TWI898841B - 用於立體攝像模組的晶圓級製造方法及立體攝像模組 - Google Patents

Abstract

一種用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，包括：在第一基板上形成多個影像感測器。在第二基板上形成多個鏡頭。將第一基板及第二基板進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，以形成多個影像感測器模組。將影像感測器模組中的兩者組成立體攝像模組。立體攝像模組的其中之一影像感測器模組設置在基線的一側，且影像感測器的感測面的中心軸相對於鏡頭的光軸朝遠離該側的方向偏移。立體攝像模組的其中之另一影像感測器模組設置在基線的另一側，且影像感測器的感測面的中心軸相對於鏡頭的光軸朝遠離該另一側的方向偏移。一種立體攝像模組亦被提出。

Description

用於立體攝像模組的晶圓級製造方法及立體攝像模組

本發明是有關於一種晶圓級製造方法及攝像模組，且特別是有關於一種用於立體攝像模組的晶圓級製造方法及立體攝像模組。

現有的3D相機顯示技術為左右兩顆相機平行擺放，且相機之光學中心對應到感光元件中心。但此系統之3D相機之架構並沒有辦法產生正視差之內容，亦即不會產生在螢幕後的深度的3D內容。

本發明提供一種用於立體攝像模組的晶圓級製造方法及立體攝像模組，其立體攝像模組可產生具有正、負視差的立體影像。

本發明的一實施例提供一種用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其包括以下步驟。在第一基板上形成多個影像感測器。在第二基板上形成多個鏡頭。將第一基板及第二基板進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，以形成多個影像感測器模組，其中每一影像感測器模組中的鏡頭的光軸與影像感測器的感測面的中心軸互相平行但不重疊。將影像感測器模組中的兩者組成立體攝像模組，其中在立體攝像模組的其中之一影像感測器模組中，該其中之一影像感測器模組設置在基線的一側，且影像感測器的感測面的中心軸相對於鏡頭的光軸朝遠離該側的方向偏移。在立體攝像模組的其中之另一影像感測器模組中，該其中之另一影像感測器模組設置在基線的另一側，且影像感測器的感測面的中心軸相對於鏡頭的光軸朝遠離該另一側的方向偏移。該其中之一影像感測器模組的感測面的中心與該其中之另一影像感測器模組的感測面的中心之間的連線定義基線。

本發明的一實施例提供一種立體攝像模組，其包括第一承載基板、第一影像感測器、第一鏡頭、第二承載基板、第二影像感測器以及第二鏡頭。第一影像感測器設置在第一承載基板上，且設置在基線的一側。第一鏡頭，堆疊在第一影像感測器上，其中第一影像感測器的感測面的中心軸相對於第一鏡頭的光軸朝遠離該側的方向偏移。第二影像感測器設置在第二承載基板上，且設置在基線的另一側。第二鏡頭堆疊在第二影像感測器上，其中第二影像感測器的感測面的中心軸相對於第二鏡頭的光軸朝遠離該另一側的方向偏移。第一影像感測器的感測面的中心與第二影像感測器的感測面的中心之間的連線定義基線。

基於上述，在本發明的實施例的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法及立體攝像模組中，在形成影像感測器的過程中或進行對位、堆疊及切割的過程中使影像感測器的感側面的中心軸偏移。而且，在組成立體攝像模組時，使兩個影像感測器的感側面的中心軸分別朝相反的方向偏移。因此，本發明實施例可製造出晶圓級的立體攝像模組，且立體攝像模組可拍攝出具有正、負視差的立體影像。

圖1是根據本發明的一實施例的立體攝像模組的示意圖。請參考圖1，本發明的一實施例提供一種立體攝像模組10，其包括第一承載基板120、第一影像感測器140、第一鏡頭160、第二承載基板220、第二影像感測器240以及第二鏡頭260。

在本實施例中，第一承載基板120可為晶圓基板的一部分，其材料例如是矽、氮化鎵、碳化矽等。第二承載基板220可為玻璃基板的一部分。第一影像感測器140及第二影像感測器240可為互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）的影像感測器或電荷耦合元件（charge coupled device, CCD）的影像感測器，但本發明不以此為限。第一鏡頭160及第二鏡頭260例如包括具有屈光度的一或多個光學鏡片的組合，例如包括雙凹透鏡、雙凸透鏡、凹凸透鏡、凸凹透鏡、平凸透鏡以及平凹透鏡等非平面鏡片的各種組合。

