CN109104553B - 照相机模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种图像传感器模块，包括图像传感器(100，200)和覆盖所述图像传感器(100，200)的图像传感器面的部分区域的保护层(102)。在此，所述图像传感器面的至少两个尤其位于所述图像传感器(100，200)的相对置的边缘上的边缘区域(103，104)不被所述保护层(102)覆盖。本发明还涉及一种相应的照相机模块和一种用于制造照相机模块的方法。

Description

照相机模块
技术领域
本发明涉及图像传感器模块、照相机模块以及用于制造照相机模块的方法。
背景技术
由现有技术已知不同类型的图像传感器。例如存在这样的图像传感器：其未包装地、即没有任何保护部件地安装在照相机模块中。此外，已知例如借助玻璃层来保护防止污染和机械损伤的图像传感器。
发明内容
本发明描述了一种图像传感器模块，其包括图像传感器和覆盖图像传感器的图像传感器面的部分区域的保护层。在这里，图像传感器面的至少两个尤其位于图像传感器的相对置边缘上的边缘区域不被保护层覆盖。
在这里，图像传感器面的边缘区域被理解为图像传感器上的直接与图像传感器的边缘邻接的区域。如果图像传感器的形状例如是矩形的，则通常在图像传感器的平面中有四个棱边，它们定义图像传感器的边缘。位于这些棱边处的区域被称为边缘区域。如果例如图像传感器面的位于图像传感器的边缘处的多个部分区域没有被保护层覆盖，则在本申请中称为未被保护层覆盖的多个边缘区域。优选，图像传感器包括两个不被保护层覆盖的边缘区域，这些边缘区域位于图像传感器的相对置的边缘上。这具有以下优点：可以在未被保护层覆盖的两个边缘区域上稳定地进行图像传感器(例如镜头架)的安置。但是替换地或补充地也可以想到，未被保护层覆盖的至少两个边缘区域位于两个相互接触的棱边上，并且必要时形成连贯的、未被保护层覆盖的区域。通过将图像传感器固定到两个直接彼此邻接的边缘区域上，也可以实现图像传感器的稳定固定。
覆盖图像传感器的至少部分区域的保护层相对于图像传感器面而言具有这样的横向延迟尺度：该横向延迟尺度在至少一个方向上小于图像传感器面的横向延伸尺度。如果横向延迟尺度在仅一个方向上较小，则图像传感器可以具有两个相对置的、不被保护层覆盖的边缘区域。如果横向延伸尺度在另一方向上也比图像传感器的横向延伸尺度小，则图像传感器的两个相互邻接的边缘区域也能不被保护层覆盖。
图像传感器模块的该实施方式使得能够将图像传感器模块高度精确地安装在照相机系统中。不被保护层覆盖的图像传感器面几乎位于图像传感器的图像传感器平面中并且对于该图像传感器平面通常没有宽容度。因此，图像传感器模块在未被覆盖的边缘区域上的固定使得图像传感器在照相机模块中能够高精度对准。
如果图像传感器模块例如安装在镜头座中，镜头也安置在镜头座上，则在镜头相对于镜头机械轴线非常轻微地倾斜的情况下镜头仅在三个自由度上的对准就足够了。由于图像传感器模块的高度精确安装，镜头的附加倾斜将不再必要。
在图像传感器模块的另一实施例中，保护层构造为玻璃盖。
本发明的这个实施例具有以下优点：可以确保对图像传感器的机械保护，同时可以确保具有所限定的波长的光的最佳透射。玻璃盖例如可以理解为玻璃片。该玻璃片必要时可以构造为具有特殊的光学特性，例如具有频率滤波器特性。
在本发明的一个优选实施方式中，该玻璃盖借助粘接剂、尤其借助透明粘接剂安置在图像传感器上。
本发明的这个实施方式提供了以下优点：可以为固定材料使用透明粘接剂，其光学特性不影响图像传感器的功能。
在本发明的另一实施方式中，玻璃盖被设计为红外滤光器，其尤其滤除自预先限定的波长或频率起的红外光。
本发明的这个实施方式具有以下优点：可以使不希望的热辐射远离图像传感器，使得其温度在运行中不会增高太多并且使图像传感器的功能可能受到限制。
在本发明的另一实施方式中，保护层由透明浇注物形成，尤其由透明粘接剂形成。
该透明浇注物例如可以是专用硅酮或者是基于聚氨酯或环氧树脂的透明浇注物。
本发明的这个实施方式提供以下优点：可以制造可单独成形的保护层的。通过选择浇注物和/或粘接剂的量以及浇注物作为保护层在图像传感器上的施加方式，可以实现保护层的任意延伸尺度和形状。此外，浇注物的使用使得可以在成本非常低的情况下实现非常短的生产时间。
在本发明的另一实施方式中，图像传感器面的位于图像传感器边缘处的所有边缘区域均未被保护层覆盖。
