专利名称：用于光学设备的模块及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光学设备的模块，该模块适用于用于捕捉物体的图像的照相机模块等，本发明还涉及该模块的制造方法。
背景技术：
近来，例如蜂窝电话等的便携式电子装置配有了照相机功能，所以已经开发出了用于例如照相机模块的光学设备的模块(例如，参见日本专利申请公开No.2002-182270)。
图1是显示用于光学设备的传统模块的截面的示意图。附图标记30代表布线衬底30，该布线衬底具有构图于它的表面(两个表面)上的导电布线31。形成在布线衬底30的两个表面上的导电布线31在布线衬底30中适当地互相连接。将DSP(数字信号处理器)32粘晶到布线衬底30的一侧(其上设有后面描述的透镜37的表面被称作上表面)。DSP 32的每个连接端通过接线32w电连接到导电布线31。隔离片33粘接在DSP 32的上表面，该隔离片是薄片状的绝缘粘合剂。将固态图像传感器34粘晶到隔离片33的上表面。固态图像传感器34的每个连接端通过接线34w电连接到导电布线31。
附图标记37代表位于焦点调整器36的内周上的物镜。焦点调整器36提供于接近透镜固定器主体35的上端部分的内周上。以这样一种方式形成透镜固定器主体35，使得它的下端部分被加宽，而它的上端部分不被加宽。透镜固定器主体35的被加宽的下端部分被粘接到布线衬底30的边缘部分。焦点调整器36在它的外周上具有螺纹，并且透镜固定器主体35在接近它的上端部分的内周上也具有螺纹。焦点调整器36的带有螺纹的外周与接近透镜固定器主体35的上端部分的带有螺纹的内周通过螺纹拧在一起。因此，通过配置使得焦点调整器36通过沿轴旋转从而改变相互之间的位置，即改变透镜37和固态图像传感器34之间的距离。注意到，透镜固定器主体35和焦点调整器36形成了用于固定透镜37的透镜固定器。具体地说，由透镜固定器(透镜固定器主体35、焦点调整器36)以布线衬底30(的表面)为定位基准来定位透镜37。滤光器38粘接到透镜固定器主体35，滤光器经过滤波处理，用于切断入射光线中的红外光线。
可能出现这样一种情况其中即使布线衬底30的尺寸(特别是在厚度方向上的尺寸)处于规范值的范围之内，也会由于生产中的变化而产生弯曲、变形等等。即使在透镜固定器主体35被粘接之后，这样的弯曲或变形仍然存在于布线衬底30上。具体地说，在定位透镜37的时候，可能出现这样一种情况由于作为定位基准的布线衬底30(的表面)上的弯曲等等，而导致透镜37和固态图像传感器34之间的光学距离与透镜37的焦距f不一致。在这种情况下，要求调整透镜37和固态图像传感器34之间的光学距离，从而使其与透镜37的焦距f一致。换句话说，要求通过沿轴旋转焦点调整器36来调整透镜37和固态图像传感器34之间的光学距离，从而使其与透镜37的焦距f一致。因此，通过调整焦点调整器36与透镜固定器主体35的相对位置，就可以最终完成用于光学设备的模块。
图2至图4是示意图，它们中的每一个都显示了一个截面图，用于解释用于光学设备的传统模块的问题。图2是示意图，它显示了这样一种情况其中布线衬底30的中心部分被形成为朝向透镜37凸起的形状。尽管保持了透镜37和布线衬底30之间的平行关系，但是与布线衬底的中心部分相比，布线衬底30的边缘部分朝向离开透镜37的方向弯曲。因此，透镜固定器主体35相对于布线衬底30的中心部分向下移动(按照离开透镜37的方向)，其中该透镜固定器主体35的被加宽的下端部分粘接到布线衬底30的边缘部分。这意味着用于透镜37的定位基准被向下移动。具体地说，透镜37和固态图像传感器34之间的光学距离变成f-Δf(Δf是在厚度方向上布线衬底30在边缘部分处相对于中心部分的变形量)，该距离不同于透镜37的焦距f。因此，要求通过利用焦点调整器36执行对应于变形量Δf的调整，即通过执行用于使固态图像传感器34与透镜37分离的调整，使得固态图像传感器34符合透镜37的焦距f的位置，如图2中所示的状态。
图3是示意图，它显示了这样一种情况其中布线衬底30的中心部分被形成朝向透镜37凹陷的形状。尽管保持了透镜37和布线衬底30之间的平行关系，但是与布线衬底的中心部分相比，布线衬底30的边缘部分更接近透镜37。因此，透镜固定器主体35相对于布线衬底30的中心部分向上移动(按照接近透镜37的方向)，其中该透镜固定器主体35的被加宽的下端部分粘接到布线衬底30的边缘部分。这意味着用于透镜37的定位基准被向上移动。具体地说，透镜37和固态图像传感器34之间的光学距离变成f+Δf(Δf是在厚度方向上布线衬底30在边缘部分处相对于中心部分的变形量)，该距离不同于透镜37的焦距f。因此，要求通过利用焦点调整器36执行对应于变形量Δf的调整，即通过执行用于使固态图像传感器34接近透镜37的调整，使得固态图像传感器34符合透镜37的焦距f的位置，如图3中所示的状态。
