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CN105657296B - 具有互连层间隙的图像感测设备及相关方法 - Google Patents

具有互连层间隙的图像感测设备及相关方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及具有互连层间隙的图像感测设备及相关方法，该图像感测设备可以包括互连层、被耦合到互连层并且具有图像感测表面的图像传感器IC、以及与和互连层相对的图像感测表面对准的IR滤光器。图像感测设备可以包括柔性互连层，该柔性互连层与互连层对准并且具有从互连层横向向外延伸的柔性衬底以及在该柔性衬底上的导电迹线。图像感测设备也可以包括耦合互连层与柔性互连层并且也限定互连层与柔性互连层之间的间隙的焊料体。

Description

具有互连层间隙的图像感测设备及相关方法
技术领域
本公开内容涉及电子设备领域，并且更具体地涉及图像传感器及相关方法。
背景技术
电子设备典型地包括用于提供增强媒体功能的一个或者多个照相机模块。例如，典型的电子设备可以利用照相机模块用于照片拍摄和视频电话会议。在具有多个照相机模块的典型电子设备中，主照相机模块具有较高的像素密度以及可调焦距的透镜系统，而辅照相机模块是朝前的并且具有更低像素密度。此外，辅照相机模块可以具有固定焦距的透镜系统。
例如，部分转让给本申请的受让人的由Brodie等人申请的第7,880,132号美国专利公开了用于移动设备的照相机模块。该照相机模块包括透镜、承载透镜的壳、以及在透镜和壳之上的透镜盖。该照相机模块包括用于调节透镜的桶机构。在包括一个或者多个照相机模块的电子设备制造期间，希望尽可能快地制造该电子设备，特别是在大量生产运行中。
典型的照相机模块以多步过程被制造。第一步包括提供图像传感器集成电路(IC)的半导体处理。下一步包括用于图像传感器IC和封装的某种形式的测试。如果需要，图像传感器IC可以与透镜和可移动的桶一起被组装到照相机模块内。照相机模块的这一组装可以手动地或者经由机器被执行。例如，在使用表面安装部件的电子设备内，拾取和放置(PNP)机器可以将部件组装到印制电路板(PCB)上。这种单一封装的缺点是可能相对低效并且也可能要求每个设备被单独测试，增加了制造时间。
参照图1，示出了用于图像感测设备20的方法。图像感测设备20包括柔性连接器设计，其对移动应用是合意的。图像感测设备20示例性地包括互连层21、在互连层上的图像传感器IC 22、在图像传感器IC和互连层之间的粘接层29、以及将图像传感器IC耦合到互连层的多个键合线23a-23b。此外，图像感测设备20示例性地包括在互连层21之上的透镜模块27、以及将透镜模块和互连层21耦合在一起的粘接层72。图像感测设备20示例性地包括在透镜模块27上的粘接层25、以及在该粘接层上的红外(IR)滤光器26。图像感测设备20示例性地包括柔性互连层30，柔性互连层30包括由其承载的连接器31。
发明内容
图像感测设备可以包括互连层、被耦合到互连层并且具有图像感测表面的图像传感器IC、以及与和互连层相对的图像感测表面对准的IR滤光器。图像感测设备可以包括柔性互连层，该柔性互连层与互连层对准并且包括从互连层横向向外延伸的柔性衬底以及在柔性衬底上的多个导电迹线。图像感测设备可以进一步包括耦合互连层与柔性互连层并且也限定互连层与柔性互连层之间的间隙的多个焊料体。
更具体地，柔性互连层可以包括由柔性衬底承载并被耦合到多个导电迹线的连接器。图像感测设备可以进一步包括与IR滤光器对准的透镜组件。图像感测设备可以进一步包括在互连层与透镜组件之间的粘接层。此外，图像传感器IC可以包括半导体衬底以及与图像感测表面相邻的多个导电键合焊盘。
在一些实施例中，图像感测设备可以进一步包括由柔性互连层承载的电子部件。在其他实施例中，图像感测设备可以进一步包括由互连层在内部承载的电子部件。
另外，互连层可以包括在其中的多个导电迹线以及分别被耦合到多个导电迹线的多个导电触点。图像感测设备也可以包括被耦合在互连层的多个导电触点与图像传感器IC之间的多个键合线。
另一方面涉及制作图像感测设备的方法。该方法可以包括将图像传感器IC定位成耦合到互连层，该图像传感器IC具有与互连层相对的图像感测表面。该方法也可以包括将IR滤光器定位成图像感测表面对准，以及将柔性互连层定位成与互连层对准。柔性互连层可以包括从互连层横向向外延伸的柔性衬底、以及在柔性衬底上的多个导电迹线。该方法可以包括形成耦合互连层和柔性互连层并且也限定互连层与柔性互连层之间的间隙的多个焊料体。
附图说明
图1是根据现有技术的图像感测设备的截面图。
图2是根据本公开内容的图像感测设备的截面图。
图3至图5是制作图2的图像感测设备中的步骤的截面图。
图6是根据本公开内容的柔性连接器部件的另一实施例的截面图。
具体实施方式
在图1的方法中，柔性互连层30和互连层21在单个过程中制造并且作为柔性连接器部件从单一供应商购买。尽管希望柔性连接器部件的特征，但现有技术的部件是昂贵的，现有技术的部件抬高了最终产品(例如，手机、平板计算设备)的最终用户价格。而且，柔性连接器部件的附加过程可能要求昂贵的机械装置并且需要机械强大的模块设计以维持模块性能以及防止漂移。
