具有柔性印刷电路延伸的自动聚焦相机模组的制作方法
【专利说明】具有柔性印刷电路延伸的自动聚焦相机模组
[0001]发明人:Eddie Azuma, Chih Yen Liu, Emerson Yu, David Hsieh, Josh Tsai andPeter Pietranelo
[0002]申请人:DigitalOptics Corporat1n, San Jose, California, United States
[0003]优先权声明
[0004]本申请要求一系列的同时递交的四个专利申请的优先权，这四个专利包括:美国专利申请13/571393，递交日为2012年8月10日，名称为具有紧凑海绵吸收设计的相机模组；美国专利申请13/571395，递交日为2012年8月10日，名称为具有EMI屏蔽的相机模组；美国专利申请13/571397，递交日为2012年8月10日，名称为具有内部导电线迹的自动聚焦相机模组；和美国专利13/571405，递交日为2012年8月10日，名称为具有柔性印刷电路延伸的自动聚焦相机模组。特此并入上述每个优先权申请作为参考。
技术领域
[0005]本发明涉及紧凑型相机模组，该紧凑型相机模组在高效、灵活和耐用的封装环境中，特别具有自动聚焦、和可选的变焦的功能。
【背景技术】
[0006]相机模组可象征性的或者实际上的分为两个主要的组件，即传感器组件和光学组件。如果光学组件的所有的透镜的位置和/或一个或者多个组件透镜的位置相对于图像传感器的位置是固定的，该电子相机为固定聚焦相机。严格固定光学系统意味着只有与相机相距一定距离的被摄物才会在图像传感器上聚焦。固定聚焦相机具有的优点为物理尺寸小、成本低，但是其性能也是受到限制的。特别的，焦距通常设为1.2m，因此，距离为60cm到无限远的被摄物还是清楚的。但是当被摄物的距离小于60cm的时候，图像不是特别的清楚，会出现模糊。可以在较近的距离设定聚焦来解决这个问题，这意味着，远距离被摄物的清晰度会被补偿的下降。
[0007]因此，需要提出一种紧凑型相机模组，在高效、灵活和持久的封装环境中，该相机模组具有自动聚焦、可选的变焦等功能。
【附图说明】
[0008]图1示意性的示出了根据一些实施例的自动聚焦相机模组的截面图，该自动聚焦相机模组包括一组可移动透镜和MEMS驱动器。
[0009]图2A示意性的示出了根据一些实施例的另一示例性的自动聚焦相机模组，该自动聚焦相机模组包括不同组的一个或者多个可移动透镜和MEMS驱动器。
[0010]图2B示意性的示出了一实施例中的相机模组，该相机模组包括两个子部件，两个子部件包括传感器组件和光学组件，这两个组件是连接的或者未连接的，例如，这些组件是可以交换的。
[0011]图3示意性的示出了另一实施例中的自动聚焦相机模组，该自动聚焦相机模组包括另一组一个或者多个移动透镜和MEMS驱动器。
[0012]图4A示意性的示出了一实施例中的自动聚焦相机模组的截面图；该自动聚焦相机模组包括引线键合图像传感器。
[0013]图4B示意性的示出了一实施例中的自动聚焦相机模组的截面图；该自动聚焦相机模组包括倒装芯片图像传感器。
[0014]图5A示意性的示出了另一实施例中的相机模组的截面图，该相机模组具有互连的铜支柱。
[0015]图5B示意性的示出了图5A所示相机模组的平面图。
[0016]图6A-6C示意性的分别示出了一些实施例中的具有特定的外围设备和/或内部组件的相机模组的爆炸图、俯视图和侧视图。
[0017]图7示意性的示出了一实施例中的相机模组的爆炸图，该相机模组包括外壳，该外壳起EMI (Electromagnetic Interference，电磁干扰)屏蔽或者EMI外壳的作用，并且允许封闭的镜筒移动通过聚焦调节光圈，漏光挡板设置了相机光圈，或者漏光挡板限制和围绕了相机模组光圈或者阻挡不需要的杂光通过第一光圈进入或者离开相机模组，同时能够传输需要的曝光。
