TWI842787B

TWI842787B - 輻射感測器及其製造方法

Info

Publication number: TWI842787B
Application number: TW108143717A
Authority: TW
Inventors: 亨李奇加特羅布; 曼紐舒密特; 克里斯多夫吉包爾
Original assignee: 德商維雪半導體公司
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2024-05-21
Also published as: US20220128717A1; KR20210095683A; JP7532365B2; TW202109902A; KR102693303B1; DE102018130510A1; EP3888134A1; JP2022510343A; WO2020109536A1; CN113261115A

Abstract

一種輻射感測器，包括基板、設置於基板上的輻射感測晶片、鄰接至輻射感測晶片側表面且圍繞輻射感測晶片的防輻射外框、以及設置於輻射感測晶片上方的輻射可穿透層。防輻射外框沿著其內周緣的實質部不凸出或不實質地凸出超出輻射感測晶片的上緣。輻射可穿透層橫向凸出超出輻射感測晶片並且疊設於防輻射外框上或位於防輻射外框上方。

Description

輻射感測器及其製造方法

本發明關於一種輻射感測器及其製造方法。

現代的輻射感測器必須滿足不同的邊界條件。一方面，它們必須足夠小，以使其整合至小型設備與結構中。此外，它們必須具有簡易選擇光譜的特性，以相對於輻射光做出回應，使它們能在可見光的光譜範圍(波長400至800奈米)、紅外線的光譜範圍(波長大於800奈米)或紫外線的光譜範圍(波長小於400奈米)中，特別指定或直接排除特定的波長範圍，以根據入射的輻射產生電信號。當輻射感測器用於具有顯著振動及震盪的機械性需求環境中，或是具有大範圍數量及/或大範圍的溫度變化週期的熱能性需求的環境中，必須注意感測器的接線的耐久度。上述的感測器可以是對於可見光及/或紅外線敏感的，例如，光電二極體(photodiode)或光電晶體(phototransistor)。

輻射感測器具有輻射感測晶片，以根據入射的輻射產生電信號。可以在晶片的上表面設置濾波層，該濾波層具有所需的傳送特定波長範圍或阻擋特定波長範圍的輻射選擇性，以建立上述的波長選擇性。這樣的濾波層和晶片相比通常相對較薄。這樣的濾波層是先大面積地鋪設在大面積的晶片結構上，然後將晶片結構切割分離。如此一來，濾波層覆蓋晶片的上表面，但沒有覆蓋晶片的側表面，於是晶片的側表面會對輻射敏感。如果有任何形式的輻射入射晶片的側表面時，可能會破壞晶片上表面的輻射選擇性。

另外，隨著晶片的上表面逐漸縮小，入射的可轉換輻射功率也隨之縮小。上述設計對於輻射收集與輻射轉換的限制必須避免。

已知的輻射感測器的構造如第8a至8c圖所示。

第8a圖繪示一種使用金屬模具的構造，其缺點是晶片的側壁被曝露，以使施用在晶片上表面的顏色過濾器就失去作用。

第8b圖繪示一種根據德國專利申請案編號DE 10 2015 116 263 A1的感測器晶片，其具有預先成形的導體結構和外框結構。該外框相隔一距離圍繞於感測器晶片，並凸出超出晶片高度，以在稍後填充一種透明鑄造化合物。此結構對於晶片側表面也沒有足夠包覆。外框凸出超出晶片上表面會造成斜入射時入射輻射的陰影，而因此降低晶片的靈敏度。

第8c圖繪示一種使用薄膜輔助成形(film assisted molding,FAM)技術將一個外框橫向塑模於感測器晶片的結構。該外框凸出超出晶片的上表面，以供後續透明層材料的填充。晶片表面的邊緣區域可能會被外框區域地覆蓋，其覆蓋獨立地降低輻射角的感測器敏感度，如第8b圖之實施例已示意，高邊緣的陰影將導致至少輻射的斜入射，因此晶片靈敏度仍受限於此實施例。

德國專利申請案編號DE 10 2014 100 743 A1敘述了一種用於零件製造的薄膜輔助成形製程。

本發明的目的是提供一種輻射感測器，其具有容易設定的波長選擇性，同時具有高靈敏度與小尺寸。本發明亦提供該輻射感測器的製造方法。

本發明的獨立請求項的技術特徵可實現以上目的。

輻射感測器具有如請求項第1項的技術特徵，其包括基板、直接或間接設置於基板上的輻射感測晶片、以及鄰接晶片側表面並圍繞晶片的防輻射外框。輻射可穿透層設置於晶片上方，或(示意為)設置於晶片上表面上的濾波層的上方。防輻射外框於晶片的上緣不凸出或僅(可忽略不計的)凸出超出晶片的內周緣的實質部。輻射可穿透層橫向延伸超出晶片並且疊設於防輻射外框上或位於防輻射外框上方。

