TWI822689B - 具有保護結構的圖像感測器模組及其製作方法與相機模組 - Google Patents
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Abstract
一種圖像感測器模組及其製作方法與相機模組。所述圖像感測器模組包括:基底,具有第一側及第二側,所述第一側與所述第二側相對;圖像感測器,附著到所述基底的所述第一側;接合線,將所述圖像感測器接合到位於所述基底的所述第一側上的焊盤;保護結構,設置在所述基底的所述第一側上且環繞所述圖像感測器、所述接合線及所述焊盤,所述保護結構具有阻擋體及蓋體;蓋玻璃,設置在所述保護結構上;以及一組焊料球,附著到所述基底的所述第二側。
Description
本發明是有關於一種圖像感測器模組,且更具體來說是有關於一種具有保護結構的圖像感測器模組及其製作方法與相機模組。
最近,相機模組安裝在智慧手機、汽車、醫療裝置等上。隨著技術的發展,相機的解析度增加,而相機的大小顯著減小。相機模組通常使用但不限於互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)圖像感測器來製造。透射過透鏡或透鏡模組的入射光聚焦在形成物體的圖像的圖像感測器上。
圖像感測器打線接合(wire bond)到位於基底上的焊盤。對於一些相機模組,導線及基底的焊盤可靠近圖像感測器的光感測區域。一些入射光會被導線及/或焊盤反射,從而在由圖像感測器探測到的圖像上產生不希望的炫光。
因此,需要在所探測到的圖像上不產生炫光的打線接合的圖像感測器。
圖像感測器模組可包括:基底,具有第一側及第二側,所述第一側與所述第二側相對;圖像感測器,附著到所述基底的所述第一側;接合線,將所述圖像感測器接合到位於所述基底的所述第一側上的焊盤;保護結構,設置在所述基底的所述第一側上且環繞所述圖像感測器、所述接合線及所述焊盤;以及蓋玻璃,設置在所述保護結構上。所述保護結構包括阻擋體及蓋體。所述蓋體包括孔及環繞所述孔的不透明部件。所述孔使入射光透射以到達所述圖像感測器,且所述不透明部件阻擋入射光到達所述接合線及所述焊盤。所述保護結構的所述阻擋體的底部附著到所述基底的所述第一側,且所述蓋玻璃附著到所述保護結構的所述蓋體。
製作圖像感測器模組的方法可包括:提供具有第一側及第二側的基底,所述第一側與所述第二側相對,所述基底在所述第一側上具有多個焊盤;將多個圖像感測器附著到所述基底的所述第一側;使用接合線將每一所述圖像感測器打線接合到所述焊盤;在所述基底的所述第一側上設置一體結構,其中所述一體結構包括多個互連的保護結構,其中每一所述保護結構環繞每一所述圖像感測器、所述接合線及所述焊盤,其中每一所述保護結構包括阻擋體及蓋體,其中所述蓋體包括孔及環繞所述孔的不透明部件,其中所述孔使入射光透射以到達所述圖像感測器,且所述不透明部件阻擋入射光到達所述接合線及所述焊盤,其中所述阻擋體的底部附著到所述基底的所述第一側;將一塊蓋玻璃附著到每一所述保護結構的所述蓋體;以及將多組焊料球附著到所述基底的所述第二側。
相機模組可包括:圖像感測器模組;透鏡系統;間隔件,設置在所述圖像感測器模組與所述透鏡系統之間。圖像感測器模組包括:基底,具有第一側及第二側,所述第一側與所述第二側相對;圖像感測器,附著到所述基底的所述第一側;接合線,將所述圖像感測器接合到位於所述基底的所述第一側上的焊盤;保護結構,設置在所述基底的所述第一側上且環繞所述圖像感測器、所述接合線及所述焊盤;以及蓋玻璃,設置在所述保護結構上。所述保護結構包括阻擋體及蓋體。所述蓋體包括孔及環繞所述孔的不透明部件。所述孔使入射光透射以到達所述圖像感測器,且所述不透明部件阻擋入射光到達所述接合線及所述焊盤。所述保護結構的所述阻擋體的底部附著到所述基底的所述第一側,且所述蓋玻璃附著到所述保護結構的所述蓋體。
在以下說明中,提出眾多具體細節是為了提供對本發明的透徹理解。然而,對於所屬領域中的一般技術人員將顯而易見的是,無需利用具體細節來實踐本發明。在其他情況下,未詳細闡述眾所周知的材料或方法以避免使本發明模糊不清。
