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TW201910817A - 在用於成像感測器應用之封裝中晶圓級整合式光學器件 - Google Patents

在用於成像感測器應用之封裝中晶圓級整合式光學器件 Download PDF

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TW201910817A
TW201910817A TW107120827A TW107120827A TW201910817A TW 201910817 A TW201910817 A TW 201910817A TW 107120827 A TW107120827 A TW 107120827A TW 107120827 A TW107120827 A TW 107120827A TW 201910817 A TW201910817 A TW 201910817A
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lens
spacer
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lens assembly
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TW107120827A
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堯令 潘
吉安 馬
賢哲 洪
太寧 章
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美商歐柏西迪恩感應器公司
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Abstract

習知光學透鏡總成通常需要昂貴的一覆蓋窗以保護光學感測器。又，各習知光學透鏡總成經離散地組裝，且因此引致額外成本。為了解決此等及其他缺點，提出在一面板處組裝複數個成像感測器、複數個間隔件及複數個透鏡。可將所得透鏡總成陣列個體化成單獨透鏡總成。

Description

在用於成像感測器應用之封裝中晶圓級整合式光學器件
所揭示標的物之領域係關於光學封裝。特定言之，所揭示標的物之領域係關於在(例如)用於成像感測器應用之封裝中晶圓級整合式光學器件且係關於製造該晶圓級整合式光學器件之方法。
成像感測器之商業化中之關鍵挑戰性問題之一者係製造成本。在成像感測器中，存在顯著貢獻於總成本之兩個主要部分-封裝及光學器件。高封裝成本主要歸因於成像感測器(尤其熱成像感測器)通常需要高品質氣密密封之事實。在光學器件(主要光學透鏡總成)中，成本由高精確度加工、特殊材料以及離散組裝程序驅動。在大多數例項中，此兩個部分可係總成本之60%以上，且有時此可高達80%。
圖1A繪示一習知光學透鏡總成100A，其包含在一基板或一板190 (例如，一印刷電路板(PCB))上之一感測器模組150A，及在感測器模組150A上方之一光學透鏡120。光學透鏡120由板190上之外殼180支撐。感測器模組150A包含封裝於一覆蓋窗160及一陶瓷封裝170內之一光學感測器110。覆蓋窗160及陶瓷封裝170被氣密地密封使得光學感測器110被保護。
離散地組裝習知光學透鏡總成100A。亦即，藉由將一個別光學感測器110封裝於一個別覆蓋窗160及一個別陶瓷封裝170內而個別地製作各感測器模組150A。將個別製作之感測器模組150A連同板190上之一個別透鏡120與外殼180組裝在一起以達成光學透鏡總成100A。如指示，此離散組裝引致高成本。
又，用於覆蓋窗160之材料可係昂貴的。此係因為覆蓋窗160通常必須同時滿足兩個要求。為了保護光學感測器110，覆蓋窗160必須在一長時間段內維持高品質氣密密封。為了效能，覆蓋窗160應容許最大量之光穿過以到達光學感測器110。亦即，覆蓋窗160應具有非常低的光吸收率。滿足兩個要求之材料可係昂貴的。
圖1B繪示在習知光學透鏡總成100A基礎上改良之另一習知光學透鏡總成100B。習知光學透鏡總成100B包含板190上之一感測器模組150B，及由外殼180支撐之感測器模組150B上方之光學透鏡120。不同於圖1A之感測器模組150A，圖1B之感測器模組150B包含光學感測器110及覆蓋窗160，但不包含陶瓷封裝170。覆蓋窗160氣密密封至光學感測器110。
