TWI522671B - 相機模組及其製造方法 - Google Patents

Description

相機模組及其製造方法

本發明係有關於一種相機模組及其製造方法，特別係有關於一種具有大範圍透鏡焦長變異容忍度的相機模組及其製造方法。

習知相機模組的製程係將光學透鏡藉由標準間隙物堆疊於其上具有光學元件的一基板上，然後切割與光學透鏡堆疊的基板，再分離為數個獨立的相機模組單元。因為製程的變異，所以習知相機模組的光學透鏡通常會有焦長的變異。因此，使用具有焦長變異的光學透鏡的相機模組產品，會因為光學透鏡無法剛好聚焦於光學元件上，所以有影像模糊或變形的問題。另外，習知焦長的補償方式利用改變標準間隙物的高度以改善上述問題。然而，相機模組的總高度也會因此改變，因而影響相機模組的光學特性和可靠度。

在此技術領域中，有需要一種具有大範圍透鏡焦長變異容忍度的相機模組及其製造方法，以改善上述缺點。

有鑑於此，本發明一實施例係提供一種相機模組，包括一影像感測器、一透鏡組、一鏡筒和一調整構件。上述調整構件位於上述透鏡組和上述鏡筒之間，且用以微調對應至上述影像感測器的焦長，因此即使上述透鏡組具有較短焦長或較長焦長，仍然可以被校正且組裝成最終準焦的相機模組。上述調整構件可包括膠狀物和製作成不同直徑的高度補償球。上述高度補償球的直徑可提供可用來提供調整構件的高度或厚度，以補償透鏡組的一預定焦長和透鏡組的一量測焦長的差值。本發明另一實施例係提供一種使用一調整構件製造相機模組的方法，包括提供一透鏡組；量測上述透鏡組的一焦長；依據上述焦長將上述透鏡組分類；製作一調整構件；將一鏡筒藉由上述調整構件接合至上述透鏡組的一頂面；將一影像感測器結合至上述鏡筒。

以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之圖號。且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以簡化或是方便標示。再者，圖式中各元件之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式，另外，特定之實施例僅為揭示本發明使用之特定方式，其並非用以限定本發明。

第1至4圖為本發明一實施例之相機模組500的製造方法的製程剖面圖。請參考第1圖，透鏡組250包括一玻璃基板200和一光學透鏡212。如第1圖所示，光學透鏡212可包括設置於玻璃基板200上表面的凸透鏡和設置於玻璃基板200下表面的半月型光學透鏡。注意本實施例的光學透鏡212僅做為舉例，然非限制本發明。在其他實施例中，光學透鏡212可包括其他的組合，舉例來說，光學透鏡212可不包括半月型光學透鏡。首先，可藉由將一頂間隔物202組裝至玻璃基板200的一頂面222(也可視為一受光面222)的方式形成透鏡組250，而頂間隔物202為透鏡組250的一選擇性元件。在本發明其他實施例中，可用不與頂間隔物202組裝的方式形成透鏡組250。此處定義的”透鏡組”係有關於利用進行半導體製程形成的組件，其可包括透鏡複製、堆疊和切塊步驟。透鏡組可分別與任何預定數量的透明基板、光學透鏡和連接間隙物組合以達成設計目標。在第1圖所示之本發明一實施例中，透鏡組250的光學透鏡212的孔徑位於透鏡組250的一頂面222上，且被頂間隔物202環繞。在本發明一實施例中，頂間隔物202可由具熱阻和可回流的材料形成，例如玻璃、金屬或塑膠，且其具有一固定高度H1(固定高度意即單一尺寸)。

接著，請參考第1、5a、6a、7a圖，可進行一量測製程，量測透鏡組250的一焦長，且因此上述量測製程主要量測光學透鏡212的一焦長。通常來說，係藉由一晶圓透鏡製程同時製造複數個光學透鏡212，這些光學透鏡212會因為製程變異所以具有焦長變異。

可依據比較透鏡組的一量測焦長與一標準透鏡組的一預定焦長F的方式，將透鏡組分成三種透鏡類型：短焦長(第5a圖)、準焦長(第6a圖)和長焦長(第7a圖)。舉例來說，如第5a圖所示之短焦長透鏡類型，意指一透鏡組250a(光學透鏡212a)的一量測焦長Fa短於預定焦長F。如第6a圖所示之準焦長透鏡類型，意指一透鏡組250b(光學透鏡212b)的一量測焦長Fb等於預定焦長F。如第7a圖所示之長焦長透鏡類型，意指一透鏡組250c(光學透鏡212c)的一量測焦長Fc長於預定焦長F。

