專利名稱：晶圓級圖像模塊的制造方法及其結構的制作方法
技術領域：
本發明有關于一種晶圓級圖像模塊的制造方法及其結構，尤指一種利用耐 高溫塑料材料，以一體成型方法制作晶圓級圖像模塊的制造方法及其結構。
背景技術：
圖像對人類來說，可說是最直覺化的目標，人們可以借著視覺上的效果而 產生不同的行為模式。 一般來說，光學組件可謂相當廣泛應用于生活中，諸如
目前的3G圖像電話將圖像鏡頭裝置于手機中，讓使用者得以接收圖像電話， 并提高通信的整體質量。
請參考圖l，其為傳統的wafer lens的結構，其中晶圓級圖像單元l'為 一個2G (2 glass)的鏡頭單元，其主要包括下方的下晶圓級圖像模塊10'及 迭合于該下晶圓級圖像模塊10'的上晶圓級圖像模塊ll'。該下晶圓級圖像 模塊10'主要有一玻璃材質的基材層101'，其上下則分別設有一第一上透鏡 102'及一第一下透鏡103'，該第一上透鏡102'及該第一下透鏡103'則分
別具有不同的光學特性；另外，該上晶圓級圖像模塊11'同樣為一基材層 111'、一第二上透鏡112'及一第二下透鏡113'所組成，上述的玻璃基材及 透鏡則是利用封裝制程將其所組裝完成。然而為了達成光學路徑的要求，該下 晶圓級圖像模塊10'及上晶圓級圖像模塊11'之間需設有一第一間隔環
(spacer) 12'，同時該第一間隔環(spacer) 12'也有保護透鏡不被磨損或 刮傷的作用。同樣的，在下晶圓級圖像模塊10'的底面也設有一第二間隔環
(spacer) 13'。傳統制程中，上述的間隔環必須利用后加工的方式裝設于該 晶圓級圖像單元l'的結構上，例如利用點膠的方式將第二間隔環13'貼附于 該下晶圓級圖像模塊10'的基材層101'，亦即以宏觀的角度觀之，該第二間 隔環13'與該下晶圓級圖像模塊10'的基材層101'之間會有一膠層，然而 該膠層的厚度不易控制，故造成光學路徑的偏移或是圖像的失焦。
另外，上述的間隔環通常為塑料材料，故其在組裝過程中常會出現尺寸精
4堆棧組裝的時候有可能造成位置偏移的 問題，而造成光軸無法對準的情況，同樣會產生成像質量不佳的缺陷。
本發明人有感上述缺失有待改善，提出一種設計合理且有效改善上述缺失 的發明。
發明內容
本發明解決的主要技術問題，在于提供一種晶圓級圖像模塊(wafer lens) 的制造方法及其結構，該制造方法可以制作一體成型的圖像模塊，并以其取代 傳統的鏡頭，且本發明所提出的晶圓級圖像模塊在組裝迭合時并不需使用間隔 環(spacer)，故可避免鏡頭位移的情況。
為了達成上述的目的，本發明提供一種晶圓級圖像模塊的制造方法，包括 以下步驟
步驟一提供一種耐高溫塑料材料，該耐高溫塑料材料的操作條件為在回 焊溫度在250'C以上；以及
步驟二提供一成型步驟，將該耐高溫塑料材料成型為一個晶圓級圖像模 塊，其中該晶圓級圖像模塊包括 一本體部；以及兩個分別成型于該本體部的 兩相對側面的光學結構。
步驟二之后還包括一組裝步驟，將至少兩個該晶圓級圖像模塊上下迭合以 形成一晶圓級圖像單元。
本發明還提供了一種晶圓級圖像模塊的制造方法，包括以下步驟
步驟一提供一種耐高溫塑料材料，該耐高溫塑料材料的操作條件為在回 焊溫度在250'C以上；以及
步驟二提供一成型步驟，將該耐高溫塑料材料成型為一個晶圓級圖像模 版，該晶圓級圖像模版包括有多個第一晶圓級圖像模塊，其中每一個第一晶圓 級圖像模塊包括 一本體部；以及兩個分別成型于該本體部的兩相對側面的光 學結構。
步驟二之后還包括一組裝步驟，其提供多個第二晶圓級圖像模塊，且將每 一個該第二晶圓級圖像模塊迭合于其所對應的第一晶圓級圖像單元以形成多 個晶圓級圖像單元。
在組裝步驟之后還包括一切割步驟，以形成單一的該晶圓級圖像單元。
5本發明還提供了一種晶圓級圖像模塊，包括 一本體部，其具有一頂面及一底面；
