CN208908464U - 相机模组及电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的相机模组包括电路板、光发射单元和接收单元。电路板包括相背的承载面和连接面，电路板开设有贯穿承载面与连接面的通孔。光发射单元包括散热基板和光发射器，散热基板设置在承载面上并与通孔对应，散热基板的部分结构从通孔露出，光发射器设置在散热基板的与电路板相背的一侧并与电路板电性连接，光发射器用于向目标物体发射光线。接收单元设置在承载面上并与光发射单元间隔，接收单元用于接收经目标物体反射的光线。本实用新型实施方式的相机模组和电子装置中光发射单元产生的热量对接收单元的光学性能影响较小，且散热性能好，进一步降低光发射单元产生的热量对接收单元的光学性能的影响。

Description

相机模组及电子装置

技术领域

本实用新型涉及消费性电子领域，更具体而言，涉及一种相机模组及电子装置。

背景技术

TOF(Time of Flight，TOF)或结构光等深度相机一般包括接收单元与光发射单元，通常，接收单元的镜座为塑胶，光发射单元设置在镜座上，由于塑胶镜座散热能力较差，导致光发射单元产生的大量热量无法被散掉而传导至接收单元上，从而影响接收单元的光学性能。

实用新型内容

本实用新型实施方式提供一种相机模组及电子装置。

本实用新型的相机模组包括电路板、光发射单元和接收单元。所述电路板包括相背的承载面和连接面，所述电路板开设有贯穿所述承载面与所述连接面的通孔。所述光发射单元包括散热基板和光发射器，所述散热基板设置在所述承载面上并与所述通孔对应，所述散热基板的部分结构从所述通孔露出，所述光发射器设置在所述散热基板的与所述电路板相背的一侧并与所述电路板电性连接，所述光发射器用于向目标物体发射光线。所述接收单元设置在所述承载面上并与所述光发射单元间隔，所述接收单元用于接收经目标物体反射的所述光线。

本实用新型实施方式的相机模组将光发射单元和接收单元间隔设置，光发射单元产生的热量对接收单元的光学性能影响较小，且光发射单元的热量可通过散热基板从通孔快速散掉，散热性能好，进一步降低光发射单元产生的热量对接收单元的影响。

在某些实施方式中，所述散热基板包括散热本体和散热凸块。所述散热本体包括相背的顶面和底面，所述底面承载在所述承载面上，所述光发射器设置在所述顶面上。所述散热凸块设置在所述底面上并伸入所述通孔。

光发射器件传导到散热本体的热量先传导到散热凸块，由于散热凸块伸入通孔，没有热导系数较低的电路板阻挡散热，散热效率较高。

在某些实施方式中，所述散热凸块与所述散热本体为一体结构；或所述散热凸块与所述散热本体为分体结构。

散热凸块和散热本体一体结构，即散热凸块自散热本体延伸而成，连接较为稳固。散热凸块和散热本体为分体结构，散热凸块可采用热导系数更高的材料如石墨片、铜箔等，可提高散热效率。

在某些实施方式中，所述散热基板开设有连接孔，所述散热基板还包括导电元件，所述导电元件设置在所述顶面、所述底面、及所述连接孔的内壁上，所述光发射器设置在所述顶面的所述导电元件上并与所述导电元件电性连接，所述底面的所述导电元件与所述电路板电性连接。

导电元件可实现光发射器和电路板的电性连接，且光发射器设置在导电元件上，导电元件可将光发射器产生的热量快速传导到散热基板，提高散热效率。

在某些实施方式中，所述导电元件包括焊盘，所述光发射器件设置在所述焊盘上。

相对于常规的导电线路而言，焊盘的面积相对较大，焊盘与光发射器接触面积大，方便焊接且连接比较牢固，导电元件、散热本体、及散热凸块相配合可以快速的对光发射器产生的热量疏散和吸收，提升散热效果。

在某些实施方式中，所述接收单元包括镜座和镜头。镜座设置在所述承载面上，所述镜座与所述散热本体间隔。所述镜头设置在所述镜座上。

接收单元设置在承载面且与散热本体间隔设置，可减小光发射单元产生的热量对接收单元的光学性能的影响。

在某些实施方式中，所述相机模组还包括电子元器件和屏蔽罩。电子元器件设置在所述承载面上，所述电子元器件包括电阻、电容、电感、热敏元件、和存储器中的至少一种。所述屏蔽罩设置在所述承载面上并罩住所述电子元器件。

