相机系统及相关方法

专利名称：相机系统及相关方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及相机系统以及大规模制造相机系统的方法。
背景技术：
随着相机系统越来越广泛地被应用于越来越小的装置上，对更小、更轻、 更薄、更好也更便宜的相机系统的需求也随之增加。然而，当前的解决方案 可能不能最理想地和/或同时地满足所有设计参数。

发明内容
本发明的实施方式因此涉及相机系统及相关方法，其大致地克服了由现有 技术的限制和缺点所造成的一个或更多个问题。
因此本发明的一个实施方式的特征是提供相机系统及相关方法，在该相
机系统中用于目标成像的透镜系统形成了垂直的光学叠层(optics stack),该 光学叠层在被固定到检测器基板之前进行单个化(singulated)。
本发明的一个实施方式的另一特征是提供了具有直接被固定在用于检测 器的覆盖结构上的光学叠层的相机系统及相关方法。
本发明的一个实施方式的另一特征是提供了将多个光学叠层固定到包含 有多个检测器的晶片上的相机系统及相关方法。
本发明的实施方式的另一特征是提供了检测器的覆盖结构延伸超过光学 叠层的相机系统及相关方法。
可以通过提供这样的相机系统来实现本发明的至少一个上述和其它特征 与优点，该相机系统包括光学叠层，其包括两个基板，所述光学叠层形成
9成像系统，每个基板都具有相互平行且与所述成像系统的光轴垂直的两个表 面，所述光学叠层包括位于所述两个基板相对表面上的固定区域，所述两个
基板在它们各自的固定区域处于晶圆级(wafer levd)固定在一起，所述两个基 板的表面中的至少一个表面包括所述成像系统的折射面；检测器基板，其具 有工作区域(active area);以及覆盖结构，其至少保护所述检测器基板的工作 区域，所述光学叠层被固定到所述覆盖结构的上表面。
所述光学叠层中的折射面的直径可以小于与所述成像系统相对应的所述 工作区域的对角线。
相机系统可以包括所述检测器基板的底面上的导电器件，所述导电器件 适于对所述检测器基板进行表面安装。
所述光学叠层中的至少一个基板的表面面积小于所述覆盖结构的上表面 面积。
可以于晶圆级固定所述两个基板和覆盖结构。 所述两个基板可以是同延的(co-extensive)。 所述覆盖结构可以包括末级光学元件(final optical element)。 相机系统可以包括位于所述光学叠层与所述覆盖结构之间的末级光学元件。
可以对所述覆盖结构与所述检测器基板进行晶圆级固定。 可以对所述覆盖结构与所述光学叠层进行晶圆级固定。 相机系统可以包括多个子相机，各子相机在所述光学叠层的同一表面上
具有对应的折射面。
相机系统可以包括位于相对表面的所述固定区域之间的间隔结构。该间
隔结构可以是粘合剂。
电互连可以从所述工作区域到所述导电器件巻绕所述检测器基板的边缘。
相机系统可以包括表面安装有所述检测器基板的电路板，所述导电器件
10被焊接到所述电路板上。
所述导电器件可以是焊料。 所述两个表面可以包括平坦区域。 所述固定区域可以是平坦的。
可以通过提供这样的相机系统来实现本发明的至少一个上述和其它特征 与优点，该相机系统包括光学叠层，其包括具有第一折射元件的第一基板， 具有第二折射元件的第二基板，以及位于相邻基板之间的第一间隔，于晶圆
级固定所述第一基板和第二基板；检测器基板，其具有工作区域；以及第二 间隔，其位于所述光学叠层与所述工作区域之间，所述第二间隔小于所述第 一间隔。
所述光学叠层可以包括与所述检测器基板相邻的第三基板。 所述第一间隔可以位于所述第一基板与第二基板之间，或者位于所述第
二基板与第三基板之间。
最靠近所述工作区域的折射元件的直径可以大于所述光学叠层中其它折
射元件的直径。
相机系统可以包括覆盖所述工作区域的覆盖结构，所述光学叠层被直接 地安装在所述覆盖结构上。
相机系统可以包括多个子相机，各子相机在所述第一基板的第一表面上 具有相应的第一折射元件和在所述第二基板的第一表面上具有相应的第二折 射元件。
可以通过提供这样的相机系统来实现本发明的至少一个上述和其它特征
与优点，该相机系统包括具有第一折射元件的第一基板，所述第一折射元 件具有第一直径；具有第一隔板开口的第一隔板；具有第二折射元件的第二
基板，所述第二折射元件具有第二直径，所述第二直径大于所述第一直径； 具有工作区域的检测器基板，所述检测器基板相距所述第二基板比相距所述 第一基板更近；于晶圆级固定所述第一基板、所述第二基板和所述检测器基板中的至少两个基板；以及第二隔板，其位于所述第一隔板与所述检测器基 板之间，所述第二隔板具有大于所述第一隔板开P的第二隔板开口 。
所述第一隔板可以在所述第一基板上。所述第一隔板可以在离所述检测 器基板较远的所述第一基板的第一表面上。
可以通过提供制造相机系统的方法来实现本发明的至少一个上述和其它
特征与优点，该方法包括以下步骤对准包括第一晶片和第二晶片的光学叠 层晶片，所述光学叠层晶片形成多个成像系统；于所述第一晶片与所述第二 晶片的相对的表面上的区域将所述光学叠层晶片固定，所述相对的表面相互 平行并且垂直于所述成像系统的光轴；穿过所述相对的表面分离被固定的所 述第一晶片和所述第二晶片，由此形成多个光学叠层，每个光学叠层均包括 成像系统；以及将光学叠层固定到具有工作区域的检测器基板，折射面的直 径小于所述工作区域的对角线。
固定所述光学叠层的步骤可以包括当检测器基板是检测器晶片的一部分 的时候将所述光学叠层固定到所述检测器基板。
该方法可以包括将覆盖结构晶片固定到所述检测器晶片。
该方法可以包括以下步骤穿过所述相对的表面来分离被固定的所述覆 盖结构、检测器晶片和光学叠层，以形成多个相机系统，每个相机系统均包 括覆盖结构、检测器和光学叠层。
所述光学叠层中的至少一个基板的表面面积小于所述覆盖结构的上表面 的表面面积。
该方法还包括确定光学叠层是否是合格的、确定所述工作区域是否是合 格的、以及仅将合格的光学叠层固定到合格的工作区域。
该方法可以包括在相对的平行表面上的固定区域之间设置间隔结构。
所述间隔结构可以是粘合剂，并且可以通过在一层粘合剂中穿孔形成光 路来形成该间隔结构。
可以通过提供制造相机系统的方法来实现本发明的至少一个上述和其它
12特征与优点，该方法包括以下步骤对准包括第一晶片和第二晶片的光学叠 层晶片，所述光学叠层晶片形成多个成像系统；于所述第一晶片与所述第二 晶片的相对的表面上的区域将所述光学叠层晶片固定，所述相对的表面相互
平行并且垂直于所述成像系统的光轴；穿过所述相对的表面分离被固定的所 述第一晶片和所述第二晶片，由此形成多个光学叠层，每个光学叠层均包括 成像系统；将光学叠层固定到具有工作区域的检测器基板；以及在所述检测 器基板的底面上形成适于对相机系统进行表面安装的导电器件。
