CN102237387A - 具有图像传感器封装件的图像传感器模块 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器模块，所述图像传感器模块包括电路板、图像传感器封装件和光学系统。电路板具有上表面和下表面，并且电路板具有窗口。图像传感器封装件包括安装基板和安装在安装基板上的图像传感器芯片，图像传感器封装件粘合到电路板的下表面，从而图像传感器芯片通过所述窗口暴露。光学系统设置在电路板的上表面上以将来自物体的光导向图像传感器芯片。

Description

具有图像传感器封装件的图像传感器模块
本申请要求于2010年4月29日提交到韩国知识产权局(KIPO)的第10-2010-0039836号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用包含于此。
技术领域
示例实施例涉及一种具有图像传感器封装件的图像传感器模块。更具体地，示例实施例涉及一种具有安装在电路板上的图像传感器封装件的图像传感器模块。
背景技术
近来，高分辨率图像传感器模块已被广泛地应用于诸如数字相机、相机电话等的数字装置中。图像传感器模块可包括用于将图像信息转换为电信息的图像传感器。具体地讲，图像传感器可包括能够将光子转换成电子以显示和存储图像的半导体器件。图像传感器的示例包括电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化硅(CMOS)图像传感器(CIS)等。
传统的图像传感器模块可包括模块基板和设置在模块基板上的图像传感器封装件。例如，图像传感器封装件可以是陶瓷无引线芯片载体(CLCC)。
然而，由于图像传感器封装件粘合在模块基板上，因此图像传感器模块的总厚度会增大。因此，将期望图像传感器模块具有非常小的厚度。图像传感器(尤其是纤薄的图像传感器)具有优良的散热性能也会是有益的。
发明内容
示例实施例提供了一种具有减小的总厚度和优良的散热性能的图像传感器模块。
根据示例实施例，图像传感器模块包括电路板、图像传感器封装件和光学系统。电路板具有上表面和下表面，并且电路板具有窗口。图像传感器封装件包括安装基板和安装在安装基板上的图像传感器芯片，图像传感器封装件粘合到电路板的下表面，从而图像传感器芯片通过所述窗口暴露。光学系统设置在电路板的上表面上以将来自物体的光导向图像传感器芯片。
在示例实施例中，图像传感器封装件可包括：透明构件，设置在安装基板上方以覆盖图像传感器芯片；支架，用于支撑透明构件。
在示例实施例中，透明构件可设置在图像传感器芯片上方且在电路板的窗口的区域内。
在示例实施例中，支架可从安装基板向上延伸。
在示例实施例中，支架可设置在电路板的窗口的区域内。
在示例实施例中，透明构件可具有与图像传感器芯片对应的形状。
在示例实施例中，图像传感器封装件的安装基板可包括：散热基板；电路基板，设置在散热基板上。
在示例实施例中，散热基板可包括导热金属。
在示例实施例中，图像传感器芯片可包括图像传感器部分和围绕图像传感器部分的边界部分，边界部分包括至少一个结合焊盘。
在示例实施例中，所述图像传感器模块还可包括分别设置在安装基板的上表面上的多个连接焊盘上的多个导电连接构件。图像传感器封装件可通过导电连接构件电连接到电路板。
在示例实施例中，每个导电连接构件可包含导电胶或导电球。
在示例实施例中，连接焊盘可布置在安装基板的外围区域中。
在示例实施例中，图像传感器芯片的上表面可低于电路板的上表面。
在示例实施例中，所述图像传感器模块还可包括散热板，所述散热板粘合到电路板的下表面以覆盖图像传感器封装件。
在示例实施例中，所述图像传感器模块还可包括框架，所述框架粘合到电路板的上表面以支撑光学系统。
根据示例实施例，图像传感器模块可包括：图像传感器封装件，粘合到电路板的下表面；光学系统，设置在电路板的上表面上。图像传感器封装件的图像传感器芯片可通过电路板的窗口暴露，并且图像传感器芯片的上表面可低于电路板的上表面。
根据其他的示例性实施例，一种装置包括电路板和图像传感器封装件。电路板包括上表面、下表面和窗口。图像传感器封装件包括覆盖安装基板的第一部分的图像传感器芯片，其中，图像传感器芯片的上表面通过所述窗口暴露。安装基板的第二部分位于第一部分的外侧，并在安装基板的上表面电连接且物理连接到电路板。图像传感器芯片的上表面位于与电路板的上表面的高度不同的高度处。
在另一实施例中，所述装置还可包括支架和由支架支撑的透明构件，其中，支架和透明构件位于所述窗口的区域内。
安装基板可包括电路基板，安装基板还可包括散热元件，散热元件接触电路基板的下表面。
在另一实施例中，图像传感器模块包括：电路板，包括窗口；图像传感器安装基板。图像传感器安装基板包括粘合到电路板的下表面的第一表面。图像传感器安装基板还包括安装在图像传感器安装基板的第一表面上的图像传感器芯片。图像传感器模块还包括设置在电路板的与下表面相对的上表面上的光学系统。图像传感器芯片通过电路板的窗口暴露，并且图像传感器芯片的上表面位于低于电路板的上表面的高度的高度处。