在本說明書通篇中在提及「一個實施例」或「一實施例」時意味著結合所述實施例闡述的特定特徵、結構或特性包括在本發明的至少一個實施例中。因此,在本說明書通篇中的各處出現的短語「在一個實施例中」或「在實施例中」未必均指代同一實施例。此外,特定特徵、結構或特性可在一個或多個實施例中按任何合適的組合及/或子組合進行組合。
圖1示出包括圖像感測器模組及設置在圖像感測器模組上的透鏡模組的傳統相機模組的實例。圖像感測器模組包括:圖像感測器33;接合線33A,將圖像感測器33接合到基底32;保持器31,環繞圖像感測器33;蓋玻璃或紅外濾光片34,包封圖像感測器33;以及焊料球35,通過導線33A將圖像感測器33電耦合到主基底41。
透鏡模組包括殼體42及多個透鏡42a。透鏡模組設置在圖像感測器模組上,因此透射過透鏡42a的入射光在圖像感測器33上形成物體的圖像。
圖2示出傳統圖像感測器模組200的實例,傳統圖像感測器模組200可以是包括在圖1的傳統相機模組中的圖像感測器模組。圖像感測器模組200包括圖像感測器202,圖像感測器202設置在基底204的第一側上。圖像感測器202通過導線206打線接合到位於基底204的第一側上的焊盤214。設置在基底204的第一側上的阻擋體208環繞圖像感測器202、接合線206及焊盤214。設置在阻擋體208上的蓋玻璃210包封圖像感測器202。多個焊料球212附著到基底204的與第一側相對的第二側,以將圖像感測器202電耦合到圖像感測器模組200外部。
透射過透鏡模組(圖中未示出)的入射光220可到達導線206及位於基底204上的焊盤214,且可被朝圖像感測器202的光感測區域反射,從而在由圖像感測器202探測到的圖像上產生炫光。所產生的炫光是不想要的且應該減少或消除。
圖3示出根據本發明實施例的示例性圖像感測器模組300。保護結構302替換圖2的圖像感測器模組200的阻擋體208。保護結構302包括阻擋體304及蓋體306,阻擋體304與蓋體306是由相同的材料製成且被製作成一體式部件。蓋體306不能與阻擋體304分離。蓋體306具有孔306A及環繞孔306A的不透明部件306B,孔306A使透射過透鏡模組(圖中未示出)的入射光透射以到達圖像感測器202,不透明部件306B覆蓋導線206及焊盤214以不透射入射光220。
圖像感測器模組300包括圖像感測器202,圖像感測器202附著到基底204的第一側。圖像感測器202可以是互補式金屬氧化物半導體圖像感測器。圖像感測器202通過導線206打線接合到位於基底204的第一側上的焊盤214。設置在基底204的第一側上的保護結構302環繞圖像感測器202、接合線206及焊盤214。保護結構302的阻擋體304的底部308附著到基底204的第一側。設置在保護結構302的蓋體306上的蓋玻璃210包封圖像感測器202。蓋玻璃210、保護結構302及基底204包封圖像感測器202。應當理解,蓋玻璃210需要覆蓋孔306A,且可與保護結構302一樣大(如圖3所示),或者可小於保護結構302(如圖6F所示)。蓋玻璃210附著到保護結構302的蓋體306。蓋玻璃210可以是紅外濾光片。多個焊料球212附著到基底202的第二側,以將圖像感測器202電耦合到圖像感測器模組300外部。第二側與第一側相對。焊料球212電耦合到焊盤214。
透射過透鏡模組(圖中未示出)的入射光220的多個部分被保護結構302的蓋體306的不透明部分306B阻擋。入射光220不能到達導線206及位於基底202上的焊盤214,因此沒有光被朝圖像感測器202的光感測區域反射,且在由圖像感測器202探測到的圖像上不產生炫光。
圖4A示出根據本發明實施例的包括環繞阻擋體404及圓形蓋體406的示例性保護結構402的俯視透視圖。保護結構402可以是圖3的保護結構302。圓形蓋體406還包括圓形孔406A及環繞圓形孔406A的不透明部件406B。孔406A可定位在蓋體406的中心。
圖4B示出根據本發明實施例的示例性保護結構402的仰視透視圖。圖4B示出環繞阻擋體404的底部408。保護結構402具有由圓形蓋體406指示的圓形橫截面。應當理解,保護結構402及蓋體406的橫截面可以是正方形的(如圖7A及圖7B所示)、矩形的、橢圓形的或任何形狀的。
