CN105321973B - 一种覆晶摄像头及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种覆晶摄像头，涉及到摄像头及制作方法技术领域。解决现有摄像头封装结构存在生产难度大，成本高的技术不足，包括有：第一基板、第二基板、摄像头裸片、红外滤光片、外壳和镜头模组；所述第一基板为双面电路板，其正反两面分别设有第一焊盘，正面的第一焊盘上设有第一导电凸块，第一基板上设有与所述摄像头裸片形状相吻合的芯片孔；所述摄像头裸片为倒装片结构，嵌入在所述第一基板的芯片孔中，其正面中部为感光区，感光区外围设有第四焊盘，第四焊盘上设有第四导电凸块；采用电路板和胶层封装，电路板与电路板之间、电路板与摄像头裸片之间均采用导电凸块连接，封装工艺简单，制作成本低，生产效率高。相对于传统COB工艺覆晶工艺具有体积小、性能高、连线短等优点。而摄像头的趋势是轻薄短小，覆晶方式在这方面具有良好的应用。
Description
技术领域
本发明涉及到摄像头及制作方法技术领域。
背景技术
摄像头是在电子产业中广泛使用的一种元器件。目前摄像头多为CSP（Chip ScalePackage 是指芯片尺寸封装，其封装尺寸和芯片核心尺寸基本相同）和COB（Chip OnBoard，板上芯片工艺)两种方式，部分使用flip-chip（覆晶）方式。CSP是封装好后的芯片，多用于低端的摄像头芯片。而高端摄像头由于封装存在价格和工艺上的困难，多为裸片（die）出货，再由模组厂进行模组制作。目前世界范围内的模组厂多采用传统的打线（wire-bond ）的方式作出COB模组。现有常见封装方式普通存在生产难度大，成本高的技术不足。
发明内容
综上所述，本发明的目的在于解决现有摄像头封装结构存在生产难度大，成本高的技术不足，而提出覆晶摄像头及其制作方法。
为解决本发明所提出技术不足，采用的技术方案为：一种覆晶摄像头，其特征在于所述结构包括有：第一基板、第二基板、摄像头裸片、红外滤光片、外壳和镜头模组；
所述第一基板为双面电路板，其正反两面分别设有第一焊盘，正面的第一焊盘上设有第一导电凸块，第一基板上设有与所述摄像头裸片形状相吻合的芯片孔；
所述摄像头裸片为倒装片结构，嵌入在所述第一基板的芯片孔中，其正面中部为感光区，感光区外围设有第四焊盘，第四焊盘上设有第四导电凸块；
所述第二基板为电路板，至少在其反面设有与所述第一基板正面第一焊盘对应的第二焊盘，第二焊盘上设有第二导电凸块，第二基板上设有与所述摄像头裸片感光区对应的视窗，第二基板反面还设有与所述摄像头裸片上的第四焊盘对应的第三焊盘，第三焊盘上设有第三导电凸块；第二基板反面与第一基板正面间通过第二胶层贴合粘接，第二导电凸块与第一导电凸块电连接，第三导电凸块与第四导电凸块电连接；
所述的红外滤光片尺寸大于所述视窗尺寸，红外滤光片设于第二基板正面与所述视窗对应位置，第二基板正面与红外滤光片间通过第一胶层贴合粘接；
所述的外壳安装于所述第二基板上，镜头模组设于红外滤光片前方，镜头模组与所述的外壳螺纹连接；所述镜头模组由镜头本体及驱动镜头本体的音圈马达构成。
在第一基板和摄像头裸片反面设有第三胶层，第三胶层上设有与第一基板反面第一焊盘对应的焊盘孔。
所述的第一导电凸块、第二导电凸块、第三导电凸块和第四导电凸块均由镀铜底层、镀镍中间层及镀锡外层组成，或者由镀铜底层、镀镍中间层及镀金外层组成，或者由镀铜底层和镀金外层组成，或者由镀铜底层和镀锡外层组成。
所述的第一导电凸块、第二导电凸块、第三导电凸块和第四导电凸块为安置在各相应焊盘上的金球，或电镀金层。
所述的覆晶摄像头的其制作方法一：包括如下步骤：
