TWI643499B - Method for manufacturing depth image capturing module capable of improving positioning accuracy and heat insulation effect - Google Patents

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Abstract

一種深度影像擷取模組之製造方法，包含：將一第一影像感測器設置於一基板之上，並以該基板的一定位點作為該第一影像感測器的定位參考點；依序將至少一個第二影像感測器以及一影像光源設置於該基板之上，並以該第一影像感測器作為各該第二影像感測器及影像光源的定位參考點；依序將在各該影像感測器上方設置一鏡片支架組件，並令各該鏡片支架組件其鏡片的中心點對準所屬的影像感測器其影像圖案；藉此，本發明可避免機器設備的精度誤差在安裝各影像感測器的過程中被逐次累積而擴大的情況，而可將各影像感測器之間的安裝位置誤差保持在最小程度，進而可達到提高定位精準度之目的。

Description

可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法
本發明係關於影像感測模組(Image Sensor Module)之製造方法，特別是關於一種深度影像感測模組之製造方法。
按，深度影像擷取模組(或稱深度影像感測模組)可以偵測物體影像的深度(depth)或3D資訊，在手勢辨識或體感操控等方面有很大的應用潛力，已知的具體產品包括：例如微軟的Kinect感應器、SONY的PS4 Camera以及Intel的RealSense 3D攝影機等等，習知的深度影像擷取模組多半係於一PCB電路板上設置有至少兩個影像感測器，例如RGB攝像鏡頭(RGB Camera)與紅外線攝像鏡頭(IR Camera)以及一影像光源，例如紅外線投影器(IR Projector)或雷射投影器，從而可實現偵測立體影像之功能。
在製造、組裝深度影像擷取模組時，有許多因素可能會影響到該深度影像擷取模組的感測性能或表現，例如PCB電路板的水平度以及各影像感測器在PCB電路板上的安裝位置之準確度，可能會影響到各影像感測器之間在X、Y、Z等各軸向上的定位精準度，進而會影響該深度影像擷取模組的演算複雜度及影像校正的一致性；此外，由於影像光源本身容易發熱(通常影像光源會訴求較大的功率，無可避免會形成一發熱源)，但影像感測器則需避開熱的干擾，否則會影響影像品質(例如出現熱噪 點)，如此一來，影像光源產生的熱固然可以藉由PCB電路板傳導出去，但這些熱也可能因此會影響到位於影像光源週邊的影像感測器，從而構成了現有深度影像擷取模組的組裝方法中有待解決的技術問題。
因此，有必要發展一種可以提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法。
有鑑於現有深度影像擷取模組之組裝方法的前述問題，因此本發明之目的在於發展一種可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法。
為達成以上之目的，本發明係提供一種可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法，包含：提供一基板、一第一影像感測器、至少一個第二影像感測器、一影像光源以及與各該影像感測器的數量相對應的鏡片支架組件；將該第一影像感測器設置於該基板之上，並以該基板上所設置的一定位點作為決定該第一影像感測器之設置位置的定位參考點；依序將各該第二影像感測器以及影像光源設置於該基板之上，並以該第一影像感測器之圖案(pattern)作為決定各該第二影像感測器以及影像光源之設置位置的定位參考點；依序將各該鏡片支架組件設置並定位在各該影像感測器上方，並令各該鏡片支架組件其鏡片的中心點對準所屬的影像感測器其影像圖案(image pattern)。
其中，該第一影像感測器之圖案為影像圖案(image pattern)或電連接墊圖案(pad pattern)。
其中，該基板為複合基板，且該複合基板具有一金屬載板 以及一疊設於該金屬載板之上的印刷電路板。
進一步的，係以該印刷電路板的光學定位標記(fiducial mark)作為該基板的該定位點。
其中，該金屬載板具有一本體，該本體上形成有至少一個封閉狀圍繞的空槽，該空槽係貫穿本體的上表面與下表面，而使被各該空槽所圍繞的金屬載板可形成一不與本體相連接的感測器載台，用於供該影像感測器設置。