图4是示意图，它显示了这样一种情况其中布线衬底30的板厚度并不均匀。在图4中所示的例子中，布线衬底30的右侧端部分(图中的右端)处的厚度比较大，而布线衬底30的左侧端部分(图中的左端)处的厚度比较小。假设布线衬底30的板形是矩形，每侧大约为10mm，并且在布线衬底30的相对两端处的厚度不同的情况下，布线衬底30的相对两端之间的厚度差别是±0.01mm。即使布线衬底30的厚度本身在规格之内，也会在透镜固定器主体35粘接到布线衬底30时，使透镜固定器主体35和焦点调整器36被固定成相对于固态图像传感器34的表面(平面)发生倾斜。当透镜固定器主体35和焦点调整器36被固定成相对于固态图像传感器34的表面发生倾斜的时候，在透镜37的光轴和固态图像传感器34的垂直轴之间产生一个角度偏差θ，由此不能正确地将物体的图像投射到固态图像传感器34上。
如上面所描述的，在传统的光学设备模块中，布线衬底30(的表面)被规定为用于透镜的定位基准，并且透镜固定器(光路划分单元、焦点调整器)粘接到布线衬底30。因此，可能出现这样一种情况其中由于生产中的变化，例如布线衬底30上的弯曲或变形，透镜37和固态图像传感器34之间的光学距离与透镜37的焦距不一致，并且进一步还存在这样一种问题透镜37的光轴和固态图像传感器34(的表面)的垂直轴互相并不一致。因此，对于用于光学设备的每个模块，必须进行用于使透镜37和固态图像传感器34之间的光学距离与透镜37的焦距相匹配的调整处理。在该调整处理中，用于调整的昂贵系统和熟练工人是必要的，并且进一步，要求用于该调整处理的时间也相当长。而且，该透镜固定器必须具备光路划分单元和焦点调整器这两种机械元件的功能；因此，就其结构而言，难以获得小尺寸的透镜固定器。另外，难以实现大规模生产，这是因为透镜固定器是一种机械元件，因此材料成本在生产成本中所占的比例比较大，由此导致了增加的生产成本。
发明内容
本发明是考虑到上述情况而实现的，并且因此本发明的一个目标是提供一种用于光学设备的小尺寸和低成本的模块，其实现不要求具有用于使透镜和固态图像传感器之间的光学距离与透镜的焦距相匹配的焦点调整器。本发明的另一个目标是提供一种用于光学设备的模块的制造方法，其中生产过程可以被简化，这是因为并不需要进行用于使透镜和固态图像传感器之间的光学距离与透镜的焦距相匹配的调整处理。
根据本发明，一种用于光学设备的模块配有具有形成在其一侧上的有效像素区域的固态图像传感器以及用于划分从物镜到该有效像素区域的光路的光路划分单元，该模块的特征在于包含设置在该固态图像传感器的有效像素区域对面的透明盖；用于将该透明盖固定地粘接到该固态图像传感器的粘接部分；用于将该光路划分单元固定地接合到该透明盖的接合部分；由此，以该固态图像传感器的一侧规定为定位基准，通过接合部分将该光路划分单元固定地接合到该透明盖，以及通过该粘接部分将该透明盖固定地粘接到该固态图像传感器，从而实现该物镜相对该有效图像区域的定位。
一种根据本发明的用于光学设备的模块，该模块的特征在于通过接合部分是通过将透明盖与光路划分单元固定地粘接在一起来实现接合的。
一种根据本发明的用于光学设备的模块，该模块的特征在于透明盖被形成为具有小于固态图像传感器一侧的平面尺寸的平面尺寸。
一种根据本发明的用于光学设备的模块，该模块的特征在于粘接部分包含一种光敏粘接剂。
一种根据本发明的用于光学设备的模块，该模块的特征在于，在有效像素区域和透明盖之间形成了空间，并且粘接部分被形成在固态图像传感器一侧上的有效像素区域的边缘部分处。
一种根据本发明的用于光学设备的模块，该模块的特征在于粘接部分被配置成将形成于有效像素区域和透明盖之间的空间密封起来。
一种根据本发明的用于光学设备的模块，该模块的特征在于放置透镜使其位于有效像素区域的对面，并且由光路划分单元固定该透镜。
一种根据本发明的用于光学设备的模块，该模块的特征在于图像处理设备粘接到布线衬底，并且固态图像传感器粘接到该图像处理设备的平面部分。
一种根据本发明的用于光学设备的模块，该模块的特征在于该模块被用作照相机的模块。
根据本发明，一种用于光学设备的模块的制造方法，该模块配有具有形成在其一侧上的有效像素区域的固态图像传感器以及用于划分从物镜到该有效像素区域的光路的光路划分单元，该制造方法的特征在于包含以下步骤放置透明盖使其位于有效像素区域的对面；将该透明盖粘接到该固态图像传感器；将该光路划分单元接合到该透明盖。
一种根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法，该制造方法的特征在于通过粘接透明盖和光路划分单元来实现将光路划分单元接合到透明盖的步骤。
一种根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法，该制造方法的特征在于使用一种光敏粘接剂来粘接固态图像传感器和透明盖。
一种根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法，该制造方法的特征在于通过使光敏粘接剂在固态图像传感器一侧上的有效像素区域的边缘部分处构图来实现固态图像传感器和透明盖的粘接。
一种根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法，该制造方法的特征在于进一步包含将固态图像传感器粘接到图像处理设备的平面部分的步骤，其中该图像处理设备粘接到布线衬底。
