CN101651777A - 透镜组件以及制造方法 - Google Patents

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CN101651777A CN200910159300A CN200910159300A CN101651777A CN 101651777 A CN101651777 A CN 101651777A CN 200910159300 A CN200910159300 A CN 200910159300A CN 200910159300 A CN200910159300 A CN 200910159300A CN 101651777 A CN101651777 A CN 101651777A
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让-皮埃尔·卢辛奇
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Abstract

一种透镜组件包括其具有第一和第二表面以及镜筒阵列的隔板，所述镜筒的每一个包括从隔板的第一表面向内延伸的透镜孔以及从隔板的第二表面向内延伸的传感器腔。包括对准孔或者插脚的对准工具用于使透镜对准透镜孔的孔口。

Description

透镜组件以及制造方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种包括透镜和图像传感器的图像捕获单元，及其制造方法。
背景技术
例如如图1所示，图像捕获单元20包括用于将图像引导到图像传感器28上的透镜模块24。该透镜模块24包括安装在镜筒32中的透镜30。图像传感器28可以是具有图像接收侧38的CCD或CMOS阵列36，用于将可以是光、红外或者其它辐射的入射图像转换成电子信号。典型地，图像传感器28被封装在通过板上芯片(COB)、磁带载体封装(TCP)、玻璃上芯片(COG)方法、或者利用横向连接或硅穿孔(TSV)的芯片级封装(CSP)所制造的封壳40中。支架42将透镜模块24与封壳40中的图像传感器28连接并且使透镜模块24对准该图像传感器28。图像捕获单元20例如用于诸如移动电话、个人数字助理、远程传感器、信号传输摄像机这样的电子设备；医疗设备；以及诸如用于汽车安全系统的透镜这样的应用中。
随着相对于图像传感器28对很小透镜30进行正确定位或对准变得越来越难，已经很难用更小的大小成本效益地制造图像捕获单元20。例如，每个透镜30必须位于反映出透镜30焦距的图像传感器28之上的特定高度处。在对组装单元进行测试期间，可通过以自动或手动手段转动镜筒32来调整透镜支架42内部的镜筒32的高度，来设置透镜30的高度。然而，这一步骤要求螺纹33在提供增量高度调节方面具有可达到小至1微米的高精度，而不会引起透镜20偏离中心或者倾斜。而且，该高度调节步骤增加了对准和组装工艺的时间和劳动力成本。
通常，还难以在组装透镜模块24期间将透镜30的轴对准到与镜筒32的中心轴平行。对这两个轴的对准可使透镜和筒的轴与图像传感器28的图像接收表面38垂直。然而，即使微小程度的未对准也会导致透镜30所产生的图像变得不聚焦。此外，在组装每个图像捕获单元20期间，每个透镜模块24被手动定位并被附着到图像传感器28上，而在该定位步骤中也会出现对准问题。
而且，所述单元组装、透镜对准、以及高度定位步骤应当在保持透镜模块24和图像传感器28的结构完整性的同时来完成。还希望的是，具有一种可靠的组装工艺，该组装工艺能够实现透镜模块24和图像传感器28之间的良好对准、以及透镜30的正确高度，并且以成本效益方式来完成。
发明内容
一种用于形成图像传感器阵列的透镜模块阵列的方法，所述图像传感器阵列包括传感器衬底上的分隔开间隔距离的多个图像传感器。该方法包括提供对准工具，该对准工具包括以所述图像传感器的间隔距离彼此分隔开的对准孔阵列。在对准工具的每个对准孔中放置至少一个透镜以形成装填有透镜的对准工具。隔板包括第一表面和第二表面以及镜筒阵列，所述镜筒的每一个包括从隔板的第一表面向内延伸的透镜孔以及从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔。将装填有透镜的对准工具对准到隔板的第一表面上以便每个透镜对准隔板中的镜筒的透镜孔。每个透镜的外圆周被附着到隔板的第一表面上。此后从隔板移走对准工具以形成包括有多个透镜模块的透镜模块阵列，所述多个透镜模块的每一个包括在隔板的镜筒中的透镜。
