專(zhuān)利名稱(chēng)：感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程、感測(cè)器模組及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)及其封裝制程，特別是涉及一種感測(cè)器模組及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)由于多媒體的蓬勃發(fā)展，數(shù)位影像使用愈趨頻繁，相對(duì)應(yīng)許多影像處理裝置的需求也愈來(lái)愈多?，F(xiàn)今許多數(shù)位影像產(chǎn)品，包括電腦網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)(web camera)，數(shù)位照相機(jī)(digital camera)，甚至光學(xué)掃描器(scanner)及影像電話等，皆是藉由影像感測(cè)器(image sensor)來(lái)擷取影像。影像感測(cè)器包括電荷耦合元件影像感測(cè)芯片(CCD image sensor)以及互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體影像感測(cè)芯片(CMOS image sensor)等，可以靈敏地接收影物(scene)所發(fā)出的光線，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)位訊號(hào)。由于這些光學(xué)元件需要接收光源，因此其封裝方式與一般電子產(chǎn)品有所不同。
傳統(tǒng)光學(xué)元件所使用的封裝技術(shù)與構(gòu)造大部分以塑膠或是陶瓷構(gòu)裝為主，如塑膠無(wú)接腳承載器封裝(Plastic Leadless Chip Carrier，PLCC)以及陶瓷無(wú)接腳承載器封裝(Ceramic Leadless Chip Carrier，CLCC)等，因?yàn)樘沾傻纳峒胺罎裥孕Ч^佳，所以封裝體的可靠度(reliability)高。然而，上述的封裝體不但成本高，且整體厚度無(wú)法進(jìn)一步縮減。此外，習(xí)知技術(shù)亦將一般封裝用的塑膠基板應(yīng)用于光學(xué)元件的封裝上，即所謂芯片電路板接合技術(shù)(Chip On Board，COB)。為了避免光學(xué)元件的光學(xué)特性受到影響，其在封裝時(shí)多采用透明的封裝材料。然而，此類(lèi)封裝在封裝材料進(jìn)行灌模后冷卻的過(guò)程中，常會(huì)導(dǎo)致塑膠基板甚至整個(gè)封裝體翹曲，進(jìn)而影響到封裝后光學(xué)元件的光學(xué)特性。
承上述，不論是塑膠無(wú)接腳承載器封裝(PLCC)、陶瓷無(wú)接腳承載器封裝(CLCC)或采用芯片電路板接合技術(shù)制作的封裝體都需要使用到導(dǎo)線架或電路板，因此在制作成本上無(wú)法進(jìn)一步減少，且封裝體的厚度亦無(wú)法有效縮減。
請(qǐng)參閱圖1所示，為習(xí)知一種感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖1所示，習(xí)知的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)100是由一感測(cè)器芯片102、一蓋板104、多個(gè)粘著型支撐物106、一密封框108以及多個(gè)凸塊110所構(gòu)成。其中，感測(cè)器芯片102具有一感測(cè)區(qū)102a。蓋板104是配置于感測(cè)器芯片102的感測(cè)區(qū)102a上方，而粘著型支撐物106是配置于感測(cè)器芯片102與蓋板104之間，以維持感測(cè)器芯片102與蓋板104之間的間隙。值得注意的是，粘著型支撐物106是配置于感測(cè)器102a以外的區(qū)域，且以點(diǎn)矩陣方式排列。
同樣請(qǐng)參閱圖1所示，由于粘著型支撐物106是以點(diǎn)矩陣方式排列于感測(cè)器芯片102上，因此，需使用密封框108將各個(gè)粘著型支撐物106之間的空間填滿(mǎn)，以使得感測(cè)器芯片102、蓋板104以及密封框108之間形成一封閉空間。換言之，粘著型支撐物106是配置于感測(cè)器芯片102與蓋板104之間，以將所有的粘著型支撐物106包覆。
圖1中所示的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)100雖可使得整體厚度進(jìn)一步縮減，但由于粘著型支撐物106以及密封框108的寬度很大，所以感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)100的尺寸并無(wú)法進(jìn)一步縮小。此外，在前述封裝架構(gòu)中，由于粘著型支撐物106以及密封框108的制程尚無(wú)法與其他制程(如凸塊制程)進(jìn)行整合，所以在制作上較為復(fù)雜。
