CN111371971B - 一种cob摄像头模组及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种COB摄像头模组及其封装方法，包括：电路板、贴附在电路板上的芯片、贴附在芯片上的滤光组件、马达和锁附在马达内部的镜头，所述马达胶合于滤光组件，所述镜头在马达上的锁附高度为h1，所述音圈马达与滤光组件之间的距离为h2。所述摄像头模组采用h1和h2两种特定尺寸进行封装，配合补偿式光轴校正，能够最大程度的提高摄像头模组的自动对焦准确度和模块间的光轴重合度。本发明中采用h1和h2两种特定尺寸提高COB摄像头模组的自动对焦准确度；通过补偿式光轴校正准确甄别残次品，同时提高光轴校正的容错性，进而提高良品率；通过摄像头主动调焦设备的初次光轴校正和补偿式二次校正可在封装工艺中完成对COB摄像头模组的分级。
Description
技术领域
本发明涉及摄像头制造技术领域，尤其是涉及一种COB摄像头模组及其封装方法。
背景技术
传统摄像头模组的封装模式有COB(Chip On Board)和CSP(Chip Scale Package)两种。CSP封装的优点在于封装段由前段制程完成，且CSP封装的芯片由于有玻璃覆盖，对洁净度要求较低、良率也较好、制程设备成本低、制程时间短，面临的挑战是光线穿透率不佳、价格较贵、高度较高、背光穿透鬼影现象。COB封装凭借具有影像质量较佳、封装成本较低及模组高度较低的优势，再加上品牌大厂逐渐要求模组厂商需以COB制程组装出货，未来COB制程将成为手机摄像头模组制程发展的一种趋势。目前COB摄像头模组封装工艺中由于涉及到图像传感器、镜头、镜座、滤光片、马达、线路板、前后盖等零配件的多次组装，而传统的封装技术如芯片级封装工艺是根据设定的公差参数进行直接装配，随着叠加的零部件增多，导致最终的配合公差越来越大，其呈现在摄像头上的效果是拍照时，画面最清晰位置可能偏离画面中心、同时画面的四个角的清晰度不均匀等；在图像传感器芯片的分辨率不断增加和单像素尺寸不断减小的情况下，镜头与图像传感器芯片的精准配合难度越来越大。尤其是车载摄像头，镜头和图像传感器的光轴误差，将直接影响到智能系统对车身位置和周围环境位置的判断准确性，如镜头与图像传感器之间几十微米的光轴偏差，表现在车身与周围环境的距离上会达到几十厘米偏差，从而严重影响驾驶的安全性。再如多摄像头组合系统，不同摄像头之间的位置关系调整不到位导致的错位或者倾斜偏差，都会导致组合系统画面难以拼接或者融合，从而影响画面的一致性。考虑到COB封装较CSP封装的良品率略低的情况，如何通过提高COB封装的光轴校正准确率和自动对焦准确率来提高良品率的问题，现有技术一般通过在零部件安装过程中多次穿插光轴测量校正的方法来缩小偏差，例如一种在中国专利文献上公开的“摄像头主动光轴的调整方法”，其公告号“CN106488223B”，利用六轴平台通过对摄像模组中镜头与镜座的倾角测量，镜头平面与图像传感器平面垂直度调整及镜头与图像传感器中心度调整，从而完成对摄像头主动光轴的调整。该光轴调整方式虽然能完成光轴校正，但结构复杂，步骤繁琐，成本极高，对于因加工误差得到的微误差产品为直接弃用归为残次品的态度，因此其适用范围仅限对清晰度要求极高的顶级摄像头模组。面对当代社会电子产品上摄像头模组快速普及的市场，在一些对光轴准确度无绝对精度要求的领域，如入门级手机、民用监控设备等，此方法无法普遍使用。
发明内容
针对上述光轴校正方法的短板，本发明提供了一种COB摄像头模组的封装方法，解决了现有技术中随着零部件堆叠产生出现的光轴偏差问题，采用模块化摄像头模组封装方式，并且通过在误差允许范围内对光轴进行初次校正和二次补偿式校正，能够准确甄别残次品且有效提高COB摄像头模组的良品率，在提升自动对焦准确性的同时降低生产成本、提高生产效率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种COB摄像头模组的封装方法，包括以下步骤：
