專利名稱：圖像感測(cè)元件的制造方法及鑄造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像感測(cè)技術(shù)，特別涉及一種圖像感測(cè)元件的制造方法。
背景技術(shù)：
圖像感測(cè)元件是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。現(xiàn)今數(shù)字圖像應(yīng)用常用的技術(shù)為電荷耦合元件(charge coupled device，CCD)和互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體式圖像傳感器(CMOS Image Sensor)。隨著技術(shù)持續(xù)的發(fā)展，高效能圖像傳感器應(yīng)用的領(lǐng)域和需求增加，例如數(shù)碼相機(jī)、攝錄像機(jī)、個(gè)人通信系統(tǒng)、游戲元件、監(jiān)視攝影機(jī)、醫(yī)療的微相機(jī)、機(jī)器人等均需使用到圖像傳感器。以下配合圖1說明傳統(tǒng)圖像感測(cè)透鏡封裝的制造，請(qǐng)參照?qǐng)D1，將一傳統(tǒng)透鏡102 和一鏡筒104組裝，然后，將組裝好的元件與一傳感器支架106和一圖像感測(cè)單元108結(jié)合。傳統(tǒng)的鏡片封裝是使用人工組裝，因此，成本較高且良率較低。以下配合圖2說明一公知晶片級(jí)鏡片封裝的制造方法。如圖2所示，一玻璃間隔物206設(shè)置于一晶片級(jí)透鏡202 和一圖像感測(cè)單元204之間，此晶片級(jí)鏡片封裝元件根據(jù)玻璃間隔物206的厚度調(diào)整焦距。 為了符合各種的產(chǎn)品規(guī)格，需要使用許多玻璃間隔物206，然而，玻璃間隔物的價(jià)錢較昂貴， 因此，增加晶片級(jí)鏡片封裝的成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述，本發(fā)明提供一種圖像感測(cè)元件的制造方法，包括提供一鑄造裝置；將一透鏡放置于鑄造裝置中；將一注射材料注入鑄造裝置的一腔室中，形成連接透鏡的外殼； 打開腔室以移出透鏡和連接透鏡的外殼；將外殼與一圖像感測(cè)單元組裝。本發(fā)明提供一種鑄造裝置，包括一底部鑄模；一頂部鑄模，設(shè)置于底部鑄模上方； 一基礎(chǔ)構(gòu)件，設(shè)置于頂部鑄模和底部鑄模之間；及多個(gè)對(duì)位單元位于頂部鑄模和底部鑄模上。本發(fā)明可增加光學(xué)元件封裝的制造良率。為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，進(jìn)行詳細(xì)說明如下。


圖1顯示傳統(tǒng)圖像感測(cè)透鏡封裝的剖面圖。圖2顯示一公知晶片級(jí)鏡片封裝的剖面圖。圖3A 圖3F顯示本發(fā)明一實(shí)施例圖像感測(cè)封裝的制造方法的剖面圖。圖4A 圖4C顯示本發(fā)明一實(shí)施例透鏡和鑄造裝置的對(duì)位。圖5A 圖5B顯示本發(fā)明一實(shí)施例在進(jìn)行嵌入式鑄造過程調(diào)整外殼深度的剖面圖。圖6顯示本發(fā)明另一實(shí)施例在進(jìn)行嵌入式鑄造過程調(diào)整外殼深度的剖面圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下
102 -、傳統(tǒng)透鏡；104 鏡筒；
106 -、傳感器支架；108 圖像感測(cè)單元；
202 -、晶片級(jí)透鏡；204 圖像感測(cè)單元；
206 -、玻璃間隔物；302 鑄造裝置；
304 -、頂部鑄模；306 基礎(chǔ)構(gòu)件；
308 -、底部鑄模；310 晶片級(jí)透鏡；
312 -、基板；314 第一表面；
316 -、第二表面；317 腔室；
318 -、注射通道；320 光學(xué)有效表面；
322 -、夕卜殼；324 圖像感測(cè)單元；
326 -、基板；328 光電單元陣列；
330 -、微透鏡陣列；332 覆蓋基板；
334 -叫旬隔物；335 焊錫球；
336 -、凹槽；338 第一凸出部；
340 -、第二凸出部；402 透鏡；
