CN1722453A - 成像和电子装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种成像和电子装置，该成像装置具有透镜单元的透明模块、保持模块和图像传感器。

Description

成像和电子装置
技术领域
本发明一般涉及成像装置，并且，尤其但不排它地涉及小型成像装置。
背景技术
近年来，加入透镜的包含如CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器和CCD(电荷耦合器件)传感器等的光电变换器的小型成像装置已在手机和信息终端器件的电子装置中得到应用。但是，随着电子装置的尺寸的减小，需要更小型的成像装置。因此，当今用于包括CMOS传感器芯片或CCD传感器芯片的成像装置的封装技术变得越来越重要。
在例如日本专利No.3207319中公开了具有封装结构的成像器件。在该公开中，使用各向异性导电膜通过面向下的结合技术连接光电变换器和布线板，并在布线板中的与光电变换器相对侧的位置上设置光学玻璃。通过保持模块将成像透镜固定到具有这种结构的传感器芯片封装(package)上，以形成具有透镜的一体化成像装置。
图22表示在具有这种封装结构的成像器件中集成透镜的常规一体化成像装置。该成像装置包括传感器芯片封装120、成像透镜121、用于用粘接剂126保持成像透镜121的透镜筒122、和用于提供孔径功能的开口125。保持模块123保持透镜筒122。用粘接剂128将保持模块123结合到传感器芯片封装120上。
透镜筒122通过螺丝与保持模块123连接。通过相对于保持模块123沿透镜筒122的光轴方向调整透镜筒122的位置，可以调整传感器芯片封装120的光电变换器124上的焦点。在调焦后，用粘接剂127将透镜筒122结合到保持模块123上。
但是，图22中所示的具有透镜的一体化成像装置具有以下问题：
(1)部件的数量多，因此制造工序复杂且生产率低下；以及
(2)难以将内部设置的光硬化粘接剂暴露于紫外光中因此不能使用光硬化粘接剂。
发明内容
至少一个示例性实施例提供具有用于实现高品质的图像和/或较高的生产率的小型且简单的结构的成像装置。
根据至少一个示例性实施例的一个方面，成像装置包括具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的透明模块和用于支持透明模块的保持模块。透明模块在第一表面上的第一区中包含透镜单元。可以用粘接剂将保持模块结合到与透明模块的第一表面上的第一区不同的第二区上。该成像装置还可以包括用于对于穿过透明模块的光进行光电变换的光电变换器、具有孔径开口且在透明模块的第二表面上的与第一区相对的第三区中设置的孔径模块、和与孔径模块不同且在透明模块的第二表面上的与第二区相对的第四区上设置的遮光模块。
通过参照附图并说明以下至少一些实例性实施例的例子，示例性实施例的其它特征将变得更加明显。
附图说明
图1表示可应用根据至少一个示例性实施例的成像装置的电子装置的外观。
图2表示可应用根据至少一个示例性实施例的成像装置的另一电子装置的外观。
图3表示根据第一实施例的成像装置的侧面侧的断面图。
图4A和图4B分别表示根据第一实施例的透明模块的顶视图和底视图。
图5表示根据第一实施例的保持模块的透视图。
图6A表示根据第一实施例的图3中所示的柔性布线板的底视图；图6B表示根据第一实施例的图3中所示的成像传感器芯片的顶视图。
图7表示根据第一实施例的成像装置的制造工序。
图8表示图7中所示的制造工序的部分的不同视图。
图9表示图7中所示的制造工序的部分的另一不同视图。
图10表示根据至少一个示例性实施例的电连接的制造工序。
图11表示根据第二实施例的成像装置的侧面侧的断面图。
图12A和图12B分别表示根据第二实施例的透明模块的底视图和顶视图。
图13表示根据第二实施例的成像传感器芯片的顶视图。
图14表示根据第二实施例的保持模块的底视图。
图15表示根据第三实施例的成像装置的侧面侧的断面图。
图16表示根据第三实施例、其中加入防尘玻璃的保持模块的顶视图。
图17表示根据至少一个示例性实施例的孔径模块。
图18表示根据第三实施例的成像装置的部分制造工序。
图19表示根据第四实施例的成像装置的侧面侧的断面图。
图20表示从成像传感器芯片侧观察的根据第四实施例的防尘玻璃(例如56)的平面图。
图21表示根据至少一个示例性实施例的孔径模块。
图22表示常规的小型成像装置的断面图。
具体实施方式
至少一个示例性实施例的以下说明在本质上仅是说明性的而决非限制本发明、其应用或使用。
