CN112736107B - 图像传感器模块及智能环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了图像传感器模块及具有该图像传感器模块的智能环境监测系统，图像传感器模块，包括基板，在基板的上表面具有第一凹槽，在基板的下表面具有不同宽度的台阶状的第二凹槽，台阶状的第二凹槽的最深处底部与第一凹槽底部相连通；平板热管结构，位于所述台阶状的第二凹槽中；图像传感器芯片，通过导热胶直接与平板热管结构靠近基板上表面一侧的金属层接触；凸出结构，所述凸出结构高于基板的上表面并与对所述平板热管结构的侧壁进行密封；支架通过密封焊料固定在基板的表面，支架对应图像传感器芯片的垂直投影方向上具有透明构件；光学系统，设置在透明构件的上方。图像传感器具有很好的散热性能，能够长时间对环境监测。
Description
技术领域
本发明本提供了一种图像传感器模块及具有该图像传感器模块的智能环境监测系统，图像传感器模块具有很好的散热性能，能够使用具有该图像传感器模块的智能环境监测系统长时间的进行检测，不会因为长时间工作而产生的热效应对图像传感器模块造成损伤，能够提高环境监测系统的稳定性。
背景技术
环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。了解环境水平，进行环境监测，是开展一切环境工作的前提。
通过对环境中图像长时间的观测，可以了解环境的变化，以及能够确定哪些外界因素对环境造成了影响。但随着长时间使用图像传感器对环境的检测，图像传感器会产生大量的热量，长时间散热不良会对图像传感器造成不可逆转的损伤。智能环境检测系统中的图像传感器作为检测系统的“眼睛”，必须时刻进行关注，而不能因为长时间工作产生的热能对图像传感器模块造成损伤。因此，需要制备一种高散热性能的图像传感器模块，应用于环境检测或长时间使用的检测或摄像系统中。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高散热效率的图像传感器模块，以及使用该模块的智能环境检测系统，能够提高环境检测系统的长时间使用的稳定性，提高检测系统的使用寿命。
为解决上述问题并取得相应的效果，本发明提供一种图像传感器模块，包括以下结构：
基板，其包括有上表面和下表面，在基板的上表面具有第一凹槽，在基板的下表面具有不同宽度的台阶状的第二凹槽，所述台阶状的第二凹槽的最深处底部与所述第一凹槽底部相连通，所述第一凹槽和所述第二凹槽形成贯通所述基板的凹槽结构；
平板热管结构，位于所述台阶状的第二凹槽中，所述平板热管结构靠近基板上表面的一侧的长度小于远离基板上表面一侧的长度，并且所述平板热管结构的上下平面金属层分别位于所述第二凹槽不同宽度的平面中；
图像传感器芯片，通过导热胶直接与平板热管结构靠近基板上表面一侧的金属层接触，所述图像传感器芯片的感光区域表面高于基板的上表面，并且所述图像传感器芯片通过引线与所述基板上的焊盘进行电连接；
凸出结构，所述凸出结构高于基板的上表面并与对所述平板热管结构的侧壁进行密封，所述凸出结构的远离基板上表面的顶表面具有凹槽结构，并且所述凸出结构位于所述焊盘结构的外侧；
支架，所述支架通过密封焊料固定在基板的表面，所述支架对应所述图像传感器芯片的垂直投影方向上具有透明构件，并通过所述支架及透明构件将所述图像传感器芯片密封在所述支架的内部，所述支架通过所述密封焊料与基板的接触的区域位于所述凸出结构的外侧；
光学系统，设置在所述透明构件的上方，将来自物体的光导向所述图像传感器芯片。
进一步的，所述平板热管结构的上下平面金属层为铜金属，所述平板热管结构的形状与图像传感器芯片的形状相对应。
