专利名称：感测器封装构造及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种感测器封装构造，更特别有关于一种影像感测器封装构造，其间隙子将该透明基板单元及影像感测元件的间距保持于一预定间距。
背景技术：
就影像感测元件(Image Sensor)，诸如互补性金属氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；CMOS)而言，其制造技术类似于一般半导体晶片的制造技术，其主要是藉由硅和锗元素所制成的半导体。该互补性金属氧化半导体上包含N级金属氧化半导体(N-type Metal-OxideSemiconductor；NMOS)晶体管带负电以及P级金属氧化半导体(P-typeMetal-Oxide Semiconductor；PMOS)晶体管带正电。经过感光后，NMOS及PMOS这两个互补效应所产生的电流可被记录，并解读成影像。因此，包含上述的感光元件的半导体封装构造被称为影像感测器封装构造(Image Sensor Package)，其将光线信号转换为电子信号。
美国专利公开第2003/0057359号，标题为“具有影像感测元件的影像感测器封装构造(Image Sensor Package Having Optical Element)”，于此并入本文参考。请参考图1，该影像感测器封装构造10包含一晶片30、一外壳(housing)14、一透镜16、一玻璃18、及一基板20。该晶片30是藉由一打线结合技术，电性连接于该基板20上。该晶片30具有一影像感测元件32，其位于该外壳(housing)14内。该外壳14粘着于该基板20上，并支撑该透镜16及该玻璃18。该外壳14、该玻璃18、该基板20形成一密闭空间12，用以容纳该晶片30。当光线穿越该透镜16及该玻璃18，并照射该感光元件32，该影像感测元件32将对光线起作用，并转换成电气信号。该基板20设有复数条金属线路22、复数个焊垫24、及复数个锡球26。该锡球26藉由该金属线路22及该焊垫24电性连接于该晶片30，并电性连接于一外部电路(图中未示)，用以传送该影像感测元件32的信号。然而，该影像感测器封装构造10受限于该晶片30以打线结合(wire bonding)制程配置于该基板20上，其整体高度(由该透镜至该基板的距离)过长，如此将使影像感测器封装构造的体积变大。再者，该影像感测器封装构造无法于晶圆级大量制造，如此使得封装制程的成本增加，且封装的可靠度降低。
为了解决晶片的打线结合(wire bonding)制程造成整体高度过长的问题，美国专利公告第6,737,292号，标题为“固定于电路板与晶圆级的影像感测模块制造方法(Method Of Fabricating An Image Sensor Module At The WaferLevel And Mounting On Circuit Board)”，揭示一种影像感测器模块应用于薄型影像感测器封装构造(Thin Image Sensor Package)，于此并入本文参考。请参考图2，该影像感测器封装构造40的制造方法包含下列步骤将复数个影像感测元件42及焊垫形成于一晶圆的主动表面上，其中该焊垫43位于该影像感测元件42的周围边缘；将复数个凸块44形成于一透明基板上，其中该凸块44对应于该焊垫43；将一粘层46形成于该焊垫43或该凸块44上；藉由该粘层46将该凸块44贴附于焊垫43上；沿复数条切割线自该晶圆的背面侧将该晶圆及该透明基板分别切割，其中被切割的该晶圆(亦即，晶片50)及被切割的该透明基板(亦即，透明基板单元48)藉由该粘层46贴附在一起，以形成单一影像感测模块单元(Cell)；以及将该影像感测模块单元固定于一软性印刷电路板52，以形成单一影像感测器封装构造40，如图2所示。然而，该凸块及该粘层仅用以将该焊垫电性连接于该印刷电路板，并无控制该切割的晶圆及该透明基板的间距。因此，该切割的晶圆及该透明基板之间因该粘层厚度不均，影响该影像感测元件与入射光线的光学效果。
以色列Shellcase公司亦发展另一种晶圆级薄型影像感测器封装构造。请参考图3，该影像感测器封装构造60的制造方法包含下列步骤将复数个影像感测元件62及焊垫63形成于一晶圆的主动表面上，其中该焊垫63位于该影像感测元件62的周围边缘；将一钝态层(passivation layer)72及一焊垫延伸层64图案化而形成于该晶圆的主动表面上，其中该钝态层72覆盖该影像感测元件62，且该焊垫延伸层64电性连接该焊垫63；将一第一粘层66配置于该晶圆上，并覆盖该钝态层72、该焊垫63及该焊垫延伸层64；藉由该第一粘层66将一第一玻璃基板贴附于该晶圆的主动表面上；沿该晶圆的背面将该晶圆研磨至一预定的厚度，并于该晶圆的背面上形成一第一凹口(notch)，用以裸露出该焊垫延伸层64；将一第二粘层74配置于该晶圆的背面上，并填满该第一凹口；藉由该第二粘层74将一第二玻璃基板贴附于该晶圆的背面上；将复数个顺应垫(barrier layer)78形成于该第二玻璃基板上；于该第二玻璃基板上形成一第二凹口，用以贯穿该晶圆及该第一及第二粘层66、74，并裸露出该焊垫延伸层64；将复数个外部线路82形成于该第二凹口及该顺应垫78上，并与该焊垫延伸层64形成一T型接触(T-contact)；将一防焊层84形成于该外部线路82上，并裸露出位于该顺应垫78的部分外部线路82；将复数个锡球86形成于该顺应垫78上，并电性连接于该外部线路82；以及沿复数条切割线自该第二玻璃基板侧将该第二玻璃基板、该晶圆及该第一玻璃基板分别切割，其中被切割的该第二玻璃基板(亦即，玻璃基板单元76)、被切割的该晶圆(亦即，晶片70)及被切割的该第一玻璃基板(亦即，玻璃基板单元68)藉由该第一及第二粘层66、74贴附在一起，以形成单一影像感测器封装构造，如图3所示。然而，当该第一玻璃基板贴附于该晶圆时，该第一粘层被挤压成厚度不均，如此将影响该影像感测元件与入射光线的光学效果。
