CN101441307A - 使相机模块接合的装置、装配相机模块的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使相机模块接合的装置、一种具有该装置的用于装配相机模块的设备以及一种利用该设备装配相机模块的方法。该装置包括：激光产生器，产生激光束；和接合头，通过光纤连接到激光产生器，并将传播通过光纤的激光束施加到相机单元和柔性印刷电路板(FPCB)的接触部分，使得接触部分能够被加热并彼此接合，以使得相机单元和FPCB彼此接合，其中，所述相机单元具有图像传感器和透镜，所述FPCB电连接到该图像传感器。因此，与使用热棒或炉子的情况相比，可在相对短的时间内执行使相机模块接合的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种使相机模块接合(bond)的装置、一种具有该装置的用于装配相机模块的设备及一种使用该设备装配相机模块的方法。更具体地讲，本发明涉及一种利用激光束来使相机模块接合的装置、一种具有该装置的用于装配相机模块的设备及一种使用该设备装配相机模块的方法。
背景技术
数字技术的集成和结合导致能够同时实现语音和图像通信的电信终端的快速扩展。这又导致对用于利用这样的电信终端的图像通信的小相机模块的需求急剧增加。
近来的趋势是使电子装置重量轻、薄并且紧凑。对于能够同时进行语音和图像通信的相机模块和电信终端，这种趋势尤其盛行。
例如，近来的相机模块使用柔性印刷电路板(FPCB)来连接图像传感器和主板，以使得模块能够重量轻，具有薄的轮廓，并且紧凑。FPCB薄，重量轻，具有高的耐热性和高的抗弯性，因此能够为相机模块的高性能、轻便、薄的轮廓和紧凑的尺寸做出贡献。
相机模块通常包括具有图像传感器和透镜的相机单元以及将图像传感器连接到主板的FPCB。因此，当制备好具有图像传感器和透镜的相机单元时，具有用于使相机模块接合的装置的相机模块装配设备将制备好的相机单元安装并接合到FPCB，从而完成相机模块的装配。
通常使用两种方法来使相机单元和FPCB接合。
这两种方法之一是利用热棒(hot bar)的热压接合法(thermo-compressionbonding method)。在该热压接合法中，将具有图像传感器和透镜的相机单元固定到夹具，将FPCB搭载在相机单元的图像传感器上，并且在利用高温热棒对FPCB进行加热的同时，从FPCB上侧对FPCB向下加压。因此，相机单元被接合到FPCB。然而，该方法的缺点在于：由于热棒的热及压力必须被传导到FPCB和相机单元的接合区，所以需要较长时间来对FPCB加热和加压。因此，在将相机单元与FPCB接合在一起时，该方法可能导致在热压接合处理期间，用于固定透镜的透镜筒或透镜壳(对应于相机单元的一部分)的变形。这种变形导致每一透镜的焦点的改变，而每一透镜的焦点在透镜被固定到透镜筒或透镜壳时已预先调节好。
另一方法是利用循环加热器(circulation heater)的回流焊接法(reflow-soldering method)。根据回流焊接法，具有图像传感器和透镜的相机单元被搭载在FPCB上，FPCB被设置在回流炉中，利用循环加热器对FPCB和相机单元进行高温加热，从而使得相机单元在其自身重量作用下被接合到FPCB。
然而，这种方法由于长的加热时间而引起相机模块的易受热影响的部分变形或熔化。特别是，由于使这些部件接合的焊盘(bonding pad)近来由具有相对高的接合温度的无铅材料制成，所以长的加热时间常常会引起变形或熔化。
此外，由于已知的回流焊接法在具有相对窄的加热空间的回流炉中进行，所以导致另一问题：在回流炉中产生自焊盘的蒸气或微粒粘附到相机模块的图像传感器或透镜上。这使相机模块所捕捉的物体的光学图像失真。
发明内容
本发明的实施例提供一种能够在相对短的时间内对相机单元和柔性印刷电路板(FPCB)进行加热并使其接合的用于使相机模块接合的装置、一种具有该装置的用于装配相机模块的设备以及一种使用该设备装配相机模块的方法。本发明的其它实施例提供一种能够通过选择性地仅对用于使相机单元和FPCB接合的焊盘进行加热来使相机单元和FPCB接合的用于使相机模块接合的装置、一种具有该装置的用于装配相机模块的设备以及一种使用该设备装配相机模块的方法。
本发明的一个实施例针对一种使相机模块接合的装置。该装置包括：激光产生器，产生激光束；接合头，通过光纤连接到激光产生器，并将传播通过光纤的激光束施加到相机单元和柔性印刷电路板(FPCB)的接触部分，以使得相机单元和FPCB彼此接合，其中，所述相机单元具有图像传感器和透镜，所述FPCB电连接到该图像传感器。
所述接合头可被设置在所述激光产生器和所述接触部分之间的光路上，并且可包括至少一个扫描镜，所述扫描镜反射从所述激光产生器发射的激光束，以使得施加的激光束的位置被改变。在这种情况下，所述接合头还可包括：聚焦透镜，设置在所述激光产生器和所述扫描镜之间的光路上，以便调节传播通过光纤的激光束的宽度和长度中的至少一个；和线速度均衡透镜，设置在所述扫描镜和所述接触部分之间的光路上，用于折射激光束以使得被施加到所述接触部分的激光束以恒定或基本恒定的线速度被施加到所述接触部分的表面。所述相机模块接合装置还可包括：加压工具，设置在所述接触部分和接合头之间，用于对所述接触部分加压，并由透明材料制成以便于从接合头施加的激光束透射。所述相机单元还可包括刚性印刷电路板(HPCB)，该HPCB具有多个第一焊盘，所述图像传感器被接合到该HPCB的一个表面，所述FPCB被接合到该HPCB的另一表面。所述FPCB可包括位于其一个表面上的多个第二焊盘，第二焊盘被接合到第一焊盘，当第一焊盘和第二焊盘彼此接触时，所述接合头可从FPCB的另一表面一侧将激光束施加到焊盘的接触部分。
