CN106851982A - 一体式双摄像头电路基板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种成本低、制作工艺简单且质量高的一体式双摄像头电路基板及其制作方法。其采用硬板+柔性线路板+硬板三明治式的刚挠叠层结构，其外形似“T”形，分别为芯片段、中间段和接线段，芯片段并列设置两个贴装在光学芯片上的镜座，该芯片段由多层硬板和软板叠置构成，该段的各软板和硬板上表面上的实心铜部分设计成网格铜，使对应板的正反面上的残铜率之间小于20％，以此确保该段板面的平整度，也即确保了两个镜座的同轴度要求。其制程较短，不用再进行板与板间的二次组装，线路信号由软板内传输，信号损失少，抗电磁干扰能力强，同进使双摄像头的运作算法更直接高效。该电路基板，每片价格在5元左右。

Description

一体式双摄像头电路基板及其制作方法

技术领域

本发明涉及手机、平板、电脑等数码产品用的线路板的加工领域，尤其涉及双摄像头电路基板及其制作方法。

背景技术

摄像头已经越来越广泛应用于各类电子产品中，尤其是手机、平板等产业的快速发展，带动了摄像头产业的高速增长。当前，摄像头的性能优劣已成为智能手机的一个重要卖点，各厂商在新机型中不断推出性能升级版的摄像头，以提升产品的竞争力。

与传统单摄像头相比，双摄像头(简称双摄)在画质、成像能力、细节处理上都有了质的提升。目前各个手机厂商都在积极为新产品配置双摄，市场正在经历一波摄像头由一变多的浪潮。2016年华为发布的两款旗舰手机中，华为P9、荣耀V8的后置摄像头都由一个变成了两个。今年秋季推出的iPhone7Plus也配备双摄像头相机模块。即将发布的vivoX9将双摄用在前置镜头上也是一个创举，它呈现出的效果是基于“先拍摄再对焦”的“大光圈模式”，提供更卓越的自拍虚化效果。这或许可以成为未来厂商活用双摄像头技术的一个新的方向。后置双摄已经成为行业主流配置，它不仅在成像画质上有所提升，更重要的是为手机摄影提供了更多的玩法支持。

双摄像头不是单纯的1+1这么简单(即不是简单的常规方法安装两个摄像头即可)，它涉及到算法、封装、AA制程的影响。据了解，IPhone 7plus的双摄像头的同轴度要求在0.35μm以内。目前国内的模块厂暂时还无法制造如此高精准要求的双摄电路基板。

此处的同轴度是指：安装在电路基板上的两个镜座(包括摄像头和摄像头支架)的中心轴线之间的距离偏离设定距离的差值。即是说，当该两个镜座的中心轴线相互平行时，其间的径向距离与设定距离的差值的绝对值要小于0.35μm；当两个镜座的中心轴线不平行时，沿中心轴线方向两个上对应的有效部分之间的最大距离或最小距离与设计距离的差值的绝对值要小于0.35μm。

同轴度过大，即超过0.35μm时，会使摄像头在组装后产生成像模糊，对焦不准的问题。造成双摄摄像头同轴度过大的原因大致有以下二个：

1)装配误差所致

在安装镜座的电路基板处于同一平面内的情况下，尽管两个镜座的中心轴线是平行的，但因安装位置偏差过大所致。

2)两个安装镜座的电路基板不在相同平面且其间弯折

当电路基板因加工原因出现翘曲时，安装其上的两个镜座的中心轴线不平行，当翘曲严重时，即会致同轴度加大。

市场现状：目前市场上主流的双摄像头电路基板有以下两种结构：

1)IPhone 7plus式的双摄像头，其采用两个单摄像模块分体式结构(参见图1所示)，属于简单的1+1加工模式。该结构的双摄像头电路基板加工较为简单，但是在摄像头模组组装阶段操作难度较大，主要原因是将双摄像头难以调整到同一平面，即同轴度难以调整到规定范围。