由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒(méi)有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。
有鑒于上述現(xiàn)有的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程、感測(cè)器模組及其制造方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其具有體積小、厚度薄、重量輕的特點(diǎn)，從而更加適于實(shí)用本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的感測(cè)器模組存在的缺陷，而提供一種新的感測(cè)器模組，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其具有成本低、光學(xué)特性良好、易于組裝的特點(diǎn)，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的再一目的在于，克服現(xiàn)有的感測(cè)器封裝制程存在的缺陷，而提供一種新的感測(cè)器封裝制程，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其適于晶圓階段大量生產(chǎn)的感測(cè)器封裝制程，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的還一目的在于，克服現(xiàn)有的感測(cè)器模組的制造方法存在的缺陷，而提供一種新的感測(cè)器模組的制造方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其制作容易且適于大量生產(chǎn)，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，依據(jù)本發(fā)明的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其包括一感測(cè)芯片、一蓋板、一下密封框、一上密封框以及一焊接層。其中，感測(cè)芯片具有一感測(cè)區(qū)以及多個(gè)位于感測(cè)區(qū)外的焊墊，而蓋板是配置于感測(cè)芯片上方。下密封框是環(huán)繞感測(cè)區(qū)而配置于感測(cè)芯片上，而上密封框是配置于蓋板上，且上密封框是位于下密封框上方。此外，焊接層是連接于下密封框與上密封框之間，以使蓋板、感測(cè)芯片、下密封框以及上密封框形成一封閉空間。
本發(fā)明提出一種感測(cè)器模組，其包括上述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、一承載器、一固著材料以及一透鏡模組。其中，承載器是與感測(cè)芯片上的焊墊電性連接，且承載器具有一元件孔以容納蓋板。固著材料是配置于承載器上，而透鏡模組是配置于固著材料上，且位于感測(cè)區(qū)的上方。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，感測(cè)芯片例如為互補(bǔ)金氧半導(dǎo)體影像感測(cè)芯片、電荷耦合元件影像感測(cè)芯片或是其他光學(xué)感測(cè)芯片。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，下密封框與上密封框的材質(zhì)例如為銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦鎢合金(TiW)、金(Au)等材質(zhì)，而焊接層(第一焊接層、第二焊接層)的材質(zhì)例如為錫鉛焊料、錫銀銅焊料或是其他焊接材料。此外，下密封框與上密封框例如是位于感測(cè)區(qū)與焊墊之間。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，蓋板例如為玻璃基板、塑膠基板或是其他光學(xué)基板。此外，蓋板例如是小于感測(cè)芯片。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)例如更包括多個(gè)凸塊，每一凸塊是分別配置于對(duì)應(yīng)的焊墊。其中，各凸塊例如包括一凸塊本體以及一位于凸塊本體上的凸塊焊接層。此外，凸塊本體的材質(zhì)例如是與下密封框的材質(zhì)相同，而凸塊焊接層的材質(zhì)例如是與焊接層相同。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，承載器例如為可撓式印刷電路板(flexibleprinted circuit)、硬質(zhì)印刷電路板(rigid printed circuit board)或是其他型態(tài)的承載器。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，固著材料的材質(zhì)例如為不銹鋼、玻璃或塑膠。此外，透鏡模組例如包括一支架以及一配置于支架上的透鏡其中，支架上例如具有一螺紋，以使得整個(gè)感測(cè)器模組能夠藉由支架上的螺紋組裝于一外殼上。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，感測(cè)器模組更包括一配置于感測(cè)芯片與承載器之間的底填材料，以包覆凸塊本體及凸塊焊接層。此外，上述的底填材料例如是進(jìn)一步包覆住下密封框與上密封框的外表面。
