图像传感器封装及其制造方法转让专利
申请号 : CN200510076348.X
文献号 : CN1722456B
文献日 : 2010-05-05
发明人 : 徐炳林 , 都载天 , 孔永哲 , 李硕远
申请人 : 三星电子株式会社
摘要 :
一种图像传感器封装的组装方法包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；提供一外壳条，所述外壳条具有多个外壳；在将外壳条贴附到衬底上之后，贴附透明盖板以密封外壳条上的多个外壳的孔；以及连续切割所述透明盖板、所述外壳条和所述衬底，将所述图像传感器封装彼此分开。在分开的图像传感器封装上组装套管。其中分开图像传感器封装包括：利用第一刀片切割透明盖板的第一部分，将透明盖板分割成多个窗口，每个窗口密封相应外壳的相应孔之一并暴露外壳条的第一部分；以及利用有效切割宽度窄于第一刀片的第二刀片切割外壳条的第一部分以及其下方的衬底。因此在窗口和外壳条之间形成台阶，该台阶可以用作安装套管和/或透镜组时的对准销。
权利要求 :
1.一种图像传感器封装的组装方法，包括：
提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；
向所述衬底贴附一外壳条，其包括多个外壳，所述外壳对应于所述衬底上多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均包括孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；
贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；
连续切割所贴附的透明盖板、所述外壳条和所述衬底，将所述图像传感器封装彼此分开；
在分开的图像传感器封装上组装套管，所述套管具有对应于所述外壳的孔的套管孔；
将透镜组插入所述套管；以及
密封所述套管的入口区，以将所述透镜组固定在套管之内，其中分开所述图像传感器封装包括：
利用第一刀片切割所述透明盖板的第一部分，将所述透明盖板分割成多个窗口，每个窗口密封相应外壳的相应孔之一并暴露所述外壳条的第一部分；以及利用有效切割宽度窄于所述第一刀片的第二刀片切割所述外壳条的第一部分以及其下方的衬底。
2.如权利要求1所述的图像传感器封装的组装方法，其中所述透明盖板的贴附包括：在所述衬底和所述透明盖板之间的接触面上沉积凝胶型粘合剂；以及通过将所述衬底和透明盖板向所述外壳条热压，硬化所述凝胶型粘合剂。
3.如权利要求2所述的图像传感器封装的组装方法，进一步包括在所述凝胶型粘合剂硬化期间执行抽真空工序。
4.如权利要求1所述的图像传感器封装的组装方法，其中所述套管以圆柱形形成，所述圆柱形具有光滑的正圆柱内表面且相对于所述透明盖板的水平表面垂直取向。
5.如权利要求1所述的图像传感器封装的组装方法，其中插入所述透镜组包括：提供将要被插入所述套管中的透镜；
在所述透镜和透明盖板之间对准间隔器；
在所述透镜上对准光圈；
将所述透镜、间隔器和光圈插入所述套管；以及使用第一粘合剂将所述光圈粘结到所述套管的上缘表面。
6.如权利要求5所述的图像传感器封装的组装方法，进一步包括使用第二粘合剂将所述间隔器、透镜和光圈彼此粘贴起来。
7.如权利要求5所述的图像传感器封装的组装方法，其中插入所述透镜组进一步包括：在所述透镜上对准第二间隔器；以及
在所述第二间隔器上对准第二透镜。
8.一种图像传感器封装的组装方法，包括：
提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；
提供一外壳条，其具有多个外壳，每个所述外壳具有对应于相应图像传感器的有效表面的孔；
在所述衬底上贴附所述外壳条和透明盖板；
连续切割所贴附的透明盖板、所述外壳条和所述衬底，将所述图像传感器封装彼此分开；
在分开的图像传感器封装上组装套管，所述套管具有对应于所述多个外壳的相应一个的孔的孔；以及在所述套管的孔内插入并粘贴透镜组，
其中分开所述图像传感器封装包括：
利用第一刀片切割所述透明盖板的第一部分，将所述透明盖板分割成多个窗口，每个窗口密封相应外壳的相应孔之一并暴露所述外壳条的第一部分；以及利用有效切割宽度窄于所述第一刀片的第二刀片切割所述外壳条的第一部分以及其下方的衬底。
9.一种图像传感器封装的组装方法，包括：
在衬底上安装多个图像传感器；
向所述衬底粘贴一外壳条，其具有多个外壳，所述外壳对应于所述多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均具有孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；
贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；
利用第一刀片切割所述透明盖板的第一部分，将所述透明盖板分割成多个密封相应外壳的孔的窗口，以便暴露所述外壳条的第一部分；
向所述外壳条的暴露的第一部分贴附一套管条，所述套管条包括多个套管，所述多个套管中的每个至少连接到另外一个；以及利用有效切割宽度窄于第一刀片的第二刀片通过所述套管条和衬底的第一部分切割，藉此将所述多个图像传感器封装彼此分开。
10.如权利要求9所述的图像传感器封装的组装方法，其中所述套管条通过注入模制工艺形成。
11.如权利要求9所述的图像传感器封装的组装方法，其中所述套管条的贴附包括在所述套管条和外壳条之间或所述套管条和窗口之间涂布粘合剂。
12.如权利要求9所述的图像传感器封装的组装方法，其进一步包括：将透镜组插入每个套管的孔中，所述透镜组与所述多个图像传感器的相应一个光学准直地插入；以及密封每个套管的入口以固定所述相应的透镜组。
13.如权利要求9所述的图像传感器封装的组装方法，其中切去所述盖板的一部分，使得在分开的透明盖板设置在所述外壳条上时，所述分开的透明盖板能够覆盖所述孔。
14.一种图像传感器封装的组装方法，包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；
向所述衬底贴附一外壳条，其具有多个外壳，所述外壳对应于所述多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均具有孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；
贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；
在所述透明盖板上贴附套管条，所述套管条具有多个彼此连接的套管；以及沿所述套管条中间的宽阔区域进行切割工艺，将所述多个图像传感器封装彼此分开，其中在所述套管条贴附到所述透明盖板上之前，切割所述盖板，且这样进行盖板的切割和所述外壳条的暴露部分和衬底的切割，使得盖板的切割表面能够比外壳条的暴露部分和衬底的切割表面更靠里。
15.如权利要求14所述的图像传感器封装的组装方法，其中所述套管条通过注入模制工艺形成。
16.如权利要求14所述的图像传感器封装的组装方法，其中如此进行所述盖板的切割，使得通过切割盖板获得的分开的部分设置在所述外壳条上时，所述分开的部分能够覆盖所述孔。
17.如权利要求14所述的图像传感器封装的组装方法，其中这样进行所述套管条的切割，使得设置在所述套管条下方的外壳条和衬底能够在单个工序中切割，从而所述套管条、外壳条和衬底的切割表面能够位于同一平面上。
18.如权利要求14所述的图像传感器封装的组装方法，其中分开的所述透明盖板比分开的所述外壳小但比所述孔大。
19.一种图像传感器封装的组装方法，包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；
在所述衬底上安装外壳条，所述外壳条具有多个外壳，每个外壳均具有对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面的孔；
在所述衬底上贴附所述外壳条和透明盖板；
在所述透明盖板上安装套管条，所述套管条包括多个与相应外壳的孔对准的套管，所述套管用于将相应的透镜组接收于其中；
将所述多个图像传感器封装彼此分开；以及