上述的橫向是指和基板表面平行的程度，而垂直是指和基板表面垂直的方向。

防輻射外框可橫向地圍繞晶片，而且可特別地在晶片的整個高度上接觸晶片的側表面。防輻射外框沿著防輻射外框的內周緣的實質部不凸出或不實質地凸出超出晶片的上緣，或超出晶片的上表面的平面，特別是在垂直方向上，防輻射外框在橫向方向上沿著其內周緣的部分不覆蓋晶片的上表面。然而，以上情況不一定適用在外框的全部內周緣，特別是對於外框中可能嵌入一條或更多條接合線時(如後續所描述)。防輻射外框也可以特別組構以使其位置不低於或不實質地低於晶片的上緣。

上述的外框內周緣可理解為沿著晶片的側表面的外框的周緣。上述的外框內周緣的實質部可以被定義為外框的總內周緣的路徑區段，且可以至少佔此周緣的30%、50%、70%或80%。由於製造技術的原因，有意或無意的結果可以是外框在不實質地超出外框邊緣之由該週緣上看起來是非連續的多個點處凸出外框邊緣。同樣的，不實質地凸出超出之外框邊緣的區域於該週緣上來看也是非連續的。上述所指尺寸後續將有關於獨立區域長度的總和。

將防輻射外框固定在感測器晶片上，使外框接觸感測器晶片的側表面，其具有使側表面被覆蓋及因此不作為輻射轉換的效果。所述感測器上表面上的濾波層可因此不會被輻射所繞開。由於外框不實質地凸出超出晶片上表面，因此不須進一步提供遮蔽結構或直接地覆蓋感測器晶片上表面之結構，或僅小部分地提供，以使敏感度損傷程度亦減少。

另外，橫向凸出超出晶片的輻射可穿透層可藉由特別是散射、多重散射、反射和多重反射將更多輻射從晶片上表面之外引導朝向晶片上表面，以提高晶片靈敏度。

上述的構造因此結合結構性特徵，一方面可避免或減少降低晶片靈敏度的結構，另一方面增加了提高晶片靈敏度的結構。藉此，本發明整體而言可提供具有良好的靈敏度和波長選擇性的輻射感測器。

輻射感測晶片通常會連接其他電性或電子結構，例如藉由一條或多條接合連接，如導電跡線連接到載體、基板、電路板、導體框架或導線架。本發明的一個重點是對於這些接合連接的保護。一般而言，為此會有兩種可能性，一種是將接合連接鑄入框架的材料，或是將接合連接鑄入輻射可穿透層的材料。

接觸晶片的接合線通常連接在輻射感測晶片的上表面，然後至少向外橫向延伸，再向下延伸至電路板、基板或導線架上的金屬目標表面。進一步的連接可例如通過到基板另一面的可自由接觸的接觸表面，以使表面安裝裝置(surface mounted device,SMD)元件被製造。

一種保護接合線的方式是在製作防輻射外框之前先固定接合線，然後在製作外框的過程中，將接合線鑄入外框的材料中，以使接合路徑橫向設置於晶片旁，且向下延伸至載體/基板的接合線鑄入初始描述的外框的任何呈現的材料中，但也要實現遮擋以使位於晶片上方的接合線或線的區域鑄入外框材料凸出至部分超出晶片。前述的外框材料，其本身不是透明的，之後會覆蓋晶片上表面的特定區域。在這樣的實施例中，一個或多個前述的外框材料的連續部分會在垂直方向上凸出超出晶片上表面並且在橫向方向上覆蓋晶片上表面。

外框材料的熱膨脹係數可以簡易適配於接合材料或其他元件，特別是基板，的熱膨脹係數，以使當輻射感測器可以使用於溫度較為嚴苛的環境，例如溫度變化劇烈而頻繁的環境時，此種構造可以特別被提供。汽車生產線就是一個例子。

