CN102761697B - 基于晶片的照相模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种在非常小的数字摄像、蜂窝电话和个人数据助理等中用于捕捉视频图像的集成摄像模块（10，10a）。透镜组件（24，24a）通过模制件（26）相对摄像芯片（12）的传感器区域（14）刚性固定。模制件（26）形成在摄像芯片（12）上，并可选地形成在其上安装有摄像芯片（12）的印刷电路板（16，16a）上。透镜组件（24，24a）通过粘合剂（28）保持定位在模制件（26）的凹部（29）中。模制件（26）形成使得在透镜组件（24）和摄像芯片（12）的传感器区域（14）之间具有精确的间隙（30）。在一个具体实施例中，透镜保持件（306，506）在彼此分离之前或之后整个形成在摄像芯片（302，502）上。

Description

基于晶片的照相模块及其制造方法
本申请是申请号为200680046525.2、申请日为2006年10月10日、申请人为弗莱克斯电子有限责任公司、发明名称为“基于晶片的照相模块及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明大致涉及数字照相器件领域，具体地，涉及一种新颖的组合阵列芯片和透镜装置。本发明的集成透镜和芯片组件的当前主流应用是生产低成本摄像，其中在不用昂贵或复杂的摄像组件的情况下生成高质量图像的能力是一个重要的因素。
本申请是同一发明人在2004年2月20日申请的美国专利申请号No.10/784102的延续，其内容在此全部引用作为参考。
背景技术
适用于小型廉价的摄像、蜂窝电话和手持设备等的非常小的数字摄像模块具有广泛的需求。在现有技术中，这种模块通常包括封装在机械外壳内的常规的集成芯片和/或板上芯片组件。透镜模块或组件连接到芯片外壳并与其机械对准。这种布置要求用于连接过程的零件具有非常高的质量。通常还对连接时保持工件对准的连接装置或夹具的类型有要求。这还使得劳动量也非常大。另外，连接机构通常相当精密，如果所得器件坠落之类，这种连接机构会易于振动而失位。
需要一种制造摄像模块的方法，这种摄像模块尺寸小巧，制造廉价，并且运行耐久可靠。但是，就本发明人所知，在正在描述的本发明之前，制造这种器件所采用的是上述元件布置。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种制造简单而廉价摄像模块。
本发明的另一个目的是提供一种尺寸可非常小的摄像模块。
本发明的另一个目的是提供一种强化而操作可靠的摄像模块。
本发明的另一个目的是提供一种摄像模块，所述摄像模块中透镜定位准确，从而不需要主动调整且提供最佳的图像质量。
简要地，本发明的一个例子具有一种透镜组件，所述透镜组件通过用作透镜保持件的模制部件相对于摄像芯片刚性地固定。所述模制元件形成于其上已安装摄像芯片的印刷电路板上。然后所述透镜组件插入到所述模制部件中并在其中由粘合剂保持定位。根据本发明的方法和装置，透镜通过最少的部件和最少的操作步骤而相对所述摄像芯片的传感器表面准确固定。所得元件的尺寸可非常小，并且操作上耐久可靠。
在本发明的另一个实施例中，所述透镜保持件整个安装在所述摄像芯片上（在所述摄像芯片的周围边界内），而不是在印刷电路板和摄像芯片两者上。在本实施例中，所述摄像芯片和透镜保持件的组合可作为一个元件一起安装在印刷电路板上。另外，可在将摄像芯片固定在印刷电路板上之前或之后，甚至在摄像芯片仍然是用于制造它的硅晶片的一体部分时，将透镜组件定位在所述透镜保持件内。
另一种摄像模块包括：摄像集成电路芯片（摄像芯片）；透镜单元；以及安装在所述摄像集成电路芯片上的透镜保持件，所述透镜通过所述透镜保持件相对所述摄像集成电路芯片定位。所述透镜保持件可通过任何方式安装到所述摄像集成电路芯片，包括但不限于直接在所述摄像芯片上模制所述透镜保持件，或者预先形成所述透镜保持件并将预先形成的透镜保持件粘接到所述摄像芯片上。
通过将透镜定位到所述透镜保持件的接收部分中，将透镜相对所述摄像集成电路芯片定位。透镜与摄像集成电路芯片之间的距离由与透镜（或透镜所属的组件的一部分）邻接的基准面设置。替代地，如果在具体应用中需要聚焦能力，可在透镜保持件与透镜单元之间提供聚焦机构（互补的斜面）。作为另一选项，可在将透镜保持件安装在摄像集成电路芯片之间将透镜结合到透镜保持件。
另一个摄像模块还包括用于将摄像模块连接到主机电子设备（例如移动电话的电路板）的多个电触点。根据摄像集成电路芯片和透镜保持件的相对尺寸，电触点可位于集成电路芯片的顶面上、集成电路芯片的底面上，或其部分组合。例如，如果透镜保持件的最大宽度大致等于摄像集成电路芯片的宽度，则可能在芯片上没有用于电触点的足够的面积。在这种情况下，至少一部分电触点可形成在集成电路芯片的底面上，并通过经过集成电路芯片形成的通孔而连接到形成在集成电路芯片顶面上的电路。但是，如果有足够的面积，则在集成电路芯片的顶面的暴露部分上形成电触点。
还公开了用于制造摄像模块的新颖的方法。一个具体方法包括：提供其上形成有多个分立的摄像器件的基板（硅晶片）；然后将多个透镜保持件固定在所述基板上，所述透镜保持件中的每一个被固定在所述多个摄像器件中对应的一个上。在一个特别有效的方法中，在摄像器件彼此分离之前或同时，将所述透镜保持件固定（例如模制，粘接等）到摄像器件上。类似的，透镜单元（纯透镜，透镜筒等）可在晶片的单片化之前固定到透镜保持件中。另外，如果需要调焦，可在单片化之前进行调焦。如此，采用所公开的方法，摄像模块组件结合到晶片处理阶段，由此可一次制造多个晶片尺度的摄像模块。