因此，便有需要提供一种影像感测器封装构造及其制造方法，并且能够解决前述的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种影像感测器封装构造及其制造方法，其间隙子能够控制该透明基板单元及影像感测元件的间距，用以维持该透明基板单元及该影像感测元件的间距。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种影像感测器封装构造，其透明基板单元及影像感测元件之间可接近真空状态或充满惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一，能够避免透明基板单元及该影像感测元件之间残留空气受热膨胀。
本发明要解决的再一技术问题是提供一种影像感测器封装构造，其间隙子将该透明基板单元及影像感测元件的间距保持于一预定间距，避免该透明基板单元及影像感测元件之间的填充物被挤压成厚度不均。
本发明的技术解决方案是一种感测器封装构造，包含一晶片，包括一表面及一感测元件配置于该表面；一透明基板单元，面对该表面；至少一间隙子，配置于该透明基板单元及该晶片之间，用以将该透明基板单元及该感测元件的间距保持于一预定间距；以及一粘胶，用以将该透明基板单元及该晶片连接在一起。
本发明进一步提出一种感测器封装构造，包含一晶片，包括一表面及一感测元件配置于该表面；一透明基板单元，面对该表面；以及一粘胶，围绕该感测元件，用以将该透明基板单元及该晶片连接在一起，并与该透明基板单元及该晶片界定一第一包围空间，其中该第一包围空间包括至少一开口及至少一封口材料用以封闭该开口。
本发明另提出一种感测器封装构造，包含一晶片，包括一表面及一感测元件配置于该表面；一环状间隙子，配置于该表面并围绕该感测元件；以及一透明物质，覆盖该晶片。
本发明还提出一种感测器封装构造，包含一下基板，包含复数个晶片，每个晶片包括一表面及一感测元件配置于该表面；一透明基板，包含复数个透明基板单元，分别对应于该些晶片，其中该透明基板单元面对该表面；至少一间隙子，配置于该透明基板单元及该晶片之间，用以将该透明基板单元及该感测元件的间距保持于一预定间距；以及复数个粘胶，用以分别将该些透明基板单元及晶片连接在一起。
本发明最后提供一种影像感测器封装构造的制造方法，包含提供一下基板，其包含复数个晶片，每个晶片包括一主动表面及一影像感测元件配置于该主动表面上；提供一透明基板，其包含复数个透明基板单元，分别对应于该复数个晶片，其中每个透明基板单元皆位于该主动表面的上方，并覆盖该影像感测元件；将复数个间隙子及粘胶配置于该透明基板及该下基板中之一者；以及将该透明基板贴附于该下基板的主动表面上，其中该间隙子将该透明基板单元及该影像感测元件的间距保持于一预定间距；以及将该下基板及该透明基板分别切割成该晶片及该透明基板单元。
本发明的特点和优点是本发明的影像感测器封装构造，其包含一下基板、一透明基板、复数个间隙子及粘胶。该下基板包含复数个晶片，每个晶片包括一主动表面及一影像感测元件配置于该主动表面上。该透明基板包含复数个透明基板单元，分别对应于该复数个晶片，其中每个透明基板单元皆位于该主动表面的上方，并覆盖该影像感测元件。该间隙子配置于该透明基板单元及该晶片之间，用以将每个透明基板单元及影像感测元件的间距保持于一预定间距。该粘胶用以将每个透明基板单元及晶片连接在一起。
根据本发明的影像感测器封装构造及其制造方法中，该影像感测器封装构造能够大量制造且使得封装制程的成本能够降低，封装的可靠度能够提高，且该影像感测器封装构造的体积不会变大。再者，本发明的影像感测器封装构造的间隙子控制该透明基板单元及影像感测元件的间距，用以维持该透明基板单元及该影像感测元件的间距，进而避免影响该影像感测元件与入射光线的光学效果。本发明的影像感测器封装构造的间隙子将该透明基板单元及影像感测元件的间距保持于一预定间距，避免该透明基板单元及影像感测元件之间的填充物被挤压成厚度不均。另外，根据本发明的影像感测器封装构造，其透明基板单元及影像感测元件之间可接近真空状态或充满惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一，能够避免透明基板单元及该影像感测元件之间残留空气受热膨胀，进而避免影像感测器封装构造爆裂。
图1为公知技术的一影像感测器封装构造的剖面示意图。
图2为公知技术的另一影像感测器封装构造的剖面示意图。
图3为公知技术的再一影像感测器封装构造的剖面示意图。
图4a及4b为根据本发明的第一实施例的影像感测器封装构造的剖面及俯视示意图。
图5a及5b为根据本发明的第一实施例的另一影像感测器封装构造的剖面及俯视示意图。
图6a至6d为根据本发明的第一实施例的影像感测器封装构造的俯视示意图。
图7a至12b为根据本发明的第一实施例的影像感测器封装构造的制造方法的剖面及俯视示意图。
图13a及13b为根据本发明的第二实施例的影像感测器封装构造的剖面及俯视示意图。
图14a及14b为根据本发明的第二实施例的另一影像感测器封装构造的剖面及俯视示意图。
图15至20b为根据本发明的第二实施例的影像感测器封装构造的制造方法的剖面及俯视示意图。
图21为根据本发明的第三实施例的影像感测器封装构造的剖面示意图。
图22为根据本发明的第四实施例的影像感测器封装构造的剖面示意图。
图23为根据本发明的第四实施例的另一影像感测器封装构造的剖面示意图。