第一焊盘和第二焊盘可分别形成在HPCB和FPCB的边缘。在这种情况下，所述接合头可将激光束施加到形成有焊盘的所述边缘。所述接合头可将具有预定宽度的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的宽度可等于或约等于每一第二焊盘的宽度，或者等于或约等于FPCB的宽度。所述接合头可将具有预定面积的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的面积可等于或约等于HPCB的所述另一表面的面积。
本发明的另一实施例针对一种用于装配相机模块的设备。该相机模块装配设备包括：元件搭载装置，将柔性印刷电路板(FPCB)搭载在相机单元上，或者将相机单元搭载在FPCB上，其中，所述相机单元具有图像传感器和透镜，所述FPCB电连接到该图像传感器；和相机模块接合装置，利用激光束使由元件搭载装置搭载的相机单元和FPCB接合。该相机模块接合装置包括：激光产生器，产生激光束；和接合头，通过光纤连接到所述激光产生器，并将传播通过光纤的激光束施加到相机单元和FPCB的接触部分，以使得相机单元和FPCB彼此接合。
本发明的另一实施例针对一种装配相机模块的方法。该方法包括：利用元件搭载装置将柔性印刷电路板(FPCB)搭载在相机单元上，或者利用元件搭载装置将相机单元搭载在FPCB上，其中，所述相机单元具有图像传感器和透镜，所述FPCB电连接到该图像传感器；和利用包括激光产生器和接合头的相机模块接合装置将激光束施加到相机单元和FPCB的接触部分，以使得相机单元和FPCB彼此接合，其中，激光束从所述激光产生器被引导到所述接合头。
该方法还可包括：利用安装在接合头上的至少一个扫描镜来反射从所述激光产生器引导来的激光束，以使得施加的激光束的位置被改变。该接合步骤可包括：利用安装在接合头上的聚焦透镜调节通过光纤传播到接合头的激光束的宽度和长度中的至少一个。所述方法还可包括：利用加压工具对所述接触部分加压，所述加压工具设置在所述接触部分和接合头之间，用于对所述接触部分加压，并且由透明材料制成以便于从接合头施加的激光束透射。
此外，所述相机单元还可包括刚性印刷电路板(HPCB)，该HPCB具有多个第一焊盘，所述图像传感器被接合到该HPCB的一个表面，所述FPCB被接合到该HPCB的另一表面，所述FPCB可包括位于其一个表面上的多个第二焊盘，第二焊盘被接合到第一焊盘。在这种情况下，所述接合步骤可包括：当第一焊盘和第二焊盘彼此接触时，从FPCB的另一表面一侧将激光束施加到焊盘的接触部分。
第一焊盘和第二焊盘可分别形成在HPCB和FPCB的边缘。在这种情况下，所述接合步骤可包括：利用接合头将激光束施加到形成有焊盘的所述边缘。所述接合步骤可包括：利用接合头将具有预定宽度的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的宽度可等于或约等于每一第二焊盘的宽度，或者等于或约等于FPCB的宽度。此外，所述接合步骤可包括：利用接合头将具有预定面积的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的面积可等于或约等于HPCB的所述另一表面的面积，
附图说明
通过参照附图描述本发明的特定示例性实施例，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更清楚，其中：
图1是示出通过根据本发明示例性实施例的用于装配相机模块的设备装配的相机模块的示例的截面图；
图2是示出图1的相机模块的相机单元的示例的分解截面图；
图3示出图2的图像传感器以及图像传感器被接合到的电路板的底表面；
图4是示出根据本发明示例性实施例的用于装配相机模块的设备的构造的示例的框图；
图5是示出图4所示的相机模块接合装置的示例性实施例的示例的平面图；
图6是示出利用图5的相机模块接合装置来使相机模块接合的方法的示例的仰视图；
图7A至图7C是示出利用图5所示的相机模块接合装置和元件搭载装置装配相机模块的方法的示例的示图；
图8是示出根据本发明的相机模块接合装置的另一示例性实施例的示例的透视图；
图9是示出利用图8所示的相机模块接合装置使相机模块接合的方法的示例的仰视图；
图10是示出利用图8所示的相机模块接合装置使相机模块接合的方法的示例的侧视图；
图11是示出根据本发明的相机模块接合装置的另一示例性实施例的示例的透视图；
图12是示出利用图11所示的相机模块接合装置使相机模块接合的方法的示例的仰视图；
图13是示出利用图11所示的相机模块接合装置使相机模块接合的方法的示例的侧视图；
图14A至图14C是示出利用图11所示的相机模块接合装置和元件搭载装置装配相机模块的方法的示例的示图；
图15是示出根据本发明的相机模块接合装置的另一示例性实施例的透视图。
具体实施方式
现在将在下文中参照示出了本发明的示例性实施例的附图来更充分地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，不应被解释为限于这里所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开将彻底并完整，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。贯穿附图，相同的标号或字母将用于指代具有相同功能的相同或相近的部件。
