專利名稱：接觸式圖像傳感器及其感光基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于掃描儀或傳真機(jī)等事務(wù)機(jī)中的圖像擷取裝置，尤指一種接觸式圖像傳感器及其感光基板。
背景技術(shù)：
光電二極管是一種感光元件，當(dāng)其表面受到光線照射時，會根據(jù)所接受到光照的強(qiáng)度而產(chǎn)生相對應(yīng)的電流輸出，該電流再經(jīng)由適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換電路而轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號。在實(shí)際的應(yīng)用中，可將多個光電二極管和與其相配合的轉(zhuǎn)換電路通過半導(dǎo)體制程整合于一片半導(dǎo)體芯片內(nèi)而形成感光芯片。多個感光芯片再以一定次序排列組合即可形成感光陣列。感光陣列可進(jìn)一步配合外圍的電路設(shè)計而制作于一塊電路板上形成一感光基板，再將光源和柱狀透鏡依光學(xué)要求與此電路板精密組合后即構(gòu)成所謂的接觸式圖像傳感器(ContactImage Sensor，CIS)。如今，接觸式圖像傳感器已廣泛地應(yīng)用于掃描儀和傳真機(jī)等事務(wù)處理機(jī)上。
當(dāng)使用接觸式圖像傳感器進(jìn)行文件掃描時，光源會投射光線至待掃描物上，經(jīng)待掃描物反射或透射的光線經(jīng)由柱狀透鏡而匯聚，最終投射于感光陣列上，由感光陣列中每一個光電二極管進(jìn)行感光后將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號，再由掃描儀主板上相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路(如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路)將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后由軟件將這些數(shù)字信號編排組合成電子圖像文件。由于每一個光電二極管均對應(yīng)了掃描線上的相應(yīng)位置，因此根據(jù)這些位置上收集到的光電流的強(qiáng)弱，經(jīng)由時序控制電路和放大電路處理后，即可還原出原稿上該位置的圖案和色彩。
臺灣專利公告第447211號揭示了一種習(xí)知的接觸式圖像傳感器。請參照圖1所示，該接觸式圖像傳感器包括蓋體102、柱狀透鏡陣列104、線性光源106、本體108和感光基板110。感光基板110的一側(cè)靠近其邊緣處縱向排列了多片感光芯片1120，這些感光芯片1120長度相同且等間隔分布，共同組成一個感光陣列112。類似的感光陣列結(jié)構(gòu)還可參見臺灣專利公告第278687號，該專利更加清楚地揭示了感光芯片是等長度均勻地排列于感光基板上的。這種由多片感光芯片接續(xù)而成的感光陣列中間存在接續(xù)點(diǎn)而會損失接續(xù)點(diǎn)位置的部分圖像。對于反射式文件掃描來說，由于要求的圖像分辨率較低，所以可以通過軟件計算來補(bǔ)正接續(xù)點(diǎn)位置損失的影像，從而得到可接受的圖像數(shù)據(jù)，然而對于底片掃描來說，通常精度和分辨率的要求都比較高，故與底片寬度相對應(yīng)的感光芯片必須是整片的，不能存在接續(xù)點(diǎn)。日常生活中最常見的底片寬度為35毫米，經(jīng)過計算，要掃描35毫米寬度的底片，對應(yīng)的感光芯片的長度至少要達(dá)到27毫米，故在習(xí)知技術(shù)中兼有反射式文件掃描功能與底片掃描功能的圖像傳感器中每一片感光芯片的長度均為27毫米。對于半導(dǎo)體制程而言，習(xí)知的晶圓切割方式請參照圖2所示，晶圓202被盡可能多的切割成若干片長度相同(如27毫米)的芯片204，該些芯片204便可被用來制造所述的感光芯片。然而，這種晶圓切割方式會造成晶圓周邊區(qū)域的大量浪費(fèi)，如圖2中標(biāo)號為206的空白區(qū)域即表示晶圓中的無用區(qū)域。由于一片晶圓的成本是固定的，能從中切割越多的有效芯片，則單片芯片的成本就越低，從而制造一個感光基板或一個圖像傳感器的成本就會越低，反之，如果晶圓中的無用區(qū)域越大，則制造一個感光基板或一個圖像傳感器的成本就會越高。顯然，上述習(xí)知的從一片晶圓上切割長度相同的芯片來制造的圖像傳感器及其感光基板的成本均難以得到控制。
鑒于上述原因，本發(fā)明提供一種低成本的接觸式圖像傳感器及其感光基板。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種低成本的接觸式圖像傳感器及其感光基板，其主要從晶圓的利用率方面進(jìn)行考慮而降低單片感光芯片的成本，進(jìn)而達(dá)到降低感光基板和圖像傳感器成本的目的。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種專門針對上述低成本的接觸式圖像傳感器而設(shè)計的晶圓的切割方案，以利用一片晶圓制造出盡可能多的感光芯片。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種具有特定感光芯片排列方式的感光基板，該感光基板既能結(jié)合反射式文件掃描也能結(jié)合底片的精密掃描，且感光基板的成本低廉。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明提供一種可結(jié)合反射式文件掃描與底片掃描的接觸式圖像傳感器及其感光基板。該圖像傳感器包括感光基板、光源和透鏡。其中感光基板包括一個縱長的印刷電路板和設(shè)置在印刷電路板上的感光陣列，該感光陣列包括沿印刷電路板的縱向依次排列成一列的至少一片長感光芯片和若干片短感光芯片。長感光芯片的長度至少要達(dá)到掃描底片寬度所需的感光長度，長、短感光芯片共同構(gòu)成的感光陣列的長度至少要達(dá)到掃描反射式文件寬度所需的感光長度。掃描時，光源發(fā)出的光線照射到待掃描物(反射式文件或底片)上，經(jīng)待掃描物反射或透射至透鏡，并由透鏡匯聚至感光陣列，再由感光陣列感受光線的強(qiáng)弱，把強(qiáng)弱不同的光信號轉(zhuǎn)換為電信號而輸出至印刷電路板。當(dāng)掃描底片時，只需要長感光芯片進(jìn)行感光；當(dāng)掃描反射式文件時，感光陣列上所有長、短感光芯片都需要進(jìn)行感光。
上述長感光芯片和短感光芯片均可由同一片晶圓切割而成。在該晶圓的邊緣或靠近中央的位置縱向切割出一列長芯片組，其余部分均切割成長度相同的短芯片組。其中，長芯片組再經(jīng)橫向切割而成多片長感光芯片，每一個短芯片組再經(jīng)橫向切割而成多片短感光芯片。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明接觸式圖像傳感器及其感光基板在既能結(jié)合反射式文件掃描又能結(jié)合底片掃描的前提下，從降低感光基板上每一片感光芯片的成本著手，最大限度的提高了晶圓利用率，從成本固定的單片晶圓中切割出盡可能多的感光芯片，從而降低感光基板的成本，并進(jìn)一步降低了圖像傳感器的成本。

圖1是習(xí)知的接觸式圖像傳感器的組成示意圖。
圖2是習(xí)知的感光芯片于晶圓上的排列方式示意圖。
圖3是本發(fā)明接觸式圖像傳感器的組成示意圖。
圖4是本發(fā)明感光基板的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，主要揭示感光芯片在感光基板上的一種排列方式。
圖5是本發(fā)明感光基板的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，主要揭示感光芯片在感光基板上的另一種排列方式。
圖6是一示意圖，主要揭示本發(fā)明接觸式圖像傳感器中長感光芯片與底片寬度的對應(yīng)關(guān)系，以及感光陣列與反射式文件寬度的對應(yīng)關(guān)系。
圖7是圖4和圖5中所揭示的感光芯片于晶圓上的一種排列方式的示意圖。
圖8是圖4和圖5中所揭示的感光芯片于晶圓上的另一種排列方式的示意圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明接觸式圖像傳感器是一圖像擷取裝置，其主要應(yīng)用于結(jié)合有反射式文件掃描功能與底片掃描功能的掃描儀或傳真機(jī)等事務(wù)機(jī)中。請參閱圖3所示，本發(fā)明接觸式圖像傳感器3主要包括有具有一定縱向尺寸的本體31、安裝于本體31上部收容空間內(nèi)的透鏡32和光源33、可封住本體31上部開口的蓋體34，以及安裝于本體31下部的感光基板35。其中，透鏡32可以采用柱狀透鏡陣列，也可以采用高景深的光學(xué)透鏡。光源33包括發(fā)光二極管332以及沿縱向延伸的導(dǎo)光板334。掃描時，光源33發(fā)出的光照射到待掃描文件(反射式文件或底片)上并被待掃描文件反射或透射，反射光或透射光經(jīng)過透鏡32正向等倍地聚焦在感光基板35上。在一個特定的實(shí)施例中，光源33可以是冷陰極管(Cold Cathode Flourcent Lamp)構(gòu)成的白色光源，而與其配合的感光陣列則是彩色感光陣列。由于本體31、透鏡32、光源33和蓋體34的結(jié)構(gòu)皆屬習(xí)知技術(shù)，故此處不再贅述。以下結(jié)合本發(fā)明的較佳實(shí)施方式著重介紹感光基板35。
圖4和圖5分別揭示了本發(fā)明感光基板的第一和第二實(shí)施方式。感光基板35(35’)包括具有一定縱向尺寸的印刷電路板352(352’)和設(shè)置于印刷電路板352(352’)上的感光陣列354(354’)及控制電路355(355’)。感光陣列354(354’)由一片靠近縱向邊緣的長感光芯片(簡稱長芯片)356(356’)和多片長度相同的短感光芯片(簡稱短芯片)358(358’)連續(xù)排列而成。所有的感光芯片排列成一行，長芯片356(356’)位于該行的起始端(如圖4所示)或最末端(如圖5所示)。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，長芯片不局限于位于感光陣列的一端。此處所稱的“長芯片”是指在底片掃描中，其長度足夠感測來自底片寬度的反射光或透射光的芯片，對于常見的35毫米寬度底片來說，該長芯片的長度應(yīng)該大于27毫米；而所稱的“短芯片”是指長度小于長芯片長度的芯片。在第一與第二實(shí)施方式中，僅長芯片356(356’)與短芯片358(358’)在印刷電路板352(352’)上的排列位置不同，而長芯片356(356’)與短芯片358(358’)各自的長度及工作原理均相同，故以下僅結(jié)合圖4和圖6對第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。長芯片356與短芯片358工作時所需的控制信號不同，控制電路355即針對長芯片356與短芯片358分別發(fā)送不同的控制信號(如時鐘信號)，以保證長、短芯片356、358都能正常工作。本發(fā)明接觸式圖像傳感器3既可應(yīng)用于反射式文件62的掃描亦可應(yīng)用于底片61的掃描。由于掃描底片61所要求的精度比較高，故在感光陣列354中，對應(yīng)于底片61寬度的長芯片356必須是一片能夠滿足底片61的感光長度的芯片，不能由幾片短芯片拼接而成，否則會造成芯片拼接位置圖像的損失；而反射式文件62的掃描精度要求比較低，加上芯片成本方面的考量，故采用芯片拼接的方式來得到一長列感光陣列，該感光陣列的長度必須足以滿足反射式文件62的感光長度，而在拼接處損失的圖像則可以通過軟件計算來補(bǔ)足。在掃描底片61時，只需要長芯片356進(jìn)行感光；在掃描反射式文件62時，感光陣列354上所有的芯片都需要進(jìn)行感光。在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，光源33發(fā)出的光線照射到待掃描物61或62上，經(jīng)待掃描物61或62透射至透鏡32，并由透鏡32匯聚至感光陣列354，控制電路355根據(jù)待掃描文件的類型而發(fā)出不同的時鐘信號，以驅(qū)動相應(yīng)的感光芯片工作，被驅(qū)動的感光芯片感受光學(xué)明亮變化，把強(qiáng)弱不同的光信號轉(zhuǎn)換為電信號而輸出至印刷電路板352上的相應(yīng)處理電路(未圖標(biāo))，從而得到待掃描物寬度上的一行圖像數(shù)據(jù)。然后接觸式圖像傳感器3在傳動機(jī)構(gòu)(未圖示)的帶動下沿待掃描物61或62的長度方向移動，進(jìn)而得到待掃描物61或62寬度上的多行影像數(shù)據(jù)，直到最末一行掃描完畢。最后，由上述印刷電路板352上的處理電路把其收集到的所有圖像數(shù)據(jù)的電信號整合成電子圖像文件。在掃描底片61時，圖像傳感器3既可使用彩色感光陣列搭配白色光源作為掃描時的穿透性光源，也可以使用黑白感光陣列搭配彩色光源切換紅綠藍(lán)三色光作為掃描時的穿透性光源。具體的說，光源可以是由一組發(fā)光二極管和一個導(dǎo)光板構(gòu)成的彩色光源，而相應(yīng)的感光陣列則是黑白感光陣列；或者光源是由一組發(fā)光二極管和一個導(dǎo)光板構(gòu)成的白色光源，而相應(yīng)的感光陣列是彩色感光陣列；又或者光源是由一個冷陰極管(Cold Cathode Flourcent Lamp)構(gòu)成的白色光源，而相應(yīng)的感光陣列則是彩色感光陣列。
在本發(fā)明中，之所以設(shè)計成這種由至少一片長芯片356與多片短芯片358共同組成感光陣列354的結(jié)構(gòu)形式，主要是從芯片成本方面加以考慮的。對于半導(dǎo)體制程而言，一片晶圓的成本是固定的，如果都切割成短芯片顯然不能夠滿足底片所需的感光長度，而如果都切割成長芯片則會造成晶圓的大面積浪費(fèi)(如圖2所示)。又考慮到不同片晶圓的光電特性會相差很遠(yuǎn)，制造一個圖像傳感器不適合從不同晶圓上截取芯片。故，本發(fā)明提出在一片晶圓上設(shè)計長短不同的兩種芯片的設(shè)計方案。
請參照圖7所示，在晶圓7的邊緣設(shè)計一列縱長的矩形長芯片組72，其余部分盡可能多的設(shè)計成縱長的矩形短芯片組74。該長芯片組72再沿橫向切割成多片長度相同的長芯片356(356’)，而每一短芯片組74再沿橫向切割成多片長度相同的短芯片358(358’)，這些長、短芯片356(356’)、358(358’)可以按照圖4和圖5所揭示的方式排列成多個感光陣列354(354’)，進(jìn)而制造成多個圖像傳感器3。圖中空白部分表示無用區(qū)域76，顯然在這種設(shè)計方案中，無用區(qū)域比圖2中的無用區(qū)域206要少很多，即晶圓的利用率得以提高，而單片感光芯片356(356’)、358(358’)的成本則相對降低，并進(jìn)一步降低接觸式圖像傳感器3的成本。
再請參照圖8所示，在晶圓7’的較中央位置設(shè)計一列縱長的矩形長芯片組72’，其余部分盡可能多的設(shè)計成縱長的矩形短芯片組74’。與第一設(shè)計方案相同，長芯片組72’與短芯片組可分別沿橫向切割成多片長芯片356(356’)和多片短芯片358(358’)來排列成多個感光陣列354(354’)，進(jìn)而制造出多個圖像傳感器3。顯然該設(shè)計方案中的無用區(qū)域76’比圖2中的無用區(qū)域206少了很多。由此可知，該設(shè)計也能提高晶圓的利用率，從而降低圖像傳感器3的制造成本。
當(dāng)然，本發(fā)明還有其它的設(shè)計方式，可以根據(jù)需要，在一片晶圓上設(shè)計多片長芯片組，且可以根據(jù)底片在掃描平臺上的位置來調(diào)整長芯片于感光基板上的排列位置，并可以根據(jù)同時掃描底片的數(shù)量來改變感光陣列中長芯片的數(shù)量。
通過上述分析可知，與習(xí)知技術(shù)相比，本發(fā)明接觸式圖像傳感器3及其感光基板35都具有較佳的芯片成本優(yōu)勢，相較于都是使用長芯片所制成的圖像傳感器或感光基板成本約可降低20％。另外，長、短芯片排列制造于同一片晶圓內(nèi)，可使長、短芯片的光電特性趨進(jìn)一致，避免兩者均勻度差異太大使影像掃描不良。
權(quán)利要求
1.一種接觸式圖像傳感器，包括感光基板、光源和光學(xué)組件，其中感光基板包括印刷電路板和設(shè)置在印刷電路板上的感光陣列；光源發(fā)出的光線照射至待掃描物上，再由待掃描物反射或透射；光學(xué)組件用來將待掃描物反射或透射的光線匯聚至感光陣列；其特征在于感光陣列包括沿印刷電路板的一定方向連續(xù)排列的多片感光芯片，該些感光芯片中包括長度不同的至少一片長感光芯片和至少一片短感光芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述長感光芯片位于感光基板的縱向末端。
3.如權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述感光陣列包括一片長感光芯片和多片短感光芯片，長感光芯片與短感光芯片排列成一行，長感光芯片位于該行芯片中的起始端或最末端。
