CN1845333A - 摄像模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摄像模块，更具体来说，涉及一种摄像模块，其通过改变接合到PCB的壳体的结构而被微型化，该PCB之上引线结合了标准化图像传感器，以及涉及一种制造该摄像模块的方法。该摄像模块包括：PCB，图像传感器通过引线结合部连接到PCB；以及壳体，用于保持透镜部。壳体包括：接合部，接合到没有形成PCB的引线结合部的一侧；以及台阶部，在对应于PCB的引线结合部的部分中形成为凹陷。

Description

摄像模块及其制造方法
相关申请的交叉参考
本申请要求于2005年4月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2005-0029388号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种摄像模块(camera module)，更具体来说，涉及一种摄像模块，其通过改变接合到PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)的壳体的结构而被微型化，该PCB之上引线结合了标准化图像传感器，以及涉及一种制造该摄像模块的方法。
背景技术
一般来说，摄像模块是用于在摄像机、数码相机、PC相机、移动电话、和PDA中识别图像的成像装置。微型摄像模块内置在这样的产品中。
近来，随着移动电话的功能变得多样化和复杂化，安装和装配在其中用于实现各种功能的部件和装置需要被适当地微型化和布置，以有效地利用其内部空间。
因此，这类部件和装置的微型化进程已经逐渐地加快。此外，由于大量的部件需要安装在多功能的摄像模块上，因此也应当实现摄像模块的微型化。
摄像模块包括：传感器部，其中图像传感器被引线结合于PCB上；透镜部，其包括多个透镜，用于将光聚焦在图像传感器上；以及壳体，其用于保持透镜部，并被放置在透镜部的上部之上，从而隔离传感器部。总的来说，传感器部和用于保持透镜部的壳体互相结合从而形成模块。
图像传感器是用于检测物体的信息以转换成电子视频信号的元件。图像传感器分为摄像管和固体(solid)图像传感器。
光导摄像管、氧化铅摄像管、和塞蒂康摄像管可以用作摄像管。CMOS(互补金属氧化物半导体)和CCD(电荷耦合器件)可以用作实体图像传感器。
实体图像传感器(在下文中，称作“图像传感器”)用作根据本发明的摄像模块中的图像传感器。
通常而言，图像传感器是对摄像模块的尺寸有显著影响的部件。随着像素值(分辨率)的增大，其尺寸也增大。
在诸如具有内置摄像机的移动电话的微型产品中，结合了其中图像传感器被模块化的摄像模块。在30万像素的产品中，广泛地使用尺寸约为6.7×6.7mm2的摄像模块(如图1A所示)。
在本发明的详细描述和附图中，将对根据相关技术的摄像模块与根据本发明的摄像模块进行比较和描述，上述摄像模块通过使用彼此尺寸相同的图像传感器(30万像素图像传感器)来制造。
下面将参照图1A和1C描述通过使用标准化图像传感器来制造的、根据相关技术的摄像模块，以及制造该摄像模块的方法。
参照图1A，30万像素的图像传感器110通过常规COB(板上芯片封装)工艺附着到PCB 101。图像传感器110和PCB 101通过引线结合部111相互电连接。
在引线结合部111的外面，也就是，在PCB 101的边缘，形成接合部(衬垫(pad))130以便接合到接合部122(参见图1B)，接合部122是壳体102的侧壁的底面(参见图1B)。
因此，当壳体102接合在PCB 101上以形成摄像模块时，应该确保PCB 101的尺寸大于6.7×6.7mm2，包括确保引线结合部111之间的宽度和接合区130之间的宽度，以不对引线结合部111产生影响。
如图1B所示，接合在PCB 101的接合区130上的壳体102具有在四个方向上形成的侧壁，以对应于PCB 101的接合部130。在侧壁的底面形成有接合部122。
