CN102695985A - 具有折叠式柔性电路及腔基板的相机模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种制造相机模块的公开方法，其包括：提供图像采集设备、提供电子元件、提供柔性电路基板、将图像采集设备安装在柔性电路基板的第一部分、将电子元件安装在柔性电路基板的第二部分以及将第二部分定位在第一部分之上。此方法还包括提供含有限定腔的底面和适应于接纳图像采集设备的顶面的芯片载体，以及在图像采集设备和柔性电路基板之间定位芯片载体。此方法还包括将第二电子元件安装在腔的内部。

Description

具有折叠式柔性电路及腔基板的相机模块

技术领域

本发明总体涉及电子相机模块，并且更具体地，本发明涉及微型、数码相机模块。甚至更具体地，本发明涉及无需增加相机模块轮廓尺寸即可拥有电子元件的微型相机模块的设计。

背景技术

数码相机模块目前正被纳入多种主机设备。该主机设备包括移动电话、个人数据助理（PDA）、电脑，等等。消费者对于主机设备中数码相机模块的需求持续增长。

主机设备制造商更喜欢数码相机模块趋于小型化，以便无需增加主机设备的轮廓尺寸即可将它们纳入主机设备。此外，主机设备制造商更喜欢最低限度影响主机设备设计的相机模块。在满足这些需求方面，主机设备制造商更喜欢采集可能的最高质量的图像的相机模块。当然，对于相机模块制造商来说，以最低制造成本设计满足这些要求的相机模块是一个持续的目标。

传统的数码相机模块一般包括透镜组件、壳体、印刷电路板（PCB）、以及集成电路图像采集设备（ICD）。通常情况下，零件被分开形成，并且随后被组装以创建数码相机模块。确切地，ICD被附到PCB，并且然后壳体被附到PCB，以便ICD被壳体底部覆盖。然后，透镜组件被安装到壳体的第二端，使入射光聚集到ICD的图像采集表面。ICD被电耦合到PCB，其包括多个供ICD用于将图像数据传送到主机设备来处理、显示和存储的电气触点。

为了使该相机模块对主机设备设计者更加有吸引力，制造商已经添加了各种设计和特征。例如，相机模块包括可变焦距/变焦设备是普遍的，其用于提高在各种焦点范围内采集的图像的质量。通常情况下，可变焦距/变焦设备包括连接到透镜组件中的一个或更多透镜的电子致动器，此电子致动器用于移动相对于ICD图像采集表面和相对于彼此的透镜。除可变焦距/变焦设备之外，该相机模块包括更大的ICD是普遍的，其具有更多光敏二极管来进一步增加图像质量。同样地，许多相机模块包括其他元件（例如，存储器芯片、处理器、电阻器、电容器、感应器，等），其会以另外方式位于主机设备上。希望得到这样的特征，因为主机设备设计者更喜欢独立于主机设备操作的相机模块，为的是最低限度地对主机设备的轮廓尺寸发生影响。

虽然具有可变焦距/变焦特征、还想得到更大的ICD以及集成电子元部件的增添特征，但是该特征的添加增加了相机模块的轮廓尺寸。当然，对于主机设备制造商来说，此尺寸方面的增加是不希望的。

在不牺牲图像质量的情况下减少该相机模块的轮廓尺寸的努力方面，制造商已经开发了许多不同的设计和特征。例如，相机模块制造商通过直接在电子元件之上模制壳体可在任何电子元件之上形成壳体和/或其他零件，此电子元件可能已经被固定到PCB上。

虽然将电子元件纳入在壳体的壁的内部减少了相机模块的轮廓尺寸，但是不利之处仍存在。例如，电子元件的数量受限于相机模块的尺寸。

所需的，因此，是占用最小空间的同时能够采集更高质量图像的紧凑的相机模块。还需要的是更独立于主机设备操作的相机模块。还需要的是最低限度地对主机设备的总体设计发生影响的相机模块。还需要的是无需增加相机模块的轮廓尺寸即可拥有更多元件的相机模块。

发明内容

本发明通过提供相机模块和用于制造相机模块的方法克服了与现有技术相关的问题，此相机模块和用于制造相机模块的方法纳入了各种用于增加被采集图像的图像质量的特征、操作更独立、并且在主机设备内部占用了更少的空间。本发明无需增加相机模块的轮廓尺寸，同样使更多的元件被纳入相机模块成为可能。