进一步的，所述凸出结构的材料为碳纳米管和铜。
进一步的，所述透明构件位于所述图像传感器芯片的上方并与所述图像传感器芯片的形状相对应。
进一步的，本发明还提供了一种图像传感器模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供基板，在基板的上表面形成第一凹槽，第一凹槽的深度小于后续形成的图像传感器的厚度；
步骤S2：在基板的下表面涂覆光阻层，然后使用半色调掩模对光阻层曝光显影处理，形成具有台阶状的光阻层，然后以台阶状的光阻层为掩模，对所述基板的下表面进行刻蚀，在基板的下表面形成具有不同宽度的台阶状的第二凹槽，所述第二凹槽内部具有较深的凹槽和较浅的凹槽；
步骤S3：在所述基板的下表面的所述第二凹槽的台阶部位使用激光烧蚀的方式，在台阶部位的拐角处形成贯通基板的开口；
步骤S4：另外提供与所述台阶状的第二凹槽内部的形状、尺寸分别对应的第一铜片和第二铜片，并分别在所述第一铜片和第二铜片的一面加工出微结构，所述第一铜片和第二铜片加工的微结构相对应；使用一模具形成碳纳米管和铜混合的两个片状结构；
步骤S5：将两片铜片和所述片状结构形成平板热管结构，将所述平板热管结构从所述基板的下表面的第二凹槽方向安装在所述第二凹槽内，并且所述片状结构延伸凸出所述基板上表面，作为凸出结构，所述凸出结构远离基板的上表面的顶表面具有凹槽结构；
步骤S6：在所述基板的所述第一凹槽底部暴露的所述平板热管结构的表面涂覆导热胶，将图像传感器芯片通过所述导热胶粘附在所述第一凹槽中，并且所述图像传感器芯片的感光面高于所述基板的上表面，并通过引线将图像传感器芯片与焊盘电连接，所述焊盘位于所述凸出结构的内侧；
步骤S7：在凸出结构的外侧涂覆密封焊料，将支架通过密封焊料与基板相连接，所述支架对应所述图像传感器的垂直投影方向上具有透明构件，并通过所述支架及透明构件将所述图像传感器芯片密封在所述支架的内部，并在所述透明构件的上方形成光学系统，将来自物体的光导向所述图像传感器芯片。
进一步的，在所述步骤S1中，所述第一凹槽的深度为40-300nm。
进一步的，在所述步骤S2中，所述半色调掩模从中间到两边分别是全透光区域、半透光区域和不透光区域，所述全透光区域的面积大于所述图像传感器芯片的面积；在所述步骤S3中，所述片状结构的长度与形成的微结构的铜片的侧面长度相对应，宽度与所述步骤S3中形成的贯通的开口的宽度相对应，高度范围为200μm-20mm。
进一步的，在所述步骤S4中，所述片状结构具体形成步骤为，首先提供碳纳米管粉体和铜粉，使用有机物进行充分搅拌，有机溶液为醇或醚类的有机物，碳纳米管粉体与铜粉二者的质量比的范围=1:(6-10)，然后分多次加入到模具中，模具的上方具有开口，加入模具中并加热使有机物挥发，然后在真空中加热到1100-1200℃，冷却之后即形成所述片状结构。
进一步的，在所述步骤S5中，形成平板热管结构的具体步骤为，将上下两片铜片和两个所述片状结构进行焊接之后，在真空环境下加入低熔点液体，并将铜片之间的其余两个暴露的面进行密封，形成所述平板热管结构。
进一步的，本发明还提供一种智能环境监测系统，包括控制主机、数据库服务器、移动发送接收装置、SD储存卡、气体检测装置、图像传感器模块、温度感应器模块、湿度感应器模块；
所述控制主机连接到所述数据库服务器；
所述移动发送接收装置上设置有SD储存卡和移动网络发射接收器；
所述图像传感器模块、温度感应器模块、湿度感应器模块均连接到移动发送接收装置；
所述的图像传感器模块使用的如上所述的图像传感器模块。