以下将参照其中示出了本公开内容的实施例的附图更充分地描述本公开的内容。然而这些实施例可以以许多不同的形式体现，并且不应该解释为限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得公开内容将是彻底的和完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本公开内容的范围。
首先参考图2，现在描述根据本公开内容的图像感测设备100。图像感测设备100示例性地包括互连层101、被耦合到互连层并具有图像感测表面103的图像传感器IC 130、在图像传感器IC与互连层之间的粘接层104、以及与和互连层相对的图像感测表面相邻并且对准的IR滤光器118。此外，图像传感器IC 130示例性地包括半导体衬底102、以及与图像感测表面相邻的多个导电键合焊盘119a-119b。
互连层101示例性地包括衬底106、由衬底承载的多个导电迹线107、以及由衬底承载并被耦合到导电迹线的第一多个导电触点和第二多个导电触点120a-120b、108a-108c。图像感测设备100示例性地包括被耦合在互连层的多个导电触点120a-120b与图像传感器IC 130之间的多个键合线105a-105b。
图像感测设备100示例性地包括与和图像感测表面103相对的互连层101对准的柔性互连层110。柔性互连层110示例性地包括从互连层101横向向外延伸的柔性衬底112、在柔性衬底上的多个导电迹线111、以及在柔性衬底上并且被耦合到导电迹线的多个导电触点122a-122c。柔性互连层110示例性地包括由柔性衬底112承载并被耦合到多个导电迹线111的连接器113。
图像感测设备100示例性地包括多个焊料体109a-109c，多个焊料体耦合互连层101和柔性互连层110并且也限定互连层与柔性互连层之间的间隙121。间隙121可以具有在10微米-30微米范围内的宽度。有益地，间隙121使得柔性互连层110可以在其整个长度上折曲和弯曲，即使附接于互连层101的部分，从而提供了更可靠的电连接。
图像感测设备100示例性地包括与互连层101相邻并与IR滤光器118对准的透镜组件131。透镜组件131示例性地包括外壳135、由外壳承载的透镜桶115、以及多个由透镜桶承载的多个透镜116a-116b。图像感测设备100示例性地包括在互连层101与透镜组件131之间的粘接层132。此外，图像感测设备100示例性地包括在外壳135和IR滤光器118之间的粘接层117。
在示出的实施例中，图像感测设备100进一步包括由柔性互连层110承载并被耦合到导电迹线111的表面安装电子部件114(例如，电容器、电阻器、处理器)的、以及耦合电子部件与柔性互连层的焊料体109e。图像感测设备100进一步包括在连接器113与柔性互连层110之间的焊料体109d。在一些实施例中，焊料体109a-109e可以备选地包括焊膏、导电性粘接材料、或者导电性粘接薄膜。
正如将被理解的，上面提到的任一导电部件可以包括如下至少一项：铜、铝、金、锡、以及银。这一列表仅仅是示例性的，并且可以使用许多其他导电材料。而且，衬底106、112可以包括绝缘材料。
有利地，以更低的成本制造图像感测设备100。这与现有技术的预制柔性连接器部件(图1)是相对的。本文详述的用于制作图像感测设备100的相关方法使用了简单的表面安装技术，表面安装技术是标准的、低成本的、并且是稳健的，而不是使用复杂的机器驱动的现有技术的方法。
另一方面涉及制作图像感测设备100的方法。该方法可以包括定位图像传感器IC130，该图像传感器IC 130被耦合到互连层101并且具有图像感测表面103，以及定位IR滤光器118，该IR滤光器118与和互连层相对的图像感测表面相邻并且对准。该方法可以包括定位柔性互连层110，该柔性互连层110与和图像感测表面103相对的互连层101对准。柔性互连层110包括从互连层横向向外延伸的柔性衬底112以及在柔性衬底上的多个导电迹线111。该方法可以包括形成多个焊料体109a-109c，该多个焊料体109a-109c耦合互连层101与柔性互连层110并且也限定在柔性互连层与互连层之间的间隙121。
现在另外参照图3-图5描述用于制作图像感测设备100的方法的示例实施例。在图3中准备了柔性衬底112，并且在图4中，在柔性衬底12上形成了多个焊料体109a-109e。例如，可以使用回流焊接工艺形成多个焊料体109a-109e。在图5中，在柔性衬底112上安装了互连层101、电子部件114、以及连接器113。随后，在互连层101上安装图像传感器IC 103以及透镜组件131。
现在另外参照图6描述图像感测设备100’的另一实施例。在图像感测设备100’的实施例中，以上对于图2-图5已经讨论的那些元件被给出撇号(’)并且最不需要本文进一步讨论。该实施例不同于以前的实施例在于，图像感测设备100’进一步包括由互连层101’在内部(即，嵌入其内)承载的电子部件114’。
本领域的技术人员将想到本公开内容的许多修改及其他实施例，这些修改及实施例具有在前述描述和相关附图中呈现的教导的益处。因此，被理解的是，本公开内容不限于所公开的具体实施例，并且修改及实施例旨在包括在所附权利要求书的范围内。