相机模块包括被安装在柔性电路基板第一部分的图像采集设备和被安装在柔性电路基板第二部分的电子元件（无源的或有源的）。柔性电路基板被弯曲进入某一位置，其中第二部分被定位在第一部分之上。相机模块还包括被安装在图像采集设备之上的壳体和被安装在壳体之上的透镜组件。

在一个实施例中，柔性电路基板的第一部分和第二部分被定位在两个独立的不平行平面内。在一个特定的示例性实施例中，第一部分和第二部分被相互垂直定位，其中第一部分限定了相机模块的覆盖区。

在另一个特定实施例中，壳体限定了沿轴线延伸的外壁，此轴线垂直于图像采集设备的图像采集表面。柔性电路基板的第二部分被定位在壳体外壁的周围，第二部分包括多个平坦表面，其各自被定位在不同的垂直于柔性电路基板第一部分的平面内。

在另一个特定实施例中，透镜组件包括连接到透镜上的电气驱动致动器，其用于移动相对于图像采集设备的透镜。此外，电子元件包括用于驱动致动器的电气数据。致动器经由第二柔性印刷基板被电气连接到柔性电路基板。

在另一个特定实施例中，相机模块包括至少一个加强板，其被安装在柔性电路基板第一部分和第二部分中的至少一个。

在另一个特定实施例中，相机模块包括被安装在壳体、透镜组件和柔性电路基板第二部分之上的保护外壳。外壳的内壁接合柔性电路基板第二部分，为的是保持它在恰当的位置。

在另一个实施例中，相机包括被插入到柔性电路基板第一部分和图像采集设备之间的陶瓷芯片载体。相机模块还包括被插入到芯片载体和柔性电路基板第一部分之间的各向异性导电膜。芯片载体还包括用于接纳图像采集设备的顶面和限定用于接纳第二电子元件的腔的底面。第二电子元件的高度小于腔的深度。

制造相机模块的公开的方法包括提供图像采集设备、提供另外的电子元件、提供柔性电路基板、将图像采集设备安装在所述柔性电路基板的第一部分、将其他的电子元件安装在柔性电路基板的第二部分以及将第二部分定位在所述部分之上。

在一个示例性方法中，将第二部分定位在第一部分之上的步骤包括在第一部分和第二部分之间弯曲柔性电路基板的中间部分。此外，将第二部分定位在第一部分之上的步骤包括将第一部分和第二部分定位在两个独立的平面内，其相互不平行。将第二部分定位在第一部分之上的步骤还包括将第一部分定位在第一平面内和将第二部分定位在第二平面内，第一平面垂直于第二平面。将第一部分定位在第一平面内和将第二部分定位在第二平面内的步骤还包括弯曲第二部分以形成柔性电路基板的第三部分，第三部分被定位在垂直于第一平面和第二平面的第三平面之内。

一个更特定的方法还包括提供壳体、提供透镜组件、将壳体安装在图像采集设备之上以及将透镜组件安装在壳体之上。提供透镜组件的步骤还包括提供透镜致动器。提供另外的电子元件的步骤还包括提供用于驱动透镜致动器的电子元件。提供致动器的步骤还包括提供第二柔性电路基板、将第二柔性电路基板的第一端连接到第一柔性电路基板以及将第二柔性电路基板的第二端连接到致动器。将第二部分定位在第一部分之上的步骤还包括将第二部分定位在壳体周围。

制造相机模块的方法还包括提供第一加强板和将加强板固定到柔性电路基板上。此方法还包括提供第二加强板、将第一加强板固定到印刷电路基板的第一部分以及将第二加强板固定到柔性电路基板的第二部分。

制造相机模块的方法还包括提供保护外壳和将保护外壳安装在图像采集设备、壳体、透镜组件及柔性电路基板第二部分之上。

可选地，方法还包括提供含有顶面和底面的芯片载体、提供第二电子元件、在芯片载体的底面形成腔、将电子元件安装在腔的内部、将芯片载体安装在柔性电路基板的第一部分以及将图像采集设备安装在芯片载体的顶面。将电子元件安装在腔的内部的步骤还包括将电子元件安装到芯片载体的底面。