保護結構302可由黑色材料或光吸收性材料製成。保護結構302內部的散射光可被保護結構302的材料吸收。保護結構302可以是使用至少一個模具或其他方法製作的,以使得環繞阻擋體304及蓋體306是一體式結構的不可分離的部分。
圖5A示出根據本發明實施例的示例性圖像感測器模組500。除保護結構502替換圖3中的保護結構302以外,圖5A相似於圖3。相似於保護結構302,保護結構502包括阻擋體504及蓋體506,阻擋體504與蓋體506由相同的材料製成且被製作成一體式部件。蓋體506不能與阻擋體504分離。蓋體506具有孔506A及環繞孔506A的不透明部件506B,孔506A使透射過透鏡模組(圖中未示出)的入射光透射以到達圖像感測器202,不透明部件506B阻擋入射光到達導線206及焊盤214。保護結構502的阻擋體504的底部508附著到基底204的第一側。
根據本發明實施例,形成蓋體506的孔506A的壁510可與蓋體506的表面512形成小於90°的夾角a,如圖5B所示。在實施例中,a可小於45°。入射到壁510的入射光520被反射離開圖像感測器202(參見圖5A)的光感測區域。以這種方式,圖像感測器模組500進一步減少因入射光的反射所產生的炫光。
圖6A到圖6F示出根據本發明實施例的一種制作圖3的圖像感測器模組300或圖5A的圖像感測器模組500的示例性方法。圖6A示出多個圖像感測器602附著到基底604的第一側。為了說明,圖6A中示出兩個圖像感測器,然而多於兩個圖像感測器可附著到基底604的第一側,因此可製作多於兩個圖像感測器模組。圖6B示出每一圖像感測器602使用導線606打線接合到位於基底604的第一側上的焊盤608。
圖6C示出一體結構610設置在基底604的第一側上。一體結構610包括多個互連的保護結構612。根據本發明實施例,圖7A及圖7B中示出每一保護結構612。每一保護結構612可具有正方形或矩形橫截面。每一保護結構612包括阻擋體614及蓋體616。阻擋體614及蓋體616是不可分離的,從而形成一體式部件。蓋體616具有孔616A及環繞孔616A的不透明部件616B。孔616A可以是圓形的,但也可以是正方形的、矩形的、橢圓形的或任何形狀的。阻擋體614具有底部618,底部618可附著到基底604的第一側。相鄰的保護結構612具有共用的阻擋體614A,如圖6C所示。
一體結構610是在設置在基底604的第一側上之前預先製作的。一體結構610可以是使用至少一個模具或通過其他方法預先製作的。一體結構610是由光吸收性材料製成。
圖6D示出一塊蓋玻璃620設置在每一保護結構612上以包封形成一個圖像感測器模組單元的圖像感測器602。多塊蓋玻璃設置在一體結構610上。每一蓋玻璃620附著到每一保護結構612的蓋體616。圖6E示出一組焊料球622附著到每一形成的圖像感測器模組單元的基底604的第二側。基底604的第二側與基底604的第一側相對。
在多組焊料球622附著到所有圖像感測器模組單元之後,基底604及附著到基底604的一體結構612沿共用的阻擋體614A內的線624單體化,以形成多個圖像感測器模組650的單元,如圖6E所示。
圖6F示出在從與基底604上的由一體結構610互連的多個圖像感測器模組單元單體化之後的單個圖像感測器模組650的單元。圖像感測器模組650包括設置在基底604的第一側上的圖像感測器602。圖像感測器602通過導線606打線接合到位於基底604的第一側上的焊盤608。保護結構612設置在基底上,以環繞圖像感測器602、接合線606及焊盤608。設置在保護結構612上的蓋玻璃620包封圖像感測器602。所述一組焊料球622附著到基底604,以將圖像感測器602電耦合到圖像感測器模組650外部。
保護結構612包括阻擋體614及蓋體616,阻擋體614與蓋體616由相同的材料製成且被製作成一體式部件。蓋體616不能與阻擋體614分離。保護結構612的阻擋體614的底部618附著到基底604的第一側。蓋體616具有孔616A及環繞孔616A的不透明部件616B,孔616A使透射過透鏡模組(圖中未示出)的入射光透射以到達圖像感測器602,不透明部件616B阻擋入射光到達導線606及焊盤608。