一第一光學結構，其成型于該本體部的該頂面；以及
一第:二光學結構，其成型于該本體部的該底面；其中該本體部、該第一光 學結構及該第二光學結構由一種耐高溫塑料材料所一體成型者。
該本體部進一步包括一卡合部，其設于該頂面且對應于該第一光學結構。 該本體部進一步包括一保護部，其設于該底面且對應該第二光學結構。 該保護部在該頂面與該底面形成的方向所延伸的距離大于等于(^ )該第 二光學結構的最大結構深度。
該另 一 晶圓級圖像模塊為 一玻璃鏡頭模塊。
本發明具有以下有益的效果本發明提出的制造方法，將耐高溫塑料材料 應用于wafer lens的制作，以一體成型的方式將傳統的鏡頭組件如光學結構 件、玻璃基板及間隔環(spacer)等制作成單一模塊，故在生產制程中可以節 省相當多的道次，以達成簡化制程的目的。
另外，本發明所提出的制造方法可以利用圖像模塊的無效區域設計卡合的 結構，讓必須上下堆棧的圖像模塊可以互相嵌卡而使其增加光學偏移精度，進 而提高光學的特性。
為使能更進一步了解本發明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發明的 詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明，并非用來對本發明加以限制。
圖1為公知的晶圓級圖像模塊的結構示意圖； 圖2為本發明的晶圓級圖像模塊的結構示意圖； 圖2A為本發明的晶圓級圖像模塊的堆棧示意圖； 圖3為本發明的晶圓級圖像模版的示意圖。 其中，附圖標記
1' 晶圓級圖像單元 10' 下晶圓級圖像模塊
101' 基材層 102' 第一上透鏡
103'第一下透鏡 11' 上晶圓級圖像模塊
111'基材層 112' 第二上透鏡113' 第二下透鏡
13' 第二間隔環
10 晶圓級圖像模塊
10B 第二晶圓級圖像模塊
101 第一光學結構
103 卡合部
20 晶圓級圖像模版
H2 最大結構深度
12' 第一間隔環
1 晶圓級圖像單元
10A 第一晶圓級圖像模塊
100 本體部
102 第二光學結構
104 保護部
H, 距離
具體實施例方式
請參閱圖2，本發明提供一種一體成型的晶圓級圖像模塊(wafer lens) 的制造方法，其制造方法利用一種可耐高溫的塑料材料制作上述的晶圓級圖像 模塊，且該晶圓級圖像模塊可通過較高溫的回焊(reflow)制程，以使該晶圓 級圖像模塊具有較佳對位精準度的特點，該制造方法包括如下步驟(請同時參 閱圖2A及圖3):
步驟(一)提供一種耐高溫塑料材料，該耐高溫塑料材料的操作條件為 回焊溫度(reflow temperature)在25(TC以上。由于晶圓級圖像模塊10必 須經過回焊(reflow)制程與基板達成連結，故本發明利用一種耐高溫塑料材 料來制作上述的晶圓級圖像模塊10，使其能不受回焊溫度的影響。
該耐高溫塑料材料具有以下特性包括耐化學性、在高溫和潮濕環境下仍 能保持穩定且優良的機械性能、良好尺寸穩定性、以及高韌性和優異的耐高溫 性等性能優勢，因此該耐高溫塑料材料可應用于必須經過回焊爐等高溫制程的 產品。另一方面，該耐高溫塑料材料除了具有上述的效能，其更能夠滿足圖像 模塊對于塑料材料在光學特性、耐高溫、抗化學性以及尺寸安定性(體積膨脹 的限制)上的要求。
而在本發明中晶圓級圖像模塊10所通過的回焊溫度(reflow temperature)約在25(TC左右，故該耐高溫塑料材料的條件在于其所能抵抗 的回焊溫度(reflow temperature)在25(TC以上，使得該耐高溫塑料材料所 制成的晶圓級圖像模塊10則可應用于其相關的生產制程。
步驟(二)提供一成型步驟，將該耐高溫塑料材料成型為一個晶圓級圖