S1.对电路板、芯片和滤光组件进行清洗及干燥；
S2.将芯片贴附于电路板上并进行压焊，焊线之后进行清洗及干燥；
S3.将所述滤光组件贴附于芯片上并进行干燥，得到模块一；
S4.分别对镜头和马达进行清洗及干燥；
S5.通过锁附机将镜头(51)锁附于马达(52)内得到模块二(5)，所述模块二的锁附高度为特定高度h1；
S6.暂时固定模块二的位置并将其内部镜头调节至最高位置，利用摄像头主动调焦设备检测模块一光轴与模块二光轴的重合度，并调整至精度极限内的最大重合；再将镜头调节至最低位置，再次检测A光轴与模块二光轴的重合度，如超过允许误差则对模块二的光轴进行补偿式二次调节；
S7.对摄像头模组进行调焦，调整模块一(4)与模块二(5)的相对距离为特定高度h2，所述特定高度
其中参数α为镜头(51)在马达(52)中的下旋角度，d为镜头(51)下部螺纹的螺纹间距；
S8.胶接模块一与模块二以固定两者的相对位置；
S9.焊接马达引脚与电路板线路。
本发明公开的COB摄像头模组的封装方法中，将芯片和滤光组件依次贴附于电路板上组成模块一，再将镜头与马达组合得到模块二，最后将相模块一与模块二装配完成封装，这种封装方法相较于传统技术中零部件的依次堆叠，能够通过模块内的焦距校正工序和模块间的焦距校正工序在很大程度上消除组装误差；所述特定高度h1用于检测模块一是否能够达到由镜头厂家预设的清晰度参数，所述特定高度h2用于配合模块二的结构参数调整模块一的高度，以得到该摄像头模组进行自动调焦时模块一与模块二的最佳相对位置，保证模组之间的适性达到最高。所述补偿式二次调节为将位于最低位置的镜头调节至最高位置，将模块一光轴向最低位置误差方向微调，但保证偏移范围在允许误差以内，之后再将镜头调节至最低误差，检测此时模块一光轴与模块二光轴的重合度，如在允许误差内即调整完毕，如仍超出范围便归至不良产品。
作为优选，所述干燥方法为真空冷冻干燥。通过微型真空冷冻干燥箱去除各步骤中因清洗所残留的水分，与现有的烘干除水技术相比，真空冷冻干燥技术可避免因烘干温度较高而对镜头、滤光组件等热敏感性较高的电子元件造成性能影响，同时削减了传统技术在烘干结束后需对烘干对象进行热平衡处理的工序，提高生产效率。
作为优选，所述镜头与马达为螺纹连接。所述马达为音圈马达且中部设置有镜头安装部，通过锁附机可将带有外螺纹的镜头与音圈马达的镜头安装部进行螺纹连接，在COB摄像头模组进行自动对焦时，镜头随着镜头安装部改变位置进而找到合适的焦距并完成对焦。
作为优选，所述高度h1根据h1＝H-d1-d2得到，公式中H为COB摄像头模组整体高度，d1为滤光组件厚度，d2为模块一与模块二之间的预留胶水厚度。所述特定高度h1根据摄像头模组整体的设计参数得出，h1使得镜头旋入马达中的深度确保在镜头工作时得到其性能上限决定的最佳焦距。
作为优选，所述高度h2根据公式
得到，其中参数α为镜头在马达中的下旋角度，d为镜头下部螺纹的螺纹间距。所述特定高度h2用于配合模块二的结构参数调整模块一的高度，以得到该摄像头模组进行自动调焦时模块一与模块二的最佳相对位置，保证模组之间的适性达到最高。
作为优选，所述模块一与模块二之间通过UV胶连接。所述UV胶是只能通过紫外线照射才能固化的一类胶黏剂，对于普通的塑料和金属有很好的粘接力。