1）、在摄像头裸片的第四焊盘上制作第四导电凸块；制作第一基板和第二基板，第一基板和第二基板分别形成芯片孔和视窗，以及在第一基板和第二基板上分别制作形成所需电路；第一基板正面电路上的第一焊盘上制作第一导电凸块，第二基板反面与所述第一基板正面第一焊盘对应的第二焊盘上制作第二导电凸块；第二基板反面与所述摄像头裸片的第四焊盘对应的第三焊盘上制作第三导电凸块；
2）、第二基板正面贴胶材，经曝光显影后形成回字形的第一胶层；第二基板反面贴胶材，经曝光显影后形成包含有与所述视窗、第二焊盘及第三焊盘对应通孔的第二胶层；
3）、选用配套贴合治具，将贴合治具贴合于托盘上，作为后续制程的底座；
4）、将红外滤光片放置于贴合治具中，然后在红外滤光片上贴合第二基板，在第二基板上贴合第一基板和摄像头裸片；
5）、进行全板压合，在施压的同时，通过加热到第一导电凸块、第二导电凸块、第三导电凸块和第四导电凸块熔点，使得各对应导电凸块间熔合在一起，形成电性导通；
6）、全板固化，通过烘烤或者UV照射，使得第一胶层和第二胶层充分固化达到稳定状态；
7）、在第一基板和摄像头裸片反面贴胶材，之后经曝光显影和固化后形成第三胶层；
8）、在第一基板上卡接安装外壳，并在外壳上安装调节好镜头模组。
还包括有步骤9），在第一基板的反面第一焊盘电性连接有软性印刷电路板，软性印刷电路板上焊接有连接器、驱动芯片和被动元件。
所述的贴合治具上设有两个以上的定位孔，批量制作覆晶摄像头，最后进行切割形成独立单个覆晶摄像头。
所述的贴合治具上设有辨识定位点。
用激光、刀具或冲床进行切割形成独立的单个覆晶摄像头。
采用膜状胶水曝光显影的方式制作第一胶层、第二胶层或第三胶层。
所述的覆晶摄像头的其制作方法二：包括如下步骤：
1）、在摄像头裸片的第四焊盘上制作第四导电凸块；制作第一基板和第二基板，第一基板和第二基板分别形成芯片孔和视窗，以及在第一基板和第二基板上分别制作形成所需电路；第一基板正反两面电路上的第一焊盘上制作第一导电凸块，第二基板反面与所述第一基板正面第一焊盘对应的第二焊盘上制作第二导电凸块；第二基板反面与所述摄像头裸片的第四焊盘对应的第三焊盘上制作第三导电凸块；在FPC上制作出所需线路，并在线路上制作与第一基板反面的第一导电凸块对应的第五导电凸块，并焊接连接器、驱动芯片和被动元件，从而形成FPCA；
2）、在FPCA上对应第一基板的位置对应画胶，并将第一基板与FPCA正面贴合；
3）、在第二基板反面对应摄像头裸片的位置对应画胶，并将摄像头裸片与第二基板反面贴合；
4）、在第一基板正面对应第二基板的位置对应画胶，并将含有摄像头裸片的第二基板与第一基板正面贴合；
5）、在第二基板正面对应红外滤光片的位置对应画胶，并将红外滤光片与第二基板正面贴合；
6）、进行全板压合，在施压的同时，通过加热到第一导电凸块、第二导电凸块、第三导电凸块、第四导电凸块和第五导电块熔点，使得各对应导电凸块间熔合在一起，形成电性导通；
7）、全板固化，通过烘烤或者UV照射，使得各板层间的胶材充分固化达到稳定状态；
8）、在第二基板上卡接安装外壳，并在外壳上安装调节好镜头模组。
本发明的有益效果为：本发明采用电路板和胶层封装，电路板与电路板之间、电路板与摄像头裸片之间均采用导电凸块连接，封装工艺简单，制作成本低，生产效率高。相对于传统COB工艺覆晶工艺具有体积小、性能高、连线短等优点。而摄像头的趋势是轻薄短小，覆晶方式在这方面具有良好的应用。
本发明的制作方法相对于传统基于COB封装（Chip on Board，就是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上，然后进行引线键合实现其电连接），由于去掉了打线（Wire bond）环节，在效率上大大提升。另外，本发明方法采用连片方式进行批量封装，在效率可以进一步提升；采用的基板与一般线路板的制作方式类似，可以有效降低设备成本与材料成本。
