CN108140648A - 固态成像器件封装和制造方法，及电子装置 - Google Patents

固态成像器件封装和制造方法，及电子装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及能够成像高质量图像的固态成像元件封装、其制造方法及电子器件。该固态成像元件封装设置有：固态成像元件芯片，将透镜获取的光转换为电信号；插入基板，固定固态成像元件芯片；框架，具有围绕固态成像元件芯片并且防止固态成像元件芯片的光接收面被不必要的光照射的框架结构；及光透射防护玻璃，至少保护固态成像元件芯片免受外部环境的影响。在粘结至防护玻璃的框架表面上，具有突出形状的脊部结构形成在框架的开口部的整个周围上。本技术可应用于例如，成像元件芯片密封在其中的固态成像元件封装。

Description

固态成像器件封装和制造方法，及电子装置
技术领域
本公开涉及固态成像器件封装和制造方法，及电子装置。更具体地，本公开涉及被设计成捕获更高质量的图像的固态成像器件封装和制造方法，及电子装置。
背景技术
在具有成像功能的传统的电子装置(诸如数码相机或者数码摄像机)中，使用如电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的固态成像器件。
容纳在陶瓷中的固态成像器件封装等整合至电子装置中，这种固态成像器件广泛用于数码相机、摄像机、移动电话等中。另外，近年来，这种电子装置的尺寸明显变小并且能够高质量成像。在这种趋势下，要求作为这种电子装置的重要组件的固态成像器件封装尺寸变小并且捕获较高质量的图像。
例如，本申请的申请人已建议一成像器件封装，其中，以基板、支撑件、及光学构件密封容纳成像器件芯片的空间(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2008-245244号
发明内容
发明解决的问题
然而，在专利文献1中公开的上述成像器件封装中，存在图像质量由于粘合剂所引起的不规则反射而可能劣化的可能性，该粘合剂使支撑件和光学构件彼此粘结。
本公开是鉴于这些情况作出的，并且能够捕获较高质量的图像。
问题的解决方案
根据本公开的一个方面的固态成像器件封装，包括：固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；插入基板，固定所述固态成像器件芯片；具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；以及防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响并且透过光。在固态成像器件封装中，在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构。
根据本公开的一个方面的制造方法是制造固态成像器件封装的方法，所述固态成像器件封装包括：固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；插入基板，固定所述固态成像器件芯片；具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响并且透过光；以及在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构。所述制造方法包括以使粘合剂进入在所述防护玻璃与所述框架之间通过所述堤结构所设置的间隙的方式涂布所述粘合剂。
根据本公开的一个方面的电子装置，包括：根据本公开的一个方面的固态成像器件封装，包括：固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；插入基板，固定所述固态成像器件芯片；具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；以及防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响并且透过光。在固态成像器件封装中，在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构。
本公开的一个方面，包括：固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；插入基板，固定所述固态成像器件芯片；具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；以及防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响并且所述防护玻璃透过光。在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构。