如这里所述和如图所示，根据实施本发明的方式的说明，本发明的这些和其它目的和优点及其工业应用性将对于本领域技术人员显见。这里所列目的和/或优点不是本发明所有可能目的和优点的穷举。另外，即使缺少或应用中不需要一个或几个期望目的和/或优点，也可实施本发明。
另外，本领域技术人员会认识到本发明的各种实施例可实现上述目的和/或优点的一个或多个，但不必是全部。因此，所列目的和优点不是本发明的基本元素，不应作为限制。
附图说明
图1是根据本发明的集成摄像和透镜组件的例子的剖面侧视图；
图2是根据本发明的部分装配的集成摄像和透镜组件的顶平面视图；
图3是根据本发明的PCB组件的另一例子的顶平面视图；
图4是根据本发明的柔性连接件的底平面视图；
图5是组装的柔性PCB装置的顶平面视图；
图6是例如可用于实施本发明的基片带的顶平面视图；
图7是例如可用于实施本发明的模套（molding chase）的顶平面视图；
图8是图7的模型嵌件（mold insert）之一的剖面侧视图；
图9是示出在其所在位置上具有保护带的图6的基片带的顶平面视图；
图10是本发明的集成摄像和透镜组件的另一例子的剖面侧视图；
图11是示出用于生产集成摄像和透镜组件的本发明方法的流程图；
图12是总结执行图11的摄像芯片安装步骤的一个具体方法的流程图；
图13是总结执行图11的重叠成型（overmolding）透镜安装步骤的一个具体方法的流程图；
图14是总结执行图11的器件分离步骤的一个具体方法的流程图；
图15是总结执行图11的透镜安装步骤的一个具体方法的流程图；
图16是根据本发明另一实施例的摄像模块和透镜组件的剖面侧视图；
图17是图16的摄像模块的顶平面视图；
图18A是包括多个摄像器件在内的一部分基板的透视图，在每个摄像器件上形成模制件；
图18B是图18A的基板在单片化（singulation）之后的透视图；
图19是根据本发明的又一实施例的摄像模块和透镜组件的剖面侧视图；
图20是图19的摄像模块的顶平面视图；
图21A是根据本发明的总结制造摄像模块的方法的流程图；
图21B是根据本发明的总结制造摄像模块的另一方法的流程图；
图22是根据本发明的总结将摄像模块安装到电子通讯主机的方法的流程图。
具体实施方式
在下面的说明书中参照附图描述本发明，其中相似的附图标记指代相同或相似的部件。尽管本发明是依照实现本发明的目的的模式而说明的，本领域技术人员应理解在该示范下可进行各种变形而不会背离本发明的精神或范围。这里和/或附图中所述本发明的实施例和变形只是作为例子示出，而不限制本发明的范围。除非特别指出，否则本发明的个别方面和部件可省略或修改，或由已知等效物替代，或由例如未来可发展出的或在未来被发现为可接受的目前未知的替代物替代。由于潜在的应用范围非常广泛，并且由于本发明易于适用于许多变形，本发明还可为各种应用而修改，同时保持本发明的精神和范围。
在以下说明书中，为了避免使本发明实质内容模糊化的不必要的繁琐，公知和/或常见的部件不再详细地具体说明。应注意本说明书所附图中的图示不一定是按比例绘出，不一定与本发明实际使用中的成正比。附图仅仅是解释本发明特定方面的相对布置，并帮助理解重要的发明点。
实现本发明的已知模式是集成的摄像模块。本发明的集成摄像模块在图1的侧视图中示出，并在其中用附图标记10表示。集成摄像模块10具有摄像芯片12，摄像芯片12本身与例如现已采用或未来可能开发的其它摄像芯片没有不同。本领域技术人员可认识到摄像芯片12上可具有传感器阵列区域14并还可包含许多使传感器阵列区域14摄取图像所必要或需要的其它附接部件（定时器等）。在图1的例子中，摄像芯片12附接到（将在下面详细说明）印刷电路板（“PCB”）16。摄像芯片12通过多条引线接合（wire bond）连接线17（图1中只示出两条）电连接到PCB 16。
PCB 16在其上具有多个无源部件18，所述无源部件18与摄像芯片12上的元件一起组成摄像模块10的内部电路。可选地，PCB 16在某些应用中可具有多个（为简明起见图1的视图中只示出几个）底部接触焊盘20，用于将集成摄像模块10电连接到外部元件（未示出），例如操作键、可选闪光电路、外部数字存储器或外部控制电路等。上述部件一起形成PCB组件22，所述PCB组件22在许多方面与目前在相似的摄像模块中采用的PCB组件没有显著不同。
根据本发明，透镜组件24由模制件26相对PCB组件22定位并由粘合剂28保持在该位置上。模制件26由在PCB组件22上的模制材料形成，将在下面详细说明。模制件26具有足够精确的尺寸公差，使得如果透镜组件24定位在模制件26中的凹部29（图2）内，如图1的例子所示，则间隙30适于透镜组件24相对PCB组件22的聚焦。透镜组件24与传感器阵列区域14的最佳距离由所用的具体透镜的形状和材料决定。间隙30的高度是透镜组件24在Z维度32上的布置的函数，如可由图1的视图中看出，所述布置将在下面详细说明。
注意透镜组件24不意味着限定任何具体透镜设计，而只是为了说明目的示意性的表示。根据具体的设计，透镜组件24可由一件材料形成，可包括安装在载架（例如图10）中的一个或多个透镜，或可包括额外的光学元件。
保护盖33安装在传感器阵列区域14上方，保护传感器阵列区域14在制造和装配过程中不会受损。优选地，保护盖33由坚固的、不旋光（opticallyinactive）的材料形成。在一个具体实施例中，保护盖是玻璃盖片，可在形成模制件26之前或期间安装在传感器阵列区域14上方。