将多个透镜组插入分开的多个图像传感器的多个套管中，其中在所述套管条安装到所述透明盖板上之前，切割所述盖板，且这样进行盖板的切割和所述外壳条的暴露部分和衬底的切割，使得盖板的切割表面能够比外壳条的暴露部分和衬底的切割表面更靠里。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种用于电子元件的封装，尤其涉及一种图像传感器封装(image sensor package)及其制造方法。
背景技术
图像传感器是一种将光信息转换为电信号的半导体器件。图像传感器通常分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器、或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。对图像传感器进行封装以保护图像传感器的光电系统并允许光作用在图像传感器的光接收表面或有效表面(active surface)上。
因此典型的图像传感器封装包括外壳和窗口，通过该窗口将光传送到光接收有效表面。图像传感器封装还可以包括由透镜支架支撑的透镜，与图像传感器的有效表面适当对齐。在本例中，透镜支架安装在形成于外壳上的孔上。
在2002年11月19日发布的Webster的名为“MOLDED IMAGE SENSORPACKAGE HAVING LENS HOLDER(具有透镜支架的模制图像传感器封装)”的美国专利No.6492774B1中，讨论了一种这样的图像传感器封装例子，其具有透镜和透镜支架。在其中公开的图像传感器封装中，在圆形透镜支架的外周(outer circumference)上形成螺纹，外壳装备有圆孔，其中插入透镜支架。在孔的内周上也形成螺纹，使得透镜支架可以在孔内进行螺纹耦合。这种安装过程必须要对每个图像传感器封装进行重复。可能无需说明，此类安装是费力、费时且成本高昂的。
不能令人满意的是，当将透镜支架旋入外壳孔中时，在配合的螺纹之间会发生摩擦。由于这种螺纹磨擦，配合的螺纹易于磨损。这种磨损在外壳孔之内造成了自由颗粒(free particle)。此类自由颗粒遮挡了光路并在图像感测操作期间生成无法补偿的误差。此外，难以精确控制透镜支架旋入孔中的过程。结果，以后需要调节透镜的焦点，以便实现最佳光学校准和成像性能。
因此，需要一种图像传感器封装，其在制造过程中能防止生成不良的自由微粒。还需要这样一种制造方法，其中可以同时将多个图像传感器装配到相应的封装中。
因此典型的图像传感器封装包括外壳和窗口，通过该窗口将光传送到光接收有效表面。图像传感器封装还可以包括由透镜支架支撑的透镜，与图像传感器的有效表面适当对齐。在本例中，透镜支架安装在形成于外壳上的孔上。
在2002年11月19日发布的Webster的名为“MOLDED IMAGE SENSORPACKAGE HAVING LENS HOLDER(具有透镜支架的模制图像传感器封装)”的美国专利No.6492774B1中，讨论了一种这样的图像传感器封装例子，其具有透镜和透镜支架。在其中公开的图像传感器封装中，在圆形透镜支架的外周(outer circumference)上形成螺纹，外壳装备有圆孔，其中插入透镜支架。在孔的内周上也形成螺纹，使得透镜支架可以在孔内进行螺纹耦合。这种安装过程必须要对每个图像传感器封装进行重复。可能无需说明，此类安装是费力、费时且成本高昂的。
不能令人满意的是，当将透镜支架旋入外壳孔中时，在配合的螺纹之间会发生摩擦。由于这种螺纹磨擦，配合的螺纹易于磨损。这种磨损在外壳孔之内造成了自由颗粒(free particle)。此类自由颗粒遮挡了光路并在图像感测操作期间生成无法补偿的误差。此外，难以精确控制透镜支架旋入孔中的过程。结果，以后需要调节透镜的焦点，以便实现最佳光学校准和成像性能。
因此，需要一种图像传感器封装，其在制造过程中能防止生成不良的自由微粒。还需要这样一种制造方法，其中可以同时将多个图像传感器装配到相应的封装中。
发明内容
在其他方面之中本发明提供了一种制造多个图像传感器封装的方法，该方法同时有效地防止了可能污染光路并影响图像质量的自由颗粒的产生。本发明还提供了一种通过这种方法制造的图像传感器封装。
在根据本发明的一个实施例的图像传感器封装组装方法中，多个外壳和/或多个套管(barrel)同时组装在衬底上规则排列的相应的图像传感器上。
首先，以规则的阵列将多个图像传感器安装在衬底上。然后将一条排列方式完全相同的多个外壳安装在衬底上。每个外壳都包括开口，例如与相应的图像传感器的有效表面对准的孔，还包括外围盖(peripheral cap)，用于咬合图像传感器的外围边缘。
接着，在安装了衬底的外壳条(housing strip)上粘贴用于密封孔的透明盖板。接着，连续切割透明盖板、外壳条和衬底，将所得的图像传感器封装彼此分开。
套管组装在每个分开的图像传感器封装上，且透镜组插入每个套管。每个透镜组都包括一个或多个透镜以及一个或多个设置在透镜和盖板之间和/或透镜之间的间隔器。或者，在分开图像传感器封装之前，将具有多个彼此连接的套管的套管条(barrel strip)贴附到外壳条和/或盖板上。套管条由注入模制(injection molding)形成，套管的长轴垂直设置在透明盖板上。
在本发明的一个实施例中，套管包括光滑、圆形内表面，其平滑而简单地容纳滑入其中的透镜组。
在另一实施例中，图像传感器封装的组装方法包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；提供一外壳条，其包括多个外壳，所述外壳对应于所述衬底上多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均包括孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；将所述外壳条粘贴到所述衬底上；贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；以及切割所述透明盖板、所述外壳条和所述衬底，将所述多个图像传感器封装彼此分开。
优选地，所述多个图像传感器封装的分开包括切割所述盖板以暴露所述外壳条的一部分以及切割所述衬底和所述外壳条的暴露部分。
更为优选地，这样进行盖板的切割和外壳条的暴露部分和衬底的切割，使得盖板的切割表面能够比外壳条的暴露部分和衬底的切割表面更靠里。此外，这样进行盖板的切割和外壳条的暴露部分和衬底的切割，使得盖板的切割表面与外壳条的暴露部分和衬底的切割表面位于同一平面上。此外，可以如此进行盖板的切割，使得当分开的盖板被设置在外壳条上时，分开的盖板的尺寸能够覆盖孔。
在又一实施例中，图像传感器封装的组装方法包括：在衬底上安装多个图像传感器；向所述衬底粘贴一外壳条，其具有多个外壳，所述外壳对应于所述多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均具有孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；利用第一刀片切割所述透明盖板的第一部分，将所述透明盖板分割成多个密封相应外壳的孔的窗口，以便暴露所述外壳条的第一部分；向所述外壳条的暴露的第一部分贴附一套管条，所述套管条包括多个套管，所述多个套管中的每个至少连接到另外一个；以及利用有效切割宽度窄于第一刀片的第二刀片通过所述套管条和衬底的第一部分切割，藉此将所述多个图像传感器封装彼此分开。
优选地，这样进行所述套管条的切割，使得设置在所述套管条下方的外壳条和衬底能够在单次工序中切割，从而所述套管条、外壳条和衬底的切割表面能够位于同一平面上。
优选地，切去所述盖板的一部分，使得在分开的透明盖板设置在所述外壳条上时，分开的透明盖板能够覆盖所述孔。
在又一实施例中，图像传感器封装的组装方法包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；向所述衬底贴附一外壳条，其具有多个外壳，所述外壳对应于所述多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均具有孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；在所述透明盖板上贴附套管条，所述套管条具有多个彼此连接的套管；以及沿所述套管条中间的宽阔区域进行切割工艺，将所述多个图像传感器封装彼此分开.