附图标号说明10影像感应器封装构造12空间14外壳 16透镜18玻璃 20基板22金属线路 24焊垫26锡球 30晶片32影像感测元件40影像感应器封装构造42影像感测元件43焊垫 44凸块46粘层 48透明基板单元50晶片60影像感应器封装构造62影像感测元件63焊垫 64焊垫延伸层66第一粘层 68第一玻璃基板70晶片72钝态层74第二粘层76第二玻璃基板 78顺应垫82外部线路 84防焊层86锡球100影像感应器封装构造 101主动表面102影像感测元件 103焊垫103’焊垫 104间隙子106粘胶 110晶片120透明基板单元 122软性印刷电路板122’软性印刷电路板 124导电胶130包围空间 132开口
134封口材料 150下基板152切割线 160透明基板200影像感应器封装构造 201主动表面202影像感测元件 203焊垫204环状间隙子 206粘胶210晶片 220透明基板单元222软性印刷电路板 224导电胶230包围空间 250下基板252切割线 260透明基板300影像感应器封装构造 362影像感测元件363焊垫 364焊垫延伸层366第一粘胶 368第一玻璃基板372钝态层 374第二粘胶376第二玻璃基板 378顺应垫382部线路 384防焊层386锡球具体实施方式
参考图4a及4b，其显示根据本发明的第一实施例的影像感测器封装构造100。该影像感测器封装构造100包含一晶片110，其包括一主动表面101、一影像感测元件102及复数个焊垫103皆配置于该主动表面101上，其中该焊垫103位于该影像感测元件102的同一侧。一透明基板单元120位于该晶片110的主动表面101上方，并覆盖该影像感测元件102。其中，该影像感测元件102可以互补性金属氧化半导体(CMOS)或电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)等半导体材料或有机半导体材料，例如五苯(pentacene，C22H14)所制造。该晶片110可以透明基板，例如玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)、聚亚醯胺(polyimide)或硅晶圆(silicon wafer)为基板。该透明基板单元120可为玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)的材料所制。复数个间隙子104配置于该透明基板单元120及该晶片110之间，用以将该透明基板单元120及该影像感测元件102的间距保持于一预定间距。一粘胶106用以将该透明基板单元120及该晶片110连接在一起。该焊垫103藉由一导电胶124，诸如异方性导电胶(Anisotropic Conductive Film；ACF)，固定且电性连接于一电路载体，诸如一软性印刷电路板122。熟习此技艺者可知，如图5a及5b所示，该复数个焊垫103’亦可位于该影像感测元件102的四周边缘，并固定且电性连接于另一软性印刷电路板122’。
该透明基板单元120及该影像感测元件102的间距被该间隙子104控制，用以维持该透明基板单元120及该影像感测元件102的间距，进而避免影响该影像感测元件102与入射光线的光学效果。举例而言，该预定间距可介于1与20μm之间。该间隙子104可掺杂于该粘胶106内。该间隙子104可为球状(如图4a所示)、纤维状或长条状(图中未示)，其制作材料可为玻璃、硅氧化合物或塑料材料。
该粘胶106可为环状，用以围绕该影像感测元件102，并与该透明基板单元120及该晶片110界定一包围空间130。该包围空间130是可密封的(如图6a所示)，诸如该包围空间130内可接近真空状态或充满惰性气体(例如氮气)、透明半固态物质(例如液晶)、透明液体、粘胶或油其中之一。其中，该惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油应尽量选择与该透明基板单元120及/或该晶片110的膨胀系数相近或者低膨胀系数的材料。该包围空间130亦可包括单开口132及单封口材料134(如图6b所示)、双开口132及双封口材料134(如图6c所示)或多开口132及多封口材料134(如图6d所示)，其中该封口材料134用以封闭该开口132。
现请参考图7a至图12b，其用以说明根据本发明的该影像感测器封装构造100的制造方法。
参考图7a及7b，一下基板150包含该复数个晶片110，相邻的该晶片110之间以切割线152间隔。每个晶片110包括一主动表面101、一影像感测元件102及该复数个焊垫103皆配置于该主动表面101上，其中该焊垫103位于该影像感测元件102的同一侧。
参考图8a及8b，一透明基板160包含复数个透明基板单元120，相邻的该透明基板单元120之间以该切割线152间隔，亦即该复数个透明基板单元120分别对应于该复数个晶片110。
参考图9a及9b，将复数个间隙子104及粘胶104配置于该复数个晶片110的主动表面101上。熟习此技艺者可知，亦可将复数个间隙子104及粘胶106配置于该复数个透明基板单元120上，如图10a及10b所示。该间隙子104可掺杂于该粘胶106内。