图2是在透镜组件24定位在图1的集成摄像模块10上之前，图1的集成摄像模块10的示意顶平面视图。如图2的视图所示，透镜组件24（图1）在X维度34和Y维度36上的布置通过模制件26中凹部29的位置和公差获得。模制件26中设置孔38，使得可通过孔看到传感器阵列区域14。
图3是PCB组件22a的另一个例子的顶平面视图。在图3的例子中，可看出摄像芯片12附接到（本例中通过粘合剂）另一PCB16a。多个连接线17连接到另一PCB16a上的多个连接焊盘42，以在另一PCB16a与摄像芯片12之间建立电连接。另一PCB组件22a上还具有多个连接指40以将PCB组件22a电连接到外部电路。不同于图1的例子，在图3的例子中，所有无源部件18位于摄像芯片12的一侧上。
图4是柔性电路44的底平面视图。柔性电路44在其上具有多个连接指40与另一PCB组件上的类似的多个连接指40匹配。进一步地，柔性电路44具有多个边缘连接焊盘46，用于连接到外部电路。
图5是具有附接到图4的柔性电路44的图3的另一PCB组件22a的已装配好的柔性电路组件48的顶平面视图。注意另一PCB组件22a可直接连接到刚性电路板上等，而不是柔性电路44。但是，在某些应用中，柔性电路44可允许PCB组件22a在布置上更多的自由度。进一步地，如有必要或需要，在柔性电路44上可包括额外的电路。柔性电路44将包括在连接指40与边缘连接焊盘46以及如上所述需要时可选的其它电路之间提供电连接的迹线（未示出）。在图5的视图中可看出，在柔性电路组件48中，另一PCB组件22a在热棒连接（hot bar attachment）点50连接到柔性电路44，使得连接指40（在图5的视图中看不到）按照要求匹配。本领域技术人员对元件在热棒连接点50接合的热棒连接法很熟悉。
图6是基片带52的顶平面示意图。基片带52中包括有多个（本例中示出100个）单独的PCB16a。基片带52还具有多个对准孔54（本例中18个），用于将基片带52在一个或多个布置夹具（未示出）中对齐。
图7是例如可用于实施本发明的模套56的顶平面示意图。模套56由例如不锈钢这样的金属构成。模套用于将多个（本例中是100个）模型嵌件58保持在固定位置。模型嵌件58布置成：当模套56在基片带52上方对齐时，一个模型嵌件58在上方准确对齐基片带52上的多个PCB16a中的一个（图6）。
图8是在另一PCB组件22a之一上方的位置上的模型嵌件58之一的示意侧视图。如之下详细所述，在基片带52分离成单独的另一PCB组件22a之前，另一PCB组件22a构造在基片带52上，除非特别说明。如图8的视图所示，模型嵌件58用挠性的非粘性材料层59涂敷，以防止下方的传感器12受损或防止模制件26材料粘接于模型嵌件58。如本领域技术人员所知，用于涂层59的具体材料将取决于模制件26的具体成分，在某些应用中涂层材料59可省略。这样，涂层材料59不被认为是本发明的重要组成。注意模制过程本身在本发明中并不特殊。模制技术在本领域中是公知的，本领域技术人员将熟知适当形成模制件26及这里所述的等效物的必要细节。
图9是基片带52的例子的顶平面视图，在其上具有保护带60以在本发明的某些装配过程中保护PCB组件16a（在图9的视图中看不到）。保护带60的使用将在以下涉及生产摄像模块10的本发明方法中详细描述。
图10是根据本发明的集成摄像模块10a的另一个例子。在图10的视图中，可看到另一透镜组件24a具有塑料透镜壳体62、第一透镜64和第二透镜66。本领域技术人员应明白集成摄像模块10a通常需要两个透镜。因此，例如图10中所示的布置被发明人认为是最优的。但是本发明在采用仅仅一个透镜时也可实施。第一透镜64和第二透镜66之间的距离由透镜壳体62的结构固定。第一透镜64与摄像芯片12之间的距离将如下所述设置。在图10的例子中，粘合剂浇口70设置在模制件26周缘，以接收将透镜组件24a保持定位在模制件26内的粘合剂28。
图11是示出本发明的摄像模块构造方法100的例子的流程图。在该例中，同时构造多个摄像模块。首先，在“摄像芯片安装”操作102中，一个或多个摄像芯片12分别安装到一个或多个PCB 16a。接下来，在“透镜安装重叠成型（overmolding）”操作103中，在每个摄像芯片12上方模制透镜安装模制件26。然后，在“器件分离”操作104中，PCB 16a被彼此分离（例如，锯开）。接下来，在“透镜安装”操作105中，透镜壳体62安装到每个模制件26（图10）中。最后，在“封装”操作106中，完成的集成摄像模块10a被封装以装运到微型摄像、电话摄像等的制造处，或可选地如上所述连接到柔性电路44。
图12是总结进行方法100的摄像芯片安装操作102的一个具体方法107的流程图。首先，在“保护盖定位”操作108中，保护盖33定位在摄像芯片12上方（图10）。可选地，保护盖33可在透镜安装重叠成型103期间，在摄像芯片安装操作102的另一时候定位，或可省略。接下来，在“焊膏印刷”操作110中，焊膏迹线被印刷在基片带52的各个PCB16a上。在“无源连接”操作112中，无源部件18被放置在PCB16a上。在“回流”操作114中，对基片带52进行回流焊操作，在“清洁”操作116中，对回流焊操作114之后的基片带52进行常规的清洁操作。
在“管芯接合（die bonding）”操作118中，摄像芯片12被接合到PCB16a（本例中通过粘合剂）。在“炉内固化”操作120中，前一操作所施加的粘合剂被在炉内固化。在“等离子清洁”操作122中，要接合线的表面（在后续操作中）被用惰性气体蚀刻。在“引线接合（wire bonding）”操作124中，连接线17被用热声接合方式接合。在第二“等离子清洁”操作126中，PCB16a被再次清洁。
