影像感测器封装件以及内视镜

技术领域

本发明是有关一种影像感测器封装件以及内视镜，特别是一种可提升照明效果的影像感测器封装件以及内视镜。

背景技术

内视镜可伸入无法以肉眼直接观测的腔体内撷取影像，因此，内视镜已广泛应用于工业或医学领域，尤其是医疗上的应用，其影响甚巨。内视镜需经由人体的许多细小通道进入所欲观测的腔体，例如经由支气管进入肺部或经由尿道进入膀胱等，因此，内视镜的小型化为业界的重要课题之一。

请参照图1，一种公知的内视镜10是先将影像感测元件11以及发光元件12设置于软性电路板13，并将导线14焊接至软性电路板13的相对应导电接点131。接着将软性电路板13弯折成所需的形状后，以塑胶射出成型的方式将上述元件包覆并固定成型。依据上述工艺以及结构，其工艺不仅较为复杂，且内视镜10的尺寸较大。此外，发光元件12无法以发光面朝上发光且不易在影像感测元件11四周设置发光元件12，因此，光利用率较低，照明较不均匀且容易产生阴影死角。

有鉴于此，提供一种小型化且均匀照明的内视镜便是目前极需努力的目标。

发明内容

本发明提供一种影像感测器封装件以及内视镜，其是设置一散射层包覆发光元件，使发光元件产生的照明光经由散射层散射而形成较佳的照明效果。

本发明一实施例的影像感测器封装件包含一基板、一影像感测器、多个发光元件以及一散射层。基板包含多个第一导电接点、多个第二导电接点以及多个第三导电接点，其中多个第二导电接点以及多个第三导电接点与相对应的多个第一导电接点电性连接。影像感测器设置于基板，且与多个第二导电接点电性连接。多个发光元件相邻影像感测器设置于基板，且与多个第三导电接点电性连接。散射层包覆发光元件的至少一侧壁。

本发明另一实施例的内视镜包含一管体、一影像感测器封装件、多个导线以及一电连接器。管体具有一第一开口以及一第二开口，其中管体的第一开口端用以伸入一腔体。影像感测器封装件设置于管体的第一开口端，用以撷取腔体内的一影像并产生相对应的一电子信号。影像感测器封装件包含一基板、一影像感测器、多个发光元件以及一散射层。基板包含多个第一导电接点、多个第二导电接点以及多个第三导电接点，其中多个第二导电接点以及多个第三导电接点与相对应的多个第一导电接点电性连接。影像感测器设置于基板，且与多个第二导电接点电性连接。多个发光元件相邻影像感测器设置于基板，且与多个第三导电接点电性连接。散射层包覆发光元件的至少一侧壁。多个导线设置于管体内，且一端与基板相对应的多个第一导电接点电性连接。电连接器与多个导线的另一端电性连接，以供内视镜以可插拔的方式与一外部电子装置电性连接。

以下借由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为一示意图，显示公知的内视镜的影像感测器结构。

图2为一示意图，显示本发明第一实施例的影像感测器封装件。

图3为一示意图，显示本发明第一实施例的影像感测器封装件沿图2所示的AA线的剖面结构。

图4A为一示意图，显示本发明第二实施例的影像感测器封装件。

图4B为一示意图，显示本发明第三实施例的影像感测器封装件。

图5为一示意图，显示本发明第四实施例的影像感测器封装件。

图6为一示意图，显示本发明第五实施例的影像感测器封装件。

图7至图12为一示意图，显示本发明第一实施例的影像感测器封装件的制造方法。

图13为一示意图，显示本发明一实施例的内视镜。

图14为一示意图，显示本发明另一实施例的内视镜。

附图标号：

10 内视镜

11 影像感测元件

12 发光元件

13 软性电路板

131 导电接点

14 导线

20 影像感测器封装件

21 基板

211 第一导电接点

212 第二导电接点

213 第三导电接点

214 凹槽

22 影像感测器

221 入光表面

222 遮光层

23 发光元件

231 出光表面

24 散射层

241 上表面

25 二次光学结构

26 第一封装体

27 导电连接件

271 第四导电接点

272 第五导电接点

273 导线

28 第二封装体

29 导光层

30a、30b 内视镜

31 管体

32 导线

33 电连接器

34 工作通道

35 壳体

36 电子元件

具体实施方式

以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以申请专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。图式中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。

