TWI807560B - 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，包含一基板、設置且電性耦接於所述基板上的一感測晶片、形成於所述感測晶片的一環形支撐體、及設置於所述環形支撐體上的一透光層。所述感測晶片的頂部界定有一感測區域及圍繞於所述感測區域且承載所述環形支撐體的一承載區域。所述感測晶片的所述頂部包含有位於所述感測區域與所述承載區域的一保護層與一濾光層、位於所述感測區域且形成於所述濾光層上的一像素層、及形成於所述像素層上的一微透鏡層。位於所述承載區域的所述濾光層部位呈一粗糙化構造，且其至少部分埋置於所述環形支撐體內。

Description

感測器封裝結構
本發明涉及一種封裝結構，尤其涉及一種感測器封裝結構。
現有的感測器封裝結構包含有一玻璃片、一感測晶片、及黏著於所述玻璃片與所述感測晶片之間的一黏著層。其中，由於所述感測晶片的結構變更較容易導致其感測結果受到影響，所以現有感測器封裝結構大都朝向所述黏著層進行改良，以提升所述黏著層與其他構件之間的連接效果。然而，上述改良方向有其侷限性存在。
於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明實施例在於提供一種感測器封裝結構，其能有效地改善現有感測器封裝結構所可能產生的缺陷。
本發明實施例公開一種感測器封裝結構，其包括：一基板；一感測晶片，設置於所述基板上，並且所述感測晶片電性耦接於所述基板；其中，所述感測晶片的頂部界定有一感測區域及圍繞於所述感測區域的一承載區域；所述感測晶片的所述頂部包含有：一保護層，位於所述感測區域與所述承載區域；一濾光層，具有位於所述感測區域的一中心區塊、及位於所述承載區域的一周圍區塊，並且所述周圍區塊呈一粗糙化構造；一像素層，位於所述感測區域且形成於所述中心區塊上；及一微透鏡層，位於所述感測區域且形成於所述像素層上；一環形支撐體，形成於所述感測晶片的所述承載區域，並且所述濾光層的所述周圍區塊的至少部分埋置於所述環形支撐體內；以及一透光層，設置於所述環形支撐體上，以使所述透光層、所述環形支撐體、及所述感測晶片共同包圍形成有一封閉空間。
綜上所述，本發明實施例所公開的感測器封裝結構，其通過在所述環形支撐體與所述感測晶片之間形成有所述粗糙化結構的所述濾光層，據以能提升彼此之間的結合力，進而有效地避免所述環形支撐體自所述感測晶片產生剝離。
為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附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“感測器封裝結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[實施例一]
請參閱圖1至圖8所示，其為本發明的實施例一。如圖1和圖2所示，本實施例公開一種感測器封裝結構100；也就是說，內部非為封裝感測器的任何結構，其結構設計基礎不同於本實施例所指的感測器封裝結構100，所以兩者之間並不適於進行對比。
請參閱圖2至圖4所示，所述感測器封裝結構100於本實施例中包含有一基板1、設置於所述基板1上且彼此電性耦接的一感測晶片2、電性耦接所述感測晶片2與所述基板1的多條金屬線3、設置於所述感測晶片2上的一環形支撐體4、設置於所述環形支撐體4上的一透光層5、及形成於所述基板1上的一封裝體6。
其中，所述感測器封裝結構100於本實施例中雖是以包含上述元件來做說明，但所述感測器封裝結構100也可以依據設計需求而加以調整變化。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述感測器封裝結構100可以省略多個所述金屬線3，並且所述感測晶片2通過覆晶方式固定且電性耦接於所述基板1上；或者，所述感測器封裝結構100也可以省略或以其他構造替代所述封裝體6。以下將分別就本實施例中的所述感測器封裝結構100的各個元件構造與連接關係作一說明。
