CN102005437A - 图像感测元件的电子装置、晶片级透镜组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种图像感测元件的电子装置及晶片级透镜组，所述图像感测元件的电子装置包括图像感测单元、底脚结构的透镜组和不透光导电层。底脚结构包围一腔室，以容纳图像感测单元，不透光导电层位于至少部分透镜组顶部、侧壁和底部，其中不透光导电层电性连接一接地层，以减少图像感测单元的电磁干扰(EMI)。本发明的图像感测元件可避免受到电磁干扰(EMI)。本发明的不透明导电层可不论采用哪一种封装方法(芯片尺寸封装CSP、陶瓷引线芯片载具CLCC或直接安装于基板COB)均可以连接至接地层，提供接地屏蔽，因此，本发明微透镜图像感测元件的应用更具有弹性。

Description

图像感测元件的电子装置、晶片级透镜组
技术领域
本发明涉及一种图像感测技术，尤其涉及一种具有电磁干扰遮罩的图像感测元件。
背景技术
电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)和互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像感测器广泛的使用于数字图像。由于元件搭载图像感测器，例如数字相机、数字摄像机和具有图像提取功能的便携式移动电话的应用激增，图像感测技术对消费者越来越重要。
当数字相机模块使用于便携式电子元件时，常常会发生电磁干扰(electromagnetic interference，以下可简称EMI)的问题，而电磁干扰会影响数字相机模块的图像品质。因此，业界需要新的图像感测器结构以减少电磁干扰(EMI)。
发明内容
根据上述问题，本发明提供一种图像感测元件的电子装置，包括一图像感测单元、一底脚结构的透镜组和一不透光导电层。底脚结构包围一腔室，以容纳图像感测单元，不透光导电层位于至少部分透镜组顶部、侧壁和底部，其中不透光导电层电性连接一接地层，以减少图像感测单元的电磁干扰(EMI)。
本发明提供一种晶片级透镜组，包括至少一基板，至少一光学表面(球面或非球面)和一孔径光圈、一位于基板上的第一间隙壁、一位于基板下的第二间隙壁、及一不透光导电层，覆盖第一间隙壁的顶部、第一间隙壁的侧壁、基板的侧壁、第二间隙壁的侧壁及第二间隙壁的底部，其中第二间隙壁包围一腔室，以容纳一图像感测单元，且不透光导电层减少图像感测单元的电磁干扰(EMI)。
本发明的图像感测元件可避免受到电磁干扰(EMI)。根据上述，由于本发明形成一腔室，容纳一图像感测封装结构，位于透镜组上的不透明导电层可不论采用哪一种封装方法(芯片尺寸封装CSP、陶瓷引线芯片载具CLCC或直接安装于基板COB)均可以连接至印刷电路板的焊盘，提供接地屏蔽。因此，本发明微透镜图像感测元件的应用更具有弹性。
附图说明
图1显示一图像感测器技术；
图2A显示本发明一实施例图像感测元件的电子装置；
图2B显示本发明另一实施例图像感测元件的电子装置；
图3显示本发明另一实施例图像感测元件的电子装置；
图4显示本发明另一实施例图像感测元件的电子装置；
图5显示本发明另一实施例图像感测元件的电子装置。
上述附图中的附图标记说明如下：
100～下基板；101～导电层；
101a～接地焊盘；101b～信号焊盘；
102～上基板；103～接地焊盘；
104～元件芯片；106～间隙壁；
108～腔室；110～保护层；
112～环氧层；111～焊锡球；
113～焊锡球；128～印刷电路板；
152～透镜组；182～印刷电路板；
184～接地层；186～接地焊盘；
188～盲孔；189～焊盘；
192～不透光导电层；202～第一基板；
204～第二基板；206～第一间隙壁；
208～第二间隙壁；210～第三间隙壁；
211～腔室；212～透镜组；
214～第一光学面；216～第二光学面；
