晶圓級光學模塊及其組合方法
2023-06-01 02:52:36
晶圓級光學模塊及其組合方法
【專利摘要】本發明是有關於一種晶圓級光學模塊，包含傳感器，用以將影像轉換為電信號；至少晶圓級透鏡；及託架，在其第一表面提供空間以容置傳感器，並在相對第一表面處，提供第二表面以結合晶圓級透鏡。
【專利說明】晶圓級光學模塊及其組合方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關一種晶圓級光學(WLO)模塊，特別是關於一種具有託架(bracket)的晶圓級光學模塊。
【背景技術】
[0002]晶圓級光學(WLO)技術為一種晶圓級半導體技術，可用以製造小型光學元件，例如晶圓級透鏡。晶圓級光學元件普遍使用於移動裝置(例如行動電話)的照相模塊。影像傳感器為照相模塊的另一重要元件，用以將通過晶圓級透鏡的影像轉換為電信號，以代表擷取的影像。
[0003]將晶圓級透鏡與影像傳感器組合成為晶圓級光學模塊後，對焦成為決定擷取影像質量的重要指針。圖1顯示傳統經組合的晶圓級光學模塊100的剖面圖，其包含影像傳感器
11及晶圓級透鏡12。如圖1所示，影像傳感器11直接接合(例如膠合)於晶圓級透鏡12。經組合的晶圓級光學模塊100的對焦很可能受到影像傳感器11與晶圓級透鏡12之間的錯位(misalignment)所影響。
[0004]傳統晶圓級光學模塊的組合也可使用螺紋調整機制(未顯示)，藉由螺紋以調整晶圓級透鏡與影像傳感器之間的距離。雖然此種機制可增進對焦的準確度，然而螺紋調整機制為人力密集的，且不利於小型化。
[0005]因此亟需提出一種新穎的晶圓級光學機制，用以增進晶圓級光學模塊的效能，例如對焦。
[0006]由此可見，上述現有的晶圓級光學在產品結構、製造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。因此如何能創設一種新的晶圓級光學模塊及其組合方法，亦成為當前業界極需改進的目標。
[0007]有鑑於上述現有的晶圓級光學存在的缺陷，本發明人基於從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新的晶圓級光學模塊及其組合方法，能夠改進一般現有的晶圓級光學，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，並經過反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本發明。
【發明內容】
[0008]本發明的主要目的在於，克服現有的晶圓級光學存在的缺陷，而提供一種新的晶圓級光學模塊及其組合方法，所要解決的技術問題使得傳感器與晶圓級透鏡易於結合，可讓傳感器對準於晶圓級光學模塊，或準確控制傳感器與晶圓級透鏡的距離。
[0009]本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種晶圓級光學模塊，其中包含:傳感器，用以將影像轉換為電信號；至少晶圓級透鏡；及託架，在其第一表面提供空間以容置該傳感器，並在相對該第一表面處，提供第二表面，用以結合該晶圓級透鏡。
[0010]本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。[0011]前述的晶圓級光學模塊，其中所述的傳感器為影像傳感器。
[0012]前述的晶圓級光學模塊，其中所述的晶圓級透鏡包含微透鏡。
[0013]前述的晶圓級光學模塊，其中所述的託架的寬度大於該傳感器的寬度，使得該傳感器得以藉由該託架而與該晶圓級透鏡結合。
[0014]前述的晶圓級光學模塊，其中所述的傳感器包含主動數組，其非位於該傳感器的中心。
[0015]前述的晶圓級光學模塊，其中所述的託架具非對稱形狀，藉此，當該傳感器結合於該託架的第一表面時，該傳感器的主動數組的中心重合於該晶圓級透鏡的光軸。
[0016]前述的晶圓級光學模塊，其中所述的託架的第一表面與第二表面之間的距離決定該傳感器與該晶圓級透鏡之間的對焦。
[0017]前述的晶圓級光學模塊，其特徵在於更包含紅外線濾光片，位於該託架與該晶圓級透鏡之間，用以阻隔進入的紅外線。
[0018]前述的晶圓級光學模塊，其特徵在於更包含透鏡鏡筒，用以支撐該晶圓級透鏡。
[0019]本發明的目的及解決其技術問題還採用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種晶圓級光學模塊的組合方法，其中包含:提供傳感器，用以將影像轉換為電信號；提供至少晶圓級透鏡；容置該傳感器在託架的第一表面所提供的空間；及結合該託架的第二表面與該晶圓級透鏡，其中該第二表面相對該第一表面處。
[0020]本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