一种透镜模块阵列包括具有第一表面和第二表面以及镜筒阵列的隔板，所述镜筒的每一个包括从隔板的第一表面向内延伸的透镜孔以及从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔。至少一个透镜位于镜筒的每个透镜孔的上方，并且透镜的外圆周被附着到隔板上。
在另一方面中，一种用于形成透镜模块阵列的方法包括形成包括有第一和第二表面以及镜筒阵列的隔板，所述镜筒的每一个包括(i)从隔板的第一表面向内延伸至具有圆周边缘的孔口处的透镜孔为止，该透镜孔以与所述传感器间隔距离相对应的透镜间隔距离彼此分隔开；以及(ii)从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔。将粘合剂施加到透镜孔的孔口的圆周边缘并且将透镜放置于每个透镜孔的每个孔口中。提供了一种包括有以透镜间隔距离彼此分隔开的对准插脚阵列的对准工具。将对准工具的对准插脚插入到镜筒的透镜孔中，其中每个对准插脚使透镜对准镜筒的透镜孔的孔口。此后从隔板移走对准工具以形成包括有多个透镜模块的透镜模块阵列，所述多个透镜模块的每一个包括粘附在隔板的镜筒的透镜孔的孔口上的透镜。
一种透镜模块阵列包括具有第一表面和第二表面以及镜筒阵列的隔板，所述镜筒的每一个包括(i)从隔板的第一表面向内延伸至具有圆周边缘的孔口处的透镜孔为止，该透镜孔以透镜间隔距离彼此分隔开；以及(ii)从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔。至少一个透镜位于镜筒的每个透镜孔中，每个透镜具有利用粘合剂而粘附在隔板的镜筒的透镜孔的孔口的圆周边缘上的外圆周。
一种图像捕获单元组件包括其包括有第一表面和第二表面以及镜筒阵列的隔板，所述镜筒的每一个包括从隔板的第一表面向内延伸的透镜孔以及从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔。透镜位于每个镜筒的透镜孔上，并且每个透镜的外圆周被附着到隔板上。传感器位于在透镜下方的镜筒的每个传感器腔之内。
附图说明
本发明的这些特征、方面、以及优点就对本发明的示例进行说明的以下描述、所附权利要求、以及附图而言变得更好理解。然而，应理解的是每个特征通常可用在本发明中而不是只用在特定附图的环境中，并且本发明包括这些特征的任何组合，其中：
图1(先有技术)是包括附着于图像传感器上的透镜模块的传统图像捕获单元的示意性断面侧视图；
图2A是图像捕获单元阵列的图像捕获单元的示意性断面侧视图，该图像捕获单元包括对准图像传感器的透镜模块；
图2B是与如图2A所示的透镜相接触的透镜孔的插入小图详情；
图3(a)至3(d)是示出了制造图像捕获单元并对其组装的步骤的示意性断面侧视图，所述步骤包括：(a)形成包含对准孔的对准工具并且使透镜在每个对准孔中以使透镜与隔板接触；(b)移走该工具以形成具有对准透镜的隔板；(c)通过将透镜模块阵列切割成片而形成单独的透镜模块单元；以及(d)形成包括有对准透镜模块的图像传感器的图像捕获单元；
图4(a)至4(f)包括示出了对下述图像捕获单元的组装的透视图，所述图像捕获单元包括：(a)包含对准孔的在每个对准孔中具有透镜的对准工具；(b)露出透镜孔的隔板的第一表面；(c)露出传感器腔的隔板的第二表面；(d)附着于隔板的透镜孔上的透镜的横断面视图；(e)在透镜上具有鞍孔的鞍的位置；以及(f)准备切割成片的完整系列的图像捕获单元；
图5是利用包含对准孔的在每个对准孔中具有透镜的对准工具来制造多个图像捕获单元的方法的流程图；
图6A至6E是图像捕获单元阵列的另一实施例以及包括下述视图的制造处理的示意性断面侧视图，所述视图包括(a)具有其具有透镜孔和传感器腔的镜筒的隔板；(b)通过掩蔽镜筒侧壁的掩蔽物的掩蔽孔来喷射粘合剂；(c)将透镜插入到每个传感器腔中以与透镜孔接触；d)将对准工具的对准插脚插入到传感器腔中以对准透镜孔中的透镜；以及(e)移走对准工具、将透镜模块阵列翻转过来、并且使每个镜筒对准传感器衬底上的图像传感器阵列的图像传感器。
具体实施方式
