[发明专利]具有架构基板的弯曲的成像传感器封装

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

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。

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。