作为优选，一种采用上述COB摄像头模组的封装方法制成的摄像头模组，包括：电路板、贴附在电路板上的芯片、贴附在芯片上的滤光组件、马达和锁附在马达内部的镜头，所述马达胶合于滤光组件，所述镜头在马达上的锁附高度为h1，所述马达与滤光组件之间的距离为h2。所述摄像头模组采用h1和h2两种特定尺寸进行封装，配合补偿式光轴校正，能够最大程度的提高摄像头模组的自动对焦准确度和模块间的光轴重合度。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)采用h1和h2两种特定尺寸提高COB摄像头模组的自动对焦准确度；(2)通过补偿式光轴二次校正准确甄别残次品，同时提高光轴校正的容错性，进而提高良品率；(3)通过摄像头主动调焦设备的初次光轴校正和补偿式二次校正可在封装工艺中完成对COB摄像头模组的分级；(4)通过真空冷冻干燥技术去除清洗后的电子元件残留的水分，同时避免传统的烘干技术对电子元件性能的影响，减少热平衡工序；(5)采用UV胶作为模组之间的粘合剂，透明度高且粘接效果好，环保无污染。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为图1中模块一的正视图。
图3为图1中马达的正视图。
图4为本发明的封装方法流程图。
图中：1、电路板，2、芯片，3、滤光组件，4、模块一，5、模块二，51、镜头，52、马达，53、引脚。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的COB芯片摄像头模组的封装方法的实施例中，文中涉及到的英文缩写释义如下：
COB：Chip On Board(板上芯片封装)，半导体芯片胶接贴附在电路板上，芯片与基板的电气连接用引线焊接方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性；CSP：Chip ScalePackage(芯片尺寸封装)，芯片面积与封装体面积之比大于80％的封装技术；Die-bond(固晶)：将芯片用银浆粘贴材料或金-硅低熔点镀金层形式粘贴在电路板的芯片安装区域；FPC：Flexible Printed Circuit(柔性电路板)，是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点；AA设备：摄像头主动调焦设备。
CSP封装方法不但封装后的模组体积小，同时也更薄，散热路径短，线路阻抗显著减小，芯片速度也随之得到大幅度提高，但其面临的挑战是光线穿透率不佳、价格较贵、高度较高、背光穿透鬼影现象。COB封装方法相较于CSP封装方法，可将镜头、芯片、滤光组件以及电路板整合在一起，生产流程短，节约空间；工艺成熟且成本较低。故较为成熟的COB封装方法普及度更高。
COB封装方法同样存在需要改进的地方，它的工艺流程决定了摄像头模组在制作过程中更易受到污染，制程设备的设计难度和制作成本都比较高，较短的生产流程导致其良品率的变动较大，故需要通过改良封装方法以提高COB摄像头模组的良品率。
本发明实施例的COB芯片摄像头模组的封装方法的多个步骤的排列顺序并不表示各个步骤实施的特定顺序，其可以根据生产需要进行适当地调换、删减或者重复某个步骤多次。
实施例
如图1所示，一种COB摄像头模组的封装方法，包括以下步骤：
S1.对电路板1、芯片2和滤光组件3进行清洗及干燥；
S2.将芯片2贴附于电路板1上并进行压焊，焊线之后进行清洗及干燥；
S3.将所述滤光组件3贴附于芯片2上并进行干燥，得到模块一4；
S4.分别对镜头51和马达52进行清洗及干燥；
S5.通过锁附机将镜头锁附于马达内得到模块二5，所述模块二的锁附高度为特定高度h1；
S6.暂时固定模块二5的位置并将其内部镜头51调节至最高位置，利用摄像头主动调焦设备检测模块一4光轴与模块二5光轴的重合度，并调整至精度极限内的最大重合；再将镜头51调节至最低位置，再次检测A光轴与模块二5光轴的重合度，如超过允许误差则对模块二5的光轴进行补偿式二次调节；
S7.对摄像头模组进行调焦，调整模块一4与模块二5的相对距离为特定高度h2，所述特定高度
其中参数α为镜头51在马达52中的下旋角度，d为镜头51下部螺纹的螺纹间距；
S8.胶接模块一4与模块二5以固定两者的相对位置；
S9.焊接马达52引脚53与电路板1线路。
