TWI866515B - 影像感測模組 - Google Patents
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Abstract
本案提出一種影像感測模組，包含影像感測晶片、支撐件、透光層以及遮蔽層。影像感測晶片包含影像感測區。支撐件設置於影像感測晶片之上表面且環繞影像感測區。透光層設置於支撐件之上表面，透光層之下表面朝向影像感測晶片，且包含透光區與環繞該透光區之遮蔽區，透光區對應於影像感測區，遮蔽區沿透光層之下表面之法線方向的投影不重疊於影像感測區。遮蔽層形成於遮蔽區，遮蔽層包含框形部份及多個補強部份，各該補強部份個別地位於框形部份之角隅。
Description
本揭露涉及一種影像感測模組，尤其涉及一種影像感測模組之封裝結構。
傳統影像感測晶片的封裝結構中，玻璃層係通過黏膠固定在影像感測晶片上，並使黏膠包圍在影像感測晶片的外圍。然而，當光線進入到封裝結構的內部照射到影像感測器以外的元件時，可能會因為反射或者折射而造成光線在影像感測區域特定位置聚焦而產生耀光現象(Flare)。為了改善前述耀光現象，可藉由在玻璃層與黏膠之側面設置不透光的密封膠來避免外部光線經由封裝結構的側面穿過黏膠而進入到封裝結構的內部，同時在玻璃層與黏膠的接觸面之間設置矩形黑框(black matrix)來避免外部光線經由封裝結構之正面穿過玻璃層而照射到黏膠或者影像感測器以外的其他元件。
隨著市場上對於影像感測器之感測能力不斷提升的需求，且同時仍希望封裝結構維持甚至降低體積，促使現行影像感測器封裝結構逐漸加大其影像感測區域而逐漸內縮其黏膠層，導致影像感測區域與黏膠層的距離不斷縮短，耀光現象的影響也愈加難以忽視。實驗發現，耀光現象的成因至少部分係來自於封裝結構的微型化之後，傳統黑框無法完全遮蔽黏膠所致。
有鑑於此，申請人提出一種影像感測模組，包含影像感測晶片、支撐件、透光層以及遮蔽層。影像感測晶片包含影像感測區。支撐件設置於該影像感測晶片之上表面且環繞該影像感測區。透光層設置於該支撐件之上表面，該透光層包含一上表面與一下表面，該下表面朝向該影像感測晶片且包含一透光區與環繞該透光區之一遮蔽區，該透光區對應於該影像感測區，該遮蔽區沿該透光層之下表面之法線方向的投影不重疊於該影像感測區。遮蔽層形成於該透光層之下表面之遮蔽區，且位於該透光層與該支撐件之間，該遮蔽層包含一框形部份及多個補強部份，各該補強部份個別地位於該框形部份之角隅。
圖1A係本揭露之一實施例中未設置透光層之影像感測模組之俯視示意圖；圖1B係本揭露之圖1A實施例中X1-X1切線方向之剖面示意圖，請一併參照圖1A及圖1B。影像感測模組1a包含黏膠層12、支撐件13、影像感測晶片14、封裝層16、基板層17以及焊腳18。於本實施例中，影像感測模組1a未加上透光層15(參照圖2B)而呈現尚未密封的狀態。因此，圖1A之俯視圖可以直接看見影像感測模組1a內部之黏膠層12及影像感測晶片14。影像感測晶片14包含影像感測區141，且設置於基板層17之上表面。支撐件13設置於影像感測晶片14之上表面且環繞影像感測區141。黏膠層12設置於支撐件13之上表面且環繞影像感測區141。封裝層16設置於基板層17之上表面且環繞黏膠層12、支撐件13以及影像感測晶片14。
影像感測晶片14為積體電路晶片，其可以是可見光或非可見光之COMS影像感測晶片14。影像感測晶片14可透過覆晶連接或打線方式與基板層17連接。基板層17可包含多個焊腳18，適於將影像感測模組1a與電子元件(圖未示出)焊接，使設置於基板層17之影像感測晶片14電性連接電子元件。基板層17可以是樹脂(或與玻璃纖維的混合物)、陶瓷、或玻璃所組成。在一些實施例，基板層17之材料可以是選自氮化矽(Si
3N
4)、氧化鋁(Al
2O
3)、氮化鋁(AlN)、氧化鋯(ZrO
2)、氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)及氧化鈹(BeO) 所構成之群組中之一種或多種陶瓷材料之混合物。