在本发明中所提到的“外侧”和“内侧”，是指在图像传感器芯片模块中，以图像传感器芯片作为最中间的位置，向外延伸的方向为外侧的方向，相反的方向则为内侧方向。如焊盘位于凸出结构的内侧，是指焊盘更靠近图像传感器芯片的方向；如支架通过所述密封焊料与基板的接触的区域位于所述凸出结构的外侧，是指密封焊料所在的区域相较于凸出结构，更远离图像传感器芯片的方向。
通过对本发明的描述，可以看出本发明的有益的效果主要包括以下几点：
1、在图像传感器模块形成过程中，在形成正面凹槽之后，没有将图像传感器芯片设置在正面的凹槽内，而是先对背面进行刻蚀，形成背面的具有台阶状的凹槽结构，此时正面的凹槽结构可以对背面的台阶状的凹槽结构进行定位和观测，并且相较于先形成图像传感器芯片在正面凹槽内，可能在刻蚀背面的台阶状凹槽时，会对图像传感器芯片造成损伤；在背面刻蚀形成背面的台阶状凹槽时，在最深的面形成贯通的沟槽，此时就可以停止刻蚀，这样便于控制刻蚀的过程，而无需复杂的检测步骤也不会对图像传感器芯片造成损伤；
2、在背面的台阶状凹槽中形成平板热管之后，在热管靠近基板正面的一侧的表面通过导热胶将图像传感器直接粘附在平板热管的表面，这样图像传感器在工作时产生的热量就可以通过平板热管直接散热，平板热管的散热效率是金属的几百到上千倍，能够快速的将热量散发出去；
3、本发明的平板热管的上下层金属片的面积不同，面积小的金属片位于基板下表面较深的槽中，面积较大的位于台阶上方较浅的槽中，并且金属片的两侧使用碳纳米管和铜的混合物的片状结构，这样片状结构凸出基板表面的结构作为凸出结构，也便于散热，而这样形成的热管结构也便于在基板下方的凹槽内安装。
4、在基板表面的焊盘的外侧形成有凸出结构，凸出结构与平板热管是一体的结构，无需额外的工艺步骤形成，并且凸出结构的材料也是散热很好的碳纳米管和铜的混合材料，由于增大了面积凸出结构一方面有利于散热，另一方面能够阻挡由于外侧支撑层焊接时焊料飞溅会对图像传感器造成污染的隐患。并且凸出结构远离基板表面具有多个凹槽，这样在支撑结构对图像传感器芯片密封时，即使支撑结构与凸出结构相接触，将图像传感器芯片密封在一个更小的空间内，在焊接支撑结构时，密封在图像传感器芯片周围的气体在焊接时也能够从凸出结构的凹槽排出，不会在焊接支撑结构过程中使气体膨胀在图像传感器芯片周围无法排出，对密封件造成不稳定的隐患；
5、由于该图像传感器芯片模块散热性能很好，稳定性好，具有该图像传感器芯片模块的智能环境检测系统，不仅可以能够对图像的长时间的检测，还能够对环境的气体及温度的感测，能够实现更好的监控环境的目的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的图像传感器模块示意图；
图2-12为本发明中形成图像传感器模块的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明提供了一种散热性能好，稳定性高的图像传感器模块，并且该图像传感器模块能够应用于智能环境检测系统中，能够对环境进行长时间的检测，提高检测系统的长时间作业的稳定性。下面对本发明的图像传感器模块，及该图像传感器模块的形成工艺，以及具有该图像传感器模块的智能环境检测系统进行详细的描述。
如图1所示，本发明的一种图像传感器模块结构，其包括以下结构：
基板1，其包括有上表面和下表面，其中的上下表面设置是按照图像传感器芯片和焊盘放置面进行区分的，图像传感器芯片和焊盘放置的表面为上表面，其对应的面为下表面。
在基板1的上表面具有第一凹槽，在基板1的下表面具有不同宽度的台阶状的第二凹槽，所述台阶状的第二凹槽的最深处底部与所述第一凹槽底部相连通，所述第一凹槽和所述第二凹槽形成贯通所述基板的凹槽结构。在图1中第一凹槽对应的位置为图像传感器芯片13所放置的位置，而基板1下表面的台阶状的第二凹槽则对应平板热管结构11放置的凹槽结构，后续会对着两个凹槽的形成进行详细的描述。
