專利名稱：微型相機模組及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學成像領域，尤其涉及一種微型相機模組及其制作方法。
背景技術：
近年來，具有攝像功能的電子產(chǎn)品，例如手機(Mobile Phone)越來越受到廣大消費者的 青睞。然而，隨著手機越來越向輕薄短小方向發(fā)展，傳統(tǒng)的相機模組因體積較大而難以整合 到手機中以使手機兼具攝像功能。
參見Gautham Viswanadam等人在會議2005 Electronics Packaging Technology Conference上發(fā)表的"Novel Wafer Level Package Technology Studies for Image Sensor Devices" —文，其揭示了一種采用晶片級封裝的微型相機模組，包括一個半導體影 像感測芯片(Semiconductor Imaging Chip)及一個與半導體影像感測芯片組裝在一起而構(gòu)成 單一模組(Single Module)的鏡頭模組。該種微型相機模組因具小尺寸及低成本等優(yōu)勢而有 望應用于下一代輕薄短小化的手機中。
由于該種微型相機模組相對于傳統(tǒng)的相機模組而言具有更小的尺寸，為滿足其尺寸要求 及量產(chǎn)要求，其整個制作工藝將會不同于傳統(tǒng)的相機模組；并且其對鏡頭模組的光學性能要 求也將會趨于嚴格以獲取較佳的成像品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，提供一種具較佳成像品質(zhì)的微型相機模組及其制造方法實為必要。 一種微型相機模組，其包括 一個影像感測單元，其包括一感光區(qū)域；以及
一個透鏡單元，其接合在所述影像感測單元之鄰近所述感光區(qū)域的一側(cè)，所述透鏡單元 包括一個玻璃襯底、 一個位于所述玻璃襯底上的透明成核層以及一個位于所述透明成核層上 的透鏡，所述透鏡具有一主光軸，所述感光區(qū)域設置在所述透鏡的主光軸上且與所述透鏡單 元間隔設置。
以及， 一種微型相機模組的制作方法，其包括步驟 提供一半導體晶片(Wafer),其形成有多個感光區(qū)域；
提供一玻璃晶片，其上沉積有一個透明成核層及多個經(jīng)由壓印工藝形成在所述透明成核 層上的透鏡，所述多個透鏡分別具有一個主光軸；將所述玻璃晶片接合在所述半導體晶片的形成有所述多個感光區(qū)域的一側(cè)，所述多個感 光區(qū)域與所述玻璃晶片間隔設置且所述多個感光區(qū)域位于與其對應的透鏡之主光軸上，從而 形成一個晶元級微型相機模組陣列；以及
切割所述微型相機模組陣列，以獲取多個相互分離的單個微型相機模組。
所述微型相機模組及其制作方法，其經(jīng)由設置一透明成核層來控制透鏡單元之透鏡在形 成過程中的表面張力以及增強透鏡與玻璃襯底之間的粘附力。 一方面，表面張力的控制可抑 制透鏡在其形成過程因表面張力過大而過度收縮，以免其光學性能下降；另一方面，粘附力 的增強可使透鏡與玻璃襯底緊密結(jié)合而不致于脫落。


圖l是本發(fā)明第一實施例提供的一種微型相機模組的截面示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例提供的一種制作圖1所示微型相機模組的方法之一過程狀態(tài)局部示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例制得的一個晶元級微型相機模組陣列的俯視示意圖。 圖4是本發(fā)明第二實施例提供的另一種微型相機模組的截面示意圖。
圖5是本發(fā)明實施例提供的一種制作圖4所示微型相機模組的方法之一過程狀態(tài)局部示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步詳細說明。 第一實施例
請參閱圖l，本發(fā)明第一實施例提供的微型相機模組IO，其包括一個影像感測單元12、 一個間隔層13、 一個透明蓋板14、 一個紅外截止濾光(Infra-red Cut Filter)層15、 一個間 隔單元16以及一個透鏡單元17。
所述影像感測單元12為一固態(tài)影像感測器件，例如電荷耦合感測器件(CCD)或互補金屬 氧化物半導體器件(CMOS)器件。所述影像感測單元可包括一半導體襯底121及一經(jīng)由半導體 工藝形成在半導體襯底121—側(cè)的感光區(qū)域123;所述半導體襯底121可為硅襯底。
