CN102782574A - 具有成型带倒装成像器底座的照相机模块及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新颖的设计和用于制造照相机模块的方法。照相机模块包括柔性电路基板、倒装地安装到柔性电路基板的底面的图像采集设备、安装在柔性电路基板的顶面上方的壳体和联接到壳体的透镜单元。在示例实施方式中,照相机模块包括直接形成为覆盖多个电气部件的加强件,该电气部件安装在柔性电路基板的顶面上。在另一示例实施方式中,柔性电路基板的底面限定凹进部分,图像采集设备被倒装地安装在该凹进部分上。公开的用于制造照相机模块的方法包括:提供具有多个分立电路区域的柔性电路带,提供多个图像采集设备,将每个图像采集设备倒装地安装在分立电路区域中相关的一个上。

Description

具有成型带倒装成像器底座的照相机模块及制造方法
技术领域
本发明总体上涉及电子照相机模块,并且更具体地涉及微型数字式照相机模块。
背景技术
数字式照相机模块当前被整合在多种主机设备内,包括但不局限于移动电话、个人数据助理(PDA)、计算机等等。因此,消费者对于主机设备中的数字式照相机模块的需求持续增长。
主机设备厂商倾向于数字式照相机模块小型化,使得它们能够被整合在主机设备内,而不会增大主机设备的总体尺寸。主机设备厂商不仅倾向于照相机模块小型化,而且倾向于捕获具有可能的最高品质的图像的照相机模块。因此,照相机模块厂商持续追求的目标在于设计满足这些要求并且能够以最低制造成本生产出的照相机模块。
常规数字式照相机模块一般包括集成的图像采集设备(ICD)、印刷电路板(PCB)、壳体和透镜单元。一般,部件被单独形成并且随后组装以形成数字式照相机模块。也就是说,ICD被倒装地安装到PCB的底部,使得ICD的图像采集表面与通过PCB形成的光学开口对准。然后,在光学开口上方,壳体的底部附接到PCB的顶部,以围绕图像采集表面。一旦壳体附接到PCB,透镜组件被安装到壳体的相反端,以便于将入射光对焦在图像采集表面上。一般,透镜单元包括一些类型的倾斜表面(例如,螺纹、凸轮、斜面等等),所述倾斜表面接合在壳体上形成的互补的倾斜表面,使得能够通过使透镜单元在壳体内旋转实现适当对焦。在透镜组件关于图像采集表面适当移位之后,透镜组件(例如,经由粘合剂、热焊接等等)关于壳体被固定。ICD一般包括与PCB的相关的一组触点电连接的一组电触点。PCB一般包括第二组电触点,该第二组电触点与主机设备的电路连接,使得ICD能够将图像数据传送到主机设备用于处理、显示和存储。
虽然在不同的照相机模块设计中,电路基板的具体类型可发生变化,但是陶瓷电路基板通常是优选的。这是因为陶瓷制品提供了优秀的电绝缘和热绝缘,同时还保持了高温下的结构完整性。的确,这是厂商所希望的,因为其对于实施要求高温的电结合技术(例如,回流焊接)提供了更大的自由度。虽然在照相机模块中使用陶瓷电路板具有优势,但仍存在若干缺陷。作为一个示例,陶瓷电路基板的制造较困难且昂贵。一般,陶瓷电路板以大的体积制成,其中多个电路板以试样的形式同时形成。这包括:首先在大的陶瓷板上形成一批分立电路,然后将所述板分割为多个独立的照相机模块PCB。分割处理通常包括对大的陶瓷板划线,然后沿着划痕折断陶瓷板。由于陶瓷材料的固有脆性,非受控的断裂经常导致高的收得率损失。
作为另一个缺陷,由于陶瓷制品相关的固有翘曲,难以制造具有高的几何精度的陶瓷电路板。也就是说,未加工或“绿色的”陶瓷材料在固化或“焙烧”处理期间难以预知地趋于收缩。在陶瓷电路板的大规模生产中,这是尤其成问题的,因为比较高的比例的陶瓷基板不可避免地经历过于严重的翘曲而不能使用,因此只能被报废。由于与陶瓷制品相关的固有翘曲和上述的破裂问题,厂商必须实施苛刻的质量控制过程以识别无法使用的单元。当然,对于其中采用了陶瓷电路基板的照相机模块,与陶瓷电路基板有关的严格质量控制实践和高的收得率损失导致高的总体制造成本以及低的制造生产量。
在制造陶瓷PCB中,完全地消除翘曲是根本不可能的,并且满足质量控制标准的单元一般表现出某些程度的翘曲。虽然该翘曲可能是轻微的,但其通常足以造成若干制造难题和设计约束。例如,ICD到陶瓷PCB上的倒装结合期间,建立可靠的电连接要求在ICD的每个触点上形成双柱头凸起(stud bump)。此外,双柱头凸起结合所需要的处理和材料的量会是较昂贵的且耗时的。因此,将会希望减少实现ICD和电路基板之间的可靠电连接所需的柱头凸起的数量。
作为又一个缺陷,结合到陶瓷电路基板的ICD一般必然比结合到其它类型的电路基板的那些ICD更厚。当然,对于厂商而言,这是不希望的,因为随着所需要的ICD厚度的增大,所要求的照相机模块的总高度也增大。ICD在安装在陶瓷电路板上时必须更厚的一个原因在于抵抗更高的结合力(即,热压力)。该ICD必须厚的另一原因在于抵抗温度变化期间发生的高应力。该应力由于PCB的陶瓷和ICD的硅之间的热膨胀系数(CTE)的较大差异而产生。
因此,需要一种照相机模块设计:该设计减少了将ICD安装在电路基板上所需的处理和部件的数目。还需要一种照相机模块:该照相机模块能够用较薄的ICD制成。另外还需要的是降低了电路基板翘曲的照相机模块设计。
发明内容
本发明通过提供简化的照相机模块设计克服了与现有技术相关的问题,所述设计能够在无需陶瓷的情况下抵抗高的制造温度。本发明促进了利用常规的集成电路芯片结合技术的ICD到照相机模块电路基板的安装。
示例的照相机模块包括柔性电路基板、图像采集设备、壳体和透镜单元。柔性电路基板包括:底面、顶面和开口,该底面具有多个形成在其上的电触点。图像采集设备包括:顶面和相反的底面,该顶面具有形成在其上的图像采集表面和第一组电触点。图像采集设备的顶面联接到柔性电路基板的底面,使得图像传感器表面与开口对准,并且在图像采集设备的顶面上形成的第一组电触点电连接到在柔性电路基板的底面上形成的第一组电触点。壳体安装在柔性电路基板的顶面上方,并且透镜单元联接到壳体,使得透镜单元与柔性电路基板的开口和图像采集设备的图像采集表面两者对准。
