TWI607554B - 影像模組結構 - Google Patents

Description

影像模組結構

本發明涉及一種影像模組結構，尤其涉及一種具有複數個影像感測器的影像模組結構。

現代的電子零件產品大多以輕薄化與多功能合一的方向發展，如何設計出更人性化的產品同時又兼具多機合一的功能，此為各家廠商研究發展主要課題之一。

近年來，隨著使用感光耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)與互補性氧化金屬半導(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等攝像元件的微型化發展，使CCD型影像感測器或是CMOS型影像感測器逐漸普遍應用於數位產品上，如智慧手機、平板電腦、筆記型電腦、行車記錄器等，其中又以最貼近人們生活的智慧手機對影像感測器的要求最為競爭，影像感測模組所拍出來的相片品質往往成為消費者挑選手機的考量之一，因此手機上相機功能的競賽也愈來愈激烈，從而使得影像感測器開發廠商所提供的影像感測器性能日趨強大、功能益趨複雜，於是雙鏡頭模組技術也因應產生。

雙鏡頭模組最基本功能就是用以改善相片品質，採用雙鏡頭模組可以更快且更準確的對焦，並更進一步的來做出正確的淺景深效 果，同時可以讓曝光時間增長，提升在弱光環境下的效果，創造出3D的效果。

然而，雙鏡頭模組相較於單鏡頭模組除了需要更多組裝空間，組裝的精密程度更是相當苛求，不僅兩個鏡頭之間需要精確算好正確位置、角度，同時內部的影像感測器亦需要與對應之鏡頭光軸相互對位，不然就會發生「光軸偏差」，像眼睛有「視差」一般，而導致成像畫面模糊。

請參閱圖一所示，圖一為習知影像感測模組結構示意圖，其結構主要包含：一蓋板1200、一影像感測器1300、一基板1400、一電路板1500、一支撐座1600，該結構採用Chip On Board(COB)的技術，利用打線方式(wire bonding)將金屬線1430連接於影像感測器1300與基板1400上的導電墊1420，再藉由導線1410電性連接至電路板1500上的錫球1510。然而，這樣的模組結構厚度已趨於穩定，很不適合放進現今的微型化裝置，尤其電路板1500通常為複合材料，在製程電路板加工過程中，可能因為熱應力、化學因素的影響或是生產過程的不當，使電路板上產生翹曲，若將該影像感測器或基板安置在電路板上則可能會造成光軸對位的問題，甚至造成光軸偏移，尤其複數個影像感測器更需要精準的光軸對位，因此，有必要研發一種可以使複數個影像感測器的光軸能精準對位的模組結構。

本發明針對「光軸之間對位易偏差」的問題進行結構改良，本發明所提供的一種影像模組結構，不僅能夠達到薄型化的需求，同時也可以維持複數個影像感測器光軸的對位關係，達到較好的成像效果。

本發明的主要目的是提供一種影像模組結構，係利用業界習之的封裝技術Chip On Glass(COG)將複數影像感測器直接安裝在玻璃基板下表面，由於玻璃基板為業界認定具有擁有良好的平坦度，且上、下表面以及內部較無缺陷，因此，使用玻璃基板當作貼合面較容易達到複數影像感測器共平面，使每個影像感測器之光軸能相互平行達到精準的對位關係。

本發明之另一主要目的是提供一種影像模組結構，其中該鏡頭裝置設置在玻璃基板上表面，與複數影像感測器共貼合在同一塊玻璃基板上，同一塊玻璃基板應為厚度均勻且上下表面平整平行，故鏡頭裝置之光軸與對應的影像感測器之光軸之間的對位能更精準。

本發明之再一目的是提供一種影像模組結構，其在電路板上設置複數個中空區塊，該電路板與玻璃基板下表面電性連接，而每個電路板上中空區塊分別對應複數影像感測器的位置，使其電路板包圍複數影像感測器且兩者都貼合在玻璃基板下表面，維持在同一水平位置，降低整體結構的高度，達到輕薄化的目的。

為達成上述的目的，本發明之一種影像模組結構至少包含一玻璃基板、複數影像感測器、一電路板、及複數鏡頭裝置。

該玻璃基板具有一第一表面、一第二表面，其中該第一表面上設置有複數線路層，且該些線路層兩端皆設有一導電端點；複數影像感測器，每一影像感測器上具有一電性連接區以及一感測區，該電性連接區與該玻璃基板上的線路層之一端導電端點電性連接；一電路板，該電路板具有複數中空區塊、一導電區，其中該導電區電性連接玻璃基板上的線路層之另一端導電端點，且該些中空區塊包圍該些影像感測器位置；複數鏡頭裝置，每一鏡頭裝置之光軸對準該些影像感測器的感測區中心光軸，並設置在該玻璃基板之第二表面上。