平板热管结构11，位于所述台阶状的第二凹槽中，所述平板热管结构靠近基板上表面的一侧的长度小于远离基板上表面一侧的长度，并且所述平板热管结构的上下平面金属片层分别位于所述第二凹槽不同宽度的平面中；后续会对平板热管结构11的具体结构及形成进行详细的描述。
图像传感器芯片13，通过导热胶直接与平板热管结构靠近基板上表面一侧的金属层接触，由于平板热管结构的散热性能是金属层散热的几百到上千倍，这样能够提高对图像传感器芯片的散热性能，图像传感器芯片在长时间工作也能够具有很好的稳定性。并且图像传感器芯片的感光区域表面高于基板的上表面，这样可以提高图像传感器芯片的感光性能，不会由于凹槽的阻挡而影响感光性能，图像传感器芯片放置在凹槽中能够提高图像传感器芯片的牢固性，而不会对电连接造成影响。并且所述图像传感器芯片通过引线15与所述基板上的焊盘14进行电连接；
在图像传感器芯片模块中还包括有凸出结构10，所述凸出结构高于基板的上表面并与对所述平板热管结构的侧壁进行密封，所述凸出结构的远离基板上表面的顶表面具有凹槽结构，并且所述凸出结构位于所述焊盘结构的外侧。后续会在形成步骤中对凸出结构进行详细的描述。
还包括有支架16，所述支架通过密封焊料18固定在基板的表面，所述支架16对应所述图像传感器芯片的垂直投影方向上具有透明构件17，并通过所述支架16及透明构件17将所述图像传感器芯片密封在所述支架的内部，所述透明构件17位于所述图像传感器芯片的上方并与所述图像传感器芯片的形状相对应；所述支架通过所述密封焊料与基板的接触的区域位于所述凸出结构的外侧。由于凸出结构的存在，能够防止在密封焊料焊接支架时，焊料的飞溅对图像传感器芯片造成污染的隐患。
本发明的图像传感器芯片模块还包括有光学系统（未图示），设置在所述透明构件的上方，将来自物体的光导向所述图像传感器芯片。
本发明的所述平板热管结构的上下平面金属层为铜金属，所述平板热管结构的形状与图像传感器芯片的形状相对应。并且所述凸出结构的材料为碳纳米管和铜。
然后，结合附图2-10所示的结构，对本发明的图像传感器模块的制备方法进行描述。
本发明的图像传感器模块的制备包括以下步骤：
步骤S1：提供基板，在基板的上表面形成第一凹槽，第一凹槽的深度小于后续形成的图像传感器的厚度；
具体的，如图2所示，基板结构可以为硅、锗或SOI基板，或者为印刷电路板，在基板1上形成第一凹槽2的步骤为，首先在基板1的表面形成光阻层（未图示），然后再通过曝光显影，形成所需要的图案，然后以图案化的光阻层为掩模，对基板1的表面进行刻蚀，形成第一凹槽，第一凹槽的深度为40-300nm。确保图像传感器芯片在通过导热胶粘附在沟槽中时，图像传感器芯片的感光区域位于第一凹槽的外部，这样一方面能够对图像传感器芯片进行固定，提高牢固性，另一方面也不会对图像传感器芯片的感光区域造成侧面的遮挡，不会影响图像传感器芯片的感光性能。
然后执行步骤S2：在基板的下表面涂覆光阻层，然后使用半色调掩模对光阻层曝光显影处理，形成具有台阶状的光阻层，然后以台阶状的光阻层为掩模，对所述基板的下表面进行刻蚀，在基板的下表面形成具有不同宽度的台阶状的第二凹槽；
具体的如图3所示，在基板1的下表面涂覆光阻层3，使用半色调掩模4对光阻层3进行曝光，半色调掩模4从中间到两边区域分别是全透光区域4-3、半透光区域4-2和不透光区域4-1，所述全透光区域的面积大于所述图像传感器芯片的面积，全透光区域的面积对应后续形成的平板热管结构的小面积的上表面的金属片的面积，半透光区域对应于平板热管结构大面积的下表面的金属片与上表面的金属片的面积差额，这样就可以使后续形成的台阶结构的第二凹槽对应平板热管结构的面积，便于放置。