如图2A所示，图像捕获单元50的实施例包括透镜模块54，该透镜模块54含有附着到隔板64上的至少一个透镜58。该隔板64可以由介电、半导体、或者导体材料制成，该隔板64具有足够的机械强度以支撑透镜58。适当材料例如包括诸如硅酸玻璃或者硅酸硼玻璃这样的玻璃，诸如氧化铝或者二氧化硅这样的陶瓷，诸如钛和不锈钢这样的金属，诸如硅片、砷化镓、磷化铟这样的半导体，乃至诸如塑料或聚亚胺以及耐热塑料这样的聚合物。在一个版本中，隔板64包括玻璃。例如如在2007年10月26日申请的名称为″Image CapturingUnit and Methods(图像捕获单元和方法)″的共同受让的美国专利申请NO.11/925,742中所描述的，隔板64可以是单一板，或者是通过粘合剂结合彼此以形成隔板64的多个单独的板，在此通过参考将上述美国专利文献整体引述。
隔板64中的镜筒68每一个都包括从隔板64的第一表面60向内延伸的透镜孔70，以及从隔板64的第二表面78向内延伸至遇到透镜孔70的传感器腔74。第二表面78与第一表面60相对。透镜孔70和传感器腔74限定了镜筒68，并且具有共同中心轴76。虽然在这里对具有诸如轴76这样的圆柱形对称轴的镜筒68的示意性实施例进行了描述以说明本结构和工艺，但是应理解的是还可使用其它镜筒68结构。例如，还可将镜筒68的形状设定为长方形、球形、乃至圆锥形，来环绕透镜孔70或者传感器腔74。
在一个版本中，透镜孔70被形成为具有侧壁80，该侧壁80具有复杂的多阶剖面。该侧壁80被制造成具有用于支撑一个或多个透镜58的平滑内表面。透镜孔70的与透镜58接触的部分还涂有不透光的不透明涂层。侧壁80的一部分(其可以是侧壁80的第一阶84)与透镜58的外轮廓相匹配，从而使得能够对放置到镜筒68中的透镜58进行自对准。
例如如图2A所示，第一阶84的适当剖面形状包括曲线或圆锥形形状，该曲线或圆锥形形状具有符合由透镜58的期望光学性质所确定的形状的曲率半径。当该隔板64是由诸如塑料这样的聚合材料制成时，可通过将透镜孔70模制成具有侧壁80的期望形状来产生该曲率；或者当隔板64是由玻璃制成时，可通过机械蚀刻或超声波蚀刻来产生该曲率。
在一个实施例中，透镜孔70进一步包括下部86，该下部86包括用于支撑透镜58的凸缘87。在一个版本中，该凸缘87是锥形凸缘并且包括倾斜表面，所述倾斜表面以某一角度倾斜以使得穿过透镜58的光的最大角度上的光线不会接触透镜孔70的侧壁80。例如，可以使适当的锥形凸缘相对于镜筒68的中心轴76倾斜某一角度。锥形凸缘逐渐向外(或向内)变细，产生具有至少两个连续直径的内部剖面轮廓，其中第一部分具有第一直径并且第二部分具有大于第一直径的第二直径，或者反之亦然。在一个版本中，该锥形凸缘包括从大约0度至大约30度的斜率。
图像捕获单元50的另一实施例包括隔板64，该隔板64具有第一表面60和第二表面78以及镜筒阵列68a、b，如图6A-6D所示。每个镜筒68a、b包括从隔板64的第一表面60向内延伸的透镜孔70a、b，并且包括复杂的多阶剖面。在图6A所示的版本中，透镜孔70a、b每一个都包括第一阶84a、b和凸缘87a、b。当将透镜58a、b分别插入到传感器腔74a、b中时，它们每一个都与第一阶84a、b的侧壁83a、b接触，并且支撑在凸缘87a的支撑表面88a、b上。侧壁83a、b每一个限定了可以是圆柱、曲线、或者圆锥形状的径向内表面。该径向内表面的形状还可以被设置为与透镜58a、b的外周边匹配或相符。
第一阶84a、b的侧壁83a、b中的每一个终止于每个凸缘87a、b的支撑表面88a、b上，并且这些表面的形状可被设置为收纳透镜58a、b并且起到用于在透镜孔70a、b中定位透镜58a、b的对准导引的作用。凸缘87a、b的每一个可以进一步包括符合由透镜58a、b的期望光学性质所确定的形状的曲率半径。在图6A的版本中，透镜孔70a、b的凸缘87a、b的每一个分别终止于具有圆周边缘184a、b的孔口182a、b中。圆周边缘184a、b的每一个可以包括具有从大约2度至大约30度的倾斜角的倾斜凸缘。
如图6B所示，透镜孔70a、b的下侧壁80a、b的每一个可以包括具有从大约2度至大约45度的倾斜角的锥形部分73a、b。可使锥形部分73a、b成一定角度以从每个孔口182a、b向外延伸。锥形部分73a、b可以包括倾斜角，此倾斜角是与透镜58的属性、传感器的大小(未示出)、透镜与传感器之间的间隔、或者它们的组合相关地选择的。例如，可选择侧壁80a、b的锥形部分73a、b的倾斜角，以使得以该倾斜角入射到透镜58a、b上的光线会被透镜58a、b弯曲到足够远，从而落到传感器上。在一些透镜配置中，与圆柱形侧壁相比，侧壁80a、b的锥形部分73a、b甚至可以允许从更宽的立体角聚集由透镜58a、b所聚集的光。
