CN104364908A - 微型相机模块 - Google Patents

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Abstract

一种小型相机模块组件,其通过在保护罩晶片上产生复制透镜形状且沉积材料以形成其内分别安置所述复制透镜形状的多个空穴而形成。在切割该保护罩晶片之前,将载体晶片耦合至该保护罩晶片。将中间晶片耦合至该保护罩晶片,并移除该载体晶片。将图像传感器晶片耦合至该保护罩晶片,并移除该中间晶片。

Description

微型相机模块
优先权
本申请主张2012年4月12提交的美国专利申请第13/445,857号的优先权权。
技术领域
本发明涉及微型相机模块,其尤其包含一个或多个晶片级混合光学器件、通孔基板和/或柔性或刚性-柔性印刷电路和/或倒装芯片或导线接合成像器,该微型相机模块以有利的薄设计为特征。
背景技术
电子相机为将场景从光学格式转换为电子格式的装置。电子相机一般包含一个或多个透镜的光学系列,其将来自该场景的光聚焦至图像传感器上。该图像传感器将入射光子转换为计算机可读的电子文件格式。许多图像传感器无法独立执行该转换,而是经常连同其它无源组件及有时有源组件一起使用。
美国专利第7,858,445号及第7,449,779号描述用于图像传感器的导线接合晶片级空穴封装。′445及′779专利描述一些实施例,其包含具有芯片的微电子装置,该芯片具有位于前表面的有源区域,多个接触件暴露于该有源区域外的前表面处。该装置进一步包含覆盖于该前表面上的盖。该盖的至少一个边缘包含外部部分。一个或多个凹槽从该盖的该外部部分横向向内延伸。接触件与所述凹槽对准且通过这些凹槽而暴露。
美国专利第7,936,062号描述晶片级芯片封装技术和通过该技术而封装的微电子元件。在示例实施例中,具有前表面及对该前表面定界的多个外围边缘的微电子元件具有:位于前表面的装置区域,以及接触区域,其具有与所述外围边缘的至少一个相邻的多个暴露接触件。该封装元件可包含多个支撑壁,其覆盖于该微电子元件的前表面上,使得盖可安装至该微电子元件上方的支撑壁。例如,该盖可具有与该前表面相对的内表面。在特定实施例中,接触件中的一些可暴露于该盖的边缘的外。
美国专利第7,593,636号、第7,768,574号、第7,807,508号和第7,244,056号描述结构的示例,其中装置的电高度嵌套于光学高度内以降低物理高度。通过引用并入以上专利的每一个。期望具有有利的微型相机模块。
附图说明
图1示意性地示出根据某些实施例的相机模块。
图2示意性地示出根据某些实施例的普通无色玻璃晶片(plain glasswafer)或蓝色玻璃晶片和/或包括提供和/或起始于清洁的玻璃晶片或蓝色玻璃晶片的工艺。
图3示意性地示出根据某些实施例的具有IR涂层的玻璃晶片的顶视图。
图4示意性地示出包含几个复制透镜形状的图3的晶片的底视图。
图5示意性地示出具有对应于几个复制透镜形状的、根据某些实施例而形成(例如使用环氧树脂)的几个空穴的图4的晶片的底视图。
图6示意性地示出根据某些实施例的在图5的晶片的底侧(即,具有复制透镜及空穴的侧)上附接载体晶片。
图7A示意性地示出根据某些实施例的具有晶片上显示的划线的图6的晶片的顶视图。
图7B示意性地示出根据某些实施例的具有通过锯切或激光切割而沿着划线移除的额外材料的图6的晶片的顶视图。
图8示意性地示出根据某些实施例的中间晶片至晶片的顶侧的接合。
图9示意性地示出根据某些实施例的载体晶片从晶片的底侧的移除。
图10示意性地示出根据某些实施例的图像传感器晶片至晶片的底侧的接合。
图11示意性地示出根据某些实施例的中间晶片的移除。
图12A示意性地示出根据某些实施例的在切割图10至图11的图像传感器晶片之后的单一化图像传感器裸芯(die)。
图12B示意性地示出根据另一实施例的具有IR滤波器和相反侧的复制透镜形状(如图12A)的另一单一化图像传感器。
图12C示意性地示出根据另一实施例的具有IR滤波器和两侧上的复制透镜形状的另一单一化图像传感器。
图13示意性地示出根据某些实施例的具有导线接合引线的相机模块。
图14示意性地示出根据某些实施例的具有倒装芯片设计的相机模块。
图15示意性地示出根据某些实施例的倒装芯片相机模块。
图16A至图16B示意性地示出根据某些实施例的相机模块的平面图及截面图。
图17示意性地示出根据某些实施例的具有焊料互连件的另一相机模块的截面图。
图18示意性地示出图17的相机模块的平面图。
图19示意性地示出根据某些实施例的具有铜柱互连件的另一相机模块的截面图。
图20示意性地示出图19的相机模块的平面图。
图21示意性地示出根据某些实施例的具有球栅阵列互连件的另一相机模块的截面图。
图22示意性地示出图21的相机模块的平面图。
图23示意性地示出根据某些实施例的具有折叠式柔性电路及球栅阵列互连件的另一相机模块的截面图。
图24示意性地示出图23的相机模块的平面图。
图25示意性地示出根据进一步实施例的具有折叠式柔性电路及球栅阵列互连件的另一相机模块的截面图。
图26示意性地示出根据进一步实施例的具有折叠式柔性电路及球栅阵列互连件的另一相机模块的截面图。
图27A至图27B示意性地示出根据某些实施例的具有铜柱或微柱(μPILR)的柔性电路的截面图及平面图。
图28A至图28B示意性地示出根据某些实施例的装有有源及无源组件的图27的柔性电路的截面图及平面图。
图29A至图29B示意性地示出根据某些实施例的具有包覆成型有源及无源组件的图28的柔性电路的截面图及平面图。
图30示意性地示出根据某些实施例的具有附接且互连的图像传感器的图29的柔性电路。
图31A至图31B示意性地示出根据某些实施例的具有图30的附接图像传感器(其具有参考透镜镜筒)的柔性电路。
图32A至图32B示意性地示出根据某些实施例的具有图31A至图31B的附接图像传感器及参考透镜镜筒(其具有旋入式透镜旋转台(screw-in lensturret))的柔性电路的截面图及平面图。
图33示意性地示出根据某些实施例的具有刚性柔性印刷电路或RFPC封装选项(packaging option)的倒装芯片相机模块的截面图。
图34示意性地示出根据某些实施例的具有各向异性导电膜(ACF)附接式柔性印刷电路(FPC)封装选项的陶瓷上的倒装芯片相机模块的截面图。
图35示意性地示出根据进一步实施例的具有RFPC封装的相机模块的截面图。
图36示意性地示出根据进一步实施例的具有组合FPC及刚性电路板(RCB)封装的相机模块的截面图。
具体实施方式
在包含以下实施例的几个实施例中提供微型、小型及/或固态相机模块:这些实施例展现低高度及/或小部件数及/或利用较少组装步骤数来制造。低高度或物理“Z”高度根据兼容实施例而提供或可经修改以与现代电子产品(例如移动电话、移动平板计算机、膝上型计算机、便携式游戏控制器、便携式数字静态相机及/或摄影机、车用小型相机模块、监视器及/或各种其它成像应用)的几个变型兼容,其中当前样式用于极薄或至少可用、可行及/或合理的微型化及/或小型化。根据某些实施例的相机模块的另一有利属性为一般通过小部件计数、少组装操作及/或高制造良率中的一个或多个的组合而获得的低成本。
提供根据某些实施例提供固态相机模块,其包含:包覆成型电路板(over-moulded circuit board),其包含孔径;图像传感器,其沿倒装芯片定向耦合至该电路板且包含对准至该孔径的光学作用区域;透镜镜筒,其耦合至该电路板且物理上对准至该图像传感器;以及电互连结构,位于该电路板与该图像传感器之间。
透镜镜筒可通过使透镜镜筒通过孔径触碰图像传感器而配置为与图像传感器的物理倾斜对准。电互连结构可包含一个或多个μPILR互连件。一个或多个μPILR互连件可具有超过图像传感器的厚度的高度。一个或多个μPILR互连件可包含铜。