使用半色调掩模进行曝光之后，用显影液进行处理，如图4所示，光阻层3形成具有台阶状的结构，其中全透光区域对应的光阻层被全部去除，半透光区域对应的光阻层去除一部分，而不透光区域对应的光阻层完全保留。然后使用台阶状的光阻层3作为掩模，对所述基板的下表面进行刻蚀，使用等离子体干法刻蚀，在基板的下表面形成具有不同宽度的台阶状的第二凹槽，所述第二凹槽具有较深的凹槽和较浅的凹槽，在背面形成的第二凹槽的较深的凹槽与基板上表面的第一凹槽相贯通，形成贯通基板的凹槽，较浅的凹槽的宽度大于较深的凹槽的宽度，不同深度凹槽之间的深度差（台阶的高度）对应平板热管结构的厚度，只要能实现平板热管结构放置进去的厚度即可，对台阶的高度没有限定。
在本发明的图像传感器模块形成过程中，在形成正面凹槽之后，没有将图像传感器芯片设置在正面的凹槽内，而是先对背面进行刻蚀，形成背面的具有台阶状的凹槽结构，此时正面的凹槽结构可以对背面的台阶状的凹槽结构进行定位和观测，并且相较于先形成图像传感器芯片在正面凹槽内，可能在刻蚀背面的台阶状凹槽时，会对图像传感器芯片造成损伤；在背面刻蚀形成背面的台阶状凹槽时，在最深的面形成贯通的沟槽，此时就可以停止刻蚀，这样便于控制刻蚀的过程，而无需复杂的检测步骤也不会对图像传感器芯片造成损伤。
然后执行步骤S3：在所述基板的下表面的所述第二凹槽的台阶部位使用激光烧蚀的方式，在台阶部位的拐角处形成贯通基板的开口；
在基板1的背面形成台阶结构的凹槽之后，在台阶拐角处5使用激光烧蚀的方式，在拐角处5形成贯通基板的开口6。开口6的宽度用于放置后续形成的片状结构，长度沿整个凹槽的长度方向均具有开口。如图5-6所示，图6为在拐角处形成开口之后的俯视图，图5为图6中沿A-A’截面的截面图，开口6两侧的虚线对应的就是背面形成的较深的沟槽和较浅的沟槽的位置。
在基板1上形成开口之后，另外形成平板热管结构的步骤，具体为如下步骤。
执行步骤S4：另外分别提供与所述较深的凹槽和所述较浅的凹槽的形状、尺寸相对应的第一铜片和第二铜片，并分别在所述第一铜片和第二铜片的一面加工出微结构，所述第一铜片和第二铜片加工的微结构相对应；使用一模具形成碳纳米管和铜混合的两个片状结构；
具体步骤参见图7所示，首先提供第一铜片7和第二铜片8，在第一铜片7对应的是基板背面的较深的凹槽的形状和尺寸，第二铜片8对应的是基板背面较浅的凹槽的形状和尺寸，然后在第一铜片和第二铜片的表面加工形成微结构或丝网结构9，第一铜片和第二铜片加工的微结构或丝网结构相对应。然后再使用碳纳米管和铜粉形成片状结构，片状结构具体形成步骤为，首先提供碳纳米管粉体和铜粉，使用有机物进行充分搅拌，有机溶液为醇或醚类的有机物，碳纳米管粉体与铜粉二者的质量比的范围=1:(6-10)，然后分多次加入到模具中，模具的上方具有开口，加入模具中并加热使有机物挥发，然后在真空中加热到1100-1200℃，冷却之后即形成所述片状结构。形成片状结构如图8所示，片状结构的长度与形成的微结构的铜片的侧面长度相对应，宽度与所述步骤S3中形成的贯通的开口的宽度相对应，高度与后续形成的封装图像传感器的封装区域的高度有关，与图像传感器芯片表面的支架的高度有关，通常片状结构的高度为几百微米到几十毫米之间，优选的高度高度范围为200μm-20mm，只要能使图像传感器芯片表面的之间形成密封结构，并且不影响上面的光路系统就可以。