習知光學透鏡總成100B依以下方式在習知光學透鏡總成100A的基礎上改良。首先，由於陶瓷封裝170被移除，故成本降低。第二，多個光學感測器110及多個覆蓋窗160可依一晶圓級一起形成且接著被切割。因此，感測器模組150B之成本可低於感測器模組150A之成本。
不幸地，仍離散地組裝習知光學透鏡總成100B自身。亦即，將個別切割之感測器模組150B連同板190上之個別透鏡120與外殼180組裝在一起以達成總成100B。因此，仍存在與習知透鏡總成100B相關聯之高成本。另外，尤其對於長波長紅外輻射感測器，覆蓋材料可影響效能，除非使用可係昂貴的非常低光吸收率材料。
此概述識別一些例示性態樣之特徵，且非所揭示標的物之一排他性或窮舉性描述。特徵或態樣是否包含於此發明內容中或自此發明內容省略不旨在指示此等特徵之相對重要性。描述額外特徵及態樣，且熟習此項技術者在閱讀以下詳細描述且查看形成其之一部分之圖式之後，將變得明白該等額外特徵或態樣。
揭示一種例示性透鏡總成。該透鏡總成可包括一成像感測器、在該成像感測器上之左間隔件及右間隔件以及在該左間隔件及該右間隔件上之一透鏡。該左間隔件及該右間隔件可彼此隔開。該透鏡、該左間隔件及該右間隔件以及該成像感測器可界定一內部空間。該內部空間可經氣密密封。
揭示一種例示性方法。該方法可包括形成一透鏡總成陣列；及將該透鏡總成陣列個體化成複數個個別透鏡總成。在個體化該透鏡總成陣列之後，各透鏡總成可包括一成像感測器、在該成像感測器上之左間隔件及右間隔件以及在該左間隔件及該右間隔件上之一透鏡。該左間隔件及該右間隔件可彼此隔開。該透鏡、該左間隔件及該右間隔件以及該成像感測器可界定一內部空間。該內部空間可經氣密密封。
揭示一種例示性透鏡總成。該透鏡總成可包括用於輻射感測之構件、用於在用於輻射感測之該構件上間隔之左構件及右構件以及在用於間隔之該左構件及該右構件上之一透鏡。用於間隔之該左構件及該右構件可彼此隔開。該透鏡、用於間隔之該左構件及該右構件以及用於輻射感測之該構件可界定一內部空間。該內部空間可經氣密密封。
在以下描述及相關圖式中提供涉及所揭示標的物之特定實例之標的物之態樣。可設想替代例而不脫離所揭示標的物之範疇。另外，熟知元件將不詳細描述或將省略以免使相關細節不清楚。
詞「例示性」在本文中用於意謂「充當一實例、例項或圖解」。本文中描述為「例示性」之任何實施例不一定被解釋為與其他實施例相比較佳或有利。同樣地，術語「實施例」不需要所揭示標的物之全部實施例包含所論述特徵、優點或操作模式。
本文中使用之術語僅係為了描述特定實例之目的且不旨在為限制性。如本文中使用，單數形式「一(a、an)」及「該」旨在亦包含複數形式，除非背景內容另有清楚指示。將進一步理解，術語「包括(comprises、comprising)」及/或「包含(includes、including)」當在本文中使用時指定存在所述特徵、整數、程序、操作、元件及/或組件，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、程序、操作、元件、組件及/或其等之群組。
此外，依據欲由(例如)一運算裝置之元件執行之動作序列描述許多實例。將認知，本文中描述之各種動作可藉由特定電路(例如，特定應用積體電路(ASIC))、藉由憑藉一或多個處理器執行之程式指令或藉由兩者之一組合執行。另外，本文中描述之此等動作序列可被視為完全體現於已在其中儲存一對應電腦指令集之任何形式之電腦可讀儲存媒體內，該對應電腦指令集在執行之後將引起一相關聯處理器執行本文中描述之功能性。因此，各種態樣可以數個不同形式體現，預期全部該等不同形式在所主張標的物之範疇內。另外，針對本文中描述之實例之各者，可在本文中將任何此等實例之對應形式描述為(例如)「經組態以」執行所述動作之「邏輯」。
如上文指示，成像感測器(尤其針對熱成像感測器)之商業化面臨之關鍵挑戰性問題之一者係製造成本。已進行許多努力來節約製造成像感測器之成本。舉例而言，已證實相較於離散透鏡製程，晶圓級透鏡製程具成本效益。
在一非限制性態樣中，提出一封裝中晶圓級整合式光學器件(OiP)。不同於圖1A及圖1B之習知透鏡總成100A、100B，在所提出OiP中，可(例如)依一晶圓級同時形成多個透鏡總成。組合晶圓級光學器件及晶圓級封裝科技容許實現兩個科技中低成本製程之優點。在一非限制性態樣中，一整合式OiP可包含以下屬性之一些或全部： Ÿ 晶圓級透鏡製造； Ÿ 晶圓級間隔件製造； Ÿ 光學系統之晶圓級組裝； Ÿ 與光學透鏡系統之晶圓級裝置密封； Ÿ 與光學系統之晶圓級成像感測器整合； Ÿ 可擴充至大基板大小或面板。