404 -、微對(duì)位單元406 光學(xué)有效區(qū)域
408 -、基板；410 第一表面；
412 -、第二表面；414 鑄造裝置；
416 -、微對(duì)位單元；418 頂部鑄模；
420 -、底部鑄模；502 鑄造裝置；
504 -、頂部鑄模；506 底部鑄模；
508 -、基礎(chǔ)構(gòu)件；510 透鏡；
512 -、腔室；514 高度調(diào)整單元
516 -、第一凸出部；518 第二凸出部；
520 -、夕卜殼；602 鑄造裝置；
604 -、頂部鑄模；606 底部鑄模；
608 -、基礎(chǔ)構(gòu)件；610 透鏡；
612 -、夕卜殼。
具體實(shí)施例方式以下以各實(shí)施例詳細(xì)說明并伴隨著

的范例，做為本發(fā)明的參考依據(jù)。在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的圖號(hào)，且在附圖中，實(shí)施例的形狀或是厚度可擴(kuò)大，并予以簡(jiǎn)化標(biāo)示。再者，附圖中各元件的部分將以分別描述說明之，值得注意的是，附圖中未示出或描述的元件，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所知的形式。另外，特定的實(shí)施例僅為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用以限定本發(fā)明。圖3A-圖3F揭示本發(fā)明一實(shí)施例圖像感測(cè)封裝的制造方法。請(qǐng)參照?qǐng)D3A，提供一鑄造裝置302，在一實(shí)施例中，如圖3A所示，此鑄造裝置302包括三個(gè)構(gòu)件，例如一頂部鑄模304、一底部鑄模308和一基礎(chǔ)構(gòu)件306。特別是，此鑄造裝置302可以下列步驟形成提供一底部鑄模308 ；形成一頂部鑄模304于底部鑄模308上方，和形成一基礎(chǔ)構(gòu)件306于頂部鑄模304和底部鑄模308之間。然而，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施例，本發(fā)明于另一實(shí)施例中，鑄造裝置302可包括四個(gè)構(gòu)件。之后，將透鏡310固定于鑄造裝置302中。在本實(shí)施例中，透鏡310是使用晶片級(jí)光學(xué)技術(shù)形成的晶片級(jí)透鏡，晶片級(jí)透鏡310可包括一基板312， 且于基板312的相對(duì)側(cè)具有一第一表面314和一第二表面316。值得注意的是，本發(fā)明不限定于圖3A所示的透鏡，任何其它的晶片級(jí)透鏡皆可應(yīng)用于本發(fā)明。舉例來說，透鏡可以是單邊透鏡或雙邊透鏡。再者，透鏡的兩個(gè)邊可以是凸面形狀或凹面形狀，或者，其中一邊可以是凸面形狀，另一邊可以是凹面形狀。請(qǐng)參照?qǐng)D3B，將鑄造裝置302的三個(gè)構(gòu)件304、306、308關(guān)閉住，且上述透鏡310 于此時(shí)完全固定于鑄造裝置302中。在一實(shí)施例中，關(guān)閉的鑄造裝置302中，包括一腔室 317 (chamber)。嵌入式鑄造(insert molding)的注射通道 318 (injection channel)設(shè)置于鑄造裝置302中。值得注意的是，透鏡的光學(xué)有效表面320 (optical effective surface) 不可暴露，以防止注射材料于后續(xù)步驟中覆蓋光學(xué)有效表面。根據(jù)上述，透鏡310的頂部表面314和底部表面316可分別以鑄造裝置302頂部鑄模304和底部鑄模308覆蓋。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D3C，進(jìn)行嵌入式鑄造步驟，將一注射材料注入上述腔室中，形成連接透鏡310的外殼 322。注射材料可以是耐高溫的材料，例如碳酸酯(p0lyCarb0nate，PC)，丙烯腈-苯乙烯-丁 ^-M^M ^ (acrylonitrile butadiene styrene, ABS), ^ 1 ^ ^^ (liquid crystal polymer resin, LCP)或聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)，或其它適合的材料，或?qū)⑸鲜鰮诫s金屬粒子。