附图说明
图1为本发明的覆晶摄像头封装片立体结构示意图；
图2为本发明的覆晶摄像头截面结构示意图；
图3为本发明的覆晶摄像头封装片分解结构示意图一；
图4为本发明的覆晶摄像头封装片分解结构示意图二；
图5为本发明采用批量制作覆晶摄像头封装片时的结构示意图；
图6为本发明的覆晶摄像头立体结构示意图；
图7为本发明的覆晶摄像头分解结构示意图一；
图8为本发明的覆晶摄像头分解结构示意图二。
具体实施方式
以下结合附图和本发明优选的具体实施例对本发明的结构作进一步地说明。
参照图1至图4中所示，本发明包括有：第一基板1、第二基板2、摄像头裸片3、红外滤光片4、外壳41和镜头模组42。
所述第一基板1为双面电路板，正反两面的电路通过金属化孔导通，其正反两面分别设有第一焊盘11，正面的第一焊盘11上设有第一导电凸块12，第一基板1上设有与所述摄像头裸片形状相吻合的芯片孔13。
所述摄像头裸片3为倒装片结构，嵌入在所述第一基板1的芯片孔13中，其正面中部为感光区31，感光区31用于感应外界的光线并转化成电子信号进行处理；感光区31外围设有第四焊盘32，第四焊盘32上设有第四导电凸块33。
所述第二基板2为也为电路板，第二基板2根据需要可以是与第一基板1相同的双面电路板，也可以是单面板，仅在反面设有电路，其反面电路上设有与所述第一基板1正面第一焊盘11对应的第二焊盘21，第二焊盘21上设有第二导电凸块22，第二基板2上设有与所述摄像头裸片感光区31对应的视窗23，视窗23以供光线通过到达摄像头裸片感光区31上；第二基板2反面还设有与所述摄像头裸片3上的第四焊盘32对应的第三焊盘24，第三焊盘24上设有第三导电凸块25；第二基板2反面与第一基板1正面间通过第二胶层5贴合粘接，第二胶层5设有与视窗23、第二焊盘21及第三焊盘24对应的通孔；第二导电凸块22与第一导电凸块12电连接，第三导电凸块25与第四导电凸块33电连接。
所述的红外滤光片4尺寸大于所述视窗23尺寸，红外滤光片4设于第二基板2正面与所述视窗23对应位置，第二基板2正面与红外滤光片4间通过回字型的第一胶层6贴合粘接。
为了增强摄像头裸片3封装强度，在第一基板1和摄像头裸片3反面设有第三胶层7，第三胶层7上设有与第一基板1反面第一焊盘11对应的焊盘孔71。
所述的外壳41通过定位柱及卡件安装于所述第二基板2上，镜头模组42设于红外滤光片4前方，镜头模组42与所述的外壳41螺纹连接；镜头模组42用于聚集光线，使得摄像头裸片的感光区31上能够清晰成像；所述镜头模组42由镜头本体422及驱动镜头本体422移动实现自动对焦的音圈马达421构成。
所述的第一导电凸块12、第二导电凸块22、第三导电凸块25和第四导电凸块33均由镀铜底层、镀镍中间层及镀锡外层组成，或者由镀铜底层、镀镍中间层及镀金外层组成，或者由镀铜底层和镀金外层组成，或者由镀铜底层和镀锡外层组成；或者为安置在各相应焊盘上的金球，或电镀金层；在本发明压合过程中，通过高温使得各导电凸块达到熔点，从而使各对应的导电凸块熔合在一起，形成更稳定的导电性。
制作上述覆晶摄像头的制作方法一，包括有如下步骤：