优选地，所述图像传感器封装的组装方法可以进一步包括，在所述套管条贴附到所述透明盖板上之前，切割所述盖板。
在另一实施例中，图像传感器封装的组装方法包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；向所述衬底贴附一外壳条，所述外壳条具有多个外壳，所述外壳对应于所述衬底上的多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳中至少一个具有用于围绕所述多个图像传感器中相应一个的孔；以及将分开的个体(individual)透明盖板粘贴在所述多个外壳的至少一个孔中。所述方法可以进一步包括切割所述外壳条和衬底，以提供多个个体的图像传感器封装。
此外，所述方法进一步包括在每个个体图像传感器封装上组装套管，所述套管具有与所述多个外壳的相应一个的孔对准的开口。最后，所述方法可以进一步包括将透镜组插入每个套管的开口中。
在根据本发明的一个实施例的图像传感器封装组装方法中，多个外壳和/或多个套管(barrel)同时组装在衬底上规则排列的相应的图像传感器上。
首先，以规则的阵列将多个图像传感器安装在衬底上。然后将一条排列方式完全相同的多个外壳安装在衬底上。每个外壳都包括开口，例如与相应的图像传感器的有效表面对准的孔，还包括外围盖(peripheral cap)，用于咬合图像传感器的外围边缘。
接着，在安装了衬底的外壳条(housing strip)上粘贴用于密封孔的透明盖板。接着，连续切割透明盖板、外壳条和衬底，将所得的图像传感器封装彼此分开。
套管组装在每个分开的图像传感器封装上，且透镜组插入每个套管。每个透镜组都包括一个或多个透镜以及一个或多个设置在透镜和盖板之间和/或透镜之间的间隔器。或者，在分开图像传感器封装之前，将具有多个彼此连接的套管的套管条(barrel strip)贴附到外壳条和/或盖板上。套管条由注入模制(injection molding)形成，套管的长轴垂直设置在透明盖板上。
在本发明的一个实施例中，套管包括光滑、圆形内表面，其平滑而简单地容纳滑入其中的透镜组。
在另一实施例中，图像传感器封装的组装方法包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；提供一外壳条，其包括多个外壳，所述外壳对应于所述衬底上多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均包括孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；将所述外壳条粘贴到所述衬底上；贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；以及切割所述透明盖板、所述外壳条和所述衬底，将所述多个图像传感器封装彼此分开。
优选地，所述多个图像传感器封装的分开包括切割所述盖板以暴露所述外壳条的一部分以及切割所述衬底和所述外壳条的暴露部分。
更为优选地，这样进行盖板的切割和外壳条的暴露部分和衬底的切割，使得盖板的切割表面能够比外壳条的暴露部分和衬底的切割表面更靠里。此外，这样进行盖板的切割和外壳条的暴露部分和衬底的切割，使得盖板的切割表面与外壳条的暴露部分和衬底的切割表面位于同一平面上。此外，可以如此进行盖板的切割，使得当分开的盖板被设置在外壳条上时，分开的盖板的尺寸能够覆盖孔。
在又一实施例中，图像传感器封装的组装方法包括：在衬底上安装多个图像传感器；向所述衬底粘贴一外壳条，其具有多个外壳，所述外壳对应于所述多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均具有孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；利用第一刀片切割所述透明盖板的第一部分，将所述透明盖板分割成多个密封相应外壳的孔的窗口，以便暴露所述外壳条的第一部分；向所述外壳条的暴露的第一部分贴附一套管条，所述套管条包括多个套管，所述多个套管中的每个至少连接到另外一个；以及利用有效切割宽度窄于第一刀片的第二刀片通过所述套管条和衬底的第一部分切割，藉此将所述多个图像传感器封装彼此分开。
优选地，这样进行所述套管条的切割，使得设置在所述套管条下方的外壳条和衬底能够在单次工序中切割，从而所述套管条、外壳条和衬底的切割表面能够位于同一平面上。
优选地，切去所述盖板的一部分，使得在分开的透明盖板设置在所述外壳条上时，分开的透明盖板能够覆盖所述孔。
在又一实施例中，图像传感器封装的组装方法包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；向所述衬底贴附一外壳条，其具有多个外壳，所述外壳对应于所述多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳的每个均具有孔和腔，所述孔对应于所述多个图像传感器的相应一个的有效表面，所述腔用于在其中至少部分地接收所述多个图像传感器的相应一个；贴附透明盖板以密封所述外壳条上的多个外壳的孔；在所述透明盖板上贴附套管条，所述套管条具有多个彼此连接的套管；以及沿所述套管条中间的宽阔区域进行切割工艺，将所述多个图像传感器封装彼此分开.
优选地，所述图像传感器封装的组装方法可以进一步包括，在所述套管条贴附到所述透明盖板上之前，切割所述盖板。
在另一实施例中，图像传感器封装的组装方法包括：提供一衬底，其上安装有多个图像传感器；向所述衬底贴附一外壳条，所述外壳条具有多个外壳，所述外壳对应于所述衬底上的多个图像传感器的排列而排列，所述多个外壳中至少一个具有用于围绕所述多个图像传感器中相应一个的孔；以及将分开的个体(individual)透明盖板粘贴在所述多个外壳的至少一个孔中。所述方法可以进一步包括切割所述外壳条和衬底，以提供多个个体的图像传感器封装。
此外，所述方法进一步包括在每个个体图像传感器封装上组装套管，所述套管具有与所述多个外壳的相应一个的孔对准的开口。最后，所述方法可以进一步包括将透镜组插入每个套管的开口中。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示范性实施例，本发明的上述和其他特性和优点将会更加明显。
图1A和1B分别是根据本发明一个实施例的衬底的截面图和立体图，该衬底上规则地排列多个图像传感器封装。
图2A和2B分别是根据本发明一个实施例的用于图像传感器封装的外壳条的截面图和立体图。
图3是根据本发明一个实施例的图像传感器封装盖板的立体图。
图4A和4B分别是根据本发明一个实施例的、在安装有多个图像传感器的衬底上组装外壳条和盖板的工艺的立体图和截面图。
图5A和5B为示出根据本发明一个实施例的用于将图像传感器封装彼此分开的两步工艺的截面图。
图6A和6B为根据本发明的已组装图像传感器封装的可选实施例的截面图。
图7A和7B示出根据本发明一个实施例的、用于将透镜组组装到独立的图像传感器封装上的两步工艺的截面图。
图8为示出根据本发明一个实施例的用于图像传感器封装的套管条的截面图。
图9为示出根据本发明一个实施例的工艺截面图，该工艺用于制备一图像传感器封装组件，以在其上安装套管条。
图10为示出根据本发明一个实施例的工艺截面图，该工艺用于在已制备的图像传感器封装组件上安装套管条。
图11为根据本发明一个实施例的工艺截面图，该工艺用于分离配备有套管的图像传感器封装。
图12为示出根据本发明一个实施例配备有套管的图像传感器封装的截面图。
图13到16示出了根据本发明的另一实施例的工艺，该工艺用于将分离的各透明盖板组装到外壳条组件上。
图1A和1B分别是根据本发明一个实施例的衬底的截面图和立体图，该衬底上规则地排列多个图像传感器封装。
图2A和2B分别是根据本发明一个实施例的用于图像传感器封装的外壳条的截面图和立体图。
图3是根据本发明一个实施例的图像传感器封装盖板的立体图。
图4A和4B分别是根据本发明一个实施例的、在安装有多个图像传感器的衬底上组装外壳条和盖板的工艺的立体图和截面图。
图5A和5B为示出根据本发明一个实施例的用于将图像传感器封装彼此分开的两步工艺的截面图。
图6A和6B为根据本发明的已组装图像传感器封装的可选实施例的截面图。
图7A和7B示出根据本发明一个实施例的、用于将透镜组组装到独立的图像传感器封装上的两步工艺的截面图。
图8为示出根据本发明一个实施例的用于图像传感器封装的套管条的截面图。
图9为示出根据本发明一个实施例的工艺截面图，该工艺用于制备一图像传感器封装组件，以在其上安装套管条。
图10为示出根据本发明一个实施例的工艺截面图，该工艺用于在已制备的图像传感器封装组件上安装套管条。
图11为根据本发明一个实施例的工艺截面图，该工艺用于分离配备有套管的图像传感器封装。
图12为示出根据本发明一个实施例配备有套管的图像传感器封装的截面图。
图13到16示出了根据本发明的另一实施例的工艺，该工艺用于将分离的各透明盖板组装到外壳条组件上。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明做更为充分的介绍，附图中示出了本发明的示范性实施例。不过，本发明可以许多不同的形式实现，不应解释为受限于此处所述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻完整，以及向本领域的技术人员完全地传达本发明的思想。
在本发明的一个实施例中，图像传感器封装包括安装在衬底上的图像传感器、保护所述图像传感器且配备有孔的外壳，以及安装在所述孔上的窗口。还公开了其组装方法。在本发明的另一实施例中，图像传感器配备有附于所述窗口和/或所述外壳的套管。还公开了其组装方法。装入所述套管的透镜组包括一个或多个透镜以及间隔器，该间隔器调节和保持透镜和图像传感器有效表面之间以及透镜自身之间的距离。
所述外壳、窗口、和/或套管可以如此进行组装，使得在衬底上安装并对准多个规则排列的图像传感器。还可以执行透镜组插入相应套管的工艺，使得在所述衬底上安装和对准图像传感器。换言之，可以执行封装工艺或组件装配工艺，使得在衬底上贴附和对准图像传感器。
为了同时封装多个图像传感器，提供了一种外壳条，其中将各图像传感器的多个外壳彼此连接。此外，不必为每个图像传感器提供独立的窗口。作为替代，在所述外壳条上贴附单个大的红外(IR)滤色玻璃窗口，以覆盖在衬底上规则排列的所有图像传感器。在完成装配工艺之后，可以各个切割为玻璃窗口所覆盖的图像传感器。
此外，在所述窗口和/或外壳上贴附一套管条，在该套管条中用于相应图像传感器的多个套管彼此连接，在完成装配工艺之后，将所述套管彼此单独分割。当套管条组装完和/或套管彼此分割开时，通过滑动将具有一个或多个透镜和一个或多个间隔器的透镜组插入并贴附到窗口中。
下文将结合附图描述本发明的优选实施例。
图1A和1B示出了根据本发明的一个实施例的衬底，其上规则排列了多个图像传感器封装。
多个图像传感器200优选在衬底100上排列成规则正交阵列，使其有效表面201朝上。图像传感器200可以由CCD图像传感器或CMOS图像传感器形成，其中CMOS图像传感器中，在CMOS器件上使用一热电陶瓷。衬底100可以由芯片承载衬底形成，例如印刷电路板(PCB)、铝基陶瓷板、塑料玻璃层压衬底、带基衬底或柔性PCB(FPCB)。可以在所述衬底100的背面上提供连接端子105，FPCB或插座电连接到其上。
为了在衬底100上贴附多个图像传感器200，在衬底100和每个图像传感器200之间设置粘合剂层(未示出).图像传感器200通过焊接在互连焊盘101上的焊丝103电连接至衬底100.不过，本发明不仅仅局限于该实施例，在本发明的精神和范围内，通过利用任何适合的连接技术，例如倒装芯片技术可能有所变化.当在衬底100上对准并贴附图像传感器200时，但在衬底100针对相应的图像传感器200切割成多个部分之前，进行后续的封装组装工序，例如外壳装配工序、窗口装配工序、套管装配工序、透镜装配工序等.