所述間隔層13接合在所述影像感測單元12的形成有感光區(qū)域123的一側(cè)，其為一環(huán)狀結(jié) 構(gòu)，例如方形環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所述方形環(huán)狀結(jié)構(gòu)可具有一方形輪廓及一圓形通孔。所述間隔層 13可經(jīng)由一粘合劑(圖中未示出)，如紫外光可固化樹脂或熱硬化樹脂與所述影像感測單元12
接合在一起。
所述透明蓋板14接合在所述間隔層13的遠離所述影像感測單元12的一側(cè)，并經(jīng)由所述間隔層13與所述感光區(qū)域123間隔一預設距離。所述透明蓋板14可經(jīng)由一粘合劑(圖中未示出) ，如紫外光可固化樹脂或熱硬化樹脂與所述間隔層13接合在一起，以封蓋住所述感光區(qū)域 123。所述透明蓋板14可由玻璃等透明材料制成。
所述紅外截止濾光層15設置在所述透明蓋板14的遠離所述感光區(qū)域123的一側(cè)，用以濾 除紅外光?？梢岳斫獾氖?，根據(jù)微型相機模組10的應用場合不同，例如應用于紅外攝像，所 述紅外截止濾光層15則需相應地變更為紅外導通(Infra-red Pass Filter)濾光層。
所述間隔單元16接合在紅外截止濾光層15與透鏡單元17之間，用以在所述紅外截止濾光 層15與透鏡單元17之間形成一預定間隔。所述間隔單元16為一環(huán)形結(jié)構(gòu)，其材料優(yōu)選為黑色 擋光材料。
所述透鏡單元17接合在所述間隔單元16的遠離所述紅外截止濾光層15的一側(cè)，用以對被 拍攝物體進行光學成像；該光學成像可由所述影像感測單元12的感光區(qū)域123感測以產(chǎn)生相 應的電子影像信號。所述透鏡單元17包括一個玻璃襯底171、 一個位于所述玻璃襯底171上的 透明成核層173以及一個位于所述透明成核層173上的透鏡175，所述透鏡175具有一主光軸 00'。所述透明成核層173用以控制透鏡175在其形成過程中的表面張力以及透鏡175與玻璃襯 底171之間的粘附力；從而一方面可抑制透鏡175在其形成過程因表面張力過大而過度收縮， 以免其光學性能下降；另一方面可使透鏡175與玻璃襯底171緊密結(jié)合而不致于脫落。所述透 明成核層173的材料不同于玻璃襯底171與透鏡175，其可選用硅氧化物(SiOx， x的取值為 1 2)， 二氧化鈦(Ti02)等無機透明材料。所述透鏡175可為塑料透鏡，如球面、非球面或折 衍混合塑料透鏡。所述透鏡175可由壓印工藝形成，例如紫外光壓印(UV Embossing)、熱壓 印(Hot Embossing)或氮靜壓壓印(Nitrogen Embossing)等壓印工藝。
需要指明的是，本發(fā)明第一實施例的微型相機模組10也可不設置所述透明蓋板14、紅外 截止濾光(Infra-red Cut Filter)層15及間隔單元16，而是將所述透鏡單元17經(jīng)由所述間隔 層13及粘合劑(圖中未示出)直接接合在所述影像感測單元12之鄰近所述感光區(qū)域123的一側(cè) ，并經(jīng)由所述間隔層13與所述感光區(qū)域123間隔一預設距離。另外，可以理解的是，所述預 設距離的大小可經(jīng)由設定間隔層13的厚度來調(diào)整。進一步的，所述透鏡單元17并不限于僅在 玻璃襯底171的一側(cè)設置透明成核層及透鏡，其可在玻璃襯底171的雙面均設置透明成核層及 透鏡。
參見圖2及圖3，下面將具體描述一種制作微型相機模組10的方法，其大致可包括以下步
驟
步驟(a):提供一個半導體晶片(Wafer) 221，其上經(jīng)由半導體工藝形成有多個感光區(qū)域123;本實施例中，所述半導體晶片221為硅晶片。
步驟(b):提供一個間隔層晶片23，利用蝕刻、或激光鉆孔、或超聲鉆孔等方法在間隔 層晶片23上形成多個通孔231，例如圓形通孔。
步驟(c):提供一個透明蓋板晶片24，在所述透明蓋板晶片24的一表面上利用濺鍍或蒸 鍍等沉積方式形成一個紅外截止濾光層25;本實施例中，所述透明蓋板晶片24為一玻璃晶片
步驟(d):提供一個黑色間隔單元晶片26，利用蝕刻、或激光鉆孔、或超聲鉆孔等方法 在間隔單元晶片26上形成多個通孔261，例如圓形通孔。