在本實施例中，第一影像感測器140設置在第一承載基板120上，且設置在基線B的一側。第一鏡頭160堆疊在第一影像感測器140上，其中第一影像感測器140的感測面的中心軸140C相對於第一鏡頭160的光軸160C朝遠離該側的方向偏移（例如圖1示意了朝左邊的方向偏移）。第二影像感測器240設置在第二承載基板220上，且設置在基線B的另一側。第二鏡頭260堆疊在第二影像感測器240上，其中第二影像感測器240的感測面的中心軸240C相對於第二鏡頭260的光軸260C朝遠離該另一側的方向偏移（例如圖1示意了朝右邊的方向偏移）。其中，第一影像感測器140的感測面的中心C1與第二影像感測器240的感測面的中心C2之間的連線定義基線B。

在本實施例中，第一鏡頭160的光軸160C穿過第一承載基板120的中心C3，且第二鏡頭260的光軸260C穿過第二承載基板220的中心C4。

此外，在本實施例中，第一影像感測器140的中心軸140C的偏移量S及第二影像感測器240的中心軸240C的偏移量S的設計與視差量修正、基線B長度、觀看距離、視覺輻輳調節衝突等因素有關。例如，偏差量設計為25像素大小/28 μm。

圖2是圖1的立體攝像模組的製造過程的示意圖。圖3A是圖1的立體攝像模組的製造方法的流程圖。請參考圖2與圖3A，本發明的一實施例提供一種用於立體攝像模組10的晶圓級製造方法，其包括以下步驟。步驟S100，如圖2所示，在第一基板SUB1上形成多個影像感測器340。步驟S200，在第二基板SUB2上形成多個鏡頭360。步驟S300，將第一基板SUB1及第二基板SUB2進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，以形成多個影像感測器模組300，其中每一影像感測器模組300中的鏡頭360的光軸360C與影像感測器340的感測面的中心軸340C互相平行但不重疊。步驟S400，將影像感測器模組300中的兩者組成立體攝像模組10，其中，如圖1所示，在立體攝像模組10的其中之一影像感測器模組100中，該其中之一影像感測器模組100設置在基線B的一側，且影像感測器140的感測面的中心軸140C相對於鏡頭160的光軸160C朝遠離該側的方向偏移。在立體攝像模組10的其中之另一影像感測器模組200中，該其中之另一影像感測器模組200設置在基線B的另一側，且影像感測器240的感測面的中心軸240C相對於鏡頭260的光軸260C朝遠離該另一側的方向偏移。該其中之一影像感測器模組100的感測面的中心C1與該其中之另一影像感測器模組200的感測面的中心C2之間的連線定義基線B。

圖3B與圖3C分別是圖3A中步驟S100及步驟S400的詳細流程圖。請參考圖3B與圖3C，在本實施例中，上述的步驟S100包括以下步驟。步驟S120，使每一影像感測器340的感測面的中心軸340C相對於其在第一基板SUB1上的待切割範圍R的中心C3/C4朝一偏移方向偏移（例如是圖2示意了朝左邊的方向偏移）。其中，當第一基板SUB1進行切割後，其待切割範圍R內的基板形成了圖1的第一承載基板120、第二承載基板220。當第二基板SUB2進行切割後，其待切割範圍R內的基板形成了圖1的第一鏡頭160、第二鏡頭260的承載基板。

在本實施例中，上述的步驟S400包括以下步驟。步驟S420，將影像感測器模組300中的該兩者的其中之一（相對於其鏡頭260的光軸260C）旋轉180度。也就是說，在步驟S120中先利用半導體製程技術將影像感測器340偏移一定距離，因此，在堆疊及切割後，每個影像感測器340的偏移可一次達成，且偏移相同的偏移量S。最後，將其中一個影像感測器模組200轉180度再組裝後即可完成左、右具有相同偏移量S但不同偏移方向的影像感測器模組100、200。

基於上述，在本發明的一實施例中，用於立體攝像模組10的晶圓級製造方法及立體攝像模組10在形成影像感測器340的過程中或進行對位、堆疊及切割的過程中使影像感測器340的感側面的中心軸340C偏移。而且，在組成立體攝像模組10時，使兩個影像感測器140、240的感側面的中心軸140C、240C分別朝相反的方向偏移。因此，本發明實施例可製造出晶圓級的立體攝像模組10，且立體攝像模組10可拍攝出具有正、負視差的立體影像。