附图说明

参照附图对本发明进行描述，其中相同的标号表示基本相似的元件：

图1是根据本发明示例性实施例被安装在主机设备的印刷电路板（PCB）上的相机模块的透视图；

图2是图1中的相机模块的分解透视图；

图3是图1中相机模块的柔性电路基板的透视图；

图4是图1中去掉外壳情况下相机模块的透视图；

图5是替代相机模块的分解透视图；

图6是图5中相机模块的芯片载体的底部透视图；和

图7是概括制造相机模块的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本发明通过提供制造微型相机模块的新颖的方法克服了与现有技术相关的问题，本发明可选择地具有自动聚焦和/或变焦特征。在下面的描述中，为了提供对本发明的全面理解，阐明了众多具体的细节（例如，各种柔性电路基板的形状、各种有源的/无源的元件，等）。本领域技术人员需要认识到，无论如何，除这些具体的细节之外可实行本发明。在其他的情况下，已经忽略了熟知的电气组件实践和零件的细节，为的是不使本发明不必要地难以理解。

图1是根据本发明一个实施例的相机模块100的透视图。相机模块100被示出地安装在印刷电路板（PCB）102的一部分上，其代表相机主机设备（例如，手机主板）的PCB。相机模块100经由多个导电布线104与主机设备的其他元件电子通信。设备106代表电子元件（例如，无源的或有源的电子元件），其可直接被安装在PCB 102上。本领域技术人员需要认识到，PCB102的特定的设计将取决于特定的应用，并且不与本发明特别相关。因此，PCB 102、布线104和设备106只在特征方面具有代表性。

图2是相机模块100的分解图，示出了柔性印刷电路（FPC）200、壳体202、透镜组件204和沿光轴线208分解的外壳206。

在此特定实施例中，FPC 200包括第一部分210、第二部分212和中间部分214。请注意，中间部分214被弯曲成这样使得第二部分212被定位在第一部分210之上。具体地说，第二部分212被定位在第一部分210之上、围绕大体上垂直于第一部分210的各平面内的壳体202。第一部分210提供了用于安装图像采集设备216和其他的无源或有源的电子元件218的表面。图像采集设备包括平坦图像采集表面220，其垂直于光轴线208。第一部分210被示出地固定到加强板222以提供刚性。第二部分212提供了用于安装各种其他电子元件224的表面，第二部分212被示出地固定到一组加强板226以提供刚性。中间部分214包括电路（未示出），其提供了用于第一部分210和第二部分212之间电气通信的通道。

应注意到，相机模块100可通过各种手段被安装到主机设备102上。例如，FPC 200可包括延伸脱离第一部分210的第三部分，其然后被折叠180度，使得形成在其上的一组触点就会面对PCB 102并且便利了到其上的电气连接。如另一个例子，第一部分210可包括多个过孔，其通向形成于第一部分210后表面的各自组的触点。这些只是用于将相机模块100连接到PCB 102上的可能手段中的一些例子。

壳体202包括基座228和沿光轴线208向上延伸的外壁230。基座228适应于越过图像采集设备216安装到第一部分210，以保护图像采集表面220免受碎片和其他杂质干扰。外壁230提供对透镜组件204的支撑。具体地说，外壁230接合透镜组件204，为的是相对于图像采集设备216固定地安装透镜组件204。请注意，用于形成该壳体的各种方法是已知的。例如，壳体202可在它被安装在图像采集设备216上方之前被成型。或者，壳体202可直接在图像采集设备216和电子元件218上方被成型（例如，被模制）。

透镜组件204包括套筒232，其沿光轴线208从致动器234向下延伸，套筒323封闭一组沿光轴线208被同轴线排列的透镜。致动器234包括可移动透镜和电气透镜驱动装置两者，当开动此电气透镜驱动装置时，其沿光轴线208移动透镜。确实，在可移动透镜和图像采集表面220之间垂直位移上的这一变化导致了相机模块100中焦点范围和/或变焦上的变化。在此特定实施例中，致动器234经由第二FPC 236被电气连接到FPC 200，此第二FPC236包括第一端238和第二端240。第一端238适应于电气连接到致动器234，并且第二端240适应于连接到FPC 200。请注意，FPC 236可以是独立的FPC，或者可以是向上延伸的FPC 200的第三部分。