一种根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法，该制造方法的特征在于用于光学设备的该模块被用作照相机的模块。
在根据本发明的用于光学设备的模块及其制造方法中，将透明盖的表面规定为透镜的定位基准，透镜固定器被接合(粘接)到该透明盖，由此无论布线衬底处于什么状态，透镜和固态图像传感器之间的光学距离都与透镜的焦距精确地一致。而且，透镜的光轴与固态图像传感器(有效像素区域)的垂直轴彼此之间精确地一致。
而且，在根据本发明的用于光学设备的模块及其制造方法中，透明盖的平面尺寸形成为小于固态图像传感器的一侧(具有有效像素区域的表面)的平面尺寸，由此可以使得用于光学设备的模块更紧凑。特别是当该模块被用作照相机模块的时候，照相机自身被最小化。
而且，在根据本发明的用于光学设备的模块及其制造方法中，用于粘接固态图像传感器和透明盖的粘接部分包含一种光敏粘接剂，由此，通过利用光刻技术实现的构图，可以以较高的精度容易地和有效地形成粘接部分。另外，粘接部分可以类似地形成在固态图像传感器和透明盖上。
参考附图，通过下面的详细描述，本发明的上述和进一步的目标和特征将变得显而易见。
图1是显示用于光学设备的传统模块的横截面示意图；图2是显示横截面的示意图，用于描述用于光学设备的传统模块的问题；图3是显示横截面的示意图，用于描述用于光学设备的传统模块的问题；图4是显示横截面的示意图，用于描述用于光学设备的传统模块的问题；图5是示意平面图，显示了根据第一结构性示例的固态图像传感器的平面形状，该固态图像传感器用于根据本发明的用于光学设备的模块中；图6是沿图5中的A-A线的横截面图；图7是示意平面图，显示了根据第二结构性示例的固态图像传感器的平面形状，该固态图像传感器用于根据本发明的用于光学设备的模块中；图8是沿图7中的B-B线的横截面图；
图9是显示根据本发明的用于光学设备的模块的横截面示意图；图10是横截面示意图，示出了用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法的过程；图11是横截面示意图，示出了用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法的过程；图12是横截面示意图，示出了用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法的过程；图13是横截面示意图，示出了用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法的过程；图14是横截面示意图，用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的效果；图15是横截面示意图，用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的效果；以及图16是横截面示意图，用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的效果。
具体实施例方式
下面将参考显示了本发明的优选实施例的附图来描述根据本发明的用于光学设备的模块。
图5是示意平面图，显示了根据第一结构性示例的固态图像传感器的平面形状，该固态图像传感器用于根据本发明的用于光学设备的模块中。图6是沿图5中的A-A线的横截面图。附图标记1代表利用半导体工艺技术形成在例如硅的半导体衬底上的固态图像传感器。在固态图像传感器1的一侧(其上放有在后面描述的透镜13的表面在后面被称作上表面)的中心部分处形成用于执行光电转换的有效像素区域2。在固态图像传感器1的边缘部分处形成粘接垫3，该粘接垫是用于建立到外部电路的连接的连接端并且执行电信号的输入/输出等等。设置在有效像素区域2对面的透明盖5通过粘接部分4被粘接到其上形成了有效像素区域2的固态图像传感器1的上表面。透明盖5保护有效像素区域2(的表面)不受外界湿气、灰尘(碎屑)等等的影响。粘接部分4形成在固态图像传感器1的上表面上的有效像素区域2的外周的外面，用于将透明盖5粘接到固态图像传感器1。透明盖5透射从外界入射的光，由此固态图像传感器1使得有效像素区域2上排列的有效像素(接收光的单元)接收入射光(探测入射光)。透明盖5由例如玻璃等的透明材料制成。透明盖5位于有效像素区域2的对面，从而至少覆盖整个有效像素区域2，由此保护有效像素区域2使其不受外界环境的影响。透明盖5的平面尺寸形成为小于固态图像传感器1的上表面的平面尺寸，由此可以使得用于光学设备的模块紧凑。特别是当该模块被用作照相机模块时，可以实现具有极佳的便携性能的小尺寸照相机。
在其中透明盖5是通过粘接部分4被粘接在有效像素区域2的外面区域处的情况下，优选地是在有效像素区域2和固态图像传感器1的上表面上的透明盖5之间形成空间。在有效像素区域2和透明盖5之间形成空间使得来自外界的入射光可以按照原样通过透明盖5传输到有效像素区域2，从而在光路上不发生光损耗。具体地说，在有效像素区域2和透明盖5之间形成空间使得即使在形成透明盖之后也可以保持透明特性。