進一步的，該印刷電路板上設有至少一個鏡片支架接合墊。
進一步的，該鏡片支架接合墊的材質為金屬或硬質的絕緣材料。
其中，各該影像感測器為裸晶型式的影像感測器或為晶片尺寸封裝(CSP)型式的影像感測器。
藉此，本發明可避免機器設備本身的精度誤差在安裝各個影像感測器的過程中被逐次累積而擴大的情況，從而可將各影像感測器之間在基板上的安裝位置誤差保持在最小程度，同時也可透過金屬載板的空槽形成空氣隔熱牆，避免部分發熱的影像光源影響到其他影像感測器，進而使本發明可達到提高定位精準度及隔熱效果之目的。
〔本發明〕
1‧‧‧複合基板
1a‧‧‧複合基板
11‧‧‧金屬載板
111‧‧‧本體
112‧‧‧空槽
113‧‧‧感測器載台
12‧‧‧印刷電路板
121‧‧‧感測器容置孔
122‧‧‧光源容置孔
123‧‧‧鏡片支架接合墊
2‧‧‧第一影像感測器
21‧‧‧中心點
3‧‧‧第二影像感測器
4‧‧‧影像光源
5‧‧‧鏡片支架組件
51‧‧‧中心點
52‧‧‧接著劑
第一圖係本發明之一實施例的複合基板之側面剖視示意圖。
第二圖係本發明之一實施例的複合基板其金屬載板之俯視示意圖。
第二之A圖係本發明之一實施例的複合基板其金屬載板之另一種實施態樣 的俯視示意圖。
第三圖係本發明之一實施例的第一影像感測器定位安裝於複合基板上之動作示意圖。
第四圖係本發明之一實施例的第一個第二影像感測器定位安裝於複合基板上之動作示意圖。
第五圖係本發明之一實施例的第二個第二影像感測器定位安裝於複合基板上之動作示意圖。
第六圖係本發明之一實施例的鏡片支架組件與第一影像感測器進行對位組裝之動作示意圖。
第七圖係本發明之一實施例將對位好的鏡片支架組件進行上膠定位之動作示意圖。
第八圖係本發明之一實施例完成組裝後之深度影像擷取模組之示意圖。
第九圖係本發明之另一實施例完成組裝後之深度影像擷取模組之示意圖。
第一圖至第八圖顯示了根據本發明的深度影像擷取模組之製造方法之一實施例的各個步驟流程，包含：首先，請參閱第八圖所示，提供一基板(例如本實施例的複合基板1)、一第一影像感測器2、至少一個第二影像感測器3、一影像光源4以及與各該影像感測器的數量相對應的鏡片支架組件(lens holder)5；在本發明的一個實施例與第八圖中，該第二影像感測器3的數量為一個，且該第一影像感測器2具體係為RGB攝像鏡頭(RGB Camera)，而該第二影像感測器3係為紅外線攝像鏡頭(IR Camera)，該 影像光源4則為紅外線投影器(IR Projector)，當然，本發明的各影像感測器及影像光源4的具體型式並不以上述所列舉者為限；在本發明的一個實施例與第八圖中，各該影像感測器(即第一影像感測器2與第二影像感測器3)係為裸晶的型式(die type)，另外，請再配合參閱第九圖為本發明的另一種實施例，其中各該影像感測器也可以具有晶片尺寸封裝的型式(CSP(Chip Scale Package)type)；其中，本發明的複合基板1的具體結構會因各該影像感測器的型式而有稍許差異，對此，第一圖揭示了一種適用於裸晶型式的影像感測器的複合基板1，該複合基板1具有一金屬載板11以及一疊設於該金屬載板11之上的印刷電路板(PCB)12，請再配合參閱第二圖所示，該金屬載板11具有一本體111，該本體111上形成有至少一個封閉狀圍繞的空槽112，該空槽112係貫穿本體111的上表面與下表面，而使該金屬載板11上被各該空槽112所圍繞的部分可分別形成不與本體111相連接的感測器載台113，用以供影像感測器設置，具體而言，該空槽112可透過在本體111上進行蝕刻等工藝來形成，又，在本發明的一個實施例與第二圖中，該空槽112的數量為兩個，因而該感測器載台113的數量也是兩個，而可分別供本實施例的第一影像感測器2及第二影像感測器3設置，然而，請再配合參閱第二之A圖所示，由於影像感測器本身不像影像光源4那樣容易發熱，因此不同的影像感測器也可以設置在同一個感測器載台113上，如此一來，該金屬載板11的本體111上也可以直接形成有單一個較大的空槽112即可，藉此即可形成足以容納一個以上的影像感測器之感測器載台113，又該空槽112係圍繞成封閉狀的方形，但實際上並不以此為限，例如，該空槽 112也可圍繞成封閉狀的圓形、長方形或其他形狀，此外，在第一圖中，該印刷電路板12上分別設有至少一個感測器容置孔121以及一光源容置孔122，且各該感測器容置孔121的數量及位置分別與該金屬載板11的感測器載台113的數量及位置相對應，因此，在本實施例與第一圖中，該感測器容置孔121的數量也是兩個，當然，對於像第二之A圖那樣的金屬載板11來說，則印刷電路板12上只需設置一個感測器容置孔121即可；此外，第九圖揭示了一種適用於具有晶片尺寸封裝(CSP)型式的影像感測器的複合基板1a，其與前述的複合基板1的差別在於該複合基板1a的印刷電路板12上並未設有該感測器容置孔121，但仍然設有該光源容置孔122，除此之外，該複合基板1a與複合基板1兩者的其餘結構可以說是相同的。