本发明的效果
根据本公开的一个方面，可以捕获较高质量的图像。
附图说明
[图1]是示出应用本技术的固态成像器件封装的实施方式的示例性配置的框图。
[图2]是用于说明传统的固态成像器件封装的示图。
[图3]是用于说明第一步骤的示图。
[图4]是用于说明第二步骤的示图。
[图5]是用于说明第三步骤的示图。
[图6]是用于说明第四步骤的示图。
[图7]是示出电子装置中安装的成像装置的示例性配置的框图。
[图8]是示出使用图像传感器的实例的示图。
具体实施方式
以下参考附图详细说明应用本技术的具体实施方式。
<固态成像器件封装的示例性配置>
图1是示出应用本技术的固态成像器件封装的实施方式的示例性配置的示图。图1的A是固态成像器件封装的示例性配置的截面图。图1的B是固态成像器件封装的示例性配置的平面图。
如图1中所示，固态成像器件封装11具有利用插入基板13、框架14及防护玻璃15密封的成像器件芯片12。
成像器件芯片12利用成像器件粘合剂22固定至插入基板13。成像器件光接收面21是上表面，其上布置有多个像素。另外，成像器件芯片12的成像器件电极31-1和31-2和插入基板13的内部电极32-1和32-2通过连接线33-1和33-2电连接。内部电极32-1和32-2还经由插入基板13的内部布线线路电连接至外部连接端子34-1至34-4。
框架14(其为围绕成像器件芯片12的框架状结构)利用框架粘合剂23粘结在插入基板13上。防护玻璃15进一步利用防护玻璃粘合剂24固定在框架14的上表面上。利用该布置，能够保护成像器件芯片12、连接布线33-1和33-2、及内部电极32-1和32-2免受外部环境(诸如水、气、及机械外力)的影响。
应注意，粘合剂通常是紫外线(UV)固化型、热固化型、或者UV/热固化型，但是框架粘合剂23和防护玻璃粘合剂24通常利用UV固化的透明材料形成，以提高生产力。
在具有这种结构的固态成像器件封装11中，空心箭头表示的光穿过防护玻璃15并且由形成在成像器件芯片12上的成像器件光接收面21接收。然后，光以光电形式转变为成像器件芯片12中的电信号，并且从外部连接端子34-1至34-4经由成像器件电极31-1和31-2、连接布线33-1和33-2及插入基板13的内部电极32-1和32-2传输至外部。
在此，框架14的开口部形成为使数码相机等的透镜取得的最大入射角的光位于比成像器件电极31-1和31-2更靠内的内侧。因此，可以防止光被成像器件电极31-1和31-2、连接布线33-1和33-2等反射，而被成像器件光接收面21接收。因此，在固态成像器件封装11中，可以防止诸如光晕(flare)的成像质量劣化。
同时，在专利文献1中公开的上述固态成像器件封装，防护玻璃粘合剂24有时涂覆至框架14的开口部，并且在一些情况下防护玻璃粘合剂24导致不规则反射。
现在参考在图2中示出的传统的固态成像器件封装11A来描述成像质量劣化。应当注意的是，在图2中示出的固态成像器件封装11A中，与图1中的固态成像器件封装11相同的配置由与图1中使用的相同的参考标号表示，并且在此不重复其详细说明。
如图2中所示，在传统的固态成像器件封装11A中，在框架14A的上表面的开口端处设置框架梯台43以积聚过量的粘合剂。然而，图2中的空心箭头表示的不规则反射是由聚集在框架梯台43上的粘合剂所引起的，并且反射光到达成像器件光接收面21。在与传统的固态成像器件封装11A相同的结构中，不能防止这种不规则反射，并且引起诸如光晕的明显成像质量劣化。
特别地，近来存在固态成像器件封装11的尺寸和成本减小的需求，因此，框架14的尺寸的减小以及防护玻璃15的尺寸和成本减小的需求日益增加。虽然粘合面积也需要最小化，但是通过常规技术难以控制杂散粘合剂，所以必须加宽粘合面积。为此，无法减小固态成像器件封装11的尺寸和成本。
因此，在图1中示出的固态成像器件封装11中，沿着框架14的上表面上的开口端的整个周围形成向上抬高的堤结构41。利用该布置，能够在将防护玻璃15粘结至框架14时防止防护玻璃粘合剂24进入框架14的开口部。因此，固态成像器件封装11可以防止防护玻璃粘合剂24引起如上所述的不规则反射，防止重影和光晕，并且提供稳定的高质量成像。
此外，在固态成像器件封装11中，可以将防护玻璃粘合剂24的涂布面积减小到所需的最小限度。因此，能够缩小防护玻璃15和框架14的外部尺寸，并且可以减小固态成像器件封装11的尺寸和成本。
另外，面向框架14的开口部的内表面以预定角度形成从顶部至底部扩展的锥形表面42。因为设置有锥形表面42，可以在封装尺寸减小的同时使与防护玻璃粘合剂24的粘附表面最大化，并且可以使防护玻璃15无误地粘结至框架14。
