TWI703679B - 感測器封裝結構 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種感測器封裝結構，其包括基板、感測晶片、透光蓋板以及粒子擋牆。感測晶片電性連接於基板，且透光蓋板設置在基板上。粒子擋牆圍繞於感測晶片上方，並由透光蓋板延伸而出，以接觸或者接近感測晶片。
Description
本發明涉及一種感測器封裝結構，特別是涉及一種影像感測器封裝結構。
現有的影像感測器封裝結構至少包括封裝基板、影像感測晶片以及蓋板。蓋板與封裝基板共同定義出封閉的容置空間，以設置影像感測晶片。影像感測晶片設置在封裝基板上，並與封裝基板電性連接。
在影像感測器封裝結構的製造過程中，微塵難以避免地會與影像感測晶片共存於封閉的容置空間內。另一方面，影像感測器封裝結構所使用的材料也可能發塵(dust generation)。在影像感測器封裝結構搬運或者是被震動時，會使被封閉於容置空間內的微塵飛散，進而可能會附著在影像感測晶片的感測區上。
如此，可能導致影像感測晶片所感測到的影像含有雜訊或者產生陰影，影響辨識結果。特別是當影像感測晶片應用於車輛時，若附著於影像感測晶片上的微塵造成影像感測晶片所擷取到的影像失真，可能會導致意外的發生。因此，如何通過結構設計的改良，來減少微塵因為產品搬運或震動而附著在影像感測晶片的感測區上，仍為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種感測器封裝結構，以避免微塵或微粒影響感測器封裝結構所擷取的影像。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種感測器封裝結構，其包括基板、感測晶片、透光蓋板以及粒子擋牆。基板具有晶片容置區，且感測晶片設置於晶片容置區內，並電性連接於基板。感測晶片的頂面至少被區分為感測區以及位於感測區周圍的接墊區。透光蓋板設置於基板上，並封閉晶片容置區。透光蓋板具有對應於感測區的一收光區。粒子擋牆設置於透光蓋板上並圍繞收光區，且粒子擋牆從透光蓋板朝感測晶片延伸，以接觸或者接近感測晶片。構成粒子擋牆的材料為彈性材料，且粒子擋牆在頂面的垂直投影是落在感測區與接墊區之間。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種感測器封裝結構，其包括基板、感測晶片、透光蓋板以及粒子擋牆。感測晶片電性連接於基板，且透光蓋板設置在基板上。粒子擋牆圍繞於感測晶片上方，且粒子擋牆由透光蓋板延伸而出，以接觸或者接近感測晶片。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的感測器封裝結構，其能通過“粒子擋牆設置於透光蓋板上，並由透光蓋板朝感測晶片延伸，以接觸或接近感測晶片”的技術方案，以降低微塵或者微粒附著在感測晶片的感測區上，而影響所擷取的影像。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
[第一實施例]
參閱圖1至圖2所示，本發明第一實施例提供一種感測器封裝結構M1，其包括：基板10、感測晶片20、透光蓋板30以及粒子擋牆40。
基板10為可以是電路板、陶瓷基板、金屬基板或者是複合基板，其中複合基板例如是硬式印刷線路板(printed circuit board, PCB)或是軟式印刷線路板(flexible printed circuit, FPC)。在本實施例中，基板10為陶瓷基板，並具有一晶片容置區100。晶片容置區100可以是由基板10的頂表面101凹陷而形成的凹陷區。
另外，基板10已預先配置多條線路以及設置於基板10上的多個焊墊103。線路可以包含基板10的導電線路層以及導電孔(conductive via)的至少其中一者，且多個焊墊103可通過線路分別電性連接於多個焊球104。
值得注意的是，在本實施例中，晶片容置區100的側壁面為階梯面，而多個焊墊103設置在晶片容置區100的階梯面上。基板10並具有位於底側102的多個焊球104，以使感測器封裝結構M1可通過多個焊球104設置並電性連接於另一載板(圖未示)。