屏蔽罩将电子元器件收容起来，屏蔽罩可以屏蔽光发射器件工作时对电子元器件的影响，保证电子元器件的正常工作。

在某些实施方式中，所述光发射单元位于所述接收单元与所述屏蔽罩之间，所述屏蔽罩与所述光发射单元间隔。

屏蔽罩和光发射单元间隔设置，从而进一步屏蔽光发射器件工作时对电子元器件的影响。

在某些实施方式中，所述相机模组还包括补强板，所述补强板设置在所述连接面上，所述补强板上开设有与所述通孔对应的穿孔，所述散热基板的部分结构从所述穿孔露出。

补强板可以加强电路板的强度，且补强板开设有穿孔使得散热基板的部分结构从穿孔露出，保证散热效率。

本实用新型实施方式的电子装置包括壳体和上述实施方式所述的相机模组。所述相机模组设置在所述壳体上。

本实用新型实施方式的电子装置将光发射单元和接收单元间隔设置，光发射单元产生的热量对接收单元的光学性能影响较小，且光发射单元的热量可通过散热基板从通孔快速散掉，散热性能好，进一步降低光发射单元产生的热量对接收单元的光学性能的影响。

本实用新型的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实施方式的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施方式的相机模组的立体示意图；

图2为本实用新型实施方式的相机模组的分解示意图；

图3为图1中相机模组沿III-III线的剖面示意图；

图4为图3中相机模组的IV部分的放大示意图；

图5为图3中散热基板另一实施方式的剖面示意图；

图6为本实用新型实施方式另一实施方式的相机模组的剖面示意图；

图7为本实用新型实施方式另一视角的相机模组的平面示意图；和

图8是本实用新型实施方式的电子装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本实用新型的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型的实施方式，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1至图3，本实用新型的相机模组100包括电路板10、光发射单元20和接收单元30。电路板10包括相背的承载面12和连接面14，电路板10开设有贯穿承载面12和连接面14的通孔16。光发射单元20包括散热基板22和光发射器24，散热基板22设置在承载面12上并与通孔16对应，散热基板22的部分结构从通孔16露出，光发射器24设置在散热基板22的与电路板10相背的一侧并与电路板10电性连接，光发射器24用于向目标物体发射光线。接收单元30设置在承载面12上并与光发射单元20间隔，接收单元30用于接收经目标物体反射的光线。

具体地，电路板10开设的贯穿承载面12和连接面14的通孔16的形状可以是圆形、矩形、六边形等，通孔16的形状和散热基板22从通孔16露出的部分结构相匹配，本实施方式中，通孔16的形状为圆角矩形，散热基板22从通孔16露出的部分结构可为伸入通孔16内的凸台结构，该凸台结构被平行于散热基板22的面截得的横截面为圆角矩形；散热基板22从通孔16露出的部分结构可为不伸入通孔16内的平板结构，该平板结构呈圆角矩形并与通孔16对准。光发射器24设置在散热基板22上，光发射器24与电路板10分别设置在散热基板22的两侧，光发射器24与电路板10电性连接。接收单元30与光发射单元20间隔设置，因此，光发射单元20产生的热量对接收单元30的影响较小。光发射单元20向目标物体发射光线后，接收单元30接收经目标物体反射的光线以成像。

本实用新型实施方式的相机模组100将光发射单元20和接收单元30间隔设置，光发射单元20产生的热量对接收单元30的光学性能影响较小，且光发射单元20的热量可通过散热基板22从通孔16快速散掉，散热性能好，进一步降低光发射单元20产生的热量对接收单元30的光学性能的影响。