所述基板1於本實施例中為呈正方形或矩形，但本發明不受限於此。其中，所述基板1於其上表面11的大致中央處設有一固晶區111，並且所述基板1於其上表面11形成有位於所述固晶區111（或所述感測晶片2）外側的多個焊接墊112。多個所述焊接墊112於本實施例中是大致排列成環狀，但本發明不限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，多個所述焊接墊112也可以是在所述固晶區111的相反兩側分別排成兩列。
此外，所述基板1也可以於其下表面12設有多個焊接球7，並且所述感測器封裝結構100能通過多個所述焊接球7而焊接固定於一電子構件（圖中未示出）上，據以使所述感測器封裝結構100能夠電性連接所述電子構件。
所述感測晶片2於本實施例中是以一影像感測晶片來說明，但不以此為限。其中，所述感測晶片2（的底面22）是固定於所述基板1的所述固晶區111；也就是說，所述感測晶片2位於多個所述焊接墊112的內側。需額外說明的是，所述感測器封裝結構100於本實施例中是包含有設置於所述固晶區111上的一膠材M（如：導熱膠），並且所述感測晶片2通過所述膠材M而固定於所述固晶區111上（如：所述感測晶片2的所述底面22與所述固晶區111通過所述膠材M而彼此黏接固定），但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述膠材M也可以被省略或是以其他元件取代。
再者，所述感測晶片2的一頂部21界定有一感測區域21a及圍繞於所述感測區域21a（且呈環形）的一承載區域21b，並且所述感測晶片2包含有位於所述承載區域21b的多個連接墊216。其中，所述感測晶片2的多個所述連接墊216的數量及位置於本實施例中是分別對應於所述基板1的多個所述焊接墊112的數量及位置。
再者，多個所述金屬線3的一端分別連接於多個所述焊接墊112，並且多個所述金屬線3的另一端分別連接於多個所述連接墊216，據以使所述基板1能通過多個所述金屬線3而電性耦接於所述感測晶片2。
更詳細地說，所述感測晶片2的所述頂部21於本實施例中包含有朝向遠離所述基板1方向依據排列配置的一保護層211（passivation layer）、一濾光層212（color filter layer）、一像素層213（pixel layer）、及一微透鏡層214（micro-lens layer）。
其中，所述保護層211位於所述感測區域21a與所述承載區域21b。所述濾光層212具有位於所述感測區域21a的一中心區塊2121、及位於所述承載區域21b的一周圍區塊2122，並且所述周圍區塊2122呈一粗糙化構造。所述像素層213位於所述感測區域21a且形成於所述中心區塊2121上，並且所述微透鏡層214位於所述感測區域21a且形成於所述像素層213上。
再者，所述環形支撐體4於本實施例中是以一環氧樹脂（epoxy）層來說明，並且所述環形支撐體4形成於所述感測晶片2的所述承載區域21b。其中，所述濾光層212的所述周圍區塊2122的至少部分埋置於所述環形支撐體4內，據以使得所述環形支撐體4與所述感測晶片2之間通過形成有所述粗糙化結構的所述濾光層212而能提升彼此之間的結合力，進而有效地避免所述環形支撐體4自所述感測晶片2產生剝離。
需額外說明的是，位於所述感測晶片2的所述保護層211上方的所述濾光層212、所述像素層213、及所述微透鏡層214皆屬於光學部件，所以所述感測器封裝結構100於本實施例中是通過對屬於光學部件的所述濾光層212進行結構設計，以提升其與所述環形支撐體4的結合效果。也就是說，不是對光學部位進行結合性改良的任何封裝結構，皆不同於本實施例所指的所述感測器封裝結構100。
更進一步地說，所述濾光層212於所述周圍區塊2122所形成的所述粗糙化結構於本實施例中是可以依據設計需求而加以調整變化，為便於理解，下述說明介紹所述濾光層212能夠提供較佳結合效果的其中幾個實施態樣，但本發明不受限於此。
