電子設備及用于電子設備的透鏡組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電子設備。電子設備可以包括襯底、在襯底之上的圖像傳感器IC、以及在襯底上方的透鏡組件。透鏡組件可以包括在襯底上方的間隔物、在間隔物之上的第一粘結層、與圖像傳感器IC對準并且在第一粘結層之上的透鏡、圍繞透鏡和第一粘結層的外圍表面的第二粘結層、以及在透鏡和第二粘結層之上的遮光件。
【專利說明】電子設備及用于電子設備的透鏡組件
【技術領域】
[0001]本公開涉及傳感器設備的領域，并且更具體地涉及接近檢測器設備。
【背景技術】
[0002]通常，電子設備包括一個或多個圖像傳感器模塊以用于提供增強的媒體功能。例如，典型的電子設備可以利用圖像傳感器模塊來用于相片捕捉和視頻電話會議。某些電子設備包括諸如接近檢測器之類為其它目的使用的另外的圖像傳感器設備。
[0003]例如，電子設備可以使用接近檢測器以提供物體距離來向用于相機目的的圖像傳感器模塊提供調焦調節(jié)。在移動設備應用中，接近檢測器可以被用于檢測何時用戶的手在附近，藉此快速并且準確地將該設備從節(jié)能睡眠模式中喚醒。通常，接近檢測器包括光源以及圖像傳感器，光源將輻射指向潛在的附近物體，圖像傳感器接收該附近物體反射的輻射。
[0004]例如，Brodie等人的第2009/0057544號美國專利申請被轉讓給本申請的受讓人，其公開了一種用于移動設備的圖像傳感器模塊。該圖像傳感器模塊包括透鏡、承載透鏡的外殼、以及在透鏡和外殼之上的透鏡蓋。圖像傳感器模塊包括用于調節(jié)透鏡的鏡筒(barrel)機構。在包括一個或多個圖像傳感器模塊的電子設備的制造期間，尤其是在大批量生產(chǎn)運行中，存在盡可能快地制造電子設備的愿望。
[0005]典型的圖像傳感器模塊按照多步驟工藝制造。第一步驟包括半導體處理，以提供圖像傳感器集成電路(1C)。接下來的步驟包括對圖像傳感器IC進行某種形式的測試并且封裝。圖像傳感器IC可以與透鏡和可移動鏡筒(如果需要)一起被組裝成圖像傳感器模塊。圖像傳感器模塊的這一組裝可以手動或經(jīng)由機器操作。例如，在使用表面裝配部件的電子設備中，拾取與放置(P&P)機器可以將部件組裝到印刷電路板(PCB)上。這種單一封裝的缺陷在于其可能相對低效并且還可能需要單獨測試每個設備，從而增加了制造時間。
[0006]在Coffy等人的第2012/0248625號美國專利申請公開(其被轉讓給本申請的受讓人)中，公開了一種圖像傳感器的方案。這種圖像傳感器包括透明支撐、透明支撐上的一對1C、以及在透明支撐上并且圍繞該對IC的封裝(encapsulation)材料。
[0007]現(xiàn)參照圖1，示出了作為現(xiàn)有技術的用于接近檢測器的透鏡組件20。透鏡組件20包括框架27、框架上的第一粘結層25、第一粘結層上的間隔物26、以及由間隔物承載的第一和第二透鏡23a-23b。透鏡組件20包括遮光件22以及在遮光件與第一和第二透鏡23a-23b之間的第二粘結層24。透鏡組件20包括在第一和第二透鏡23a_23b外圍的第一和第二樹脂部分21、28。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術中透鏡組件的組裝程序具有太多處理步驟、復雜的結構、困難的處理以及需要諸如P&P設備之類的組裝設備的高度準確性的問題。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的實施例提供了一種電子設備，包括:
[0010]襯底，包括介電層以及在所述介電層之上的多個導電跡線；[0011]在所述襯底之上的圖像傳感器集成電路；以及