另一種保護接合線的方式是將接合線嵌入輻射可穿透層的材料。在此構造中，外框是在配置接合連接之前製造於晶片周圍，並且的確使其具有凹槽於晶片旁，其凹槽向下延伸至接合連接的目標表面。在外框生產線製造以此方式設計後，接合連接可從晶片上表面延伸通過基板表面上的凹槽。先前論述之輻射可穿透層之後鋪設在晶片上表面以及晶片上表面旁邊的外框。如此一來，輻射可穿透層也會覆蓋接合連接。如此可以進入外框的開口，並且之後可以將連接線鑄入前述之開口以保護之。

本實施例的接合線和輻射可穿透層的設計使得輻射可穿透層完全將接合線密封於晶片上表面上。在此構造中，晶片上表面完全沒有遮蓋材料，因此具有良好的靈敏度。相對於熱膨脹係數之間的關係使得輻射感測器完全足以適用於溫度比較不嚴苛的環境。

以上實施例中，感測器晶片最終可具有一個、兩個或更多的輻射可穿透層，特別是濾波層可能在晶片生產過程中直接鋪設在晶片的上表面上。另外，在感測器的生產過程中，可以鋪設前述的輻射可穿透層，其中輻射穿透層可能為一個或更多個。輻射可穿通層具有保護功能，也具有上述的引導並收集晶片上表面之外區域的輻射。輻射可穿透層可設計成具有濾波功能或具有波長選擇性，因此除了直接鋪設在晶片上的濾波層之外，輻射可穿透層也可以具有濾波效果。

濾波層及/或輻射可穿透層的波長選擇性可以設計成在紅外線、可見光和/或紫外線的光譜範圍中阻斷或傳送波長或波長範圍。

外框的材料可為或可包括熱塑性塑膠或熱固性塑膠，或可為混合物材料。外框材料較佳的是起初可流動或可塑形然後可硬化的塑膠，或包括人造樹脂。前述的混合物材料可包括顆粒狀或粉狀的填充物，特別是該填充物的熱膨脹係數可使整個外框材料具有適配的熱膨脹係數。膨脹係數α可以是在輻射感測器的接合線或基板的材料的膨脹係數的30%和200%之間。前述的填充物材料可包括玻璃顆粒、玻璃粉、二氧化矽、陶瓷材料或其他類似材料。

如上所述，防輻射外框不應凸出或應“不實質地”凸出超出晶片的上緣。後者的情況特別出現在當外框不僅鄰接實際晶片的側表面，且鄰接設置於晶片上表面上的濾波層的側表面時，因此外框在垂直方向上稍微凸出實際晶片的上表面。前述的外框“不實質地”的凸出特別是指，更一般而言，外框在晶片邊緣處或晶片的上周緣的高度超出晶片上表面最多可為晶片在與基板平行的方向上的最大範圍的10%、5%、3%、2%或1%。該最大範圍可以是具有矩形晶片輪廓的對角線，也可以是具有圓形晶片輪廓的直徑。前述的外框材料超出晶片的凸出尺寸可以是直接意謂於晶片的上表面上或濾波層的上表面。前述位置相對低於晶片的上緣同樣可以列入考慮。如此的正偏差或副偏差可以由於至少不直接於晶片的上周緣的製造，而非刻意所造成。

外框或外框的區域，可以在晶片的上緣側向外的垂直方向上凸出超出晶片上表面，並且特別自晶片橫向間隔。如此的凸出區域可在晶片周圍以環形牆方式圍繞，以使盆地或盆狀結構被提供，用於輻射可穿透層的材料可被倒入，而後於生產過程中以液態形式注入，然後硬化。該環形牆超出晶片上表面的高度相對於晶片的最大範圍可以是小數值，可以是超出晶片最大範圍的3%或5%，也可以晶片最大範圍的20%、15%或10%以下。上述的外框凸出區域的最高點和晶片邊緣的距離至少為晶片最大範圍的10%或20%，或者該最高點可位於輻射感測器元件的邊緣。上述外框的垂直凸出部可沿著外框的整個周緣，或僅沿著外框周緣的一部分提供，而且可自外框上緣開始凸出。外框可在此形成一個淺漏斗角，其可以，例如小於30度、20度、15度或10度。上述的外框凸出部分也可以僅在橫向上和晶片上緣間隔一段距離，而且可以特別自晶片橫向相隔一特定距離開始連續向上凸出。這樣的實施例可確保至少大部分避免斜入射時入射輻射的陰影，與其造成的靈敏度下降。