可通过多种不同的方法形成具有多个镜筒68a、b的隔板64，其各版本在图4C、4D、以及6A中示出。可使用机械或者激光钻孔器钻出通过隔板64的通孔。适当的激光器包括诸如Nd:YAG激光器或者准分子激光器这样的CO2或者脉冲激光器。还可以通过对隔板64(或者多个隔板)进行湿或干蚀刻以形成通孔，来制造隔板64。例如，用于对镜筒68进行蚀刻的适当湿刻蚀工艺包括，利用特定掩蔽物图案对每个隔板64进行掩蔽，并且将隔板64浸入诸如HF的稀释溶液这样的酸性蚀刻剂中。对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，光刻电铸微成型(LIGA)可用于形成镜筒68。当隔板64是由玻璃制成时，还可通过经由金属掩蔽物进行喷砂而对玻璃进行蚀刻，来制成所述镜筒68a、b，所述金属掩蔽物具有与透镜孔70和传感器腔74的直径相对应的孔径。也可使用超声波蚀刻来代替喷砂。
在一个方法中，通过与第一表面60和第二表面78都分隔开的方式将隔板64钻孔或蚀刻到与透镜孔70或者传感器腔74的深度相对应的预先界定深度，来分别形成透镜孔70和传感器腔74。例如，可以从第一表面60钻出多个透镜孔70，达到第一直径以及第一深度。此后，从第二表面78钻出多个传感器腔74，达到第二直径以及第二深度。典型地，第二直径大于第一直径，以便传感器腔74的圆周径向地延伸超出透镜孔70的圆周。第一直径取决于位于透镜孔70中的透镜58的所选直径。在一个示例中，第二直径比第一直径要大至少大约10％，或甚至大约30％。例如，第一直径可从大约0.5mm至大约2.7mm，并且第二直径可从大约0.6mm至大约3.0mm。这些不同直径将透镜孔减小到使光达到图像传感器130所需的最小值，并且因此为隔板64提供了更好的机械强度。
在完成镜筒68之后，可以在每个镜筒68的侧壁80之上沉积或形成防反射涂层90。适当的防反射涂层90包括光折射材料的层或者层堆叠。可通过汽相沉积、或喷涂、或溅射，或者通过使材料表面氧化，来施加该防反射涂层90。可将该防反射涂层90形成为至少大约50微米的厚度，或乃至从大约1微米至大约100微米的厚度。
在将透镜58a、b组装到隔板64的镜筒68a、b的透镜孔70a、b上的一个方法中，如图3(a)至(d)以及图4(a)中所示，使用包括对准孔102a、b的阵列的对准工具100，所述对准孔102a、b以与传感器衬底134(如图4(e)所示)上的图像传感器阵列150的图像传感器130a、b之间的间隔距离“d”相对应或相同的距离彼此间隔开。在透镜孔70a、b上方对准和定位所述对准工具100的对准孔102a、b的阵列，以能够将透镜58a、b分别放置并对准到透镜孔70a、b中。在图5的流程图中描述了一组示例性的操作。在该过程中，如图3A和4A所示，在对准工具100的每个对准孔102a、b中提供或者放置至少一个透镜58a、b，以形成覆盖隔板64的透镜孔70a、b的装填有透镜的对准工具。该装填有透镜的对准工具被对准到隔板64的第一表面60上，以便将每个透镜58a、b对准隔板64中的镜筒68a、b的相应透镜孔70a、b。按照这种方式，将至少一个透镜58a、b定位在镜筒68a、b中的每个透镜孔70a、b的上方。在一个版本中，对准工具100由金属制成，比如铝，并且厚度从大约150微米至大约1000微米。
透镜58可以由透明材料制成，比如玻璃、聚合物、或者其它材料。透镜58的焦距和透镜孔70的孔尺寸合起来影响透镜性能。焦距与透镜孔70的直径之间的比率被称为孔径数。孔径数的适当范围是从大约1.4至大约3.2。对于这样的孔径数而言，透镜58可具有从大约1mm至大约5mm的焦距。在一个方法中，透镜58由被模制成适当形状的玻璃制成。在高温环境下，玻璃透镜58通常比塑料透镜58更稳定。而且，当透镜58和隔板64都是由玻璃制成时，它们提供了更好的热膨胀匹配。透镜58通常是由高纯度玻璃制成的，但是也可以由其它光学材料制成，比如环氧树脂或者聚碳酸酯。
如图2A所示，每个透镜58还可以在顶面110上具有红外反射涂层108以反射和/或衰减红外辐射，以免其穿过透镜58。典型地，如所示的，红外反射涂层108是在透镜58的顶面110上提供的，但是也可以将其形成在底面112上。适当的红外反射涂层108包括形成干涉滤波器的多个金属氧化层。可使用传统的红外反射涂层108。