图1是示出通过根据本发明示例性实施例的用于装配相机模块的设备装配的相机模块的示例的截面图，图2是示出图1的相机模块的相机单元的示例的分解截面图，图3示出图2的图像传感器以及图像传感器被接合到的电路板的底表面的示例。
参照图1至图3，通过本发明的用于装配相机模块的设备装配的相机模块10包括：相机单元11，用于拍摄图像；柔性印刷电路板(FPCB)20，用于将相机单元11电连接到例如电信终端的主板。更具体地讲，相机单元11包括：透镜组件(lens assembly)12，具有接收物体所反射的光的多个透镜14以及固定透镜14的透镜筒13；图像传感器19，被接合在印制有电路图案的刚性印刷电路板(HPCB)17上，用于将接收的光转换为电图像信号；以及透镜壳15，用于连接透镜组件12、图像传感器19等。
因此，相机单元11可以通过以下示例性方法来装配。
HPCB 17设置有用于与其一个表面上的图像传感器19电连接的端子。在HPCB 17的另一表面上形成有多个第一焊盘18以便于接合到FPCB 20。因此，图像传感器19被接合到HPCB 17的具有端子的那个表面。这里，如图1和图2所示，图像传感器19可以是接合到HPCB 17的一个表面的倒装芯片(flip-chip)。
在图像传感器19被接合到HPCB 17的一个表面之后，在接合的图像传感器19面朝上的情况下，透镜壳15被附着到HPCB 17的一个表面。这里，图像传感器19被置于透镜壳15中，形成在HPCB 17的另一表面上的第一焊盘18从HPCB 17暴露。
在透镜壳15和HPCB 17连接之后，具有透镜14被固定在其中的透镜筒13的透镜组件12被插入透镜壳15的顶部，然后被固定到透镜壳15。从而相机单元11的装配完成。
在FPCB 20一端的一个表面上可形成有多个第二焊盘21，以与设置在HPCB 17上的第一焊盘18接合，在FPCB 20另一端的一个表面上设置有连接器22，以连接到例如电信终端的主板。在本示例中，形成在FPCB 20一端的一个表面上的第二焊盘21被接合到从HPCB 17暴露的第一焊盘18，连接器22被连接到电信终端的主板。因此，FPCB 20用于通过接合和连接的方式将相机单元11电连接到电信终端的主板。
以下，将参照图4详细描述根据本发明示例性实施例的用于装配相机模块的设备200。
图4是示出根据本发明示例性实施例的用于装配相机模块的设备的构造的示例的框图。
参照图1至图4，根据本发明示例性实施例的用于装配相机模块的设备200是通过将FPCB 20接合到预装配的相机单元11来装配相机模块10的设备。设备200包括FPCB加载装置110和相机单元加载装置120，FPCB加载装置110将从外部提供的多个FPCB 20传送到预先指定的位置，例如接合位置，相机单元加载装置120将从外部提供的多个相机单元11按照托盘排列(tray arrangement)传送到预先指定的位置，例如接合位置。设备200还包括：元件搭载装置140，用于拾取并对齐至少一个传送来的FPCB 20，然后将FPCB 20搭载在相机单元11上，或者用于拾取并对齐至少一个传送来的相机单元11，然后将相机单元11搭载在FPCB 20上；相机模块接合装置100，利用激光束将相机单元11接合到FPCB 20；相机模块卸载装置150，卸载接合的相机模块10；中央控制装置190，电连接到装置110、120、140和150以控制装置110、120、140和150，并控制相机模块装配设备200的总体操作。
因此，当FPCB 20和相机单元11分别被FPCB加载装置110和相机单元加载装置120传送到接合位置时，元件搭载装置140拾取相机单元11然后将其搭载在FPCB 20上，或者拾取FPCB 20然后将其搭载在相机单元11上，以使得传送的相机单元11的第一焊盘18和传送的FPCB 20的第二焊盘21彼此接触。相机模块接合装置100将激光束施加到相机单元11和FPCB 20彼此接触的位置，从而将相机单元11和FPCB 20彼此接合到一起。在相机单元11和FPCB 20彼此接合到一起之后，相机模块卸载装置150将接合的相机模块10卸载到预定位置，即，相机模块卸载位置。
以下，将参照图5和图6详细描述根据本发明示例性实施例的相机模块接合装置100的示例。
图5是示出图4所示的相机模块接合装置的示例性实施例的平面图，图6是示出利用图5的相机模块接合装置来使相机模块接合的方法的仰视图。
参照图5和图6，当FPCB 20被搭载在相机单元11上，或者当相机单元11被搭载在FPCB 20上，从而焊盘18和21彼此接触时，根据本发明的当前示例性实施例的相机模块接合装置100将激光束施加到相机单元11和FPCB20的接触部分，以便使相机单元11和FPCB 20彼此接合。在本示例中，相机模块接合装置100包括：激光产生器105，产生激光束，并将激光束施加到接合头102；和接合头102，通过光纤103连接到激光产生器105，将传播通过光纤103的激光束引导到相机单元11和FPCB 20的接触部分，以使得相机单元11和FPCB 20彼此接合。
在本示例中，激光产生器105产生能够透射通过FPCB 20的预定波长的激光束，并将激光束施加到接合头102。例如，针对硅(Si)基材料，激光产生器105产生具有1064nm波长的激光束，并将该激光束施加到接合头102。接合头102可包括：多个扫描镜102b和102d，设置在激光产生器105和接触部分之间的光路上，用于以预定角度反射通过光纤103从激光产生器105引导来的激光束，以便改变激光束所施加的位置；以及多个扫描镜驱动单元102c和102f，分别连接到扫描镜102b和102d，以便根据中央控制装置190的控制驱动扫描镜102b和102d。接合头102还可包括：聚焦透镜102a，设置在激光产生器105和扫描镜102b之间的光路上，以便调节传播通过光纤103的激光束的宽度和长度中的至少一个；和线速度均衡透镜(linear velocityequalizing lens)102e，设置在扫描镜102d和接触部分之间的光路上，用于折射激光束以使得被引导到接触部分的激光束以恒定或基本恒定的线速度被施加到接触部分的表面。