该方法还可以包括形成从所述工作区域到所述导电器件巻绕所述检测器 基板的边缘的电互连。
该方法包括在相对的平行表面上的固定区域之间设置间隔结构。 所述间隔结构可以是粘合剂。该方法可以包括在一层所述粘合剂中穿孔 形成光路。
该方法可以包括设置电路板并且进行回流焊料以固定所述导电器件和所 述电路板。
所述导电器件可以是焊料。


通过参照附图来详细地描述本发明的实施方式，本发明的以上特征和优 点对于本领域的技术人员将易于变得明显，其中
图1A示出了根据本发明的一个实施方式的相机系统的示意性侧视图1B示出了图1A的相机系统的示意性立体图1C示出了图1A的相机系统的剖面图1D示出了包括图1C的光学叠层的相机系统的剖面图1E示出了图1D的相机系统的顶视图2A和2B示出了根据本发明的一个实施方式的制造图1D的光学叠层 的方法的各阶段的剖面图；图3A和3B示出了根据本发明的一个实施方式的制造图1D的相机系统 的方法的各阶段的剖面图4A和4B示出了根据本发明的另一实施方式的制造光学叠层的方法的 各阶段的剖面图5示出了传感器基板和包括于晶圆级固定的凹面元件的光学基板的剖 视图6A和6B示出了根据本发明的另一实施方式的制造包括了图4B和图5 的元件的相机系统的方法的各阶段的剖面图7A示出了根据本发明的另一实施方式的相机系统的分解的示意性立 体图7B示出了图7A中的相机系统被并入一种便携式设备的图； 图8A和8B示出了根据本发明的另一实施方式的制造相机系统的方法的 各阶段的剖面图9A示出了根据本发明的另一实施方式的相机系统的示意性侧视图； 图9B示出了图9A的相机系统的示意性剖面图IO示出了根据本发明的另一实施方式的相机系统的示意性侧视图；和 图11示出了根据本发明的另一实施方式的相机系统的示意性侧视图。
具体实施例方式
现在将在下文中参照附图更加详细地描述本发明的实施方式。然而，可 以通过不同的形式来具体实施本发明并且不应将本发明解释为限于这里所阐 述的实施方式。更准确地说，提供这些实施方式是为了使公开全面并且完整， 而且将全面地向本领域的技术人员传达本发明的观念。
在附图中，为清楚起见，夸大了层和区域的厚度。还应理解的是，当将 一层描述为位于另一层或基板"之上"的时候，该层可以是直接地位于其它 层或基板上，或者也可以存在中间层。另外，应该理解的是，当将一层描述为在另一层"之下"的时候，该层可以是直接地位于另一层或基板之下，或 者也可以存在一个或更多个中间层。此外，还应理解的是，当将一层描述为 在两层"之间"的时候，该层可以是两层之间唯一的一层，或者也可以存在 一个或多个中间层。从始至终以相同的标号表示相同的元件。如在此使用的， 术语"晶片"表示在其上的平坦表面上形成有多个部件的任意基板，所述部 件在最终使用前将通过该平坦表面分离开来。另外，如在这里所使用的，术 语"相机系统"表示包括向例如图像采集系统的检测器系统传递光信号的光 学成像系统的任意系统，该检测器系统输出例如图像的信息。
根据本发明的实施方式，使用例如具有直径小于检测器的工作区域的对 角线的透镜的相机系统可以包括光学叠层，该光学叠层包括于晶圆级固定的 至少两个基板。该光学叠层可以包括光学成像系统。该光学叠层可以被直接 地固定到保护检测器的覆盖结构上，或者该覆盖结构可以是光学叠层的一部 分。该结构可以延伸超出光学叠层。
在图1A到1C中示出了根据本发明的一个实施方式的相机系统。在图1A 到1C中，可以将单个成像系统用于所有颜色，并且可以直接在检测器阵列 24上设置滤色器阵列。当然，如下所述，可以设置任意数量(例如，3个或4 个)的这种成像系统，形成各个相机的多个子相机，而且可以以合适的方式 来改变滤色器阵列的滤色器的设计和/或位置。
在图1A和1B中，不同的光路从物体对应到不同的场点。可以在光学叠 层140中实现成像系统，该光学叠层140包括第一基板110、第二基板120、 以及第三基板130。
第一基板110的第一表面可以具有第一折射面112，该第一折射面有助于 对输入其中的光进行成像，例如，该第一折射面可以影响成像系统的焦距和/ 或可以校正像差。第一基板110的第二表面114可以是平坦的，并且可以在 其上包括红外滤色器115。可以以合适的方式来改变这种布置，并且红外滤色 器115可以位于这些表面中的任意一个表面处。
15第二基板120的第一表面122上可以具有衍射元件123，该衍射元件123 还有助于对光进行成像。第二基板120的第二表面具有第二折射面124，该第 二折射面还有助于对光进行成像。
第三基板130的第一表面可以具有第三折射面132。该第三折射面132可 以使得图像视场变得平坦，从而可以将所有像点成像在待呈现在检测器阵列 24 (图1B所示)上的同一平面135上。
如图1A和1B所示，第一折射面112和第二折射面124可以是凸面，而 第三折射面可以是凹面。当然，根据具体设计，可以采用稍后将讨论的更加 复杂的非球面折射面，例如，包括至少一个凹入部分和至少一个凸出部分的 折射面。
与使用胶片的相机不同，使用传感器作为成像介质的相机可以具有与图 像平面正对地设置的光学元件。如图1B和1C所示，可以将末级基板(在这 里是第三基板130，其包括第三折射面132)直接固定到检测器阵列24。下面 将详细的讨论用于固定光学叠层140和检测器阵列的各种结构。如果检测器 阵列24包括盖板，则第三基板130可以结合到该盖板上。如果检测器阵列不 包括盖板，则第三基板130可以被固定为覆盖和包围与检测器阵列相关的微 透镜，并且可以作为盖板以将检测器阵列从环境因素隔绝开来。
该结构可以消除主动调焦的需要。可以使用额外的光学元件来补偿期望 的焦距和/或色差的偏离。
如在图1C的剖面图中更详细地示出的，基板110、 120和130可以具有 与成像系统的光轴相垂直的相对的平坦区域，光学元件112、 115、 123、 124 和132形成在其上。由于可以控制透镜系统中的所有元件的倾角，因而使用 具有这种平坦区域的基板可以是有利的。具有平坦区域的基板还使得能够进 行元件的堆叠和与相对的平坦区域的直接结合，如此，可以沿全部三个光轴 来对准光学元件，这可以方便晶圆级组装且可以取消外壳元件。基板的平坦 区域可以处于各个光学元件的外围，和/或例如通过合适材料的沉积而在各个
16光学元件的外围周围形成平坦区域。或者，例如，如在共同转让的美国专利
6,096,155中所公开的，可以使用粘合剂来充填支座(standoff)内的凹槽，于 非平坦的固定区域将基板固定。这些固定区域仍旧可以位于形成有光学元件 的表面上。