图2A和2B示出了根据本发明的一个实施例的图像传感器封装的外壳条。
为了组装保护相应图像传感器200的外壳310，使用了外壳条300，在外壳条300上将相应的图像传感器200的外壳彼此连接。通过将外壳条300(包括彼此连接的外壳310)安装在衬底100上，在衬底100上图像传感器200周围同时组装了多个外壳310。可以通过注入模制工艺形成具有彼此连接的外壳310的此类外壳条300。因此，形成外壳条300，使得它可以贴附在界定于图像传感器200之间的衬底100的部分上，同时允许外壳310围住相应的图像传感器200。从图2A和2B可以看出，每个外壳310都有对应于相应的图像传感器200的有效表面201的孔311。
优选地，外壳310配置为边框形状(rim-shape)，或配置为周边罩(circumferential cap)，如将要看到的，外壳310咬合或锁住图像传感器200的边缘。外壳条300通过将边框彼此连接形成。在外壳310和图像传感器200之间形成间隙，藉此限定一凹部或空腔312，其容纳所述图像传感器200。换言之，实施例的图像传感器封装基本形成在空气腔型封装中。外壳310的内部高度设计得比图像传感器200大，使得如果使用引线接合技术电连接图像传感器200至衬底100时，焊丝103的线圈高度稍小于外壳310的高度。外壳条300可以由适于注入模制工艺的塑料或陶瓷材料形成。
如图2B所示，由于外壳条300形成为连接均具有腔312和孔311的外壳的简单结构，因此容易通过注入模制工艺形成外壳条300。
图3示出了根据本发明的一个实施例的图像传感器封装窗口用的盖板。
提供一窗口以密封孔311，藉此保护设置在外壳310中的图像传感器200，同时允许光通过孔311入射到图像传感器200的有效表面上。在该实施例中，为窗口提供了盖板400。盖板400安装在外壳条300上。换言之，对该实施例而言，窗口不是各自组装在相应的图像传感器上的，相反，将大尺寸的盖板400组装到外壳条300上，以同时密封相应外壳310的所有孔311。
在图像传感器封装技术中，窗口通常由玻璃衬底形成，其起到红外滤光片的作用。因此，盖板400可以由IR滤波玻璃衬底形成，其尺寸基本覆盖图1A所示的衬底100的全部。
如上所述，外壳条300对准且安装在所述衬底100上，使得外壳310可以与排列在衬底100上的相应图像传感器200对准。盖板400贴附在外壳条300上，以密封相应外壳310的所有孔311。亦即，外壳条300的上表面303(参考图2A)接触盖板400，而外壳条300的下表面304接触衬底100。参考图4A和4B可以更好地理解这一点。
图4A和4B示出了根据本发明一个实施例的工艺，该工艺用于将外壳条和盖板组装到衬底上，其中衬底上排列了多个图像传感器。
通过合适的方法，例如粘合剂，将衬底100、外壳条300和盖板400彼此粘附。例如，如图4B所示，第一粘合剂层510涂布到外壳条300的下表面304(参考图2A)上，然后粘贴到衬底100上。由于下表面304对应着图像传感器200中间界定的衬底100的暴露部分，因此形成在下表面304上的第一粘合剂层510粘贴到衬底100的暴露部分上，从而提供了密封。
第一粘合剂层510可以由环氧树脂制成.优选地，环氧树脂处于B阶段中，而不是A阶段中，B阶段为凝胶，而A阶段为液体.通常，众所周知，通过适当温度的固化过程环氧树脂从A阶段转换到B阶段.与此类似，通过适当温度的固化过程环氧树脂进一步从B阶段转换到C阶段，C阶段是一固体.
通过利用B阶段的环氧树脂形成第一粘合剂层510，拿放外壳条300就变得更加容易。这与使用A阶段的环氧树脂的情况相反。在通过由半固体环氧树脂制成的第一粘合剂层510将外壳条300贴附到衬底100上时，为第一粘合剂层510执行温度固化过程，藉此固化第一粘合剂层510并将外壳条300牢固贴附到衬底100上。
将第二粘合剂层520(参考图4B)涂布到外壳条300的上表面并将盖板400粘贴到第二粘合剂层520。第二粘合剂层520也由B阶段环氧树脂制成。将盖板400粘贴到第二粘合剂层520上之后，进行温度固化过程固化第二粘合剂层520。本领域技术人员要理解，除了两个不同的温度固化过程之外，还可以在衬底100和盖板400分别被粘贴到第一和第二粘合剂层510和520之后仅执行一次温度固化过程。
此时，温度固化过程可以包括抽真空过程和热压过程。如果腔312中存在空气或气体，由于在热压过程中空气或气体膨胀图像传感器封装可能会破裂。为了防止这种情况，在进行热压过程之前执行抽气过程以抽空外壳310的腔中的空气或气体。如上所述，图像传感器200被衬底100、外壳条300和盖板400的组件完全封闭。
图5A和5B示出了根据本发明实施例的用于将图像传感器封装彼此分开的两步工艺。
本领域的技术人员要理解，衬底、外壳条和盖板的图像传感器封装组件600已制作完成。不过为了以有用的方式利用单个的图像传感器封装，接下来对它进行切、锯、划线掰断或程序处理，以分配个体的图像传感器。如所公知，该切割工艺可以是分步切割工艺或单次切割工艺，在分步切割工艺中执行多次切割工序，而在单次切割工艺中，仅执行一次切割工序。
例如，如图5A所示，可以使用第一刀片610切割盖板400，使得窗口401可以彼此分开。第一刀片610除去了盖板400在窗口401之间界定的部份，使得窗口401之间的间隙可以较宽些。结果，如图所示，暴露出贴附到盖板400上的外壳条300的部分。
如图5B所示，接着利用第二刀片620切割外壳条300的每个暴露部分的中间部分，将外壳310彼此分开。利用第一刀片610通过第一次切割工序形成的窗口401之间的间隙宽于由第二刀片620形成的间隙，使得已分开外壳310的上表面的部分暴露。亦即，第一刀片610的切割宽度大于第二刀片620，因此在窗口401和支撑窗口401的外壳310之间能够形成台阶。如果在窗口401上安装套管和/或透镜组，该台阶可以用作对准销(alignment key)。该透镜组和套管的特征将在下文详细描述。
如上所述，通过上述切割工序或另一种适当的分割工序，组件600上的图像传感器封装被彼此分割开。此外，由于切割工艺是对整个衬底100进行以制作多个分立的图像传感器封装的，处理效率得到了提高，因此降低了成本。
根据本实施例，这样进行盖板400的切割和外壳条300的暴露部分和衬底100的切割，使得盖板400的切割表面能够比外壳条300的暴露部分和衬底100的切割表面更靠里。此外，可以如此进行盖板400的切割，使得当分开的盖板401被设置在外壳条300上时，分开的盖板或窗口401能够覆盖孔311。分开的盖板401可以比分开的外壳310小，但比孔311大。