2)华为式的双摄像头(如华为P9双摄)，其是将两镜座贴装在一体成形的电路基板上，其为一体式结构。

参见图2所示，目前，华为式双摄的电路基板由一个柔性线路板与一个日资企业定制的金属基PCB板(该PCB板为已贴装有分离元件的硬质板)构成，柔性线路板的一端侧设置两个贴合在光学芯片上的镜座(简称该侧为芯片段)，另一端侧贴装连接器(简称该侧为接线段)，之后，再将所述金属基PCB板通过热压压合在芯片段上与所述镜座相背的那面柔性线路板上，以此确保芯片段柔性线路板的平整度，从而使两个摄像头的同轴度被有效控制在规定范围内。华为式双摄的电路基板加工较复杂(主要体现在金属基PCB板的加工，目前只有日资企业出售该产品)，但后期模组封装则较为简单。该结构虽好，但所述金属基PCB板昂贵，每片价格在20元人民币左右。而且在将金属基PCB板与柔性线路板要进行二次组装(即要通过粘胶进行压装)，这不仅增加的一道工序而且生产效率和良率都有所下降。

所以，研发一种制作工艺简单、成本低、方便封装且满足同轴度要求的双摄像头电路基板刻不容缓。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、制作工艺简单且质量高的一体式双摄像头电路基板及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的一体式双摄像头电路基板，包括设置在该基板一端且含有二个镜座的芯片段、设置在基板另一端的接线段和介于芯片段与接线段之间的起电导通作用且为柔性线路板的中间段，每个镜座与贴装在芯片段上的一颗光学芯片相接，接线段贴装连接器，所述芯片段对应的基板为硬板、软板和硬板叠置压接且为一体结构的至少三层的多层复合板，所述接线段对应的基板为软板或者为软板与硬板叠置压接的软硬结合板；所述芯片段中的每层硬板和/或软板的正面上余铜的残铜率与其反面上余铜的残铜率之差的绝对值小于20％。

所述余铜包括导电配线和刻蚀后的呈网格化的铜残留。

所述芯片段中的软板为二层。

所述接线段的软板为单面或双面无胶挠性覆铜板。

在所述接线段对应的基板上与所述连接器相背的另一面上贴装有加强钢片。

本发明的一体式双摄像头电路基板的制作方法，包括以下步骤：

1)按常规方法裁制满足一体式双摄电路基板形状的至少一张软板和硬板；

2)按常规工艺分别对所述软板和硬板进行加工；

3)在软板和硬板制程中的DES蚀刻工序，通过线路板设计专业软件GENESIS对要加工的软板和硬板正反两面上包含正常配线和实心铜在内的余铜的残铜率进行分析，依据该分析结果将各表面上为实心铜的余铜进行网格化处理或者对网格铜进行调整；

4)将对应软板或硬板正反两面上的余铜的残铜率之差设置在20％以内；

5)再将按照常规方法制作好的硬板与软板按设计要求压接在一起构成一体式双摄像头电路基板。

本发明的方法中，所述软板的形状为“T”形，“T”形的“横”部为芯片段，“竖”部分中间段和端部的接线段；所述硬板的形状与芯片段适配且为矩形。

本发明方法中，所述软板为二层，所述硬板为二层，所述芯片段的电路基板由以硬板、软板、软板和硬板依次叠置的方式构成。

本发明方法中，所述软板为单面或双面无胶挠性覆铜板。

本发明中的一体式双摄像头基板，采用硬板材料+柔性线路板材料+硬板材料三明治式的刚挠叠层结构。其外形似“T”形，分别为芯片段、中间段和接线段，芯片段并列设置两个贴装在光学芯片上的镜座，该芯片段由多层硬板和软板叠置构成，该段的各软板和硬板上表面上的实心铜部分设计成网格铜，使对应板的正反面上的残铜率之间小于20％，以此确保该段板面的平整度，也即确保了两个镜座的同轴度要求。中间段采用柔性线路板，以满足成品装机的弯折要求。接线段为安装连接器的区域，可按终端要求，选择硬板材料或柔性线路板材料。本发明的双摄像头电路基板一体结构，制程较短，不用再进行板与板间的二次组装，而且线路信号是由夹置于顶层硬板与底层硬板之间的软板内传输，信号损失少，抗电磁干扰能力强，同进使双摄像头的运作算法更直接高效。本发明的一体结构的双摄像头电路基板，每片价格在5元左右。