<制造固态成像器件封装的方法>
现在参考图3至图6描述制造固态成像器件封装11的方法。虽然粘合剂通常是如上所述的UV固化型、热固化型、或者UV/热固化型，在此描述使用UV固化型作为典型粘合剂的制造方法。
首先，如图3中所示，在第一步骤中，执行在框架14上设置防护玻璃15的处理。如图中所示，将成像器件芯片12粘结至插入基板13，通过连接布线33-1和33-2使成像器件芯片12和插入基板13电连接，并且将框架14粘结至插入基板13，因此形成半成品。
防护玻璃15通过拾取手51保持在该半成品的框架14上方。防护玻璃15相对于框架14保持在一位置，拾取手51下降，并将防护玻璃15放置在框架14上。
如图4所示，在第二步骤中，然后执行涂布防护玻璃粘合剂24的处理。如图中所示，将防护玻璃粘合剂24从分配器52涂布至防护玻璃15的边面。在该步骤中，防护玻璃粘合剂24进入防护玻璃15与框架14之间通过堤结构41形成的间隙，并且设法通过毛细作用稳定地扩散。
此后，如图5中所示，在第三步骤中，执行使防护玻璃粘合剂24固化的处理。如图中所示，UV照射装置53在防护玻璃粘合剂24上照射UV光，使防护玻璃粘合剂24固化，并且使框架14和防护玻璃15彼此固定。在该步骤中，在通过UV照射装置53执行UV照射的同时，防护玻璃15通过拾取手51保持在一位置。以这种方式，防护玻璃15可以稳定地粘结并且固定至框架14。
然后，如图6所示，在第四步骤中，拾取手51释放防护玻璃15，并且拾取手51向上抬起。
固态成像器件封装11通过以上流程制造，并且堤结构41防止防护玻璃粘合剂24进入框架14的开口部的内侧。因此，可以防止防护玻璃粘合剂24引起的不规则反射，并且可以捕获较高质量的图像。此外，可以实现尺寸和成本减小。
<电子装置的示例性配置>
应注意，上述实施方式的固态成像器件封装11可用于各类电子装置，诸如数码相机和数码摄像机、具有成像功能的携带式电话设备、及具有成像功能的其他装置的成像系统。
图7是示出电子装置中安装的成像装置的示例性配置的框图。
如图7中所示，成像装置101包括光学系统102、成像器件103、信号处理电路104、监视器105及存储器106，并且可以拍摄静止图像和运动图像。
光学系统102包括将来自对象的图像光(入射光)引至成像器件103的一个或多个透镜，并且在成像器件103的光接收面(传感器部分)上形成图像。
上述实施方式的固态成像器件封装11用作成像器件103。在成像器件103中，电子根据经由光学系统102形成在光接收面上的图像而在某个时段聚集。然后，将与成像器件103中聚集的电子对应的信号供应至信号处理电路104。
信号处理电路104对从成像器件103输出的像素信号执行各类信号处理。将通过信号处理电路104执行的信号处理获得的图像(图像数据)供应至监视器105并显示在监视器105上，或者供应至存储器106并存储(记录)到存储器106中。
在具有上述配置的成像装置101中，使用以上实施方式的固态成像器件封装11，因此可以捕获例如，较高质量的图像。
<图像传感器的使用实例>
图8是示出上述图像传感器(固态成像器件封装11)的使用实例的示图。
上述图像传感器可用于如下所述的感测诸如可见光、红外光、紫外光或者x射线的光的不同情形。
-被配置为拍摄欣赏活动的图像的设备，诸如数字照相机和具有照相机功能的便携式设备。
-用于运输用途的设备，诸如：车载传感器，被配置为拍摄汽车的前面、后面、周围事物、内部等的图像，以执行安全驾驶，诸如自动停车，识别驾驶员的状况等；监控摄像机，用于监测运行车辆和道路；及测距传感器，用于测量车辆等之间的距离。
-与诸如电视机、冰箱及空调设备的家用电器结合使用的设备，其拍摄用户的手势图像并且根据手势操作电器。
-诸如内窥镜的用于医疗护理用途和保健用途的设备，和用于接收血管造影术的红外光的设备。
-用于安全用途的设备，诸如用于预防犯罪的监控摄像机和用于个人认证的摄像机。
-用于美容用途的设备，诸如被配置为成像皮肤的皮肤测量设备和用于成像头皮的显微镜。
-用于运动用途的设备，诸如运动摄像机和用于运动的可佩戴摄像机。
-用于农业用途的设备，诸如用于监测田地和作物的状况的摄像机。
应注意的是，本技术也可以在下面所描述的配置中体现。
(1)
一种固态成像器件封装，包括：
固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；
插入基板，固定所述固态成像器件芯片；
具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；以及
防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响，并且所述防护玻璃透过光，