参考图11，藉由该粘胶106将该透明基板160贴附于该下基板150的主动表面101上。该间隙子104将该透明基板单元120及该影像感测元件102的间距保持于一预定间距。该粘胶106围绕该影像感测元件102，并与该透明基板单元120及该晶片110界定一包围空间130。该包围空间130是可密封的(如图6a所示)，诸如该包围空间130内可接近真空状态或充满惰性气体(例如氮气)、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质(例如液晶)、透明液体、粘胶或油其中之一。其中，该惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油应尽量选择与该透明基板单元120及/或该下基板150的膨胀系数相近或者低膨胀系数的材料。详细而言，当该透明基板160贴附于该下基板150时，制程环境必须在接近真空状态，如此使该包围空间130内可接近真空状态。或者，该透明基板160贴附于该下基板150前，藉由类似于液晶滴注法(One DropFill；ODF)技术或真空吸入技术使该包围空间130内充满惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一。该间隙子104将该透明基板单元120及影像感测元件102的间距保持于一预定间距，避免该透明基板单元120及影像感测元件102之间的填充物(惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一)被挤压成厚度不均。
参考图12a，沿该切割线152将该下基板150及该透明基板160分别切割成所需的外形，其中该晶片110及该透明基板单元120藉由该粘胶106贴附在一起。该包围空间130亦可包括至少一开口132，藉由该开口132该包围空间130内可充满惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一，然后至少一封口材料134形成于该开口132上，用以封闭该开口132，如图6b、6c及6d所示。
再参考图4a，一软性印刷电路板122藉由一导电胶124固定且电性连接于该晶片的焊垫103上，如此以形成单一影像感测器封装构造100。
其中，该下基板150可以透明基板，例如玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)、聚亚醯胺(polyimide)或硅晶圆(silicon wafer)为基板。该影像感测元件102可以互补性金属氧化半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)等半导体材料或有机半导体材料，例如五苯(pentacene，C22H14)所制造。
请再参考图12b，为节省切割的时间与成本，可沿不同的该切割线152分别将该下基板150及该透明基板160切割，使该下基板150及该透明基板160分别往不同方向错开，以节省额外的切割步骤。
参考图13a及13b，其显示根据本发明的第二实施例的影像感测器封装构造200。该影像感测器封装构造200大体上类似于该影像感测器封装构造100，其中相似的元件标示相似的图号。该影像感测器封装构造200包含一晶片210，其包括一主动表面201、一影像感测元件202及复数个焊垫203皆配置于该主动表面201上，其中该焊垫203位于该影像感测元件202的同一侧。一透明基板单元220位于该晶片210的主动表面201的上方，并覆盖该影像感测元件202。一环状间隙子204可视为复数个间隙子彼此连接而围绕该影像感测元件202，且该环状间隙子204配置于该透明基板单元220及该晶片210之间，用以将该透明基板单元220及该影像感测元件202的间距保持于一预定间距，诸如介于1与20μm之间。一粘胶206用以将该透明基板单元220及该晶片210连接在一起。该焊垫203藉由一导电胶224固定且电性连接于一软性印刷电路板222。熟习此技艺者可知，该复数个焊垫203亦可配置于该主动表面201上，并位于该影像感测元件202的四周边缘。其中，该影像感测元件202可以互补性金属氧化半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)等半导体材料或有机半导体材料，例如五苯(pentacene，C22H14)所制造。该晶片210可以透明基板，例如玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)、聚亚醯胺(polyimide)或硅晶圆(silicon wafer)为基板。该透明基板单元220可为玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)的材料所制。
该透明基板单元220及该影像感测元件202的间距被该环状间隙子204控制，用以维持该透明基板单元及该影像感测元件的间距，进而避免影响该影像感测元件202与入射光线的光学效果。该环状间隙子204可为光阻材料所制。该环状间隙子204与该透明基板单元220及该晶片210界定一包围空间230。该包围空间230是可密封的，诸如该包围空间230内可接近真空状态或充满惰性气体(例如氮气)、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质(例如液晶)、透明液体、粘胶或油其中之一。其中，该惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油应尽量选择与该透明基板单元220及/或该晶片210的膨胀系数相近或者低膨胀系数的材料。该包围空间230亦可包括至少一开口及封口材料，其中该封口材料用以封闭该开口。
该粘胶206围绕该环状间隙子204(如图13a及13b所示)，或者该包围空间230内充满该粘胶206(如图14a及14b所示)，此时该粘胶206是透明的。
现请参考图15至图20b，其用以说明根据本发明的该影像感测器封装构造200的制造方法。