在具体的实施方式中,柔性电路基板的顶面包括在其上形成的第一组电触点。照相机模块还包括至少一个电气装置,该至少一个电气装置安装在柔性电路基板的顶面上,并且电连接到在柔性电路基板的顶面上形成的第一组电触点。在一个示例的实施方式中,该至少一个电气装置被回流焊接到在柔性电路基板的顶面上形成的第一组电触点。
在更具体的实施方式中,照相机模块还包括在柔性电路基板的顶面上形成的第一加强件。更具体的实施方式包括将第一加强件直接形成在至少一个电气装置上方。在还要更具体的实施方式中,第一加强件由直接模制在所述至少一个电气装置之上的可模制的材料组成。在又一更具体的实施方式中,加强件通过对可模制的材料的传递模塑形成。第一加强件例如形成为壁的形状,该壁限定了围绕开口所包围的周界,该开口形成为通过柔性电路基板。
在示例的实施方式中,照相机模块还包括设置在透镜单元和图像采集设备的图像采集表面之间的红外滤光片,依照一个实施方式,红外滤光片安装在柔性电路基板的顶面上、在由第一加强件包围的周界内。在另一个实施方式中,红外滤光片直接安装在图像采集设备的图像采集表面上。在又一个实施方式中,红外滤光片被直接安装到第一加强件。在更具体的实施方式中,第一加强件限定适于安置红外滤光片的凹处。可选地,红外滤光片可以是透镜单元的组成部分。
在另一个具体的实施方式中,柔性电路基板的底面包括凹进部分,柔性电路基板的底面的第一组电触点形成在该凹进部分上。图像采集设备被倒装地安装到柔性电路基板的底面的凹进部分。在更具体的实施方式中,柔性电路基板的凹进部分限定适于接收图像采集设备的凹处。此外,由凹进部分限定的凹处的深度大于图像采集设备的厚度。
在又一个具体的实施方式中,第一柔性电路基板的底面包括第二组电触点。在更具体的实施方式中,照相机模块还包括第二柔性电路基板和第二加强件。第二柔性电路基板包括顶面和底面。第二柔性电路基板的顶面包括与第一电路基板的底面上形成的第二组电触点电连接的第一组电触点。第二加强件安装到第二柔性电路基板的底面。
在具体的实施方式中,壳体包括电子对焦特征,其相对于所述图像采集设备可操作地调节透镜单元的位置。在更具体的实施方式中,电子对焦特征包括音圈电机。可选地,照相机模块包括定焦特征,其中透镜单元关于图像采集设备被永久安装在固定位置中。
在一个实施方式中,在图像采集设备的顶面上形成的第一组电触点经由导电凸起电连接到在柔性电路基板的底面上形成的第一组电触点。在更具体的实施方式中,在图像采集设备的顶面上形成的第一组电触点中的至少一个经由单个导电凸起被电连接到在柔性电路基板的底面上形成的第一组电触点中的相关的一个。在还要更具体的实施方式中,导电凸起是柱头凸起。在又一更具体的实施方式中,柱头凸起是金柱头凸起(gold stud bump)。在另一个具体的实施方式中,导电凸起是溅射镀覆凸起(sputter plated bump)。在再一个具体的实施方式中,非导电胶(non-conductive paste)被设置在图像采集设备的顶面和柔性电路基板的底面之间。在又一个具体的实施方式中,各向异性导电膜被设置在图像采集设备的顶面和柔性电路基板的底面之间。在还一个具体的实施方式中,各向异性导电胶被设置在图像采集设备的顶面和柔性电路基板的底面之间。
此外公开了用于制造照相机模块的方法。示例方法包括:提供柔性电路基板、提供图像采集设备、提供壳体、提供透镜单元、将图像采集设备安装在柔性电路基板上、将壳体安装在柔性电路基板的顶面上方以及将透镜单元与壳体相联。提供柔性电路基板的步骤包括提供具有底面、顶面和开口的柔性电路基板,该底面包括形成在其上的多个电触点。提供图像采集设备的步骤包括提供具有顶面和相反的底面的图像采集设备,所述顶面包括形成在其上的图像采集表面和第一组电触点。将图像采集设备安装在柔性电路基板上的步骤包括:将图像采集设备的顶面联接到柔性电路基板的底面,使得图像传感器表面与开口对准,并且将在图像采集设备的顶面上形成的第一组电触点电连接到在柔性电路基板的底面上形成的第一组电触点。将壳体安装在柔性电路基板的顶面上方的步骤包括:将壳体安装在柔性电路基板的顶面上方,使得壳体与通过柔性电路基板形成的开口对准。将透镜单元与壳体联接的步骤包括:将透镜单元与壳体联接,使得透镜单元与柔性电路基板的开口对准。
公开的方法还包括:提供至少一个电气装置、将该至少一个电气装置安装在柔性电路基板的顶面上以及将该至少一个电气装置电连接到柔性电路基板。提供至少一个电气装置的步骤包括提供至少一个包括一组电触点的电气装置。提供柔性电路基板的步骤包括提供具有顶面的柔性电路基板,一组电触点形成在该顶面上。将至少一个电气装置电连接到柔性电路基板的步骤包括将所述至少一个电气部件的所述组电触点回流焊接到在柔性印制电路基板的顶面上形成的所述组电触点。
该方法还包括:将第一加强件形成在柔性电路基板的顶面上、覆盖至少一个电气部件。将第一加强件形成为覆盖至少一个电气装置的步骤包括:提供可模制的材料,以及将可模制的材料直接模制为覆盖至少一个电气装置、并且直接模制在柔性电路基板的顶面上。模制可模制的材料的步骤包括传递模塑可模制的材料。
提供柔性电路基板的步骤包括提供具有底面的柔性电路基板,该底面带有凹进部分,柔性电路基板的底面的第一组电触点形成在该凹进部分上。将图像采集设备安装到柔性电路基板的步骤包括将图像采集设备倒装地安装到凹进部分。该凹进部分限定适于接收图像采集设备的凹处。另外,由凹进部分限定的凹处的深度大于图像采集设备的厚度。
在公开的方法中,提供柔性电路基板的步骤还包括提供具有底面的柔性电路基板,第二组电触点形成在该底面上。所述方法还包括:提供具有顶面的第二柔性电路基板,该顶面带有形成在其上的第一组电触点;提供第二加强件;将第一柔性电路基板的底面的第二组电触点电连接到第二柔性电路基板的顶面的第一组电触点;以及将第二加强件安装第二柔性电路基板的底面。
在公开的方法中,将图像采集设备安装在柔性电路基板上的步骤包括:在形成在图像采集设备的顶面上的电触点中的每一个上形成导电凸起,以及将每个凸起电结合到柔性电路基板的底面的第一组电触点中的相关一个。电结合每个凸起的步骤包括经由群结合来同时结合每个凸起。在公开的方法中,导电凸起是柱头凸起。在更具体地公开的方法中,柱头凸起是金柱头凸起。可选地,导电凸起可以是溅射镀覆凸起。