支撐件13之上下側分別用以連接透光層15以及影像感測晶片14，支撐件13使透光層15與影像感測晶片14保持間距。於本實施例，影像感測晶片14之上表面包含焊墊142，焊墊142埋設於支撐件13底部並透過打線電性連接基板層17。在其他實施例，影像感測晶片14之上表面之焊墊142亦可設置於支撐件13之外側。支撐件13包圍影像感測區141而與影像感測晶片14及透光層15形成一封閉空間，僅允許光線自透光層15進入影像感測模組。支撐件13之材料可以是選自聚胺甲酸酯(Polyurethane，PU)、聚丙烯腈(Polyacrylonitrile，PAN)、聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，PVA)、聚乳酸(Polylactide，PLA)、聚環氧乙烷(Polyethylene oxide，PEO)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl pyrrolidone，PVP)、聚氯乙烯樹脂(Polyvinyl Chloride，PV)、醋酸纖維素(Cellulose acetate，CA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA) 、聚己內酯(Polycaprolactone，PCL)、聚乙二醇(Polyethylene glycol，PEG)、聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)、玻璃纖維、PS、PMMA、PA及PA 6.6所構成之群組中之一種或多種材料之混合物。透光層15之材料可以是選自玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚雙烯丙基二甘醇碳酸酯(Dially glycol carbonates ，CR-39)、苯乙烯丙烯腈共聚物(Acrylonitrile-styrene copolymer，SAN)、聚4-甲基戊烯-1(Poly(4-methyl-1-pentene)，TPX)及透明聚醯胺(Polyamide，PA) 所構成之群組中之一種或多種材料之混合物。
封裝層16可以採用環氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺(Polyimide，PI)或矽膠(Silicone)，用以包覆並保護內側之影像感測區141、阻絕濕氣進入影像感測模組之封閉空間，或形成不透光層以阻擋外界光線穿過封裝層16而造成感光雜訊。形成封裝層16之方法可以採用灌膠製程，以使尚未固化的高流動性膠體覆蓋待封裝之結構。
黏膠層12設置在影像感測區141之周圍，用以固定透光層15及支撐件13。如圖1A所示，黏膠層12大致呈現環繞影像感測區141之方框。形成黏膠層12之方法可以採用點膠製程，以使密封膠覆蓋影像感測區141周圍之支撐件13。詳細而言，支撐件13設置於影像感測晶片14之上表面，點膠設備之噴嘴沿支撐件13之邊框方向行走以塗佈密封膠。申請人於研究過程中發現，當點膠設備在改變移動方向時，黏膠受到點膠噴嘴的牽引容易發生甩膠現象。舉例而言，如圖1A所示，甩膠現象發生在黏膠層12之框形的四個轉角部份。
圖1C係本揭露之圖1A實施例中框記A部份之局部放大示意圖，請參照圖1C。黏膠層12的內夾角角隅處並非90度的轉角，而是具有一個傘形的甩膠部121，導致黏膠層12在角隅處更加靠近影像感測區141。在一些實施例，黏膠層12與透光層15之間設置可以設置遮蔽層以阻止光線穿透透光層15而照射到黏膠層12。然而，方框形狀之遮蔽層雖然阻止了光線照射到黏膠層12的邊框部份，卻無法防止光線照射到黏膠層12之框形轉角處的甩膠部121。因此，影像感測區141的角隅部份受到甩膠部121的影響，容易發生耀光現象。