提供另一固态相机模块,其包含:柔性和/或刚性电路板,其包含孔径;图像传感器,其沿倒装芯片定向耦合至该电路板且包含对准至该孔径的光学作用区域;以及透镜镜筒,其耦合至该电路板。在此实施例中,该透镜镜筒通过该孔径而物理上对准至该图像传感器。该相机模块还包含该电路板与该图像传感器之间的电互连结构。
透镜镜筒可通过使透镜镜筒通过孔径触碰图像传感器而配置为与图像传感器物理对准。透镜镜筒可通过触碰而配置有物理倾斜对准。电互连结构可包含一个或多个μPILR互连件。一个或多个μPILR互连件可具有超过图像传感器的厚度的高度及/或可包含铜。电路板可包含柔性印刷电路(FPC)或刚性-柔性印刷电路(RFPC)。
根据某些实施例提供小型相机模块,其包含:基板;图像传感器,其耦合至该基板;光学系列,其包含耦合至该基板且与该图像传感器对准以限定该相机模块的光学路径的一个或多个透镜;孔径,其沿着该光学路径限定于该光学系列的至少一个透镜与该图像传感器之间;以及印刷电路,其耦合至该图像传感器,使得该印刷电路的厚度不贡献于物理Z高度和该基板的厚度。
印刷电路可限定前述孔径及/或不同孔径,且可根据实施例而电子地耦合至图像传感器的有源图像传感器表面,使得印刷电路的孔径沿着小型相机的光学路径与有源传感器区域重叠。在另一实施例中,印刷电路在一端或两端电耦合至图像传感器的有源图像传感器表面,使得印刷电路不阻挡相机模块的光学路径。
相机模块可进一步包含不贡献于物理Z高度和基板的厚度的图像传感器上的保护罩。该保护罩还可用作IR滤波器。相机模块还可配置为使得图像传感器还不贡献于物理Z高度和基板的厚度。该保护罩可包括光学系列的最接近图像传感器的透镜。印刷电路可包含柔性印刷电路(FPC)及/或刚性-柔性印刷电路(RFPC)。
本发明提供另一小型相机模块,其包含:基板;图像传感器,其耦合至该基板;光学系列,其包含耦合至该基板且与该图像传感器对准以限定该相机模块的光学路径的一个或多个透镜;孔径,其沿着该光学路径限定于该光学系列的至少一个透镜与该图像传感器之间;以及印刷电路,其耦合至该图像传感器。在此实施例中,该光学系列的最接近图像传感器的至少一个透镜由保护罩形成,该保护罩安置于该图像传感器上,使得物理Z高度相较于具有用于保护罩及最接近图像传感器的透镜的分离光学元件的相机而减小。
由保护罩形成的至少一个透镜可包含红外线(IR)滤波器。图像传感器及保护罩可在切割之前的晶片阶段耦合在一起。小型相机模块可配置为使得印刷电路及/或图像传感器不贡献于物理Z高度和基板的厚度。印刷电路可为或可包含折叠式柔性印刷电路。
本发明提供另一小型相机模块,其包含:基板,其限定空穴;图像传感器,其耦合至该基板;光学系列,其包含耦合至该基板且与该图像传感器对准以限定该相机模块的光学路径的一个或多个透镜;孔径,其沿着该光学路径限定于该光学系列的至少一个透镜与该图像传感器之间;印刷电路,其耦合至该图像传感器;以及保护罩,其位于该图像传感器的有源传感器区域上且安置于该基板的空穴内,使得该保护罩的厚度的至少显著部分不贡献于物理Z高度和基板的厚度。
保护罩的整个厚度可安置于空穴内,由此不贡献于物理Z高度和基板的厚度。保护罩可包含光学系列的最接近图像传感器的光学器件。保护罩还可用作IR滤波器。小型相机模块可配置为使得印刷电路不贡献于相机模块的物理Z高度和基板的厚度。印刷电路可为或可包含折叠式柔性印刷电路。
本发明提供另一小型相机模块,其包含:基板,其限定空穴;图像传感器,其耦合至该基板且安置于该空穴内,使得该图像传感器的厚度的至少显著部分不贡献于物理Z高度和基板的厚度;光学系列,其包含耦合至该基板且与该图像传感器对准以限定该相机模块的光学路径的一个或多个透镜;孔径,其沿着该光学路径限定于该光学系列的至少一个透镜与该图像传感器之间;印刷电路,其耦合至该图像传感器;以及保护罩,其位于该图像传感器的有源传感器区域上。
图像传感器的整个厚度可位于空穴内且不贡献于物理Z高度和基板的厚度。保护罩的全部或显著部分还可位于空穴内且由此不贡献于物理Z高度和基板的厚度。小型相机模块可配置为使得印刷电路的厚度不贡献于物理Z高度和基板的厚度。保护罩还可用作红外线(IR)滤波器。
本发明提供另一小型相机模块,其包含:基板;图像传感器,其耦合至该基板;光学系列,其包含耦合至该基板且与该图像传感器对准以限定该相机模块的光学路径的一个或多个透镜;孔径,其沿着该光学路径限定于该光学系列的至少一个透镜与该图像传感器之间;印刷电路,其耦合至该图像传感器以传送对应于来自该图像传感器的图像数据的电子信号;以及保护罩,其位于该图像传感器的有源传感器区域上。在各种实施例中,该小型相机模块可配置为使得以下之一或多个或全部的厚度不贡献于物理Z高度和基板的厚度:(i)图像传感器、(ii)保护罩、(iii)印刷电路及(iv)光学系列的最接近图像传感器的透镜。在一些实施例中,最接近图像传感器的透镜由保护罩形成。在一些实施例中,该最近透镜在切割之前的晶片阶段中由该保护罩形成。
本发明提供另一小型相机模块,其包含:基板,其限定包含孔径的空穴;图像传感器,其耦合至该基板,该图像传感器至少部分位于该空穴内且包含与该孔径重叠的有源传感器区域;透明保护罩,其在该有源传感器区域上耦合至该图像传感器;光学外壳,其耦合至该基板,该光学外壳于其内包含一个或多个成像光学器件的系列,这些成像光学器件与该孔径重叠且形成从该系列的第一光学器件、通过该孔径及透明保护罩而至有源传感器区域的光学路径;以及柔性印刷电路,其耦合至该图像传感器以传送对应于来自该图像传感器的图像数据的电子信号。该罩可包含一个或多个成像光学器件的系列中的最接近图像传感器的光学器件。该印刷电路可为或可包含折叠式柔性印刷电路。
本发明还提供一种形成小型相机模块组件的方法。多个复制透镜形状形成于保护罩晶片上。材料沉积或否则提供至该保护罩晶片上以形成多个空穴,或可通过蚀刻而提供多个空穴或否则该多个空穴具有安置于其内的各自的多个复制透镜形状。载体晶片耦合至该保护罩晶片的具有沉积材料的侧上。切割该保护罩晶片。中间晶片耦合至该保护罩晶片的与沉积材料相反的侧上。移除该载体晶片。图像传感器晶片耦合至该保护罩晶片的具有沉积材料的侧上。移除该中间晶片。
可切割图像传感器晶片以形成具有复制透镜形状保护罩的多个单一化传感器。单一化传感器可耦合至印刷电路或刚性基板或两者。沉积或否则提供材料以形成多个空穴可包含:遮蔽该多个复制透镜形状的有源图像区域。沉积或否则提供材料以形成多个空穴可包含:将环氧树脂沉积至保护罩晶片上,而非通过遮蔽保护的有源图像区域。
切割可包含芯片清洁。该芯片清洁可包含沿着切割线移除保护罩材料。
保护罩晶片可包含IR滤波器。该IR滤波器可包含蓝色玻璃材料或IR涂层之一或两者。
相机模块
本文提供及描述低高度小型相机模块的几个实施例。单独地或以各种组合而有利地改善各种度量。这些度量中的一个涉及光学Z高度,第二度量涉及电学Z高度,第三度量涉及物理Z高度。光学Z高度可被称作从图像传感器的光学作用表面至第一透镜的最外点的距离。这还可被称作TTL(总轨道长度)。电学Z高度可被称作从图像传感器上的接合垫至电接口的最外点的距离。在某些实施例中,光学器件及电子器件的最外点沿相反方向,但在其它实施例中,最外电子器件最好明显更接近于最外光学器件。
物理Z高度可被称作包含无源组件及/或结构部件的最长Z尺寸。物理Z高度可被称作沿着相机模块的光学路径的方向从(i)包含一个或多个成像光学器件的光学系列的第一光学表面、(ii)含有该光学系列的外壳(例如透镜镜筒)的远端及(iii)可选快门或其它孔径中与图像传感器的作用表面相距最远的一个、通过该图像传感器的作用表面而至该相机模块装置的背面的距离,该背面包括(iv)该图像传感器的背侧、(v)其上耦合该图像传感器的支撑基板的表面及(vi)柔性、刚性或柔性-刚性印刷电路或其它有线或无线信号传输机构中与该图像传感器的该作用表面相距最远的一者,该有线或无线信号传输机构电子耦合或否则信号耦合至该图像传感器以进行传送、显示、编辑或储存包含及/或对应于由该图像传感器采集的图像数据的信号之一或多个。
