具有架构基板的弯曲的成像传感器封装制造技术

一种成像传感器封装，包括：成像传感器；以及耦合到所述成像传感器的底表面的架构基板。所述架构基板沿所述架构基板的平面内方向具有局部刚度变化，并且所述成像传感器和所述架构基板是弯曲的。构基板是弯曲的。构基板是弯曲的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有架构基板的弯曲的成像传感器封装


[0001]本公开的实施例的一个或多个方面涉及具有架构基板的弯曲的成像传感器封装。

技术介绍

[0002]最近，对成像传感器(例如光学成像传感器)的需求迅速增加，成像传感器诸如用于光学成像系统(例如光学相机)、红外成像系统(例如红外相机)、光探测和测距(LIDAR)系统、红外搜索和跟踪(IRST)系统、成像卫星等的互补金属氧化物半导体(CMOS)和电荷耦合器件(CCD)传感器。
[0003]为了易于制造，相关技术的成像传感器是平坦的(也称为平坦焦平面阵列(FPA))。为了将入射光(例如，可见光、红外辐射等)投射到平坦焦平面上，平坦成像传感器通常包括透镜和/或其它光学装置，使得平坦成像传感器准确地捕获和解释(interpret)入射光。另一方面，弯曲的成像传感器不需要相同的复杂光学器件，因为将入射光投射到平坦的焦平面上时所遇到的校正球面像差(spherical aberration)的需求(例如，产生平坦的焦平面的需求)被减少或消除。因此，与相关技术的平面成像传感器相比，弯曲的成像传感器允许更宽范围的透镜设计，并且能够获取更清晰、更详细的图像，并且以更低的光级操作，从而扩展了成像装置的操作窗口(例如，操作参数)。此外，与平坦成像传感器相比，由于弯曲的成像传感器的光学器件复杂性降低，因此成像系统的尺寸(例如，体积和重量)可以减小，从而实现新的应用。此外，具有弯曲焦平面的弯曲的成像传感器可以在宽视场(FOV)成像器的整个FOV上维持均匀或基本均匀的照明，并且光学简单性减少了传输损耗，从而增加了可能的帧速率。
[0004]弯曲平坦成像传感器(例如，平坦焦平面阵列(FPA))以具有弯曲(例如，球形)表面是有挑战性的，并且随着成像传感器的尺寸增大以及曲率半径(ROC)由于成像传感器中的应变增大而减小，以非零高斯曲率围绕两个轴弯曲的成像传感器是越来越有挑战性的。成像传感器中的增加的应变可能导致破损，并且当跨成像传感器上的应变是高度非线性时(其在球形地弯曲平坦成像传感器时是典型的)，成像传感器的输出(例如，电子响应)可能显著地偏移，从而引起伴随而来的暗噪声和可操作性的劣化。