由于相机被设计为在具有倍率(power)的光学元件之间(例如，间隔S12 和S23)不能精确地控制主动调焦。在一些情况下(例如间隔S12)，可能期 望薄的间隔。在其它情况下(例如，间隔S23)，可能需要更大的间隔。在这 两种情况下，可能期望这样的间隔，即，该间隔提供对z方向上(例如，沿 光轴方向)的光学部件间的距离的准确控制，并且将光学元件密封以保护它 们不受例如颗粒、碎片以及其它外部因素的影响。还有利的是，出于至少两 个原因将间隔S12和S23设置在光路之外。首先，使光在空气中传播可以有 助于縮短相机的总长度。其次，如果将间隔设置在透镜孔径之外，则可以使 用不透明的材料，使得还可将间隔用作隔板。
取决于期望的间隔量，通过平版印刷技术或通过使用间隔晶片 (separationwafer)可以实现间隔S12、 S23。能够采用的平版印刷技术例如包括 沉积和构图材料、或将光学元件蚀刻入平坦基板中，以使得平坦基板的外围 在该光学元件的最高点上方延伸。如果沉积了材料并进行构图，则可以使用 不透明材料或吸收材料(例如，金属或吸收性聚合物)。可以使用能够以平板 印刷方式构图为受控厚度(例如，约50-100微米)的聚合物(例如，SU-8)。 然而，由于这种聚合物是可透射的，因此为了另外将其用作隔板，可以以不 透明材料来涂覆该聚合物或者对聚合物进行染色以使其自身变为吸附物。例 如在共同转让的美国专利5,912,872和6，096，155中所公开的，可以形成这种 支座，或者例如在共同转让的美国专利6，669，803中所公开的，可以这样来形 成这种隔离晶片(spacerwafer)。另外，可以通过在待固定的表面上方设置例 如粘合剂层的层并且在该层中穿孔形成适当的通道以提供从其通过的所需光 路来实现支座。
17此外，可以在光学叠层140的顶面上(例如，与第一折射面112相同的 平面上)设置例如金属的不透明材料和/或吸收材料的初始间隔SOl。该初始 间隔S01还可以充任主孔径光阑。可以以平版印刷方式将该初始间隔S01形 成在第一基板110上。
一些微空隙(air gap)(其小到足以与相对的光学表面之间(即，在折射 面或衍射面的顶点与相对的基板表面之间)的一些空隙相当，例如，最低在 大约5-10微米的量级)可以有助于确保各个光学元件正常发挥功能。此外， 由于光在空气中可以以比在基板中更大的角度折射，可以设置较大的空隙以 实现更紧凑的设计。另外，如以上所提到的，如果设置对不同光学效果具有 不同焦距的透镜系统，则应该针对不同的透镜系统设置不同的空隙。
在图1C中示出的具体实施方式
中，间隔S23大于间隔S12，使得图像充 满检测器阵列24，而且S12与S23 二者都大于末级基板130与检测器阵列24 之间的间隔，在末级基板130与检测器阵列24之间可以不具有任何空隙。根 据本发明的实施方式通过在初始折射面与末级折射面之间设置较大的空隙， 而最小化光学叠层140与检测器阵列24之间的任意间隙，与要求光学系统与 传感器之间的间隔的传统方案相比，可以将相机制造得更薄。可以以不同的 方式、以不同的材料来形成间隔SOl、 S12和S23。
注意，图1A到1C中最大的空隙出现在末级折射面132之前，但是在初 始折射面112之后。在常规相机的设计中，最大的空隙典型地出现在末级光 学元件与传感器之间。该实施方式在这个方面不同是有几个原因的。首先， 在相机中存在尽可能大的空隙可以使相机的厚度最小化。通常，光在空气中 传播的角度比在基板中要大，因此当空隙较大的时候就可以减小厚度。然而， 基板也需要空间来容纳元件，而且空隙的存在可以有助于使厚度最小化并使 性能最大化。
此外，至少一个折射面的通光孔径(clear aperture)(或者所有折射面的 通光孔径)可以小于检测器阵列24的工作区域。縮小各个透镜元件的通光孔径使得能够减少各个折射面的SAG。通常，各个折射面的SAG越小，则制造 起来越容易且成本更低，特别是向晶片内进行蚀刻的情况。通常，折射面的 直径越小，则SAG越小。通过保持光束直径小于检测器阵列24的工作阵列 直到末级表面，可以实现将折射面直径保持得尽可能的小。
该末级表面可以同时被用来增加光束的直径且使视场平坦化。当以该方 式使用矫正像场平面镜片(field flattener)时，矫正像场平面镜片可以具有这 样的直径，即该直径介于入射光瞳直径与传感器直径之间。此外，在该实施 方式中，入射光瞳可以位于第一折射凸表面112上，以使得第一折射凸表面 112的通光孔径等于入射光瞳的通光孔径。因此，矫正像场平面镜片的通光孔 径可以介于第一折射面112的通光孔径与检测器阵列24的工作区域之间。
因此，较小直径的折射面可以位于或者靠近入射光瞳，且所有光学元件 的通光孔径可以随着光从入射光瞳向检测器阵列24的工作区域传播而扩展。 末级折射面可以具有介于第一折射面112的直径与检测器阵列24的工作区域 的直径之间的直径。
当设计相机时，为了保持第一折射面112和第二折射面124的直径很小 并因此使得SAG保持得低很，第三折射面132可以是凹面以充任矫正像场平 面镜片并增加视场的尺寸。当使用了这样的矫正像场平面镜片的时候，在第三 折射面132的前面可能需要较大的空隙。
如以上所提到的，传感器芯片(sensordies) —般地可以大于光学器件芯 片(optics die)。在如上所述的其中使用了具有比检测器工作区域的对角线小的 透镜直径的透镜的相机系统设计中，这种尺寸差可以进一步变大。换言之， 透镜具有与检测器不同的节距。对于任意的该类设计而言，随着良率在制造 相机系统中变得更关键，于晶圆级固定包括其上具有检测器的基板在内的所 有元件可能不是制造这些相机系统的最经济的方式。
在图ID和IE中示出了根据本发明的一个实施方式的相机系统100。除 了光学叠层140以外，相机系统100可以还包括盖板150、支座160、以及检测器基板170。检测器基板170可以包括工作区域176、微透镜阵列174和结 合焊盘(bondpad)172。
支座160可以在光学叠层140与检测器基板170之间提供准确间隔。盖 板150与支座160可以密封工作区域176。
尽管支座160被示出为与检测器基板170与盖板150相分离的元件，但 支座可以与检测器基板170与盖板150之中的任意一个或二者都成为一体。 另外，尽管支座160的侧壁被示为平直的(例如，通过切割或构图而形成)， 但根据形成支座160的方式(例如，按用于支座160的特定材料的蚀刻角度)， 支座的侧壁可以是成角度的。在另一实现方式中，例如以引证的方式并入于 此的共同转让的美国专利6,669,803中所公开的，支座160可以是精确地设置 在检测器基板170与盖板150上或设置在二者其中之一上的粘结材料。