在形成片状结构和具有微结构的铜片之后，执行步骤S5：将两片铜片和所述片状结构形成平板热管结构，将所述平板热管结构从所述基板的下表面的第二凹槽方向安装在所述第二凹槽内，并且所述片状结构延伸凸出所述基板上表面，作为凸出结构，所述凸出结构远离基板的上表面的顶表面具有凹槽结构。
如图9所示，将第一铜片7和第二铜片8和两个片状结构10进行焊接之后，在真空环境下加入低熔点液体，并将铜片之间的其余两个暴露的面进行密封，形成所述平板热管结构11。然后如图10所示，将所述平板热管结构从所述基板的下表面的第二凹槽方向安装在所述第二凹槽内，并且所述片状结构延伸凸出所述基板上表面，作为凸出结构10（凸出结构与片状结构为相同的结构，只是片状结构在延伸出基板的表面之后作为凸出结构，因此采用相同的附图标记进行说明），所述凸出结构远离基板的上表面的顶表面具有凹槽结构。本发明的平板热管的上下层金属片的面积不同，面积小的金属片位于基板下表面较深的槽中，面积较大的位于台阶上方较浅的槽中，并且金属铜片的两侧使用碳纳米管和铜的混合物的片状结构，这样片状结构凸出基板表面的结构作为凸出结构，也便于散热，而这样形成的热管结构也便于在基板下方的凹槽内安装。
将所述平板热管结构从所述基板的下表面的第二凹槽方向安装在所述第二凹槽内之后，执行步骤S6：在所述基板的所述第一凹槽底部暴露的所述平板热管结构的表面涂覆导热胶，将图像传感器芯片通过所述导热胶粘附在所述第一凹槽中，并且所述图像传感器芯片的感光面高于所述基板的上表面，并通过引线将图像传感器芯片与焊盘电连接，所述焊盘位于所述凸出结构的内侧。
具体如图11所示，在第一凹槽2暴露的平板热管结构的金属层的表面涂覆导热胶12，导热胶采用本领域中常见的导热硅胶即可，然后将图像传感器芯片13通过导热胶12粘附在平板热管结构的金属层表面上，并且所述图像传感器芯片13的感光面高于所述基板的上表面，这样可以减少凹槽侧壁对感光区域的影响，然后通过引线15将图像传感器芯片与焊盘14电连接，所述焊盘位于所述凸出结构的内侧。这样凸出结构可以防止后续焊接支架时焊料溅射到图像传感器芯片或者焊盘上，造成污染或者短路。
本发明中在背面的台阶状凹槽中形成平板热管之后，在热管靠近基板正面的一侧的表面通过导热胶将图像传感器直接粘附在平板热管的表面，这样图像传感器在工作时产生的热量就可以通过平板热管直接散热，平板热管的散热效率是金属的几百到上千倍，能够快速的将热量散发出去。
在将图像传感器芯片安装完成之后，执行步骤S7：在凸出结构的外侧涂覆密封焊料，将支架通过密封焊料与基板相连接，所述支架对应所述图像传感器的垂直投影方向上具有透明构件，并通过所述支架及透明构件将所述图像传感器芯片密封在所述支架的内部，并在所述透明构件的上方形成光学系统，将来自物体的光导向所述图像传感器芯片。
如图12所示，在凸出结构10的外侧涂覆密封焊料18，密封焊料18使用的是含锡的焊料，通常会在焊料里面加入助焊剂，而助焊剂在焊料熔化时会产生气体，气体容易在焊料内形成气泡，气泡在爆裂时会使焊料飞溅，将焊料带出，如果焊料溅射到焊盘或者图像传感器芯片的感光区域，会容易造成短路或者污染，影响器件的稳定性。而凸出结构位于焊盘的外侧，可以阻挡飞溅的焊料，在支架的上方具有与图像传感器形状对应的透明构件17，支架及透明构件将所述图像传感器芯片密封在所述支架的内部，并在所述透明构件的上方形成光学系统（未图示），将来自物体的光导向所述图像传感器芯片。
