TWI512956B - 光學成像裝置及其製造方法 - Google Patents
光學成像裝置及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI512956B TWI512956B TW099103223A TW99103223A TWI512956B TW I512956 B TWI512956 B TW I512956B TW 099103223 A TW099103223 A TW 099103223A TW 99103223 A TW99103223 A TW 99103223A TW I512956 B TWI512956 B TW I512956B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- optical
- spacer
- subassembly
- sensor
- wafer
- Prior art date
Links
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 title claims description 146
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 556
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 432
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 103
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 88
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 47
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 45
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 23
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 14
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 14
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 16
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 9
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 4
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 241000724291 Tobacco streak virus Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14618—Containers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/023—Redistribution layers [RDL] for bonding areas
- H01L2224/0237—Disposition of the redistribution layers
- H01L2224/02377—Fan-in arrangement
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05005—Structure
- H01L2224/05009—Bonding area integrally formed with a via connection of the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/0556—Disposition
- H01L2224/0557—Disposition the external layer being disposed on a via connection of the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05599—Material
- H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/1302—Disposition
- H01L2224/13025—Disposition the bump connector being disposed on a via connection of the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本發明係關於包含相機之光學成像裝置及其製造方法。
本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)主張2009年2月3日提出申請之美國臨時專利申請案第61/149,558號之優先權，其全部內容以引用方式併入本文中。
人們發現，納入固態感測元件之光學成像裝置可應用於自軍事偵查及監視至消費型電子器件之各個領域中。舉例而言，固態相機用於諸多消費型電子器件中，其包含蜂巢式電話、數位靜態相機、電腦、玩具及汽車駕駛者輔助器。為滿足需求，需要製造大量固態相機。舉例而言，在2008年，預計全世界所製造之固態相機的數量將達到約250萬/天。考慮到該等數量，有效且低成本地製造固態相機頗為重要。
通常，將固態相機模組製造成離散單元。在此製造中，藉由黏著劑將影像感測器附接至基板且藉由線結合與基板互連。將相機之光學組件單獨安裝於透鏡旋轉台中。隨後將鏡頭筒附接至基板，並藉助螺釘螺紋將透鏡旋轉台***鏡頭筒中以將光學組件定位於影像感測器上。
上述製造技術之缺點在於每一相機模組皆應連續地有效製造。以連續方式製造固態相機模組可顯著增加製造之成本及時間。該等低效率只有在製造大量相機模組時才有所放大。
本發明提供光學成像裝置，其包括可操作以晶圓級製造及組裝之固態感測元件及光學組件。在一些實施例中，固態感測元件及光學組件之晶圓級組裝可使得成本及時間有效的製造包含固態相機模組之光學成像裝置。
在一些實施例中，本發明提供光學成像裝置，其包括：第一光學子總成，其包括含有至少一個光學表面之輻射透射基板及間隔件；及感測器子總成，其包括至少一個感測元件及間隔件，其中該第一光學子總成之間隔件與該感測器子總成之間隔件耦合。在一些實施例中，第一光學子總成包括其中一或多個光學表面未由輻射透射基板支撐之光學元件。
在一些實施例中，光學子總成包括複數個間隔件，且感測器子總成包括複數個間隔件。在該等實施例中，該複數個光學子總成間隔件與該複數個感測器子總成間隔件耦合。在其他實施例中，感測器子總成並不包括間隔件且光學子總成之間隔件與感測元件或感測元件之覆蓋玻璃耦合。
在一些實施例中，本發明之光學成像裝置進一步包括至少一個額外光學子總成，該額外光學子總成包括含有至少一個光學表面之額外輻射透射基板及額外間隔件。該至少一個額外光學子總成經由該額外間隔件與第一光學子總成或毗鄰光學子總成耦合。在一些實施例中，該至少一個額外光學子總成包括複數個額外間隔件，其中該等額外間隔件與該第一光學子總成或毗鄰光學子總成耦合。
在其他實施例中，光學成像裝置之光學子總成包括複數個光學元件。在一些實施例中，舉例而言，複數個光學元件與光學子總成之間隔件耦合。
在一些實施例中，本發明之光學成像裝置包括固態相機模組。
在另一態樣中，本發明提供製造光學成像裝置之方法。如本文進一步所述，在一些實施例中，本發明方法可藉由提供複數個個別光學成像裝置藉助晶圓組裝及單分技術來克服先前連續製造作業之缺點。
在一實施例中，製造複數個個別光學成像裝置之方法包括：提供包括複數個光學子總成之晶圓，該等光學子總成包括具有至少一個光學表面之輻射透射基板及間隔件；及提供包括複數個感測器子總成之感測器晶圓，該等感測器子總成包括感測元件及間隔件。光學子總成之間隔件與感測器子總成之間隔件耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。將結合式光學成像裝置單分以提供複數個個別光學成像裝置。在一些實施例中，光學子總成之一或多個光學表面並未由輻射透射基板支撐。
在另一實施例中，製造複數個個別光學成像裝置之方法包括：提供包括複數個光學子總成之晶圓，該等光學子總成包括具有至少一個光學表面之輻射透射基板；及將該複數個光學子總成單分。隨後使用間隔件將單分之光學子總成彼此耦合。提供包括複數個感測器子總成之感測器晶圓，該等感測器子總成包括感測元件及間隔件。光學子總成之間隔件與感測器子總成之間隔件耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。將結合式光學成像裝置單分以提供複數個個別之光學成像裝置。在一些實施例中，光學子總成之一或多個光學表面並未由輻射透射基板支撐。
在另一實施例中，製造複數個個別光學成像裝置之方法包括提供複數個單分之光學元件，提供包括複數個凹部之間隔件晶圓及至少部分地將複數個單分光學元件佈置於間隔件晶圓之複數個凹部中。將光學元件佈置於間隔件晶圓之凹部中提供光學子總成。將複數個光學元件佈置於間隔件晶圓之複數個凹部中提供複數個結合式光學子總成。如本文進一步所述，在一些實施例中，光學子總成包括呈堆疊組態之光學元件。
提供包括複數個感測元件之感測器晶圓。使間隔件晶圓與感測器晶圓耦合以提供複數個感測器子總成，感測器子總成如本文所述包括感測元件及間隔件。使光學子總成之間隔件晶圓與感測器子總成之間隔件晶圓耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。將結合式光學成像裝置單分以提供複數個光學成像裝置。
在另一態樣中，本發明提供對景像進行成像之方法。在一實施例中，對景像進行成像之方法包括：提供光學成像裝置，該光學成像裝置包括含有具有至少一個光學表面之輻射透射基板及間隔件的第一光學子總成及包括至少一個感測元件及間隔件的感測器子總成，其中該第一光學子總成之間隔件與該感測器子總成之間隔件耦合；及自該景像接收電磁輻射。所接收之電磁輻射穿過第一光學子總成並由感測元件進行檢測。感測元件將所接收之電磁輻射轉換成電響應以構建景像之電子影像。在對景像進行成像之一些實施例中，光學成像裝置之光學表面並未由輻射透射基板支撐。在對景像進行成像之一些實施例中，光學成像裝置包括固態相機。
該等及其他實施例更詳細地闡述於以下詳細說明中。
