本發(fā)明涉及一種陣列式攝像頭模組結構，尤其涉及一種使用卡槽對準、壓蓋定位、彈性圈調節(jié)像距的陣列攝像模組及其制造方法。

背景技術：

在當今消費電子的推動下，攝像頭模組的成像質量和產量不斷提高。目前陣列式攝像模組，是利用陣列鏡頭及其對應的陣列圖像傳感芯片組合，拍攝物體，其中每個鏡頭對應一個圖像傳感芯片形成一個成像單元，每個成像單元得到不同的圖像，將拍攝數據疊加合成一副圖像，可以保證較低的高度，并且不需要對焦，另外可以實現高清圖像重建、3d圖像顯示、先拍照后對焦、全景深、高速攝像、高動態(tài)照片等很多新功能。目前，制造陣列攝像模組技術不成熟，精度低，成本高，限制了陣列攝像模組的進一步發(fā)展。

文獻1(venkataramank,lelescud,duparretal.picam:anultra-thinhighperformancemonolithiccameraarray[j].acmtransactionsongraphics,2013,32(6):2504-2507.)是美國pelican公司的陣列相機技術，該 技術的特點是采用定制的陣列傳感器芯片，成本昂貴，采用晶圓級光學鏡頭(wafer-level-optics)技術，成本和產品良率不高。雖然有樣品制造出來，但是成本和良率因素限制了其遲遲沒有進入市場。

公布號為cn104272143a的專利文獻2公開了一種攝像裝置、透鏡陣列層疊體及其制造方法，但是，其攝像裝置中的結構件是一體的，結構件中，需要固定的鏡頭部分，光圈，濾光玻璃，芯片都是依卡位的方法依次組裝的。其最大弊端是結構件一體化，沒有調節(jié)的空間，故鏡片光軸和芯片感光區(qū)的對準，像距的調節(jié)等問題無法解決，影像成品良率及成像質量。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種陣列攝像模組及其制造方法，具有制造成本低、組裝過程簡單、固定精度高、光學鏡片間光軸可自對準、可進行光學調焦、調焦方便等優(yōu)點。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：

一種陣列攝像模組，包括陣列圖像傳感器芯片、封裝基板、陣列鏡頭和彈性墊圈，所述陣列圖像傳感器芯片包括排布成陣列的若干圖像傳感芯片，所述陣列鏡頭包括結構件、壓蓋、濾光片和至少兩個光學鏡片，所述結構件包括中空的筒狀部和封閉所述筒狀部上端的蓋片，每個所述光學鏡片包括光學載板和形成于所述光學載板上與若干所述圖像傳感芯片一一對應排布成陣列的若干功能透鏡；所述壓蓋封閉結合于所述筒狀部的 下端，至少兩個所述光學鏡片光軸對準疊置于所述筒狀部內，且定位于所述蓋片的下側和所述壓蓋的上側之間，至少其中兩個所述光學鏡片之間定位設有遮光片，所述壓蓋、所述遮光片、所述蓋片上均設有與若干所述功能透鏡一一對應的排布成陣列的通光口；所述壓蓋的下側具有凹槽，所述濾光片定位設于所述凹槽的底部；所述陣列圖像傳感器芯片下側組裝于所述封裝基板上側，若干所述圖像傳感芯片與所述封裝基板上對應的連接點電性連接，所述彈性墊圈套設于所述陣列圖像傳感器芯片外，并組裝定位于所述陣列鏡頭的壓蓋與所述封裝基板之間，使所述陣列圖像傳感器芯片容置于所述凹槽內，并與所述濾光片相距設定距離。

進一步的，相鄰兩個所述光學載板相互貼合在一起，且相互貼合的界面邊緣位置通過至少一對相互吻合的卡槽與凸起進行卡合定位，使其上的功能透鏡的光軸粗對準。

進一步的，所述卡槽、所述凸起沿光軸方向的截面呈梯形或矩形，所述卡槽與所述凸起之間通過錐形凸點和錐形凹點進行卡合定位，使其上的功能透鏡精細對準。

進一步的，至少其中兩個所述光學鏡片相互貼合在一起，且相互貼合的界面中部位置形成有矩形槽，所述遮光片容置定位于所述矩形槽內。

進一步的，形成有依次貫通所述結構件、所述壓蓋、所述彈性墊圈的若干貫通孔，所述貫通孔內注有可固化的膠水。

進一步的，所述封裝基板包括剛性基板和連接于其側邊的 柔性基板，所述陣列圖像傳感器芯片下側組裝于所述剛性基板上側，所述圖像傳感芯片與所述剛性基板上對應的連接點電性連接，所述彈性墊圈套設于所述陣列圖像傳感器芯片外，并組裝定位于所述陣列鏡頭的壓蓋與所述剛性基板之間。