因此，如图5所示，通过光纤103传播到接合头102的激光束可以在依次经过聚焦透镜102a、扫描镜102b和102d以及线速度均衡透镜102e之后施加到接触部分。换言之，被引导到接合头102的激光束在经过聚焦透镜102a时，其宽度和长度可被调节，然后该激光束被扫描镜102b和102d以预定角度反射。之后，被扫描镜102b和102d反射的激光束可通过线速度均衡透镜102e最终被施加到接触部分。如上所述，线速度均衡透镜102e可折射激光束以使得引导到接触部分的激光束可以以恒定或基本恒定的线速度施加到接触部分的表面，线速度均衡透镜102e可包括F-θ透镜。当第一焊盘18和第二焊盘21彼此接触时，激光束101可从FPCB 20的没有形成第二焊盘21的另一表面一侧被施加到第一焊盘18和第二焊盘21的接触部分，从而相机单元11和FPCB 20可彼此接合。
从接合头102施加的激光束101的宽度W1可等于或约等于第二焊盘21的宽度W2，如图6所示。此外，扫描镜驱动单元102c和102f可分别使扫描镜102b和102d以预定角度旋转，以使得从接合头102引导来的激光束被施加到所有的第二焊盘21。换言之，相机模块接合装置100可利用安装在接合头102上的扫描镜102b和102d以及连接到扫描镜102b和102d的扫描镜驱动单元102c和102f以扫描方式将激光束101施加到FPCB 20的所有焊盘21，从而加热第一焊盘18和第二焊盘21并将相机单元11接合到FPCB 20。
在图3所示的示例性实施例中，在第一焊盘18沿着HPCB 17的边缘形成，并且将要接合到第一焊盘18的第二焊盘21沿着FPCB 20的边缘形成的情况下，相机模块接合装置100利用安装在接合头102上的扫描镜102b和102d以及连接到扫描镜102b和102d的扫描镜驱动单元102c和102f，以恒定或者基本恒定的速度沿着形成有第一焊盘18和第二焊盘21的边缘扫描激光束101，如图6所示，从而相机模块接合装置100可选择性地仅将激光束101施加到所述边缘，对第一焊盘18和第二焊盘21进行加热，并将相机单元11接合到FPCB 20。如果扫描速度快，激光束101沿着扫描路径生成点轨迹(spot locus)。这可与激光束被整个施加到施加部分的情况具有相似的效果。因此，利用根据本发明示例性实施例的相机模块接合装置100，待加热的接合部分(例如第一焊盘18和第二焊盘21的接触部分)可被选择性地加热。
以下，将参照图7A至图7C详细描述利用根据本发明示例性实施例的相机模块接合装置100和元件搭载装置140来装配相机模块10的方法的示例。
图7A至图7C是示出利用图5所示的相机模块接合装置和元件搭载装置来装配相机模块的方法的示例的流程图。更具体地讲，图7A示出元件搭载装置拾取从相机单元加载装置传送来的相机单元并使其与由FPCB加载装置传送来的FPCB对齐的步骤的示例，图7B示出元件搭载装置将对齐的相机单元搭载在FPCB上的步骤的示例，图7C示出相机模块接合装置将激光束施加到相机单元和FPCB的接触部分以使得相机单元和FPCB彼此接合的步骤的示例。
如图7A至图7C所示，当由FPCB加载装置和相机单元加载装置分别将FPCB 20和相机单元11传送到接合位置时，元件搭载装置140拾取相机单元11并将其传送到FPCB 20上方。然后，元件搭载装置140使相机单元11与FPCB 20对齐，以便于HPCB 17的第一焊盘18与FPCB 20的第二焊盘21准确接触。
接下来，当相机单元11与FPCB 20对齐时，元件搭载装置140将对齐的相机单元11搭载在FPCB 20上。这里，相机单元11上的HPCB 17的第一焊盘18与FPCB 20的第二焊盘21的上表面准确接触。在本示例中，HPCB 17的第一焊盘18和FPCB 20的第二焊盘21预先覆盖有助焊剂(flux)，以防止其上形成氧化物层，从而提高可接合性。因此，当被搭载在FPCB 20上时，由于预先施加的助焊剂的粘性，相机单元11可继续保持被搭载在FPCB 20上预定时间。
此后，当相机单元11被搭载在FPCB 20上时，相机模块接合装置100的接合头102从FPCB 20的下侧(即，没有形成有第二焊盘21的一侧)将激光束101施加到第一焊盘18和第二焊盘21的接触部分。如图6所示，由于从接合头102施加的激光束101的宽度W1等于或约等于每一第二焊盘21的宽度W2，所以相机模块接合装置100利用安装在接合头102上的扫描镜驱动单元102c和102f来使扫描镜102b和102d旋转，以使得从接合头102施加的激光束101被施加到所有的第二焊盘21。
因此，从接合头102引导来的激光束101被施加到所有的第二焊盘21，尤其是第一焊盘18和第二焊盘21的所有接触部分。结果，被施加了激光束101的第一焊盘18和第二焊盘21很快达到它们的熔点。从而，第一焊盘18和第二焊盘21熔化在一起。这里，相机单元11在其自身重量作用下朝着FPCB20向下移动，从而通过形成合金的第一焊盘18和第二焊盘21使相机单元11接合到FPCB 20。
以下，将参照图8和图9详细描述根据本发明另一示例性实施例的相机模块接合装置100a的示例。