參照下列詳細說明、實例及圖式及其前文及以下闡述可更容易地理解本發明。然而，本發明之元件、裝置及方法並不限於詳細說明、實例及圖式中所呈現之特定實施例。應認識到，該等實施例僅闡釋本發明之原則。諸多修改及改變對熟習此項技術者將顯而易見，該等修改及改變並不背離本發明之精神及範圍。
本發明提供光學成像裝置，其包括可操作以晶圓級製造及組裝之固態感測元件及光學組件。在一些實施例中，固態感測元件及光學組件之晶圓級組裝可使得成本及時間有效的製造包含固態相機模組之光學成像裝置。
在一些實施例中，本發明提供光學成像裝置，其包括：第一光學子總成，其包括含有至少一個光學表面之輻射透射基板及間隔件；及感測器子總成，其包括至少一個感測元件及間隔件，其中該第一光學子總成之間隔件與該感測器子總成之間隔件耦合以在光學表面與感測器之間建立總體間隔。
在一些實施例中，以晶圓級組裝後，第一光學子總成之間隔件係光學子總成間隔件晶圓之單分區段。在其他實施例中，第一光學子總成之間隔件係包括至少一個光學表面之光學晶圓的單分區段。在一些實施例中，其中第一光學子總成之間隔件係光學晶圓之單分區段，間隔件及光學晶圓係作為整體或單片式結構提供。在一些實施例中，包括至少一個光學表面之輻射透射基板係光學晶圓之單分區段。此外，在一些實施例中，感測器子總成之間隔件係感測器子總成間隔件晶圓之單分區段。在一些實施例中，感測器子總成之間隔件不包含覆蓋玻璃或感測元件之其他保護性覆蓋物。在其他實施例中，覆蓋玻璃或其他保護性覆蓋物可為感測器子總成之間隔件的一部分。
本文所用之輻射透射係指至少部分地使電磁波譜之可見、紅外、及/或紫外區域中的輻射通過的能力。在一些實施例中，輻射透射材料可以最少吸收或其他干擾傳遞使可見電磁輻射通過。在一些實施例中，可使用具有可變或一致色散率(阿貝數(Abbe number))之材料來達成期望之透鏡特性。亦應理解，輻射透射材料可具有可變或一致折射率以達成期望之透鏡特性。
在一些實施例中，第一光學子總成包括其中一或多個光學表面未由輻射透射基板支撐之光學元件。
在一些實施例中，光學子總成包括複數個間隔件，且感測器子總成包括複數個間隔件。在該等實施例中，複數個光學子總成間隔件與複數個感測器子總成間隔件耦合。
此外，在一些實施例中，光學子總成包括複數個光學表面。在一些實施例中，複數個光學表面支撐於輻射透射基板上。在其他實施例中，複數個光學表面並未支撐於輻射透射基板上。在光學表面並未由輻射透射基板支撐之一些實施例中，光學表面係單片式結構之一部分，如(例如)模製聚合物或玻璃光學晶圓之情形。
現參照圖式，圖1顯示本發明一實施例之光學成像裝置的剖視圖。圖1之光學成像裝置(100)包括光學子總成(102)及感測器子總成(104)。光學子總成(102)包括含有複數個光學表面(108,110)之輻射透射基板(106)。光學子總成(102)亦包括間隔件(112)。間隔件(112)包括與複數個光學表面(108,110)對準之孔徑(114)。在包括與光學表面(108,110)對準之孔徑(114)之情形下，間隔件不會干擾穿過複數個光學表面(108,110)之輻射。
如圖1中所示，間隔件(112)係與包括光學表面(108,110)之輻射透射基板(106)耦合之間隔件晶圓的單分區段。在其他實施例中，間隔件(112)及包括光學表面(108,110)之輻射透射基板(106)係作為連續或單片式結構提供。在一實施例中，舉例而言，間隔件(112)係包括具有光學表面(108,110)之輻射透射基板之模製光學晶圓的連續部分。
在圖1中所示之實施例中，複數個光學表面(108,110)係在輻射透射基板(106)之相對表面上彼此相對地面對。在一些實施例中，光學表面(108,110)係透鏡或其他光學元件，例如繞射元件、濾光器、孔徑、或可操作以與電磁輻射相互作用之其他折射器件。在一些實施例中，光學表面(108,110)係在同時或依序處理步驟期間於基板(106)上形成。舉例而言，可將光學表面(108,110)模製或複製至基板(106)上。可以相似材料或不同材料來形成光學表面(108,110)，該等材料彼此相比或與基板(106)相比時具有不同折射率及色散值。在一些實施例中，使用微影或模製製程在基板(106)上形成光學表面(108,110)。
感測器子總成(104)包括至少一個感測元件(116)及間隔件(122)。感測器晶圓之間隔件(122)包括與感測元件(116)對準之孔徑(124)。在圖1中所示之實施例中，感測元件(116)包括半導體晶圓(118)，該半導體晶圓具有可操作以檢測由光學成像裝置(100)所接收之電磁輻射之光敏區域(120)。在包括與感測元件(116)對準之孔徑(124)之情形下，在一些實施例中，間隔件(122)不會干擾穿過光學表面(108,110)到達感測元件(116)之電磁輻射。在一些實施例中，光學子總成(102)之光學表面(108,110)使電磁輻射聚焦於感測元件之光敏區域(120)上或此區域附近。
在一些實施例中，間隔件(122)藉由一或多種黏著劑材料與感測元件(116)之結合墊(126,128)耦合。在一些實施例中，結合墊(126,128)係間隔件(122)之一部分。
如本文進一步所述，感測器子總成之間隔件(122)可具有各種構造。在一實施例中，舉例而言，間隔件(122)係作為焊接遮罩形成於感測元件(116)上。在另一實施例中，間隔件(122)係自非傳導或絕緣材料在感測元件(116)上形成。可使用與本發明目標不相矛盾之任一非傳導或絕緣材料。在一些實施例中，非傳導或絕緣材料包括液晶聚合物(LCP)、纖維增強之塑膠及/或其他聚合物質。
在一些實施例中，間隔件(122)包括兩種或更多種材料之複合構造。在一些實施例中，複合構造包括兩種或更多種彼此耦合之材料。在一些實施例中，間隔件(122)具有包括與結合墊耦合之焊接遮罩之複合構造。在另一實施例中，間隔件(122)具有包括與矽間隔材料耦合之焊接遮罩之複合構造。在一些實施例中，包括與矽間隔材料耦合之焊接遮罩之間隔件(122)進一步包括一或多個與焊接遮罩耦合的結合墊。
在一些實施例中，感測器子總成(104)進一步包括光學表面(未圖示)，該光學表面佈置於感測元件(116)之光敏區域(120)之表面上。在一些實施例中，光學表面至少部分地覆蓋感測元件(116)之光敏區域(120)。在一些實施例中，佈置於光敏區域(120)之表面上的光學表面包括一或多個微透鏡結構。
如圖1中所示，光學子總成之間隔件(112)與感測器子總成(104)之間隔件(122)耦合。光學子總成間隔件(112)與感測器子總成間隔件(122)之組合高度可設定為任一期望值。在一些實施例中，舉例而言，設定光學子總成間隔件(112)與感測器子總成間隔件(122)之組合高度以為光學成像裝置(100)提供期望焦距或其他光學參數。舉例而言，可參照光學子總成之一或多個光學表面來確定光學成像裝置的焦距。
在一些實施例中，光學子總成間隔件(112)與感測器子總成間隔件(122)之組合高度至少為約1 mm。在其他實施例中，光學子總成間隔件(112)與感測器子總成間隔件(122)之組合高度至多為約1 mm。在另一實施例中，例如在感測器大小足夠小或在透鏡設計中納入額外光學表面(未圖示)之情形下，光學子總成間隔件與感測器子總成間隔件之組合高度在約250 μm至約1.0 mm之範圍內。在諸如具有較大感測器等一些實施例中，光學子總成間隔件與感測器子總成間隔件之組合高度在約1.0 mm至約1.5 mm或約1.5 mm至約2 mm之範圍內。在另一實施例中，光學子總成間隔件與感測器子總成間隔件之組合高度小於約250 μm或大於約2 mm。
在圖1中所示之實施例中，光學子總成間隔件(112)顯示與感測器子總成間隔件(122)之高度相同或實質上相同。然而，在一些實施例中，光學子總成間隔件與感測器間隔件之高度不同或實質上不同。在一實施例中，光學子總成間隔件之高度大於感測器子總成間隔件之高度。在另一實施例中，感測器子總成間隔件之高度大於光學子總成間隔件之高度。
如圖1中所示，本發明之光學裝置可進一步包括與感測器子總成(104)耦合之電路。在一些實施例中，電路係用於與感測元件通信之輸入/輸出(I/O)電路。在一些實施例中，電路(130)包括在感測元件(116)與光敏區域(120)相對之側上之囊封劑(132)(例如電泳塗層(E-塗層))。電路亦包括囊封劑(132)上濺鍍金屬(136)之貫通矽導通體(TSV)(134)，該貫通矽導通體在感測元件(116)與感測器子總成間隔件(122)間之結合墊(126,128)/焊接遮罩結構處或穿過其/在其內部終止。在一些實施例中，結合微影技術來沈積濺鍍金屬以提供球柵陣列介面的初始圖案。使用額外金屬(138)(例如鉛)來鍍敷TSV(134)且球柵陣列(140)完成電路(130)。將另一囊封劑(142)(例如聚合物或其他密封劑材料)填充於球柵陣列(140)之個別觸點(144)之間。
在一些實施例中，電路(130)不包括一或多個TSV而採用一或多個邊緣連接架構。
在一些實施例中，與本發明光學裝置之感測元件耦合之電路與SHELLCASE技術之電路一致，其包含(例如)SHELLCASEMVP貫通導通體接觸及SHELLCASEOP、OC、或RT邊緣接觸技術，購自Tessera公司，San Jose,California。
圖9顯示本發明另一實施例之光學成像裝置之剖視圖。圖9中所繪示之光學成像裝置(900)包括光學子總成(902)及感測器子總成(904)。光學子總成(902)包括光學元件(906)，該光學元件包括具有複數個光學表面(910,912)之輻射透射基板(908)。在一些實施例中，在光學表面(910)上佈置有擋板(914)。在一些實施例中，可操作擋板(914)以調節穿過光學子總成(902)之輻射量。光學子總成(902)亦包括間隔件(916)。間隔件(916)包括與複數個光學表面(910,912)對準之孔徑(920)。在包括孔徑(920)之情形下，在一些實施例中，間隔件(916)不會干擾穿過複數個光學表面(910,912)的輻射。
在圖9中所繪示之實施例中，間隔件(916)另外係光學元件(906)的托架。舉例而言，間隔件/托架(916)包括具有凸緣或突出物(918)之凹部或內部，光學元件(906)可位於該凸緣或突出物上。在圖9中所繪示之實施例中，光學元件(906)裝配於間隔件/托架(916)內。在其他實施例中，光學元件(906)可至少部分地裝填於間隔件/托架(916)內。
在一些實施例中，間隔件/托架(916)可具有可操作以調節穿過光學子總成(902)之輻射量的形狀，由此其可用作擋板、遮光罩或孔徑光闌。在一些實施例中，間隔件/托架(916)可具有可操作以進一步限制穿過光學子總成(902)之輻射量的形狀。在其他實施例中，間隔件/托架(916)之形狀不會進一步限制穿過光學子總成(902)之輻射量。在一實施例中，舉例而言，凸緣或突出物(918)可用作擋板以調節穿過光學子總成之輻射量。舉例而言，孔徑(920)可具有由凸緣或突出物(918)形成之圓形、矩形、橢圓形或其他形狀以限制穿過光學子總成(902)之輻射量。
在一些實施例中，間隔件/托架(916)提供或輔助提供光學元件(906)與感測元件(922)之光敏區域(932)之適當對準。