在这种情况下，保护层被构造为，使得它在图像传感器面上的任何部位不达到图像传感器的边缘。
本发明的这个实施方式提供以下优点：图像传感器模块在相机系统中的高精度安置是可能的。如果图像传感器的所有边缘区域未被保护层覆盖，则可以在图像传感器的所有边缘上进行高精度固定，这使得图像传感器能够非常稳定且可靠地安置到其他结构上，例如镜头座上。
在本发明的另一实施方式中，至少沿着图像传感器的一个棱边构成图像传感器面的未被保护层覆盖的边缘区域，该边缘区域具有至少100μm、尤其至少300μm、更尤其至少500μm的连续宽度，该宽度尤其相当于被保护层覆盖的图像传感器面和图像传感器的棱边之间的最小距离。
本发明的这个实施方式提供如下优点：由于存在的未被保护层覆盖的边缘区域的延伸尺度，图像传感器模块能够在该边缘区域上可靠地固定。未被保护层覆盖的边缘区域的宽度可以根据所使用的图像传感器的尺寸而变化。对于较大的图像传感器，完全可以使用毫米范围内的宽度，例如1mm宽度的边缘。根据图像传感器的类型而定，该宽度也可以达到图像传感器的横向延伸尺度或者说长度和/或宽度的20％、尤其5％、更尤其1％。
在本发明的优选实施方式中，图像传感器模块具有连续的、未被保护层覆盖的区域，该区域包括图像传感器的所有边缘区域。在这种情况下，各个边缘区域也具有至少100μm、尤其300μm、更尤其500μm的宽度。
在本发明的另一实施方式中，图像传感器的光敏侧通过敷镀通孔和/或环绕接触部(Umkontaktierung)与图像传感器的与图像传感器光敏侧对置的侧电接触。在这里，与图像传感器光敏侧对置的侧尤其具有用于图像传感器的接触的球栅。
本发明的这个实施方式提供如下优点：图像传感器能够特别简单地与电路板接触。该电路板可以例如焊接到背面上或者说不设置有保护层的一侧上。不必进行附加的布线，附加布线会在安装图像传感器模块时造成干扰。对于球栅例如理解为图像传感器的触点的球格栅布置，由此使得图像传感器能够简化地安置、尤其焊接到电路载体上。
此外要求保护一种包括镜头座和图像传感器的照相机模块。本发明的核心在于，图像传感器的图像传感器面的至少一个部分区域直接贴靠在镜头座上。
该照相机模块提供以下优点：可以实现图像传感器与镜头座的高精度对准。镜头座通常与图像传感器平面具有直接的机械关系。如果图像传感器本身设计为高度精确地平坦，则在将图像传感器直接贴靠在镜头座上时省去倾斜量。如果图像传感器例如焊接到电路板上并通过该电路板与镜头座连接，则不能确保平面安装，因为尤其在焊接过程期间会发生附加的倾斜量。
通过图像传感器直接贴靠到镜头座上，还会产生非常紧凑的结构，使得该照相机模块可以应用在非常小的系统中。
在照相机模块的另一实施方式中，图像传感器根据上述图像传感器模块来构造。此外，镜头座具有用于图像传感器模块的接收部，图像传感器的未被保护层覆盖的至少两个边缘区域直接贴靠在所述接收部上。
本发明的这个实施例提供了附加的优点，即，图像传感器受到安装在其上的保护层保护不受机械损伤。
此外，要求保护一种制造包括图像传感器和镜头座的照相机模块的方法。该方法包括以下步骤：
-将图像传感器贴靠到镜头座上，使得图像传感器的图像传感器面的至少一个部分区域直接贴靠在所述镜头座上；
-将图像传感器固定在所述镜头座上。
图像传感器在镜头座上的固定例如可以通过钎焊过程、通过熔焊缝或通过粘接部位来进行。也可以想到，图像传感器通过相应的机械装置被挤压并从而固定到镜头座上。
图像传感器以其图像传感器面的至少一个部分区域直接贴靠在镜头座上意味着，在图像传感器面和镜头座之间不安装有其他元件，而是存在直接接触。尤其是，在图像传感器和镜头座之间也不存在粘接剂或其它材料，这些材料同样会导致图像传感器相对于镜头座倾斜。
在该方法的另一实施方式中，图像传感器是上述图像传感器模块。在贴靠步骤中，将图像传感器模块以这样的方式贴靠在镜头座上，使得图像传感器的至少两个未被保护层覆盖的边缘区域直接贴靠在镜头座上。
在该方法的另一实施方式中，该方法包含如下附加步骤：在镜头座的内侧和覆盖图像传感器的图像传感器面的至少一个部分区域的保护层之间安置粘接部位。
本发明的这个实施方式提供了如下优点：使得图像传感器模块能够可靠地紧固/固定在镜头座上。在这里，粘接部位例如可以在保护层上的一些单个点上进行，或者可以实施为粘接剂道，使得例如保护层沿着其棱边之一完全与镜头座内侧粘接。