在一个实施例中，所述图像传感器模块还可包括散热元件，散热元件接触与图像传感器安装基板的第一表面相对的图像传感器安装基板的第二表面。
因此，可减小光学系统的高度。因此，可减小图像传感器模块的总高度，从而提供非常薄的数字相机。
此外，图像传感器模块可包括用于安装图像传感器芯片的散热基板和/或用于覆盖图像传感器芯片的散热板。因此，可有效地散发来自图像传感器芯片的热，从而提高图像传感器模块的散热性能。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，示例实施例将被更清楚地理解。图1至图4描绘了如这里描述的非限制性的示例实施例。
图1是示出了根据示例实施例的具有图像传感器封装件的图像传感器模块的剖视图。
图2是示出了图1中的图像传感器封装件的透视图。
图3是示出了图2中的图像传感器封装件的分解透视图。
图4是示出了根据另一示例实施例的图像传感器模块的剖视图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，在附图中示出了示例实施例。然而，示例实施例可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所阐述的示例实施例。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
应该理解的是，当元件或层被称作“在”另一元件或另一层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或另一层时，该元件或该层可以直接在该另一元件或该另一层上、直接连接或结合到该另一元件或该另一层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接”在另一元件或另一层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或另一层时，不存在中间元件或中间层。相同的标号始终表示相同的元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意组合和所有组合。
应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被称作第二元件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述，在这里可使用空间相对术语，如“在...之下”、“在...下方”、“下面的”、“在...上方”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”其它元件或特征“上方”。因而，示例性术语“在...下方”可包括“在...上方”和“在...下方”两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，并对在这里使用的空间相对描述符做出相应的解释。
这里使用的术语仅为了描述特定示例实施例的目的，而不意图限制示例实施例。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还应理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
在此参照作为理想的示例实施例(和中间结构)的示意图的剖面图来描述本示例实施例。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，示例实施例不应该被解释为局限于在此示出的区域的具体形状，而将包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出为矩形的注入区域将通常在其边缘具有倒圆或弯曲的特征和/或具有注入浓度的梯度，而不是从注入区域到非注入区域的二元变化。同样，通过注入形成的埋区会导致在埋区和通过其发生注入的表面之间的区域中的一些注入。因此，在图中示出的区域本质上是示意性的，它们的形状并不意图示出装置的区域的实际形状，也不意图限制示例实施例的范围。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例实施例所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域的环境中它们的意思一致的意思，而将不以理想的或者过于正式的含义来解释它们。
在下文中，将参照附图详细地解释示例实施例。
图1是示出根据示例实施例的具有图像传感器封装件的图像传感器模块的剖视图。图2是示出图1中的图像传感器封装件的透视图。图3是示出图2中的图像传感器封装件的分解透视图。