图8是示出根据本发明第二示例性实施例的相机模块接合装置的示例的透视图，图9是示出利用图8所示的相机模块接合装置使相机模块接合的方法的示例的仰视图。参照图8，根据本发明第二示例性实施例的相机模块接合装置100a具有与根据上述示例性实施例的相机模块接合装置100相同的构造。根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100a包括：激光产生器105，产生激光束并将其发射到接合头102；和接合头102，通过光纤103连接到激光产生器105，并将传播通过光纤103的激光施加到相机单元11和FPCB 20的接触部分，以使得相机单元11和FPCB 20彼此接合。
在本示例中，接合头102包括：多个扫描镜102b和102d，设置在激光产生器105和相机单元11与FPCB 20的接触部分之间的光路上，用于以预定角度反射通过光纤103从激光产生器105传播来的激光束，以使得施加的激光束的位置改变；以及扫描镜驱动单元102c和102f，分别连接到扫描镜102b和102d，以便在例如前述中央控制装置190的控制下驱动扫描镜102b和102d。接合头102还包括：聚焦透镜102a，设置在激光产生器105和扫描镜102b之间的光路上，以便调节传播通过光纤103的激光束的宽度和长度中的至少一个；和线速度均衡透镜102e，设置在扫描镜102d和相机单元11与FPCB 20的接触部分之间的光路上，用于折射施加到接触部分的激光束以使得激光束以恒定或基本恒定的线速度向着接触部分的表面传播。
如图8所示，根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100a利用安装在接合头102上的扫描镜驱动单元102c和102f以及与扫描镜驱动单元102c和102f连接的扫描镜102b和102d来使施加的激光束的宽度W3更宽。即，根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100a利用安装在接合头102上的扫描镜驱动单元102c和102f使连接到扫描镜驱动单元102c和102f的扫描镜102b和102d以更快的速度进行(例如)往复旋转，从而使得施加的激光束的宽度W3变得等于或约等于FPCB 20的宽度W4，如图8和图9所示。因此，利用具有这样的宽度W3的激光束进行接合处理。
换言之，根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100a使施加的激光束的宽度W3等于或约等于FPCB 20的宽度W4，并在激光束101a保持宽度W3的情况下以扫描方式使激光束101a沿着FPCB 20的纵向移动，如图9所示，从而使得从接合头102施加的激光束101a被施加到形成在FPCB 20上的所有第二焊盘21。因此，相机模块接合装置100a对第一焊盘18和第二焊盘21加热，并使相机单元11与FPCB 20接合。
现在，将参照图7A、图7B和图10详细描述利用根据本发明第二示例性实施例的相机模块接合装置100a和元件搭载装置140装配相机模块10的方法的示例。图10示出出利用图8所示的相机模块接合装置使相机模块接合的方法的示例的侧视图。
如图7A、图7B和图10所示，当由FPCB加载装置和相机单元加载装置分别将FPCB 20和相机单元11传送到接合位置时，元件搭载装置140拾取相机单元11并将其传送到FPCB 20上方，并使相机单元11与FPCB 20对齐，以便于设置到相机单元11的HPCB 17的第一焊盘18与FPCB 20的第二焊盘21准确接触。接下来，当相机单元11与FPCB 20彼此对齐时，元件搭载装置140将对齐的相机单元11搭载在FPCB 20上。此时，HPCB 17的第一焊盘18与FPCB 20的第二焊盘21准确接触。
随后，当相机单元11被搭载在FPCB 20上时，相机模块接合装置100a的接合头102从FPCB 20的下侧将激光束101a施加到第一焊盘18和第二焊盘21的接触部分。如图9所示，由于从接合头102施加的激光束的宽度W3等于或约等于FPCB 20的宽度W4，所以相机模块接合装置100a在激光束101a保持宽度W3的状态下以扫描方式使激光束101a沿FPCB 20的纵向移动，从而使从接合头102施加的激光束101a被施加到形成在FPCB 20上的所有的第二焊盘21。结果，从接合头102施加的激光束101a被施加到所有的第二焊盘21，尤其是第一焊盘18和第二焊盘21的所有的接触部分，从而通过第一焊盘18和第二焊盘21的熔合，相机单元11和FPCB 20彼此接合。
以下，将参照图11和图12详细描述根据本发明另一示例性实施例的相机模块接合装置100b的示例。图11是根据本发明第三示例性实施例的相机模块接合装置的示例的透视图，图12是利用图11所示的相机模块接合装置使相机模块接合的方法的示例的仰视图。
参照图11，根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100b包括：激光产生器105，产生激光束并将其发射到接合头102；接合头102，通过光纤103连接到激光产生器105，并将传播通过光纤103的激光施加到相机单元11和FPCB 20的接触部分，以使得相机单元11和FPCB 20彼此接合；和加压工具107，设置在接触部分和接合头102之间，用于对相机单元11和FPCB 20的接触部分加压，并由透明材料形成以便于从接合头102施加的激光束101b透射。