本发明中，在基板表面的焊盘的外侧形成有凸出结构，凸出结构与平板热管是一体的结构，无需额外的工艺步骤形成，并且凸出结构的材料也是散热很好的碳纳米管和铜的混合材料，由于增大了面积凸出结构一方面有利于散热，另一方面能够阻挡由于外侧支撑层焊接时焊料飞溅会对图像传感器造成污染的隐患。并且凸出结构远离基板表面具有多个凹槽，这样在支撑结构对图像传感器芯片密封时，即使支撑结构与凸出结构相接触，将图像传感器芯片密封在一个更小的空间内，在焊接支撑结构时，密封在图像传感器芯片周围的气体在焊接时也能够从凸出结构的凹槽排出，不会在焊接支撑结构过程中使气体膨胀在图像传感器芯片周围无法排出，对密封件造成不稳定的隐患。
本发明还提供了一种使用上述图像传感器芯片模块的智能环境监测系统，该智能环境检测系统包括控制主机、数据库服务器、移动发送接收装置、SD储存卡、气体检测装置、图像传感器模块、温度感应器模块、湿度感应器模块；
控制主机连接到所述数据库服务器，本发明的智能环境检测系统，控制主机可以设定和控制监控现场的采集数据，并传输到数据库服务器，进行分析、存储和备份；
通过设置所述移动发送接收装置，并且移动发送接收装置上设置有SD储存卡和移动网络发射接收器，可将检测结果进行存储到SD存储卡进行信息备份，或者将数据进行发送，保证传输数据的多渠道化；并且设置温度和湿度感应器模块，对环境的温度和湿度进行感测。并且使用上述的图像传感器模块，能够提高散热性能，提高环境检测的“眼睛”的稳定性，能够更长时间的使用。
本发明的使用上述图像传感器芯片模块的智能环境监测系统，由于该图像传感器芯片模块散热性能很好，稳定性好，具有该图像传感器芯片模块的智能环境检测系统，不仅可以能够对图像的长时间的检测，还能够对环境的气体及温度的感测，能够实现更好的监控环境的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种图像传感器模块，其特征在于，包括以下结构：
基板，其包括有上表面和下表面，在基板的上表面具有第一凹槽，在基板的下表面具有不同宽度的台阶状的第二凹槽，所述台阶状的第二凹槽的最深处底部与所述第一凹槽底部相连通，所述第一凹槽和所述第二凹槽形成贯通所述基板的凹槽结构；
平板热管结构，位于所述台阶状的第二凹槽中，所述平板热管结构靠近基板上表面的一侧的长度小于远离基板上表面一侧的长度，并且所述平板热管结构的上下平面金属层分别位于所述第二凹槽不同宽度的平面中；
图像传感器芯片，通过导热胶直接与平板热管结构靠近基板上表面一侧的金属层接触，所述图像传感器芯片的感光区域表面高于基板的上表面，并且所述图像传感器芯片通过引线与所述基板上的焊盘进行电连接；
凸出结构，所述凸出结构高于基板的上表面并与对所述平板热管结构的侧壁进行密封，所述凸出结构的远离基板上表面的顶表面具有凹槽结构，并且所述凸出结构位于所述焊盘结构的外侧；
支架，所述支架通过密封焊料固定在基板的表面，所述支架对应所述图像传感器芯片的垂直投影方向上具有透明构件，并通过所述支架及透明构件将所述图像传感器芯片密封在所述支架的内部，所述支架通过所述密封焊料与基板的接触的区域位于所述凸出结构的外侧；
光学系统，设置在所述透明构件的上方，将来自物体的光导向所述图像传感器芯片。
2.根据权利要求1所述的图像传感器模块，其特征在于，所述平板热管结构的上下平面金属层为铜金属，所述平板热管结构的形状与图像传感器芯片的形状相对应。
3.根据权利要求2所述的图像传感器模块，其特征在于，所述凸出结构的材料为碳纳米管和铜。
4.根据权利要求1所述的图像传感器模块，其特征在于，所述透明构件位于所述图像传感器芯片的上方并与所述图像传感器芯片的形状相对应。
5.一种图像传感器模块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：提供基板，在基板的上表面形成第一凹槽，第一凹槽的深度小于后续形成的图像传感器的厚度；