图6A和6B示出了根据本发明实施例的、组装好的图像传感器封装。
从组件600分开的图像传感器封装包括作为芯片载体的衬底100、设置在衬底100上的图像传感器200、设置在衬底100上、咬合图像传感器200外围边缘的外壳310、以及密封外壳310的孔311的窗口401。
参照图1A到5B所述的图像传感器封装的组装方法可以容易简单地应用到图6B所示的双芯片封装和图6A所示的单芯片封装上。
如图6B所示，双芯片封装与单芯片封装的不同之处在于，两个芯片200和210彼此叠置。
举例来说，数字信号处理器210安装在衬底100上，且形成焊丝104。使用芯片粘合剂层250将图像传感器200叠置在数字信号处理器210上。然后，如上所述和图示的，组装外壳条300和盖板400，切割并分配各层，从而提供图6B所示的分立的、双芯片封装。
本领域的技术人员要理解，图像传感器封装601或602可以通过连接端子105电连接至PCB或FPCB。本发明的图像传感器封装的应用包括各种成像应用，例如条形码读出器、扫描仪、照相机等。重要的是，本发明的图像传感器封装比常规的图像传感器封装质量更高、成本更低。
上述图像传感器封装的组装方法还可以用于制造透镜组在红外滤光片窗口上对准的图像传感器封装。
图7A和7B示出了根据本发明一个实施例的用于将透镜组组装到分立的图像传感器封装上的两步工艺。
共同参考图6A、7A和7B，套管810安装在图6A所示的图像传感器封装601上。套管810通过粘合剂层(未示出)粘贴到外壳310的暴露上表面303上。或者，套管810可以通过粘合剂层粘贴到窗口401上，其还可以同时粘贴到暴露的上表面303和窗口401上。粘合剂层可以由适当的粘合剂制成，诸如能够通过例如紫外线(UV)的光硬化的环氧树脂基材料。如图5A和5B所示，图6A所示的封装还可以配备有在外壳310的上表面303和窗口401之间形成的台阶。在窗口401上对准套管810时，该台阶可以用作对准销。
套管810具有与对应图像传感器200的有效表面201对准的孔811。套管810可以通过注入模制工艺由塑料制成。这样，虽然在图像传感器封装601上组装了套管810，如图7A和7B所示，可以以条状部件的形式交替形成多个规则排列的诸如套管810的套管并组装在外壳条300上。
接着，将透镜组700组装到套管810的孔811之内。透镜组700包括一个或多个透镜710和715以及设置在透镜710和715之间和/或透镜710和窗口401之间的一个或多个间隔器730和735。换言之，第一透镜710在第一间隔器730上对准，第二间隔器735在第一透镜710上对准，且第二透镜715在第二间隔器735上对准。透镜入口件737在第二透镜715上对准。
这样的透镜组700平滑地、可滑动地插入套管810的孔811中.构成透镜组700的所有元件的外径经设计，与套管810的孔811的内径匹配.由于套管810具有光滑的内壁，透镜组700能够平滑地滑入套管810中.将透镜部件700插入套管810的孔811中可以通过抽真空装置实现.因为在将本发明的透镜组插入本发明的套管的孔中时不产生螺纹或过盈配合或扭转或其他摩擦，所以执行插入工艺时可以不产生困扰现有技术的图像传感器的任何自由颗粒或其他光学遮挡物.
可以一个接一个地将透镜组700的组件插入套管810中。或者，可以预先组装透镜组700，用粘合剂将其组件彼此粘结，然后可以将整个整体组件一次性插入套管810中。
间隔器730和735根据预设的焦距，保持着有效表面201和透镜710和715之间的间隙。换言之，设置第一间隔器730的厚度，以保持第一透镜710和有效表面201之间的第一预定间隙。如所周知，第一预定间隙参照期望的焦距设定。
由于套管810的内壁是平滑形成的，因此在套管810中可以均匀地保持间隔器730和735与透镜710和715之间的相对位置。
当外壳310的高度、图像传感器200的有效表面201的高度和窗口401的厚度是固定的时，焦距基本上仅取决于第一间隔器730的厚度。因此，后焦距(back focal length，即窗口401和有效表面201之间的长度)是固定的，且焦点由第一间隔器730的厚度简单而直接地调节。当第一间隔器730的厚度按照给定的期望焦距均匀保持时，因为第一间隔器730是在窗口401上对准的，所以能够均匀地保持第一透镜710在有效表面201上的高度。
结果，即使在套管810和透镜组700组装到图像传感器封装601上时，也可以均匀地保持有效表面201和透镜710和715之间的距离，以实现期望的焦距。这意味着在组装过程中可以省略现有技术的图像传感器所需的任何额外的焦点调整过程，由此进一步简化了组装过程。
提供透镜入口件737以防止插入到套管810中的透镜组700活动，该透镜入口件737优选由油墨碳黑或金属制成。为此，在将透镜部分700插入套管810之后，优选通过粘合剂将透镜入口件737粘结到套管810上。由于套管810形成为正圆柱形状，透镜入口件737可以形成为对应于圆柱套管810的环形。这样，透镜入口件737还起到屏蔽层的作用，防止光通过第二透镜715的边缘入射。本领域的技术人员会理解，透镜入口件737有效地起到了照相机的固定开口光圈(fixed-opening iris)的作用。
通过将透镜组700插入套管810并利用粘合剂将透镜组700粘结到套管810上，就实现了图7B所示的图像传感器封装601。
如上所述，如图7A所示，可以在分立的图像传感器封装601上个别地组装套管810。或者，可以在盖板400上组装上面连接了多个套管810的套管条，使得套管810可以贴附到窗口401和/或外壳310上。在这种情况下，应当预先制备通过注入模制工艺制成的套管条。
图8示出了根据本发明一个实施例的图像传感器封装的套管条。
套管条800包括多个周期性正交排列的图7A所示的套管810，它们彼此连接。这样的套管条800可以由注入模制工艺制作。如所周知，套管条800优选由适于注入模制工艺的可塑材料，例如聚碳酸酯和聚苯基硫化物制成。套管条800如此形成，使得套管810的孔811在图2A所示的外壳条300的外壳310的孔311上对准。同样，如图7B所示，套管810下端配有一凹部，其中安装了宽度稍小于外壳310的窗口401。
图9给出了根据本发明实施例的用于制备图像传感器封装组件的工艺，在该组件上将要组装套管条。
首先制备衬底100的组件600(参考图5A和5B)、外壳条300和盖板400，其中组件600上设置了图像传感器200.然后，将盖板400切割成多个对应于相应图像传感器200的部分.举例来说，利用第一刀片610通过锯或其他适当操作将界定在图像传感器200之间的盖板400的部分去除，藉此暴露外壳条300的上表面303的部分.