尽管盖板150被示出为具有斜边，但其可能是用于制造盖板150的工艺 的典型制品，且其可以根据不同的工艺而改变。例如，当需要保护位于待切 割的表面之下的元件时(例如，不切割所有被固定的晶片)，可以使用带角度 的切割刀片。此外，盖板150可以对将由相机系统100记录的光透明，例如， 该盖板可以是玻璃。
如在图1D和1E中可见的，作为上述较小直径的结果，光学叠层140可 以小于检测器基板170。在图1E中示出的具体示例中，光学叠层140是1.3mm X1.5mm，工作区域176是1.0mmX1.5mm，而检测器基板170是2.0mmX 3.0mm。还可以看出，折射面112、 124与132的直径递增，并且所有这些直 径都小于工作区域176的对角线。
尺寸的差异意味着，相同尺寸的晶片可以形成比检测器基板170多很多 的光学叠层140。因此，通过在将光学叠层140固定到检测器基板170之前形 成光学叠层140并使其单个化，可以减少制造成本。具体的说，由于仅会将 合格的光学叠层140固定到检测器基板170上，因此光学叠层140的良率不 需要很高。此外，与将光学叠层和检测器进行晶圆级固定的情况相比，相同
20的材料可以制造更多的光学叠层140。
在图2A和2B中示出了制造光学叠层140的方法的多个阶段。从中可以 看出，光学叠层晶片140'可以包括第一基板110的第一晶片110'，该基板具 有对应的折射面112;第二基板120的第二晶片120，，其上具有对应的折射 面124;以及第三基板130的第三晶片130'，其上具有对应的折射面132。 通过对应的间隔S12可以固定第一晶片110，和第二晶片120'，并且通过间 隔S23可以固定第二晶片120，和第三晶片130，。
如图2A所示，在对准并固定了第一到第三晶片110， 、 120， 、 130，后， 可以通过例如切割、蚀刻等方式垂直地分离这些晶片以形成单独的光学叠层 140，如图2B所示。
如图3A和3B所示，可以将各光学叠层140对准并固定到覆盖晶片150' 上，该覆盖晶片150'进而可以经由对应的支座160被固定到检测器晶片 170'。如图3A所示，在己经将各光学叠层140对准并固定到覆盖晶片150' 之后，可以例如通过切割、蚀刻等方式垂直地分离检测器晶片170'和覆盖晶 片150'以形成单独的相机系统100。如图3B所示，对于覆盖晶片150'和 检测器晶片170'可以使用不同的技术来进行该垂直分离。在图3B所示的具 体示例中，例如以引证的方式并入于此的共同转让的美国专利7,208,771中所 述，通过从覆盖晶片150'的上表面切割可以分离覆盖晶片150'，而通过从 检测器晶片170'的下表面切割可以分离检测器晶片170'。该分离步骤可以 露出触点焊盘172。
在图4A到6B中示出了根据本发明的另一实施方式的相机系统200。在 该实施方式中，可以使用具有末级折射面232 (例如，凹面)的覆盖光学基板 230来代替盖板150，由此去除一个元件。然而，使用这种覆盖光学基板作为 覆盖结构来取代简单的盖板可能需要在覆盖光学基板230与光学叠层240之 间更严格的对准。此外，由于在光学系统中缺少了一个元件，可能难以在将 光学叠层240固定到检测器基板170之前测试光学叠层240的合格与否。在图4A和4B中示出了制造光学叠层240的方法的多个阶段。其中可以 看出，光学叠层晶片240'可以包括第一基板110的第一晶片110'，其具有 对应的透镜112、以及第二基板120的第二晶片120'，其具有对应的透镜124。 通过对应的间隔S12可以固定第一晶片110'与第二晶片120'。可以在第二 晶片120'的底面上设置对应的间隔S23。
如图4A所示，在已经对准并固定了第一晶片110'与第二晶片120'之 后，可以例如通过切割、蚀刻等方式垂直地分离这些晶片以形成单独的光学 叠层240，如图4B所示。
图5示出了经由对应的支座260被固定到检测器晶片170'的光学覆盖晶 片230'的剖面图。在将光学覆盖晶片230'与检测器晶片170'相固定之前 或之后，可以形成凹折射透镜。此外，可以替代或补充光学叠层240在光学 覆盖晶片230'上形成间隔S23。
如图6A和6B所示，可以将各光学叠层240对准并固定到光学覆盖晶片 23(T ，该光学覆盖晶片230'进而经由对应的支座260被固定到检测器晶片 170，。如图6A所示，在已经将各光学叠层240对准并固定到光学覆盖晶片 230'之后，可以例如通过切割、蚀刻等方式垂直地分离检测器晶片170'和 光学覆盖晶片230'以形成单独的相机系统200。如图6B所示，对于光学覆 盖晶片230'和检测器晶片170'可以使用不同的技术或处理步骤来进行该垂 直分离。在图6B所示的具体示例中，通过从光学覆盖晶片230'的上表面切 割可以将光学覆盖晶片230'分离成光学覆盖晶片230，而通过从检测器晶片 170'的下表面切割可以将检测器晶片170'分离成检测器基板170。光学覆 盖晶片230的分离步骤可以影响支座260，例如，部分地去除支座260。该分 离步骤可以露出结合焊盘172。
如图7A所示，根据本发明的另一实施方式的相机系统300可以包括4个 子相机。该相机系统300可以包括光学叠层340、盖板350以及检测器基板 370。
22光学叠层340可以包括滤色器基板302、第一基板310、第二基板320、 以及第三基板330。滤色器基板302可以包括该滤色器基板302的第一表面上 的透镜304阵列以及该滤色器基板302的第二表面上的滤色器306阵列。第 一基板310可以具有第一折射面312阵列。第二基板320可以包括第二折射 面324阵列。第三基板330可以包括第三折射面332阵列。
各子相机可以包括滤色器306以及第一到第三折射面312、 314和323。 滤色器306可以包括红色滤色器、绿色滤色器、以及蓝色滤色器，每个滤色 器都对应于三个子相机中的一个。第四滤色器可以是绿色或可以是完全透明 的，并且子成像仪可以提供与其它三个子相机不同的焦距。或者，从而实现 不同的光学效果，在四个子相机的结构中，可以不将单独的滤色器与例如第 四透镜的透镜关联起来，这样反而可以提供拜尔模式(Bayer Pattern)和在ILA 中具有与其余透镜系统(例如，望远透镜、广角透镜、微距透镜、鱼眼透镜 等)不同焦距的透镜。此外，各个透镜系统可以提供不同的焦距且与拜尔模 式关联起来以实现全彩色。
而且，光学叠层340可以小于检测器基板370，并且可以采用以上的用于 制造上述相机系统300的方法中的任意一种。这里，各个子相机的透镜的直 径可以小于子相机在其上提供图像的对应工作区域的对角线。