7像模塊10。其中該成型步驟利用一射出方法將該耐高溫塑料材料一體成型為 該晶圓級圖像模塊10，但不以上述為限，例如也可以利用模造的方式進行該 晶圓級圖像模塊10的生產作業。再者，該晶圓級圖像模塊10的結構特征可以 隨著光學成像的差異進行調整。以下本發明以2G (2 glass)的鏡頭模塊(圖 像模塊)做一說明，但并非用以限制本發明。
在本具體實施例中，該晶圓級圖像模塊10包括一本體部100;以及兩個
分別成型于該本體部100的兩相對側面的光學結構，即第一光學結構101成型 于該本體部100的頂面及第二光學結構102成型于該本體部100的底面。該晶 圓級圖像模塊10的特征在于其整體為耐高溫塑料材料所一體成型，亦即本具 體實施例直接射出該耐高溫塑料材料于一模具上，使其成型有一本體部100、 一凹設于該本體部100的頂面的第一光學結構101及一凸設于該本體部100 的底面的第二光學結構102，該第一光學結構101及第二光學結構102的光學 特性可根據不同的光學成像要求進行調整。
而在制作上述的一體成型的晶圓級圖像模塊IO之后，還可以進行一組裝 步驟以將兩個或兩個以上的圖像模塊上下迭合以形成一晶圓級圖像單元(lens unit) 1，同樣以2G (2 glass)的鏡頭模塊做一說明，請參考圖2A，該晶圓 級圖像單元1包括一第二晶圓級圖像模塊IOB及第一晶圓級圖像模塊IOA，該 第一晶圓級圖像模塊10A與圖2中的晶圓級圖像模塊10具有相同的結構，亦 即該第一晶圓級圖像模塊10A同樣具有一本體部100、 一凹設于該本體部100 的頂面的第一光學結構101及一凸設于該本體部100的底面的第二光學結構 102，而該第二晶圓級圖像模塊IOB可以為玻璃鏡頭模塊，例如該第二晶圓級 圖像模塊10B的基材為一玻璃基板，而其上下兩側面則分別成型有光學結構， 而該光學結構可為一般的光學透鏡，亦或者為本發明的耐高溫塑料材料利用模 造方法成型于該玻璃基板上，而該第二晶圓級圖像模塊10B的下方的光學透鏡 的結構最佳地對應于該第一晶圓級圖像模塊10A的第一光學結構101。
該本體部100的頂面更進一步設有一卡合部103，該卡合部103對應于該 第一光學結構101，該卡合部103的作用在于可將另一個晶圓級圖像模塊10 (即第二晶圓級圖像模塊10B)卡合于其中，使得第二晶圓級圖像模塊10B及 第一晶圓級圖像模塊10A可以達成精密組裝的目的，故在本實施例中，該卡合 部103為一嵌崁槽，而該第二晶圓級圖像模塊10B的尺寸對應于該嵌崁槽的尺寸，故該第二晶圓級圖像模塊10B可精準地組裝于第一晶圓級圖像模塊10A， 使得第二晶圓級圖像模塊10B及第一晶圓級圖像模塊10A的光軸可以維持一重 合的狀態，亦即第二晶圓級圖像模塊10B及第一晶圓級圖像模塊10A在堆棧時 不會產生偏位的現象，以保持良好的光軸對位精準度。
再者，該第一晶圓級圖像模塊10A的本體部100更進一步包括一保護部 104，請參考圖2。由于光學路徑上的考慮，該晶圓級圖像模塊10必須形成有 空間上的延伸架構，同時更必須保護光學結構不受外力的碰撞或刮傷，故在本 具體實施例中，該第一晶圓級圖像模塊10A的本體部100設有一保護部104， 且該保護部104形成于該本體部100的底面且對應該第二光學結構102，換句 話說，該保護部104的作用在于達成較佳的光學成像路徑，且可以保護該第二 光學結構102，以避免第二光學結構102受到外力的撞擊而損傷。而在本具體 實施例中，該保護部104在該本體部100的頂面與該本體部100的底面形成的 方向所延伸的距離Hi大于等于(^)該第二光學結構102的最大結構深度H2， 亦即該保護部104在光軸方向的延伸的距離Hi大于等于(^)該第二光學結 構102在光軸方向的最大結構深度H2，藉此該第二光學結構102會被該保護部 104所保護且該保護部104的高度亦可使該晶圓級圖像單元1達成光學上較佳 的特性。從上述說明可以得知，本發明所制作的第一晶圓級圖像模塊IOA，其 為一個一體成型的結構，且該第一晶圓級圖像模塊10A可以完全取代圖1中的
