CN103369221A - 具有保护管的晶片级相机模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有保护管的晶片级相机模块。一种设备包括图像传感器模块，其中透镜堆叠安置在所述图像传感器模块上。保护管安置在所述图像传感器模块上且封闭所述透镜堆叠。金属外壳封闭所述保护管。所述金属外壳包括外壳支脚，所述外壳支脚适于将所述图像传感器模块紧固在所述金属外壳的所述外壳支脚与所述保护管之间。

Description

具有保护管的晶片级相机模块
相关申请案的参考
本申请案与2012年3月30日申请的题目为“具有卡扣式闩锁的晶片级相机模块(Wafer Level Camera Module With Snap-In Latch)”且转让给本申请案的受让人的第##/###,###号共同待决的申请案相关。
技术领域
本发明大体上涉及图像传感器。更具体来说，本发明的实施例与晶片级相机模块相关。
背景技术
晶片级相机模块是具有小占据面积且可在例如移动电话、笔记本计算机、平板计算机等应用中利用的相机模块。晶片级相机模块包括用以聚焦图像的光学器件以及用于感测图像的图像传感器。为了俘获高质量图像，相机模块的光学器件通常包括若干透镜，其由玻璃晶片和/或间隔件分开。所述透镜被堆叠在透镜堆叠中。所述透镜堆叠安置在图像传感器模块上。透镜堆叠和图像传感器模块通常被封闭在金属外壳内。
不断努力来降低生产成本且改进晶片级相机模块的制造和组装的良率。低良率的结果是生产成本增加。因此，需要可提高良率且因此降低生产成本的晶片级相机模块和晶片级相机模块组装方法。此外，需要具有增强的机械强度、改进的电磁兼容性(EMC)性能和减少的与杂散光相关的假象的晶片级相机模块。
发明内容
本申请案的一方面涉及一种设备，其包含：图像传感器模块；透镜堆叠，其安置在所述图像传感器模块上；保护管，其安置在所述图像传感器模块上且封闭所述透镜堆叠；以及金属外壳，其封闭所述保护管，所述金属外壳包括外壳支脚，所述外壳支脚适于将所述图像传感器模块紧固在所述金属外壳的所述外壳支脚与所述保护管之间。
本申请案的另一方面涉及一种用于组装的方法，其包含：将多个透镜堆叠附接到多个图像传感器模块上；将所述多个透镜堆叠封闭在多个保护管中；将所述多个保护管封闭在多个金属外壳中，其中所述金属外壳中的每一者包括外壳支脚；以及将所述图像传感器模块紧固在所述多个金属外壳的所述外壳支脚与所述多个保护管之间。
本申请案的又一方面涉及一种用于组装的方法，其包含：将透镜堆叠附接到图像传感器模块上；将所述透镜堆叠封闭在保护管中；将所述保护管封闭在具有外壳支脚的金属外壳中；以及将所述图像传感器模块紧固在所述金属外壳的所述外壳支脚与所述保护管之间。
附图说明
参考以下图式描述本发明的非限制性和非详尽实施例，其中除非另有指定，否则各图中相同的参考标号指代相同的零件。
图1为典型晶片级相机模块的说明。
图2说明典型晶片级相机模块中的透镜堆叠、图像传感器模块、金属外壳和插入件。
图3A到3E说明根据本发明的教示的用于组装实例晶片级相机模块的过程。
图4说明根据本发明的教示的保护管的不具有凸沿的盖帽的实例。
图5说明根据本发明的教示的实例保护管的变型。
图6A到6I说明根据本发明的教示的在单个化之后使用晶片级组件重构的晶片级组装过程的实例。
图7A到7C说明根据本发明的教示的实例透镜堆叠、保护管和金属外壳的横截面形状的各种实例。
具体实施方式
如将展示，揭示提供具有保护管的晶片级相机模块的实例的方法和设备。在以下描述中，陈述许多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将显而易见，不需要采用特定细节来实践本发明。在其它例子中，未详细描述众所周知的材料或方法以免混淆本发明。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”或“一实例”的参考意指结合所述实施例或实例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“一个实例”或“一实例”在本说明书中各个地方的出现未必全部指代同一实施例或实例。此外，可在一个或一个以上实施例或实例中以任何合适组合和/或子组合来组合所述特定特征、结构或特性。特定特征、结构或特性可包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能性的其它合适组件中。另外，应了解，随同提供的图式用于向所属领域的技术人员进行解释的目的，且图式未必按比例绘制。
