JP2013141257A - 光吸収層を伴うイメージセンサアッセンブリのカバー - Google Patents

Abstract

【課題】スプリアスな反射光を減衰するための手段を伴う電子的イメージセンサを提供する。
【解決手段】イメージセンサアッセンブリは、プリフォームパッケージの空洞及び下面の付近に取り付けられたイメージセンサダイを備え、そのパッケージの下面から上面へ実質的な垂直面が延びている。イメージセンサダイは、画像を捕獲するための受光面を与える電荷結合デバイス又はアクティブピクセルセンサイメージャーを含む。パッケージの上面にはカバーが配置される。このカバーは、ガラスカバー又は赤外線カットフィルタである。カバーには、イメージセンサダイに整列して光吸収層が付着され、この光吸収層は、イメージセンサダイの受光面に入射する光の通過は妨げずに、プリフォームパッケージの実質的な垂直面に光が入射するのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電子的イメージセンサの分野に関するもので、より特定すれば、スプリアスな反射光を減衰するための手段を伴う電子的イメージセンサに関する。

電子的イメージセンサは、画像を電子的形態で捕獲できるようにする。このようなセンサは、デジタルカメラにおいてフィルムに置き換わるもので、セルラー電話やコンピュータやパーソナルデジタルアシスタントのような種々の電子的装置にカメラ機能を追加できるようにする。イメージセンサは、一般的に、イメージセンサアッセンブリの形態で提供される。画像を形成する光は、画像を捕獲するためにイメージセンサダイの受光面に入射しなければならない。それ故、イメージセンサダイは、画像形成光を受光面へ通過できるようにする材料でカバーされたパッケージ内に設けられる。イメージセンサアッセンブリは、画像形成光学系を含むか、又は外部光学系と共に使用されるイメージセンサを備えている。

イメージセンサダイは、多くの場合に、パッケージ内の空洞の下端付近に取り付けられる。空洞は、多くの場合に、イメージセンサダイに隣接する垂直壁を有する。光は、これらの垂直壁に当たって、イメージセンサダイの受光面へ反射され、画像を質低下させる。この反射光は、画像の縁に向かって漂遊光を投射させることがある。

イメージセンサダイを収容するパッケージ空洞の垂直壁から反射される光により生じる画質低下を減少するイメージセンサアッセンブリを提供することが望まれる。

イメージセンサアッセンブリは、セラミック部材のようなプリフォームパッケージの空洞及び下面の付近に取り付けられたイメージセンサダイを備え、そのパッケージの下面から上面へ実質的な垂直面が延びている。イメージセンサダイは、画像を捕獲するための受光面を与える電荷結合デバイス又はアクティブピクセルセンサイメージャーを含む。パッケージの上面にはカバーが配置される。このカバーは、ガラスカバー又は赤外線カットフィルタである。カバーにはイメージセンサダイに整列して光吸収層が付着され、この光吸収層は、イメージセンサダイの受光面に入射する光の通過は妨げずに、プリフォームパッケージの実質的な垂直面に光が入射するのを防止する。

本発明の他の特徴及び効果は、添付図面及び以下の詳細な説明から明らかとなろう。

本発明は、非限定の実施形態を一例として示す添付図面及び以下の説明を参照することにより最も良く理解されよう。添付図面において、同様の要素が同じ参照番号で示されている。

本発明を実施するイメージセンサアッセンブリの分解図である。 図１のイメージセンサアッセンブリの組み立て図である。 図２の２−２線に沿ったイメージセンサアッセンブリの断面図である。 本発明を実施する別のイメージセンサアッセンブリの断面図である。 画像光学系と共に組み立てられた本発明を実施するイメージセンサアッセンブリの断面図である。 本発明を実施する更に別のイメージセンサアッセンブリの断面図である。

以下の説明において、多数の特定の細部について述べる。しかしながら、本発明の実施形態は、それらの細部を伴わずに実施されてもよいことを理解されたい。他の点については、この説明の理解を不明瞭にしないために、良く知られた回路、構造及び技術は、詳細に示さない。

図１は、本発明を実施するイメージセンサアッセンブリ１００の分解図である。図２は、図１のイメージセンサアッセンブリの組み立て図である。図３は、図２の２−２線に沿ったイメージセンサアッセンブリの断面図である。