在一些實施例中，光學子總成(902)進一步包括聚焦間隔件(919)。在一些實施例中，聚焦間隔件(919)之尺寸適於將光學元件(906)設定於距影像平面期望距離或高度處以(例如)將光學元件(906)之焦點設定於感測元件之影像平面處或其附近。在一些實施例中，聚焦間隔件(919)佈置於光學元件(906)與間隔件/托架(916)之間。在一些實施例中，聚焦間隔件(919)獨立於間隔件/托架(916)及光學元件(906)且隨後與間隔件/托架(916)及/或光學元件(906)耦合。在另一實施例中，聚焦間隔件(919)與間隔件/托架(916)或光學元件(906)是連續的。
感測器子總成(904)包括至少一個感測元件(922)及間隔件(924)。感測器子總成之間隔件(924)包括與感測元件(922)對準之孔徑(926)。在圖9中所繪示之實施例中，感測元件(922)包括半導體晶圓(930)，其具有可操作以檢測光學成像裝置(900)所接收之電磁輻射之光敏區域(932)。在包括與感測元件(922)對準之孔徑(926)之情形下，在一些實施例中，間隔件(924)不會干擾穿過光學元件(906)到達感測元件(922)之電磁輻射。在其他實施例中，在間隔件(924)內所形成之孔徑(926)的形狀可用於限制穿過到達感測元件(922)之輻射量。
在一些實施例中，間隔件(924)藉由一或多種黏著劑材料與感測元件(922)之結合墊(934)耦合。在一些實施例中，結合墊(934)係間隔件(924)之一部分。
如本文所述，感測器子總成之間隔件(924)可具有各種構造。在一實施例中，舉例而言，間隔件(924)係作為焊接遮罩形成於感測元件(922)上。在另一實施例中，間隔件(924)係自非傳導或絕緣材料在感測元件(922)上形成。可使用與本發明目標不相矛盾之任一非傳導或絕緣材料。在一些實施例中，非傳導或絕緣材料包括液晶聚合物(LCP)、纖維增強之塑膠及/或其他聚合物質。
在一些實施例中，間隔件(924)包括兩種或更多種材料之複合構造。在一些實施例中，複合構造包括兩種或更多種彼此耦合之材料。在一些實施例中，間隔件(924)具有包括與結合墊耦合之焊接遮罩之複合構造。在另一實施例中，間隔件(924)具有包括與矽間隔材料耦合之焊接遮罩之複合構造。在一些實施例中，包括與矽間隔材料耦合之焊接遮罩的間隔件(924)進一步包括與焊接遮罩耦合之一或多個結合墊。
如圖9中所繪示，光學子總成之間隔件/托架(916)與感測器子總成(904)之間隔件(924)耦合。可將光學子總成間隔件/托架(916)與感測器子總成間隔件(924)之組合高度設定為任一期望值。舉例而言，在一些實施例中，設定光學子總成間隔件/托架(916)與感測器子總成間隔件(924)之組合高度以為光學成像裝置(900)提供期望焦距或其他光學參數。舉例而言，可參照光學子總成之一或多個光學表面來確定光學成像裝置之焦距。
在一些實施例中，光學子總成間隔件/托架與感測器子總成間隔件之組合高度至少為約1 mm。在其他實施例中，光學子總成間隔件/托架與感測器子總成間隔件之組合高度至多為約1 mm。在另一實施例中，例如在感測器大小足夠小或在透鏡設計中納入額外光學表面(未圖示)之情形下，光學子總成間隔件/托架與感測器子總成間隔件之組合高度在約250 μm至約1.0 mm之範圍內。在諸如具有較大感測器之一些實施例中，光學子總成間隔件/托架與感測器子總成間隔件之組合高度在約1.0 mm至約1.5 mm或約1.5 mm至約2 mm之範圍內。在另一實施例中，光學子總成間隔件/托架與感測器子總成間隔件之組合高度小於約250 μm或大於約2 mm。
如圖9中所繪示，光學成像裝置(900)可進一步包括與感測器子總成(904)耦合之電路(935)。在一些實施例中，與感測器子總成(904)耦合之電路(935)與針對圖1之光學成像裝置(100)所述者相同或實質上相同。
現轉向本發明光學成像裝置之各個組件，在一些實施例中，本發明之光學成像裝置包括第一光學子總成，其包括含有至少一個光學表面之輻射透射基板。如本文所提供，在一些實施例中，輻射透射基板包括複數個光學表面。
在一些實施例中，輻射透射基板包括與本發明目標不相矛盾之任一適宜類型玻璃。在其他實施例中，輻射透射基板包括與本發明目標不相矛盾之任一聚合或溶膠-凝膠材料。在一些實施例中，輻射透射聚合材料包含聚碳酸酯或聚丙烯酸酯，例如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。
如本文所述，輻射透射基板包括一個或複數個光學表面。在一些實施例中，光學表面包括透鏡或可操作以與電磁輻射相互作用之其他折射光學元件。
舉例而言，在一些實施例中，光學表面包括凸形、凹形、球形或非球形形狀，其包含在一些區域呈凹形且同時在其他區域呈凸形之表面。在其中輻射透射基板之相對側包括光學表面之一些實施例中，相對側組合形成雙凸形透鏡、雙凹形透鏡、平凸形透鏡、平凹形透鏡、正透鏡或負透鏡。
在一些實施例中，光學表面包括可操作以使電磁波譜區域選擇性通過或選擇性阻擋其之的濾光材料。
在一些實施例中，輻射透射基板上之光學表面包括本文所述之玻璃或輻射透射性聚合材料中之任一者。另外，在一些實施例中，光學表面直接在輻射透射基板上形成。在其他實施例中，光學表面獨立於輻射透射基板形成且隨後與輻射透射基板耦合或沈積於其上。
在其他實施例中，光學子總成包括在無基板情形下所形成之光學表面。在一些實施例中，在無基板情形下所形成之光學表面橫截面更加均勻，如某些模製聚合物或模製玻璃晶圓光學器件所示。
光學子總成亦包括一個或複數個間隔件。光學子總成之間隔件可具有與本發明目標不相矛盾之任一形狀。在一些實施例中，光學子總成之間隔件包括實質上平坦之表面。在一些實施例中，光學子總成之間隔件包括可操作以接納一或多個光學元件之一或多個凹入區域或內部。如本文所述，在一些實施例中，間隔件可具有可操作以調節穿過光學成像裝置之光學子總成之電磁輻射量的形狀。在一些實施例中，間隔件可具有可操作以進一步限制穿過光學子總成之電磁輻射量的形狀。在其他實施例中，間隔件之形狀不會進一步限制穿過光學子總成之電磁輻射量。
光學子總成之間隔件可由與本發明目標不相矛盾之任一期望材料構成。在一些實施例中，光學子總成之間隔件包括纖維增強之聚合複合材料。在一些實施例中，纖維增強之聚合材料包括玻璃纖維增強之熱塑性材料或玻璃纖維增強之熱固性材料。在一些實施例中，光學子總成之間隔件包括LCP。LCP間隔件可藉由各種技術形成，其包含但不限於以液體形式模製或以整體固體形式定大小至期望形狀。在一些實施例中，構造光學子總成之間隔件的材料可操作以吸收一或多個波長之輻射，由此減少光學成像裝置中之散射或雜散光。
舉例而言，在一實施例中，光學子總成之間隔件包括玻璃纖維增強之環氧樹脂。在一些實施例中，玻璃纖維增強之環氧樹脂包括FR-4。提供在不同方向上具有不同熱膨脹係數(CTE)之某些FR-4形式。舉例而言，在一實施例中，間隔件材料之特徵在於在第一方向上具有相對較大的熱膨脹係數而在第二實質上正交方向上具有實質上較小的熱膨脹係數。CTE之此差異可大至一個數量級(例如，約175 ppm/℃對正交方向上之約14 ppm/℃)。在該等情形下，間隔件材料可經定向以便在實質上與光學基板及感測器基板平行之方向(如圖1中所示之X-Y方向)上發生最小量的熱膨脹。由此沿光學軸(如圖1中所示之Z方向)將發生相應較大的熱膨脹。此特定組態可幫助將黏著劑接面處隨溫度變化之應力降至最低。
在一實施例中，光學子總成中之間隔件係由與感測器子總成中之間隔件相同之材料構造。在一實施例中，光學子總成中之間隔件係由與感測器子總成中之間隔件不同之材料構造。舉例而言，光學子總成之間隔件可經選擇以具有與光學子總成中之其他材料緊密匹配的熱膨脹係數。同樣，感測器子總成中之間隔件可經選擇以具有與感測器子總成中之其他材料緊密匹配的熱膨脹係數。舉例而言，感測器子總成中之間隔件可為矽。在一些實施例中，間隔件可由膨脹係數介於光學子總成中所用材料之膨脹係數與感測器子總成中所用材料之膨脹係數之間的材料構造而成。
在一或多個實施例中，將間隔件黏著至感測器及/或光學晶圓。在其他實施例中，可使用微影技術在感測器及/或光學晶圓上形成間隔件。舉例而言，可由以微影方式堆積之焊接遮罩材料形成間隔件。
在一些實施例中，光學子總成之間隔件可具有期望高度以在與感測器子總成之間隔件耦合時產生具有本文所述值之組合高度。
另外，在一些實施例中，本發明之光學成像裝置進一步包括至少一個額外光學子總成，其包括含有至少一個光學表面之額外輻射透射基板及額外間隔件。該至少一個額外光學子總成經由額外間隔件與第一光學子總成或毗鄰光學子總成耦合。在一些實施例中，該至少一個額外光學子總成包括複數個額外間隔件，其中該等額外間隔件與第一光學子總成或毗鄰光學子總成耦合。在一些實施例中，額外光學子總成之個別組件係選自本文所述之任一組件。
圖8繪示本發明一實施例中進一步包括額外光學子總成之光學成像裝置，該額外光學子總成包括含有至少一個光學表面之額外輻射透射基板及額外間隔件。圖8之光學成像裝置(800)包括第一光學子總成(102)及感測器子總成(104)。第一光學子總成(102)包括含有複數個光學表面(108,110)之輻射透射基板(106)。第一光學子總成(102)亦包括間隔件(112)。間隔件(112)包括與複數個光學表面(108,110)對準之孔徑(114)。感測器子總成(104)包括含有光敏區域(120)之至少一個感測元件(116)及間隔件(122)。感測器晶圓之間隔件(122)包括與感測元件(116)及光敏區域(120)對準之孔徑(124)。
額外光學子總成(802)包括含有複數個光學表面(808,810)之額外輻射透射基板(806)。額外光學子總成(802)亦包括額外間隔件(812)。額外間隔件(812)包括與複數個光學表面(808,810)對準之孔徑(814)。額外間隔件(814)之孔徑(814)亦與第一光學子總成之複數個光學表面(108,110)對準。額外光學子總成(802)經由額外間隔件(812)與第一光學子總成(102)耦合。
圖10繪示本發明一實施例中進一步包括額外光學子總成之光學成像裝置，該額外光學子總成包括含有至少一個光學表面之額外輻射透射基板及額外間隔件。圖10之光學成像裝置(10)包括第一光學子總成(12)及感測器子總成(14)。第一光學子總成(12)包括光學元件(16)，光學元件(16)包括具有複數個光學表面(20,22)之輻射透射基板(18)。擋板(21)佈置於光學表面(20)上。第一光學子總成(12)亦包括具有與複數個光學表面(20,22)對準之孔徑(26)的間隔件(24)。在圖10中所繪示之實施例中，間隔件(24)另外用作光學元件(16)之托架。間隔件/托架(24)包括光學元件(16)位於上面之凸緣或突出物(28)。光學元件(16)裝配於間隔件/托架(24)之內部或凹部部分內。在圖10中所繪示之實施例中，如本文所述，將聚焦間隔件(25)佈置於光學元件(16)與間隔件/托架(24)之間。