[0021]前述的晶圓級光學模塊的組合方法，其中所述的傳感器為影像傳感器。
[0022]前述的晶圓級光學模塊的組合方法，其中所述的晶圓級透鏡包含微透鏡。
[0023]前述的晶圓級光學模塊的組合方法，其中所述的託架的寬度大於該傳感器的寬度，使得該傳感器得以藉由該託架而與該晶圓級透鏡結合。
[0024]前述的晶圓級光學模塊的組合方法，其中所述的傳感器包含主動數組，其非位於該傳感器的中心。
[0025]前述的晶圓級光學模塊的組合方法，其中所述的託架具非對稱形狀，藉此，當該傳感器結合於該託架的第一表面時，該傳感器的主動數組的中心重合於該晶圓級透鏡的光軸。
[0026]前述的晶圓級光學模塊的組合方法，其中所述的託架的第一表面與第二表面之間的距離決定該傳感器與該晶圓級透鏡之間的對焦。
[0027]前述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於更包含插入紅外線濾光片在該託架與該晶圓級透鏡之間，用以阻隔進入的紅外線。
[0028]前述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於更包含使用透鏡鏡筒以支撐該晶圓級透鏡。
[0029]本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明的主要技術內容如下:根據本發明實施例，晶圓級光學模塊包含傳感器、至少晶圓級透鏡及託架。傳感器用以將影像轉換為電信號。託架在其第一表面提供一空間以容置傳感器，並在相對第一表面處，提供第二表面以結合晶圓級透鏡。一種晶圓級光學模塊的組合方法，其中包含:提供傳感器，用以將影像轉換為電信號；提供至少晶圓級透鏡；容置該傳感器在託架的第一表面所提供的空間；及結合該託架的第二表面與該晶圓級透鏡，其中該第二表面相對該第一表面處。
[0030]藉由上述技術方案，本發明晶圓級光學模塊及其組合方法至少具有下列優點及有益效果:使得傳感器與晶圓級透鏡易於結合，可讓傳感器對準於晶圓級光學模塊，或準確控制傳感器與晶圓級透鏡的距離。
[0031]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1顯示傳統經組合的晶圓級光學模塊的剖面圖。
[0033]圖2A顯示本發明實施例的晶圓級光學模塊的剖面分解圖。
[0034]圖2B顯示圖2A的晶圓級光學模塊的剖面組合圖。
[0035]圖3顯示圖2A、圖2B的傳感器的俯視圖。
[0036]圖4顯示本發明實施例的另一晶圓級光學模塊的透視分解圖。
[0037]100:晶圓級光學模塊
[0038]11:影像傳感器
[0039]12:晶圓級透鏡
[0040]200:晶圓級光學模塊[0041 ] 201:晶圓級光學模塊
[0042]21:傳感器
[0043]211:主動數組
[0044]22:託架
[0045]221:第一表面
[0046]222:第二表面
[0047]23:晶圓級透鏡
[0048]24:光軸
[0049]25:紅外線濾光片
[0050]26:透鏡鏡筒
[0051]D:距離
【具體實施方式】
[0052]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的晶圓級光學模塊及其組合方法其【具體實施方式】、結構、方法、步驟、特徵及其功效，詳細說明如後。
[0053]圖2A顯示本發明實施例的晶圓級光學模塊200的剖面分解圖，且圖2B顯示圖2A的晶圓級光學模塊200的剖面組合圖。在本說明書中，晶圓級光學元件指使用半導體技術所設計及製造的小型化光學元件。藉此，晶圓級光學模塊200可使得最終產物(例如移動裝置的照相模塊)的成本降低且適於小型化。
[0054]在本實施例中，晶圓級光學模塊200主要包含傳感器21、託架22及至少晶圓級透鏡23(例如微透鏡)。本實施例的傳感器21為影像傳感器，例如互補金屬氧化半導體(CMOS)影像傳感器或電荷耦合元件(CCD)，用以將影像轉換為電信號。
[0055]本實施例的託架22在其第一表面221提供一空間，用以容置傳感器21。託架22在相對第一表面221處提供有第二表面222，用以結合(例如膠合)晶圓級透鏡23。雖然圖2A及圖2B例示凸面晶圓級透鏡23，然而晶圓級透鏡23也可以為凹面，且晶圓級透鏡23的數量也不限於圖示者。
[0056]根據本實施例的特徵之一，如圖2A、圖2B圖所示，託架22的寬度大於傳感器21的寬度。即使晶圓級透鏡23的尺寸一般大於傳感器21，傳感器21可藉由託架22而易與晶圓級透鏡23結合。
[0057]圖3顯示圖2A、圖2B的傳感器21的俯視圖。如圖所示，傳感器21的主動數組211—般並非位於傳感器21的中心。根據本實施例的另一特徵，如圖2A、圖2B所示，本實施例的託架22有非對稱形狀,藉此,當傳感器21結合於託架22的第一表面221時,傳感器21的主動數組211的中心可大致重合在晶圓級透鏡23或晶圓級光學模塊200的光軸24。