一下基板250包含该复数个晶片210，相邻的该晶片210之间以切割线252间隔。每个晶片210包括一主动表面201、一影像感测元件202及该复数个焊垫203皆配置于该主动表面201上，其中该焊垫203位于该影像感测元件202的同一侧。一透明基板260包含复数个透明基板单元220，相邻的该透明基板单元220之间以该切割线252间隔，亦即该复数个透明基板单元220分别对应于该复数个晶片210。
参考图15，一环状间隙子204围绕该影像感测元件202，并配置于该晶片210的主动表面201上。举例而言，该环状间隙子204可为光阻材料所制，并藉由微影蚀刻的制程形成于该晶片210的主动表面201上。一粘胶206配置于该晶片210的主动表面201上，并围绕该环状间隙子204，如图15所示。或者，该环状间隙子204及粘胶206亦可配置于该透明基板单元上，如图16所示。本发明的另一替代实施例，该环状间隙子204’可与该晶片210界定一空穴，且该空穴内充满该粘胶206’，如图17所示。或者，该环状间隙子204’及粘胶206’亦可配置于该透明基板单元220上，如图18所示。
参考图19，藉由该粘胶206将该透明基板260贴附于该下基板250的主动表面201上。该环状间隙子204将该透明基板单元220及该影像感测元件202的间距保持于一预定间距。该环状间隙子204与该透明基板单元220及该晶片界定一包围空间230。该包围空间230是可密封的，诸如该包围空间230内可接近真空状态或充满惰性气体(例如氮气)、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质(例如液晶)、透明液体、粘胶或油其中之一。其中，该惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油应尽量选择与该透明基板单元220及/或该下基板250的膨胀系数相近或者低膨胀系数的材料。详细而言，当该透明基板260贴附于该下基板250时，制程环境必须在接近真空状态，如此使该包围空间230内可接近真空状态。或者，该透明基板260贴附于该下基板250前，藉由类似于液晶滴注法(One Drop Fill；ODF)技术或真空吸入技术使该包围空间250内充满惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一。该环状间隙子204将该透明基板单元220及影像感测元件202的间距保持于一预定间距，避免该透明基板单元220及影像感测元件202之间的填充物(惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一)被挤压成厚度不均。
参考图20a，沿该切割线252将该下基板250及该透明基板260分别切割成所需的外形，其中该晶片210及该透明基板单元220藉由该粘胶206贴附在一起。该包围空间230亦可包括至少一开口232，藉由该开口232该包围空间230内可充满惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一，然后至少一封口材料形成于该开口上，用以封闭该开口。
再参考图13a，一软性印刷电路板222藉由一导电胶224固定且电性连接于该晶片210的焊垫203上，如此以形成单一影像感测器封装构造200。
其中，若省略该透明基板单元220与粘胶206，则须在环状间隙子204与该晶片界定的包围空间覆盖透明物质于感测元件202之上，例如涂布可固化的透明粘胶或树脂以隔离影像感测元件外界空气或水气接触，并维持感测元件202的光学特性。
其中，该下基板250可以透明基板，例如玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)、聚亚醯胺(polyimide)或硅晶圆(silicon wafer)为基板。该影像感测元件202可以互补性金属氧化半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)等半导体材料或有机半导体材料，例如五苯(pentacene，C22H14)所制造。
请再参考图20b，为节省切割的时间与成本，可沿不同的该切割线252分别将该下基板250及该透明基板260切割，使该下基板250及该透明基板260分别往不同方向错开，以节省额外的切割步骤。
参考图21，其显示根据本发明的第三实施例的影像感测器封装构造300。该影像感测器封装构造300包含一晶片370，其包括一主动表面301、一影像感测元件362及复数个焊垫363皆配置于该主动表面301上。一焊垫延伸层364配置于该晶片370的主动表面301上，并电性连接该焊垫363。一第一透明基板单元368位于该晶片370的主动表面301上方，并覆盖该影像感测元件362。该影像感测元件362可以互补性金属氧化半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)等半导体材料或有机半导体材料，例如五苯(pentacene，C22H14)所制造。该第一透明基板单元368可为玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)的材料所制。该晶片370可以透明基板，例如玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)、聚亚醯胺(polyimide)或硅晶圆(silicon wafer)为基板。复数个间隙子304配置于该第一透明基板单元368及该晶片370之间，用以将该第一透明基板单元368及该影像感测元件362的间距保持于一预定间距，诸如介于1与20μm之间。一第一粘胶366用以将该第一透明基板单元368及该晶片370连接在一起。一第二透明基板单元376位于该晶片370的背面下方。一第二粘胶374用以将该第二透明基板单元376及该晶片370连接在一起。复数个顺应垫(barrier layer)378配置于该晶片370的背面上。复数个导电线路382配置于该晶片370边缘、该第二透明基板376及该顺应垫378上，并与该焊垫延伸层382形成一T型电性接触(T-contact)。一防焊层384配置于该导电线路382上，并裸露出位于该顺应垫378的部分导电线路382。复数个锡球386配置于该顺应垫378上，并电性连接于该导电线路382。