感測器子總成(14)包括含有光敏區域(32)之至少一個感測元件(30)。感測器子總成(14)亦包括具有與感測元件(30)之光敏區域(32)對準之孔徑(36)的間隔件(34)。
額外光學子總成(40)包括額外光學元件(42)，其包括具有複數個光學表面(44,46)之輻射透射基板(45)。擋板(47)佈置於光學表面(44)上。額外光學子總成(40)進一步包括具有與複數個光學表面(44,46)對準之孔徑(50)的額外間隔件(48)。額外間隔件(48)之孔徑(50)亦與第一光學子總成(12)之複數個光學表面(20,22)對準。在圖10中所繪示之實施例中，額外間隔件(48)用作額外光學元件(42)之托架。額外間隔件(48)包括光學元件(42)位於上面之凸緣或突出物(52)。額外光學元件(42)裝配於間隔件/托架(48)之內部或凹部部分內。在圖10中所繪示之實施例中，聚焦間隔件(53)佈置於光學元件(42)與間隔件/托架(48)之間。
額外光學子總成(40)經由額外間隔件/托架(48)與第一光學子總成(12)耦合。
在一些實施例中，光學成像裝置之光學子總成包括複數個光學元件。在一些實施例中，舉例而言，複數個光學元件與光學子總成之間隔件耦合。
圖11繪示本發明一實施例之光學成像裝置，其中複數個光學元件與光學子總成之間隔件耦合。圖11之光學成像裝置(1)包括光學子總成(2)及感測器子總成(3)。光學子總成(2)包括複數個光學元件(4,5)，光學元件(4,5)包括具有複數個光學表面(7,8)之輻射透射基板(6)。在一些實施例中，擋板(9)佈置於光學元件(4)之光學表面(7)上。
光學子總成(2)亦包括間隔件(10)。間隔件(10)包括與光學元件(4,5)之複數個光學表面(7,8)對準之孔徑(31)以容許輻射穿過光學子總成(2)。在圖11中所繪示之實施例中，間隔件(10)另外係光學元件(4,5)之托架。舉例而言，間隔件/托架(10)沿光學軸包括兩個凹入區域(11,12)，每一凹入區域皆可操作以接納光學元件。每一凹部(11,12)皆包括光學元件可位於上面之凸緣或突出物(13)。如圖11中所繪示，光學元件(4)裝配於凹部(11)內且光學元件(5)裝配於凹部(12)內以呈現呈堆疊組態之光學元件(4,5)。聚焦間隔件(14)佈置於光學元件(4,5)與間隔件(10)之間。在一些實施例中，光學元件至少部分地裝配於間隔件/托架之凹入區域內。
在一些實施例中，間隔件/托架(10)以彼此相距期望距離設定光學元件(4,5)。在一些實施例中，藉由避免使用或減少使用與每一光學元件(4,5)相關之額外間隔件，間隔件/托架(10)之單片式或連續結構可簡化包括複數個光學元件之光學成像裝置的構造。
在一些實施例中，間隔件/托架(10)可具有可操作以調節穿過光學子總成(2)之輻射量的形狀，由此其可用作擋板、遮光罩或孔徑光闌。在一些實施例中，間隔件/托架(10)可具有可操作以進一步限制穿過光學子總成(2)之輻射量的形狀。在一實施例中，舉例而言，凸緣或突出物(13)可用作擋板來調節穿過光學子總成(2)之輻射量。另外，孔徑(31)可具有由凸緣或突出物(13)形成之圓形、矩形、橢圓形或其他形狀以限制穿過光學子總成(2)之輻射量。在其他實施例中，間隔件/托架(10)之形狀不會進一步限制穿過光學子總成(2)之輻射量。
在一些實施例中，間隔件/托架(10)提供或輔助提供光學元件(4,5)與感測元件(16)之光敏區域(20)的適當對準。
光學成像裝置(1)之感測器子總成(3)包括至少一個感測元件(16)及間隔件(17)。感測器子總成(3)之間隔件(17)包括與感測元件(16)之光敏區域(20)對準之孔徑(18)。在圖11中所繪示之實施例中，感測元件(16)包括具有可操作以檢測由光學成像裝置(1)所接收之電磁輻射之光敏區域(20)的半導體晶圓(19)。在包括與感測元件(16)之光敏區域(20)對準之孔徑(18)之情形下，在一些實施例中，間隔件(17)不會干擾穿過光學元件(4,5)到達光敏區域(20)之電磁輻射。在其他實施例中，在間隔件(17)內所形成孔徑(18)的形狀可用於限制穿過到達光敏區域(20)之輻射量。另外，間隔件(17)可具有本文針對感測或光學子總成之間隔件所述之任一構造。
如圖11中所繪示，光學子總成(2)之間隔件/托架(10)與感測器子總成(3)之間隔件(17)耦合。光學子總成間隔件/托架(10)與感測器子總成間隔件(17)之組合高度可設定為任一期望值。在一些實施例中，舉例而言，設定光學子總成間隔件/托架(10)與感測器子總成間隔件(17)之組合高度以為光學成像裝置(1)提供期望焦距或其他光學參數。在一些實施例中，可參照光學子總成之一或多個光學表面來確定光學成像裝置之焦距。
在一些實施例中，感測器子總成不包括間隔件(17)且光學子總成(2)之間隔件/托架(10)與感測元件(16)或感測元件(16)之覆蓋玻璃(未圖示)耦合。在該等實施例中，設定光學子總成之間隔件/托架(10)之高度以為光學成像裝置(1)提供期望焦距或其他光學參數。
如圖11中所繪示，光學成像裝置(1)可進一步包括與感測器子總成(3)耦合之電路(30)。在一些實施例中，與感測器子總成(3)耦合之電路(30)與針對圖1之光學成像裝置(100)所述者相同或實質上相同。
現轉向光學成像裝置之感測器子總成的各種構造，在一些實施例中，感測器子總成包括至少一個感測元件及一個或複數個間隔件。在其他實施例中，感測器子總成包括至少一個感測元件而不包括間隔件。如本文所述，感測元件包括可操作以檢測由光學成像裝置所接收之電磁輻射之光敏區域。在一些實施例中，包含光敏區域之感測元件包括半導體。與本發明目標不相矛盾之任一適宜半導體皆可用作包含光敏區域之感測元件。在一些實施例中，半導體包括第IV族半導體，其包含矽或第IV族元素之任一組合。在另一實施例中，半導體包括第III/V族半導體或第II/VI族半導體。
在一些實施例中，感測元件之光敏區域包括焦面陣列。在一些實施例中，焦面陣列係VGA感測器，包括640x480像素。在一些實施例中，感測器包含較少像素(例如，CIF、QCIF)、或較多像素(1或多個兆像素)。
在一實施例中，包含光敏區域之感測元件包括電荷耦合器件(CCD)。在另一實施例中，包含光敏區域之感測元件包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)架構。
感測器子總成之間隔件可包括與本發明目標不相矛盾之任一材料。在一些實施例中，感測器子總成之間隔件包括本文所述半導體材料中之任一者。
如本文所述，感測器子總成之間隔件可具有各種構造。在一實施例中，舉例而言，間隔件係作為焊接遮罩形成於感測元件上。在另一實施例中，間隔件係自非傳導或絕緣材料在感測元件上形成。可使用與本發明目標不相矛盾之任一非傳導或絕緣材料。在一些實施例中，非傳導或絕緣材料包括LCP、纖維增強之塑膠及/或其他聚合物質。
在一些實施例中，間隔件包括兩種或更多種材料之複合構造。在一些實施例中，複合構造包括彼此耦合之兩種或更多種材料。在一些實施例中，間隔件具有包括與結合墊耦合之焊接遮罩的複合構造。在另一實施例中，間隔件具有包括與矽間隔材料耦合之焊接遮罩的複合構造。在一些實施例中，包括與矽間隔材料耦合之焊接遮罩之間隔件進一步包括一或多個與焊接遮罩耦合的結合墊。
在一些實施例中，本發明之光學成像裝置包括固態相機模組。如本文所提供，本發明之固態相機模組可用於各種產品中，包含蜂巢式電話相機、數位相機、玩具、電腦及汽車駕駛者輔助器。
在另一態樣中，本發明提供製造光學成像裝置之方法。如本文進一步所述，在一些實施例中，本發明方法可藉由提供複數個個別光學成像裝置藉助晶圓組裝及單分技術來克服先前技術中連續製造作業之缺點。
在一實施例中，製造複數個個別光學成像裝置之方法包括：提供包括複數個光學子總成之晶圓，該等光學子總成包括具有至少一個光學表面之輻射透射基板及間隔件；及提供包括複數個感測器子總成之感測器晶圓，該等感測器子總成包括感測元件及間隔件。光學子總成之間隔件與感測器子總成之間隔件耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。將複數個結合式光學成像裝置單分以提供複數個個別光學成像裝置。
再次參照圖式，圖2顯示包括複數個光學子總成之光學晶圓。複數個光學子總成(202)包括含有複數個光學表面(208,210)之輻射透射基板(206)。在圖2中所繪示之實施例中，光學晶圓用作光學表面(206,208)沈積於其上之輻射透射基板(206)。光學子總成(202)進一步包括具有實質上與光學表面(208,210)對準之孔徑(214)的間隔件(212)。在一些實施例中，提供間隔件(212)作為與光學晶圓耦合之間隔件晶圓，該光學晶圓包括具有光學表面(206,208)之輻射透射基板(206)耦合。在其他實施例中，間隔件(212)與包括具有光學表面(206,208)之輻射透射基板(206)之光學晶圓是連續的以提供單片式結構。
如本文所述，在其他實施例中，光學子總成包括在無基板情形下所形成之光學表面。在一些實施例中，在無基板情形下所形成之光學表面的橫截面更加均勻，如一些模製聚合物或模製玻璃晶圓光學器件所示。
在一些實施例中，提供間隔件(212)作為包括複數個孔徑(214)之間隔件晶圓。間隔件晶圓之孔徑(214)與光學晶圓(206)上之光學表面(206,208)對準。隨後使間隔件晶圓與包括光學表面(208,210)之光學晶圓(216)耦合以提供包括複數個光學子總成之晶圓。
圖3繪示根據本發明一實施例包括複數個感測器子總成之感測器晶圓。複數個感測器子總成(304)包括含有光敏區域(320)之感測元件(316)及具有實質上與感測元件(316)之光敏區域(320)對準之孔徑(324)的間隔件(322)。
在一些實施例中，提供間隔件(322)作為包括複數個孔徑(324)之間隔件晶圓。間隔件晶圓之孔徑(324)實質上與感測器晶圓之光敏區域(320)對準。隨後使間隔件晶圓與包括光敏區域(320)之感測器晶圓耦合以提供包括複數個感測器子總成之晶圓。
在一些實施例中，藉由結合墊(326,328)使間隔件(322)與間隔件晶圓之感測元件(316)耦合。在圖3中所繪示之實施例中，感測器晶圓用作複數個光學子總成(304)之感測元件(316)。絕緣層(例如電泳塗層(332))位於感測元件(304)與光敏區域(320)相對之表面上。
在一些實施例中，根據圖4及5，可藉由使包括複數個光學子總成之晶圓與包括複數個感測器子總成之感測器晶圓耦合來形成複數個結合式光學成像裝置。如圖4中所繪示，光學子總成間隔件(212)與感測器子總成間隔件(322)對準。如圖5中所示，一旦對準，光學子總成間隔件(212)即與感測器子總成間隔件(322)耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。
