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CN101009779A - 高精密度成像控制的影像感应模块 - Google Patents

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CN101009779A CNA2006100016965A CN200610001696A CN101009779A CN 101009779 A CN101009779 A CN 101009779A CN A2006100016965 A CNA2006100016965 A CN A2006100016965A CN 200610001696 A CN200610001696 A CN 200610001696A CN 101009779 A CN101009779 A CN 101009779A
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sensing chip
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VisEra Technologies Co Ltd
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Abstract

本发明一种高精密度成像控制的影像感应模块，包括有一影像感测芯片、至少一透镜组以及至少一接合层，其中影像感测芯片上可区分为一影像检索区及一分隔区，影像检索区为感测并检索透镜组的距焦成像，分隔区为环绕分布于影像检索区外；各透镜组是设于该影像感测芯片上，具有至少一光学透镜；各接合层是对应分隔区而设置，以复数个间隔粒子以及一胶合物所混成，胶合物为具粘着性的液体，单一各接合层所掺杂的各间隔粒子皆具有相同的高度，因此通过由选用特定尺寸大小之间隔粒子即可控制各接合层的高度，其中的一接合层并设于影像感测芯片与透镜组之间。

Description

高精密度成像控制的影像感应模块
技术领域
本发明是与影像感应模块有关，特别是指一种具有高精密度成像控制的影像感应模块。
背景技术
一般影像感应模块为可适用于手机、PDA等便携式电子产品的照相装置，主要是以集成电路的影像感测制程技术所产生的感应芯片组合架设透镜组而制成的模块组件，当透镜组成像聚焦于感应芯片并配合感应芯片的电路运作则可正确地检索影像存放于该些电子产品中；其中透镜组的成像聚焦效果为决定影像检索的品质关键，若组装透镜组的模块工程无法有效控制其精确度则使检索影像呈现离焦(out-of-focus)状态而因此降低影像品质。
虽然可如图1所示具有调整透镜聚焦位置的一影像感应模块1，是包括有一锁设结构10、一感应芯片11及一透镜组12，感应芯片11即设于锁设结构10内，并具有一影像检索组件110为影像成像所在，锁设结构10中亦设有一透明基座101及螺纹状的一内壁102，透明基座101与内壁102所构成的容置空间即用以设置透镜组12，透镜组12之中固设有一成像透镜120且外围即为与该内壁102相对应吻合的螺环121，因此通过由旋转透镜组12以调整螺环121于内壁102的最适位置，则可控制模块工程所产生的光学偏差，将透镜120的成像精确聚焦于影像检索组件110上，然而该锁设结构10于旋转锁设的调整过程难免因材料之间的摩擦使微小粒子剥落，当粒子碎屑掉落至透明基座101上则使光学成像路径中产生有不必要的杂质而降低影像品质；且锁设结构10的内壁102为了留置供透镜组12可旋转调整的纵向空间幅度，在高度上便占有相当的空间，使该影像感应模块1的整体空间效益难以符合小型化的便携式电子产品。
另或有如图2所示的一种以晶圆制程结构所堆栈的影像模块2，是有依序堆栈的一硅晶圆21、一第一间隔晶圆层22、一第一覆盖晶圆层23、一第一透镜晶圆组24、一第二间隔晶圆层25、一第二透镜晶圆组26、一第三间隔晶圆层27以及一第二覆盖晶圆层28，各间隔晶圆层22、25、27为以透明玻璃材料所制成，依照各透镜晶圆组24、26的最适光学位置而以研磨抛光的制程使达到特定的高度，并蚀刻出有效成像光程的开口，为使光学成像准确聚焦于硅晶圆21上，当各晶圆制程层迭的后即切割为复数个如图3所示的模块组件20，为依序对应上述各晶圆制程的一感应芯片210、一第一间隔件220、一第一覆盖层230、一第一透镜组240、一第二间隔件250、一第二透镜组260、一第三间隔件270以及一第二覆盖层280，上述各组件之间并有将各晶圆制程相互接合的一接合层200，一般为具有粘着性的树脂材料，当各晶圆相互对准后即以热烤的程序使其各接合层200固化，因此各透镜组240、260的聚焦于感应芯片210上的成像光程同时由间隔件220、250的厚度以及感应芯片210至第二透镜组260之间的各接合层200的膜厚所控制，实务上不但制作各间隔件220、250、270的玻璃材料研磨厚度往往具有将近5％的误差，且各接合层200的树脂材料膜厚更有大于20％的误差，因此往往于多层的制程误差因素下，无法准确控制透镜组240、260的光学成像聚焦于感应芯片210上，同样降低了模块组件20的成像品质。
