相機模塊及其製造方法

2023-07-02 07:39:36 1

專利名稱：相機模塊及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種電磁致動地透鏡驅動設備的製造方法，其應用於諸如行動電話、 個人數字助理以及其他類似設備的電子設備中的相機模塊。
背景技術：
手持式、可攜式電子設備對包含攝像頭的市場需求日益增長。行動電話、個人數字助理(PDA)、手寫板以及其他可攜式電子設備通常包括至少一個攝像頭，在某些情況下包括多個攝像頭。消費者存在有在可攜式電子設備中增加攝像頭的需求。因此，對於這類設備也存在增加相機模塊的製造的需求。同時，刺激了在提高製造過程的產量的同時減少製造相機模塊的成本。
另外，消費者的需求要求此類攝像頭的改進的圖像質量。一般說來，通過在圖像傳感器內增加像素來提高圖像質量，並且隨著像素增加，需要有一個與相機模塊相關聯的自動對焦功能來輸出高質量圖像。事實上，手持式電子設備中使用的所有相機模塊目前都包括一個自動對焦功能。移動電子設備的攝像頭中使用的自動對焦致動器通常有兩種類型。 一種是利用了音圈馬達、壓電體或者微機電系統(MEMs)技術的透鏡運動型自動對焦致動器。第二種是利用了液體透鏡以及固態電-光設備的透鏡改進型自動對焦致動器。本發明涉及透鏡運動型自動對焦致動器系統，並且更具體地涉及利用了與自動對焦系統相連的諸如用於音圈馬達的永磁體的那些透鏡運動型自動對焦致動器系統。
圖I是具有透鏡運動型自動對焦致動器的音圈馬達(VCM) 10的示意性示例的透視圖。圖2是VCMlO的分解圖。概括地，VCMlO包括軸向可移動透鏡12、框架構件14、音圈馬達上端簧16、電磁幹擾(EMI)屏蔽件18、磁軛20以及基座22。在圖3中以橫截面形式示出了 VCMlO的示意性示例。音圈馬達用於調整透鏡12的位置。概括地，關於透鏡12位置的調整，VCM包括安裝到磁軛20的一個或更多個永磁體24和與透鏡殼體28相聯的線圈26。 線圈26包括若干匝導線，並且從永磁體24向內沿徑向設置。通過驅使電流通過線圈26，產生與永磁體24的磁場相互作用的電磁場，以移動透鏡12並且沿其光軸30向外或向內驅動透鏡12。改變線圈26內的電流流動方向導致透鏡在相反的方向上移動。沿其光軸30朝向或遠離圖像傳感器(未示出)來移動透鏡，將目標圖像聚焦於圖像傳感器上。一個或更多個簧16用來協助保持透鏡12在VCMlO中且相對於圖像傳感器(未示出)的定位，並且用來提供音圈馬達施加在透鏡12上的運動的已知阻力或反向力。
永磁體24通常採用環形或圓柱形的形式，或者可包含多個圍繞磁軛20內壁周界布置的弧形磁體。永磁體或磁體產生或建立一個始終存在的磁通量場。相比之下，當電流流過線圈時，與磁軛結合的線圈也產生一通量場。該後一通量場產生所謂的電磁幹擾(EMI)， 這可能反而影響附近或相鄰的電路。EMI屏蔽件18被設計用於當VCM安裝在電子設備中並且在運行中電流流過線圈時減少EMI對周圍電子裝置的不利影響。
