摄像头模组,全称CameraCompact Module,简写为CCM。由镜片组、音圈马达、滤光片、传感器、线路板、FPC连接器等组件构成,每个部件各司其职。其中镜片组(LENS)、图像处理芯片(DSP)、传感器(SENSOR)是决定一个摄像头优劣的关键部件。
摄像头模组的关键技术为非球面镜制作技术、光学设计技术和光学镀膜技术。其成像过程就是将光信号数字化的过程。拍摄景物首先通过镜头,到达感光元件(CCD或CMOS),将光信号转换成电信号,然后经过传感器转换成数字信号被输出到一个专门的处理器(DSP), 进行图像信号增强及压缩优化后再传输到手机上,最终转换成我们能够在手机上看到的图片。
摄像头模组的结构介绍
镜片组(LENS)
是一个能够接收光信号并将光信号汇聚于感光器件的装置,它由一组透镜经过精密计算而组成,负责光线的透视和过滤。其功能是透视光线,矫正过滤杂光。主要材质是玻璃和塑料,其中玻璃透镜成像好,价格也高,目前市面上使用最多的还是塑料或者玻塑料混合镜片。
音圈马达(VCM)
由多个零部件组成,负责自动对焦功能。其原理类似于扬声器,在永久磁场内,通过改变马达内线圈的直流电流大小来控制弹簧片的拉伸位置,从而带动镜头运动。
滤光片(IR Filter)
负责过滤红外光,由于图像传感器探测光谱的范围包含了近红外部分,所以需要加入滤光片滤除镜红外,否则成像会偏红。
传感器(SENSOR)
摄像头模组的核心部件,目前主要有CCD和CMOS两种。负责将入射的光信号转换为数字信号,上面一个小方块就是一个像素。
外界光线进入后转化为电能,再透过芯片上的模拟转换器将获得的影像讯号转变为数字信号输出,然后进行对光感的分析、还原色彩、去除杂质等一系列的运算,使得照片能够看起来很清晰。我们平常所说的多少像素指的就是摄像头的分辨率,其数值大小主要由摄像头传感器中的像素点决定。
线路板与连接组件
主要起承载元器件和联通其他电路的作用。
要把这些精密的组件粘接和固定在一起,离不开胶粘剂的使用。目前常见的封装结构主要是COB封装和CSP封装,不同的封装对应的点胶方案也会有所不同。
COB封装
需要使用绝缘贴合胶将裸晶片粘接到基板,加热固化后再打金线连接到基板上。
COB封装涉及到镜头、镜座、传感器、滤光片、线路板等组件的多次组装,封装测试后可直接交由组装厂。具有成像质量高、封装成本低、模组高度低、节约空间等优势。同时也存在制作过程中易受污染、对制作环境要求高,制程长、制程设备成本高,良率低,难维修等缺点。
CSP封装
需要底部填充胶填充芯片锡球与线路板之间的空隙,固化后加固和保护芯片与线路板的连接。
CSP和COB最大的差别在于CSP感光面有一层玻璃保护,基于此,CSP封装对洁净度要求较低,良率也不错且其制程时间短、制程设备成本低。它的缺点则是价格高、模组高、光线穿透率不佳。
现如今手机的发展方向主要是轻量化和多功能化,得益于以摩尔定律为代表的芯片集成技术与先进封装技术,满足了设备在功能增加的同时,更加轻量化。在芯片封装或模组中用到的胶水,对最终产品的性能及可靠性影响极大,所以无论采用哪种封装方式,都必须考虑如下点胶封装难点:
1. 胶点繁杂
手机摄像头模组内部结构复杂精密,多处元器件都需要点胶工艺来完成点胶,粗略估算大致有30多个用胶点。
2. 粘接材质多样
手机摄像头模组内部需要粘接材质多种多样,包括LCP、PET、PC、PBT、PA、FR4、陶瓷、玻璃等,不同的材质以及要求需要应用的胶水也有所不同。