在本示例中，接合头102包括：多个扫描镜102b和102d，设置在激光产生器105和相机单元11与FPCB 20的接触部分之间的光路上，用于以预定角度反射通过光纤103从激光产生器105传播来的激光束，以使得施加的激光束的位置改变；以及扫描镜驱动单元102c和102f，分别连接到扫描镜102b和102d，以便在例如中央控制装置190的控制下驱动扫描镜102b和102d。接合头102还包括：聚焦透镜102a，设置在激光产生器105和扫描镜102b之间的光路上，以便调节传播通过光纤103的激光束的宽度和长度中的至少一个；和线速度均衡透镜102e，设置在扫描镜102d和相机单元11与FPCB 20的接触部分之间的光路上，用于折射激光束101b以使得施加到接触部分的激光束以恒定或基本恒定的线速度向着接触部分传播。因此，激光束101b被施加到相机单元11和FPCB 20的接触部分，以使得激光束的施加面积A等于或约等于HPCB 17的面积，如图12所示。
换言之，根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100b利用安装在接合头102上的扫描镜驱动单元102c和102f来使连接到扫描镜驱动单元102c和102f的扫描镜102b和102d以更快的速度进行(例如)往复旋转，以使得激光束的施加面积A等于或约等于HPCB 17的面积，如图12所示。因此，利用施加的施加面积为A的激光束来进行接合处理。
以下，将参照图7A、图7B和图13详细描述利用根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100b和元件搭载装置140来装配相机模块10的方法的示例。图13是示出利用图11所示的相机模块接合装置使相机模块接合的方法的示例的侧视图。
如图7A、图7B和图13所示，当由FPCB加载装置和相机单元加载装置分别将FPCB 20和相机单元11传送到接合位置时，元件搭载装置140拾取相机单元11，将其传送到FPCB 20上方，并使相机单元11与FPCB 20对齐，以使得设置到相机单元11的HPCB 17的第一焊盘18与FPCB 20的第二焊盘21准确接触。当相机单元11与FPCB 20彼此对齐时，元件搭载装置140将对齐的相机单元11搭载在FPCB 20上。设置到相机单元11的HPCB 17的第一焊盘18与FPCB 20的第二焊盘21的上表面准确接触。接下来，当相机单元11被搭载在FPCB 20上，并且相机单元11的第一焊盘18与FPCB 20的第二焊盘21的上表面准确接触时，在利用设置在接触部分和接合头102之间的加压工具107从FPCB 20的下侧对相机单元11和FPCB 20的接触部分(例如，第一焊盘18和第二焊盘21的接触部分)加压的同时，相机模块接合装置100b的接合头102将激光束101b施加到第一焊盘18和第二焊盘21的接触部分。
如图12所示，由于从接合头102施加的激光束101b的施加面积A等于或约等于HPCB 17的面积，所以从接合头102施加的激光束101b以更快的速度被施加到形成在FPCB 20上的所有的第二焊盘21。因此，彼此接触的第一焊盘18和第二焊盘21通过激光束101b的施加而被快速加热和熔化，从而通过激光束101b的施加以及加压工具107的压力使得相机单元11和FPCB 20彼此快速接合。标号30表示夹具，该夹具设置在相机单元11周围，以便于在相机模块接合装置100b施加激光束时支撑由加压工具107加压的相机单元11。
在通过根据本发明的相机模块装配方法将相机单元11和FPCB 20彼此接合时，施加到相机单元11和FPCB 20的接触部分的激光束可使相机单元11的第一焊盘18和FPCB 20的第二焊盘21熔化。这样，对相机单元11的第一焊盘18和FPCB 20的第二焊盘21的接触部分加压和加热花费非常短的时间。因此，在根据本发明的相机模块装配方法中，尽管相机单元11的第一焊盘18和FPCB 20的第二焊盘21的接触部分被加压，但是与现有技术不同，透镜筒或透镜壳都没有变形，并且也没有由于变形引起的透镜聚焦故障等。
以下，将参照图14A至图14C详细描述利用根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100b和元件搭载装置140装配相机模块10的另一方法。
图14A至图14C是示出利用图11所示的相机模块接合装置和元件搭载装置装配相机模块的方法的示例的示图。更具体地讲，图14A示出元件搭载装置拾取FPCB并使其与相机单元对齐的步骤的示例，图14B示出元件搭载装置将对齐的FPCB搭载在相机单元上的步骤的示例，图14C示出相机模块接合装置将激光束施加到FPCB和相机单元的接触部分以使得相机单元和FPCB彼此接合的步骤的示例。
如图14A至图14C所示，当由FPCB加载装置和相机单元加载装置分别将FPCB 20和相机单元11传送到接合位置时，元件搭载装置140拾取FPCB20，将FPCB 20传送到相机单元11上方，并使FPCB 20与相机单元11对齐，以便于FPCB 20的第二焊盘21与相机单元11的第一焊盘18准确接触。接下来，当FPCB 20与相机单元11彼此对齐时，元件搭载装置140将对齐的FPCB20搭载在相机单元11上。在本示例中，FPCB 20的第二焊盘21与相机单元11的第一焊盘18的上表面准确接触。
随后，当FPCB 20被搭载在相机单元11上，并且FPCB 20的第二焊盘21与相机单元11的第一焊盘18的上表面准确对齐并接触时，在利用设置在接触部分和接合头102之间的加压工具107从FPCB 20的上侧对相机单元11和FPCB 20的接触部分(例如，第一焊盘18和第二焊盘21的接触部分)加压的同时，相机模块接合装置100b的接合头102将激光束101b施加到相机单元11和FPCB 20的接触部分。此时，如图12所示，由于从接合头102施加的激光束101b的施加面积A等于或约等于HPCB 17的面积，所以从接合头102施加的激光束101b以更快的速度被施加到形成在FPCB 20上的所有的第二焊盘21。