本發明所提供之一種影像模組結構，可改善複數影像感測器之間對位不易之問題，並且鏡頭裝置之光軸與影樣感測器之光軸也因此容易對齊，同時減少整體結構高度，提升成像的品質以及達到輕薄化的目的。

10‧‧‧影像模組結構

1‧‧‧玻璃基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

13‧‧‧線路層

131‧‧‧導電端點

2‧‧‧影像感測器

21‧‧‧頂面

211‧‧‧感測區

212‧‧‧電性連接區

2121‧‧‧凸塊

22‧‧‧導電結構

3‧‧‧電路板

31‧‧‧中空區塊

32‧‧‧導電區

33‧‧‧導電結構

4‧‧‧承載墊

5‧‧‧鏡頭裝置

51‧‧‧鏡座

52‧‧‧鏡筒

53‧‧‧透鏡組

6‧‧‧導電材料

O2、O4‧‧‧鏡頭裝置光軸

O1、O3‧‧‧影像感測器光軸

第一圖係為習知影像感測器模組結構之剖面示意圖。

第二圖係本發明之一種影像模組結構之示意圖。

第三圖係第二圖所示沿虛線X-X之局部剖面示意圖。

第四圖係顯示本發明一種影像模組結構之另一實施例之局部剖面示意圖。

第五圖係本發明一種影像模組結構再一實施例之示意圖。

為詳細說明本發明之技術內容，構造特徵，所達成目的及功效，以下茲舉例並配合圖式詳予說明。

請參閱第二圖所示，該圖示為本發明之一實施例，一種影像模組結構10係包含：一玻璃基板1、複數影像感測器2、一電路板3、一承載墊4、鏡頭裝置5所共同組成。

在本實施例中，採用兩個鏡頭裝置5之設計作為示意圖。其中，玻璃基板1具有一第一表面11與一第二表面12，複數影像感測器2設置於第一表面11。電路板3亦設置在第一表面11，具有複數中空區塊31與一導電區32，每一個中空區塊31對應到每一個影像感測器2的位置，且導電區32電性連接玻璃基板1的第一表面11。承載墊4則設置於玻璃基板1的第二表面12，鏡頭裝置5則設置在承載墊4上。

請參閱第三圖所示，第三圖為第二圖中沿X-X線的局部剖面圖，其中，玻璃基板1具有一定均勻厚度且上下表面平整平行之設計，其可以選用素玻璃、藍玻璃、抗紅外線濾光玻璃、抗反射玻璃等等具有濾光功能的玻璃基板。玻璃基板1具有第一表面11與相對第一表面11的第二表面12，其中，第一表面11平行第二表面12，且在第一表面11上設有複數線路層13，每一線路層兩端分別設有一導電端點131。

影像感測器2係用來記錄光線變化的影像感測裝置，目前市面上較被普遍使用的兩種影像感測裝置主要是CCD與CMOS。每個影 像感測器2皆具有一頂面21，頂面21採用覆晶技術貼合於玻璃基板1的第一表面11。

每個影像感測器2的頂面21包含一感測區211與一電性連接區212。感測區211設置於影像感測器2的中心位置，其具有一光軸，如圖三所示O1、O3，係用於接收光訊號，並轉換成電訊號由電性連接區212輸出。電性連接區212內配設有複數凸塊2121並設置在感測區211外圍，其中，這些複數凸塊2121與玻璃基板1的導電端點131之間利用一導電結構22進行電性連接，藉以降低導接時可能造成短路的風險。詳細而言，導電結構22可用下列其中之一的方式：異方性導電膠(Anisotropic conductive film)、錫球焊接(Ball Grid Array)、直接接合(Direct Bonding)。

電路板3包含複數中空區塊31以及一導電區32，每一個中空區塊31為電路板3上被切除的區塊，其區塊範圍的設計被要求至少符合一個影像感測器2的體積，進一步的說明，其此設計目的是為了要減少整體結構的組裝空間，因此將電路板3與影像感測器2組合在同一水平位置上，故必須在電路板3上設計出一挖空區塊其至少能包含一個影像感測器2的範圍，使中空區塊31能容置影像感測器2，且中空區塊31內側面與影像感測器2之間留有空隙，避免影像感測器2和電路板3發生短路與摩擦損壞。本發明藉由此中空區塊31的設計，將電路板3與影像感測器2組裝在同一水平位置的結構，與先前技術電路板1500與影像感測器1300設置在不同水平位置的結構，能減少模組結構高度，增加組裝空間，實現薄型化的需求。