218～第三光学面；220～第四光学面；
222～黑色涂布层；223～黑色涂布层；
224～不透光导电层；226～透明导电层；
228～微透镜阵列；230～光电单元阵列；
232～覆盖基板；234～基板；
236～焊锡球；238～图像感测元件封装；
240～印刷电路板；242～焊盘；
244～盲孔；246～接地层；
302～第一基板；304～第二基板；
306～第一间隙壁；308～第二间隙壁；
310～第三间隙壁；312～透镜组；
314～第一光学面；315～腔室；
316～第二光学面；318～第三光学面；
320～第四光学面；322～不透光导电层；
324～黑色涂布层；326～透明导电层；
328～导线；330～图像感测芯片；
332～焊盘；334～盲孔；
336～接地层；338～印刷电路板；
401～透镜组；402～第一基板；
404～第二基板；406～第一间隙壁；
408～第二间隙壁；410～第三间隙壁；
412～不透光导电层；414～黑色涂布层；
416～透明导电层；418～第一光学面；
420～第二光学面；422～第三光学面；
424～第四光学面；426～覆盖基板；
428～基板；429～间隙壁；
430～微透镜阵列；432～光电单元阵列；
434～焊锡球；436～焊盘；
438～盲孔；440～接地层；
442～印刷电路板；444～导电脚；
446～腔室；448～感测元件封装；
501～透镜组；502～第一基板；
503～腔室；504～第二基板；
506～第一间隙壁；508～第二间隙壁；
510～第三间隙壁；512～不透光导电层；
514～黑色涂布层；516～透明导电层；
518～第一光学面；520～第二光学面；
522～第三光学面；524～第四光学面；
526～导电脚；528～图像感测芯片；
530～导线；532～焊盘；
534～盲孔；536～接地层；
538～印刷电路板。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
图1显示一图像感测器，请注意，此图像感测器并非用以判断本发明专利性的公知技术，此图像感测元件封装仅用以显示发明人所发现的问题。如图1所示，一电子装置包括一图像感测芯片尺寸封装(chip scale package，以下可简称CSP)模块和一透镜组152，依序固定于一印刷电路板(PCB)182。图像感测芯片尺寸封装(CSP)模块包括一例如电荷耦合元件(CCD)和互补式金属氧化物半导体(CMOS)的元件芯片104，位于一下基板100和一上基板102间，下基板100和上基板102可以是玻璃、石英或其它透明材料。元件芯片104经由一环氧层112接合一下基板100，且经由一间隙壁(或间隔物)106接合一上基板102，于其间形成一腔室108。一微透镜阵列(未图示)位于元件芯片104上，且位于腔室108中。一导电层101沿着下基板100的侧壁和底部设置，一般来说，沿着下基板100的侧壁和底部设置的导电层101图形化，形成CSP模块的接地焊盘和信号焊盘，为了使附图简洁，在附图中仅显示CSP模块的两个接地焊盘101a和一个信号焊盘101b。位于下基板100侧壁上方的导电层101侧向接触元件芯片104的接地焊盘103，以电性连接至CSP模块的接地焊盘101a和元件芯片104的接地焊盘103。一保护层110覆盖导电层101，其中位于下基板100底部的保护层110图案化，暴露出焊盘101a和101b。焊锡球111、113分别位于对应的焊盘101a和101b上。