アッセンブリ１００は、プリフォームされたセラミック部材であるパッケージ１０２を備え、このパッケージは、その下面１０９から上面１０８へ延びる実質的な垂直面１０６を有する空洞１０４を含む。パッケージ１０２の空洞１０４及び下面の付近でパッケージにイメージセンサダイ１１０が取り付けられる。イメージセンサダイ１１０は、画像を捕獲するための受光面１１２を有する。イメージセンサダイ１１０は、画像を捕獲するための受光面１１２を与える電荷結合デバイス又はアクティブなピクセルセンサイメージャーを含んでもよい。パッケージ１０２は、典型的に、イメージセンサダイ１１０に電気的に結合（１１６）されるピン、ボールグリッドアレイ、又は表面マウント接続のような外部電気的接続１１４を与える。

パッケージ１０２の上面１０８にカバー１２０が配置される。パッケージの表面に配置されるとは、画像形成光学系に最も接近したパッケージの表面付近に配置されることを意味すると理解されたい。カバー１２０は、パッケージ１０２の頂部のくぼみ１２２に配置され、カバーの頂面がパッケージの最上面と平らになるか又はそこから若干くぼむようにされる。カバー１２０は、一般的に、イメージセンサダイ１１０から離間される。

カバー１２０は、画像形成光をイメージセンサへ通過できるようにするガラスカバーでもよいし、赤外放射線がイメージセンサへ通過するのを防止する赤外線カットフィルタでもよいし、又は画像形成光をイメージセンサダイ１１０の受光面１１２に入射できるようにしながらパッケージ１０２の空洞１０４を密封する他の材料でもよい。カバーにはイメージセンサダイ１１０に整列して光吸収層１２４が付着される。この光吸収層１２４は、イメージセンサダイ１１０の受光面１１２に入射する光の通過は妨げずに、パッケージ１０２の空洞１０４の実質的な垂直面１０６に光が入射するのを防止する。実質的な垂直面１０６に光が入射するのを防止することにより、光吸収層１２４は、イメージセンサダイ１１０の受光面１１２へ反射して形成画像の画質を低下させる光を減衰する。

光吸収層１２４をイメージセンサダイ１１０の受光面１１２と正確に整列させて、捕獲画像が光吸収層により影響を受けないようにすることが重要である。パッケージ１０２をコンパクトに保持するためにイメージセンサダイ１１０を垂直壁１０６に接近できるところまで、光吸収層１２４を受光面１１２にぴったり適合させるのが望ましい。受光面１１２は、通常、イメージセンサダイ１１０上に正確に配置されるので、光吸収層１２４をイメージセンサダイ１１０に関して整列させることが一般的に充分である。光吸収層１２４は、好ましくは、百ミクロン以内で、更に好ましくは、四十ミクロン以内でイメージセンサダイ１１０と整列してカバーに付着される。所与の距離内で光吸収層をイメージセンサダイと整列させることは、２つのコンポーネントの光学軸間の距離が所与の距離以下であることを意味する。又、光吸収層及びイメージセンサダイを回転変位に関して厳密に整列させることも重要である。必要な整列精度を達成するために、光吸収層は、ホトレジスト材料であり、その光吸収層を非常に正確な位置付けでカバーに付着できるようにする光学的技術、高精度インクジェット印刷又は他の技術によりその境界が確立される。光吸収層１２４は、それがより明確に見えるようにするためにカバー１２０の縁まで延びずに示されているが、光吸収層は、光吸収層の中央開口を通過する光以外の全ての光を遮るようにカバーの縁まで延びるのが好ましい。

図４は、本発明を実施する別のイメージセンサアッセンブリ４００の断面図である。このイメージセンサアッセンブリ４００は、プリフォームパッケージ４０２の空洞４０４の下端においてフロアに取り付けられたイメージセンサダイ４１０を含み、パッケージのフロアから上面４０８へ実質的な垂直面４０６が延びている。パッケージ４０２の上面４０８にはカバー４２０が配置される。この実施形態では、カバーを受け入れるくぼみを使用せずに、カバーの底面がパッケージの上面に取り付けられる。光吸収層４２４がイメージセンサダイ４１０と整列してカバー４２０に付着され、光吸収層は、イメージセンサダイの受光面４１２に入射する光の通過は妨げずに、プリフォームパッケージ４０２の実質的な垂直面４０６に光が入射するのを防止する。この実施形態では、光吸収層４２４は、カバー４２０の縁まで延びる。