在壳体102的上部中，形成有透镜部固定器124，透镜部120(参考图1C)结合至该透镜部固定器。在壳体102的底面的内部，形成有IR滤光片容纳槽125，其上附着有IR滤光片121(参考图1C)。
图1C示出根据相关技术的摄像模块的结构，其中，电连接有图像传感器110的PCB 101、壳体102、IR滤光片121、和透镜部120互相接合。
参照图1C，图像传感器110通过引线结合部111连接到PCB101，IR滤光片121附着至壳体102的IR滤光片容纳槽125上，并且透镜部120插入并固定到壳体102的透镜部固定器124。然后，形成半装配的壳体组件和半装配的PCB组件。
接下来，对壳体102的接合部122或PCB 101的接合区130涂敷粘合剂，使得壳体102(半装配的壳体部件)和PCB 101(半装配的PCB部件)互相接合。然后，摄像模块就完成了。
如图1C所示，在以这样的方式制造的摄像模块中，在PCB 101上的引线结合部111和接合部130之间存在间隙。
因此，当根据相关技术的摄像模块内置在诸如移动电话的内部空间的有限空间中时，诸如用于执行各种功能的无源元件和芯片的大量部件不能被装配或安装在一起，否则应当确保单独的空间。
此外，由于新型移动电话的尺寸逐渐变得微型化和变瘦(slim)，微型化的部件被装配或安装在新型移动电话中。因此，根据相关技术的摄像模块需要微型化。
发明内容
本发明的一个优点在于其提供了一种摄像模块，其中，改变了连接到PCB的上部的壳体的结构，以当使用标准图像传感器来制造摄像模块时使常规摄像模块微型化，并且将用于执行各种功能的部件和元件一起装配或安装在由微型化的摄像模块所关闭的空间内，从而有效地利用有限的空间。
本发明的其它方面和优点将至少部分地在随后的说明书中阐述，部分地将在以下内容中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
根据本发明的一个方面，摄像模块包括：PCB，图像传感器通过引线结合部连接到PCB；以及壳体，用于保持透镜部。壳体包括：接合部，接合到没有形成PCB的引线结合部的侧边；以及台阶部，形成为在对应于PCB的引线结合部的部分中凹陷(recede)。
根据本发明的另一方面，摄像模块还包括粘合剂，其用于将PCB接合到壳体的接合部以及填充引线结合部和壳体的台阶部之间的间隙。
根据本发明的另一方面，制造摄像模块的方法包括：在对应于PCB的引线结合部的部分中形成壳体的台阶部，台阶部形成为凹陷；在对应于没有形成PCB的引线结合部的一侧的部分形成壳体的接合部；通过对接合部涂敷粘合剂，将壳体接合到PCB上；以及在引线结合部与台阶部之间的间隙中填充粘合剂。
根据本发明的另一方面，制造摄像模块的方法还包括通过在填充粘合剂之后使用按压夹具(pressing jig)，将壳体固定到PCB。
根据本发明的另一方面，制造摄像模块的方法还包括在固定壳体之后，在用按压夹具固定壳体和PCB时，热硬化填充在间隙中的粘合剂。
根据本发明的另一方面，制造摄像模块的方法还包括在热硬化之后，通过使用切削夹具来使壳体的侧面变平，以去掉暴露在引线结合部与壳体的台阶部之间的间隙的外面的粘合剂。
附图说明
通过结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见和更加易于理解，在附图中：
图1A是示出根据相关技术的通过引线结合部电连接有图像传感器的PCB的平面图；
图1B是示出接合在图1A的PCB上的壳体的立体底视图；
图1C是示出通过接合图1A的PCB和图1B的壳体而形成的摄像模块的剖视图；
图2A是示出根据本发明的通过引线结合部电连接有图像传感器的PCB的平面图；
图2B是示出接合在图2A的PCB上的壳体的立体底视图；
图2C是示出通过接合图2A的PCB和图2B的壳体而形成的摄像模块的剖视图；