请继续参阅图1至图3，相机模组100包括电路板10、光发射单元20、导电元件40、接收单元30、电子元器件50、屏蔽罩60、及补强板70。

电路板10可以是柔性电路板10(Flexible Printed Circuit，FPC)、硬质电路板或软硬结合电路板。本实施方式中，电路板10是柔性电路板。

电路板10包括相背的承载面12和连接面14，电路板10开设有贯穿承载面12和连接面14的通孔16。

光发射单元20包括散热基板22和光发射器24。

散热基板22可以是金属基板或陶瓷基板。陶瓷基板由陶瓷材料制成，陶瓷材料包括氮化铝(AlN)单层板、氮化铝(AlN)多层共烧线路板、氧化铝(Al2O3)单层板、氧化铝(Al2O3)多层共烧线路板、及低温共烧陶瓷多层线路板中的任意一种。其中，氮化铝(AlN)单层板的热导系数高达170瓦/米·度(W/(m·K))，相较于传统柔性电路板10的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，氮化铝(AlN)单层板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，而且单层线路板工艺简单，成本低；氮化铝(AlN)多层共烧线路板的热导系数高达170W/(m·K)，相较于传统柔性电路板10的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，氮化铝(AlN)多层共烧线路板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，且可走多层线路，走线多；氧化铝(Al2O3)单层板的热导系数较高，达到24W/(m·K)，相较于传统柔性电路板10的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，氧化铝(Al2O3)单层板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，且单层线路板工艺简单，成本低；氧化铝(Al2O3)多层共烧线路板热导系数较高，达到24W/(m·K)，相较于传统柔性电路板10的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，氧化铝(Al2O3)多层共烧线路板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，且可走多层线路，走线多；低温共烧陶瓷多层线路板热导系数良，达到2.5W/(m·K)，工艺简单成本低，散热效率较高。金属基板由金属材料制成，金属材料包括铜合金金属基板、铝合金金属基板、及不锈钢合金金属基板中的任意一种。其中，铜合金金属基板热导系数高达385W/(m·K)，相较于传统柔性电路板10的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，铜合金金属基板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，而且可走单层线路，工艺简单。铝合金金属基板热导系数高达201W/(m·K)，相较于传统柔性电路板10的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，铝合金金属基板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，且可走多层线路，走线多；不锈钢合金金属基板热导系数较高，达到17W/(m·K)，相较于传统柔性电路板10的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，不锈钢合金金属基板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，且可走单层线路，成本低且工艺简单。本实施方式中，散热基板22为陶瓷基板。

请参阅图4，散热基板22包括散热本体26和散热凸块28，散热本体26包括相背的顶面262和底面264，底面264承载在承载面12上。

散热本体26设置在承载面12上以使散热凸块28从通孔16露出。散热本体26开设有多个连接孔266，散热凸块28和散热本体26可以是一体结构，也即是说，散热凸块28自散热本体26的底面264向通孔16延伸而成。或者，请参阅图5，散热凸块28和散热本体26是分体结构，散热凸块28和散热本体26通过导热胶连接在一起。散热凸块28可以是和散热基板22一样的材质，即均为陶瓷材质，散热凸块28还可以是石墨片、铜箔、导热胶或铜合金块中的任意一种或多种。例如，散热凸块28为石墨片；或者，散热凸块28为铜箔；或者，散热凸块28为导热胶；或者，散热凸块28为铜合金块；或者，散热凸块28为石墨片与铜箔；或者，散热凸块28为石墨片与导热胶；或者，散热凸块28为铜箔与导热胶；或者，散热凸块28为石墨片、铜箔、及导热胶；或者，散热凸块28为石墨片、铜箔、导热胶、及铜合金块。

散热凸块28的形状和通孔16的形状相匹配，本实施方式中，通孔16的形状为圆角矩形，散热凸块28被平行于顶面262的平面截得的横截面为圆角矩形，在散热基板22安装到电路板10上时，在高度方向上，散热凸块28不超过承载面12，换言之，散热凸块28与承载面12齐平或者位于承载面12与底面264之间。请参阅图6，在其他实施方式中，在高度方向上，散热凸块28可超过承载面12，也即是说，散热凸块28伸入通孔16内，可以是：如图6所示，散热凸块28从通孔16内伸出到电路板10外部，从而可直接与手机等电子装置1000的其他部件，例如支架连接，快速将光发射器24产生的热量散失掉；也可以是：散热凸块28部分收容在通孔16内而未从通孔16伸出到电路板10外部(图未示出)。

请参阅图2至图4，光发射器24设置在散热本体26的顶面262上并与电路板10电性连接。光发射器24包括发射基板242、光源244、支架246、光学元件248。

发射基板242也可以金属基板或陶瓷基板，本实施方式中，发射基板24为陶瓷基板，可以快速传导热量。发射基板242包括相背的上表面241和下表面243，下表面243面向顶面262，上表面241形成有第一导电层245，下表面243形成有第二导电层247，第一导电层243和第二导电层247电性连接。具体地，发射基板242开设有多个过孔249，第一导电层245和第二导电层247通过多个过孔249内的导电层(图未示出)电性连接。

光源244设置在第一导电层245上并与第一导电层245电性连接。本实施方式中，光源244可以是激光发射器，激光发射器可为垂直腔面发射激光器(Vertical CavitySurface Emitting Laser，VCSEL)。VCSEL包括半导体衬底及设置在衬底上的发光元件，衬底可以设置单个发光元件，也可以设置由多个发光元件组成的阵列激光器，具体地，为实现TOF成像，多个发光元件可以以规则的二维图案的形式排布在衬底上。