形成于彼此相对的有效像素区域2和透明盖5之间的空间的外周优选地通过粘接部分4完全密封。完全密封形成于有效像素区域2和透明盖5之间的空间的外周，可以防止在随后的处理过程中由有效像素区域2(的表面)上的湿气进入、灰尘和碎屑等的进入和粘附所导致的在有效像素区域2上出现缺陷。这使得可以实现具有极佳生产产量和高可靠性的固态图像传感器(即用于光学设备的模块)。
在固态图像传感器1被内建于例如数字照相机或摄像机的光学设备中的情况下，透明盖5除了要求具有保护有效像素区域2的表面不受灰尘、碎屑等等的影响的功能之外，还要求具有屏蔽来自外界的红外线的功能。在这种情况下，可以在透明盖5的表面上形成红外线屏蔽膜以便其用作滤光器。
可以通过将粘接剂均匀地加到固态图像传感器1的上表面(或透明盖5)上来形成粘接部分4，在所述上表面上通过使用已知的光刻技术来构图，其中该粘接剂是通过混合例如丙烯基树脂的UV(紫外线)可固化树脂的光敏粘接剂以及例如环氧基树脂的热固树脂来获得的。当在半导体晶片上制造多个固态图像传感器1时，对于各个固态图像传感器1可以同时形成粘接部分4。替代的是，在该多个透明盖5被独立地切割之前，在透明板材料(透明盖5的母材)的情况中，对于各个透明盖5，粘接部分4可以同时形成。在两个情况下，粘接部分4都可以被有效地形成。
将光敏粘接剂与热固树脂混合的原因如下。将光敏粘接剂与热固树脂混合可以使得粘接剂具有光敏，由此可以通过执行例如使用光刻技术的曝光和显影的处理，从而以高精确度容易地执行粘接部分4的构图。可以以高精确度执行粘接部分4的构图这一事实意味着即使当在固态图像传感器1上除了有效像素区域2之外的区域比较窄时，仍然可以以高精确度形成粘接部分4。除了上述的光刻技术，可用来构图粘接部分4的方法还包含这样一些方法使用印刷方法实现粘接剂(如环氧树脂等等)的构图的方法，以及使用配送方法(dispensemethod)实现粘接剂的构图的方法，以及使用形成为框架的粘接薄片的方法。可以根据需要适当地选择上面方法中的任意一种。
透明盖5可以独立地粘接到单个的固态图像传感器1，但是当多个固态图像传感器1形成在一个晶片上时，透明盖5可以同时粘接到所有固态图像传感器1，因此透明盖5可以有效地形成。例如，设置单一的透明板材料(透明盖5的母材)，使其与形成在半导体晶片上的所有多个固态图像传感器1相对，在其上透明板材料还同时粘接到与所有固态图像传感器1相应地形成的粘接部分4上。然后，透明板材料(透明盖的母材)被切割，从而对应于每个固态图像传感器1，由此在每个固态图像传感器1上形成透明盖5。而且，与此相反，预先在透明板材料(透明盖5的母材)上形成粘接部分4从而对应于每个固态图像传感器1，在其上透明板材料(透明盖5)粘接到形成在半导体晶片上的固态图像传感器1，然后透明板材料被切割从而对应于每个固态图像传感器1，由此在每个固态图像传感器1上形成透明盖5。而且，如上面所述形成的透明盖5的平面尺寸可以小于固态图像传感器1的上表面的平面尺寸，由此获得了小尺寸的固态图像传感器1。注意到，透明盖5的作用是保护固态图像传感器1的有效像素区域2，使其不受外界环境的影响，所以只要可以实现同样的效果，就可以采用任意方法形成该透明盖。
图7是示意平面图，显示了根据第二结构性示例的固态图像传感器的平面形状，该固态图像传感器用于根据本发明的用于光学设备的模块中。图8是沿图7中的B-B线的横截面图。该第二结构性示例的结构基本上与图5和图6中显示的第一结构性示例的结构相同，所以用相同的数字表示相同的和对应的组成元件，而不再给出它们的描述。该第二结构性示例显示了这样一种情况，其中在一个方向上的透明盖5的平面尺寸(在图7中的侧面到侧面方向上的尺寸)大于固态图像传感器1。该第二结构性示例可以应用到这样一种情况，其中要求具有大于固态图像传感器1的平面尺寸的透明盖5被粘接。
图9是显示根据本发明的用于光学设备的模块的横截面示意图，上述固态图像传感器1被并入到其中。没有给出用于光学设备的模块的平面视图。该模块的基本形状是在平面中看到的矩形(正方形或长方形)，并且根据需要对其进行适当地变化。而且，用相同的数字表示与图5到图8中的组成元件相同或对应的组成元件，而不再给出它们的详细描述。
通过以下元件构造用于光学设备的模块20具有构图在前表面和后表面上的导电布线7的布线衬底6；固态图像传感器1；用作控制固态图像传感器1的工作和处理从该固态图像传感器1输出的信号的图像处理设备的DSP(数字信号处理器)8；以及透镜固定器10，该透镜固定器被放置在固态图像传感器1的对面，并且起到用于划分到固态图像传感器1(到未在图9中示出的有效像素区域2)的光路的光路划分单元的作用。固态图像传感器1具有图5和图6或图7和图8中所示的配置。因此，通过粘接部分4粘接到固态图像传感器1的表面上的透明盖5和透镜固定器10在接合部分11处接合在一起。透镜固定器10在其上端部分的内周上固定透镜13。透镜固定器10被形成为使得它的下端部分被加宽，而它的上端部分不被加宽。透镜固定器10的被加宽的下端部分的尺寸与布线衬底6的边缘部分的尺寸近似一致。不同于上述的传统示例，透镜固定器10的下端部分没有粘接到布线衬底6，在根据本发明的用于光学设备的模块20中，在布线衬底6的上表面和透镜固定器10的下端部分之间通常形成一个间隙。该间隙被称为调整部分12，后面将对其进行详细描述。