如圖1所示，感測晶片20設置於基板10上，並設置於晶片容置區100內。詳細而言，感測晶片20是設置在晶片容置區100的底表面100s上。另外，在本實施例中，感測晶片20的頂面201相對於晶片容置區100的底表面100s之間的高度H1，會低於基板10的頂表面101相對於晶片容置區100的底表面100s之間的高度H2。
在本實施例中，感測晶片20為一影像感測晶片，但本發明並不限制。感測晶片20（的外表面）具有分別位於兩相反側的頂面201及底面(未標號)，以及相連於頂面201與底面202之間的一側表面203。
感測晶片20的頂面201設有至少一感測區AR以及位於感測區AR周圍的接墊區WR。在接墊區WR內已設有與感測區AR電性連接的控制電路(圖未示)以及位於接墊區WR內的多個接墊50，以將感測區AR所感測的信號傳遞至外部電路。
進一步而言，感測器封裝結構M1還進一步包括多條導線60，以使感測晶片20的每一個接墊50可分別通過對應的導線60連接於基板10上對應的焊墊103。
請參照圖1，透光蓋板30設置於基板10上，並與基板10共同定義出一封閉空間。詳細而言，透光蓋板30是設置在基板10的頂表面101上，以封閉晶片容置區100。透光蓋板30具有位於兩相反側的一外表面301以及一內表面302，其中透光蓋板30是以內表面302朝向感測晶片20設置於基板10上。
另外，透光蓋板30並具有一對應於感測區AR設置的收光區30A。據此，透光蓋板30的收光區30A可以允許感測晶片20所要感測的光束通過。舉例而言，感測晶片20所要接收的光束為可見光，則收光區30A可允許大部分的可見光通過。在另一實施例中，收光區30A也可以只允許感測晶片20所要感測的光束通過，並屏蔽其他波段的光束。舉例而言，感測晶片20所要感測的光束為紅外光，則收光區30A可以只允許紅外光通過，而屏蔽可見光。
如圖1與圖2所示，本發明實施例的感測器封裝結構M1包括粒子擋牆40。粒子擋牆40設置在透光蓋板30上，並且由透光蓋板30的內表面302朝向感測晶片20延伸，以接觸或者接近感測晶片20。如此，可減少位於晶片容置區100內的微粒P因晃動或震動而附著在感測區AR的機率。
請參照圖2，在本實施例中，粒子擋牆40環繞透光蓋板30的收光區30A。當透光蓋板30設置在基板10上時，粒子擋牆40在感測晶片20頂面201上的垂直投影會落在感測區AR與接墊區WR之間。換句話說，粒子擋牆40在感測晶片20頂面201上的垂直投影會位於每一接墊50與感測區AR之間。在本實施例中，粒子擋牆40的底端面40s會接觸感測晶片20的頂面201，且粒子擋牆40的底端面40s位於感測區AR與接墊區WR之間，可將微粒P隔絕在感測區AR之外。
在本實施例中，構成粒子擋牆40的材料為彈性材料。前述的彈性材料例如是UV膠、環氧樹脂(Epoxy)膠或者是橡膠。據此，粒子擋牆40可做為緩衝材。當透光蓋板30組裝到基板10上時，粒子擋牆40可受壓而產生形變，以避免對感測晶片20施加過大的壓力，而損壞感測晶片20。
另一方面，由於側向光或者雜散光可能會使感測晶片20所擷取到的影像產生雜訊，因此粒子擋牆40的材料也可以選擇吸光材料或者是低穿透材料，以吸收或者是屏蔽側向光或雜散光。前述的側向光例如是相對於感測區AR的光軸(垂直於透光蓋板30的外表面301)傾斜超過70度入射於感測區AR的光束。也就是說，非來自於感測區AR正上方的光束可被粒子擋牆40擋住，以提升感測影像品質。前述的低穿透材料是指無法使側向光或雜散光穿透的材料。
須說明的是，在圖2的實施例中，粒子擋牆40的俯視形狀為封閉環形，且環繞整個收光區30A。然而，粒子擋牆40的俯視形狀並不以此為限。請參照圖3，顯示本發明另一實施例的透光蓋板的俯視示意圖。
在本實施例中，粒子擋牆40具有多個彼此分離的隔離部40a~40d，且這些隔離部40a~40d環繞地設置在收光區30A周圍。只要任兩個隔離部40a~40d之間相隔不超過2μm，仍可阻隔微粒P進入感測區AR內。如此，可以簡化製程，並節省成本。
除此之外，粒子擋牆40會避開多條導線60所涵蓋的區域。也就是說，當透光蓋板30被組裝到基板10上時，粒子擋牆40不會與多條導線60相互干涉，以避免損壞導線60。
[第二實施例]
請參照圖4，其為本發明第二實施例的感測器封裝結構的剖面示意圖。本實施例的感測器封裝結構中，粒子擋牆40的底端面40s為弧形底端面。當透光蓋板30組裝到基板10上時，具有弧形底端面40s的粒子擋牆40可進一步降低粒子擋牆40因為組裝誤差而接觸並壓折到導線60的機率。另外，由於粒子擋牆40的弧形底端面40s與感測晶片20之間的接觸面積變小，可避免感測晶片20受到壓力而損壞。