使光學子總成間隔件(212)與感測器子總成間隔件(322)對準另外使得輻射透射基板(206)上之光學表面(208,210)與感測元件(316)之光敏區域(320)對準。或者，可使輻射透射基板(206)上之對準基準(未圖示)與感測元件(316)上之相應基準對準。
另外，可在光學子總成間隔件(212)與感測器子總成間隔件(322)耦合之前或之後在感測器子總成(304)上構建每一光學成像裝置之電路(130)。在一實施例中，在將絕緣層(332)施加於感測元件(304)與光敏區域(320)相對之表面上之後但在感測器子總成(304)上形成電路(130)的金屬部分之前，將光學子總成(202)與感測器子總成(304)對準並結合在一起。
此外，如圖5中所繪示，在一些實施例中，將複數個結合式光學成像裝置沿經耦合光學子總成(212)間隔件及感測器子總成(322)間隔件單分以提供複數個個別光學成像裝置(100)。可藉由維持光學成像裝置之光學、結構及電完整性之任一方法來達成結合式光學成像裝置之單分。通常習知之技術包含切塊及雷射燒蝕。可使用各種切塊技術或步驟之組合。舉例而言，可自結合式晶圓之頂側實施第一切塊切割以切穿光學子總成(202)。可自結合式晶圓之底側來實施第二切塊切割，以切穿感測器子總成(304)來完全分離個別光學成像裝置(100)。在一些實施例中，複數個個別光學成像裝置包括如本文所述之固態相機。
在另一實施例中，製造複數個個別光學成像裝置之方法包括：提供包括複數個光學子總成之晶圓，該等光學子總成包括具有至少一個光學表面之輻射透射基板；及將該複數個光學子總成單分。隨後使用間隔件將單分之光學子總成彼此耦合。提供包括複數個感測器子總成之感測器晶圓，該等感測器子總成包括感測元件及間隔件。使光學子總成之間隔件與感測器子總成之間隔件耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。將結合式光學成像裝置單分以提供複數個個別光學成像裝置。
再次參照圖式，圖6繪示根據本發明一實施例複數個光學子總成之單分。如本文所提供，複數個光學子總成(602)包括含有複數個光學表面(608,610)之輻射透射基板(606)。在圖6中所繪示之實施例中，光學晶圓用作光學表面(608,610)沈積於其上之輻射透射基板(606)。可藉由維持光學子總成之光學及結構完整性之任一方法來將複數個光學子總成單分。在圖6中，藉由切塊刀片將光學子總成(602)單分。
在一些實施例中，在與感測器子總成關聯之前將複數個光學子總成單分容許對光學子總成進行測試以確保子總成顯示期望性能。在該等實施例中，在與感測器子總成耦合之前不進行光學子總成失效性能測試。同樣，可將已知良好之光學子總成自不合格感測器子總成分離出來，由此增加成本效率並降低缺陷光學成像裝置之量。
隨後實施單分及可選性能測試，在一些實施例中，使用間隔件使光學子總成彼此耦合。圖7繪示本發明一實施例中藉由間隔件耦合之單分光學子總成。在一些實施例中，與經單分光學子總成耦合之間隔件係間隔件晶圓。在圖7(a)中所繪示之實施例中，使用黏著層(642)將複數個單分光學子總成(602)佈置於載體(640)上。載體(640)可將單分光學子總成(602)穩定及固定以彼此相距期望間距，然後利用間隔件(612)耦合。
在一些實施例中，利用間隔件(612)耦合後，自載體(640)去除光學子總成(602)，如圖7(b)中所示。在一實施例中，將複數個單分光學子總成(602)佈置於間隔件(612)上，而不使用載體(640)。在任一情形下，在製造光學成像裝置時，可隨後使光學子總成(602)與感測器子總成耦合，如本文所述。
在另一實施例中，製造複數個個別光學成像裝置之方法包括提供複數個光學元件，提供包括複數個凹部之間隔件晶圓，及至少部分地將複數個光學元件佈置於間隔件晶圓之複數個凹部中。將光學元件佈置於間隔件晶圓之凹部中可提供光學子總成。將複數個光學元件佈置於間隔件晶圓之複數個凹部中可提供複數個結合式光學子總成。在一些實施例中，光學子總成包括呈堆疊組態之光學元件。在一些實施例中，光學元件係經單分之光學元件。
如本文所述，在一些實施例中，光學元件包括含有一或多個光學表面之輻射透射基板。在其他實施例中，光學元件包括一或多個並未由輻射透射基板支撐之光學表面。在其中光學表面未由輻射透射基板支撐之一些實施例中，光學表面係單片式結構之一部分，如(例如)在模製聚合物或玻璃光學晶圓之情形中。
在一些實施例中，使用單分光學元件然後與間隔件晶圓關聯以提供光學子總成容許對光學元件進行測試以確保光學元件顯示期望性能。在該等實施例中，在佈置於間隔件晶圓之凹部中之前不進行光學元件失效性能測試。同樣，可將已知良好之光學元件及所得光學子總成自不合格感測器子總成分離出來，由此增加成本效率並降低缺陷光學成像裝置之量。
提供包括複數個感測元件之感測器晶圓。使間隔件晶圓與感測器晶圓耦合以提供複數個感測器子總成，感測器子總成包括感測元件及間隔件，如本文所述。使光學子總成之間隔件晶圓與感測器子總成之間隔件晶圓耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。將結合式光學成像裝置單分以提供複數個光學成像裝置。在本發明方法之一些實施例中，光學子總成之間隔件及/或感測器子總成之間隔件可包括一或多個溝槽以促進單分製程。
再次參照圖式，圖12繪示根據本發明一實施例將光學元件佈置於間隔件晶圓之凹部中以提供複數個結合式光學子總成。如圖12中所繪示，間隔件晶圓(20)包括複數個凹部(22,23)以接納光學元件(24,25)。凹部(22,23)包括光學元件可位於其上之凸緣或突出物(26)。凸緣或突出物(26)亦界定或輔助界定輻射可穿過之孔徑(28)。如本文所述，在一些實施例中，間隔件晶圓(20)之凸緣或突出物(26)可具有可操作以限制穿過間隔件晶圓(20)之輻射量的形狀。
在圖12中所繪示之實施例中，光學元件(24,25)各自包括具有複數個光學表面(32,33)之輻射透射基板(30)。在其他實施例中，光學元件之光學表面並未由輻射透射基板支撐。擋板(34)佈置於光學元件(24,25)之光學表面(32)上。
光學元件(24)佈置於間隔件晶圓(20)之凹部(22)中且位於凸緣或突出物(26)上。如本文所述，聚焦間隔件(36)佈置於光學元件(24)與凸緣或突出物(26)之間。在位於凹部(22)中時，光學元件(24)之光學表面(32,33)與由凸緣或突出物(26)提供之孔徑(28)對準。
光學元件(25)經定位佈置於間隔件晶圓之凹部(23)中。在圖12中所示之實施例中，聚焦間隔件(36)附接至光學元件(25)。將光學元件(25)佈置於凹部(24)中提供複數個結合式光學子總成(40,41)。
在一些實施例中，以連續方式將光學元件佈置於間隔件晶圓之凹部中。在其他實施例中，同時或實質上同時將光學元件佈置於間隔件晶圓之凹部中。
另外，在一些實施例中，至少一個額外間隔件晶圓(其包括一或多個佈置於該額外晶圓凹部中之光學元件)可與間隔件晶圓(20)耦合以提供呈堆疊組態之光學子總成。在一實施例中，以堆疊組態配置之複數個光學子總成繪示於圖10中。
現參照圖13，提供包括複數個結合式感測器子總成(52,53)之感測器晶圓。感測器子總成(52,53)包括感測元件(54)及間隔件(56)。如本文所述，間隔件(56)包括與感測元件(54)對準之孔徑(57)。在一些實施例中，間隔件(56)係作為與感測器晶圓(58)耦合之間隔件晶圓提供，感測器晶圓(58)包括複數個感測元件(54)。
結合式光學子總成(40,41)之間隔件晶圓(20)與結合式感測器子總成(52,53)之間隔件晶圓(56)耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。將結合式光學成像裝置沿單分軸(60)單分以提供複數個光學成像裝置。
在另一實施例中，可使用單一間隔件晶圓以堆疊組態配置光學子總成之複數個光學元件。圖14繪示本發明一實施例之複數個結合式光學子總成，其包括由單一間隔件晶圓提供呈堆疊組態之複數個光學元件。
如圖14中所繪示，使用單一間隔件晶圓(70)來提供具有光學元件堆疊組態之光學子總成(72,73)。對於每一光學子總成(72,73)而言，間隔件晶圓(70)提供兩個可操作以接納光學元件之凹入區域(80,82)。在一些實施例中，使用單一間隔件(70)促進設定光學元件彼此相距固定距離(d)。在一些實施例中，光學元件間之固定距離(d)跨越由間隔件晶圓(70)提供之每一光學子總成平移，由此製得具有均勻構造之複數個光學子總成。舉例而言，在圖14中所繪示之實施例中，間隔件(70)設定光學子總成(72)之光學元件(74,76)彼此相距固定距離(d)。間隔件(70)亦設定光學子總成(73)之光學元件(75,77)彼此相距相同固定距離(d)。
在圖14中所繪示之實施例中，可將光學元件(74,75)佈置並固定於光學子總成(72,73)之凹部(80)中。另外，可將光學元件(76,77)佈置並固定於凹部(82)中。
可以任一期望順序及/或方式將光學元件(74,75,76,77)佈置於間隔件(70)之凹部中。在一些實施例中，將光學元件(74,75,76,77)同時佈置於間隔件(70)之凹部中。在一些實施例中，將光學元件(74,75)同時或依序佈置於凹部(80)中。在一些實施例中，將光學元件(76,77)同時或依序佈置於凹部(82)中。
如本文所述，在一些實施例中，將聚焦間隔件(83)佈置於間隔件(70)與光學元件(74,75,76,77)之間。此外，光學元件(74,75)可在一或多個光學表面上具有擋板(85)。間隔件晶圓(70)為每一光學子總成(72,73)提供孔徑(86)以容許通過輻射。在一些實施例中，間隔件(70)具有可操作以進一步限制穿過光學子總成(72,73)之輻射量的形狀。
現參照圖15，提供包括複數個結合式感測器子總成(92,93)之感測器晶圓(95)。感測器子總成(92,93)包括感測器晶圓(95)之感測元件(94)。在圖15中所繪示之實施例中，圖14之結合式光學子總成(72,73)之間隔件(70)與結合式感測器子總成(92,93)之感測器晶圓(95)或關聯覆蓋玻璃耦合以提供複數個結合式光學成像裝置。在與結合式感測器子總成(92,93)之感測器晶圓或關聯覆蓋玻璃耦合之情形下，在一些實施例中，結合式光學子總成(72,73)之間隔件(70)並不與感測器子總成(92,93)之間隔件耦合。
或者，在一些實施例中，結合式感測器子總成(92,93)包括與結合式光學子總成(72,73)之間隔件(70)耦合之間隔件以提供複數個結合式光學成像裝置。
將結合式光學成像裝置沿單分軸(100)單分以提供複數個光學成像裝置。
在另一態樣中，本發明提供對景像進行成像之方法。在一實施例中，對景像進行成像之方法包括：提供包括第一光學子總成及感測器子總成之光學成像裝置，該第一光學子總成包括含有至少一個光學表面之輻射透射基板及間隔件且該感測器子總成包括至少一個感測元件及間隔件，其中該第一光學子總成之間隔件與該感測器子總成之間隔件耦合；及自該景像接收電磁輻射。所接收之電磁輻射穿過第一光學子總成且由感測元件檢測。感測元件將所接收之電磁輻射轉換成電響應以構建景像之電子影像。在對景像進行成像之一些實施例中，光學成像裝置包括固態相機。