附图说明

图1为现有技术IPhone 7plus式双摄组合示意图。

图2为现有技术华为式双摄组合示意图。

图3为本发明的双摄电路基板示意图。

图4为现有技术中的芯片段中各软板或硬板上实心铜的放大示意图。

图5为本发明设计的网格铜放大示意图。

具体实施方式

如图3、4、5所示，本发明的一体式双摄像头电路基板的外形呈“T”字形，其包括“T”字形横部的芯片段、竖部中段的中间段和竖部下端部的接线段。

1、所述芯片段为至少三层的复合板，依次为顶层的硬板、底层的硬板和夹叠在顶层与底层之间的软板，其中，顶层的硬板、底层的硬板和顶、底层之间的软板采用热压工艺将其压接在一起。本发明优选该软板为柔性线路板(即为单面或双面无胶挠性覆铜板，下同)且为至少二层，为了提高其抗电磁干扰，在顶层的硬板和底层的硬板外表面设置金属屏蔽层，所有控制信号由中间的软板层传输。

在芯片段的顶层硬板之上并列贴装有二颗光学芯片，之后再在每个光学芯片上贴装一个镜座。

在对芯片段上的硬板与软板进行热压合过程中，其上的铜箔、纤维板和软板内的绝缘基层会因热膨胀率不同产生异向扭曲或变形[尤其是各层板上的铜箔(包括正常配线和残留的余铜面积)分布不均匀时]，这种异向扭曲或变形可导致芯片段不平整，使芯片段上的两个光学芯片处于不同的平面上，由此造成贴装在两个光学芯片上的镜座同轴度过大，最终导致摄像头在组装后产生成像模糊，对焦不准的问题。因此，为了解决该问题，本发明将所述芯片段中的每层硬板和/或软板的正面上余铜的残铜率与其反面上余铜的残铜率之差的绝对值调节为小于20％，其采用如下方法来实现：

1)按常规方法裁制满足一体式双摄电路基板形状的软板和硬板。

先制作内层芯板的柔性线路板，再按客户要求调整好高速信号线的阻抗。

2)按常规工艺分别对所述软板和硬板进行加工。

3)在软板和硬板制程中的DES蚀刻工序，通过线路板设计专业软件GENESIS对要加工的软板和硬板正反两面上包含正常配线和实心铜在内的余铜的残铜率进行分析，依据该分析结果将各表面上为整片式的实心铜箔进行网格化处理。

4)将对应软板或硬板正反两面上的余铜的残铜率(残铜率是指在一定区域内，铜的累积面积占该区域总面积的比例，其中，铜的累积面积包括正常配线部分和网格化的残留铜部分)之差设置在20％以内。

然后按正常柔性线路板流程做通孔沉铜、镀铜和覆盖膜(cover-lay)层贴合，必要时使用防焊(solder mask)制作焊盘处开窗，形成内层芯板。然后通过电晕或电浆(plasma)等方式，对覆盖膜表面进行粗化，加大与硬板材料的结合力。

5)再将依常规方法制作好的硬板与软板按设计要求压接在一起构成一体式双摄像头电路基板。

上述方法可使软板或硬板的正反两面上的金属铜分布均匀且接近等量，这样，在对硬板与软板进行热压合时，虽然铜箔层与所述的纤维层或绝缘基层的热膨胀系数不同，但因金属铜在对应软板或硬板的正反面上均匀近等量分布，因此，对于对应的软板或硬板来说，其正反面在热压后的冷却过程中受力均匀，几乎不会产生异向扭曲或变形，从而，使芯片段平整，即使其上的两个镜座处于相同平面内，确保了两个光学芯片的同轴度处于规定的范围内。

芯片段区域各硬板或软板正反面的残铜率之差与对应板的平整度有较大的影响，线路蚀刻前将双摄像头各层的残铜率尽量调整到差值最小，以减少在增层时板面的翘曲(即前述的异向扭曲或变形)，使芯片段基板平整，以此，确保获得双摄像头的成像清晰度。

注释：增层法是指利用传统多层板逐次压合的观念，在以双层或四层板为基础的核心基板的板外，逐次增加绝缘层及导体层，在绝缘层上制造导体线路，并以微孔作为增层间的互连，而在部分层次间连通的盲孔(Blind Hole)与埋孔(Buried Hole)，可省下通孔在板面上的占用空间，使有限的外层面积可尽量用以布线和焊接零件。