外壳条300暴露的上表面303和分开的窗口401之间的台阶充当着用于将套管810在图像传感器200的有效表面201上对准的对准销。换言之，套管条800在窗口401已经被间隔开的组件600上对准。
图10示出了根据本发明实施例的、用于将套管条组装到图像传感器封装组件上的工艺。
套管条800的下表面对准并贴附到其上的窗口401已经分开的外壳条300的暴露的上表面303上。此时，举例来说，用可以由紫外线硬化的热固性树脂或环氧树脂制成的粘合剂层将套管条800贴附到外壳条300上。
图11示出了根据本发明实施例的用于分开图像传感器封装的工艺，其中所述每个图像传感器封装都具有来自套管条的套管。
套管810之间界定的套管条800的部分用第二刀片620切割，期间衬底100也被切割成多个部分，藉此将配有套管的图像传感器封装彼此分开。
另一方面，虽未示出，根据本发明的一个方面，可以这样进行套管条800的切割，使得设置在套管条800下方的外壳条300和衬底100可以在单次切割工序中被切割，从而套管条800、外壳条300和衬底100的切割表面可以位于同一平面上。与此类似，虽然也未示出，可以这样进行盖板400的切割和外壳条300的暴露部分和衬底100的切割，使得盖板400的切割表面能够与外壳条300的暴露部分和衬底100的切割表面位于同一平面上。
图12示出了根据本发明实施例的具有套管的图像传感器封装。
如参照图11所示，将均具有套管810的图像传感器封装601彼此分开。通过以上参照图7A所述的工艺将透镜组700组装到分开的图像传感器封装601上，藉此完成图7B所示的图像传感器封装。
当如上述使用套管条800时，由于同时组装均具有套管810的多个图像传感器封装，因此能够提高生产率并且能够显著改善图像传感器封装之间的容差。
图13到16示出了根据本发明的另一实施例的工艺，该工艺用于将分离的各透明盖板组装到外壳条组件上。
参考图13，如参照图1A和1B所述，多个图像传感器1200粘结和排列在衬底1100上，使图像传感器1200的有效表面朝上。此外，如参照图2A和2B所述，均具有孔1311的多个外壳1310彼此连接，以界定外壳条组件1300。
如参照图4A和4B所述，外壳条组件1300粘贴到衬底1100上。如参照图4A和4B所述，如图14所示，多个分立的透明盖板1401排列并粘贴在相应的孔1311之内。
如图14所示，可以在每个孔1311的内周形成支撑突起1315，其上粘附相应的透明盖板1401。
参考图15，如参照图5B所述，利用第三刀片630分开其上组装了相应的透明盖板1401的外壳1310，藉此完成多个个体图像传感器封装605的制作。
参考图16，如参照图7A和7B所述，套管810组装在每个图像传感器封装605上，且透镜组700组装在套管810的孔811之内.结果，可以形成具有透镜组700的图像传感器封装605.
根据本发明的一个方面，能够小型化诸如空气腔型陶瓷引线芯片载体的图像传感器封装，并能够提高成品率。
在典型的CCD中，由于陶瓷封装具有台阶，因此在减小其尺寸和成本方面存在限制。而且，由于要按件处理陶瓷封装，因此工艺复杂化了。此外，在套管部分可能会产生颗粒，因此影响了图像质量，并且必须要经过附加的工艺步骤调节透镜焦点。本发明解决了现有技术器件特有的这些问题。
根据本发明的另一个方面，由于是通过平滑、无摩擦的滑动将透镜组装入套管的，因此能够防止生成自由颗粒或其他污染物。
此外，由于透镜组件是简单插入套管中的，通过参照窗口，即红外滤光片固定的给定后焦距设置透镜组件的间隔器，因此没有生成因螺纹或其他压配合而形成的颗粒，且能够省略额外的焦点调整工序。
由于在外壳条上组装了具有多个红外滤光片窗口的盖板，与逐件地在外壳上组装红外滤光片窗口的情况相比，能够提高处理的效率。
通过多条(multi-strip)组件完成了一系列用于形成图像传感器封装的工序。换言之，在将诸组件彼此组装起来之后，通过锯、或切割、或划线掰断或程序化分割工艺将个体的图像传感器封装彼此分开。因此，有可能实现图像传感器封装的批量生产。
尽管已经参照其示范性实施例对本发明进行了具体展示和描述，本领域的普通技术人员要理解的是，在不背离由权利要求所定义的本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节上做出各种变化。
本申请要求向韩国知识产权局，于2004年6月10提交的韩国专利申请No.10-2004-0042501和于2005年5月3日提交的韩国专利申请No.10-2005-0037018的优先权，在此将其公开全文引入以做参考。
在本发明的一个实施例中，图像传感器封装包括安装在衬底上的图像传感器、保护所述图像传感器且配备有孔的外壳，以及安装在所述孔上的窗口。还公开了其组装方法。在本发明的另一实施例中，图像传感器配备有附于所述窗口和/或所述外壳的套管。还公开了其组装方法。装入所述套管的透镜组包括一个或多个透镜以及间隔器，该间隔器调节和保持透镜和图像传感器有效表面之间以及透镜自身之间的距离。
所述外壳、窗口、和/或套管可以如此进行组装，使得在衬底上安装并对准多个规则排列的图像传感器。还可以执行透镜组插入相应套管的工艺，使得在所述衬底上安装和对准图像传感器。换言之，可以执行封装工艺或组件装配工艺，使得在衬底上贴附和对准图像传感器。
为了同时封装多个图像传感器，提供了一种外壳条，其中将各图像传感器的多个外壳彼此连接。此外，不必为每个图像传感器提供独立的窗口。作为替代，在所述外壳条上贴附单个大的红外(IR)滤色玻璃窗口，以覆盖在衬底上规则排列的所有图像传感器。在完成装配工艺之后，可以各个切割为玻璃窗口所覆盖的图像传感器。
此外，在所述窗口和/或外壳上贴附一套管条，在该套管条中用于相应图像传感器的多个套管彼此连接，在完成装配工艺之后，将所述套管彼此单独分割。当套管条组装完和/或套管彼此分割开时，通过滑动将具有一个或多个透镜和一个或多个间隔器的透镜组插入并贴附到窗口中。
下文将结合附图描述本发明的优选实施例。
图1A和1B示出了根据本发明的一个实施例的衬底，其上规则排列了多个图像传感器封装。
多个图像传感器200优选在衬底100上排列成规则正交阵列，使其有效表面201朝上。图像传感器200可以由CCD图像传感器或CMOS图像传感器形成，其中CMOS图像传感器中，在CMOS器件上使用一热电陶瓷。衬底100可以由芯片承载衬底形成，例如印刷电路板(PCB)、铝基陶瓷板、塑料玻璃层压衬底、带基衬底或柔性PCB(FPCB)。可以在所述衬底100的背面上提供连接端子105，FPCB或插座电连接到其上。
为了在衬底100上贴附多个图像传感器200，在衬底100和每个图像传感器200之间设置粘合剂层(未示出).图像传感器200通过焊接在互连焊盘101上的焊丝103电连接至衬底100.不过，本发明不仅仅局限于该实施例，在本发明的精神和范围内，通过利用任何适合的连接技术，例如倒装芯片技术可能有所变化.当在衬底100上对准并贴附图像传感器200时，但在衬底100针对相应的图像传感器200切割成多个部分之前，进行后续的封装组装工序，例如外壳装配工序、窗口装配工序、套管装配工序、透镜装配工序等.