如圖3至圖5所示，所述濾光層212的所述周圍區塊2122凹設形成有多個環形凹槽2123，以構成所述粗糙化結構，並且每個所述環形凹槽2123圍繞於所述中心區塊2121的外圍。其中，多個所述環形凹槽2123的中心較佳是彼此重疊而構成同心環排列，並且所述環形支撐體4可以是設置於至少一個所述環形凹槽2123上；也就是說，至少一個所述環形凹槽2123被所述環形支撐體4所填滿。
更詳細地說，每個所述環形凹槽2123於本實施例中是在所述周圍區塊2122呈貫穿狀，以使所述周圍區塊2122形成間隔設置的多個環形肋2124，並且所述環形支撐體4可以是設置於至少一個所述環形凹槽2123上；也就是說，所述環形支撐體4穿過至少一個所述環形凹槽2123而連接於所述保護層211，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，任一個所述環形凹槽2123也可以不是貫穿狀，以使所述環形支撐體4與所述保護層211之間是被所述濾光層212的所述周圍區塊2122所隔開。
如圖6和圖7所示，所述濾光層212的所述周圍區塊2122於本實施例中也可以形成有彼此間隔設置的多個突起2125，以構成所述粗糙化結構。其中，多個所述突起2125圍繞分佈於所述中心區塊2121的外圍，並且多個所述突起2125中的至少部分埋置於所述環形支撐體4之內（類似於圖4）。需說明的是，所述環形支撐體4於本實施例中是直接接觸於所述保護層211上，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述濾光層212的所述周圍區塊2122可以具有位於所述保護層211上的一薄膜，並且多個所述突起2125形成於所述薄膜上，以使得所述環形支撐體4與所述保護層211之間被所述濾光層212的所述薄膜所隔開。
再者，任一個所述突起2125的形狀可以依據設計需求而加以調整變化，例如：每個所述突起2125可以是如圖6所示的一方形體（如：正方形體或長方形體）或是如圖7所示的一稜形體，但本發明不以此為限。
此外，如圖3至圖5所示，所述感測晶片2於所述承載區域21b形成有貫穿所述周圍區塊2122與所述保護層211的至少一個容置槽215，並且多個所述連接墊216位於至少一個所述容置槽215之內。也就是說，至少一個所述容置槽215可以是呈環形且數量為一個，以供多個所述連接墊216位於其內；或者，至少一個所述容置槽215的數量可以是多個，以分別供多個所述連接墊216位於其內。
再者，如圖3和圖4所示，所述環形支撐體4可以是位於至少一個所述容置槽215的內側；或者，如圖8所示，所述環形支撐體4也可以位於至少一個所述容置槽215上，以使每個所述連接墊216及其相連的每條所述金屬線3的局部埋置於所述環形支撐體4內。
如圖3至圖5所示，所述透光層5於本實施例中是以呈透明狀的一平板玻璃來說明，但本發明不受限於此。其中，所述透光層5通過所述環形支撐體4而設置於所述感測晶片2的上方；也就是說，所述環形支撐體4於本實施例中是夾持於所述透光層5與所述感測晶片2之間。所述透光層5、所述環形支撐體4、及所述感測晶片2共同包圍形成有一封閉空間E，而所述感測區域21a（如：所述濾光層212的所述中心區塊2121、所述像素層213、及所述微透鏡層214）位於所述封閉空間E內且面向所述透光層5。
再者，所述透光層5於本實施例中包含有一外表面51、位於所述外表面51相反側的一內表面52、及相連於所述外表面51與所述內表面52的一環側面53。其中，所述內表面52是面向所述感測區域21a，所述環形支撐體4的外側緣43自所述透光層5的所述環側面53內縮一距離，但本發明不受限於此。舉例來說，如圖8所示，所述環形支撐體4的所述外側緣43也可以切齊於所述透光層5的所述環側面53，並且多個所述連接墊216及其所相連的所述金屬線3的局部皆埋置於所述環形支撐體4內。
如圖3至圖5所示，所述封裝體6於本實施例中形成於所述基板1的所述上表面11且其邊緣切齊於所述基板1的邊緣。其中，所述感測晶片2、所述環形支撐體4、所述透光層5、及每條所述金屬線3的至少部分皆埋置於所述封裝體6內，並且所述透光層5的部分表面（如：所述外表面51）裸露於所述封裝體6之外。