本發(fā)明提出一種感測(cè)器封裝制程，首先提供一晶圓，此晶圓具有多個(gè)感測(cè)芯片，其中每一個(gè)感測(cè)芯片具有一感測(cè)區(qū)以及多個(gè)位于感測(cè)區(qū)外的焊墊。接著，在晶圓上形成多個(gè)環(huán)繞各個(gè)感測(cè)區(qū)的下密封框，并在每一個(gè)下密封框上形成一第一焊接層。然后，提供一蓋板，此蓋板上已形成多個(gè)與下密封框?qū)?yīng)的上密封框，并在每一個(gè)上密封框上形成一第二焊接層。之后，將蓋板與晶圓接合，以使下密封框與上密封框藉由第一焊接層與第二焊接層連接。最后，將接合后的蓋板與晶圓切割為多個(gè)感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提出一種感測(cè)器模組的制造方法，首先進(jìn)行上述的感測(cè)器封裝制程。接著，令感測(cè)芯片上的焊墊與一承載器電性連接，其中此承載器具有一元件孔以容納蓋板。之后，將一透鏡模組固著于承載器上，以使透鏡模組位于感測(cè)區(qū)的上方。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成下密封框的同時(shí)，更包括在焊墊上形成凸塊本體，此外，在形成第一焊接層的同時(shí)，更包括在凸塊本體上形成凸塊焊接層。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，感測(cè)芯片是藉由凸塊本體以及凸塊焊接層與承載器電性連接。此外，前述的制造方法例如可在感測(cè)芯片與承載器之間形成一底填材料，以包覆凸塊本體及凸塊焊接層。此外，底填材料例如會(huì)進(jìn)一步包覆住下密封框與上密封框的外表面。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，蓋板與晶圓之間的接合例如是藉由加熱方式進(jìn)行，以使下密封框與上密封框藉由熔融的第一焊接層與第二焊接層焊接。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，將接合后的蓋板與晶圓切割為多個(gè)感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)的步驟例如是藉由二階段切割來(lái)進(jìn)行。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，透鏡模組例如是藉由一固著材料固著于承載器上，而固著材料的材質(zhì)例如為不銹鋼、玻璃或是塑膠。
本發(fā)明因采用下密封框、上密封框以及焊接層作為感測(cè)芯片與蓋板之間的連接媒介，所以能夠有效保護(hù)感測(cè)區(qū)，且具有高產(chǎn)能的優(yōu)勢(shì)。此外，由于下密封框、上密封框以及焊接層的厚度及所占的面積很小，所以本發(fā)明的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)與感測(cè)器模組可更為小型化。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程、感測(cè)器模組及其制造方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)具備體積小、厚度薄、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
2、本發(fā)明的感測(cè)器模組具有成本低、光學(xué)特性良好、易于組裝等優(yōu)點(diǎn)。
3、本發(fā)明的感測(cè)器封裝制程以及感測(cè)器模組的制造方法適于晶圓階段大量生產(chǎn)，產(chǎn)能大且制造成本較低。
綜上所述，本發(fā)明特殊的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程、感測(cè)器模組及其制造方法，(調(diào)入目的中的效果)。其具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，并在同類(lèi)產(chǎn)品及制造方法中未見(jiàn)有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及方法公開(kāi)發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1繪示為習(xí)知一種感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖2A至圖2F繪示為依照本發(fā)明第一實(shí)施例感測(cè)器封裝制程的示意圖。
圖3繪示為依照本發(fā)明第一實(shí)施例感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖4A至圖4C繪示為依照本發(fā)明第二實(shí)施例感測(cè)器模組的制造流程示意圖。