图2A和2B示出了根据本发明的一个实施例的图像传感器封装的外壳条。
为了组装保护相应图像传感器200的外壳310，使用了外壳条300，在外壳条300上将相应的图像传感器200的外壳彼此连接。通过将外壳条300(包括彼此连接的外壳310)安装在衬底100上，在衬底100上图像传感器200周围同时组装了多个外壳310。可以通过注入模制工艺形成具有彼此连接的外壳310的此类外壳条300。因此，形成外壳条300，使得它可以贴附在界定于图像传感器200之间的衬底100的部分上，同时允许外壳310围住相应的图像传感器200。从图2A和2B可以看出，每个外壳310都有对应于相应的图像传感器200的有效表面201的孔311。
优选地，外壳310配置为边框形状(rim-shape)，或配置为周边罩(circumferential cap)，如将要看到的，外壳310咬合或锁住图像传感器200的边缘。外壳条300通过将边框彼此连接形成。在外壳310和图像传感器200之间形成间隙，藉此限定一凹部或空腔312，其容纳所述图像传感器200。换言之，实施例的图像传感器封装基本形成在空气腔型封装中。外壳310的内部高度设计得比图像传感器200大，使得如果使用引线接合技术电连接图像传感器200至衬底100时，焊丝103的线圈高度稍小于外壳310的高度。外壳条300可以由适于注入模制工艺的塑料或陶瓷材料形成。
如图2B所示，由于外壳条300形成为连接均具有腔312和孔311的外壳的简单结构，因此容易通过注入模制工艺形成外壳条300。
图3示出了根据本发明的一个实施例的图像传感器封装窗口用的盖板。
提供一窗口以密封孔311，藉此保护设置在外壳310中的图像传感器200，同时允许光通过孔311入射到图像传感器200的有效表面上。在该实施例中，为窗口提供了盖板400。盖板400安装在外壳条300上。换言之，对该实施例而言，窗口不是各自组装在相应的图像传感器上的，相反，将大尺寸的盖板400组装到外壳条300上，以同时密封相应外壳310的所有孔311。
在图像传感器封装技术中，窗口通常由玻璃衬底形成，其起到红外滤光片的作用。因此，盖板400可以由IR滤波玻璃衬底形成，其尺寸基本覆盖图1A所示的衬底100的全部。
如上所述，外壳条300对准且安装在所述衬底100上，使得外壳310可以与排列在衬底100上的相应图像传感器200对准。盖板400贴附在外壳条300上，以密封相应外壳310的所有孔311。亦即，外壳条300的上表面303(参考图2A)接触盖板400，而外壳条300的下表面304接触衬底100。参考图4A和4B可以更好地理解这一点。
图4A和4B示出了根据本发明一个实施例的工艺，该工艺用于将外壳条和盖板组装到衬底上，其中衬底上排列了多个图像传感器。
通过合适的方法，例如粘合剂，将衬底100、外壳条300和盖板400彼此粘附。例如，如图4B所示，第一粘合剂层510涂布到外壳条300的下表面304(参考图2A)上，然后粘贴到衬底100上。由于下表面304对应着图像传感器200中间界定的衬底100的暴露部分，因此形成在下表面304上的第一粘合剂层510粘贴到衬底100的暴露部分上，从而提供了密封。
第一粘合剂层510可以由环氧树脂制成.优选地，环氧树脂处于B阶段中，而不是A阶段中，B阶段为凝胶，而A阶段为液体.通常，众所周知，通过适当温度的固化过程环氧树脂从A阶段转换到B阶段.与此类似，通过适当温度的固化过程环氧树脂进一步从B阶段转换到C阶段，C阶段是一固体.
通过利用B阶段的环氧树脂形成第一粘合剂层510，拿放外壳条300就变得更加容易。这与使用A阶段的环氧树脂的情况相反。在通过由半固体环氧树脂制成的第一粘合剂层510将外壳条300贴附到衬底100上时，为第一粘合剂层510执行温度固化过程，藉此固化第一粘合剂层510并将外壳条300牢固贴附到衬底100上。
将第二粘合剂层520(参考图4B)涂布到外壳条300的上表面并将盖板400粘贴到第二粘合剂层520。第二粘合剂层520也由B阶段环氧树脂制成。将盖板400粘贴到第二粘合剂层520上之后，进行温度固化过程固化第二粘合剂层520。本领域技术人员要理解，除了两个不同的温度固化过程之外，还可以在衬底100和盖板400分别被粘贴到第一和第二粘合剂层510和520之后仅执行一次温度固化过程。
此时，温度固化过程可以包括抽真空过程和热压过程。如果腔312中存在空气或气体，由于在热压过程中空气或气体膨胀图像传感器封装可能会破裂。为了防止这种情况，在进行热压过程之前执行抽气过程以抽空外壳310的腔中的空气或气体。如上所述，图像传感器200被衬底100、外壳条300和盖板400的组件完全封闭。
图5A和5B示出了根据本发明实施例的用于将图像传感器封装彼此分开的两步工艺。
本领域的技术人员要理解，衬底、外壳条和盖板的图像传感器封装组件600已制作完成。不过为了以有用的方式利用单个的图像传感器封装，接下来对它进行切、锯、划线掰断或程序处理，以分配个体的图像传感器。如所公知，该切割工艺可以是分步切割工艺或单次切割工艺，在分步切割工艺中执行多次切割工序，而在单次切割工艺中，仅执行一次切割工序。
例如，如图5A所示，可以使用第一刀片610切割盖板400，使得窗口401可以彼此分开。第一刀片610除去了盖板400在窗口401之间界定的部份，使得窗口401之间的间隙可以较宽些。结果，如图所示，暴露出贴附到盖板400上的外壳条300的部分。
如图5B所示，接着利用第二刀片620切割外壳条300的每个暴露部分的中间部分，将外壳310彼此分开。利用第一刀片610通过第一次切割工序形成的窗口401之间的间隙宽于由第二刀片620形成的间隙，使得已分开外壳310的上表面的部分暴露。亦即，第一刀片610的切割宽度大于第二刀片620，因此在窗口401和支撑窗口401的外壳310之间能够形成台阶。如果在窗口401上安装套管和/或透镜组，该台阶可以用作对准销(alignment key)。该透镜组和套管的特征将在下文详细描述。
如上所述，通过上述切割工序或另一种适当的分割工序，组件600上的图像传感器封装被彼此分割开。此外，由于切割工艺是对整个衬底100进行以制作多个分立的图像传感器封装的，处理效率得到了提高，因此降低了成本。
根据本实施例，这样进行盖板400的切割和外壳条300的暴露部分和衬底100的切割，使得盖板400的切割表面能够比外壳条300的暴露部分和衬底100的切割表面更靠里。此外，可以如此进行盖板400的切割，使得当分开的盖板401被设置在外壳条300上时，分开的盖板或窗口401能够覆盖孔311。分开的盖板401可以比分开的外壳310小，但比孔311大。
图6A和6B示出了根据本发明实施例的、组装好的图像传感器封装。
从组件600分开的图像传感器封装包括作为芯片载体的衬底100、设置在衬底100上的图像传感器200、设置在衬底100上、咬合图像传感器200外围边缘的外壳310、以及密封外壳310的孔311的窗口401。
参照图1A到5B所述的图像传感器封装的组装方法可以容易简单地应用到图6B所示的双芯片封装和图6A所示的单芯片封装上。
如图6B所示，双芯片封装与单芯片封装的不同之处在于，两个芯片200和210彼此叠置。
举例来说，数字信号处理器210安装在衬底100上，且形成焊丝104。使用芯片粘合剂层250将图像传感器200叠置在数字信号处理器210上。然后，如上所述和图示的，组装外壳条300和盖板400，切割并分配各层，从而提供图6B所示的分立的、双芯片封装。
本领域的技术人员要理解，图像传感器封装601或602可以通过连接端子105电连接至PCB或FPCB。本发明的图像传感器封装的应用包括各种成像应用，例如条形码读出器、扫描仪、照相机等。重要的是，本发明的图像传感器封装比常规的图像传感器封装质量更高、成本更低。
上述图像传感器封装的组装方法还可以用于制造透镜组在红外滤光片窗口上对准的图像传感器封装。
图7A和7B示出了根据本发明一个实施例的用于将透镜组组装到分立的图像传感器封装上的两步工艺。
共同参考图6A、7A和7B，套管810安装在图6A所示的图像传感器封装601上。套管810通过粘合剂层(未示出)粘贴到外壳310的暴露上表面303上。或者，套管810可以通过粘合剂层粘贴到窗口401上，其还可以同时粘贴到暴露的上表面303和窗口401上。粘合剂层可以由适当的粘合剂制成，诸如能够通过例如紫外线(UV)的光硬化的环氧树脂基材料。如图5A和5B所示，图6A所示的封装还可以配备有在外壳310的上表面303和窗口401之间形成的台阶。在窗口401上对准套管810时，该台阶可以用作对准销。
套管810具有与对应图像传感器200的有效表面201对准的孔811。套管810可以通过注入模制工艺由塑料制成。这样，虽然在图像传感器封装601上组装了套管810，如图7A和7B所示，可以以条状部件的形式交替形成多个规则排列的诸如套管810的套管并组装在外壳条300上。
接着，将透镜组700组装到套管810的孔811之内。透镜组700包括一个或多个透镜710和715以及设置在透镜710和715之间和/或透镜710和窗口401之间的一个或多个间隔器730和735。换言之，第一透镜710在第一间隔器730上对准，第二间隔器735在第一透镜710上对准，且第二透镜715在第二间隔器735上对准。透镜入口件737在第二透镜715上对准。
这样的透镜组700平滑地、可滑动地插入套管810的孔811中.构成透镜组700的所有元件的外径经设计，与套管810的孔811的内径匹配.由于套管810具有光滑的内壁，透镜组700能够平滑地滑入套管810中.将透镜部件700插入套管810的孔811中可以通过抽真空装置实现.因为在将本发明的透镜组插入本发明的套管的孔中时不产生螺纹或过盈配合或扭转或其他摩擦，所以执行插入工艺时可以不产生困扰现有技术的图像传感器的任何自由颗粒或其他光学遮挡物.