已闡述本發明之各實施例以實現本發明之各個目標。應認識到，該等實施例僅闡釋本發明之原則。本發明之許多修改及改變對彼等熟習此項技術者將顯而易見，此並不背離本發明之精神及範圍。
1．．．光學成像裝置
2．．．光學子總成
3．．．感測器子總成
4．．．光學元件
5．．．光學元件
6．．．輻射透射基板
7．．．光學表面
8．．．光學表面
9．．．擋板
10．．．光學成像裝置(間隔件/托架)
11．．．凹入區域
12．．．第一光學子總成(凹入區域)
13．．．凸緣或突出物
14．．．感測器子總成(聚焦間隔件)
16．．．光學元件(感測元件)
17．．．間隔件
18．．．輻射透射基板(孔徑)
19．．．半導體晶圓
20．．．光學表面(光敏區域)(間隔件晶圓)
21．．．擋板
22．．．光學表面(凹部)
23．．．凹部
24．．．間隔件/托架(光學元件)
25．．．聚焦間隔件(光學元件)
26．．．孔徑(凸緣或突出物)
28．．．凸緣或突出物(孔徑)
30．．．感測元件(電路)(輻射透射基板)
31．．．孔徑
32．．．光敏區域(光學表面)
33．．．光學表面
34．．．間隔件(擋板)
36．．．孔徑(聚焦間隔件)
40．．．光學子總成
41．．．光學子總成
42．．．額外光學元件
44．．．光學表面
45．．．輻射透射基板
46．．．光學表面
47．．．擋板
48．．．額外間隔件
50．．．孔徑
52．．．凸緣或突出物(結合式感測器子總成)
53．．．聚焦間隔件(結合式感測器子總成)
54．．．感測元件
56．．．間隔件
57．．．孔徑
58．．．感測器晶圓
70．．．單一間隔件晶圓
72．．．光學子總成
73．．．光學子總成
74．．．光學元件
75．．．光學元件
76．．．光學元件
77．．．光學元件
80．．．凹入區域
82．．．凹入區域
83．．．聚焦間隔件
85．．．擋板
86．．．孔徑
92．．．結合式感測器子總成
93．．．結合式感測器子總成
94．．．感測元件
95．．．感測器晶圓
100．．．光學成像裝置
102．．．光學子總成
104．．．感測器子總成
106．．．輻射透射基板
108．．．光學表面
110．．．光學表面
112．．．間隔件
114．．．孔徑
116．．．感測元件
118．．．半導體晶圓
120．．．光敏區域
122．．．間隔件
124．．．孔徑
126．．．結合墊
128．．．結合墊
130．．．電路
132．．．囊封劑
134．．．貫通矽導通體(TSV)
136．．．濺鍍金屬
138．．．額外金屬
140．．．球柵陣列
142．．．囊封劑
144．．．單個觸點
202．．．光學子總成
206．．．輻射透射基板
208．．．光學表面
210．．．光學表面
212．．．間隔件
214．．．孔徑
304．．．感測器子總成
316．．．感測元件
320．．．光敏區域
322．．．間隔件
324．．．孔徑
326．．．結合墊
328．．．結合墊
332．．．絕緣層
602．．．光學子總成
606．．．輻射透射基板
608．．．光學表面
610．．．光學表面
612．．．間隔件
640．．．載體
642．．．黏著層
802．．．額外光學子總成
806．．．額外輻射透射基板
808．．．光學表面
810．．．光學表面
812．．．額外間隔件
814．．．孔徑
900．．．光學成像裝置
902．．．光學子總成
904．．．感測器子總成
906．．．光學元件
908．．．輻射透射基板
910．．．光學表面
912．．．光學表面
914．．．擋板
916．．．間隔件
918．．．凸緣或突出物
919．．．聚焦間隔件
920．．．孔徑
922．．．感測元件
924．．．間隔件
926．．．孔徑
930．．．半導體晶圓
932．．．光敏區域
934．．．結合墊
935．．．電路
圖1繪示本發明一實施例之光學成像裝置；
圖2繪示根據本發明一實施例包括複數個光學子總成之晶圓；
圖3繪示根據本發明一實施例包括複數個感測器子總成之感測器晶圓；
圖4繪示根據本發明一實施例在製造光學成像裝置時使光學子總成之間隔件與感測器子總成之間隔件對準；
圖5繪示根據本發明一實施例在製造複數個結合式光學成像裝置時使光學子總成之間隔件與感測器子總成之間隔件耦合並將複數個結合式光學成像裝置單分；
圖6繪示根據本發明一實施例複數個光學子總成之單分；
圖7繪示根據本發明一實施例藉由間隔件耦合之單分光學子總成；
圖8繪示本發明一實施例之光學成像裝置；
圖9繪示本發明一實施例之光學成像裝置；
圖10繪示本發明一實施例之光學成像裝置；
圖11繪示本發明一實施例之光學成像裝置；
圖12繪示根據本發明一實施例將光學元件佈置於間隔件晶圓之凹部中以提供複數個結合式光學子總成；
圖13繪示根據本發明一實施例複數個結合式光學成像裝置之單分；
圖14繪示根據本發明一實施例將光學元件佈置於間隔件晶圓之凹部中以提供複數個結合式光學子總成；及
圖15繪示根據本發明一實施例複數個結合式光學成像裝置之單分。
900．．．光學成像裝置
902．．．光學子總成
904．．．感測器子總成
906．．．光學元件
908．．．輻射透射基板
910．．．光學表面
912．．．光學表面
914．．．擋板
916．．．間隔件
918．．．凸緣或突出物
919．．．聚焦間隔件
920．．．孔徑
922．．．感測元件
924．．．間隔件
926．．．孔徑
930．．．半導體晶圓
932．．．光敏區域
934．．．結合墊
935．．．電路
Claims (30)
- 一種光學成像裝置，其包括：第一光學子總成，其包括輻射透射基板，該輻射透射基板含有至少一個光學表面，及第一間隔件，該第一間隔件是由可操作以吸收穿過該第一光學子總成之一或多個波長之電磁輻射的材料構成，其中該第一光學子總成的該第一間隔件包括孔徑且其中至少一個該光學表面與該第一光學子總成的該第一間隔件之頂表面耦合；及感測器子總成，其包括至少一個感測元件及第二間隔件，該第二間隔件包括彼此耦合之兩種或更多種材料的複合構造；且其中該第一光學子總成之該第一間隔件與該感測器子總成之該第二間隔件耦合。
- 如請求項1之光學成像裝置，其中該輻射透射基板包括複數個光學表面。
- 如請求項1之光學成像裝置，其中該第一光學子總成之該第一間隔件係光學子總成間隔件晶圓之單分區段。
- 如請求項3之光學成像裝置，其中該感測器子總成之該第二間隔件係感測器子總成間隔件晶圓之單分區段。
- 如請求項1之光學成像裝置，其中該第一光學子總成之該間隔件包括含有該至少一個光學表面之該輻射透射基板位於其中之凹部。
- 如請求項5之光學成像裝置，其中聚焦間隔件佈置於該凹部之凸緣與包括該至少一個光學表面之該輻射透射基板之間。
- 如請求項5之光學成像裝置，其中該第一光學子總成之該間隔件部分地限制穿過該光學子總成之電磁輻射量。
- 如請求項1之光學成像裝置，其中該兩種或更多種材料係選自由焊接遮罩、絕緣材料及矽材料組成之群。
- 如請求項1之光學成像裝置，其中該至少一個感測元件係感測元件晶圓之單分區段。
- 如請求項1之光學成像裝置，其進一步包括與該感測器子總成之該至少一個感測元件耦合之電路。
- 如請求項1之光學成像裝置，其中該第一光學子總成間隔件之高度連同該感測器子總成間隔件之高度將該至少一個光學表面之焦點設定在該感測元件之平面處或其附近。
- 如請求項1之光學成像裝置，其進一步包括至少一個額外的光學子總成，該至少一個額外的光學子總成包括含有至少一個額外光學表面之額外輻射透射基板及額外的間隔件。
- 一種光學成像裝置，其包括：光學子總成，其包括複數個與第一間隔件之頂表面耦合之光學元件，該第一間隔件是由可操作以吸收穿過該光學子總成之一或多個波長之電磁輻射的材料構成；及 感測器子總成，其包括至少一個感測元件及第二間隔件，該第二間隔件包括孔徑，其中該光學子總成之該第一間隔件與該感測器子總成之該第二間隔件直接耦合，其中該光學子總成之該第一間隔件的高度與該感測器子總成之該第二間隔件的高度提供該第一間隔件和該第二間隔件的組合高度，其中該組合高度在或接近至少一個該感測元件的平面設定該光學子總成的焦點。
- 如請求項13之光學成像裝置，其中該光學子總成之該間隔件包括該等光學元件中之一者至少部分地佈置於其中之至少一個凹部。
- 如請求項13之光學成像裝置，其中該光學子總成之該間隔件包括該等光學元件至少部分地佈置於其中之複數個凹部。
- 如請求項13之光學成像裝置，其中該複數個光學元件係以堆疊組態配置。
- 如請求項13之光學成像裝置，其中該光學子總成之該第一間隔件係光學子總成間隔件晶圓之單分區段。
- 如請求項13之光學成像裝置，其中該感測器子總成之該第二間隔件係感測器子總成間隔件晶圓之單分區段。
- 如請求項13之光學成像裝置，其中該至少一個感測元件係感測元件晶圓之單分區段。
- 一種製造複數個個別光學成像裝置之方法，其包括： 提供包括複數個光學子總成之晶圓，該等光學子總成包括第一間隔件及具有至少一個光學表面之輻射透射基板，其中至少一個該光學表面與該第一間隔件之頂表面耦合；提供包括複數個感測器子總成之感測器晶圓，該等感測器子總成包括感測元件及第二間隔件；使該等光學子總成之該第一間隔件與該等感測器子總成之該第二間隔件直接耦合以提供複數個結合式光學成像裝置；及將該結合式光學成像裝置單分。
- 一種製造複數個個別光學成像裝置之方法，其包括：提供包括複數個光學子總成之晶圓，該等光學子總成包括具有至少一個光學表面之輻射透射基板；將該等光學子總成單分；使該等光學子總成與第一間隔件耦合；提供包括複數個感測器子總成之感測器晶圓，該等感測器子總成包括感測元件及第二間隔件；使該等光學子總成之該第一間隔件與該等感測器子總成之該第二間隔件直接耦合以提供複數個結合式光學成像裝置；及將該結合式光學成像裝置單分。
- 一種製造複數個個別光學成像裝置之方法，其包括： 提供複數個光學元件；提供包括複數個凹部之第一間隔件晶圓；至少部分地將該複數個光學元件佈置於該間隔件晶圓之該等凹部中以提供複數個結合式光學子總成；提供包括複數個感測元件之第二感測器晶圓；使間隔件晶圓與該感測器晶圓耦合以提供複數個感測器子總成；使該等光學子總成之該第一間隔件晶圓與該等感測器子總成之該第二間隔件晶圓直接耦合以提供複數個結合式光學成像裝置；及將該結合式光學成像裝置單分。
- 如請求項22之方法，其中該等光學元件係經單分之光學元件。
- 如請求項22之方法，其中該等光學元件中之至少一者包括具有至少一個光學表面之輻射透射基板。
- 一種使一景像成像之方法，其包括：提供包括第一光學子總成及感測器子總成之光學成像裝置，該第一光學子總成包括第一間隔件及具有至少一個光學表面之輻射透射基板且該感測器子總成包括至少一個感測元件及第二間隔件，該第二間隔件包括孔徑，其中該第一光學子總成之該第一間隔件與該感測器子總成之該第二間隔件直接耦合以建立該第一間隔件和該第二間隔件的組合高度，且其中該組合高度建立至少一個該光學表面和至少一個該感測元件之間的整個間距；及 藉由該感測元件接收來自該景像之電磁輻射，其中該組合高度在或接近至少一個該感測元件的平面設定該電磁輻射的焦點。