具体地说，透镜固定器10通过DSP 8、隔离片9、固态图像传感器1、粘接部分4和透明盖5间接地固定到布线衬底6，但是它直接地固定到透明盖5。因此，由透镜固定器10固定的透镜13和透明盖5之间的相对位置关系、以及透明盖5和固态图像传感器1之间的相对位置关系不受布线衬底6的状态的影响，所以透镜13和固态图像传感器1(有效像素区域2)之间的相对位置关系不受布线衬底6的状态的影响。
如图5到图8中所示，用在根据本发明的用于光学设备的模块20中的固态图像传感器1在其上表面具有有效像素区域2，其中透明盖5以粘接部分4粘接，从而覆盖有效像素区域2。通过安装固态图像传感器1，，就可以最小化根据本发明的用于光学设备的模块(被制成尺寸薄、重量轻)其中如上面所述，具有小于固态图像传感器1的上表面平面尺寸的平面尺寸的透明盖5被安装在(通过粘接部分4粘接)有效像素区域2的对面。而且，布线衬底6、DSP 8、固态图像传感器1和透明盖5被层叠从而形成一种层叠结构，由此可以实现进一步的最小化。
按照如下面所示的方式组装用于光学设备的模块20。首先，放置DSP 8并将其粘晶到布线衬底6的形成有导电布线7的上表面(在图9中，其上放有透镜13的表面)，并且进一步，通过接线8w将DSP 8的每一个连接端连接到导电布线7。注意到，除了DSP 8，还可以在布线衬底6的两个表面上安装例如电阻等的无源部件(未示出)。随后，固态图像传感器1的没有粘接透明盖5的表面被放置到DSP 8的上表面上，并且通过间隔片9粘晶到DSP 8的上表面上，其中该间隔片是薄片状的绝缘粘接剂。而且，通过接线1w将固态图像传感器1的每一个连接端连接到导电布线7。从最小化的角度来看，DSP 8优选地是半导体芯片(裸芯片)，但是它可以是采用例如CSP(芯片尺寸封装)技术封装起来的(树脂封装)。当DSP 8被封装，间隔片9和接线8w就是不必要的，由此从封装中引出的连接端可以直接地连接到导电布线7，并且固态图像传感器1可以直接粘接到封装的上表面的平面部分上。
此后，将粘接剂施加到透明盖5的暴露表面(图9中的上表面)上的边缘部分(对应于接合部分11的部分)，然后，透明盖5和透镜固定器10被定位，以便通过施加在接合部分11上的粘接剂使它们接合(粘接)，由此形成用于根据本发明的光学设备的模块20。具体地说，在用于根据本发明的用于光学设备的模块20中，将透明盖5的上表面(在透镜13一侧的表面)规定为透镜13的定位基准，从而定位透镜固定器10。适合用于接合部分11的粘接剂的环氧基树脂的粘度被调整成可以实现较薄的应用，但是可以使用薄片状的粘接剂，预先使这种粘接剂成形为对应于接合部分11的矩形框架，即对应于透明盖5的边缘部分。
如上面所描述的，在根据本发明的用于光学设备的模块20中，将透明盖5的上表面规定为透镜13的定位基准，从而定位透镜固定器10(换句话说就是固定透镜13)，由此固态图像传感器1和透镜13之间的光学距离可以正确地和精确地与透镜13的焦距f一致。不必说，在这种情况下，预先考虑了粘接部分4的厚度和透明盖5的厚度。除了固定透镜13的功能之外，透镜固定器10还具有用于划分到固态图像传感器1(透明盖5)的光路的光路划分单元的功能，以及具有用于保护固态图像传感器1和DSP 8不受外界环境的影响的保护装置的功能。透镜13和透镜固定器10优选地被预先形成为一体，但是并不限于此。可以单独将透镜13组装到透镜固定器10。在这种情况下，透镜13的规格可以自由地改变，由此可以制造具有广泛的通用性质的用于光学设备的模块。而且，透镜固定器10还可以具有快门的功能。
图9中显示了调整部分12用于描述效果，该调整部分是形成在布线衬底6和透镜固定器10之间的间隙。但是，可以通过在该调整部分12中填充粘接剂从而使布线衬底6和透镜固定器10粘接。在布线衬底6和透镜固定器10是通过调整部分12中的粘接剂粘接的情况下，例如固态图像传感器1或DSP 8的半导体器件通过布线衬底6和透镜固定器10完全密封。这可以防止外界对固态图像传感器1、DSP 8等等的影响，由此可以进一步提高可靠性。在调整部分12是由粘接剂粘接的情况下，将其配置为使得由布线衬底6的弯曲或变形所导致的影响在透镜固定器10中的调整部分12和接合部分11之间被吸收，而相同的影响在布线衬底6中的调整部分12和DSP 8的端部之间被吸收，这导致防止了由于调整部分12的粘接而在接合部分11上产生的应力的影响。而且，如果将具有比用于接合部分11处的粘接剂的弹性更大的粘接剂用于调整部分12，那么由布线衬底6的变形而在接合部分11上产生的应力的影响可以被进一步减小。
尽管是利用通过粘接剂接合透明盖5和透镜固定器10的情况描述的实施方案，但是接合部分11中的接合方法并不限于粘接。透明盖5和透镜固定器10可以相互啮合。例如，可以采用具有螺纹的啮合(螺纹啮合)或装配机制。具体地说，只要是将透明盖5(的表面)规义为透镜13的定位基准来接合透明盖5和透镜固定器10，那么就可以应用任意的接合方法。在根据本发明的用于光学设备的模块中，如上面所述，透镜固定器10仅具有一种可以固定透镜13和可以接合到透明盖5的结构，所以在用于光学设备的传统模块中所需的焦点调整器就不是必要的，由此简化了结构并且实现了小尺寸(轻重量)和低成本模块。
