CN106210569A - 影像感测模块及其制造方法与相机装置 - Google Patents

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吴文舜
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Abstract

本发明公开了一种影像感测模块及其制造方法与相机装置。所述影像感测模块包含影像感测器、覆盖板和光学图案。影像感测器具有用以接收入射光的光感测区域及环绕光感测区域的外围区域。覆盖板位于影像感测器上。光学图案位于覆盖板上且位于光感测区域的上方。所述制造方法包含提供所述影像感测器和安装所述覆盖板于所述影像感测器上。所述影像装置包含透镜模块和所述影像感测模块。本发明可改善影像感测模块的影像感测品质和色偏。此外，具有所述影像感测模块的相机装置可增加例如主光线角的增加、影像失真校正和焦距计算准确度等效能。

Description

影像感测模块及其制造方法与相机装置
技术领域
本发明是有关于一种影像感测模块，且特别是一种包含在覆盖板上的光学图案的影像感测模块及其制造方法与相机装置。
背景技术
随着半导体科技的发展，影像感测装置可通过晶圆级制程来制造，且可应用至电子装置，例如数字相机、智能手机和平板电脑等。在影像感测模块中，覆盖板用以保护影像感测器不受例如灰尘和来自外力的刮划的影响。然而，除了提供保护功能之外，已知覆盖板并无提供任何其它功能。
发明内容
在本发明中，提供一种影像感测模块，其包含覆盖板，此覆盖板具有设置在其上的光学图案。此光学图案改善影像感测模块的影像感测品质和色偏。此外，具有此影像感测模块的相机装置可增加例如主光线角(chief ray angle；CRA)的增加、影像失真校正和焦距计算准确度等效能。
本发明的一方面是在于提供一种影像感测模块，此影像感测模块包含影像感测器、覆盖板和光学图案(optical pattern)。影像感测器具有用以接收入射光的光感测区域及环绕光感测区域的外围区域。覆盖板位于影像感测器上。光学图案位于覆盖板上且位于光感测区域的上方。
在一或多个实施例中，上述光学图案包含多个微结构，这些微结构在光入射方向上分别实质覆盖影像感测器的多个相位检测自动对焦(phase detectionauto focus；PDAF)像素。
在一或多个实施例中，上述光学图案的区域实质上相等或大于影像感测器的光感测区域。
在一或多个实施例中，上述光学图案在光入射方向上实质覆盖影像感测器的光感测区域。
在一或多个实施例中，上述影像感测模块还包含在覆盖板上的至少一对位标记。此对位标记用以使透镜模块与影像感测模块对准，且此对位标记位于影像感测器的外围区域的上方。
本发明的另一方面是在于提供一种制造影像感测模块的方法。在此方法中，提供影像感测器，此影像感测器具有用以接收入射光的光感测区域及环绕光感测区域的外围区域。此方法还包含安装覆盖板于影像感测器上，此覆盖板具有形成于其上的光学图案，且此光学图案位于光感测区域的上方。
在一或多个实施例中，上述光学图案是形成为具有多个微结构，这些微结构在光入射方向上分别实质覆盖影像感测器的多个相位检测自动对焦像素。
在一或多个实施例中，上述光学图案的区域实质上相等或大于影像感测器的光感测区域。
在一或多个实施例中，上述光学图案是形成为在光入射方向上实质覆盖影像感测器的光感测区域。
在一或多个实施例中，上述方法还包含在覆盖板上的至少一对位标记。此对位标记用以使透镜模块与影像感测模块对准，且此对位标记位于影像感测器的外围区域的上方。
本发明的又一方面是在于提供一种相机装置，此相机装置包含透镜模块和影像感测模块。透镜模块用于引导入射光。影像感测模块包含影像感测器、覆盖板和光学图案。影像感测器具有用以接收穿过透镜模块的入射光的光感测区域及环绕光感测区域的外围区域。覆盖板位于影像感测器上。光学图案位于覆盖板上且位于光感测区域的上方。
在一或多个实施例中，上述光学图案包含多个微结构，这些微结构在光入射方向上分别实质覆盖影像感测器的多个相位检测自动对焦像素。
在一或多个实施例中，上述光学图案的区域实质上相等或大于影像感测器的光感测区域。
在一或多个实施例中，上述光学图案在光入射方向上实质覆盖影像感测器的光感测区域。
在一或多个实施例中，上述影像感测模块还包含在覆盖板上的至少一第一对位标记，且上述透镜模块还包含至少一第二对位标记，此第二对位标记用于与第一对位标记对准。
在一或多个实施例中，上述相机装置还包含基板，此基板用于安装影像感测装置。
在一或多个实施例中，上述相机装置还包含在基板上的镜座，此镜座用于容纳透镜模块。
在一或多个实施例中，上述相机装置还包含红外线滤除滤光片(infraredcut-off filter；IR cut-off filter)，此红外线滤除滤光片在镜座中且位于影像感测模块与透镜模块之间。