[0018]图8示意性的示出了具有EMI外壳的相机模组(非爆炸视图的)和分离的(为了说明)图7中的漏光挡板。
[0019]图9不意性的不出了一些实施例中的具有EMI外壳和漏光挡板的相机模组。
[0020]图1OA和1B示意性的示出了一实施例中的自动聚焦相机模组的HMI外壳的俯视图和仰视图，该自动聚焦相机模组具有位于外表面上的EMI涂层，沿内表面分布的导电线迹，该导电线迹用于连接电子驱动器组件到电子焊盘或者印刷电路。
[0021]图11A-11B示意性的示出了一实施例中的自动聚焦相机模组的立体图和爆炸图，该自动聚焦相机模组包括镜筒，该镜筒至少部分在支架内环绕，该支架上具有导电线迹，该导电线迹用于连接电子驱动器组件到电子焊盘或者印刷电路。
[0022]图12示意性的示出了一实施例中的缓冲或海绵吸收相机模组的爆炸图；该相机模组包括设置在图6A-11中的EMI外壳和相机模组的自动聚焦光学组件之间的多个海绵。
[0023]图13A-13B示意性的示出了一实施例中的x-y-z压缩海绵吸收相机模组的组装图和部分爆炸图。
[0024]图14A示意性的示出了一实施例中的x-y-z压缩海绵吸收相机模组的截面图。
[0025]图14B示意性的示出了一实施例中的海绵吸收相机模组，该相机模组示出了在Z-压缩之前的有利的空的海绵Z-压缩间隙，结合初始海绵Z-长度与该间隙的设计能够最优化保护弹性。
[0026]图14C示意性的示出了 Z-方向压缩后，图14B中的相机模组，其示出了一实施例中的有利的协同相机模组结构中的填满的海绵Z-压缩间隙和缩短的压缩海绵Z-长度。
[0027]图15A-15C示意性的示出了一实施例中的在FPC弯折之前(15A)和弯折之后(15C)的相机模组，其中，相机模组物理的或者电子的连接于可弯曲的，柔性传感器末端的柔性印刷电路(FPC)，其中，FPC包括一个或者多个导电侧焊盘，其用于电接触于相机模组的镜筒的图像末端的驱动器焊盘。
[0028]图16A-16B示意性的示出了一实施例中的相机模组，FPC弯折前和FPC弯折后分别示于图15A和图15C，其中，FPC电连接于驱动器触点和连接于漏光挡板，例如，作为图6A和7-9中所示的实施例的替换。
【具体实施方式】
[0029]在一些实施例中，提供紧凑型相机模组，紧凑型相机模组包括图像传感器，图像传感器用于连接柔性印刷电路以启动相机模组，并发送图像传感器获取的图像，紧凑型相机模组还包括与图像传感器对齐的光学组件，光学组件包括多个透镜。至少一个可移动透镜与驱动器相连接，例如与MEMS驱动器相连接，以形成光学系统，该光学系统用于沿着光路自动调整至少一个可移动透镜的位置，以使位于相机模组的自动对焦范围内的被摄物聚焦到图像传感器上。紧凑型相机模组包括EMI外壳，EMI外壳用于收容光学组件(opticaltrain)并且屏蔽对相机模组组件的电磁干扰(EMI)。EMI外壳在里面设置了聚焦调节光圈，该光圈是足够大的，以允许光学组件的被摄物的末端至少部分突出于自动聚焦范围的一端。具有挡板光圈设置于其中的漏光挡板在光路上与聚焦调节光圈部分重合。漏光挡板包括EMI屏蔽材料，在光路的方向上，该EMI屏蔽材料与聚焦调节光圈部分重合，但在光路的方向上，EMI屏蔽材料位于自动对焦范围之外。
[0030]光学组件的一个或者多个透镜可设置在镜筒内。镜筒设有有至少一个可移动的透镜。镜筒可以与固定在其中的透镜一起移动，和/或一个或者多个透镜可在镜筒内移动。
[0031]EMI外壳可包括EMI涂层。或者，EMI外壳可由导电、半导体和/或其它EMI屏蔽材料形成。漏光挡板也可包括导电、半导体或其它的EMI屏蔽材料以对相机模组组件提供额外的EMI屏蔽。漏光挡板的导电材料可包括碳，例如碳羽毛(carbon feather)材料。可使用导电胶将漏光挡板粘结到外壳，例如，粘结到外壳的外面或者内部凹陷处。