Claims (24)

1.一种图像感测设备，包括：
互连层；
图像传感器集成电路IC，被耦合到所述互连层并且具有与所述互连层相对的图像感测表面；
红外IR滤光器，与所述图像感测表面对准；
透镜组件，与所述IR滤光器对准；
柔性互连层，与所述互连层对准并且包括：
柔性衬底，从所述互连层横向向外延伸并被配置为在垂直于所述互连层的方向上自由弯曲，
多个导电迹线，在所述柔性衬底上，以及
连接器，由所述柔性衬底承载、与所述互连层间隔开并被耦合到所述多个导电迹线；以及
多个焊料体，所述多个焊料体耦合所述互连层和所述柔性互连层，并且也限定在所述互连层与所述柔性互连层之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的图像感测设备，进一步包括在所述互连层与所述透镜组件之间的粘接层。
3.根据权利要求1所述的图像感测设备，其中所述图像传感器IC包括半导体衬底、以及与所述图像感测表面相邻的多个导电键合焊盘。
4.根据权利要求1所述的图像感测设备，进一步包括由所述柔性互连层承载的电子部件。
5.根据权利要求1所述的图像感测设备，进一步包括由所述互连层在内部承载的电子部件。
6.根据权利要求1所述的图像感测设备，其中所述互连层包括在其中的多个导电迹线，以及分别被耦合到所述互连层的所述多个导电迹线的多个导电触点。
7.一种图像感测设备，包括：
互连层；
图像传感器集成电路IC，被耦合到所述互连层并且具有与所述互连层相对的图像感测表面；
红外IR滤光器，与所述图像感测表面对准；
柔性互连层，与所述互连层对准并且包括：
柔性衬底，从所述互连层横向向外延伸并被配置为在垂直于所述互连层的方向上自由弯曲，以及
多个导电迹线，在所述柔性衬底上；以及
多个焊料体，耦合所述互连层和所述柔性互连层，并且也限定在所述互连层与所述柔性互连层之间的间隙；
所述柔性互连层被配置为在所述间隙内弯曲。
8.根据权利要求7所述的图像感测设备，其中所述柔性互连层包括由所述柔性衬底承载并被耦合到所述多个导电迹线的连接器。
9.根据权利要求7所述的图像感测设备，进一步包括与所述IR滤光器对准的透镜组件。
10.根据权利要求9所述的图像感测设备，进一步包括在所述互连层与所述透镜组件之间的粘接层。
11.根据权利要求7所述的图像感测设备，其中所述图像传感器IC包括半导体衬底、以及与所述图像感测表面相邻的多个导电键合焊盘。
12.根据权利要求7所述的图像感测设备，进一步包括由所述柔性互连层承载的电子部件。
13.根据权利要求7所述的图像感测设备，进一步包括由所述互连层在内部承载的电子部件。
14.根据权利要求7所述的图像感测设备，其中所述互连层包括在其中的多个导电迹线，以及分别被耦合到所述多个导电迹线的多个导电触点。
15.根据权利要求14所述的图像感测设备，进一步包括被耦合在所述互连层的所述多个导电触点与所述图像传感器IC之间的多个键合线。
16.一种制作图像感测设备的方法，包括：
将图像传感器集成电路IC定位成耦合到互连层，所述图像传感器IC具有与所述互连层相对的图像感测表面；
将红外IR滤光器定位成与所述图像感测表面对准；
将柔性互连层定位成与所述互连层对准，所述柔性互连层包括从所述互连层横向向外延伸并被配置为在垂直于所述互连层的方向上自由弯曲的柔性衬底、以及在所述柔性衬底上的多个导电迹线；以及
形成多个焊料体，所述多个焊料体耦合所述互连层与所述柔性互连层并且也限定在所述互连层与所述柔性互连层之间的间隙；
所述柔性互连层被配置为在所述间隙内弯曲。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述柔性互连层包括由所述柔性衬底承载并被耦合到所述多个导电迹线的连接器。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括将透镜组件定位成与所述IR滤光器对准。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在所述互连层与所述透镜组件之间形成粘接层。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述图像传感器IC包括半导体衬底、以及与所述图像感测表面相邻的多个导电键合焊盘。
21.根据权利要求16所述的方法，进一步包括将电子部件定位成由所述柔性互连层承载。
22.根据权利要求16所述的方法，进一步包括将电子部件定位成由所述互连层在内部承载。
23.根据权利要求16所述的方法，其中所述互连层包括在其中的多个导电迹线、以及分别被耦合到所述多个导电迹线的多个导电触点。
24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括形成被耦合在所述互连层的所述多个导电触点与所述图像传感器IC之间的多个键合线。
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