在一些实施例中,光学Z高度及电学Z高度用于指定例如物理Z高度,使得不存在剩余材料。其它实施例存在差异,例如下文描述的图1的示例。
除非本文另有指示或如可基于某些实施例的独特特征所理解,沿着相机的光轴测量光学Z高度、电学Z高度及光学Z高度的每一个,例如,这些实施例可利用:一个或多个折叠式反射镜或分光镜,它们使光学路径的方向改变为不平行于物理Z方向;及/或一个或多个非线性、不对称、非球面、各向异性、多焦点、衍射光学器件,例如光栅、棱镜、棱形透镜、标准具及/或其它折射或衍射透镜或其它光学器件及/或倒装片架构;或其它。提供相机模块的几个实施例,它们有利地呈现包含短物理Z高度的微型特征。
现参考图1,通过实例性物理、电子及光学架构而示意性地示出根据某一实施例的相机模块。美国专利第7,224,056号、第7,683,468号、第7,936,062号、第7,935,568号、第7,927,070号、第7,858,445号、第7,807,508号、第7,569,424号、第7,449,779号、第7,443,597号、第7,768,574号、第7,593,636号、第7,566,853号、第8,005,268号、第8,014,662号、第8,090,252号、第8,004,780号、第8,119,516号、第7,920,163号、第7,747,155号、第7,368,695号、第7,095,054号、第6,888,168号、第6,583,444号及5,882,221号、及美国公开专利申请第2012/0063761号、第2011/0317013号、第2011/0255182号、第2011/0274423号、第2010/0053407号、第2009/0212381号、第2009/0023249号、第2008/0296717号、第2008/0099907号、第2008/0099900号、第2008/0029879号、第2007/0190747号、第2007/0190691号、第2007/0145564号、第2007/0138644号、第2007/0096312号、第2007/0096311号、第2007/0096295号、第2005/0095835号、第2005/0087861号、第2005/0085016号、第2005/0082654号、第2005/0082653号、第2005/0067688号、及美国专利申请第61/609,293号及PCT申请第PCT/US2012/24018号及第PCT/US2012/25758号中描述其它相机模块实施例及可包含于替代实施例内的相机模块的特征及组件的实施例,这些的全文以引用的方式并入本文中。
图1的示例性相机模块包含模块底座、挡板、成像器、接合垫、电接口及第一透镜与第二透镜。图1的示例性相机模块的光学Z高度Z绘示为从第一透镜的最外点至图像传感器的光学作用表面的距离。图1的示例性相机模块的电学Z高度绘示为从接合垫的顶部至电接口的底部的距离。图1的示例性相机模块的物理Z高度绘示为从最外物理点(在此情况中为挡板的端部)至光学路径方向上的相机模块的相反位置上的最外物理点(其在此情况中为模块底座的与图像传感器相距最远的端部)的距离。在此示例中,物理高度与电学高度及光学高度两者完全重叠,且包含超出接合垫的顶部及第一透镜的最外点两者的挡板的最外范围,且还包含超出图像传感器的光学作用表面及电接口的底部两者的光学路径的相反端上的模块底座的最外范围。
即使在光学路径弯曲或折叠而非处处与Z方向平行的实施例中,光学Z高度仍被称作从任何透镜的最外物理点至像平面的距离。例如,在某些实施例中,光学系列可旋转90°且折叠式反射镜可将光重新导引至图像传感器。在替代例中,反射镜可用于使光反向穿过一个或多个光学器件(诸如孔径或IR滤波器或偏光器),或者另外通过该折叠式反射镜接着将光重新导引至图像传感器。在光学系列长于其宽度的实施例中,可通过旋转光学系列而减小光学Z高度及物理Z高度,该光学系列包含于某些实施例的透镜镜筒内的“侧上”且包含折叠式反射镜以使光学路径朝向图像传感器弯曲。光学系列可旋转除90°外的另一角度以配合例如较大相机允用装置的可较狭窄或奇特形状的相机模块空间。在其它实施例中,传感器可旋转且例如安置于限定于模块底座、基板或透镜镜筒或其它外壳组件的侧壁内的空穴内。在这些替代实施例中,无论光学系列与图像传感器的相对定向如何,一个或多个反射镜可用于将光重新导引至图像传感器。
具有保护罩的相机模块
在某些实施例中,光学表面可添加至图像传感器作为单一化组件。此光学表面可用作罩,其由透明玻璃或聚合物制成以防止灰尘或其它污染物到达传感器的作用表面,同时允许可见光到达传感器。尤其对于硅传感器,该光学表面还可用作红外线(IR)滤波器。IR吸收材料可用于该罩,或IR涂层可施加至玻璃或聚合物或其它光学透明保护罩。还可形成提供屈光度的光学表面,例如呈复制透镜的形状。下文中提供用于在切割之前的晶片阶段形成单一化组件的工艺。
参考图2A至图14,描述用于制造示例性相机模块组件的工艺。该组件包含使用晶片级混合光学器件来保护免受污染的有源图像传感器。此方法具有的另一优点为:可通过并入具有相机模块组件的这种混合光学器件而减小相机模块的总物理Z高度。
在将图像传感器晶片切割或单一化为离散裸芯之前的晶片阶段,根据某些实施例保护图像传感器上的有源图像区域。在某些实施例中,通过附接玻璃晶片(例如蓝色玻璃或IR涂覆玻璃)或其它材料(例如对可见光透明且吸收或阻挡IR光的聚合物或其它材料)而实现有源图像区域的该保护。通过添加晶片级光学元件而实现此玻璃保护的进一步改良功能性。由此,图像传感器设有免受粒子或其它污染且还有利地包含一个或多个光学元件的图像区域。在某些实施例中减小模块及/或物理Z高度允许较低后焦距(BFL)光学设计高度。另外,提供使图像区域免受污染的更佳保护,这在考虑以下时尤其有利:目前所预期的像素大小在接下来的几年内从2.2微米缩小至1.75微米、1.4微米、1.1微米及更小。
用于产生晶片级IR滤波器和透镜元件的工艺流程
图2A至图2B示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品,该工艺包含分别提供玻璃晶片或蓝色玻璃晶片。即,该工艺包含提供及/或起始于例如图2A所绘示的清洁玻璃晶片或例如图2B所绘示的蓝色玻璃晶片。图2B可包含材料、组合物、化合物或构造的经处理或未经处理晶片,该晶片实质上过滤可入射至该晶片的任何位置上或明确在该晶片的区域中的红外光,该区域将具有入射至其上且沿着相机模块的光学路径的IR光,使得若该IR光未被阻挡,则其将照射在有源图像传感器区域上。
图3示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品,该工艺涉及图2A的玻璃晶片的IR涂层。图2B的蓝色玻璃(或替代)晶片提供IR滤波器功能性而无需施加额外的IR涂层。因此,在大多数实施例中,图3所绘示的步骤并不在图2B的蓝色玻璃(或替代)晶片的情况下使用。在大多数实施例中,图2A的玻璃晶片涂覆一侧,但其可涂覆两侧,或若玻璃晶片由耦合在一起的两个晶片组成,则该IR涂层可位于内表面上。
