CN113764447A - 用于图像传感器封装的倾斜玻璃边缘 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于图像传感器封装的倾斜玻璃边缘。例如，一种数字图像传感器封装，包括图像传感器衬底和玻璃覆盖物。图像传感器衬底承载光电二极管。玻璃覆盖物具有底表面、与底表面相对的顶表面以及界定玻璃覆盖物的周边边缘的侧壁。玻璃覆盖物覆盖在光电二极管上方。玻璃覆盖物的顶表面的表面积大于玻璃覆盖物的底表面的表面积，使得侧壁与玻璃的顶表面和底表面不垂直。
Description
相关申请
本申请要求于2020年6月4日提交的美国临时专利申请第63/034,464号的优先权，其在法律允许的最大范围内通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及数字图像传感器领域，并且尤其涉及一种用于图像传感器封装的图像传感器的玻璃覆盖物的设计，该设计减少了杂散光在图像传感器上的入射，从而减少了由图像传感器获取的图像中的噪声。
背景技术
数字图像传感器被广泛应用于各种电子设备(诸如笔记本电脑、智能手机和平板电脑)，以提供图像捕获的能力。
图1示出了管芯上玻璃封装布置中的已知数字图像传感器封装10。图像传感器衬底12设置在印刷电路板11上，并且光电二极管13形成在图像传感器衬底12中或上。透明粘合层14将玻璃覆盖物15物理地耦合在图像传感器衬底12上方。虽然该设计相对简单并且广泛生产，但问题在于：一些入射光IL可沿着其进入玻璃15顶侧的路径到达，然后在导致其撞击光电二极管13的路径上从玻璃15的侧壁反射。该路径使得该入射光IL不携带关于被捕获场景的可用信息，而是简单地在关于由光电二极管13捕获的场景的信息中引起噪声。
已经进行尝试来缓解或消除这一问题。如图2的数字图像传感器包10’所示，光吸收材料17可放置在玻璃15的边缘处，从而将反之从玻璃15的侧壁反射的入射光IL被吸收，将关于由光电二极管13捕获的场景的信息中的噪声降至最低。虽然该设计可行，但其为图像传感器封装10’的制造增加了附加步骤，可能与一些数字图像传感器封装的物理布局不兼容，并且可能由于光吸收材料17会变得分离而不可靠。
因此，需要进一步的开发。
发明内容
本文公开了一种数字图像传感器封装，包括：图像传感器衬底，承载光电二极管；以及玻璃覆盖物，具有底表面、与底表面相对的顶表面、以及界定玻璃覆盖物的周边边缘的侧壁，其中玻璃覆盖物覆盖在光电二极管上方；其中玻璃覆盖物的顶表面的表面积大于玻璃覆盖物的底表面的表面积，使得侧壁与玻璃的顶表面和底表面不垂直。
玻璃覆盖物的侧壁和顶表面可形成锐角，并且玻璃覆盖物的侧壁和底表面可形成钝角。
侧壁的外表面可以是平坦的。
侧壁和图像传感器衬底之间的空间可以不包含光吸收材料。
玻璃覆盖物的底表面的至少一部分可被物理地耦合到图像传感器衬底。
印刷电路板可承载图像传感器衬底。
安装硬件可将玻璃覆盖物的底表面的部分物理地耦合到印刷电路板。
安装硬件可包括物理地耦合到印刷电路板并从印刷电路板向上延伸的第一部分、从图像传感器衬底的外围朝向光电二极管向内延伸的第二部分、以及将第一部分连接到第二部分的中间连接部分。玻璃覆盖物的底表面的部分可被物理地耦合到安装硬件的第二部分。
本文还公开了一种数字图像传感器封装，包括：印刷电路板；图像传感器衬底，堆叠在印刷电路板上；以及透明覆盖物，与图像传感器衬底相关联，并且具有底表面、与底表面相对的顶表面、以及界定透明覆盖物的周边边缘的侧壁，其中透明覆盖物覆盖在图像传感器衬底上方。透明覆盖物的侧壁和顶表面形成第一角度，并且透明覆盖物的侧壁和底表面形成与第一角度不同的第二角度。第一和第二角度使得在导致光撞击侧壁的轨迹上进入透明覆盖物的光被反射到避开图像传感器衬底的新轨迹上。
第一角度可以是锐角，而第二角度可以是钝角。
透明覆盖物的底表面的至少一部分可被物理地耦合到图像传感器衬底。
安装硬件可将透明覆盖物的底表面的部分物理地耦合到印刷电路板。
安装硬件可包括物理地耦合到印刷电路板并从印刷电路板向上延伸的第一部分、从图像传感器衬底的外围向内延伸的第二部分、以及将第一部分连接到第二部分的中间连接部分。透明覆盖物的底表面的部分可被物理地耦合到安装硬件的第二部分。