对于本领域技术人员公知的工序、技术、装置和材料，将不详细讨论，但在适当情况下应被视为说明的一部分。例如，讨论透镜和透镜单元时，可形成透镜的任何材料都应落入示例性实施例的范围内(例如，玻璃、Si)。另外，不对透镜的实际尺寸进行讨论，但是，从宏透镜(macro lens)到微观和纳米透镜(nano lens)的任何尺寸都应落入示例性实施例的范围中(例如，具有纳米尺寸、微米尺寸、厘米和米尺寸的直径的透镜)。另外，示例性实施例不限于可见光照相系统，例如，可以设计使用红外光和其它波长的照相系统的这种系统。
以下参照附图说明几个示例性实施例的例子。
(第一实施例)
以下参照图1说明包括根据第一实施例的成像装置的电子装置(例如，手机、计算机、照相机、视频投影仪、等同物和相关领域技术人员公知的其它电子装置)。图1是电子装置(例如，手机)的外观透视图。电子装置的本体200包含用于打开或关闭电源的按钮电源开关204。显示单元201包含显示屏202。可以在本体200上以可旋转的方式安装显示单元201。显示单元201还包含通信装置(未示出)、通信天线205和成像装置100。可以在打开电源开关204时激活成像装置100。
因此，在摄影时，在成像装置100的成像器件的成像表面(未示出)上形成物体的图像。在显示屏202上显示从成像器件输出的物体的图像。
另外，可以将根据本实施例的成像装置100应用于诸如个人计算机(以下简称为PC)的任何电子装置。图2是笔记本PC的外观透视图。
本体300包含操作单元(键盘)301和显示单元302(例如，液晶)。在显示单元302的一部分(例如，上部)上以可旋转的方式固定旋转单元303。旋转单元303可以包含成像装置100。旋转单元303便于摄影者自由改变拍摄方向。因此，摄影者可进行自拍。
通过操作操作单元301，摄影者可以指示成像装置100实施拍摄操作。在显示单元302上显示由成像装置100捕获的物体的图像。通过再一次操作操作单元301，摄影者可以对捕获的图像进行编辑。摄影者也可以通过将PC连接到因特网上，将捕获的图像传输给其它人。除了操作单元301以外，还可以设置外部遥控单元(未示出)，使得摄影者可以通过使用该遥控单元指示成像装置100实施拍摄操作。
另外，可将旋转单元303应用于图1所示的电子装置，以改变拍摄方向。向成像装置100提供的功能和机构不限于上述功能和机构。作为替代方案，可以将这些功能和机构应用于个人数字助理(PDA)和固定安装型电子装置(例如，非便携式的电子装置)。下面详述根据本实施例的成像装置。
图3表示根据第一实施例的成像装置300的侧面侧的断面图。
该成像装置包括透明模块1(例如，由光学玻璃制成的平板玻璃衬底)、和具有光轴L的透镜单元2。透镜单元2包含非球面部分3和基底(base)部分4。通过复型成形(replica formation)工艺等的手段，可以容易地形成透镜单元2。一般而言，对于复型成形工艺，由光硬化丙烯酸树脂或光硬化环氧树脂形成透镜单元2。另外，可以通过公知的蚀刻技术(例如，灰度级蚀刻(grayscale etching))，形成透镜单元2。
成像装置还包括用于保持其上形成透镜单元2的透明模块1的保持模块5。可将透明模块1结合(bond)到保持模块5上(例如，用粘接剂6)。另外，可以以多层涂层的方式在透明模块1上形成红外阻断滤光器(层)7。可以红外阻断滤光器7上设置透镜单元2。
为了提高可见光的透过，红外阻断滤光器7可以具有接近690nm的截止波长。该截止波长确定透过的可见光的波长和被阻挡的近红外光的波长。较短的截止波长(例如，670nm)减少光的波长比670nm短或等于670nm的光分量，并由此使边缘中的捕获的图像的颜色比捕获的图像的中心更蓝。因此，在该实施例中，将截止波长确定为对650nm波长具有约40nm余度(当考虑截止波长的精度时，比670nm短的光分量也被阻挡)。另外，如果改变截止波长的值，那么效率可以发生变化。因此，在本实施例中，为了使效率的降低保持在预定的范围内，将截止波长的精度确定为±20nm。在本实施例中，截止波长可以为670nm±20nm。其它示例性实施例可以根据设计准则具有各种其它的截止范围(例如，对于红外光学系统)，或者没有范围(例如，没有滤光器7)。
在透明模块1的表面(例如，上表面或下表面)上设置具有开口8(例如，圆形、正方形、矩形、椭圆形、等同的形状和相关领域技术人员公知的任意其它孔径形状和尺寸)的孔径模块(层)9。可以(例如通过丝网印刷法)容易地且更精确地将孔径层9形成为透明模块1的整体部分。为了产生具有高精度圆形开口的孔径，可以使用光刻工艺等的蒸镀工艺(evaporation process)。另外，在本实施例中，红外阻断滤光器7覆盖至少来自孔径层9的开口8的光线经过的区域。