步驟(e):提供一個玻璃晶片271，在玻璃晶片271上沉積一個透明成核層273;所述透明 成核層273可經(jīng)由蒸鍍或濺鍍方式沉積在所述玻璃晶片271上，用以在后續(xù)透鏡175的形成過 程中控制其表面張力及透鏡175與玻璃晶片271的粘附力。所述透明成核層273的材料不同于 玻璃晶片271，其可為硅氧化物、二氧化鈦等無機透明材料。然后，在透明成核層273上經(jīng)由 壓印工藝形成多個透鏡175。
具體的，所述壓印工藝可為(i)紫外光壓印利用一壓模的成型面壓印一形成在透明成 核層273上的紫外光可固化樹脂層以形成多個透鏡預成型體，并利用紫外光照射固化所述透 鏡預成型體來獲取多個所述透鏡175; (ii)熱壓印利用一壓模的成型面壓印一形成在透明 成核層273上的熱塑性樹脂層，在壓印過程中控制壓印溫度及施加在壓模相對于其成型面之 背面的壓力，例如10(T2000牛頓(Newton)，來獲取多個透鏡預成型體，冷卻后即可獲得多個 所述透鏡175;或(iii)氮靜壓壓印利用氮氣向壓模的相對于其成型面的背面施加壓力來壓 印出多個所述透鏡175，由于氮氣為流體，其作用在壓模背面的壓力的分布較均勻，進而有 利于提升最終形成的透鏡175的品質(zhì)。需要指明的是，所述透鏡175的表面形狀設計可取決于 壓模的成型面形狀。
步驟(f):將所述半導體晶片221、間隔層晶片23、透明蓋板晶片24、間隔單元晶片26、 以及其上依次形成有透明成核層273及多個透鏡175的玻璃晶片271，依次疊設在一起，相鄰 兩者之間可經(jīng)由紫外光固化樹脂或熱硬化樹脂(圖未示出)接合在一起，以使所述玻璃晶片 271接合在所述半導體晶片221的形成有所述多個感光區(qū)域123的一側(cè)；所述多個感光區(qū)域 123和所述玻璃晶片271間隔設置且所述多個感光區(qū)域123分別位于與其對應的透鏡175之主光 軸00'上，從而形成一個晶元級微型相機模組陣列100(如圖3所示)。
步驟(g):切割所述微型相機模組陣列100，則可獲取多個相互分離的單個微型相機模組10。需要指明的是，本實施中的步驟(a廣步驟(g)的順序僅為舉例，并非限制本發(fā)明；本領 域技術人員可適當變更各步驟(a廣(g)的先后順序，只有其不偏離本發(fā)明的技術效果均可。 第二實施例
請參閱圖4，本發(fā)明第二實施例提供的微型相機模組30，其與第一實施例提供的微型相 機模組10基本相同，包括一個影像感測單元12、 一個間隔層13、 一個透明蓋板14、 一個紅外 截止濾光(Infra-red Cut Filter)層15、 一個間隔單元16及一個透鏡單元17;所述影像感測 單元12包括一個半導體襯底121及一個形成在所述半導體襯底121—側(cè)的感光區(qū)域123。不同 之處在于所述微型相機模組30還包括一個透鏡單元37、以及位于透鏡單元37與透鏡單元 17之間的另一間隔單元16。所述透鏡單元37包括一個玻璃襯底371、 一個位于所述玻璃襯底 371上的透明成核層373、以及一個位于所述透明成核層373上的透鏡375。所述透鏡單元37的 透鏡375設置在透鏡單元17的透鏡175之主光軸00'上，且所述透鏡單元37與所述透鏡單元17 接合在一起并經(jīng)由所述間隔單元36與透鏡單元17間隔一預設距離。所述透明成核層373與第 一實施例的透明成核層173基本相同，故不再贅述。所述透鏡375與透鏡175可為球面、非球 面或折衍混合塑料透鏡。該種雙透鏡單元17之設置，有利于光學像差的校正，進而可提升整 個微型相機模組30的成像品質(zhì)。
另外，本領域技術人員可以理解的是，本實施例中微型相機模組30并不限于僅包括兩個 透鏡單元，其還可包括更多個透鏡單元，具體數(shù)量則可根據(jù)實際應用之需求而定。
參見圖5，所述微型相機模組30的制作方法與所述微型相機模組10的制作方法基本相同 ，不同之處在于為使微型相機模組30具雙透鏡單元之結(jié)構(gòu)，在微型相機模組30的制作過程 中，還需提供一個其上依次形成有透明成核層473及多個透鏡375的玻璃晶片471、以及另一 個間隔單元晶片46。所述透明成核層473與間隔單元晶片46分別與微型相機模組10之制作方 法中的透明成核層273及間隔單元晶片26基本相同，在此不再贅述。