在本發明中，使用諸如「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「左」、「右」等之術語。此等術語僅係為了方便而使用，即，不應將其等解譯為限制性。
圖2A繪示一透鏡總成陣列200'之一實例，其可包括一成像感測器陣列210'、在成像感測器陣列210'之一上表面上之一間隔件陣列230'及在間隔件陣列230'上之一透鏡陣列220'。成像感測器陣列210'可包括複數個成像感測器或感測像素210，間隔件陣列230'可包括複數個間隔件230，且透鏡陣列220'可包括複數個透鏡220。
圖2B繪示一個別透鏡總成200之一實例，其可包含一成像感測器210、在成像感測器210之一上表面上之左間隔件230-L及右間隔件230-R (統稱為間隔件230)以及在左間隔件230-L及右間隔件230-R上之一透鏡220。在一態樣中，個別透鏡總成200可源自沿著個體化線(視覺化為虛線)個體化圖2A之透鏡總成陣列200'。舉例而言，可沿著個體化線切割透鏡總成陣列200'。在一態樣中，可將透鏡總成陣列200'視為包括複數個透鏡總成200。
成像感測器210可係一光學感測器、一熱感測器或對除可見光及紅外(IR)之外之光譜敏感之一感測器。成像感測器210可係用於輻射感測之構件之一實例。雖然未具體展示，但成像感測器210可包含一感測器部分(例如，焦平面陣列(FPA))及一電路部分(例如，讀出積體電路(ROIC))。在一些態樣中，成像感測器210可併入一基板(例如，玻璃、PCB)，其中感測器及電路部分在基板上。左間隔件230-L及右間隔件230-R可包括間隔件陣列230'之鄰近間隔件230之部分。左間隔件230-L及右間隔件230-R之高度可對應於透鏡220之焦距。間隔件230-L及230-R可各係用於間隔之構件之實例。
不同於圖1A、圖1B之習知光學透鏡總成100A、100B，圖2B之透鏡總成200不包含一覆蓋窗。因此，可降低成本。亦可達成一較低輪廓，此係因為不需要容納覆蓋窗。此外，可增強效能，此係因為將由覆蓋窗吸收之輻射將到達成像感測器210。消除覆蓋窗封裝程序可簡化製造成本以及減小成品模組之輪廓及外觀尺寸。
另外，回顧使用習知總成100A、100B，覆蓋窗160之一個主要目的係用於保護光學感測器110。但在一態樣中，圖2B之透鏡總成200甚至可在無覆蓋窗之情況下對成像感測器210提供相同或甚至更佳保護。如圖2B中所見，一內部空間240可由透鏡220、左間隔件230-L及右間隔件230-R以及成像感測器210界定。為了保護成像感測器210，可氣密地密封內部空間240。
在一態樣中，氣密密封不僅僅係一簡單真空封裝。通常密封感測器封裝以保護感測器獲得最佳效能。在大多數例項中，此意謂藉由為感測器提供一受控環境(例如，一真空)而隔離感測器與周圍操作環境。然而，若無法維持受控環境，則感測器之效能(及因此總成之效能)將可能隨著時間劣化。因此，為了實現一長產品壽命(例如，大於5年、大於20年等)，針對透鏡總成200提出一高品質氣密密封。舉例而言，可提供小於10-14 cc/sec之一氣密性位準。
隨著時間過去，可能歸因於洩漏、滲透及排氣之任何組合而無法維持受控環境(例如，真空)。因此，透鏡總成200之操作效能可劣化。可將洩漏視為污染物(例如，周圍氣體)透過無意的開口流動至內部空間240中。可透過透鏡總成200之不同組件之間(例如，透鏡220與間隔件230-L、230-R之間及成像感測器210與間隔件230-L、230-R之間)之高品質接合而最小化洩漏。接合技術包含金屬間、共晶、陽極、直接及玻璃粉。
可將滲透視為污染物穿透一材料的擴散。舉例而言，污染物可穿透透鏡220及/或間隔件230-L、230-R擴散至內部空間240中。可透過用於透鏡總成200之組件之材料之選擇(例如，透過用於透鏡220、間隔件230-L、230-R及/或成像感測器210之材料之選擇)而最小化滲透。舉例而言，玻璃、金屬及金屬氧化物具有低於環氧樹脂及氟碳化合物之滲透性。亦可透過設計(例如，藉由增加間隔件230-L、230-R之厚度或在間隔件之表面上塗佈金屬層作為擴散(滲透)障壁)而最小化滲透。