外壳206是刚性箱形结构，其提供支撑予并保护相机模块100的内部零件。外壳206包括内表面（未示出），其围绕并接合FPC 200的第二部分212。具体地说，外壳防止第二部分212自由移动，因为如果没有支撑存在，各FPC有移动回到它们原始形态（记忆力）的趋势。外壳还对相机模块100提供刚性，以便它可在不损害敏感元件的情况下被操纵。

图3显示了在第二部分212被向上弯曲在第一部分210上面之前FPC200的透视图。如此特定实施例中所示，第一部分210和第二部分212是共面的，并且是单一基板的一部分。图像采集设备216、电子元件218和电子元件224都被安装在FPC 200的顶面300上，并且加强板222和226被安装到FPC 200的后表面302。在安装电子元件218和224之前安装加强板222和226提供了一个优势，因为在安装电子元件218和224的过程中，加强板222和226的刚性提供了支撑。请注意，用于安装电子元件的该安装方法（例如，取放表面贴装技术）为本领域技术人员所熟知，并且因此，将不被详细描述。同时应注意到，电子元件218和224可包括任何类型的电子元件（例如，致动器芯片、处理器、只读存储器、随机存取存储器、晶体管，等）。因此，电子元件218和224只在特征方面具有代表性。

图4显示了去掉外壳206情况下相机模块100的透视图。如图所示，壳体202被安装在第一部分210的顶面300上，第二部分212然后被向上折叠，并且在致动器234和壳体202之间围绕套筒232。一旦第二部分212被弯曲在适当的位置，外壳206就被安装到基座228的顶面，使得内表面（未示出）接合加强板226并保持第二部分212在适当的位置。请注意，FPC 200的第一部分210限定了相机模块100的覆盖区参数。

图5显示了沿光轴线502被分解的替代相机模块500的透视图。相机模块500包括：FPC 504、各向异性导电膜（ACF）506、一群电子元件508、陶瓷基板510、图像采集设备512、壳体514、透镜组件516和外壳518。

FPC 504是刚挠结合印刷电路板，其包括第一部分522和第二部分524。刚挠结合电路基板是单一的柔性电路基板，其包括薄的柔性部分和更厚的、更刚性的部分。具体地说，第二部分524是薄的柔性部分，并且第一部分522是更厚更刚性的部分。第一部分522包括形成于FPC 504的顶面528的插头连接器526，以便利主机设备和相机模块500之间的电气连接。此外，第一部分522包括后表面530，其连接到加强板532用来在电气连接器526被电气和物理连接到主机设备的时候提供刚性。第二部分524包括一组向上弯曲进入平面内的平行表面，此平面垂直于第一部分522为的是提供用于安装一组不消耗覆盖区面积的电子元件534的表面。一组加强板536被示出地安装到第二部分524的后表面530以提供刚性。

ACF 506提供了用于将陶瓷基板510电气和物理连接到FPC 504的装置。具体地说，陶瓷基板510的后表面538连接到第一部分522的顶面528。请注意，ACF 506是普遍为本领域技术人员所知的各向异性导电膜，用于同时地粘附和电气连接到表面。电子元件508被安装在形成于陶瓷基板510的腔540（图6所示）内部的后表面538。图像采集设备512被安装在陶瓷基板510的顶面542。

图5中的图像采集设备512、壳体514、透镜组件516、FPC 520和外壳518分别与图2中的图像采集设备216、壳体202、透镜组件204、FPC 236和外壳206大体上是相同的。因此，为了避免不必要的重复，将不详细描述这些零件。

图6是陶瓷基板510的透视图，显示了被安装在后表面538上的电子元件508。电子元件508被示出地安装在腔540内部，电子元件508可经由任何为本领域技术人员所知的方法被安装到后表面538。该方法包括但不限于表面贴片回流（surface mount reflow）、倒装芯片组装以及具有或不具有二次成型的引线接合法。腔540的深度大于电子元件508的高度，使得后表面538和电路基板之间的平面度不被电子元件508所改变。同时应注意到，电子元件508可包括各种不同的设备，包括但不限于：致动器驱动芯片、电可擦除只读存储器，等。后表面538还包括一组形成于其上的接触垫600，以便利陶瓷基板510到电路基板的电气连接。

