TWI470296B - 晶圓級鏡頭及其製造方法 - Google Patents

Description

晶圓級鏡頭及其製造方法

本揭示內容是有關於一種鏡頭及其製造技術，且特別是有關於一種晶圓級鏡頭及其製造方法。

近年來，隨著數位影像模組技術不斷地進步，使得人類對於影像的定義和應用有了不同以往的認知。在這一波影像的革命風潮中，最惹人注目的當屬影像感測模組的普及化，可針對不同的用途和類型的產品搭載相應的影像感測模組，例如類似行動電話、筆記型電腦等在體積大小有一定限制的電子機器，即可搭載小型化、低價化的影像感測模組。隨著手機相機模組微型化與低價化的趨勢，晶圓級(wafer level)相機技術的出現備受關注。

以晶圓級封裝技術來大幅改變傳統影像感測器的製作模式，優點不勝枚舉。原因在於，晶圓級封裝技術原本是為了在電子元件上構築立體電路來達成體積和重量微小化，以便在同樣面積的晶圓上生產更高比例的元件。而當這樣的理念應用於生產影像感測器時，就是期望能夠將影像感測器生產轉化成電子元件產業一樣，進而標準化和大量生產。利用晶圓級製造技術的另一個優點是生產成本低廉。光學元件的尺寸如果能夠縮小，平均每片晶圓的元件數量就能增加，而每片微光學元件的製造成本也可以降低，再配合感測器或DSP的小型化，且光學元件也能小型化時，單位晶圓生產成本便能大幅降低。

然而，晶圓級相機由於尺寸愈來愈小，對於封裝及防電磁波干擾的技術上也備受挑戰。如何設計出兼具連接強度的穩固及防止電磁波的干擾，以增加其穩定性，使晶圓級相機的品質更值得信賴，將是業界亟待解決的問題。

因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種晶圓級(wafer level)鏡頭製造方法，包含下列步驟。形成金屬外殼，金屬外殼包含開口端以及封閉端，開口端及封閉端間包含容置空間；將金屬外殼置入模具中；填入塑膠材料，以於容置空間中形成與金屬外殼直接接觸之鏡頭固定塑件，且鏡頭固定塑件具有貫通之鏡頭容納腔室；移除模具；以及於鏡頭容納腔室置入鏡片組以及影像感測器，其中影像感測器對應於金屬外殼之開口端，鏡片組對應於金屬外殼之封閉端上之破孔。

依據本揭示內容一實施例，晶圓級鏡頭製造方法更包含使影像感測器與電路板藉由錫球焊接製程相電性連接。

依據本揭示內容另一實施例，其中破孔於形成金屬外殼時同時形成。

依據本揭示內容又一實施例，其中破孔於形成鏡頭固定塑件後形成。

依據本揭示內容再一實施例，晶圓級鏡頭製造方法更包含於金屬外殼形成側壁開孔，以使塑膠材料填入側壁開孔，進一步使鏡頭固定塑件對應側壁開孔與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容更具有之一實施例，晶圓級鏡頭製造 方法更包含於金屬外殼上形成凸肋結構，俾使鏡頭固定塑件對應凸肋結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容再具有之一實施例，晶圓級鏡頭製造方法更包含於金屬外殼上形成凹肋結構，俾使鏡頭固定塑件對應凹肋結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容一實施例，晶圓級鏡頭製造方法更包含於金屬外殼上形成彈片爪鉤結構，俾使鏡頭固定塑件對應彈片爪鉤結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容另一實施例，其中金屬外殼之材料包含鐵、不鏽鋼、銅、鋁、鋁鎂合金、鎳合金或其組合。

本揭示內容之另一態樣是在提供一種晶圓級鏡頭，包含：金屬外殼、鏡頭固定塑件、鏡片組以及影像感測器。金屬外殼包含開口端以及封閉端，開口端及封閉端間包含容置空間。鏡頭固定塑件由塑膠材料形成於金屬外殼中，並與金屬外殼直接接觸，其中鏡頭固定塑件具有貫通之鏡頭容納腔室。鏡片組對應於金屬外殼之封閉端上之破孔。影像感測器承接鏡片組，並對應於金屬外殼之開口端。