- 如請求項25之方法，其進一步包括將所接收之電磁輻射轉換成電響應以構建該景像之電子影像。
- 一種光學成像裝置，其包括：第一光學子總成，其包括間隔件晶圓之第一間隔件，該第一間隔件包括複數個沿光學軸之凹入區域及佈置於每一凹入區域中之光學元件；及第一感測器子總成，其包括感測元件晶圓之第一感測元件，其中該第一光學子總成係與該感測器子總成直接耦合，且其中該等凹部位於該間隔件之相對側上。
- 如請求項27之光學成像裝置，其中該第一間隔件係經單分之間隔件且該第一感測元件係經單分之感測元件。
- 如請求項27之光學成像裝置，其進一步包括含有該間隔件晶圓之第二間隔件的第二光學子總成及含有感測器元件晶圓之第二感測元件的第二感測器子總成，其中該第二間隔件與該第一間隔件是連續的。
- 如請求項27之光學成像裝置，其中該等光學元件係來自光學晶圓之經單分的光學元件。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14955809P | 2009-02-03 | 2009-02-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201037825A TW201037825A (en) | 2010-10-16 |
| TWI512956B true TWI512956B (zh) | 2015-12-11 |
Family
ID=42115846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW099103223A TWI512956B (zh) | 2009-02-03 | 2010-02-03 | 光學成像裝置及其製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10147750B2 (zh) |
| CN (2) | CN107039469A (zh) |
| SG (1) | SG173197A1 (zh) |
| TW (1) | TWI512956B (zh) |
| WO (1) | WO2010091053A1 (zh) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101976881B1 (ko) | 2010-08-17 | 2019-05-09 | 헵타곤 마이크로 옵틱스 피티이. 리미티드 | 카메라를 위한 복수의 광학 장치를 제조하는 방법 |
| TWI416192B (zh) * | 2011-02-09 | 2013-11-21 | Himax Imagimg Inc | 鏡頭模組與製造鏡頭模組之光圈的方法 |
| JP5214754B2 (ja) * | 2011-02-25 | 2013-06-19 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置および携帯情報端末 |
| US8345360B2 (en) * | 2011-06-03 | 2013-01-01 | Visera Technologies Company Limited | Camera unit and macro lens thereof |
| US9634051B2 (en) | 2012-07-17 | 2017-04-25 | Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. | Optical devices, in particular computational cameras, and methods for manufacturing the same |
| CN104781933B (zh) * | 2012-08-20 | 2017-07-21 | 赫普塔冈微光有限公司 | 光学晶片的制造 |
| CN102891155B (zh) * | 2012-09-27 | 2015-08-19 | 豪威科技(上海)有限公司 | 用于制作镜头的晶圆级贴合方法 |
| US9366848B2 (en) * | 2014-07-03 | 2016-06-14 | Omnivision Technologies, Inc. | Wafer-level lens systems and methods for manufacturing the same |
| EP3207416B1 (en) * | 2014-10-14 | 2020-02-26 | Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. | Optical element stack assemblies |
| US9627559B2 (en) | 2015-03-16 | 2017-04-18 | Omnivision Technologies, Inc. | Optical assemblies including dry adhesive layers and associated methods |
| US9602804B2 (en) * | 2015-03-26 | 2017-03-21 | Intel Corporation | Methods of forming integrated package structures with low Z height 3D camera |
| US20170075205A1 (en) * | 2015-09-13 | 2017-03-16 | Apple Inc. | Integrated light pipe for optical projection |
| TWI622294B (zh) * | 2016-06-15 | 2018-04-21 | 聚晶半導體股份有限公司 | 攝像模組及其製作方法 |
| CN106549030B (zh) * | 2016-10-10 | 2019-08-20 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种图像传感器及其制备方法 |
| CN110109243B (zh) * | 2018-01-25 | 2022-08-09 | 台湾东电化股份有限公司 | 液态光学模块 |
| US10667341B1 (en) | 2018-09-16 | 2020-05-26 | Apple Inc. | Light projector with integrated integrity sensor |
| TWI777742B (zh) * | 2021-05-18 | 2022-09-11 | 友達光電股份有限公司 | 指紋辨識裝置 |
| CN117672872A (zh) * | 2022-09-08 | 2024-03-08 | 三赢科技（深圳）有限公司 | 相机模组的制造方法及相机模组 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040095502A1 (en) * | 2001-02-28 | 2004-05-20 | Reinhard Losehand | Digital camera with a light-sensitive sensor |
| US20050110889A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-05-26 | Tuttle Mark E. | Packaged microelectronic imagers and methods of packaging microelectronic imagers |
| US20080121784A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Ether Precision, Inc. | Image capture unit and methods |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2344102A1 (en) * | 2000-04-17 | 2001-10-17 | Michael A. Parrotta | Enhanced moire and iridescent effects created using dual lenticular lens imaging |
| US6632535B1 (en) * | 2000-06-08 | 2003-10-14 | Q2100, Inc. | Method of forming antireflective coatings |
| JP2003215310A (ja) * | 2001-11-15 | 2003-07-30 | Konica Corp | 光学レンズ及び光情報記録再生装置 |
| US6791072B1 (en) * | 2002-05-22 | 2004-09-14 | National Semiconductor Corporation | Method and apparatus for forming curved image sensor module |
| JP3979353B2 (ja) * | 2002-08-02 | 2007-09-19 | セイコーエプソン株式会社 | 塗布方法 |
| KR100774775B1 (ko) * | 2002-09-17 | 2007-11-07 | 앤터온 비.브이. | 카메라 디바이스, 카메라 디바이스 제조 방법, 웨이퍼스케일 패키지 및 광학 어셈블리 |
| US7329861B2 (en) * | 2003-10-14 | 2008-02-12 | Micron Technology, Inc. | Integrally packaged imaging module |
| CN1715980A (zh) * | 2004-07-02 | 2006-01-04 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 非球面镜片及其制造方法 |
| US7189954B2 (en) * | 2004-07-19 | 2007-03-13 | Micron Technology, Inc. | Microelectronic imagers with optical devices and methods of manufacturing such microelectronic imagers |
