TW201528813A - 具有高效率熱傳遞之成像設備及其相關系統 - Google Patents

具有高效率熱傳遞之成像設備及其相關系統 Download PDF

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Abstract

一種提供高效率熱傳遞之成像設備，其藉由定向成像設備的內部組件，讓熱度傳遞出成像設備而不傳入成像設備組件內。熱度是經由組件外殼所裝設於上之印刷電路板及/或此外殼本身而傳遞出成像設備組件。

Description

具有高效率熱傳遞之成像設備及其相關系統
本發明是有關成像感測器模組，特別是用於具有多個高功率裝置的影像感測器模組之熱傳遞系統及方法。
成像系統正變得越來越先進。這些系統比以往任何時候使用在更廣泛的各種應用之中。例如，成像系統正使用在汽車、智慧型手機、獨立式攝像機、及眾多其他應用之內。成像系統技術的進步導致模組需要更多更大的功率並產生大量的影像數據。
圖1顯示了一種成像模組100的先前技術。成像模組100包含一外殼102、至少一鏡片104、呈堆疊結構的一影像感測器106、一記憶體裝置108、及一應用電路110。記憶體模組108及應用電路110中的每一者是顯示出其具有設置於元件頂部上之金屬散熱片112。影像感測器106、記憶體模組108及應用電路110中的每一者是耦接各自的印刷電路板114，其中這些印刷電路板114是通過這些連接件116而彼此耦接。
如圖1中所示，由影像感測器106、記憶體裝置108、及/或應用電路110中的任一者所產生的熱度是直接在外殼102內散熱(即消散於模組100組件內)。此熱度會集中於外殼102內並導致成像模組100的性能大幅減少。
有需要降低成像模組組件內的熱量，藉以大幅增加此成像模組的性能。
一種具有高效率熱傳遞之成像設備，包括一外殼，其內形成一空間；一影像感測器，設於此空間內且定向於一第一方向上，用以藉由一或多個鏡片而由成像於此影像感測器上之光線產生影像資料；一記憶體裝置，設於此空間內，用以儲存影像資料；以及一成像電路，設於此空間內，用以操縱影像資料，成像電路是定向於與第一方向相反之一第二方向上，使熱度傳遞出此 空間外而不會集中在成像設備組件內。
200、300、400、500、600、700、800‧‧‧成像模組
202、802‧‧‧外殼
204‧‧‧鏡片
206‧‧‧影像感測器
208、508、608‧‧‧記憶體裝置
210、310、510、610‧‧‧成像電路
212、512、612‧‧‧散熱片
214(1)-(4)、514(1)-(2)‧‧‧印刷電路板
216‧‧‧連接件
218、818‧‧‧空間
220、520‧‧‧下表面
260‧‧‧y軸
262‧‧‧x軸
322‧‧‧成像電路晶片
324‧‧‧成像電路散熱片
622‧‧‧成像電路晶片
624‧‧‧成像電路散熱片
626‧‧‧覆晶配置晶片
628‧‧‧記憶體裝置散熱片
圖1顯示了具有低效率熱傳遞之成像模組先前技術。
圖2是描繪在一實施例中具有複數個高功率裝置並利用高效率熱傳遞之示例性成像模組。
圖3是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之成像模組。
圖4是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之成像模組。
圖5是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之成像模組。
圖6是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之成像模組。
圖7是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之成像模組。
圖8是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之成像模組。
以下的說明詳述了一種用以大大降低成像模組內的熱量之新發明，更具體而言，其是用以降低具有複數個高功率裝置的成像模組內的熱度。
圖2是描繪在一實施例中具有複數個高功率裝置並應用高效率熱傳遞之示例性成像模組200。成像模組200包含一外殼202、至少一成像鏡片204、一影像感測器206、一記憶體裝置208、及一成像電路210。影像感測器206、記憶體裝置208及成像電路210皆在各自的印刷電路板(PCB)214上呈堆疊結構，以減少外殼202所需的空間，藉以能達到更小型的成像模組。每一PCB 214是可通過連接件216而與一個或更多其他的PCB 214連接。
外殼202保護設置於成像模組200內部空間218內的內部組成部分免受其他元件的危害。外殼202是顯示成未完全包圍PCB 214(4)。因此，成像模組200可直接附接於任何的外部PCB(即一代工廠商(OEM)直接購買成像模組200並將成像模組200附接至其自己的PCB 214)，而外部PCB內形成有空間218。空間218是由外殼202的內表面以及PCB 214(4)的上(或內)表面所界定。然而，本領域中熟習該項技藝者應理解該外殼可完全包圍成像模組202的組成部分，並於其內單獨形成一密封的區域218(如以下參閱圖8所述)。