在與基板平行方向上的晶片最大範圍可以小於6毫米、4毫米或2毫米。

具有上述結構特徵的外框可使用薄膜輔助成形(film assisted molding,FAM)製程來製造。外框的鑄造基本上可用硬質陰模，例如金屬陰模，來塑形。上述製程提供一薄膜，該薄膜緊貼模具表面。該薄膜被真空通道吸入模具的凹陷處。薄膜具有密封效果，一方面可以，例如，像密封環一樣疊在晶片上，因此避免外框材料在塑造過程時流入感測器上表面上方。如果使用硬質形狀，就幾乎無法完成，因為晶片材料本身質硬而脆，並且將使其因牢固接觸於需要密封之模具而破裂。在外框塑造完成後，薄膜還可幫助成品從模具脫離。

基板或承載板可以是預製的已具有合適導體結構的電性絕緣承載板、框架或導線架。該導體結構可提供於基板的兩個主要表面或內嵌於其中。導體結構可以透過載體材料連接。在基板一側(也就是感測器外側)，可設置被製造元件的外部電性接觸。在基板另一側(也就是內側)，內部線，例如以如連接墊的連接目標作為接合連接朝向晶片、線路連接導通孔、以及其他導線。

在上述的基板或導線架上，除了輻射感測晶片以外，感測器還可以具有其他連接元件。這些元件可設計成積體電路。這些元件可連接輻射感測晶片，而且可例如作為處理、放大及/或轉換來自晶片的信號，例如從類比信號到數位信號的轉換。後續電路元件可以被導線連接，且因此為預製基板的一部分，也可以之後鑄入至防輻射外框的材料中。若有需要，這些感測器元件可具有兩個、三個、四個或更多外部連接點，例如可在基板較低側，以提供表面安裝裝置(SMD)元件，例如至少兩個元件可以用於傳輸類比或數位的串列信號(serial signal)，可選地一或兩個進一步的元件用於電源，並且可選地進一步的元件用於輸入和輸出控制信號。

一種用於製造輻射感測器的方法，特別是前述的輻射感測器，其包括以下步驟：將輻射感測晶片固定於合適預製的基板上；使用薄膜輔助成形(film assisted molding,FAM)製程塑造晶片上的外框，以使外框接觸晶片的外周緣，且沿著外框的內周緣的實質部不凸出超出或不實質地凸出超出或低於晶片輪廓的上周緣；以及，在晶片上方鋪設輻射可穿透層，該輻射可穿透層至少在外框至晶片側面的區域上方。

使用薄膜輔助成形製程在外框的生產上可使實際感測器晶片及連接線區域的外框的細線細工或覆蓋連接線或可選連接於連接線的通道成為可能。

根據接合線的希望覆蓋的形式，晶片和其他結構之間的接合連接可以佈置在外框生產之前或之後，如上所述。

感測器的製造可以是將多個晶片固定在大型且合適預備的圖案化形式的基板或承載板上，然後一起後續處理於連續基板上(外框生產、接合、輻射可穿透層的應用)。例如以10*20的方陣開始連續的感測器元件。通常僅在共同製造之結構製成後進行切割以將單獨的感測器分離。

在第一個共同基板上同時製造多個感測器時，全部輻射感測器的外框可以如共同鑄造結構共同被製造，也就是將液態外框材料注入晶片周圍，使晶片以孤立的形式置於一開始的液態鑄造混合物，且可能的話，置於已接合的晶片上，並注入於後續電路元件上且薄膜輔助形狀允許可能的區域。之後將硬化的外框材料的區域作感測器的分離(切割)。

如果在注入外框材料於大批輻射感測器的共同生產之後會有一個相對平坦的表面，輻射可穿透層的材料可注入於其上，以使其均勻延伸至全部要被製造之感測器元件或擴散且均勻的覆蓋晶片。之後會硬化且後續被切割分離

相反地，如果外框至晶片側表面的柵格狀的突起部置於各個單獨的感測器晶片之間且圍繞他們，盆狀結構可以獨立地填充於單獨的感測器晶片上。材料在每個實施例流經個別的盆狀結構，然後硬化。最後藉由沿著這些突起部切割分離。

然而，輻射可穿透層也可以上述製造方式製造半完成的輻射感測器，特別是已提供外框，或是尚未將大數目的半完成的輻射感測器連續切割分離，並於外框塑模後將其加至另一個模具，使得只要其仍為液態且其液態材料之後可以硬化，以提供輻射穿透層塑形。