可將排氣視為材料自其表面之一釋放。應注意，透鏡220之一下表面及間隔件230-L、230-R之內部側表面曝露至內部空間240。透鏡220及/或間隔件230-L、230-R之材料可自此等曝露表面釋放(即，排氣)至內部空間240中。如同滲透，排氣可透過材料之選擇及/或透過併入具有吸氣性質之材料而最小化(關於此之更多詳情見下文)。
可考量上文描述之因素以及其他因素(諸如成本、製造便利等)形成透鏡總成220。在一態樣中，針對光學感測應用(例如，可見波長)，透鏡220可由玻璃形成，玻璃相對便宜且具有相對小的滲透性。針對熱感測應用(紅外(IR)波長)，透鏡220可由硫屬化物材料模製。當然，透鏡220可由各種材料(玻璃、硫屬化物、Si基、Ge基、Zn基、氟化物基等)形成。應認知，對於感測不同波長，不同材料可係較佳的。當透鏡厚度之範圍在500 μm至1 mm之間時可提供令人滿意的氣密密封。
間隔件230-L、230-R亦可由各種材料形成。在一態樣中，間隔件230-L、230-R可由低滲透性材料(諸如玻璃、氮化矽、金屬及/或金屬氧化物)形成。替代地，間隔件230-L、230-R可由相對高滲透性材料(例如，氟碳化合物、有機聚合物、環氧樹脂)形成，其中間隔件230-L、230-R之內側使用低滲透性材料塗佈。
如上文指示，排氣可透過用於透鏡220及/或間隔件230之材料之選擇減小。最小化排氣之另一方式係透過吸氣。舉例而言，圖3A繪示一間隔件230之一非限制性實例，該間隔件230可包含一間隔件支撐件332以及在間隔件支撐件332之兩個側表面上之第一吸氣劑334-1及第二吸氣劑334-2 (統稱為一吸氣劑334或用於吸氣之構件)。圖3A之間隔件230可係可沿著個體化虛線個體化之間隔件陣列230' (見圖2A)之複數個間隔件230之一者。為了方便，將間隔件支撐件332劃分為第一間隔件支撐件332-1及第二間隔件支撐件332-2。
圖3B繪示源自使用圖3A之間隔件230個體化透鏡總成陣列200'之一個別透鏡總成200之一實例。左間隔件230-L及右間隔件230-R可包含鄰近間隔件230之個體化部分。如所見，第一吸氣劑334-1及第二吸氣劑334-2可面向內部空間240，即，面向其中感測部分可能定位之成像感測器210之中心。第一吸氣劑334-1及第二吸氣劑334-2幫助吸收可以其他方式自第一間隔件支撐件332-1及第二間隔件支撐件332-2排氣至內部空間240中之氣體。吸氣程序以及間隔件230之表面上之吸氣劑334亦提供小外觀尺寸或高填充因數之優點，此係因為吸氣劑334不佔用感測器區域中之任何空間。
圖2A、圖2B、圖3A及圖3B繪示具有一個透鏡層級之透鏡總成陣列及透鏡總成之實例。然而，可存在任何數目個透鏡層級。圖4A繪示包含兩個透鏡層級之一透鏡總成陣列400'之一實例。可假定透鏡總成陣列400'包含與圖2A之透鏡總成陣列200'類似之組件且因此將相同地編號。為了方便，將間隔件陣列230'稱為第一間隔件陣列230'，且將透鏡陣列220'稱為第一透鏡陣列220'。透鏡總成陣列400'可另外包括在第一間隔件陣列230'上方之一第二間隔件陣列430'，及在第二間隔件陣列430'上之一第二透鏡陣列420'。第二間隔件陣列430'可包括複數個第二間隔件430，且第二透鏡陣列420'可包括複數個第二透鏡420。
圖4B繪示可源自沿著個體化線個體化圖4A之透鏡總成陣列400'之一個別透鏡總成400之一實例。再次，為了方便，將使用「第一」對左間隔件230-L及右間隔件230-R、透鏡220以及內部空間240加前綴。透鏡總成400可另外包括在第一左間隔件230-L及第一右間隔件230-R上之第二左間隔件430-L及第二右間隔件430-R及在第二左間隔件430-L及第二右間隔件430-R上之一第二透鏡420。如所見，第一透鏡220、第二左間隔件430-L及第二右間隔件430-R以及第二透鏡420可界定一第二內部空間440。
第一透鏡220及第二透鏡420可類似地或不同地塑形。舉例而言，第一透鏡220可經塑形以發散(例如，凹)或會聚(例如，凸)傳入輻射。第二透鏡420亦可經塑形以發散或會聚傳入輻射。另外，第一間隔件230-L、230-R之高度可與第二間隔件430-L、430-R之高度相同或不同。較佳地，透鏡220、420之形狀及間隔件230、430之高度係使得傳入輻射聚焦於成像感測器210上。第一透鏡220及第二透鏡420可由相同或不同材料形成。又，第一間隔件230-L、230-R可由與第二間隔件430-L、430-R相同或不同的材料形成。