進一步地說，所述封裝體6於本實施例中是以一液態封膠（liquid compound）來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述封裝體6的液態封膠之頂面上可以進一步形成有一模制封膠（molding compound）；或者，所述封裝體6也可以僅為一模制封膠。
[實施例二]
請參閱圖9至圖13所示，其為本發明的實施例二。由於本實施例類似於上述實施例一，所以兩個實施例的相同處不再加以贅述，而本實施例相較於上述實施例一的差異大致說明如下：
於本實施例中，所述環形支撐體4是由一阻焊層（solder mask layer）所構成，並且所述環形支撐體4的內緣形成有呈環形的一散光面41。其中，所述散光面41包含有間隔排列的多個鋸齒形條紋42。其中，所述散光面41的所述些鋸齒形條紋42於本實施例中是呈等間隔地排列成環狀，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述些鋸齒形條紋42也可以依據設計需求而彼此相連或非等間隔地排列成環狀。
再者，所述散光面41與所述感測區域21a相夾形成有一夾角σ，並且所述夾角σ於本實施例中是以90度來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，所述夾角σ可以依據設計需求而調整成介於80度～100度。其中，所述散光面41的每個所述鋸齒形條紋42的長度方向較佳是垂直於所述透光層5的所述內表面52（或所述感測晶片2的所述頂部21）。
據此，當一光線L穿過所述透光層5而以一入射角投射於所述散光面41時（如：圖10），所述散光面41（或多個所述鋸齒形條紋42）能使所述光線L以不同於所述入射角的多個角度散開成多道光線，進而有效地降低眩光現象於所述感測器封裝結構100中產生。
[本發明實施例的技術效果]
綜上所述，本發明實施例所公開的感測器封裝結構，其通過在所述環形支撐體與所述感測晶片之間形成有所述粗糙化結構的所述濾光層，據以能提升彼此之間的結合力，進而有效地避免所述環形支撐體自所述感測晶片產生剝離。
再者，本發明實施例所公開的感測器封裝結構，其通過在所述環形支撐體（或所述環形阻焊層）的內緣形成有所述散光面，據以使得穿過所述透光層而投射於所述散光面的光線能夠被以不同於該入射角的多個角度散開成多道光線，進而有效地減輕於所述感測器封裝結構中產生的眩光現象。
進一步地說，當本發明實施例的所述環形支撐體以所述環形阻焊層來實現時，由於所述環形阻焊層可以通過沖壓、微影、印刷、或塗佈等方式製造而成，所以所述環形阻焊層的厚度可以被有效且精準地控制，並且所述環形阻焊層的外形（如：所述散光面的形狀）也可以被精確地成形。據此，所述感測器封裝結構能夠更為有效地降低眩光現象的產生。
再者，在本發明實施例所公開的感測器封裝結構中，所述環形支撐體（或所述環形阻焊層）的所述散光面還可以形成有特定的構造（如：所述散光面與所述感測區相夾形成有介於80度～100度的夾角、所述散光面的每個所述鋸齒形條紋的長度方向垂直於所述透光層的所述內表面、或所述散光面的多個所述鋸齒形條紋呈等間隔地排列），據以使得該感測器封裝結構能夠進一步地降低眩光現象的產生。
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，均包含於本發明的專利範圍內。
100：感測器封裝結構 1：基板 11：上表面 111：固晶區 112：焊接墊 12：下表面 2：感測晶片 21：頂部 21a：感測區域 21b：承載區域 211：保護層 212：濾光層 2121：中心區塊 2122：周圍區塊 2123：環形凹槽 2124：環形肋 2125：突起 213：像素層 214：微透鏡層 215：容置槽 216：連接墊 22：底面 3：金屬線 4：環形支撐體 41：散光面 42：鋸齒形條紋 43：外側緣 5：透光層 51：外表面 52：內表面 53：環側面 6：封裝體 7：焊接球 M：膠材 E：封閉空間 L：光線 σ：夾角
圖1為本發明實施例一的感測器封裝結構的立體示意圖。
圖2為圖1的上視示意圖。
圖3為圖2沿剖線III-III的剖視示意圖。
圖4為圖3的局部放大示意圖。