10:輻射感測器

11:晶片

11a:上邊緣/上周緣

11o:晶片上表面

11u:晶片下表面

11s:晶片側表面

12:濾波層

13:黏結層

14:基板

15:接觸表面

16:外框

16a:頂蓋

16b:凹槽

16h:最高點

16k:上外緣

16n:水平直線

16t:直線

16u:凸出部

16z:外側

17:輻射可穿透層

17a:填充部

17s:側向懸垂

31:接合線

32:接合墊

33:導通孔

61:模具

62:吸氣通道

63:真空來源

64:薄膜

64a:受壓薄膜

64b:薄膜邊緣

66:凹陷容積

67:邊界

接下來將藉助實施例和以下附加圖式描述本發明：本發明之第1圖為一個輻射感測器之剖面圖；本發明之第2圖為該輻射感測器之俯視圖；本發明之第3a和3b圖分別為該輻射感測器的接合區之剖面圖和俯視圖；本發明之第4a和4b圖分別為該輻射感測器的接合區的進一步之剖面圖和俯視圖；本發明之第5圖為該輻射感測器的尺寸示意圖；本發明之第6圖為用於說明薄膜輔助成形製程之示意圖；本發明之第7圖為邊緣設計的特徵之示意圖；本發明之第8a至8c圖為習知技術之示意圖。

第1圖繪示輻射感測器10剖面在超出可能存在的接合連接的剖面圖。第2圖繪示第1圖的剖面位置。

基板14可以是印刷電路板、陶瓷基板、導體框架(例如導線架)或其他類似的基板。輻射感測之感測器晶片11固定在基板14上，例如可藉由黏結層13黏著於基板14上。這裡可以提供與基板14的電性接觸。晶片11進一步也可以僅間接固定在基板14上，特別是經由一個或多個中介元件或中介層固定在基板14上。感測器晶片11可以具有兩個主要表面11u和11o。下方的主要表面11u面向基板14，黏結層13可與下表面11u接合。上方的主要表面11o，即晶片11的上表面，為曝露於入射輻射的實際收集輻射的表面。然而，在晶片11的製程中，濾波層12可被應用以影響所需的波長選擇性。

金屬接觸表面15可連通外界，並且從外界焊接。超出此俯視圖外的區域，可以連接於基板14的上表面上的電性元件。如上述的感測器元件可具有電路元件(未圖示)，這些電路元件可連接至基板14上的導線或基板14中，或是穿過基板14至晶片11及/或金屬接觸表面15。

防輻射外框16圍繞晶片11。其係設計或製造以直接接觸晶片11的側表面11s。特別是防輻射外框16可以直接緊貼著晶片11的側表面11s而鑄造成形。上述製造使得至少晶片11的上邊緣11a(上緣)的寬區域中，直接接觸上邊緣11a的外框16不會凸出或不實質地凸出超出上邊緣11a，並且不會或不實質地低於，且或是不覆蓋晶片上表面11o以獲得上述所稱之效果。

上述的上邊緣11a的區域可以佔上表面11o的周長或晶片11的上邊緣11a的總長度的至少30%、50%、70%、75%或80%。在另一實施例中，上述的區域可替換為上邊緣11a的總長度的100%，下文會進一步說明。

輻射可穿透層17是在製造外框16之後才鋪設。輻射可穿透層17包括位於晶片11的上表面11o的橫向周邊的區域17s。區域17s可直接疊設在外框16上，或者，至少可以設置在外框16上方。區域17s對於朝向晶片11的上表面11o的輻射具有散射(scattering)作用。輻射穿透層17的橫向周邊的區域17s 的輻射發散效果比輻射可穿透層17直接位於晶片11的上表面11o的上方的輻射發散效果更強，藉由獲得增加的輻射強度以提高輻射感測器10的靈敏度。

基板14、外框16以及輻射可穿透層17的朝外的側壁可以是相對陡峭的，並且互相對齊。可以藉由單獨的感測器晶片11之間的切割使一起製造的結構分離，並將分離後一起製造且分離後的多個感測器結構切割以製造出來。

第2圖繪示一個單獨的輻射感測器的俯視示意圖，省略了可能在區域周圍存在的接合連接。第3圖和第4圖可視為第2圖的補充。晶片11的外輪廓11a可以是矩形或正方形(quadratic)。然而其他形狀也可被接受。