柔性布线板(电气布线板(electric wiring board))12由作为基底材料的绝缘板13和导电箔片(例如，铜、等同物和普通相关领域技术人员公知的任何其它导电层)图案14构成。一般而言，绝缘板13可以由任何类型的绝缘材料(例如，作为用于柔性印刷布线板的普通基底材料的聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、等同物和普通相关领域技术人员公知的任何绝缘或半绝缘材料)构成。在另一示例性实施例中，绝缘板13可以由酚醛树脂、玻璃增强环氧树脂、纸基材料和玻璃基材料中的至少一个制成，这些材料是用于公知为硬板的刚性印刷布线板的一般基底材料。可以将柔性布线板12结合到保持模块5上(例如，用粘接剂15)。
成像传感器芯片(光电变换器)16具有光接收区域17。在设置于成像传感器芯片16的边缘中的电极焊盘18上形成导电凸块19(bump)(例如，金、铜和等同物)。成像传感器芯片16通过粘接剂20(例如，各向异性导电性糊剂)与柔性布线板12电连接。
可以使用端部密封材料22密封成像传感器芯片16的边缘(periphery)，以防止成像传感器芯片16的表面劣化(例如，由于环境空气)。在本实施例中，粘接剂20减少进入成像装置300的环境空气。端部密封材料22也减少环境空气渗透，这样可以增加可靠性。为了减少进入成像装置300的环境空气的量，粘接剂6和粘接剂15也参与密封成像装置300。
设置遮光膜(遮光模块)23，使得遮光膜23的一部分与作为孔径层9的边缘的第四区交迭。在本实施例中，遮光膜23不需要与孔径层9的开口8相同的精度，因此可以通过印刷工艺(例如，诸如焊盘印刷工艺(pad printing process))制造遮光膜23。
遮光膜23减小来自孔径层9的边缘的有害光线到达成像传感器芯片16的量，以减少损害图像质量的重影和光斑(flare)的出现。因此，遮光膜23的内边缘的一部分可以与孔径层9的外边缘交迭，以减小在孔径层9的外边缘出现有害光线。即，可以将遮光膜23和孔径层9集成到成像装置300的孔径中。另外，可以通过各种技术和材料(例如，在适当位置结合遮光膜所用的材料，或印刷遮光膜23)形成遮光膜23。
图4A是透过其上形成孔径层9的透明模块1观察的透镜单元2和红外阻断滤光器7的顶视图。图4B是图4A中所示的这些部件的底视图。如图4B所示，可以在透明模块1的大致中心位置形成透镜单元2的基本圆形非球面部分3和基本圆形基底部分4。但在其它示例性实施例中，可以偏离中心形成透镜单元2(例如，如果它们是多个透镜单元)。在图3所示的粘接剂6和透明模块1之间，形成由虚线包围的区域(第二区)作为粘接剂界面，以使该区域包围透镜单元2。并且，在本实施例中，形成粘接剂6，使得粘接剂6不与透镜单元2接触。这是因为，如果粘接剂6与透镜单元2接触，那么由外部环境变化引起的粘接剂6的膨胀或收缩会将额外的应力施加于透镜单元2。
并且，在本实施例中，在粘接剂6和透镜模块1之间的粘接界面中不设置红外阻断滤光器7，且在与粘接界面对应的区域(即，第四区)中在透明模块1的上表面上不设置孔径层9。这是因为，如下所述，可以在需要时固定可以在短时间内变硬的位置固定(例如，通过使用紫外线硬化型的粘接剂6)成像装置100。这便于成像装置100的组装(assembling)。如果在上述区域中设置透过很少的紫外光的红外阻断滤光器7或阻断紫外光的孔径层9，那么粘接剂6就不能充分硬化。
图5表示保持模块5的透视图。在保持模块5的中心形成通孔10，以使透镜单元2的光路在其中通过。如图5所示，通孔10可从透镜单元2的下侧呈锥形，以形成刀口(knife edge)结构，如果存在这种刀口结构，它可以将重影和光斑减少到最低。
在保持模块5的上表面上形成环状突起部分11。在突起部分11上设置粘接剂6。设计突起部分11和粘接剂6(例如，28)的宽度，÷使得粘接剂6如图4B那样不与透镜单元2接触。
图6A表示图3中所示的柔性布线板12的底视图。图6B表示图3中所示的成像传感器芯片16的顶视图。可以在成像传感器芯片16的光接收区域17上形成多个像素单元。各像素单元可以包含滤色器(color filter)、微透镜(micro lens)和光电变换器。在滤色器中，可以以拜耳(Bayer)阵列(未示出)配置红色透过滤光器、蓝色透过滤光器和两个绿色透过滤光器。如图6A和图6B所示，柔性布线板12在其中心具有开口21，以允许透镜单元2的光路穿过柔性布线板12。在开口21的四个边附近，可以形成多个导电箔片图案14。
另一方面，可以在与导电箔片图案14对应的位置上在成像传感器芯片16上设置多个电极焊盘18。在各电极焊盘18上，形成导电凸块(bump)19。导电箔片图案14可以对准导电凸块19，并可以通过粘接剂20电连接到导电凸块19上。这里，在柔性布线板12的导电箔片图案14中，仅对开口21的上下两边上的导电箔片图案14进行布线。但是，通过在左右两边设置假(dummy)导电箔片图案和电极焊盘，可以增加柔性布线板12和成像传感器芯片16之间的电连接的可靠性。