还可在与图像传感器130相面对的每个透镜58的第二表面上形成防反射涂层114。防反射涂层114是在透镜58的底面上提供的，用于防止来自图像传感器130的回反射。这有利于减少来自周围表面的杂光的反射，这些杂光的反射会随后在图像传感器130的图像平面上引发幻像和闪烁。传统的防反射涂层114包括构成干涉滤波器的连续金属氧化层，其对反射到其上的光进行过滤。在另一版本中，防反射涂层114包括连续的透明材料层，各层具有不同的折射率，以提供从空气的折射率至透镜58的折射率的变化。
如图3(a)和4(d)所示，透镜58a、b沿着其外圆周120a、b，附着到隔板64上。在隔板64的第一表面60处，每个透镜58a、b的外圆周120a、b延伸超出透镜孔70a、b的直径，以提供透镜58a、b所附着的适当附着区域。可利用诸如环氧胶或者氰基丙烯酸酯胶这样的粘合剂来附着透镜58a、b。粘合剂131还可以包括诸如碳粉这样的不透明填料。对准工具100保持在其位置直至粘合剂131已经定型并且已经具有将透镜58a、b保持在其位置的必要机械强度。在将透镜58a、b插入到透镜孔中之前，可将粘合剂131喷射到隔板64的表面上，以便进一步方便组装。
在将透镜58a、b的外圆周120a、b附着于隔板64的第一表面60之后，从隔板64移走对准工具100以形成透镜模块阵列65，该透镜模块阵列65包括以周期性关系彼此间隔开、并且每一个包括粘附在隔板64上的透镜58a、b的透镜模块54a、b的阵列。如图3(b)和4(e)所示，透镜模块54a、b之间的间隔与图像传感器阵列150的图像传感器138a、b的间隔距离或者周期匹配。随后，如图3(b)所示，可以沿着轴125a、b切割具有隔板64及其透镜模块54a、b，以形成如图3(c)所示的单独的透镜模块54。
在另一版本中，如图4(d)所示，隔板64及其透镜模块54a、b中的每一个直接与图像传感器阵列150对准，以便每个透镜模块54a、b对准传感器衬底134上的图像传感器130a、b，以形成图4(e)所示的结构。图像传感器阵列150包括以间隔距离“d”彼此间隔开且以周期性布局布置的多个图像传感器130a、b。每个图像传感器130包括用于在图像接收表面138上接收来自外部图像的辐射的图像接收表面138，并且将所接收到的图像转换成电信号追踪以用于进一步处理。图像传感器130的图像接收表面138直接对准透镜58的下面，以将图像传感器包含在如图2A和3(d)所示的传感器腔74之内。传感器衬底134可以是诸如硅晶片这样的印刷电路板或半导体晶片，或者诸如砷化镓这样的化合物半导体。典型地，图像传感器130被封装在封装体(未示出)中，并且可以是通过传统的板上芯片(COB)、磁带载体封装(TCP)、玻璃上芯片(COG)、或利用横向连接或以硅穿孔(TSV)技术实现的芯片级封装(CSP)方法制造的。
与将单个透镜模块54和图像传感器130组装成单个图像捕获单元相比，将透镜模块阵列65与相应的图像阵列传感器150对准的对准过程提供了更有效率的制造工艺。图4(f)所示的最终组件可被切割或切割成片，以形成单独的图像捕获单元50a、b。适当的切割处理包括机械切割、激光切割、或者电子放电加工。
参考图4(f)，在将透镜模块阵列65与图像传感器阵列150结合之前或之后，由不透明材料制成的且具有鞍孔174a、b的阵列的鞍状物170被放置在隔板64上并被定位在透镜58a、b上方，如图4(e)所示，其中每个鞍孔174a、b的尺寸被设定为与透镜58a、b环绕配接，并且利用粘合剂附着。鞍状物170用于在透镜模块54a、b与隔板64分离期间支撑透镜模块54a、b。鞍孔174a、b的每一个与隔板64的透镜58a、b对准。最终结构形成了多个单独的图像捕获单元54a、b。鞍状物170的侧壁也可以具有如上所述的防反射涂层。鞍状物170可以由聚合物制成。
如图2A和图4(e)所示，每个鞍孔174a、b还可包括透镜盖板180a、b，以保护下面的透镜58a、b。透镜盖板180a、b基本上对诸如光波这样的辐射或者其他类型的辐射是可透的。例如，透镜盖板180a、b可允许至少90％的正向入射光穿过。在一个版本中，透镜盖板180a、b降低了对透镜58a、b的湿气或灰尘污染。透镜盖板180a、b可以是例如玻璃或塑料这样的透光材料的板。透镜盖板180a、b还可用作辐射滤波器，比如吸收大约30％的具有红外线范围内波长的辐射的红外滤波器。