在公开的方法中,将图像采集设备安装到柔性电路基板的步骤包括:提供非导电胶,以及将非导电胶设置在图像采集设备的顶面和柔性电路基板的底面之间。在另一个公开的方法中,将图像采集设备安装到柔性电路基板的步骤包括:提供各向异性导电膜,以及将各项异性导电膜设置在图像采集设备的顶面和柔性电路基板的底面之间。在又一个公开的方法中,将图像采集设备安装到柔性电路基板的步骤包括:提供各项异性导电胶,以及将各项异性导电胶设置在图像采集设备的顶面和柔性电路基板的底面之间。
公开的方法还包括:提供第二柔性电路基板,提供第二图像采集设备,提供第二壳体,提供第二透镜单元,将第二图像采集设备安装在第二柔性电路基板上,将第二壳体安装在第二柔性电路基板的顶面之上,以及将第二透镜单元与第二壳体联接。提供第二柔性电路基板的步骤包括:提供具有底面、顶面和开口的第二柔性电路基板,该底面包括形成在其上的多个电触点。提供第二图像采集设备的步骤包括:提供具有顶面和相反的底面的第二图像采集设备,该顶面包括形成在其上的图像采集表面和第一组电触点。将第二图像采集设备安装在第二柔性电路基板上的步骤包括:将第二图像采集设备的顶面联接到第二柔性电路基板的底面,使得图像传感器表面与开口对准,以及将在第二图像采集设备的顶面上形成的第一组电触点电连接到在第二柔性电路基板的底面上形成的第一组电触点。将第二壳体安装在第二柔性电路基板的顶面之上的步骤包括:将第二壳体安装在第二柔性电路基板的顶面之上,使得第二壳体与通过第二柔性电路基板形成的开口对准。将第二透镜单元与第二壳体联接的步骤包括:将第二透镜单元与第二壳体联接,使得第二透镜单元与第二柔性电路基板的开口对准。
在公开的方法中,提供第一柔性电路基板的步骤和提供第二柔性电路基板的步骤包括:提供具有多个分立电路区域的单个电路基板,第一柔性电路基板是该单个电路基板的第一分立电路区域,并且第二柔性电路基板是该单个电路基板的第二分立电路区域。如在本方法中公开的,单个电路基板是柔性电路带。
将第一图像采集设备安装在第一柔性电路基板上的步骤包括将第一图像采集设备安装在单个电路基板的第一分立电路区域的底面上,将第二图像采集设备安装在第二柔性电路基板上的步骤包括将第二图像采集设备安装在单个电路基板的第二分立电路区域的底面上;将第一壳体安装在第一柔性电路基板上的步骤包括将第一壳体安装在单个电路基板的第一分立电路区域的顶面上,并且将第二壳体安装在第二柔性电路基板上的步骤包括将第二壳体安装在单个电路基板的第二分立电路区域的顶面上。
在公开的示例方法中,在第一图像采集设备安装在第一分立电路区域之后,将第一壳体安装在第一分立电路区域上,并且在第二图像采集设备安装在第二分立电路区域上之后,将第二壳体安装在第二分立电路区域上。
公开的示例方法还包括:提供第一组电气部件,提供第二组电气部件,将第一组电气部件安装在第一分立电路区域的顶面上,以及将第二组电气部件安装在第二分立电路区域的顶面上。另外,在第一组电气部件安装在第一分立电路区域上之后,将第一图像采集设备安装在第一分立电路区域上,并且在第二组电气部件安装在第二分立电路区域上之后,将第二图像采集设备安装在第二分立电路区域上。公开的方法还包括:将第一加强件形成为覆盖第一组电气部件,以及将第二加强件形成为覆盖第二组电气部件,在第一组电气部件安装在第一分立电路区域上之后并且在第一图像采集设备安装在第一分立电路区域之前,形成第一加强件,在第二组电气部件安装在第二分立电路区域之后并且在第二图像采集设备安装在第二分立电路区域之前,形成第二加强件。公开的方法还包括:在第一壳体安装在第一分立电路区域之后,将第一分立电路区域从单个电路基板分离;以及在第二壳体安装在第二分立电路区域上之后,将第二分立电路区域从单个电路基板分离。
附图说明
参考以下附图描述本发明,其中同样的标号表示大致相似的元件:
图1是根据本发明的一个示例实施方式的照相机模块的透视图;
图2是沿着轴线214分解的图1的照相机模块的透视图;
图3是图1的照相机模块的电路基板的透视图;
图4是图3的电路基板的横截面图;
图5是图1的照相机模块的横截面图;
图6a图示了制造图1的照相机模块的一个阶段;
图6b图示了制造图1的照相机模块的另一个阶段;
图6c图示了制造图1的照相机模块的另一个阶段;
图6d图示了制造图1的照相机模块的另一个阶段;
图6e图示了制造图1的照相机模块的另一个阶段;
图6f图示了制造图1的照相机模块的另一个阶段;
图6g图示了制造图1的照相机模块的另一个阶段;
图6h图示了制造图1的照相机模块的另一个阶段;和
图7是概述制造图1的照相机模块的一个示例方法的流程图。
具体实施方式
通过提供用于以带形式在柔性印制电路带上制造照相机模块的设计和方法,本发明克服了与现有技术有关的问题。在以下描述中,阐述了许多具体的细节(例如,透镜的数量、粘合剂、电路布置、电气装置等等),以提供对于本发明的透彻理解。然而,本领域技术人员应认识到,可以偏离这些具体的细节实施本发明。在其它情况中,省略了众所周知的电子组件实践和装备的细节,以不会不必要地模糊本发明。
图1是根据本发明的一个实施方式的照相机模块100的透视图。照相机模块100被示出安装在代表相机主机设备PCB的印刷电路板(PCB)102的一部分上。照相机模块100经由多个导电迹线(conductive trace)104与主机设备的其它部件电子通信。装置106代表可以直接安装在PCB 102上的电子元器件(例如,无源器件等)。本领域技术人员应认识到,PCB 102的具体设计将取决于具体应用,而与本发明不是特别相关的。因此,PCB 102、迹线104和装置106仅具有特征上的代表性。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的照相机模块100的透视图。在该具体实施方式中,照相机模块100包括沿着光轴214以分解形式示出的图像采集设备(ICD)200、电路基板202、多个电子器件204、加强件206、红外滤光片208、壳体210和透镜单元212。