图3是摄像模块的剖视图，显示了粘合剂填充在图2A的引线结合部与图2B的壳体的台阶部之间的间隙中以暴露在外面的状态；
图4A是示出根据本发明的第一变化实施例的通过引线结合部电连接有图像传感器的PCB的平面图；
图4B是示出接合在图4A的PCB上的壳体的立体底视图；
图5A是示出根据本发明的第二变化实施例的通过引线结合部电连接有图像传感器的PCB的平面图；
图5B是示出接合在图5A的PCB上的壳体的立体底视图；以及
图6是示出根据本发明的制造摄像模块的方法的流程图。
具体实施方式
以下将详细参照本发明的优选实施例，其实例在附图中示出，其中，在整个附图中使用相同的参考标号表示相同的元件。下面通过参考附图来描述实施例以解释本发明的原理。
根据本发明的摄像模块包括：PCB 1，图像传感器10被引线结合到其上；壳体2，用于容纳透镜部20并形成有接合部22和台阶部23；以及粘合剂3，将PCB接合到壳体的接合部22，并且填充由壳体2的台阶部23形成的间隙。接合部22连接到PCB 1的不存在引线结合部11的一侧。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图2A是示出根据本发明的通过引线结合部11电连接有图像传感器10的PCB1的平面图，示出了图像传感器10通过常规COB工艺由引线结合部11电连接到PCB1的状态。
在下文中，根据本实施例的图像传感器10和图1A所示的图像传感器110具有同样的像素值和尺寸。
参照图2A，图像传感器10附着在PCB 1上，图像传感器10和PCB 1通过引线结合部11相互电连接，并且引线结合部11形成在图像传感器10的左侧和右侧。
在PCB 1的边缘上，里面填充有粘合剂3的填充区31形成在存在引线结合部11的侧边中，并且接合区30形成在不存在引线结合部11的侧边中。接合区30接合至接合部22(参见图2B)，接合部22是壳体2(参见图2B)的侧壁的底面。
在PCB1的成对角的角部中，形成有固定孔12，壳体2的固定突起26(参见图2B)插入其中以被固定。
参照图2a，根据相关技术，通过基本上去除存在于PCB 101的引线结合部111的外边缘中的接合部130可以减小PCB 1的面积。此外，由于接合到微型化的PCB 1的上部的壳体2的侧壁之间的宽度减小至引线结合部11，因此即使使用标准图像传感器10，摄像模块也可以被微型化。此外，随着摄像模块的微型化，大量部件诸如用于执行各种功能的各种无源元件或芯片可以装配在PCB的密封空间中以及产品的密封内部空间中。
因此，尽管考虑了引线结合部11之间的宽度和接合区30之间的宽度，也可以形成其PCB如图2A所示尺寸为6.0×6.0mm2的摄像模块。
图2B是示出附着到PCB1的接合区30的壳体2的立体底视图。
参照图2B，壳体2具有在四个方向上形成的侧壁，以便接合在PCB 1上。在这些侧壁之中的对应于PCB的引线结合部11的侧壁的底面上，形成凹陷的台阶部23。在对应于不存在PCB 1的引线结合部11的侧边的部分中，也就是，在对应于PCB1的接合区30的侧壁的底面上，形成有接合部22。
优选地，壳体2的台阶部23可以形成为具有这样的深度，其使得当壳体2和PCB 1彼此连接时，台阶部23的下表面不与PCB 1的引线结合部11接触(导线接触)。台阶部23的长度可以适当地调整或修改，以对应于引线结合部11的长度。
在壳体2的上部中，形成有透镜部固定器24，透镜部20(参见图2C)连接到该透镜部固定器。在壳体2的底面的内部，形成有IR滤光片容纳槽25，IR滤光片21(参见图2C)附着到该IR滤光片容纳槽。
在形成于壳体2的底面上的接合区22的成对角的角部中，形成固定突起26，形成为插入PCB 1的固定孔12，从而被固定。
图2C是示出其中图2A所示的PCB 1和图2B所示的壳体相互接合的摄像模块的剖视图，示出了摄像模块在存在引线结合部11的方向上被剖开的状态，以显示PCB的引线结合部11和壳体2的台阶部23相互连接。