图10到图13是横截面示意图，其中显示的过程用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的制造方法。用相同的数字代表与图9中相同的组成元件；因此，这里将不对其进行重复描述。图10显示了多重布线衬底21，其中连接有多个布线衬底6。多重布线衬底21具有多个布线衬底6，每个对应于每一个模块20，以例如矩阵或长尺寸的方式连接。使用多重布线衬底21可以同时地制造用于光学设备的多个模块20，从而对应于每个布线衬底6。由分隔线6a将多重布线衬底21分为对应于每个布线衬底6的区域，并且最终分离成由分隔线6a所分隔的每个布线衬底6(用于光学设备的每个模块20)。下面所描述的是用于通过使用多重布线衬底21同时地制造多个模块20的过程。注意到，可以通过在最初使用各自分开的单个布线衬底6而不使用多重布线衬底21，从而制造根据本发明的用于光学设备的模块20。
可以将陶瓷衬底、玻璃环氧树脂衬底、氧化铝衬底等等用于多重布线衬底21。为了保持机械强度，多重布线衬底21的厚度优选地为大约0.05到2.00mm。导电布线7构图在多重布线衬底21上，从而对应于每个布线衬底6。图10显示了这样一种情况，其中导电布线7形成在多重布线衬底21的两个表面上。导电布线7可以仅形成在多重布线衬底21的一个表面上，但是考虑到安装密度，优选地是导电布线形成在两个表面上，从而将用于建立连接的连接端从布线衬底6的安装有固态图像传感器1的表面以及相对的表面引导到外部。在布线衬底6的两个表面上形成的导电布线7在布线衬底6之内彼此相连(未示出)。而且，导电布线7根据用于光学设备的模块20的期望规格而进行适当地设计。同时在多重布线衬底21中的彼此相连的相邻布线衬底6中执行相同的过程，所以只描述用于一个布线衬底6的制造过程，而没有给出关于相邻布线衬底6的描述。
图11是显示DSP 8的安装状态的示意图。DSP 8被设置并粘晶到布线衬底6(多重布线衬底21)的形成有导电布线7的上表面。此后，通过接线8w将DSP 8(的连接端)和导电布线7进行布线粘接，由此实现它们之间的电连接。可以使用倒装芯片粘接来代替布线粘接用作连接方法。
图12是显示固态图像传感器1的安装状态的示意图。在如上面所描述的那样安装了DSP 8之后，将本身是薄片状绝缘粘接剂的间隔片9放置在DSP 8的顶表面的平面部分上，并且DSP 8和间隔片9彼此粘接在一起。适用于间隔片9的材料是这样一种材料这种材料具有绝缘特性和粘接特性，并且当粘接的时候具有轻微震动吸收特性，从而不会影响DSP 8的表面。适合的间隔片9的例子包含由丙烯制造的薄片状树脂等等，其厚度为大约0.05到1.00mm。随后，将固态图像传感器1放置在间隔片9的上表面并且将其粘晶到间隔片9。此后，通过接线1w将固态图像传感器1(的连接端)和导电布线7布线粘接，由此使它们电连接。为了防止发生诸如固态图像传感器1的表面被划伤等缺陷，优选地预先(在将固态图像传感器1放置在间隔片9上之前)在固态图像传感器1的上表面上形成透明盖5。
图13是显示透镜固定器10的安装状态的示意图。在将粘接剂施加到每个布线衬底6中的透明盖5的接合部分11之后，透镜固定器10(以及透镜13)适当地定位于透明盖5，在该处透明盖5和透镜固定器10通过施加到接合部分11的粘接剂而彼此粘接。可以通过施加相对于调整部分12具有弹性的粘接剂从而将布线衬底6和透镜固定器10彼此粘接。通过如图13中所示的过程，形成对应于多重布线衬底21上的每个布线衬底6的用于光学设备的多个装配透镜的模块20。此后，使用划片、拔除(rooter)、冲模等等方法沿着分隔线6a分开(切割)形成在多重布线衬底6上的用于光学设备的多个模块20，由此使其彼此分开，从而获得图9中的所示的用于光学设备的单独的模块20。
在透镜13和透镜固定器10被制成一体并且透镜固定器10接合到透明盖5的情况下，固态图像传感器1和DSP 8自然在随后的处理中受到保护，而且，可以制造用于光学设备的其他的小尺寸模块。而且，透镜13相对于固态图像传感器1的定位可以在被简化的同时提高精确度，由此可以提供对于光学设备的模块的光学特性的一致性。尽管在上面的描述中是与每个布线衬底6相对应地单独制造透镜固定器10，但是对于多重布线衬底21也可以使用具有相互连接的多个透镜固定器10的多透镜固定器。在这种情况下，透镜固定器10相对于透明盖5的定位过程可以进一步得到简化。
而且，其有效像素区域2受透明盖5保护的固态图像传感器1安装在用于光学设备的模块20上，由此不用担心在安装固态图像传感器1之后的过程中灰尘会粘附到固态图像传感器1的有效像素区域2的表面上。因此，即使在不太干净的环境中，也可以制造用于光学设备的模块20。因此，用于光学设备的模块及其制造方法可以被实现，并且其中产量得到了提高，工艺过程得到了简化，成本得到了降低。而且，使用具有相互连接的多个布线衬底6的多重布线衬底21可以同时制造用于光学设备的多个模块20，所以用于光学设备的模块的生产效率可以得到进一步的提高，并且对于光学设备的模块的特性可以得到统一。