侧壁的外表面可以是平坦的。
侧壁和图像传感器衬底之间的空间可以不包含光吸收材料。
本文还公开了一种数字图像传感器封装，包括图像传感器和覆盖图像传感器的玻璃覆盖物。玻璃覆盖物的截面为梯形，玻璃覆盖物的顶表面的表面积大于玻璃覆盖物的底表面的表面积，底表面面向图像传感器，并且顶表面背向图像传感器。
玻璃覆盖物的顶表面的表面积大于玻璃覆盖物的底表面的表面积，这可使得一部分自由空间位于顶表面和所述图像传感器之间。
玻璃覆盖物的底表面的至少一部分可被物理地耦合到图像传感器。
印刷电路板可承载图像传感器，并且安装硬件可物理地将玻璃覆盖物的底表面的部分耦合到印刷电路板。安装硬件可包括物理地耦合到印刷电路板并从印刷电路板向上延伸的第一部分、从图像传感器的外围向内延伸的第二部分、以及将第一部分连接到第二部分的中间连接部分。玻璃覆盖物的底表面的部分可被物理地耦合到安装硬件的第二部分。
玻璃覆盖物的梯形截面可包括顶表面、底表面以及将顶表面连接到底表面的侧壁。玻璃覆盖物的梯形截面可使得在导致光撞击侧壁的轨迹上进入透明覆盖物的光被反射远离图像传感器。
本文还公开了一种方法方面。该方法是减少由图像传感器捕获的噪声的方法。该方法可包括：将玻璃覆盖物的底表面附接到图像传感器；允许光入射到玻璃覆盖物；以及成形玻璃覆盖物，使得当入射到玻璃覆盖物上的光入射到玻璃覆盖物的侧壁时，侧壁在远离图像传感器的轨迹上反射光。
成形玻璃覆盖物可包括将玻璃覆盖物成形为截面为梯形，使得当入射到玻璃覆盖物的光入射到梯形截面的侧壁时，侧壁在远离图像传感器的轨迹上反射光。
附图说明
图1是已知数字图像传感器封装的侧视图。
图2是利用光吸收材料来缓解图1的已知数字图像传感器封装的缺点的已知数字图像传感器封装的侧视图。
图3是本文公开的管芯上玻璃形式的数字图像传感器封装的侧视图，其通过适当地成形玻璃来解决图1的已知数字图像传感器封装的缺点。
图4是本文公开的栅格阵列形式的数字图像传感器封装的侧视图，其通过适当地成形玻璃来解决图1的已知数字图像传感器封装的缺点。
具体实施方式
以下公开使本领域技术人员能够制造和使用本文公开的主题。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文所述的一般原理可应用于除以上详述的那些以外的实施例和应用。本公开并不限于所示的实施例，而是被赋予与本文公开或建议的原理和特征一致的最宽范围。
图3中示出了管芯上玻璃封装布置中的数字图像传感器封装30。图像传感器衬底32布置在印刷电路板(PCB)31上，并且光电二极管33形成在图像传感器衬底32中或上。在图像传感器衬底32上方，透明粘合层34物理地耦合覆盖物35(例如，玻璃，诸如玻璃透镜)。
更详细地，玻璃覆盖物35具有顶表面35a、底表面35b以及界定玻璃覆盖物的周边边缘的侧壁35c。玻璃覆盖物35的底表面35b通过透明粘合层34在光电二极管33上方物理地耦合到图像传感器衬底32。玻璃覆盖物35的顶表面35a的直径和/或表面积大于底表面35b的直径和/或表面积，使得侧壁35c相对于法线成一角度(即，与垂直于底表面35b的方向和/或针对衬底32和/或PCB 31的底部形成光电二极管33的平面成一定角度)。特别地，由侧壁35c和底表面35b形成的角是钝角(大于90°)，和/或由侧壁35c和顶表面35a形成的角是锐角(小于90°)。
如图所示，侧壁35c相对于玻璃覆盖物35的顶表面35a和/或底表面35b形成的角度的目的是使从侧壁35c反射的入射光IL沿着避开光电二极管33的轨迹反射。这样，尽管入射光IL从侧壁35c反射，但它不会在关于由光电二极管33捕获的场景的信息中产生噪声，从而提供更好的图像质量。
另外，由玻璃覆盖物35的侧壁35c形状提供的另一益处是不需要光吸收材料(诸如在图2的设计中所使用的)。实际上，数字图像传感器封装30没有位于侧壁35c和图像传感器衬底32的顶部之间的光吸收材料，并且在侧壁35c和图像传感器衬底32的顶部之间不存在这样的光吸收材料(诸如在图2的设计中所使用的)。通过消除这样的光吸收材料，消除了在制造期间用于形成这种材料并将其附接到玻璃覆盖物35的步骤。