然而在製造中，由永磁體建立的磁通量場反而影響著製造過程，並且潛在地影響包含VCM的相機模塊的可接受成品率。更具體地，來自於在音圈馬達內部的、相鄰或鄰近設置的音圈馬達或相機組件中的永磁體的排斥力或磁幹擾可導致音圈馬達或相機組件物理移位或移動。這尤其成問題的是在將VCM粘附於印刷電路板或基板上的圖像傳感器的製造步驟中，其中粘合劑被用於將這兩個部件粘合至印刷電路板以創建相機模塊。VCM相對於圖像傳感器的對準是獲得輸出合格圖像的攝像頭的關鍵步驟。如果圖像傳感器和VCM未合適地對準，反而影響因而產生的圖像質量，並且由未對準VCM和圖像傳感器而形成的相機模塊也無法通過質量測試，並且無法組裝進電子設備中。由此，必須注意將VCM和相關的圖像傳感器與相鄰或鄰近設置的VCM和相關圖像傳感器分開足夠的距離，使得在粘合劑充分固化前，附近永磁體的排斥力或磁幹擾不會致使音圈馬達相對於其相關的圖像傳感器變動位置。由於在相鄰或鄰近的VCM和相關的圖像傳感器之間需要適當的間距，因此在任意特定製造過程中可以一次處理的VCM和相關圖像傳感器的最大數量在物理上是有限的。而且， 存在的EMI屏蔽件18沒有設計為用於解決這一問題，而是僅設計為當電流在線圈中流動時限制由線圈和磁軛引起的電磁通量。發明內容
根據本發明的一個實施例，提供了一種製造相機模塊的方法，包括提供多個固定至基板的圖像傳感器，大致繞每個圖像傳感器的周界將粘合劑塗覆至基板，提供第一音圈馬達和相關的可移動透鏡，將磁屏蔽件聯接到第一音圈馬達和透鏡，將第一音圈馬達、透鏡以及相關的磁屏蔽件設置在與第一圖像傳感器相聯的粘合劑上，提供第二音圈馬達和相關的可移動透鏡，將第二磁屏蔽件聯接到第二音圈馬達和透鏡，並且將第二音圈馬達、透鏡以及相關的磁屏蔽件緊鄰第一音圈馬達、透鏡以及相關的磁屏蔽件設置，其中分開第一音圈馬達和第二音圈馬達的距離由於磁屏蔽件的存在而減小。因此，組裝在基板上的相機模塊數量對照於沒有磁屏蔽件時組裝在基板上的相機模塊數量可以有所增加。
根據本發明的第二實施例，在粘合劑固化用於將第一音圈馬達與第一圖像傳感器結合之後，與各自音圈馬達和透鏡相關的磁屏蔽件可以重新用於不同的音圈馬達和透鏡。
根據本發明的另一實施例，在音圈馬達設置在與圖像傳感器相聯的粘合劑上之後，磁屏蔽件聯接到音圈馬達。替代地，在音圈馬達設置在與圖像傳感器相聯的粘合劑上之前，磁屏蔽件聯接到音圈馬達。
在本發明的再一實施例申，磁屏蔽件保持與音圈馬達相聯，並且作為相機模塊的一部分包括在最終電子設備中。
在本發明的再一實施例中，多個磁屏蔽件包括單一的、整體的結構。
在本發明的又一實施例中，音圈馬達的電磁幹擾屏蔽件從音圈馬達組件中除去， 並且被磁屏蔽件所代替。
如本文所使用的，術語相機模塊指的是結合至印刷電路板或基板的單獨的音圈馬達、透鏡和相關的圖像傳感器。安裝在一個單獨的印刷電路板或基板上的多個音圈馬達和相關的透鏡以及圖像傳感器則被稱為一個印刷電路板上的相機組件。
本發明內容既不打算也不應該被看作是本發明的全部外延和範圍的代表。此外， 本文中做出的對「本發明」的引用或其中方面應當理解為意指本發明的某些實施例，並且不必將所有實施例視為局限於特定的描述。在發明內容和


以及具體實施方式
中以不同的詳細程度闡述了本發明，並且不打算通過包含或不包含該發明內容中的元件、部件等來限制本發明的範圍。

包含於說明書並且組成說明書一部分的附示了本發明的實施例，並且與上文給出的本發明的概括描述以及下文給出的附圖的詳細描述一起用於說明這些發明的原理。
圖I是具有透鏡運動型自動對焦致動器的音圈馬達的透視圖。
圖2是圖I中音圈馬達的分解透視圖。
圖3是圖I中音圈馬達的橫截面圖。
