TWI438517B - 晶圓級鏡頭模組 - Google Patents

Description

晶圓級鏡頭模組

本發明是有關於一種光學模組，且特別是有關於一種晶圓級鏡頭模組(wafer level lens module)。

隨著電子產品的模組微型化與低價化之趨勢，晶圓級模組(Wafer Level Module，WLM)技術之出現備受關注。晶圓級模組的技術主要是利用晶圓級的製造技術，而將電子產品的體積微型化並降低成本。其中，晶圓級模組的技術也可以應用於製作影像感測模組的鏡頭上，而使得鏡頭模組在體積上遠較傳統的鏡頭模組得以獲得縮減，進而可應用在電子裝置(如筆記型電腦、手機等)的相機模組上。

目前晶圓級鏡頭模組因往微小化方向發展，所以在組裝上對於偏移誤差之要求也相對地提高。在組裝過程中，無論是對透鏡模組的切割，或是切割之後的軸心對準，兩者皆會產生部分的公差。因此，在組裝過程中所累積的公差會造成透鏡模組之軸心與CMOS影像感測器之中心對準穩定度不佳，進而造成CMOS鏡頭模組(CMOS Camera Module，CCM)的良率不高。

本發明提供一種晶圓級鏡頭模組，具有一良好的結構設計，在組裝過程中，可避免因軸心對準而造成的品質下降或良率下降。

本發明提供一種晶圓級鏡頭模組，包括一固定殼體以及一透鏡模組。固定殼體具有一第一定位面、一入光開口及一殼體軸心，其中第一定位面位於固定殼體內側。透鏡模組配置於固定殼體內，且具有一定位部、一透鏡部及一透鏡軸心。其中，固定殼體之入光開口暴露透鏡模組之透鏡部，透鏡模組之透鏡部與定位部位於透鏡模組之同一表面上，固定殼體之第一定位面與透鏡模組之定位部接觸，且固定殼體之殼體軸心與透鏡模組之透鏡軸心重合。

在本發明之一實施例中，上述之第一定位面為一第一環形面。第一環形面的軸心與殼體軸心重合。

在本發明之一實施例中，上述之第一環形面具有一第一口徑及一第二口徑。第一口徑小於或等於第二口徑。

在本發明之一實施例中，上述之固定殼體更具有一第二定位面。第二定位面為一第二環形面。第二環形面的軸心與殼體軸心重合。

在本發明之一實施例中，上述之第二環形面具有一第三口徑及一第四口徑。第三口徑大於或等於第四口徑。

在本發明之一實施例中，上述之第一環形面之第一口徑大於或等於第二環形面之第三口徑。

在本發明之一實施例中，上述之固定殼體更具有一定位凹槽。第一定位面與第二定位面位於定位凹槽內。第二定位面與第一定位面相對。

在本發明之一實施例中，上述之透鏡模組之定位部為一定位突起。定位突起具有一第三環形面。第三環形面與第一環形面之尺寸實質上相符。

在本發明之一實施例中，上述之定位突起更具有一第四環形面。第四環形面與第二環形面之尺寸實質上相符。

在本發明之一實施例中，上述之第一定位面之法線與殼體軸心垂直。

在本發明之一實施例中，上述之第一定位面與定位突起相切。

在本發明之一實施例中，上述之透鏡模組之定位部為其透鏡部之延伸。

基於上述，在本發明之範例實施例中，固定殼體於光學有效徑具有一軸對稱的微結構，此軸對稱的微結構在固定殼體與透鏡模組組裝時可與透鏡模組之定位部彼此配合，以降低軸心對準時所造成的公差。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A至圖1D繪示本發明不同實施例之透鏡模組於切割前的剖面圖。請參考圖1A至圖1D，在本發明之範例實施例中，透鏡模組於切割前利用晶圓級的製造技術，在其基板116上形成多個定位微結構及多個透鏡微結構。以圖1A為例，在透鏡模組切割後，每一透鏡模組110至少包括一定位部112及一透鏡部114。圖1A至圖1C分別以橫切面為弧形、梯形及矩形的定位突起微結構例示定位部112、112’及112”，惟本發明並不限於此。圖1D所例示的定位部112’’’則為透鏡部114周圍之延伸，而作為定位之用。