図５は、画像光学系と共に組み立てられた本発明を実施するイメージセンサアッセンブリの断面図である。このイメージセンサアッセンブリ５００は、プリフォームパッケージ５０２の空洞５０４の下端においてフロアに取り付けられたイメージセンサダイ５１０を含み、パッケージのフロアから上面５０８へ実質的な垂直面５０６が延びている。１つ以上のレンズ５３２を含む画像光学系アッセンブリ５３０が、イメージセンサパッケージ５０２の上面５０８に取り付けられる。イメージセンサパッケージ５０２の上面に取り付けられた画像光学系アッセンブリ５３０のくぼみには画像光学系アッセンブリの一部分としてカバー５２０が配置される。このカバー５２０には光吸収層５２４が付着される。この実施形態では、光吸収層は、イメージセンサダイ５１０に最も接近したカバーの面上にある。画像光学系アッセンブリ５３０は、イメージセンサダイ５１０と整列してイメージセンサパッケージ５０２に組み立てられる。従って、光吸収層５２４も、イメージセンサダイ５１０と整列し、光吸収層は、イメージセンサダイの受光面５１２に入射する光の通過は妨げずに、プリフォームパッケージ５０２の実質的な垂直面５０６に光が入射するのを防止する。

図６は、本発明を実施する更に別のイメージセンサアッセンブリ６００の断面図である。このイメージセンサアッセンブリ６００は、イメージセンサダイ６１０をプリフォームパッケージ６０２に取り付けるために、コントロールド・コラプス・チップ・コネクション(Controlled Collapse Chip Connection)（Ｃ４）としても知られているフリップチップ構造を使用する。プリフォームパッケージ６０２は、パッケージの下面６０９から上面６０８へと延びる実質的な垂直面６０６を有する空洞６０４を画成する。イメージセンサダイ６１０は、プリフォームパッケージ６０２への電気的接続をなすために再溶融されるイメージセンサダイ上の半田バンプのような導電性ボンド６１６によりプリフォームパッケージに機械的及び電気的に結合される。プリフォームパッケージ６０２は、導電性ボンド６１６から、ボールグリッドアレイ、ピン又は表面マウント接続のような外部電気的接続６１４への電気的接続を与える。

フリップチップ構造は、上述したワイヤボンド構造よりもイメージセンサアッセンブリ６００をよりコンパクトにすることができる。しかしながら、空洞６０４の実質的な垂直面６０６がイメージセンサダイ６１０の受光面６１２により接近する。パッケージ６０２の上面６０８にはカバー６２０が配置される。光吸収層６２４がイメージセンサダイ６１０と整列してカバー６２０に付着され、光吸収層は、イメージセンサダイの受光面６１２に入射する光の通過は妨げずに、プリフォームパッケージ６０２の実質的な垂直面６０６に光が入射するのを防止する。カバー６２０の機械的な保護を与えるためにパッケージ６０２の上面６０８には上部ハウジング６３０も配置される。

幾つかの実施形態を添付図面に示して説明したが、そのような実施形態は、例示に過ぎず、それに限定されるものではなく、且つ当業者であれば、他の種々の変更もなし得るので、本発明は、図示して説明した特定の構造及び構成に限定されないことを理解されたい。従って、以上の説明は、それに限定されるものではなく、例示とみなすべきである。

１００：イメージセンサアッセンブリ
１０２：パッケージ
１０４：空洞
１０６：実質的な垂直面
１０８：上面
１０９：下面
１１０：イメージセンサダイ
１１２：受光面
１２０：カバー
１２２：くぼみ
１２４：光吸収層
４００：イメージセンサアッセンブリ
４０２：プリフォームパッケージ
４０４：空洞
４０６：実質的な垂直面
４０８：上面
４１０：イメージセンサダイ
４１２：受光面
４２０：カバー
４２４：光吸収層
５００：イメージセンサアッセンブリ
６００：イメージセンサアッセンブリ

Claims (24)