圖4是根據本發明的一實施例的立體攝像模組的示意圖。請參考圖4，立體攝像模組10A與圖1的立體攝像模組10相似，其主要差異在於：在組裝立體攝像模組10A的過程中，不需對影像感測器模組200旋轉180度。

圖5是圖4的立體攝像模組的製造過程的示意圖。圖6A與圖6B分別是圖4的立體攝像模組的製造方法中對應圖3A中步驟S100及步驟S400的詳細流程圖。請參考圖5至圖6B，上述的步驟S100包括以下步驟。步驟S120A，在影像感測器340-1、340-2的一部分中，使每一影像感測器340-1的感測面的中心軸340-1C相對於其在第一基板SUB1上的待切割範圍R的中心C3朝一偏移方向偏移（例如是圖5示意了朝左邊偏移），並在影像感測器340-1、340-2的另一部分中，使每一影像感測器340-2的感測面的中心軸340-2C相對於其在第一基板SUB1上的待切割範圍R的中心C3背對該偏移方向偏移（例如是圖5示意了朝右邊偏移）。其中，前述的影像感測器340-1、340-2的一部分或另一部分例如是影像感測器340-1、340-2的數量的一半，但本發明不限於此。

在本實施例中，上述的步驟S400包括以下步驟。步驟S420A，在影像感測器模組300中選擇其影像感測器340-1朝該偏移方向偏移的一個影像感測器模組300及其影像感測器340-2背對該偏移方向偏移的一個影像感測器模組300組成立體攝像模組10A。也就是說，可以在形成影像感測器300的過程中，將一半的影像感測器300朝偏移方向偏移，另一半影像感測器300背對偏移方向偏移。因此，在組成立體攝像模組10A時可將影像感測器100、200直接進行組裝而不需對其中一個影像感測器200旋轉180度。

圖7是根據本發明的一實施例的立體攝像模組的示意圖。請參考圖7，立體攝像模組10B與圖1的立體攝像模組10相似，其主要差異在於：在本實施例中，第一影像感測器140的感側面的中心軸140C穿過第一承載基板120的中心C1，且第二影像感測器240的感側面的中心軸240C穿過第二承載基板220的中心C2（但第一鏡頭160的光軸160C不穿過第一承載基板120的中心C1，且第二鏡頭260的光軸260C不穿過第二承載基板220的中心C2）。

圖8A與圖8B是圖7的立體攝像模組的製造過程的示意圖。圖9A與圖9B分別是圖7的立體攝像模組的製造方法中對應圖3A中步驟S300及步驟S400的詳細流程圖。請參考圖8A至圖9B，在本實施例中，第一基板SUB1包括第一子基板SUB1-1以及第二子基板SUB1-2，第二基板SUB2包括第三子基板SUB2-1以及第四子基板SUB2-2。

在本實施例中，上述的步驟S300包括以下步驟。步驟S320B，如圖8A所示，將第一子基板SUB1-1及第三子基板SUB2-1進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，並在對位的過程中將第一子基板SUB1-1上的每一影像感測器340的感測面的中心軸340C相對於與其對位的第三子基板SUB2-1上的鏡頭360的光軸360C朝一偏移方向偏移（例如是圖8A示意了朝左邊偏移），其中中心軸340C穿過其在第一子基板SUB1-1上的待切割範圍R的中心C3。步驟S340B，如圖8B所示，將第二子基板SUB1-2及第四子基板SUB2-2進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，並在對位的過程中將第二子基板SUB1-2上的每一影像感測器340的感測面的中心軸340C相對於與其對位的第四子基板SUB2-2上的鏡頭360的光軸360C背對該偏移方向偏移（例如是圖8B示意了朝右邊偏移），其中中心軸340C穿過其在第二子基板SUB2-2上的待切割範圍R的中心C4。

此外，在本實施例中，上述的步驟S400包括以下步驟。步驟S420B，在影像感測器模組300中選擇其影像感測器340朝該偏移方向偏移的一個影像感測器模組300及其影像感測器340背對該偏移方向偏移的一個影像感測器模組300組成立體攝像模組10B。也就是說，相較於立體攝像模組10及10A在製造過程中採用影像感測器340的感測面偏移的方式，立體攝像模組10B在對位時將整個基板偏移，其可達到相同的效果。在一較佳的實施例中，可在影像感測器模組100、200的外側再設置封裝件，以對整體結構進行加固；或者，在對位的過程中，可增加定位機構幫助定位。