圖5A至圖5C繪示為依照本發(fā)明第三實(shí)施例中不同型態(tài)的上密封框與下密封框的剖面示意圖。
100感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)102感測(cè)芯片104蓋板106粘著型支撐物108密封框110凸塊200晶圓202感測(cè)芯片202a感測(cè)區(qū)202b焊墊300下密封框300a、300b、600a、600b子密封框310凸塊主體400焊接層400a第一焊接層400b第二焊接層410凸塊焊接層500、500a蓋板600上密封框
700感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)800承載器810底填材料820透鏡模組820a透鏡820b支架830固著材料W1、W2切割寬度A、B切割刀具C螺紋具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程、感測(cè)器模組及其制造方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、制造方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
第一實(shí)施例請(qǐng)參閱圖2A至圖2F所示，為依照本發(fā)明第一實(shí)施例感測(cè)器封裝制程的示意圖。如圖2A所示，首先提供一晶圓200，此晶圓200具有多個(gè)感測(cè)芯片202。此處，所采用的晶圓200例如為常用的硅晶圓、III-V族半導(dǎo)體晶圓或其他材質(zhì)的晶圓。其中，每一個(gè)感測(cè)芯片202具有一感測(cè)區(qū)202a以及多個(gè)位于感測(cè)區(qū)202a外的焊墊202b。值得注意的是，感測(cè)區(qū)202a內(nèi)例如制作有多個(gè)感測(cè)畫(huà)素，而這些感測(cè)畫(huà)素因光電效應(yīng)所產(chǎn)生的訊號(hào)是透過(guò)焊墊202b對(duì)外輸出。本實(shí)施例中，感測(cè)芯片202例如為互補(bǔ)金氧半導(dǎo)體影像感測(cè)芯片、電荷耦合元件影像感測(cè)芯片或是其他光學(xué)感測(cè)芯片。
接著請(qǐng)參閱圖2B所示，在晶圓200上形成多個(gè)環(huán)繞感測(cè)區(qū)202a的下密封框300，并在每一個(gè)下密封框300上形成一第一焊接層400a。本實(shí)施例中，下密封框300的材質(zhì)例如為銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦鎢合金(TiW)、金(Au)或是其他高熔點(diǎn)的金屬，而第一焊接層400a的材質(zhì)例如為錫鉛焊料、錫銀銅焊料或是其他低熔點(diǎn)的焊接材料。此外，下密封框300例如是位于感測(cè)芯片202的感測(cè)區(qū)202a與焊墊202b之間的區(qū)域上。
同樣請(qǐng)參閱圖2B所示，在形成下密封框300的同時(shí)，可在焊墊202b上形成凸塊本體310，而在形成第一焊接層400a的同時(shí)，可在凸塊本體310上形成凸塊焊接層410。換言之，凸塊本體310的材質(zhì)會(huì)與下密封框300的材質(zhì)相同，而凸塊焊接層410的材質(zhì)會(huì)與第一焊接層400a的材質(zhì)相同。承上述，凸塊本體310以及凸塊焊接層410的制作是屬于選擇性的制程步驟，是否進(jìn)行該制程可視制造者的需求來(lái)決定。
接著請(qǐng)參閱圖2C所示，提供一蓋板500，此蓋板500上已形成多個(gè)與下密封框300對(duì)應(yīng)的上密封框600，并在每一個(gè)上密封框600上形成一第二焊接層400b。本實(shí)施例中，所使用的蓋板500例如為一片尺寸與晶圓200相當(dāng)?shù)幕?，而其的材質(zhì)例如為玻璃、塑膠等透明材質(zhì)，或是某些具有特定光學(xué)特性的材質(zhì)。值得注意的是，上密封框600的材質(zhì)例如為銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦鎢合金(TiW)、金(Au)或是其他高熔點(diǎn)的金屬，而第二焊接層400b的材質(zhì)例如為錫鉛焊料、錫銀銅焊料或是其他低熔點(diǎn)的焊接材料。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖2B與圖2C所示，本實(shí)施例中所使用的下密封框300以及上密封框600例如是相同材質(zhì)，而第一焊接層400a以及第二焊接層400b例如是相同材質(zhì)。
接著請(qǐng)結(jié)合參閱圖2D所示，之后，將蓋板500與晶圓200進(jìn)行對(duì)位，之后藉由加熱方式進(jìn)行接合，以使下密封框300與上密封框600藉由第一焊接層400a與第二焊接層400b連接。在經(jīng)過(guò)加熱之后，第一焊接層400a與第二焊接層400b會(huì)熔接成為焊接層400，而蓋板500上的上密封框600與晶圓200上的下密封框300亦會(huì)藉由焊接層400接合，進(jìn)而使得蓋板500、感測(cè)芯片200、下密封框300以及上密封框600構(gòu)成一封閉空間。