電路板3上的導電區32具有外部線路(未標示)與內部線路(未標示)等線路結構，導電區32與玻璃基板1的導電端點131之間具有一導電結構33，其中導電結構33可用下列結構其中之一：異方性導電膠、錫球焊接、直接接合。本發明之電路板3可能為有機材料，例如：聚酯纖維(Polyester，PET)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)的軟板、環氧樹酯型(FR-4)的硬板以及軟硬結合板，或是能符合本結構並應用於微型化裝置之電路板。

故此，使用導電結構33使電路板3上的導電區32能與玻璃基板1上的線路層13其中一端導電端點131形成電性連接，而線路層13的另一端導電端點131則透過導電結構22與影像感測器2上的電性連接區212電性連接，因而使影像感測器2能透過玻璃基板1上的線路層13電性導通到電路板3。

請參閱第五圖所示，在本發明中的電路板3是採用軟硬結合板，在電性連接玻璃基板1之電路板3為硬板部分，其向外延伸部份為軟板用來進行線路導引至其他裝置(未標示)。

請參閱第三圖與第五圖所示，承載墊4設置於玻璃基板1的第二表面12與鏡頭裝置5之間，由於每個鏡頭裝置5依照終端裝置使用上的需求而具有不同的鏡頭焦距，但是，在本發明中影像檢測器2都貼合在玻璃基板1的第一表面11上，因此，若是將不同焦距的鏡頭裝置5直接貼合在玻璃基板1的第二表面11上則無法使入射光對焦於影像感測器2的感測區211上，則會讓成像失焦，故本發明中承載墊4的設計即是配合不同焦距的鏡頭裝置5，藉此達到有效的將入射光 對焦在影像感測器2的感測區211上。其中承載墊4中間設有中空區域能使入射光通過，且下貼合面必須平行於玻璃基板1之第二表面12。

本發明之鏡頭裝置5設置在承載墊4上，其中每一個鏡頭裝置包含一鏡座51、一鏡筒52以及一透鏡組53，鏡座51設置於鏡筒52外，在鏡座51上設有內部旋合區，能與鏡筒52上的外部旋合區匹合固定，鏡筒52內則有一容置空間能將透鏡組53配置在其中，且每一透鏡組53都具有一光軸，如圖三所示的O2、O4光軸。

請參閱第四圖所示，該圖示為本發明另一實施例，在本實施例中，影像感測器2是採用覆晶方式貼合於玻璃基板1，因此為了增加影像感測器2的可靠度(Reliability)，採用一黏著材料6填充注入在影像感測器2與中空區塊31內側面之間的縫隙，其中黏著材料6通常為環氧樹脂(Epoxy)。

綜上所述，本發明之影像模組結構10，其中，複數影像感測器2採用覆晶技術貼合於玻璃基板1之第一表面11上，使複數影像感測器2藉由導電結構22與玻璃基板1進行電性連接，並設計一具有複數中空區塊31的電路板3，每一個中空區塊31至少符合影像感測器2的體積，在電路板3藉由導電結構33與玻璃基板1之第一表面11進行電性連接後，電路板3貼合在玻璃基板的第一表面11上，其中每一中空區塊31能對應包含每個影像感測器2，並且，在中空區塊31內側面與對應的影像感測器2之間填充黏著材料6，最後再將鏡頭裝置5與承載墊4固定在玻璃基板1的第二表面12上，將其鏡頭裝置 5之透鏡組53光軸O2、O4能對準影像感測器2感測區211光軸O1、O3。

本發明雖然是以兩個影像感測器2作為本發明的實施例示意圖，但採用此結構，能使每個影像感測器2都是貼合在同一平面的玻璃基板1上，使光軸能垂直於玻璃基板1平面，達到各光軸相互平行的關係，且對應之鏡頭裝置5也能貼在同一平面的玻璃基板1上，儘管中間有承載墊4，但承載墊4其目的僅是增加其厚度讓透鏡組53的焦距可以在感測區211達到聚焦的效果，故亦可當作鏡頭裝置5貼在與玻璃基板1平行之平面上，由此設計，能將每一鏡頭裝置5之光軸O2、O4與對應的每一影像感測器2之光軸O1、O3更容易對齊到正確的位置，解決習之影像感測器光軸對位不易的問題，同時又能滿足未來不斷降低模組結構的高度問題。