進一步的，所述剛性基板上對應所述貫通孔的位置形成有灌膠槽，所述灌膠槽連通該貫通孔及結構件外部空間。

進一步的，所述陣列圖像傳感器芯片為n×m的陣列，其中n，m為正整數。

一種陣列攝像模組的制作方法，包括如下步驟：

a、選取一圖像傳感器封裝晶圓，在其上選取若干圖像傳感芯片方陣，通過劃片形成一陣列圖像傳感器芯片；

b、制作一陣列鏡頭，包括一結構件、一壓蓋、若干光學鏡片、若干遮光片及一濾光片，該陣列鏡頭的制作步驟如下：

a)采用微納加工工藝一次注塑成型若干光學鏡片，每個光學鏡片包括光學載板和形成于所述光學載板上的若干功能透鏡；若干功能透鏡與步驟a中陣列圖像傳感器芯片的若干圖像傳感芯片一一對應；

b)采用機械加工工藝制作一結構件，所述結構件包括中空的筒狀部和封閉所述筒狀部上端的蓋片，所述蓋片上形成有與若干所述功能透鏡一一對應的排布成陣列的通光口，所述筒狀部上形成有沿光軸方向的若干第一通孔；

c)根據需要，選取遮光片，該遮光片中部形成有與所述功能透鏡一一對應的排布成陣列的通光口，將若干所述光學鏡 片疊置于所述筒狀部內，并使所述遮光片夾持于相鄰兩個所述光學鏡片之間，選取一壓蓋，封閉結合于所述筒狀部的下端，將若干光學鏡片及遮光片定位于所述蓋片的下側和所述壓蓋的上側之間；且該壓蓋中部設有與若干所述功能透鏡一一對應的排布成陣列的通光口，壓蓋的下側中部形成有凹槽，壓蓋的邊緣位置形成有沿光軸方向的與若干第一通孔一一對應的若干第二通孔；

d)選取一濾光片，通過紫外固化膠粘連于所述凹槽的底部；

c、選取一封裝基板和一彈性墊圈，所述封裝基板上形成有與若干第一通孔一一對應的灌膠槽，所述彈性墊圈的邊緣位置形成有與若干第一通孔一一對應的若干第三通孔，將步驟b中的陣列圖像傳感器芯片通過倒裝焊的方法組裝到該封裝基板上側，使所述圖像傳感芯片與所述封裝基板上對應的連接點電性連接，將彈性墊圈套設于所述陣列圖像傳感器芯片外，然后將組裝好的陣列鏡頭的壓蓋置于所述彈性墊圈上，使所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔組成一貫通孔，且該貫通孔通過所述灌膠槽連通結構件外部空間；

d、通過擠壓彈性墊圈對所述功能透鏡與其對應的圖像傳感芯片之間的高度和/或俯仰進行調節(jié)，然后，在貫通孔內注入紫外固化膠，紫外固化膠固化后形成一陣列攝像模組。

進一步的，相鄰兩個所述光學載板相互貼合在一起，且相互貼合的界面邊緣位置通過至少一對相互吻合的卡槽與凸起 進行卡合定位，使其上的功能透鏡的光軸粗對準，所述光學載板上的卡槽或凸起采用微納加工工藝制作。

進一步的，所述卡槽、所述凸起沿光軸方向的截面呈梯形或矩形，所述卡槽與所述凸起之間通過錐形凸點和錐形凹點進行卡合定位，使其上的功能透鏡精細對準。

本發(fā)明的有益效果如下：

1)采用機械加工工藝的機械雕刻方法制作結構件，異于傳統(tǒng)的注塑成型，提高了通光口及光學鏡片固定的精度，并保證了結構件與其他組件的吻合度；

2)通過注塑工藝一次性注塑成型光學鏡片，工藝簡單，精度高，制作成本低，并采用微納加工工藝制作其上的卡槽及凸起，錐形凸點及錐形凹點，可使加工精度達到<1μm級別，且采用卡槽與凸起，錐形凸點與錐形凹點卡合的方法進行光學鏡片之間的自對準，滿足了光學鏡片的光軸對準要求；

3)在晶圓級封裝的晶圓上整體劃片形成了陣列圖像傳感器芯片，封裝方便，制作成本低；

4)通過結構件與壓蓋的組裝，鎖定了光學鏡片及遮光片，并通過壓蓋、彈性墊圈與基板的組裝，固定了光學鏡片與陣列圖像傳感器芯片的位置，組裝過程簡單。相比公知的結構件一體式結構，本案結構件和壓蓋分開的設計，增加了可調節(jié)的空間；再通過形成依次貫通結構件、壓蓋、彈性墊圈的若干貫通孔，并采用灌膠固化的方式，實現了模組組裝和光學調焦后的固定。