就本發明的深度影像擷取模組之製造方法而言，不論影像感測器是採用哪一種型式，絕大部分的製造步驟流程都是相同的，因此，以下為了解釋上的方便，將以裸晶型式的影像感測器作為主要的範例來說明本發明的其他步驟流程；接下來，請再配合參閱第三圖與第四圖所示，將該第一影像感測器2通過複合基板1的其中一個感測器容置孔121而設置並定位於與該感測器容置孔121相對應的感測器載台113之上，過程中，以該印刷電路板12上所設置的一定位點例如光學定位標記(fiducial mark，圖未示)作為決定該第一影像感測器2之設置位置的定位參考點，其中，該光學定位標記為印刷電路板12的習知結構，通常用來作為SMT設備打件之定位參考點，故於此不再贅述其細部構造；接下來，請再配合參閱第四圖與第五圖所示，依序進行各 該第二影像感測器3以及影像光源4之設置定位作業，應該注意的是，該第二影像感測器3與影像光源4等各部件的設置並無一定的先後順序，例如，在本發明的一個實施例及第四圖、第五圖中，是先裝該第二影像感測器3，然後再裝該影像光源4，但是，在其他可行的實施例中，實際上也可以反過來，先裝該影像光源4然後再裝該第二影像感測器3。底下進一步說明較詳細的設置定位流程：首先，如第四圖所示，將該第二影像感測器3通過複合基板1的另一個感測器容置孔121而設置並定位於與該感測器容置孔121相對應的感測器載台113之上，過程中，以該第一影像感測器2的圖案(pattern)例如影像圖案(image pattern)或電連接墊圖案(pad pattern)作為決定該第二影像感測器3之設置位置的定位參考點，接下來，如第五圖所示，再將該影像光源4通過複合基板1的光源容置孔122設置並定位於該金屬載板11的本體111之上，過程中，同樣以該第一影像感測器2的圖案作為決定該影像光源4之設置位置的定位參考點，此時，可以一提的是，由於此實施例之各影像感測器為裸晶型式，故完成安裝定位後，可繼續以習知的打線(wire bonding)工藝，完成各影像感測器與印刷電路板12之間的電連接，惟此一部分的製程屬本領域的公知常識且非本案發明點所在，於此不再贅述；此外，對於具有晶片尺寸封裝(CSP)型式的影像感測器而言，請再配合參閱第九圖所示，各該影像感測器與影像光源4的安裝定位方式與前述裸晶型式的影像感測器及第四圖、第五圖所示的方式是一樣的，差別僅在於因CSP型式的影像感測器其電性接點位於整個封裝的底部，故無法設置在金屬載板11之上，而需直接以SMT方式打在印刷電路板 12之上，因此該印刷電路板12上無需設置有感測器容置孔121，安裝定位時，只需依序以相同的方法將該第一影像感測器2與第二影像感測器3設置定位於該印刷電路板12之上即可，而影像光源4則仍是設置定位於該金屬載板11之上；請再配合參閱第六圖與第七圖所示，依序將各該鏡片支架組件(lens holder)5設置並定位於各該影像感測器上方，並令該鏡片支架組件5其鏡片(lens)的中心點51對準該各該影像感測器的的影像圖案(例如對準該影像圖案的中心點21)。底下說明較詳細的設置定位流程：首先，讓機器設備抓取一個鏡片支架組件5並令其盡量靠近該第一影像感測器2上方並微調其位置，以進行中心點21、51的對位，俾當完成對位後，機器設備即可將該鏡片支架組件5放下來並使其立於複合基板1表面，然後再於鏡片支架組件5與複合基板1之間點上接著劑52(如紫外光(UV)固化樹脂)予以固定，如此即可完成鏡片支架組件5的定位安裝作業，接下來，再依照與前述相同的工藝程序繼續將另一個鏡片支架組件5設置並定位於該第二影像感測器3上方，完成後如第八圖所示，如此即完成本發明的深度影像擷取模組之製造流程，此外，可以一提的是，在完成上述動作後，製造人員通常還需進一步為各該鏡片支架組件5進行後續的調焦(focus)與測試MTF(Modulation Transfer Function，調制轉換函數)的動作，惟這些後續動作屬本領域的通常知識且非本案發明點所在，故在此不予詳述；另外，在前述將鏡片支架組件5設置定位於複合基板1表面的工藝流程中，若鏡片支架組件5是直接設置定位在複合基板1的印刷電路板12表面，此時，由於印刷電路板12通常係由玻璃纖維材質所製成， 