此外，如图7A所示，盖板350与检测器基板370可以是同延的，并且检 测器基板370可以包括巻绕检测器基板的边缘的电互连372和将检测器基板 370的工作区域连接到电路板的导电结构374。或者，例如，如以引证方式并 入于此的共同转让的美国专利7,224， 856中所公开的，可以通过导电结构经 由检测器基板370的底面上的导电通孔来连接工作区域。
如图7B所示，形成根据本发明实施方式的成像系统的所有元件要能够经 受住将导电结构374固定到电路板380所需的热状况。例如，当导电结构374 是焊料时，形成成像系统的所有元件都要能够经受住焊料回流的状况。因此， 例如通过回流焊接的方式可以将具有根据本发明的实施方式的光学叠层340
23的检测器基板370表面安装在电路板380上。特别地，由于不再需要塑料外 壳并且可以将所有光学元件形成在复型材料(replicationmaterial)或玻璃上， 所以在表面安装相机时遇到的状况对成像系统的影响更小。
如图7B进一步所示，可以将电路板380并入例如蜂窝电话的便携式设备 中。从图7B的侧视图可以看出，相机系统300可能是该便携式设备中最厚的 部件。
在图8A和8B中示出了另一可选实施方式。如其所示，尽管在该实施方 式中，具有透镜的基板被扩展为具有与光学盖板基板230相同的尺寸，这使 其现在可以与光学叠层于晶圆级结合在一起，但光学叠层440可以具有与图 6B中所示的结构相同的结构。注意，由于将要分离整个被固定的叠层组件， 光学盖板基板可以具有直的边缘。
具体地说，尽管透镜直径可以保持与图6B中的透镜直径相同，但是光学 叠层440可以具有例如1.8mmX2.0mm的尺寸。因此，尽管光学叠层240可 以大约是检测器基板170的面积的1/3，但即使将光学叠层的尺寸增加0.5mm， 也只会使光学叠层440仍然保持在小于检测器基板170面积的2/3的水平。通 常，如果光学叠层的面积小于检测器基板面积的20%，则有利的是，在将光 学叠层固定到检测器晶片之前固定光学叠层并使其单个化。由于只有合格的 光学叠层可以被固定到合格的检测器，这还可以使良率增加。
如图8A进一步示出的，可以于晶圆级将支座460与光学叠层440 —起形 成。支座460可以是上述支座变型中的任意一种。此外，尽管光学叠层440 中的所有基板都被示为是同延的，但是光学叠层可以包括图6B中的透镜基 板，该透镜基板与光学盖板晶片一起被于晶圆级固定并之后被分离，使得光 学盖板基板例如图6B示出的那样延伸超出其它透镜基板并且具有直边或斜 边。
如图8B所示，在将各个光学叠层440对准并固定到检测器晶片170'后， 可以通过例如切割、蚀刻等方式垂直地分离该结构以形成单独的相机系统
24400。此外，由于仅需要保护检测器基板170的工作区域176，支座460可以 更接近工作区域176，因而增加例如用于结合、集成额外电路等可用露出面积。 如图8A和8B所示，可以将支座460与光学叠层440 —起进行晶圆级制造， 但是可以另选地将这些支座460设置在检测器基板170上。可以以通过充分 地增加表面面积(例如，光学叠层或至少光学叠层的末级基板的横断面积) 的方式实现以上设计的任意一种。
在图9A和9B中示出了光学叠层540的另一示例。而且，可以将单透镜
系统用于全彩色或者该单透镜系统可以是多个透镜系统中的一个。
在图9A中，不同的光路从物体对应到不同的场点。第一基板550上可以 具有主孔径光阑S05，该主孔径光阑S05可以限制输入到相机的光。第二基板 560可以包括第一折射面562，该第一折射面562可以有助于对输入到该第一 折射面562的光进行成像。第二基板560可以包括第二折射面564，该第二折 射面564可以进一步辅助对光进行成像。衍射元件572可以位于第三基板570 上，该衍射元件572可以校正色差与相差。第三基板570还可以包括第三折 射面574，该第三折射面574可以进一步辅助对光进行成像。末级基板580中 可以具有第四折射面582。第四折射面582可以是凹面并且可以使图像的视场 平坦，以使得所有图像点在将被成像到检测器阵列24上的同一平面成像。
从图9B可以最清楚地看出，相对的基板之间的间隔S56、 S67以及S78 可以是不同的。尽管在其它实施方式中，例如间隔S67的最大间隔能够位于 其他地方，但是在图9A和9B中示出的特定结构中，最大间隔S56位于主孔 径光闹S05与第一折射面562之间。
在图IO中示出了成像系统的另一示例性实施方式。如图中所示，该成像 系统可以包括透镜叠层，该透镜叠层由第一基板650与第二基板660形成。 成像系统可以与覆盖检测器的工作区域674的盖板670分隔开来并且附接到 该盖板670上。
第一基板650可以包括第一表面上的第一折射元件652和第二表面上的第二折射元件654，该第二表面与第一表面平行。如图10所示，根据光学叠 层通过其上形成有光学元件的表面而单个化的方式，第一基板650的侧面可 以不相互平行。
第二基板660可以包括第一表面上的第三折射元件662，该第一表面面 向第一基板650的第二表面；以及第二表面上的第四折射元件664，该第二表 面与第一表面平行。如图IO所示，在折射元件662、 664处曲率半径可以变 化。
使用第一基板650和第二基板660的相对的表面上的固定区656、 666， 可以于晶圆级来将第一基板650和第二基板660固定在一起。可以使用在上 面讨论过的用于在基板之间设置准确的间隔的各种技术(例如，支座、穿孔 粘合剂(punched adhesive)、间隔晶片等)。如以上所讨论的，可以于晶圆级或 芯片级来将光学叠层固定到盖670。在这里，即便使用上述的分离技术中的任 意一种将光学叠层将与盖670分开，在第一基板650和第二基板660之间的 空隙可以大于光学叠层(在这里，是指第二基板660的第二表面)与盖670 之间的空隙。
在图11中示出了成像系统的另一示例性实施方式。如图所示，成像系统 可以包括透镜叠层，该透镜叠层由第一基板740、第二基板750以及第三基板 760形成。可以将成像系统直接地附接到覆盖检测器的工作区域774的盖板 770上。
第一基板740可以包括第一表面上的第一折射元件742，并且该第一基板 740在第二表面上的光路上没有任何元件，该第二表面与第一表面平行。第二 基板750可以包括第一表面上的第二折射元件752，该第一表面面向第一基板 740的第二表面，并且该第二基板750在第二表面的光路上没有任何元件，该 第二表面与第一表面平行。第三基板760可以包括第一表面上的第三折射元 件762，该第一表面面向第二基板750的第二表面，并且该第三基板760在第 二表面上的光路上没有元件，该第二表面与第一表面平行。第三基板760的第二表面可以是平坦的并且可以被直接地固定到盖板770。