如图6A和图6B所示，粘接剂20(参照图3)遍布由虚线包围的区域。该区域包围导电箔片图案14和电极焊盘18的连接点。因此，粘接剂20不仅在导电箔片图案14和导电凸决19之间提供电连接，而且填充电连接的导电凸块19之间的间隙，以减少进入内部的环境空气的量。
下面参照图7说明第一实施例中所示的成像装置的制造工序的示例性实施例。在根据本实施例的制造工序(process)中，使用面向下制造方法，在该方法中，倒置图3中所示的成像装置。
图7表示图3中所示的成像装置300的制造工序的至少一个示例性实施例。首先，可以在绝缘板13上形成导电箔片图案14(例如，通过使用诸如蚀刻的方法)(步骤501)。
在步骤501中形成的柔性布线板12的另一侧，即，在与形成导电箔片图案14的表面相对的表面上，设置粘接剂15(例如，通过使用诸如丝网印刷的方法)(步骤502)。然后用粘接剂15将保持模块5结合到柔性布线板12上(步骤503)。
在步骤503中，可使用紫外线和热硬化粘接剂作为粘接剂15，但在其它示例性实施例中可以使用其它类型的结合方法和粘接剂。当将保持模块5压向柔性布线板12时，粘接剂15一般会伸入柔性布线板12的开口21中。通过事先沿垂直方向用穿过通孔10和开口21的紫外光照射粘接剂15，阻断伸入通孔10和开口21中的粘接剂15。
然后，通过将粘接剂15放置在高温环境中预定的时间，可以使粘接剂15完全硬化。另外，在至少一个示例性实施例中，由于在高压下将保持模块5结合到柔性布线板12上，因此在该示例性实施例中，保持模块5和柔性布线板12之间的粘接剂15的厚度可以为几个微米。
然后，可以柔性布线板12上设置粘接剂20(例如，通过丝网印刷、等同方法和相关领域技术人员公知的其它沉积方法)(步骤504)。可以取代粘接剂20，在柔性布线板12上设置框形各向异性导电膜。
在柔性布线板12的导电箔片图案14的连接点对准成像传感器芯片16上形成的导电凸块19后，用粘接剂20将柔性布线板12结合到成像传感器芯片16上(步骤505)。可以高温和高压条件下实施这种连接(例如，通过使用粘接剂20)。因此，在柔性布线板12侧上的保持模块5的表面s23中，区域(例如平坦区域)可以与形成粘接剂20的区域交迭。例如，在至少一个示例性实施例中，表面s23可以是平坦的，因此，除了通孔10外，整个表面s23形成为平面。
当增加压力时，成像传感器芯片16的表面s24通过诸如夹具的工具压向透明模块1侧上的保持模块5的表面s25。因此，在至少一个示例性实施例中，在保持模块5的表面s25上可以有一些平坦区域。
在本实施例中，图5中所示的突起部分11的上表面与表面s25对应。在至少一个示例性实施例中，表面s25在与光轴L垂直的平面中基本与形成粘接剂20的区域交迭。因此，可以减少当增加压力时出现的保持模块5的变形，并因此可以增加与粘接剂20成功连接率。另外，粘接剂20(例如，部分导电环氧树脂，例如，在至少一个示例性实施例中，粘接剂20由与约3-30％的直径为约1-10μm的导电粒子混合的环氧树脂制成)。
然后，可以通过加热(例如，在端部密封材料22上照射紫外光)同时覆盖粘接剂20，使端面密封材料22硬化(步骤506)。
作为替代方案，在通过粘接剂20将柔性布线板12连接到成像传感器芯片16上后，可以用粘接剂15将透明模块1结合到柔性布线板12上。
随后，倒置整个成像装置。然后在保持模块5的突起部分11上设置粘接剂6(步骤507)。图8表示在图7的步骤507中从成像装置的顶部观察的施加到保持模块5的突起部分11上的粘接剂6。
在环状突起部分11上设置(施加)粘接剂6(例如，通过丝网印刷方法或分配器方法(dispenser method))。此时，在粘接剂6的一部分上形成间断部分26(图8)。这是因为，在下述的作为透明模块的结合步骤的步骤508中，如果粘接剂6没有间断部分26以释放在成像装置内部密封的空气，并且如果密封的空气由于温度上升而膨胀，那么粘接剂6可能在预想不到的部分破裂，并由此使空气从该部分泄出。粘接剂6可以由多种类型的粘接剂制成(例如，由紫外光硬化环氧树脂粘接剂制成)。
然后，将透明模块1结合到保持模块5上(步骤508)。可以事先在透明模块1上形成透镜单元2、红外阻断滤光器7、孔径层9。可以通过诸如夹具的卡盘工具夹住透明模块1。然后对透镜单元2进行焦距调整和倾角(tilt)调整。在确定透明模块1的位置后，从透明模块1的孔径形成侧发射紫外光，以使粘接剂6硬化。在使粘接剂6硬化后，停止夹具进行的保持，以释放透明模块1。
紫外光穿过透明模块1的区域(第二区和第四区)，以照射粘接剂6。此时，这里讨论的例子中，在这些区域的上表面和下表面上没有形成孔径层9和红外阻断滤光器7，但是，在其它示例性实施例中，可以形成。因此，从透明模块1的孔径形成侧发射的紫外光以最小的衰减穿过透明模块1，以使粘接剂6硬化。粘接剂6的厚度可以为便于在包含尺寸容限和组装误差的范围内进行上述调整的较小的厚度。这样，即使当粘接剂6由于环境变化而膨胀或收缩时，也能保持透镜单元2的位置相对于成像传感器芯片16固定。取决于最终成分，粘接剂6的膨胀量或收缩量可以大于其它部件。