技术实现思路

[0005]本公开的实施例的各方面提供了一种弯曲的成像传感器封装，其通过在成像传感器下方包括架构基板，可以较大并且可以被弯曲成具有比现有技术的弯曲成像传感器更紧(tighter)的曲率半径而不会破损并且不会遭受成像性能的劣化。该架构基板将低幅度起皱现象赋予所述成像传感器，这减少了有害的应变，同时允许所述成像传感器(例如FPA)保持接近球形焦面(spherical focal surface)以便精确成像。例如，所述架构基板可以耦合(例如，接合、粘附、沉积或附着)到成像传感器的底表面以形成传感器封装，并且随着所述传感器封装(例如，传感器架构基板叠层)被弯曲时，所述架构基板将起皱现象赋予到所述成像传感器上。总体上，所述成像传感器将呈现模具的曲率，同时在其表面中呈现低幅度起
皱(例如，小偏差)。所述成像传感器中的这些褶皱形成所述成像传感器的抗弯刚度(例如，抗挠刚度)的局部变化，这调节和/或改变所述成像传感器内的应力分布，从而减少或防止应力或应变集中和幅度。因此，所述架构基板可调整跨所述成像传感器上的应力分布以减轻其被弯曲时的故障和成像劣化。例如，通过经由在弯曲期间发生的低幅度起皱来减轻所述成像传感器中的压缩应变可减小成像传感器中的总应变能，从而使得甚至大规格成像传感器(例如，对角线长度大于55mm的成像传感器)也可被弯曲到相对紧(tight)的曲率半径。另外，因为低幅度起皱以亚像素尺度(sub
‑
pixel scale)发生(例如，一个光接收元件或像素大于一个褶皱)，所以不存在如可能从“褶皱”成像传感器所预期的成像性能的实质劣化。
[0006]根据实施例，一种成像传感器封装包括：成像传感器；以及耦合到所述成像传感器的底表面的架构基板。所述架构基板沿所述架构基板的平面内方向具有局部刚度变化，且所述成像传感器和所述架构基板是弯曲的。
[0007]所述成像传感器可以包括布置在读出集成电路和抗反射涂层之间的检测器。
[0008]所述成像传感器和所述架构基板可以是球形弯曲的。
[0009]所述架构基板可以沿着其平面内方向具有厚度变化。
[0010]所述架构基板可以具有多个不连续部分。
[0011]所述架构基板可以包括多个夹层板，在所述夹层板之间具有芯。
[0012]所述芯可以包括在所述夹层板之间延伸的多个芯构件。
[0013]所述芯构件可以布置成棱柱、栅格或随机形式。
[0014]所述夹层板中的最外面一个可以具有在其中的开口。
[0015]所述夹层板中的最里面一个沿着所述成像传感器的底表面可以是连续的。
[0016]根据实施例，一种弯曲的成像传感器封装，包括：弯曲的成像传感器，包括检测器和在所述检测器下方的读出集成电路，所述检测器包括彼此间隔开的多个光检测元件；以及弯曲的架构基板，其耦合到所述读出集成电路的与所述检测器相对的表面。所述架构基板沿着所述架构基板的平面内方向具有局部刚度变化。
[0017]所述成像传感器可以是褶皱的，并且所述褶皱的波长可以小于所述光检测元件的间距。
[0018]所述褶皱的波长可以小于所述光检测元件的尺寸。
[0019]所述褶皱的幅度可以小于所述光检测元件的间距的两倍。
[0020]所述架构基板可以包括多种不同的材料。
[0021]所述不同的材料可以以层彼此堆叠。
[0022]所述不同的材料可以在平面内方向上彼此相邻。
[0023]所述材料可以在所述架构基板的一部分处混合在一起。
[0024]所述材料可以包括铝、铜、镍、铁、因瓦合金、钢、钛、钼、钨和/或铋。
[0025]所示成像传感器可以具有至少55mm的对角线长度。
[0026]根据实施例，提供了一种制造成像传感器封装的方法。所述方法包括：形成架构基板，以沿着所述架构基板的平面内方向具有局部刚度变化；将所述架构基板耦合到成像传感器的底表面；以及使所述成像传感器与耦合到其上的所述架构基板弯曲。
附图说明
[0027]参考说明书、权利要求书和附图，将进一步认识和更好地理解本公开的上述和其它方面和特征，其中：
[0028]图1是根据本公开的实施例的成像传感器封装处于平坦状态的截面图；
[0029]图2是图1所示的成像传感器封装处于弯曲状态的示意性截面图；
[0030]图3A
‑
3C示出了图1所示的所述成像传感器封装的架构基板的不同实施例；
[0031]图4A和4B示出了没有架构基板的弯曲的成像传感器的有限元分析；
[0032]图5A和5B示出了根据本公开的实施例的弯曲的成像传感器封装的有限元分析；以及
[0033]图6是示出根据本公开的实施例的与包括径向图案化的架构基板的弯曲的成像传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种成像传感器封装(100)，包括：成像传感器(10)；以及耦合到所述成像传感器(10)的底表面的架构基板(20)，所述架构基板沿着所述架构基板的平面内方向具有局部刚度变化，其中，所述成像传感器与所述架构基板是弯曲的。2.根据权利要求1所述的成像传感器封装，其中所述成像传感器(10)包括布置在读出集成电路(11)和抗反射涂层(13)之间的检测器(12)。3.根据权利要求2所述的成像传感器封装，其中所述成像传感器(10)和所述架构基板(20)是球形弯曲的。4.根据权利要求3所述的成像传感器封装，其中所述架构基板(20)沿着其平面内方向具有厚度变化。5.根据权利要求4所述的成像传感器封装，其中所述架构基板(20)具有多个不连续部分。6.根据权利要求3所述的成像传感器封装，其中所述架构基板(20)包括多个夹层板(21.1，21.3)，在所述夹层板之间具有芯(21.2)。7.根据权利要求6所述的成像传感器封装，其中所述芯(21.2)包括在所述夹层板(21.1、21.3)之间延伸的多个芯构件。8.根据权利要求7所述的成像传感器封装，其中所述芯构件(21.2)布置成棱柱、栅格或随机形式。9.根据权利要求7所述的成像传感器封装，其中所述夹层板中的最外面一个(21.1)具有在其中的开口(21.4)。10.根据权利要求9所述的成像传感器封装，其中所述夹层板中的最里面一个(21.3)沿着所述成像传感器(10)的所述底表面是连续的。11.一种弯曲的成像传感器封装(100)，包括：弯曲的成像传感器(10)，包括检测器(12)和在所述检测器(12)下方的读出集成电路(11)，所述检测器(12)包括彼此...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：HRL实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：