因此，彼此接触的第二焊盘21和第一焊盘18通过激光束101b的施加而被快速加热并熔化，并且通过激光束101b的施加以及加压工具107的压力使得FPCB 20和相机单元11彼此快速接合。标号40表示夹具，该夹具设置在相机单元11周围以便于在相机模块接合装置100b施加激光束时支撑由加压工具107加压的相机单元11。
现在，将参照图15详细描述根据本发明的另一示例性实施例的相机模块接合装置100c的示例。图15是根据本发明第四示例性实施例的相机模块接合装置的示例的透视图。
参照图15，根据本发明第四示例性实施例的相机模块接合装置100c具有与根据上述示例性实施例的相机模块接合装置100b相似的构造。根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100c包括：激光产生器105，产生激光束并将其发射到接合头102；接合头102，通过光纤103连接到激光产生器105，并将激光束施加到相机单元11和FPCB 20的接触部分；和加压工具107，设置在接触部分和接合头102之间，用于对相机单元11和FPCB 20的接触部分加压，由透明材料形成以便于从接合头102施加的激光束101b透射。然而，根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100c的接合头102具有不同于第三示例性实施例的构造。
如图15所示，根据本发明当前示例性实施例的相机模块接合装置100c的接合头102被设置在激光产生器105和接触部分之间的光路上，并且其中设置有激光光学系统104，以便于调节传播通过光纤103的激光束101c的施加面积B。因此，从激光产生器105发射的激光束在经过接合头102的激光光学系统104时被调节到预定大小的施加面积B(图15)，然后被施加到接合头102的下侧，例如，相机单元11和FPCB 20的接触部分。因此，通过激光束101c的施加，相机单元11和FPCB 20的接触部分被加热并彼此接合。
如图12所示，激光光学系统104可调节施加面积B以使得施加面积B等于或约等于HPCB 17的面积。在这种情况下，如图12所示，由于在从接合头102施加时被激光光学系统104调节的激光束101c的施加面积B等于或约等于HPCB 17的面积，所以从接合头102施加的激光束101c可以以更快的速度对FPCB 20的所有第二焊盘21进行加热。因此，彼此接触的第二焊盘21和第一焊盘18可以通过激光束101c的施加以更快的速度被加热和熔化，从而通过加压工具107的压力以及激光束101c的施加，相机单元11和FPCB20能够更快速地接合。
在本示例中，激光光学系统104用于适当地调节激光束101c的施加面积B，因此可对激光光学系统104进行不同的修改或改变。作为示例，激光光学系统104可包括：透镜筒104a；第一聚焦透镜104b，以能够沿纵向移动的方式安装在透镜筒104a中，用于调节传播通过光纤103的激光束的宽度或长度之一；和第二聚焦透镜104c，调节传播通过光纤103的激光的宽度和长度中的另一个。
根据这里所描述的本发明的实施例，激光束被施加到相机单元和FPCB的接触部分，以使得接触部分能够被加热并彼此接合。因此，与使用热棒或炉子的情况相比，可以在相对短的时间内执行使相机模块接合的处理。因此，在执行传统的使相机模块接合的处理时产生的各种问题，例如由于透镜筒或透镜壳的变形引起的透镜聚焦故障、炉子中产生的蒸气或微粒对图像传感器或透镜的污染等，可被解决。此外，例如，通过调节例如施加的激光束的宽度，可选择性地仅对用于使相机单元和FPCB接合的焊盘进行加热，从而可有效解决与相机模块的接合相关联的热问题。
尽管已参照本发明的特定示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离权利要求及其等同物中所限定的本发明的精神的或范围情况下，可对本发明进行各种修改和变形。
Claims (24)
1、一种使相机模块接合的装置，包括：
激光产生器，产生激光束；
接合头，通过光纤连接到激光产生器，并将传播通过光纤的激光束施加到相机单元和柔性印刷电路板FPCB的接触部分，以使得相机单元和FPCB彼此接合，其中，所述相机单元具有图像传感器和透镜，所述FPCB电连接到该图像传感器。
2、根据权利要求1所述的装置，其中，所述接合头被设置在所述激光产生器和所述接触部分之间的光路上，并且包括至少一个扫描镜，所述扫描镜反射从所述激光产生器发射的激光束，以使得施加的激光束的位置被改变。
3、根据权利要求2所述的装置，其中，所述接合头还包括：聚焦透镜，设置在所述激光产生器和所述扫描镜之间的光路上，以便调节传播通过光纤的激光束的宽度和长度中的至少一个；和线速度均衡透镜，设置在所述扫描镜和所述接触部分之间的光路上，用于折射激光束以使得被施加到所述接触部分的激光束以恒定的线速度被施加到所述接触部分的表面。
4、根据权利要求1所述的装置，还包括：加压工具，设置在所述接触部分和接合头之间，用于对所述接触部分加压，并由透明材料制成以便于从接合头施加的激光束透射。
5、根据权利要求1所述的装置，其中：
所述相机单元还包括刚性印刷电路板HPCB，该HPCB具有多个第一焊盘，所述图像传感器被接合到该HPCB的一个表面，所述FPCB被接合到该HPCB的另一表面；