影像感測器206可為一電荷耦合裝置(CCD)、互補金屬氧化半導體裝置(CMOS)或任何其他形式用以產生影像數據之感測器。影像感測器206藉 由一個或多個鏡片204而由成像於影像感測器上之光線產生影像數據。應理解，儘管圖2顯示3個鏡片204，本發明之範圍並不侷限於此。可在不脫離本發明範疇的情況下而有更多或更少的鏡片204。
記憶體裝置208可為非暫時性記憶體，諸如RAM、DRAM、半導體記憶體或任何其他本領域中所熟知的記憶體裝置。所示之記憶體裝置208在其頂部未含有散熱片。然而，應理解該記憶體裝置208可含有散熱片以消散由其發出的熱度。
成像裝置210的實例可為一覆晶特定應用積體電路(ASIC)。如圖1所示，PCB 214(4)含有直接嵌設於PCB內的一散熱片212。散熱片212是設置於成像電路210的封裝上。因此，大量的熱度並未由成像電路210轉移到外殼202內的空間218中。相反的，熱度是經由PCB 214(4)且通過散熱片212而轉移出PCB 214(4)的下表面220。換言之，熱度是由外殼分散出去且不會集中在外殼內，藉以在潛在上增加成像模組200的性能並降低熱度引發故障的可能性。
成像電路210是位於與影像感測器206及記憶體裝置208相反的方向上。換言之，影像感測器206是裝設在PCB 214(1)的上表面上；記憶體裝置208是裝設在PCB 214(2)的上表面上，且成像電路210是裝設在PCB 214(3)的下表面上。應理解「上」及「下」是指在圖2中關於y軸260的位置；方向上的任何水平變化是指涉及在圖2中的x軸262。因此將來自於成像電路210的熱度轉移出成像模組200。
圖3是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之一成像模組300。除該成像電路外，成像模組300在各方面是與成像模組200相似。成像模組300反而含有一成像電路310。成像電路310包含呈覆晶結構之一成像電路晶片322。一成像電路散熱片324是直接整合於成像電路310內。因此，成像電路散熱片324在成像電路310內是設置於成像電路晶片322上。此成像電路散熱片324的外表面是與PCB 214(4)形成接觸，藉以通過成像電路散熱片324而經由PCB 214(4)的下表面220提供高效率的熱傳遞。可直接或通過導熱膠、導熱矽脂、導熱墊或其他此類接觸層以形成接觸。
成像電路310是位於與影像感測器206及記憶體裝置208相反的方向上。換言之，影像感測器206是裝設在PCB 214(1)的上表面上；記憶體 裝置208是裝設在PCB 214(2)的上表面上，且成像電路310是裝設在PCB 214(3)的下表面上。應理解「上」及「下」是指在圖3中關於y軸260的位置；方向上的水任何平變化是指涉及在圖3中的x軸262。因此，來自成像電路310的熱度是轉移出成像模組300。
圖4是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之一成像模組400。圖4描繪了成像模組300及成像模組200的結合體。因此，成像模組400包含外殼202、至少一鏡片204、影像感測器206、記憶體裝置208、成像電路310、散熱片212、PCB 214(1)-214(4)、及連接件216。在成像模組400內，熱度是直接由成像電路晶片322通過散熱片324及散熱片212而轉移至PCB 214(4)。此結構使高效率的熱傳遞能夠由成像電路晶片322傳出成像模組400進行，讓熱度不會集中於空間218內。
成像電路310是位於與影像感測器206及記憶體裝置208相反的方向上。換言之，影像感測器206是裝設在PCB 214(1)的上表面上；記憶體裝置208是裝設在PCB 214(2)的上表面上，且成像電路310是裝設在PCB 214(3)的下表面上。應理解「上」及「下」是指在圖4中關於y軸260的位置；方向上的任何水平變化是指涉及在圖4中的x軸262。因此，來自成像電路310的熱度是轉移出成像模組400。
圖5是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之一成像模組500。成像模組500與上述圖2至圖4相似，包含外殼202、至少一鏡片204、及影像感測器206。然而，成像模組500包含設置在單一PCB 514(1)上之記憶體裝置508(與記憶體裝置208相似)及成像電路510(與成像電路210、310相似)。記憶體裝置508及成像電路510中之每一者為一覆晶裝置。成像模組500更包含散熱片512。記憶體裝置508及成像電路510中之每一者的封裝是與散熱片512形成接觸。其接觸可直接或通過導熱膠、導熱矽脂、導熱墊或其他此類接觸層而形成。散熱片512可為單一散熱片，或用於記憶體裝置508及成像電路510之個別散熱片。
記憶體裝置508及成像電路510是位於與影像感測器206相反的方向上。換言之，影像感測器206是裝設在PCB 214(1)的上表面上；記憶體裝置508是裝設在PCB 514(1)的下表面上，且成像電路510是裝設在PCB 514(1)的下表面上並沿著x軸262緊接記憶體裝置508。應理解「上」及「下」是指在 圖5中關於y軸260的位置；方向上的任何水平變化是指涉及在圖5中的x軸262。因此，來自記憶體裝置508及成像電路510的熱度是轉移出成像模組500。