金屬粒子優(yōu)選具有高導(dǎo)熱性，例如，金屬粒子可以是銅或其它適合的材料。在另一實(shí)施例中，在進(jìn)行嵌入式鑄造步驟之前，可形成一金屬層(未示出)覆蓋透鏡的表面，作為電磁干擾保護(hù)(electromagnetic protection)。若鏡片表面有形成金屬層，則不需將金屬粒子摻入注射材料中。因此，本發(fā)明可以用價(jià)格較電磁干擾(electromagnetic resistant)材料低的耐高溫材料，以節(jié)省成本。本發(fā)明實(shí)施例可以流體分析(fluid analysis)設(shè)計(jì)注射通道318的方向和開口， 以確保嵌入式鑄造過程中，不會(huì)對(duì)透鏡310造成損傷。在一實(shí)施例中，注射通道318的開口不直接朝向透鏡310，使注射材料不會(huì)傷害透鏡。在一范例中，鑄造裝置的腔室317是特別設(shè)計(jì)，使注射成形所形成的外殼322具有一凹槽，能和圖像感測(cè)單元組裝。請(qǐng)參照?qǐng)D3D，在注射材料冷卻之后，打開鑄造裝置302的腔室317以將透鏡310 和外殼322移出。請(qǐng)參照?qǐng)D3E，將透鏡310和以圖像感測(cè)單元3M組裝。在一實(shí)施例中， 圖像感測(cè)單元324以下述步驟形成提供一基板326 ；形成一光電單元陣列3 于基板3 上；形成一微透鏡陣列330于光電單元陣列3 上；形成一覆蓋基板332于基板3 上方； 形成一間隔物334支撐覆蓋基板332 ；及形成多個(gè)焊錫球335于基板3 下方。如圖3F所示，在組裝透鏡310和圖像感測(cè)單元3M時(shí)，以圖像感測(cè)單元324的覆蓋基板332鑲?cè)胪鈿?322的凹槽336較佳。值得注意的是，本發(fā)明可調(diào)整凹槽336表面至透鏡310的基板的底部表面間的距離D，使其對(duì)應(yīng)透鏡310的后焦長(zhǎng)度(back focal length，BFL)。請(qǐng)往回參照?qǐng)D 3D，本發(fā)明可特別設(shè)計(jì)鑄造裝置302的底部鑄模308，使射出成型的外殼322從凹槽336的表面至透鏡310的底部表面有適當(dāng)?shù)木嚯x。更詳細(xì)的說明，鑄造裝置302的底部鑄模308 可包括一第一凸出部338和位于第一凸出部338上的第二凸出部340，且本發(fā)明可特別設(shè)計(jì)鑄造裝置302的底部鑄模308的第一凸出部338的厚度，以使射出成型的外殼322從凹槽
6336的表面至透鏡310的底部表面有適當(dāng)?shù)木嚯x，以符合透鏡310的后焦長(zhǎng)度。因此，透鏡可直接與外殼接合，且不需要間隔物。本發(fā)明可特別設(shè)計(jì)各種尺寸的鑄造裝置的底部鑄模 308，以使本發(fā)明的圖像感測(cè)元件封裝能搭配各種的產(chǎn)品規(guī)格。另外，外殼可保護(hù)透鏡，防止其受到損壞，且防止粒子掉落在透鏡的側(cè)邊。再者，本實(shí)施例使用嵌入式鑄造技術(shù)形成連接透鏡的外殼的技術(shù)更具有使用表面粘著(SMT)自動(dòng)封裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，且其可有效率的管理零件。以下配合圖4A 圖4C描述本發(fā)明一實(shí)施例透鏡和鑄造裝置的對(duì)位。請(qǐng)參照?qǐng)D4A， 提供一透鏡402，包括多個(gè)微對(duì)位單元404，其中微對(duì)位單元404可以是微凹槽或微凸塊。本發(fā)明不限定微對(duì)位單元404的形狀。在一實(shí)施例中，微對(duì)位單元404可以是楔形或圓形的凹槽。在另一實(shí)施例中，微對(duì)位單元404可以是楔形或圓形的凸塊。透鏡的各邊至少包括三個(gè)或四個(gè)微對(duì)位單元404。值得注意的是，透鏡402的微對(duì)位單元404不可位于透鏡的光學(xué)有效區(qū)域406中。在一實(shí)施例中，透鏡402是一晶片級(jí)透鏡，具有一基板408，于基板408 的相反兩側(cè)包括表面410、412。微對(duì)位單元404位于透鏡402的基板408凸面和凹面部分外的第一表面410和第二表面412上。