如图2A所示，图像传感器10通过引线结合部11电连接到PCB1。在PCB 1的上部上，通过粘合剂3接合图2B中示出的壳体2。
透镜部20插入到形成在壳体2的上部中的透镜部固定器24中，并且IR滤光片21附着到形成于壳体2的底面的内部的IR滤光片容纳槽25。
参照图2C，壳体2的台阶部23位于对应于引线结合部11的部分中，使得在引线结合部11和台阶部23之间形成间隙。壳体2的接合部22通过粘合剂3接合到PCB 1的未形成引线结合部11的接合区30。
在该间隙中，填充有黑色粘合剂3以使光不能穿透摄像模块的内部。如图3所示，通过用于表面处理的切削夹具(cutting jig，未示出)去除暴露于间隙外部的粘合剂3。在此，重要的是通过使用喷嘴(未显示)以适当的压力来涂敷粘合剂3，并且，恰当地调整粘合剂3的使用量，以在填充粘合剂3时不会对图像传感器10产生影响。
优选地，填充在间隙中的粘合剂3是环氧树脂粘合剂，并且具有大约9000cp的粘度和4到5的触变值(thixotropic value)，当粘合剂涂敷到间隙时不会滴落。
触变性指的是在静止时是胶状并且在搅动时是流体的稠度，使得通过滴落而附着在垂直表面上的树脂或者浸入层状材料中的树脂不会滴落或不会被甩掉。触变指数越高，触变性越强。一般来说，触变指数小于或等于5。
由于在本实施例中将对间隙涂敷具有触变指数为4到5的高粘性的环氧粘合剂3，因此壳体2可以被有效地密封，使得环氧粘合剂3不会流入图像传感器10。
填充在间隙中的环氧粘合剂3可以流入引线结合部11以进行涂敷。然而，如果环氧粘合剂3流入图像传感器10，以至于被涂敷，则可能导致摄像模块故障。因此，粘合剂3应该小心地涂敷。
另一方面，当对间隙涂敷触变指数小于4的环氧粘合剂时，将难以密封壳体2，这是因为所使用的环氧粘合剂不会留在间隙内而会滴落。在一些情况下，当一些环氧粘合剂流入图像传感器10，以至于被涂敷到图像传感器10的上表面的部分时，光接收区域减小了，这也将导致摄像模块故障。
图3是示出摄像模块的剖视图，显示了粘合剂3填充在如图2A所示的引线结合部11和如图2B所示的壳体2的台阶部23之间的间隙中从而暴露于外面的状态。图3示出了在粘合剂3填充在如图2C所示的壳体2的间隙中之后，壳体2的外表面被表面处理之前的状态。
因为在引线结合部11和壳体2的台阶部23之间的间隙中涂敷高粘度的环氧粘合剂3，因此如图3所示，所涂敷的粘合剂3并不滴落而是保持原状。所涂敷的粘合剂3在其突出到外面的状态下硬化。
如果突出到间隙外面的粘合剂3没有被去除，则将导致摄像模块尺寸的增加。当摄像模块安装在小型产品中时，PCB 1的面积占用得有粘合剂3的突出部那么多，以至于不能有效地利用内表面。
因此，为了获得小尺寸的摄像模块，可以进行表面处理，其中，使用起到切削单元作用的切削夹具(未显示)来去除突出到间隙外面的粘合剂3，以使图2示出的壳体2的侧面变平。
图4A是示出其中根据本发明的第一变化实施例的通过引线结合部11电连接有图像传感器10的PCB 1的平面图，图4B是示出接合在图4A的PCB 1上的壳体2的立体底视图。在下文中，将省略与上述实施例的描述重复的描述。
参考图4A，图像传感器10附着在PCB 1上，图像传感器10和PCB 1通过引线结合部11电连接，并且引线结合部11在三个方向上形成，也就是说，在图像传感器10的左侧、右侧、和底侧上形成。
在PCB 1的边缘，其中填充有粘合剂3的填充区31在存在引线结合部11的三个方向上形成，接合区30在不存在引线结合部11的一个方向上形成。接合区30接合到是壳体2(参见图4B)的侧壁的底面的接合部22(参见图4B)。
参照图4B，壳体2具有在四个方向上形成的侧壁，以接合在PCB 1上，并且在这些侧壁之中的对应于PCB 1的引线结合部11的侧壁的底面上，在三个方向上形成台阶部23，形成为凹陷。在未形成PCB 1的引线结合部11的、对应于PCB 1的接合区30的、剩余侧壁的底面上，在一个剩余方向上形成接合区22。