参照图1至图3，根据示例实施例的图像传感器模块100包括：电路板110；图像传感器封装件200，粘合到电路板110；光学系统130，设置在电路板110上。
在示例实施例中，电路板110可具有上表面112和下表面114。电路板110可具有穿过电路板110的窗口116。即，可穿过电路板的部分来形成所述窗口，使得由电路板覆盖的区域包括围绕窗口部分的板部分。电路板110可具有用于电连接到外部装置的电路图案(未示出)。在一个实施例中，图像传感器封装件200可粘合到电路板110的下表面114。光学系统130可设置在电路板110的上表面112上。
图像传感器封装件200可包括安装基板210和安装在安装基板210上的图像传感器芯片220。图像传感器芯片220可安装在安装基板210的上表面202上。例如，图像传感器芯片220可包括CMOS(互补金属氧化硅)图像传感器。图像传感器芯片220可包括图像传感器部分和包括一个或更多结合焊盘的围绕部分。
例如，CMOS图像传感器(CIS)可包括用于图像拾取的有效像素区域和用于控制从有效像素区域输出信号的CMOS逻辑区域。有效像素区域可包括光二极管和MOS晶体管。CMOS逻辑区域可包括多个CMOS晶体管。
安装基板210可包括图像传感器区域和外围区域。图像传感器芯片可设置在安装基板210的图像传感器区域中。用于电连接到图像传感器芯片220的多个结合焊盘216可布置在安装基板210的外围区域中。用于电连接到电路板110的多个连接焊盘218也可布置在安装基板210的外围区域中。
安装基板210可包括散热基板214(也称为散热元件)和散热基板214上的电路基板212。散热基板214可以是包含导热金属的芯(core)基板，且不包括任何电路或用于电连接到电路的其它连接元件。这样，散热元件214可用作用于将热从电路基板212传输到图像传感器模块100的外部的散热器。导热金属的示例可以是铝、铜等。可通过粘合膜(未示出)将电路基板212粘合到散热基板214。电路基板212可包括用于将图像传感器芯片220和电路板110电连接的电路图案。
可通过粘合层224将图像传感器芯片220粘合到安装基板210的上表面202。多个结合焊盘(未示出)可形成在图像传感器芯片220的有效表面上，例如在围绕图像传感器区域的边界区域中。可通过多条导线222将图像传感器芯片220的结合焊盘电连接到安装基板210的结合焊盘216。因此，图像传感器芯片220可通过多条导线222电连接到安装基板210。可选择地，图像传感器芯片220可通过诸如通孔、焊球等的其它连接构件电连接到安装基板220。
在示例实施例中，图像传感器封装件200还可包括图像传感器芯片220上方的透明构件250和用于支撑透明构件250的支架240。
支架240的下部可布置在安装基板210的外围区域以围绕图像传感器芯片220。支架240可具有对应于图像传感器芯片220的形状(例如，矩形形状)。因此，图像传感器芯片220可布置在支架240内。支架240的下部可布置在结合焊盘216和连接焊盘218之间。因此，连接焊盘218可布置在支架240外部。
支架240可从安装基板210向上延伸。透明构件250可由支架240的上部支撑。因此，透明构件250可设置在图像传感器芯片220上方以覆盖图像传感器芯片220。
透明构件250可具有对应于图像传感器芯片220的形状(例如，矩形形状)。可基于支架240的高度确定透明构件250和图像传感器芯片220之间的距离。透明构件250可用作滤光器。例如，透明构件250可包括诸如玻璃的透明材料。
在示例实施例中，图像传感器封装件200可粘合到电路板110的下表面114，从而通过窗口116暴露图像传感器芯片220。图像传感器封装件200的透明构件250也可布置在电路板110的窗口116内。因此，支撑透明构件250的支架240和图像传感器芯片220可从图像传感器封装件200的顶表面延伸，并可全部位于电路板110中的窗口116内，并且图像传感器芯片220的上表面可低于电路板110的上表面。即，在一个实施例中，如果安装基板210被认为是图像传感器模块100的底部且光学系统130被认为是图像传感器模块100的顶部，则图像传感器芯片220的上表面可位于比电路板110的上表面低的高度(例如，图像传感器芯片220的上表面和安装基板210的底部之间的距离可以比电路板110的上表面和安装基板210的底部之间的距离小)。
可通过表面安装技术(SMT)将图像传感器封装件200安装在电路板110上。图像传感器封装件200可经多个导电连接构件230连接到电路板110。连接构件230可设置在安装基板210的上表面202上的连接焊盘218上。因此，连接构件230可将安装基板210的连接焊盘218电连接到电路板110的下表面114上的电路图案。