圖2A係本揭露之第一實施例之影像感測模組之俯視示意圖；圖2B係本揭露之圖2A實施例中X2-X2切線方向之剖面示意圖，請一併參照圖2A及圖2B。影像感測模組1b包含遮蔽層11、黏膠層12、支撐件13、影像感測晶片14、透光層15、封裝層16、基板層17以及焊腳18，而呈現密封狀態。透光層15包含上表面與下表面，透光層15之下表面朝向影像感測晶片14且包含透光區與環繞透光區之遮蔽區。透光區對應設置於影像感測晶片14的影像感測區141之正上方，遮蔽區沿透光層15之下表面之法線方向的投影不重疊於影像感測區141。換言之，光線自影像感測模組1b之正上方射向透光層15時，僅有穿過透光區的光線可抵達影像感測區141。遮蔽層11形成於透光層15之下表面之遮蔽區，且位於透光層15與支撐件13之間。透光層15與遮蔽層11黏合而形成黑框玻璃，黑框玻璃透過黏膠層12與支撐件13黏合。
遮蔽層11適於阻擋特定波長之光線。舉例而言，影像感測晶片14為可見光影像感測器，影像感測模組可設置阻擋可見光波長(380 nm~780 nm)之光線之遮蔽層11。遮蔽層11包含框形部份111及多個補強部份112，框形部份111設置於支撐件13之上方，以防止光線照射到支撐件13或黏膠層12，各補強部份112個別地位於框形部份111之角隅。所述角隅可以指框形部份111之轉角段的內夾角處。於第一實施例，框形部份111之四個角隅皆設置有補強部份112。於其他實施例，補強部份112可選擇性地設置於框形部份111之四個角隅之中的一或多者。此外，框形部份111亦不限於矩形。遮蔽層11之補強部份112防止光線照射到黏膠層12之框形轉角處的甩膠部121，從而避免影像感測區141之角隅部份發生耀光問題。如前所述，黏膠層12之甩膠部121大致呈現傘形，即三角形之斜邊朝頂角內凹而形成具有弧線之幾何形狀。於第一實施例，遮蔽層11之補強部份112自框形部份111的角隅向內延伸而構成三角形，其斜邊部份相對於傘形甩膠部121之弧線部份向內側突出(更加靠近影像感測區141)，而防止光線照射到甩膠部121的內緣。於本實施例，透光層15之透光區大致呈現八邊形，八邊形之透光區沿透光層15之下表面之法線方向的投影完全覆蓋影像感測區141。換言之，遮蔽層11之框形部份111及多個補強部份112皆位於影像感測區141之外側。
三角形之補強部份112的其一優點在於易於成形，僅需在切割遮蔽層11之製程過程中保留邊角區塊即可。在一些實施例中，黏膠層12之甩膠部121的外觀與密封膠的黏度、點膠設備的移動速度及方向相關，而與支撐件13之外框部份的長度或寬度無關，故甩膠部121大致呈現對稱之傘形；基此，將補強部份112設計為等腰三角形可達到最大的遮蔽效果。在一些實施例中，遮蔽層11之補強部份112之邊界相對於影像感測區141之邊界的距離小於遮蔽層11之框形部份111之邊界相對於影像感測區141之邊界的距離。所述距離可以指邊界之間的最短直線距離，亦可以指投影於影像感測晶片14上表面之投影距離。舉例而言，遮蔽層11之框形部份111之邊界相對於影像感測區141之邊界的距離為長度D1，遮蔽層11之補強部份112之邊界(即三角形之斜邊上之任一點)相對於影像感測區141之邊界的距離為長度D2，其中長度D1大於長度D2。如此一來，補強部份112相對於框形部份111的角隅向內延伸，而足以遮蓋黏膠層12向內突出之甩膠部121。
長度D1與長度D2的差值大小需考量甩膠部121的突出程度。採用低黏度的密封膠可能導致黏膠層12在角隅部份的甩膠問題更為嚴重，此時採用長度D1與長度D2的差值較大的遮蔽層11有利於增加覆蓋度。舉例而言，圖3係本揭露之第二實施例之影像感測模組之俯視示意圖，請參照圖3。於第二實施例，影像感測模組1c之遮蔽層11之補強部份112自框形部份111的角隅向內延伸而構成扇形，其弧線部份相對於傘形甩膠部121之弧線部份向內側突出，而防止光線照射到甩膠部121的內緣。扇形之補強部份112之弧線部份相對於三角形之補強部份112之斜邊部份更加向內側突出，從而增加長度D1與長度D2的差值，以達到更佳的角隅覆蓋效果。所述扇形不限於指由弧線及兩條相同半徑之直線所構成之幾何形狀，亦可以指由弧線及兩條不同長度之直線所構成之幾何形狀。舉例而言，圖3所示之扇形包含兩條不同長度之直線。在其他實施例，補強部份112設計為等半徑之扇形以提升遮蔽效果。