[0012]在所述襯底上方的透鏡組件，包括:
[0013]在所述襯底上方的間隔物，
[0014]在所述間隔物之上的第一粘結層，
[0015]與所述圖像傳感器集成電路對準并且在所述第一粘結層之上的至少一個透鏡，
[0016]圍繞所述至少一個透鏡和所述第一粘結層的外圍表面的第二粘結層，以及
[0017]在所述至少一個透鏡和所述第二粘結層之上的遮光件。
[0018]優(yōu)選地，其中所述間隔物、所述第二粘結層以及所述遮光件具有對準的外圍表面。
[0019]優(yōu)選地，其中所述第二粘結層包括不透明材料。
[0020]優(yōu)選地，還包括鄰近所述襯底的另一集成電路；并且其中所述至少一個透鏡包括與所述圖像傳感器集成電路對準的第一透鏡以及與所述另一集成電路對準的第二透鏡。[0021 ] 優(yōu)選地，其中所述另一集成電路包括光源集成電路和附加的圖像傳感器集成電路中的至少一種。
[0022]優(yōu)選地，其中所述至少一個透鏡包括具有第一相對側和第二相對側的基部層，在所述第一相對側上的凸透鏡層，以及在所述第二相對側上的凹透鏡層。
[0023]優(yōu)選地，還包括在所述襯底與所述透鏡組件之間的第三粘結層。
[0024]優(yōu)選地，其中所述襯底包括在所述介電層之上并且耦合至所述多個導電跡線的多個導電接觸。
[0025]優(yōu)選地，其中所述至少一個透鏡包括濾光透鏡。
[0026]本實用新型的實施例還提供了一種用于電子設備的透鏡組件，所述電子設備具有包括介電層和在所述介電層之上的多個導電跡線的襯底、以及在所述襯底之上的圖像傳感器集成電路，所述透鏡組件包括:
[0027]在所述襯底上方的間隔物；
[0028]在所述間隔物之上的第一粘結層；
[0029]與所述圖像傳感器集成電路對準并且在所述第一粘結層之上的至少一個透鏡；
[0030]圍繞所述至少一個透鏡和所述第一粘結層的外圍表面的第二粘結層；以及
[0031]在所述至少一個透鏡和所述第二粘結層之上的遮光件。
[0032]優(yōu)選地，其中所述間隔物、所述第二粘結層以及所述遮光件具有對準的外圍表面。
[0033]優(yōu)選地，其中所述第二粘結層包括不透明材料。
[0034]優(yōu)選地，其中所述至少一個透鏡包括具有第一相對側和第二相對側的基部層，在所述第一相對側上的凸透鏡層，以及在所述第二相對側上的凹透鏡層。
[0035]有利地，本實用新型的實施例比現(xiàn)有方式更為固定并且機械上穩(wěn)固。另外，此實施例在結構上較不復雜，更容易/廉價來制造，并且在尺寸上更小。另外，增加的機械強度允許更快的P&P操作并且具有更小的損壞部件的風險。此外，在此所公開的用于制造的晶片級工藝還可以提供更低的產(chǎn)率損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的透鏡組件的示意性側視圖。
[0037]圖2是根據(jù)本公開的電子設備的示意性側視圖。[0038]圖3是根據(jù)本公開的電子設備的另一實施例的示意性側視圖。
[0039]圖4是根據(jù)本公開的電子設備的又一實施例的示意性側視圖。
[0040]圖5-13是制作圖2-3的電子設備的步驟的示意性側視圖。
【具體實施方式】
[0041]現(xiàn)將參照附圖在下文更充分地描述本公開，在這些附圖中示出了本公開的實施例。然而本公開可以以許多不同的形式來體現(xiàn)，并且不應當被解釋為限于本文所陳述的實施例。相反，提供了這些實施例，使得本公開將是徹底并且完整的；并且將向那些本領域技術人員充分傳達本公開的范圍。相同的標號通篇代表相同的元件，并且撇符號被用以指示可替換實施例中相似的元件。