图4A、图4B及图4C分别示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品的透视图、截面图及平面图,该工艺包含在相反侧将图3的晶片处理为IR涂层。图4A、图4B及图4C的晶片包含“底”侧上的多个复制透镜形状。对于图2B的蓝色玻璃晶片,任一侧可用于复制透镜形状,而对于图2A的IR涂覆的清洁玻璃晶片,与IR涂层相反的侧可用于形成复制透镜形状。透镜形状的形成可利用干蚀刻、湿蚀刻、等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、复制透镜层耦合或粘接、光学环氧树脂、使用光刻胶或UV可固化环氧树脂且包含使材料熔融以形成多个透镜的阵列的光刻、使熔融玻璃或聚合物固化、由主透镜阵列模制或压制、悬浮胶粒的对流组装(convective assembly of colloidalparticles from suspension)、主透镜阵列复制(其包含电铸或晶片级或二元或液体光学器件或这些中的两个或两个以上的组合的产生、或另一步骤或工艺的使用或另一材料或组件的使用),如复制透镜阵列、微透镜阵列或小透镜阵列的领域的技术人员所理解的。接着,根据图5至图12而进一步处理具有复制透镜形状的图3的IR涂覆晶片、或图2B的蓝色玻璃晶片或具有IR滤波特征的替代晶片。
图5示意性地示出工艺中的步骤的产品,该工艺包含形成其内安置图4A至图4C的复制透镜形状的空穴。在某些实施例中,微透镜直径大于相机模块(预期此产品为该相机模块内的一部分)的图像传感器的(即将的)作用区域,因此,空穴的尺寸可小于微透镜的直径,且该空穴尺寸还可在一些实施例中大于相机模块的图像传感器的作用区域或在其它实施例中为与相机模块的图像传感器的作用区域近似相同的尺寸。在其它实施例中,微透镜阵列的直径类似于传感器阵列的图像传感器的作用区域的尺寸,而特殊光学器件或图像处理可用于这些实施例中以减少或防止否则产生于微透镜的外围区域的失真效应。在某些实施例中,在遮蔽对应于图像传感器上的实际图像区域的有源图像区域之后沉积环氧树脂。在其它实施例中,通过蚀刻形成空穴。在一些实施例中,在与微透镜的复制相同的工艺期间形成空穴。在某些实施例中,空穴的壁由与微透镜相同的材料形成,且在一个实施例中,空穴的壁及微透镜由相同的晶片形成。在某些实施例中,形成有安置于其内的复制透镜形状的空穴大于图像传感器上的图像区域。
图6示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品,该工艺包含在图5的产品的具有在形成的空穴内的复制透镜的一侧上附接载体晶片。在此步骤中,例如使用粘合剂或机械夹具来将具有IR涂层及形成的空穴壁内的复制透镜形状的晶片接合至载体晶片。
图7A示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品,该工艺包含切割具有复制透镜及形成的空穴的图6的具有IR涂层的玻璃晶片、或具有复制透镜及形成的空穴的蓝色玻璃或具有复制透镜及形成的空穴的替代IR滤波晶片。可通过锯切或激光切割移除额外晶片材料。图7B示意性地示出在晶片清洁(例如因切割产生的无用玻璃从沟道(street)移除)之后的经切割区域的近视图。
图8A至图8B示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品,该工艺包含在图7B的产品的图像传感器侧接合至中间晶片,同时该晶片的复制透镜及形成的空穴侧仍附接至载体晶片。根据某些实施例,复制透镜形状安置于空穴壁内的具有IR涂层(除非其为蓝色玻璃)的经切割玻璃(或其它适当透明材料)晶片与载体晶片的组合接合至中间玻璃晶片,仍作为完整晶片。
图9示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品,该工艺包含从图8的产品移除载体晶片。
图10示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品,该工艺包含将图9的产品接合至图像传感器晶片。仍在晶片级执行仍接合至中间晶片的经切割玻璃与图像传感器晶片的该组合。
图11示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品,该工艺包含从图像传感器组合移除中间玻璃晶片,该图像传感器组合包含其上具有独立玻璃裸芯的图像传感器晶片,各图像传感器晶片尤其在使用硅传感器时包含根据各种实施例的IR滤波涂层或IR滤波材料,以及包含安置于空穴内的复制透镜形状,该空穴配置为具有与传感器材料的作用区域的透明连通(transparentcommunication)。
图12A、图12B及图12C示意性地示出工艺中的步骤的示例性产品的三个不同实施例,该工艺包含在切割图11的图像传感器晶片之后形成单一化图像传感器裸芯。图12A具有的复制透镜形状为邻近图像传感器的凸面。图12B具有的复制透镜形状为沿朝向被成像的物体或场景的另一方向的凸面。图12A或图12B的实施例提供屈光度以将光聚焦至图像传感器的有源像平面上。图12C绘示一实施例,其中复制透镜的两个表面成形以贡献屈光度。有利地,相机模块组件中的任一个或此示例性实施例中的图12A至图12C的单一化图像传感器裸芯提供对粒子和/或其它污染物的保护,因此改善总相机良率,并且具有在晶片级集成的整个相机模块的光学系统或光学系列的至少一个元件用以帮助实现减小该模块的物理Z高度。
图13示意性地示出示例性相机模块,其包含耦合至图12A所示意性地示出的相机模块组件的导线接合(wire bond)。在某些实施例中,具有由环氧树脂或其它材料空穴壁支撑的复制透镜元件和IR滤波器的图像传感器可用在无额外透镜元件的定焦相机中。在根据各种实施例的自动对焦及变焦相机模块中,致动器(如VCM(音圈马达)、MEMS(微机电系统)、压电(压力致动)致动器和/或步进马达)与可移动透镜和/或其它光学器件和/或基于处理器的组件(例如失真校正组件、色差校正组件、亮度、色度和/或亮度或色度对比增强组件、模糊校正组件和/或扩展景深(EDOF)和/或扩展动态范围或高动态范围(EDR或HDR)组件)耦合。
图14示意性地示出包含倒装芯片的示例性相机模块。图14所示意性地示出的示例性相机模块可使用热压缩或热超声工艺。
具有通孔基板的相机模块
要在下文中描述的某些实施例尤其通过将显著比例的电学Z高度嵌套于光学Z高度内而有利地以小物理Z高度为特征。现参考图15至图26所绘示的实施例。
各种实施例包含相机模块的结构,其使用在倒装芯片定向上的成像器及用于互连件的通孔基板。具有在倒装芯片定向上的成像器及通孔基板的相机模块有利地实现至柔性印刷电路或刚性-柔性印刷电路或其它电路以及至外部互连件的电连接,同时除附接或其内嵌入图像传感器的基板外、或除光学Z高度对物理Z高度的贡献外、或两者外又不增加物理Z高度,或至少显著减小电学Z高度对物理Z高度的贡献。以下实施例以具有图像传感器裸芯与模块接口之间的有利电连接和/或已在有利工艺中被组装的相机模块为特征。
为便于处置、集成、稳固及成本,根据某些实施例的电子相机模块包含集成为整体组件的多个组件。在此描述相机模块的各种实施例。在一些实施例中,陶瓷用作基板。陶瓷可为可制造成具有所要和/或选定平坦度且可承载布线轨迹(wiring trace)的刚性稳定材料。可在布线轨迹上安装某些有源及/或无源组件。在某些实施例中,图像传感器可通过导线接合(尤其在图像传感器安装于基板的顶部上时)或通过安装于基板下方的倒装芯片互连件而连接至该布线轨迹。图15的截面图中示意性地示出具有安装有倒装芯片互连件且与倒装芯片互连件连接的图像传感器的相机模块的示例。图15的相机模块有利地具有图像传感器,其耦合于基板内所限定的空穴内,使得图像传感器的厚度不增加到相机模块高度与基板的总厚度上。至图15的相机模块的电接口可包含可由各种方法制成的布线轨迹,其包含焊接接头、球栅阵列及铜柱或微柱(μPILR)。图15中未显示相机模块的光学组件,例如光学系列的一个或多个透镜。
描述在合理成本下提供高性能的各种实施例,同时提供甚至进一步减少成本的修改方案是可能的。可通过减少组件成本及组装成本的组合,以及改善工艺良率而提供成本的减少。在某些实施例中,选择通过降低组装操作的数目及/或复杂性而实际上导致总成本降低的更昂贵部件。