由包含一个或多个透镜58的透镜模块54和图像传感器衬底130上的图像传感器130所形成的图像捕获单元54可被用于各种不同设备中，所述透镜模块54和图像传感器130被对准以具有共轴。
图6A至6D中示出了用于制造图像捕获单元阵列的过程的另一实施例。粘合剂131被施加到透镜孔70a、b的凸缘87a、b的支撑表面，以分别粘合与凸缘87a、b的支撑表面88a、b接触放置的透镜58a、b。在施加粘合剂的一个方法中，如图6B所示，将掩蔽物190放置于隔板64的第二表面78上，以掩蔽传感器腔74a、b的侧壁80a、b。掩蔽物190具有以与透镜孔70a、b的透镜间隔对应的周期性关系布置的孔192a、b。适当的掩蔽物190可以是由铝制成的。此后，经由掩蔽物190的掩蔽孔192a、b喷射粘合剂198，以在凸缘87a、b的支撑表面88a、b上、以及在孔口182a、b的圆周边缘184a、b上形成粘合涂层131。当经由掩蔽孔192a、b喷射粘合剂198时，它落在支撑表面88a、b和圆周边缘184a、b之上并涂敷支撑表面88a、b和圆周边缘184a、b，从而有选择地将粘合剂仅施加到这些区域上。此后，如图6C所示，将至少一个透镜58a、b插入到每个传感器腔74a、b中，以便透镜58a、b的外圆周120a、b支撑在该区域中的粘合剂131上。
随后，使用对准工具200对孔口182a、b中的透镜58a、b进行对准。对准工具200包括被插入到传感器腔74a、b中的对准插脚202a、b，如图6D所示。该阵列的对准插脚202a、b以透镜间隔距离彼此分隔开。每个对准插脚202a、b使透镜58a、b对准孔口182a、b。对准工具200可以由金属制成，并且在一个版本中，可以具有大约100至大约5000个插脚。对准插脚202a、b的形状和尺寸被设置为可使透镜58a、b对准孔口182a、b。对准插脚202a、b的长度与透镜58a、b的顶点206a、b与隔板64的第二表面78之间的距离相对应，以将表面78与透镜58a、b的顶点206a、b之间的距离设置为正确的长度。在一个版本中，插脚202a、b的每一个包括从大约0.5mm至大约5mm的长度。
此后从隔板64移走对准工具200以形成包括透镜模块54a、b的透镜模块阵列65，所述透镜模块54a、b的每一个包括粘附在隔板64的镜筒68a、b的透镜孔70a、b的孔口上的透镜58a、b。将透镜模块阵列65翻转过来，并且使每个透镜模块54a、b对准传感器衬底154上的图像传感器阵列150的图像传感器130a、b，如图6E所示。每个透镜58还可具有先前描述的红外反射涂层108和防反射涂层114。最终组件可被切割成片以形成单独的图像捕获单元50a、b。适当的切割工艺包括机械切割、激光切割、或者电子放电加工。
虽然在该申请中对隔板64、镜筒68、以及图像捕获单元54的示例说明性实施例进行了描述，但是应清楚的是其他实施例也是可行的。例如，可以使用镜筒68和隔板64的其它设计。此外，根据应用，可将透镜模块54与其他类型的图像捕获模块封装在一起。因此权利要求的范围不应被局限于在这里所描述的示例说明性实施例。

Claims (54)

1.一种用于形成图像传感器阵列的透镜模块阵列的方法，所述图像传感器阵列包括在传感器衬底上的被间隔开间隔距离的多个图像传感器，该方法包括：
(a)提供对准工具，该对准工具包括以所述图像传感器的间隔距离彼此分隔开的对准孔的阵列；
(b)在所述对准工具的每个对准孔中放置至少一个透镜，以形成装填有透镜的对准工具，每个透镜具有外圆周；
(c)提供隔板，该隔板包括：
(i)第一表面和第二表面，
(ii)镜筒阵列，每一镜筒包括从隔板的第一表面向内延伸的透镜孔、
以及从隔板的第二表面向内延伸至遇到所述透镜孔的传感器腔；
(d)将装填有透镜的对准工具对准到所述隔板的第一表面上，以使得每个透镜对准隔板中的镜筒的透镜孔；
(e)将所述透镜的外圆周附着到所述隔板的第一表面上；以及
(f)从隔板移开对准工具，以形成包括有多个透镜模块的透镜模块阵列，所述多个透镜模块的每一个包括在隔板的镜筒中的透镜。
2.根据权利要求1所述的方法，其中(a)包括由金属形成所述对准工具。
3.根据权利要求2所述的方法，包括将所述对准工具的厚度形成为从大约150微米至大约1000微米。