在该方法的另一实施方式中，该方法包含如下附加步骤：将电路板安置、尤其焊接到图像传感器上。
该步骤可以或者在将图像传感器贴靠到镜头座上之前、或者在此之后执行。此外也可能的是，图像传感器通过电路板固定在镜头座上。为此，电路板例如可以旋拧、粘接、钎焊到镜头座上或与镜头座熔焊。
也可以规定这样的工艺程序：其中首先将图像传感器焊接到电路板上。然后将镜头座形状锁合地或者说直接地放置到图像传感器的边缘区域上，并且在镜头座的基座/壁和所述电路板之间进行唯一的粘接。
在该方法的另一实施方式中，该方法包含如下附加步骤：镜头主动对准图像传感器，其中，镜头尤其被固定在相对于图像传感器优化的位置中。
相对于图像传感器优化的位置被理解为这样的位置：图像传感器在该位置中处于镜头的优选图像平面中。在这里，优选图像平面理解为这样的图像平面：为了产生尽可能好的图像，图像传感器应该位于该图像平面中。镜头的定位例如可以通过已知方法如“主动对准”来进行。镜头例如可以是具有一个或多个透镜的镜头和/或具有镜头的其他常见光学元件。
如果镜头的清晰图像的范围相对于其机械轴线仅略微倾斜，因而镜头具有小的公差，则镜头在三个自由度(Δx，Δy，Δx，Δz)上的对准在没有倾斜补偿的情况下就足够了。在此，镜头的机械轴线通过镜头座的外轮廓来定义，镜头在该外轮廓上对准。如果在图像传感器上存在足够大的像素提前(Pixelvorhalt)，即在图像传感器情况下在图像传感器上存在比被入射光束照射的区域大的光敏区域，则也可以省略平移误差Δx，Δy的补偿，由此，对于镜头和图像传感器的对准，简单的单轴z对准(仅沿着镜头的光轴)就足够了，例如通过将镜头压入到镜头座中。
附图说明
图1示出了图像传感器模块的可能实施例。
图2示出了照相机模块的构型。
图3示出了示意的方法流程。
图4示出了另一示意的方法流程。
图5示出了另一示意的方法流程。
图6示出了照相机模块的另一构型。
具体实施方式
在图1中示出了图像传感器模块的不同实施方式，该图像传感器模块包括图像传感器100和覆盖图像传感器100的图像传感器面的至少一个部分区域的保护层102。
在图1a)中，图像传感器模块具有未被部分地覆盖图像传感器100的保护层102覆盖的连续区域101，该区域由多个未被保护层102覆盖的边缘区域形成。
在图1b)中，两个未被保护层102覆盖的边缘区域103，104处于图像传感器的相对置的两侧。
在图1c)中，两个未被保护层102覆盖的边缘区域105，106处于图像传感器的两个彼此邻接的棱边上。在该实施例中也是图像传感器的图像传感器面的一个连续区域没有被保护层102覆盖。
在图2中示出了所要求保护的照相机模块的可能实施方式。该照相机模块具有图像传感器模块，该图像传感器模块包括图像传感器200和安置于其上的保护层，其中，保护层被设计为玻璃盖202，该玻璃盖202借助粘接连接206安置在图像传感器200上。在这里，玻璃盖202构造成使得图像传感器200的图像传感器面的连续区域201不被玻璃盖202覆盖并且因此不受玻璃盖202保护。图像传感器模块在该实施例中相应于根据图1a)的图像传感器模块来构造。在该实施例中，图像传感器200具有球栅207，该球栅通过敷镀通孔与位于与球栅207对置侧的光敏图像传感器元件(光电二极管)电连接。通过该球栅207，图像传感器200与电路板205焊接。
照相机模块还具有镜头座203，在镜头座上构造有用于图像传感器模块的接收区域。图像传感器模块以如下方式安置到镜头座203上：图像传感器200以图像传感器面的未被玻璃盖202覆盖的连续区域201直接贴靠在镜头座203上。通过这样安置可以取消对球栅207和电路板205之间的过渡部的公差的考虑，因为电路板205的定向对于图像传感器200相对于同样可以安置在镜头座203上的镜头的定位是不相关的。
为了固定图像传感器200，在本实施例中，图像传感器模块在径向上与镜头座203粘接，使得由于温度影响引起的粘接剂可能变形不会影响到图像传感器100相对于镜头座203的定位。在该实施例中，在将电路板205安置到图像传感器200上之前将图像传感器模块安置到镜头座203上。
将图像传感器200直接安置到镜头座203上使得镜头座203的主轴线很大程度上正交于图像传感器200的有效表面，该主轴线在装入理想镜头的情况下相当于镜头的光轴。