1）、前期准备工作包括有：在摄像头裸片3的第四焊盘32上制作第四导电凸块33；具体可以通过值球或者电镀的方式在第四焊盘32上生成凸块或者金球。制作第一基板1和第二基板2，包括在第一基板1和第二基板2分别形成芯片孔13和视窗23，以及在第一基板1和第二基板2上分别制作形成包含有焊盘的所需电路；所需电路采用传统电路板制作过程中使用的电镀、蚀刻或者激光雕刻的工艺制作；之后在第一基板1正面电路上的第一焊盘11上制作第一导电凸块12，第二基板2反面与所述第一基板2正面第一焊盘11对应的第二焊盘21上制作第二导电凸块22；第二基板2反面与所述摄像头裸片3的第四焊盘32对应的第三焊盘24上制作第三导电凸块25。各导电凸块12、22、25、33可以通过电镀、蚀刻或者激光雕刻的工艺制作；例如：先镀铜底层，再镀镍中间层，最后再镀锡外层；或者先镀铜底层，再镀镍中间层，最后再镀金外层；或者先镀铜底层，再镀金外层；或者先镀铜底层，再镀锡外层；或者直接在各相应焊盘上安置金球，或电镀金层。
2）、第二基板2正面贴胶材，经曝光显影后形成回字形的第一胶层6；第二基板2反面贴胶材，经曝光显影后形成包含有与所述视窗、23第二焊盘21及第三焊盘24对应通孔的第二胶层5；第一胶层6和第二胶层5采用膜状胶水曝光显影的方式制作获得。
3）、选用配套贴合治具8，将贴合治具8贴合于托盘9上，作为后续制程的底座，起到定位和支撑的作用；为了便于批量制作覆晶摄像头，贴合治具8上设有两个以上的定位孔81，每一个定位孔81对一个覆晶摄像头进行定位支撑，定位孔81与红外滤光片4吻合。贴合治具8四角上设有辨识定位点82，以便人工或者用机台放置第二基板2、第一基板1及摄像头裸片3时确定位置及方向；辨识定位点82可以是任何需要的外形与图案。如图5中所示，贴合治具8上设有四个定位孔81，也即在一个贴合治具8在后续可同时制作形四个覆晶摄像头构成的四连片。
4）、将红外滤光片4放置于贴合治具8中，具体放入在定位孔81中，然后在红外滤光片上贴合第二基板2，在第二基板2上贴合第一基板1和摄像头裸片3；第一基板1与摄像头裸片3放置次序可以互换。
5）、进行全板压合，也即就要是在第一基板1和摄像头裸片3反面施加压力的同时，通过加热到第一导电凸块12、第二导电凸块22、第三导电凸块25和第四导电凸块33的熔点，使得各对应导电凸块间熔合在一起，形成电性导通。
6）、全板固化，通过烘烤或者UV照射，使得第一胶层和第二胶层充分固化达到稳定状态，此时各贴合治具8的定位孔81中形成一个覆晶摄像头封装片。
7）、根据需要，可以在第一基板1和摄像头裸片3反面贴胶材，之后经曝光显影和固化后形成第三胶层7；第三胶层7一方面起到固定摄像头裸片3的作用，另一方面起到阻焊层的作用。
8）、在第二基板2上卡接安装外壳41，并在外壳41上安装调节好镜头模组42，使得摄像头裸片的感光区31上能够清晰成像。
9）、在第一基板的反面第一焊盘电性连接有软性印刷电路板，软性印刷电路板上焊接有连接器、驱动芯片和被动元件。
10）、当本发明批量制作时，用激光、刀具或冲床进行切割形成独立的单个所述覆晶摄像头封装片；也即用图5所示贴合治具8制作形成的四连片可以分割成四个所述覆晶摄像头封装片。
参照图6至图8中所示，所述覆晶摄像头的其制作方法二：包括如下步骤：
1）、前期准备工作包括有：在摄像头裸片3的第四焊盘上制作第四导电凸块33；具体可以通过值球或者电镀的方式在第四焊盘上生成凸块或者金球。制作第一基板1和第二基板2，包括在第一基板1和第二基板2分别形成芯片孔13和视窗23，以及在第一基板1和第二基板2上分别制作形成包含有焊盘的所需电路；所需电路采用传统电路板制作过程中使用的电镀、蚀刻或者激光雕刻的工艺制作；之后在第一基板1正面电路上的第一焊盘上制作第一导电凸块12，第二基板2反面与所述第一基板2正面第一焊盘对应的第二焊盘上制作第二导电凸块22；第二基板2反面与所述摄像头裸片3的第四导电凸块33对应的位置上制作第三导电凸块25。在FPC（柔性电路板）10上制作出所需线路，并在线路上制作与第一基板1反面的第一导电凸块12对应的第五导电凸块101，并焊接连接器10、驱动芯片103和被动元件104，从而形成FPCA；