如图11所示，在折射元件752、 762处的曲率半径可以变化。例如，第 二折射元件752可以包括具有第一曲率半径的中央凸区域和具有不同曲率半 径的外围凹区域。第三折射元件可以包括具有第二曲率半径的中央凹区域和 具有第三曲率半径的外围凸区域。
首先，利用第一基板740、第二基板750和第三基板760的各自相对的表 面上的固定区域746、 756和766于晶圆级来将第一基板740、第二基板750 和第三基板760固定在一起。可以使用在上面讨论过的用于在基板之间设置 准确的间隔的各种技术(例如，支座、穿孔粘合剂、间隔晶片等)。如以上所 讨论的，可以于晶圆级或芯片级来将光学叠层固定到盖770。
因此，根据本发明的实施方式，利用于晶圆级制造的光学元件可以实现 相机系统，可以利用该光学元件的平坦表面对该光学元件进行固定。可以使 用用于在这些光学元件之间设置间隔的各种机制。在整个光学组件中可以使 用隔板，其可以包括这些间隔机制。这些间隔机制还可以密封和保护光学组 件的光学元件。可以将光学系统的末级平坦表面直接地设置在检测器阵列上 (即，设置在检测器微透镜阵列或检测器盖板的上面)。可以使用衍射元件与 其它校正元件来校正与期望的光学功能的偏差(例如，焦距的偏差或相差)。 可以将具有不同焦距的透镜设置在相机系统的阵列中，从而提供进一步的光 学功能。
本发明的一些实施方式可以使用针对各相机系统的透镜系统阵列(例如， 针对将由光学系统成像的各颜色的透镜系统)。本发明的其它实施方式可以使 用针对各相机系统的单透镜系统。使用针对各颜色的透镜系统可以使得针对 特定的相关联的波长范围来优化各透镜，各透镜可以更薄，并且可以使得将 滤色器设置在光学系统之内(g卩，在顶面之后和检测器阵列之前)。然而，针 对各相机系统使用多个透镜系统增加了用于合并所生成的图像的末端信号处 理。使用单透镜系统可以适于更常规的方式，减少后期处理，但是其可能不
27能被制造得薄，并且其可能需要在检测器阵列中保留滤色器阵列。
如在共同转让的美国专利5,912,872和6,096,155中公开的，晶片形式的 无源光学元件的制造和于晶圆级或芯片级来将这些无源光学元件与其它无源 光学元件或光电元件固定在一起、和使用晶片和/或固定晶片的粘合材料以密 封其间的元件是已知的。如在其中所公开的，可以将基板固定到基板的平坦 表面上，并且通过提供粘合材料(例如，环氧树脂、焊料、UV固化的粘合剂、 热固化的粘合剂等)来固定基板，或者可以融合相邻的基板。还如这些专利 所公开的，以平版印刷方式形成动态特征来辅助基板的配合和对准。如果要 于晶圆级固定之后仍然露出的表面(例如，第一基板110的上表面、光学盖 板230或滤色器基板302)形成光学元件，则可以在固定后形成这些元件。
还如这些专利所公开的，可以以平板印刷的方式来制造无源光学元件， 或者例如可以通过成型法、平板印刷法、切削法等来制造母件，并可以根据 该母件来复制无源光学元件，在这里可以将这两种方式中的任意一种称为"平 板印刷(l他ograph)"。此外，例如，以引证的方式并入于此的美国专利6,027,595 所公开的，可以将复制的平板印刷转印到基板中。制造这些无源光学元件的 方法和材料可以由无源光学元件的设计来决定。例如，如果需要具有大的凹 陷(sag)的折射光学元件，由于蚀刻时间与凹陷成正比，直接平板印刷技术 可能需要很长时间来制造这样的透镜，则复制是具有优势的。
适用于直接平板印刷法的透明材料数量有限，例如，玻璃(例如，熔融 石英(fbsed silica))。不幸的是，很多适于直接平板印刷法的材料具有相似的 折射系数和散射系数。这使得难以设计高质量的相机系统(即，具有跨整个 视场的高MTF、使用晶圆级制造的光学部件的相机系统)。具体地说，色差可 以是导致降低的MTF的特定根源。该问题的一个解决方案是使用衍射元件来 减少色差。此外，可以使各透镜系统的波长范围变窄(即，对各透镜系统使 用不同的颜色，可以进一步减少色差)。另一可能的解决方案是当复制的平板 印刷品是末级元件时，针对一些透镜表面使用例如聚合物的塑料材料。这些塑料材料一般地比玻璃便宜而且更轻，但是比玻璃具有更高的热膨胀系数和 更高的散射性。
然而，与单独使用一种材料相比，通过使用具有不同色散特性的材料(例
如，高散射材料和低散射材料)，能够实现更高的MTF。例如，复制的元件可 以由聚合物制成，而平板印刷元件可以由玻璃制成。这些材料可以具有不同 的热膨胀系数、不同的折射率、以及不同的色散特性。与单独使用一种材料 相比，通过使用聚合物光学元件和玻璃光学元件二者来构建系统，能够实现 更高的MTF。因此，将直接平板印刷法用于例如可以具有最小直径的第一折 射表面的一些光学元件而将复制平板印刷法用于其它光学元件，可以制造这 种系统。当然，所有的元件都可以是复制品或直接形成的。
可以对第一基板、第二基板、末级基板与检测器阵列中的至少两个进行 晶圆级制造和固定，即，多个这些元件可以被制造并被固定在一起，之后进 行单个化以形成例如图2B、图6B、图7、或图8A中示出的叠层。根据通过 以引证方式并入于此的共同转让的美国专利第6,451,150和6,483,627，可以实 现这种晶圆级制造。此外，即使仅以芯片级固定，也可以按晶圆级制造所有 光学元件。
可以将相机系统的部件固定并单个化，之后将被固定并单个化的部件固 定到之前也已经与其它部件固定并单个化的部件。或者，代替将相机系统单 个化，可以由不同的相机系统提供具有不同光学效果(例如，不同的焦距) 的相机系统阵列。例如，可以形成一个二乘二的相机系统阵列，其中一个具 有标准的透镜配置， 一个具有广角透镜、 一个具有望远透镜、而另一个具有 微距透镜(macro lens)。
如在上面详细讨论的，在设计相机系统中，第一透镜与传感器之间的某 些位置具有大的空隙是有利的。然而，当使用了基于晶片的光学元件时，同 样有利的是在具有足够大的厚度的基板上制造光学元件以在整个晶片上支撑 这些元件。这限制了其中能够设置大的空隙的位置。即，如果将大的空隙设
29置在两个元件之间，则在很多情况下，在仍旧将相机系统所需的所有基板和 元件安装在薄薄的空间限制内的同时，该两个元件之间可能是能够用来设置 大空隙的仅有的位置。换而言之，在设计相机系统中，仅可能有一个大的空 隙。因此，在任意两个元件之间的大的空隙或最大空隙的位置是关键的设计 参数。
在常规的相机系统设计中， 一般地将最大的空隙设置在末级透镜表面与 传感器之间。经常这样做是因为很难将透镜元件直接地设置在传感器平面上 或靠近传感器平面。如上所述，在晶圆级相机系统中，消除了这种限制。如 上所述，光学表面能够容易地靠近传感器平面设置。将矫正像场平面镜片设