接著請(qǐng)同時(shí)參閱圖2E與圖2F所示，在蓋板500與晶圓200對(duì)位接合完成之后，接著再將接合后的蓋板500與晶圓200切割為多個(gè)感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)700(如圖3所示)。在本實(shí)施例中，切割步驟例如是采用二階段的切割制程。首先，藉由切割刀具A將蓋板500切割成多個(gè)尺寸較小且彼此獨(dú)立的蓋板500a(如圖2E所示)，之后，再藉由切割刀具B將晶圓200切割成多個(gè)獨(dú)立的芯片202(如圖2F所示)，如此即完成感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)700的制作。
如圖2F所繪示，蓋板500在切割時(shí)，其切割寬度為W2，而晶圓200在切割時(shí)，其切割寬度為W1，且切割寬度W2是大于切割寬度W1，上述切割寬度的設(shè)計(jì)可使原先被蓋板500(繪示于圖2D中)蓋住的凸塊本體310以及凸塊焊接層410(或是焊墊202b)能夠順利地被暴露出來(lái)。換言之，感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)700中的蓋板500a會(huì)小于感測(cè)芯片202。如此一來(lái)，感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)700便能透過(guò)凸塊本體310以及凸塊焊接層410(或是焊墊202b)輸出對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)。
圖3所示為依照本發(fā)明第一實(shí)施例感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。由圖3可清楚得知，本實(shí)施例的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)700包括感測(cè)芯片202、蓋板500a、一下密封框300、一上密封框600以及一焊接層400。其中，感測(cè)芯片202具有一感測(cè)區(qū)202a以及多個(gè)位于感測(cè)區(qū)202a外的焊墊202b，而蓋板500a是配置于感測(cè)芯片202上方。下密封框300是環(huán)繞感測(cè)區(qū)202a而配置于感測(cè)芯片202上，而上密封框600是配置于蓋板500a上，且上密封框600是位于下密封框300上方。此外，焊接層400是連接于下密封框300與上密封框600之間，以使蓋板500a、感測(cè)芯片202、下密封框300以及上密封框600形成一封閉空間。
值得注意的是，感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)700例如可進(jìn)一步包括配置于焊墊202b上的凸塊本體310以及凸塊焊接層410。在本實(shí)施例中，凸塊本體310以及凸塊焊接層410適于與一承載器(carrier)電性連接，以將感測(cè)芯片202的感測(cè)訊號(hào)輸出。
第二實(shí)施例圖4A至圖4C繪示為依照本發(fā)明第二實(shí)施例感測(cè)器模組的制造流程示意圖。請(qǐng)參閱圖4A所示，首先進(jìn)行第一實(shí)施例所揭露的感測(cè)器封裝制程，以制作出感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)700。接著，令感測(cè)芯片202上的焊墊202b與一承載器800電性連接。本實(shí)施例中，承載器800例如為可撓式印刷電路板、硬質(zhì)印刷電路板或是其他型態(tài)的承載器，且承載器800具有一元件孔802，而此元件孔802的尺寸是足以容納感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)700的蓋板500a。
接著請(qǐng)參閱圖4A與圖4B所示，由于感測(cè)芯片202上的凸塊本體310是藉由凸塊焊接層410與承載器800電性連接，為了避免凸塊本體310直接暴露于外界而影響封裝模組的可靠度，本實(shí)施例在感測(cè)芯片202與承載器800之間形成一底填材料810，以包覆住凸塊本體310及凸塊焊接層410。此外，底填材料810例如會(huì)進(jìn)一步包覆住下密封框300與上密封框600的外表面。
接著請(qǐng)參閱圖4C所示，在形成底填材料810之后，接著將一透鏡模組820固著于承載器800上，以使透鏡模組820位于感測(cè)區(qū)202a的上方。在本實(shí)施例中，透鏡模組820例如是藉由一固著材料830固著于承載器800上，而固著材料830的材質(zhì)例如為不銹鋼、玻璃或是塑膠。更具體而言，透鏡模組820例如是由一支架820a以及一或多個(gè)配置于支架820a上的透鏡820b所構(gòu)成，且支架820a的底部是藉由固著材料830固著于承載器800上。值得注意的是，可選擇性地在支架820b的外表面上制作出螺紋C或是其他易于組裝至外殼上的結(jié)構(gòu)，如此一來(lái)，感測(cè)器模組與其他物件之間的組裝將更為便利。