实际上，电子元件508甚至可包括ICD 512。在那个特定实施例中，陶瓷基板510限定了孔径，透镜组件516穿过此孔径可将图像聚集到ICD 512的图像采集表面，此ICD 512被倒装芯片地安装到后表面538。

图7是描述用于制造相机模块的方法的流程图700。在第一步702，提供图像采集设备。然后，在第二步704，提供电子元件。接着，在第三步706，提供柔性电路基板。然后，在第四步708，图像采集设备被安装在柔性电路基板的第一部分。接着，在第五步710，电子元件被安装在柔性电路基板的第二部分。最后，在第六步712，柔性电路基板的第二部分被定位在柔性电路基板的第一部分的上面。

现在完整叙述了本发明的特定实施例。许多被描述的特征在不超出本发明范围的情况下可能被代替、改变或忽略。例如，替代电子元件（例如，处理器、随机存取存储器、只读存储器、晶体管、电阻器，等）可代替示出的电子元件。如另一个例子，柔性电路基板可包括额外数量的部分，其在各种方向上被弯曲。来自于示出的特定实施例的这些或其他的偏差对本领域技术人员将是显见的，尤其考虑到在前的公开。

Claims (39)

1.一种相机模块，所述相机模块包含：

图像采集设备，所述图像采集设备包括限定平坦图像采集表面的顶面；

电子元件；

柔性电路基板，所述柔性电路基板包括第一部分和第二部分，所述图像采集设备连接到所述第一部分，所述电子元件被安装在所述第二部分上；

壳体，所述壳体被定位在所述图像采集设备之上；

透镜组件，所述透镜组件连接到所述壳体；并且

其中所述柔性电路基板的所述第二部分被定位在所述柔性电路基板的所述第一部分之上。

2.根据权利要求1所述的相机模块，其中所述柔性电路基板的所述第一部分被定位在第一平面内，并且所述柔性电路基板的所述第二部分被定位在第二平面内，所述第一平面不平行于所述第二平面。

3.根据权利要求2所述的相机模块，其中所述第一平面垂直于所述第二平面。

4.根据权利要求1所述的相机模块，其中所述柔性电路基板的所述第一部分限定了所述相机模块的覆盖区尺寸。

5.根据权利要求1所述的相机模块，其中所述壳体限定了沿轴线延伸的外壁，所述轴线垂直于所述图像采集设备的中心。

6.根据权利要求5所述的相机模块，其中所述第二部分形成为大致围绕所述轴线。

7.根据权利要求5所述的相机模块，其中所述柔性电路基板的所述第二部分包括多个平坦表面，每个所述平坦表面位于不同的平面，每个所述平坦表面垂直于所述柔性电路基板的所述第一部分。