4.根据权利要求1所述的方法，其中每个透镜包括第一表面和第二表面，并且其中(b)包括将红外反射涂层沉积在每个透镜的第一表面上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中(b)包括将防反射涂层沉积在每个透镜的第二表面上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中(c)包括形成透镜孔，以便当将透镜插入到透镜孔中时可使透镜进行自对准。
7.根据权利要求1所述的方法，其中(c)包括形成镜筒，以使得透镜孔具有锥形凸缘，该锥形凸缘的角度被选择为使得穿过透镜的光的最大角度处的光线不接触透镜孔的侧壁。
8.根据权利要求1所述的方法，其中(c)包括形成镜筒，以使得透镜孔包括锥形凸缘，该锥形凸缘相对于透镜的中心垂直轴倾斜大约0度至大约30度的角度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中(c)包括由玻璃形成隔板。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括由玻璃形成每个透镜。
11.根据权利要求1所述的方法，其中每个透镜的外圆周延伸超出透镜孔的第一直径以提供附着区域，并且其中(e)包括在附着区域处将透镜附着到隔板的第一表面。
12.根据权利要求10所述的方法，其中(e)包括利用粘合剂将透镜附着到隔板的第一表面。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将透镜模块阵列对准包括多个图像传感器的图像传感器阵列，所述多个图像传感器的每一个被装配在将被置于透镜下方的隔板的镜筒的腔内。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括提供包括鞍孔阵列的鞍状物，所述鞍孔的每一个的尺寸均被设置为环绕配接透镜，并且将所述鞍孔对准在透镜模块阵列的透镜的上方。
15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括提供透镜盖板，以保护所述鞍状物的每个鞍孔中的每个透镜。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用不透明涂层涂敷与透镜接触的隔板的透镜孔。
17.一种透镜模块阵列，包括：
(a)隔板，该隔板包括：
(i)第一表面和第二表面，以及
(ii)镜筒阵列，所述镜筒的每一个包括从隔板的第一表面向内延伸的透镜孔、和从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔；以及
(b)被定位在镜筒的每个透镜孔上方的至少一个透镜，所述透镜的外圆周被附着到所述隔板上。
18.根据权利要求17所述的透镜组件，其中在隔板的第一表面处，每个透镜的外圆周延伸超出透镜孔的直径以提供附着区域，并且其中所述透镜在所述附着区域处被附着到隔板上。
19.根据权利要求18所述的透镜组件，其中利用粘合剂将所述透镜附着到隔板上。
20.根据权利要求17所述的透镜组件，其中每个透镜包括第一表面和第二表面，并且其中红外反射涂层位于每个透镜的第一表面上。
21.根据权利要求20所述的透镜组件，其中所述防反射涂层在每个透镜的第二表面上。
22.根据权利要求17所述的透镜组件，其中所述透镜孔包括具有与透镜的轮廓相匹配的剖面的侧壁。
23.根据权利要求17所述的透镜组件，其中所述透镜孔具有锥形凸缘，该锥形凸缘的角度被选择为使得穿过透镜的光的最大角度处的光线不接触透镜孔的侧壁。
24.根据权利要求17所述的透镜组件，其中所述透镜孔包括锥形凸缘，该锥形凸缘相对于透镜的中心垂直轴倾斜大约0度至大约30度的角度。
25.根据权利要求17所述的透镜组件，其中所述隔板包括玻璃。
26.根据权利要求17所述的透镜组件，其中每个透镜的外圆周延伸超出透镜孔的第一直径，以提供用于将透镜附着到隔板的第一表面的附着区域。
27.根据权利要求17所述的透镜组件，其中利用粘合剂将所述透镜附着到隔板的第一表面。
28.一种用于形成图像传感器阵列的透镜模块阵列的方法，所述图像传感器阵列包括传感器衬底上以间隔距离间隔开的多个图像传感器，该方法包括：
(a)形成包括第一表面和第二表面以及镜筒阵列的隔板，所述镜筒的每一个包括(i)从隔板的第一表面向内延伸至终止于具有圆周边缘的孔口的透镜孔，该透镜孔以与所述传感器间隔距离相对应的透镜间隔距离彼此分隔开；以及(ii)从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔；