接著，請參考第2圖，可進行一接合製程，將一鏡筒206藉由一調整構件260接合至頂間隔物202的頂面222。在本發明其他實施例中，由於頂間隔物202為一選擇性元件，鏡筒206可只藉由調整構件260接合至透鏡組250。在進行接合製程之前，可藉由將至少一個高度補償球分散至一膠狀物中的方式來製作調整構件。特別來說，調整構件的高度補償球可用來提供調整構件260的高度或厚度H2，以補償透鏡組250的焦長偏移量，以使透鏡組250可正好聚焦在組裝於同一封裝體的影像感測器上。可依據透鏡組250的量測焦長(也可依據透鏡組250的透鏡類型)來改變高度補償球的尺寸。舉例來說，如第5b、6b、7b圖所示，可製作至少三種調整構件260a、260b、260c，其分別包括分散至一膠狀物264中的至少一個高度補償球262a、262b、262c，以用於後續接合製程，其中高度補償球262a、262b、262c的直徑H2a、H2b、H2c分別對應至三種透鏡類型的透鏡組250a、250b、250c(如第5a、6a、7a圖所示)。在本發明一實施例中，可藉由透鏡組250的一預定焦長和透鏡組250的一量測焦長的差值大體上定義出高度補償球的直徑。此一差值也可視為一補償焦長。舉例來說，如果透鏡組250的透鏡類型為短焦長透鏡類型，則可選擇具有較長補償焦長H2a之高度補償球262a的調整構件260a來進行後續接合製程。並且，如果透鏡組250的透鏡類型為準焦長透鏡類型，則後續接合製程可選擇具有標準補償焦長H2b之高度補償球262b的調整構件260b來進行後續接合製程。此外，如果透鏡組250的透鏡類型為長焦長透鏡類型，則可選擇具有較短補償焦長H2c之高度補償球262c的調整構件260c來進行後續接合製程。

請再參考第2圖，製作具有直徑對應於補償焦長的高度補償球的調整構件260之後，可將調整構件260配置於透鏡組250的頂面，且與光學透鏡212隔開。接著，將鏡筒206壓至透鏡組250的頂面。意即高度補償球係設置介於透鏡組250和鏡筒206之間。然後，硬化調整構件260，以完成透鏡組250和鏡筒206的接合製程。如第2圖所示，透鏡組250係接合至鏡筒206的上部，其中透鏡組250的光學透鏡212的一孔徑212a會從鏡筒206暴露出來。

如第3圖所示，藉由一調整構件將鏡筒206接合至透鏡組250之後，可進行另一接合製程，將一影像感測器216的一頂面226(也可視為一受光面226)只藉由一黏著劑214結合至鏡筒206上。在本發明一實施例中，影像感測器216可包括互補式金氧半電晶體元件(CMOS device)或電荷耦合元件(CCD)。並且，如第3圖所示，為單一元件的鏡筒206可包括以一夾角α連接的一第一部分206a和一第二部分206b，且其中第一部分206a只與調整構件260的高度補償球接觸，而第二部分206b與影像感測器216的頂面226接觸且包圍透鏡組250的一外側壁。此外，第5c、6c、7c圖分別顯示藉由具有三種直徑的高度補償球262a、262b、262c的調整構件260a、260b、260c，將鏡筒與三種透鏡類型的透鏡組250a、250b、250c接合。更詳細來說，在第5c圖中，藉由較長補償焦長H2a之高度補償球262a的調整構件260a，將鏡筒與短焦長透鏡類型的透鏡組250a接合，以使透鏡組250a可正好聚焦在影像感測器216上。再者，在第6c圖中，藉由標準補償焦長H2b之高度補償球262b的調整構件260b，將鏡筒與準焦長透鏡類型的透鏡組250b接合，以使透鏡組250b可正好聚焦在影像感測器216上。並且，在第7c圖中，藉由較短補償焦長H2c之高度補償球262c的調整構件260c，將鏡筒與長焦長透鏡類型的透鏡組250c接合，以使透鏡組250c可正好聚焦在影像感測器216上。因此，即使具有較短量測焦長Fa或較長量測焦長Fc的透鏡組250a或250c也可以被校正且組裝成最終的相機模組。

接著，請參考第4圖，用來做靜電干擾(EMI)防護的一金屬罐狀物224結合至影像感測器216，覆蓋影像感測器216的一底面228和鏡筒206的一外側壁230，其中位於影像感測器216的底面228上的複數個焊球218從金屬罐狀物224暴露出來。經過上述製程，係完成本發明一實施例之相機模組500。注意如第4圖所示的製程步驟為一選擇性的製程步驟。