通过在成像传感器芯片16上对预定图表进行聚焦(例如，通过使用透镜单元)并从成像传感器芯片16读出图表的图像信号，可以容易地对透镜单元2进行焦距调整和倾角调整。在步骤508中，柔性布线板12已与成像传感器芯片16电连接。因此，可以通过柔性布线板12读出图像信号。
另外，当在透明模块1和保持模块5之间夹入未硬化的粘接剂6时，对透镜单元2进行焦距调整和倾角调整。此时，由于需要轻微移动透明模块1，因此粘接剂6的粘度和润湿度是一个重要因素。这里，一般通过改变填料的成分比和类型，改变粘接剂的粘度。因此，可以根据透明模块1和保持模块5的性能，将在透明模块1和保持模块5上沉积的粘接剂6的粘度改变为预定值。
最后，用粘接剂81填充图8中所示的粘接剂6的间断部分26，并然后使其硬化。这样，突起部分11的整个边缘都由粘接剂密封。然后可以在孔径层9的边缘(第四区)上设置遮光膜23，使得遮光膜23与孔径层9的一部分交迭。结果，实现成像装置(步骤509)。如图7所示，分配器的喷嘴29接近突起部分11的侧面，并将粘接剂施加到突起部分11的整个边缘，以将其密封。粘接剂的厚度28(即，间断部分26的间隙)很小，因此，通过毛细填充，粘接剂可以容易地进入间隙的内部。用于密封的粘接剂可以是与粘接剂6相同的材料。
由于上述制造工序使用作为半导体产品的成像传感器芯片16，因此在清洁室内制造该成像装置。虽然在步骤507-509中没有使用面向下制造方法，但是，如果如图9所示在透明模块1侧上形成粘接剂6，那么可以使用面向下制造方法。
在本实施例中，柔性布线板12与成像传感器芯片16电连接(例如，通过使用粘接剂20)。如图10所示，柔性布线板12的导电箔片图案14可以与在成像传感器芯片16的电极焊盘18上形成的导电凸块19电连接(例如，通过使用小型结合加热工具30)，使得对于每个针，导电箔片图案14都可以与导电凸块19连接(例如，通过超声热结合)。在这种情况下，在图7所示的工序中，保持模块5的组装工序依次与成像传感器芯片16的组装工序交换。
可以用端部密封材料22填充导电凸块19之间的间隙。如附图所示，柔性布线板12可以具有导电箔片图案14向开口21延伸超过绝缘板13的结构。该结构是公知的引线框架结构(lead frame structure)。因此，当保持模块5与柔性布线板12结合并与其连接时，保持模块5应是绝缘材料。如果将具有即使很小的电导率的材料用作保持模块5，那么可以在柔性布线板12侧的保持模块5的表面上使用另一绝缘板，以减少导电箔片图案14与保持模块5接触的可能性。但是，这种制造工序减少了对于面向下制造方法的需要。并且，由于用于连接一个针的点焊时间为几秒钟，因此，在电极焊盘数量很少的情况下，与使用粘接剂20的方法相比，可以减少总的点焊时间。
因此，本实施例便于制造(例如，通过使用光硬化粘接剂)并/或提供产生高品质图像的成像装置。
即，本实施例提供一种结构，在该结构中，透明模块1包含：由保持模块5支持的透镜单元2，该保持模块还支持孔径层9；透射很少的紫外光的红外阻断滤光器7，在没有设置粘接剂6的区域(即，第二区和第四区)上设置的不透射紫外光的孔径层9。因此，由于可以在组装过程中在短时间内用足够的紫外光照射粘接剂6以使其硬化，因此本实施例便于成像装置的组装。
并且，在使粘接剂6硬化后，在第四区中设置遮光膜23，以形成遮光膜23和孔径层9一体化的孔径。因此，减少了到达成像传感器芯片16的来自孔径层9的边缘的不希望的光(有害光)的量。这样减少了使图像品质劣化的重影和光斑的产生。
特别地，在本实施例中，通过上述印刷和/或蒸镀方法设置(形成)孔径层9和遮光膜23。因此，可以进一步提高生产率。
另外，可以通过光硬化粘接剂将其上设置透镜单元2的透明模块1结合到保持模块5上。这样在夹入未硬化的粘接剂6时便于对透镜单元2进行焦距调整和倾角调整。在进行这些调整后，可以通过照射紫外光，使粘接剂6硬化。这样便于这些调整，并且，即使在制造工序中包含这些调整，也不增加部分的数量。
并且，由于直接在透明模块1上设置(形成)透镜单元2，因此可以减少总光学长度。结果，可以减小成像装置的尺寸。由于可以减小装置中的部分的数量，因此还可以实现环境友好的成像装置。
虽然在本示例性实施例中用树脂制成透镜单元2，但在作为基底模块的由光学玻璃制成的透明模块1上设置该透镜单元2。由于透明模块1的体积明显大于透镜单元2，因此透明模块1的性能可以主导线性膨胀系数。因此，即使当环境条件变化时，非球面部分3的精确位置和形状也保持不变。
(第二实施例)