下文描述根据几个进一步的实施例的相机模块。参考附图的以下文本中绘示可被有效率地制造的相机模块的几个示例。图15至图26中未绘示相机模块的某些光学部件(例如一个或多个透镜及/或孔径、快门、用于保持某些光学器件的外壳或镜筒、透镜或透镜镜筒或其它光学器件(例如反射镜、光源、二级传感器、加速计、陀螺仪、电力连接件或外壳对准件及/或耦合销或凹槽或其它这种结构)),但一个或更多或几个或全部可包含于数字静态相机及/或摄像机或相机模块或相机电话或平板计算机或膝上型计算机或其它电子相机允用装置中,因此,这些一般未在下文中被提及且未示于图中。相机模块或相机模块组件的组合的起始点可被认作图像传感器。在某些实施例中,成像器的光学作用区域可由空穴保护,由例如如图12A至图14所绘示的玻璃罩封闭。
图16A及图16B的平面截面图中分别绘示另一示例性结构。图16A至图16B的相机模块或相机模块组件包含图像传感器裸芯、空穴壁与玻璃罩,及用于实现图像传感器与外部电子器件(例如图像处理器、图像数据存储器或图像数据传输组件)之间的电连接的几个接合垫。
分别以截面图及平面图显示结构的图17及图18中示意性地绘示另一示例。平坦基板形成图17及图18的相机模块的底座。该基板的用途为提供结构支撑,因此适当材料包含金属(例如钛)、陶瓷(例如氧化铝)及硬聚合物(如酚醛树脂)。基板的材料可被模制,或者一个或多个其它方法可用于在其内制造通孔的阵列。在某些实施例中,这些通孔将最终完全或部分填充有导电材料作为结构的部分,以提供至相机模块的电接口。因为该基板贡献相机模块的总高度,所以该基板既非常薄又具足够刚性。在某些实施例中,仔细地选择基板的材料的机械性质,其包含该基板的材料的模量及断裂韧性。基板可为约200微米厚,并可具有约50微米至约400微米范围内的厚度。
在图17至图18所绘示的示例性实施例中,图像传感器及玻璃罩可大致耦合于基板的中央部分上。可使用粘性接合或磁性地、或使用一个或多个夹子或互补滑动(complementary slide)或扭转紧固组件、或使用配合接合以利用静态粘合或热或压缩收缩或膨胀配合、或其它方式来将图像传感器附接至基板。在基板的剩余部分的实质部分上附接柔性电路。附接方法可为粘性结合、或刚提及方法的一个或其它。在某些实施例中,柔性电路可包含由铜、或其它金属或导电聚合物制成的薄导电轨道,其位于软聚合材料(如聚酰亚胺)的表面上及/或嵌入于该软聚合材料内。孔径或其它特征可用于提供入口至铜轨道以实现电连接。
如图17及图18的示例中所绘示,柔性电路具有平面区域中比图像传感器小的孔径。这允许柔性电路放置于图像传感器上,使得图像传感器上的接合垫由柔性电路覆盖。以此方式,可在图像传感器上的接合垫1803与柔性电路1707上的适当连接盘(land)之间实现电连接(electrical join)。根据几个实施例而使用方法及材料的广泛选择以影响该连接,其中示例包含导电粘合剂、热压缩接合、焊接接头及超音波熔接。
图像传感器连接或可电连接至柔性电路,使根据某些实施例的柔性电路上的轨道能够用于将电连接选路至可包含有源及/或无源组件的其它位置。在各种实施例中,可使用已制定的方法及技术来将有源及/或无源组件附接及互连至柔性电路。在图17及图18中,三(3)个无源组件连同十(10)个接合垫及八(8)个通孔焊料互连件1711包含于相机模块中,但这些数目、位置、形状及大小仅供说明且许多变型是可能的。
在某些实施例中,至相机模块的外部电连接包含至柔性电路上的适当连接盘的电连接。通过设计,这些连接盘有利地位于基板中的通孔上。虽然图17及图18描绘用于这些电互连件的焊料柱,但电互连件可由多种材料和包含铜柱、堆叠柱形凸块、导电粘合剂及/或深接达导线接合(deep access wirebonds)的结构制造。其它实施例包含如弹簧元件及弹簧针(pogo pin)的机械结构。在使用焊接柱的情况下,在焊料回流时,外围会将形状改变为半球形,使得相机模块的外部接口类似于与球栅阵列相似的半导体封装的互连件。图17及图18中所示的示例性结构包含具有略微弯曲的柔性电路,而在其它实施例中,该柔性电路并不具有弯曲。
图19及图20示意性地示出解决此问题的结构的变体的截面图及平面图。图像传感器安置于基板的凹槽中,使得图像传感器接合垫位于与柔性电路的底侧相同的层级上,且图19所示的柔性电路并不具有如图17的弯曲的弯曲。对此对准细节的一些调整可考虑用于将柔性电路1903附接及连接至接合垫的结合介质的厚度。各种方法及结构可用于至相机模块的连接,且图19的示例中绘示锥形铜柱,但可使用球栅阵列及焊料互连件。
图21及图22示意性地示出另一实施例。在此例子中,柔性电路位于基板的底侧上,该柔性电路及该基板两者位于图像传感器上方。此构造具有的优点为:基板及外部电连接并不增加相机模块高度。在此例子中,电连接描绘为球栅阵列,但可同样采用先前公开的方法及结构的任何者,例如铜柱或焊料互连件。如同图21至图22所示的示例性实施例,将基板放置于柔性电路的顶部上意味着:柔性电路的上侧无法用于承载无源及有源组件。图21及图22中绘示用于容纳无源及有源组件的示例。一个示例使基板中的通孔处于适当位置。接着,组件可放置于暴露的柔性电路上。类似地,可执行组件优先组合顺序,基板可含有给附接至柔性电路的组件提供空间的空穴。第三实例将组件放置于柔性电路的底侧上,即,将组件放置于与至相机模块的电连接相同的侧上。各示例性结构具有取决于包含于特定相机模块实施例中的组件的数目及尺寸的略微不同的优点。可在第四实施例中同时采用全部三个这些示例。
图23及图24的截面图及平面图中所示的结构容许基板为或包含具有用于图像传感器的切口的单片材料。柔性电路在图23中显示为是折叠的且因而可被称作折叠式柔性电路。
图25示意性地示出进一步的变体,其包含基板的示例,该基板为或包含完整单片材料。可选地,在图25所示的方案中,图像传感器可凹入至空穴中,使得柔性电路位于具有接合垫的层级上,以相同方式,图19显示图17的该修改。图23至图25中所示的结构可涉及折叠技术,例如美国专利第7,368,695号及/或美国公开专利申请第US20050279916号及/或第US20050150813号中所描述的,这些通过引用并入于此。在包含折叠技术的某些实施例中,柔性电路弯曲180弧度以促进基板的两个相反表面之间的电连接性,由此避免基板中的通孔。图25的结构具有的特定优点为:相机模块的底侧的显著区域可用于支撑外部电接口。这在期望高连接密度(就每单位面积的接触件数目而言)时是有利的。若密度变得足够高,则制造密集阵列的通孔可导致结构弱化。
替代地,图23所示的相机模块的柔性电路中的折叠位置可位于结构的内部,而非在外部。接着,部分可呈现为如图26所示意性地示出。此结构有利地减小相机模块的面积。
具有倒装芯片成像器的相机模块
图27A至图27B的截面图及平面图中示意性地示出具有铜柱或μPILR及穿孔窗2703的双侧柔性电路。用于建构根据某些实施例的相机模块的起始点包含电路板或提供承载布线轨迹的电路板。这种电路板可由过剩材料的任一制成且可具有各种选项中的任一。柔性电路是这些选项的一个,这些柔性电路具有的优点为:它们在两侧上承载高密度布线轨迹。在某些实施例中,孔径限定于相机模块组件的相机模块情况中使用的柔性电路中。此外,某些实施例包含柔性电路,其中铜柱或μPILR互连件位于一个面上。接着,部分分别如图27A至图27B的截面图及平面中所描绘般呈现。图27A的铜柱或μPILR互连件的高度超过成像器裸芯的厚度。这可为约100微米,但对于常见图像传感器,该高度可在从最小约50微米至最大约300微米的范围内。