5)通過壓蓋下側形成凹槽，為結構件與陣列圖像傳感器芯片之間預留出了空間，結合具有一定形變特性的彈性墊圈設計，實現了光學鏡片與陣列圖像傳感器芯片之間距離的調節(jié)，即像距的調節(jié)，實現了模組光學調焦的功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明陣列攝像模組的剖視圖；

圖2為本發(fā)明陣列攝像模組的俯視圖；

圖3為本發(fā)明制作和組裝示意圖；

圖4為本發(fā)明中光學鏡片與遮光片組裝示意圖；

結合附圖，作以下說明：

100-陣列圖像傳感器芯片，101-圖像傳感芯片，102-焊球，200-封裝基板，201-剛性基板，2011-灌膠槽，202-柔性基板，300-陣列鏡頭，301-結構件，3011-筒狀部，3012-蓋片，30121-通光口，302-壓蓋，3021-通光口，303-濾光片，304-光學鏡片，3041-光學載板，30411-卡槽，30412-凸起，30413-錐形凸點，30414-錐形凹點，3042-功能透鏡，305-遮光片，3051-通光口，400-彈性墊圈，500-貫通孔，600-膠水

具體實施方式

為使本發(fā)明的技術方案能夠更加易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。為方便說明，實施例附圖的結構中各組成部分未按正常比例縮放，故不代表實施例中各 結構的實際相對大小。其中所說的結構的上方或上面，包含中間還有其他部件的情況。

如圖1和圖2所示，一種陣列攝像模組，包括陣列圖像傳感器芯片100、封裝基板200、陣列鏡頭300和彈性墊圈400，所述陣列圖像傳感器芯片包括排布成陣列的若干圖像傳感芯片101，所述陣列鏡頭包括結構件301、壓蓋302、濾光片303和至少兩個光學鏡片304，所述結構件包括中空的筒狀部3011和封閉所述筒狀部上端的蓋片3012，每個所述光學鏡片包括光學載板3041和形成于所述光學載板上與若干所述圖像傳感芯片一一對應排布成陣列的若干功能透鏡3042；所述壓蓋封閉結合于所述筒狀部的下端，至少兩個所述光學鏡片光軸對準疊置于所述筒狀部內，且止擋定位于所述蓋片的下側和所述壓蓋的上側之間，至少其中兩個所述光學鏡片之間定位設有遮光片305，所述壓蓋、所述遮光片、所述蓋片上均設有與若干所述功能透鏡一一對應的排布成陣列的通光口3021，3051，30121；所述壓蓋的下側具有凹槽，所述濾光片定位設于所述凹槽的底部；所述陣列圖像傳感器芯片下側組裝于所述封裝基板上側，若干所述圖像傳感芯片與所述封裝基板上對應的連接點電性連接，所述彈性墊圈套設于所述陣列圖像傳感器芯片外，并組裝定位于所述陣列鏡頭的壓蓋與所述封裝基板之間，使所述陣列圖像傳感器芯片容置于所述凹槽內，并與所述濾光片相距設定距離。

這樣，通過結構件與壓蓋的組裝，鎖定了光學鏡片及遮光 片，并通過壓蓋、彈性墊圈與基板的組裝，固定了光學鏡片與陣列圖像傳感器芯片的位置，組裝過程簡單。相比公知的結構件一體式結構，本案結構件和壓蓋分開的設計，增加了可調節(jié)的空間；且通過壓蓋下側形成凹槽，為結構件與陣列圖像傳感器芯片之間預留出了空間，結合具有一定形變特性的彈性墊圈設計，實現了光學鏡片與陣列圖像傳感器芯片之間距離的調節(jié)，即模組調焦時，像距的調節(jié)，實現了模組光學調焦的功能。

優(yōu)選的，壓蓋封閉結合于筒狀部的下端具體實施時，可將壓蓋部分嵌入結構件的筒狀部中空的容納腔中，以鎖定光學鏡片及遮光片，并使通過光學鏡片的光線透過壓蓋，入射到壓蓋下方的組件(陣列圖像傳感器芯片及封裝基板)上。

優(yōu)選的，相鄰兩個所述光學載板相互貼合在一起，且相互貼合的界面邊緣位置通過至少一對相互吻合的卡槽30411與凸起30412進行卡合定位，使其上的功能透鏡的光軸粗對準。