[0032]另一自动对焦数字相机模组包括外壳、位于外壳内的图像传感器、位于外壳内的光学组件，光学组件与图像传感器相对齐，并且定义了光路，光学组件包括多个镜头，多个镜头中包括至少一个与镜头驱动器连接的可移动镜头，该镜头驱动器用于沿光路移动至少一个可移动透镜以将主体聚焦到相机模块的自动对焦范围内的图像传感器上。柔性印刷电路(FPC)包括与图像传感器相连的传感器部分，该传感部分用于启动相机模组和承载电子信号。电子信号包括由图像传感器获取的数字图像。当FPC从传感器端到被摄物端围绕相机模组折叠时，FPC还包括与传感器部分间隔开的延伸部分，该延伸部分包括电接触焊盘，该电接触焊盘用于电连接到透镜驱动器以承载透镜驱动器控制信号。
[0033]柔性印刷电路包括位于传感器部分和延伸部分之间的中间部分，该中间部分封闭相机模组的至少一侧。延伸部分可与相机模组的被摄物的末端相连接，并且与传感器部分相对，传感器部分与相机模组的传感器末端相连。外壳的外表面上可包含电磁干扰(EMI)涂层。
[0034]外壳里面可设置聚焦调节光圈，该光圈足够大以允许光学组件的被摄物的末端至少部分从自动对焦范围的一末端突出。漏光挡板可与光学组件的被摄物的末端的自动对焦范围之外的聚焦调节光圈部分重叠。漏光挡板内可设置有挡板腔，挡板腔比聚焦调节光圈小，以允许光线进入相机模组从而获取图像。
[0035]自动聚焦数字相机提供有另一紧凑型相机模组，该数字相机包括外壳，外壳用于容纳成像光学器件和用于获取图像以及发送图像的数字电子器件，外壳可屏蔽对电子组件的电磁干扰(EMI)。光学组件连接并对齐于图像传感器，光学组件用于定义光路以将主体聚焦到位于光学组件的聚焦平面处的图像传感器。柔性印刷电路与图像传感器相连接，以承载包括图像传感器获取的数字图像的电子信号。漏光挡板与柔性印刷电路相连，并且设置挡板腔，挡板腔与图像传感器相距预设的距离，使得将FPC折叠到外壳上时，漏光挡板设置在光学组件的主体侧，挡板腔与光路重叠。
[0036]FPC可用于，当将FPC折叠到外壳上时，设置在光学组件主体侧的电接触焊盘与FPC电连接。透镜驱动器控制信号从FPC传输到透镜驱动器。漏光挡板可用于阻挡环境光从外壳内的聚焦调节光圈进入相机，以允许光学组件的被摄物的末端至少部分从自动聚焦范围的一端突出。漏光挡板可包括导电或半导体材料的EMI屏蔽，例如碳。设置在漏光挡板中的挡板腔比聚焦调节光圈小，以允许光进入相机模组来获取图像。柔性印刷电路可包括位于传感器部分与延伸部分之间的中间部分，中间部分封闭相机模组的至少一侧。
[0037]自动对焦的数字相机的紧凑型相机模组包括外壳，外壳用于收容成像光学器件和数字电子器件，成像光学器件和数字电子器件用于获取和传输图像，外壳用于屏蔽对电子器件的电磁干扰(EMI)。光学组件与图像传感器相连并对齐，光学组件包括多个透镜，多个透镜用于定义外壳内的光路以将主体聚焦到设置在光学组件的聚焦平面上的图像传感器上。MEMS驱动器连接于光学组件的至少一个可移动透镜，该可移动透镜可移动通过相机模组的自动对焦范围，通过将图像传感器组件与紧凑型光学模组对齐可形成相机模组的自动对焦范围。柔性印刷电路与图像传感器相连，以用于承载包括图像传感器获取的数字图像的电子信号。FPC包括延伸部分，延伸部分用于，当折叠FPC到外壳上时，设置在光学组件的主体侧的一个或者多个电接触焊盘与FPC延伸部上的电接触焊盘相点连接，MEMS驱动器控制信号从FPC发送到MEMS透镜驱动器。
[0038]外壳内设有具有预设形状的聚焦调节光圈，该光圈用于允许光学组件的被摄物的末端至少部分突出于自动聚焦范围的一端。其中，FPC延伸部分包括漏光挡板，漏光挡板与聚焦调节光圈部分重合，以阻挡不需要的光进入外壳，外壳设置在光学组件的被摄物的末端的自动对焦范围之外。
[0039]另一自动对焦数字相机模组包括外壳，该外壳具有用于封闭相机模组的外表面，还包括内部框架、夕卜壳内的图像传感器、以及与外壳的内部框架相连