(b)将粘合剂施加到透镜孔的孔口的圆周边缘；
(c)将透镜置于每个透镜孔的每个孔口中；
(d)提供包括对准插脚阵列的对准工具，所述对准插脚以所述透镜间隔距离彼此分隔开；
(e)将所述对准工具的对准插脚插入到镜筒的透镜孔中，其中每个对准插脚将透镜对准镜筒的透镜孔的孔口；以及
(f)从隔板移走对准工具，以形成包括多个透镜模块的透镜模块阵列，所述透镜模块的每一个包括粘附到隔板的镜筒的透镜孔的孔口上的透镜。
29.根据权利要求28所述的方法，其中(b)包括：
(i)将掩蔽物放置在隔板的第一表面上，该掩蔽物具有以与所述透镜孔的间隔相对应的周期性关系布置的孔，以及
(ii)经由掩蔽物的孔喷射粘合剂，以在孔口的圆周边缘上形成粘合涂层。
30.根据权利要求28所述的方法，包括形成包括有圆周边缘的透镜孔，所述圆周边缘是倾斜凸缘。
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述倾斜凸缘包括从大约2度至大约30度的倾斜角。
32.根据权利要求28所述的方法，其中(d)包括形成包含金属的对准工具。
33.根据权利要求32所述的方法，包括形成具有大约100至大约5000个插脚的对准工具。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述插脚包括从大约0.5mm至大约5mm的长度。
35.根据权利要求28所述的方法，包括将红外反射涂层沉积在每个透镜的第一表面上。
36.根据权利要求35所述的方法，包括将防反射涂层沉积在每个透镜的第二表面上。
37.根据权利要求28所述的方法，其中(a)包括由玻璃形成所述隔板和透镜。
38.一种透镜模块阵列，包括：
(a)隔板，该隔板包括第一表面和第二表面以及镜筒阵列，所述镜筒的每一个包括：(i)从隔板的第一表面向内延伸至终止于具有圆周边缘的孔口的透镜孔，该透镜孔以透镜间隔距离彼此分隔开；以及(ii)从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔；
(b)在镜筒的每个透镜孔中的至少一个透镜，每个透镜具有利用粘合剂粘附到隔板的镜筒的透镜孔的孔口的圆周边缘上的外圆周。
39.根据权利要求38所述的透镜组件，其中每个透镜孔包括圆周边缘，该圆周边缘是倾斜凸缘。
40.根据权利要求38所述的透镜组件，其中所述倾斜凸缘包括从大约2度至大约30度的倾斜角。
41.根据权利要求38所述的透镜组件，包括在每个透镜的第一表面上的红外反射涂层。
42.根据权利要求41所述的透镜组件，包括在每个透镜的第二表面上的防反射涂层。
43.根据权利要求38所述的透镜组件，其中所述隔板和透镜是由玻璃制成的。
44.一种图像捕获单元包括：
(a)隔板，该隔板包括：
(i)第一表面和第二表面，以及
(ii)镜筒阵列，所述镜筒的每一个包括从隔板的第一表面向内延伸的透镜孔以及从隔板的第二表面向内延伸至遇到透镜孔的传感器腔；
(b)被定位于镜筒的每个透镜孔中的透镜，每个透镜具有被附着到隔板上的外圆周；以及
(c)被定位于透镜下方的镜筒的每个传感器腔内的传感器。
45.根据权利要求44所述的图像捕获单元，其中每个透镜的外圆周在隔板的第一表面处延伸超出透镜孔的直径以提供附着区域，并且其中所述透镜在所述附着区域处被附着到隔板。
46.根据权利要求45所述的图像捕获单元，其中利用粘合剂将所述透镜附着到隔板。
47.根据权利要求45所述的图像捕获单元，其中每个透镜孔在具有圆周边缘的孔口处结束，并且每个透镜包括利用粘合剂粘附到镜筒的透镜孔的孔口的圆周边缘上的外圆周。
48.根据权利要求47所述的图像捕获单元，其中所述圆周边缘是倾斜凸缘。
49.根据权利要求48所述的图像捕获单元，其中所述倾斜凸缘包括从大约2度至大约30度的倾斜角。
50.根据权利要求44所述的图像捕获单元，包括在每个透镜的第一表面上的红外反射涂层。
51.根据权利要求50所述的图像捕获单元，包括在每个透镜的第二表面上的防反射涂层。
52.根据权利要求44所述的图像捕获单元，其中所述隔板和透镜是由玻璃制成的。
53.根据权利要求44所述的图像捕获单元，进一步包括具有鞍孔阵列的鞍状物，所述鞍孔的每一个的尺寸被设置为环绕配接透镜。
54.根据权利要求44所述的图像捕获单元，包括在所述鞍状物上方的透镜盖板。
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