外框16在放射方向上視為其向外接觸於感測器晶片11。因而造成所欲覆蓋，以使可能置於感測器晶片11上之濾波層12不會被側向的入射輻射所繞過。輻射可穿透層17設置向上位於感測器晶片11之上和外框16上。如上所述，外框16、基板14和輻射可穿透層17可具有因為製程中的切割分離而製造的共同的外輪廓。然而，單獨的輻射感測器生產也可被接受。單獨製造的輻射感測器的外輪廓可以不同於第1圖所示，且較第1圖所示的外輪廓不陡峭。

第3a圖繪示一實施例的接合區(bond region)剖面圖；第3b圖繪示該接合區的俯視圖。在本實施例中，通常有至少一個接合線(bond wire)31。在此實施例中，接合線31與晶片11的上表面11o上至少另一個接合線大約平行，且之後開始向外橫向延伸，然後向下延伸，例如延伸至導電跡線或相似者的接合墊32上。接合線31在外框16製造之前產生。在晶片11上方的接合線31的區域中，外框16同時具有頂蓋16a，且其覆蓋於晶片11的上表面11a區域的一部分，其對應於接合線31的覆蓋處。在此實施例中，因此存在有外框不明顯凸出超出晶片上表面11o的區域，並且外框將其覆蓋以嵌入接合線31，而且在晶片上表面11o之上。

第3b圖以虛線繪示了內嵌於不透明外框材料的接合連接，也繪示了位於晶片上表面11o上方的頂蓋16a的邊緣16c。例如，繪示的凸出部可以被設計成晶片11的輪廓的切割角。然而，也可以從晶片上表面11o的邊緣或角落以如手指凸出的方式凸出晶片上表面11o。

除了頂蓋16a以外，如其他所需，位在晶片邊緣11a的外框材料因此實質地維持在晶片11的上表面11a的高度水平。路徑部分可以是晶片邊緣不凸出超出或不實質地凸出超出的區域，其可佔晶片所有側邊的邊緣11a的總長度的至少30%、50%、70%、75%或80%。

頂蓋16a較佳的可為晶片11的上表面11o的至多40%、30%、20%、15%或10%，以使晶片11被外框材料覆蓋的感測表面11o面積為小。

第3a圖也繪示了輻射可穿透層17覆蓋並疊設在頂蓋16a區域中的外框區域上。然而，頂蓋16a也可以從輻射可穿透層17往上凸出。

頂蓋16a可以藉由單一的塑模製程一起製造，只要陰模具有合適的形狀，可選用薄膜輔助成形。在頂蓋16a的區域中，陰模具有凹陷構造，使拱門處置於接合線上方，並且其之後被用於填充外框的材料填充於其中。在薄膜輔助的塑造製程中，藉由真空形成將薄膜吸入上述凹陷凹槽，以使實際塑模前將接合線31停留在製造出來的自由空間中，接著最終被頂蓋16a的外框材料所包圍。

第4a圖所示的實施例中，如同與至少另一接合線一起，接合線31被模塑在輻射可穿透層17的材料中。為了這個目的，外框16具有一凹槽16b，凹槽16b延伸至接合連接31的目標表面32上。外框的生產包括凹槽16b的生產發生於接合線31的製造之前。在第4a圖和第4b圖的實施例中，晶片邊緣沿周長的100%不凸出或不實質地凸出超出外框16。

凹槽16b可以藉由單一的塑模製程和外框16一起生產，只要陰模具有合適的形狀，可選用薄膜輔助成形。凹槽16的區域中，該陰模因此具有凸出的、錐形或圓柱形的結構，此結構會被填充於外框材料的外框材料包圍。開口16b之後維持於外框中穿過接合線31連接於接合墊32的地方。在後續的輻射可穿透層17的製造過程中，輻射可穿透層17的材料會流入開孔16b，並連同此層的部分17a密封接合線31，如第4b圖所示。

在此必須指出，晶片11不是必須要具有接合連接。晶片11可合適且直接連結及連接其下側，以使第3a、3b、4a、4b圖的實施例所示意的角落區域並非必須，且第2圖未圖示的角落區域會像是第3a、3b、4a、4b圖所示意。晶片11的電性連接可以置於其下方側11u。

第3a和4a圖繪示導通孔(via)33，例如，接合墊32可通過導通孔33連接至接觸表面15。然而，在另一實施例中實現輻射感測器從外界藉由基板表面上的接觸表面來接觸。對應於導電跡線32的區域也可以被焊接，之後在模製外框時於基板上保持其不被接觸。