回顧當選擇用於第一透鏡220及第一間隔件230-L、230-R之材料時，氣密密封第一內部空間240可係一重大考量。然而，對氣密密封第二內部空間440的關注可明顯較少。在此等例項中，第二透鏡420及/或第二間隔件430-L、430-R可由相對於第一透鏡220及/或第一間隔件230-L、230-R更便宜的材料形成。
圖5A至圖5H繪示製造一透鏡總成陣列之不同階段之實例。圖5A繪示其中可形成第二透鏡陣列420' (複數個第二透鏡420)之一階段。圖5B繪示其中可形成第二間隔件陣列430' (複數個第二間隔件430)之一階段。圖5C繪示其中可將第二透鏡陣列420'附接於第二間隔件陣列430'上之一階段。
圖5D繪示其中可形成第一透鏡陣列220' (複數個第一透鏡220)之一階段。圖5E繪示其中可將第一透鏡陣列220'附接至第二間隔件陣列430'之一階段。圖5F繪示其中可形成第一間隔件陣列230' (複數個第一間隔件230)之一階段。圖5G繪示其中可將第一間隔件陣列230'附接至第一透鏡陣列220'及/或第二間隔件陣列430'之一階段。
圖5H繪示其中可形成成像感測器陣列210' (複數個成像感測器210)且將其附接至第一間隔件陣列230'之一階段。此後，可將透鏡總成陣列400'個體化(例如，切割)成個別透鏡總成400，在圖4B中繪示個別透鏡總成400之一實例。雖然未展示，但成像感測器陣列210'可在一受控環境中附接至第一間隔件陣列230'。以此方式，在附接之後，內部空間240可維持受控環境。舉例而言，若期望一真空，則可在將成像感測器陣列210'附接至第一間隔件陣列230'之前抽空環境。
若期望圖2A之透鏡總成陣列200'，則不需要執行圖5A、圖5B、圖5C及圖5E中繪示之階段。另一方面，若期望透鏡之進一步層級，則可視需要重複類似於圖5A、圖5B及圖5C之階段之階段。雖然未具體展示，但圖5F中繪示之間隔件230可包含吸氣劑334。
圖6A及圖6B分別繪示包括複數個透鏡總成600之一透鏡陣列600'之另一實例之視圖。在圖6A中繪示四個相鄰透鏡總成600之一俯視圖，且在圖6B中繪示兩個相鄰透鏡總成600之一側視圖。針對各透鏡總成600，對應成像感測器210可包括一基板617上之一主動部分615。可包括一感測器部分(例如，FPA)及一電路部分(例如，ROIC)之主動部分615可在基板617 (例如，玻璃、PCB)上居中。在圖6A中，主動區域670可對應於主動部分615之區域。
圖7A至圖7F繪示製造一透鏡總成陣列600'之不同階段之實例。圖7A繪示其中可在一模具705 (展示下部分)中施配複數個透鏡顆粒720之一階段。透鏡顆粒720可係非晶的(例如，硫屬化物)。模具705可係碳化鎢模具或其他類似金屬模具。
圖7B繪示其中可將複數個透鏡顆粒720加熱至(例如)高於玻璃轉變(Tg)溫度以軟化透鏡顆粒720之一階段。又，可在模具205中對準複數個間隔件230。間隔件230可由玻璃形成。
圖7C繪示其中模具705 (上部分及下部分)可按壓且固持透鏡顆粒720以將透鏡顆粒720塑形為透鏡220之一階段。在固持透鏡顆粒720之同時，可降低溫度，此固化透鏡220且因此使其等形狀能夠被維持。明顯地，塑形透鏡顆粒720亦可將透鏡220附接至間隔件230。
圖7D繪示其中可自模具705移除透鏡陣列220' (複數個透鏡220)及經附接間隔件陣列230' (複數個間隔件230)之一階段。又，可形成成像感測器陣列210' (複數個成像感測器210)。可接著在成像感測器陣列210'上對準間隔件陣列230'，使得複數個透鏡220與主動區域670 (與主動部分615)對準。
圖7E繪示其中可將成像感測器陣列210'附接至第一間隔件陣列230'之一階段。舉例而言，可將基板617雷射焊接至複數個間隔件230。此後，可將透鏡總成陣列600'個體化(例如，切割)成如圖7F中所見之個別透鏡總成600。雖然未展示，但雷射焊接可在一受控環境中(諸如在一真空中)發生。以此方式，在雷射焊接之後，內部空間240可維持所要受控環境。
圖8、圖9及圖10繪示製造一透鏡總成之一例示性方法800之流程圖。應注意，不需要執行圖8、圖9及圖10之全部所繪示方塊，即，一些方塊可係選用的。又，不應將對此等圖之方塊之數字引用視為要求應以一特定順序執行方塊。
