[发明专利]具有冷却装置的图像传感器集成电路组件

说明书

本发明与CMOS图像传感器有关，具体地说，与提供冷却的CMOS图像传感器的集成电路封装有关。

集成电路技术已经彻底改革了各个领域，包括计算机、控制系统、电信和图像。在图像领域，电荷耦合器件(CCD)传感器已经使制造小型的手持式摄像机成为可能。然而，成像所需的固态CCD集成电路较难制造，因此是很昂贵。此外，与MOS集成电路相比，因为在制造CCD集成电路中涉及不同的处理过程，图像传感器的信号处理部分通常被设置在一个独立的集成芯片上。因此CCD成像装置包括至少两个集成电路：一个用于CCD传感器，一个用于信号处理逻辑。

对于CCD集成电路的另一种低成本技术是金属氧化物半导体(MOS)集成电路。与CCD成像装置相比，使用MOS工艺制造的成像装置不仅价格比较低廉，而且对于某些应用来说MOS装置具有优良的性能。此外，可以将信号处理电路集成在成像电路的旁边，因此可以用单个集成芯片形成一个独立而完整的成像装置。

因为MOS成像装置成本低，所以现在用于许多应用。其中一些应用处于高温环境，诸如汽车。然而，高温会使MOS图像传感器性能下降。具体地说，有害的“暗电流”会随图像传感器的工作温度成比例增大。暗电流使对图像传感器的每个像素的输出信号的放大受到限制。这导致信噪比(SNR)降低，表现为装置对光不如在较低的工作温度时那样敏感。

因此，有必要开发一种冷却MOS图像传感器的方法和装置，不仅为了高温应用而且可以改善图像传感器在所有环境中的性能。

本发明提出的这种装置包括一个CMOS图像传感器，它固定在一个与芯片封装合成一体的有源电子冷却器件上。这个有源电子冷却器件可以是一个Peltier、Seebeck、Thompson或通过电流流动使热得到传导的其他物理效应器件。

从以下结合附图的详细说明中可以更为清楚地看到发明的上述特征和许多伴随的优点。在这些附图中：

图1为按照本发明形成的CMOS图像传感器的集成电路组件的顶视图；

图2为图1所示集成电路组件沿线A-A’切割的侧剖视图；以及

图3为这个集成电路组件的另一个实施例的侧剖视图。

本发明揭示了一种成像装置，这种成像装置包括一个CMOS图像传感器，由与封装合成一体的有源电子冷却器件冷却。这个有源电子冷却器件可以是一个Peltier、Seebeck、Thompson或通过电流流动使热得到传导的其他物理效应器件。

图1和2示出了优选实施例。成像装置101包括一个外封装103、一个电子冷却器件105和一个CMOS图像传感器107。CMOS图像传感器107可以例如是Oranivision技术公司(Sunnyvale,CA.)制造和销售的任何CMOS图像传感器。最好，电子冷却器件105是一个Peltier型器件。一个Peltier器件在有电流流过这个器件时可以将热从这个器件的一面(称为冷面)传导到这个器件的另一面(称为热面)。因此，如图所示，Peltier器件105包括一个热面201和一个冷面203。

Peltier器件105做成与外封装103合成一体，实际上定位成使Peltier器件105形成成像装置101的底面。这例如可以通过除去一个常规外封装103用Peltier器件105代替来实现。

最好，外封装103用常规的半导体集成电路封装材料形成。例如外封装103可以用陶瓷或环氧塑料形成。外封装103可能还包括一些用来与封装所容纳的集成电路通信的引电线。外封装103可以从任何厂家获得。

另外，可以随意地在冷面203与CMOS图像传感器107之间设置一个电绝缘层205。这个电绝缘层205是必要的，例如如果Peltier接合的冷面的电极性不与CMOS图像传感器107的基片的电极性相同的话。然而，最好CMOS图像传感器107直接放置在Pelfief器件105的冷面203上。

通过将电流加到Peltier器件105上，使热从冷面203传导到热面201。由CMOS图像传感器107产生的热将传导到Peltier器件105的热面201。因此，将Peltier器件105的冷面放置在CMOS图像传感器107邻近，就可以使CMOS图像传感器107受到冷却。此外，可以随意地使Peltier器件105的热面203与一个散热器接触或者放置在散热器邻近。如图1所示，最好Peltier器件105的热面处在芯片封装的外面。