另外，本領域技術人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，如變更透明成核層的材料、及 /或透鏡單元的透鏡之形成方法等以用于本發(fā)明等設計，只要其不偏離本發(fā)明的技術效果均 可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種微型相機模組，其包括一個影像感測單元，其包括一感光區(qū)域；以及一個第一透鏡單元，其接合在所述影像感測單元之鄰近所述感光區(qū)域的一側(cè)，所述透鏡單元包括一個玻璃襯底、一個位于所述玻璃襯底上的透明成核層以及一個位于所述透明成核層上的透鏡，所述透鏡具有一主光軸，所述感光區(qū)域設置在所述透鏡的主光軸上且與所述透鏡單元間隔設置。
2. 如權(quán)利要求l所述的微型相機模組，其特征在于，所述透明成核層 的材料為不同于玻璃的無機透明材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的微型相機模組，其特征在于，所述透明成核層 的材料為硅氧化物或二氧化鈦。
4. 如權(quán)利要求2所述的微型相機模組，其特征在于，所述透鏡為塑料透鏡。
5. 如權(quán)利要求l所述的微型相機模組，其特征在于，還包括一個環(huán)狀 間隔層，其接合在所述影像感測單元與所述第一透鏡單元之間，用以間隔所述感光區(qū)域與所 述透鏡單元。
6. 如權(quán)利要求l所述的微型相機模組，其特征在于，還包括一個其表 面形成有一個濾光層的透明蓋板、及一個黑色環(huán)狀間隔單元；所述透明蓋板接合在所述影像 感測單元與所述第一透鏡單元之間，用以封蓋住所述感光區(qū)域；所述黑色環(huán)狀間隔單元接合 在所述透明蓋板與所述第一透鏡單元之間，用以間隔所述透明蓋板與所述第一透鏡單元。
7. 如權(quán)利要求l所述的微型相機模組，其特征在于，還包括一個第二 透鏡單元，所述第二透鏡單元接合在所述第一透鏡單元的遠離所述影像感測單元的一側(cè)并與 所述第一透鏡單元間隔一預設距離；所述第二透鏡單元包括一個玻璃襯底、 一個位于所述玻 璃襯底上的透明成核層以及一個位于所述透明成核層上的透鏡；所述第二透鏡單元的所述透 鏡設置在所述第一透鏡單元的所述透鏡之主光軸上。
8. 一種微型相機模組的制作方法，其包括步驟 提供一半導體晶片，其形成有多個感光區(qū)域；提供一個玻璃晶片，其上沉積有一個透明成核層及多個經(jīng)由壓印工藝形成在所述透明 成核層上的透鏡，所述多個透鏡分別具有一個主光軸；將所述玻璃晶片接合在所述半導體晶片的形成有所述多個感光區(qū)域的一側(cè)，所述多個 感光區(qū)域與所述玻璃晶片間隔設置且所述多個感光區(qū)域分別位于與其對應的透鏡之主光軸上 ，從而形成一個晶元級微型相機模組陣列；以及切割所述微型相機模組陣列，以獲取多個相互分離的單個微型相機模組。
9. 如權(quán)利要求8所述的微型相機模組的制作方法，其特征在于，所述 透明成核層的材料為不同于玻璃的無機透明材料，所述透鏡為塑料透鏡。
10. 如權(quán)利要求8所述的微型相機模組的制作方法，其特征在于，所 述壓印工藝選自紫外光壓印、熱壓印及氮靜壓壓印工藝之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微型相機模組及其制作方法，所述微型相機模組包括一個影像感測單元及一個透鏡單元。所述影像感測單元包括一感光區(qū)域。所述第一透鏡單元接合在所述影像感測單元之鄰近所述感光區(qū)域的一側(cè)。所述透鏡單元包括一個玻璃襯底、一個位于所述玻璃襯底上的透明成核層以及一個位于所述透明成核層上的透鏡。所述透鏡具有一主光軸，所述感光區(qū)域設置在所述透鏡的主光軸上且與所述透鏡單元間隔設置。所述微型相機模組經(jīng)由設置透明成核層來控制透鏡單元之透鏡在形成過程中的表面張力以及增強透鏡與玻璃襯底之間的粘附力。一方面，可抑制透鏡在其形成過程因表面張力過大而過度收縮；另一方面，可使透鏡與玻璃襯底緊密結(jié)合而不致于脫落。
文檔編號H04N5/225GK101419323SQ20071020220
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者李俊佑, 陳杰良 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司