根据本实施例的第一变化实例的摄像模块和图2A到2C示出的实施例相同，除了图像传感器10在三个方向上引线结合在PCB1上。此外，在第一变化实例中，同本发明的该实施例相比，间隙增加了。因此，应当额外地填充有增加的间隙那么多的粘合剂3。
图5A是示出其中根据本发明的第二变化实施例的通过引线结合部11电连接有图像传感器10的PCB 1的平面图，图5B是示出接合在图5A的PCB 1上的壳体2的立体底视图。在下文中，将省略与上述的实施例的描述重复的描述。
参照图5A，图像传感器10附着在PCB 1上，图像传感器10和PCB 1通过引线结合部11电连接，并且引线结合部11在图像传感器10的四个方向上形成。
在PCB1的边缘，其中填充了粘合剂3的填充区31在存在引线结合部11的四个方向上形成，接合区30在PCB 1的四个角部中形成，也就是说，在不存在引线结合部11的部分中形成。接合区30接合到是壳体2(参见图5B)的侧壁的底面的接合部22(参见图5B)。
参照图5B，壳体2具有在四个方向上形成的侧壁，以接合到PCB 1，并且在对应于PCB 1的引线结合部11的侧壁的底面上，在四个方向上形成台阶部23，形成为凹陷。此外，接合部22分别在四个角部中形成，也就是说，在对应于PCB 1的不存在PCB 1的引线结合部11的接合区30部分中形成。
根据本实施例的第二变化实例的摄像模块和图2A到2C示出的实施例相同，除了图像传感器10在四个方向上引线结合在PCB 1上。此外，在第二变化实例中，同本发明的实施例相比，间隙增加了。因此，应当额外地填充有增加的间隙那么多的粘合剂3。
当如同在第一和第二变化实施例中一样，引线结合部11在多于三个方向上在PCB 1上形成时，减小了壳体2的接合区部22的面积，因此壳体2不能稳定地支撑在PCB 1上。因此，壳体2的接合部22优选地在侧壁的角部上形成。
在本实施例和第一和第二变化实施例中，引线结合部11在多于两个方向上在PCB 1上形成。然而，当引线结合部11在附着在PCB 1上的图像传感器10的一个方向上形成或者引线结合部11部分地在若干位置形成时，可以形成壳体2，使得台阶部23仅在壳体2的对应于引线结合部11的侧壁的底面上部分地形成，这可获得同样的效果。
图6是示出根据本发明的制造摄像模块的方法的流程图。
如图6所示，根据本发明的摄像模块通过以下步骤制造：形成壳体结构(S1)，接合壳体(S2)，填充粘合剂(S3)，固定壳体(S4)，硬化粘合剂(S5)，以及表面处理(S6)。
在下文中，将逐个步骤地描述上述制造过程。首先，附着在PCB1上的图像传感器10通过引线结合部11电连接，并且形成接合到PCB 1的上部的壳体2的结构(S1)。
壳体2的结构以如下方式形成。台阶部23在对应于PCB 1的引线结合部11的壳体2的侧壁的底面上形成为凹陷预定的深度，接合部22在壳体2的对应于没有形成PCB 1的引线结合部11的部分的侧壁的底面上形成。
然后，对PCB 1的接合区30(壳体2的接合部22连接到接合区)或壳体2的接合部22涂敷粘合剂3，并且将壳体2接合在PCB1上(S2)。
当壳体2和PCB 1彼此接合时，在引线结合部11与台阶部23之间形成间隙，使得壳体2的台阶部23不会在PCB 1的引线结合部11的上部中与引线结合部11接触(导线连接)。
在完成接合壳体(S2)之后，在引线结合部11与台阶部23之间的间隙填充黑色粘合剂3，以密封壳体2(S3)。
填充在间隙中的粘合剂3具有间接地将台阶部23接合到PCB 1以及闭塞该间隙的功能。
在完成填充粘合剂(S3)之后，通过按压夹具将接合在PCB 1上的壳体2压下，以便不会脱离PCB 1。壳体2以这样的形式固定到PCB 1(S4)。
