[发明专利]3D成像光电模块

说明书

本发明涉及一种3D成像光电模块，其旨在固定到成像装置，所述模块包括：光电传感器(200)，其包括具有芯片(201)的封装(203)，所述芯片电连接至至少一个印刷电路板的叠层；至少一个印刷电路板的叠层；传感器和叠层组件，其模制在树脂中，并且具有根据Z的并具有印刷电路板的电互连轨道的面，所述3D成像光电模块包括框架(300)形式的导热刚性支架，所述框架(300)具有根据X、Y的参考表面，并且具有在顶表面(302)上的参考点(317)和固定点(316)，参考点旨在使成像装置相对于参考表面置中并且对准，固定点旨在允许固定成像装置；以及内支承表面(310)，其具有传感器的支承点(313)，所述支承点(313)被调整为使芯片相对于参考表面置中并对准。

技术领域

本发明的领域为3D成像(并且更具体而言，空间成像)光电模块的领域，所述3D成像光电模块用于以所有波长拍摄照片或者视频，例如用于行星学、行星探测、天体观察或者卫星或运载火箭监控任务。

背景技术

众所周知，在空间工业(space industry)中，期望在使用具有更高分辨率的更大的光电传感器的同时使3D成像光电模块小型化，并且同时降低装置的成本。

图1显示了用在空间成像中的光电装置的常规设计。该光电装置包括根据光轴103而布置的：

-成像光学装置100，其具有透镜101和摄像机物镜102，以及

-光敏传感器200。

图2更具体地示出了光敏光电传感器200。该光敏光电传感器200包括有源部件201，例如结合在封装(其例如为陶瓷的，陶瓷为常用于空间应用的材料)203中的硅芯片。传感器的参考平面在大多数情况下是封装203的背面。PGA(引脚网格阵列，Pin grid Array)引脚形式的电连接部204可以确保芯片与封装外部(例如PCB(印刷电路板)电路)之间的连接。封装由粘贴在封装203上的玻璃202覆盖。

摄像机物镜102必须优选地与芯片201对准；其必须与芯片的有源表面成直角，并且在该有源表面上置中(centred)。所要求的置中精确度为大约35μm。该置中步骤是手动完成的，之后进行光学测量阶段。该步骤是漫长和困难的，并且需要特定的工具和合格的人员。由于芯片本身不能很好地在封装中置中，因此很难非常精确地使摄像机物镜在芯片上置中。图3a和3b表现了在将芯片粘贴在其封装中的步骤中出现的定位不准确。芯片201可能在平面XY上发生偏移(如图3b所示)，和/或表现出相对于光轴103的垂直度误差(如图3a所示，例如由于胶205的厚度变化)。通常观察到150μm和80μm，甚至更大的误差。一旦传感器200被制造，芯片201就不再可接近，并且其定位不可再调整。其结果是，光敏芯片的定位精度不符合期望的最终精度。

空间使用的问题之一还有使传感器保持在低温。当温度升高时，光学传感器的性能水平退化得非常快。增加的主要是暗电流，并且黑色事实上变成灰色，这对于在大多数图像中黑色占主导地位的空间应用是一种妨碍。这个问题由于具有越来越高的分辨率并且因此消耗更多的电力的传感器的使用而被放大。

目前用于冷却传感器的解决方案是增加了Pelletier热交换器和散热器，以用于消耗和传输卡路里。除了这种交换器+散热器的高成本之外，由于芯片的热交换表面是其底面(芯片通过该面而粘贴)，所以这种解决方案的实现也是困难的。另外，考虑到这种组件的体积，传感器所连接至的印刷电路板远程地设置，这具有缺陷。事实上，传感器和印刷电路板的电子元件之间的分离会引发电子噪声。

发明内容

本发明的目的是消除这些缺点。因此，目前仍需要在尺寸、成本、置中和对准精度以及工作温度方面同时满足所有上述要求的3D成像光电模块。

更具体地，本发明的主题是3D成像光电模块，其旨在固定到成像装置，所述模块包括：

-光电传感器，其包括封装，在该封装中封装有具有平面有源面的光敏芯片，其中，电连接引脚在平面有源面的相对面上连接至