圖4是印刷電路板的一部分的頂視圖，進一步描述了圖像傳感器和粘合劑圖案。
圖5是印刷電路板或基板上的一對相鄰相機組件的橫截面平面圖。
圖6是由兩個相鄰音圈馬達的永磁體產生的排斥力的透視圖。
圖7是印刷電路板或基板上用於粘合劑固化的相機組件布局的頂視平面示意圖。
圖8是音圈馬達和磁屏蔽蓋的分解圖。
圖9是印刷電路板或基板上的包括磁屏蔽蓋的相機組件的示意性布局的頂視平面圖，並且示出了用於粘合劑固化的相機組件的更緊密布置。
圖10是用於多個音圈馬達的單個磁屏蔽蓋的橫截面圖。
應當理解，這些圖不一定是按照規定比例的。在某些情況下，對於理解本發明不需要的細節或者使得其他細節難以認知的細節可被省略。當然應當理解，本發明並不局限於本文圖示的特定實施例。
具體實施方式
轉向圖4，示出了印刷電路板或基板32的一部分的頂視圖。還示出了用於相機組件的六個分立的區域。諸如互補金屬氧化物半導體(CMOS)或電荷耦合器件(CCD)的三個圖像傳感器34固定至基板32。如進一步示出的，環氧樹脂或其它粘合劑36繞著每一個傳感器34設置。
作為製造過程的一部分，通過將VCMlO設置在與各個圖像傳感器34相聯的粘合劑圖樣36上使音圈馬達10固定至基板32。這可由諸如貼片機(pick and place machine) 的機器人完成或者手動完成。然後，整個基板32放置在回流爐內，用於促成粘合劑36的固化，使得VCM和圖像傳感器有效地結合在一起從而形成相機組件。作為設置和固化步驟的一部分，最好如圖5所示，透鏡12的光軸30與圖像傳感器34的光軸38對準至關重要。如果光軸30和38偏斜或未對準,完成的相機模塊不可能通過質量測試。VCMlO相對於圖像傳感器30的設置可以直接影響到相機模塊提供適當聚焦的圖像的能力。因此，在固化階段之前或在固化階段期間，VCM相對於傳感器的位置不變是基本步驟。
在固化粘合劑之後，相機組件被分開或分割成單獨的相機模塊。孔或洞40形成在基板32中，並且限定每個分立的區域。孔40有助於將相機組件10相互分割開來，用於接下來的測試以及組裝成成品電子設備。
在固化的過程中，由於VCM在基板32上的接近性，每個VCM內的永磁體24可以與相鄰的VCM中的永磁體24相互作用。這在圖6中概略地進行了描述，圖6示出了兩個相鄰的VCMlO之間的排斥力。由於排斥力或磁幹擾，相鄰VCM中的永磁體可以相互作用，並導致在粘合劑36固化之前一個或更多個透鏡12相對於相關的圖像傳感器34物理移動。結果， 透鏡12的光軸30以及圖像傳感器34的光軸38可能變得偏斜或者未對準，藉此反而降低由此產生的相機模塊的圖像質量。為了避免此類不利的相互作用並避免製造產量的減少或損失，各個圖像傳感器34在印刷電路板32上間隔設置一安全距離，以減少當VCM設置在印刷電路上時VCM之間的這個不利的相互作用。在圖7中示出了印刷電路板的示意性示例， 印刷電路板具有64個分立區域42，用於相對於VCMlO粘附圖像傳感器34來製造相機組件。 如圖所示，基板32包括四個4X4陣列的相機組件10。在這個實施例中，基板32近似為62 毫米乘以237毫米，單個VCMlO典型地為8. 5毫米乘以8. 5毫米。如圖5和圖7中所示，VCM 以距離「d」分隔開來。為了避免或大幅減少相鄰VCM中永磁體的排斥作用，圖7所示的陣列中的距離「d」近似為4. 5毫米。