第5圖繪示相關的尺寸。尺寸em是感測器晶片11的最大範圍，em可以是從第2圖中的感測器晶片11的右下角延伸至左上角的對角線。尺寸em可以小於6毫米、4毫米或2毫米。不實質凸出部以高度h標示。高度h可為晶片11在與基板14平行的方向上的最大範圍em的至多10%、3%、2%或1%。晶片11的厚度標示為dc，dc可以小於1毫米、500微米或300微米。濾波層12的厚度標示為df，df可以小於50微米、30微米或20微米。數值ds為輻射可穿透層17的厚度，ds可以小於1毫米或500微米，而且ds可以大於50微米或100微米。尺寸lu為輻射可穿透層17延伸超出晶片11的上表面11o的側向懸垂17s(請參照第7圖)，lu可以被外框16的表面所限制，然而，也可以受到其他限制。尺寸lu可以至少是輻射可穿透層17的厚度ds的一倍、兩倍或三倍，或者lu至少可以達到100微米、200微米、500微米或1毫米。外框16在晶片邊緣11a和外框16的外側輪廓16z之間的橫向最小寬度標示為br(請參照第7圖)。外框16的外側面16z可以是整個輻射感測器的最外側邊界(如第2圖所示意的俯視圖)。寬度br可以大於50微米、100微米、200微米、500微米、1毫米或2毫米，及/或寬度br可以小於5毫米、2毫米或1毫米。外框16的寬度從晶片11整體的周長來看，可不須為一致，也就是說，可呈現不規則的寬度。

外框16的材料可包括起初可塑模或可流動然後之後硬化的塑膠，例如熱固性的塑膠材料或樹脂，其膨脹係數(coefficient of expansion)α可以是在輻射感測器10的接合線或基板的材料的膨脹係數的30%和200%之間的範圍。感測器晶片11可包括經適當處理的半導體材料，例如具有不同摻雜分量(doping amount)、摻雜分布(doping profile)及/或不同的pn過渡(pn transition)的矽或其他類似材料。濾波層12可以是或包括一個或多個干涉濾光片(interference filter)、色彩濾光片(color filter)或其他類似的濾光片。輻射可穿透層17可以是大致透明的材質，或可具有經適當選擇的波長選擇性。輻射可穿透層17可以是或包括熱固性塑膠或環氧(epoxy)材料，也可以是或包括矽膠(silicone)。

一般來說，感測器晶片11的上表面11o可以完全地或區域地對輻射敏感(亦即，將輻射轉換成電信號或有助於設置於較低層的輻射轉換)。上表面11o的邊緣區域，即上表面11o沿著感測器晶片11的上週邊緣11a(上緣)延伸的部分，也特別可以對全部對周邊或區域的輻射敏感。感測器晶片11具有對於區域或全部周邊的輻射敏感的側表面11s。因此感測器晶片11的輻射敏感區域可以自感側器晶片11的上表面11o延伸至感測器晶片11的上表面11o的邊緣區域，直至感側器晶片11的側表面11s。其中，輻射敏感表面可以被本發明所揭內容解決，它們也可以被理解為如設置於前述表面下方的材料容積。

感測器晶片11的接觸一般可以從單一表面，例如晶片的上表面11o的連接方式來實現。晶片11可包括通往其他表面的導通孔。然而，晶片11的接觸也可藉由設置於主表面11o及11u的兩個互相相對的連接來實現，其中主表面11o及11u其中之一者可以為接合連接。其他不同的接觸模式也是可能的。晶片11的輻射轉換特性可藉由摻雜參數(doping parameters)、可選的半導體層厚度、可能地摻雜分布、材料選擇及/或其他參數來設定。

第6圖為薄膜輔助成形的特徵高度示意圖，第6圖繪示的是在塑造外框16之前已放置模具的狀態。剛性模具61放置於部分完成的感測器元件11至17(但不包含外框16)上方。薄膜64依循模具61的下表面並緊密接觸，且其下方側面向輻射感測器10。在例如隔著一段距離圍繞接合線31處存在有凹陷區域，薄膜64朝向該下表面被吸住以使其容積藉由通道62連接至真空來源63。以此方式可以將薄膜64和模具61的下表面之間的空氣/氣體抽空以產生真空。設置於相對側(如第6圖所示的下方側)的相對過量的壓力之後將足夠受壓的薄膜64壓向凸出區域。晶片11的區域中的受壓薄膜64a會避免壓力集中於晶片11，以使其不會破裂。在模具或薄膜的下表面和離開晶片11的上表面11o的邊緣處64b，薄膜64可做為密封，以使外框材料不溢流於空腔66之外，而滲入晶片上表面11o(自邊緣處64b往左)之上於後續的塑模。