圖8示出根據本發明實施例的示例性相機模組800。相機模組800包括圖6F的圖像感測器模組650、透鏡系統802以及設置在圖像感測器模組650與透鏡系統802之間的間隔件804。透鏡系統802在圖像感測器模組650的圖像感測器上形成物體的圖像。
儘管本文已關於示例性實施例及用於實踐本發明的最好方式闡述了本發明,然而對於所屬領域中的一般技術人員將顯而易見的是,可在不背離本發明的精神及範圍的條件下對本發明作出諸多修改、改善及各種實施例的子組合、變更以及變型。
以下申請專利範圍中所使用的用語不應被視為將本發明限制於本說明書及申請專利範圍中所公開的具體實施例。更確切來說,範圍完全是由應根據所確立的申請專利範圍解釋原則來理解的以下申請專利範圍來確定。本說明書及各圖因此被視為說明性的而非限制性的。
31‧‧‧保持器32、204、604‧‧‧基底33、202、602‧‧‧圖像感測器33A、606‧‧‧導線34‧‧‧蓋玻璃或紅外濾光片35、212、622‧‧‧焊料球41‧‧‧主基底42‧‧‧殼體42a‧‧‧透鏡200、300、500、650‧‧‧圖像感測器模組206‧‧‧導線/接合線208、304、504、614‧‧‧阻擋體210、620‧‧‧蓋玻璃214、608‧‧‧焊盤220、520‧‧‧入射光302、402、502‧‧‧保護結構306、506、616‧‧‧蓋體306A、506A、616A‧‧‧孔306B、406B、506B、616B‧‧‧不透明部件308、408、508、618‧‧‧底部404‧‧‧環繞阻擋體406‧‧‧圓形蓋體406A‧‧‧孔510‧‧‧壁512‧‧‧表面610‧‧‧一體結構612‧‧‧保護結構614A‧‧‧阻擋體624‧‧‧線800‧‧‧相機模組802‧‧‧透鏡系統804‧‧‧間隔件a‧‧‧夾角
參照下圖闡述本發明的非限制性且非窮盡實施例,其中除非另外指明,否則在全部各圖中,相同的參考編號指代相同的部件。 圖1示出傳統相機模組的實例。 圖2示出傳統圖像感測器模組的實例。 圖3示出根據本發明實施例的示例性圖像感測器模組。 圖4A示出根據本發明實施例的包括環繞阻擋體(dam)及圓形蓋體(lid)的示例性保護結構的俯視透視圖。 圖4B示出根據本發明實施例的圖4A的示例性保護結構的仰視透視圖。 圖5A示出根據本發明實施例的示例性圖像感測器模組。 圖5B示出根據本發明實施例的蓋體的孔的壁與蓋體的表面形成小於90°的夾角a。 圖6A到圖6F示出根據本發明實施例的一種製作圖像感測器模組的示例性方法。 圖7A示出根據本發明實施例的包括環繞阻擋體及正方形蓋體的示例性單體化保護結構的俯視透視圖。 圖7B示出根據本發明實施例的圖7A的示例性保護結構的仰視透視圖。 圖8示出根據本發明實施例的示例性相機模組。 在圖式的全部若干視圖中,對應的參考符號指示對應的元件。技術人員應理解,為簡明及清晰起見,示出圖中的元件,且所述元件未必按比例繪製。舉例來說,圖中的一些元件的尺寸可相對於其他元件被誇大以有助於提高對本發明的各種實施例的理解。
202‧‧‧圖像感測器
204‧‧‧基底
206‧‧‧導線/接合線
210‧‧‧蓋玻璃
212‧‧‧焊料球
214‧‧‧焊盤
220‧‧‧入射光
300‧‧‧圖像感測器模組
302‧‧‧保護結構
304‧‧‧阻擋體
306‧‧‧蓋體
306A‧‧‧孔
306B‧‧‧不透明部件
308‧‧‧底部
Claims (13)
- 一種圖像感測器模組,包括:基底,具有第一側及第二側,所述第一側與所述第二側相對;圖像感測器,附著到所述基底的所述第一側;接合線,將所述圖像感測器接合到位於所述基底的所述第一側上的焊盤;保護結構,設置在所述基底的所述第一側上且環繞所述圖像感測器、所述接合線及所述焊盤;所述保護結構包括阻擋體及蓋體;所述蓋體包括孔及環繞所述孔的不透明部件;其中所述孔使入射光透射以到達所述圖像感測器,且所述不透明部件阻擋入射光到達所述接合線及所述焊盤;以及蓋玻璃,設置在所述保護結構上;其中所述保護結構的所述阻擋體的底部附著到所述基底的所述第一側,且所述蓋玻璃附著到所述保護結構的所述蓋體,其中所述保護結構是由黑色材料或光吸收性材料製成,且所述保護結構中的散射光被所述保護結構吸收,其中所述孔的壁與所述蓋體的表面之間具有小於45°的夾角α。