支架246设置在上表面241并与发射基板242形成容置空间252，容置空间252贯穿支架246。

光学元件248设置在支架246上并封闭容置空间252以形成容置腔254。当相机模组100为TOF相机模组时，光学元件248可以是扩散器以用于扩散光源244发出的光线。当相机模组100为结构光相机模组时，光学元件248可以是衍射光学元件以用于将光源244发出的光线扩束成激光图案。

导电元件40设置在顶面262、底面264和连接孔266的内壁，光发射器24设置在顶面262的导电元件40上，第二导电层247与设置在顶面262的导电元件40连接，光发射器24通过第二导电层247与设置在顶面262的导电元件40实现电性连接，然后顶面262的导电元件40与底面264的导电元件40通过连接孔266内壁的导电元件40实现电性连接，设置在底面264的导电元件40与电路板10电性连接，从而通过多层线路实现光发射器24与电路板10的电性连接。

本实施方式中，光发射器24通过表面贴装技术(Surface Mount Technology，SMT)工艺贴装在导电元件40上，同时，散热基板22也通过表面贴装技术(Surface MountTechnology，SMT)工艺贴装在电路板10上，SMT工艺加工难度较低，贴合良率高且容易实现自动化。

导电元件40包括至少一个焊盘42，光发射器24设置在导电元件40的焊盘42上。导电元件40包括至少一个焊盘42，光发射器24设置在焊盘42上。相对于常规的导电线路而言，焊盘42的面积相对较大，焊盘42与光发射器24接触面积大，方便焊接且连接比较牢固，导电元件40、散热本体26、及散热凸块28相配合可以快速的对光发射器24产生的热量疏散和吸收，提升散热效果。

请再次参阅图1至图3，接收单元30包括镜座32和镜头34。

镜座32设置在承载面12上，镜座32和散热本体26间隔设置。镜头34设置在镜座32上。接收单元30用于接收经目标物体反射的光线。

电子元器件50设置在承载面12上，电子元器件50包括电阻、电容、电感、热敏元件、和存储器中的至少一种。相机模组100所需要电子元器件50可根据具体的功能需要进行设置，例如，需要电阻器件调节电流时可设置电阻；再例如，需要实施检测相机模组100工作温度时可设置热敏元件等等，在此不一一列举。

屏蔽罩60设置在承载面12上并罩住电子元器件50，具体地，屏蔽罩60与承载面12共同围成收容腔80，电子元器件50收容在收容腔80内。光发射单元20位于接收单元30和屏蔽罩60之间，屏蔽罩60和光发射单元20间隔设置。屏蔽罩60可以屏蔽光发射器24工作时对电子元器件50的影响(例如由于光发射器24件发出的激光导致电子元器件50的电流、电压等发生变化)，保证电子元器件50的正常工作；相反地，屏蔽罩60可以屏蔽电子元器件50工作时对光发射器24或接收单元30的影响(例如由于电子元器件50导致光发射器24的电流、电压等发生变化；再例如由于电子元器件50导致接收单元30的感光元件的电流、电压等发生变化等)，保证光发射器24的正常工作。

请参阅图7，补强板70设置在连接面14上并与光发射单元20、接收单元30和屏蔽罩60均对应，也即是说，补强板70的在连接面14的投影覆盖光发射单元20、接收单元30和屏蔽罩60在连接面14的投影。补强板70可以是金属，如铜、铁或铜合金等等，方便加工且导热效果好。当然，补强板70也可以是其他材料，只需要满足强度要求及散热要求即可。本实用新型实施方式的补强板70为铜合金补强板70，可以加强电路板10的强度，耐用性好且散热效果佳，还可以起到接地作用。

补强板70开设有与通孔16对应的穿孔72，散热凸块28从穿孔72露出。具体地，本实施方式中，穿孔72为圆角矩形，穿孔72与通孔16的大小基本相同，散热凸块28从穿孔72伸出以与手机等电子装置1000(图8示)的支架连接，快速将光发射器24产生的热量散失掉。

本实用新型实施方式的相机模组100将光发射单元20和接收单元30间隔设置，光发射单元20产生的热量对接收单元30的光学性能影响较小，且光发射单元20的热量可通过散热基板22从通孔16快速散掉，散热性能好，进一步降低光发射单元20产生的热量对接收单元30的光学性能的影响。相机模组100通过屏蔽罩60将电子元器件50收容起来，防止光发射单元20工作时对电子元器件50的影响。另外，相机模组100通过在连接面14设置补强板70，不仅可以加强电路板10的强度，还能提高散热效率并起到接地作用。