请参照图2以及图3，本发明的一实施例的影像感测器封装件20包含一基板21、一影像感测器22、多个发光元件23以及一散射层24。基板21包含多个第一导电接点211、多个第二导电接点212以及多个第三导电接点213，其中多个第二导电接点212以及多个第三导电接点213可经由基板21的金属线路或其它适当的导电线路与相对应的多个第一导电接点211电性连接。于一实施例中，多个第二导电接点212以及多个第三导电接点213相对于多个第一导电接点211设置于基板21的相对侧。于一实施例中，基板21可为一陶瓷基板或其它适当的材料。

影像感测器22设置于基板21，并与基板21的相对应多个第二导电接点212电性连接。影像感测器22可为互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)影像感测器或其它适当的影像感测器。于一实施例中，影像感测器22可整合一成像透镜，以缩小影像感测器22的尺寸。

多个发光元件23相邻于影像感测器22设置于基板21，并与基板21上相对应的多个第三导电接点213电性连接。于一实施例中，多个发光元件23所产生的光线的波长相异，且可同时或分开操作以应用于不同的观测目的。可以理解的是，为了照明需求或其它目的，多个发光元件23所产生的光线的波长也可以相同。举例而言，发光元件23可为白光发光二极体、红外光发光二极体、蓝光发光二极体、紫外光发光二极体或以上的组合。

接续上述说明，散射层24包覆发光元件23的至少一侧壁。于一实施例中，散射层24充填于影像感测器22以及发光元件23之间以及多个发光元件23之间(如图2所示)。于一实施例中，散射层24与多个发光元件23形成围绕影像感测器22的一环形结构，如图2所示。可以理解的是，依据实际需求，散射层24与多个发光元件23可为不完整的环形结构，举例而言，散射层24与多个发光元件23可形成围绕影像感测器22的带状结构，例如U形、L形或I形。于一实施例中，散射层24包含一胶体以及分散于胶体中的微粒。胶体中的微粒可反射或折射发光元件23所产生光线，使光线可从散射层24的上表面241出光。于一实施例中，散射层24的上表面241的高度小于或等于发光元件23的一出光表面231的高度。

依据上述结构，影像感测器的一入光表面以及发光元件的一出光表面朝向相同方向，因此，本发明的影像感测器封装件能够提升光利用率且提供较为均匀的照明。此外，透过散射层24散射发光元件23所产生的光线，本发明的影像感测器封装件可产生近似环形且更为均匀的照明光。

请再参照图3，于一实施例中，发光元件23可包含一二次光学结构25。二次光学结构25可调整出光角度，以增加照明利用率或照明距离。于一实施例中，本发明的影像感测器封装件20还包含一第一封装体26。第一封装体26包覆影像感测器22的侧壁以及覆盖多个发光元件23。第一封装体26可为高透光的材料，其可保护发光元件23避免外力碰撞，且可进一步增加对于水气或静电放电(ESD)的防护。于一实施例中，第一封装体26的一顶面等于或低于影像感测器22的入光表面221。