更優(yōu)的，所述卡槽、所述凸起沿光軸方向的截面呈梯形或矩形，所述卡槽與所述凸起之間通過錐形凸點30413和錐形凹點30414進行卡合定位，使其上的功能透鏡精細對準。其中，錐形凸點及錐形凹點，可使加工精度達到<1μm級別，且采用卡槽與凸起，錐形凸點與錐形凹點卡合的方法進行光學鏡片之間的自對準，滿足了光學鏡片的光軸對準要求。

優(yōu)選的，至少其中兩個所述光學鏡片相互貼合在一起，且相互貼合的界面中部位置形成有矩形槽，所述遮光片容置定位于所述矩形槽內。這樣，通過在兩個相鄰的光學鏡片相互貼合 的界面上形成矩形槽可實現遮光片的定位，遮光片通常為帶通光口的黑色遮光片，該通光口可以是透明片，可以是開口，用于隔離各光學鏡片之間串擾的光線；由機械加工的結構件和壓蓋將多片光學鏡片和黑色遮光片組裝成一體。

優(yōu)選的，形成有依次貫通所述結構件、所述壓蓋、所述彈性墊圈的若干貫通孔500，所述貫通孔內注有可固化的膠水600。這樣，通過形成依次貫通結構件、壓蓋、彈性墊圈的若干貫通孔，并采用灌膠固化的方式，可實現模組組裝和光學調焦后的固定。

優(yōu)選的，所述封裝基板包括剛性基板201和連接于其側邊的柔性基板202，所述陣列圖像傳感器芯片下側組裝于所述剛性基板上側，所述圖像傳感芯片與所述剛性基板上對應的連接點電性連接，所述彈性墊圈套設于所述陣列圖像傳感器芯片外，并組裝定位于所述陣列鏡頭的壓蓋與所述剛性基板之間。柔性基板與剛性基板連接，用于將陣列圖像傳感器芯片的信號線扇出，并保持一定的彎曲自由度。

優(yōu)選的，所述剛性基板上對應所述貫通孔的位置形成有灌膠槽2011，所述灌膠槽連通該貫通孔及結構件外部空間。通過貫通孔為四周各設一個，為了增加固化膠的結合力，在剛性封裝基板上也設計了四個條形的灌膠槽，用于在貫通孔中注入固化膠時，根據灌膠槽中的滲膠量來調節(jié)注膠量；也可以用于注膠時利于貫通孔里空氣的排出，增加固化強度。

優(yōu)選的，所述陣列圖像傳感器芯片為n×m的陣列，其中 n，m為正整數；如2×2陣列，3×3陣列，2×3陣列,4×4陣列等，作為一種優(yōu)選實施例，圖2示出了3×3陣列的結構示例。

參見圖3，一種陣列攝像模組的制作方法，包括如下步驟：

a、選取一圖像傳感器封裝晶圓，在其上選取若干圖像傳感芯片方陣，通過劃片形成一陣列圖像傳感器芯片100；具體實施時，在圖像傳感器封裝晶圓上，選取有效圖像傳感芯片方陣，通過劃片組成一體，形成n×m的陣列，如2×2陣列，3×3陣列，2×3陣列,4×4陣列等，其中n，m為正整數。參見圖2，為3×3陣列的結構示例，陣列圖像傳感器芯片與封裝基板的電連接，可通過焊球、銅柱、金屬凸塊、金屬引線或導電膠等的方式實現，這里不做限定。本實施例中，陣列圖像傳感器芯片背面植有焊球102，通過晶圓級封裝和整體劃片形成陣列圖像傳感器芯片101，封裝方便，制作成本低。

b、制作一陣列鏡頭300，包括一結構件301、一壓蓋302、若干光學鏡片304、若干遮光片303及一濾光片305，該陣列鏡頭的制作步驟如下：

a)采用微納加工工藝一次注塑成型若干光學鏡片304，每個光學鏡片包括光學載板3041和形成于所述光學載板上的若干功能透鏡3042；若干功能透鏡與步驟a中陣列圖像傳感器芯片的若干圖像傳感芯片一一對應；通過微納加工工藝一次注塑成型光學鏡片，工藝簡單，精度高，制作成本低。在其他實施例中，還可以先制作一光學載板，在所述光學載板上預留 功能透鏡陣列的空腔，再加工單個光學透鏡，組裝在光學載板上的空腔位置，即可形成光學鏡片。