发明内容
本发明的主要目的乃在于提供一种高精密度成像控制的影像感应模块，是以晶圆级透镜组结构有效控制模块化组件的大小尺寸，以符合应用于小型化的便携式电子产品。
本发明的另一主要目的乃在于提供一种高精密度成像控制的影像感应模块，有效降低光学模块工程的制程误差因素，使获得检索影像的最佳品质。
为达成前揭目的，本发明所提供的一种高精密度成像控制的影像感应模块，包括有一影像感测芯片、至少一透镜组以及至少一接合层，其中该影像感测芯片上可区分为一影像检索区及一分隔区，该影像检索区上并具有一影像检索组件，用以感测并检索透镜组的距焦成像，该分隔区为环绕分布于该影像检索区外；该至少一透镜组是设于该影像感测芯片上，该各透镜组具有至少一光学透镜以及一透明基座，该各光学透镜对应于该影像检索区而设于透明基座上，该透明基座具有良好的透光性可供光线穿透；该至少一接合层是对应该分隔区而设置，该接合层以复数个间隔粒子以及一胶合物所混成，该胶合物为具粘着性的液体，该些间隔粒子为具有适当硬度的材料所制成的特定形状结构粒子，且单一该接合层所掺杂的各间隔粒子皆具有相同的高度，通过由选用特定尺寸大小之间隔粒子即可控制各该接合层的高度，其中的一该接合层并设于该影像感测芯片与该透镜组之间。
以下，兹配合若干图式列举一较佳实施例，用以对本发明的组成构件及功效作进一步说明，其中所用图式的简要说明如下：
附图说明
图1是常用以锁设结构控制成像聚焦的影像感应模块的结构示意图；
图2是常用以晶圆制程结构所堆栈的影像模块；
图3是上述常用以晶圆堆栈的影像模块的单一模块组件结构示意图；
图4是本发明所提供第一较佳实施例的结构示意图；
图5是本发明所提供第二较佳实施例的结构示意图。
【主要组件符号说明】
3、4影像感应模块
30、400影像感测芯片     300影像检索组件
301、401影像检索区      302、402分隔区
31、33、35、41、43、45、47接合层
310、330、350、410、430、450、470间隔粒子
311胶合物               32透镜组
320透明基座             321透镜
34间隔层                36覆盖层
40芯片模块              403微透镜数组
42透明面板              44第一透镜组
46第二透镜组            441第一透镜
461第二透镜
具体实施方式
请参阅图4所示为本发明所提供第一较佳实施例的一影像感应模块3，是为经晶圆级模块工程切割后的模块组件，包括有由下而上依序迭置的一影像感测芯片30、一透镜组32、一间隔层34、一覆盖层36以及依序设于上述各组件之间的复数个接合层31、33、35，其中：
该影像感测芯片30为以互补式金属氧化物半导体影像感测(CMOS Image Sensor，CIS)的制程技术所产生，可区分为一影像检索区301及一分隔区302，分隔区302为环绕分布于影像检索301区外，影像检索区301并有一影像检索组件300用以感测并检索影像。
该透镜组32具有一透明基座320及设置于基座320上的一透镜321，该透明基座320可供光线穿透不产生光学干扰以维持成像品质，该透镜321的组合成像位置即位于该影像检索组件300上。
该间隔层34对应该影像感测芯片30的分隔区302而设置，如同常用的为以玻璃材质依所需特定厚度研磨抛光而制成。
该覆盖层36设于该影像感应模块3的最上层，同样为可供光线正向穿透的透明基座，并用以保护下方透镜组32使不受环境污染以确保该影像感应模块3的品质。