本發明符合專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本案說明書及圖示內容所為之等效結構變化，均同理皆包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。

10‧‧‧影像模組結構

1‧‧‧玻璃基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

13‧‧‧線路層

131‧‧‧導電端點

2‧‧‧影像感測器

21‧‧‧頂面

211‧‧‧感測區

2121‧‧‧凸塊

22‧‧‧導電結構

3‧‧‧電路板

32‧‧‧導電區

33‧‧‧導電結構

4‧‧‧承載墊

5‧‧‧鏡頭裝置

51‧‧‧鏡座

52‧‧‧鏡筒

53‧‧‧透鏡組

O2、O4‧‧‧鏡頭裝置光軸

O1、O3‧‧‧影像感測器光軸

Claims (11)

1. 一種影像模組結構，包含：一玻璃基板，設有相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面上佈局有至少一線路層；至少一影像感測器，其貼附至該玻璃基板之第一表面，該影像感測器包含一感測區與一電性連接區，其中該感測區具有一光軸，該電性連接區包含複數凸塊，且複數凸塊環繞該感測區外圍；一電路板，連接至該玻璃基板，且該電路板上形成至少一中空區塊，該中空區塊收容該影像感測器，該電路板上包含一導電區，該導電區相鄰該中空區塊且面向玻璃基板之第一表面；以及至少一鏡頭裝置，該鏡頭裝置設置於該玻璃基板之第二表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種影像模組結構，其中該線路層兩端分別設有一導電端點，該影像感測器之電性連接區電性連接該線路層一端之導電端點，該電路板之導電區電性連接該線路層另一端之導電端點，藉由該玻璃基板上之線路層使該電路板電性連接該影像感測器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之一種影像模組結構，其中所述導電端點與導電區之間以及導電端點與凸塊之間分別設有一導電結構，該導電結構包括異方性導電膠、錫球焊接、直接接合其中一者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之一種影像模組結構，其中該鏡頭裝置，包含：一鏡筒； 一透鏡組，設置在鏡筒內，該透鏡組中心具有一光軸；以及一鏡座，用來支撐鏡筒，該鏡座設置於該玻璃基板第二表面上，該透鏡組之光軸對準該影像感測器之感測區光軸成一直線。
5. 如申請專利範圍第4項所述之一種影像模組結構，進一步包含一承載墊，該承載墊設置於該鏡頭裝置與該玻璃基板第二表面之間，並在其中間位置設有中空設計使光線能射入到該影像感測器之感測區。
6. 如申請專利範圍第1項所述之一種影像模組結構，進一步包含一黏著材料，該黏著材料填充於該影像感測器與該中空區塊內側面之間，且該黏著材料為非導電性材料。
7. 一種影像模組結構，包含：一玻璃基板，具有相對的一第一表面與一第二表面以及佈局在第一表面上的至少一線路層；複數影像感測器，設置於玻璃基板之第一表面上，每一影像感測器皆具有一電性連接區與一感測區，該感測區中心具有一光軸並面對玻璃基板，且該感測區位於該電性連接區中心，該電性連接區電性連接玻璃基板之線路層；一電路板，設置於該玻璃基板之第一表面上，該電路板上具有至少一中空區塊與一導電區，該導電區相鄰於中空區塊並面向該玻璃基板，其中，該電路板上的中空區塊收容該些影像感測器，並藉由該玻璃基板之線路層電性導通該電路板與該些影像感測器；以及一鏡頭裝置，設置於該玻璃基板之第二表面上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之一種影像模組結構，其中 該鏡頭裝置包含：一鏡筒；一透鏡組，設置在鏡筒內，該透鏡組中心具有一光軸；以及一鏡座，用來支撐鏡筒，該鏡座設置於該玻璃基板第二表面上，其中每一透鏡組之光軸對準每一影像感測器之感測區光軸成一直線。
9. 如申請專利範圍第7項所述之一種影像模組結構，進一步包含一承載墊，該承載墊設置於該鏡頭裝置與該玻璃基板第二表面之間，並在其中間位置設有中空設計使光線能射入到該影像感測器之感測區。
10. 如申請專利範圍第7項所述之一種影像模組結構，進一步包含一黏著材料，該黏著材料填充於該影像感測器與該中空區塊內側面之間且該黏著材料為非導電性材料。
11. 如申請專利範圍第1項所述之一種影像模組結構，其中所述每一影像感測器係用Chip on Glass(COG)的方式設置在該玻璃基板之第一表面。