在圖8之方塊810中，可形成一透鏡總成陣列(諸如透鏡總成陣列200’、400’、600’之任何者)。圖9繪示方塊810之一例示性程序之一流程圖。在方塊910中，可製造影像感測器陣列210’。方塊910可對應於圖5H及圖7D。在方塊920中，可製造透鏡陣列220’。方塊920可對應於圖5D及圖7A至圖7C。在方塊930中，可製造間隔件陣列230’。方塊930可對應於圖5F及圖7B。在方塊940中，可將透鏡陣列220’附接於間隔件陣列230’上。方塊940可對應於圖5G及圖7C。在方塊950中，可將間隔件陣列230’附接於成像感測器陣列210’上。方塊950可對應於圖5H及圖7D至圖7E。在一態樣中，可在一受控環境中執行方塊950。舉例而言，可在將間隔件陣列230'附接於成像感測器陣列210'上之前抽空環境。
圖10繪示方塊920、930、940及950之例示性程序之一流程圖。在方塊1010中，可在模具705中施配複數個透鏡顆粒720。方塊1010可對應於圖7A。在方塊1020中，可在模具705中提供間隔件陣列230’。方塊1020可對應於圖7B。在方塊1030中，可將複數個透鏡顆粒720塑形為複數個透鏡220。在一態樣中，塑形透鏡顆粒720亦可將透鏡陣列220’附接至間隔件陣列230’。方塊1030可對應於圖7C。在方塊1040中，可(例如)透過雷射焊接將影像感測器陣列210’之基板617附接至間隔件陣列230’。方塊1040可對應於圖7D至圖7E。
若透鏡之一單一層級係足夠的，則方法800可進行至圖8之方塊820，其中可將透鏡總成陣列個體化(例如，切割)成個別透鏡總成。然而，若欲形成多個層級，則方法800可繼續進行至製造第二透鏡陣列420'之圖9之方塊925。方塊925可對應於圖5A。在方塊935中，可製造第二間隔件陣列430’。方塊935可對應於圖5B。在方塊945中，可將第二透鏡陣列420’附接於第二間隔件陣列430’上。方塊945可對應於圖5C。在方塊955中，可將第二間隔件陣列430’附接於第一間隔件陣列230’上。方塊955可對應於圖5G。此後，方法800可繼續進行至圖8之方塊820。若期望透鏡之(若干)額外層級，則可執行類似於方塊925、935、945、955之程序多達所需要的次數。
圖11繪示可與前文提及透鏡總成200、400、600之任何者整合之各種電子裝置。舉例而言，一行動電話裝置1102、一膝上型電腦裝置1104及一固定位置終端裝置1106可包含併入如本文中描述之透鏡總成200、400、600之一裝置/封裝1100。裝置/封裝1100可係(例如)本文中描述之積體電路、晶粒、整合式裝置、整合式裝置封裝、積體電路裝置、裝置封裝、積體電路(IC)封裝、堆疊式封裝裝置之任何者。圖11中繪示之裝置1102、1104、1106僅係例示性的。其他電子裝置亦可具備裝置/封裝1100，包含(但不限於)包含以下項之裝置(例如，電子裝置)之一群組：行動裝置、手持式個人通信系統(PCS)單元、攜帶型資料單元(諸如個人數位助理)、具備全球定位系統(GPS)功能之裝置、導航裝置、機上盒、音樂播放器、視訊播放器、娛樂單元、固定位置資料單元(諸如儀錶讀取設備)、通信裝置、智慧型電話、平板電腦、電腦、穿戴式裝置、伺服器、路由器、實施於機動車輛(例如，自主車輛)中之電子裝置，或儲存或擷取資料或電腦指令之任何其他裝置，或其等之任何組合。
以下係所提出透鏡總成之優點之一清單(不一定為窮舉性)： Ÿ 所有程序按晶圓級或面板級批量執行； Ÿ 在封裝中併入光學器件； Ÿ 低成本； Ÿ 低光吸收率； Ÿ 系統中多個透鏡之直接實施； Ÿ 低輪廓及小外觀尺寸。
熟習此項技術者將瞭解，可使用多種不同科技及技術之任何者表示資訊及信號。舉例而言，可在上文描述中通篇引用的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及晶片可由電壓、電流、電磁波、磁場或粒子、光場或粒子或其等之任何組合表示。
此外，熟習此項技術者將瞭解，結合本文中揭示之實例描述之各種闡釋性邏輯區塊、模組、電路及演算法可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為了清楚繪示硬體及軟體之此可互換性，上文已依據其等功能性大體上描述各種闡釋性組件、區塊、模組、電路及方法。此功能性是否實施為硬體或軟體取決於特定應用及強加於整體系統上之設計約束。熟習此項技術者可針對各特定應用以不同方式實施所述功能性，但不應將此等實施決策解譯為引起自本發明之範疇之一脫離。