[0042]一般而言，電子設備可以包括包含介電層和由介電層承載的多個導電跡線的襯底、由襯底承載的圖像傳感器1C，以及在襯底上方的透鏡組件。透鏡組件可以包括在襯底上方的間隔物、由間隔物承載的第一粘結層、與圖像傳感器IC對準并且由第一粘結層承載的至少一個透鏡、圍繞至少一個透鏡和第一粘結層的外圍表面的第二粘結層，以及由至少一個透鏡和第二粘結層承載的遮光件。有利地，透鏡組件可以是機械上穩(wěn)固并且易于制造的。
[0043]具體而言，間隔物、第二粘結層以及遮光件具有對準的外圍表面。第二粘結層可以包括不透明材料。
[0044]在某些實施例中，電子設備還可以包括由襯底承載的另一 1C，并且至少一個透鏡可以包括與圖像傳感器IC對準的第一透鏡、以及與另一 IC對準的第二透鏡。另一 IC可以包括光源IC和附加圖像傳感器IC中的至少一種。
[0045]除此以外，至少一個透鏡可以包括具有第一和第二相對側的基部層、在第一相對側上的凸透鏡層，以及在第二相對側上的凹透鏡層。電子設備還可以包括在襯底與透鏡組件之間的第三粘結層。襯底可以包括由介電層承載并且耦合至多個導電跡線的多個導電接觸。例如，至少一個透鏡可以包括濾光透鏡。
[0046]另一方面涉及制作多個透鏡組件的方法。該方法可以包括利用第一粘結層將透鏡晶片(lens wafer)粘性接合到間隔物晶片，其中透鏡晶片包括多個透鏡，以及形成穿過透鏡晶片和第一粘結層延伸并且進入間隔物晶片的多個凹陷(recess)，每個凹陷在相鄰透鏡之間。該方法可以包括利用第二粘結層填充凹陷、將遮光件晶片粘性接合到第二粘結層上，以及對接合在一起的間隔物晶片、透鏡晶片以及遮光件晶片進行劃切以限定多個透鏡組件。
[0047]除此之外，間隔物晶片可以包括多個開口，并且將透鏡晶片粘性接合到間隔物晶片可以包括將多個開口與多個透鏡對準。該方法還包括對接合在一起的透鏡晶片和間隔物晶片進行固化。遮光件晶片可以包括多個開口，并且將遮光件晶片粘性接合到透鏡晶片和間隔物晶片可以包括將多個開口與多個透鏡對準。該方法還可以包括在載體層上形成間隔物晶片，并且在劃切之后釋放載體層。
[0048]另一方面涉及制作電子設備的方法，該方法包括形成包含介電層和由介電層承載的多個導電跡線的襯底。該方法可以包括形成由襯底承載的圖像傳感器1C，并且形成在襯底上方的透鏡組件。透鏡組件可以包括在襯底上方的間隔物、由間隔物承載的第一粘結層、與圖像傳感器IC對準并且由第一粘結層承載的至少一個透鏡、圍繞至少一個透鏡和第一粘結層的外圍表面的第二粘結層，以及由至少一個透鏡和第二粘結層承載的遮光件。
[0049]現(xiàn)參照圖2，現(xiàn)在描述根據(jù)本公開的電子設備40。在某些實施例中電子設備40可以包括接近檢測器設備。
[0050]電子設備40說明性地包括襯底46，該襯底包括(例如包括硅、GaAs的)介電層48，以及由介電層承載(在介電層之上)的(例如包括銅或鋁的)多個導電跡線50。襯底46說明性地包括由介電層承載(在介電層之上)并且耦合至多個導電跡線50的(例如包括銅或鋁的)多個導電接觸49a-49b。例如，多個導電接觸49a-49b可以包括球柵陣列(BGA)或圖示的柵格陣列(LGA)導電接觸。
[0051]電子設備40說明性地包括由襯底46承載(在其之上)的圖像傳感器IC51。圖像傳感器IC51包括圖像感測表面52，圖像感測表面包括多個感測像素。襯底46包括(包括銅或鋁的)多個引線鍵合53a-53b，該鍵合將圖像傳感器IC51耦合至多個導電跡線50。換言之，圖示實施例中的圖像傳感器IC51是正面感光型圖像傳感器。在其它實施例中，圖像傳感器IC51可以包括背面感光型圖像傳感器。