- 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器模組,進一步包括:一組焊料球,附著到所述基底的所述第二側。
- 如申請專利範圍第1項的圖像感測器模組,其中所述阻擋體與所述蓋體是不可分離的,從而形成一體式部件。
- 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器模組,其中所述圖像感測器是互補式金屬氧化物半導體圖像感測器。
- 一種製作圖像感測器模組的方法,包括:提供具有第一側及第二側的基底,所述第一側與所述第二側相對,所述基底在所述第一側上具有多個焊盤;將多個圖像感測器附著到所述基底的所述第一側;使用接合線將每一所述圖像感測器打線接合到所述焊盤;在所述基底的所述第一側上設置一體結構;其中所述一體結構包括多個互連的保護結構,其中每一所述保護結構環繞每一所述圖像感測器、所述接合線及所述焊盤,其中每一所述保護結構包括阻擋體及蓋體,其中所述蓋體包括孔及環繞所述孔的不透明部件;其中所述孔使入射光透射以到達所述圖像感測器,且所述不透明部件阻擋入射光到達所述接合線及所述焊盤;其中所述阻擋體的底部附著到所述基底的所述第一側;將一塊蓋玻璃附著到每一所述保護結構的所述蓋體;將多組焊料球附著到所述基底的所述第二側;以及其中所述保護結構是由黑色材料或光吸收性材料製成,且所述保護結構中的散射光被所述保護結構吸收,其中所述孔的壁與所述蓋體的表面之間具有小於45°的夾角α。
- 如申請專利範圍第5項所述的製作圖像感測器模組的方法,進一步包括: 將所述一體結構及所述基底單體化,以形成多個圖像感測器模組單元。
- 如申請專利範圍第6項所述的製作圖像感測器模組的方法,其中所述多個圖像感測器模組單元中的圖像感測器模組單元包括:經單體化的所述基底;所述圖像感測器,附著到所述基底的所述第一側;所述接合線,將所述圖像感測器接合到位於所述基底的所述第一側上的所述焊盤;所述保護結構,設置在所述基底的所述第一側上且環繞所述圖像感測器、所述接合線及所述焊盤;所述蓋玻璃,設置在所述保護結構上;以及所述多組焊料球中的一組焊料球,附著到所述基底的所述第二側。
- 如申請專利範圍第5項所述的製作圖像感測器模組的方法,其中每一所述保護結構的橫截面是正方形及矩形中的一種。
- 如申請專利範圍第5項所述的製作圖像感測器模組的方法,其中所述一體結構是在將所述一體結構設置在所述基底的所述第一側上之前預先製作的。
- 如申請專利範圍第9項所述的製作圖像感測器模組的方法,其中所述一體結構是使用至少一個模具預先製作的。
- 如申請專利範圍第6項所述的製作圖像感測器模組的方法,其中所述一體結構包括相鄰的保護結構,所述相鄰的保護結構具有共用的阻擋體。
- 如申請專利範圍第11項所述的製作圖像感測器模組的方法,其中所述單體化是沿所述共用的阻擋體中的線進行。
- 一種相機模組,包括:圖像感測器模組,包括:基底,具有第一側及第二側,所述第一側與所述第二側相對;圖像感測器,附著到所述基底的所述第一側;接合線,將所述圖像感測器接合到位於所述基底的所述第一側上的焊盤;保護結構,設置在所述基底的所述第一側上且環繞所述圖像感測器、所述接合線及所述焊盤;所述保護結構包括阻擋體及蓋體;所述蓋體包括孔及環繞所述孔的不透明部件;其中所述孔使入射光透射以到達所述圖像感測器,且所述不透明部件阻擋入射光到達所述接合線及所述焊盤;以及蓋玻璃,設置在所述保護結構上;其中所述保護結構的所述阻擋體的底部附著到所述基底的所述第一側,且所述蓋玻璃附著到所述保護結構的所述蓋體;透鏡系統;以及間隔件,設置在所述圖像感測器模組與所述透鏡系統之間,其中所述保護結構是由黑色材料或光吸收性材料製成,且所述保護結構中的散射光被所述保護結構吸收, 其中所述孔的壁與所述蓋體的表面之間具有小於45°的夾角α。
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