图13是总结进行方法100的透镜安装重叠成型操作103的一个具体方法127的流程图。在保护盖定位操作128中，保护盖33在摄像芯片12上方定位。注意如果保护盖33已作为前一过程中的一部分安装，或者不需要保护盖时这一步骤不是必要的。然后在“重叠成型”操作129中，模套56被放置在基片带52上方，如前述形成模制件26。除了这里已述的功能外，模制件26还可起到将保护盖33保持定位的作用，基本封闭于摄像芯片12的传感器阵列区域14。模制件26采用对本领域技术人员已知的通常常规“重叠成型”技术形成。在模制操作之后，模型可用于摄像芯片12的传感器阵列区域14的曝光（exposure）。最后，在“O/M固化”操作130中，模制件26被简单地热固化。
图14是总结进行图11的器件分离操作104的一个具体方法131的流程图。首先，在“连接盖带”操作132中保护带60被放置在所有PCB16a上方（如图9所示）。然后，在“锯成单片”操作134中，各个PCB16a被锯开。通过保护带60使得这种锯开得以正确进行，使得所得产品是多个单独的PCB组件22a，每个仍在其上具有各部分的保护带60。保护带60是用于在钎焊过程中保护元器件等的常见商品。最后，在“移除盖带”操作138中，这些保护带60被从每个PCB组件22a移除。
图15中总结进行方法100的透镜安装操作105的一个具体方法139的流程图。在“透镜安装”操作140中，透镜组件24a中的一个插入到模制件26（图10）中的一个中。在“聚焦和测试”操作142中，透镜组件24a上下移动（沿图1的Z轴32）以使透镜组件24a相对摄像芯片12的传感器阵列区域14精确聚焦。正确的聚焦通常由常规的自动聚焦测试装备确定。应注意发明人相信通过在“重叠成型”操作128期间参照模套56相对摄像芯片12的位置，这一操作在未来可被取消。最后，在“胶水分布和固化”操作144中，如这里之前所述，紫外固化粘合剂28被涂布，并且随后被用紫外光固化。
图16是根据本发明另一替代实施例的摄像模块300的剖视侧视图。摄像模块300包括具有传感器阵列区域304的摄像器件302（例如集成电路摄像芯片），整个形成在摄像器件302上的透镜保持件306（例如，模制的壳体），以及安放在透镜保持件306内的透镜组件308。在本实施例中，透镜保持件306形成在摄像器件302的顶面310上并在顶面310的周围边界内，透镜保持件306还限定接收透镜组件308并相对传感器阵列区域304定位透镜组件308的凹部312。传感器阵列区域304可将由透镜组件308聚焦在其上的光学图像转换成电信号，使得摄像器件302可将光学图像转换成数字图像数据并将该数字图像数据提供到主机电子设备（未示出），例如，蜂窝电话，PDA等的电路。
透镜组件308通过透镜保持件306附接到摄像器件302并相对摄像器件302定位。在本实施例中，透镜组件308由凹部312横向对准并用透镜保持件306纵向支撑，使得在透镜组件308与传感器阵列区域304之间限定间隙314。透镜保持件306起到使透镜组件308沿z方向315与传感器阵列区域304相距预定距离的基准面的作用，使得通过透镜组件308透射的图像被适当聚焦在传感器阵列区域304上。可选地，可在透镜保持件306和透镜组件308上提供替代的聚焦机构（例如，互补螺纹组），以将透镜组件308相对传感器阵列区域304适当定位。在任何情况下，当透镜组件308被适当定位并聚焦时，透镜组件308固定（例如，通过粘合剂316）到透镜保持件306以保持所需聚焦位置。
摄像模块300还可包括传感器阵列区域304上方的可选的保护部件。例如，在透镜保持件306安装在摄像器件302上之前或之后，可在传感器阵列区域304上方应用如玻璃片这样的保护盖318。在透镜保持件306安装之前应用保护盖318的情况下，一旦透镜保持件306形成在摄像器件302上，透镜保持件306可适用于将保护盖318保持定位。
为便于形成与主机电子设备（例如，蜂窝电话、PDA等）的电连接，摄像器件302包括多个电触点320，使摄像器件302能电耦接到主机设备的印刷电路板（PCB）322。在本实施例中，电触点320是形成在摄像器件302的底面上的导电焊盘。电触点320通过焊料球（solder ball）326电连接到在PCB 322上形成的多个互补电触点324，所述焊料球326还将摄像模块300机械固定到PCB 322。另外，电触点320通过贯通摄像器件302形成的多个（只示出两个）通孔328与摄像器件302的电子电路（未示出）耦接。还应注意通孔328可用包括但不限于钻孔和化学侵蚀的多种方法在制造摄像器件302的各种阶段中形成。最后，PCB 322可用本领域已知的各种方法的任意一种附接到主机设备。
摄像模块300的一个重要优点是相比现有技术摄像模块300尺寸显著减小。具体地，透镜保持件306形成在摄像器件302的顶面310的周围边界内。因此，摄像模块300的所占用的空间尺寸不大于摄像器件302的横向尺寸。进一步地，减小透镜保持件306的尺寸还减小与透镜保持件306制造有关的材料成本。
图17是移除透镜组件308的摄像模块300的示意顶平面视图。如图17所示，透镜保持件306是形成在摄像器件302的顶面310的周围边界内的柱形壳体。因此，透镜保持件306在X方向330和Y方向332上不会延伸超过摄像器件302的所占用的空间尺寸。尽管在本实施例中，透镜保持件306的宽度/直径大致等于摄像器件302的宽度，应理解透镜保持件306不需要延伸到摄像器件302的边缘。透镜保持件306也不需要是圆形的。尽管相信所示的具体结构是有利的，但是如各种具体应用可能需要，透镜保持件306可具有任何适用的形状。