[第三實施例]
請參照圖5，其為本發明的第三實施例之感測器封裝結構的剖面示意圖。需先說明的是，粒子擋牆40’的底端面40s’並非一定要完全接觸或者完全不接觸感測晶片20的頂面201。請參照圖5，其為本發明第三實施例的感測器封裝結構的剖面示意圖。
在本實施例的感測器封裝結構M2中，粒子擋牆40’的底端面40s’在不同的部位相對於透光蓋板30的內表面302分別具有不同的高度。具體而言，粒子擋牆40’的底部可具有鋸齒狀結構或者是波浪狀結構，從而使粒子擋牆40’可局部地接觸感測晶片20的頂面201，以避免感測晶片20在組裝透光蓋板30時受到過大的壓力而損壞。然而，前述舉例只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。
[第四實施例]
請參照圖至6圖7，在本實施例的感測器封裝結構M3中，粒子擋牆40的底端面40s與感測晶片20的頂面201彼此分隔一預定距離d，而在粒子擋牆40與頂面201之間定義出一開口。也就是說，粒子擋牆40並未接觸到感測晶片20。在一實施例中，粒子擋牆40的底端面40s與感測晶片20的頂面201之間的預定距離d小於5μm，即可阻隔微粒P進入感測區AR。除此之外，粒子擋牆40的底端面40s不接觸感測晶片20的頂面201，也可避免在組裝透光蓋板30時對感測晶片20施加壓力。
另外，感測器封裝結構M3還進一步包括一微粒包覆層70(70’)。須說明的是，微粒包覆層70(70’)可用以由一初始狀態轉變至用以固定微粒P的一包覆狀態。
請參照圖6，其為本發明第四實施例的感測器封裝結構的微粒包覆層在一初始狀態的剖面示意圖。當微粒包覆層70處於初始狀態時，微粒包覆層70是設置於透光蓋板30的內表面302上，並與粒子擋牆40彼此分離。
另外，微粒包覆層70的材料與粒子擋牆40的材料不同。微粒包覆層70的材料例如是環氧樹脂或半固化膠，且具有一相轉變溫度。在本實施例中，微粒包覆層70的相轉變溫度會低於粒子擋牆40的熔點。當微粒包覆層70被加熱時，會逐漸被融熔為膠體，並且由透光蓋板30慢慢滴落至基板10上並包覆並黏著微粒P。
請參照圖7，當微粒包覆層70’層處於包覆狀態時，微粒包覆層70’覆蓋基板10並連接於感測晶片20的側表面203。另外，基板10的表面(包括晶片容置區100的底表面100s與側壁面)至微粒包覆層70’頂面201的最大厚度，會小於感測晶片20的厚度（即感測晶片20的頂面201相對於晶片容置區100的底表面100s之間的高度H1）。
也就是說，由於微粒包覆層70處於初始狀態時，與粒子擋牆40彼此分離，因此在微粒包覆層70由初始狀態轉變為包覆狀態的過程中，微粒包覆層70的材料並不會通過粒子擋牆40與感測晶片20之間的開口，而流入感測區AR內。
由於微粒包覆層70’處於包覆狀態時，部分的微粒P可被微粒包覆層70’固定，當感測器封裝結構M3在搬運過程中被晃動或者震動時，微粒P不會進入感測區AR內。如此，可以提高感測晶片20所擷取的影像品質。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。在其他實施例中，微粒包覆層70、70’也可被應用在第一實施例、第二實施例或者第三實施例中的感測器封裝結構M1、M2中。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的感測器封裝結構M1，其能通過“粒子擋牆40設置於透光蓋板30上，並由透光蓋板30朝感測晶片20延伸，以接觸或接近感測晶片20”的技術方案，以降低微塵或者微粒P附著在感測晶片20的感測區AR上，而影響所擷取的影像。
更進一步來說，粒子擋牆40在感測晶片20頂面201上的垂直投影會落在感測區AR與接墊區WR之間，且構成粒子擋牆40的材料為彈性材料。當透光蓋板30組裝到基板10上時，粒子擋牆40可產生形變，以避免對感測晶片20施加過大的壓力，而損壞感測晶片20。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
M1、M2、M3:感測器封裝結構
10:基板
100:晶片容置區
100s:底表面
101:頂表面
102:底側
103:焊墊
104:焊球
20:感測晶片
201:頂面