然后，为了硬化填充在间隙中的粘合剂3，PCB 1和壳体2放进预热至120℃的烤箱(未示出)，同时通过按压夹具(未显示)固定，并且PCB 1和壳体2在烤箱(未显示)内热硬化约30分钟(S5)。
最后，在完成硬化粘合剂(S5)之后，使用切削夹具去除在填充粘合剂(S3)时暴露在间隙外面并且在硬化粘合剂(S5)时硬化了的粘合剂3，并且同时壳体2的侧面可以被表面处理以被变平(S6)。需要执行表面处理的原因如下。当粘合剂3暴露在间隙外面时，摄像模块的尺寸变得有暴露在间隙外面的粘合剂3的厚度那么大。结果，当摄像模块安装在产品内时，占据了有粘合剂3的厚度那么大的空间，因此不能有效地利用有限的空间。
表面处理(S6)不仅可以在制造单个摄像模块的过程中执行，还可以在制造设置在一个PCB 1上的多个摄像模块的过程中执行。
因此，即使当将图像传感器10设置在PCB 1上以制造大量的摄像模块时，也可以根据上述的过程制造多个摄像模块。此外，当完成硬化粘合剂3之后，通过单件化处理(singulation process)将每个摄像模块从PCB 1分离，并且同时，使用切削夹具(未示出)来去除暴露在间隙外面而被硬化了的粘合剂3(S6)。
在上述的根据本发明的摄像模块中，接合在PCB上的壳体的侧壁形成为与通过引线结合部电连接到PCB的图像传感器尽可能地近，台阶部形成为在壳体的对应于引线结合部的侧壁的底面上凹陷，壳体接合在PCB上使得台阶部不会与引线结合部接触，并且在台阶部与引线结合部之间的间隙填充黑色粘合剂，这使得通过使用标准图像传感器来制造比传统摄像模块更微型的摄像模块成为可能。换句话说，根据本发明的摄像模块的壳体和PCB的尺寸可以减少到在根据相关技术的PCB的引线结合部的外部的接合区(衬垫)那么大，壳体的侧壁接合到该接合区上。因此，摄像模块可以被微型化。
此外，当去除连接了壳体的PCB的外部部分时，可以制造微型化的单个摄像模块。因此，当摄像模块内置在小型产品中时，可以有效地利用有限的内部空间。
此外，当没有去除接合了壳体的PCB的外部部分时，可将例如无源元件和芯片的更多的其它元件装配在PCB的剩余部分中，这可以使得摄像模块是多功能的和复杂的。
尽管已经示出和描述了本发明基本原理的一些实施例，但很显然地，对于本领域的技术人员来说，对于这些实施例可以作修改，而不脱离本发明基本原理的原则和精神，在所附权利要求书及其等同物范围内限定了本发明基本原理的范围。

Claims (6)

1.一种摄像模块，包括：
PCB，图像传感器通过引线结合部连接至所述PCB；以及
壳体，用于保持透镜部，所述壳体包括：
接合部，接合到没有形成所述PCB的所述引线结合部的侧边；以及
台阶部，形成为在对应于所述PCB的所述引线结合部的部分中凹陷。
2.根据权利要求1所述的摄像模块，还包括：
粘合剂，用于将所述PCB接合到所述壳体的所述接合部，并用于填充所述引线结合部与所述壳体的所述台阶部之间的间隙。
3.一种制造摄像模块的方法，包括以下步骤：
在对应于PCB的引线结合部的部分中形成壳体的台阶部，所述台阶部被形成为凹陷，以及在对应于未形成所述PCB的所述引线结合部的侧边的部分中形成所述壳体的接合部；
通过对所述接合部涂敷粘合剂，将所述壳体接合到所述PCB上；以及
在所述引线结合部与所述台阶部之间的间隙中填充所述粘合剂。
4.根据权利要求3所述的制造摄像模块的方法，还包括以下步骤：
在填充所述粘合剂之后，通过使用按压夹具将所述壳体固定到所述PCB。
5.根据权利要求4所述的制造摄像模块的方法，还包括以下步骤：
在固定所述壳体之后，在利用所述按压夹具固定所述壳体和所述PCB时，热硬化填充在所述间隙中的所述粘合剂。
6.根据权利要求5所述的制造摄像模块的方法，还包括以下步骤：
在热硬化所述粘合剂之后，通过使用切削夹具使所述壳体的侧面变平，以去除暴露在所述引线结合部与所述壳体的所述台阶部之间的所述间隙外面的所述粘合剂。
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