可以一个接一个地将透镜组700的组件插入套管810中。或者，可以预先组装透镜组700，用粘合剂将其组件彼此粘结，然后可以将整个整体组件一次性插入套管810中。
间隔器730和735根据预设的焦距，保持着有效表面201和透镜710和715之间的间隙。换言之，设置第一间隔器730的厚度，以保持第一透镜710和有效表面201之间的第一预定间隙。如所周知，第一预定间隙参照期望的焦距设定。
由于套管810的内壁是平滑形成的，因此在套管810中可以均匀地保持间隔器730和735与透镜710和715之间的相对位置。
当外壳310的高度、图像传感器200的有效表面201的高度和窗口401的厚度是固定的时，焦距基本上仅取决于第一间隔器730的厚度。因此，后焦距(back focal length，即窗口401和有效表面201之间的长度)是固定的，且焦点由第一间隔器730的厚度简单而直接地调节。当第一间隔器730的厚度按照给定的期望焦距均匀保持时，因为第一间隔器730是在窗口401上对准的，所以能够均匀地保持第一透镜710在有效表面201上的高度。
结果，即使在套管810和透镜组700组装到图像传感器封装601上时，也可以均匀地保持有效表面201和透镜710和715之间的距离，以实现期望的焦距。这意味着在组装过程中可以省略现有技术的图像传感器所需的任何额外的焦点调整过程，由此进一步简化了组装过程。
提供透镜入口件737以防止插入到套管810中的透镜组700活动，该透镜入口件737优选由油墨碳黑或金属制成。为此，在将透镜部分700插入套管810之后，优选通过粘合剂将透镜入口件737粘结到套管810上。由于套管810形成为正圆柱形状，透镜入口件737可以形成为对应于圆柱套管810的环形。这样，透镜入口件737还起到屏蔽层的作用，防止光通过第二透镜715的边缘入射。本领域的技术人员会理解，透镜入口件737有效地起到了照相机的固定开口光圈(fixed-opening iris)的作用。
通过将透镜组700插入套管810并利用粘合剂将透镜组700粘结到套管810上，就实现了图7B所示的图像传感器封装601。
如上所述，如图7A所示，可以在分立的图像传感器封装601上个别地组装套管810。或者，可以在盖板400上组装上面连接了多个套管810的套管条，使得套管810可以贴附到窗口401和/或外壳310上。在这种情况下，应当预先制备通过注入模制工艺制成的套管条。
图8示出了根据本发明一个实施例的图像传感器封装的套管条。
套管条800包括多个周期性正交排列的图7A所示的套管810，它们彼此连接。这样的套管条800可以由注入模制工艺制作。如所周知，套管条800优选由适于注入模制工艺的可塑材料，例如聚碳酸酯和聚苯基硫化物制成。套管条800如此形成，使得套管810的孔811在图2A所示的外壳条300的外壳310的孔311上对准。同样，如图7B所示，套管810下端配有一凹部，其中安装了宽度稍小于外壳310的窗口401。
图9给出了根据本发明实施例的用于制备图像传感器封装组件的工艺，在该组件上将要组装套管条。
首先制备衬底100的组件600(参考图5A和5B)、外壳条300和盖板400，其中组件600上设置了图像传感器200.然后，将盖板400切割成多个对应于相应图像传感器200的部分.举例来说，利用第一刀片610通过锯或其他适当操作将界定在图像传感器200之间的盖板400的部分去除，藉此暴露外壳条300的上表面303的部分.
外壳条300暴露的上表面303和分开的窗口401之间的台阶充当着用于将套管810在图像传感器200的有效表面201上对准的对准销。换言之，套管条800在窗口401已经被间隔开的组件600上对准。
图10示出了根据本发明实施例的、用于将套管条组装到图像传感器封装组件上的工艺。
套管条800的下表面对准并贴附到其上的窗口401已经分开的外壳条300的暴露的上表面303上。此时，举例来说，用可以由紫外线硬化的热固性树脂或环氧树脂制成的粘合剂层将套管条800贴附到外壳条300上。
图11示出了根据本发明实施例的用于分开图像传感器封装的工艺，其中所述每个图像传感器封装都具有来自套管条的套管。
套管810之间界定的套管条800的部分用第二刀片620切割，期间衬底100也被切割成多个部分，藉此将配有套管的图像传感器封装彼此分开。
另一方面，虽未示出，根据本发明的一个方面，可以这样进行套管条800的切割，使得设置在套管条800下方的外壳条300和衬底100可以在单次切割工序中被切割，从而套管条800、外壳条300和衬底100的切割表面可以位于同一平面上。与此类似，虽然也未示出，可以这样进行盖板400的切割和外壳条300的暴露部分和衬底100的切割，使得盖板400的切割表面能够与外壳条300的暴露部分和衬底100的切割表面位于同一平面上。
图12示出了根据本发明实施例的具有套管的图像传感器封装。
如参照图11所示，将均具有套管810的图像传感器封装601彼此分开。通过以上参照图7A所述的工艺将透镜组700组装到分开的图像传感器封装601上，藉此完成图7B所示的图像传感器封装。
当如上述使用套管条800时，由于同时组装均具有套管810的多个图像传感器封装，因此能够提高生产率并且能够显著改善图像传感器封装之间的容差。
图13到16示出了根据本发明的另一实施例的工艺，该工艺用于将分离的各透明盖板组装到外壳条组件上。
参考图13，如参照图1A和1B所述，多个图像传感器1200粘结和排列在衬底1100上，使图像传感器1200的有效表面朝上。此外，如参照图2A和2B所述，均具有孔1311的多个外壳1310彼此连接，以界定外壳条组件1300。
如参照图4A和4B所述，外壳条组件1300粘贴到衬底1100上。如参照图4A和4B所述，如图14所示，多个分立的透明盖板1401排列并粘贴在相应的孔1311之内。
如图14所示，可以在每个孔1311的内周形成支撑突起1315，其上粘附相应的透明盖板1401。
参考图15，如参照图5B所述，利用第三刀片630分开其上组装了相应的透明盖板1401的外壳1310，藉此完成多个个体图像传感器封装605的制作。
参考图16，如参照图7A和7B所述，套管810组装在每个图像传感器封装605上，且透镜组700组装在套管810的孔811之内.结果，可以形成具有透镜组700的图像传感器封装605.
根据本发明的一个方面，能够小型化诸如空气腔型陶瓷引线芯片载体的图像传感器封装，并能够提高成品率。
在典型的CCD中，由于陶瓷封装具有台阶，因此在减小其尺寸和成本方面存在限制。而且，由于要按件处理陶瓷封装，因此工艺复杂化了。此外，在套管部分可能会产生颗粒，因此影响了图像质量，并且必须要经过附加的工艺步骤调节透镜焦点。本发明解决了现有技术器件特有的这些问题。
根据本发明的另一个方面，由于是通过平滑、无摩擦的滑动将透镜组装入套管的，因此能够防止生成自由颗粒或其他污染物。
此外，由于透镜组件是简单插入套管中的，通过参照窗口，即红外滤光片固定的给定后焦距设置透镜组件的间隔器，因此没有生成因螺纹或其他压配合而形成的颗粒，且能够省略额外的焦点调整工序。
由于在外壳条上组装了具有多个红外滤光片窗口的盖板，与逐件地在外壳上组装红外滤光片窗口的情况相比，能够提高处理的效率。
通过多条(multi-strip)组件完成了一系列用于形成图像传感器封装的工序。换言之，在将诸组件彼此组装起来之后，通过锯、或切割、或划线掰断或程序化分割工艺将个体的图像传感器封装彼此分开。因此，有可能实现图像传感器封装的批量生产。
尽管已经参照其示范性实施例对本发明进行了具体展示和描述，本领域的普通技术人员要理解的是，在不背离由权利要求所定义的本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节上做出各种变化。
本申请要求向韩国知识产权局，于2004年6月10提交的韩国专利申请No.10-2004-0042501和于2005年5月3日提交的韩国专利申请No.10-2005-0037018的优先权，在此将其公开全文引入以做参考。