[0058]根據本實施例的又一特徵，如圖2A、圖2B所示，傳感器21與晶圓級透鏡23(亦即，第一表面221與第二表面222)之間的距離d可精確控制以達到晶圓級光學模塊200所需求的對焦。藉此，不再需要傳統的複雜機制(例如螺紋調整機制)以調整透鏡與傳感器之間的距離。在實務上，可先製造並分類具不同距離d的多種託架22，接著，針對某一傳感器21及晶圓級透鏡23，可選擇適合的託架22以進行組合。
[0059]圖4顯示本發明實施例的另一晶圓級光學模塊201的透視分解圖。如圖4所示，本實施例的託架22間接與晶圓級透鏡23結合，而非如圖2A、圖2B所示直接與晶圓級透鏡23結合。在本實施例中，紅外線(IR)濾光片25位於託架22與晶圓級透鏡23之間，用以阻擋進入的紅外線。再者，本實施例使用透鏡鏡筒26以支撐晶圓級透鏡23。
[0060]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種晶圓級光學模塊，其特徵在於包含: 傳感器，用以將影像轉換為電信號； 至少晶圓級透鏡 '及 託架，在其第一表面提供空間以容置該傳感器，並在相對該第一表面處，提供第二表面，用以結合該晶圓級透鏡。
2.如權利要求1所述的晶圓級光學模塊，其特徵在於其中所述的傳感器為影像傳感器。
3.如權利要求1所述的晶圓級光學模塊，其特徵在於其中所述的晶圓級透鏡包含微透鏡。
4.如權利要求1所述的晶圓級光學模塊，其特徵在於其中所述的託架的寬度大於該傳感器的寬度，使得該傳感器得以藉由該託架而與該晶圓級透鏡結合。
5.如權利要求1所述的晶圓級光學模塊，其特徵在於其中所述的傳感器包含主動數組，其非位於該傳感器的中心。
6.如權利要求5所述的晶圓級光學模塊，其特徵在於其中所述的託架具非對稱形狀，藉此，當該傳感器結合於該託架的第一表面時，該傳感器的主動數組的中心重合於該晶圓級透鏡的光軸。
7.如權利要求1所述的晶圓級光學模塊，其特徵在於其中所述的託架的第一表面與第二表面之間的距離決定該傳感器與該晶圓級透鏡之間的對焦。
8.如權利要求1所述的晶圓級光學模塊，其特徵在於更包含紅外線濾光片，位於該託架與該晶圓級透鏡之間，用以阻隔進入的紅外線。
9.如權利要求1所述的晶圓級光學模塊，其特徵在於更包含透鏡鏡筒，用以支撐該晶圓級透鏡。
10.一種晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於包含: 提供傳感器，用以將影像轉換為電信號； 提供至少晶圓級透鏡； 容置該傳感器在託架的第一表面所提供的空間；及 結合該託架的第二表面與該晶圓級透鏡，其中該第二表面相對該第一表面處。
11.如權利要求10所述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於其中所述的傳感器為一影像傳感器。
12.如權利要求10所述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於其中所述的晶圓級透鏡包含微透鏡。
13.如權利要求10所述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於其中所述的託架的寬度大於該傳感器的寬度，使得該傳感器得以藉由該託架而與該晶圓級透鏡結合。
14.如權利要求10所述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於其中所述的傳感器包含主動數組,其非位於該傳感器的中心。
15.如權利要求14所述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於其中所述的託架具非對稱形狀，藉此，當該傳感器結合於該託架的第一表面時，該傳感器的主動數組的中心重合於該晶圓級透鏡的光軸。
16.如權利要求10所述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於其中所述的託架的第一表面與第二表面之間的距離決定該傳感器與該晶圓級透鏡之間的對焦。
17.如權利要求10所述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於更包含插入紅外線濾光片在該託架與該晶圓級透鏡之間，用以阻隔進入的紅外線。
18.如權利要求10所述的晶圓級光學模塊的組合方法，其特徵在於更包含使用透鏡鏡筒以支撐該晶圓級透鏡。
【文檔編號】G02B6/42GK103581572SQ201210274298
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月1日 優先權日:2012年8月1日
【發明者】呂引棟, 吳哲豪 申請人:奇景光電股份有限公司