在外框的材料注入並硬化之後，模具61可能由於薄膜64而稍微被往上升起。薄膜64不會黏附模具61，也不會黏附製造後的感測器結構，所以可輕易被移除。虛線67所標示為理想，並非實際存在之朝向沿著切割分離的相鄰之感測器元件的邊界。

在晶片11超出頂蓋16a的邊界區域，模具61和薄膜64橫向凸出至晶片11之外，使得用於外框16的塑模形狀以實質地設立外框表面於晶片11的上表面11o方式被製造。在晶片11的邊緣區域11a，薄膜64之後可代表密封，以防止外框材料滲流到感測晶片上表面11o上。

輻射可穿透層17形成於外框16的塑模之後。可以在一起製造的大批感測器元件被切割分離之前，藉由在它們的共同表面上傾倒液態材料，使其均勻分布然後硬化以完成。或者傾倒液態材料於先前所述圍繞於感測器晶片周圍的盆狀結構以完成。或者，藉由進一步適合的設計模具的方式以完成。

如上所述，輻射感測器可包括進一步的電子元件，例如可選地積體電路，這些電子元件也可以整合於整體結構中，且特別地注入於外框材料之中。

第7圖繪示外框16在一些實施例中的一個或更多個垂直剖面上的設計特徵。在晶片11或外框的整體周緣可為同質或同量的均等狀態。

尺寸br是上述的外框最小寬度。第7圖繪示外框16的凸出部16u垂直向上超出晶片11或濾波層12的上表面的水平面，其水平被虛線16n所標示。位於晶片邊緣11a和外框16的上端外緣16k之間的直線16t和水平直線16n之間的夾角標示為τ。16k也可以是輻射感測器10的上端外緣。在第7圖的垂直剖面中，夾角τ可以小於30度、20度、15度或10度，及/或夾角τ可以大於0 度、5度或10度。在一些實施例中，夾角τ可特別地對應外框16的凸出部16u和輻射可穿透層17之間的角度。相反地，第1圖的實施例中的夾角τ大約為0度，例如位於正3度至負3度或正1度至負1度的範圍中。不像第1圖及第7圖所示意，夾角τ的角度可以是負值，例如可達到負10度，以使外框16的表面越往外延伸就越低。

第7圖的實施例中，外框16的剖面的最高點16h為外框邊緣16k。在切割分離多個輻射感測器時，可沿虛線67切割(可參照第6圖)。然而，在垂直方向上的外框最高點16h也可以設置於更內側的位置，也就是移到相對於第7圖的外框邊緣16k右邊的位置。直線16t也可以自晶片邊緣11a及盡可能內側設置於外框最高點16h之間延伸，夾角τ可以依上述作尺寸上的調整。

第7圖的實施例中，外框16的最高點16h凸出超出輻射可穿透層17，而且不再被輻射可穿透層17覆蓋。在另一實施例中，相反地，外框16的最高點16h然而可以被輻射可穿透層17覆蓋。16z是外框16的側表面或外側，可藉由分離多個輻射感測器10的切割而形成。相對於晶片最大範圍em，晶片上表面(對應虛線16n)上的最高點16h的高度可以是一個小數值。上述的相對高度可以大於晶片最大範圍em的3%或5%，也可以小於晶片最大範圍em的20%、15%或10%。

製造完成的輻射感測器10可具有平行六面體的整體結構，而且可製作成表面安裝裝置(surface mounted device,SMD)元件。上述的側表面可由具有外部接觸表面15嵌入的基板14/引線框的下表面、相對於輻射可穿透層17向上設置、可能的由外框區域16u、外框最高點16h凸出超出、以及切割整批輻射感測器10所形成的四個截面16z共同組成。輻射敏感側可以全部或大部分被輻射可穿透層17覆蓋。

當本發明說明書和申請專利範圍所述技術特徵並未詳述其結合，但只要所述技術特徵的結合是可行的，應當將其技術特徵被理解為可相互結合。只要技術特徵之結合系為可行，特定上下文中所述技術特徵於實施例、圖式、或請求項中應被理解其可從實施例、圖式、或請求項中被分離而與其他圖式、請求項、說明書上下文、或實施例結合。本發明所述方法及方法步驟也應被理解為實現這些方法或方法步驟的裝置的描述，反之亦然。