圖10是根據本發明的一實施例的立體攝像模組的示意圖。請參考圖10，立體攝像模組10C與圖7的立體攝像模組10B相似，其主要差異在於：在組裝立體攝像模組10C的過程中，不需對影像感測器模組200旋轉180度。

圖11是圖10的立體攝像模組的製造過程的示意圖。圖12A與圖12B分別是圖10的立體攝像模組的製造方法中對應圖3A中步驟S300及步驟S400的詳細流程圖。請參考圖11與圖12，上述的步驟S300包括以下步驟。步驟S320C，在對位的過程中將第一基板SUB1上的每一影像感測器340的感測面的中心軸340C相對於與其對位的第二基板SUB2上的鏡頭360的光軸360C朝一偏移方向偏移（例如是圖11示意了朝左邊偏移），其中中心軸340C穿過其在第一基板SUB1上的待切割範圍R的中心C3/C4。

在本實施例中，上述的步驟S400包括以下步驟。步驟S420C，將影像感測器模組300中的兩者的其中之一旋轉180度。例如圖10示意了影像感測器模組200相對於鏡頭260的光軸260C旋轉180度。

綜上所述，在本發明的實施例中，用於立體攝像模組的晶圓級製造方法及立體攝像模組在形成影像感測器的過程中或進行對位、堆疊及切割的過程中使影像感測器的感側面的中心軸偏移，並在組成立體攝像模組時，使兩個影像感測器的感側面的中心軸分別朝相反的方向偏移。因此，本發明實施例可製造出晶圓級的立體攝像模組，且立體攝像模組可拍攝出具有正、負視差的立體影像。

10、10A、10B、10C:立體攝像模組 100、200、300:影像感測器模組 120:第一承載基板 140:第一影像感測器 140C、240C、340C、340-1C、340-2C:中心軸 160:第一鏡頭 160C、260C、360C:光軸 220:第二承載基板 240:第二影像感測器 260:第二鏡頭 340、340-1、340-2:影像感測器 360:鏡頭 B:基線 C1、C2、C3、C4:中心 R:待切割範圍 S:偏移量 S100、S120、S120A、S200、S300、S320B、S340B、S400、S420、S420A、S420B、S420C:步驟 SUB1:第一基板 SUB1-1:第一子基板 SUB1-2:第二子基板 SUB2:第二基板 SUB2-1:第三子基板 SUB2-2:第四子基板

圖1是根據本發明的一實施例的立體攝像模組的示意圖。 圖2是圖1的立體攝像模組的製造過程的示意圖。 圖3A是圖1的立體攝像模組的製造方法的流程圖。 圖3B與圖3C分別是圖3A中步驟S100及步驟S400的詳細流程圖。 圖4是根據本發明的一實施例的立體攝像模組的示意圖。 圖5是圖4的立體攝像模組的製造過程的示意圖。 圖6A與圖6B分別是圖4的立體攝像模組的製造方法中對應圖3A中步驟S100及步驟S400的詳細流程圖。 圖7是根據本發明的一實施例的立體攝像模組的示意圖。 圖8A與圖8B是圖7的立體攝像模組的製造過程的示意圖。 圖9A與圖9B分別是圖7的立體攝像模組的製造方法中對應圖3A中步驟S300及步驟S400的詳細流程圖。 圖10是根據本發明的一實施例的立體攝像模組的示意圖。 圖11是圖10的立體攝像模組的製造過程的示意圖。 圖12A與圖12B分別是圖10的立體攝像模組的製造方法中對應圖3A中步驟S300及步驟S400的詳細流程圖。

S100、S200、S300、S400:步驟

Claims (12)