该些接合层31、33、35为对应该影像感测芯片30的分隔区302而设置，依照透镜组32与间隔层34制程最终的实际厚度而提供各接合层31、33、35所需设置的厚度条件，其中第一接合层31为用以接合该影像感测芯片30及该透镜组32的粘着物，由复数个间隔粒子310及一胶合物311所组成，各间隔粒子310为热熔态二氧化硅物质制成的球形玻璃粒子，制程精密度上粒子直径可维持于1％左右的误差控制，该胶合物311为具粘着性的液体，该些间隔粒子310及胶合物311的混和密度为接近1∶50的容积比；该第二及第三接合层33、35是同于第一接合层31的组成材料，且各有其特定尺寸及混成密度的复数个间隔粒子330、350，分别用以接合该透镜组32与该间隔层34以及该间隔层34与该覆盖层36。
因此在该影像感应模块3组装工程中，该接合层31为同时由该影像感测芯片30及该透镜组32所夹置，由于该些圆形颗粒结构之间隔粒子310于接合层31中仅占有少部分的空间体积，大部分为液状的该胶合物311，当接合层31承受有来自相反方向的正向力时，邻近的各该间隔粒子310则相互挤压然后驱向其各自的最小位能态而皆分布于同一位能平面上，且该胶合物311亦流至各间隔粒子310之间，于是该影像感测芯片30及透镜组32与各间隔粒子310之间成为点接触的态样，该影像感测芯片30与透镜组32并通过由该胶合物311而相互接合，使最后该接合层31的高度即为各间隔粒子310的厚度，因此一旦确定该透镜321的光学成像规格，则可选用最适尺寸之间隔粒子310以决定接合层31的厚度而控制成像光程使准确聚焦于该影像检索组件300上；同样该第二及第三接合层33、35亦分别以复数个间隔粒子330、350控制该透镜组32与该间隔层34以及该间隔层34与该覆盖层36之间的组合厚度，因此不论该间隔层34以机械研磨方式的最终制程厚度为何，二该接合层33、35皆可使用准确之间隔粒子330、350尺寸将制程偏差弥补回来；当然本发明并不特别需精确控制各接合层之间隔粒子密度，只要维持同一接合层之间隔粒子彼此间可顺利平衡分布于同一位能平面上，且又可承受足够的应力不至被来自上、下层结构所施加的作用力压毁，则可精确掌控接合层的厚度，实验上间隔粒子的最适掺杂密度是以1％～10％之间皆可有等同的功效；另，本发明所提供之间隔粒子材料可采用如二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)或聚苯乙烯(Polystyrene)等择一的材料所制成，目前已有的结构种类则如日本积水化学工业(Sekisui Chemical Co.，LTD.)以微粒技术所开发的微珍珠(Micropearl)SI-H或玻璃光纤(Glass-fiber)等材料的各种尺寸规格，当然若使用之间隔粒子为玻璃光纤的圆柱状材料，则各间隔粒子是以柱轴向的圆周长边与上下层结构相接触，成为线接触的态样。
当然若该影像感测芯片30及该透镜组32之间需留置有更大的空间，除了可将第一接合层31内之间隔粒子310尺寸增加，亦可取代为如同以二该接合层33、35夹设间隔层34的结构，同样可控制该透镜321的光学成像使准确聚焦于该影像检索组件300上；至于由影像感测芯片30向上迭置的透镜组层数并不限定为单层，若需为多层的结构则可同样为以间隔层设于各透镜组之间，并皆以接合层相互迭置接合。
另值得一提的是，上述原本以一层间隔层及两层接合层作为透镜组与上层结构隔开的作用，可直接以一层的接合层所取代，如图5所示本发明所提供第二较佳实施例的影像感应模块4，是具有由下而上依序迭置的一芯片模块40、一第一透镜组44、一第二透镜组46、该覆盖层36以及依序设于上述各组件之间的一接合层43、45、47，其中：
该芯片模块40为一影像感测芯片400、一接合层41及一透明面板42的组装模块，透明面板42具有良好的透光性，通过由该接合层41紧密覆盖该影像感测芯片400，可维持该芯片模块40内各组件的品质避免受到污染，影像感测芯片400同样为CIS的集成电路制程技术，亦区分为一影像检索区401及周围的一分隔区402，影像检索区401上设有一微透镜数组403，分隔区402上则设置该接合层41，微透镜数组403可精确接收该二透镜组44、46于影像检索区401上的聚焦成像，以增加影像感测芯片400的收光效果。
各该透镜组44、46具有该透明基座320及分别设于各透明基座320上的一第一透镜441、一第二透镜461，可使该影像感应模块4同时具有广视角及高画质等极佳光学影像效果。
该些接合层41、43、45、47皆为对应该影像感测芯片400的分隔区402而设置，依照该些透镜403、441、461的组合光学聚焦位置而提供分别所需设置的厚度条件，并相同于上述第一较佳实施例的接合层31的材料特性，因此分别有对应于特定尺寸大小的复数个间隔粒子410、430、450、470，至于该些间隔粒子410、430、450、470的材料种类及掺杂密度亦与上述实施例有相同的应用，于此不再赘述。