请再参照图3，于一实施例中，本发明的影像感测器封装件20还包含一导电连接件27以及多个导线273。导电连接件27包含多个第四导电接点271以及多个第五导电接点272，其中导电连接件27的多个第四导电接点与基板21的相对应的多个第一导电接点211电性连接。举例而言，导电连接件27可为一电路板，例如印刷电路板(PCB)或软性电路板(FPC)。多个导线273则与相对应的多个第五导电接点272电性连接。多个导线273可作为电源线以及信号传输线，使影像感测器封装件20可与外部电性连接，以连接电源以及传送影像信号至后端控制器或显示器。于一实施例中，影像感测器封装件20还包含一第二封装体28，其包覆导电连接件27以及多个导线273的一端，以避免导电连接件27以及导线273彼此脱离。

可以理解的是，影像感测器22以及发光元件23间的相对高度可能影响照明以及成像品质。举例而言，若发光元件23的出光表面231的高度相对于影像感测器22太低，发光元件23所产生的照明光可能被影像感测器22遮蔽而产生阴影。相反的，若影像感测器22的入光表面221的高度相对于发光元件23太低，待测物所反射的影像光可能被发光元件23遮蔽或发光元件23所产生的照明光直接入射影像感测器22的入光表面221而影响成像品质。为了优化照明以及成像品质，请再参照图3，于一实施例中，发光元件23的出光表面231等于或低于影像感测器22的入光表面221的高度。较佳者，影像感测器22的入光表面221以及发光元件23的出光表面231间的高度差小于或等于0.5mm。于一实施例中，基板21包含一凹槽214或一段差结构，使多个第二导电接点212的高度等于或低于多个第三导电接点213的高度。后续影像感测器22以及发光元件23设置于基板21上并与相对应的第二导电接点212以及第三导电接点213电性连接后，影像感测器22的入光表面221的高度即可等于或高于发光元件23的出光表面231。

此外，因发光元件23所产生的照明光可能直接进入影像感测器22的成像系统，因而影响成像品质。举例而言，发光元件23所产生的照明光可能经由影像感测器22的侧壁进入感测器以及成像透镜之间，使影像泛白而影响成像品质。为了克服此问题，请参照图4A，于一实施例中，影像感测器22包含一遮光层222，其设置于影像感测器22以及发光元件23之间。举例而言，遮光层222设置于影像感测器22的侧壁。遮光层222可避免发光元件23所发出的照明光直接进入影像感测器22的成像系统而影响成像品质。可以理解的是，散射层24中的微粒可反射或折射发光元件23所产生光线，以降低散射层24的透光性，因此，散射层24亦具有降低发光元件23所发出的照明光经由影像感测器22的侧壁进入影像感测器22的效果，亦即散射层24亦具有类似遮光层222的作用。举例而言，请参照图4B，于一实施例中，部分散射层24沿着影像感测器22的侧壁延伸并包覆影像感测器22的侧壁，以降低发光元件23所发出的照明光经由影像感测器22的侧壁进入影像感测器22。可以理解的是，于一实施例中，影像感测器22可包含一遮光层222，且影像感测器22的侧壁亦被散射层24所包覆。

请参照图5以及图6，于一实施例中，本发明的影像感测器封装件还包含一导光层29，其设置于多个发光元件23之间，且散射层24包覆导光层29的侧壁。发光元件23产生的照明光可进入导光层29，部分照明光可经由导光层29的顶面出光，部分照明光则进入散射层24，并经散射层的反射或折射后，从散射层24的顶面出光。依据此结构，导光层29可与多个发光元23件形成围绕影像感测器22的一环形结构，以提供环形照明，如图6所示，或者形成较长的带状结构，如图5所示，以提供较为均匀的照明并提升照明光的利用率。

请参照图7至图12，以说明图3所示的影像感测器封装件20的制造方法。请参照图7，首先，提供一基板21，其为包含多个矩阵排列的凹槽214，以及与凹槽214相对应的多个第一导电接点211、多个第二导电接点212以及多个第三导电接点213的基板，其中多个第二导电接点212以及多个第三导电接点213经由基板21的金属线路或其它适当的导电线路与相对应的多个第一导电接点211电性连接。