在一或多个实施例中，上述基板是印刷电路板(printed circuit board；PCB)。
在一或多个实施例中，上述基板是软性印刷电路板(flexible printed circuitboard；FPC board)。
附图说明
为了更完整了解实施例及其优点，现参照结合所附附图所做的下列描述，其中：
图1是绘示依据本发明一些实施例的相机模块的示意图；
图2是绘示依据本发明一些实施例的光学图案、覆盖板及影像感测器的排列；
图3是绘示依据本发明一些实施例的光学图案、覆盖板及影像感测器的另一排列；
图4是绘示依据本发明一些实施例的在覆盖板的对位标记的示意图，此对位标记用以与透镜模块对准；
图5是绘示依据本发明一些实施例的制造影像感测模块的方法的示意图；以及
图6是绘示依据本发明一些实施例的制造影像感测模块的方法的示意图。
具体实施方式
以下将透过实施例来解释本发明的内容。然而，本发明的实施例并非用以限制本发明至这些实施例中所述的任何特定的环境、应用或特殊方式。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明。在以下实施例及附图中，已省略而未绘示与本发明非直接相关的元件，且附图中各元件间的尺寸关系仅为了容易了解，并非用以限制实际比例。
可被理解的是，虽然在本文可使用“第一”和“第二”等用语来描述各种元件、零件、区域、层和/或部分，但这些用语不应限制这些元件、零件、区域、层和/或部分。这些用语仅用以区别一元件、零件、区域、层和/或部分与另一元件、零件、区域、层和/或部分。
请参照图1，图1是绘示依据本发明一些实施例的相机模块100的示意图。在图1中，相机模块100包含基板110、影像感测模块120、镜座130、红外线滤除滤光片(infrared cut-off filter；IR cut-off filter)140和透镜模块150。基板110可以是印刷电路板(printed circuit board；PCB)、软性印刷电路板(flexibleprinted circuit board；FPC board)或类似者。在一些实施例中，在基板110可设置影像处理芯片，用以接收电子信号且将电子信号转换成影像数据。
影像感测模块120设置在基板110上。影像感测模块120包含影像感测器121、粘着层122、覆盖板123和光学图案124。影像感测器121包含光感测区域121A和外围区域121B(图2和图3中所示)，其中光感测区域121A是配置为将入射光转换成电子信号，且外围区域121B包含配置为处理来自光感测区域121A的电子信号的逻辑电路。影像感测器121可以是互补式金属氧化半导体(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)影像感测器(CMOSimage sensor；CIS)或电荷耦合装置(charge-coupled device；CCD)影像感测器。此外，影像感测器121可以是背照式(back-side illuminated；BSI)影像感测器或前照式(front-side illuminated；FSI)影像感测器。
影像感测模块120透过粘着层122而安装在基板110上。影像感测模块120可通过封装方法来安装在基板110上，例如表面粘着技术(surface mounttechnology；SMT)、板上覆晶(chip on board；COB)、陶瓷无引线芯片载体(ceramic leadless chip carrier；CLCC)封装、芯片级封装(chip scale packaging；CSP)、硅通孔(through silicon via；TSV)、球栅阵列(ball grid array；BGA)等，但不限于此。举例而言，在板上覆晶的例子中，在影像感测器121上提供粘着层122，且接着金属引入线设置以连接影像感测器121和基板110，以提供影像感测器121与基板110之间的电子传输路径。粘着层122可包含介电材料，例如硼酸、非晶硅、碳、氮化钽、氮化钛、上述组合或类似材料。示例的封装方法为所述领域中具通常知识者所知，因此其详细描述在此不提供。
覆盖板123设置在影像感测器121上。覆盖板123为透明结构，其包含例如玻璃、树脂、环氧树脂等材料，或是硅基聚合物材料等，但不限于此。在一些实施例中，覆盖板123与影像感测器121分隔大约10微米的距离。
光学图案124设置在覆盖板123上。光学图案124为透明结构其包含例如玻璃、树脂、环氧树脂等材料，或是硅基聚合物材料等，但不限于此。光学图案124可通过单晶(monolithic)制程技术或晶圆级制程技术来做出。在一些实施例中，覆盖板123的折射率高于光学图案124的折射率。在一些实施例中，光学图案124和覆盖板123整合成一整合结构。