1. 空洞を含むプリフォームパッケージであって、その下面から上面へと実質的な垂直面が延びているプリフォームパッケージと、
   前記プリフォームパッケージの空洞及び下面の付近に取り付けられたイメージセンサダイであって、画像を捕獲するための受光面を有しているイメージセンサダイと、
   前記パッケージの上面に配置されたカバーと、
   前記イメージセンサダイと整列して前記カバーに付着された光吸収層であって、前記イメージセンサダイの受光面に入射する光の通過は妨げずに、前記プリフォームパッケージの実質的な垂直面に光が入射するのを防止する光吸収層と、
   を備えたイメージセンサアッセンブリ。
2. 前記イメージセンサダイと前記パッケージとの間に結合された電気的接続を更に備えた請求項１に記載のイメージセンサアッセンブリ。
3. 前記カバーは、画像形成光がイメージセンサへ通過するのを許すガラスカバーである、請求項１に記載のイメージセンサアッセンブリ。
4. 前記カバーは、赤外放射線がイメージセンサへ通過するのを防止する赤外線カットフィルタである、請求項１に記載のイメージセンサアッセンブリ。
5. 前記光吸収層は、前記イメージセンサダイと整列して百ミクロン以内で前記カバーに付着される、請求項１に記載のイメージセンサアッセンブリ。
6. 前記光吸収層は、前記イメージセンサダイと整列して四十ミクロン以内で前記カバーに付着される、請求項１に記載のイメージセンサアッセンブリ。
7. 前記イメージセンサダイは、画像を捕獲するための受光面を与える電荷結合デバイスを備えた、請求項１に記載のイメージセンサアッセンブリ。
8. 前記イメージセンサダイは、画像を捕獲するための受光面を与えるアクティブピクセルセンサイメージャーを備えた、請求項１に記載のイメージセンサアッセンブリ。
9. イメージセンサをパッケージングする方法において、
   イメージセンサダイの受光面に実質的な垂直面が隣接する状態でプリフォームパッケージの空洞付近にイメージセンサダイが位置されるように、イメージセンサダイをプリフォームパッケージに取り付ける段階と、
   前記パッケージの上面にカバーを配置する段階と、
   前記イメージセンサダイと整列して前記カバーガラスに光吸収層を付着し、画像を捕獲するために前記イメージセンサダイの受光面に入射する光の通過は妨げずに、前記プリフォームパッケージの実質的な垂直面に光が入射するのを前記光吸収層で防止するようにする段階と、
   を備えた方法。
10. 前記イメージセンサダイと前記パッケージとの間に電気的接続を与える段階を更に備えた、請求項９に記載の方法。
11. 前記カバーは、画像形成光がイメージセンサへ通過するのを許すガラスカバーである、請求項９に記載の方法。
12. 前記カバーは、赤外放射線がイメージセンサへ通過するのを防止する赤外線カットフィルタである、請求項９に記載の方法。
13. 前記光吸収層は、前記イメージセンサダイと整列して百ミクロン以内で前記カバーに付着される、請求項９に記載の方法。
14. 前記光吸収層は、前記イメージセンサダイと整列して四十ミクロン以内で前記カバーに付着される、請求項９に記載の方法。
15. 前記イメージセンサダイは、画像を捕獲するための受光面を与える電荷結合デバイスを備えた、請求項９に記載の方法。
16. 前記イメージセンサダイは、画像を捕獲するための受光面を与えるアクティブピクセルセンサイメージャーを備えた、請求項９に記載の方法。
17. イメージセンサダイの受光面に実質的な垂直面が隣接する状態で空洞付近にイメージセンサダイが位置されるようにイメージセンサダイをパッケージングする手段と、
    画像形成光が前記イメージセンサダイへ通過するのを許すように前記パッケージング手段の上面をカバーする手段と、
    画像を捕獲するために前記イメージセンサダイの受光面に入射する画像形成光の通過は妨げずに、前記プリフォームセラミック部材の実質的な垂直面に光が入射するのを防止するように前記カバー手段に付着された光吸収手段と、
    を備えたイメージセンサアッセンブリ。
18. 前記イメージセンサダイと前記パッケージング手段とを電気的に接続する手段を更に備えた、請求項１７に記載のイメージセンサアッセンブリ。
19. 前記カバー手段は、画像形成光がイメージセンサへ通過するのを許すガラスカバーである、請求項１７に記載のイメージセンサアッセンブリ。
20. 前記カバー手段は、赤外放射線がイメージセンサへ通過するのを防止する赤外線カットフィルタである、請求項１７に記載のイメージセンサアッセンブリ。
21. 前記光吸収手段は、前記イメージセンサダイと整列して百ミクロン以内で前記カバー手段に付着される、請求項１７に記載のイメージセンサアッセンブリ。
22. 前記光吸収手段は、前記イメージセンサダイと整列して四十ミクロン以内で前記カバー手段に付着される、請求項１７に記載のイメージセンサアッセンブリ。
23. 前記イメージセンサダイは、画像を捕獲するための受光面を与える電荷結合デバイスを備えた、請求項１７に記載のイメージセンサアッセンブリ。
24. 前記イメージセンサダイは、画像を捕獲するための受光面を与えるアクティブピクセルセンサイメージャーを備えた、請求項１７に記載のイメージセンサアッセンブリ。