下晶圓級圖像模塊10'、第一間隔環12'及第二間隔環13'，換句話說，本 發明僅利用一次性的成型方法所制作的單一圖像模塊就可以取代現有的公知 結構中的三個組件，故本發明可以有效的減少生產的道次，且間隔環的點膠連 接方式所造成的偏移問題也獲得有效改善。
本發明還提出一種利于生產的晶圓級圖像模塊的制造方法。首先，與前文 相同，選用一種耐高溫塑料材料，其必須滿足通過回焊溫度(250'C以上)而 不產生變形或其它受回焊溫度而產生的失效。
接著將上述耐高溫塑料材料成型為一個晶圓級圖像模版(panel) 20，請 參考圖3，該晶圓級圖像模版20包括有多個晶圓級圖像模塊10，而此一成型 步驟可為一模造方法(molding),亦即利用模具的方式將該耐高溫塑料材料 一體成型為該晶圓級圖像模版20，但不以上述為限。
圖3顯示上述以模版方式進行生產作業的具體實施態樣，其中本具體實施
9例同樣以2G (2 glass)的鏡頭模塊做一說明，該耐高溫塑料材料所一體成型 的晶圓級圖像模版20為一個五乘五的模版(但不以上述為限)，亦即該晶圓 級圖像模版20包括有二十五個第一晶圓級圖像模塊IOA。然而與圖2所示的 實施例相同，該第一晶圓級圖像模塊IOA包括本體部100、第一光學結構101、 第二光學結構102、卡合部103及保護部104等，故在此不再加以贅述。
在該成型步驟的后更進一步包括一組裝步驟，其提供多個第二晶圓級圖像 模塊IOB，且將每一個該第二晶圓級圖像模塊IOB迭合于其所對應的第一晶圓 級圖像單元10A以形成多個晶圓級圖像單元(lens unit) 1。例如在圖3中最 左上角的鏡頭單元，該第二晶圓級圖像模塊10B已組裝于第一晶圓級圖像單元 IOA而形成晶圓級圖像單元1，故上述的組裝步驟依序將第二晶圓級圖像模塊 10B嵌卡于第一晶圓級圖像單元10A的卡合部103，以提高圖像單元的組裝精 準度。
再者，在組裝步驟之后更包括一切割步驟，以形成單一的該晶圓級圖像單 元1。該切割步驟的目的在于將上述的晶圓級圖像模版20進行一分割的動作， 以使上述彼此連接的晶圓級圖像單元1加以分離，進而形成單一的晶圓級圖像 單元l。
本發明利用上述的制作方法，可以得到一種結構一體成型且具有保護光學 結構的晶圓級圖像模塊10，其包括一本體部100，其具有一頂面及一底面；一 第一光學結構101，其成型于該本體部100的該頂面；以及一第二光學結構102, 其成型于該本體部100的該底面；其中該本體部100、該第一光學結構101及 該第二光學結構102由一種耐高溫塑料材料所一體成型者。而本發明更可以利 用上述的晶圓級圖像模塊10，以單一的晶圓級圖像單元1的制造流程或是以 晶圓級圖像模版20的方法，均可以形成上下圖像模塊對位精準的晶圓級圖像 單元1。以一個2G (2 glass)的鏡頭單元為例，該第一晶圓級圖像模塊10A (即相當于上述的晶圓級圖像模塊10)的頂面可設有一卡合部103，其用以嵌 卡另一圖像模塊(即第二晶圓級圖像模塊10B),藉此上下的圖像模塊可精準 的對位，以提高光軸的精準度。
綜上所述，本發明具有下列諸項優點
1、具有制程簡化的功效，由于本發明利用耐高溫塑料材料的特性，將耐 高溫塑料材料應用于wafer lens的制作，以一體成型的方式將傳統的鏡頭組件如光學結構件、玻璃基板及間隔環(spacer)等加以制作成型，亦即本發明 的單一結構即可取代傳統的互相堆棧黏合的多個組件，故在生產制程中可以節
省相當多的道次，以達成簡化制程的功效。
2、 另一方面，本制程所制作的晶圓級圖像模塊可以預先在該圖像模塊的 無效區域設計卡合的結構，讓必須上下堆棧的圖像模塊可以互相嵌卡而使其增 加光學偏移精度，以提高鏡頭模塊的光學特性及成像質量。