ICD 200是包括底面216和相反的顶面218的集成电路(IC)图像传感芯片。底面216是平坦的表面,在将ICD 200倒装地结合到电路基板202期间,热压力被施加到该底面216上。顶面218包括形成在其上的图像传感器220和一组电触点222。图像传感器220例如是感光元件的二维阵列,图像被对焦在该图像传感器220上并被转换成为图像数据。触点222是用于将ICD 200电连接到电路基板202的导电焊盘。如所示的,触点222布置在顶面218的绕图像传感器220的周边区域上,以便于将ICD 200倒装地安装到电路基板202。
电路基板202是柔性印制电路(FPC),其促进了ICD 200和照相机模块主机设备之间的电气通信。电路基板包括底面224(见图3)、顶面226和开口228。注意,将参考要出现的图3进一步描述底面224的细节。顶面226包括用于在电路基板202和电气部件204之间建立电连接的一组电触点238。开口228通过电路基板202以便将图像传感器220暴露于入射光,其中入射光通过透镜单元212聚焦在图像传感器220上。
电气部件204表示电子电路器件诸如,例如电阻器、晶体管、电容器、感应器、IC芯片、存储器件、处理器和/或可以集成到照相机模块中的任何其它电路器件。虽然未示出,但是电气部件204包括与电路基板202的顶面226上形成的相应触点238电连接的电触点(例如,触点焊盘、插针、暴露的迹线等等)。在该具体实施方式中,经由表面贴装技术(SMT)处理和装备,将电气部件204安装在电路基板202的顶面226上。
加强件206是绕开口228直接形成在电路基板202的顶面226上的电气部件204之上的刚性结构。在部件204安装并电连接到电路基板202之后,形成加强件206,使得电气部件204被永久嵌入在加强件206内。
红外(IR)滤光片208被设置在电路基板202的顶面226上,覆盖开口228。
壳体210包括安装部分240和接收器部分242。安装部分240适于安装在电路基板202的顶面226上,覆盖电气部件204和加强件206。接收器部分242包括适于接收透镜单元212的开口244。开口244限定一组螺纹246,该一组螺纹246与在透镜单元212上形成的互补的一组螺纹248接合,以便于使照相机模块100对焦。具体地,在逆时针方向上旋转透镜单元212,使得透镜单元212关于壳体210升高,由此增大透镜单元212和图像传感器220之间的距离。相反,在顺时针方向上旋转透镜单元212,使得透镜单元212关于壳体210降低,由此减小透镜单元212和图像传感器220之间的距离。由此,通过透镜单元212聚焦的图像能够被适当地调节以位于图像传感器220的焦平面中。在透镜单元212正确定位之后,通过一些合适的装置(例如,粘合剂、热焊接等等)关于壳体210固定透镜单元212。
透镜单元212还包括主体250和凸缘252。主体250沿着光轴214延伸,并且作用为承载透镜单元212的光学元件254(图5中所示)。在照相机模块100的工厂对焦期间,凸缘252为使用者和/或机器(例如,自动聚焦机)提供接合的表面。
图3是电路基板202的透视图,示出了底面224的细节。在该具体实施方式中,底面224限定凹进部分300和非凹进部分302。凹进部分300适于接收ICD 200,并且包括用于将电路基板202的电路电连接到ICD 200的多个触点304。在将ICD 200倒装地安装到电路基板202期间,电路基板202的每个触点304被电耦合到电路基板202的触点222中的相关的一个。如所示的,触点304被设置在开口228周围,使得当ICD 200被倒装地安装时,图像传感器220与开口228对准。非凹进部分302包括用于通过一些合适的装置(例如,焊料)将电路基板202电连接到PCB 102的电路(图1)的多个触点306。
图4示出了根据本发明的一个实施方式的电路基板202的侧向横截面图。电路基板202是多层柔性印制电路,其具有经由粘合膜片结合到彼此的多个印刷的柔性聚酰亚胺层。为更好地图示所述各层,以放大方式示出电路基板202的截面部分。但应该明白,图4中的绘图没有按规定比例。另外,还应理解,电路基板202的具体电路设计特征(例如,层数、材料类型、电路细节等等)将取决于具体的应用,并且因此能够改变而不偏离本发明的范围。
电路基板202包括分别限定非凹进部分302和凹进部分300的第一部分400和第二部分402。第一部分400包括阻焊层404、第一铜箔层406、第一聚酰亚胺层408、第二铜箔层410、第一粘膜层412、第三铜箔层414、第二聚酰亚胺层416、第四铜箔层418和第二粘膜层420。层404形成在层406上并且限定底面224的至少一部分。第一铜箔层406和第二铜箔层410是印刷在第一聚酰亚胺层408的相反侧上的电路特征(例如,迹线、触点等等)。同样,第三铜箔层414和第四铜箔层418是印刷在第二聚酰亚胺层416的相反侧上的电路特征。粘膜层412设置在铜箔层410和412之间,以便在迹线形成在每个聚酰亚胺层上之后,将聚酰亚胺层408和416联接于彼此。类似地,第一部分400和第二部分402经由第二粘膜层420粘合于彼此。第二部分402包括第一铜箔层422、第一聚酰亚胺层424、第二铜箔层426、第一粘膜层428、第三铜箔层430、第二聚酰亚胺层432、第四铜箔层434和阻焊层436。第一铜箔层422和第二铜箔层426例如是印刷在第一聚酰亚胺层424的相反侧上的电路迹线。同样地,第三铜箔层430和第四铜箔层434例如是印刷在第二聚酰亚胺层432的相反侧上的电路特征。粘膜层428设置在铜箔层426和430之间,以便在电路特征形成在每个聚酰亚胺层上之后,将聚酰亚胺层424和432联接于彼此。层436形成在层434上并且限定顶面226的至少一部分。
图5是完全组装的照相机模块100的横截面图。如所示的,ICD 200和电气部件204被安装和电连接到电路基板202的相反侧,加强件206形成在电路基板202上、覆盖电气部件204,红外滤光片安装在电路基板202上、覆盖开口228,壳体210安装到电路基板202,并且透镜单元212安装在壳体210的开口244中。