所述FPCB包括位于其一个表面上的多个第二焊盘，第二焊盘被接合到第一焊盘；和
当第一焊盘和第二焊盘彼此接触时，所述接合头从FPCB的另一表面一侧将激光束施加到焊盘的接触部分。
6、根据权利要求5所述的装置，其中：
第一焊盘和第二焊盘分别形成在HPCB和FPCB的边缘；
所述接合头将激光束施加到形成有焊盘的所述边缘。
7、根据权利要求5所述的装置，其中，所述接合头将具有预定宽度的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的宽度等于每一第二焊盘的宽度，或者等于FPCB的宽度。
8、根据权利要求5所述的装置，其中，所述接合头将具有预定面积的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的面积等于HPCB的所述另一表面的面积。
9、一种用于装配相机模块的设备，包括：
元件搭载装置，将柔性印刷电路板FPCB搭载在相机单元上，或者将相机单元搭载在FPCB上，其中，所述相机单元具有图像传感器和透镜，所述FPCB电连接到该图像传感器；和
相机模块接合装置，利用激光束使由元件搭载装置搭载的相机单元和FPCB接合，包括：
激光产生器，产生激光束；和
接合头，通过光纤连接到所述激光产生器，并将传播通过光纤的激光束施加到相机单元和FPCB的接触部分，以使得相机单元和FPCB彼此接合。
10、根据权利要求9所述的设备，其中，所述接合头被设置在所述激光产生器和所述接触部分之间的光路上，并且包括至少一个扫描镜，所述扫描镜反射从所述激光产生器发射的激光束，以使得施加的激光束的位置被改变。
11、根据权利要求10所述的设备，其中，所述接合头还包括：聚焦透镜，设置在所述激光产生器和所述扫描镜之间的光路上，以便调节传播通过光纤的激光束的宽度和长度中的至少一个；和线速度均衡透镜，设置在所述扫描镜和所述接触部分之间的光路上，用于折射激光束以使得被施加到所述接触部分的激光束以恒定的线速度被施加到所述接触部分的表面。
12、根据权利要求9所述的设备，其中，所述相机模块接合装置还包括：加压工具，设置在所述接触部分和接合头之间，用于对所述接触部分加压，并由透明材料制成以便于从接合头施加的激光束透射。
13、根据权利要求9所述的设备，其中：
所述相机单元还包括刚性印刷电路板HPCB，该HPCB具有多个第一焊盘，所述图像传感器被接合到该HPCB的一个表面，所述FPCB被接合到该HPCB的另一表面；
所述FPCB包括位于其一个表面上的多个第二焊盘，第二焊盘被接合到第一焊盘；和
当第一焊盘和第二焊盘彼此接触时，所述接合头从FPCB的另一表面一侧将激光束施加到焊盘的接触部分。
14、根据权利要求13所述的设备，其中：
第一焊盘和第二焊盘分别形成在HPCB和FPCB的边缘；
所述接合头将激光束施加到形成有焊盘的所述边缘。
15、根据权利要求13所述的设备，其中，所述接合头将具有预定宽度的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的宽度等于每一第二焊盘的宽度，或者等于FPCB的宽度。
16、根据权利要求13所述的设备，其中，所述接合头将具有预定面积的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的面积等于HPCB的所述另一表面的面积。
17、一种装配相机模块的方法，包括：
利用元件搭载装置将柔性印刷电路板FPCB搭载在相机单元上，或者利用元件搭载装置将相机单元搭载在FPCB上，其中，所述相机单元具有图像传感器和透镜，所述FPCB电连接到该图像传感器；和
利用包括激光产生器和接合头的相机模块接合装置将激光束施加到相机单元和FPCB的接触部分，以使得相机单元和FPCB彼此接合，其中，激光束从所述激光产生器被引导到所述接合头。
18、根据权利要求17所述的方法，还包括：利用安装在接合头上的至少一个扫描镜来反射从所述激光产生器引导来的激光束，以使得施加的激光束的位置被改变。
19、根据权利要求17所述的方法，其中，接合步骤包括：利用安装在接合头上的聚焦透镜调节通过光纤传播到接合头的激光束的宽度和长度中的至少一个。
20、根据权利要求17所述的方法，还包括：利用加压工具对所述接触部分加压，所述加压工具设置在所述接触部分和接合头之间，用于对所述接触部分加压，并且由透明材料制成以便于从接合头施加的激光束透射。
21、根据权利要求17所述的方法，其中：
所述相机单元还包括刚性印刷电路板HPCB，该HPCB具有多个第一焊盘，所述图像传感器被接合到该HPCB的一个表面，所述FPCB被接合到该HPCB的另一表面；
所述FPCB包括位于其一个表面上的多个第二焊盘，第二焊盘被接合到第一焊盘；并且
所述接合步骤包括：当第一焊盘和第二焊盘彼此接触时，从FPCB的另一表面一侧将激光束施加到焊盘的接触部分。
22、根据权利要求21所述的方法，其中：
第一焊盘和第二焊盘分别形成在HPCB和FPCB的边缘；
所述接合步骤包括：利用接合头将激光束施加到形成有焊盘的所述边缘。
23、根据权利要求21所述的方法，其中，所述接合步骤包括：利用接合头将具有预定宽度的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的宽度等于每一第二焊盘的宽度，或者等于FPCB的宽度。
24、根据权利要求21所述的方法，其中，所述接合步骤包括：利用接合头将具有预定面积的激光束施加到焊盘的接触部分，施加的激光束的面积等于HPCB的所述另一表面的面积。
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