圖6是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之一成像模組600。成像模組600與上述圖2至圖5相似，包含外殼202、至少一鏡片204、及影像感測器206。然而，成像模組600包含一記憶體裝置608及記憶體裝置散熱片628，記憶體裝置608含有一覆晶配置晶片626，而記憶體裝置散熱片628是直接與晶片626整合。散熱片628的外表面是與PCB 514(2)接觸，藉以通過記憶體裝置散熱片628經由PCB 514(2)的下表面520而提供高效率的熱傳遞。
成像模組600更包含成像電路610，成像電路610含有呈覆晶結構之一成像電路晶片622以及直接與成像電路晶片622整合在一起之一成像電路散熱片624。散熱片628的外表面是與PCB 514(2)接觸，藉以通過成像電路散熱片624經由PCB 514(2)的下表面520而提供高效率的熱傳遞。
記憶體裝置608及成像電路610是位於與影像感測器206相反的方向上。換言之，影像感測器206是裝設在PCB 214(1)的上表面上；記憶體裝置608是裝設在PCB 514(1)的下表面上，且成像電路610是裝設在PCB 514(1)的下表面上並沿著x軸262緊接記憶體裝置608。應理解「上」及「下」是指在圖6中關於y軸260的位置；方向上的任何水平變化是指涉及在圖6中的x軸262。因此，來自記憶體裝置608及成像電路610的熱度是轉移出成像模組600。
圖7是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之一成像模組700。圖7描繪了成像模組500及成像模組600的結合體。因此，成像模組700包含外殼202、至少一鏡片204、影像感測器206、記憶體裝置608、成像電路610、散熱片512、PCB 214(1)、514(2)以及連接件216。在成像模組700內，熱度是由成像電路晶片622直接經由成像電路散熱片624、直接經由散熱片512、並直接經由PCB 514(2)而傳遞出下表面520。額外地在成像模組700內，熱度是直接由記憶體裝置晶片626、直接經由記憶體裝置散熱片628、直接經由散熱片612、並直接經由PCB 514(2)而傳遞出下表面520。此結構使高效率的熱傳遞能夠由成像電路晶片622及記憶體裝置晶片626傳出成像模組700進行，讓熱度不會集中於空間218內。
記憶體裝置608及成像電路610是位於與影像感測器206相反的方向上。換言之，影像感測器206是裝設在PCB 214(1)的上表面上；記憶體 裝置608是裝設在PCB 514(1)的下表面上，且成像電路610是裝設在PCB 514(1)的下表面上並沿著x軸262緊接記憶體裝置608。應理解「上」及「下」是指在圖7中關於y軸260的位置；方向上的任何水平變化是指涉及在圖7中的x軸262。因此，來自記憶體裝置608及成像電路610的熱度是轉移出成像模組700。
圖8是描繪在另一實施例中之具有高效率熱傳遞之一成像模組800。如上所述，外殼202可完全包圍其內部組成。成像模組800包含外殼802、至少一鏡片204、影像感測器206、記憶體裝置608、及成像電路610。外殼802是完全包圍在空間818內成像模組800的所有內部組件。空間818是藉由外殼802的內表面所界定。儘管未顯示於圖8內，電連接器可讓成像模組800的內部組件(即206、214、216、608、610)中之一或多者能夠連接外部。
成像電路608接觸外殼802，藉以讓外殼802能起到散熱片的作用。換言之，影像感測器206是裝設在PCB 214(1)的上表面上；記憶體裝置608是裝設在PCB 514(1)的下表面上，且成像電路610是裝設在PCB 514(1)的下表面上並沿著x軸262緊接記憶體裝置608。應理解「上」及「下」是指在圖8中關於y軸260的位置；方向上的任何水平變化是指涉及在圖8中的x軸262。換言之，在成像模組800內，熱度是直接由記憶體裝置晶片626、直接經由記憶體裝置散熱片628、直接經由外殼802而轉移。
此外，成像電路610是與外殼802形成接觸，藉以讓外殼802能夠起到散熱片的作用。換言之，在成像模組800內，熱度是直接由成像電路晶片622、直接經由成像電路散熱片624、直接經由外殼802而轉移。
記憶體裝置608及成像電路610是位於與影像感測器206相反的方向上。因此，來自於記憶體裝置608及成像電路610兩者的熱度是傳遞出成像模組800而不會傳至空間818內。
可在不脫離本發明範圍的情況下對上述方法及系統進行修改。因此應當注意到，在上述說明中所記載或在附圖中所顯示者應為舉例說明性質，而非限制本發明。所附申請專利範圍的目的是涵蓋本文描述的所有一般性及特例性特徵以及本發明方法與系統的範圍的所有敍述，即使以不同語言進行描述，仍均落入本發明範疇之中。
200‧‧‧成像模組
202‧‧‧外殼
204‧‧‧鏡片
206‧‧‧影像感測器
208‧‧‧記憶體裝置
210‧‧‧成像電路
212‧‧‧散熱片
214(1)-(4)‧‧‧印刷電路板
216‧‧‧連接件
218‧‧‧空間
220‧‧‧下表面
260‧‧‧y軸
262‧‧‧x軸