经由热压结合,将ICD 200倒装地安装到电路基板202的凹进部分300。另外,对每个接头仅使用单个金柱头凸起500,ICD 200的触点222中的每一个电连接到触点304中的相关一个。虽然未示出,但是非导电材料(例如,非导电胶、环氧树脂、热固性塑料等等)的底层填料可被沉积在凹进部分300中,以增强ICD 200和电路基板202之间的结合。
应该认识到,电路基板202的凹进部分300和非凹进部分302之间的距离大于ICD 200的底面216和顶面218之间的距离,使得凹进部分300的深度大于ICD 200的厚度。由此,ICD 200不会增加照相机模块的总高度。
电气部件204经由SMT电耦合至电路基板202的触点238。例如,电气部件204经由贴片装备定位在顶面226上,然后经由回流焊接电耦合至触点238。
通过传递模塑可模制的材料,加强件206直接形成在电路基板202的顶面226上并覆盖电气部件204。由于电气部件204埋置在加强件206中,照相机模块100的整体电路被制造得非常坚固。在形成加强件206之后,电气部件204和电路基板202之间的电连接在随后的制造过程期间难以损伤。增加的刚性在照相机模块的制造过程期间是特别有益的,因为当ICD 200和电气部件204电连接到电路基板202时,电路基板202中的挠曲变形能够导致破裂或损伤触点之间的电气接头。
通过一些适当的装置诸如例如环氧树脂,红外滤光片208安装在顶面226上,覆盖开口228。除滤光之外,红外滤光片208还阻止微粒碎片进入开口228并且累积在图像表面220上。
图6a-6g图示了根据本发明的一个实施方式的用于制造照相机模块100的方法的各个步骤。
图6a图示了集成电路ICD晶片600上的ICD 200的制造和准备。首先,在晶片600上形成分立的ICD电路602的阵列。ICD电路602中的每一个包括图像传感器220和多个电触点222。一旦形成ICD电路602,晶片600经历柱头凸起化(stud bumping)处理,其中在每个触点222上形成单个金柱头凸起500。在柱头凸起处理之后,晶片600经历分割处理(例如,锯切)以分离各ICD 200。
图6b图示了提供一条柔性印制电路带604的步骤,柔性印制电路带604包括多个分立电路区域606、底面608(不可见)、顶面610和多个L形孔612。在该示例中,总共存在十五个可见的带604的电路区域606。应该认识到,分立电路区域606是仍未从带604移去的电路基板202。因此,分立电路区域606的特征与电路基板202的特征相同,故本文中使用相同的符号来引用。也就是说,每个分立电路区域606包括底面224,底面224具有凹进部分300和非凹进部分302两者,触点304和306分别形成在凹进部分300和非凹进部分302上。此外,每个分立电路区域606还包括顶面226,顶面226具有形成在其上的触点238和从中穿过的开口228。实际上,ICD 200的底面224和顶面226分别是带604的底面608和顶面610的组成部分。L形孔612便于电路区域606的移去以生产出电路基板202。如所示的,每个电路区域606的四个角部由相应的一组四个L形孔612限定。
图6c图示了将电气部件204SMT安装到带604的顶面610上的步骤。首先,带604的顶面610被丝网印刷,以便在每个相应电路区域606的顶面226上形成焊膏的图案。然后,一组电气部件204经由贴片装备被准确定位在每个相应的焊膏图案上。在电气部件204已经定位在每个相应的焊膏图案上之后,焊膏被回流以形成电气部件204的触点到相应的触点238的电连接。该回流处理包括:使用回流装备(诸如例如回流焊炉、红外灯、热风枪等)提供受控热。
图6d图示了在带604的顶面610上形成多个加强件206的步骤。在电气部件204已经被回流焊接的情况下,经由传递模塑,单独的加强件206形成为覆盖每个相应的组的电气部件204。
图6e图示了将多个ICD 200倒装地安装到带604的底面608的步骤。在加强件206形成在带604的顶面610上之后,非导电胶(NCP)被施加到带604的底面608的凹进部分300中的每一个。然后,金柱头凸起的ICD 200定位在每个凹进部分300上,使得每个金柱头凸起与相应的触点304对准。接着,ICD 200通过施加热压而被群结合到底面216。
图6f图示了将多个红外滤光片208安装在带604的顶面610上的步骤。在ICD 200安装在带604的底面608上之后,通过一些合适的装置,诸如例如粘合剂,将红外滤光片208附接到每个分立电路区域606的顶面226。
图6g图示了将多个壳体210安装在带604的顶面610上的步骤。在红外滤光片208安装在带604的顶面610上之后,通过一些合适的装置,诸如例如粘合剂,将壳体210附接到分立电路区域606的每个顶面226。
图6h图示了将分立电路区域606从带604断开的步骤。在壳体210被安装在分立电路区域606的顶面226上之后,经由已知的带穿孔工艺,将每个分立电路区域606从带604断开。然后,镜头单元212联接到壳体210中的每个相应的一个,以产出多个照相机模块100。替代地,镜头单元212可以在将分立电路区域606从带604断开之前联接到壳体210。
图7是汇总根据本发明的制造照相机模块的示例方法700的流程图。在第一步骤702中,提供电路基板,该电路基板包括顶面、底面、形成在底面上的凹进部分、形成在凹进部分上的多个电触点,以及开口。然后,在第二步骤704中,提供图像采集设备,该图像采集设备包括顶面,该顶面具有形成在其上的图像采集表面和多个电触点两者。接着,在第三步骤706中,提供壳体。然后,在第四步骤708中,提供透镜单元。接着,在第五步骤710中,将图像采集设备倒装地安装到电路基板的凹进部分,使得图像采集表面与开口对准,并且在图像采集设备上形成的电触点被电连接到在电路基板的凹进部分上形成的触点。然后,在第六步骤712中,将壳体安装在电路基板的顶面上。最后,在第七步骤714中,将透镜单元联接到壳体。