通過該定位和布局，VCMlO覆蓋了近似32%的印刷電路板32表面面積,並且64個相機組件可以同時固化在單個基板32上,沒有會導致相鄰VCM非預期運動的磁幹擾。根據本發明，可以通過將磁屏蔽蓋44添加到每個VCMlO來大大抑制或控制永磁體22的排斥力。在圖8中示出了該磁屏蔽件的圖示。在VCM設置在粘合劑圖案 36上之前，磁屏蔽蓋44設置成覆蓋相機模塊，其中粘合劑圖案36布置在基板32上。磁屏蔽蓋44抑制並且控制永磁體產生的磁通量。如圖所示，屏蔽件包括四個與VCM側壁48的尺寸總體匹配的側壁板46。上面板50示出有一開口 52，使得其不會妨礙透鏡12的光學機能。磁屏蔽蓋44所用材料的一種例子是Co- Netic 金屬箔產品、AA6F006-4型號，由伊利諾州本森維爾(Bensenville)市的Magnetic Shield公司生產,具有O. 15毫米的厚度。 厚度範圍從大約O. 05毫米到O. 25毫米的金屬箔可以用最小的加工成本提供有效的屏蔽。 應當了解，這種材料的許多替換形式是有效的，更厚的屏蔽件提供了更好的屏蔽效果。
下文表I中陳列了相同結構的兩個相鄰VCM以毫米為單位的排斥距離的對比。進行了 15次試驗，涉及相同結構的30個VCM。在第一組試驗中，在合適的位置沒有磁屏蔽蓋 44的情況下測定排斥距離。在第二組試驗申，在合適的位置有磁屏蔽蓋44的情況下測定排斥距離。為了該試驗，前面確定的Co-Netic金屬箔AA6F006-4具有O. 15毫米厚度。
權利要求
1.一種製造相機模塊的方法，每個相機模塊包括音圈模塊、透鏡和圖像傳感器，所述方法包括 a.提供一基板，具有多個固定至所述基板的単獨的圖像傳感器，每個圖像傳感器具有周界； b.將粘合劑塗覆至鄰近所述圖像傳感器周界的所述基板； c.將包括至少ー個永磁體的第一音圈模塊設置在與第一圖像傳感器相聯的所述粘合劑上； d.將第一磁屏蔽件聯接到所述第一音圈模塊以減少射出所述第一音圈模塊的磁通量; e.將包括至少ー個永磁體的第二音圈模塊聯接在與第二圖像傳感器相聯的所述粘合劑上，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器在所述基板上彼此相鄰； f.將第二磁屏蔽件聯接到所述第二音圈模塊以減少射出所述第二音圈模塊的磁通量; 其中，由於存在所述第一磁屏蔽件和第二磁屏蔽件，所述基板上所述第一音圈模塊和第二音圈模塊之間的距離減小，並且設置在ー個基板上的音圈模塊的總數增加。
2.如權利要求I所述的方法，其中，將第一磁屏蔽件聯接到第一音圈模塊的步驟包括在所述第一音圈模塊設置在與所述第一圖像傳感器相聯的所述粘合劑上之前，將所述第一磁屏蔽件相對於所述第一音圈模塊設置。
3.如權利要求2所述的方法，其中，將第二磁屏蔽件聯接到第二音圈模塊的步驟包括在所述第二音圈模塊設置在與所述第二圖像傳感器相聯的所述粘合劑上之前，將所述第二磁屏蔽件相對於所述第二音圈模塊設置。
4.如權利要求I所述的方法，其中，將所述第一音圈模塊和第二音圈模塊設置在與所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器相聯的所述粘合劑上的步驟包括將與所述第一音圈模塊相關的透鏡的光軸與所述第一圖像傳感器的光軸對準，並且將與所述第二音圈模塊相關的透鏡的光軸與所述第二圖像傳感器的光軸對準。