其中，在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构。
(2)
一种根据(1)所述的固态成像器件封装，其中，所述框架的开口部形成为使从所述透镜取得的最大入射角的光照射在比所述固态成像器件芯片的电极更靠内的内侧。
(3)
一种根据(1)或(2)所述的固态成像器件封装，其中，面向所述框架的所述开口部的内侧的表面以预定角度形成从顶部至底部逐渐扩大的锥形表面。
(4)
一种制造固态成像器件封装的方法，所述固态成像器件封装包括：固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；插入基板，固定所述固态成像器件芯片；具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响并且所述防护玻璃透过光；以及在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构，
所述方法包括以使粘合剂进入在所述防护玻璃与所述框架之间通过所述堤结构所设置的间隙的方式涂布所述粘合剂。
(5)
一种电子装置，包括：
固态成像器件封装，包括：
固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；
插入基板，固定所述固态成像器件芯片；
具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；以及
防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响并且所述防护玻璃透过光，
其中，在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构。
参考符号列表
11 固态成像器件封装 12 成像器件芯片 13 插入基板
14 框架 15 防护玻璃 21 成像器件光接收面
22 成像器件粘合剂 23 框架粘合剂 24 防护玻璃粘合剂
31 成像器件电极 32 内部电极 33 连接布线
34 外部连接端子 41 堤结构 42 锥形表面 43 框架梯台。

Claims (5)

1.一种固态成像器件封装，包括：
固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；
插入基板，固定所述固态成像器件芯片；
具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；以及
防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响，并且所述防护玻璃透过光，
其中，在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构。
2.根据权利要求1所述的固态成像器件封装，其中，所述框架的开口部形成为使从所述透镜取得的最大入射角的光照射在比所述固态成像器件芯片的电极更靠内的内侧。
3.根据权利要求1所述的固态成像器件封装，其中，面向所述框架的所述开口部的内侧的表面以预定角度形成从顶部至底部逐渐扩大的锥形表面。
4.一种制造固态成像器件封装的方法，所述固态成像器件封装包括：固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；插入基板，固定所述固态成像器件芯片；具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响并且所述防护玻璃透过光；以及在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构，
所述方法包括以使粘合剂进入在所述防护玻璃与所述框架之间通过所述堤结构所设置的间隙的方式涂布所述粘合剂。
5.一种电子装置，包括：
固态成像器件封装，包括：
固态成像器件芯片，将透镜取得的光转换为电信号；
插入基板，固定所述固态成像器件芯片；
具有框架结构的框架，围绕所述固态成像器件芯片并且防止不必要的光照射至所述固态成像器件芯片的光接收面上；以及
防护玻璃，至少保护所述固态成像器件芯片免受外部环境的影响并且所述防护玻璃透过光，
其中，在所述框架的与所述防护玻璃接触的粘附表面上，横亘所述框架的开口部的整个周围形成凸起形状的堤结构。
CN201680057429.1A 2015-10-09 2016-09-27 固态成像器件封装和制造方法，及电子装置 Pending CN108140648A (zh)

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