请参照图8，接着，将影像感测器22以及多个发光元件23设置于基板21上，其中影像感测器22设置于凹槽214内进行固晶接合，并与凹槽214内的第二导电接点212电性连接；多个发光元件23则与相对应第三导电接点213电性连接。需注意的是，影像感测器22以及发光元件23固定于基板21的顺序可依实际工艺需求而任意调整。于一实施例中，再设置一二次光学结构25于每一发光元件23的出光表面侧。

请参照图9，接着，注入包含微粒的胶体来包覆发光元件23的侧壁，并利用紫外光、加热或其它适当方式加以固化，以形成散射层24。于图9所示的实施例中，散射层24充填于影像感测器22以及发光元件23之间以及多个发光元件23之间。可以理解的是，依据适当的工艺参数，胶体亦可充填入基板21的凹槽214。

请参照图10，接着，注入第一封装体26，以包覆影像感测器22的侧壁以及覆盖多个发光元件23，并利用紫外光、加热或其它适当方式加以固化。于一实施例中，基板21可包含一挡墙结构，其环绕于第三导电接点213的外围，以限制胶体以及第一封装体26的充填范围。

接着，沿切割对位记号或切割线(如图10所示的虚线)对基板21进行切割，以形成包含影像感测器22以及多个发光元件23的影像感测器模块，如图11所示。可以理解的是，切割的过程中，可将基板21的挡墙结构一并移除。

请参照图12，接着，将分离的影像感测器模块以表面粘着技术(SMT)或其它适当方法设置于导电连接件27，并与导电连接件27电性连接。接着，将多个导线273与导电连接件27的相对应第五导电接点272电性连接。最后，将第二封装体28灌注于模具内，使第二封装体28包覆导电连接件27以及导线273的一端，即可形成如图3所示的影像感测器封装件20。

请参照图13，本发明一实施例的内视镜30a包含一管体31、一影像感测器封装件20、多个导线32以及一电连接器33。管体31具有一第一开口以及一第二开口。内视镜30a以管体31的一第一开口端伸入一腔体，例如人体的腔体或其它工业检测时的细小空间。可以理解的是，依据不同的用途，管体31可为不同的外型设计。影像感测器封装件20设置于管体31的第一开口端，以撷取腔体内的一影像并产生相对应的一电子信号。影像感测器封装件20的详细结构如前所述，在此不再赘述。

导线32则与影像感测器封装件20以及电连接器33电性连接，使影像感测器封装件20所产生相对应的一电子信号可经由电连接器33传送至一外部电子装置，例如电脑、行动上网装置或内视镜专用的电子装置。于一实施例中，电连接器33以可插拔的方式与外部电子装置电性连接。举例而言，电连接器33可为USB介面、行动上网装置的连接介面或其它适当形式的电连接器。

请参照图14，于一实施例中，本发明的内视镜30b的管体31包含一工作通道34。操作者可经由工作通道34将一工作器械伸入腔体内进行所需的工作，例如取样部分组织、抽除分泌物/组织液/血液、或供应药物等。

于一实施例中，本发明的内视镜30b包含一壳体35，其设置于管体31以及电连接器33之间。壳体35可依据不同的需求而有不同的设计。举例而言，壳体35可为适合操作者手持的外型，或者壳体35可为适合架设于其它载具(例如头戴式载具)的外型。于一实施例中，本发明的内视镜30b包含一电子元件36，其与影像感测器封装件20以及电连接器33电性连接。电子元件36可处理影像感测器封装件20所产生的电子信号，并经由电连接器33传送至外部电子装置。举例而言，电子元件36可为一微控制器(MCU)。

综合上述，本发明的影像感测器封装件以及内视镜是利用一散射层包覆发光元件，使发光元件产生的照明光经由散射层散射而形成较大的照明光源，例如环形、U形、L型或I形的照明光源，以提供较佳的照明效果以及提升照明光的利用率。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以此定本发明的专利范围，即但凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。