请参阅图1和图8，本实用新型实施方式的电子装置1000包括壳体200、相机模组100和处理器300。电子装置1000可以是手机、平板电脑、手提电脑、游戏机、头显设备、门禁系统、柜员机等，本实用新型实施例以电子装置1000是手机为例进行说明，可以理解，电子装置1000的具体形式可以是其他，在此不作限制。相机模组100设置在壳体200内并从壳体200露出以获取深度图像，壳体200可以给相机模组100提供防尘、防水、防摔等保护，壳体200上开设有与相机模组100对应的孔，以使光线从孔中穿出或穿入壳体200。处理器300根据光发射单元20发射激光的时间与接收单元30到接收到目标物体反射的激光的时间之间的时间差(相位差)来计算目标物体不同部位的深度信息以生成深度图像。

本实用新型实施方式的电子装置1000将光发射单元20和接收单元30间隔设置，光发射单元20产生的热量对接收单元30的光学性能影响较小，且光发射单元20的热量可通过散热基板22从通孔16快速散掉，散热性能好，进一步降低光发射单元20产生的热量对接收单元30的光学性能的影响。相机模组100通过屏蔽罩60将电子元器件50收容起来，防止光发射单元20与电子元器件50的相互影响以及电子元器件50对接收单元30的影响。另外，相机模组100通过在连接面14设置补强板70，不仅可以加强电路板10的强度，还能提高散热效率并起到接地作用。而且，壳体200可以对相机模组100起到防尘、防水、防摔等保护作用。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种相机模组，其特征在于，包括：

电路板，所述电路板包括相背的承载面和连接面，所述电路板开设有贯穿所述承载面与所述连接面的通孔；

光发射单元，所述光发射单元包括散热基板和光发射器，所述散热基板设置在所述承载面上并与所述通孔对应，所述散热基板的部分结构从所述通孔露出，所述光发射器设置在所述散热基板的与所述电路板相背的一侧并与所述电路板电性连接，所述光发射器用于向目标物体发射光线；及

接收单元，所述接收单元设置在所述承载面上并与所述光发射单元间隔，所述接收单元用于接收经目标物体反射的所述光线。

2.根据权利要求1所述的相机模组，其特征在于，所述散热基板包括：

散热本体，所述散热本体包括相背的顶面和底面，所述底面承载在所述承载面上，所述光发射器设置在所述顶面上；及

散热凸块，所述散热凸块设置在所述底面上并伸入所述通孔。

3.根据权利要求2所述的相机模组，其特征在于，所述散热凸块与所述散热本体为一体结构；或

所述散热凸块与所述散热本体为分体结构。

4.根据权利要求2所述的相机模组，其特征在于，所述散热基板开设有连接孔，所述散热基板还包括：

导电元件，所述导电元件设置在所述顶面、所述底面、及所述连接孔的内壁上，所述光发射器设置在所述顶面的所述导电元件上并与所述导电元件电性连接，所述底面的所述导电元件与所述电路板电性连接。

5.根据权利要求4所述的相机模组，其特征在于，所述导电元件包括焊盘，所述光发射器件设置在所述焊盘上。

6.根据权利要求2所述的相机模组，其特征在于，所述接收单元包括：

设置在所述承载面上的镜座，所述镜座与所述散热本体间隔；及

设置在所述镜座上的镜头。

7.根据权利要求1所述的相机模组，其特征在于，所述相机模组还包括：

设置在所述承载面上的电子元器件，所述电子元器件包括电阻、电容、电感、热敏元件、和存储器中的至少一种；及

屏蔽罩，所述屏蔽罩设置在所述承载面上并罩住所述电子元器件。

8.根据权利要求7所述的相机模组，其特征在于，所述光发射单元位于所述接收单元与所述屏蔽罩之间，所述屏蔽罩与所述光发射单元间隔。

9.根据权利要求1所述的相机模组，其特征在于，所述相机模组还包括补强板，所述补强板设置在所述连接面上，所述补强板上开设有与所述通孔对应的穿孔，所述散热基板的部分结构从所述穿孔露出。

10.一种电子装置，其特征在于，包括：

壳体；及

权利要求1-9任意一项所述的相机模组，所述相机模组设置在所述壳体上。