3、 本發明更提出一種利用晶圓級圖像模版(panel)進行生產的制造方法， 以批次生產的方法，可以大幅提高圖像單元的生產產能。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，非意欲局限本發明的專利保護范圍， 故凡運用本發明說明書及附圖內容所做的等效變化，均同理皆包含于本發明的 權利保護范圍內。
權利要求
1、一種晶圓級圖像模塊的制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一提供一種耐高溫塑料材料，該耐高溫塑料材料的操作條件為在回焊溫度在250℃以上；以及步驟二提供一成型步驟，將該耐高溫塑料材料成型為一個晶圓級圖像模塊，其中該晶圓級圖像模塊包括一本體部；以及兩個分別成型于該本體部的兩相對側面的光學結構。
2、 如權利要求l所述的晶圓級圖像模塊的制造方法，其特征在于步驟 二之后還包括一組裝步驟，將至少兩個該晶圓級圖像模塊上下迭合以形成一晶 圓級圖像單元。
3、 一種晶圓級圖像模塊的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一提供一種耐高溫塑料材料，該耐高溫塑料材料的操作條件為在回焊溫度在250'C以上；以及步驟二提供一成型步驟，將該耐高溫塑料材料成型為一個晶圓級圖像模 版，該晶圓級圖像模版包括有多個第一晶圓級圖像模塊，其中每一個第一晶圓 級圖像模塊包括 一本體部；以及兩個分別成型于該本體部的兩相對側面的光 學結構。
4、 如權利要求3所述的晶圓級圖像模塊的制造方法，其特征在于步驟 二之后還包括一組裝步驟，其提供多個第二晶圓級圖像模塊，且將每一個該第 二晶圓級圖像模塊迭合于其所對應的第一晶圓級圖像單元以形成多個晶圓級 圖像單元。
5、 如權利要求4所述的晶圓級圖像模塊的制造方法，其特征在于在組 裝步驟之后還包括一切割步驟，以形成單一的該晶圓級圖像單元。
6、 一種晶圓級圖像模塊，其特征在于，包括 一本體部，其具有一頂面及一底面；一第一光學結構，其成型于該本體部的該頂面；以及一第二光學結構，其成型于該本體部的該底面；其中該本體部、該第一光 學結構及該第二光學結構由一種耐高溫塑料材料所一體成型者。
7、 如權利要求6所述的晶圓級圖像模塊，其特征在于該本體部進一步包括一卡合部，其設于該頂面且對應于該第一光學結構。
8、 如權利要求7所述的晶圓級圖像模塊，其特征在于該本體部進一步 包括一保護部，其設于該底面且對應該第二光學結構。
9、 如權利要求8所述的晶圓級圖像模塊，其特征在于該保護部在該頂 面與該底面形成的方向所延伸的距離大于等于(^)該第二光學結構的最大結 構深度。
10、 如權利要求9所述的晶圓級圖像模塊，其特征在于該另一晶圓級圖 像模塊為一玻璃鏡頭模塊。
全文摘要
本發明公開了一種晶圓級圖像模塊(wafer lens)的制造方法及其結構，該方法包括步驟一提供一種耐高溫塑料材料，該耐高溫塑料材料的操作條件為在回焊溫度在250℃以上；以及步驟二提供一成型步驟，將該耐高溫塑料材料成型為一個晶圓級圖像模塊，其中該晶圓級圖像模塊包括一本體部；以及兩個分別成型于該本體部的兩相對側面的光學結構。本發明可形成一種一體成型的晶圓級圖像模塊，以達成制程簡化的目的，更可有效地提升光學成像的質量。
文檔編號H01L21/00GK101685767SQ20081021143
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月22日 優先權日2008年9月22日
發明者曾正德, 蔡佳錫, 郭孟鑫, 陳子淦 申請人:旭麗電子(廣州)有限公司;光寶科技股份有限公司