如图2、3所示，本发明公开的COB摄像头模组的封装方法中，将芯片2和滤光组件3依次贴附于电路板1上组成模块一4，再将镜头51与马达52组合得到模块二5，最后将相模块一4与模块二5装配完成封装，这种封装方法相较于传统技术中零部件的依次堆叠，能够通过模块内的焦距校正工序和模块间的焦距校正工序在很大程度上消除组装误差；所述特定高度h1用于检测模块一4是否能够达到由镜头51厂家预设的清晰度参数，所述特定高度h2用于配合模块二5的结构参数调整模块一4的高度，以得到该摄像头模组进行自动调焦时模块一4与模块二5的最佳相对位置，保证模组之间的适性达到最高。所述补偿式二次调节为将位于最低位置的镜头51调节至最高位置，将模块一4光轴向最低位置误差方向微调，但保证偏移范围在允许误差以内，之后再将镜头51调节至最低误差，检测此时模块一4光轴与模块二5光轴的重合度，如在允许误差内即调整完毕，如仍超出范围便归至不良产品。
本实施例中，所述电路板1为FPC柔性电路板1，所述芯片2为集成式感光芯片2，即带有图像传感器的集成芯片2；所述滤光组件3包括红外滤光片，其作用是消除投射到芯片2上不必要的光线，防止芯片2产生伪色，提高其有效分辨率和彩色还原性；所述马达52为音圈马达52。
如图4所示，在S1步骤中，利用纯水在超声波空化作用下清洗电路板1表面沾污和移动颗粒，再通过多种气体形成等离子清洁电路板1表层氧化物；在通过纯水高速离心的方式清洗芯片2和滤光组件3表面的可移动落落尘，最后通过市购微型真空冷冻干燥箱对电路板1、芯片2和滤光组件3进行干燥，使得零部件上的残留水汽以凝固-升华的方式被去除。
在S2步骤中，先在电路板1的合适位置进行画胶，然后通过键臂拾取并放置COB芯片2，并通过Die-bond(固晶)或人工方式将COB芯片2贴附在电路板1上并进行金线焊接，焊线后将电路板1及其组件检验并清洗，最后通过微型真空冷冻干燥箱去除残留水汽。
在S3步骤中，将滤光组件3胶合于S2步骤中清洗后的芯片2，并进行固胶工序。使得电路板1与芯片2及滤光组件3共同组成模块一4。
在S4、S5步骤中，首先对镜头51和马达52进行清洁和真空冷冻干燥，接着利用锁附机进行两者的组合得到模块二5，锁附后镜头51高出马达52的尺寸为h1，所述特定高度h1根据h1＝H-d1-d2得到，公式中H为摄像头模组整体高度，d1为滤光组件3厚度，d2为模块一4与模块二5之间的预留胶水厚度。通过h1的设定可检测模块一4是否能够达到由镜头51厂家预设的清晰度参数。
在S6步骤中，将镜头51调节至最高位置，利用市购摄像头主动调焦设备(AA设备)检测模块一4光轴与模块二5光轴的重合度，并调整至最高精度下的重合；再将镜头51调节至最低位置，再次检测A光轴与模块二5光轴的重合度，如超过允许误差则对模块二5的光轴进行补偿式二次调节。所述补偿式二次调节步骤如下：首先将位于最低位置的镜头51调节至最高位置，将模块一4光轴向之前最低位置所偏离的误差方向进行细微调节，但保证偏移范围在允许误差以内，之后再将镜头51调节至最低高度，检测此时模块一4光轴与模块二5光轴的重合度，如在允许误差内即调整完毕，说明镜头51在整个自动调焦的过程中，模块一4光轴与模块二5光轴的重合度均在允许误差范围内；如镜头51调回最低位置后模块一4光轴与模块二5光轴的重合度仍超出允许误差范围，说明调节路径或镜头51本体出现设计缺陷，可通过替换变量的方法依次检测镜头51本体和马达52，确定缺陷归属，将其归至不良产品。这种补偿式光轴校正的二次调节调整了原本的公差范围，使得COB摄像头模组的良品率得到提升，这些光轴重合度在允许范围内的COB摄像头模组可应用于入门级摄像头中，对产品成本的控制起到积极作用。