图4中示出了另一数字图像传感器封装30’。该数字图像传感器封装30’为栅格阵列布置。更详细地，与图3的数字图像传感器封装30一样，图像传感器衬底32设置在印刷电路板31上，并且光电二极管33形成在图像传感器衬底32中或上。然而，这里，安装硬件36附接至印刷电路板31，并且以间隔开的方式围绕图像传感器衬底32的外围的至少一部分，以便不接触图像传感器衬底32。安装硬件36包括附接至印刷电路板31并从印刷电路板31向上延伸的第一部分36a、从图像传感器衬底32的外围朝向光电二极管33向内延伸的第二部分36c以及将第一部分36a连接到第二部分36c的中间连接部分36b。
粘合层34(可以是透明的)将玻璃覆盖物35(例如，透镜)物理地耦合到安装硬件36的第二部分36c的顶表面，使得玻璃覆盖物35覆盖在图像传感器衬底32上方。玻璃覆盖物35具有顶表面35a、底表面35b和侧壁35c。玻璃覆盖物35的底表面35b的外围物理地耦合到安装硬件36的第二部分36c。玻璃覆盖物35的顶表面35a的直径和/或表面积大于底表面35b的直径和/或表面积，使得侧壁35c相对于法线成角度(如上所述)。如前所述，由侧壁35c和底表面35b形成的角是钝角(大于90°)，和/或由侧壁35c和顶表面35a形成的角是锐角(小于90°)，并且由侧壁35c相对于玻璃覆盖物35的顶表面35a和底表面35b形成的角度的目的是使从侧壁35c反射的入射光IL沿着避开光电二极管33的轨迹反射。
图3-图4的玻璃覆盖物35可通过适当的切割方法(例如，使用机械锯切或化学蚀刻)形成为具有上述角度。例如，由侧壁35c相对于顶表面35a形成的角度可以在40°至60°的范围内，并且由侧壁35c相对于底表面35b形成的角度可以在120°至140°的范围内。也可以使用其他合适的角度。顶表面35a和底表面35b被示为直的而不是弯曲的，尽管在一些应用中，顶表面35a和底表面35b可根据需要为凹或凸。另外，在一些示例中，侧壁35c可根据需要为凹或凸。
虽然一些入射光IL仍可以使其撞击光电二极管33的轨迹从侧壁35c反射，但是与图1-图2的设计相比，使用图3-图4的设计减少了这种情况。
应注意，尽管覆盖物35被描述为由玻璃构成，但其也可以由其它材料构成，诸如丙烯酸。此外，应注意，在图3-图4中，覆盖物35可以是透镜，但也可以不是透镜，并且可以简单地用作图像传感器衬底32的覆盖物。
虽然已经针对有限数量的实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，受益于本公开，可设想其他不脱离本公开范围的实施例。因此，本公开的范围仅由所附权利要求来限制。
Claims (22)
1.一种数字图像传感器封装体，包括：
图像传感器衬底，承载光电二极管；以及
玻璃覆盖物，具有底表面、与所述底表面相对的顶表面、以及界定所述玻璃覆盖物的周边边缘的侧壁，其中所述玻璃覆盖物覆盖在所述光电二极管上方；
其中所述玻璃覆盖物的所述顶表面的表面积大于所述玻璃覆盖物的所述底表面的表面积，使得所述侧壁与所述玻璃的所述顶表面和所述底表面中的一者或两者不垂直。
2.根据权利要求1所述的数字图像传感器封装体，其中所述玻璃覆盖物的所述侧壁和所述顶表面形成锐角，并且其中所述玻璃覆盖物的所述侧壁和所述底表面形成钝角。
3.根据权利要求1所述的数字图像传感器封装体，其中所述侧壁的外表面是平坦的。
4.根据权利要求1所述的数字图像传感器封装体，其中所述侧壁和所述图像传感器衬底之间的空间不包含光吸收材料。
5.根据权利要求1所述的数字图像传感器封装体，其中所述玻璃覆盖物的所述底表面的至少一部分被物理地耦合到所述图像传感器衬底。
6.根据权利要求1所述的数字图像传感器封装体，还包括承载所述图像传感器衬底的印刷电路板。
7.根据权利要求6所述的数字图像传感器封装体，还包括安装硬件，所述安装硬件将所述玻璃覆盖物的所述底表面的部分物理地耦合到所述印刷电路板。