成像装置1100的第二实施例包括复眼透镜32。这种成像装置1100可以包括用于各种颜色的多个光学系统。通过组合为各颜色捕获的图像，构成彩色图像。由于这种成像装置1100的焦距基本为正常光学系统的一半，因此它可以提高品质。因此，通过应用本实施例，可以实现更小型的成像装置。
在本实施例中，由相同的附图标记表示与第一实施例相同的部件，因此，参照第一实施例中示出和说明的附图说明相同的结构。
图11示出根据第二实施例的成像装置的侧面侧的断面图。在透明模块1上设置包含四个复眼透镜的透镜单元32，四复眼透镜的各个小透镜(lenslet)聚焦不同的颜色的光。在图11的断面图中，仅示出四个复眼透镜中的两个复眼透镜。注意，对于例子的讨论的目的不在于限定例如项目的数量(例如，至少一个示例性实施例可以具有四个以上的透镜)。
图12A示出透明模块1的底视图。透镜单元32与透明模块1的下表面结合。透镜单元32包含位于基底部分4上的四个透镜部分，即，非球面部分33、34、35和36。例如，非球面部分33与红光相关。非球面部分34和35与绿光相关，非球面部分36与蓝光相关。各非球面部分具有为相应的颜色的波长的传输优化的非球面形状。
在透明模块1的上表面上设置(形成)孔径模块(层)9。在孔径层9中形成的四个开口(孔径开口)38、39、40、41中，分别设置与透镜单元32的透镜部分对应的滤色器42、43、44和45。另外，可以在透明模块1的下表面和透镜单元32之间设置(形成)红外阻断滤光器7。在本示例性实施例中，红外阻断滤光器7覆盖至少来自孔径层9的光线穿过的区域。
如第一实施例中那样，在粘接剂6和透明模块1之间的粘接界面中没有形成红外阻断滤光器7。在与粘接界面对应的区域中在透明模块1的上表面上没有形成孔径层9。
图12B示出表示与具有四个复眼透镜的透镜单元32对应的孔径层9的四个开口38、39、40和41之间的位置关系的透明模块1的顶视图。可以在开口38、39、40和41中形成滤色器42、43、44和45。这里，非球面部分33对应开口39和滤色器43。非球面部分34对应开口38和滤色器42。非球面部分35对应开口42和滤色器45。非球面部分36对应开口40和滤色器44。
在本实施例中，在透明模块1侧上设置滤色器42、43、44和45。在至少一个示例性实施例中，在成像传感器芯片16的微透镜下不需要滤色器42、43、44和45。这样便于将微透镜配置在更接近光接收单元的位置上。因此，在这种示例性实施例中，可以扩展微透镜的光接收区域。
可以制造滤色器42、43、44和45(例如，可以通过使用可用于制造CCD(电荷耦合器件)的滤色器的光刻(蒸镀)方法))。另外，可以通过印刷方法制造这些滤色器。
并且，在本实施例中，可在透明模块1的上表面上形成滤色器42、43、44和45和孔径层9，同时在透明模块1的下表面上形成红外阻断滤光器7。但是，至少一个示例性实施例不限于此。例如，可以和滤色器42、43、44和45和孔径层9一起在透明模块1的上表面上形成红外阻断滤光器7。也可以改变各层的形成次序。
图13示出根据本实施例的成像传感器芯片16的顶视图。光接收区域17包含与具有四个复眼透镜的透镜单元32对应的四个光接收区46、47、48和49。可以以其间的较小的间隙50配置这些接收区域。非球面部分33与光接收区47对应。非球面部分34与光接收区46对应。非球面部分35与光接收区49对应。非球面部分36与光接收区48对应。
图14示出保持模块5的底视图。保持模块5包含与具有四个复眼透镜的透镜单元32对应的四个通孔51、52、53和54。如图14所示，各通孔与薄壁55分开。壁55减少了光串扰，在该光串扰中，穿过透镜单元32的非球面部分33的光线泄漏进邻近的光接收区46和49中。壁55的下表面(图14中的具有阴影的区域)与成像传感器芯片16的间隙50对应。
如图11中的壁55的断面所示，壁55具有两个锥形的部分(上下锥形部分)，以减少重影、光斑和光串扰。两个锥形部分还提供机械强度。
因此，第二实施例可以提供与第一实施例相比具有类似的特性但更小型的成像装置。制造工序可以与第一实施例相同，因此，这里不重复说明。
在第二实施例中，可以使用如第一实施例的图10所述的那样构成的柔性布线板12和成像传感器芯片16的单元。
(第三实施例)
在第三实施例中，将如例子中所示的用于封装的防尘玻璃(另一透明模块)固定到第一实施例中的成像装置300上。因此，不是所有的制造工序都需要清洁室。可以将制造工序分为两种类型：清洁室中的工序和一般条件下的工序。本实施例减少对于需要大量设施投资的清洁室的需要。
在本实施例中，用相同的附图标记表示与第一实施例和第二实施例相同的部件，因此，参照第一和第二实施例中示出和说明的附图说明相同的结构。