揭示针对具有保护管的晶片级相机模块的实例方法和设备。如将了解，根据本发明的教示的晶片级相机模块和晶片级相机模块组装方法可提供增大的良率以及减小的生产成本。另外，根据本发明的教示，所揭示的包括保护管的晶片级相机模块的实例提供增强的机械强度(其提供对透镜堆叠的额外保护)以及改进的电磁兼容性(EMC)性能和减少的与杂散光相关的假象。
为了说明，图1为典型晶片级相机模块20的示意图。晶片级相机模块20包括位于金属外壳26中的透镜堆叠22和图像传感器模块24。插入件28为具有孔口的盖帽，且经配置以闭合金属外壳26。
图2说明透镜堆叠22、图像传感器模块24、金属外壳26和插入件28。如图所示，透镜堆叠22包括位于玻璃晶片32上的一个或一个以上透镜34以及间隔件36。图像传感器模块24包括图像传感器裸片42、安装在图像传感器裸片上的间隔件44、安装在间隔件上的盖玻片46以及安装到图像传感器裸片的多个焊料球48。金属外壳26可包括弯曲的钩状外壳支脚52。
图3A到3E说明根据本发明的教示的用于组装实例晶片级相机模块的过程。图3A展示透镜堆叠22，其包括位于玻璃晶片32上的一个或一个以上透镜34以及间隔件36。图3B展示安置在图像传感器模块24上的透镜堆叠22，所述图像传感器模块24包括图像传感器裸片42、安装在图像传感器裸片上的间隔件44、安装在间隔件44上的盖玻片46以及安装到图像传感器的多个焊料球48。在其它实例中，应了解，多个焊料球48可用焊料凸块、焊料垫或其它电连接元件替代。在一个实例中，可在透镜堆叠22与图像传感器模块24之间施加胶水或粘合剂。
在所说明的实例中，图3C展示安置在图像传感器模块24上且封闭透镜堆叠22的保护管60。在所述实例中，保护管60包括具有孔口的盖帽66，如图所示。在一个实例中，盖帽66包括延伸部或凸沿68。在一个实例中，在盖帽66与透镜堆叠22之间存在间隙，如图所示。在另一实例中，在盖帽66与透镜堆叠22之间不存在间隙。
在所说明的实例中，图3D展示金属外壳70，其适于封闭保护管60。如所描绘的实例中所展示，金属外壳包括钩状外壳支脚76。在一个实例中，图像传感器模块24适于在保护管60被封闭于金属外壳70内时紧固在金属外壳70的外壳支脚76与保护管60之间。
为了说明，图3E说明金属外壳70封闭保护管60，其中保护管60被插入到金属外壳70中。如图所示，外壳支脚76的内表面从一侧按压在图像传感器模块24上，且保护管60从另一侧按压图像传感器模块24。以此方式，根据本发明的教示，当保护管60被封闭在金属外壳70内时，图像传感器模块24被紧固在金属外壳70的外壳支脚76与保护管60之间。
应了解，如所描述的封闭在金属外壳70中的保护管60紧固并且对准透镜堆叠22与图像传感器模块24。因此，如所描述的利用保护管60以及金属外壳70提高了良率，并且又降低总生产成本。根据本发明的教示，保护管60还增强机械强度，改进电磁兼容性(EMC)性能，且防止与杂散光相关的假象。
在一个实例中，可在透镜堆叠22与图像传感器模块24之间施加胶水或第一粘合剂23，如图3B中所示。另外，可在外壳支脚76的内表面与图像传感器模块24之间施加第二粘合剂25，且可在保护管60与图像传感器模块24之间施加第三粘合剂27，如图3E所描绘的实例中所示。
图4说明根据本发明的教示的另一实例晶片级相机模块。应注意，图4中所说明的实例晶片级相机模块与图3A到3E中所说明的实例晶片级相机模块共享许多相似性。然而，不同之处在于图4中所说明的实例晶片级相机模块展示保护管60的不具有凸沿68的盖帽66，如图3A到3E所示的实例晶片级相机模块中所说明。
图5说明根据本发明的教示的实例保护管60的变型。明确地说，图5展示保护管60包括由挡块62和薄化壁64界定的凹座，所述凹座适于接受并固持图像传感器模块24。应了解，根据本发明的教示，保护管60的其它变型也是可能的。应注意，图4到5中所说明的实例展示在盖帽66与透镜堆叠22之间不存在间隙。在其它实例中，应注意，可在盖帽66与透镜堆叠22之间存在间隙(未图示)。