[0052]電子設備40說明性地包括襯底46上方的透鏡組件70，以及在襯底與透鏡組件之間的第三粘結層47。透鏡組件70說明性地包括在襯底46上方的間隔物44、由間隔物承載(在其之上)的第一粘結層45，以及與圖像傳感器IC51對準并且由第一粘結層承載(在其之上)的透鏡41。第一粘結層45將間隔物44與透鏡41接合在一起。
[0053]除此之外，透鏡41說明性地包括具有第一和第二相對側的基部層(baselayer) 56、在第一相對側上的凸透鏡層54，以及在第二相對側上的凹透鏡層55。例如，透鏡41可以包括(例如濾除紅外輻射的)濾光透鏡。
[0054]透鏡組件70說明性地包括圍繞透鏡41和第一粘結層45的外圍表面82a_82b的第二粘結層43。第二粘結層43還將透鏡41物理上穩(wěn)固至間隔物44。在某些實施例中，第二粘結層43可以包括不透明材料，這可以提供側向的光隔離，即防止相鄰檢測器之間的串擾(圖3-4)。具體而言，第二粘結層43對可見電磁輻射不傳導，藉此提供了電子設備40的更好的準確度。
[0055]透鏡組件70說明性地包括由透鏡41和第二粘結層43承載(在其上)的遮光件42。第二粘結層43物理上穩(wěn)固遮光件42并且為透鏡41提供向下遮擋(retaining)的方式。具體而言，間隔物44、第二粘結層43以及遮光件42說明性地具有對準的外圍表面81a-81b，藉此有利地提供細小(slim)的側面輪廓。第二粘結層43可以為透鏡組件70提供有機械彈性的側向邊緣。另外，遮光件42和間隔物44還對可見電磁輻射不傳導，并且可以包括同樣的材料。
[0056]電子設備40可以包括耦合至圖像傳感器IC51的控制器。在接近檢測器設備的實施例中，控制器可以執(zhí)行用于對附近物體的接近檢測操作。
[0057]現(xiàn)另參照圖3，現(xiàn)在描述電子設備40’的另一實施例。在電子設備40’的這一實施例中，之上結合圖2已經(jīng)討論的那些元件被給予撇符號并且大部分無需在此進一步討論。此實施例與上一實施例的區(qū)別在于此電子設備40’說明性地包括第一和第二透鏡組件70a’ -70b’。電子設備40’還說明性地包括由襯底46’承載(在其之上)的第一和第二IC51a’ -51b’。在某些實施例中，第一 IC51a’可以包括圖像傳感器1C，并且第二 IC51b’可以包括另一種1C。[0058]第一透鏡組件70a’說明性地包括與第一 IC51a’的對準第一透鏡41a’，并且第二透鏡組件70b’說明性地包括與第二 IC51b’對準的第二透鏡41b’。第二 IC51b’可以包括光源IC (例如發(fā)光二極管(LED)光源IC)和附加的圖像傳感器IC中的至少一種。
[0059]在圖示的實施例中，第一透鏡組件70a’與第二透鏡組件70b’被集成為一體。具體而言，遮光件42’、第二粘結層43a’ -43b’以及間隔物44a’ -44b’的鄰近部分是集成的。
[0060]參照圖1的現(xiàn)有技術方式，該方式可能存在若干缺陷，包括:組裝程序具有太多處理步驟、復雜的結構、困難的處理(handling)以及需要諸如P&P設備之類的組裝設備的高度準確性。有利地，此實施例比諸如在圖1公開的現(xiàn)有方式更為固定并且機械上穩(wěn)固。另夕卜，此實施例在結構上較不復雜，更容易/廉價來制造，并且在尺寸上更小。另外，增加的機械強度允許更快的P&P操作并且具有更小的損壞部件的風險。此外，在此所公開的用于制造的晶片級工藝還可以提供更低的產(chǎn)率損失。