例如，连接构件230可包括导电胶。因此，图像传感器封装件200可通过导电胶粘合到电路板110的下表面114。可选择地，图像传感器封装件200可通过诸如凸块的另一导电材料连接到电路板110。
在示例实施例中，光学系统130可布置在图像传感器封装件200之上以将来自物体的光导向图像传感器芯片220。具体地，框架120可粘合到电路板110的上表面112以支撑光学系统130。光学系统130可包括例如一个或更多个透镜和用于调整透镜的透镜筒。因此，光学系统130包括一个或多个将来自物体的光引导并聚焦在图像传感器芯片220上的元件。
根据示例实施例的图像传感器模块可包括粘合到电路板110的下表面114的图像传感器封装件200和在电路板110的上表面112上的光学系统。图像传感器封装件200的图像传感器芯片220可通过电路板110的窗口116而暴漏。因此，来自光学系统130的光可通过电路板110的窗口116传播到图像传感器芯片220的有效表面。
由于图像传感器封装件200粘合到电路板110的下表面114，所以图像传感器芯片220的上表面可低于电路板110的上表面112。因此，可保证光学系统130和图像传感器芯片220之间要求的距离(即，要求的后焦距)并可减小光学系统130到电路板110的高度。因此，可减小图像传感器模块100的总高度，从而提供非常薄的数码相机。
此外，图像传感器封装件200的安装基板210可包括散热基板214。因此，散热基板214可有效地散发来自图像传感器芯片220的热，从而提高图像传感器封装件200的散热性能。
图4是示出根据另一示例实施例的图像传感器模块的剖视图。除了额外的散热板之外，本实施例的图像传感器模块与图1中的实施例基本相同。因此，将使用相同的标号表示与图1中的实施例描述的元件相同或相似的元件，且与上面的元件相关的任何进一步的重复解释将被省略。
参照图4，根据另一示例实施例的图像传感器模块101包括：电路板110；图像传感器封装件200，粘合到电路板110的下表面114；光学系统130，设置在电路板110上；散热板260，设置在电路板110的下表面114和图像传感器封装件的下表面204上。
图像传感器封装件200可包括安装基板210和安装在安装基板210上的图像传感器芯片220。图像传感器芯片220可安装在安装基板210的上表面202上。图像传感器封装件200还可包括在图像传感器芯片220上方的透明构件250和用于支撑透明构件250的支架240。
安装基板210可包括散热基板214和在散热基板214上的电路基板212，或者可仅包括电路基板212。散热基板214可以是包含导热金属的芯基板。所述导热金属的示例可以是铝、铜等。可通过粘合膜(未示出)将电路基板212粘合到散热基板214。电路基板212可包括用于将图像传感器芯片220和电路板110电连接的电路图案。
图像传感器封装件200可粘合到电路板110的下表面114，从而通过窗口116暴露图像传感器芯片220。图像传感器封装件200的透明构件250可布置在电路板110的窗口116内。因此，图像传感器芯片220的上表面可低于电路板110的上表面。
可通过表面安装技术(SMT)将图像传感器封装件200安装在电路板110上。图像传感器封装件200可经多个导电连接构件230连接到电路板100。连接构件230可设置在安装基板210的上表面202上的连接焊盘218上。因此，连接构件230可将安装基板210的连接焊盘218电连接到电路板110的下表面114上的电路图案。
例如，连接构件230可包括导电胶。因此，图像传感器封装件200可通过导电胶粘合到电路板110的下表面114。可选择地，图像传感器封装件200可通过诸如凸块的另一导电材料连接到电路板110。
光学系统130可布置在图像传感器封装件200上方以将来自物体的光导向图像传感器芯片220。具体地讲，框架120可粘合到电路板110的上表面112以支撑光学系统130。因此，光学系统130可将来自物体的光聚焦在图像传感器芯片220上。
在另一示例实施例中，散热板260可粘合到电路板110的下表面114以覆盖图像传感器封装件200，和/或可粘合到图像传感器封装件的下表面204。散热板260可布置为与安装基板210的散热基板214相邻。散热板260可用作图像传感器封装件200的散热器。如此，在一个实施例中，散热板260接触电路板110的下表面114和安装基板210的下表面204，从而散热板260将热从电路板110和安装基板210导走。在另一实施例中，虽未示出，散热板260可替换散热基板214，从而在仍包括与电路板110和安装基板210接触的散热元件的同时使图像传感器模块101更薄。
散热板260可包括具有高导热率的材料。所述材料的示例可以是铝、铜等。如上所述，散热板260可与图像传感器封装件200的下表面204接触以散发来自图像传感器封装件200的热。