8.根据权利要求5所述的相机模块，其中所述第二部分包括第一平坦表面，并且所述壳体的所述外壁包括第二平坦表面，所述第一平坦表面平行于所述第二平坦表面。

9.根据权利要求1所述的相机模块，其中所述透镜组件包括连接到透镜的电气驱动致动器，所述致动器相对于所述图像采集表面操作性地移动所述透镜。

10.根据权利要求9所述的相机模块，其中所述电子元件包括用于驱动所述致动器的电气数据。

11.根据权利要求9所述的相机模块，还包括将所述第一柔性电路基板电气连接到所述致动器的第二柔性电路基板。

12.根据权利要求1所述的相机模块，其中所述第一部分和所述第二部分中的至少一个连接到加强板上。

13.根据权利要求12所述的相机模块，其中所述第一部分和所述第二部分两者都各自连接到加强板上。

14.根据权利要求1所述的相机模块，还包括被安装为覆盖所述壳体、所述透镜组件和所述柔性电路基板的所述第二部分的保护外壳。

15.根据权利要求14所述的相机模块，其中所述保护外壳包括与所述柔性电路基板的所述第二部分接合的内壁。

16.根据权利要求1所述的相机模块，还包括被插入到所述第一部分和所述图像采集设备之间的芯片载体。

17.根据权利要求16所述的相机模块，还包括被插入到所述芯片载体和所述第一部分之间的各向异性导电膜。

18.根据权利要求16所述的相机模块，其中所述芯片载体包括陶瓷基板。

19.根据权利要求16所述的相机模块，其中所述芯片载体包括顶面和底面，所述顶面被连接到所述图像采集设备，并且所述底面限定腔。

20.根据权利要求19所述的相机模块，还包括安装在所述腔内的第二电子元件。

21.根据权利要求20所述的相机模块，其中所述第二电子元件被安装到所述芯片载体的所述底面。

22.根据权利要求20所述的相机模块，其中所述腔包括第一高度，并且所述第二电子元件包括第二高度，所述第一高度大于所述第二高度。

23.根据权利要求19所述的相机模块，其中所述透镜组件包括连接到所述透镜的电子透镜致动器，所述透镜致动器相对于所述图像采集表面操作性的移动所述透镜。

24.根据权利要求20所述的相机模块，其中所述电子元件便利了所述致动器的驱动。

25.一种用于制造相机模块的方法，所述方法包括：

提供图像采集设备；

提供电子元件；

提供柔性电路基板；

将所述图像采集设备安装在所述柔性电路基板的第一部分上；

将所述电子元件安装在所述柔性电路基板的第二部分上；

将所述第二部分定位在所述第一部分之上。

26.根据权利要求25所述的用于制造相机模块的方法，其中将所述第二部分定位在所述第一部分之上的步骤包括在所述第一部分和所述第二部分之间弯曲所述柔性电路基板的中间部分。

27.根据权利要求26所述的方法，其中将所述第二部分定位在所述第一部分之上的步骤包括将所述第一部分和所述第二部分定位在两个独立的不平行平面内。

28.根据权利要求27所述的方法，其中将所述第二部分定位在所述第一部分之上的步骤还包括将所述第一部分定位在第一平面内和将所述第二部分定位在第二平面内，所述第一平面垂直于所述第二平面。

29.根据权利要求28所述的方法，其中将所述第一部分定位在第一平面内和将所述第二部分定位在第二平面内的步骤还包括弯曲所述第二部分以形成所述柔性电路基板的第三部分，所述第三部分被定位在第三平面内，所述第三平面垂直于所述第一平面和所述第二平面。

30.根据权利要求25所述的方法，还包括：

提供壳体；

提供透镜组件；

将所述壳体安装在所述图像采集设备之上；和

将所述透镜组件安装在所述壳体上。

31.根据权利要求30所述的方法，其中提供所述透镜组件的步骤还包括提供透镜致动器。

32.根据权利要求31所述的方法，其中提供所述电子元件的所述步骤包括提供用于驱动所述透镜致动器的电子元件。

33.根据权利要求31所述的方法，还包括：

提供第二柔性电路基板，所述第二柔性电路基板包括第一端和第二端；

将所述第二柔性电路基板的所述第一端电气连接到所述第一柔性电路基板；和

将所述柔性电路基板的所述第二端电气连接到所述致动器。

34.根据权利要求30所述的方法，其中将所述第二部分定位在所述第一部分之上的方法包括将所述第二部分定位为围绕所述壳体。

35.根据权利要求25所述的方法，还包括：

提供第一加强板；和

将所述加强板固定到所述柔性电路基板。

36.根据权利要求35所述的方法，还包括：

提供第二加强板；

将所述第一加强板固定到所述柔性电路基板的所述第一部分；和

将所述第二加强板固定到所述柔性电路基板的所述第二部分。

37.根据权利要求25所述的方法，还包括：

提供保护外壳；和

将所述保护外壳安装为覆盖所述第二图像采集设备、所述壳体、所述透镜组件和所述柔性电路基板的所述第二部分。

38.根据权利要求25所述的方法，还包括：

提供芯片载体，所述芯片载体包括顶面和底面；

提供第二电子元件；

在所述芯片载体的所述底面上形成腔；

将所述电子元件安装在所述腔的内部；

将所述芯片载体安装在所述柔性电路基板的所述第一部分上；和

将所述图像采集设备安装在所述芯片载体的所述顶面上。

39.根据权利要求38所述的方法，其中将所述电子元件安装在所述腔的内部的步骤包括将所述电子元件安装到所述芯片载体的所述底面。

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