[0061]現(xiàn)另參照圖4，現(xiàn)在描述電子設備40”的另一實施例。在電子設備40”的這一實施例中，之上結合圖2已經(jīng)討論的那些元件被給予雙撇符號并且大部分無需在此進一步討論。此實施例與以上實施例的區(qū)別在于此電子設備40”說明性地包括第一、第二、第三和第四透鏡組件70a”-70d”。電子設備40”還說明性地包括由襯底46”承載(在其之上)的第一、第二、第三和第四IC51a”-51d”。在某些實施例中，第一、第二、第三和第四IC51a”-51d”都可以包括圖像傳感器IC或圖像傳感器IC與光源(或其它光學IC)的組合。另外第一、第二、第三和第四IC51a”-51d”包括其它特殊光學目的1C。在一個有利的實施例中，第一、第二、第三和第四IC51a”-51d”中的每個包括圖像傳感器1C，并且第一、第二、第三和第四透鏡組件70a”-70d”分別具有變化的對焦距離以用于提供高級的接近檢測。在又一實施例中，透鏡組件70a”-70d”可以在諸如1χ3、1χ4、2χ2、4χ4以及NxN之類的矩陣透鏡組件應用中使用。
[0062]現(xiàn)參照圖5-13，現(xiàn)在描述制作電子設備40、40’的透鏡組件70、70a’ _70b’的方法。如要領會的，所公開的方法是晶片級別工藝，并且雖然圖示實施例提供一個透鏡的組件模塊和兩個透鏡的組件模塊，但是該工藝可以輕易被修改以提供更大數(shù)量的透鏡組件。
[0063]該方法說明性地包括提供載體層61以及在載體層上的粘結釋放層62。該方法說明性地包括將載體層61與間隔物晶片44接合在一起，并且在間隔物晶片上形成第一粘接層45。間隔物晶片44說明性地包括多個凹陷/開口 67a-67c，這可以在附接至載體層61之前執(zhí)行或形成(例如(機械或激光)銑削和蝕刻)。
[0064]該方法說明性地包括利用第一粘結層45將透鏡晶片56粘性接合至間隔物晶片44。透鏡晶片56可以包括玻璃基部，或者可以包括類似的透明材料。透鏡晶片56說明性地包括與間隔物晶片44的多個凹陷67a-67c分別對準的多個透鏡41a_41c。換言之，將透鏡晶片56粘性接合到間隔物晶片44可以包括將多個開口 67a-67c與多個透鏡41a_41c對準。在某些實施例中，該方法還可以包括對接合在一起的透鏡晶片56和間隔物晶片44進行固化。
[0065]該方法包括形成穿過透鏡晶片56和第一粘結層45延伸并且進入間隔物晶片44的多個凹陷65a-65d，其中每個凹陷在相鄰透鏡41a-41c之間。在圖示的實施例中，多個凹陷65a-65d是經(jīng)由劃切刀片63形成的。在其它實施例中，例如可以使用蝕刻技術或銑削來形成多個凹陷65a-65d。[0066]該方法包括利用第二粘結層43a_43d來填充凹陷65a_65d。在圖示的實施例中，第二粘結層43a-43d是經(jīng)由噴嘴64分配的。如所示，第二粘結層43a_43d延伸超過透鏡晶片56的上表面。該方法包括將遮光件晶片42粘性接合到第二粘結層43a-43d上。遮光件晶片42說明性地包括多個開口，并且將遮光件晶片粘性接合到透鏡晶片56和間隔物晶片44包括將多個開口與多個透鏡41a-41c對準。
[0067]該方法還包括(使用圖示的劃切刀片66)單片化或劃切接合在一起的間隔物晶片44、透鏡晶片56以及遮光件晶片以限定多個透鏡組件70a-70c。該方法還說明性地包括在劃切之后例如通過溶解粘結釋放層62來釋放載體層61。在此所公開的晶片級工藝可以提供良好的通用性，這是由于完成的晶片產(chǎn)品包括大量透鏡組件70a-70c的二維陣列。取決于傾向的應用，可以自定義單片化步驟來提供想要的配置，即單(圖2)、雙(圖3)或矩陣布置。
[0068]另一方面涉及制作電子設備40的方法，包括形成包含介電層48以及由介電層承載(在介電層之上)的多個導電跡線50的襯底46。該方法可以包括形成由襯底46承載(在其之上)的圖像傳感器IC51，并且形成在襯底46上方的透鏡組件70。透鏡組件70可以包括在襯底46上方的間隔物44、由間隔物承載(在其之上)的第一粘結層45、與圖像傳感器IC51對準并且由第一粘結層承載(在其之上)的至少一個透鏡41、圍繞至少一個透鏡和第一粘結層的外圍表面82a-82b的第二粘結層43、以及由至少一個透鏡和第二粘結層承載(在其之上)的遮光件42。