故無法具有很好的平整度，嚴重時即可能導致鏡片支架組件5(及其鏡片)傾斜，影響鏡片與影像感測器的對位效果，對此，請參閱第一圖、第八圖及第九圖所示，本發明可進一步在該複合基板1、1a的印刷電路板12表面設有至少一個與各該鏡片支架組件5相對應的鏡片支架接合墊(bonding pad)123，該鏡片支架接合墊123通常為一中空框板或中空框墊，該鏡片支架接合墊123的材質可以是金屬例如銅，也可以是硬質的絕緣材料，例如常被用來作為軟性電路板之覆蓋層(cover layer)的聚醯亞胺(Polyimide，PI)，藉此，本發明即可令該鏡片支架組件5設置並定位於該鏡片支架接合墊123之上，從而可提高該鏡片支架組件5安裝後的平整度，以使鏡片支架組件5與影像感測器達到更佳的對位效果，值得一提的是，藉由該鏡片支架接合墊123其較佳的平整性與硬質特性，機器設備即可先將該鏡片支架組件5抓取至該鏡片支架接合墊123表面，然後再進行位置的微調與中心點的對位，如此一來，當完成對位後，機器設備只需直接放開該鏡片支架組件5即可完成設置定位作業，如此將可避免或減少機器設備在移動過程中所產生的機械精密度誤差，俾可使鏡片支架組件5的安裝達到最佳的精準度。
藉由本發明除了第一影像感測器2以印刷電路板12來定位，其餘影像感測器以及影像光源4均透過第一影像感測器2來定位，如此可避免機器設備本身的精度誤差在安裝各個影像感測器的過程中被逐次累積而擴大的情況，從而可將各影像感測器之間在基板上的安裝位置誤差保持在最小程度；接下來，再藉由該複合基板1的金屬載板11上設有封閉狀圍繞的空槽112，而使該空槽112可形成空氣隔熱牆，俾可避免會發熱的 影像光源4影響到怕熱的影像感測器，使本發明可達到提高定位精準度及隔熱效果之目的，進而可大幅提高本發明之實用性。
惟上列詳細說明係針對本發明之較佳實施例的具體說明，該等實施例並非用以限制本發明之專利範圍，而凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (6)

  1. 一種可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法，包含：提供一基板、一第一影像感測器、至少一個第二影像感測器、一影像光源以及與各該影像感測器的數量相對應的鏡片支架組件，其中該基板為複合基板，且該複合基板具有一金屬載板以及一疊設於該金屬載板之上的印刷電路板，該金屬載板具有一本體，該本體上形成有至少一個封閉狀圍繞的空槽，該空槽係貫穿本體的上表面與下表面，而使該金屬載板上被各該空槽所圍繞的部分可分別形成不與本體相連接的感測器載台；將該第一影像感測器設置於該基板之上，並以該基板上所設置的一定位點作為決定該第一影像感測器之設置位置的定位參考點；依序將各該第二影像感測器以及影像光源設置於該基板之上，並以該第一影像感測器之圖案(pattern)作為決定各該第二影像感測器以及影像光源之設置位置的定位參考點；依序將各該鏡片支架組件設置並定位在各該影像感測器上方，並令各該鏡片支架組件其鏡片的中心點對準所屬的影像感測器其影像圖案(image pattern)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法，其中該第一影像感測器之 圖案為影像圖案(image pattern)或電連接墊圖案(pad pattern)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法，其中係以該印刷電路板的光學定位標記(fiducial mark)作為該基板的該定位點。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法，其中該印刷電路板上設有至少一個鏡片支架接合墊。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法，其中該鏡片支架接合墊的材質為金屬或硬質的絕緣材料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可提高定位精準度及隔熱效果的深度影像擷取模組之製造方法，其中各該影像感測器為裸晶型式的影像感測器或為晶片尺寸封裝(CSP)型式的影像感測器。
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