結合本文中揭示之實例描述之方法、序列及/或演算法可直接體現為硬體、由一處理器執行之一軟體模組或兩者之一組合。一軟體模組可駐留於RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、一可抽換式磁碟、一CD-ROM或此項技術中已知之任何其他形式之儲存媒體中。一例示性儲存媒體與處理器耦合使得處理器可自儲存媒體讀取資訊且將資訊寫入至儲存媒體。在替代例中，儲存媒體可與處理器成一體。
相應地，一態樣可包含體現形成一半導體裝置之一方法之一電腦可讀媒體。相應地，所揭示標的物之範疇不限於所繪示實例且包含用於執行本文中描述之功能性之任何構件。
雖然前述揭示內容展示闡釋性實例，但應注意，可在本文中進行各種改變及修改而不脫離如由隨附發明申請專利範圍定義之所揭示標的物之範疇。不需要以任何特定順序執行根據本文中描述之實例之方法請求項之功能、程序及/或動作。此外，雖然可以單數形式描述或主張所揭示標的物之元件，但涵蓋複數形式，除非明確陳述限於單數形式。
100A‧‧‧習知光學透鏡總成
100B‧‧‧習知光學透鏡總成
110‧‧‧光學感測器
120‧‧‧光學透鏡
150A‧‧‧感測器模組
150B‧‧‧感測器模組
160‧‧‧覆蓋窗
170‧‧‧陶瓷封裝
180‧‧‧外殼
190‧‧‧板
200‧‧‧個別透鏡總成
200'‧‧‧透鏡總成陣列
210‧‧‧成像感測器/感測像素
210'‧‧‧成像感測器陣列
220‧‧‧透鏡
220'‧‧‧透鏡陣列/第一透鏡陣列
230‧‧‧間隔件
230'‧‧‧間隔件陣列/第一間隔件陣列
230-L‧‧‧左間隔件/第一左間隔件
230-R‧‧‧右間隔件/第一右間隔件
240‧‧‧內部空間
332-1‧‧‧第一間隔件支撐件
332-2‧‧‧第二間隔件支撐件
334-1‧‧‧第一吸氣劑
334-2‧‧‧第二吸氣劑
400‧‧‧個別透鏡總成
400'‧‧‧透鏡總成陣列
420‧‧‧第二透鏡
420'‧‧‧第二透鏡陣列
430‧‧‧第二間隔件
430'‧‧‧第二間隔件陣列
430-L‧‧‧第二左間隔件
430-R‧‧‧第二右間隔件
440‧‧‧第二內部空間
600‧‧‧透鏡總成
600'‧‧‧透鏡陣列
615‧‧‧主動部分
617‧‧‧基板
670‧‧‧主動區域
705‧‧‧模具
720‧‧‧透鏡顆粒
800‧‧‧方法
810‧‧‧方塊
820‧‧‧方塊
910‧‧‧方塊
920‧‧‧方塊
925‧‧‧方塊
930‧‧‧方塊
935‧‧‧方塊
940‧‧‧方塊
945‧‧‧方塊
950‧‧‧方塊
955‧‧‧方塊
1010‧‧‧方塊
1020‧‧‧方塊
1030‧‧‧方塊
1040‧‧‧方塊
1100‧‧‧裝置/封裝
1102‧‧‧行動電話裝置
1104‧‧‧膝上型電腦裝置
呈現隨附圖式以輔助所揭示標的物之一或多個態樣之實例之描述且僅係為了實例之圖解且非限制其而提供。
圖1A及圖1B繪示習知光學透鏡總成之實例；
圖2A繪示一透鏡總成陣列之一實例；
圖2B繪示一個別透鏡總成之一實例；
圖3A繪示具有吸氣劑之一間隔件之一實例；
圖3B繪示包含具有吸氣劑之間隔件之一個別透鏡總成之一實例；
圖4A繪示具有多個透鏡層級之一透鏡總成陣列之一實例；
圖4B繪示具有多個透鏡層級之一個別透鏡總成之一實例；
圖5A至圖5H繪示製造一透鏡總成陣列之不同階段之實例；
圖6A及圖6B分別繪示一透鏡總成陣列之另一實例之俯視圖及側視圖；
圖7A至圖7F繪示製造圖6A及圖6B之一透鏡總成陣列之不同階段之實例；
圖8繪示製造一透鏡總成之一例示性方法之一流程圖；
圖9繪示製造一透鏡總成陣列之一例示性程序之一流程圖；
圖10繪示製造一透鏡陣列、製造一間隔件陣列、將透鏡陣列附接至間隔件陣列及將間隔件陣列附接至一成像感測器陣列之一例示性程序之一流程圖；及
圖11繪示一透鏡總成整合於其中之裝置之實例。

Claims (20)

  1. 一種透鏡總成，其包括： 一成像感測器； 左間隔件及右間隔件，其等在該成像感測器上且彼此隔開；及 一透鏡，其在該左間隔件及該右間隔件上， 其中由該透鏡、該左間隔件及該右間隔件以及該成像感測器界定之一內部空間經氣密密封。
  2. 如請求項1之透鏡總成，其中該內部空間之一氣密性位準小於10-14 cc/sec。
  3. 如請求項1之透鏡總成，其中該透鏡係一玻璃透鏡。
  4. 如請求項1之透鏡總成，其中該透鏡係硫屬化物透鏡。
  5. 如請求項1之透鏡總成，其中該左間隔件及該右間隔件由一玻璃、金屬、金屬氧化物及氮化矽之一或多者形成。
  6. 如請求項1之透鏡總成，其中該左間隔件及該右間隔件包括面向該內部空間之吸氣劑。