增加補強部份112的突出程度雖有助於遮蔽甩膠部121；然而，在遮蔽層11之框形部份111與影像感測區141較靠近(即長度D1較短)的情況下，採用較突出的補強部份112可能導致影像感測區141的角隅部份被遮蓋，導致影像的邊角處出現黑影。因此，選擇補強部份112之結構尚需考量影像感測區141的大小。為了兼顧補強部份112之覆蓋性以及提升影像感測區141範圍，在一些實施例，補強部份112自框形部份111的角隅向內延伸而構成傘形。舉例而言，圖4係本揭露之第三實施例之影像感測模組之俯視示意圖，請參照圖4。於第三實施例，影像感測模組1d之遮蔽層11之補強部份112構成傘形，其弧線部份相對於傘形甩膠部121之弧線部份切齊或稍向內側突出，而防止光線照射到甩膠部121的內緣。所述傘形可以指三角形之斜邊朝頂角內凹而形成弧線，使弧線及兩直線共同構成之幾何形狀。其中，兩直線之長度可以相同或不同。
在一些實施例，考量甩膠部121的突出程度較難以控制，因此採用大面積的補強部份112有利於確保甩膠部121被覆蓋。舉例而言，圖5係本揭露之第四實施例之影像感測模組之俯視示意圖，請參照圖5。於第四實施例，影像感測模組1e之遮蔽層11之補強部份112自框形部份111的角隅向內延伸而構成矩形，矩形之內角相對於傘形甩膠部121之弧線部份向內側突出，而防止光線照射到甩膠部121的內緣。矩形之補強部份112可以最大程度保證甩膠部121不會超出遮蔽層11的覆蓋區域，然而亦限制了影像感測區141的範圍。所述矩形之內角可以大於等於90度，而構成內角之兩條直線之長度可以相同或不同。
在一些實施例，遮蔽層11之框形部份111包含正向遮蔽段，正向遮蔽段設置於支撐件13之正上方，而補強部份112自該框形部份111的角隅向內延伸。於此實施例，正向遮蔽段覆蓋於支撐件13之正上方，而補強部份112則向內懸空突出。如此一來，當光線自影像感測模組之正上方射向遮蔽層11時，正向遮蔽段防止光線正向照射到黏膠層12或支撐件13，補強部份112防止光線正向照射到黏膠層12之甩膠部121。
在另一些實施例，遮蔽層11之框形部份111包含正向遮蔽段及內側向遮蔽段，正向遮蔽段設置於支撐件13之正上方，內側向遮蔽段自正向遮蔽段向內延伸，而補強部份112自框形部份111之內側向遮蔽段的角隅向內延伸。於此實施例，正向遮蔽段貼合於支撐件13之正上方，而內側向遮蔽段及補強部份112則向內懸空突出。舉例而言，請參照圖2B，第一實施例之影像感測模組1b之遮蔽層11之框形部份111包含正向遮蔽段1111、內側向遮蔽段1112及外側向遮蔽段1113。內側向遮蔽段1112自正向遮蔽段1111向內延伸，而外側向遮蔽段1113自正向遮蔽段1111向外延伸。內側向遮蔽段1112有利於防止斜向入射之光線照射到黏膠層12或支撐件13，補強部份112防止光線正向或斜向照射到黏膠層12之甩膠部121，外側向遮蔽段1113則防止光線照射到外側之封裝層16。
綜上所述，影像感測模組之遮蔽層11包含框形部份111及多個補強部份112，各補強部份112個別地位於框形部份111之角隅。如此一來，補強部份112足以遮蔽點膠設備於黏膠層12轉角處形成之甩膠部121。藉由設置補強部份112，提供黏膠層12在轉角處更大的轉彎空間，而不致超出遮蔽層11的遮蔽區域。此外，補強部份112允許黏膠層12在轉角處有更大的塗佈空間，使結構的可靠度提升。在一些實施例中，本揭露於設計遮蔽層11時允許採用不同形狀之補強部份112，以提供遮蔽層11對黏膠層12之甩膠部121的遮蔽能力或避免遮蔽層11覆蓋影像感測區141之範圍。
應了解，本揭露所記載之內容，當採用用語「上」、「下」、「內」、「外」，僅為了說明本揭露的實施例之技術內容或元件之相對關係而引用，並非用於限制實施本揭露時，各元件在空間上之絕對位置關係。雖然本揭露已以實施例揭露如上，然說明書及圖式所載之實施例並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。本揭露之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。
1a,1b,1c,1d,1e:影像感測模組