202:底面
203:側表面
AR:感測區
WR:接墊區
30:透光蓋板
301:外表面
302:內表面
30A:收光區
40、40’:粒子擋牆
40s、40s’:底端面
40a~40d:隔離部
50:接墊
60:導線
70、70’:微粒包覆層
P:微粒
d:預定距離
H1:感測晶片高度
H2:基板高度
圖1為本發明第一實施例的感測器封裝結構的剖面示意圖。
圖2為本發明第一實施例的透光蓋板的俯視示意圖。
圖3為本發明另一實施例的透光蓋板的俯視示意圖。
圖4為本發明第二實施例的感測器封裝結構的剖面示意圖。
圖5為本發明第三實施例的感測器封裝結構的剖面示意圖。
圖6為本發明第四實施例的感測器封裝結構的微粒包覆層在初始狀態的剖面示意圖。
圖7為本發明第四實施例的感測器封裝結構的微粒包覆層在包覆狀態的剖面示意圖。
M1:感測器封裝結構
10:基板
100:晶片容置區
100s:底表面
101:頂表面
102:底側
103:焊墊
104:焊球
20:感測晶片
201:頂面
202:底面
203:側表面
AR:感測區
WR:接墊區
30:透光蓋板
301:外表面
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40:粒子擋牆
40s:底端面
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P:微粒
H1:感測晶片高度
H2:基板高度
Claims (9)
- 一種感測器封裝結構，其包括：一基板，其具有一晶片容置區；一感測晶片，其設置於所述晶片容置區內，且電性連接於所述基板，其中，所述感測晶片的一頂面設有一感測區以及一位於所述感測區周圍的一接墊區；一透光蓋板，其設置於所述基板上，並封閉所述晶片容置區，且所述透光蓋板具有對應於所述感測區的一收光區；一粒子擋牆，其設置於所述透光蓋板上並圍繞所述收光區，其中，所述粒子擋牆從所述透光蓋板朝所述感測晶片延伸，以接觸或者接近所述感測晶片，其中，構成所述粒子擋牆的材料為彈性材料，且所述粒子擋牆在所述頂面的垂直投影是落在所述感測區與所述接墊區之間；以及一微粒包覆層，位於所述感測晶片周圍，其用以由一初始狀態轉變至用以固定微粒的一包覆狀態。
- 如申請專利範圍第1項所述的感測器封裝結構，其中，所述粒子擋牆的一底端面接觸所述感測晶片的所述頂面，並位於所述感測區與所述接墊區之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的感測器封裝結構，其中，所述粒子擋牆的一底端面與所述感測晶片的所述頂面彼此分隔一預定距離，而在所述粒子擋牆與所述頂面之間定義出一開口，且所述預定距離小於5μm。
- 如申請專利範圍第1項所述的感測器封裝結構，其中，當所述微粒包覆層處於所述包覆狀態時，所述微粒包覆層覆蓋所述基板並連接於所述感測晶片的一側表面，且所述基板表面至所述微粒包覆層頂面的最大厚度小於所述感測晶片的厚度。
- 如申請專利範圍第1項所述的感測器封裝結構，其中，當所述 微粒包覆層處於所述初始狀態時，所述微粒包覆層設置於所述透光蓋板的一內表面上，並與所述粒子擋牆彼此分離。
- 如申請專利範圍第1項所述的感測器封裝結構，其中，所述微粒包覆層的材料為半固化膠，且所述半固化膠的相轉變溫度低於所述粒子擋牆的熔點。
- 如申請專利範圍第1項所述的感測器封裝結構，其中，所述感測晶片還進一步包括：多個接墊，其設置於所述接墊區內，且所述粒子擋牆的所述垂直投影位於每一所述接墊與所述感測區之間；所述感測器封裝結構還進一步包括：多條導線，其分別連接於所述接墊區內的所述多個接墊與所述基板之間，所述感測晶片通過多條所述導線以電性連接於所述基板，其中，所述粒子擋牆避開多條所述導線所涵蓋的區域。
- 如申請專利範圍第1項所述的感測器封裝結構，其中，所述粒子擋牆的材料為吸光材料或是低穿透率材料。
- 一種感測器封裝結構，其包括：一基板；一感測晶片，其電性連接於所述基板；一透光蓋板，其設置在所述基板上；一粒子擋牆，其圍繞於所述感測晶片上方，其中，所述粒子擋牆從所述透光蓋板延伸而出，以接觸或者接近所述感測晶片；以及一微粒包覆層，位於所述感測晶片周圍，其用以由一初始狀態轉變至用以固定微粒的一包覆狀態。
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