镜座130设置在基板110上，且定义出用以容置透镜模块150的空间。红外线滤除滤光片140设置在镜座130上且位于影像感测模块120与透镜模块150之间，其用以避免入射光的红外线成分入射至影像感测模块120。透镜模块150包含光学透镜151和透镜镜筒152。光学透镜151设置为接收和引导入射光朝向影像感测模块120。透镜镜筒152设置为容置光学透镜151。透镜模块150亦包含控制电路(图未绘示)，以用于调整光学透镜151的位置。
如图1所绘示，镜座130的内侧区域包含固定结构130A，且透镜镜筒152的外侧区域包含固定结构152A，使得透镜模块150可被固定在镜座130内的空间中。在一些实施例中，固定结构152A和130A为螺旋结构，其个别包含匹配的螺纹沟和螺纹。
请参照图2，图2是绘示依据本发明一些实施例的光学图案124、覆盖板123及影像感测器121的排列。在光入射方向上，光学图案124的边缘区域实质覆盖影像感测器121的光感测区域121A。如图2所示，在光学图案124的边缘部分，光学图案124的厚度朝向光学图案124的中心处缩减。如此一来，可增强光感测区域121A的外围部分的光吸收效率，且因此增加透镜模块150的主光线角，且可最佳化由影线信号处理器所进行的影像失真校正。
请参照图3，图3是绘示依据本发明一些实施例的光学图案124、覆盖板123及影像感测器121的另一排列。影像感测器121包含相位检测自动对焦(phase detection auto focus；PDAF)像素PX，其用于焦距的计算。相位检测自动对焦像素PX的使用是所属领域中具通常知识者所熟知，因此在此不赘述。光学图案124包含微结构124A，每一个微结构124A对应其中一个相位检测自动对焦像素PX。在光入射方向上，微结构124A分别覆盖相位检测自动对焦像素PX。因此，相位检测自动对焦像素PX的入射光吸收被增强，以增加焦距计算的效率和准确度。
请参照图4，图4是绘示依据本发明一些实施例的在覆盖板123的对位标记123A的示意图，此对位标记123A用以与透镜模块150对准。对位标记123A位于影像感测器121的外围区域121B的上，以避免影响影像感测器121的入射光吸收。对位标记123A可被印刷、附着或粘贴在覆盖板123上。或者，对位标记123A可与光学图案124一起被形成在覆盖板123上。光学透镜151的角落亦包含对位标记151A。对位标记151A和123A可助于精确微调透镜模块150与影像感测模块120之间的相对位置。在一些实施例中，光学透镜151和覆盖板123可分别包含多于一个对位标记151A和多于一个对位标记123A。
请参照图5，图5是绘示依据本发明一些实施例的制造影像感测模块的方法500的示意图。方法500在步骤502开始，提供影像感测器和覆盖板。影像感测器包含影像感测区域和外围区域，其中影像感测区域被配置为转换入射光转换成电子信号，且外围区域包含被配置为处理来自光感测区域的电子信号的逻辑电路。覆盖板可被提供为包含例如玻璃、树脂、环氧树脂等材料，或是硅基聚合物材料等，但不限于此。
在步骤504中，在覆盖板上形成光学图案。光学图案可包含例如玻璃、树脂、环氧树脂等材料，或是硅基聚合物材料等，但不限于此。在一些实施例中，光学图案的材料与覆盖板的材料相同。光学图案可通过进行微影制程和蚀刻制程来形成。可通过使用例如旋转涂布(spin-on coating)、化学气相沉积(CVD)、等离子辅助化学气相沉积(PECVD)、高密度等离子化学气相沉积(HDPCVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、上述组合或类似制程来进行微影制程。可通过使用干式蚀刻、湿式蚀刻或化学蚀刻等蚀刻技术，或是其它适当的蚀刻技术来进行蚀刻制程例如。或者，在一些实施例中，光学图案可通过进行激光移除技术来形成。
在步骤506中，在影像感测器上安装覆盖板。此覆盖板可通过晶圆安装制程或集成电路模块制程来安装在影像感测器上。在一些实施例中，覆盖板被安装为与影像感测器分隔大约10微米的距离。
或者，可在覆盖板上形成光学图案的前安装覆盖板在影像感测器上。请参照图6，图6依据本发明一些实施例的制造影像感测模块的方法600的示意图。方法600在步骤602开始，提供影像感测器和覆盖板。影像感测器包含影像感测区域和外围区域，其中影像感测区域被配置为转换入射光转换成电子信号，且外围区域包含被配置为处理来自光感测区域的电子信号的逻辑电路。覆盖板可被提供为包含例如玻璃、树脂、环氧树脂等材料，或是硅基聚合物材料等，但不限于此。
在步骤604中，安装覆盖板在影像感测器上。此覆盖板可通过晶圆安装制程或集成电路模块制程来安装在影像感测器上。在一些实施例中，在一些实施例中，覆盖板被安装为与影像感测器分隔大约10微米的距离。