图14到图16是用于描述根据本发明的用于光学设备的模块的效果的示意性横截面图。图14显示了这样一种情况，其中布线衬底6的中心部分具有朝向透镜13凸起的形状。在这种情况下，与布线衬底6的中心部分相比，布线衬底6的边缘部分远离透镜13，所以调整部分12，即透镜固定器10和布线衬底6之间的间隙被加宽。但是，透镜固定器10在接合部分11处粘接到透明盖5，而不是粘接到布线衬底6，由此透镜13和固态图像传感器1之间的光学距离被保持为与透镜13的焦距f相匹配，并且因此，透镜13和固态图像传感器1之间的平行关系也得到了保持。具体地说，即使在根据本发明的用于光学设备的模块中的布线衬底6发生了如图14所示那样的变形，也不会发生透镜13相对于固态图像传感器1位置上的变化，由此透镜13相对于固态图像传感器1的位置不需要被调整。而且，透镜13和固态图像传感器1之间的平行关系也总是得到保持，由此可以将物体的图像正确地投射到固态图像传感器1上。
图15显示了这样一种情况，其中布线衬底6的中心部分具有朝向透镜13凹陷的形状。在这种情况下，与布线衬底6的中心部分相比，布线衬底6的边缘部分接近透镜13，所以调整部分12，即透镜固定器10和布线衬底6之间的间隙减小。但是，透镜固定器10在接合部分11处粘接到透明盖5，而不是粘接到布线衬底6，由此透镜13和固态图像传感器1之间的光学距离被保持为与透镜13的焦距f相匹配，并且因此，透镜13和固态图像传感器1之间的平行关系也得到了保持。具体地说，即使在根据本发明的用于光学设备的模块中的布线衬底6发生了如图15所示那样的变形，也不会发生透镜13相对于固态图像传感器1位置上的变化，由此透镜13相对于固态图像传感器1的位置不需要被调整。而且，透镜13和固态图像传感器1之间的平行关系也被始终保持，由此可以将物体的图像正确地投射到固态图像传感器1上。
图16是示意图，它显示了这样一种情况其中布线衬底6的厚度并不均匀。在图16中所示的例子中，布线衬底6的右侧端部分(图中的右端)处的厚度比较大，而其左侧端部分(图中的左端)处的厚度比较小。假设布线衬底6的平面形状是矩形，每侧大约为10mm，并且在布线衬底6的相对两端处的厚度不同的情况下，布线衬底6的相对两端之间的厚度差是±0.01mm。即使布线衬底6的厚度本身处于规格之内，但是与布线衬底6的中心部分相比，布线衬底6的左侧端部分远离透镜13，所以在布线衬底6的左侧端部分处的调整部分12被加宽。相反的是，与布线衬底6的中心部分相比，布线衬底6的右侧端部分接近透镜13，所以在布线衬底6的右侧端部分处的调整部分12变窄。但是，透镜固定器10在接合部分11处粘接到透明盖5，而不是粘接到布线衬底6，由此透镜13和固态图像传感器1之间的光学距离被保持为与透镜13的焦距f相匹配，并且因此，透镜13和固态图像传感器1之间的平行关系也得到了保持。具体地说，即使在根据本发明的用于光学设备的模块中布线衬底6的厚度如图16所示那样并不均匀，也不会发生透镜13相对于固态图像传感器1位置上的变化，由此透镜13相对于固态图像传感器1的位置不需要被调整。而且，透镜13的光轴与固态图像传感器1的垂直轴始终一致，并且透镜13和固态图像传感器1之间的平行关系也始终得到保持，由此可以将物体的图像正确地投射到固态图像传感器1上。
如上面所详细描述的那样，根据本发明的用于光学设备的模块使用了这样一种结构，其中将透明盖5的表面规定为透镜13的定位基准，从而将透明盖5和透镜固定器10彼此接合(粘接)在一起，由此可以正确地和精确地固定和保持透镜13和固态图像传感器1之间的位置关系。具体地说，透镜13和固态图像传感器1之间的光学距离可以精确地与透镜13的焦距相匹配，并且透镜13的光轴与固态图像传感器1(更具体地说，有效像素区域2的表面)的垂直轴可以精确地彼此保持一致(透镜13和固态图像传感器1之间的平行关系可以得到保持)，由此，即使布线衬底6发生了变形，也不需要调整固态图像传感器1和透镜13之间的光学距离。而且，即使布线衬底6的厚度不是均匀的，透镜13的光轴和固态图像传感器1的垂直轴也可以彼此一致，由此可以正确地将物体的图像投射到固态图像传感器1上。因此，不必提供在传统的用于光学设备的模块中要求的用于调整透镜和固态图像传感器之间的光学距离的焦点调整器，并且进一步，不必进行用于焦点调整的过程。
另外，因为在本发明中焦点调整器是不必要的，所以可以减小组成元件的数量，由此可以使用于光学设备的模块最小化(使得模块尺寸小和重量轻)。而且，可以简化用于制造的设备和制造过程，这使得可以提高产量，降低材料成本和生产成本，以及获得低成本。
而且，按照根据本发明的用于光学设备的模块，透明盖5的平面尺寸(平面的纵向和横向尺寸)被形成为小于固态图像传感器1的上表面(具有有效像素区域的表面)的平面尺寸(平面的纵向和横向尺寸)，由此可以实现用于光学设备的模块最小化。特别是将该模块用作照相机模块时，可以进一步改进照相机的最小化。