11:遮蔽層
111:框形部份
1111:正向遮蔽段
1112:內側向遮蔽段
1113:外側向遮蔽段
112:補強部份
12:黏膠層
121:甩膠部
13:支撐件
14:影像感測晶片
141:影像感測區
142:焊墊
15:透光層
16:封裝層
17:基板層
18:焊腳
D1,D2:長度
圖1A係本揭露之一實施例中未設置透光層之影像感測模組之俯視示意圖。
圖1B係本揭露之圖1A實施例中X1-X1切線方向之剖面示意圖。
圖1C係本揭露之圖1A實施例中框記A部份之局部放大示意圖。
圖2A係本揭露之第一實施例之影像感測模組之俯視示意圖。
圖2B係本揭露之圖2A實施例中X2-X2切線方向之剖面示意圖。
圖3係本揭露之第二實施例之影像感測模組之俯視示意圖。
圖4係本揭露之第三實施例之影像感測模組之俯視示意圖。
圖5係本揭露之第四實施例之影像感測模組之俯視示意圖。
1b:影像感測模組
11:遮蔽層
111:框形部份
112:補強部份
14:影像感測晶片
141:影像感測區
16:封裝層
D1,D2:長度
Claims (10)
- 一種影像感測模組，包含： 一影像感測晶片，包含一影像感測區； 一支撐件，設置於該影像感測晶片之上表面且環繞該影像感測區； 一透光層，設置於該支撐件之上表面，該透光層包含一上表面與一下表面，該下表面朝向該影像感測晶片且包含一透光區與環繞該透光區之一遮蔽區，該透光區對應於該影像感測區，該遮蔽區沿該透光層之下表面之法線方向的投影不重疊於該影像感測區；以及 一遮蔽層，形成於該透光層之下表面之遮蔽區，且位於該透光層與該支撐件之間，該遮蔽層包含一框形部份及多個補強部份，各該補強部份個別地位於該框形部份之角隅。
- 如請求項1所述之影像感測模組，其中，該多個補強部份自該框形部份的角隅向內延伸而構成一三角形。
- 如請求項2所述之影像感測模組，其中，該三角形為一等腰三角形。
- 如請求項1所述之影像感測模組，其中，該多個補強部份自該框形部份的角隅向內延伸而構成一扇形。
- 如請求項1所述之影像感測模組，其中，該多個補強部份自該框形部份的角隅向內延伸而構成一傘形。
- 如請求項1所述之影像感測模組，其中，該多個補強部份自該框形部份的角隅向內延伸而構成一矩形。
- 如請求項1所述之影像感測模組，其中，各該補強部份之邊界相對於該影像感測區之邊界的距離小於該框形部份之邊界相對於該影像感測區之邊界的距離。
- 如請求項1所述之影像感測模組，其中，該框形部份包含一正向遮蔽段及一內側向遮蔽段，該正向遮蔽段設置於該支撐件之正上方，該內側向遮蔽段自該正向遮蔽段向內延伸。
- 如請求項1所述之影像感測模組，更包含一封裝層，該封裝層環繞該透光層、該支撐件與該影像感測晶片之側表面。
- 如請求項1所述之影像感測模組，更包含一黏膠層，該黏膠層界於該透光層及該支撐件之間，且該黏膠層包含一框形部及多個甩膠部，該遮蔽層沿該透光層之下表面之法線方向的投影重疊於該框形部及該多個甩膠部。
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Family Applications (1)
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| TW202327110A (zh) * | 2021-12-21 | 2023-07-01 | 同欣電子工業股份有限公司 | 感測器封裝結構 |
-
2023
- 2023-10-04 TW TW112138167A patent/TWI866515B/zh active
- 2023-12-01 US US18/526,468 patent/US20250120203A1/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW202327110A (zh) * | 2021-12-21 | 2023-07-01 | 同欣電子工業股份有限公司 | 感測器封裝結構 |
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