现在完成了对于本发明的具体实施方式的描述。在不偏离本发明的范围的前提下,许多所描述的特征可被替代、改变或略去。例如,替代的照相机模块壳体(例如,自动对焦音圈壳体(auto-focus voice coil housing))可以代替所公开的定焦壳体。如另一示例,替代的倒装结合技术(例如,热超声结合)可代替热压结合措施。如又一示例,替代的电接触结合元件(例如,溅射镀覆凸起、导电胶、各向异性的导电胶/膜片等等)可以代替金柱头凸起。所示具体实施方式的这些以及其它变更对于本领域技术人员是显而易见的,尤其考虑到上述公开,。
相关申请的交叉引用
本申请要求由同一发明者在2010年1月11日提交的标题为“CameraModule With Molded Tape Flip Chip Imager Mount and Method Of Manufacture(具有成型带倒装成像器底座的照相机模块及制造方法)”的待审的美国临时专利申请第61/293,842序列号的优先权,该申请的全部内容合并于此作为参考。

Claims (74)

1.一种照相机模块,包括:
柔性电路基板,所述柔性电路基板包括底面、顶面和开口,所述柔性电路基板的所述底面包括第一组电触点;
图像采集设备,所述图像采集设备具有顶面和相反的底面,所述图像采集设备的所述顶面包括图像采集表面和第一组电触点,所述图像采集设备的所述顶面联接到所述柔性电路基板的所述底面,所述图像采集设备的所述第一组电触点电连接到所述柔性电路基板的所述第一组电触点,所述图像采集表面与所述柔性电路基板的所述开口对准;
壳体,所述壳体安装在所述柔性电路基板的所述顶面的上方;和
透镜单元,所述透镜单元联接到所述壳体,所述透镜单元与所述柔性电路基板的所述开口和所述图像采集设备的所述图像采集表面对准。
2.根据权利要求1所述的照相机模块,其中
所述柔性电路基板的所述顶面包括第一组电触点;
所述照相机模块还包括至少一个电气部件;并且
所述至少一个电气部件安装在所述柔性电路基板的所述顶面上,并且电连接到所述柔性电路基板的所述顶面的所述第一组电触点。
3.根据权利要求2所述的照相机模块,还包括第一加强件,所述第一加强件形成在所述柔性电路基板的所述顶面上,所述第一加强件形成为覆盖所述至少一个电气部件。
4.根据权利要求3所述的照相机模块,其中所述第一加强件由可模制的材料构成,通过模制所述可模制的材料,所述第一加强件直接形成为覆盖所述至少一个电气装置,并且直接形成在所述柔性电路基板的所述顶面上。
5.根据权利要求4所述的照相机模块,其中所述第一加强件经由传递模塑形成,并且所述至少一个电气装置被永久嵌入在所述第一加强件内。
6.根据权利要求3所述的照相机模块,其中:
所述柔性电路基板的所述底面包括一凹进部分;
所述柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点形成在所述凹进部分上;并且
所述图像采集设备被倒装地安装到所述凹进部分。
7.根据权利要求6所述的照相机模块,其中所述凹进部分限定一凹处,所述凹处适于接收所述图像采集设备,所述凹处的深度大于所述图像采集设备的厚度。
8.根据权利要求1所述的照相机模块,其中所述至少一个电气部件被回流焊接到所述柔性电路基板的所述顶面的所述第一组电触点。
9.根据权利要求1所述的照相机模块,还包括第一加强件,所述第一加强件形成在所述柔性电路基板的所述顶面上。
10.根据权利要求9所述的照相机模块,其中所述第一加强件由可模制的材料构成,通过模制所述可模制的材料,将所述第一加强件直接形成在所述柔性电路基板的所述顶面上。
11.根据权利要求10所述的照相机模块,其中经由传递模塑所述可模制的材料,将所述第一加强件直接形成在所述柔性电路基板的所述顶面上。
12.根据权利要求9所述的照相机模块,其中所述第一加强件限定一开口,所述第一加强件的所述开口与所述柔性电路基板的所述开口对准。
13.根据权利要求12所述的照相机模块,还包括红外滤光片,所述红外滤光片定位在由所述第一加强件限定的所述开口中,并且覆盖所述柔性电路基板的所述开口,所述红外滤光片安装在所述柔性电路基板的所述顶面上。
14.根据权利要求10所述的照相机模块,还包括红外滤光片,所述红外滤光片安装在所述第一加强件上,并且覆盖所述柔性电路基板的所述开口。
15.根据权利要求14所述的照相机模块,其中所述第一加强件限定一凹处,所述凹处适于接收所述红外滤光片,所述红外滤光片被固定安置在所述凹处中。
16.根据权利要求9所述的照相机模块,还包括红外滤光片,所述红外滤光片安装在所述图像采集设备的所述顶面上。
17.根据权利要求9所述的架相机模块,其中所述第一加强件被完全地包围在所述壳体内。
18.根据权利要求9所述的照相机模块,其中所述壳体安装在所述加强件上。
19.根据权利要求1所述的照相机模块,其中:
所述柔性电路基板的所述底面包括一凹进部分;
所述柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点形成在所述凹进部分上;并且
所述图像采集设备被倒装地安装到所述凹进部分。
20.根据权利要求19所述的照相机模块,其中所述凹进部分限定一凹处,所述凹处适于接收所述图像采集设备,所述凹处的深度大于所述图像采集设备的厚度。
21.根据权利要求20所述的照相机模块,其中所述柔性电路基板的所述底面还包括第二组电触点。
22.根据权利要求21所述的照相机模块,还包括第二柔性电路基板和第二加强件,所述第二柔性电路基板具有顶面和底面,所述第二柔性电路基板的所述顶面具有第一组电触点,所述第一组电触点与所述第一柔性电路基板的所述底面的所述第二组电触点电连接,所述第二加强件安装到所述第二柔性电路基板的所述底面。
23.根据权利要求1所述的照相机模块,其中所述壳体包括电子对焦特征,所述电子对焦特征相对于所述图像采集设备操作性地调节所述透镜单元的位置。