该第一透明基板单元368及该影像感测元件362的间距被该间隙子304控制，用以维持该透明基板单元及该影像感测元件的间距，进而避免影响该影像感测元件362与入射光线的光学效果。该间隙子304可掺杂于该第一粘胶366内。该间隙子304可为球状(如图21所示)、纤维状或长条状(图中未示)，其制作材料可为玻璃、硅氧化合物或塑料材料。
该粘胶366可为环状，用以围绕该影像感测元件362，并与该透明基板单元368及该晶片370界定一包围空间330。该包围空间是可密封的，诸如该包围空间内可接近真空状态或充满惰性气体(例如氮气)、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质(例如液晶)、透明液体、粘胶或油其中之一。其中，该惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油应尽量选择与该透明基板单元368及/或该晶片370的膨胀系数相近或者低膨胀系数的材料。
根据本发明的该影像感测器封装构造300的制造方法，一下基板包含该复数个晶片370，相邻的该晶片370之间以切割线间隔。每个晶片370包括一主动表面301、一影像感测元件362及该复数个焊垫363皆配置于该主动表面301上。一焊垫延伸层382藉由一种重新分配层(Redistribution Layer；RDL)的微影蚀刻工艺而形成于该晶片370的主动表面301上，并电性连接该焊垫363。
一第一透明基板包含复数个第一透明基板单元368，相邻的该透明基板单元368之间以该切割线间隔，亦即该复数个透明基板单元368分别对应于该复数个晶片370。
将复数个间隙子304及第一粘胶366配置于该晶片370的主动表面301上。熟习此技艺者可知，亦可将复数个间隙子304及第一粘胶366配置于该透明基板单元368上。该间隙子304可掺杂于该第一粘胶366内。
藉由该第一粘胶366将该第一透明基板贴附于该下基板的主动表面上。该透明基板单元368及该影像感测元件362的间距被该间隙子304控制，用以维持该透明基板单元368及该影像感测元件362的间距。该第一粘胶366可围绕该影像感测元件362，并与该透明基板单元368及该晶片370界定一包围空间330。该包围空间330可密封的，诸如该包围空间330内可接近真空状态或充满惰性气体(例如氮气)、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质(例如液晶)、透明液体、粘胶或油其中之一。其中，该惰性气体、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油应尽量选择与该透明基板单元368及/或该下基板的膨胀系数相近或者低膨胀系数的材料。该间隙子304将该透明基板单元368及影像感测元件362的间距保持于一预定间距，避免该透明基板单元368及影像感测元件362之间的填充物(惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一)被挤压成厚度不均。
该下基板的该背面藉由一机械研磨轮或化学研磨制程，藉以将该下基板的厚度降低至一预定的厚度，并于该下基板的背面上形成一第一凹口(Notch)，用以裸露出该焊垫延伸层364。一第二粘胶374形成于该下基板的背面上，并填满该第一凹口。藉由该第二粘胶374将一第二透明基板贴附于该下基板的背面上，其中该第二透明基板包含复数个第二透明基板单元376。
藉由一种薄膜沉积(Deposition)及微影蚀刻的制程，复数个顺应垫378形成于该第二透明基板单元376上。于该第二透明基板上形成一第二凹口，用以贯穿该下基板及该第一及第二粘胶366、374，并裸露出该焊垫延伸层364。藉由一种薄膜沉积(Deposition)及微影蚀刻的制程，复数个导电线路382形成于该第二凹口及该顺应垫378上，并个别地电性连接于该焊垫延伸层364。一防焊层384形成于该导电线路384上，并裸露出位于该顺应垫378的部分导电线路382。
沿该复数条切割线自该第二透明基板侧将该第二透明基板、该下基板及该第一透明基板分别切割，以形成单一影像感测器封装构造300，如图21所示。
其中，该下基板可以透明基板，例如玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)、聚亚醯胺(polyimide)或硅晶圆(silicon wafer)为基板。该影像感测元件362可以互补性金属氧化半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)等半导体材料或有机半导体材料，例如五苯(pentacene，C22H14)所制造。