在某些实施例中,成像器或图像传感器包含于相机模块或相机模块组件中,该相机模块或相机模块组件包含支持一个或多个电子功能的一个或多个有源及无源组件。在某些实施例中,所述一个或多个组件有利地位于图像传感器的紧密接近处。例如,在个一实施例中,与ASIC关联的图像传感器具有被转换为更常见格式(如jpeg文件)的来自图像传感器的电输出。在某些实施例中,所述一个或多个有源及/或无源组件可位于或互连于柔性电路的上表面上。在一个实施例中,ASIC利用裸芯附接粘合剂来附接且通过导线接合而互连,同时电容器被回焊于适当位置。在填入一个或多个有源及/或无源组件之后,柔性电路可接着在一个示例中如图28A至图28B的截面图及平面图中所示意性显示般呈现。
按照定义,柔性电路至少在相当大程度上是柔性的。根据某些实施例的相机模块使此柔性被移除。在一些实施例中,甚至更刚性的电路板不够刚硬而无法用于相机模块的情况中。因此,在某些实施例中,如图29A至图29B所示意性地示出,一个或多个有源及/或无源组件被包覆成型。根据某些实施例提供包覆成型以将一个或多个电子组件封装于聚合材料或其它这种可流动且可固化的材料中。封装给部件提供良好保护以使其等免受环境侵害且还具有相对较高模量,由此使柔性电路刚硬。
在某些实施例中,图像传感器可面朝上地(即,沿倒装芯片定向)附接及互连至柔性电路的底侧,如图30A至图30B所示意性地示出。图30A至图30B绘示由允许该图像传感器附接至相对僵硬部件的包覆成型提供的刚硬性(stiffening)。包含半导体裸芯的倒装芯片附接及互连的许多实施例直接或间接提供具有高模量的基板。可根据某些实施例使用的组件及工艺的示例包含(但不限于)导电粘合剂、热压缩接合、热音波接合及焊接。
图30A至图30B中所绘制的图像传感器包含光学作用区域上的封围体。在替代实施例中,图像裸芯还可为裸露的。例如参见图27A至图27B,电路板中的孔径的尺寸至少与大多数实施例中的成像器的光学作用区域一样大。在情况并非如此的实施例中,电路板及包覆成型物实际上阻止来自场景的一些光到达图像传感器的覆盖部分。
根据某些实施例的固态相机模块可描述为包含两个一般组件。这些是图像传感器及其关联的电子组件,以及光学系列。光学系列包括透镜、孔径、光阑、挡板及滤波器,它们用于将来自场景的光传送至成像器的光学作用区域上的聚焦图像中。适合于小型相机的光学系列是众所周知和了解的。通常,光学系列安装于透镜旋转台中。该透镜旋转台具有配合在透镜镜筒内的螺纹。使该旋转台相对于该镜筒旋转允许相机的焦点的调整。
在制造相机模块时,图像质量主要取决于光学系列至图像传感器的对准。特别地,在本文所描述的实施例中,图像传感器及光学系列的光轴有利地倾斜及平移对准。对准的精度取决于透镜镜筒的位置且在某些实施例中直接参考图像传感器以及在其它实施例中通过一个或多个中间组件而参考图像传感器。图31A至图31B示意性地示出结构的示例,这通过该结构而有利地完成。图31A的透镜镜筒含有邻接图像传感器的表面的一个或多个透镜镜筒延伸部。使用图像传感器的通过具有一个或多个透镜镜筒延伸部的透镜镜筒的该触碰,可有利地控制透镜镜筒相对于图像传感器的倾斜。通过无源光学对准而有利地完成透镜镜筒相对于图像传感器的平移。使透镜镜筒位于所要位置中,可通过各种接合方法将透镜镜筒固定于适当位置中。可通过在透镜镜筒与包覆成型材料之间施加UV粘合剂且使该UV粘合剂固化而制造图31A至图31B中所示的产品。
可有利地用在某些实施例中的相机模块的另一制造步骤包含例如使用螺纹或互补锁定销及插槽组件来将透镜旋转台插入透镜镜筒中。在该螺纹实施例中,例如,通过调整该螺纹,相机焦点可根据需要而设定且可选地锁定于此位置中。图32A至图32B中示意性地示出相机模块的截面图及平面图,该相机模块可利用UV固化粘合剂。虽然图32A至图32B已显示利用用于相机模块接口的铜柱或μPILR的相机模块,但其它实施例使用机械元件(例如弹簧及/或弹簧针)及/或焊料球以形成球栅阵列接口。
倒装芯片传感器相机模块的封装方法
在此描述通过使用各种方法及组件(其包含封装倒装芯片图像传感器)而降低相机模块Z高度、成本及制造良率损失。一个方法使用具有用于倒装芯片传感器的孔的刚性-柔性印刷电路(RFPC)及该RFPC的底侧上的图像传感器的保护封装体。另一方法使用相同底侧的封装的倒装芯片图像传感器,但用例如使用各向异性导电膜(ACF)来附接至基板的顶侧的柔性印刷电路(FPC)来代替刚性基板。
相机模块的总高度取决于从透镜的顶部至图像传感器的顶面上的像平面的机械高度,外加图像传感器芯片的厚度,及图像传感器下方的任何事物。在某些实施例中,图像传感器下方存在环氧树脂接合体及基板。在某些实施例中使用倒装芯片图像传感器,其用于有利地减小相机模块Z高度的,这是因为传感器被向下移动至基板的底侧上的空穴。这意味着:基板沿光学路径向上移动且不再增加图像传感器下方的厚度。在某些实施例中,使用非常刚性且相对较昂贵的陶瓷基板。为实现从相机模块至消费性装置的连接,在一些实施例中利用焊料或各向异性导电膜(ACF)来将柔性印刷电路板(FPC)附接至此基板的底部。
可通过将FPC移动至传感器的底部上方使得不增加相机模块的Z高度而减小模块的Z高度。在图33及图35所示意性地示出的实施例中,基板是刚性-柔性印刷电路(RFPC),其可由夹于顶部刚性电路板层与底部刚性电路板层之间的FPC建构。此基板可具有孔,使得倒装芯片图像传感器可附接至基板的底侧。与具有空穴的陶瓷基板不同,根据此实施例的图像传感器暴露于基板的底部上,而非空穴中。为改善模块的强度及可靠性,传感器及周围组件可封装于环氧树脂或其它材料中。此封装有利地提供可用于将热能(热)从图像传感器带走的大表面。
在图34及图36所示意性地示出的另一实施例中,基板为或包含具有与刚描述实施例相同的孔、倒装芯片传感器及封装的刚性电路板。此实施例使用各向异性导电膜(ACF)来将FPC附接至刚性基板的顶部。在此实施例中,顶部安装的FPC可具有孔,图像将通过该孔而传至传感器。在某些实施例中,基板具有此孔而不具有空穴,且相机模块并不包含陶瓷组件。相反,在这些实施例中,基板包含有机材料,例如(但不限于)FR4(玻璃增强环氧层板)或BT(双马来酰亚胺三嗪(BismaleimideTriazine))。
图33及图34的两个结构可选择性地避免使用具有空穴的陶瓷基板。除减小Z高度的外,该陶瓷空穴基板的消除还可用于降低成本、改善制造良率及减小相机模块的X及Y大小。成本降低的原因为:陶瓷空穴基板比有机材料基板(例如RFPC、BT及FR4)昂贵。制造良率改善的原因为:图像传感器接合垫位置具有的基于有机基板的容限比基于陶瓷空穴基板的容限更紧,这减少制造的不确定性。相机模块的X及Y大小减小的原因为:可避免安装空穴的竖直壁(其具有等于基板的厚度的最小厚度)。
在某些实施例中,倒装芯片传感器可用在并不具有空穴的基板上。在某些实施例中,可用环氧树脂或其它材料来封装倒装芯片传感器。在某些实施例中,倒装芯片可用在有机刚性-柔性电路板(RFPC)上。在某些实施例中,各向异性导电膜(ACF)可用于将柔性电路板(FPC)连接至刚性相机模块基板的顶侧。在此实施例中,顶部安装的FPC具有孔,图像可通过该孔而传递。
虽然已描述及绘示本发明的示例图及特定实施例,但应了解,本发明的范围并不受限于所讨论的特定实施例。因此,所述实施例应被认为是说明性的而非限制性的,且应了解,在这些实施例中,本领域技术人员可在不脱离本发明的范围的情况下进行变化。
另外,在可根据本文的优选实施例而执行且已在上文中被描述的方法中,已依选定排印次序描述操作。然而,这些次序已被选择且为了便于排印而如此排序,并且不意在暗示执行操作的任何特定顺序,除非特定顺序被明确提出或本领域一般技术人员认为特定顺序是必要的。
另外,本文的上文及下文所引用的全部参考案通过引用并入于此以及并入至背景技术、摘要以及附图说明中,且美国申请第12/213,472号、第12/225,591号、第12/289,339号、第12/774,486号、第13/026,936号、第13/026,937号、第13/036,938号、第13/027,175号、第13/027,203号、第13/027,219号、第13/051,233号、第13/163,648号、第13/264,251号及PCT申请WO2007/110097、美国专利第6,873,358及RE42,898各通过引用并入至实施例的详细描述中用以公开替代实施例。