而且，在根据本发明的用于光学设备的模块中，将光敏粘接剂用于粘接固态图像传感器1和透明盖5的粘接部分4，由此使用光刻技术实现构图。因此，可以容易地和有效地以高精确度形成固态图像传感器1和透明盖5之间的粘接部分4。而且，可以通过使用固态图像传感器1和透明盖5的任意一侧来形成粘接部分4，所以在制造过程中，根据情况可以做出任意的选择。
因为可以按照几种形式实现本发明，而不偏离本发明的本质特征的精神，所以本实施方案是示例性的而不起到限制的作用，这是因为本发明的范围是由所附的权利要求规定而不是由上述的描述规定的，并且所有在权利要求的边界或范围或其等价物之内的变化都被包含在权利要求中。
权利要求
1.一种用于光学设备的模块，该模块配有固态图像传感器，在该固态图像传感器的一侧上形成了有效像素区域，该模块还配有用于划分从物镜到所述有效像素区域的光路的光路划分单元，其特征在于该模块包含与所述固态图像传感器(1)上的所述有效像素区域(2)相对放置的透明盖(5)；用于将所述透明盖(5)固定地粘接到所述固态图像传感器(1)的粘接部分(4)；以及用于将所述光路划分单元(10)固定地接合到所述透明盖(5)的接合部分(11)；由此，将所述固态图像传感器(1)的一侧规定为定位基准，通过所述接合部分(11)将所述光路划分单元(10)固定地接合到所述透明盖(5)，并且通过所述粘接部分(4)将所述透明盖(5)固定地粘接到所述固态图像传感器(1)，从而实现所述物镜(13)相对于所述有效像素区域(2)的定位。
2.如权利要求1中所述的用于光学设备的模块，其特征在于，所述接合部分(11)是通过固定地粘接所述透明盖(5)和所述光路划分单元(10)来实现接合的。
3.如权利要求2中所述的用于光学设备的模块，其特征在于，所述透明盖(5)被形成为其平面尺寸小于所述固态图像传感器(1)的一侧的平面尺寸。
4.如权利要求3中所述的用于光学设备的模块，其特征在于，所述粘接部分(4)包含光敏粘接剂。
5.如权利要求4中所述的用于光学设备的模块，其特征在于，在所述有效像素区域(2)和所述透明盖(5)之间形成一个空间，并且所述的粘接部分(4)是形成于所述固态图像传感器(1)的一侧上的所述有效像素区域(2)的边缘部分处。
6.如权利要求5中所述的用于光学设备的模块，其特征在于，所述粘接部分(4)被设置成将形成于所述有效像素区域(2)和所述透明盖(5)之间的所述空间密封起来。
7.如权利要求6中所述的用于光学设备的模块，其特征在于，所述透镜(13)与所述有效像素区域(2)相对放置，并且由所述光路划分单元(10)固定。
8.如权利要求7中所述的用于光学设备的模块，其特征在于，图像处理设备(8)被粘接到布线衬底(6)，并且所述固态图像传感器(1)被粘接到所述图像处理设备(8)的平面部分。
9.如权利要求8中所述的用于光学设备的模块，其特征在于，所述模块作为照相机用的模块来使用。
10.一种制造用于光学设备的模块的方法，该模块配有固态图像传感器，在该固态图像传感器的一侧上形成了有效像素区域，该模块还配有用于划分去往所述有效像素区域的光路的光路划分单元，其特征在于该方法包含以下步骤将透明盖(5)与所述有效像素区域(2)相对放置；将所述透明盖(5)粘接到所述固态图像传感器(1)；以及将所述光路划分单元(10)接合到所述透明盖(5)。
11.如权利要求10所述的制造用于光学设备的模块的方法，其特征在于，将所述光路划分单元(10)接合到所述透明盖(5)的步骤是通过粘接所述透明盖(5)与所述光路划分单元(10)来完成的。
12.如权利要求11所述的制造用于光学设备的模块的方法，其特征在于，使用光敏粘接剂来粘接所述固态图像传感器(1)和透明盖(5)。
13.如权利要求12所述的制造用于光学设备的模块的方法，其特征在于，通过在所述固态图像传感器(1)的一侧上的所述有效像素区域(2)的边缘部分上构图所述的光敏粘接剂，从而完成所述固态图像传感器(1)与所述透明盖(5)的粘接。
14.如权利要求13所述的制造用于光学设备的模块的方法，其特征在于，进一步包含将所述固态图像传感器(1)粘接到图像处理设备(8)的平面部分的步骤，所述图像处理设备粘接到布线衬底(6)。
15.如权利要求14所述的制造用于光学设备的模块的方法，其特征在于，所述用于光学设备的模块作为照相机用的模块来使用。
全文摘要
一种用于光学设备的模块20，该模块配有其上具有构图的导电布线7的布线衬底6、固态图像传感器1、用于控制固态图像传感器1的工作并处理从该固态图像传感器1输出的信号的DSP 8，以及放置在固态图像传感器1的对面并且具有用于划分到固态图像传感器1的光路的光路划分单元功能的透镜固定器10，其中粘接到固态图像传感器1的表面的透明盖5在接合部分11处接合到透镜固定器10。不必提供用于使透镜13和固态图像传感器1之间的光学距离与透镜13的焦距匹配的焦点调整器。
文档编号H01L23/02GK1534322SQ20041003327
公开日2004年10月6日 申请日期2004年3月29日 优先权日2003年3月28日
发明者塚本弘昌, 本弘昌, 弥, 藤田和弥, 安留高志, 志 申请人:夏普株式会社