参考图22，其显示根据本发明的第四实施例的影像感测器封装构造400。该影像感测器封装构造400大体上类似于该影像感测器封装构造300，其中相似的元件标示相似的图号。一环状间隙子404可视为复数个间隙子彼此连接而围绕该影像感测元件462，且该环状间隙子404配置于该透明基板单元468及该晶片470之间，用以将该第一透明基板单元468及该影像感测元件462的间距保持于一预定间距，诸如介于1与20μm之间。该环状间隙子404可为光阻材料所制。该环状间隙子404与该透明基板单元468及该晶片470界定一包围空间430。该包围空间430是可密封的，诸如该包围空间430内可接近真空状态或充满惰性气体(例如氮气)、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质(例如液晶)、透明液体、粘胶或油其中之一。其中，该惰性气体、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油应尽量选择与该透明基板单元468及/或该晶片470的膨胀系数相近或者低膨胀系数的材料。该第一粘胶466围绕该环状间隙子404(如图22所示)，或者该包围空间430内充满该粘胶466’(如图23所示)，此时该粘胶466’是透明的。
根据本发明的该影像感测器封装构造400的制造方法，一下基板包含该复数个晶片470，相邻的该晶片470之间以切割线间隔。每个晶片470包括一主动表面401、一影像感测元件462及该复数个焊垫463皆配置于该主动表面上。一焊垫延伸层464形成于该晶片470的主动表面401上，并电性连接该焊垫463。
一第一透明基板包含复数个第一透明基板单元468，相邻的该透明基板单元468之间以该切割线间隔，亦即该复数个透明基板单元468分别对应于该复数个晶片470。
一环状间隙子404围绕该影像感测元件，并配置于该晶片470的主动表面401上。举例而言，该环状间隙子404可为光阻材料所制，并藉由微影蚀刻的制程形成于该晶片470的主动表面401上。该第一粘胶466配置于该晶片470的主动表面401上，并围绕该环状间隙子404。或者，该环状间隙子404及第一粘胶466亦可配置于该透明基板单元468上。本发明的另一替代实施例，该环状间隙子404可与该晶片470界定一空穴，且该空穴内充满该第一粘胶466’。或者，该环状间隙子404及第一粘胶466’亦可配置于该透明基板单元468上。
藉由该第一粘胶466’将该透明基板贴附于该下基板上。该透明基板单元468及该影像感测元件462的间距被该环状间隙子404控制，用以维持该透明基板单元468及该影像感测元件462的间距。该环状间隙子404与该透明基板单元468及该晶片470界定一包围空间430。该包围空间430是可密封的，诸如该包围空间430内可接近真空状态或充满惰性气体(例如氮气)、透明固态物质(例如UV树脂)、透明半固态物质(例如液晶)、透明液体、粘胶或油其中之一。该环状间隙子404将该透明基板单元468及影像感测元件462的间距保持于一预定间距，避免该透明基板单元468及影像感测元件462之间的填充物(惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一)被挤压成厚度不均。
将该下基板的厚度降低至一预定的厚度，并于该下基板的背面上形成一第一凹口，用以裸露出该焊垫延伸层464。一第二粘胶474形成于该下基板的背面上，并填满该第一凹口。藉由该第二粘胶474将一第二透明基板贴附于该下基板的背面上，其中该第二透明基板包含复数个第二透明基板单元476。
复数个顺应垫478形成于该第二透明基板单元476上。于该第二透明基板上形成一第二凹口，用以贯穿该下基板及该第一及第二粘胶466、474，并裸露出该焊垫延伸层464。复数个导电线路482形成于该第二凹口及该顺应垫478上，并个别地电性连接于该焊垫延伸层464。一防焊层484形成于该导电线路482上，并裸露出位于该顺应垫478的部分导电线路482。
沿该复数条切割线自该第二透明基板侧将该第二透明基板、该下基板及该第一透明基板分别切割，以形成单一影像感测器封装构造400，如图22所示。
其中，该下基板可以透明基板，例如玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)、聚亚醯胺(polyimide)或硅晶圆(silicon wafer)为基板。该影像感测元件462可以互补性金属氧化半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)等半导体材料或有机半导体材料，例如五苯(pentacene，C22H14)所制造。该第二透明基板单元476可为玻璃、压克力树脂或钢石(sapphire)。
根据本发明的影像感测器封装构造及其制造方法中，该影像感测器封装构造能够大量制造，且使得封装制程的成本能够降低，封装的可靠度能够提高，且该影像感测器封装构造的体积不会变大。再者，本发明的影像感测器封装构造的间隙子控制该透明基板单元及影像感测元件的间距，用以维持该透明基板单元及该影像感测元件的间距，进而避免影响该影像感测元件与入射光线的光学效果。本发明的影像感测器封装构造的间隙子将该透明基板单元及影像感测元件的间距保持于一预定间距，避免该透明基板单元及影像感测元件之间的填充物(惰性气体、透明固态物质、透明半固态物质、透明液体、粘胶或油其中之一)被挤压成厚度不均。另外，根据本发明的影像感测器封装构造，其透明基板单元及影像感测元件之间可接近真空状态或充满透明液体，能够避免透明基板单元及该影像感测元件之间残留空气受热膨胀，进而避免影像感测器封装构造爆裂。
其中，本发明所述的影像感测元件，可置换为太阳能板、光感应元件等感测元件。
虽然本发明已以前述实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种感测器封装构造，其特征在于，包含一晶片，包括一表面及一感测元件配置于该表面；一透明基板单元，面对该表面；至少一间隙子，配置于该透明基板单元及该晶片之间，用以将该透明基板单元及该感测元件的间距保持于一预定间距；以及一粘胶，用以将该透明基板单元及该晶片连接在一起。