以下各者也通过引用并入于此用以公开替代实施例:
美国专利第8,055,029号、第7,855,737号、第7,995,804号、第7,970,182号、第7,916,897号、第8,081,254号、第7,620,218号、第7,995,855号、第7,551,800号、第7,515,740号、第7,460,695号、第7,965,875号、第7,403,643号、第7,916,971号、第7,773,118号、第8,055,067号、第7,844,076号、第7,315,631号、第7,792,335号、第7,680,342号、第7,692,696号、第7,599,577号、第7,606,417号、第7,747,596号、第7,506,057号、第7,685,341号、第7,694,048号、第7,715,597号、第7,565,030号、第7,636,486号、第7,639,888号、第7,536,036号、第7,738,015号、第7,590,305号、第7,352,394号、第7,564,994号、第7,315,658号、第7,630,006号、第7,440,593号及第7,317,815号;及
美国专利申请序列第13/306,568号、第13/282,458号、第13/234,149号、第13/234,146号、第13/234,139号、第13/220,612号、第13/084,340号、第13/078,971号、第13/077,936号、第13/077,891号、第13/035,907号、第13/028,203号、第13/020,805号、第12/959,320号、第12/944,701号及第12/944,662号;及
美国公开专利申请序列第US20120019614号、第US20120019613号、第US20120008002号、第US20110216156号、第US20110205381号、第US20120007942号、第US20110141227号、第US20110002506号、第US20110102553号、第US20100329582号、第US20110007174号、第US20100321537号、第US20110141226号、第US20100141787号、第US20110081052号、第US20100066822号、第US20100026831号、第US20090303343号、第US20090238419号、第US20100272363号、第US20090189998号、第US20090189997号、第US20090190803号、第US20090179999号、第US20090167893号、第US20090179998号、第US20080309769号、第US20080266419号、第US20080220750号、第US20080219517号、第US20090196466号、第US20090123063号、第US20080112599号、第US20090080713号、第US20090080797号、第US20090080796号、第US20080219581号、第US20090115915号、第US20080309770号、第US20070296833号及第US20070269108号。

Claims (59)

1.一种固态相机模块,包括:
包覆成型电路板,其包含孔径;
图像传感器,其沿倒装芯片定向耦合至所述电路板,且包含与所述孔径对准的光学作用区域;
透镜镜筒,其耦合至所述电路板,且物理上与所述图像传感器对准;
电互连结构,位于所述电路板与所述图像传感器之间。
2.如权利要求1的固态相机模块,其中,所述透镜镜筒配置为通过穿过所述孔径使所述透镜镜筒触碰至所述图像传感器而物理上倾斜地与所述图像传感器对准。
3.如权利要求1的固态相机模块,其中,所述电互连结构包括一个或多个μPILR互连件。
4.如权利要求3的固态相机模块,其中,至少一个μPILR互连件具有超过所述图像传感器的厚度的高度。
5.如权利要求3的固态相机模块,其中,至少一个μPILR互连件包括铜。
6.一种固态相机模块,包括:
印刷电路,包含孔径;
图像传感器,沿倒装芯片定向耦合至所述电路板,且包含与所述孔径对准的光学作用区域;
透镜镜筒,耦合至所述电路板,所述透镜镜筒通过所述孔径而物理上与所述图像传感器对准;及
电互连结构,位于所述电路板与所述图像传感器之间。
7.如权利要求6的固态相机模块,其中,所述透镜镜筒配置为通过穿过所述孔径使所述透镜镜筒触碰至所述图像传感器而与所述图像传感器物理对准。
8.如权利要求6的固态相机模块,其中,所述透镜镜筒配置为通过所述触碰而物理上倾斜对准。
9.如权利要求6的固态相机模块,其中,所述电互连结构包括一个或多个μPILR互连件。
10.如权利要求9的固态相机模块,其中,至少一个μPILR互连件具有超过所述图像传感器的厚度的高度。
11.如权利要求9的固态相机模块,其中,至少一个μPILR互连件包括铜。
12.如权利要求6的固态相机模块,其中,所述印刷电路包括柔性印刷电路(FPC)。
13.如权利要求6的固态相机模块,其中,所述印刷电路包括刚性-柔性印刷电路(RFPC)。
14.一种小型相机模块,包括:
基板;
图像传感器,耦合至所述基板;
光学系列,包含耦合至所述基板且与所述图像传感器对准以限定所述相机模块的光学路径的一个或多个透镜;
孔径,其沿着所述光学路径限定于所述光学系列的至少一个透镜与所述图像传感器之间;及
印刷电路,耦合至所述图像传感器,使得印刷电路的厚度不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
15.如权利要求14的小型相机模块,其中,所述印刷电路限定所述孔径或不同孔径且电子地耦合至所述图像传感器的有源图像传感器表面,使得所述印刷电路的所述孔径沿着所述小型相机的光学路径与有源传感器区域重叠。
16.如权利要求14的小型相机模块,其中,所述印刷电路在一端或两端处电耦合至所述图像传感器的有源图像传感器表面,使得所述印刷电路不阻挡所述相机模块的光学路径。
17.如权利要求14的小型相机模块,还包括不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度的所述图像传感器上的保护罩。
18.如权利要求17的小型相机模块,其中,所述保护罩包括IR滤波器。
19.如权利要求17的小型相机模块,其中,所述图像传感器也不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
20.如权利要求17的小型相机模块,其中,所述保护罩还包括所述光学系列的最接近所述图像传感器的透镜。
21.如权利要求14的小型相机模块,其中,所述印刷电路包括柔性印刷电路(FPC)。
22.如权利要求14的小型相机模块,其中,所述印刷电路包括刚性-柔性印刷电路(RFPC)。
23.一种小型相机模块,包括:
基板;
图像传感器,耦合至所述基板;
光学系列,包含耦合至所述基板且与所述图像传感器对准以限定所述相机模块的光学路径的一个或多个透镜;
孔径,其沿着所述光学路径限定于所述光学系列的至少一个透镜与所述图像传感器之间;及
印刷电路,耦合至所述图像传感器;
其中,所述光学系列的最接近于所述图像传感器的至少一个透镜由安置于所述图像传感器上的保护罩形成,使得与具有用于保护罩和最接近于所述图像传感器的透镜的分离光学元件的相机相比,物理Z高度减小。