  7. 如請求項1之透鏡總成， 其中該透鏡以及該左間隔件及該右間隔件分別係一第一透鏡以及第一左間隔件及第一右間隔件；且 其中該透鏡總成進一步包括： 第二左間隔件及第二右間隔件，其等在該第一左間隔件及該第一右間隔件上；及 一第二透鏡，其在該第二左間隔件及該第二右間隔件上。
  8. 如請求項1之透鏡總成，其中該透鏡總成係一透鏡總成陣列之複數個透鏡總成之一者，該透鏡總成陣列包括： 一成像感測器陣列，其包括複數個成像感測器，其中該成像感測器係該成像感測器陣列之該等成像感測器之一者； 一間隔件陣列，其在該成像感測器陣列上，該間隔件陣列包括複數個間隔件，其中該左間隔件及該右間隔件係該間隔件陣列之鄰近間隔件之個體化部分；及 一透鏡陣列，其在該間隔件陣列上，該透鏡陣列包括複數個透鏡，其中該透鏡係該透鏡陣列之該等透鏡之一者。
  9. 如請求項1之透鏡總成， 其中該透鏡陣列及該間隔件陣列分別係一第一透鏡陣列及一第一間隔件陣列，且 其中該透鏡總成陣列進一步包括： 一第二間隔件陣列，其在該第一間隔件陣列上，該第二間隔件陣列包括複數個第二間隔件；及 一第二透鏡陣列，其在該第二間隔件陣列上，該第二透鏡陣列包括複數個第二透鏡。
  10. 如請求項1之透鏡總成，其中該透鏡總成併入選自由以下各者組成之一群組之一裝置中：一音樂播放器、一視訊播放器、一娛樂單元、一導航裝置、一通信裝置、一行動裝置、一行動電話、一智慧型電話、一個人數位助理、一固定位置終端機、一平板電腦、一電腦、一穿戴式裝置、一膝上型電腦、一伺服器及一機動車輛中之一裝置。
  11. 一種方法，其包括： 形成一透鏡總成陣列；及 將該透鏡總成陣列個體化成複數個個別透鏡總成， 其中在個體化該透鏡總成陣列之後，各透鏡總成包括： 一成像感測器； 左間隔件及右間隔件，其等在該成像感測器上且彼此隔開；及 一透鏡，其在該左間隔件及該右間隔件上，且 其中由該透鏡、該左間隔件及該右間隔件以及該成像感測器界定之一內部空間經氣密密封。
  12. 如請求項11之方法，其中針對各透鏡總成，該等內部空間之一氣密性位準小於10-14 cc/sec。
  13. 如請求項11之方法，其中在個體化之前，該透鏡總成陣列包括： 一成像感測器陣列，其包括複數個成像感測器； 一間隔件陣列，其在該成像感測器陣列上，該間隔件陣列包括複數個間隔件；及 一透鏡陣列，其在該間隔件陣列上，該透鏡陣列包括複數個透鏡， 其中針對該透鏡總成陣列之各透鏡總成， 該成像感測器係該成像感測器陣列之該等成像感測器之一者， 該左間隔件及該右間隔件係該間隔件陣列之鄰近間隔件之個體化部分，且 該透鏡係該透鏡陣列之該等透鏡之一者。
  14. 如請求項13之方法，其中形成該透鏡總成陣列包括： 製造該成像感測器陣列； 製造該透鏡陣列； 製造該間隔件陣列； 將該透鏡陣列附接於該間隔件陣列上；及 將該間隔件陣列附接於該成像感測器陣列上。
  15. 如請求項14之方法，其中將該間隔件陣列附接於該成像感測器陣列上在一受控環境中發生。
  16. 如請求項14之方法， 其中該透鏡陣列係包括複數個第一透鏡之一第一透鏡陣列， 其中該間隔件陣列係包括複數個第一間隔件之一第一間隔件陣列， 其中形成該透鏡總成陣列進一步包括： 製造包括複數個第二透鏡之一第二透鏡陣列； 製造包括複數個第二間隔件之一第二間隔件陣列； 將該第二透鏡陣列附接於該第二間隔件陣列上；及 將該第二間隔件陣列附接於該第一間隔件陣列上。
  17. 如請求項14之方法，其中製造該透鏡陣列、製造該間隔件陣列及將該透鏡陣列附接於該間隔件陣列上包括： 在一模具中施配複數個透鏡顆粒； 在該模具中提供該間隔件陣列；及 在於該模具中提供該間隔件陣列之後在該模具內將該複數個透鏡顆粒塑形成該複數個透鏡， 其中塑形該複數個透鏡顆粒亦將該複數個透鏡附接至該間隔件陣列。
  18. 如請求項17之方法，其中將該間隔件陣列附接於該成像感測器陣列上包括在塑形該複數個透鏡顆粒之後將該間隔件陣列雷射焊接至該影像感測器陣列之一基板。
  19. 一種透鏡總成，其包括： 用於輻射感測之構件； 用於在用於輻射感測之該構件上間隔且彼此隔開之左構件及右構件；及 一透鏡，其在用於間隔之該左構件及該右構件上， 其中由該透鏡、用於間隔之該左構件及該右構件以及用於輻射感測之該構件界定之一內部空間經氣密密封。
  20. 如請求項19之透鏡總成，其中用於間隔之該左構件及該右構件包括面向該內部空間之用於吸氣之構件。
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