24.根据权利要求23所述的照相机模块,其中所述电子对焦特征包括音圈电机。
25.根据权利要求1所述的照相机模块,其中所述透镜单元相对于所述图像采集设备被永久安装在一固定位置中。
26.根据权利要求1所述的照相机模块,其中所述图像采集设备的所述顶面的所述第一组电触点经由导电凸起电连接到所述柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点。
27.根据权利要求1所述的照相机模块,其中所述图像采集设备的所述顶面的所述第一组电触点中的至少一个经由单个导电凸起电连接到所述柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点中的相应一个。
28.根据权利要求1所述的照相机模块,其中所述导电凸起是柱头凸起。
29.根据权利要求28所述的照相机模块,其中所述柱头凸起是金柱头凸起。
30.根据权利要求26所述的照相机模块,其中所述导电凸起是溅射镀覆凸起。
31.根据权利要求26所述的照相机模块,还包括非导电胶,所述非导电胶设置在所述图像采集设备的所述顶面和所述柔性电路基板的所述底面之间。
32.根据权利要求26所述的照相机模块,还包括各项异性导电膜,所述各项异性导电膜设置在所述图像采集设备的所述顶面和所述柔性电路基板的所述底面之间。
33.根据权利要求32所述的照相机模块,还包括各项异性导电胶,所述各项异性导电胶设置在所述图像采集设备的所述顶面和所述柔性电路基板的所述底面之间。
34.一种用于制造照相机模块的方法,所述方法包括:
提供柔性电路基板,所述柔性电路基板包括底面、顶面和开口,所述柔性电路基板的所述底面包括第一组电触点;
提供图像采集设备,所述图像采集设备具有顶面和相反的底面,所述图像采集设备的所述顶面包括图像采集表面和第一组电触点;
提供壳体;
提供透镜单元;
将所述图像采集设备安装在所述柔性电路基板上,使得所述图像采集设备的所述顶面面向所述柔性电路基板的所述底面,并且所述图像采集设备的所述顶面的所述第一组电触点电连接到所述柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点;
将所述壳体安装在所述柔性电路基板的所述顶面上方,使得所述壳体与所述柔性电路基板的所述开口对准;并且
将所述透镜单元与所述壳体联接,使得所述透镜单元与所述柔性电路基板的所述开口对准。
35.根据权利要求34所述的方法,还包括:
提供至少一个电气装置;
将所述至少一个电气装置安装在所述柔性电路基板的所述顶面上;并且
将所述至少一个电气装置电连接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:
将第一加强件形成在所述柔性电路基板的所述顶面上,覆盖所述至少一个电气部件。
37.根据权利要求36所述的方法,其中形成所述第一加强件的步骤包括:
提供可模制的材料;以及
将所述可模制的材料直接模制为覆盖所述至少一个电气装置,并且直接模制在所述柔性电路基板的所述顶面上。
38.根据权利要求37所述的方法,其中模制所述可模制的材料的步骤包括对所述可模制的材料进行传递模塑。
39.根据权利要求36所述的方法,其中:
所述柔性电路基板的所述底面包括一凹进部分;
所述柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点形成在所述凹进部分上;并且
将所述图像采集设备安装到所述柔性电路基板的步骤包括将所述图像采集设备倒装地安装到所述凹进部分。
40.根据权利要求39所述的方法,其中所述凹进部分限定一凹处,所述凹处适于接收所述图像采集设备,所述凹处的深度大于所述图像采集设备的厚度。
41.根据权利要求35所述的方法,其中:
所述至少一个电气部件包括一组电触点;
所述柔性电路基板的所述顶面包括一组电触点;并且
将所述至少一个电气装置电连接到所述柔性电路基板的步骤包括将所述至少一个电气装置的所述电触点回流焊接到所述柔性电路基板的所述顶面的电触点。
42.根据权利要求34所述的方法,还包括将第一加强件形成在所述柔性电路基板的所述顶面上。
43.根据权利要求42所述的方法,其中形成所述第一加强件的步骤包括:
提供可模制的材料;并且
将所述可模制的材料直接模制在所述柔性电路基板的所述顶面上。
44.根据权利要求43所述的方法,其中模制所述可模制的材料的步骤包括对所述可模制的材料进行传递模塑。
45.根据权利要求42所述的方法,其中所述第一加强件限定一开口,所述第一加强件的所述开口与所述柔性电路基板的所述开口对准。
46.根据权利要求45所述的方法,还包括:
提供红外滤光片;
将所述红外滤光片定位在由所述第一加强件限定的所述开口中;并且
将所述红外滤光片安装在所述柔性电路基板的所述顶面上。
47.根据权利要求42所述的方法,还包括:
提供红外滤光片;并且
将所述红外滤光片安装在所述第一加强件上,使得所述红外滤光片定位为覆盖所述柔性电路基板的所述开口。
48.根据权利要求47所述的方法,其中所述第一加强件限定一凹处,所述凹处适于接收所述红外滤光片,并且将所述红外滤光片安装在所述加强件上的步骤包括将所述红外滤光片安置在所述凹处中。
49.根据权利要求42所述的方法,还包括:
提供红外滤光片;并且
将所述红外滤光片安装在所述图像采集设备的所述顶面上。
50.根据权利要求34所述的方法,其中:
所述柔性电路基板的所述底面包括一凹进部分;
所述柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点形成在所述凹进部分上;并且
将所述图像采集设备安装到所述柔性电路基板的步骤包括将所述图像采集设备倒装地安装到所述凹进部分。
51.根据权利要求50所述的方法,其中所述凹进部分限定一凹处,所述凹处适于接收所述图像采集设备,所述凹处的深度大于所述图像采集设备的厚度。
52.根据权利要求50所述的方法,其中所述柔性电路基板的所述底面还包括第二组电触点。