24.如权利要求23的小型相机模块,其中,由所述保护罩形成的所述至少一个透镜包括红外线(IR)滤波器。
25.如权利要求23的小型相机模块,其中,所述图像传感器和所述保护罩在切割之前的晶片阶段中耦合在一起。
26.如权利要求23的小型相机模块,其中,所述小型相机模块配置为使得所述印刷电路也不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
27.如权利要求23的小型相机模块,其中,所述小型相机模块配置为使得所述图像传感器也不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
28.如权利要求27的小型相机模块,其中,所述小型相机模块配置为使得所述印刷电路也不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
29.如权利要求23的小型相机模块,其中,所述印刷电路包括折叠式柔性印刷电路。
30.一种小型相机模块,包括:
基板,其限定空穴;
图像传感器,其耦合至所述基板;
光学系列,包含耦合至所述基板且与所述图像传感器对准以限定所述相机模块的光学路径的一个或多个透镜;
孔径,其沿着所述光学路径限定于所述光学系列的至少一个透镜与所述图像传感器之间;
印刷电路,其耦合至所述图像传感器;及
保护罩,其位于所述图像传感器的有源传感器区域上且安置于所述基板的所述空穴内,使得所述保护罩的厚度的至少显著部分不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
31.如权利要求30的小型相机模块,其中,所述保护罩的整个厚度安置于所述空穴内,且不贡献于所述物理Z高度和所述基板的厚度。
32.如权利要求31的小型相机模块,其中,所述保护罩包括所述光学系列的最接近所述图像传感器的光学器件。
33.如权利要求30的小型相机模块,其中,所述保护罩包括IR滤波器。
34.如权利要求30的小型相机模块,其中,所述小型相机模块配置为使得所述印刷电路也不贡献于所述相机模块的物理Z高度和所述基板的厚度。
35.如权利要求23的小型相机模块,其中,所述印刷电路包括折叠式柔性印刷电路。
36.一种小型相机模块,包括:
基板,其限定空穴;
图像传感器,其耦合至所述基板且安置于所述空穴内,使得所述图像传感器的厚度的至少显著部分不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度;
光学系列,其包含耦合至所述基板且与所述图像传感器对准以限定所述相机模块的光学路径的一个或多个透镜;
孔径,其沿着所述光学路径限定于所述光学系列的至少一个透镜与所述图像传感器之间;
印刷电路,其耦合至所述图像传感器;及
保护罩,其位于所述图像传感器的有源传感器区域上。
37.如权利要求36的小型相机模块,其中,所述图像传感器的整个厚度安置于所述空穴内,且不贡献于所述物理Z高度和所述基板的厚度。
38.如权利要求37的小型相机模块,其中,所述保护罩的至少显著部分也安置于所述空穴内,且不贡献于所述物理Z高度和所述基板的厚度。
39.如权利要求37的小型相机模块,其中,所述保护罩的整个厚度也安置于所述空穴内,且不贡献于所述物理Z高度和所述基板的厚度。
40.如权利要求36的小型相机模块,其中,所述小型相机模块配置为使所述印刷电路的厚度不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
41.如权利要求36的小型相机模块,其中,所述保护罩包括红外线(IR)滤波器。
42.一种小型相机模块,包括:
基板,其限定空穴;
图像传感器,其耦合至所述基板;
光学系列,其包含耦合至所述基板且与所述图像传感器对准以限定所述相机模块的光学路径的一个或多个透镜;
孔径,其沿着所述光学路径限定于所述光学系列的至少一个透镜与所述图像传感器之间;
印刷电路,其耦合至所述图像传感器以传送与来自所述图像传感器的图像数据对应的电子信号;以及
保护罩,其位于所述图像传感器的有源传感器区域上,以及
其中,所述小型相机模块配置为使得(i)所述图像传感器、(ii)所述保护罩、(iii)所述印刷电路的厚度和(iv)所述光学系列的最接近所述图像传感器的透镜的厚度均不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
43.如权利要求42的小型相机模块,其中,最接近所述图像传感器的所述透镜在切割之前的晶片阶段中由所述保护罩形成。
44.一种小型相机模块,包括:
基板;
图像传感器,其耦合至所述基板;
光学系列,其包含耦合至所述基板且与所述图像传感器对准以限定所述相机模块的光学路径的一个或多个透镜;
孔径,其沿着所述光学路径限定于所述光学系列的至少一个透镜与所述图像传感器之间;
印刷电路,其耦合至所述图像传感器以传送与图像数据对应的电子信号;以及
保护罩,其位于所述图像传感器的有源传感器区域上,以及
其中,所述小型相机模块配置为使得(i)所述图像传感器、(ii)所述保护罩、(iii)所述印刷电路或(iv)所述光学系列的最接近所述图像传感器的透镜或它们的组合的厚度不贡献于物理Z高度和所述基板的厚度。
45.如权利要求44的小型相机模块,其中,最接近所述图像传感器的所述透镜由所述保护罩形成。
46.如权利要求45的小型相机模块,其中,所述最接近透镜在切割之前的晶片阶段中由所述保护罩形成。
47.一种小型相机模块,包括:
基板,其限定包含孔径的空穴;
图像传感器,其至少部分耦合于所述基板的所述空穴内且包含与所述孔径重叠的有源传感器区域;
透明保护罩,其耦合至所述图像传感器的所述有源传感器区域上;
光学外壳,其耦合至所述基板,所述光学外壳包含其内的与所述孔径重叠的一个或多个成像光学器件的系列且形成从所述系列的第一光学器件穿过所述孔径和所述透明保护罩到达所述有源传感器区域的光学路径;以及
柔性印刷电路,其耦合至所述图像传感器以传送与来自所述图像传感器的图像数据对应的电子信号。
48.如权利要求47的小型相机模块,其中,所述罩包括一个或多个成像光学器件的所述系列的最接近所述图像传感器的光学器件。
49.如权利要求47的小型相机模块,其中,所述印刷电路包括折叠式柔性印刷电路。
50.一种形成小型相机模块组件的方法,包括:
在保护罩晶片上形成多个复制透镜形状;
将材料提供至所述保护罩晶片上以形成具有各自的多个复制透镜形状的多个空穴;
在具有所述沉积材料的侧上将载体晶片耦合至所述保护罩晶片;
切割所述保护罩晶片;
在与所述沉积材料相对的侧上,将中间晶片耦合至所述保护罩晶片;
移除所述载体晶片;
在具有所述沉积材料的所述侧上,将图像传感器晶片耦合至所述保护罩晶片、以及
移除所述中间晶片。
51.如权利要求50的方法,还包括切割所述图像传感器晶片以形成具有复制透镜形状保护罩的多个单一化传感器。
52.如权利要求51的方法,还包括将单一化传感器耦合至印刷电路或刚性基板或两者。
53.如权利要求50的方法,其中,所述沉积材料以形成所述多个空穴包括:遮蔽所述多个复制透镜形状的有源图像区域。
54.如权利要求50的方法,其中,所述沉积材料以形成所述多个空穴包括:将环氧树脂沉积至所述保护罩晶片上,而非由所述遮蔽保护的所述有源图像区域上。
55.如权利要求50的方法,其中,所述切割包括晶片清洁。
56.如权利要求55的方法,其中,所述晶片清洁包括:沿着切割线移除保护罩材料。
57.如权利要求50的方法,其中,所述保护罩晶片包括IR滤波器。
58.如权利要求57的方法,其中,所述IR滤波器包括蓝色玻璃材料或IR涂层之一或两者。
59.如权利要求50的方法,其中,所述将材料提供至所述保护罩晶片上包括:在所述保护罩晶片上沉积所述材料。
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