第三實(shí)施例請(qǐng)參閱圖5A至圖5C所示，為依照本發(fā)明第三實(shí)施例中不同型態(tài)的上密封框與下密封框的剖面示意圖。如圖5A所示，本實(shí)施例中與第二實(shí)施例相似，惟主要的差異在于本實(shí)施例的晶圓200上的下密封框300包括二個(gè)甚至多個(gè)彼此相距特定距離的子密封框300a、300b(圖中僅繪示出兩個(gè)子密封框)。本實(shí)施例中，子密封框300a與子密封框300b之間的距離例如是足以容納上密封框600，意即，子密封框300a與子密封框300b之間的距離可稍大于上密封框600的寬度)。另外，上密封框600的位置例如是位于子密封框300a與子密封框300b之間的上方，以使得上密封框600在蓋板500與晶圓200接合后，能夠嵌入子密封框300a與子密封框300b之間，并藉由第一焊接層400a與第二焊接層400b焊接。
接著請(qǐng)參閱圖5B所示，本實(shí)施例的蓋板500上的上密封框600包括二個(gè)甚至多個(gè)彼此相距特定距離的子密封框600a、600b(圖中僅繪示出兩個(gè)子密封框)。本實(shí)施例中，子密封框600a與子密封框600b之間的距離例如是足以容納下密封框300，意即，子密封框600a與子密封框600b之間的距離可稍大于下密封框300的寬度)。另外，下密封框300的位置例如是位于子密封框600a與子密封框600b之間的上方，以使得下密封框300在蓋板500與晶圓200接合后，能夠嵌入子密封框600a與子密封框600b之間，并藉由第一焊接層400a與第二焊接層400b焊接。
接著請(qǐng)參閱圖5C所示，本實(shí)施例中，晶圓200上的下密封框300例如可包括二個(gè)甚至多個(gè)彼此高度不同的子密封框300a、300b(圖中僅繪示出兩個(gè)子密封框)，且蓋板500上亦可包括二個(gè)甚至多個(gè)彼此高度不同的子密封框600a、600b(圖中僅繪示出兩個(gè)子密封框)。其中，子密封框300a與子密封框600a的高度總和例如是等于子密封框300b與子密封框600b的高度總和，以使得晶圓200與蓋板500之間能夠緊密的接合。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其包括一感測(cè)芯片，具有一感測(cè)區(qū)以及多數(shù)個(gè)位于該感測(cè)區(qū)外的焊墊；一蓋板，配置于該感測(cè)芯片上方；一下密封框，環(huán)繞該感測(cè)區(qū)而配置于該感測(cè)芯片上；一上密封框，配置于該蓋板上，且該上密封框是位于該下密封框上方；以及一焊接層，連接于該下密封框與該上密封框之間，以使該蓋板、該感測(cè)芯片、該下密封框以及該上密封框形成一封閉空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的感測(cè)芯片包括互補(bǔ)金氧半導(dǎo)體影像感測(cè)芯片或電荷耦合元件影像感測(cè)芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的下密封框的材質(zhì)包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦鎢合金(TiW)或金(Au)，而該上密封框的材質(zhì)包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦鎢合金(TiW)或金(Au)，而該焊接層的材質(zhì)包括錫鉛焊料或錫銀銅焊料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的下密封框與該上密封框是位于該感測(cè)區(qū)與該些焊墊之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的蓋板包括玻璃基板或塑膠基板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的蓋板是小于該感測(cè)芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其更包括多數(shù)個(gè)凸塊，每一該些凸塊是分別配置于該些焊墊其中之一上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的每一該些凸塊包括一凸塊本體；以及一凸塊焊接層，位于該凸塊本體上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的該些凸塊本體的材質(zhì)與該下密封框的材質(zhì)相同，而該些凸塊焊接層的材質(zhì)與該焊接層相同。