注意透镜保持件306通常由传感器阵列区域304围绕但不封闭。透镜保持件306相对传感器阵列区域304定位，使得当透镜组件308定位在凹部312中时，透镜保持件306的壁相对传感器阵列区域304定位（例如定中）透镜组件308。因此，由透镜组件308透射的图像可与传感器阵列区域304适当横向对齐。
图18A是具有多个（该具体例子中为9个）分立的摄像器件302的基板400（例如，硅晶片）的一部分的透视图，每个摄像器件302都具有传感器阵列区域304。另外，多个透镜保持件306的每一个整个形成在对应的摄像器件302之一上并在其周围边界内。当摄像器件302形成在基板400上之后，透镜保持件306在一次模制操作中同时形成在对应的摄像器件302上。然后摄像器件302可彼此分离（单片化过程），以生成多个单独的摄像模块300。
图18A示出的摄像模块300中，透镜保持件306中没有安装透镜组件308。但应注意，透镜组件308可在摄像模块300彼此分离之前或之后安装在透镜保持件306中。例如，可在透镜保持件306形成在晶片400上之后，而晶片400被分割之前将透镜组件308插入到透镜保持件306内。实际上，如果在晶片400被分割之前将透镜组件308定位在透镜保持件306内，则透镜组件308可保护传感器阵列区域304在单片化过程中不受污染。
在基板400上同时形成透镜保持件306具有重要的优点。具体地，在晶片制造期间在一个步骤内形成多个透镜保持件306会节省制造时间，并消除在摄像芯片302从基板400分离后形成透镜保持件306的过程中固有的制造误差。因此，可用的摄像模块300的产量显著增加。
图18B是基板400的在被分割成多个单独的摄像模块300后的透视图。由于透镜保持件306在制造基板400期间形成并直接固定到摄像器件302，摄像模块300可通过常规的部件安装装备和工艺作为单独的部件直接安装在PCB（例如PCB 322）上，而不用担心透镜保持件306与摄像器件302之间的对准。但应注意，可在基板400被分割之后和/或摄像器件302已安装在PCB或其它基板上之后，透镜保持件306形成在摄像器件302上，这也在本发明的范围内。
图19是根据本发明另一方面的另一摄像模块500的剖面侧视图。摄像模块500包括具有传感器阵列区域504的摄像器件502（例如摄像集成电路芯片），完全形成在摄像器件502上的透镜保持件506（例如，模制外壳），以及定位在透镜保持件506内的透镜组件508。与透镜保持件306类似，透镜保持件506形成在摄像器件502的顶面510上（图20）并在顶面510的周围边界内。另外，与传感器阵列区域304类似，传感器阵列区域504用以将经过透镜组件508的光学图像转换成电子图像数据。
在本实施例中，透镜保持件506和透镜组件508包括另一聚焦调整特征部。具体地，透镜保持件506具有凹部512和突起513。凹部512接收透镜组件508并将透镜组件508相对传感器阵列区域504横向定位。突起513支撑透镜组件508，并起到将透镜组件508定位在传感器阵列区域504上方预定高度的基准面的作用，从而将透镜组件508生成的图像在传感器阵列区域504上适当聚焦。另外，突起513防止透镜组件508与摄像器件502之间无意的碰触，从而在透镜组件508与传感器阵列区域504之间提供保护间隙514。一旦透镜组件508被适当定位而与突起513邻接，则提供粘合剂516以防止透镜组件508与摄像器件502之间的相对移动。
与摄像模块300类似，摄像模块500还包括在传感器阵列区域504上方的可选的保护部件。例如，可在透镜保持件506附接到摄像器件502之前、期间或之后，将玻璃片这样的保护盖518应用到传感器阵列区域504。在透镜保持件506的附接之前或期间应用保护盖518的情况下，透镜保持件506可用于将保护盖518保持定位。
摄像模块300与摄像模块500之间的另一个区别是电接触盘的位置。摄像模块500包括多个电触点520（例如，线焊盘）形成在摄像器件502的外周周围并在其顶面510上，而非形成在摄像器件502的底面上。通过线525，电触点520电连接PCB 522上的电触点524。只要顶面510上有足够空间，在顶面510上形成电触点520就不需要生成通到摄像器件502的后表面的通孔。
图20是透镜组件508的移除摄像模块500后的示意顶平面视图。如图20所示，透镜保持件506是形成在摄像器件502的顶面510的周围边界内的柱形外壳。由于透镜保持件506的宽度/直径或多或少小于摄像器件502的宽度，透镜保持件506不会阻挡摄像器件502的顶面510上形成的任何电触点520。
图20还示出突起513的顶视图。突起513通常是圆形，使得透镜组件508由此在其整个周长受到支撑。但应注意，为了提供一种可调焦机构，突起513的基准面可修改为包括“台阶”或斜面部分。
现将参照图21A-22说明本发明的方法。为了清楚的解释，这些方法将参照执行具体功能的前述实施例的具体部件进行说明。但是，应理解不论是这里所示的还是考虑本公开而发明的其它元件可代替本文中所引述的元件，而不背离本发明的范围。因此，应理解本发明不局限于执行任何具体功能的任何具体元件。进一步地，本发明的某些步骤不必以下述顺序进行。例如，在某些情况下，两个或更多方法步骤可以不同顺序或同时进行。另外，所述方法的某些步骤可为可选的（即使没有被标示为可选），因而可被省略。特别是考虑到前述本发明的说明，这里所公开的方法及其变形将会是显然的，并被认为是在本发明的全部范围内。