步骤S2：在基板的下表面涂覆光阻层，然后使用半色调掩模对光阻层曝光显影处理，形成具有台阶状的光阻层，然后以台阶状的光阻层为掩模，对所述基板的下表面进行刻蚀，在基板的下表面形成具有不同宽度的台阶状的第二凹槽，所述第二凹槽内部具有较深的凹槽和较浅的凹槽；
步骤S3：在所述基板的下表面的所述第二凹槽的台阶部位使用激光烧蚀的方式，在台阶部位的拐角处形成贯通基板的开口；
步骤S4：另外分别提供与所述较深的凹槽和所述较浅的凹槽的形状、尺寸对应的第一铜片和第二铜片，并分别在所述第一铜片和第二铜片的一面加工出微结构，所述第一铜片和第二铜片加工的微结构相对应；使用一模具形成碳纳米管和铜混合的两个片状结构；
步骤S5：将两片铜片和所述片状结构形成平板热管结构，将所述平板热管结构从所述基板的下表面的第二凹槽方向安装在所述第二凹槽内，并且所述片状结构延伸凸出所述基板上表面，作为凸出结构，所述凸出结构远离基板的上表面的顶表面具有凹槽结构；
步骤S6：在所述基板的所述第一凹槽底部暴露的所述平板热管结构的表面涂覆导热胶，将图像传感器芯片通过所述导热胶粘附在所述第一凹槽中，并且所述图像传感器芯片的感光面高于所述基板的上表面，并通过引线将图像传感器芯片与焊盘电连接，所述焊盘位于所述凸出结构的内侧；
步骤S7：在凸出结构的外侧涂覆密封焊料，将支架通过密封焊料与基板相连接，所述支架对应所述图像传感器的垂直投影方向上具有透明构件，并通过所述支架及透明构件将所述图像传感器芯片密封在所述支架的内部，并在所述透明构件的上方形成光学系统，将来自物体的光导向所述图像传感器芯片。
6.根据权利要求5所述的图像传感器模块的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述第一凹槽的深度为40-300nm。
7.根据权利要求5所述的图像传感器模块的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述半色调掩模从中间到两边分别是全透光区域、半透光区域和不透光区域，所述全透光区域的面积大于所述图像传感器芯片的面积；在所述步骤S3中，所述片状结构的长度与形成的微结构的铜片的侧面长度相对应，宽度与所述步骤S3中形成的贯通的开口的宽度相对应，高度范围为200μm-20mm。
8.根据权利要求5所述的图像传感器模块的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述片状结构具体形成步骤为，首先提供碳纳米管粉体和铜粉，使用有机物进行充分搅拌，有机溶液为醇或醚类的有机物，碳纳米管粉体与铜粉二者的质量比的范围=1:(6-10)，然后分多次加入到模具中，模具的上方具有开口，加入模具中并加热使有机物挥发，然后在真空中加热到1100-1200℃，冷却之后即形成所述片状结构。
9.根据权利要求5所述的图像传感器模块的制备方法，其特征在于，在所述步骤S5中，形成平板热管结构的具体步骤为，将上下两片铜片和两个所述片状结构进行焊接之后，在真空环境下加入低熔点液体，并将铜片之间的其余两个暴露的面进行密封，形成所述平板热管结构。
10.一种智能环境监测系统，其特征在于：
包括控制主机、数据库服务器、移动发送接收装置、SD储存卡、气体检测装置、图像传感器模块、温度感应器模块、湿度感应器模块；
所述控制主机连接到所述数据库服务器；
所述移动发送接收装置上设置有SD储存卡和移动网络发射接收器；
所述图像传感器模块、温度感应器模块、湿度感应器模块均连接到移动发送接收装置；
所述的图像传感器模块使用的如权利要求1所述的图像传感器模块。
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