手機相機模組封裝的關鍵技巧

固態影像感測器

固態影像感測器正廣泛地應用在各類產品中。以數量來看，目前最大的應用市場在行動電話所用的相機模組，今年單單針對這項應用來看，每天就有超過兩百萬個的規模。

大多數的固態影像感測器都是基於CMOS技術，因為CMOS技術能提供比電荷耦合元件(CCD)技術更高整合的方案。CMOS影像感測器包含一個能提供光電轉換功能的2D太陽能電池陣列以及許多用於影像、介面和電源管理的其它電子模組。

非最佳化的矽晶設計

由於CMOS晶片佈局並未受到最大化晶圓利用率需求的影響，因而或許可算是一種獨特的半導體元件。對於一般的半導體元件來說，晶片佈局方式通常必須可為每一晶圓實現最大化晶片數量，以便最小化晶片的單位製造成本。然而，影像感測器僅僅是相機模組所需的元件之一，其它關鍵零組件還包括鏡頭模組、可調式鏡頭外殼、紅外線濾波器、載板，以及經常使用的被動元件和去耦合電容。圖1是一個典型1.3M畫素相機模組元件的相對成本比較表。由於光學元件的成本已超出其他半導體元件成本，因此在產品成本和尺寸需求的驅動下，必須在矽晶佈局與光學設計間進行折衷。

圖1：固態相機模組主要元件的相對成本，通常以影像感測器晶片為標準。

第一代影像感測器通常遵循標準的半導體原則製造。最佳化的晶片佈局要求成像區必須位於靠近晶片的一角，以便能將電子區塊整合在一起。事實上，為了完成一款相機模組，必須將鏡頭模組集中在成像區(見圖2)。由於成像區位於晶片的一角，因此第一代相機模組的尺寸必須大到足以包含超出晶片範圍的光學部份。

圖2：為最大化晶圓利用率所設計的影像感測器晶片。由於環型光學元件集中在成像區域，使得有效光學區域位於晶片一角，而電子元件則集中共同利用較大的相機模組體積。

而今，從晶圓利用率的角度來看，現代的影像感測晶片設計雖然一直不具效益，不過，至少它的成像區還位於晶片中央(見圖3)。在其他各種因素都一樣的情況下，該晶片約比上一代晶片大了8%，但它的鏡頭模組被整齊地安置在晶片上，藉由空間規劃為相機模組減少了約10%的面積。

圖3：具有檢測器的成像器被集中在晶片的中心。雖然圖3矽晶實體上大於上一代晶片，但最終所實現的相機模組體積卻更小。

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