在步骤606中，在覆盖板上形成光学图案。光学图案可包含例如玻璃、树脂、环氧树脂等材料，或是硅基聚合物材料等，但不限于此。在一些实施例中，光学图案的材料与覆盖板的材料相同。光学图案可通过进行微影制程和蚀刻制程来形成。可通过使用例如旋转涂布、化学气相沉积、等离子辅助化学气相沉积、高密度等离子化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、上述组合或类似制程来进行微影制程。可通过使用干式蚀刻、湿式蚀刻或化学蚀刻等蚀刻技术，或是其它适当的蚀刻技术来进行蚀刻制程例如。或者，在一些实施例中，光学图案可通过进行激光移除技术来形成。
总结上述，本发明的影像感测模块包含覆盖板，此覆盖板具有设置在其上的光学图案，且此光学图案助于改善影像感测模块的影像感测品质和色偏。具有此影线感测模块的相机装置可校正影像数据失真和增加主光线角和焦距计算准确度。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种影像感测模块，其特征在于，包含：
一影像感测器，具有用以接收入射光的一光感测区域及环绕该光感测区域的一外围区域；
一覆盖板，位于该影像感测器上；以及
一光学图案，位于该覆盖板上，该光学图案位于光感测区域的上方。
2.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该光学图案包含多个微结构，所述微结构在一光入射方向上分别覆盖该影像感测器的多个相位检测自动对焦像素。
3.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该光学图案的区域相等或大于该影像感测器的该光感测区域。
4.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该光学图案在一光入射方向上覆盖该影像感测器的该光感测区域。
5.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，还包含在该覆盖板上的至少一对位标记，该至少一对位标记用以使一透镜模块与该影像感测模块对准，且该至少一对位标记位于该影像感测器的该外围区域的上方。
6.一种制造一影像感测模块的方法，其特征在于，包含：
提供一影像感测器，该影像感测器具有用以接收入射光的一光感测区域及环绕该光感测区域的一外围区域；以及
安装一覆盖板于该影像感测器上，该覆盖板具有形成于其上的一光学图案，且该光学图案位于光感测区域的上方。
7.根据权利要求6所述的制造一影像感测模块的方法，其特征在于，该光学图案是形成为具有多个微结构，所述微结构在一光入射方向上分别覆盖该影像感测器的多个相位检测自动对焦像素。
8.根据权利要求6所述的制造一影像感测模块的方法，其特征在于，该光学图案的区域相等或大于该影像感测器的该光感测区域。
9.根据权利要求6所述的制造一影像感测模块的方法，其特征在于，该光学图案是形成为在一光入射方向上覆盖该影像感测器的该光感测区域。
10.根据权利要求6所述的制造一影像感测模块的方法，其特征在于，还包含：
在该覆盖板上的至少一对位标记，该至少一对位标记用以使一透镜模块与该影像感测模块对准，且该至少一对位标记位于该影像感测器的该外围区域的上方。
11.一种相机装置，其特征在于，包含：
一透镜模块，用于引导入射光；以及
一影像感测模块，包含：
一影像感测器，具有用以接收穿过该透镜模块的该入射光的一光感测区域及环绕该光感测区域的一外围区域；
一覆盖板，位于该影像感测器上；以及
一光学图案，位于该覆盖板上，该光学图案位于光感测区域的上方。
12.根据权利要求11所述的相机装置，其特征在于，该光学图案包含多个微结构，所述微结构在一光入射方向上分别覆盖该影像感测器的多个相位检测自动对焦像素。
13.根据权利要求11所述的相机装置，其特征在于，该光学图案的区域相等或大于该影像感测器的该光感测区域。
14.根据权利要求11所述的相机装置，其特征在于，该光学图案在一光入射方向上覆盖该影像感测器的该光感测区域。
15.根据权利要求11所述的相机装置，其特征在于，该影像感测模块还包含在该覆盖板上的至少一第一对位标记，且该透镜模块还包含至少一第二对位标记，至少一第二对位标记分别用于与该至少一第一对位标记对准。
16.根据权利要求11所述的相机装置，其特征在于，还包含一基板，该基板用于安装该影像感测装置。
17.根据权利要求16所述的相机装置，其特征在于，还包含在该基板上的一镜座，该镜座用于容纳该透镜模块。
18.根据权利要求17所述的相机装置，其特征在于，还包含一红外线滤除滤光片，该红外线滤除滤光片在该镜座中且位于该影像感测模块与该透镜模块之间。
19.根据权利要求16所述的相机装置，其特征在于，该基板是一印刷电路板。
20.根据权利要求16所述的相机装置，其特征在于，该基板是一软性印刷电路板。
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