图15示出根据第三实施例的成像装置1500的侧面侧的断面图。保持模块5支持保护成像传感器芯片16以防止灰尘在成像传感器芯片16上沉积的防尘玻璃56(另一透明模块)。可以将防尘玻璃56结合到并有效地连接到保持模块5上(例如，用粘接剂57)。
图16示出其中加入防尘玻璃56的保持模块5的顶视图。可以用最少量的粘接剂57(例如，该粘接剂可以为紫外光硬化粘接剂或热硬化粘接剂)将防尘玻璃56的两个部分结合到保持模块5上。
图17示出孔径模块63(第二孔径模块)的顶视图。孔径模块63减少从没有形成孔径层9的透明模块1的区域入射到光接收区域上的光的量。这样可减少光斑和重影的发生。孔径模块63包含与来自透镜单元2的光线对应的开口(孔径开口)65。可将热硬化粘接剂用作粘接剂64。可以通过印刷方法或光刻方法在防尘玻璃56的上表面上形成孔径模块63。
在图16中，由虚线表示的正方形60表示成像传感器芯片16的外部形状。由虚线表示正方形61表示光接收区域17。可以看出，防尘玻璃56的外部形状可以比光接收区域17稍大，并可以比成像传感器芯片16的外部形状小。由虚线表示的正方形62表示透明模块1的外部形状，该外部形状可以比防尘玻璃56的外部形状大。
可以在防尘玻璃56的上表面上设置管状孔径模块63。可以将孔径模块63结合并有效地连接到保持模块5上(例如，由粘接剂64固定)。
下面参照图18说明根据第三实施例的制造工序。在本制造工序中，如第一实施例那样实施图7中的步骤501-506，因此，不对其进行重复说明。
步骤1501对应图7中的步骤506，在该步骤中，组装保持模块5、柔性布线板12和成像传感器芯片16。
在步骤1502中，将防尘玻璃56结合到并连接到保持模块5上。事先通过丝网印刷方法或分配器方法将粘接剂57施加到成像传感器芯片侧上的防尘玻璃56的表面上。然后将防尘玻璃56压向保持模块5(例如，通过使用诸如夹具的工具)。当使用紫外光硬化粘接剂时，从图中的底部发射紫外光，以使粘接剂57硬化。
上述工序需要在清洁室中操作。在步骤1503以后，在一般条件下实施操作。
在步骤1503中，通过分配器将粘接剂64施加到保持模块5上。使用粘接剂64，用于在随后的步骤中结合孔径模块63。
在步骤1504中，通过诸如夹具的工具将孔径模块63压向保持模块5，以将孔径模块63结合并固定到保持模块5上。此时，由于孔径模块63是遮光材料，因此难以通过紫外光使孔径模块63硬化。因此，如上所述，可以使用热硬化粘接剂作为粘接剂64。然后工序前进到后面的步骤。但是，后面的步骤可以与图7中的步骤508和509相同，因此不进行重复说明。
通过实施上述工序，可以制造根据第三实施例的成像装置。在第三实施例中，与第一实施例相比减少了在清洁室中实施的步骤的数量。可以降低设施投资量。因此，可以进一步降低成像装置的尺寸和制造成本，同时提供与第一和第二实施例类似的特性。另外，在第三实施例中，可以使用如第一实施例的图10所述的那样构成的柔性布线板12和成像传感器芯片16的单元。
(第四实施例)
在第四实施例中，将该结构(例如通过使用第三实施例中所述的防尘玻璃56)应用于包含具有四复眼透镜单元的透镜单元32的成像装置1900(例如，如第二实施例中那样)。
在本实施例中，用相同的附图标记表示与第一至第三实施例相同的部件，因此，参照第一至第三实施例中示出和说明的附图说明相同的结构。
图19示出根据第四实施例的成像装置的侧面侧的断面图。可以将防尘玻璃56和孔径模块63结合并连接到保持模块5上。在本实施例中，在成像传感器芯片16侧上的防尘玻璃56的表面上设置滤色器层37。因此，在透明模块1上仅可以形成具有四复眼透镜的透镜单元32、红外阻断滤光器7和孔径层9。
图20示出从成像传感器芯片16侧观察的防尘玻璃56的平面图。防尘玻璃56包含用于不同颜色的滤光器单元42、43、44和45。在本实施例中，在滤色器层37的上边没有形成任何部件。即，在防尘玻璃56的底侧形成滤色器层。由于在本特定例子中不需要平坦化处理，因此可以降低制造成本。
图21示出孔径模块63的顶视图。在孔径模块63上，形成四个开口(孔径开口)71、72、73和74。注意，这里关于例子讨论的目的在不于限定落入至少一个示例性实施例的范围中的形状和数量(例如，可以有多个孔径开口)。上述四个开口71、72、73和74与图12A所示的透镜单元32的四个非球面部分33、34、35和36对应。
上述结构用于说明第四实施例。其它部件和结构可以与其它实施例相同，因此，不进行重复说明。制造工序也与第三实施例相同，因此，不进行重复说明。另外，在第四实施例中，可以使用如第一实施例的图10所述的那样构成的柔性布线板12和成像传感器芯片16的单元。
如上所述，在根据第四实施例的成像装置中，在防尘玻璃56上形成滤色器层37。因此，可以大大降低制造成本，同时提供与上述实施例类似的特性。