須特別說明的是，若由透鏡模組110之上方俯視其結構，則定位部112、112’及112”分別為一個以透鏡軸心C1為對稱中心的環狀微結構，惟本發明並不限於此。

圖2A及圖2B繪示本發明一實施例之透鏡模組的剖面圖。請參考圖2A及圖2B，在本實施例中，晶圓級鏡頭模組100包括一固定殼體120以及一透鏡模組110。在此，透鏡模組110例如是圖1A所繪示者。晶圓級鏡頭模組100適於與一CMOS影像感測器200組裝，以形成一CMOS影像感測模組，惟本發明並不限於此。在本實施例中，固定殼體120的材質例如為可耐高溫(250℃以上)的熱固性材料。

在本實施例中，固定殼體120具有一第一定位面122、一入光開口124及一殼體軸心C2。第一定位面122位於固定殼體120之內側。透鏡模組110配置於固定殼體120內。固定殼體120之入光開口124暴露透鏡模組110之透鏡部114，以使透鏡部114可接收來自環境的影像光束。透鏡模組110之透鏡部114與定位部112位於透鏡模組110之同一表面上。是以，藉由固定殼體120之第一定位面122緊配(tightly fit)於透鏡模組110之定位部112，可使固定殼體120之殼體軸心C2與透鏡模組110之透鏡軸心C1重合(即兩者的軸心對準)，進而降低組裝時軸心對準所造成的公差，例如將公差控制在10微米(um)之內。

須特別說明的是，在本實施例中，若由晶圓級鏡頭模組100之上方俯視其結構，固定殼體120之第一定位面122為一以殼體軸心C2為對稱中心的第一環形面，惟本發明並不限於此。換句話說，在本實施例中，第一定位面122為一第一環形面。第一環形面的軸心(未繪示)與固定殼體120之殼體軸心C2重合。另外，第一環形面122具有一第一口徑d1及一第二口徑d2，其中第一口徑d1小於第二口徑d2，如圖2B所示。

另一方面，本實施例之定位部112為一橫切面為弧形的定位突起，由於固定殼體120之第一定位面122緊配於透鏡模組110之定位部112，因此第一定位面122與該弧形的定位突起相切。

圖3繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。請參考圖2A及圖3，本實施例之晶圓級鏡頭模組100’類似於圖2A之晶圓級鏡頭模組100，惟兩者之間主要的差異例如在於透鏡模組110之定位部112’之橫切面為一梯形。因此，在本實施例中，定位部112’具有一第三環形面113，第三環形面113與第一環形面122’之尺寸實質上相符，以達到兩者緊配之效。

圖4A及圖4B繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。請參考圖3及圖4A、圖4B，本實施例之晶圓級鏡頭模組100”類似於圖3之晶圓級鏡頭模組100’，惟兩者之間主要的差異例如在於透鏡模組110之定位部112”之橫切面為一矩形。因此，在本實施例中，除了定位部112”之第三環形面113’與第一環形面122”之尺寸實質上相符之外，第一環形面122”之法線(未繪示)與固定殼體120之殼體軸心C2垂直。另外，在本實施例中，第一環形面122”之第一口徑d1等於其第二口徑d2，如圖4B所示。

圖4C繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。請參考圖4A至圖4C，本實施例之晶圓級鏡頭模組100’’’類似於圖4A之晶圓級鏡頭模組100”，惟兩者之間主要的差異例如在於圖4C中透鏡模組110之定位部112’’’可視為透鏡部114周圍之延伸，而作為定位之用。因此，在本實施例中，為了搭配不同外型的定位部112’’’，固定殼體120也可適應性地調整其設計方式，而如圖4C所繪示者。值得注意的是，在本實施例中，定位部112’’’之第三環形面113”與固定殼體120之第一環形面122”毋需緊配即可達到定位之功效。

圖5A及圖5B繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。請參考圖2A、圖5A及圖5B，本實施例之晶圓級鏡頭模組100a類似於圖2A之晶圓級鏡頭模組100，惟兩者之間主要的差異如下。

在本實施例中，固定殼體120更具有一第二定位面123及一定位凹槽125。其中，第一定位面122與第二定位面123位於定位凹槽125內，且第二定位面123與第一定位面122彼此相對。另外，若由晶圓級鏡頭模組100a之上方俯視其結構，固定殼體120之第一定位面123為一以殼體軸心C2為對稱中心的第二環形面，其軸心(未繪示)與固定殼體120之殼體軸心C2重合。另外，第二環形面123具有一第三口徑d3及一第四口徑d4，其中第三口徑d3大於第四口徑d4，如圖5B所示。