1. 一種用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，包括： 在一第一基板上形成多個影像感測器； 在一第二基板上形成多個鏡頭； 將該第一基板及該第二基板進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，以形成多個影像感測器模組，其中每一影像感測器模組中的該鏡頭的光軸與該影像感測器的感測面的中心軸互相平行但不重疊；以及 將該些影像感測器模組中的兩者組成該立體攝像模組，其中在該立體攝像模組的其中之一影像感測器模組中，該其中之一影像感測器模組設置在一基線的一側，且該影像感測器的該感測面的該中心軸相對於該鏡頭的該光軸朝遠離該側的方向偏移，在該立體攝像模組的其中之另一影像感測器模組中，該其中之另一影像感測器模組設置在該基線的另一側，且該影像感測器的該感測面的該中心軸相對於該鏡頭的該光軸朝遠離該另一側的方向偏移，該其中之一影像感測器模組的該感測面的中心與該其中之另一影像感測器模組的該感測面的中心之間的連線定義該基線。
2. 如請求項1所述的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其中在該第一基板上形成該些影像感測器的步驟包括以下步驟： 使每一影像感測器的該感測面的該中心軸相對於其在該第一基板上的待切割範圍的中心朝一偏移方向偏移。
3. 如請求項2所述的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其中將該些影像感測器模組中的該兩者組成該立體攝像模組的步驟包括以下步驟： 將該些影像感測器模組中的該兩者的其中之一旋轉180度。
4. 如請求項1所述的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其中在該第一基板上形成該些影像感測器的步驟包括以下步驟： 在該些影像感測器的一部分中，使每一影像感測器的該感測面的該中心軸相對於其在該第一基板上的待切割範圍的中心朝一偏移方向偏移，並在該些影像感測器的另一部分中，使每一影像感測器的該感測面的該中心軸相對於其在該第一基板上的待切割範圍的中心背對該偏移方向偏移。
5. 如請求項4所述的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其中將該些影像感測器模組中的該兩者組成該立體攝像模組的步驟包括以下步驟： 在該些影像感測器模組中選擇其影像感測器朝該偏移方向偏移的一個影像感測器模組及其影像感測器背對該偏移方向偏移的一個影像感測器模組組成該立體攝像模組。
6. 如請求項1所述的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其中該第一基板包括一第一子基板以及一第二子基板，該第二基板包括一第三子基板以及一第四子基板，將該第一基板及該第二基板進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，以形成該些影像感測器模組的步驟包括以下步驟： 將該第一子基板及該第三子基板進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，並在對位的過程中將該第一子基板上的每一影像感測器的該感測面的該中心軸相對於與其對位的該第三子基板上的該鏡頭的該光軸朝一偏移方向偏移，其中該中心軸穿過其在該第一子基板上的待切割範圍的中心；以及 將該第二子基板及該第四子基板進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，並在對位的過程中將該第二子基板上的每一影像感測器的該感測面的該中心軸相對於與其對位的該第四子基板上的該鏡頭的該光軸背對該偏移方向偏移，其中該中心軸穿過其在該第二子基板上的待切割範圍的中心。
7. 如請求項6所述的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其中將該些影像感測器模組中的該兩者組成該立體攝像模組的步驟包括以下步驟： 在該些影像感測器模組中選擇其影像感測器朝該偏移方向偏移的一個影像感測器模組及其影像感測器背對該偏移方向偏移的一個影像感測器模組組成該立體攝像模組。
8. 如請求項1所述的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其中將該第一基板及該第二基板進行對位、堆疊及切割，再進行封裝，以形成該些影像感測器模組的步驟包括以下步驟： 在對位的過程中將該第一基板上的每一影像感測器的該感測面的該中心軸相對於與其對位的該第二基板上的該鏡頭的該光軸朝一偏移方向偏移，其中該中心軸穿過其在該第一基板上的待切割範圍的中心。
9. 如請求項8所述的用於立體攝像模組的晶圓級製造方法，其中將該些影像感測器模組中的該兩者組成該立體攝像模組的步驟包括以下步驟： 將該些影像感測器模組中的該兩者的其中之一旋轉180度。
10. 一種立體攝像模組，包括： 一第一承載基板； 一第一影像感測器，設置在該第一承載基板上，且設置在一基線的一側； 一第一鏡頭，堆疊在該第一影像感測器上，其中該第一影像感測器的感測面的中心軸相對於該第一鏡頭的光軸朝遠離該側的方向偏移； 一第二承載基板； 一第二影像感測器，設置在該第二承載基板上，且設置在該基線的另一側；以及 一第二鏡頭，堆疊在該第二影像感測器上，其中該第二影像感測器的感測面的中心軸相對於該第二鏡頭的光軸朝遠離該另一側的方向偏移， 其中該第一影像感測器的該感測面的中心與該第二影像感測器的該感測面的中心之間的連線定義該基線。
11. 如請求項10所述的立體攝像模組，其中該第一鏡頭的該光軸穿過該第一承載基板的中心，且該第二鏡頭的該光軸穿過該第二承載基板的中心。
12. 如請求項10所述的立體攝像模組，其中該第一影像感測器的該感側面的該中心軸穿過該第一承載基板的中心，且該第二影像感測器的該感側面的該中心軸穿過該第二承載基板的中心。