請(qǐng)參照?qǐng)D4B，提供一鑄造裝置414，包括多個(gè)微對(duì)位單元416，其中微對(duì)位單元416 可以是微凹槽或微凸塊。本發(fā)明不限定鑄造裝置414的微對(duì)位單元416的形狀。在一實(shí)施例中，鑄造裝置414的微對(duì)位單元416可以是楔形或圓形的凹槽。在另一實(shí)施例中，鑄造裝置414的微對(duì)位單元416可以是楔形或圓形的凸塊。如圖4B所示，微對(duì)位單元416位于鑄造裝置414的頂部鑄模418和底部鑄模420上，且鑄造裝置414的各頂部鑄模418和底部鑄模420上，至少包括三個(gè)或四個(gè)微對(duì)位單元416。值得注意的是，如圖4C所示，鑄造裝置 414的微對(duì)位單元416的圖樣必須對(duì)應(yīng)于透鏡402的微對(duì)位單元404的圖樣。舉例來說， 當(dāng)透鏡402的微對(duì)位單元404是楔形凹槽，鑄造裝置414的微對(duì)位單元416可以是楔形凸塊。在另一實(shí)施例中，當(dāng)透鏡402的微對(duì)位單元404是楔形凸塊，鑄造裝置414的微對(duì)位單元416可以是楔形凹槽。另外，當(dāng)透鏡402的微對(duì)位單元404是圓形凹槽，鑄造裝置414的微對(duì)位單元416可以是圓形凸塊，當(dāng)透鏡402的微對(duì)位單元404、416是圓形凸塊，鑄造裝置 414的微對(duì)位單元404、416可以是圓形凹槽。在本發(fā)明一實(shí)施例中，透鏡402和鑄造裝置 414上的微對(duì)位單元的尺寸兩者的尺寸皆介于0.01mm至IOcm之間。當(dāng)透鏡402和鑄造裝置414具有微對(duì)位單元，透鏡和鑄造裝置在進(jìn)行嵌入式鑄造過程可更精準(zhǔn)的對(duì)位，以增加光學(xué)元件封裝的制造良率。圖5A顯示一剖面圖，揭示本發(fā)明一實(shí)施例在進(jìn)行嵌入式鑄造過程調(diào)整外殼深度的方法。請(qǐng)參照?qǐng)D5A，提供一鑄造裝置502包括一頂部鑄模504、一底部鑄模506和位于上述兩者之間的基礎(chǔ)構(gòu)件508，且一透鏡510固定于鑄造裝置502中。在進(jìn)行嵌入式鑄造工藝時(shí)，將注射材料注入腔室512，形成連接透境的外殼的過程中，可于底部鑄模506上使用一高度調(diào)整單元514。更仔細(xì)的說明，底部鑄模506包括一第一凸出部516和位于第一凸出部 516上的第二凸出部518。第一凸出部516可以是柱狀，第二凸出部518可以是直徑小于第一凸出部516的柱狀結(jié)構(gòu)，其中第二凸出部518具有一凹槽。高度調(diào)整單元514可以是位于底部鑄模506的第一凸出部516上，包圍第二凸出部518的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參照?qǐng)D5B，進(jìn)行一嵌入式鑄造工藝，將注射材料注入腔室以形成連接透境的外殼，如圖5B所示，外殼520的凹槽的表面和透鏡510的基板的底部表面間的距離A可通過高度調(diào)整單元514減少，因此本實(shí)施例可調(diào)整高度調(diào)整單元514的厚度，以符合透鏡510元件封裝的后焦長(zhǎng)度。圖6顯示一剖面圖，揭示本發(fā)明另一實(shí)施例在進(jìn)行嵌入式鑄造過程調(diào)整外殼的凹槽深度的方法。請(qǐng)參照?qǐng)D6，提供一鑄造裝置包括一頂部鑄模604、一底部鑄模606和位于上述兩者之間的基礎(chǔ)構(gòu)件608，且一透鏡610固定于鑄造裝置602中。底部鑄模606包括一第一凸出部608和一位于第一凸出部608上的第二凸出部618。在本實(shí)施例中，鑄造裝置602 的第一凸出部608可向上或向下移動(dòng)。當(dāng)鑄造裝置602的第一凸出部608可向上移動(dòng)，外殼612的凹槽的表面和透鏡610的基板的底部表面間的距離B可減少，當(dāng)鑄造裝置602的第一凸出部608可向下移動(dòng)，外殼612的凹槽的表面和透鏡610的基板的底部表面間的距離B可增加。因此，本實(shí)施例可通過調(diào)整鑄造裝置602的第一凸出部608的高度，控制外殼 612的凹槽的表面和透鏡610的基板的底部表面間的距離B。因此，本實(shí)施例可調(diào)整鑄造裝置602的第一凸出部608的高度，以符合透鏡各種規(guī)格的后焦。雖然本發(fā)明已公開優(yōu)選實(shí)施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種圖像感測(cè)元件的制造方法，包括提供一鑄造裝置； 將一透鏡放置于該鑄造裝置中；將一注射材料注入該鑄造裝置的腔室中，以形成連接該透鏡的外殼。