置得靠近传感器平面可以使得大量的相机光学元件(例如，图1A中的元件 112、 124)具有较小的孔径，并且因此具有较小的直径和SAG，并且这些元 件以较高的像场弯曲(field curvature)和更多的縮倍率(demagnification)来 执行相机功能。矫正像场平面镜片可以通过扩展视场且使视场平坦来修正较 高的场曲率和更多的縮放倍率。因此，与将最大空隙设置在末级透镜元件表 面与传感器之间相对，使任意两个部件之间的最大空隙被设置在两个光学元 件表面之间可以容易地得到用于晶圆级相机系统的可制造性设计。例如，如 图1A和图6B所示，可以将最大间隙设置在矫正像场平面镜片之前的末级透 镜表面与矫正像场平面镜片之间。
另外，根据本发明的实施方式来设置延伸超过光学叠层的覆盖结构可以 使得该覆盖结构充任相机系统的其它元件的支座，例如，可以在覆盖结构上 围绕光学叠层设置遮光材料以减少杂散光。
最后，尽管已经示出了相机系统的特定透镜系统，但是可以将以上原理 用于任何这样的透镜系统设计中，g卩，光学基板相对于检测器基板要小，相 对于检测器的数量而言，这可以充分的增加可以制造在晶片上的透镜系统的 数量。
这里己经公开了本发明的实施方式，尽管使用了特定的术语，但是应该在宽泛的和说明性的意义上而不是出于限制目的使用并解释这些术语。例如， 尽管从始至终示出了常规的三色部件，但是可以采用实现全彩色相机的任何 适当的三色或更多色部件。此外，尽管示出了子成像仪设计的圆形透镜，但
是可以使用任何实现较高填充因子(fill factor)的高组装密度的其他形状(例 如，六边形透镜)。此外，尽管描述了在具有相同颜色的子相机中提供不同的 图像的不同孔径，但是可以使用提供该差异的其它光学元件。例如，可以针 对不同的子相机来不同地塑造像素的工作区域自身。可以结合任一实施方式 使用任意的电I/0解决方案。相应地，本领域的普通技术人员应该理解，可以 在不脱离所附权利要求所阐述的精神和范围的情况下做出各种形式上或具体 内容上的修改。
权利要求
1、一种相机系统，该相机系统包括光学叠层，其包括两个基板，所述光学叠层形成成像系统，各基板具有相互平行并且与所述成像系统的光轴垂直的两个表面，所述光学叠层包括在所述两个基板的相对表面上的固定区域，所述两个基板在它们相应的固定区域处于晶圆级固定在一起，所述两个基板的所述表面中的至少一个表面包括所述成像系统的折射表面；检测器基板，其具有工作区域；以及覆盖结构，其至少保护所述检测器基板的工作区域，所述光学叠层被固定到所述覆盖结构的上表面，所述光学叠层中的所述折射面的直径小于与所述成像系统相对应的所述工作区域的对角线。
2、 根据权利要求1所述的相机系统，其中所述光学叠层中的至少一个基 板的表面面积小于所述覆盖结构的上表面面积。
3、 根据权利要求1所述的相机系统，其中于晶圆级对所述两个基板与所 述覆盖结构进行固定。
4、 根据权利要求1所述的相机系统，其中所述两个基板是同延的。
5、 根据权利要求1所述的相机系统，其中所述覆盖结构包括末级光学元件。
6、 根据权利要求1所述的相机系统，所述相机系统还包括位于所述光学 叠层与所述覆盖结构之间的末级光学元件。
7、 根据权利要求1所述的相机系统，其中于晶圆级对所述覆盖结构与所 述检测器基板进行固定。
8、 根据权利要求1所述的相机系统，其中于晶圆级对所述覆盖结构与所 述光学叠层进行固定。
9、 根据权利要求1所述的相机系统，其中所述相机系统包括多个子相机，各子相机在所述光学叠层的同一表面上具有对应的折射面。
10、 根据权利要求1所述的相机系统，所述相机系统还包括相对表面的所述固定区域之间的间隔结构。
11、 根据权利要求1所述的相机系统，其中所述间隔结构是粘合剂。
12、 根据权利要求1所述的相机系统，所述相机系统还包括所述检测器 基板的底面上的导电器件，该导电器件适于对已经固定有所述光学叠层的所 述检测器基板进行表面安装。
13、 根据权利要求12所述的相机系统，所述相机系统还包括从所述工作 区域到所述导电器件巻绕所述检测器基板的边缘的电互连。
14、 根据权利要求12所述的相机系统，所述相机系统还包括电路板，在 该电路板上表面安装有已经固定有所述光学叠层的所述检测器基板，所述导 电器件被焊接到所述电路板。
15、 根据权利要求12所述的相机系统，其中所述导电器件是焊料。
16、 根据权利要求1所述的相机系统，其中所述两个表面包括平坦区域。
17、 根据权利要求1所述的相机系统，其中所述固定区域是平坦的。
18、 一种相机系统，所述相机系统包括光学叠层，其包括具有第一折射元件的第一基板、具有第二折射元件的 第二基板以及相邻基板之间的第一间隔，于晶圆级固定所述第一基板和所述 第二基板；检测器基板，其具有工作区域；以及第二间隔，其位于所述光学叠层与所述工作区域之间，所述第二间隔小 于所述第一间隔。
19、 根据权利要求18所述的相机系统，其中所述光学叠层包括与所述检 测器基板相邻的第三基板。
20、 根据权利要求19所述的相机系统，其中所述第一间隔位于所述第一 基板与所述第二基板之间。
21、 根据权利要求19所述的相机系统，其中所述第一间隔位于所述第二 基板与所述第三基板之间。
22、 根据权利要求14所述的相机系统，其中最靠近所述工作区域的折射 元件的直径大于所述光学叠层中的其它折射元件的直径。
23、 根据权利要求18所述的相机系统，所述相机系统还包括覆盖了所述 工作区域的覆盖结构，所述光学叠层被直接安装在所述覆盖结构上。
24、 根据权利要求18所述的相机系统，其中所述相机系统包括多个子相 机，各子相机在所述第一基板的第一表面上具有相对应的第一折射元件以及 在所述第二基板的第一表面上具有相对应的第二折射元件。
25、 根据权利要求18所述的相机系统，所述相机系统还包括所述检测器 基板的底面上的导电器件，所述导电器件适于对所述相机系统进行表面安装。
26、 根据权利要求25所述的相机系统，所述相机系统还包括从所述工作 区域到所述导电器件巻绕所述检测器基板的边缘的电互连。
27、 一种相机系统，该相机系统包括第一基板，其具有第一折射元件，所述第一折射元件具有第一直径； 第一隔板，其具有第一隔板开口；第二基板，其具有第二折射元件，所述第二折射元件具有第二直径，所 述第二直径大于所述第一直径；检测器基板，其具有工作区域，所述检测器基板相距所述第二基板比相 距所述第一基板更近，于晶圆级固定所述第一基板、所述第二基板以及所述 检测器基板中的至少两个基板；以及第二隔板，其位于所述第一隔板与所述检测器基板之间，所述第二隔板 具有大于所述第一隔板开口的第二隔板开口 。
28、 根据权利要求27所述的相机系统，其中所述第一直径小于所述工作 区域的对角线。