b)采用機械加工工藝制作一結構件，所述結構件包括中空的筒狀部3011和封閉所述筒狀部上端的蓋片3012，所述蓋片上形成有與若干所述功能透鏡一一對應的排布成陣列的通光口30121，所述筒狀部上形成有沿光軸方向的若干第一通孔；優(yōu)選的，筒狀部和蓋片一體注塑成型；結構件采用機械加工工藝，如機械雕刻的方法制作，異于傳統(tǒng)的注塑成型，提高了通光口及光學鏡片固定的精度，并保證了結構件與其他組件的吻合度；

c)根據需要，選取遮光片305，該遮光片中部形成有與所述功能透鏡一一對應的排布成陣列的通光口3051，將若干所述光學鏡片疊置于所述筒狀部內，并使所述遮光片夾持于相鄰兩個所述光學鏡片之間，選取一壓蓋302，封閉結合于所述筒狀部的下端，將若干光學鏡片及遮光片定位于所述蓋片的下側和所述壓蓋的上側之間；且該壓蓋中部設有與若干所述功能透鏡一一對應的排布成陣列的通光口3021，壓蓋的下側中部形成有凹槽，壓蓋的邊緣位置形成有沿光軸方向的與若干第一通孔一一對應的若干第二通孔；這樣，通過結構件與壓蓋的組裝，鎖定了光學鏡片及遮光片，相比公知的結構件一體式結構，本案結構件和壓蓋分開的設計，增加了可調節(jié)的空間；通過壓蓋下側形成凹槽，為結構件與陣列圖像傳感器芯片之間預留出了空間，以實現光學鏡片與陣列圖像傳感器芯片之間距離的調 節(jié)，即像距的調節(jié)，即模組光學調焦的功能。

d)選取一濾光片303，通過紫外固化膠粘連于所述凹槽的底部；具體實施是，可在壓蓋下方組裝紅外濾光片，通過紫外固化膠粘連在壓蓋的凹槽內。

c、選取一封裝基板200和一彈性墊圈400，所述封裝基板上形成有與若干第一通孔一一對應的灌膠槽2011，所述彈性墊圈的邊緣位置形成有與若干第一通孔一一對應的若干第三通孔，將步驟b中的陣列圖像傳感器芯片通過倒裝焊的方法組裝到該封裝基板上側，使所述圖像傳感芯片與所述封裝基板上對應的連接點電性連接，將彈性墊圈套設于所述陣列圖像傳感器芯片外，然后將組裝好的陣列鏡頭的壓蓋置于所述彈性墊圈上，使所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔組成一貫通孔500，且該貫通孔通過所述灌膠槽連通結構件外部空間；這樣，第一通孔、第二通孔、第三通孔組成一貫通孔，以便在貫通孔內注膠實現陣列透鏡、彈性墊圈在封裝基板上的固定；彈性墊圈具有一定形變特性，以便調節(jié)光學鏡片與圖像傳感器陣列之間的距離，完成調焦。

d、通過擠壓彈性墊圈對所述功能透鏡與其對應的圖像傳感芯片之間的高度和/或俯仰進行調節(jié)，然后，在貫通孔內注入紫外固化膠，紫外固化膠固化后形成一陣列攝像模組。

優(yōu)選的，相鄰兩個所述光學載板相互貼合在一起，且相互貼合的界面邊緣位置通過至少一對相互吻合的卡槽30411與凸起30412進行卡合定位，使其上的功能透鏡的光軸粗對準， 所述光學載板上的卡槽或凸起采用微納加工工藝制作。

優(yōu)選的，所述卡槽、所述凸起沿光軸方向的截面呈梯形或矩形，所述卡槽與所述凸起之間通過錐形凸點和錐形凹點進行卡合定位，使其上的功能透鏡精細對準。

綜上，本發(fā)明陣列攝像模組及其制造方法，利用機械工藝制作結構件，利用注塑工藝制作光學鏡片，采用陣列圖像傳感器芯片直接從封裝晶圓上劃片形成，具有制造成本低、固定精度高的優(yōu)勢；利用相鄰光學鏡片界面的卡槽與凸起、錐形凸點與錐形凹點對準可以保證鏡片光軸的對準；使用壓蓋鎖定結構件內的光學鏡片及遮光片的位置，增加了可調節(jié)的空間；壓蓋與陣列圖像傳感器芯片之間預留出空間，并利用彈性墊圈實現了可光學調焦功能；因此，本發(fā)明整體具有制造成本低、組裝過程簡單、固定精度高、光學鏡片間光軸可自對準、可進行光學調焦、調焦方便等優(yōu)點。

以上實施例是參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。本領域的技術人員通過對上述實施例進行各種形式上的修改或變更，但不背離本發(fā)明的實質的情況下，都落在本發(fā)明的保護范圍之內。