2.權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)元件的制造方法，其中該注射材料包括聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、晶聚合物或聚氯乙烯。
3.權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)元件的制造方法，其中該注射材料摻雜多個(gè)金屬粒子， 且在將該注射材料注入該鑄造裝置的腔室前，還包括于該透鏡上形成一金屬層。
4.權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)元件的制造方法，其中將該注射材料注入該鑄造裝置的腔室的步驟是經(jīng)由該鑄造裝置中的一注射通道，且該注射通道的開口和方向設(shè)計(jì)不直接朝向該透鏡。
5.權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)元件的制造方法，還包括打開該鑄造裝置的腔室，將該透鏡和連接該透鏡的外殼移出，且該圖像感測(cè)元件的制造方法還包括將該外殼與一圖像感測(cè)單元組裝。
6.權(quán)利要求5所述的圖像感測(cè)元件的制造方法，還包括于該外殼形成一凹槽， 其中該圖像感測(cè)元件以下列步驟形成提供一基板；形成一光電單元陣列于該基板上； 形成一微透鏡陣列于該光電單元陣列上； 形成一覆蓋基板于該基板和該光電單元陣列上方； 形成一間隔物支撐覆蓋該基板；及形成多個(gè)焊錫球于該基板下方，其中將該外殼與該圖像感測(cè)單元組裝的步驟，包括將該圖像感測(cè)單元的覆蓋基板鑲?cè)朐撏鈿さ陌疾邸?br> 7.權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)元件的制造方法，其中提供該鑄造裝置包括 提供一底部鑄模；形成一頂部鑄模于該底部鑄模上；形成一基礎(chǔ)構(gòu)件于該頂部鑄模和該底部鑄模之間，其中該底部鑄模包括一第一凸出部和位于該第一凸出部上的第二凸出部，其中在將該注射材料注入該鑄造裝置的腔室前，還包括設(shè)置一高度調(diào)整單元于該第一凸出部上或調(diào)整該鑄造裝置的底部鑄模的第一凸出部的高度。
8.一種鑄造裝置，包括 一底部鑄模；一頂部鑄模，設(shè)置于該底部鑄模上方；一基礎(chǔ)構(gòu)件，設(shè)置于該頂部鑄模和該底部鑄模之間；及多個(gè)對(duì)位單元位于該頂部鑄模和該底部鑄模上。
9.權(quán)利要求8所述的鑄造裝置，其中所述多個(gè)對(duì)位單元是微凸塊或微凹槽，且所述多個(gè)對(duì)位單元的尺寸為0. Olmm 10cm。
10.權(quán)利要求8所述的鑄造裝置，其中該底部鑄模包括第一凸出部和位于該第一凸出部上的第二凸出部，且該底部鑄模的第一凸出部是可調(diào)整的，其中該第一凸出部是柱狀，其中該第二凸出部是直徑小于該第一凸出部的柱狀結(jié)構(gòu)，且該第二凸出部包括一凹槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像感測(cè)元件的制造方法及鑄造裝置，該方法包括提供一鑄造裝置；將一透鏡放置于鑄造裝置中；將一注射材料注入鑄造裝置的一腔室中，形成連接透鏡的外殼；打開腔室以移出透鏡和連接透鏡的外殼；將外殼與一圖像感測(cè)單元組裝。本發(fā)明可增加光學(xué)元件封裝的制造良率。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102237381SQ20101027582
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者鄧兆展, 邱瑞毅, 陳偉平 申請(qǐng)人:采鈺科技股份有限公司