依據本揭示內容一實施例，其中影像感測器與電路板藉由錫球焊接製程相電性連接。

依據本揭示內容另一實施例，其中金屬外殼更包含側壁開孔，鏡頭固定塑件對應側壁開孔與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容又一實施例，其中金屬外殼上更包含凸肋結構，俾使鏡頭固定塑件對應凸肋結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容再一實施例，其中金屬外殼上更包含 凹肋結構，俾使鏡頭固定塑件對應凹肋結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容更具有之一實施例，其中金屬外殼上更包含彈片爪鉤結構，俾使鏡頭固定塑件對應彈片爪鉤結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容一實施例，其中金屬外殼之材料包含鐵、不鏽鋼、銅、鋁、鋁鎂合金、鎳合金或其組合。

本揭示內容之又一態樣是在提供一種晶圓級鏡頭，包含：金屬外殼、鏡頭固定塑件、鏡片組以及影像感測器。金屬外殼包含開口端以及封閉端，開口端及封閉端間包含容置空間，其中金屬外殼之側壁包含至少一幾何特徵。鏡頭固定塑件由塑膠材料形成於金屬外殼中，並與金屬外殼直接接觸，其中鏡頭固定塑件具有貫通之鏡頭容納腔室，鏡頭固定塑件為全面性包覆或部份接觸金屬外殼，金屬外殼藉由至少一幾何特徵增加與塑膠材料之結合強度。鏡片組對應於金屬外殼之封閉端上之破孔。影像感測器承接鏡片組，並對應於金屬外殼之開口端。

依據本揭示內容一實施例，其中影像感測器與電路板藉由錫球焊接製程相電性連接。

依據本揭示內容另一實施例，其中金屬外殼更包含側壁開孔，鏡頭固定塑件對應側壁開孔與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容又一實施例，其中金屬外殼上更包含凸肋結構，俾使鏡頭固定塑件對應凸肋結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容再一實施例，其中金屬外殼上更包含 凹肋結構，俾使鏡頭固定塑件對應凹肋結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容更具有之一實施例，其中金屬外殼上更包含彈片爪鉤結構，俾使鏡頭固定塑件對應彈片爪鉤結構與金屬外殼卡合。

依據本揭示內容一實施例，其中金屬外殼之材料包含鐵、不鏽鋼、銅、鋁、鋁鎂合金、鎳合金或其組合。

應用本揭示內容之優點係在於藉由將金屬外殼與鏡頭固定塑件同時射出成形，將可加強二者間的連接強度，並可提供防止電磁波干擾的機制，而輕易地達到上述之目的。

請參照第1圖。第1圖為本揭示內容一實施例中，一種晶圓級鏡頭1之側剖面圖。晶圓級鏡頭1包含：金屬外殼100、鏡頭固定塑件102、鏡片組104以及影像感測器106。

金屬外殼100包含開口端101以及封閉端103，開口端101及封閉端103。鏡頭固定塑件102由塑膠材料形成於金屬外殼100中，並與金屬外殼100直接接觸。需注意的是，「直接接觸」一詞是指金屬外殼100與鏡頭固定塑件102二者間，不需要上膠固定，而是直接密合固定，增加二者間的連接穩定性。於不同之實施例中，鏡頭固定塑件102可為全面性包覆或部份接觸金屬外殼100。鏡片組104對應於金屬外殼100之封閉端103上之破孔105。影像感測器106承接鏡片組104，並對應於金屬外殼100之開口 端101。

請同時參照第2圖以及第3A圖至第3D圖。第2圖為本揭示內容一實施例中，一種晶圓級鏡頭製造方法200之流程圖。晶圓級鏡頭製造方法用以製造如第1圖所繪示的的晶圓級鏡頭1。第3A圖至第3D圖為本揭示內容一實施例中，晶圓級鏡頭製造方法200各步驟之示意圖。