在一个实例的组装过程中，每一组件(包括透镜堆叠、图像传感器模块、保护管和金属外壳)可全部被单个化且个别地组装，如出于解释目的而关于图3A到3E所展示和描述。在另一实例中，所述组件可以晶片级进行组装，如下文关于图6A到6I的实例中所展示。应了解，虽然图6A到6I出于解释目的而说明晶片级相机模块的三个单元，但根据本发明的教示，可在晶片上存在几百或几千个单元。
为了说明，图6A到6I展示根据本发明的教示的在单个化之后使用晶片级组件重构的实例晶片级组装过程。图6A展示在以晶片级制造图像传感器模块102之后对其进行单个化。图6B展示通过将经单个化的图像传感器模块102安装在衬底或胶带104上来返回以晶片级对其进行重构或重新布置。图6C展示在以晶片级制造透镜堆叠106之后对其进行单个化并将其安置在图像传感器模块102上。可在透镜堆叠106与图像传感器模块102之间施加胶水或粘合剂。图6D展示通过将所制造的保护管108安装在衬底或胶带110上来以晶片级对其进行重构。图6E展示安置在图像传感器模块102上的保护管108。在一个实例中，在保护管108与图像传感器模块102之间施加胶水或粘合剂。图6F展示移除安装图像传感器模块102的衬底或胶带104。图6G展示通过将所制造的包括外壳支脚113的金属外壳112安装在衬底或胶带114上来以晶片级对其进行重构。图6H展示金属外壳封闭保护管108。可在金属外壳112的外壳支脚113的内表面与图像传感器模块102之间施加胶水或粘合剂。图6I展示移除安装金属外壳112的衬底或胶带114以及安装保护管108的衬底或胶带104。
在各种实例中，一些组件可未必按上文由图6A到6I出于解释目的而表示的次序来进行单个化。举例来说，在一个实例中，图像传感器模块102可直到图6E中所示的步骤才进行单个化。根据本发明的教示，单个化和重构的其它布置也是可能的，包括以晶片级重构透镜堆叠106。
应理解，上述图式中所说明的透镜堆叠、保护管和金属外壳的横截面可为圆形、正方形、矩形或其它形状。为了说明，图7A到7C为各种实例的沿着图3E中所描绘的实例的线A-A'的横截面说明。如图所示，图7A说明透镜堆叠22、保护管60和金属外壳70的横截面具有圆形形状。图7B说明透镜堆叠22、保护管60和金属外壳70的横截面具有正方形形状。图7C说明透镜堆叠22、保护管60和金属外壳70的横截面具有矩形形状。
在先前图式所示的实例中，在透镜堆叠22与保护管60的壁之间不存在间隙。在其它实例中，应了解，根据本发明的教示，可在透镜堆叠22与保护管60的壁之间存在间隙。另外，在各种实例中，在保护管60的壁与金属外壳70的壁之间不存在间隙，如以上图式中所示。在其它实例中，根据本发明的教示，可在保护管60的壁与金属外壳70的壁之间存在间隙(未图示)。
以上对本发明的所说明的实例的描述(包括说明书摘要中所描述的内容)不希望为详尽的或限于所揭示的精确形式。尽管本文中出于说明性目的描述本发明的特定实施例和实例，但在不脱离本发明的较广精神和范围的情况下能够做出各种等效修改。实际上，应了解，出于解释目的来提供特定实例电压、电流、频率、功率范围值、时间等，且根据本发明的教示，还可在其它实施例和实例中采用其它值。
可鉴于以上详细描述来对本发明的实例做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应被解释为将本发明限于说明书和权利要求书中所揭示的特定实施例。而是，范围应全部由所附权利要求书来确定，所述权利要求书应根据所确立的权利要求解释原则来解释。因此，本说明书和图式应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (22)

1.一种设备，其包含：
图像传感器模块；
透镜堆叠，其安置在所述图像传感器模块上；
保护管，其安置在所述图像传感器模块上且封闭所述透镜堆叠；以及
金属外壳，其封闭所述保护管，所述金属外壳包括外壳支脚，所述外壳支脚适于将所述图像传感器模块紧固在所述金属外壳的所述外壳支脚与所述保护管之间。
2.根据权利要求1所述的设备，其中第一粘合剂施加在所述透镜堆叠与所述图像传感器模块之间。