| CN2763819Y (zh) * | 2004-12-17 | 2006-03-08 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 复合透镜 |
| CN100595608C (zh) * | 2005-02-18 | 2010-03-24 | 佳能株式会社 | 光学透明部件和使用该光学透明部件的光学*** |
| TWI267208B (en) * | 2006-01-18 | 2006-11-21 | Visera Technologies Co Ltd | Image sensor module |
| US7645628B2 (en) * | 2006-11-28 | 2010-01-12 | Aptina Imaging Corporation | Method and system for fabricating semiconductor components with lens structures and lens support structures |
| EP2527898A3 (en) * | 2007-02-19 | 2014-06-25 | Konica Minolta Opto, Inc. | Image pickup lens, image pickup apparatus and mobile terminal |
| US20080290435A1 (en) | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Micron Technology, Inc. | Wafer level lens arrays for image sensor packages and the like, image sensor packages, and related methods |
| JP2009031415A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Alps Electric Co Ltd | 光学素子 |
| US20090032925A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | England Luke G | Packaging with a connection structure |
| TWI402979B (zh) * | 2007-12-13 | 2013-07-21 | Sharp Kk | 電子元件晶圓模組、電子元件模組、感測器晶圓模組、感測器模組、透鏡陣列盤、感測器模組之製造方法、及電子資訊裝置 |
| KR100928011B1 (ko) * | 2007-12-20 | 2009-11-24 | 삼성전기주식회사 | 이미지센서 모듈과 그 제조방법, 그리고 이를 포함하는카메라 모듈 |
| KR101353934B1 (ko) * | 2007-12-27 | 2014-01-22 | 삼성전기주식회사 | 전기소자를 구비한 이미지센서 모듈 및 그 제조방법 |
| US7741652B2 (en) * | 2008-03-07 | 2010-06-22 | Visera Technologies Company Limited | Alignment device and application thereof |
| US8048708B2 (en) * | 2008-06-25 | 2011-11-01 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus providing an imager module with a permanent carrier |
| JP5047243B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2012-10-10 | シャープ株式会社 | 光学素子ウエハモジュール、光学素子モジュール、光学素子モジュールの製造方法、電子素子ウエハモジュール、電子素子モジュールの製造方法、電子素子モジュールおよび電子情報機器 |
-
2010
- 2010-02-03 WO PCT/US2010/022999 patent/WO2010091053A1/en active Application Filing
- 2010-02-03 CN CN201610829210.0A patent/CN107039469A/zh active Pending
- 2010-02-03 SG SG2011055258A patent/SG173197A1/en unknown
- 2010-02-03 US US13/145,830 patent/US10147750B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-02-03 CN CN2010800065646A patent/CN102356463A/zh active Pending
- 2010-02-03 TW TW099103223A patent/TWI512956B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040095502A1 (en) * | 2001-02-28 | 2004-05-20 | Reinhard Losehand | Digital camera with a light-sensitive sensor |
| US20050110889A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-05-26 | Tuttle Mark E. | Packaged microelectronic imagers and methods of packaging microelectronic imagers |
| US20080121784A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Ether Precision, Inc. | Image capture unit and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201037825A (en) | 2010-10-16 |
| CN102356463A (zh) | 2012-02-15 |
| US10147750B2 (en) | 2018-12-04 |
| US20110273600A1 (en) | 2011-11-10 |
| WO2010091053A1 (en) | 2010-08-12 |
| SG173197A1 (en) | 2011-09-29 |
| CN107039469A (zh) | 2017-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI512956B (zh) | 光學成像裝置及其製造方法 | |
| EP1389804B1 (en) | CMOS image sensor using gradient index chip scale lenses | |
| KR101208215B1 (ko) | 카메라 모듈 및 이의 제조방법 | |
| JP5401628B2 (ja) | レンズモジュールの製造方法、及びレンズモジュール | |
| JP4567074B2 (ja) | カメラモジュールパッケージ及びその製造方法 | |
| JP5010699B2 (ja) | 光学素子およびカメラモジュール | |
| WO2017090437A1 (ja) | カメラモジュールおよび電子機器 | |
| US20110096219A1 (en) | Image sensor package and method for manufacturing the same | |
| US20050254133A1 (en) | Integrated optics units and methods of manufacturing integrated optics units for use with microelectronic imagers | |
| TW201347524A (zh) | 微型相機模組 | |
| US7745834B2 (en) | Semiconductor image sensor and method for fabricating the same | |
| KR20180033167A (ko) | 적층렌즈 구조체, 그 제조 방법, 및 전자 기기 | |
| JP2007142207A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
| US20140284746A1 (en) | Solid state imaging device and portable information terminal | |
| TW201310102A (zh) | 鏡頭模組及其製造方法 | |
| CN105702691A (zh) | 固体摄像装置、相机模块及固体摄像装置的制造方法 | |
| US9429688B2 (en) | Image capturing device having lens with low lens sag | |
| JP2015170638A (ja) | 撮像素子パッケージ及び撮像装置 | |
| JP2004233482A (ja) | カメラモジュールの製造方法 | |
| JP2004260357A (ja) | カメラモジュール | |
| KR101349510B1 (ko) | 렌즈 유닛, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 카메라 모듈 | |
| JP2004260356A (ja) | カメラモジュール | |
| US7659501B2 (en) | Image-sensing module of image capture apparatus and manufacturing method thereof | |
| KR20210143544A (ko) | 이미지 센서 패키지 및 이를 포함하는 카메라 장치 | |
| JP2004246220A (ja) | カメラモジュールとその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |