專利名稱：圖象拾取模塊以及圖象拾取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖象拾取模塊以及一種圖象拾取設(shè)備，尤其是涉及一種集成了一個圖象光學(xué)系統(tǒng)以及一個半導(dǎo)體芯片的圖象拾取模塊的結(jié)構(gòu)。
相關(guān)的
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的小型圖象拾取模塊中，已經(jīng)集成了一個圖象透鏡以及一個半導(dǎo)體芯片。
作為小型圖象拾取模塊的例子，附圖57A與附圖57B示出了一種與日本專利申請?zhí)卦S公開No.09-027606中公開的距離測量模塊相似的結(jié)構(gòu)。附圖57A和附圖57B示出了一個透鏡元件51以及一個COG(玻璃上的芯片)結(jié)構(gòu)50，其中有一個半導(dǎo)體芯片54被放置于玻璃基底53的下表面上。透鏡元件51是由塑料或者玻璃澆鑄而成的，并且具有透鏡51L，51R，用于形成兩個圖象從而利用三角法則測量到達物體的距離。而且，半導(dǎo)體芯片54也具有由光敏器件的一維陣列構(gòu)成的光敏部分57L，57R，并且由透鏡51L，51R傳輸?shù)奈矬w光線分別聚焦在光敏單元57L，57R上。
在玻璃基底53的上表面，印刷了一層如圖57B所示的模型的光遮蔽層55從而形成了一個遮光膜，并且在玻璃基底53的下表面形成了一個光遮蔽/傳導(dǎo)元件56，用作半導(dǎo)體芯片54的連接終端以及用作外部終端。
這樣的COG結(jié)構(gòu)允許省去諸如塑料的傳感器組件，并且具有透鏡的完整結(jié)構(gòu)允許省去透鏡筒，因此生產(chǎn)成本可以被保持相對較低。
在另一方面，與COG結(jié)構(gòu)相比，通過導(dǎo)線連接的半導(dǎo)體芯片的包將造的大而厚，并且造成了更高的成本。因此，這里建議一種使用熱/紫外線可固化樹脂粘接光敏單元的技術(shù)。附圖58A到58H示意性的示出了表明圖象拾取模塊(半導(dǎo)體設(shè)備)的生產(chǎn)步驟的剖視圖，公開于日本專利申請?zhí)卦S公開No.11-121653當(dāng)中，其中附圖58A是半導(dǎo)體芯片1的剖視圖，以及附圖58B是附圖58A所示的從下面看的半導(dǎo)體芯片1的平面圖。
尤其是在生產(chǎn)過程中，首先要準備一個半導(dǎo)體芯片1，該芯片具有在其外部邊緣附近的電極襯墊(連接襯墊)以及由在中央位置緊密裹在一起的微透鏡構(gòu)成的微透鏡組3。電極襯墊由例如Al或者Cr構(gòu)成，以及微透鏡組3由例如塑料原料構(gòu)成。半導(dǎo)體芯片1可以是例如包括一個光電傳感器以及一個CCD的固態(tài)圖象拾取設(shè)備。光電傳感器可以由例如用于通過將微透鏡組3從外部接收的光轉(zhuǎn)換成能夠被CCD傳送的電信號從而產(chǎn)生一個圖象信號的光電二極管構(gòu)成。
為了形成微透鏡組3，首先要形成一個塑料薄膜，然后預(yù)定模式的保護膜就形成于其上。然后進行加熱將保護膜的邊角弄圓，這樣就形成了微透鏡。半導(dǎo)體芯片是通過已知的方法準備的。為了實現(xiàn)微透鏡組3的聚光功能，需要將半導(dǎo)體芯片放置于玻璃基底之上，且在玻璃基底與半導(dǎo)體芯片的光敏元件之間形成一個中空的部分。
下文將以使用金球以及導(dǎo)電樹脂為例解釋半導(dǎo)體芯片1與玻璃基底的連接。如圖58C所示，一個例如大小為30-80μm的金球被球連接設(shè)備放置在半導(dǎo)體芯片1的電極襯墊2上。
這樣，如圖58D所示，導(dǎo)電樹脂5附著在金球4的下面的部分。導(dǎo)電樹脂5，例如通過使用一個表面被導(dǎo)電樹脂完全覆蓋的調(diào)色板，可以附著在金球4上。導(dǎo)電樹脂5由例如分散在環(huán)氧樹脂中的銀質(zhì)微粒(銀膠)構(gòu)成。
這樣，如圖58E所示，透明基底7(例如玻璃基底)的電極6通過金球4被連接在相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片1的電極襯墊2上，并且進行加熱從而固化了導(dǎo)電樹脂5，借此，透明基底7的電極6以及半導(dǎo)體芯片1的電極襯墊2以預(yù)定的方式電連接。執(zhí)行的加熱可以在例如100度到200度的條件下持續(xù)30分鐘。電極6由例如Cr或Ni構(gòu)成，并且通過蒸發(fā)、電鍍或者噴濺形成在透明基底7之上，并且通過影印或者蝕刻成型。
透明基底7由絕緣的透明材料例如玻璃，聚碳酸酯，聚酯或者(capton)構(gòu)成，最好是玻璃。下文將介紹一個由玻璃構(gòu)成的透明基底7的例子。如圖58F所示，光遮蔽罩位于玻璃基底7的下表面相對的一側(cè)，并且從玻璃基底7的下面輻射電磁波(例如紫外線)15。光遮蔽罩14具有一個預(yù)定的模式用于僅在包含微透鏡3的區(qū)域傳送電磁波15。電磁波15可以是例如紫外線，紅外線，可見光或者X射線，并且最好是紫外線。下文將介紹使用紫外線作為電磁波15的情況。在紫外線光15的照射下，絕緣的熱的-紫外線可固化樹脂12就從毛細管11被提供到半導(dǎo)體芯片1與玻璃基底7之間的溝，例如在正常的溫度下。
熱-紫外線可固化樹脂12通過毛細現(xiàn)象從其尾部向其中央位置流入半導(dǎo)體芯片1與玻璃基底7之間的溝。
熱-紫外線可固化樹脂12能夠通過紫外線照射或者加熱的方式固化或者被硬化。它流入不被紫外線光15照射的區(qū)域并且在紫外線光15可照射的區(qū)域被固化。結(jié)果是，熱-紫外線可固化樹脂12在紫外線光可照射的區(qū)域13與沒有被紫外線光照射到的區(qū)域之間的邊界被硬化。
一旦熱-紫外線可固化樹脂12在這樣的邊界被硬化，它就不再流入紫外線光照射的區(qū)域13。但是，實際上，熱-紫外線可固化樹脂12的硬化需要一定的時間，它是在其稍稍流入紫外線可照射區(qū)域13以后被硬化的。
半導(dǎo)體芯片1的電極襯墊2以及玻璃基底7的電極6通過金球4被連接起來，并且熱-紫外線可固化樹脂12完全覆蓋了電極襯墊2和金球4以及一部分電極6。
從毛細管11提供的熱-紫外線可固化樹脂12在其充分的進入半導(dǎo)體芯片1與玻璃基底7之間的溝以后終止。
如圖58F所示的紫外線光照射區(qū)域13當(dāng)從上面看時是一個矩形區(qū)域，如圖58H所示。但是，矩形區(qū)域的中央部分不需要紫外線的照射。以這樣的方式，在半導(dǎo)體芯片1的微透鏡組3和玻璃基底7之間就形成了一個中空的部分13，并且熱-紫外線可固化樹脂12就是這樣形成的從而環(huán)繞這樣的中空部分13。
但是，在這種情況下，只有位于邊界部分的熱-紫外線可固化樹脂12被硬化而且在沒有被紫外線光15照射的區(qū)域的熱-紫外線可固化樹脂12沒有被硬化。
然后，如圖58G所示，提供了一個加熱器16用于硬化沒有被紫外線光15照射到的區(qū)域的熱-紫外線可固化樹脂12。加熱可以在例如80度的條件下進行5個小時。這樣，通過加熱在半導(dǎo)體芯片1與玻璃基底之間的整個區(qū)域內(nèi)熱-紫外線可固化樹脂12被完全的硬化。如圖58F所示的紫外線硬化可被稱為預(yù)硬化而如圖58G所示的熱硬化可被稱為主硬化。通過上面描述的過程，就完成了COG結(jié)構(gòu)。
附圖58G是沿著附圖58H的58G-58G線的剖視圖，并且熱-紫外線可固化樹脂12被形成為環(huán)繞著中空部分13的形狀。金球4電子的或機械地將半導(dǎo)體芯片1的電極襯墊2與玻璃基底7的電極6連接起來。但是，由于通過金球4的機械連接較弱，它被位于半導(dǎo)體芯片1與玻璃基底7之間的熱-紫外線可固化樹脂12加固。通過絕緣電連接的熱-紫外線可固化樹脂12沒有改變半導(dǎo)體芯片1與玻璃基底7之間的電連接。
通過上面描述的過程，包括微透鏡的光敏單元被透明基底以及熱-紫外線可固化樹脂封存，因此，能夠被保護起來防止灰塵的侵入以及由于空氣中的潮濕使其退化。微透鏡通常具有一個凸向光的入射方向的表面從而通過光-樹脂或者光-玻璃分界面上的光的衍射，使入射光聚焦在小于微透鏡的光敏器件上，從而提高了光敏元件的光接收效率。
前面提到的專利申請也公開了批量生產(chǎn)上述的圖象拾取模塊的方法。
附圖59是透明基底(例如玻璃基底)7的平面圖。玻璃基底7具有例如150mm的長度，150mm的寬度，1mm的厚度，并且被分成10*10的塊，每一塊都是15mm的長，15mm的寬，以及1mm的厚度。
通過在每一塊內(nèi)都放置一個半導(dǎo)體芯片1，放置在玻璃基底7上的半導(dǎo)體芯片1總共有100個。每一個半導(dǎo)體芯片都是例如8mm的長以及6mm的寬。
然后樹脂被引入到半導(dǎo)體芯片1與玻璃基底7之間，并且通過諸如紫外線光進行預(yù)硬化。然后玻璃基底7被放置在150度的烘箱中加熱30分鐘使樹脂硬化，這樣就將半導(dǎo)體芯片1固定在了玻璃基底7上。然后玻璃基底7被刀具沿這塊邊界線43切開，這樣就分離了每一個圖象拾取模塊。就這樣，以這種方式完成了100塊圖象拾取模塊。
圖60示出具有分布折射率透鏡的傳統(tǒng)圖象拾取模塊的透視圖。
一個光敏單元60形成在一個由例如硅基底構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片61上。多個透鏡單元62在一個平面形成了一列，并且由分布折射率透鏡62A到62L構(gòu)成。它們以這種方式，即它們的出口終端表面與圖象拾取平面60A相連的方式，被提供于光敏元件60的圖象拾取平面60A上，這樣許多透鏡單元60傳送的光就被提供給圖象拾取平面60A。分布的折射率透鏡62A到62L具有各自不同的折射率的分布從而具有不同的焦距或者不同的焦點，因此與物體的許多焦點位置對應(yīng)的圖象數(shù)據(jù)能夠被同步的產(chǎn)生。
這樣的結(jié)構(gòu)，就如COG的結(jié)構(gòu)的情況下，允許省去諸如塑料的傳感器包而且集成的透鏡結(jié)構(gòu)允許省去透鏡筒，因此制造成本就會保持相對較低。
但是，根據(jù)上面描述的傳統(tǒng)技術(shù)中的透鏡集成的圖象拾取模塊的制造存在著下述的缺點。
(技術(shù)缺陷1)如圖57A，57B以及60所示的結(jié)構(gòu)允許在不需要傳感器包的情況下獲得圖象拾取模塊，但是，由于光敏元件沒有被封存，所以阻止灰塵的侵入或者防止由于空氣的潮濕使微透鏡組或過濾層變壞是困難的。而且，使用了熱-紫外線可固化樹脂的封存技術(shù)，在附圖58A到58H中介紹的，沒有應(yīng)用于圖57A和57B示出的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，這是由于光遮蔽層55覆蓋了半導(dǎo)體芯片的整個表面并且截取了來自于其前側(cè)的光線。
而且將圖象透鏡與半導(dǎo)體芯片耦合起來的步驟必須進行主動的排列，包括許多調(diào)整的步驟。
而且，即使如果圖象透鏡被集成在玻璃基底7上，如圖59所示，仍然需要圖象透鏡與相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片進行精確的排列校準，因此許多調(diào)整步驟仍然是不可避免的。
而且在玻璃基底上必須形成一個ITO薄膜用于與外部的電子電路進行連接，結(jié)果導(dǎo)致了成本上的缺陷。
考慮到這樣的技術(shù)缺陷1，本發(fā)明的目的是提供一種集成了圖象透鏡類型的圖象拾取模塊，使得光敏單元的封存變得容易。
本發(fā)明的另一個目的是簡化圖象透鏡與半導(dǎo)體芯片的排列校準步驟，由此提供了一種便宜高效的集成了圖象透鏡類型的圖象拾取模塊。
(技術(shù)缺陷2)附圖57A所示的圖象拾取模塊由于圖象透鏡僅由一個單個的透鏡51構(gòu)成，所以其用作一種圖象拾取的光學(xué)系統(tǒng)在光學(xué)性能上是不充分的。盡管可以想到增加透鏡或者具有透鏡功能的表面的數(shù)目，但是這樣的增加將增加圖象拾取光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。而且也會產(chǎn)生與由分布折射率透鏡構(gòu)成的圖象拾取光學(xué)系統(tǒng)的情況相似的缺陷。
考慮到這樣的技術(shù)缺陷2，本發(fā)明的目的是提供一種具有改進的圖象拾取功能的集成透鏡類型的圖象拾取模塊以及一種具有這樣的圖象拾取模塊的圖象拾取設(shè)備。
發(fā)明的簡述根據(jù)本發(fā)明，上文提到的技術(shù)缺陷1可以通過具有一個半導(dǎo)體芯片的圖象拾取模塊來解決，該半導(dǎo)體芯片包括一個光敏元件陣列以及一個用于將光線導(dǎo)入光敏元件陣列的光學(xué)元件，其中該光學(xué)元件包括一個成象單元以及一個光遮蔽層，而且在半導(dǎo)體芯片與光學(xué)元件之間但是在光的入射方向上在光遮蔽層之外形成了一個粘接部，并且光學(xué)元件與半導(dǎo)體芯片通過該粘接部被固定在一起。
根據(jù)本發(fā)明，上文提到的技術(shù)缺陷2可以通過一個圖象拾取模塊來解決，該圖象拾取模塊包括一個位于半導(dǎo)體芯片之上的光學(xué)元件，其中該光學(xué)元件包括一個第一透鏡以及一個第二透鏡，而且該第二透鏡與第一透鏡相應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，也提供了一種具有一個半導(dǎo)體芯片的圖象拾取模塊，該半導(dǎo)體芯片包括一個光敏元件陣列以及一個用于將光線導(dǎo)入光敏元件陣列的光學(xué)元件，其中光學(xué)元件包括一個光遮蔽層，一個第一透鏡以及一個與第一透鏡相對應(yīng)的第二透鏡，并且在半導(dǎo)體芯片與光學(xué)元件之間但是在光的入射方向上在光遮蔽層之外形成了一個粘接部，并且該光學(xué)元件與半導(dǎo)體芯片通過該粘接部被固定。
附圖的簡要說明附

圖1A是表明構(gòu)成本發(fā)明的實施例1圖象拾取模塊的結(jié)構(gòu)的示意性的剖視圖；附圖1B是表明本發(fā)明的圖象拾取模塊的另一種結(jié)構(gòu)的示意性的剖視圖；附圖2A是構(gòu)成本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的光學(xué)元件的上基底的平面圖；附圖2B是構(gòu)成本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的光學(xué)元件的下基底的平面圖；附圖2C是本發(fā)明的實施例的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖；附圖3是沿著圖2C的線3-3的半導(dǎo)體芯片的示意性的剖視圖；附圖4是表明照射到本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的光線入射方向的示意性的剖視圖；附圖5是表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中上基底組件的平面圖；附圖6表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中下基底組件的平面圖；附圖7是表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中半導(dǎo)體晶片的平面圖；附圖8是表明本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中粘接部硬化步驟的示意性的剖視圖；附圖9A是表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中從光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件中分離圖象拾取模塊的步驟的平面圖；附圖9B是沿著圖9A中的線9B-9B的示意性的剖視圖；附圖10是表明形成在上基底組件上的兩個凸透鏡的平面圖；附圖11是表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中對于光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件的切割步驟的示意性的剖視圖；附圖12是表明本發(fā)明的實施例2的圖象拾取模塊的示意性的剖視圖；附圖13A是構(gòu)成本發(fā)明的實施例2的圖象拾取模塊的光學(xué)元件的下基底的平面圖；附圖13B表明本發(fā)明的實施例2的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖；附圖14是表明在本發(fā)明的實施例2的圖象拾取元件的生產(chǎn)過程中在將光學(xué)元件細件與半導(dǎo)體晶片連接起來的步驟中半導(dǎo)體晶片的平面圖；附圖15A是表明本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的下基底的平面圖；附圖15B是表明本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖；附圖16是表明在本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中下基底組件的平面圖；附圖17是表明在本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中半導(dǎo)體晶片的平面圖；附圖18是表明在本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中上基底組件的平面圖；附圖19是沿著附圖18的線19-19的示意性的剖視圖；附圖20是表明在本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中對于光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件的切割步驟的示意性的剖視圖；
附圖21是本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的平面圖；附圖22是沿圖21中的線22-22的示意性的剖視圖；附圖23是表明本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊與外部電子電路的的連接狀況和封存狀況的示意性的剖視圖；附圖24是表明在本發(fā)明的實施例4的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中紫外線照射到光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件的步驟的示意性的剖視圖；附圖25是表明本發(fā)明的實施例4的圖象拾取模塊的示意性的剖視圖；附圖26A是表明本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的平面圖；附圖26B是沿著圖26A的線26B-26B的示意性的剖視圖；附圖26C是表明構(gòu)成本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖；附圖27是附圖26C的區(qū)域Z的放大的示意性的剖視圖；附圖28表明在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊中提供的立體透鏡的物體圖象與圖象拾取區(qū)域之間的位置關(guān)系；附圖29是表明當(dāng)圖28所示的圖象拾取區(qū)域被投射的時候象素之間的位置關(guān)系；附圖30是表明被放置在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊上的隔離組件的平面圖；附圖31是表明在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中半導(dǎo)體晶片的平面圖；附圖32是表明在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中將隔離組件密封到半導(dǎo)體晶片上的步驟的平面圖；附圖33是表明紅外線切割濾波器的頻譜傳輸特性的圖表；附圖34是表明在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中，在將立體光學(xué)元件分離成每一個圖象拾取模塊之前，將立體光學(xué)元件組件與半導(dǎo)體晶片粘合在一起的步驟的平面圖；附圖35是表明在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中對于具有切割刀片的半導(dǎo)體晶片的切割步驟的示意性的剖視圖；附圖36是表明本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊與外部電子電路的的連接狀況與封存狀況的示意性的剖視圖；
附圖37是表明本發(fā)明的實施例6的圖象拾取模塊的示意性的剖視圖；附圖38是表明在本發(fā)明的實施例6的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中紫外線照射到光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件的步驟的示意性的剖視圖；附圖39是表明構(gòu)成本發(fā)明的實施例6的圖象拾取模塊的光學(xué)元件組件的平面圖；附圖40A是表明本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的平面圖；附圖40B是表明沿著圖40A的線40B-40B的示意性的剖視圖；附圖41是表明本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的圖形拾取模塊的下基底的平面圖；附圖42是表明本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖；附圖43是附圖42中的區(qū)域Z的放大的示意性的剖視圖，表明本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊中的微透鏡的操作情況；附圖44表明了半導(dǎo)體芯片的光敏元件陣列與本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊中的物體圖象之間的位置關(guān)系；附圖45表明了本發(fā)明的實施例7中的圖象拾取模塊的光敏元件陣列的操作情況；附圖46表明了本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊與外部電子電路的連接狀況與封存狀況的示意性的剖視圖；附圖47是表明本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的另一種結(jié)構(gòu)的示意性的剖視圖；附圖48是表明在本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中上基底組件的平面圖；附圖49是表明在本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中下基底組件的平面圖；附圖50是表明在本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中半導(dǎo)體晶片的平面圖；附圖51是表明在本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中從光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件中分離圖象拾取模塊的步驟的示意性的剖視圖；附圖52是表明本發(fā)明的實施例8的圖象拾取模塊的平面圖；附圖53是圖象拾取模塊沿著圖52中的線53-53的示意性的剖視圖；
附圖54A，54B，54C表明了具有本發(fā)明的圖象拾取模塊的數(shù)字彩色攝象機；附圖55是數(shù)字彩色攝象機沿著圖54A到圖54C中的線55-55的示意性的剖視圖；附圖56是應(yīng)用了本發(fā)明中的圖象拾取模塊的靜止視頻攝象機的方框圖；附圖57A是傳統(tǒng)的圖象拾取模塊的示意性的剖視圖；附圖57B表明在傳統(tǒng)的圖象拾取模塊中的光遮蔽元件的平面圖；附圖58A，58B，58C，58D，58E，58F，58G以及58H是表明傳統(tǒng)的圖象拾取模塊的生產(chǎn)步驟的示意性的剖視圖；附圖59是具有多個半導(dǎo)體芯片的傳統(tǒng)的透明基底(玻璃基底)的平面圖；以及附圖60是應(yīng)用了分布折射率透鏡的傳統(tǒng)的圖象拾取模塊的透視圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述現(xiàn)在，本發(fā)明將參考附圖進行詳細描述。
(實施例1)附圖1A是表明構(gòu)成本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的結(jié)構(gòu)的示意性的剖視圖，附圖1B是表明本發(fā)明的圖象拾取模塊的另一種結(jié)構(gòu)的示意性的剖視圖。
參照附圖1A和1B，圖中示出了一個具有作為成象單元的凸透鏡100的上基底101，一個下基底102，一個由通過例如平版印刷形成在下基底102的上表面上的光遮蔽元件構(gòu)成的光遮蔽層103，一個帶有包括光敏元件的二維象素(未示出)的半導(dǎo)體芯片104，用于將下基底102與半導(dǎo)體芯片104粘接起來的粘接部105，一個形成在凸透鏡100周圍的平坦樹脂部分180，一個由下基底102的上表面上缺少光遮蔽層103的部分定義的光圈孔徑200，以及一個通過將上基底101與下基底102粘接起來形成的光學(xué)元件107。
在附圖1B中，平坦樹脂部分180避免了凸透鏡100在其外圍部分表面精確度的惡化。平坦樹脂部分180沒有接觸到上基底101的底部表面，因此它不會在切割步驟中被切割刀片切開，下文將進行解釋。這樣，樹脂就不會由于與切割刀片之間的摩擦生熱而熔化或者產(chǎn)生細小的碎片或者碳的顆粒而沉積在透鏡上，這樣就避免了圖象拾取模塊的質(zhì)量的惡化。
在本實施例中，將以圖1A所示的結(jié)構(gòu)為例進行描述。
在光學(xué)元件107中，在使用透明粘合劑將上基底101與下基底102粘接在一起的過程中，粘合劑不會形成一個溝，這樣避免了在空氣與上基底101或下基底102之間形成一個交界面，這樣有利的阻止了重影信號的產(chǎn)生。
上基底101與下基底102都是由玻璃或者透明樹脂構(gòu)成的，當(dāng)由玻璃構(gòu)成時，是由玻璃的澆鑄形成的，或者當(dāng)由透明樹脂構(gòu)成時，是由注入澆鑄或者壓縮澆鑄形成的。上基底101也可以通過在平坦的玻璃基底上加入一個通過復(fù)制過程形成的樹脂質(zhì)的透鏡單元而形成。由于在線性擴張系數(shù)上與半導(dǎo)體芯片104有小的差別，考慮到抵御溫度變化的穩(wěn)定性，下基底102最好由硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成。也為了避免在半導(dǎo)體芯片104中由α-射線引入缺陷，上基底101與下基底102最好都由具有低的表面α-射線密度的光學(xué)玻璃構(gòu)成，而且更為靠近半導(dǎo)體芯片104的下基底102最好具有比上基底101更低的表面α-射線密度。
附圖2A是表明構(gòu)成圖象拾取模塊的光學(xué)元件107的上基底101的平面圖，而附圖2B是表明構(gòu)成光學(xué)元件107的下基底的平面圖，附圖2C是表明半導(dǎo)體芯片104的平面圖，以及附圖3是沿著附圖2C的線3-3的示意性的剖視圖。而且附圖4是表明照射到本發(fā)明的圖象拾取模塊的光線入射方向的示意性的剖視圖；參照附圖2A，2B，2C，圖中示出了除了光圈孔徑200之外，在光遮蔽層103的外部部分還有一個透明區(qū)域1021，以及一個穿透金屬元件106，其穿過半導(dǎo)體芯片104用于將其主表面上的表面電極電連接到其另一個主表面上的表面電極。
附圖1A示出的圖象拾取模塊具有這樣的結(jié)構(gòu)就是光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104被集成在一起從而可以省去傳感器包或者透鏡筒。
在附圖1A中物體的光從上面進入光學(xué)元件107，在半導(dǎo)體芯片104上形成了物體圖象。
光學(xué)元件107是通過將上基底101與下基底102粘合起來形成的，是一個半透明的圓盤型元件。
凸透鏡100是一個圓形的軸對稱的非球面或者球面透鏡，如圖2A所示。在軸向上的光圈孔徑200的位置決定了光學(xué)系統(tǒng)的主要射線偏離軸向，并且其對控制各種失真極為重要。在透鏡僅包含一個凸向物體一側(cè)的表面的情況下，在凸透鏡100與半導(dǎo)體芯片104之間缺少厚的空氣層的情況下，隔離層最好位于凸透鏡100與半導(dǎo)體芯片104之間并且將其中的距離大致分為1∶2的比例的位置上，從而能夠圓滿的校正失真。這樣，如圖2B所示，與凸透鏡100同軸的圓形的光圈孔徑200，由下基底102的光遮蔽層103形成。
由于形成在下基底102上的光遮蔽層103的范圍是有限的，為了利用紫外線照射而使粘接部105硬化，就形成了透明區(qū)域1021，下文將進行描述。
尤其是，透明區(qū)域1021的出現(xiàn)使得如圖2C所示的粘接部105能夠通過紫外線從半導(dǎo)體芯片104的前側(cè)(圖4中的方向A)照射而硬化。在目前的說明中，從半導(dǎo)體芯片104的前側(cè)照射意味著從方向A照射。
光遮蔽層103是通過蒸發(fā)或者濺射一薄層incopel，鎳鉻合金或者鉻而形成的。在濺射的過程中，透射率能夠通過遮光板的連續(xù)的位置控制而手動控制，就象在印刷過程中一樣。
此外，可以通過將光圈孔徑200中的透射率作為距離光軸的距離的函數(shù)而將其進行控制，從而控制圖象系統(tǒng)的MTF。在目前的實施例中，透射率的選擇是從邊緣到中央單調(diào)遞增的，從而降低了由于光敏元件陣列300的離散取樣造成的交疊失真，這樣顯著的提高了低頻空間頻率的響應(yīng)，抑制了高頻空間頻率的響應(yīng)。
在半導(dǎo)體芯片104上，光學(xué)元件107形成了物體圖象，該圖象根據(jù)光敏陣列300的光電變換產(chǎn)生了一個電信號。該光敏元件陣列300是由一個許多象素的二維陣列構(gòu)成的，其具有一個彩色濾波器或者所謂的貝爾濾波設(shè)備用于捕獲彩色圖象。而且為了實現(xiàn)紅外線切斷功能，諸如銅離子之類的紅外線吸收元件應(yīng)當(dāng)被包含于在上基底101與下基底102中之一或者二者當(dāng)中。
在圖1A中示出的圖象拾取模塊中，由于在半導(dǎo)體芯片104之上具有一個與半導(dǎo)體芯片104相同的凸出形狀的光學(xué)元件107，其與外部電子電路之間的電連接是通過后面的電極執(zhí)行的。
在本實施例中，以這樣的結(jié)構(gòu)作為例子，穿透半導(dǎo)體芯片104的穿透金屬元件106將半導(dǎo)體芯片104的主表面上的表面電極與其另一個主表面上的表面電極相連。
光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104通過粘接部105被粘合起來，粘接部可以是紫外線可固化樹脂或者熱-紫外線可固化樹脂。由于厚度控制較為容易，粘接部105最好是密封劑類型的熱-紫外線可固化樹脂。熱-紫外線可固化樹脂的一個例子是上文提到的環(huán)氧樹脂。在目前的實施例中，粘接部105是一種由熱-紫外線可固化環(huán)氧樹脂的絲網(wǎng)印刷而形成的密封層。熱-紫外線可固化環(huán)氧樹脂可以通過受熱或者紫外線照射而硬化。環(huán)氧樹脂適用于本申請因為它表現(xiàn)出了緩慢的硬化從而在硬化中不會出現(xiàn)不平坦的收縮并且表現(xiàn)出了應(yīng)力的松弛。盡管我們已經(jīng)知道粘接劑的類型可以通過加熱進行固化，但是用于加熱熱-紫外線可固化環(huán)氧樹脂的充足的熱量將使未提出的彩色濾波器，拷貝部分，微透鏡或者形成在半導(dǎo)體芯片104上的光遮蔽層103的印刷涂漆惡化，因此紫外線或者熱/紫外線可固化樹脂更為合適。
粘接不僅可以通過絲網(wǎng)印刷實現(xiàn)，還可以通過其他的印刷或者涂層實現(xiàn)。
密封步驟是通過將光學(xué)元件107放置在半導(dǎo)體芯片104上而執(zhí)行的，然后通過紫外線照射對粘接部105進行半硬化，然后通過按壓與加熱執(zhí)行完全的硬化，以及調(diào)整光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104之間的溝，這樣物體圖象就清晰地呈現(xiàn)在光敏陣列300上。
由于光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104之間的溝沒有完全填滿樹脂，所以圖象形成位置的調(diào)整不需要較大的力。
在這樣的操作中，由于前面已經(jīng)介紹的透明區(qū)域1021形成在下基底102的光遮蔽層103的周圍，粘接部105能夠容易并且安全地被從半導(dǎo)體芯片的前側(cè)(方向A)照射來的紫外線硬化。透明區(qū)域1021只是對于紫外線而言需要是透明的，而對于其它波長的光它可以是不透明的。
如上文所介紹的，由于粘接部105穿過透明區(qū)域1021形成在光線的入射方向上，就需要提供一個能夠容易地封存光敏元件陣列的外部區(qū)域的圖象拾取模塊。因此這為阻止由于灰塵的侵入或者空氣的潮濕而引起的微透鏡，或者過濾層的惡化或者鋁層的電蝕刻提供了可能。
下文將參照附圖5-11介紹附圖1A所示的圖象拾取模塊的批量生產(chǎn)的方法。
該方法的特征在于在切割之前，光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104以光學(xué)元件組件和半導(dǎo)體晶片的狀態(tài)被連接起來。在目前的說明中，構(gòu)成圖象拾取模塊的上基底101和下基底102被稱為光學(xué)元件，并且在被分離成單個的光學(xué)元件107之前構(gòu)成圖象拾取模塊的階段被稱為光學(xué)元件組件。類似的，在被分成單個的上基底101之前的階段被稱為上基底組件以及在被分成單個的下基底102之前的階段被稱為下基底組件。因此，光學(xué)元件組件是一個具有由上基底組件與下基底組件構(gòu)成的大的半透明的圓盤形的元件。
附圖5是表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中上基底組件的平面圖，附圖6表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中下基底組件的平面圖，附圖7是表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中半導(dǎo)體晶片的平面圖，附圖8是表明本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中粘接部硬化步驟的示意性的剖視圖。附圖9A是表明在本發(fā)明的實施例1的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中從光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件中分離圖象拾取模塊的步驟的平面圖，附圖9B是沿著圖9A中的線9B-9B的示意性的剖視圖以及附圖10是表明形成在上基底組件上的兩個凸透鏡的平面圖。
附圖5示出了上基底組件117；附圖6示出了下基底組件114以及在光遮蔽層1141周圍的透明區(qū)域1141；附圖7示出了半導(dǎo)體晶片110，一個定向平面109以及一個鄰近半導(dǎo)體芯片的邊界線111；以及附圖8示出了由上基底組件117和下基底組件114連接起來形成的光學(xué)元件組件119。
在附圖5中示出的下基底組件114中，為了硬化構(gòu)成粘接部的紫外線可固化樹脂，光遮蔽層103的外部形狀被限制為一個島形的形狀，下文將進行介紹，正由于此，透明區(qū)域1141就形成在光遮蔽層113的周圍。
軸向上的光圈孔徑200的位置決定了光學(xué)系統(tǒng)的主要射線偏離軸向，并且其對控制各種光行差極為重要。在透鏡僅包含一個凸向物體一側(cè)的表面的情況下，在凸透鏡100與半導(dǎo)體晶片110之間缺少空氣層的情況下，通過將隔離層放在凸透鏡100與半導(dǎo)體晶片110之間并且將其中的距離大致分為1∶2的比例的位置上，能夠圓滿的校正光行差。這樣，與凸透鏡100同軸的光圈孔徑200就由下基底組件104的光遮蔽層103形成。
上基底組件117與下基底組件114都是由玻璃或者透明樹脂構(gòu)成的，并且當(dāng)由玻璃構(gòu)成時，是由玻璃的澆鑄形成的，或者當(dāng)由透明樹脂構(gòu)成時，是由注入澆鑄或者壓縮澆鑄形成的。上基底組件117也可以通過在平坦的玻璃基底上加入一個通過復(fù)制過程形成的樹脂質(zhì)的透鏡單元而形成。由于在線性擴張系數(shù)上與半導(dǎo)體晶片有小的差別，考慮到抵御溫度變化的穩(wěn)定性，下基底組件114最好由硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成。也為了避免在半導(dǎo)體晶片當(dāng)中由α-射線引入缺陷，上基底組件117與下基底組件114最好都由具有低的表面α-射線密度的光學(xué)玻璃構(gòu)成，而且更為靠近半導(dǎo)體晶片的下基底最好具有比上基底101更低的表面α-射線密度。
上基底組件117與下基底組件114通過透明粘合劑被粘合在一起從而在空氣與基底之間不會形成一個溝而且也不會形成一個交界面，這樣就抑制了重影圖象信息。
在每一個基底上的多個單元中均具有凸透鏡100以及光圈孔徑200，而且它們最好以同軸的關(guān)系連接在基底上。還有，這樣的凸透鏡或者這樣的孔徑的間距最好與形成在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體芯片的間距相等。
另一個方面，附圖7是半導(dǎo)體晶片的平面圖。圖7所示的半導(dǎo)體晶片110的多個單元均具有一個光敏元件陣列以及一個未提及的電路，它們通過沿著邊界線111的切割而被分開并且被連接到外部電子電路上，這里每一個分開的單元都作為一個半導(dǎo)體芯片104。在附圖7中，箭頭表示在下面將要執(zhí)行的切割步驟中切割刀片的位置和移動方向。
在半導(dǎo)體晶片110上，在光學(xué)元件組件119中的每一個凸透鏡都形成了一個物體圖象，并且根據(jù)半導(dǎo)體芯片上的光敏元件陣列的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了一個電信號。
在半導(dǎo)體芯片104上，光學(xué)元件107形成了物體圖象，該圖象根據(jù)光敏元件陣列300的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了一個電信號。光敏元件陣列300是由一個多個象素的二維陣列構(gòu)成的，其具有一個彩色濾波器或者所謂的貝爾RGB濾波設(shè)備用于捕獲彩色圖象。而且為了實現(xiàn)紅外線切斷功能，諸如銅離子之類的紅外線吸收元件最好應(yīng)當(dāng)被包含于在上基底組件117與下基底組件114中之一或者二者當(dāng)中。
如圖8所示，當(dāng)構(gòu)成成象單元的凸透鏡100以及未提及的光敏元件陣列300按照一個預(yù)定的關(guān)系被校準以后，光學(xué)元件組件119以及半導(dǎo)體晶片110被粘接在一起。
半導(dǎo)體晶片110為晶體，并在電、光學(xué)、機械、以及化學(xué)特性上是各向異性的。因此，拉伸的結(jié)晶塊在利用X射線的衍射的方法進行了高度精確的定向測量以后被切成片。在切片操作以前，在圓柱形的結(jié)晶塊之上形成所謂的定向平面并且表示晶體方向的線性部分。圖7所示的半導(dǎo)體晶片110就具有這樣的定向平面109。
在半導(dǎo)體晶片的準備步驟中，形成了諸如光敏元件陣列300的關(guān)于定向平面109的半導(dǎo)體元件模型。另一方面，在光學(xué)元件組件119上，例如用于光遮蔽層103的印刷的參考模型在下基底組件114上形成，并用于與定向平面109之間的排列，因此能夠使排列極為精確。此外這樣的方法的一個極為重要的優(yōu)點是光學(xué)元件組件119以及半導(dǎo)體晶片110之間的唯一的排列完成了在下面的切割步驟中將要形成的所有圖象拾取模塊的排列。
圖7示出的粘接部105是由熱-紫外線可固化環(huán)氧樹脂的絲網(wǎng)印刷形成的。由于它能夠使得厚度控制變得容易，在本實施例中的環(huán)氧樹脂的密封層更為合適。環(huán)氧樹脂適用于本申請因為它表現(xiàn)出了緩慢的硬化從而在硬化中不會出現(xiàn)不平坦的收縮并且表現(xiàn)出了應(yīng)力的松弛。盡管我們已經(jīng)知道粘合劑可以通過加熱進行固化，但是用于硬化熱可固化環(huán)氧樹脂的充足的熱量將使未提出的彩色濾波器，拷貝部分，微透鏡或者光遮蔽層103的印刷涂漆惡化，因此紫外線或者熱/紫外線可固化樹脂更為合適。
密封步驟是通過將光學(xué)元件組件119放置在半導(dǎo)體晶片110上而執(zhí)行的，然后通過紫外線照射對構(gòu)成粘接部105的環(huán)氧樹脂進行半硬化，然后通過按壓與加熱執(zhí)行完全的硬化，以及調(diào)整光學(xué)元件組件119與半導(dǎo)體晶片110之間的溝，這樣物體圖象就清晰地呈現(xiàn)在光敏陣列300上。
在這樣的操作中，由于在前面已經(jīng)介紹的透明區(qū)域1141形成在下基底組件114的光遮蔽層103的周圍，環(huán)氧樹脂粘接部105能夠容易并且安全地被從半導(dǎo)體晶片的前側(cè)(方向C)照射來的紫外線硬化。在半導(dǎo)體晶片的階段通過粘合劑的固定也可以提供一個效果能夠阻止光學(xué)圖象中偏離模糊。透明區(qū)域1141只是對于紫外線而言需要是透明的，而對于其它波長的光它可以是不透明的。
在光學(xué)元件組件119與半導(dǎo)體晶片110的固定完成以后，獲得的光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片連接元件遵照切割步驟用于將這樣的元件切割成每個圖象拾取元件。
下文將參照附圖9A和9B介紹該步驟。
半導(dǎo)體晶片、玻璃基底或者樹脂基底的切割操作可以通過例如采用在日本專利申請?zhí)卦S公開No.11-345785或者日本專利公開No.2000-061677中公開的切割設(shè)備或者激光工作設(shè)備來執(zhí)行。在上文中介紹的具有切割刀片的切割操作的情況下，附圖9B示出的切割刀片123在冷卻液的冷卻下受控于沿著圖9A中示出的箭頭B的方向。在實際的切割操作中，切割可以通過光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片連接元件的預(yù)先切割或者通過具有多個切割刀片的連接組件的同步切割來執(zhí)行。
在切割操作中，可以使用一個切割印痕，它可以是通過蝕刻形成在下基底組件114或者上基底組件117上的槽，通過光刻手段形成的金屬印痕或者在拷貝過程中形成的樹脂質(zhì)的突出。尤其是，這樣的印痕的復(fù)制的形成與透鏡構(gòu)成成象單元是同步進行的，這就允許減少生產(chǎn)的步驟。
在光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片連接元件的切割步驟中，執(zhí)行了半切割其中半導(dǎo)體晶片110還剩余50-100μm的厚度沒有被切割。由于用于將半導(dǎo)體晶片110與光學(xué)元件組件119粘合起來的粘接部105沒有提供半導(dǎo)體晶片110的切割位置，粘合劑就不會因為與切割刀片之間的摩擦生熱而熔化或者產(chǎn)生細小的碎片或者碳的顆粒而沉積在透鏡上，這樣就避免了圖象拾取模塊的質(zhì)量的惡化。
而且在半導(dǎo)體元件的切割操作中激光工作設(shè)備的使用可以抑制玻璃顆粒的產(chǎn)生，這樣就提高了生產(chǎn)產(chǎn)量。從半導(dǎo)體晶片110的一側(cè)引入切割刀片如圖11所示并且執(zhí)行半切割，其中上基底組件117剩余50-100μm的厚度沒有被切割也是可能的。
在切割步驟之后的打碎步驟當(dāng)中，半導(dǎo)體晶片100或上基底組件117的50-100μm未切割的部分將被預(yù)定的輥子碾碎。
在前面的步驟中利用切割獲得的圖象拾取模塊與圖1A中示出的結(jié)構(gòu)相同。與外部電子電路之間的電連接可以通過如前描述的采用后部電極與穿透金屬元件的連接而實現(xiàn)，如圖3所示。
光學(xué)元件組件的數(shù)目并不需要與形成在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體芯片的數(shù)目相同。例如，圖10示出的光學(xué)元件組件151在上基底上配備了兩個凸的透鏡150a，150b，而圖7所示的半導(dǎo)體晶片110上配備了16個光學(xué)元件組件150，而且在接下來的切割步驟中將每一塊光學(xué)元件組件切成兩塊，從而最終獲得了32塊圖象拾取元件。
在光學(xué)元件組件上形成的光學(xué)元件的數(shù)目少于形成在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體芯片的數(shù)目，而且在光學(xué)元件之間形成了一個特定的溝，通過上述的結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)這種吸力終止的時候通過后部表面與模具的吸引而保持高度精確的半導(dǎo)體晶片的平面被惡化時，光學(xué)元件與半導(dǎo)體芯片之間的位置關(guān)系也很少能被惡化。即使在近來半導(dǎo)體晶片的直徑增加的趨勢下，這樣的結(jié)構(gòu)也允許較為容易地獲得一個高的產(chǎn)量。
采用粘接部105的密封可防止由于灰塵的侵入或者空氣的潮濕而引起的微透鏡或者過濾層的惡化或者鋁層的電腐蝕。由于這樣的密封是在半導(dǎo)體的生產(chǎn)過程中進行的，所以這樣的密封更為有效。(實施例2)下面將參照附圖12-14介紹本發(fā)明的實施例2的圖象拾取模塊。附圖12是表明本發(fā)明的實施例2的圖象拾取模塊的示意性的剖視圖，附圖13A是構(gòu)成本發(fā)明的實施例2的圖象拾取模塊的光學(xué)元件的下基底的平面圖，附圖13B表明本發(fā)明的實施例2的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖以及附圖14是表明在本發(fā)明的實施例2的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中在將光學(xué)元件組件與半導(dǎo)體晶片連接起來的半導(dǎo)體晶片的平面圖。
附圖12示出了構(gòu)成粘接部的密封劑120以及為了封存孔徑400而形成的粘接部122，附圖13A和13B示出了這樣配備的孔徑400，粘合劑120并沒有完全地環(huán)繞光敏元件陣列300。
與上文的描述中相同的元件采用同樣的附圖標記表示，并在下文中不再進行進一步的描述。
本實施例與第一實施例的區(qū)別在于用于密封光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104的密封劑具有適于提高圖象性能的形狀，且可獲得光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104之間的高度精確的排列。
尤其是，在密封光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104的壓縮步驟中，粘合劑120的特定的模型允許密封在由半導(dǎo)體芯片104，光學(xué)元件107以及密封劑120環(huán)繞的區(qū)域中的氣體通過孔徑400溢出，這樣內(nèi)部的壓力就不會增大。
結(jié)果是，可以避免不期望的排斥力作用于光學(xué)元件107或者由于密封劑的粘性特征而引起其伴隨著內(nèi)部壓力的增加從內(nèi)部到外部的逐步運動，這樣光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104的排列能夠以更為精確的方式進行。
尤其是，在光學(xué)元件107與半導(dǎo)體芯片104之間的溝沒有充滿樹脂，該溝的影響在前面的第一實施例中已經(jīng)介紹，在本實施例中其影響更為強烈。
粘接并不限于密封劑120，也可以由紫外線可固化樹脂構(gòu)成。本實施例中采用了環(huán)氧樹脂，它是一種熱-紫外線可固化樹脂，其功能與密封劑相同。
在密封劑120經(jīng)過紫外線從半導(dǎo)體芯片104的前側(cè)照射而完全硬化以后，密封劑120的孔徑400就被粘接部122而包圍。粘接部122最好由熱-可固化樹脂構(gòu)成，而且在本發(fā)明中是環(huán)氧樹脂，與密封劑120相同。粘接部122也是通過紫外線從半導(dǎo)體芯片104的前側(cè)照射而硬化。
粘接部120和122不僅可以利用紫外線照射也可以通過加熱而硬化。
因此，與第一實施例相同，為了限制光遮蔽層103的范圍提供了一個透明區(qū)域1021，這樣使通過紫外線從半導(dǎo)體芯片104的前面照射而使環(huán)氧樹脂122的硬化能夠進行。因此使得將多個圖象拾取模塊平行排列并且同步執(zhí)行紫外線照射成為可能，這樣體現(xiàn)了成本上的較大的優(yōu)勢。
另外，如實施例1，光學(xué)元件與半導(dǎo)體芯片的粘接也可以在切割之前以光學(xué)元件組件與半導(dǎo)體晶片的形式存在，如圖14所示。在圖14與2C中所示的結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于粘合劑的模式，如上文所介紹的。本實施例中的粘接部120被配備有一個孔徑400，所以，在將光學(xué)元件組件壓縮到半導(dǎo)體晶片110上的過程中，從孔徑涌出的氣體能夠通過半導(dǎo)體芯片的邊界線111溢出到外部。這樣，不期望的排斥力將不會施加于光學(xué)元件組件，并且其與半導(dǎo)體晶片110的排列能夠高度精確地完成。而且，能夠自然地獲得實施例1中的優(yōu)點。(實施例3)下面將參照附圖15-23介紹本發(fā)明中的實施例3的圖象拾取模塊。
本實施例與實施例2的區(qū)別在于其具有一個通過表面電極與外部電子電路實現(xiàn)連接的最佳的結(jié)構(gòu)。
而且這里也示出了一個實施例，其中樹脂的厚度降至在切割步驟中將光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片結(jié)合元件切成圖象拾取模塊的切割線的位置。
附圖15A是表明本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的下基底的平面圖，附圖15B是表明實施例3的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖。
附圖15A和15B示出半導(dǎo)體芯片104的電極襯墊132。
與上文的描述中相同的元件采用同樣的附圖標記表示，并不再進一步進行描述。
在附圖15A和15B之間的連線表明了在本圖象拾取模塊中下基底102與半導(dǎo)體芯片104之間的位置關(guān)系，也表明了下基底102與半導(dǎo)體芯片104被固定于由附圖的橫向方向的特定距離所取代的狀態(tài)。由于每一個生產(chǎn)過程的原因，下基底102與半導(dǎo)體芯片104最好具有相同的外部尺寸。
如圖15B所示，與外部電子電路的連接是通過形成在一個向上打開的位置上，該位置位于半導(dǎo)體芯片104的尾部部分，其上面沒有密封劑的電極襯墊132而實現(xiàn)的，并且密封層120位于電極襯墊132的底部。而且，為了能夠使得紫外線照射在構(gòu)成形成在半導(dǎo)體芯片上104的密封層120的熱-紫外線可固化樹脂上，如實施例1，下基底102的光遮蔽層103形成在密封層120的里面，并且透明區(qū)域1021直接位于密封層120的上面。
附圖16，17示出了在切割之前的狀態(tài)中滿足這樣的位置關(guān)系的下基底與半導(dǎo)體晶片。
附圖16是表明在本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中下基底細件的平面圖，以及附圖17是表明在本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中半導(dǎo)體晶片的平面圖。
在本實施例中，上基底組件在下基底組件與半導(dǎo)體晶片被密封以后被粘接起來。在這樣的過程中，用于照射密封層120的紫外光僅在經(jīng)過下基底102之后能達到同樣的效果，這樣在基底中的光吸收能夠被降低。結(jié)果是，紫外線可固化樹脂能夠用少的光量以及短的照射時間而被硬化，這樣生產(chǎn)過程將被簡化。
下基底組件114與半導(dǎo)體晶片110的粘接步驟與實施例1中的相類似。
粘接部可以具有實施例中的密封劑105的形式，但是，在本實施例中，則采用如實施例2的描述的密封劑120的形式。
附圖18是表明在本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中上基底組件的平面圖。它固定在下基底組件118上從而形成了光學(xué)元件組件。
在附圖18中示出了切割線142(僅有垂直線)。
附圖19示出了沿著圖18中的線19-19的示意性剖視圖。切割線142是通過局部的減少形成在玻璃基底140上的樹脂141的厚度而形成的。切割印痕也可以通過與凸透鏡100的形成同步進行的復(fù)制方法而形成，這樣就減少了生產(chǎn)的步驟。切割印痕可以是通過例如在上基底組件117或者下基底組件114上蝕刻而形成的槽，或者通過影印而形成的金屬印痕或者是通過復(fù)制方法形成的樹脂的突出部分。
由于樹脂只是在切割線142處做得很薄而并沒有被切斷，凸透鏡100可以很容易地通過注入澆鑄、固化上基底組件117的尾部位置的澆鑄門而形成。上基底組件117在與半導(dǎo)體晶片133精確排列以后被固定到下基底組件114。
下文將介紹用于將這樣構(gòu)成的光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片連接元件分離成圖象拾取模塊的切割步驟。
附圖20是表明在本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中對于光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件的切割步驟的示意性的剖視圖。
在附圖20中示出了一個通過粘接上基底組件117，下基底組件114以及半導(dǎo)體晶片110而形成的光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片連接元件138，一個用于切割由上基底組件117與下基底組件114構(gòu)成的光學(xué)元件組件119的切割刀片136，以及一個用于切割半導(dǎo)體晶片110的切割刀片137。
在本實施例中，切割是從光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片連接元件138的上表面到下表面進行的。在切割操作中，切割刀片136，137在冷卻液的冷卻下，可以受控沿著圖20所示的位置。
在切割操作中，切割可以通過預(yù)先切割光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片連接元件138或者通過多個切割刀片對連接組件的同步切割而實行。而且切割可以在同時在上層或者下表面的每一層中執(zhí)行，也可以同時在兩層中執(zhí)行。
在切割操作中，由于構(gòu)成切割線142的樹脂被做得特別薄，樹脂141幾乎阻止了由于與切割刀片的摩擦生熱而熔化在透鏡上或者由于形成了小的碎片或者碳的顆粒而引起的惡化，這樣就阻止了圖象拾取模塊的質(zhì)量惡化。
在該切割步驟中，執(zhí)行了半切割，在半導(dǎo)體晶片110與下基底114組件中留下了50-100μm厚度未被切割。在打碎步驟中，半導(dǎo)體晶片133中50-100μm未被切割的厚度被一個預(yù)定的輥子碾碎。
附圖21是本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊的平面圖，以及附圖22是沿圖21中的線22-22的示意性的剖視圖。
半導(dǎo)體芯片104延伸至上基底101的后部，并且電極襯墊132就位于這樣的后部位置。在本實施例中，包括上基底101與下基底102的光學(xué)元件107以及半導(dǎo)體芯片104被以一個預(yù)定數(shù)量的方向所相互替代的狀態(tài)粘接或固定在一起。
附圖23是表明本發(fā)明的實施例3的圖象拾取模塊與外部電子電路的連接狀況和封存狀況的示意性的剖視圖。
參見附圖23，圖中示出了一個可彎曲的印刷電路板146，它包括一個外部電子電路板，一個連接電線147用于將圖象拾取模塊的電極襯墊132與可彎曲印刷電路板146的電極襯墊(未示出)電連接，以及熱-紫外線可固化樹脂用于密封電極襯墊的外部以及連接電線147。
為了實現(xiàn)將可彎曲印刷電路板146安全地置于圖象拾取模塊154上，熱-紫外線可固化樹脂148被涂覆于圖象拾取模塊154的整個外部。選擇熱-紫外線可固化樹脂是因為用于加熱可固化環(huán)氧樹脂的熱量能夠使未提及的形成在半導(dǎo)體晶片133上的彩色濾波器、復(fù)制部分、微透鏡或者光遮蔽層103的印刷涂漆質(zhì)量惡化。
為了硬化熱-紫外線可固化樹脂148，主要需要從上基底140的上部執(zhí)行紫外線照射。為了避免半導(dǎo)體芯片140的電極襯墊132的電腐蝕，下基底102的側(cè)表面與熱-紫外線可固化樹脂148之間的密閉連接極為重要。
在光遮蔽層103的范圍不限于密封層120之內(nèi)的情況下，紫外線光線通過熱-紫外線可固化樹脂148的層到達下基底102的密封部分，因此該位置被最后硬化。但是，在本圖象拾取模塊中，由于光遮蔽層103的范圍限制在密封層120的內(nèi)部，就存在一個如箭頭E所示的從紫外線光到下基底102的密封部分的安全的光路，而且這樣的光路允許實現(xiàn)熱-紫外線可固化樹脂不經(jīng)過其層的安全的硬化以及封存。而且如箭頭F所表示的光路提供了將其安裝在可彎曲印刷電路板146上的高度穩(wěn)定性。
如前所述，密封層120與熱-紫外線可固化樹脂的封存允許安全地阻止由于灰塵的侵入或者由于空氣的潮濕而引起的微透鏡或者過濾層的惡化以及鋁層的電腐蝕。而且通過連接電線將表面電極與外部電子電路進行電連接，不需要一個ITO薄膜或者一個穿透金屬元件，能夠使生產(chǎn)以低成本進行。本實施例的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于電連接時不僅可以采用連接電線，還可以采用TAB薄膜。(實施例4)下面將參照附圖24，25描述本發(fā)明的第4實施例。
本實施例與實施例1-3的區(qū)別在于光學(xué)元件具有一個凹槽，這樣樹脂就不從表面突出出來。
附圖24是表明在本發(fā)明的實施例4的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中紫外線照射到光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件的照射步驟的示意性的剖視圖。
參照附圖24，圖中示出了一個具有多個半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體晶片163，一個粘接部165，一個光學(xué)元件組件160，它具有一個形成在多個凹槽中的每一個的底部的凸面，并且其將被切成光學(xué)元件而安裝在圖象拾取單元中，以及一個用于填滿并填平光學(xué)元件組件168的凹槽的樹脂層168。樹脂層168具有一個低于光學(xué)元件組件160的折射率從而執(zhí)行凸透鏡161的功能，其中交界面構(gòu)成了一個成象單元。由于光學(xué)元件組件160被樹脂層168填平，這樣填平的部分可以用于將圖象拾取模塊容易地安裝到支撐元件。圖中也示出了一個穿透金屬元件160，其穿過半導(dǎo)體芯片用于形成后部電極并且用于通過這樣的后部電極實現(xiàn)與外部電子電路的電連接。
與上文的描述中相同的元件采用同樣的附圖標記表示，并不再進一步進行描述。
光學(xué)元件組件160由例如玻璃構(gòu)成。粘接部165可以如前面描述的實施例1與2的形式構(gòu)成，環(huán)繞半導(dǎo)體芯片的光敏元件陣列，但是，也可以形成在半導(dǎo)體芯片的整個表面上。但是，在這種情況下，粘接部165最好不包括切割位置。
半導(dǎo)體晶片163被配備有多個電子電路，它們隨后將被切割成單個的半導(dǎo)體芯片并且每個半導(dǎo)體芯片都具有一個光敏元件陣列。由光學(xué)元件組件160以及樹脂層168構(gòu)成的成象單元具有一個能夠在半導(dǎo)體晶片163上形成一個物體圖象的光路長度，并且這樣的成象單元的間距等于形成在半導(dǎo)體晶片163上的半導(dǎo)體芯片的間距。
完成圖象拾取模塊的主要步驟包括，如前面的實施例中的步驟，一個在半導(dǎo)體晶片163上形成電路模型的已知步驟，一個在光學(xué)元件組件160上形成透鏡的步驟，一個半導(dǎo)體晶片163與光學(xué)元件組件160的排列以及粘接步驟，以及切割步驟。
在排列-粘接步驟中，首先，半導(dǎo)體晶片163與光學(xué)元件組件160之間的空隙被熱-紫外線可固化環(huán)氧樹脂的粘接部165填滿，而沒有在那里形成一個空氣層，以這樣的方式固化光學(xué)元件組件160與半導(dǎo)體晶片163之間的溝能夠使物體圖象清晰的形成。盡管我們知道粘合劑可以通過加熱而固化，選擇熱/紫外線可固化類型的粘合劑是因為用于硬化熱可固化環(huán)氧樹脂的充足的熱量將會使得未提及的彩色過濾層或者形成在半導(dǎo)體晶片163上的樹脂層惡化。
然后漫射的紫外線照射通過圖24中的箭頭G所示，用于硬化粘接部165的環(huán)氧樹脂，從而將半導(dǎo)體晶片163與光學(xué)元件組件160固定起來。在平行光照射的情況下，入射光線通過成象單元的聚焦功能匯聚在光軸的一點上，但是，在本實施例中應(yīng)用散射光的情況下，紫外光能夠達到位于成象單元下面的整個粘接部165，在那里粘接部165能夠被充分的硬化。
在接下來的切割步驟，切割是通過沿著圖24所示的邊界線166而執(zhí)行的完全切割。每一切片通過與外部電子電路的連接而執(zhí)行圖象拾取模塊的功能。由于光學(xué)元件組件160具有一個凹槽，樹脂不會從其表面突出并且樹脂也排除在切割刀片的經(jīng)過路徑，這樣，樹脂能夠被阻止由于與切割刀片的摩擦而產(chǎn)生的熔化，或者由于形成了小的碎片或者碳的顆粒而沉淀在透鏡上，這樣圖象拾取模塊能夠被阻止產(chǎn)生質(zhì)量的惡化。
圖25是表明本發(fā)明的實施例4的圖象拾取模塊的示意性的剖視圖。
在圖25中示出了一個半導(dǎo)體芯片173，一個粘接部165以及一個從光學(xué)元件組件切割形成的光學(xué)元件170。
在本實施例中，粘接部165的封存可安全地阻止由于灰塵的侵入或者由于空氣中的潮濕而引起的過濾層的惡化或者半導(dǎo)體芯片173的鋁層的電腐蝕。這樣的封存在半導(dǎo)體晶片的階段進行會更為有效。由于光學(xué)元件的排列能夠在半導(dǎo)體晶片的階段一次完成，這樣就使極大地減少調(diào)整步驟的數(shù)目成為可能。(實施例5)附圖26A是表明本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的平面圖，附圖26B是沿著圖26A的線26B-26B的示意性的剖視圖，以及附圖26C是表明構(gòu)成本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖。
參照附圖26A和26B，圖中示出了一個紅外線切斷濾波器560，一個半透明圓盤形元件550，一個由光遮蔽元件例如通過穿過紅外線切斷濾波器550在半透明圓盤形元件的上表面上進行平版印刷而形成的光遮蔽層506，一個紅外線切斷濾波器512，以及包括一個光遮蔽層506以及由凸透鏡601，603和未提及的凸透鏡602，604構(gòu)成的立體透鏡的立體光學(xué)元件，其用作成象單元。凸透鏡602，604沒有在附圖26B中示出，但是與光圈孔徑同軸，下文將進行描述。圖中也示出了一個具有包括光敏元件的二維排列象素(未示出)的半導(dǎo)體芯片503，一個隔離裝置用于確定立體光學(xué)元件512與半導(dǎo)體芯片503之間的距離，紫外線可固化樹脂509用于將立體光學(xué)元件512與半導(dǎo)體芯片503通過隔離裝置522進行密封，形成在立體光學(xué)元件512的上表面但是不含有光遮蔽層506的光圈孔徑811，812，813，814，用作外部終端的電極襯墊513，形成在立體光學(xué)元件環(huán)繞的區(qū)域的光遮蔽部分508，用于避免四個凸透鏡的光學(xué)串音的隔離裝置522和半導(dǎo)體芯片503，用于提高每一個光敏元件的光聚光能力的微透鏡516，以二維的形式在半導(dǎo)體芯片503上形成多個單元的光敏元件陣列821，822，823，824，一個用于將光敏元件陣列821，822，823，824的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的AD轉(zhuǎn)換電路512，一個用于為光敏元件陣列821，822，823，824的光電轉(zhuǎn)換操作產(chǎn)生時間信號的時間信號產(chǎn)生器515。
在本實施例的圖象拾取模塊中，立體光學(xué)元件512與半導(dǎo)體芯片503被集成在一起從而可以省去傳感器包或透鏡筒。
如在其他實施例中，從半導(dǎo)體芯片503的上面進入立體光學(xué)元件512的物體光線形成了多個物體圖象，如圖26B所示，并且其中的每個光敏元件執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換。
凸透鏡811到814都是通過例如復(fù)制過程形成在立體光學(xué)元件512的下表面上的樹脂型的菲涅耳透鏡。除了復(fù)制過程通過將樹脂材料與基底進行注入澆鑄或者壓縮澆鑄而形成凸透鏡也是可能的。凸透鏡601，602，603，604都是圓形的軸對稱的非球形的或球形的菲涅耳凸透鏡，它與使用連續(xù)表面的普通的光學(xué)系統(tǒng)相比能夠較好的校正尤其是圖象平面的曲率。
在半透明圓盤形元件550的上表面上配備有一個光遮蔽層506以及紅外線切斷濾波器560。紅外線切斷濾波器560可以由利用多層絕緣層上的光干涉的紅外線切斷濾波器構(gòu)成，并且通過在整個半透明圓盤形元件550的整個表面上蒸發(fā)而形成，并且光遮蔽層506形成于其上。這樣的過程在蒸發(fā)中并不需要一個遮光罩，因此其優(yōu)勢在于節(jié)省了成本。紅外線切斷濾波器在必要的時候才形成，也可以省去。在沒有紅外線截止濾波器的情況下可以獲得一個較薄的圖象拾取模塊。
在本實施例中，如前面所述的實施例，光遮蔽層506的外部形狀出于硬化構(gòu)成粘接部509的紫外線可固化樹脂的目的被限制成島形的形狀，下面將進行描述。在本實施例中，粘接部509由用于預(yù)控制厚度的密封劑的環(huán)氧樹脂構(gòu)成，是熱-紫外線可固化樹脂。
光圈孔徑811，812，813，814沿軸向的位置決定了光學(xué)系統(tǒng)的主要的光線偏離軸向，并且在控制各種失真上其尤為重要。在包括凸向圖象一側(cè)的菲涅耳透鏡的成象單元中，光圈孔徑最好位于靠近菲涅耳透鏡的表面的球形表面的中心的附近從而能夠較好的校正失真。結(jié)果是，如圖26A所示，四個圓形光圈孔徑811，812，813，814都形成在立體光學(xué)元件512的上表面上。
在半導(dǎo)體芯片503上，立體光學(xué)元件512形成了四個物體圖象，它們都是遵照位于半導(dǎo)體芯片503上的四個光敏元件陣列821，822，823，824的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生并被捕捉作為電信號。每一個光敏元件都配備有一個微透鏡516用于提高光的聚光效率。四個光敏元件陣列的每一個都具有一個綠傳輸濾波器(G)，一個紅傳輸濾波器(R)，一個藍傳輸濾波器(B)以及一個綠傳輸濾波器(G)用于獲得四個在三基色上分離的圖象。
半導(dǎo)體芯片503以及立體光學(xué)元件512之間的距離是由隔離裝置522的厚度以及位于其間由熱-紫外線可固化環(huán)氧樹脂構(gòu)成的粘接部509的厚度總和決定的。隔離裝置是通過將樹脂，玻璃，硅等元件粘接到半導(dǎo)體芯片503上而形成的。為了將隔離裝置522固定到半導(dǎo)體芯片503上，在生產(chǎn)SOI(絕緣體上的硅片)基底中需要一個粘接步驟。
而且在粘接立體光學(xué)元件512與隔離裝置522的過程中，密封層509的厚度可以調(diào)整用于執(zhí)行立體光學(xué)元件512與半導(dǎo)體芯片503之間的溝的微調(diào)。這樣的粘接步驟是在半導(dǎo)體晶片的階段執(zhí)行的。
在半導(dǎo)體芯片503上，立體光學(xué)元件512形成了RGBG顏色的四個物體圖象，它們是遵照位于半導(dǎo)體芯片503上的四個光敏元件陣列821，822，823，824的光電轉(zhuǎn)換而形成的并且被捕獲作為電信號。每一個光敏元件都配備有一個微透鏡516用于提高光聚光效率從而圖象拾取模塊能夠容易地捕獲即使是低亮度的物體的圖象，而且相對于半導(dǎo)體芯片503上的光敏元件微透鏡516的位置偏離中心，并且這種偏移的量在每一個光敏元件陣列821，822，823和824的中心為零，但是在其外部部分變得更大。偏移的方向是沿著連接每一個光敏元件陣列的中心與每一個光敏元件的線上。
附圖27是一個圖26C中的Z型區(qū)域的放大的示意性的剖視圖，用于解釋由于微透鏡516的位置偏移帶來的功能。微透鏡5161偏離中心的位于光敏元件8211的上面方向上，而微透鏡5162偏移的位于光敏元件822的下面方向上。結(jié)果是，進入光敏元件8211的的光束被限制在陰影區(qū)域8231中，而進入光敏元件8222的光束被限制在陰影區(qū)域8232中。
光束區(qū)域8231，8232分別向相對的方向傾斜，并且分別直接對準光圈孔徑811，812。結(jié)果是，通過適當(dāng)?shù)倪x擇微透鏡516的偏移量，每一個光敏元件陣列僅接收來自于特定的光圈孔徑的光束。尤其是，偏移量也可以這樣選擇使得通過光圈孔徑811的物體光線主要在光敏元件陣列821中進行光電轉(zhuǎn)換，通過光圈孔徑812的物體光線主要在光敏元件陣列822中進行光電轉(zhuǎn)換，通過光圈孔徑813的物體光線主要在光敏元件陣列823中進行光電轉(zhuǎn)換，以及通過光圈孔徑814的物體光線主要在光敏元件陣列824中進行光電轉(zhuǎn)換。
接下來將描述物體圖象與圖象拾取區(qū)域之間的位置關(guān)系以及當(dāng)投影到物體上時象素之間的位置關(guān)系。
附圖28表明在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊中的立體透鏡形成的的物體圖象與圖象拾取區(qū)域之間的位置關(guān)系，以及附圖29是表明當(dāng)圖28所示的圖象拾取區(qū)域被投射的時候象素之間的位置關(guān)系。
在附圖28中示出了在半導(dǎo)體芯片503上的四個光敏元件陣列321，322，323，324。出于簡化的目的，每一個光敏元件陣列321，322，323，324都是由8*6的象素構(gòu)成的。光敏元件陣列321，324輸出G圖象信號，而光敏元件陣列322輸出R圖象信號，并且光敏元件陣列輸出B圖象信號。在光敏元件陣列321，324中的象素用白色的方塊表示，而在光敏元件陣列322中的象素用陰影方塊表示，并且在光敏元件陣列323中的象素用黑的方塊表示。
在光敏元件陣列之間，形成了一個尺寸為在水平方向上有一個象素、在垂直方向上有三個象素的分離帶。結(jié)果是，輸出G圖象的光敏元件陣列的中心之間的距離在水平以及垂直方向上相同。圖中也示出了物體圖象351，352，353，354。出于象素偏移的目的，物體圖象351，352，353，354的中心361，362，363，364分別朝向整個光敏元件陣列的中心320偏離光敏元件陣列321，322，323，324的中心1/4個象素。
附圖29示出了翻轉(zhuǎn)的以預(yù)定的距離投向物體一側(cè)的平面上的光敏元件陣列。而且在物體一側(cè)，在光敏元件陣列321，324中的象素的翻轉(zhuǎn)投影圖象用白色的方塊371表示，光敏元件陣列322中的象素的投影用陰影方塊372表示，并且在光敏元件陣列323的象素用黑色的方塊373表示。
物體圖象的翻轉(zhuǎn)投影圖象的中心361，362，363，364互相重合在點360，并且光敏元件陣列321，322，323，324的象素以這樣的方式翻轉(zhuǎn)投影從而使其中心不會相互重疊。由于白的方塊輸出G圖象信號而陰影的方塊輸出R圖象信號并且黑色的方塊輸出B圖象信號，因此，在物體上，執(zhí)行與具有貝爾設(shè)備的彩色濾波器的圖象拾取元件相等的取樣。
與利用單個圖象拾取透鏡的圖象拾取系統(tǒng)相比，對于一個固態(tài)的圖象抬取元件中的指定的象素間距，與具有RGBG彩色濾波器的貝爾設(shè)備相比，對于半導(dǎo)體芯片503上的一套2*2的象素，本實施例中的系統(tǒng)提供了大小為 的物體圖象。相應(yīng)的，圖象抬取透鏡的焦距長度將大致為 這樣極大地減小了攝象機的厚度。
下面將介紹用于生產(chǎn)本實施例中的圖象抬取模塊的方法。光學(xué)元件與半導(dǎo)體芯片在切割以前在立體光學(xué)元件組件與半導(dǎo)體晶片的狀態(tài)下就被連合在一起，并且在立體光學(xué)元件組件與半導(dǎo)體晶片之間配備有一個隔離裝置組件。
附圖30是安裝在本發(fā)明的實施例5中的隔離裝置紐件的平面圖。附圖30示出了一個隔離裝置組件901，它將在以后被沿著分離線903分成兩塊圖象拾取模塊，并且其上配備有多個孔徑902用于將來自于光學(xué)元件的光束引導(dǎo)入半導(dǎo)體芯片上的光敏元件。將要粘接并固定于隔離裝置組件901上的光學(xué)元件組件本身也包括用于兩個圖象拾取模塊的光學(xué)成分，下文將進行描述。這些成分之間的間距與形成在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體芯片上的間距相等，下文將進行描述。隔離裝置522與半導(dǎo)體晶片503通過熱可固化樹脂粘合在—起。如圖26C所示的模型509通過將這樣的熱可固化環(huán)氧樹脂進行絲網(wǎng)印刷而形成。
附圖31是在本發(fā)明的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中半導(dǎo)體晶片的平面圖，其中半導(dǎo)體晶片910具有一個光敏元件陣列912以及多個單元中的電子電路，且通過沿著邊界線911的周邊進行切割而使多個單元的一個電路被分開，并且每一個切開的在與外部的電子電路相連時都起半導(dǎo)體芯片的作用。箭頭J表示在接下來的切割步驟中切割刀片的位置和移動方向。
隔離裝置組件901通過熱可固化樹脂931被粘接到半導(dǎo)體晶片910上，如前面所述。附圖31僅示出了一個隔離裝置組件901。
附圖32是表明在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中將隔離組件密封到半導(dǎo)體晶片上的步驟的平面圖。由于隔離裝置并不象在光學(xué)元件中那樣需要精確的位置調(diào)整，所以分別為每一個半導(dǎo)體芯片提供一個隔離裝置而不是用隔離組件也是可能的。
當(dāng)隔離組件901粘接到半導(dǎo)體晶片910上，如圖32所示，光學(xué)元件組件917接著粘接于其上。在該操作中，凸透鏡601，602，603，604以及光敏元件陣列912以預(yù)定的位置關(guān)系排列在一起，并且半導(dǎo)體晶片912的邊界線911以及光學(xué)元件組件917在對角線的方向上移動。這樣的設(shè)備能夠使表面電極通過連接電線與外部電子電路相連。附圖32僅示出了光學(xué)元件組件917。
半導(dǎo)體晶片為晶體，并在電、光學(xué)、機械、以及化學(xué)特性上是各向異性的。因此，拉伸的結(jié)晶塊在利用X射線的衍射的方法進行定向高度精確的測量以后被切成片。在切片操作以前，被稱為定向平面并且表示晶體方向的線性部分形成在圓柱形的結(jié)晶塊之上。圖31所示的半導(dǎo)體晶片910就具有這樣的定向平面909。
在半導(dǎo)體晶片910的準備步驟中，形成了諸如光敏元件陣列912的關(guān)于定向平面909的半導(dǎo)體元件模型。另一方面，在光學(xué)元件組件917上，在立體光學(xué)元件組件917上也形成了一個參考模型，并被用于與定向平面109之間的排列，因此能夠使排列極為精確。此外這樣的方法提供了一個極為重要的優(yōu)點在于立體光學(xué)元件組件917以及半導(dǎo)體晶片910之間的唯一的排列完成了在下面的切割步驟中將要形成的所有圖象拾取模塊的排列。
圖26B示出的粘接部(密封層)509是由熱/紫外線可固化環(huán)氧樹脂構(gòu)成的用于粘接立體光學(xué)元件組件917。環(huán)氧樹脂更適用于本申請因為它表現(xiàn)出了緩慢的硬化從而在硬化中不會出現(xiàn)不平坦的收縮并且表現(xiàn)出了應(yīng)力的松弛。盡管我們已經(jīng)知道粘合劑可以通過加熱進行固化，但是采用熱/紫外線可固化類型的環(huán)氧樹脂是因為用于硬化熱可固化環(huán)氧樹脂的充足的熱量將使微透鏡、拷貝部分或者形成與半導(dǎo)體晶片910上的光遮蔽層506的印刷涂漆惡化。
密封步驟是通過如圖32所示，將粘接在半導(dǎo)體晶片910上的多個隔離組件901涂上環(huán)氧樹脂而執(zhí)行的，然后通過紫外線照射對環(huán)氧樹脂進行半硬化，然后通過按壓形成一個預(yù)定的溝，然后通過加熱執(zhí)行完全的硬化，以及調(diào)整光學(xué)元件組件917與半導(dǎo)體晶片910之間的溝，這樣物體圖象就清晰地呈現(xiàn)在光敏陣列912上。
在這樣的操作中，通過形成一個具有能夠在立體光學(xué)元件512上在光遮蔽層506的周圍傳輸紫外線(波長范圍為300-700nm)的光譜特征的紅外線切斷濾波器，如圖33所示，環(huán)氧樹脂能夠容易并安全的通過紫外線從半導(dǎo)體晶片的前側(cè)照射而硬化。這種在半導(dǎo)體晶片的階段通過粘接而實現(xiàn)的固定也可以起到阻止光學(xué)圖象中的偏離模糊的效果。
附圖34示出了在本發(fā)明的實施例5中的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中，在將立體光學(xué)元件組件切割成每個立體光學(xué)元件以前，立體光學(xué)元件組件與半導(dǎo)體晶片被粘接起來的平面圖。立體光學(xué)元件組件917不具有與形成在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體芯片相同數(shù)目的光學(xué)元件。光學(xué)元件組件917如圖34所示具有兩套凸透鏡而半導(dǎo)體晶片910具有11個立體光學(xué)元件組件917，并且接下來的切割步驟中將每個都切成兩個立體光學(xué)元件組件，結(jié)果得到了22圖象拾取元件。每一個立體光學(xué)元件組件最好選擇一個能夠適應(yīng)于該級別的有效曝光尺寸的最大的尺寸，這樣就使能夠從一個晶片上生產(chǎn)的圖象拾取模塊的數(shù)目最大，從而降低了成本。
通過在立體光學(xué)元件組件917上形成立體光學(xué)元件的數(shù)目少于形成在半導(dǎo)體晶片910上的半導(dǎo)體芯片的數(shù)目，并且在立體光學(xué)元件組件之間形成一個特定的溝，即使當(dāng)這種吸力終止的時候，通過后部表面與模具的吸引而保持高度精確的半導(dǎo)體晶片的平面被惡化的情況下，光學(xué)元件與半導(dǎo)體芯片之間的位置關(guān)系也很少能被惡化。即使在近來半導(dǎo)體晶片的直徑增加的趨勢下，這樣的結(jié)構(gòu)也允許較為容易地獲得一個高的產(chǎn)量。
在半導(dǎo)體晶片910，隔離組件901以及立體光學(xué)元件組件917的固定完成以后，獲得的光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件將遵照切割步驟將這樣的連接元件切割成每個圖象拾取模塊。
在切割操作中可以采用前面描述的在日本專利申請?zhí)卦S公開No.11-345785或者日本專利公開No.2000-061677中公開的切割設(shè)備或者激光工作設(shè)備來執(zhí)行。在采用日本專利申請?zhí)卦S公開No.11-345785中描述的具有切割刀片的切割操作的情況下，切割刀片在冷卻液的冷卻下被控制沿著附圖34所示的箭頭J僅從其后部表面切割半導(dǎo)體晶片910。
然后切割刀片被控制沿著圖34所示的箭頭K僅從立體光學(xué)元件組件的前面表面切割立體光學(xué)元件，這里利用了切割印痕，印痕可以是通過蝕刻形成在金屬元件組件917上的槽，通過光刻手段形成的金屬印痕或者在拷貝過程中形成的樹脂質(zhì)的突出。尤其是，這樣的印痕的復(fù)制的形成與透鏡構(gòu)成成象單元是同步進行的，這就允許減少生產(chǎn)的步驟。
由于用于將半導(dǎo)體晶片910與隔離組件901粘合起來以及將隔離組件901與光學(xué)元件組件917粘合起來的粘接部不包括切割位置，環(huán)氧樹脂能夠被阻止由于與切割刀片的摩擦而產(chǎn)生的熔化，或者由于形成了小的碎片或者碳的顆粒而沉淀在透鏡上，這樣圖象拾取模塊能夠被阻止產(chǎn)生質(zhì)量的惡化。
附圖35是表明在本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中對于具有切割刀片的半導(dǎo)體晶片的切割步驟的示意性的剖視圖。在該步驟中切割刀片523沿著L的方向旋轉(zhuǎn)，從而在半導(dǎo)體晶片910被分成每個半導(dǎo)體芯片503以前對其進行按壓，但是如果一個與凸透鏡601，602，603，604連接的樹脂層位于切割線上，切割刀片以這個方向?qū)@樣的樹脂層施加一個力從而將其從半導(dǎo)體光學(xué)元件512的玻璃基底上剝落，這樣就惡化了凸透鏡601，602，603，604的表面精度。
在本實施例中，由于樹脂不包含在切割刀片的經(jīng)過位置上，不期望的力不會施加在凸透鏡601，602，603，604上，這樣的缺點也不會產(chǎn)生。而且樹脂能夠被阻止由于與切割刀片的摩擦而產(chǎn)生的熔化，或者由于形成了小的碎片或者碳的顆粒而沉淀在透鏡上，這樣圖象拾取模塊能夠被阻止產(chǎn)生質(zhì)量的惡化。
通過上文描述的切割，就獲得了在附圖26A和26B中示出的本發(fā)明的圖象拾取模塊。
附圖36是表明本發(fā)明的實施例5的圖象拾取模塊與外部電子電路的連接情況以及封存狀況的示意性的剖視圖。在圖36中，示出了一個構(gòu)成外部電子電路板的多層印刷電路板517，一個連接電線用于將未提及的電極襯墊513與位于多層印刷電路板517上的電極襯墊進行電連接，以及熱/紫外線可固化樹脂521用于封存電極襯墊的外部設(shè)備以及連接電線520。熱-紫外線可固化樹脂520涂覆于圖象拾取模塊511的整個外部用于實現(xiàn)圖象拾取模塊與多層印刷電路板517之間的穩(wěn)定安裝。
在本實施例中，粘接部509與分離的熱-紫外線可固化樹脂的封存可安全地阻止由于灰塵的侵入或者由于空氣的潮濕而引起的微透鏡或者過濾層的惡化以及鋁層的電腐蝕。這樣的封存由于它可以在半導(dǎo)體準備步驟中進行而顯得更為有效。而且通過連接電線將表面電極與外部電子電路進行電連接，不需要一個ITO薄膜或者一個穿透金屬元件，能夠使生產(chǎn)以低成本進行。本實施例的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于電連接時不僅可以采用連接電線，還可以采用TAB薄膜。
而且本實施例使得在半導(dǎo)體晶片階段光學(xué)元件的排列同步進行，不需要在圖象透鏡與半導(dǎo)體芯片的合并中為每一個圖象拾取模塊進行主動的排列，因此允許減少調(diào)整步驟的數(shù)目。(實施例6)下面將參照附圖37-39描述本發(fā)明的實施例6的圖象拾取模塊。如實施例1，光學(xué)元件與半導(dǎo)體晶片在光學(xué)元件組件與半導(dǎo)體晶片的階段在其被分離成各自的光學(xué)元件與半導(dǎo)體芯片之前被連接起來。光學(xué)元件組件是一個單個的大型的半透明的圓盤形的元件。
附圖37是表明本發(fā)明的實施例6的圖象拾取模塊的示意性的剖視圖，附圖38是表明在實施例6的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中紫外線照射到光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件的步驟的示意性的剖視圖，附圖39是表明構(gòu)成實施例6的圖象拾取模塊的光學(xué)元件組件的平面圖。
在附圖37中，示出了一個粘接部165，一個構(gòu)成成象單元的分布折射率透鏡161，一個由在光學(xué)元件組件160的上表面通過光遮蔽涂漆的平版印刷形成的光遮蔽層162，以及一個形成在光遮蔽層162上的光圈孔徑167。半導(dǎo)體晶片163配備有多個單元的電子電路以及光敏元件陣列并且將在下一步驟中被切成各個半導(dǎo)體芯片173。分布折射率透鏡161具有這樣的光路長度從而在半導(dǎo)體晶片163上形成物體圖象，并且具有與形成在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體芯片同樣的間距。
與前面描述的同樣的成分用同樣的附圖標記表示，并且以后不再介紹。
在本實施例中，如圖39所示，圓形的光遮蔽層162通過印刷光遮蔽涂漆例如在光學(xué)元件組件160的上表面上平版印刷而形成。由于本實施例中的粘接部165是由紫外線可固化樹脂構(gòu)成的，光遮蔽層162被限制成一個島形從而使得粘接部165的紫外線照射可以從圖象拾取模塊的前側(cè)進行。在粘接部165是由例如薄片形或者熱可固化樹脂構(gòu)成的情況下，不需要紫外線照射，光遮蔽層不需要被限制為這樣的島形。
本實施例與實施例5的區(qū)別在于成象單元是由與圖象拾取模塊的光學(xué)元件一體的分布折射率透鏡構(gòu)成，分布折射率透鏡是一個折射率呈軸對稱分布的透鏡并且越靠近光圈孔徑167具有更大的折射率，并且能夠被看作等同于平凸透鏡。這樣的透鏡能夠通過玻璃的離子交換或者通過具有不同折射率的樹脂層的注入而產(chǎn)生，如在日本專利申請?zhí)卦S公開No.11-142611中公開的那樣?？紤]到抵抗溫度變化的穩(wěn)定性，由于與半導(dǎo)體晶片在線性擴張系數(shù)上的小的差別，光學(xué)元件組件160最好由硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成。而且為了阻止在半導(dǎo)體晶片上引入α射線的誤差，最好使用低表面α射線密度的光學(xué)玻璃。而且為了實現(xiàn)紅外線切斷功能，諸如銅離子之類的紅外線吸收元件應(yīng)當(dāng)被包含于在構(gòu)成的材料中。
在軸向上的光圈孔徑167的位置決定了光學(xué)系統(tǒng)中主要的光線是偏離軸向的并且這對于控制各種失真上尤為重要。在包括凸向物體一側(cè)的分布折射率層的透鏡的情況下，失真能夠通過在光入射表面的一側(cè)放置光圈孔徑而較好的校正。這樣與分布折射率透鏡161同軸的圓形光圈孔徑167就通過在光學(xué)元件組件160上的光遮蔽層162而形成。
用于完成圖象拾取模塊的主要步驟包括，與前面所述的實施例相同，半導(dǎo)體晶片163與光學(xué)元件組件160的排列與密封步驟以及切割和打碎步驟。
在排列-密封步驟中，首先，半導(dǎo)體晶片163與光學(xué)元件組件160之間的空隙被熱-紫外線可固化環(huán)氧樹脂的粘接部165填滿，而沒有在那里形成一個空氣層，以這樣的方式固化光學(xué)元件組件160與半導(dǎo)體晶片163之間的溝，能夠使物體圖象清晰的形成。盡管我們知道，這種通過加熱實現(xiàn)的可固化類型的密封，選擇熱/紫外線可固化類型的粘合劑是因為用于硬化熱可固化環(huán)氧樹脂的充足的熱量將會使得未提及的彩色過濾層、復(fù)制部分或者形成在半導(dǎo)體晶片163上的光遮蔽層162惡化。
然后漫射的紫外線照射通過圖38中的箭頭G所示，用于硬化粘接部165的環(huán)氧樹脂，從而將半導(dǎo)體晶片163與光學(xué)元件組件160固定起來。在該操作中，紫外線穿過光學(xué)元件組件160的透明區(qū)域(在光學(xué)元件組件160上未印刷光遮蔽層162的區(qū)域)到達粘接部165。而且由于這里使用的是漫射光，紫外光能夠達到位于光遮蔽層162下面的粘接部165，在那里整個粘接部165能夠被充分的硬化。
在接下來的切割步驟，半切割是通過沿著圖38所示的邊界線166而執(zhí)行的。在切割步驟以后的打碎步驟中，在半導(dǎo)體晶片163或者光學(xué)元件組件160中未切割的50-100μm被以一個預(yù)定的輥子碾碎。這樣每一個切片通過與外部電子電路的連接都可以用作圖象拾取模塊。
借助粘接部165的這種密封使得能夠阻止由于灰塵的侵入或者由于空氣中的潮濕而引起的過濾層的惡化或者鋁層的電腐蝕。這樣的密封在半導(dǎo)體晶片的階段進行甚至?xí)鼮橛行?。而且由于光學(xué)元件的排列能夠在半導(dǎo)體晶片的階段一次完成，這樣就能夠極大地減少調(diào)整步驟的數(shù)目。(實施例7)附圖40A和40B到46示出了實施例7的立體圖象拾取模塊，應(yīng)用于距離測量設(shè)備或者彩色圖象拾取模塊。
附圖40A是表明本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的平面圖；附圖40B是表明沿著圖40A的線40B-40B的示意性的剖視圖；附圖41是表明實施例7的圖象拾取模塊的圖形拾取模塊的下基底的平面圖；附圖42是表明實施例7的圖象拾取模塊的半導(dǎo)體芯片的平面圖；附圖43是附圖42中的區(qū)域Z的放大的示意性的剖視圖，表明實施例7的圖象拾取模塊中的微透鏡的操作情況；附圖44表明了實施例7的半導(dǎo)體芯片的光敏元件陣列與圖象拾取模塊中的物體圖象之間的位置關(guān)系；附圖45表明了實施例7中的圖象拾取模塊的光敏元件陣列的操作情況；以及附圖46表明了具有外部電子電路的實施例7的圖象拾取模塊的封存狀況與連接狀況的示意性的剖視圖。
在附圖40A和40B中，示出了光學(xué)元件512的上基底501，其下基底502，包括一個形成在下基底502上的第二透鏡的分布折射率透鏡1611，用于使光線穿過光圈孔徑811，包括一個形成在下基底502上的第二透鏡的分布折射率透鏡1613，用于使光線穿過光圈孔徑813，一個用于定義粘接部509的厚度的珠子510，以及由上基底501和下基底502構(gòu)成的光學(xué)元件512。
與前面描述的同樣的成分用同樣的附圖標記表示，并且以后不再介紹。
本實施例與實施例5的區(qū)別在于構(gòu)成光學(xué)元件512的成分包括其上形成有作為第一透鏡的凸透鏡801，802，803，804的上基底以及其上形成有分布折射率透鏡1611，1613的下基底502。圖中也示出了光圈孔徑811，813。盡管沒有示出，但是在凸透鏡802，804的下面當(dāng)然具有光圈孔徑812，814。
因此本發(fā)明的圖象拾取模塊包括由多個第一透鏡構(gòu)成的第一立體透鏡一個由多個第二透鏡構(gòu)成的第二立體透鏡。
在本實施例中，第二透鏡由分布折射率透鏡構(gòu)成，但是它們也可以象第一透鏡那樣由普通的球面或非球面透鏡構(gòu)成。
從附圖40B的上面進入光學(xué)元件512的物體光線在半導(dǎo)體芯片503上形成了多個物體圖象，并且通過其上的光敏元件進行光電轉(zhuǎn)換。
上基底401是通過將一個通過復(fù)制過程產(chǎn)生的樹脂型的菲涅耳透鏡加到一個平的玻璃基底上而實現(xiàn)的。透鏡與半導(dǎo)體芯片上的光敏元件陣列之間的距離依靠復(fù)制層的厚度體現(xiàn)出來，并且上層與下層玻璃基底玻璃厚度上的誤差被復(fù)制層的厚度所吸收。也可能形成一個與基底成為一體的透鏡部分，通過例如在透鏡是玻璃的情況下，通過透鏡澆鑄，在透鏡是樹脂構(gòu)成的情況下，通過注入澆鑄或者壓縮澆鑄實現(xiàn)。
第一透鏡801，802，803，804都是如圖40A所示的圓形的軸對稱的非球形的或球形的菲涅耳凸透鏡，它與使用連續(xù)表面的普通的光學(xué)系統(tǒng)相比能夠較好的校正尤其是圖象平面的曲率，但是也可以由復(fù)制過程產(chǎn)生的非球形的透鏡構(gòu)成。這樣的透鏡在光學(xué)性能上不如菲涅耳透鏡，但是能夠相對容易地生產(chǎn)并且在成本上更有優(yōu)勢。
另一方面，分布折射率透鏡1611，1613以及未提及的透鏡1612，1614都是具有軸對稱的分布折射率并且越靠近光圈孔徑折射率越高，下文將介紹，并且能夠被看作是平凸透鏡。這樣的透鏡能夠通過玻璃的離子交換或者通過具有不同折射率的樹脂層的注入而產(chǎn)生，如在日本專利申請?zhí)卦S公開No.11-142611中公開的那樣。第一透鏡801，802，803，804以及分布折射率透鏡1611，1612，1613，1614被同軸粘接。
由于這樣的分布折射率透鏡能夠提高光學(xué)設(shè)計的自由度，能夠容易地獲得優(yōu)于僅使用一個透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能，而且光學(xué)圖象甚至在更亮的F數(shù)下也不會惡化。此外還能夠獲得具有更高分辨力限制頻率的光學(xué)系統(tǒng)，因為由光衍射定義的分辨力限制頻率在更高的透鏡中變得更高。這樣的結(jié)構(gòu)適于獲得具有較小的象素間距的光敏元件陣列的高的分辨率。
在本實施例中，圓形的光遮蔽層506是由印刷光遮蔽涂漆例如在光學(xué)元件512的下基底502的下表面上平板印刷而形成的。在粘接部165是由例如薄片形或者熱可固化樹脂構(gòu)成的情況下，光遮蔽層506不需要被限制為島形。在本實施例中，由于粘接部165由紫外線可固化樹脂構(gòu)成，光遮蔽層506被限于島形。也可以在光遮蔽層506的周圍形成一個半透明區(qū)域5061從而實現(xiàn)粘接部的安全硬化，下文將作描述。
半透明區(qū)域5061可以通過例如減少印刷薄膜的厚度或者減小印刷區(qū)域的比例來形成。其也可以通過蒸發(fā)或者濺射一因鋼薄層，鎳鉻合金或者鉻的薄膜形成。在濺射過程中，透射率可以通過遮光罩的連續(xù)的位置控制而手動控制。
在利用半透明的粘合劑將上基底501和下基底502粘接的過程中，粘接可以不形成一個溝，這樣就避免了在空氣與基底之間的交界面的形成，這樣就有效地阻止了重影圖象的產(chǎn)生。光遮蔽層506也可以通過在上基底501的下表面上平板印刷光遮蔽涂漆而形成。
在軸向上的光圈孔徑811，812，813，814的位置決定了光學(xué)系統(tǒng)中的主要的光線為偏離軸線的射線并且其在控制各種失真上尤為重要。在包括凸向物體一側(cè)的菲涅耳透鏡與包含凸向圖象一側(cè)的分布折射率透鏡的成象單元中，失真可以通過在成象單元中放置一個光圈孔徑而較好的校正。這樣，如圖40B所示，下基底502的光遮蔽層506上形成了四個圓的光圈孔徑811，812，813，814。
而且，在光圈孔徑811，812，813，814中，通過絲網(wǎng)印刷形成了用于僅傳輸特定波長區(qū)域的光的彩色濾波器。綠(G)傳輸濾波器位于光圈孔徑811，814當(dāng)中，而紅(R)傳輸濾波器位于光圈孔徑812當(dāng)中，而且藍(B)傳輸濾波器位于光圈孔徑813當(dāng)中。由于在彩色濾波器與上基底501之間存在著一薄層透明粘接部，所以即使濾波器位于光圈孔徑的平面上，它的平面也不那么重要，因此，濾波器可以通過印刷形成。
透鏡801，802，803，804，光圈孔徑811，812，813，814以及分布折射率透鏡1611，1612，1613，1614的合并的光學(xué)性能對于彩色濾波器的每一個顏色是最優(yōu)化的。尤其是，透鏡801，802，803，804的形狀以及光圈孔徑811，812，813，814的直徑大小根據(jù)彩色濾波器的顏色，即根據(jù)其傳輸波長，而被做得稍有不同，而分布折射率透鏡1611，1612，1613，1614具有相同的折射率的分布。實際上，透鏡801，802，803，804形狀上的不同以及光圈孔徑811，812，813，814的直徑上的不同非常的小，在本說明的圖中無法表示出來。
而且為每一個彩色濾波器的顏色而進行的最優(yōu)化的光學(xué)性能僅是對于透鏡(通過澆鑄準備)以及光圈孔徑(通過印刷準備)而設(shè)計的，這些可以制作得相對精確，而對于所有的分布折射率透鏡光學(xué)性能是一樣的，因此在圖象拾取模塊的生產(chǎn)中產(chǎn)量可以提高。
對于彩色濾波器的每一個顏色而言這樣的圖象拾取光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能的最優(yōu)化將通過象素移位技術(shù)以高的精確度產(chǎn)生貝爾設(shè)備圖象，該技術(shù)的細節(jié)公開在日本專利申請?zhí)卦S公開No.2001-78123中描述的圖象拾取設(shè)備中。
這可以通過利用黑樹脂填充由半切割下基底502而形成的槽而形成。而且為了實現(xiàn)紅外線切割功能，在構(gòu)成上和/或下基底501、502的物質(zhì)中應(yīng)當(dāng)包括諸如銅原子的紅外線吸收元件。
在半導(dǎo)體芯片503上，如圖42所示，光學(xué)元件512形成四個RGBG顏色的物體圖象，它們將通過位于半導(dǎo)體芯片上的光敏元件陣列821，822，823，824進行光電轉(zhuǎn)換并被捕捉作為電信號。附圖42中示出的光敏元件陣列821，822，823，824中的每一個都是由一個多個象素的二維陣列構(gòu)成的。光敏元件陣列821，822，823，824中的每一個光敏元件都配備有一個微透鏡516用于提高光聚光效率。
而且相對于半導(dǎo)體芯片503上的光敏元件，微透鏡516的位置偏離中心，并且這種偏移的量在每一個光敏元件陣列821，822，823和824的中心為零，但是在其外部部分變得更大。偏移的方向是沿著連接每一個光敏元件陣列的中心與每一個光敏元件的線上。
附圖43是一個圖42中的Z型區(qū)域的放大的示意性的剖視圖，用于解釋由于微透鏡516的位置偏移帶來的功能。微透鏡5161偏心的位于光敏元件8211的上面方向上，而微透鏡5162偏心的位于光敏元件8222的下面方向上。結(jié)果是，進入光敏元件8211的的光束被限制在陰影區(qū)域8231中，而進入光敏元件8222的光束被限制在陰影區(qū)域8232中。
光束區(qū)域8231，8232分別向相對的方向傾斜，并且分別直接對準光圈孔徑811，812。結(jié)果是，通過適當(dāng)?shù)倪x擇微透鏡516的偏移量，每一個光敏元件陣列僅接收來自于特定的光圈孔徑的光束。尤其是，偏移量也可以這樣選擇使得通過光圈孔徑811的物體光線主要在光敏元件陣列821中進行光電轉(zhuǎn)換，通過光圈孔徑812的物體光線主要在光敏元件陣列822中進行光電轉(zhuǎn)換，通過光圈孔徑813的物體光線主要在光敏元件陣列823中進行光電轉(zhuǎn)換，以及通過光圈孔徑814的物體光線主要在光敏元件陣列824中進行光電轉(zhuǎn)換。
接下來將描述物體圖象與圖象拾取區(qū)域之間的位置關(guān)系以及當(dāng)投影到物體上時象素之間的位置關(guān)系。附圖44和45是表明了這種位置關(guān)系的示圖。
在附圖44中示出了在半導(dǎo)體芯片503上的四個光敏元件陣列321，322，323，324。出于簡化的目的，每一個光敏元件陣列321，322，323，324都假定由8*6的象素構(gòu)成的。光敏元件陣列321，324輸出G圖象信號，而光敏元件陣列322輸出R圖象信號，并且光敏元件陣列323輸出B圖象信號。在光敏元件陣列321，324中的象素用空白的方塊表示，而在光敏元件陣列322中的象素用陰影方塊表示，并且在光敏元件陣列323中的象素用黑的方塊表示。
在光敏元件陣列之間，形成了一個尺寸為在水平方向上一個象素垂直方向上三個象素的分離帶。結(jié)果是，輸出G圖象的光敏元件陣列的中心之間的距離在水平以及垂直方向上相同。圖中也示出了物體圖象351，352，353，354。出于象素偏移的目的，物體圖象351，352，353，354的中心361，362，363，364分別朝向整個光敏元件陣列的中心320偏離光敏元件陣列321，322，323，324的中心1/4個象素。
附圖45示出了翻轉(zhuǎn)的以預(yù)定的距離投向物體一側(cè)的平面上的光敏元件陣列。而且在物體一側(cè)，在光敏元件陣列321，324中的象素的翻轉(zhuǎn)投影圖象用白色的方塊371表示，光敏元件陣列322中的象素的投影用陰影方塊372表示，并且在光敏元件陣列323的象素用黑色的方塊373表示。
物體圖象的翻轉(zhuǎn)投影圖象的中心361，362，363，364互相重合在點360，并且光敏元件陣列321，322，323，324的象素以這樣的方式翻轉(zhuǎn)投影從而使其中心不會相互重疊。由于白的方塊輸出G圖象信號而陰影的方塊輸出R圖象信號并且黑色的方塊輸出B圖象信號，因此，在物體上，執(zhí)行與具有貝爾設(shè)備的彩色濾波器的圖象拾取元件相等的取樣。
與利用單個圖象拾取透鏡的圖象拾取系統(tǒng)相比，對于一個固態(tài)的圖象抬取元件中的指定的象素間距，與具有RGBG彩色濾波器的貝爾設(shè)備相比，對于半導(dǎo)體芯片503上的一套2×2的象素，本實施例中的系統(tǒng)提供了大小為 的物體圖象。相應(yīng)的，圖象拾取透鏡的焦距長度將大致為 這樣極大地減小了攝象機的厚度。
現(xiàn)在再來談圖象拾取模塊的結(jié)構(gòu)，利用熱/紫外線可固化樹脂光學(xué)元件512與半導(dǎo)體芯片503被粘接在—起。在附圖42中，通過熱一紫外線可固化環(huán)氧樹脂的絲網(wǎng)印刷形成了一個密封模型509。在密封層中分布著一些直徑例如為6μm的珠子從而精確確定了構(gòu)成光學(xué)元件512與半導(dǎo)體芯片503之間的溝的粘接部509的厚度，這樣，物體圖象就清晰地聚焦在光敏元件陣列821，822，823和824上。由于這樣的溝能夠被嚴格地控制，就可以阻止微透鏡516接觸到下基底502并且能夠提高光聚光效率，這樣就提供了一個即使是在低亮度的物體情況下也能夠輕松地獲得圖象的圖象拾取模。
珠子510可以由有機聚合體或者石英構(gòu)成，但是石英珠子會破壞保護薄膜，電極或者為形成溝在按壓過程中形成在半導(dǎo)體晶片上的轉(zhuǎn)換元件，因此有機聚合體珠子會更好因為在按壓步驟中按壓環(huán)境可以在一個更寬的范圍內(nèi)選擇。
附圖47是本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的另一種結(jié)構(gòu)的示意性的剖視圖。在圖47所示的圖象拾取模塊中，在密封層的下面形成了一個隔離裝置222，并且沒有珠子的粘接部223形成在其內(nèi)用于定義光學(xué)元件512與半導(dǎo)體晶片503之間的溝。在這種情況下，隔離裝置222可以由構(gòu)成微透鏡相同的原料構(gòu)成并且可以在微透鏡形成的步驟中同時形成。
而且密封層可以位于半導(dǎo)體芯片503的電路上，如圖42所示，可以不應(yīng)用珠子，或者應(yīng)用有機聚合物的珠子510，或者對于石英珠子在按壓步驟中最優(yōu)化按壓環(huán)境。
通過將電路部分和封存部分疊放在半導(dǎo)體芯片之上，芯片區(qū)域能夠被減少從而提供了成本上的優(yōu)勢。
環(huán)氧樹脂適用于本申請因為它表現(xiàn)出了緩慢的硬化從而在硬化中不會出現(xiàn)不平坦的收縮并且表現(xiàn)出了應(yīng)力的松弛。盡管我們已經(jīng)知道粘合劑可以通過加熱進行固化，但是用于硬化熱可固化環(huán)氧樹脂的充足的熱量將使微透鏡516、光遮蔽層506的印刷涂漆或者形成在半導(dǎo)體芯片503上的彩色濾波器惡化，因此選擇紫外線或者熱-紫外線可固化樹脂。
粘接步驟是通過將光學(xué)元件512沿著對角線方向移動疊放于半導(dǎo)體芯片503之上而執(zhí)行的，然后通過對構(gòu)成粘接部509的環(huán)氧樹脂進行紫外線照射而對其進行半硬化，接著執(zhí)行按壓步驟直到相應(yīng)于珠子510的直徑的溝形成，并且通過加熱完成環(huán)氧樹脂的完全硬化。
在這一操作中，由于透明區(qū)域5061形成在下基底502的光遮蔽層506的周圍，如前所述，構(gòu)成粘接部509的環(huán)氧樹脂能夠通過紫外線從半導(dǎo)體芯片503的前側(cè)照射而輕松安全的硬化。透明區(qū)域僅是對紫外線而言需要是透明的，而對于其它波長的光可以是不透明的。
附圖40A示出了通過上述的方法獲得的圖象拾取模塊211，從上基底501的主要平面一側(cè)觀看，其中半導(dǎo)體芯片503在上基底501之后的部分是可見的并在其兩側(cè)都配備有電極襯墊513。
附圖46表明了本實施例的圖象拾取模塊與外部電子電路的連接狀況以及封存狀況的示意性的剖視圖。在本實施例中，形成在半導(dǎo)體芯片503上的電極襯墊513與多層印刷電路板517上的電極襯墊通過連接電線520連接在一起。
為了硬化熱-紫外線可固化樹脂521，主要執(zhí)行從圖象拾取模塊的前側(cè)的紫外線照射。為了避免半導(dǎo)體芯片503的電極襯墊132的腐蝕，下基底502的側(cè)表面與熱-紫外線可固化樹脂的緊密接觸極為重要。
在光遮蔽層506沒有被限制在粘接部509之內(nèi)的情況下，紫外線光能夠穿過熱-紫外線可固化樹脂521的層照射到下基底502的封存部分，因此這樣的部分最后被硬化。但是在本圖象拾取模塊中，由于光遮蔽層506被限制在粘接部509之內(nèi)，如箭頭G所示紫外線光到達下基底502的粘接部分有一條安全的光路，這樣的光路允許不穿過其層面就能夠?qū)崿F(xiàn)安全的硬化以及熱-紫外線可固化樹脂的粘接。而且，由于沒有光遮蔽層的半透明區(qū)域位于光遮蔽層506的周圍，因此也存在著一條如箭頭Ga所示的光路。盡管光的亮度較低，但是也能夠?qū)崿F(xiàn)安全的硬化與粘接。
也存在著光路H和Ha用于高度穩(wěn)定的安裝多層印刷電路板517。
如前所述，密封層509與熱-紫外線可固化樹脂521的封存允許安全地阻止由于灰塵的侵入或者由于空氣的潮濕而引起的微透鏡或者過濾層的惡化以及鋁層的電腐蝕。而且，由于平的圓盤形的分布折射率透鏡的使用，半導(dǎo)體芯片503能夠被容易的封存。
而且通過連接電線將表面電極與外部電子電路進行電連接，不需要一個ITO薄膜或者一個穿透金屬元件，能夠使生產(chǎn)以低成本進行。本實施例的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于電連接時不僅可以采用連接電線，還可以采用TAB薄膜。
在本實施例中，通過分成R，G，B三種顏色來獲得物體圖象并且通過圖象拾取設(shè)備合成彩色圖象的情況下，在圖象拾取設(shè)備中第一透鏡具有為每一種顏色最優(yōu)化的三種光學(xué)性能，而第二透鏡具有同樣的一種光學(xué)性能，但是本實施例也可以應(yīng)用于一個已知的二傳感器圖象拾取設(shè)備用于通過分解成一個亮度信號和兩個色度信號或者分解成一個G信號和R，B信號來獲得物體圖象，然后合成一個彩色圖象，其中第一立體透鏡具有為亮度信號和彩色信號或者為G信號和R，B信號最優(yōu)化的兩種光學(xué)性能，而第二立體透鏡具有一個相同的光學(xué)性能。
下面將參照48-51描述本發(fā)明中圖象拾取模塊的生產(chǎn)方法。在本實施例中，光學(xué)元件512與半導(dǎo)體芯片503在切割以前在光學(xué)元件組件與半導(dǎo)體晶片的階段被連接在一起。
附圖48是表明在本發(fā)明的實施例7的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中上基底組件的平面圖，附圖49是表明在實施例7的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中下基底組件的平面圖，附圖50是表明在實施例7的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中半導(dǎo)體晶片的平面圖，附圖51是表明在實施例7的圖象拾取模塊的生產(chǎn)過程中從光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件中分離圖象拾取模塊的步驟的示意性的剖視圖。
在附圖48中，示出了光學(xué)元件組件的上基底組件717，其將在下一步驟中被分成用于兩個圖象拾取模塊的兩個上基底501。在附圖49中示出了光學(xué)元件組件的下基底組件，并且這樣的上基底組件717與下基底組件714通過半透明的粘合劑被粘接在一起，而且沒有形成一個溝，從而得到了一個圓盤形的透明的光學(xué)元件組件。這些成分之間的間距與形成在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體芯片的間距是相同的，下文將進行描述。
在圖51所示的半導(dǎo)體晶片710上，光敏元件陣列912與電子電路通過一個已知的過程形成了多個單元并且被沿著邊界線911的外圍線切割而被分離，并且每一個切割都被用作被連接在外部電子電路上的半導(dǎo)體芯片。在附圖51中，箭頭51表明了在接下來的切割步驟中切割刀片的位置和移動方向。半導(dǎo)體晶片710也具有構(gòu)成粘接部713的紫外線可固化環(huán)氧樹脂并且通過絲網(wǎng)印刷而形成，并且這樣的環(huán)氧樹脂被用于粘接光學(xué)元件組件和半導(dǎo)體晶片710。附圖50僅示出了光學(xué)元件組件719。
這樣的結(jié)構(gòu)提供了一個非常重要的優(yōu)點在于光學(xué)元件組件719與半導(dǎo)體晶片710之間的一次排列就完成了將在下一步驟中通過分離形成的所有的圖象拾取模塊的排列。
粘接步驟是這樣執(zhí)行的，如圖50所示，通過紫外線照射半硬化形成在半導(dǎo)體晶片710上的環(huán)氧樹脂，然后執(zhí)行按壓形成一個預(yù)定的溝，然后通過加熱執(zhí)行完全硬化，接著調(diào)整光學(xué)元件組件719與半導(dǎo)體晶片710之間的溝從而使得物體圖象清晰的形成在光敏元件陣列712上。
附圖51示出了所有光學(xué)元件組件719的粘接完成的狀態(tài)。
光學(xué)元件組件719沒有被配備與形成在半導(dǎo)體晶片710上的半導(dǎo)體芯片503相同數(shù)目的光學(xué)元件。如圖51所示的光學(xué)元件組件719具有兩套凸透鏡而半導(dǎo)體晶片710具有11個光學(xué)元件組件719，并且接下來的切割步驟中將每個都切成兩個光學(xué)元件，結(jié)果得到了22圖象拾取元件。每一個立體光學(xué)元件組件719最好選擇一個能夠適應(yīng)于該級別的有效曝光尺寸的最大的尺寸，這樣就使能夠從一個晶片上生產(chǎn)的圖象拾取模塊的數(shù)目最大，從而降低了成本。
通過在光學(xué)元件組件719上形成光學(xué)元件512的數(shù)目少于形成在半導(dǎo)體晶片710上的半導(dǎo)體芯片的數(shù)目，并且在光學(xué)元件組件之間形成一個特定的溝，光學(xué)元件與半導(dǎo)體芯片之間的位置關(guān)系就很少能被惡化，甚至在通過后部表面與模具的吸引而保持高度精確的半導(dǎo)體晶片的平面，當(dāng)這種吸力終止的時候其平面被惡化的情況下。即使在近來半導(dǎo)體晶片的直徑增加的趨勢下，這樣的結(jié)構(gòu)也允許獲得一個高的產(chǎn)量。而且也可以使用一個具有在半導(dǎo)體晶片710上的所有半導(dǎo)體芯片的同樣數(shù)目的光學(xué)元件的大型光學(xué)元件組件。
在半導(dǎo)體晶片710與光學(xué)元件組件719的固定完成以后，獲得的光學(xué)元件-半導(dǎo)體晶片的連接元件將遵照切割步驟將每一個這樣的連接元件切割成每個圖象拾取模塊。
在半導(dǎo)體晶片、玻璃基底或者樹脂基底的切割操作中，可以采用在日本專利申請?zhí)卦S公開No.11-345785或者日本專利公開No.2000-061677中公開的切割設(shè)備或者激光工作設(shè)備來執(zhí)行。在如前所述的具有切割刀片的切割操作的情況下，切割刀片在冷卻液的冷卻下被控制沿著附圖50所示的箭頭B僅從其后部表面切割半導(dǎo)體晶片710。
然后切割刀片被控制沿著圖50所示的箭頭I僅從光學(xué)元件組件719的前面表面切割光學(xué)元件。
在這樣的操作中，這里利用了切割印痕，印痕可以是通過蝕刻形成在金屬元件組件917上的槽，通過光刻手段形成的金屬印痕或者在拷貝過程中形成的樹脂質(zhì)的突出。尤其是，這樣的印痕的復(fù)制的形成與透鏡構(gòu)成成象單元是同步進行的，這就允許減少生產(chǎn)的步驟。
由于用于將半導(dǎo)體晶片710與光學(xué)元件組件719粘合起來的粘接部不包括切割位置，環(huán)氧樹脂能夠被阻止由于與切割刀片的摩擦而產(chǎn)生的熔化，或者由于形成了小的碎片或者碳的顆粒而沉淀在透鏡上，這樣圖象拾取模塊能夠被阻止產(chǎn)生質(zhì)量的惡化。
而且由于復(fù)制樹脂不包含在切割刀片的經(jīng)過位置，這樣的復(fù)制部分保持了不會存在不期望的壓力，這樣就避免了透鏡中的惡化或者壓力。上述描述的步驟中的分離提供了如圖40A和40B所示的本實施例的圖象拾取模塊。
在切割步驟中，由于切割是從頂部到后部以不同的相位執(zhí)行的，其中對于連接導(dǎo)線的襯墊被曝光如圖40A所示從而簡化下一步驟中與電子電路的連接。
而且本實施例使得在半導(dǎo)體晶片階段光學(xué)元件的排列同步進行，不需要在圖象透鏡801，802，803，804與半導(dǎo)體芯片503的合并中為每一個圖象拾取模塊對圖象透鏡和半導(dǎo)體芯片503進行主動的排列，因此允許減少調(diào)整步驟的數(shù)目。(實施例8)在本實施例中，將參照附圖52，53介紹具有改進的光遮蔽特性的圖象拾取模塊。
附圖52是表明本發(fā)明的實施例8的圖象拾取模塊的平面圖，以及附圖53是圖象拾取模塊沿著圖52中的線53-53的示意性的剖視圖。
在附圖52中，示出了一個具有對于光敏元件陣列接收的波長區(qū)域充分的光遮蔽特性的光遮蔽板224。
與前面描述的同樣的成分用同樣的附圖標記表示，并且以后不再介紹。
本實施例與實施例7的區(qū)別在于圖象拾取模塊具有用于改進光遮蔽特性的光遮蔽板224。
光遮蔽板被固定在實施例7的圖象拾取模塊的上表面，如圖40A和40B所示。
光遮蔽板224具有兩個孔徑500，600，位于孔徑500的兩個凸透鏡801，802，以及位于孔徑600的兩個凸透鏡803，804。這樣可以通過盡量的遮蓋上基底501上除了凸透鏡801，802，803，804以外的區(qū)域而避免從光遮蔽層506的外部出現(xiàn)的散射光。(實施例9)在本實施例中將介紹利用先前描述的實施例1-8的圖象拾取設(shè)備。
本實施例的圖象拾取設(shè)備的特點在于通過利用實施例7中描述的立體光學(xué)元件而減小其厚度。
附圖54A，54B，54C表明了具有本發(fā)明的圖象拾取模塊的數(shù)字彩色攝象機的整個示圖，其中附圖54A是后視圖，附圖54B是從附圖54A的左側(cè)看的側(cè)視圖以及附圖54C是從附圖54A的右側(cè)看的側(cè)視圖。附圖55是沿著附圖54A的線55-55的示意性的剖視圖。在本實施例中將介紹應(yīng)用了彩色濾波器的數(shù)字彩色攝象機，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于不配備彩色濾波器的數(shù)字攝象機。
參考附圖54A到54C，圖中示出了卡式攝象機的主體401，主開關(guān)405，釋放開關(guān)406，用于通過用戶固化攝象機狀態(tài)的開關(guān)407，用于表示圖象拾取幀的剩余數(shù)目的顯示單元410，一個觀看尋象器的目鏡411，從該目鏡出現(xiàn)了進入觀看尋象器的物體，一個將連接在外部計算機或者類似設(shè)備用于數(shù)據(jù)交換的標準連接終端412，一個接觸保護蓋423，一個位于攝象機中的圖象數(shù)據(jù)模塊211。攝象機主體為了安裝于個人計算機上可以以與PC卡的大小相同的尺寸形成。在這種情況下，攝象機的尺寸由85.6μm的長，54.0μm的寬，3.3μm的厚(PC卡標準類型1)或者5.0μm的厚(PC卡標準類型2)構(gòu)成。本實施例僅示出了數(shù)字彩色攝象機的一個例子，其形式并不局限于本實施例。
參見附圖55，圖中示出了一個機殼414用于容納攝象機的各種成分，一個后蓋415，一個圖象拾取模塊211，一個開關(guān)416用于當(dāng)釋放開關(guān)被按壓的時候而被打開，以及一個保護玻璃420。保護玻璃420具有一個用于提高透射率的涂層，從而阻止重影的產(chǎn)生。而且為了減少從圖象獲得區(qū)域以外進入圖象拾取模塊211的光線，在除了有效范圍以外的區(qū)域配備了一個光遮蔽蓋421。開關(guān)416當(dāng)釋放開關(guān)被半壓的時候，被配備有將被關(guān)閉的第一級電路，當(dāng)釋放開關(guān)406被完全按壓的時候，被配備有將被關(guān)閉的第二級電路。
構(gòu)成尋象光學(xué)系統(tǒng)的第一和第二棱鏡418，419由諸如丙烯酸樹脂之類的透明材料構(gòu)成并具有同樣的折射率。棱鏡的內(nèi)部被填充從而使光線能夠線性地經(jīng)過，而且觀看尋象器的功能是通過發(fā)生在第一與第二棱鏡之間的空氣溝處的整個光線發(fā)射實現(xiàn)的。
而且在保護玻璃420與圖象拾取模塊211之間，光遮蔽板422被固定在機殼414之上，從而避免了在圖象拾取模塊211中在光遮蔽層506的周圍通過透明區(qū)域的散射光的產(chǎn)生。
光遮蔽板422，如實施例7中的光遮蔽板224，被配備有用于將物體光線引入透鏡801，802，803，804的孔徑并且避免了其它光線的進入。因此這樣的數(shù)字彩色攝象機能夠獲得極為清晰并且沒有散射光的圖象。
下面將參照附圖56描述將先前描述的圖象拾取模塊的實施例應(yīng)用于一個精致攝象機中的例子，其中方框圖表明了本發(fā)明的圖象拾取模塊應(yīng)用于“靜態(tài)視頻攝象機”的情況。
參照附圖56，圖中示出了一個擋板1101，它被用作透鏡保護并作為一個主開關(guān)，一個透鏡1102用于將物體的光學(xué)圖象聚焦在固態(tài)圖象拾取元件1104上，一個光圈用于限制經(jīng)過透鏡1102的光量，一個固態(tài)圖象拾取元件1104用于取回在透鏡1102中形成的圖象并將其作為圖象信號。透鏡1102，光圈1103以及固態(tài)圖象拾取元件1104構(gòu)成了一個圖象拾取模塊。圖中也具有一個A/D轉(zhuǎn)換器1106用于將從固態(tài)圖象時元件1104輸出的圖象信號進行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，一個信號處理單元用于對從A/D轉(zhuǎn)換器輸出的圖象數(shù)據(jù)進行各種校正和數(shù)據(jù)壓縮，一個時序發(fā)生器1108用于為固態(tài)圖象拾取元件1104，圖象信號處理單元1105，A/D轉(zhuǎn)換器1106以及信號處理單元提供各種時鐘信號，一個完全控制/操作單元用于控制各種操作以及整個靜態(tài)視頻攝象，一個存儲單元1110用于暫時存儲圖象數(shù)據(jù)，一個接口單元1111用于存儲或從記錄介質(zhì)讀取，一個諸如半導(dǎo)體存儲器的分離記錄介質(zhì)1112用于記錄或讀出圖象數(shù)據(jù)，以及一個接口電路1113用于與外部計算機或類似設(shè)備進行通訊。
下面將介紹在圖象拾取操作中具有上面所述的結(jié)構(gòu)的靜止視頻攝象機的工作。
當(dāng)透鏡擋板被打開的時候，首先打開了主電源供應(yīng)，然后打開了控制電源供應(yīng)，隨后為包括A/D轉(zhuǎn)換器等的圖象拾取電路打開了電源供應(yīng)。
然后，為了控制曝光量，整個控制/操作單元1109控制固態(tài)圖象拾取元件1104的充電累積時間。從固態(tài)圖象拾取元件1104輸出的信號被A/D轉(zhuǎn)換器1106轉(zhuǎn)換并被提供給信號處理單元1107。根據(jù)這樣的數(shù)據(jù)，整個控制/操作單元1109計算曝光量。
亮度是根據(jù)這樣的光線出現(xiàn)的結(jié)果判斷的，整個控制/操作單元1109再次相應(yīng)的控制充電累積時間。
主要的曝光是在合適的曝光量被確定以后開始的。在曝光以后，從固態(tài)圖象拾取元件1104輸出的信號在A/D轉(zhuǎn)換器1106中被轉(zhuǎn)換，然后在信號處理單元1107中被處理并且通過整個控制/操作單元1109被寫入存儲單元。然后在存儲單元1110中存儲的數(shù)據(jù)在整個控制/操作單元1109的控制下，通過記錄介質(zhì)控制I/F單元被記錄在諸如半導(dǎo)體存儲器的分離記錄介質(zhì)1112中。這樣的數(shù)據(jù)也可以通過外部I/F單元1113之間進入到計算機或類似設(shè)備中用于圖象處理。攝象機可以被制造成能夠記錄移動的圖象。
權(quán)利要求
1.一種圖象拾取模塊，包括一個半導(dǎo)體芯片-該芯片包括一個光敏元件陣列-以及一個用于將光線引導(dǎo)入所述的光敏元件陣列的光學(xué)元件，其中所述的光學(xué)元件包括一個成象單元、一個光遮蔽層以及一個形成于所述的半導(dǎo)體芯片與所述的光學(xué)元件之間但不包含沿光的入射方向的所述光遮蔽層的粘接部，并且所述的半導(dǎo)體芯片與所述的光學(xué)元件通過所述的粘接部被固定在一起。
2.一種如權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊，其中所述的粘接部是密封型的密封一成形粘合劑或者紫外線硬化樹脂。
3.如權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊，其中形成在所述的半導(dǎo)體芯片上的粘接部，在所述的粘接部的一部分當(dāng)中被配備有用于消散所述的粘接部的內(nèi)部壓力的孔徑。
4.如權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊，其中在所述的粘接部中被混合有一個隔離裝置用于在所述的半導(dǎo)體芯片與所述的光學(xué)元件之間形成一個預(yù)定的溝。
5.如權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊，還包括一個用于阻止光的進入的光遮蔽板。
6.如權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件與所述的半導(dǎo)體芯片通過在一個方向或者兩個方向上的互相移位而被粘接，以及在所述的半導(dǎo)體芯片的向上張開的位置上形成了一個用于與外部電連接的電極襯墊。
7.如權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件由包括所述的成象單元的上基底以及包括光遮蔽板的下基底構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件是一個含有多個成象單元的立體光學(xué)元件。
9.如權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件包括一個彩色濾波器或者一個紅外線切斷濾波器。
10.一種包括權(quán)利要求1所述的圖象拾取模塊的數(shù)字攝象機。
11.一種用于生產(chǎn)一種圖象拾取模塊的方法，該圖象拾取模塊被提供有包括一個光敏元件陣列的半導(dǎo)體芯片以及包括一個成象單元和一個光遮蔽層的一個光學(xué)元件，該方法包括利用形成在相對于光的入射方向不含有所述的光遮蔽層的一個位置上的粘接部將一個光學(xué)元件組件與具有多個光敏元件陣列的一個半導(dǎo)體晶片粘接起來的步驟，硬化所述的粘接部的步驟，以及在所述的成象單元以外的一個位置上的切割步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)圖象拾取模塊的方法，其中利用粘接部將所述的光學(xué)元件組件與所述的半導(dǎo)體晶片粘接起來的步驟中包括利用所述的粘接部將構(gòu)成所述的光學(xué)元件組件的下基底組件與所述的半導(dǎo)體晶片粘接起來的步驟，以及將構(gòu)成所述的光學(xué)元件的上基底組件與所述的下基底組件連接起來的步驟。
13.如權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)圖象拾取模塊的方法，其中所述的切割步驟是沿著不包括所述的粘接部的區(qū)域，或者在所述的光學(xué)元件上形成的表面樹脂部分比其它區(qū)域薄的區(qū)域，或者形成在所述的光學(xué)元件的表面上的槽的方向切割的步驟。
14.一種圖象拾取模塊包括位于半導(dǎo)體晶片上的光學(xué)元件，其中所述的光學(xué)元件包括第一透鏡以及第二透鏡，其中所述的第二透鏡與所述的第一透鏡相應(yīng)。
15.一種如權(quán)利要求14所述的圖象拾取模塊，其中所述的第二透鏡為分布折射率透鏡。
16.一種如權(quán)利要求14所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件是通過將上基底與下基底連接起來而構(gòu)成的，并且所述的第一透鏡形成在所述的上基底上而所述的第二透鏡形成在所述的下基底上。
17.一種如權(quán)利要求14所述的圖象拾取模塊，其中所述的第一透鏡與第二透鏡被調(diào)整為同軸。
18.一種如權(quán)利要求14所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件是一個包含由多個所述的第一透鏡構(gòu)成的第一立體透鏡以及由多個所述的第二透鏡構(gòu)成的第二立體透鏡的立體光學(xué)元件。
19.一種如權(quán)利要求14所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件包括一個彩色濾波器或者一個紅外線切斷濾波器。
20.一種如權(quán)利要求14所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件包括一個具有與所述的第一透鏡或者所述的第二透鏡相應(yīng)的孔徑的光遮蔽層，并且所述的光遮蔽層位于所述的第一透鏡與所述的第二透鏡之間。
21.一種如權(quán)利要求14所述的圖象拾取模塊，其中所述的半導(dǎo)體芯片包括一個位于其上的微透鏡。
22.一種包括權(quán)利要求14所述的圖象拾取模塊的數(shù)字攝象機。
23.一種圖象拾取模塊，包括一個半導(dǎo)體芯片-該芯片包括一個光敏元件陣列-以及一個用于將光線引導(dǎo)入所述的光敏元件陣列的光學(xué)元件，其中所述的光學(xué)元件包括一個第一透鏡以及一個與所述的第一透鏡相應(yīng)的第二透鏡，所述的模塊還包括形成于所述的半導(dǎo)體芯片與所述的光學(xué)元件之間并且不包括一個光遮蔽層的粘接部，并且所述的光學(xué)元件和所述的半導(dǎo)體芯片通過所述的粘接部而被固定。
24.一種如權(quán)利要求23所述的圖象拾取模塊，其中所述的第二透鏡為分布折射率透鏡。
25.一種如權(quán)利要求23所述的圖象拾取模塊，其中所述的光學(xué)元件是一個包括四個第一立體透鏡的立體光學(xué)元件以及分別與所述的第一立體透鏡相應(yīng)的第二立體透鏡。
26.一種包括權(quán)利要求22所述的圖象拾取模塊的數(shù)字攝象機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖象拾取模塊,該模塊包括一個光敏元件陣列和一個用于將光線引導(dǎo)入所述的光敏元件陣列的光學(xué)元件的半導(dǎo)體芯片,其中光學(xué)元件包括一個成象單元,一個光遮蔽層以及一個形成于所述的半導(dǎo)體芯片與所述的光學(xué)元件之間但不包含在光的入射方向上的光遮蔽層的位置的粘接部,并且半導(dǎo)體芯片與光學(xué)元件通過粘接部被固定在一起。本發(fā)明也提供一種圖象拾取模塊包括一個位于半導(dǎo)體晶片上的光學(xué)元件,其中光學(xué)元件包括一個第一透鏡以及一個第二透鏡,其中第二透鏡與第一透鏡相應(yīng)。
文檔編號H01L27/146GK1377181SQ02119810
公開日2002年10月30日 申請日期2002年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月5日
發(fā)明者須田康夫, 山崎亮 申請人:佳能株式會社