一包括多个透镜(未图示)的透镜组152固定于CSP模块上，以形成小型照相机模块(compact camera module，CCM)，小型照相机模块通过焊锡球111、113固定于印刷电路板182上。焊锡球111经由印刷电路板182的接地焊盘186和其下的盲孔188，电性连接印刷电路板内的一接地层184，此外，焊锡球113经由焊盘189电性连接印刷电路板128上的电路(未图示)。为了减少电磁干扰(EMI)，一不透光导电层192覆盖小型照相机模块(CCM)且经由导电层101、印刷电路板182的接地焊盘186和其下的盲孔188电性连接接地层184。然而，此电子装置由于其结构和制法，仅能用于芯片尺寸封装(CSP)模块，业界需要可用于其它封装结构，例如芯片直接安装于基板(COB)或陶瓷引线芯片载具(ceramic leadless chip carrier，CLCC)，以提供图像感测元件更弹性的应用。
图2A显示本发明一实施例图像感测元件的电子装置，请参照图2A，提供一透镜组212，本实施例的透镜组212是晶片级光学技术所制造的晶片级透镜，其包括一第一基板202，具有一第一光学面214和相对的第二光学面216，和一第二基板204，具有第三光学面218和一相对的第四光学面220。请注意，本发明不限定于图2A所示包括4个表面和两个基板的透镜组，本发明可适用于包括至少一表面的晶片级透镜组。举例来说，透镜组可以是包括孔径光圈的单边透镜或双边透镜。如图2A所示，一第一间隙壁206位于第一基板202上，一第二间隙壁208位于第一基板202和第二基板204间，且一第三间隙壁210位于第二基板204下。值得注意的是，第三间隙壁210用作包围出一腔室211的脚(或可称为底脚结构)，以容纳图像感测元件封装238的电子装置。图像感测元件封装238的电子装置可包括一基板234，一光电单元阵列230、一微透镜阵列228、一覆盖基板232、一用以支撑覆盖基板232的间隙壁233和多个位于基板234下的焊锡球236。为了减少散射光照射到图像感测元件，一例如黑色光致抗蚀剂的黑色涂布层222形成于透镜组212的顶部、侧壁和底部，另外，为了减少对于图像感测元件的电磁干扰，一不透光导电层224形成于透镜组212的顶部、侧壁和底部且位于黑色涂布层222上方。特别是，不透光导电层224覆盖第一间隙壁206的顶部、第一间隙壁206的侧壁、第一基板202的侧壁、第二间隙壁208的侧壁、第二基板204的侧壁、第三间隙壁210的侧壁，及第三间隙壁210的底部。在本实施例中，不透光导电层224可以是铝、铜、镍、银或是不锈钢，其连接至印刷电路板240的焊盘242，且经由印刷电路板240中的焊盘242和盲孔244电性连接一接地层246，以提供接地遮罩。此外，图像感测元件封装的焊锡球236电性连接印刷电路板的焊盘242。为了使光线能通过透镜组，一例如铟锡氧化物(ITO)的透明导电层226形成于部分透镜组212的顶部，且由于不透光导电层224连接至接地层246，本实施例的图像感测元件可避免受到电磁干扰(EMI)。
另外，本发明的黑色涂布层不限定位于不透光导电层和透镜组间，如图2B所示(显示本发明另一实施例的图像感测元件的电子装置)，黑色涂布层223也可以形成于不透光导电层224的外部表面。
图3显示本发明又另一实施例的图像感测元件的电子装置，不同于图2所示的实施例，本实施例的图像感测元件封装为一直接安装于基板(COB)的结构。请参照图3，提供一透镜组312，本实施例的透镜组是晶片级光学技术所制造的晶片级透镜，其包括一具有一第一光学面314和相对的第二光学面316的第一基板302，和一具有第三光学面318和一相对的第四光学面320的第二基板304。值得注意的是，本发明不限定于图3所示包括4个表面和两个基板的透镜组，本发明可适用于包括至少一表面的晶片级透镜组。举例来说，透镜组可以是包括孔径光圈的单边透镜或双边透镜。如图3所示，一第一间隙壁306位于第一基板302上，一第二间隙壁308位于第一基板302和第二基板304间，且一第三间隙壁310位于第二基板304下。值得注意的是，第三间隙壁310用作包围出一腔室315的脚，以容纳图像感测元件封装的电子装置。图像感测芯片330贴合一印刷电路板338以形成一直接安装于基板(COB)结构。