各导电凸块12、22、25、33、101可以通过电镀、蚀刻或者激光雕刻的工艺制作；例如：先镀铜底层，再镀镍中间层，最后再镀锡外层；或者先镀铜底层，再镀镍中间层，最后再镀金外层；或者先镀铜底层，再镀金外层；或者先镀铜底层，再镀锡外层；或者直接在各相应焊盘上安置金球，或电镀金层。
2）、在FPCA上对应第一基板1的位置对应画胶7，并将第一基板1与FPCA正面贴合；
3）、在第二基板2反面对应摄像头裸片3的位置对应画胶，并将摄像头裸片3与第二基板2反面贴合；
4）、在第一基板1正面对应第二基板2的位置对应画胶5，并将含有摄像头裸片3的第二基板2与第一基板1正面贴合；
5）、在第二基板2正面对应红外滤光片4的位置对应画胶6，并将红外滤光片4与第二基板2正面贴合；
6）、进行全板压合，在施压的同时，通过加热到第一导电凸块12、第二导电凸块22、第三导电凸块25、第四导电凸块33和第五导电块101熔点，使得各对应导电凸块间熔合在一起，形成电性导通；
7）、全板固化，通过烘烤或者UV照射，使得各板层间的胶材充分固化达到稳定状态；
8）、在第二基板2上卡接安装外壳41，并在外壳41上安装调节好镜头模组42。
本发明的方法二，尤其适用于手工逐个覆晶摄像头制作。
Claims (6)
1.覆晶摄像头的其制作方法，所述覆晶摄像头包括有：第一基板、第二基板、摄像头裸片、红外滤光片、外壳和镜头模组； 所述第一基板为双面电路板，其正反两面分别设有第一焊盘，正面的第一焊盘上设有第一导电凸块，第一基板上设有与所述摄像头裸片形状相吻合的芯片孔； 所述摄像头裸片为倒装片结构，嵌入在所述第一基板的芯片孔中，其正面中部为感光区，感光区外围设有第四焊盘，第四焊盘上设有第四导电凸块； 所述第二基板为电路板，至少在其反面设有与所述第一基板正面第一焊盘对应的第二焊盘，第二焊盘上设有第二导电凸块，第二基板上设有与所述摄像头裸片感光区对应的视窗，第二基板反面还设有与所述摄像头裸片上的第四焊盘对应的第三焊盘，第三焊盘上设有第三导电凸块；第二基板反面与第一基板正面间通过第二胶层贴合粘接，第二导电凸块与第一导电凸块电连接，第三导电凸块与第四导电凸块电连接； 所述的红外滤光片尺寸大于所述视窗尺寸，红外滤光片设于第二基板正面与所述视窗对应位置，第二基板正面与红外滤光片间通过第一胶层贴合粘接； 所述的外壳安装于所述第二基板上，镜头模组设于红外滤光片前方，镜头模组与所述的外壳螺纹连接；所述镜头模组由镜头本体及驱动镜头本体的音圈马达构成；其特征在于所述方法包括如下步骤：
1）、在摄像头裸片的第四焊盘上制作第四导电凸块；制作第一基板和第二基板，第一基板和第二基板分别形成芯片孔和视窗，以及在第一基板和第二基板上分别制作形成所需电路；第一基板正面电路上的第一焊盘上制作第一导电凸块，第二基板反面与所述第一基板正面第一焊盘对应的第二焊盘上制作第二导电凸块；第二基板反面与所述摄像头裸片的第四焊盘对应的第三焊盘上制作第三导电凸块；
2）、第二基板正面贴胶材，经曝光显影后形成回字形的第一胶层；第二基板反面贴胶材，经曝光显影后形成包含有与所述视窗、第二焊盘及第三焊盘对应通孔的第二胶层；
3）、选用配套贴合治具，将贴合治具贴合于托盘上，作为后续制程的底座；
4）、将红外滤光片放置于贴合治具中，然后在红外滤光片上贴合第二基板，在第二基板上贴合第一基板和摄像头裸片；
5）、进行全板压合，在施压的同时，通过加热到第一导电凸块、第二导电凸块、第三导电凸块和第四导电凸块熔点，使得各对应导电凸块间熔合在一起，形成电性导通；