晶圓級鏡頭製造方法200包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。

於步驟201，形成金屬外殼100，其中金屬外殼100如第3A圖所示，包含上述之開口端101以及封閉端103。開口端101及封閉端103間包含容置空間300。於本實施例中，封閉端103上的破孔105是與形成金屬外殼100的製程中同時形成。於一實施例中，金屬外殼100之材料包含鐵，於其他實施例中亦可由其他金屬材料製成，亦或以鐵與其他金屬如鎳的合金形成。

接著於步驟202，如第3B圖所示，將金屬外殼100置入模具302及304中，並於步驟203中填入塑膠材料，以於第3A圖所示的容置空間300中形成與金屬外殼100直接接觸之鏡頭固定塑件102。

於步驟204，移除模具302及304。如第3C圖所示，鏡頭固定塑件102由於模具302及304之形狀，而形成貫通之鏡頭容納腔室306。因此，鏡頭固定塑件102將可直接金屬外殼100連接，而不需要另行上膠固定。

於步驟205，如第3D圖所示，於鏡頭容納腔室306中置入鏡片組104以及影像感測器106。其中影像感測器106對應於金屬外殼100之開口端101，鏡片組104對應於金屬外殼100之封閉端103上之破孔105。於一實施例中，鏡片組104之光軸與影像感測器106可藉由調整與破孔105之相對位置，達到最佳的拍攝效果。

於一實施例中，影像感測器106可進一步如第1圖所示，與一個電路板108間藉由錫球110的焊接製程相電性連接，以與其他電路產生電性連接，將拍攝的影像進行進一步的處理。

因此，本揭示內容的晶圓級鏡頭1可藉由將金屬外殼100與塑膠材料同時置入模具中射出成形形成鏡頭固定塑件102，在不需要另行上膠固定的情形下，可加強直接接觸緊密接合的金屬外殼100與鏡頭固定塑件102二者間的連接強度，即使受到側向應力，錫球110亦不易受到影響而脫落。更進一步地，金屬外殼100可提供防止電磁波干擾的機制。因此，本揭示內容的晶圓級鏡頭1相較於傳統的技術，可大幅提升穩定度，使晶圓級鏡頭1的品質更為可靠。

需注意的是，上述之實施例中，封閉端103上的破孔105亦可能在金屬外殼100置入模具並灌入塑膠材料形成鏡頭固定塑件102後才形成。

請參照第4圖。第4圖為本揭示內容另一實施例中，晶圓級鏡頭1之側剖面圖。第4圖所繪示之晶圓級鏡頭1與第1圖大同小異，然而於本實施例中，晶圓級鏡頭1之 金屬外殼100更包含側壁開孔40。

側壁開孔40是與形成金屬外殼100的製程中同時形成。在金屬外殼100置入模具，並以塑膠材料填入時，塑膠材料除填入第3A圖所示的容置空間300外，更將進一步填入側壁開孔40中。因此，塑膠材料冷卻形成鏡頭固定塑件102後，將可對應側壁開孔40與金屬外殼100卡合，達到更佳的連接效果。

請參照第5圖。第5圖為本揭示內容又一實施例中，晶圓級鏡頭1之側剖面圖。第5圖所繪示之晶圓級鏡頭1與第1圖大同小異。然晶圓級鏡頭1之金屬外殼100可更形成有幾何特徵，以加強與以塑膠材料形成之鏡頭固定塑件102的結合強度。於本實施例中，晶圓級鏡頭1之金屬外殼100包含凸肋結構50。

凸肋結構50是與形成金屬外殼100的製程中同時形成。在金屬外殼100置入模具，並以塑膠材料填入時，塑膠材料將在容置空間300中對應凸肋結構50填入。因此，塑膠材料冷卻形成鏡頭固定塑件102後，將可對應凸肋結構50與金屬外殼100卡合，達到更佳的連接效果。