10.一種感測(cè)器封裝制程，其特征在于其包括提供一晶圓，該晶圓具有多數(shù)個(gè)感測(cè)芯片，其中每一該些感測(cè)芯片具有一感測(cè)區(qū)以及多數(shù)個(gè)位于該感測(cè)區(qū)外的焊墊；在該晶圓上形成多數(shù)個(gè)環(huán)繞該些感測(cè)區(qū)的下密封框；在每一該些下密封框上形成一第一焊接層；提供一蓋板，該蓋板上已形成多數(shù)個(gè)與該些下密封框?qū)?yīng)的上密封框；在每一該些上密封框上形成一第二焊接層；將該蓋板與該晶圓接合，以使該些下密封框與該些上密封框藉由該些第一焊接層與該些第二焊接層連接；以及將接合后的該蓋板與該晶圓切割為多個(gè)感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的感測(cè)器封裝制程，其特征在于其中所述的該些下密封框形成的同時(shí)，更包括在每一該些焊墊上形成一凸塊本體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的感測(cè)器封裝制程，其特征在于其中所述的該些第一焊接層形成的同時(shí)，更包括在每一該些凸塊本體上形成一凸塊焊接層。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的感測(cè)器封裝制程，其特征在于其中所述的蓋板與晶圓之間的接合是藉由加熱方式進(jìn)行，以使該些下密封框與該些上密封框藉由熔融的該些第一焊接層與該些第二焊接層焊接。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的感測(cè)器封裝制程，其特征在于其中將接合后的該蓋板與該晶圓切割為多個(gè)感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)的步驟包括二階段切割。
15.一種感測(cè)器模組，其特征在于其包括一感測(cè)芯片，具有一感測(cè)區(qū)以及多數(shù)個(gè)位于該感測(cè)區(qū)外的焊墊；一蓋板，配置于該感測(cè)芯片上方；一下密封框，環(huán)繞該感測(cè)區(qū)而配置于該感測(cè)芯片上；一上密封框，配置于該蓋板上，且該上密封框是位于該下密封框上方；以及一焊接層，連接于該下密封框與該上密封框之間，以使該蓋板、該感測(cè)芯片、該下密封框以及該上密封框形成一封閉空間；一承載器，與該感測(cè)芯片上的該些焊墊電性連接，其中該承載器具有一元件孔，以容納該蓋板；一固著材料(stiffener)，配置于該承載器上；以及一透鏡模組，配置于該固著材料上，且位于該感測(cè)區(qū)的上方。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的感測(cè)芯片包括互補(bǔ)金氧半導(dǎo)體影像感測(cè)芯片或電荷耦合元件影像感測(cè)芯片。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的下密封框的材質(zhì)包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦鎢合金(TiW)或金(Au)，而該上密封框的材質(zhì)包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦鎢合金(TiW)或金(Au)，而該焊接層的材質(zhì)包括錫鉛焊料或錫銀銅焊料。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的下密封框與該上密封框是位于該感測(cè)區(qū)與該些焊墊之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的蓋板包括玻璃基板或塑膠基板。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的蓋板是小于該感測(cè)芯片。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的承載器包括可撓式印刷電路板(flexible printed circuit)或是硬質(zhì)印刷電路板(rigid printed circuit board)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的固著材料的材質(zhì)包括不銹鋼、玻璃或塑膠。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的透鏡模組包括一支架；以及一透鏡，配置于該支架上。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的支架具有一螺紋。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)器模組，其特征在于其更包括多數(shù)個(gè)凸塊，其中每一該些凸塊是分別配置于該些焊墊其中之一上，且該承載器是透過(guò)該些凸塊與該感測(cè)芯片上的該些焊墊電性連接。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中每一該些凸塊包括一凸塊本體；以及一凸塊焊接層，位于該凸塊本體上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的該些凸塊本體的材質(zhì)與該下密封框的材質(zhì)相同，而該些凸塊焊接層的材質(zhì)與該焊接層相同。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的感測(cè)器模組，其特征在于其更包括一底填材料(underfill)，配置于該感測(cè)芯片與該承載器之間，以包覆該些凸塊本體及該些凸塊焊接層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的感測(cè)器模組，其特征在于其中所述的底填材料更包覆住該下密封框與該上密封框的外表面。
