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手机摄像头模组用胶浅析

手机轻量化、多功能化的发展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。安川新材作为一家专业的胶粘剂生产提供商,提供客户全流程参与的方案解决机制,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。

每周洞察 09月07日

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。

摄像头模组结构图

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。

手机摄像头模组

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。

手机摄像头

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。

摄像头模组用胶点

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。

摄像头模组

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。

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