值得注意的是，在本實施例中，第一環形面122之第一口徑d1大於第二環形面123之第三口徑d3，且本實施例之定位凹槽125之橫切面為一梯形。

圖6A及圖6B繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。請參考圖3、圖5A、圖6A及圖6B，本實施例之晶圓級鏡頭模組100b類似於圖5A之晶圓級鏡頭模組100a，惟兩者之間主要的差異如下。在本實施例中，定位凹槽125’之橫切面為一三角形，因此本實施例之第一環形面122之第一口徑d1等於第二環形面123之第三口徑d3，如圖6B所示。

另外，本實施例之晶圓級鏡頭模組100b類似於圖3之晶圓級鏡頭模組100’，惟兩者之間主要的差異如下。在本實施例中，定位部112’具有一第四環形面115，第四環形面115與第二環形面123之尺寸實質上相符，以達到兩者緊配之效。

綜上所述，在本發明之範例實施例中，固定殼體於光學有效徑具有一軸對稱的微結構，此軸對稱的微結構在固定殼體與透鏡模組組裝時可與透鏡模組之定位部彼此配合，以降低軸心對準時所造成的公差。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、100’、100”、100’’’、100a、100b．．．晶圓級鏡頭模組

110．．．透鏡模組

112、112’、112”、112’’’．．．定位部

113、113’、113”‧‧‧第三環形面

114‧‧‧透鏡部

115‧‧‧第四環形面

116‧‧‧基板

120‧‧‧固定殼體

122、122’、122”‧‧‧第一定位面、第一環形面

123‧‧‧第二定位面、第二環形面

124‧‧‧入光開口

125、125’‧‧‧定位凹槽

200‧‧‧影像感測器

C1‧‧‧透鏡軸心

C2‧‧‧殼體軸心

d1‧‧‧第一口徑

d2‧‧‧第二口徑

d3‧‧‧第三口徑

d4‧‧‧第四口徑

圖1A至圖1D繪示本發明不同實施例之透鏡模組於切割前的剖面圖。

圖2A及圖2B繪示本發明一實施例之透鏡模組的剖面圖。

圖3繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。

圖4A及圖4B繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。

圖4C繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。

圖5A及圖5B繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。

圖6A及圖6B繪示本發明另一實施例之透鏡模組的剖面圖。

100．．．晶圓級鏡頭模組

110．．．透鏡模組

112．．．定位部

114．．．透鏡部

120．．．固定殼體

122．．．第一定位面、第一環形面

124．．．入光開口

200．．．影像感測器

C1．．．透鏡軸心

C2．．．殼體軸心

Claims (11)

1. 一種晶圓級鏡頭模組，包括：一固定殼體，具有一第一定位面、一入光開口及一殼體軸心，其中該第一定位面位於該固定殼體內側；以及一透鏡模組，配置於該固定殼體內，且具有一定位部、一透鏡部及一透鏡軸心，其中該定位部為一個以該透鏡軸心為對稱中心的環狀微結構，其中該入光開口暴露該透鏡部，該透鏡部與該定位部位於該透鏡模組之同一表面上，該第一定位面與該定位部接觸，且該殼體軸心與該透鏡軸心重合，其中該第一定位面為一第一環形面，該第一環形面的軸心與該殼體軸心重合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該第一環形面具有一第一口徑及一第二口徑，該第一口徑小於或等於該第二口徑。
3. 如申請專利範圍第2項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該固定殼體更具有一第二定位面，該第二定位面為一第二環形面，該第二環形面的軸心與該殼體軸心重合。
4. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該第二環形面具有一第三口徑及一第四口徑，該第三口徑大於或等於該第四口徑。
5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該第一環形面之該第一口徑大於或等於該第二環形面之該第三口徑。
6. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該固定殼體更具有一定位凹槽，該第一定位面與該第二定位面位於該定位凹槽內，該第二定位面與該第一定位面相對。
7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該透鏡模組之該定位部為一定位突起，該定位突起具有一第三環形面，該第三環形面與該第一環形面之尺寸實質上相符。
8. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該透鏡模組之該定位部為一定位突起，該定位突起更具有一第四環形面，該第四環形面與該第二環形面之尺寸實質上相符。
9. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該第一定位面之法線與該殼體軸心垂直。
10. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該透鏡模組之該定位部為一定位突起，該第一定位面與該定位突起相切。
11. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級鏡頭模組，其中該透鏡模組之該定位部為該透鏡部之延伸。