5.如權利要求I所述的方法，還包括將所述粘合劑固化。
6.如權利要求5所述的方法，還包括將所述第一音圈模塊、第一圖像傳感器和相聯接的基板從剩餘的基板中分割出來，並且使所述第一音圈馬達和第一圖像傳感器接受測試。
7.如權利要求6所述的方法，還包括將所述第一音圈馬達和第一圖像傳感器組裝進包括攝像頭的電子設備中。
8.如權利要求7所述的方法，還包括在將所述第一音圈馬達和第一圖像傳感器組裝進電子設備中之前，去除所述第一磁屏蔽件。
9.如權利要求8所述的方法，還包括在接下來的製造過程中，將所述第一磁屏蔽件重新用於不同的音圈模塊。
10.如權利要求I所述的方法，其中，所述第一磁屏蔽件和第二磁屏蔽件包括具有大約O.05毫米至O. 25毫米厚度的金屬箔。
11.如權利要求I所述的方法，其中，分開所述第一音圈馬達和所述第二音圈馬達的距離大約在I. O毫米至4. O毫米之間。
12.如權利要求I所述的方法，其中，所述第一磁屏蔽件和第二磁屏蔽件包括分開的結構。
13.如權利要求I所述的方法，還包括將每一基板単元區域的音圈馬達和圖像傳感器子組合的數量増加大約百分之一至百分之五十。
14.一種組合 a.包含磁軛的第一音圈馬達，所述第一音圈馬達包括永磁體、電磁體、框架和彈簧； b.第一透鏡，在所述永磁體和電磁體的影響下在所述框架和磁軛內可移動；以及 c.第一磁屏蔽件，設置在所述永磁體的外部，以限制所述磁屏蔽件外界的永磁體產生的磁場。
15.如權利要求14所述的組合，還包括一基板和固定至所述基板的第一圖像傳感器。
16.如權利要求15所述的組合，其中，所述第一音圈馬達粘附至所述基板，並且第一透鏡的光軸與所述第一圖像傳感器的光軸對準。
17.如權利要求16所述的組合，還包括 a.包含磁軛的第二音圈馬達，所述第二音圈馬達包括第二永磁體、第二電磁體、第二框架和第二彈簧； b.第二透鏡，在所述第二永磁體和第二電磁體的影響下在所述第二框架和第二磁軛內可移動； c.第二磁屏蔽件，設置於所述第二永磁體的外部以限制所述第二磁屏蔽件外界的第二永磁體產生的磁場；以及 d.第二圖像傳感器，固定至鄰近所述第一圖像傳感器的基板； 其中，所述第二音圈馬達粘附至所述基板，並且所述第二透鏡的光軸與所述第二圖像傳感器的光軸對準。
18.如權利要求17所述的組合，其中，分開所述第一音圈馬達和第二音圈馬達的距離大約在O. 20毫米至4. O毫米之間。
19.如權利要求18所述的組合，其中，分開所述第一音圈馬達和第二音圈馬達的距離大約為I. 75毫米。
全文摘要
本發明提供了一種用於製造相機模塊的方法，該相機模塊用於諸如行動電話的可攜式電子設備。更具體地，在利用了透鏡運動型自動對焦致動器的相機模塊中，如果不同音圈馬達的永磁體設置得過近，則與應用於自動對焦系統的音圈馬達相聯的永磁體產生可以幹擾圖像傳感器結合至相機模塊的過程的磁通量。在製造過程中，將磁屏蔽件整合到製造工藝中以限制或控制永磁體產生的磁通量會允許音圈馬達更緊密地設置在一起。這提高了製造生產量並減少了成本。
文檔編號H04N5/232GK102981239SQ20121043045
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者H·W·普恩, G·C·濤, Y·T·奧伊 申請人:弗萊克斯電子有限責任公司