30.一種感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其包括提供一晶圓，該晶圓具有多數(shù)個(gè)感測(cè)芯片，其中每一該些感測(cè)芯片具有一感測(cè)區(qū)以及多數(shù)個(gè)位于該感測(cè)區(qū)外的焊墊；在該晶圓上形成多數(shù)個(gè)環(huán)繞該些感測(cè)區(qū)的下密封框；在每一該些下密封框上形成一第一焊接層；提供一蓋板，該蓋板上已形成多數(shù)個(gè)與該些下密封框?qū)?yīng)的上密封框；在每一該些上密封框上形成一第二焊接層；將該蓋板與該晶圓接合，以使該些下密封框與該些上密封框藉由該些第一焊接層與該些第二焊接層連接；將接合后的該蓋板與該晶圓切割為多個(gè)感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)；令每一該些感測(cè)芯片上的該些焊墊與一承載器電性連接，其中該承載器具有一元件孔，以容納該蓋板；以及將一透鏡固著于該承載器上，以使該透鏡位于該感測(cè)區(qū)的上方。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其中該些下密封框形成的同時(shí)，更包括在每一該些焊墊上形成一凸塊本體。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其中該些第一焊接層形成的同時(shí)，更包括在每一該些凸塊本體上形成一凸塊焊接層。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其中每一該些感測(cè)芯片是藉由該些凸塊本體以及該些凸塊焊接層與該承載器電性連接。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其更包括在該感測(cè)芯片與該承載器之間形成一底填材料，以包覆該些凸塊本體及該些凸塊焊接層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其中所述的底填材料更包覆住該下密封框與該上密封框的外表面。
36.根據(jù)權(quán)利要求30所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其中所述的蓋板與該晶圓之間的接合是藉由加熱方式進(jìn)行，以使該些下密封框與該些上密封框藉由熔融的該些第一焊接層與該些第二焊接層焊接。
37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其中將接合后的該蓋板與該晶圓切割為多個(gè)感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)的步驟包括二階段切割。
38.根據(jù)權(quán)利要求30所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其中所述的透鏡是藉由一固著材料固著于該承載器上。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的感測(cè)器模組的制造方法，其特征在于其中所述的固著材料的材質(zhì)包括不銹鋼、玻璃或是塑膠。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)、感測(cè)器封裝制程、感測(cè)器模組及其制造方法，該感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)包括一感測(cè)芯片、一蓋板、一下密封框、一上密封框以及一焊接層。其中，感測(cè)芯片具有一感測(cè)區(qū)以及多個(gè)位于感測(cè)區(qū)外之焊墊，而蓋板是配置于感測(cè)芯片上方。下密封框是環(huán)繞感測(cè)區(qū)而配置于感測(cè)芯片上，而上密封框是配置于蓋板上，且上密封框是位于下密封框上方。焊接層是連接于下密封框與上密封框之間，以使蓋板、感測(cè)芯片、下密封框以及上密封框形成一封閉空間。此外，本發(fā)明亦提出上述感測(cè)器封裝結(jié)構(gòu)的制程、感測(cè)器模組以及感測(cè)器模組的制造方法。
文檔編號(hào)H01L21/50GK1825604SQ200510008488
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月21日
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