29、 根据权利要求27所述的相机系统，所述相机系统还包括所述检测器基板的底面上的导电器件，所述导电器件适于对所述检测器基板进行表面安 装。
30、 根据权利要求29所述的相机系统，所述相机系统还包括从所述工作 区域到所述导电器件巻绕所述检测器基板的边缘的电互连。
31、 根据权利要求27所述的相机系统，其中所述第一隔板在所述第一基 板上。
32、 根据权利要求31所述的相机系统，其中所述第一隔板在离所述检测 器基板较远的所述第一基板的第一表面上。
33、 一种相机系统，该相机系统包括光学叠层，其包括两个基板，所述光学叠层形成成像系统，各基板具有 相互平行并且与所述成像系统的光轴垂直的两个表面，所述光学叠层包括在 所述两个基板的相对平行的表面上的固定区域，所述两个基板在它们相应的 固定区域处于晶圆级固定在一起，所述两个基板的所述平行表面中的至少一 个表面包括所述成像系统的折射面；检测器基板，其具有工作区域；以及在所述检测器基板的底面上的导电器件，其适于对所述检测器基板进行 表面安装。
34、 根据权利要求33所述的相机系统，所述相机系统还包括从所述工作 区域到所述导电器件巻绕所述检测器基板的边缘的电互连。
35、 根据权利要求33所述的相机系统，所述相机系统还包括电路板，在 该电路板上表面安装有具有所述光学叠层的所述检测器基板，所述导电器件 被焊接到所述电路板。
36、 根据权利要求35所述的相机系统，其中所述导电器件是焊料。
37、 根据权利要求34所述的相机系统，其中所述表面包括平坦区域。
38、 一种制造相机系统的方法，该方法包括以下步骤 对准包括第一晶片和第二晶片的光学叠层晶片，所述光学叠层晶片形成多个成像系统；于所述第一晶片与所述第二晶片的相对表面上的区域将所述光学叠层晶 片固定，所述相对表面相互平行并且垂直于所述成像系统的光轴；穿过所述相对表面来分离被固定的所述第一晶片与所述第二晶片，由此 形成多个光学叠层，每个光学叠层均包括成像系统；以及将光学叠层固定到具有工作区域的检测器基板，折射表面的直径小于所 述工作区域的对角线。
39、 根据权利要求38所述的方法，其中固定所述光学叠层的步骤包括当 所述检测器基板是检测器晶片的一部分的时候将所述光学叠层固定到检测器 基板。
40、 根据权利要求39所述的方法，所述方法还包括将覆盖结构晶片固定 到所述检测器晶片。
41、 根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括穿过所述相对表面来 分离被固定的所述覆盖结构晶片、所述检测器晶片以及所述光学叠层，以形 成多个相机系统，每个相机系统均包括覆盖结构、检测器以及光学叠层。
42、 根据权利要求41所述的方法，其中所述光学叠层中的至少一个基板 的表面面积小于所述覆盖结构的上表面面积。
43、 根据权利要求38所述的方法，所述方法还包括将覆盖结构固定在所 述光学叠层与所述检测器基板之间。
44、 根据权利要求38所述的方法，所述方法还包括以下步骤 确定光学叠层是否合格； 确定所述工作区域是否合格；以及 仅将合格的光学叠层固定到合格的工作区域。
45、 根据权利要求38所述的方法，所述方法还包括在相对的平行表面上 的固定区域之间设置间隔结构。
46、 根据权利要求45所述的方法，其中所述间隔结构是粘合剂。
47、 根据权利要求37所述的方法，所述方法还包括在所述粘合剂中穿孔 形成光路。
48、 根据权利要求38所述的方法，所述方法还包括在所述检测器基板的 底面上形成导电器件，所述导电器件适于对所述检测器基板进行表面安装。
49、 根据权利要求48所述的方法，所述方法还包括形成从所述工作区域 到所述导电器件巻绕所述检测器基板的边缘的电互连。
50、 根据权利要求48所述的方法，所述方法还包括以下步骤 设置电路板；以及通过回流焊料来固定所述导电器件与所述电路板。
51、 根据权利要求50所述的方法，其中所述导电器件是焊料。
52、 一种制造相机系统的方法，该方法包括以下步骤 对准包括第一晶片和第二晶片的光学叠层晶片，所述光学叠层晶片形成多个成像系统；于所述第一晶片与所述第二晶片的相对表面上的区域将所述光学叠层晶 片固定，所述相对表面相互平行并且垂直于所述成像系统的光轴；穿过所述相对表面来分离被固定的光学叠层晶片，由此形成多个光学叠 层，每个光学叠层均包括成像系统，第一间隔位于所述光学叠层的相邻基板 之间；以及将光学叠层固定到具有工作区域的检测器基板，以第二间隔来分离所述 工作区域与所述光学叠层，所述第二间隔小于所述第一间隔。
53、 一种制造相机系统的方法，该方法包括以下步骤 对准包括第一晶片和第二晶片的光学叠层晶片，所述光学叠层晶片形成多个成像系统；于所述第一晶片与所述第二晶片的相对表面上的区域将所述光学叠层晶 片固定，所述相对表面相互平行并且垂直于所述成像系统的光轴；穿过所述平行表面来分离被固定的所述第一晶片与所述第二晶片，由此形成多个光学叠层，每个光学叠层均包括成像系统；将光学叠层固定到具有工作区域的检测器基板；以及在所述检测器基板的底面上形成导电器件，所述导电器件适于对所述相 机系统进行表面安装。
54、 根据权利要求53所述的方法，所述方法还包括形成从所述工作区域 到所述导电器件巻绕所述检测器基板的边缘的电互连。
55、 根据权利要求53所述的方法，所述方法还包括在相对的平行表面上 的固定区域之间设置间隔结构。
56、 根据权利要求55所述的方法，其中所述间隔结构是粘合剂。
57、 根据权利要求56所述的方法，所述方法还包括在所述粘合剂中穿孔 出光路。
58、 根据权利要求53所述的方法，所述方法还包括以下步骤 设置电路板；以及通过回流焊料来固定所述导电器件与所述电路板。
59、 根据权利要求58所述的方法，其中所述导电器件是所述焊料。
全文摘要
一种相机系统，该相机系统可以包括光学叠层，其包括两个基板，所述光学叠层形成成像系统，每个基本均具有相互平行并与所述成像系统的光轴相垂直的两个表面，所述光学叠层包括所述两个基板的相对的表面上的固定区域，所述两个基板在它们相应的固定区域被于晶圆级固定在一起，所述两个基板的所述表面中的至少一个表面包括所述成像系统的折射表面；检测器基板，其具有工作区域；以及覆盖结构，其至少保护所述检测器基板的工作区域，所述光学叠层被固定到所述覆盖结构的上表面。
文档编号H01L27/148GK101512768SQ200780033627
公开日2009年8月19日 申请日期2007年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者罗伯特·D·泰科斯特, 詹姆斯·E·莫里斯, 迈克尔·R·费尔德曼 申请人:德萨拉北美公司