本發明一實施例之相機模組500及其製造方法具有許多優點。上述相機模組500包括一影像感測器216、一透鏡組250、一鏡筒206和一調整構件260。上述調整構件260位於透鏡組250和鏡筒206之間，且用以微調對應至影像感測器216的焦長，因此即使透鏡組250具有較短量測焦長或較長量測焦長，仍然可以被校正且組裝成最終的相機模組。調整構件260可包括製作成不同直徑的高度補償球262a、262b、262c。高度補償球262a、262b、262c的直徑可提供可用來提供調整構件的高度或厚度，以補償透鏡組250的一預定焦長和透鏡組250的一量測焦長的差值。使透鏡組的光學透鏡在透鏡組形成之前不需進行一道焦長量測製程，只需在組裝透鏡組之後進行一道焦長量測製程步驟，因而可節省所需製程步驟數目。另外，如第4圖所示，相機模組500的總高度HT為鏡筒206(高度H3)、影像感測器216(高度H5)和黏著劑214(高度H4)的高度總合。並且，透鏡組250藉由鏡筒206與影像感測器216隔開。所以透鏡組250不會與影像感測器216直接接觸。因此，可以藉由連接至透鏡組250和鏡筒206之間的調整構件260任意調整透鏡組250的焦點，使其正好位於影像感測器216上，以補償透鏡組250的焦長。值得注意的是，雖然相機模組500具有焦長變異，但是相機模組500的總高度HT大體上為固定。因此，相較於習知的相機模組，對於具有大範圍透鏡焦長變異容忍度的相機模組500可改善光學特性和可靠度。

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，任何熟習此技藝者，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，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

500．．．相機模組

200．．．玻璃基板

202．．．頂間隔物

206．．．鏡筒

206a．．．第一部分

206b．．．第二部分

212．．．光學透鏡

212a．．．孔徑

214．．．黏著劑

216．．．影像感測器

218．．．焊球

222、226．．．頂面

224．．．金屬罐狀物

228．．．底面

230‧‧‧外側壁

250、250a、250b、250c‧‧‧透鏡組

260、260a、260b、260c‧‧‧調整構件

262a、262b、262c‧‧‧高度補償球

264‧‧‧膠狀物

F、Fa、Fb、Fc‧‧‧焦長

HT、H1、H2、H3、H4、H5‧‧‧高度

H2a、H2b、H2c‧‧‧直徑

α‧‧‧夾角

第1至4圖為本發明一實施例之相機模組的製造方法的製程剖面圖。

第5a至5c圖為本發明一實施例之對一短焦長相機模組之一調整構件的補償尺寸選擇方法的示意圖。

第6a至6c圖為本發明一實施例之對一準焦長相機模組之一調整構件的補償尺寸選擇方法的示意圖。

第7a至7c圖為本發明一實施例之對一長焦長相機模組之一調整構件的補償尺寸選擇方法的示意圖。

500．．．相機模組

200．．．玻璃基板

202．．．頂間隔物

206．．．鏡筒

206a．．．第一部分

206b．．．第二部分

212．．．光學透鏡

214．．．黏著劑

216．．．影像感測器

218．．．焊球

224．．．金屬罐狀物

228．．．底面

230．．．外側壁

250．．．透鏡組

260．．．調整構件

H3、H4、H5．．．高度

Claims (10)

1. 一種相機模組，包括：一透鏡組；一鏡筒，藉由一調整構件接合至該透鏡組的一頂面，其中該調整構件由一膠狀物和一高度補償球構成；以及一影像感測器，接合至該鏡筒。
2. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，更包括一金屬罐狀物，結合至該影像感測器的一底面，且暴露出位於該影像感測器的該底面上的複數個焊球。
3. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該鏡筒藉由一黏著劑結合至該影像感測器的一頂面上，且該相機模組的總高度為的該鏡筒、該影像感測器和該黏著劑高度總合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中由該透鏡組的一預定焦長和該透鏡組的一量測焦長的差值定義該高度補償球的直徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該鏡筒包括以一夾角連接的一第一部分和一第二部分，且其中該第一部分與該高度補償球接觸，而該第二部分與該影像感測器的該頂面接觸且包圍該透鏡組的一外側壁。
6. 一種相機模組的製造方法，包括下列步驟：提供一透鏡組；量測該透鏡組的一焦長；依據該焦長將該透鏡組分類；製作一調整構件； 將一鏡筒藉由該調整構件接合至該透鏡組的一頂面，其中該調整構件由一膠狀物和一高度補償球構成；以及將一影像感測器結合至該鏡筒。
7. 如申請專利範圍第6項所述之相機模組的製造方法，更包括：將一金屬罐狀物結合至該影像感測器的一底面，且暴露出位於該影像感測器的該底面上的複數個焊球。
8. 如申請專利範圍第6項所述之相機模組的製造方法，其中將該鏡筒藉由該調整構件接合至該透鏡組的該頂面，更包括：將該調整構件分散設置於該透鏡組的該頂面；將該鏡筒壓至該透鏡組的該頂面；以及硬化該調整構件。
9. 如申請專利範圍第6項所述之相機模組的製造方法，其中該鏡筒藉由一黏著劑接合至該透鏡組的一頂面上，且該相機模組的總高度為的該鏡筒、該影像感測器和該黏著劑高度總合。
10. 如申請專利範圍第6項所述之相機模組的製造方法，其中由該透鏡組的一預定焦長和該透鏡組的一量測焦長的差值定義該高度補償球的直徑。