6）、全板固化，通过烘烤或者UV照射，使得第一胶层和第二胶层充分固化达到稳定状态；
7）、在第一基板和摄像头裸片反面贴胶材，之后经曝光显影和固化后形成第三胶层；
8）、在第二基板上卡接安装外壳，并在外壳上安装调节好镜头模组。
2.根据权利要求1所述的覆晶摄像头的其制作方法，其特征在于：还包括有步骤9），在第一基板的反面第一焊盘电性连接有软性印刷电路板，软性印刷电路板上焊接有连接器、驱动芯片和被动元件。
3.根据权利要求1或2所述的覆晶摄像头的其制作方法，其特征在于：所述的贴合治具上设有两个以上的定位孔，批量制作覆晶摄像头，最后进行切割形成独立单个覆晶摄像头。
4.根据权利要求3所述的覆晶摄像头的其制作方法，其特征在于：用激光、刀具或冲床进行切割形成独立的单个覆晶摄像头。
5.根据权利要求1或2覆晶摄像头的其制作方法，其特征在于：采用膜状胶水曝光显影的方式制作第一胶层、第二胶层或第三胶层。
6.覆晶摄像头的其制作方法，所述覆晶摄像头包括有：第一基板、第二基板、摄像头裸片、红外滤光片、外壳和镜头模组； 所述第一基板为双面电路板，其正反两面分别设有第一焊盘，正面的第一焊盘上设有第一导电凸块，第一基板上设有与所述摄像头裸片形状相吻合的芯片孔； 所述摄像头裸片为倒装片结构，嵌入在所述第一基板的芯片孔中，其正面中部为感光区，感光区外围设有第四焊盘，第四焊盘上设有第四导电凸块； 所述第二基板为电路板，至少在其反面设有与所述第一基板正面第一焊盘对应的第二焊盘，第二焊盘上设有第二导电凸块，第二基板上设有与所述摄像头裸片感光区对应的视窗，第二基板反面还设有与所述摄像头裸片上的第四焊盘对应的第三焊盘，第三焊盘上设有第三导电凸块；第二基板反面与第一基板正面间通过第二胶层贴合粘接，第二导电凸块与第一导电凸块电连接，第三导电凸块与第四导电凸块电连接； 所述的红外滤光片尺寸大于所述视窗尺寸，红外滤光片设于第二基板正面与所述视窗对应位置，第二基板正面与红外滤光片间通过第一胶层贴合粘接； 所述的外壳安装于所述第二基板上，镜头模组设于红外滤光片前方，镜头模组与所述的外壳螺纹连接；所述镜头模组由镜头本体及驱动镜头本体的音圈马达构成；其特征在于所述方法包括如下步骤：
1）、在摄像头裸片的第四焊盘上制作第四导电凸块；制作第一基板和第二基板，第一基板和第二基板分别形成芯片孔和视窗，以及在第一基板和第二基板上分别制作形成所需电路；第一基板正反两面电路上的第一焊盘上制作第一导电凸块，第二基板反面与所述第一基板正面第一焊盘对应的第二焊盘上制作第二导电凸块；第二基板反面与所述摄像头裸片的第四焊盘对应的第三焊盘上制作第三导电凸块；在FPC上制作出所需线路，并在线路上制作与第一基板反面的第一导电凸块对应的第五导电凸块，并焊接连接器、驱动芯片和被动元件，从而形成FPCA；
2）、在FPCA上对应第一基板的位置对应画胶，并将第一基板与FPCA正面贴合；
3）、在第二基板反面对应摄像头裸片的位置对应画胶，并将摄像头裸片与第二基板反面贴合；
4）、在第一基板正面对应第二基板的位置对应画胶，并将含有摄像头裸片的第二基板与第一基板正面贴合；
5）、在第二基板正面对应红外滤光片的位置对应画胶，并将红外滤光片与第二基板正面贴合；
6）、进行全板压合，在施压的同时，通过加热到第一导电凸块、第二导电凸块、第三导电凸块、第四导电凸块和第五导电块熔点，使得各对应导电凸块间熔合在一起，形成电性导通；
7）、全板固化，通过烘烤或者UV照射，使得各板层间的胶材充分固化达到稳定状态；
8）、在第二基板上卡接安装外壳，并在外壳上安装调节好镜头模组。
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