53.根据权利要求52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顶面和底面,所述第二柔性电路基板的所述顶面包括第一组电触点;
提供第二加强件;
将所述第一柔性电路基板的所述底面的所述第二组电触点电连接到所述第二柔性电路基板的所述顶面的所述第一组电触点;并且
将所述第二加强件安装到所述第二柔性电路基板的所述底面。
54.根据权利要求34所述的方法,其中所述壳体包括电子对焦特征,所述电子对焦特征关于所述图像采集设备操作性地调节所述透镜单元的位置。
55.根据权利要求54所述的方法,其中所述电子对焦特征包括音圈电机。
56.根据权利要求34所述的方法,其中将所述透镜单元与所述壳体联接的所述步骤包括关于所述图像采集设备将所述透镜单元永久安装在一固定位置中。
57.根据权利要求34所述的方法,其中将所述图像采集设备安装在所述柔性电路基板上的所述步骤包括:
在所述图像采集设备的所述顶面的所述电触点中的每一个上形成导电凸起;以及
将每个凸起电结合到所述柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点的相应一个。
58.根据权利要求57所述的方法,其中电结合每个凸起的步骤包括经由群结合来同时结合每个凸起。
59.根据权利要求57所述的方法,其中所述导电凸起是柱头凸起。
60.根据权利要求59所述的方法,其中所述柱头凸起是金柱头凸起。
61.根据权利要求57所述的方法,其中所述导电凸起是溅射镀覆凸起。
62.根据权利要求57所述的方法,其中将所述图像采集设备安装到所述柔性电路基板的步骤包括:
提供非导电胶;并且
将所述非导电胶设置在所述图像采集设备的所述顶面和所述柔性电路基板的所述底面之间。
63.根据权利要求57所述的方法,其中将所述图像采集设备安装到所述柔性电路基板的步骤包括:
提供各项异性导电膜;并且
将所述各项异性导电膜设置在所述图像采集设备的所述顶面和所述柔性电路基板的所述底面之间。
64.根据权利要求57所述的方法,其中将所述图像采集设备安装到所述柔性电路基板的步骤包括:
提供各项异性导电胶;并且
将所述各项异性导电胶设置在所述图像采集设备的所述顶面和所述柔性电路基板的所述底面之间。
65.根据权利要求34所述的方法,所述方法包括:
提供第二柔性电路基板,所述第二柔性电路基板包括底面、顶面和开口,所述第二柔性电路基板的所述底面包括第一组电触点;
提供第二图像采集设备,所述第二图像采集设备具有顶面和相反的底面,所述第二图像采集设备的所述顶面包括图像采集表面和第一组电触点;
提供第二壳体;
提供第二透镜单元;
将所述第二图像采集设备安装在所述第二柔性电路基板上,使得所述第二图像采集设备的所述顶面面向所述第二柔性电路基板的所述底面,并且所述第二图像采集设备的所述顶面的所述第一组电触点电连接到所述第二柔性电路基板的所述底面的所述第一组电触点;
将所述第二壳体安装在所述第二柔性电路基板的所述顶面上方,使得所述第二壳体与所述第二柔性电路基板的所述开口对准;并且
将所述第二透镜单元与所述第二壳体联接,使得所述第二透镜单元与所述第二柔性电路基板的所述开口对准。
66.根据权利要求65所述的方法,其中提供所述第一柔性电路基板的步骤和提供所述第二柔性电路基板的步骤包括:
提供具有多个分立电路区域的单个电路基板,所述第一柔性电路基板是所述单个电路基板的第一分立电路区域,并且所述第二柔性电路基板是所述单个电路基板的第二分立电路区域。
67.根据权利要求66所述的方法,其中所述单个电路基板是柔性电路带。
68.根据权利要求66所述的方法,其中:
将所述第一图像采集设备安装在所述第一柔性电路基板上的步骤包括将所述第一图像采集设备安装在所述单个电路基板的所述第一分立电路区域的底面上;
将所述第二图像采集设备安装在所述第二柔性电路基板上的步骤包括将所述第二图像采集设备安装在所述单个电路基板的所述第二分立电路区域的底面上;
将所述第一壳体安装在所述第一柔性电路基板上的步骤包括将所述第一壳体安装在所述单个电路基板的所述第一分立电路区域的顶面上;以及
将所述第二壳体安装在所述第二柔性电路基板上的步骤包括将所述第二壳体安装在所述单个电路基板的所述第二分立电路区域的顶面上。
69.根据权利要求68所述的方法,其中
在所述第一图像采集设备被安装在所述第一分立电路区域上之后,将所述第一壳体安装在所述第一分立电路区域上;并且
在所述第二图像采集设备被安装在所述第二分立电路区域上之后,将所述第二壳体安装在所述第二分立电路区域上。
70.根据权利要求68所述的方法,还包括:
提供第一组电气部件;
提供第二组电气部件;
将所述第一组电气部件安装在所述第一分立电路区域的所述顶面上;并且
将所述第二组电气部件安装在所述第二分立电路区域的所述顶面上。
71.根据权利要求70所述的方法,其中
在所述第一组电气部件被安装在所述第一分立电路区域上之后,将所述第一图像采集设备安装在所述第一分立电路区域上;并且
在所述第二组电气部件被安装在所述第二分立电路区域上之后,将所述第二图像采集设备安装在所述第二分立电路区域上。
72.根据权利要求70所述的方法,还包括:
将第一加强件形成为覆盖所述第一组电气部件,以及将第二加强件形成为覆盖所述第二组电气部件,在所述第一组电气部件被安装在所述第一分立电路区域上之后并且在所述第一图像采集设备被安装在所述第一分立电路区域上之前形成所述第一加强件,在所述第二组电气部件被安装在所述第二分立电路区域上之后并且在所述第二图像采集设备被安装在所述第二分立电路区域上之前形成所述第二加强件。
73.根据权利要求72所述的方法,还包括:
在所述第一壳体被安装在所述第一分立电路区域上之后,将所述第一分立电路区域从所述单个电路基板分离;以及
在所述第二壳体被安装在所述第二分立电路区域上之后,将所述第二分立电路区域从所述单个电路基板分离。
74.根据权利要求73所述的方法,其中,所述第一分立电路区域和所述第二分立电路区域经由冲压机从所述单个电路基板分离。
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