故本实施例所提供的影像感应模块4，是直接以间隔粒子410、430、450、470的特定尺寸大小分别控制该芯片模块40与该第一透镜组44、该第一透镜组44与该第二透镜组46以及该第二透镜组46与该覆盖层36之间距，不但可免去如常用或上述第一较佳实施例所使用之间隔层34的玻璃材料，并少了于玻璃材料上费时的切割、研磨、蚀刻等制程，尤其对于如此非单层透镜结构的组合，将有良好厚度控制的接合层41、43、45、47直接用以接合所有的透镜组44、46，更可使各透镜403、441、461的光学成像效果更精确的聚焦于该影像感测芯片400上。
但，以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (13)

1.一种高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，包括有：
一影像感测芯片，可区分为一影像检索区及一分隔区，该分隔区为环绕分布于该影像检索区外；
至少一透镜组，是设于该影像感测芯片上，该各透镜组具有至少一光学透镜以及一透明基座，该各光学透镜为具有光学聚焦成像效果并对应于该影像检索区而设于透明基座上，该各透明基座为具有良好的透光性；以及
至少一接合层，是对应该分隔区而设置，该接合层具有复数个间隔粒子以及一胶合物，各该接合层的各间隔粒子高度即为该接合层的高度，该胶合物为具粘着性的液体，其中的一该接合层并设于该影像感测芯片与该透镜组之间。
2.依据权利要求1所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述该透镜组上设有一间隔层，是对应该分隔区而设置，为以特定厚度的玻璃材质所制成。
3.依据权利要求2所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述该间隔层与该透镜组的透明基座间并以一层的该接合层相接合。
4.依据权利要求2所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述该透镜组与该影像感测芯片之间设有一该间隔层，该间隔层是以二该接合层分别与该透镜组及该影像感测芯片相接合。
5.依据权利要求1所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述该影像感测芯片上设有一光学微透镜数组，并与各该透镜组的光学透镜组合聚焦成像于该影像感测芯片上。
6.依据权利要求5所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述该微透镜数组上更设有一具有良好透光性的透明面板，该透明面板是以二该接合层分别与该透镜组及该影像感测芯片相接合。
7.依据权利要求1所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，是具有复数个该透镜组依序迭设于该影像感测芯片上，该各透镜组间设置有至少一该接合层。
8.依据权利要求7所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述该各透镜组的透明基座之间是以一层的该接合层相接合。
9.依据权利要求1所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述各该接合层之间隔粒子及胶合物的混和容积比是介于1∶10至1∶100之间。
10.依据权利要求1所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述各该间隔粒子为圆形颗粒结构，使与该接合层相接触的结构是以点接触的态样与该间隔粒子相接触。
11.依据权利要求1所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述各该间隔粒子为圆柱状的玻璃光纤材料结构，使与该接合层相接触的结构是以线接触的态样与该间隔粒子相接触。
12.依据权利要求1所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述该些间隔粒子为二氧化硅、碳化硅或聚苯乙烯之一的材料所制成。
13.依据权利要求1所述高精密度成像控制的影像感应模块，其特征在于，所述该影像感测芯片为固态影像感测的集成电路制程技术所形成。
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