在该实施例中，照相机模块还具有也被镜头座203接收的镜头204。对于该照相机模块，通过主动对准方法进行镜头204的安置，在该方法中，镜头204已被相对于图像传感器200对准。由于图像传感器200通过图像传感器200和镜头座203之间的直接接触而高精度地安置，所以，对于该照相机模块，为了补偿平移误差Δx，Δy和沿着光轴的误差Δz，仅执行相对于镜头204的光轴而言在径向方向上的主动对准。由于图像传感器200在镜头座203上的这种安置方式，对倾斜的校正是不必要的。
在该实施例中，镜头204同样通过粘接连接而与镜头座203连接。在这个例子中，在粘接沿轴向进行，而在另一实施例中，粘接也可仅沿径向进行，以使温度因素对图像质量的影响最小化。作为粘接剂，在本实施例中使用具有UV预固化功能的Dualbond粘合剂。
在另一实施例中，图像传感器200被机械地挤压到镜头座203上。该实施方式在图6中示出。为此，照相机模块具有相应的机械装置601，通过该机械装置，图像传感器200被力锁合地固定在镜头座203上。在该实施例中，所述固定通过拧紧螺纹连接602来完成，利用该螺纹连接将机械装置601固定在镜头座203上。
在照相机模块的另一实施例中，照相机模块在电路板205和镜头座203之间具有另外的粘接部位。该粘接部位用于将复合体镜头座与电路板进一步固定并且减轻球栅207的焊接部位的负荷。在这个实施例中。用简单的、仅热固化的Katiobond粘合剂用于机械卸荷的附加粘接。图像传感器200相对于镜头座203的固定和对准不受该附加粘接部位的影响。
在照相机模块的另一实施例中，照相机模块在镜头座203的内侧和玻璃盖202之间具有附加的粘合连接。这也可以用于照相机模块的稳定固定。
在另一实施例中，玻璃盖202被构造成起到作红外滤光器的作用。
在图3中示出用于制造照相机模块的示意性方法。该方法在步骤301开始。
在步骤302中，将图像传感器贴靠到镜头座上，使得图像传感器的图像传感器面的至少一个部分区域直接贴靠在镜头座上。
在步骤303中，将图像传感器固定在镜头座上。在该示例性方法中，该固定借助粘接剂进行。
该方法在步骤304结束。
图4示出用于制造照相机模块的方法的另一实施例。该方法在步骤401开始。
在步骤402中，将图像传感器贴靠到镜头座上，使得图像传感器的图像传感器面的至少一个部分区域直接贴靠在镜头座上。
在步骤403中，将图像传感器固定在镜头座上。
在步骤404中，进行镜头与固定在镜头座上的图像传感器的主动对准。对此使用常用的对准方法。
在步骤405中，将镜头固定在镜头座上。该固定通过镜头的外侧和镜头座的内侧之间的径向粘接发生。
该方法在步骤406结束。
在图5中示出用于制造照相机模块的方法的另一实施例。该方法在步骤501开始。
在步骤502中，将图像传感器焊接到电路板上。
在步骤503中，将图像传感器贴靠到镜头座上，使得图像传感器的图像传感器面的至少一个部分区域直接贴靠在镜头座上。
在步骤504中，将图像传感器固定在镜头座上。在该步骤中，该方法不同于前述方法。在这个实施例中，通过将电路板固定在镜头座上来进行图像传感器在镜头座上的固定。在这个实施例中，在图像传感器和镜头座之间不进行粘接。
该方法在步骤505结束。

Claims (22)

1.一种照相机模块，所述照相机模块包括镜头座(203)和图像传感器模块，其中，所述图像传感器模块包括图像传感器(100，200)和覆盖所述图像传感器(100，200)的图像传感器面的部分区域的保护层(102)，其中，所述图像传感器面的至少两个边缘区域(103，104，105，106)不被所述保护层(102)覆盖，其特征在于，所述镜头座(203)具有用于所述图像传感器模块的接收部，所述图像传感器(100，200)的至少两个不被所述保护层(102)覆盖的边缘区域(103，104，105，106)直接贴靠在该接收部上。
2.根据权利要求1所述的照相机模块，其特征在于，所述保护层(102)构造为玻璃盖(202)。
3.根据权利要求2所述的照相机模块，其特征在于，所述玻璃盖(202)借助粘接剂安置在所述图像传感器(100，200)上。
4.根据权利要求3所述的照相机模块，其特征在于，所述玻璃盖(202)借助透明的粘接剂安置在所述图像传感器(100，200)上。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的照相机模块，其特征在于，所述玻璃盖(202)被设计为红外滤光器。
6.根据权利要求5所述的照相机模块，其特征在于，所述玻璃盖(202)被设计为红外截止滤光器。
7.根据权利要求1所述的照相机模块，其特征在于，所述保护层(102)由透明的浇注物形成。
8.根据权利要求7所述的照相机模块，其特征在于，所述保护层(102)由透明的粘接剂形成。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的照相机模块，其特征在于，所述图像传感器面的位于图像传感器(100，200)的边缘处的所有边缘区域(103，104，105，106)不被保护层(102)覆盖。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的照相机模块，其特征在于，至少沿着所述图像传感器(100，200)的一个棱边构成所述图像传感器面的不被所述保护层(102)覆盖的边缘区域(103，104，105，106)，所述边缘区域具有至少100μm的连续宽度。
11.根据权利要求10所述的照相机模块，其特征在于，所述不被所述保护层(102)覆盖的边缘区域(103，104，105，106)具有至少300μm的连续宽度。
12.根据权利要求11所述的照相机模块，其特征在于，所述不被所述保护层(102)覆盖的边缘区域(103，104，105，106)具有至少500μm的连续宽度。
13.根据权利要求10所述的照相机模块，其特征在于，所述连续宽度相当于被保护层(102)覆盖的图像传感器面与图像传感器(100，200)的棱边之间的最小距离。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的照相机模块，其特征在于，图像传感器(100，200)的光敏侧借助敷镀通孔和/或环绕接触部与图像传感器(100，200)的与图像传感器(100，200)光敏侧对置的侧电接触。
15.根据权利要求14所述的照相机模块，其特征在于，所述与图像传感器(100，200)光敏侧对置的侧具有用于图像传感器(100，200)的接触的球栅(207)。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的照相机模块，其特征在于，所述图像传感器面的位于所述图像传感器(100，200)的相对置的边缘上的至少两个边缘区域(103，104，105，106)不被所述保护层(102)覆盖。
17.用于制造根据以上权利要求中任一项所述的照相机模块的方法，所述照相机模块包括图像传感器(100，200)和镜头座(203)，所述方法具有以下步骤：
将图像传感器(100，200)贴靠到镜头座(203)上，使得图像传感器(100，200)的图像传感器面的至少一个部分区域直接贴靠在所述镜头座(203)上；
将图像传感器(100，200)固定在所述镜头座(203)上，其特征在于，其中，所述图像传感器模块在贴靠步骤中被这样贴靠到所述镜头座(203)上，使得图像传感器(100，200)的至少两个不被保护层(102)覆盖的边缘区域(103，104，105，106)直接贴靠在镜头座(203)上。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，具有如下附加步骤：在所述镜头座(203)的内侧与覆盖所述图像传感器(100，200)的图像传感器面的至少一个部分区域的所述保护层(102)之间安置粘接部位。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，具有如下附加步骤：将电路板(205)安置所述图像传感器(200)上。
20.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，具有如下附加步骤：将电路板(205)焊接到所述图像传感器(200)上。
21.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，具有如下附加步骤：将镜头(204)主动对准图像传感器。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，将镜头(204)在相对于图像传感器(100，200)的位置中固定。
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