一导线328连接一图像感测芯片上的焊盘(未图示)和印刷电路板338的焊盘，以提供两者的电性连接。为了减少散射光照射到图像感测元件，一例如黑色光致抗蚀剂的黑色涂布层324形成于透镜组312的顶部、侧壁和底部，另外，为了减少对于图像感测元件的电磁干扰，一不透光导电层322形成于透镜组312的顶部、侧壁和底部。在本实施例中，不透光导电层322可以是铝、铜、镍、银或是不锈钢，其连接至印刷电路板338的焊盘332，且经由印刷电路板中的焊盘332和盲孔334电性连接一接地层336，以提供接地遮罩。为了使光线能通过透镜组，一例如铟锡氧化物(ITO)的透明导电层326形成于部分透镜组312的顶部，且由于不透光导电层322连接至接地层336，本实施例的图像感测元件可避免受到电磁干扰(EMI)。
图4显示本发明另一实施例图像感测元件的电子装置，不同于图2和图3所示的实施例，本实施例的图像感测元件将一导电脚(feet)贴合透镜组。请参照图4，提供一透镜组401，本实施例的透镜组401是晶片级光学技术所制造的晶片级透镜，其包括一具有一第一光学面418和一相对的第二光学面420的第一基板402，和一具有一第三光学面422和一相对的第四光学面424的第二基板404。请注意，本发明不限定于图4所示包括4个表面和两个基板的透镜组，本发明可适用于包括至少一表面的晶片级透镜组。举例来说，透镜组可以是包括孔径光圈的单边透镜或双边透镜。如图4所示，一第一间隙壁406位于第一基板402上，一第二间隙壁408位于第一基板402和第二基板404间，且一第三间隙壁410位于第二基板下。在本实施例的一重要特征中，一导电脚444接合透镜组的第三间隙壁410，包围出一腔室，以容纳图像感测元件封装448的电子装置。导电脚444由与透镜组401相符热膨胀数(CTE)的金属所构成。图像感测元件封装448的电子装置可包括一基板428，一光电单元阵列432、一微透镜阵列430、一覆盖基板426、一用以支撑覆盖基板426之间隙壁429和多个位于基板428下的焊锡球434。为了减少散射光照射到图像感测元件，一例如黑色光致抗蚀剂的黑色涂布层414形成于透镜组401的顶部和侧壁，另外，为了减少对于图像感测元件的电磁干扰，一不透光导电层412形成于透镜组401的顶部和侧壁和且位于导电脚444的底部。在本实施例中，不透光导电层412可以是铝、铜、镍、银或是不锈钢，其连接至印刷电路板442的焊盘，且经由印刷电路板中的焊盘436和盲孔438电性连接一接地层440，以提供接地遮罩。此外，图像感测元件封装的焊锡球434电性连接印刷电路板的焊盘436。为了使光线能通过透镜组，一例如铟锡氧化物(ITO)的透明导电层416形成于部分透镜组的顶部，且由于不透光导电层412连接至接地层，本实施例的图像感测元件可避免受到电磁干扰(EMI)。另外，包围腔室446以容纳CSP的脚444具有导电性，不透光导电层412可更确实的连接至焊焊盘436，提供接地遮罩，以减少电磁干扰(EMI)。
图5显示本发明又另一实施例的图像感测元件的电子装置，不同于上述的实施例，本实施例的图像感测元件封装为一直接安装于基板(COB)的结构，且将一导电脚(feet)贴合透镜组。请参照图5，提供一透镜组501，本实施例的透镜组是晶片级光学技术所制造的晶片级透镜，其包括一具有一第一光学面518和相对的第二光学面520的第一基板502，和一具有一第三光学面522和一相对的第四学面524的第二基板504。值得注意的是，本发明不限定于图5所示包括4个表面和两个基板的透镜组，本发明可适用于包括至少一表面的晶片级透镜组。举例来说，透镜组可以是包括孔径光圈的单边透镜或双边透镜。如图5所示，一第一间隙壁506位于第一基板502上，一第二间隙壁508位于第一基板502和第二基板504间，且一第三间隙壁510位于第二基板504下。