电子式内窥镜模组及其制备方法和软性医用内窥镜与流程

本发明涉及先进封装，具体而言，涉及电子式内窥镜模组及其制备方法和软性医用内窥镜。

背景技术：

1、近年来电子芯片技术的快速发展，感光芯片逐渐微小化，芯片可以小到放在内窥镜的前端中，开启了电子内窥镜的发展，同时取代了以往容易断裂的光纤光源设计，使用微小的ccd或cmos芯片，放置于内窥镜管径的前端直接撷取影像，经由讯号传输线传送至后端，把影像讯号转换成电路处理的标准视讯格式，提供给显示器进行显像的动作。

2、现有的内窥镜光源发光技术是利用光纤进行导光作用，将后方光源传送到前端，提供cis摄像传感器所需的照明功能，该光纤材料容易发生断裂，成本非常高，且无法达到可抛弃式发展，发展可抛弃式内窥镜重点在于有效降低抛弃端器材成本，同时维持高质的影像技术。

3、现有的内窥镜光学模组大部使用印刷电路板pcb或软性可挠式电路板fpc的方式，将影像传感器cis(cmos image sensor)及发光二极体led光源及电信号传输线焊接在板上后，再将其折弯至设计角度再作固定。这种方式具有以下缺陷：1.fpc折弯有其角度最大限制，且无法调整led与cis二者之高度，难以获取最佳化光学参数，且须在cis作遮光保护，避免杂散光进入摄像传感器内产生不良影像；2.其固定方式容易因胶材特性导致cmos与led高度产生与设计有所偏差，容易造成led光线进入影像传感器因高度不足发生杂散光进入传感器或影像产生阴影问题。

4、现有的内窥镜模组通常利用基板设计挖孔形成凹槽摆置cis及led，其不同抬阶差高度的挖槽工艺复杂度高，且平整度不易保证，其终必须使用填充胶材料进行灌封，其因材料须进行加热固化，其cis及led焊点容易材料间因热膨胀系收不同，冷却后容易产生热应力残留，造成可靠性失效及其胶材高度变化容易影响led光源的穿透率。

5、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供电子式内窥镜模组及其制备方法和软性医用内窥镜，旨在改善背景技术提到的至少一种问题。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种玻璃基板堆叠封装型态的电子式内窥镜模组，包括影像传感器、至少2个发光件以及依次堆叠连接的第一玻璃基板、第二玻璃基板和玻璃盖板；

4、第一玻璃基板上设有多个第一金属柱以及围绕多个第一金属柱的多个第二金属柱，每个第一金属柱和每个第二金属柱均贯穿第一玻璃基板；

5、第二玻璃基板上开设有安装口，第二玻璃基板上围绕安装口设置有多个第三金属柱，安装口与每个第三金属柱均贯穿第二玻璃基板，多个第三金属柱与多个第二金属柱一一对应设置，每个第三金属柱与对应的第二金属柱电连接；

6、影像传感器设置于所安装口内，影像传感器与多个第一金属柱电连接，影像传感器通过多个第一金属柱实现电导通；

7、至少2个发光件围绕影像传感器设置，其位于第二玻璃基板远离第一玻璃基板的一侧，且其排布方式与多个第三金属柱对应，每个发光件与对应的第三金属柱电连接，通过第二金属柱和第三金属柱实现每个发光件的电导通；

8、玻璃盖板靠近第二玻璃基板的一面开设有盲孔，每个发光件以及影像传感器均位于盲孔内；

9、第一玻璃基板、第二玻璃基板以及玻璃盖板的材质为晶圆级玻璃。

10、在可选的实施方式中，发光件远离第一玻璃基板的一面为a面，影像传感器远离第一玻璃基板的一面为b面，b面到第一玻璃基板的距离大于a面到第一玻璃基板的距离，且两个距离之差为500～600微米。

11、在可选的实施方式中，第一玻璃基板的厚度为300～400微米；

12、第二玻璃基板的厚度为1300～1500微米；

13、玻璃盖板的厚度为500～600微米。

14、在可选的实施方式中，至少2个发光件围绕影像传感器对称设置。

15、在可选的实施方式中，安装口的形状为四方形；

16、在可选的实施方式中，发光件为led；

17、在可选的实施方式中，发光件的数量为2；

18、在可选的实施方式中，第一金属柱的直径为50～100微米，第二金属柱的直径为50～100微米，第三金属柱的直径为100～150微米；

19、在可选的实施方式中，第一金属柱和第二金属柱垂直于第一玻璃基板；第三金属柱垂直于第二玻璃基板。

20、在可选的实施方式中，第一金属柱，和/或第二金属柱，和/或第三金属柱的材质为铜。

21、在可选的实施方式中，电子式内窥镜模组的总厚度为2600～3000微米。

22、第二方面，本发明实施例提供玻璃基板堆叠封装型态的电子式内窥镜模组的制备方法，包括：

23、在玻璃基板上形成多个第一金属柱和多个第二金属柱获得第一玻璃基板；

24、在玻璃基板上形成安装口和多个第三金属柱获得第二玻璃基板；

25、在玻璃基板上形成盲孔获得玻璃盖板；

26、将第一玻璃基板和第二玻璃基板作w2w晶圆混合键合或作d2w芯片键合晶圆，使第一玻璃基板和第二玻璃基板结合为一体，并使第三金属柱和对应的第二金属柱电连接；

27、将影像传感器设置在安装口内，使影像传感器与多个第二金属柱电连接；

28、将每个发光件设置在第二玻璃基板远离第一玻璃基板的一面，并使每个发光件与对应的第三金属柱焊接；

29、将玻璃盖板盖设在第一玻璃基板之上，使影像传感器和每个发光件位于盲孔内，对玻璃盖板和第二玻璃基板作w2w晶圆混合键合或d2w芯片tcb键合晶圆。

30、在可选的实施方式中，形成第一金属柱，和/或第二金属柱，和/或第三金属柱的方法包括：

31、先进行激光改性和湿法刻蚀形成通孔；

32、然后以金属材料填孔形成金属柱。

33、第三方面，本发明实施例提供一种软性医用内窥镜，包括本发明实施例提供的电子式内窥镜模组或本发明实施例提供的制备方法制得的电子式内窥镜模组。

34、本发明具有以下有益效果：

35、本发明提供的电子式内窥镜模组，以玻璃板堆叠设计，通过开孔将影像传感器和发光件组装在玻璃基板构成的框架中，在组装过程中，能够通过晶圆级玻璃－玻璃之金属热压键合技术，形成高精度的对位要求，发光件和影像传感器的高度差易于控制，从而获得更好的照明效率，同时透过成熟的晶圆级堆叠封装提高生产效率，以及提高电信号传递的可靠性。

36、本发明提供的制备方法，利用现有晶圆级玻璃－玻璃之金属热压键合技术，形成高精度的对位要求，同时利用tgv(through glass via)垂直线路作影像传感器及发光件的电源及信号传输路线，能大幅降低传输损耗，且具有优越的电性能及更低的寄生电容，更可调整玻璃成分和优化表面处理，可以改变基材的热膨胀系数和机械强度，改善金属附著力、应力控制和可靠性。此外，该制备方法利用晶圆级封装结构，毋需填充密封胶，毋需固化，同时拥有玻璃盖的封装，工艺上获得了简化，增加了生产效率，降低了成本。