圖5為圖1的感測器封裝結構省略支撐體、感測晶片的像素層與微透鏡層、透光層、及封裝體後的上視示意圖。
圖6為圖5的濾光層變化態樣示意圖。
圖7為圖5的濾光層另一變化態樣的示意圖。
圖8為圖4的環形支撐體變化態樣示意圖。
圖9為本發明實施例二的感測器封裝結構的立體示意圖。
圖10為圖9的立體剖視示意圖。
圖11為圖9的感測器封裝結構省略透光層及封裝體後的立體示意圖。
圖12為圖9沿剖線XII-XII的剖視示意圖。
圖13為圖12的局部放大示意圖。
100：感測器封裝結構 1：基板 11：上表面 111：固晶區 112：焊接墊 12：下表面 2：感測晶片 21：頂部 21a：感測區域 21b：承載區域 211：保護層 212：濾光層 2121：中心區塊 2122：周圍區塊 213：像素層 214：微透鏡層 215：容置槽 216：連接墊 22：底面 3：金屬線 4：環形支撐體 43：外側緣 5：透光層 51：外表面 52：內表面 53：環側面 6：封裝體 7：焊接球 M：膠材 E：封閉空間

Claims (10)

  1. 一種感測器封裝結構，其包括：一基板；一感測晶片，設置於所述基板上，並且所述感測晶片電性耦接於所述基板；其中，所述感測晶片的頂部界定有一感測區域及圍繞於所述感測區域的一承載區域；所述感測晶片的所述頂部包含有：一保護層，位於所述感測區域與所述承載區域；一濾光層，具有位於所述感測區域的一中心區塊、及位於所述承載區域的一周圍區塊，並且所述周圍區塊呈一粗糙化構造；一像素層，位於所述感測區域且形成於所述中心區塊上；及一微透鏡層，位於所述感測區域且形成於所述像素層上；一環形支撐體，形成於所述感測晶片的所述承載區域，並且所述濾光層的所述周圍區塊的至少部分埋置於所述環形支撐體內；以及一透光層，設置於所述環形支撐體上，以使所述透光層、所述環形支撐體、及所述感測晶片共同包圍形成有一封閉空間。
  2. 如請求項1所述的感測器封裝結構，其中，所述濾光層的所述周圍區塊凹設形成有多個環形凹槽，以構成所述粗糙化結構，並且每個所述環形凹槽圍繞於所述中心區塊的外圍，至少一個所述環形凹槽被所述環形支撐體所填滿。
  3. 如請求項2所述的感測器封裝結構，其中，每個所述環形凹 槽於所述周圍區塊呈貫穿狀，以使所述周圍區塊形成間隔設置的多個環形肋，並且所述環形支撐體穿過至少一個所述環形凹槽而連接於所述保護層。
  4. 如請求項2所述的感測器封裝結構，其中，多個所述環形凹槽的中心彼此重疊。
  5. 如請求項1所述的感測器封裝結構，其中，所述濾光層的所述周圍區塊形成有彼此間隔設置的多個突起，以構成所述粗糙化結構，並且多個所述突起圍繞分佈於所述中心區塊的外圍，多個所述突起中的至少部分埋置於所述環形支撐體之內。
  6. 如請求項1所述的感測器封裝結構，其中，所述環形支撐體是由一阻焊層所構成，並且所述環形支撐體的內緣形成有呈環形的一散光面；其中，當一光線穿過所述透光層而以一入射角投射於所述散光面時，所述散光面能使所述光線以不同於所述入射角的多個角度散開成多道光線。
  7. 如請求項6所述的感測器封裝結構，其中，所述散光面包含有間隔排列的多個鋸齒形條紋，並且每個所述鋸齒形條紋的長度方向垂直於所述透光層的內表面。
  8. 如請求項1所述的感測器封裝結構，其中，所述基板包含有位於所述感測晶片外側的多個焊接墊，並且所述感測晶片包含有位於所述承載區域的多個連接墊；其中，所述感測器封裝結構包含有多條金屬線，並且多條所述金屬線的一端連接於多個所述焊接墊，而多條所述金屬線的另一端連接於多個 所述連接墊。
  9. 如請求項8所述的感測器封裝結構，其中，所述感測晶片於所述承載區域形成有貫穿所述周圍區塊與所述保護層的至少一個容置槽，並且多個所述連接墊位於至少一個所述容置槽之內。
  10. 如請求項1所述的感測器封裝結構，其中，所述感測器封裝結構包含有形成於所述基板的一封裝體，所述感測晶片、所述環形支撐體、及所述透光層皆埋置於所述封裝體內，並且所述透光層的部分表面裸露於所述封裝體之外。
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