图21A是制造根据本发明一个实施例的摄像模块（例如摄像模块300）的方法600A的流程图。在第一步602中，提供在其上形成有多个分立摄像器件302的基板（例如基板400）。然后，在第二步604中，多个透镜保持件306（例如模制外壳）固定在基板400中，使得每个透镜保持件306固定在对应的一个分立的摄像器件302上。接下来，在可选的第三步606中，透镜组件308附接到每个透镜保持件306。然后在第四步608中，分立的摄像器件302被彼此分离，从而生成多个单独的摄像模块300。最后，在可选的第五步610中，如果在第三步606期间透镜组件308没有定位在透镜保持件306中，则将透镜组件308定位在透镜保持件306中。
图21B是另一制造摄像模块300的方法600B的流程图。在第一步602中，提供在其上形成有多个分立摄像器件302的基板（例如基板400）。然后，在第二步612中，分立的摄像器件302被彼此分离成多个单独的摄像器件302。接下来，在第三步614中，透镜保持件306整个形成在单个摄像器件302上，以形成摄像模块300。最后，在可选的第四步616中，透镜组件308附接到透镜保持件306。
图22是将本发明的摄像模块安装到电子通讯主机的电路基板（例如，PCB，柔性电路基板等）的方法。在第一步702中，提供一种摄像模块（例如，摄像模块300），所述摄像模块包括具有透镜保持件306整个形成在其上的摄像器件302。然后，在第二步704中，提供主机设备的电路基板（例如，PCB 322）。最后，在第三步706中，摄像模块300例如通过将摄像器件302的电触点320焊接到PCB 322的互补电触点324而直接安装到PCB 322。
应注意，尽管参照图16-18B所示的摄像模块300描述方法600A、600B和700，这些方法也可应用于图19和20所示的摄像模块500，以及这里未具体说明的其它摄像模块。
本发明可做各种变形而不改变其价值或范围。例如，根据具体应用的需要或方便，与这里所述例子有关的所示及所述部件的尺寸、形状和数量可个别或全部改变。
类似的其它基板材料，例如陶瓷，可用于代替这里所述PCB 16。
另一个变形是用例如透明塑料、玻璃或其它光学上可接受的材料制成的光学透明间隔件代替这里所述空间填充间隙30。提供与摄像芯片12和透镜组件24都邻接的间隔件可消除在透镜安装操作期间聚焦透镜的需要。另外，例如变焦透镜组等这样的第二透镜组可配合到已机械定中的透镜组件24或24a中。间隔件还可起到保护盖的作用，从而不需要提供单独的保护盖。
尽管发明人目前相信通过粘合剂将透镜组件24、24a安装到模制件26等是最可行的方法，但是通过其它机械手段，例如机械夹等，将透镜组件24、24a相对摄像芯片12固定到PCB 16也在本发明的范围内。
本发明的显而易见的变形可包括在“锯开单片化”操作134之间将透镜组件24a安装到模制件26。当然，这需要对本方法作其它一些修改以确保传感器阵列区域14在“锯开单片化”操作134等期间受到保护。
额外的部件和/或零件可容易地加到本发明。一个可能的例子是在模制件26上提供玻璃盖。这种盖可起到几个作用。它可在存储、运输和操作期间保护传感器阵列区域14，它可选的提供一种可由“拾放（pick-and-place）”机械举起的功用，它还可在回流焊接操作期间保护传感器阵列区域14。
本领域技术人员应明白可对摄像模块300和500作修改（包括以上所述的）而不背离本发明的范围。例如，晶片400有可能包括更多或更少数量的摄像器件302。作为另一个例子，单个保护盖可放在晶片400上方，使得当晶片400被分割时，每个摄像模块300可包括一部分保护盖。作为另一个例子，当基板400被分割时第二保护盖可放在透镜保持件306上方，使得碎屑不会进入透镜保持件306。作为另一个例子，可在形成透镜保持件306后的任何时候，例如单片化之前、单片化之后但在摄像模块300安装在PCB 322上之前，或在摄像模块300安装在PCB 322上之后，将透镜组件308定位在透镜保持件306内。
以上所有都只是本发明可用实施例的部分例子。本领域技术人员易于注意到可做出无数修改和替换而不背离本发明的精神范围。
因此，这里的公开内容不意味着限制，所附权利要求应理解为包含本发明的全部内容。
工业应用性
本发明的集成摄像模块10、10a可广泛用于在非常小的设备，例如小型数字摄像和蜂窝电话等中捕捉可视图像。该设备和方法适于广泛领域的应用，包括采用从VGA解析度到1.3M像素或更高的传感器模块。与采用常规方法的壳体附接相比，这里所述方法和装置的模制材料廉价，工艺成本较低。这主要是因为与一次附接透镜相比，容易一次对其上具有大量摄像模块10的整个面板进行模制处理。另外，模制化合物的成本会比前述的用于附接透镜的单独外壳件成本要低。
另外，在摄像模块300和500的情况下，可在摄像器件302和502的晶片400上分别同时形成多个透镜保持件306和506。这样做显著减小透镜保持件306和506的尺寸、摄像模块300和500所需制造时间、以及总体成本。
根据本发明，摄像模块10、300和500的最终组件会更坚固，并相对X和Y位置更准确。这是通过确保传感器管芯位置和重叠成型嵌件位置由基板上相同的位置基准来控制而实现的。当前的方法包括采用引导销和用于外壳安装的其它手段。与具有更高尺寸精度和更稳定尺寸的模具相比，这些手段固有地引入更大的组织公差。