在本实施例的一重要特征中，一导电脚526接合透镜组的第三间隙壁510，包围出一腔室503，以容纳图像感测元件封装的电子装置。导电脚526由与透镜组相符热膨胀数(CTE)的金属所构成。图像感测芯片528贴合一印刷电路板538以形成一直接安装于基板(COB)结构。一导线530连接一图像感测芯片528上的焊盘(未图示)和印刷电路板538的焊盘，以提供两者的电性连接。为了减少散射光照射到图像感测元件，一例如黑色光致抗蚀剂的黑色涂布层514形成于透镜组501的顶部、侧壁和底部，另外，为了减少对于图像感测元件的电磁干扰，一不透光导电层514形成于透镜组501的顶部和侧壁及导电脚526底部。在本实施例中，不透光导电层512可以是铝、铜、镍、银或是不锈钢，其连接至印刷电路板538的焊盘532，且经由印刷电路板中的焊盘532和盲孔534电性连接一接地层536，以提供接地遮罩。为了使光线能通过透镜组，一例如铟锡氧化物(ITO)的透明导电层516形成于部分透镜组501的顶部，且由于不透光导电层516连接至接地层536，本实施例的图像感测元件可避免受到电磁干扰(EMI)。
根据上述，由于本发明形成一腔室，容纳一图像感测封装结构，位于透镜组上的不透明导电层可不论采用哪一种封装方法(芯片尺寸封装CSP、陶瓷引线芯片载具CLCC或直接安装于基板COB)均可以连接至印刷电路板的焊盘，提供接地遮罩。因此，本发明微透镜图像感测元件更具有弹性。
虽然本发明已揭示较佳实施例如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种图像感测元件的电子装置，包括：
一图像感测单元；
一透镜组，包括一底脚结构，该底脚结构包围一腔室，以容纳该图像感测单元；
一不透光导电层，位于至少部分该透镜组顶部、侧壁和底部，
其中该不透光导电层电性连接一接地层，以减少该图像感测单元的电磁干扰。
2.如权利要求1所述的图像感测元件的电子装置，其中该图像感测元件为一芯片尺寸封装结构、一直接安装于基板结构或一陶瓷引线芯片载具结构。
3.如权利要求1所述的图像感测元件的电子装置，其中该透镜组是一晶片级透镜。
4.如权利要求1所述的图像感测元件的电子装置，其中该底脚结构为在该透镜组底部的间隙壁或连接该透镜组的导电脚，该导电脚由与透镜组相符热膨胀数的金属所构成。
5.如权利要求1所述的图像感测元件的电子装置，其中该不透光导电层是铝、铜、镍、银或不锈钢，该图像感测元件的电子装置还包括一透明导电层，位于该透镜组的部分顶部，以使光线可穿透该透镜组，该透明导电层为铟锡氧化物。
6.如权利要求1所述的图像感测元件的电子装置，还包括一黑色涂布层，位于该不透光导电层和该透镜组间，或位于该不透光导电层的外部表面，该黑色涂布层为一黑色光致抗蚀剂。
7.如权利要求1所述的图像感测元件的电子装置，其中该接地层位于一印刷电路板中，且该不透光导电层经由该印刷电路板的一焊盘和盲孔连接至该接地层。
8.一种晶片级透镜组，包括：
至少一基板；
至少一光学表面和一孔径光圈位于该基板上；
一第一间隙壁，位于该基板上；
一第二间隙壁，位于该基板下；及
一不透光导电层，覆盖该第一间隙壁的顶部、该第一间隙壁的侧壁、该基板的侧壁、该第二间隙壁的侧壁及底部，其中该第二间隙壁包围一腔室，以容纳一图像感测单元，且该不透光导电层减少该图像感测单元的电磁干扰。
9.如权利要求8所述的晶片级透镜组，其中该图像感测元件为一芯片尺寸封装结构、一直接安装于基板结构或一陶瓷引线芯片载具结构。
10.如权利要求8所述的晶片级透镜组，其中至少部分该第二间隙壁是导电间隙壁。
11.如权利要求8所述的晶片级透镜组，还包括一黑色涂布层，位于该不透光导电层和该透镜组间，或位于该不透光导电层的外部表面。
12.如权利要求8所述的晶片级透镜组，其中该不透光导电层与印刷电路板的焊盘联结。
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