3.根据权利要求1所述的设备，其中第二粘合剂施加在所述外壳支脚与所述图像传感器模块之间。
4.根据权利要求1所述的设备，其中第三粘合剂施加在所述保护管与所述图像传感器模块之间。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述图像传感器模块包含图像传感器裸片、安装在所述图像传感器裸片上的间隔件、安装在所述间隔件上的盖玻片以及安装到所述图像传感器裸片的多个焊料球。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述透镜堆叠包含至少一个透镜。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述保护管包括具有凸沿的盖帽。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述透镜堆叠与封闭所述透镜堆叠的所述保护管的内壁接触。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述保护管包括薄化壁，所述薄化壁界定在所述保护管中且适于接受并固持所述图像传感器模块的挡块和凹座。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述透镜堆叠、所述保护管和所述金属外壳的横截面为圆形、正方形和矩形形状中的一者。
11.一种用于组装的方法，其包含：
将多个透镜堆叠附接到多个图像传感器模块上；
将所述多个透镜堆叠封闭在多个保护管中；
将所述多个保护管封闭在多个金属外壳中，其中所述金属外壳中的每一者包括外壳支脚；以及
将所述图像传感器模块紧固在所述多个金属外壳的所述外壳支脚与所述多个保护管之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述多个透镜堆叠附接到所述多个图像传感器模块上包含在所述多个透镜堆叠与所述多个图像传感器模块之间施加第一粘合剂。
13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含在所述多个金属外壳的所述外壳支脚与所述多个图像传感器模块之间施加第二粘合剂。
14.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含在所述多个保护管与所述多个图像传感器模块之间施加第三粘合剂。
15.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含在以晶片级制造所述多个图像传感器模块之后对所述多个图像传感器模块进行单个化。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含在以晶片级制造所述多个透镜堆叠之后对所述多个透镜堆叠进行单个化。
17.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含将所述多个保护管安装在第一胶带上以便以晶片级重构所述多个保护管。
18.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含将所述多个金属外壳安装在第二胶带上以便以晶片级重构所述多个金属外壳。
19.一种用于组装的方法，其包含：
将透镜堆叠附接到图像传感器模块上；
将所述透镜堆叠封闭在保护管中；
将所述保护管封闭在具有外壳支脚的金属外壳中；以及
将所述图像传感器模块紧固在所述金属外壳的所述外壳支脚与所述保护管之间。
20.根据权利要求19所述的方法，其中将所述透镜堆叠附接到所述图像传感器模块上包含在所述透镜堆叠与所述图像传感器模块之间施加第一粘合剂。
21.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含在所述金属外壳的所述外壳支脚与所述图像传感器模块之间施加第二粘合剂。
22.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含在所述保护管与所述图像传感器模块之间施加第三粘合剂。
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