软硬结合板器件焊接或回流焊的温度高达260℃-300℃的高温(持续时间为几秒到十几秒)，而一般Tg的PCB板材为130度以上，中等Tg约大于150度，高Tg一般大于170度(基板由固态融化为橡胶态流质的临界温度，叫Tg点即熔点。Tg点是基材保持刚性的最高温度(℃)。也就是说普通PCB基板材料在高温下，会产生软化、变形、熔融等现象)。

软硬结合板基板会因为布线及残铜面积、阻焊设计等因素而造成软硬结合板基板各层收缩力不一致，及板面的应力大小不同等，所以，在高温下，硬结合板基板容易变形、翘曲。如果器件焊接后平整度翘曲过大，镜头组的光轴与影像传感器的中心偏移增大，影响模组成像的质量，如果是大光圈的影响更加严重。因此，一体式双摄像头基板的变形翘曲极大地影响了一体式双摄像头摄像头模组的质量稳定性。

2、所述中间段为至少二层柔性线路板，其作用是将芯片段与接线段电连通。

3、所述接线段可为二层柔性线路板，也可为柔性线路板与硬板结合的软硬结合板，在该接线段贴装有连接器，安装在芯片段的双摄像头电路通过该连接器与外接的控制电路相接。

在所述接线段对应的基板上与所述连接器相背的另一面上贴装有加强钢片。

Claims (9)

1.一种一体式双摄像头电路基板，包括设置在该基板一端且含有二个镜座的芯片段、设置在基板另一端的接线段和介于芯片段与接线段之间的起电导通作用且为柔性线路板的中间段，每个镜座与贴装在芯片段上的一颗光学芯片相接，接线段贴装连接器，其特征在于：所述芯片段对应的基板为硬板、软板和硬板叠置压接且为一体结构的至少三层的多层复合板，所述接线段对应的基板为软板或者为软板与硬板叠置压接的软硬结合板；所述芯片段中的每层硬板和/或软板的正面上余铜的残铜率与其反面上余铜的残铜率之差的绝对值小于20％。

2.根据权利要求1所述的一体式双摄像头电路基板，其特征在于：所述余铜包括导电配线和刻蚀后的呈网格化的铜残留。

3.根据权利要求2所述的一体式双摄像头电路基板，其特征在于：所述芯片段中的软板为二层。

4.根据权利要求1－3中任一项所述的一体式双摄像头电路基板，其特征在于：所述接线段的软板为单面或双面无胶挠性覆铜板。

5.根据权利要求4所述的一体式双摄像头电路基板，其特征在于：在所述接线段对应的基板上与所述连接器相背的另一面上贴装有加强钢片。

6.一种一体式双摄像头电路基板的制作方法，包括以下步骤：

1)按常规方法裁制满足一体式双摄电路基板形状的至少一张软板和硬板；

2)按常规工艺分别对所述软板和硬板进行加工；

3)在软板和硬板制程中的DES蚀刻工序，通过线路板设计专业软件GENESIS对要加工的软板和硬板正反两面上包含正常配线和实心铜在内的余铜的残铜率进行分析，依据该分析结果将各表面上为实心铜的余铜进行网格化处理或者对网格铜进行调整；

4)将对应软板或硬板正反两面上的余铜的残铜率之差设置在20％以内；

5)再将按照常规方法制作好的硬板与软板按设计要求压接在一起构成一体式双摄像头电路基板。

7.根据权利要求6所述的一体式双摄像头电路基板的制作方法，其特征在于：所述软板的形状为“T”形，“T”形的“横”部为芯片段，“竖”部分中间段和端部的接线段；所述硬板的形状与芯片段适配且为矩形。

8.根据权利要求7所述的一体式双摄像头电路基板的制作方法，其特征在于：所述软板为二层，所述硬板为二层，所述芯片段的电路基板由以硬板、软板、软板和硬板依次叠置的方式构成。

9.根据权利要求8所述的一体式双摄像头电路基板的制作方法，其特征在于：所述软板为单面或双面无胶挠性覆铜板。