如前所述，Z维度准确性可参照摄像芯片12、302、502本身的表面而实现，该表面是摄像聚焦的关键基准。可以预期。这将避免了多数情况下主动对准的需要。另外，由于实际上不必将透镜组件旋转到螺纹外壳而完成对准，这必然会使得透镜位置更加稳定。
进一步可预期根据本发明所需部件数量的减少本身会导致进一步的成本节约。
由于本发明的摄像模块10、10a、300、500易于生产及与用于摄像系统及其它尚未设想的已有设计结构集成，并且因为具有这里所述的优点，可预期这在工业上会易于被接受。因为这些和其它原因，可预期本发明的效用和工业应用性在范围和持续时间上都会非常可观。

Claims (54)

1.一种摄像模块，包括：
摄像集成电路芯片，具有顶面和形成在所述顶面上的传感器阵列；
透镜；以及
模制在所述摄像集成电路芯片的顶面上的透镜保持件，所述透镜通过所述透镜保持件相对所述摄像集成电路芯片定位，并且
其中所述透镜保持件没有延伸超出所述摄像集成电路芯片的顶面的周围边界。
2.根据权利要求1所述的摄像模块，其中进一步包括位于所述摄像集成电路芯片的所述传感器阵列上方的保护盖。
3.根据权利要求1所述的摄像模块，其中所述透镜保持件限定出用于接收所述透镜的凹部。
4.根据权利要求3所述的摄像模块，其中当所述透镜位于所述凹部内时，所述凹部将所述透镜相对所述摄像集成电路芯片定位。
5.根据权利要求4所述的摄像模块，其中所述透镜保持件包括用于固定所述透镜与所述摄像集成电路芯片之间的距离的基准面。
6.根据权利要求1所述的摄像模块，其中所述透镜固定到外壳，使得在至少一部分所述透镜与所述摄像集成电路芯片之间具有间隙。
7.根据权利要求1所述的摄像模块，其中所述透镜通过可调聚焦机构耦接到所述透镜保持件。
8.根据权利要求1所述的摄像模块，其中所述透镜是透镜组的组成部件。
9.根据权利要求1所述的摄像模块，其中
所述摄像集成电路芯片包括非感光区域；以及
所述透镜保持件模制在所述非感光区域上，从而不遮住所述传感器阵列。
10.根据权利要求1所述的摄像模块，其中进一步包括至少一个电触点，用以将所述摄像集成电路芯片电耦接到电子设备。
11.根据权利要求10所述的摄像模块，其中所述至少一个电触点位于设置有所述透镜保持件的所述摄像集成电路芯片的表面的暴露部分上。
12.根据权利要求10所述的摄像模块，其中
所述至少一个电触点形成在所述摄像集成电路芯片的底面上。
13.根据权利要求1所述的摄像模块，其中，所述透镜保持件的宽度小于所述摄像集成电路芯片的所述顶面的对应宽度。
14.根据权利要求1所述的摄像模块，其中，所述摄像集成电路芯片的所述顶面包括位于所述透镜保持件外侧的至少一个电触点。
15.一种用于制造摄像模块的方法，所述方法包括：
提供其上形成有多个分立的摄像器件的基板；以及
将多个透镜保持件设置在所述基板上，所述透镜保持件中的每一个被设置在所述多个摄像器件中对应的一个的顶面上，
其中在所述基板上设置所述多个透镜保持件的步骤包括将所述多个透镜保持件中的每一个整个地定位在所述摄像器件中所述对应的一个的周围边界内；并且
在所述基板上设置所述多个透镜保持件的步骤包括在所述基板上模制所述多个透镜保持件。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述基板上模制所述多个透镜保持件的步骤包括在所述基板上同时模制所述多个透镜保持件。
17.根据权利要求15所述的方法，其中进一步包括当在所述基板上设置所述透镜保持件的步骤后，分离所述多个分立的摄像器件。
18.根据权利要求15所述的方法，其中进一步包括将保护盖放在所述多个分立的摄像器件中的每一个的上方。
19.根据权利要求18所述的方法，其中将保护盖放在所述多个摄像器件中的每一个的上方的步骤在将所述多个透镜保持件设置在所述基板上的步骤期间进行。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述保护盖是模制的间隔件。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述保护盖是玻璃的。
22.根据权利要求15所述的方法，其中设置所述多个透镜保持件的步骤包括在所述多个透镜保持件中的每一个中形成透镜接收凹部。
23.根据权利要求22所述的方法，其中进一步包括将对应的透镜单元定位到所述多个透镜保持件中的每一个的所述透镜接收凹部中。
24.根据权利要求23所述的方法，其中定位所述透镜单元的步骤包括将所述透镜单元中的每一个与所述透镜保持件中对应的一个的基准面邻接，以固定所述透镜单元与所述摄像器件之间的距离。
25.根据权利要求23所述的方法，其中将所述透镜单元定位在所述透镜保持件内的步骤在所述分立的摄像器件仍然是所述基板的一体部分时进行。
26.根据权利要求15所述的方法，其中进一步包括将对应的透镜附接到所述多个透镜保持件中的每一个。
27.根据权利要求26所述的方法，其中将所述对应的透镜附接到所述透镜保持件中的每一个的步骤在所述分立的摄像器件仍然是所述基板的一体部分时进行。
28.根据权利要求26所述的方法，其中进一步包括在所述分立的摄像器件仍然是所述基板的一体部分时，聚焦每一个所述对应的透镜。
29.根据权利要求15所述的方法，其中所述多个摄像器件中的每一个包括：
位于所述摄像器件的所述顶面上的摄像电路；以及
形成在所述摄像器件的底面上的电触点。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述摄像器件中的每一个包括通过所述基板的通孔，用以将所述摄像电路与所述电触点连接。
31.根据权利要求29所述的方法，其中所述多个透镜保持件中的每一个的宽度与所述摄像器件中所述对应的一个的宽度大致相同。