如上所述，根据示例实施例的图像传感器模块可包括粘合到电路板下表面的图像传感器封装件和设置在电路板的上表面的光学系统。可通过电路板的窗口暴露图像传感器封装件的图像传感器芯片，并且图像传感器芯片的上表面可低于电路板的上表面。
因此，可减小光学系统的要求的高度。因此，可减小图像传感器模块的总高度，从而提供非常薄的数码相机。
此外，图像传感器模块可包括用于安装图像传感器芯片的散热基板和/或用于覆盖图像传感器芯片的散热板。因此，可有效地散发来自图像传感器芯片220的热，从而提高图像传感器模块的散热性能。
前述为示例实施例的示例，不应理解为对示例实施例进行限制。尽管已经描述了一些示例实施例，但本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离本发明的新颖性教导和优点的情况下，在示例实施例中能够进行许多修改。因此，所有这样的修改都意图包括在权利要求限定的示例实施例的范围内。在权利要求中，功能性限定意图覆盖这里描述的执行所述功能的结构，并且不仅覆盖结构等同物，也覆盖等同结构。因此，将理解的是，前述为不同的示例实施例的示例，而不应理解为限制为公开的具体示例实施例，并意图将对公开的示例实施例及其他示例实施例的修改包括在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种图像传感器模块，所述图像传感器模块包括：
电路板，具有上表面和下表面，并且电路板具有窗口；
图像传感器封装件，包括安装基板和安装在安装基板上的图像传感器芯片，图像传感器封装件粘合到电路板的下表面，从而图像传感器芯片通过所述窗口暴露；
光学系统，设置在电路板的上表面上并被构造为将来自物体的光导向图像传感器芯片。
2.如权利要求1所述的图像传感器模块，其中，图像传感器封装件包括：
透明构件，设置在安装基板上方以覆盖图像传感器芯片；
支架，用于支撑透明构件。
3.如权利要求2所述的图像传感器模块，其中，透明构件设置在图像传感器芯片上方且在电路板的窗口的区域内。
4.如权利要求2所述的图像传感器模块，其中，支架从安装基板向上延伸。
5.如权利要求2所述的图像传感器模块，其中，支架设置在电路板的窗口的区域内。
6.如权利要求2所述的图像传感器模块，其中，透明构件具有与图像传感器芯片对应的形状。
7.如权利要求1所述的图像传感器模块，其中，图像传感器封装件的安装基板包括：
散热基板；
电路基板，设置在散热基板上。
8.如权利要求7所述的图像传感器模块，其中，散热基板包括导热金属。
9.如权利要求1所述的图像传感器模块，其中，图像传感器芯片包括图像传感器部分和围绕图像传感器部分的边界部分，边界部分包括至少一个结合焊盘。
10.如权利要求1所述的图像传感器模块，所述的图像传感器模块还包括分别设置在安装基板的上表面上的多个连接焊盘上的多个导电连接构件，
其中，图像传感器封装件通过导电连接构件电连接到电路板。
11.如权利要求10所述的图像传感器模块，其中，每个导电连接构件包含导电胶或凸块。
12.如权利要求10所述的图像传感器模块，其中，连接焊盘布置在安装基板的外围区域中。
13.如权利要求1所述的图像传感器模块，其中，图像传感器芯片的上表面低于电路板的上表面。
14.如权利要求1所述的图像传感器模块，所述图像传感器模块还包括散热板，所述散热板粘合到电路板的下表面以覆盖图像传感器封装件。
15.如权利要求1所述的图像传感器模块，所述图像传感器模块还包括框架，所述框架粘合到电路板的上表面以支撑光学系统。
16.一种装置，所述装置包括：
电路板，包括上表面、下表面和窗口；
图像传感器封装件，包括安装基板和覆盖所述安装基板的第一部分的图像传感器芯片，其中，图像传感器芯片的上表面通过所述窗口暴露，
其中，安装基板的第二部分位于第一部分的外侧，第二部分在安装基板的上表面处电连接并物理连接到电路板，
其中，图像传感器芯片的上表面位于与电路板的上表面的高度不同的高度处。
17.如权利要求16所述的装置，所述装置还包括：
支架和由支架支撑的透明构件，其中，支架和透明构件位于所述窗口的区域内。
18.如权利要求16所述的装置，其中，安装基板包括电路基板，安装基板还包括散热元件，散热元件接触电路基板的下表面。
19.一种图像传感器模块，所述图像传感器模块包括：
电路板，包括窗口；
图像传感器安装基板，包括粘合到电路板的下表面的第一表面，图像传感器安装基板包括安装在图像传感器安装基板的第一表面上的图像传感器芯片；
光学系统，设置在电路板的与下表面相对的上表面上，
其中，图像传感器芯片通过电路板的窗口暴露，并且图像传感器芯片的上表面位于低于电路板的上表面的高度。
20.如权利要求19所述的图像传感器模块，所述图像传感器模块还包括：
散热元件，散热元件接触与图像传感器安装基板的第一表面相对的图像传感器安装基板的第二表面。
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