值得一提的是，这种封装方法可以对COB摄像头模组进行有效分级：当在S6步骤中初次调整模块一4光轴与模块二光轴的重合度后，通过调节镜头51位置如果确认镜头51在整个调焦路径内均能保持出色的光轴重合度，即可将该COB摄像头模组定为优品；当通过补偿式二次调节得到误差可控的光轴重合度后，可定为良品，而通过补偿式二次调节依然无法达标的COB摄像头模组，即可归为不良品，这种在封装工序中对COB摄像头模组进行甄别并分级的方法能够具有很强的普适性。
在S7步骤中，对摄像头模组进行调焦，首先调整模块一4与模块二5的相对距离得到可提高自动对焦准确率的特定高度h2，所述高度h2根据公式
得到，其中参数α为镜头51在马达52中的下旋角度，d为镜头51下部螺纹的螺纹间距。所述特定高度h2用于配合模块二5的结构参数调整模块一4的高度，以得到该摄像头模组进行自动调焦时模块一4与模块二5的最佳相对位置，保证模组之间的适性达到最高，能够最大程度的提高COB摄像头模组的自动对焦准确度。
在S8、S9步骤中，记录模块一4与模块二5的相对位置P1后水平移动模块一4，并在模块一4上以预设的画胶路径和胶量画UV胶；在此之前需要提前验证胶量和胶缩，确保胶水不影响模组成型后的性能。通过UV胶这种无影粘合剂将模块一4与模块二5的相对位置进行固定，胶水固化后，焊接马达52引脚53，完成电气连接，减少锡料碎屑进入成像区域，有效减少可移动颗粒，至此得到完整的COB摄像头模组。
除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种COB摄像头模组的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.对电路板(1)、芯片(2)和滤光组件(3)进行清洗及干燥；
S2.将芯片(2)贴附于电路板(1)上并进行压焊，焊线之后进行清洗及干燥；
S3.将所述滤光组件(3)贴附于芯片(2)上并进行干燥，得到模块一(4)；
S4.分别对镜头(51)和马达(52)进行清洗及干燥；
S5.通过锁附机将镜头(51)锁附于马达(52)内得到模块二(5)，所述模块二的锁附高度为特定高度h1；
S6.将镜头(51)调节至最高位置，利用摄像头主动调焦设备检测模块一(4)光轴与模块二(5)光轴的重合度，并调整至最高精度下的重合；再将镜头(51)调节至最低位置，再次检测模块一(4)光轴与模块二(5)光轴的重合度，如超过允许误差则对模块二(5)的光轴进行补偿式二次调节；
S7.对摄像头模组进行调焦，调整模块一(4)与模块二(5)的相对距离为特定高度h2，所述特定高度
其中参数α为镜头(51)在马达(52)中的下旋角度，d为镜头(51)下部螺纹的螺纹间距；
S8.胶接模块一(4)与模块二(5)以固定两者的相对位置；
S9.焊接马达(52)引脚(53)与电路板(1)线路。
2.根据权利要求1所述的一种COB摄像头模组的封装方法，其特征是，所述干燥方法为真空冷冻干燥。
3.根据权利要求1所述的一种COB摄像头模组的封装方法，其特征是，所述镜头(51)与马达(52)为螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种COB摄像头模组的封装方法，其特征是，所述高度h1根据h1＝H-d1-d2得到，公式中H为COB摄像头模组整体高度，d1为滤光组件(3)厚度，d2为模块一(4)与模块二(5)之间的预留胶水厚度。
5.根据权利要求4所述的一种COB摄像头模组的封装方法，其特征是，所述模块一(4)与模块二(5)之间通过UV胶连接。
6.一种采用权利要求1-5中任一项的COB摄像头模组的封装方法制成的摄像头模组，其特征是，包括：电路板、贴附在电路板上的芯片(2)、贴附在芯片(2)上的滤光组件(3)、马达(52)和锁附在马达(52)内部的镜头(51)，所述马达(52)胶合于滤光组件(3)，所述镜头(51)在马达(52)上的锁附高度为h1，所述马达(52)与滤光组件(3)之间的距离为h2。
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