[0069]得益于在前述說明書和相關附圖中呈現(xiàn)的教導，本領域技術人員將想到本公開的許多修改和其它實施例。因此，要理解的是本公開并不限于公開的特定實施例，并且旨在將修改和實施例包括在所附權利要求的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種電子設備,其特征在于,包括: 襯底，包括介電層以及在所述介電層之上的多個導電跡線； 在所述襯底之上的圖像傳感器集成電路；以及 在所述襯底上方的透鏡組件，包括: 在所述襯底上方的間隔物， 在所述間隔物之上的第一粘結層， 與所述圖像傳感器集成電路對準并且在所述第一粘結層之上的至少一個透鏡， 圍繞所述至少一個透鏡和所述第一粘結層的外圍表面的第二粘結層，以及 在所述至少一個透鏡和所述第二粘結層之上的遮光件。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子設備，其特征在于，其中所述間隔物、所述第二粘結層以及所述遮光件具有對準的外圍表面。
3.根據(jù)權利要求1所述的電子設備，其特征在于，其中所述第二粘結層包括不透明材料。
4.根據(jù)權利要求1所述的電子設備，其特征在于，還包括鄰近所述襯底的另一集成電路；并且其中所述至少一個透鏡包括與所述圖像傳感器集成電路對準的第一透鏡以及與所述另一集成電路對準的第二透鏡。
5.根據(jù)權利要求4所述的電子設備，其特征在于，其中所述另一集成電路包括光源集成電路和附加的圖像傳感器`集成`電路中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求1所述的電子設備，其特征在于，其中所述至少一個透鏡包括具有第一相對側和第二相對側的基部層，在所述第一相對側上的凸透鏡層，以及在所述第二相對側上的凹透鏡層。
7.根據(jù)權利要求1所述的電子設備，其特征在于，還包括在所述襯底與所述透鏡組件之間的第三粘結層。
8.根據(jù)權利要求1所述的電子設備，其特征在于，其中所述襯底包括在所述介電層之上并且耦合至所述多個導電跡線的多個導電接觸。
9.根據(jù)權利要求1所述的電子設備，其特征在于，其中所述至少一個透鏡包括濾光透鏡。
10.一種用于電子設備的透鏡組件，其特征在于，所述電子設備具有包括介電層和在所述介電層之上的多個導電跡線的襯底、以及在所述襯底之上的圖像傳感器集成電路，所述透鏡組件包括: 在所述襯底上方的間隔物； 在所述間隔物之上的第一粘結層； 與所述圖像傳感器集成電路對準并且在所述第一粘結層之上的至少一個透鏡； 圍繞所述至少一個透鏡和所述第一粘結層的外圍表面的第二粘結層；以及 在所述至少一個透鏡和所述第二粘結層之上的遮光件。
11.根據(jù)權利要求10所述的透鏡組件，其特征在于，其中所述間隔物、所述第二粘結層以及所述遮光件具有對準的外圍表面。
12.根據(jù)權利要求10所述的透鏡組件，其特征在于，其中所述第二粘結層包括不透明材料。
13.根據(jù)權利要求10所述的透鏡組件，其特征在于，其中所述至少一個透鏡包括具有第一相對側和第二相對側的基部層，在所述第一相對側上的凸透鏡層，以及在所述第二相對側上的凹透鏡層 。
【文檔編號】G02B7/02GK203423183SQ201320456917
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權日:2013年7月25日
【發(fā)明者】欒竟恩 申請人:意法半導體制造(深圳)有限公司