上述各实施例可以提供用于通过减少入射到光电变换器上的不需要的光的量(例如，通过使用遮光部件)产生高品质图像的成像装置。可以容易地固定该成像装置(例如，通过使用光硬化粘接剂)，因此，该成像装置可以提供高生产率。
虽然已说明了至少一些示例性实施例，但应理解，示例性实施例不限于公开的例子。相反，至少一个示例性实施例的目的在于覆盖在所附的权利要求书、说明书、附图、等同物和相关领域技术人员的知识的精神和范围内包含的各种修改和配置。以下权利要求书的范围应符合最宽的解释，以包含所有这些修改、等同结构和功能。

Claims (20)

1.一种成像装置，包括：
透明模块，其中，所述透明模块具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述透明模块在所述第一表面上的第一区中包含透镜单元；
保持模块，其中，所述保持模块被配置为支持所述透明模块，所述保持模块通过粘接剂与所述透明模块的所述第一表面上的第二区结合，所述第二区与所述第一区不同；
光电变换器，其中，所述光电变换器被配置为对透过所述透明模块的光进行光电变换；
孔径模块，其中，所述孔径模块具有孔径开口，所述孔径模块被设置在所述透明模块的所述第二表面上的第三区中，所述第三区与所述第一区相对；和
遮光模块，其中，所述遮光模块被设置在所述透明模块的所述第二表面上的第四区中，所述第四区与所述第二区相对。
2.根据权利要求1的成像装置，其中，所述粘接剂是光硬化粘接剂。
3.根据权利要求1的成像装置，其中，通过使用蒸镀方法和印刷方法中的一种在所述第二表面上设置所述孔径模块。
4.根据权利要求1的成像装置，其中，通过使用蒸镀方法和结合方法中的一种在所述第二表面上设置所述遮光模块。
5.根据权利要求1的成像装置，其中，所述第一表面是所述光电变换器侧的所述透明模块的表面。
6.根据权利要求1的成像装置，其中，所述透明模块包含多个透镜单元，并且所述孔径模块具有多个孔径开口。
7.根据权利要求1的成像装置，还包括位于所述保持模块和所述光电变换器之间的电气布线板。
8.一种电子装置，包括：
根据权利要求1的成像装置；和
容纳所述成像装置的装置本体。
9.根据权利要求1的成像装置，还包括：
第二孔径模块，其中，所述第二孔径模块被设置在所述第一区中。
10.一种成像装置，包括：
透镜单元，其中，所述透镜单元包含至少一个透镜元件；
图像传感器芯片，其中，所述图像传感器芯片与所述透镜单元连接并包含：
光接收区域，其中，所述光接收区域包含至少一个光接收区；和
遮光模块，其中，所述遮光模块与所述透镜单元和所述图像传感器芯片连接，所述透镜单元和所述图像传感器芯片之间的区域与外部气体区域隔离开。
11.根据权利要求10的成像装置，其中，所述透镜单元具有至少两个透镜元件：第一透镜元件和第二透镜元件，所述光接收区域具有至少两个光接收区：第一光接收区和第二光接收区。
12.根据权利要求11的成像装置，其中，穿过所述第一透镜元件的第一光的第一部分入射到所述第一光接收区上，穿过所述第二透镜元件的第二光的第二部分入射到所述第二光接收区上。
13.根据权利要求12的成像装置，还包括滤色器层，其中，所述滤色器层包括至少两个滤色器：第一滤色器和第二滤色器。
14.根据权利要求13的成像装置，其中，在所述第一透镜元件和所述第一光接收区之间设置所述第一滤色器，且所述第二滤色器位于所述第二透镜元件和所述第二光接收区之间。
15.根据权利要求14的成像装置，其中，所述第一滤色器使第一波长的光通过所述第一滤色器，所述第二滤色器使第二波长的光通过所述第二滤色器，并且，所述第一和第二波长不相等。
16.一种方法，包括以下步骤：
在绝缘板的第一侧上形成导电箔片图案；
将保持模块结合到所述绝缘板的第二侧上，其中，所述第一侧与所述第二侧相对；
将所述导电箔片图案对准图像传感器芯片上的导电凸块；
一致地旋转所述保持模块、所述绝缘板、所述导电箔片图案和所述图像传感器芯片；
将透明模块结合到所述保持模块上，其中，所述透明模块包含透镜单元；以及
通过第一密封材料，密封所述保持模块、所述绝缘板、所述图像传感器芯片和所述透明模块，将它们与外部气体环境分开。
17.根据权利要求16的方法，其中，所述旋转基本为180度。
18.根据权利要求16的方法，还包括以下步骤：
在与结合到所述保持模块上的一侧相对的所述透明模块的一侧上形成孔径层。
19.根据权利要求18的方法，还包括以下步骤：
在将所述透明模块结合到所述保持模块之前，调整所述透镜单元的焦距和倾角。
20.根据权利要求19的方法，还包括以下步骤：
密封所述图像装置的整个边缘，其中，所述图像装置包括：所述保持模块、所述绝缘板、所述图像传感器芯片、所述透明模块、所述导电箔片图案、所述透镜单元和所述第一密封材料。
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