2.如权利要求1的感测器封装构造，其特征在于，该感测元件为影像感测元件、太阳能板或光感应元件所构成的群组中选出。
3.如权利要求1的感测器封装构造，其特征在于，该预定间距介于1与20μm之间。
4.如权利要求1的感测器封装构造，其特征在于，该粘胶围绕该感测元件，并与该透明基板单元及该晶片界定一第一包围空间。
5.如权利要求4的感测器封装构造，其特征在于，该第一包围空间是密封的。
6.如权利要求5的感测器封装构造，其特征在于，该第一包围空间内接近真空状态。
7.如权利要求5的感测器封装构造，其特征在于，该第一包围空间内充满一填充物，该填充物为惰性气体、固态物质、半固态物质、液体、粘胶或油所构成的群组中选出。
8.如权利要求4的感测器封装构造，其特征在于，该第一包围空间包括至少一开口。
9.如权利要求8的感测器封装构造，其特征在于，该第一包围空间包括至少一封口材料，用以封闭该开口。
10.如权利要求1的感测器封装构造，其特征在于，该间隙子掺杂于该粘胶内。
11.如权利要求1的感测器封装构造，其特征在于，该间隙子为球状、纤维状或长条状所构成的群组中选出。
12.如权利要求11的感测器封装构造，其特征在于，该间隙子为玻璃、硅氧化合物或塑料材料所构成的群组中选出而制成。
13.如权利要求1的感测器封装构造，其特征在于，所述间隙子彼此连接形成一环状间隙子而围绕该感测元件，并与该透明基板单元及该晶片界定一第二包围空间。
14.如权利要求13的感测器封装构造，其特征在于，该第二包围空间是密封的。
15.如权利要求14的感测器封装构造，其特征在于，该第二包围空间内接近真空状态。
16.如权利要求14的感测器封装构造，其特征在于，该第二包围空间内充满一填充物，该填充物为惰性气体、固态物质、半固态物质、液体、粘胶或油所构成的群组中选出。
17.如权利要求13的感测器封装构造，其特征在于，该粘胶围绕该环状间隙子。
18.如权利要求13的感测器封装构造，其特征在于，该第二包围空间包括至少一第二开口。
19.如权利要求18的感测器封装构造，其特征在于，该第二包围空间包括至少一第二封口材料，用以封闭该第二开口。
20.如权利要求13的感测器封装构造，其特征在于，该环状间隙子为光阻材料所制成。
21.如权利要求1的感测器封装构造，其特征在于，该晶片的感测元件为互补性金属氧化半导体(CMOS)、电荷耦合元件(CCD)或有机半导体材料所构成的群组中选出而制成。
22.一种感测器封装构造，其特征在于，包含一晶片，包括一表面及一感测元件配置于该表面；一透明基板单元，面对该表面；以及一粘胶，围绕该感测元件，用以将该透明基板单元及该晶片连接在一起，并与该透明基板单元及该晶片界定一第一包围空间，其中该第一包围空间包括至少一开口及至少一封口材料用以封闭该开口。
23.如权利要求22的感测器封装构造，其特征在于，该第一包围空间接近真空状态。
24.如权利要求22的感测器封装构造，其特征在于，该第一包围空间内充满一填充物，该填充物为惰性气体、固态物质、半固态物质、液体、粘胶或油所构成的群组中选出。
25.一种感测器封装构造，其特征在于，包含一晶片，包括一表面及一感测元件配置于该表面；一环状间隙子，配置于该表面并围绕该感测元件；以及一透明物质，覆盖该晶片。
26.如权利要求25的感测器封装构造，其特征在于，该环状间隙子为光阻材料所制成。
27.一种感测器封装构造，其特征在于，包含一下基板，包含复数个晶片，每个晶片包括一表面及一感测元件配置于该表面；一透明基板，包含复数个透明基板单元，分别对应于该些晶片，其中该透明基板单元面对该表面；至少一间隙子，配置于该透明基板单元及该晶片之间，用以将该透明基板单元及该感测元件的间距保持于一预定间距；以及复数个粘胶，用以分别将该些透明基板单元及晶片连接在一起。
28.如权利要求27的感测器封装构造，其特征在于，该下基板为玻璃、压克力树脂、钢石(sapphire)、聚亚醯胺(polyimide)或硅晶圆(silicon wafer)所构成的群组中选出。
29.一种感测器封装构造的制造方法，包含提供一下基板，其包含复数个晶片，每个晶片包括一表面及一感测元件配置于该表面；提供一透明基板，其包含复数个透明基板单元，分别对应于该些晶片，其中该透明基板单元面对该表面；将复数个间隙子及粘胶配置于该透明基板与该下基板之间；以及将该透明基板贴附于该下基板的表面上，其中该间隙子将该透明基板单元及该感测元件的间距保持于一预定间距。
30.如权利要求29的制造方法，其特征在于，更包含下列步骤将该下基板及该透明基板分别切割成该晶片及该透明基板单元。
全文摘要
一种感测器封装构造及其制造方法，该感测器封装构造包含一下基板、一透明基板、复数个间隙子及粘胶。该下基板包含复数个晶片，每个晶片包括一主动表面及一影像感测元件配置于该主动表面上。该透明基板包含复数个透明基板单元，分别对应于该复数个晶片，其中每个透明基板单元皆位于该晶片的主动表面上方，并覆盖该影像感测元件。该间隙子配置于该透明基板单元及该晶片之间，用以将每个透明基板单元及影像感测元件的间距保持于一预定间距。该粘胶用以将每个透明基板单元及晶片连接在一起。该影像感测器封装构造能够大量制造且使得封装制程的成本能够降低，封装的可靠度能够提高，且该影像感测器封装构造的体积不会变大。
文档编号H04N5/335GK1747173SQ20041007428
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月8日 优先权日2004年9月8日
发明者刘中元 申请人:奇景光电股份有限公司