Claims (18)

  1. 一種成像設備，具有高效率熱傳遞，該成像設備包括：一外殼，其內形成一空間；一影像感測器，設於該空間內且定向於一第一方向上，用以藉由一或多個鏡片而由成像於該影像感測器上之光線產生一影像數據；一記憶體裝置，設於該空間內，用以儲存該影像數據；以及一成像電路，設於該空間內，用以操縱該影像數據，該成像電路是定向於與該第一方向相反之一第二方向上，使熱度傳遞出該空間外。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像設備，其中該空間是藉由該外殼的一內表面以及一印刷電路板所界定，該外殼是裝設於該印刷電路板上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之成像設備，其中該成像電路是接觸嵌設於該印刷電路板內之一散熱片，該外殼是裝設於該印刷電路板上。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之成像設備，其中：該成像電路為一覆晶成像電路，其具有一成像電路晶片及耦接該成像電路晶片之一成像電路散熱片，以及該成像電路散熱片是接觸該印刷電路板，該外殼是裝設於該印刷電路板上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成像設備，其中該成像電路散熱片是接觸嵌設於該印刷電路板內之一印刷電路板散熱片，該外殼是裝設於該印刷電路板上。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之成像設備，其中：該記憶體裝置是定向於該第二方向上，該記憶體裝置及該成像電路是接觸嵌設於該印刷電路板內之一散熱片，該外 殼是裝設於該印刷電路板上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之成像設備，其中該記憶體裝置及該成像電路中之每一者是接觸嵌設於該印刷電路板內之一獨立散熱片，該外殼是裝設於該印刷電路板上。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之成像設備，其中：該記憶體裝置是定向於該第二方向上，該記憶體裝置為一覆晶記憶體裝置，其具有一記憶體裝置晶片及耦接該記憶體裝置晶片之一記憶體裝置散熱片，該成像電路為一覆晶成像電路，其具有一成像電路晶片及耦接該成像電路晶片之一成像電路散熱片，以及該記憶體裝置散熱片及該成像電路散熱片是接觸該外殼所裝設於上的該印刷電路板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之成像設備，其中該記憶體裝置散熱片及該成像電路散熱片是接觸嵌設於該印刷電路板內之一印刷電路板散熱片，該外殼是裝設於該印刷電路板上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之成像設備，其中該記憶體裝置散熱片及該成像電路散熱片是接觸嵌設於該印刷電路板內之一獨立印刷電路板散熱片，該外殼是裝設於該印刷電路板上。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之成像設備，其中該空間是完全藉由該外殼的一內表面所界定。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之成像設備，其中該成像電路是接觸沿著該外殼的該內表面所嵌設之一散熱片。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之成像設備，其中： 該成像電路為一覆晶成像電路，其具有一成像電路晶片及耦接該成像電路晶片之一成像電路散熱片，以及該成像電路散熱片是接觸該外殼的該內表面。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之成像設備，其中：該記憶體裝置是定向於該第二方向上，該記憶體裝置及該成像電路是接觸沿著該外殼的該內表面所嵌設之一散熱片。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之成像設備，其中該記憶體裝置及該成像電路中之每一者是接觸沿著該外殼的該內表面所嵌設之一獨立散熱片。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之成像設備，其中：該記憶體裝置是定向於該第二方向上，該記憶體裝置為一覆晶記憶體裝置，其具有一記憶體裝置晶片及耦接該記憶體裝置晶片之一記憶體裝置散熱片，該成像電路係為一覆晶成像電路，其具有一成像電路晶片及耦接該成像電路晶片之一成像電路散熱片，以及該記憶體裝置散熱片及該成像電路散熱片是接觸該外殼的該內表面。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之成像設備，其中該記憶體裝置散熱片及該成像電路散熱片是接觸沿著該外殼的該內表面所嵌設之一散熱片。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之成像設備，其中該記憶體裝置散熱片及該成像電路散熱片是接觸沿著該外殼的該內表面所嵌設之一獨立散熱片。
TW104100104A 2014-01-09 2015-01-05 具有高效率熱傳遞之成像設備及其相關系統 TWI574561B (zh)

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