4.如權(quán)利要求2或3所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述光源是由一組發(fā)光二極管和一個導(dǎo)光板構(gòu)成的彩色光源；所述感光陣列是黑白感光陣列。
5.如權(quán)利要求2或3所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述光源是由一組發(fā)光二極管和一個導(dǎo)光板構(gòu)成的白色光源；所述感光陣列是彩色感光陣列。
6.如權(quán)利要求2或3所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述光源是由一個冷陰極管構(gòu)成的白色光源；所述感光陣列是彩色感光陣列。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述長感光芯片的長度至少要滿足掃描底片所需的感光長度。
8.如權(quán)利要求7所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述長感光芯片的長度不小于27毫米。
9.如權(quán)利要求7所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述長感光芯片和短感光芯片由同一片晶圓切割而成。
10.如權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器，其特征在于所述感光基板還包括控制電路，用于對長感光芯片和短感光芯片分別提供不同的控制信號。
11.一種結(jié)合底片掃描與反射式文件掃描功能的圖像傳感器，包括光源，其所發(fā)出的光線可照射至底片或反射式文件上；感光陣列；以及透鏡，其將光源發(fā)出的經(jīng)底片或反射式文件反射或透射的光線匯聚在感光陣列上；其特征在于感光陣列包括至少一片長感光芯片和至少一片短感光芯片，所述長感光芯片的長度至少達(dá)到底片所需的感光長度，所述感光陣列的長度至少達(dá)到反射式文件所需的感光長度。
12.如權(quán)利要求11所述的圖像傳感器，其特征在于所述長感光芯片的長度不小于27毫米。
13.如權(quán)利要求12所述的圖像傳感器，其特征在于所述感光陣列包括一片長感光芯片和多片短感光芯片。
14.如權(quán)利要求13所述的圖像傳感器，其特征在于所述長感光芯片和所有短感光芯片依次連續(xù)排列成一行，長感光芯片位于該行的起始端或最末端。
15.如權(quán)利要求14所述的圖像傳感器，其特征在于所述長感光芯片和短感光芯片由同一片晶圓切割而成。
16.如權(quán)利要求13或15所述的圖像傳感器，其特征在于所述感光基板還包括控制電路，用于對長感光芯片和短感光芯片分別提供不同的控制信號。
17.一種感光基板，其特征在于該感光基板包括縱長的印刷電路板；若干片安裝于印刷電路板上的短感光芯片，該些短感光芯片的長度相同，并沿印刷電路板的縱向排列成一行；一片安裝于印刷電路板上的長感光芯片，其長度大于任一短感光芯片，且該長感光芯片與所有短感光芯片排列于同一行，并位于該行的起始端或最末端；以及印刷電路板上的控制電路，其用于對長感光芯片和短感光芯片分別提供不同的控制信號，以分別驅(qū)動長、短感光芯片工作。
18.如權(quán)利要求17所述的感光基板，其特征在于長感光芯片與短感光芯片由同一片晶圓切割而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于掃描儀或傳真機(jī)等事務(wù)機(jī)的接觸式圖像傳感器及其感光基板。該圖像傳感器包括感光基板、光源和透鏡。掃描時，光源發(fā)出的光線照射到待掃描物上，經(jīng)待掃描物反射或透射至透鏡，并由透鏡匯聚至感光基板。感光基板上包括至少一片長感光芯片和若干片短感光芯片。當(dāng)掃描底片時，只需要長感光芯片進(jìn)行感光；當(dāng)掃描反射式文件時，感光基板上所有長、短感光芯片都需要進(jìn)行感光。本發(fā)明由于提高了成本固定的單片晶圓的利用率，使得制造單個感光基板的成本降低，進(jìn)而降低了單個圖像傳感器的成本。
文檔編號H04N1/03GK1885897SQ20051007849
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者羅文安 申請人:亞泰影像科技股份有限公司