32.根据权利要求15所述的方法，其中进一步包括：
将所述分立的摄像器件彼此分离；并且其中
将所述多个透镜保持件设置在所述基板上的步骤包括在分离所述分立的摄像器件的步骤之后，将透镜保持件整个设置在多个单独的摄像器件中的至少一个上。
33.根据权利要求15所述的方法，其中在所述基板上模制所述多个透镜保持件的步骤包括使所述多个摄像器件中每一个的顶表面与模型嵌件接触。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述模型嵌件包括挠性表面，用于保护所述多个摄像器件。
35.根据权利要求15所述的方法，其中，所述透镜保持件中的每一个的宽度小于所述摄像器件中相应一个的所述顶面的对应宽度。
36.根据权利要求15所述的方法，其中，所述摄像器件中的每一个包括位于所述摄像器件的所述顶面上且位于所述透镜保持件外侧的至少一个电触点。
37.根据权利要求15-36中任一项所述的方法，其中：
所述基板为其上形成有多个分立的摄像器件的硅晶片。
38.一种硅晶片，包括：
多个分立的摄像器件；以及
多个透镜保持件，每个透镜保持件安装在所述摄像器件中对应的一个上，其中所述透镜保持件中的每一个模制在对应的所述摄像器件的顶面上并整个地在所述顶面的周围边界内。
39.根据权利要求38所述的硅晶片，其中进一步包括多个保护盖，每个保护盖位于所述多个摄像器件中对应的一个的上方。
40.根据权利要求39所述的硅晶片，其中所述保护盖是模制的间隔件。
41.根据权利要求39所述的硅晶片，其中所述保护盖是玻璃的。
42.根据权利要求38所述的硅晶片，其中所述多个透镜保持件中的每一个包括透镜接收凹部。
43.根据权利要求42所述的硅晶片，其中进一步包括位于每一个所述透镜接收凹部内的对应的透镜单元。
44.根据权利要求43所述的硅晶片，其中所述透镜保持件每个包括用于将所述对应的透镜单元相对所述摄像器件定位的基准面。
45.根据权利要求38所述的硅晶片，其中进一步包括多个透镜单元，每个透镜单元安装到所述多个透镜保持件中对应的一个上。
46.根据权利要求45所述的硅晶片，其中所述透镜单元安装到所述透镜保持件上，使得在所述透镜单元与所述摄像器件之间具有间隙。
47.根据权利要求38所述的硅晶片，其中所述分立的摄像器件中的每一个包括：
位于所述对应的摄像器件的所述顶面上的摄像电路；以及
在所述对应的摄像器件的底面上形成的电触点。
48.根据权利要求47所述的硅晶片，其中所述透镜保持件中每一个的最大宽度与所述摄像器件中所述对应的一个的最大宽度大致相同。
49.根据权利要求47所述的硅晶片，其中所述摄像器件中的每一个包括通过所述硅晶片的通孔，用以将所述摄像电路与所述电触点连接。
50.根据权利要求38所述的硅晶片，其中，所述透镜保持件中的每一个的宽度小于所述摄像器件中相应一个的所述顶面的对应宽度。
51.根据权利要求38所述的硅晶片，其中，所述摄像器件中的每一个包括位于所述摄像器件的所述顶面上且位于所述透镜保持件外侧的至少一个电触点。
52.根据权利要求38-51中任一项所述的硅晶片，其中：
所述多个分立的摄像器件中的每一个是摄像芯片。
53.一种电子通讯设备，包括：
用于与另一电子通讯设备进行通讯的通讯电路；以及
根据权利要求1-14中任一项所述的摄像模块。
54.根据权利要求53所述的电子通讯设备，其中进一步包括
包括所述通讯电路的至少一部分的电路基板；并且其中
所述摄像模块安装在所述电路基板上。
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Address after: North to the East, 330013 in Jiangxi province Nanchang city Nanchang economic and technological development zones clove road Longtan ditch

Applicant after: NANCHANG OFILM OPTICAL-ELECTRONIC TECH Co.,Ltd.

Address before: American California

Applicant before: Digital Optics Corp.

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Address after: 330096 no.1404, Tianxiang North Avenue, Nanchang hi tech Industrial Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province

Patentee after: Jiangxi Jinghao optics Co.,Ltd.

Address before: 330013 Nanchang economic and Technological Development Zone, Nanchang, Jiangxi, north of the lilac road and the north of the Longtan canal.

Patentee before: NANCHANG OFILM OPTICAL-ELECTRONIC TECH Co.,Ltd.

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