請參照第6圖。第6圖為本揭示內容再一實施例中，晶圓級鏡頭1之側剖面圖。第6圖所繪示之晶圓級鏡頭1與第1圖大同小異。然晶圓級鏡頭1之金屬外殼100可更形成有幾何特徵，以加強與以塑膠材料形成之鏡頭固定塑件102的結合強度。於本實施例中，晶圓級鏡頭1之金屬外殼100包含凹肋結構60。

凹肋結構60是與形成金屬外殼100的製程中同時形 成。在金屬外殼100置入模具，並以熱塑材料填入時，熱塑材料將在容置空間300中對應凹肋結構60成形。因此，熱塑材料冷卻形成鏡頭固定塑件102後，將可對應凹肋結構60與金屬外殼100卡合，達到更佳的連接效果。

請參照第7圖。第7圖為本揭示內容更具有之一實施例中，晶圓級鏡頭1之側剖面圖。第7圖所繪示之晶圓級鏡頭1與第1圖大同小異。然晶圓級鏡頭1之金屬外殼100可更形成有幾何特徵，以加強與以塑膠材料形成之鏡頭固定塑件102的結合強度。於本實施例中，晶圓級鏡頭1之金屬外殼100包含彈片爪鉤結構70。

彈片爪鉤結構70是與形成金屬外殼100的製程中同時形成。在金屬外殼100置入模具，並以塑膠材料填入時，塑膠材料將在容置空間300中對應彈片爪鉤結構70成形。因此，塑膠材料冷卻形成鏡頭固定塑件102後，將可對應彈片爪鉤結構70與金屬外殼100卡合，達到更佳的連接效果。

因此，本揭示內容的晶圓級鏡頭1可進一步藉由側壁開孔40、凸肋結構50、凹肋結構60或彈片爪鉤結構70達到更穩固的連接效果。於其他實施例中，側壁開孔40、凸肋結構50、凹肋結構60及彈片爪鉤結構70亦可同時形成其中之二或以上，來提供較佳的連接機制。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。

1‧‧‧晶圓級鏡頭

100‧‧‧金屬外殼

101‧‧‧開口端

102‧‧‧鏡頭固定塑件

103‧‧‧封閉端

104‧‧‧鏡片組

105‧‧‧破孔

106‧‧‧影像感測器

108‧‧‧電路板

110‧‧‧錫球

200‧‧‧晶圓級鏡頭製造方法

201-205‧‧‧步驟

300‧‧‧容置空間

302、304‧‧‧模具

306‧‧‧鏡頭容納腔室

40‧‧‧側壁開孔

50‧‧‧凸肋結構

60‧‧‧凹肋結構

70‧‧‧彈片爪鉤結構

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為本揭示內容一實施例中，一種晶圓級鏡頭之側剖面圖；第2圖為本揭示內容一實施例中，一種晶圓級鏡頭製造方法之流程圖；第3A圖至第3D圖為本揭示內容一實施例中，晶圓級鏡頭製造方法各步驟之示意圖；第4圖為本揭示內容另一實施例中，晶圓級鏡頭之側剖面圖第5圖為本揭示內容又一實施例中，晶圓級鏡頭之側剖面圖；第6圖為本揭示內容再一實施例中，晶圓級鏡頭之側剖面圖；以及第7圖為本揭示內容更具有之一實施例中，晶圓級鏡頭之側剖面圖。

200‧‧‧晶圓級鏡頭製造方法

201-205‧‧‧步驟

Claims (23)