3. 要求复杂
手机摄像头模组内部各个粘接点的要求和目的不同。如镜头与镜座粘接固定胶,要求低收缩率、低应力、不泄露、快速固化;滤光片固定粘接胶,要求能够低温固化,能够粘接玻璃与塑料;镜座与基板粘接、FPC与基板粘接,要求胶水能够低温固化且强度高;传感器、基板粘接,芯片粘接,要求流动性好,可靠性高;镜片粘接镜筒,要求快速固化;Stiffener补强,要求连接铁壳密封并能导通电流VCM;音圈马达要求胶水具有低应力和耐冷热冲击的特性,能够耐受热膨胀系数差异很大的两种材料,能够符合会发生振动的接着需求等。
摄像头模组用胶方案
无论采用哪种封装结构,摄像头模组都有多个用胶点,以下分析摄像头模组常用的用胶解决方案。
镜头与镜座固定胶
镜头与镜头基座调整焦距后,需要用UV胶进行固定,防止焦距变动造成功能不良。
透镜粘接胶
透镜的粘接主要使用UV胶,为了避免胶水在没有固化时流入不透光的缝隙,其使用的胶水粘度和触变性都需要满足一定的要求。
镜片与镜筒固定胶
需要使用快速固化的UV胶,安川新材镜片粘接用胶系列胶水具有固化快、韧性好、抗冲击性强,耐高温高湿,优越的可靠性和稳定性等特点,同时高触变指数可以减少液体迁移和有害物质。
滤光片固定胶
滤光片与镜头基座固定,需要涂一条宽度在0.2~0.3mm的UV胶固定。滤光片的粘接会使用到的UV胶会低温热固或UV加热双固化,采用的方式主要取决于最终的结构设计。
音圈马达封装胶
音圈马达的用胶点比较多,结构设计决定了最终的选择。主要是粘接线圈与支架、磁铁固定、弹片等电子元器件固定,通常采用低温固化胶进行固定。如导电银胶常用于音圈马达和弹簧电气连接、音圈电机端子连接、侧面加强件密封等。
传感器与基板固定胶
感光芯片大,要求低翘曲,需要具备高可靠性、良好的储存稳定性、粘接强度和电性能。通常使用低温热固胶水,通过底部填充胶进行底部点胶填充增强芯片的可靠性。
柔性线路板补强胶
柔性线路板通过UV胶点胶来补强,用来连接铁壳增加密封性与导通电流。
镜座支架与基板固定胶
主要是为了加强柔性线路板与基板连接。镜座支架和镜座的粘接有两种情况,对于定焦相机一般使用低温热固化的胶粘剂,对于变焦相机一般使用UV+加热双固化的胶粘剂,UV+加热双固化胶是一种具有UV和热固化能力的双固化胶粘剂,且能适用于主动对准制程,简称AA制程。
AA制程是一项确定零配件装配过程中相对位置的技术,在组装摄像头每一个零配件时,AA设备将检测被组装的半成品,并根据被组装的半成品的实际情况主动对准,然后将下一个零配件组装到位。
手机单摄像头模组已经到达极限,很多生产厂家将研究开发的方向转向多摄像头,从最初的单摄到双摄、隐藏式摄像头、3Dsensing到多摄等,以此来实现手机摄像头强大的成像能力。另一方面手机摄像头对像素的要求也在不断提高,从过去的几万迅速提升至上亿,在未来的手机摄像头发展中,像素肯定会继续提升,像素的清晰度也会随之增加。这些改变,让手机摄像头用胶量增多的同时对胶水的性能要求也越来越高。
虽然摄像头模组中LENS、DSP、SENSOR是决定性因素,但胶水等辅材的好坏与加工流程是否标准,也能极大地影响到最终的效果。安川新材作为一家专业的胶粘剂生产提供商,专注于电子胶粘剂研发和制造,为客户提供全流程参与的方案解决机制。经过多年发展,目前已有一系列的产品可以满足客户的要求,为摄像头模组提供轻量化、多功能化的同时安全可靠,能够为您找到最适合的胶粘剂解决方案。
注:本文部分图片引自网络内容,如有侵权将立即删除。