8.根据权利要求7所述的数字图像传感器封装体，其中所述安装硬件包括物理地耦合到所述印刷电路板并从所述印刷电路板向上延伸的第一部分、从所述图像传感器衬底的外围朝向所述光电二极管向内延伸的第二部分、以及将所述第一部分连接到所述第二部分的中间连接部分，其中所述玻璃覆盖物的所述底表面的部分被物理地耦合到所述安装硬件的所述第二部分。
9.一种数字图像传感器封装体，包括：
印刷电路板；
图像传感器衬底，堆叠在所述印刷电路板上；以及
透明覆盖物，与所述图像传感器衬底相关联，并且具有底表面、与所述底表面相对的顶表面、以及界定所述透明覆盖物的周边边缘的侧壁，其中所述透明覆盖物覆盖在所述图像传感器衬底上方；
其中所述透明覆盖物的所述侧壁和所述顶表面形成第一角度，并且所述透明覆盖物的所述侧壁和所述底表面形成与所述第一角度不同的第二角度，并且
其中所述第一角度和所述第二角度使得在第一轨迹上进入所述透明覆盖物的光被反射到第二轨迹上，所述第一轨迹导致光撞击所述侧壁，所述第二轨迹避开所述图像传感器衬底。
10.根据权利要求9所述的数字图像传感器封装体，其中所述第一角度是锐角，而所述第二角度是钝角。
11.根据权利要求9所述的数字图像传感器封装体，其中所述透明覆盖物的所述底表面的至少一部分被物理地耦合到所述图像传感器衬底。
12.根据权利要求9所述的数字图像传感器封装体，还包括安装硬件，所述安装硬件将所述透明覆盖物的所述底表面的部分物理地耦合到所述印刷电路板。
13.根据权利要求12所述的数字图像传感器封装体，其中所述安装硬件包括物理地耦合到所述印刷电路板并从所述印刷电路板向上延伸的第一部分、从所述图像传感器衬底的外围向内延伸的第二部分、以及将所述第一部分连接到所述第二部分的中间连接部分，其中所述透明覆盖物的所述底表面的部分被物理地耦合到所述安装硬件的所述第二部分。
14.根据权利要求9所述的数字图像传感器封装体，其中所述侧壁的外表面是平坦的。
15.根据权利要求9所述的数字图像传感器封装体，其中所述侧壁和所述图像传感器衬底之间的空间不包含光吸收材料。
16.一种数字图像传感器封装体，包括：
图像传感器；以及
玻璃覆盖物，覆盖在所述图像传感器上方，并且截面为梯形，所述玻璃覆盖物的顶表面的表面积大于所述玻璃覆盖物的底表面的表面积，所述底表面面向所述图像传感器，并且所述顶表面背向所述图像传感器。
17.根据权利要求16所述的数字图像传感器封装体，其中所述玻璃覆盖物的所述顶表面的表面积大于所述玻璃覆盖物的所述底表面的表面积，使得一部分自由空间位于所述顶表面和所述图像传感器之间。
18.根据权利要求16所述的数字图像传感器封装体，其中所述玻璃覆盖物的所述底表面的至少一部分被物理地耦合到所述图像传感器。
19.根据权利要求16所述的数字图像传感器封装体，还包括：
印刷电路板，承载所述图像传感器；以及
安装硬件，将所述玻璃覆盖物的所述底表面的部分物理地耦合到所述印刷电路板；
其中所述安装硬件包括物理地耦合到所述印刷电路板并从所述印刷电路板向上延伸的第一部分、从所述图像传感器的外围向内延伸的第二部分、以及将所述第一部分连接到所述第二部分的中间连接部分，其中所述玻璃覆盖物的所述底表面的部分被物理地耦合到所述安装硬件的所述第二部分。
20.根据权利要求16所述的数字图像传感器封装体，其中所述玻璃覆盖物的所述梯形截面包括所述顶表面、所述底表面、以及将所述顶表面连接到所述底表面的侧壁；并且其中所述玻璃覆盖物的所述梯形截面使得在导致光撞击所述侧壁的轨迹上进入所述透明覆盖物的光被反射远离所述图像传感器。
21.一种减少由图像传感器捕获的噪声的方法，所述方法包括：
将玻璃覆盖物的底表面附接到所述图像传感器；
允许光撞击到所述玻璃覆盖物；
成形所述玻璃覆盖物，使得当撞击到所述玻璃覆盖物上的光撞击到所述玻璃覆盖物的侧壁时，所述侧壁在远离所述图像传感器的轨迹上反射所述光。
22.根据权利要求21所述的方法，其中成形所述玻璃覆盖物包括：将所述玻璃覆盖物成形为截面是梯形，使得当撞击到所述玻璃覆盖物的光撞击到所述梯形截面的侧壁时，所述侧壁在远离所述图像传感器的轨迹上反射所述光。
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