1. 一種晶圓級(wafer level)鏡頭製造方法，包含：形成一金屬外殼，該金屬外殼包含一開口端以及一封閉端，該開口端及該封閉端間包含一容置空間；將該金屬外殼置入一模具中；填入一塑膠材料，以於該容置空間中形成與該金屬外殼直接接觸之一鏡頭固定塑件，且該鏡頭固定塑件具有貫通之一鏡頭容納腔室；移除該模具；以及於該鏡頭容納腔室置入一鏡片組以及一影像感測器，其中該影像感測器對應於該金屬外殼之該開口端，該鏡片組對應於該金屬外殼之該封閉端上之一破孔。
2. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，更包含使該影像感測器與一電路板藉由一錫球焊接製程相電性連接。
3. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，其中該破孔係於形成該金屬外殼時同時形成。
4. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，其中該破孔係於形成該鏡頭固定塑件後形成。
5. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，更包含 於該金屬外殼形成一側壁開孔，以使一熱塑材料填入該側壁開孔，進一步使該鏡頭固定塑件對應該側壁開孔與該金屬外殼卡合。
6. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，更包含於該金屬外殼上形成一凸肋結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該凸肋結構與該金屬外殼卡合。
7. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，更包含於該金屬外殼上形成一凹肋結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該凹肋結構與該金屬外殼卡合。
8. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，更包含於該金屬外殼上形成一彈片爪鉤結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該彈片爪鉤結構與該金屬外殼卡合。
9. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，其中該金屬外殼之材料包含鐵、不鏽鋼、銅、鋁、鋁鎂合金、鎳合金或其組合。
10. 一種晶圓級鏡頭，包含：一金屬外殼，包含一開口端以及一封閉端，該開口端及該封閉端間包含一容置空間；一鏡頭固定塑件，由一塑膠材料形成於該金屬外殼 中，並與該金屬外殼直接接觸，其中該鏡頭固定塑件具有貫通之一鏡頭容納腔室；一鏡片組，對應於該金屬外殼之該封閉端上之一破孔；以及一影像感測器，承接該鏡片組，並對應於該金屬外殼之該開口端。
11. 如請求項10所述之晶圓級鏡頭，其中該影像感測器與一電路板藉由一錫球焊接製程相電性連接。
12. 如請求項10所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼更包含一側壁開孔，該鏡頭固定塑件對應該側壁開孔與該金屬外殼卡合。
13. 如請求項10所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼上更包含一凸肋結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該凸肋結構與該金屬外殼卡合。
14. 如請求項10所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼上更包含一凹肋結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該凹肋結構與該金屬外殼卡合。
15. 如請求項10所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼上更包含一彈片爪鉤結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該彈 片爪鉤結構與該金屬外殼卡合。
16. 如請求項10所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼之材料包含鐵、不鏽鋼、銅、鋁、鋁鎂合金、鎳合金或其組合。
17. 一種晶圓級鏡頭，包含：一金屬外殼，包含一開口端以及一封閉端，該開口端及該封閉端間包含一容置空間，其中該金屬外殼之一側壁包含至少一幾何特徵；一鏡頭固定塑件，由一塑膠材料形成於該金屬外殼中，並與該金屬外殼直接接觸，其中該鏡頭固定塑件具有貫通之一鏡頭容納腔室，該鏡頭固定塑件為全面性包覆或部份接觸該金屬外殼，該金屬外殼藉由該至少一幾何特徵增加與該塑膠材料之結合強度；一鏡片組，對應於該金屬外殼之該封閉端上之一破孔；以及一影像感測器，承接該鏡片組，並對應於該金屬外殼之該開口端。
18. 如請求項17所述之晶圓級鏡頭，其中該影像感測器與一電路板藉由一錫球焊接製程相電性連接。
19. 如請求項17所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼更包含一側壁開孔，該鏡頭固定塑件對應該側壁開孔與該金屬外殼卡合。
20. 如請求項17所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼上更包含一凸肋結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該凸肋結構與該金屬外殼卡合。
21. 如請求項17所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼上更包含一凹肋結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該凹肋結構與該金屬外殼卡合。
22. 如請求項17所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼上更包含一彈片爪鉤結構，俾使該鏡頭固定塑件對應該彈片爪鉤結構與該金屬外殼卡合。
23. 如請求項17所述之晶圓級鏡頭，其中該金屬外殼之材料包含鐵、不鏽鋼、銅、鋁、鋁鎂合金、鎳合金或其組合。