手机相机模组市场发展研究报告Word文档下载推荐.docx
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光学设计及制造挑战包括三个方面。
一是由于用于混合镜头的玻璃供货货期长，可选材料少、量大、时间短，再加之设计和制造困难，使大量的加急订货面临较大挑战。
二是高精度，尺寸要求已经提高到微米数量级，如对5微米到10微米的要求。
三是小型CRA使紧凑设计很困难。
目前出现了一种液体镜头，该镜头的核心部分由水和油组成。
在电压的作用下，其形状会发生改变，完成变焦拍摄和自动调焦。
使用这种镜头的手机，只要在镜头中加入几滴油或者水，就可以让镜头立即自动变焦，并且准确地把焦点放在需要拍照的物体上。
现在拍照手机被频繁地使用，但是固定焦距的镜头无法有效地聚焦在很短的距离内，这就使得从报纸杂志上拍摄一些信息变得很困难。
随着拍照手机镜头的像素不断提升，固定焦距已经不能满足高像素CCD或者COMS镜头的聚焦要求。
而那些光学变焦拍摄的手机现在价格还十分昂贵，并且体积很大。
据悉，这种液体镜头的成本比普通光学变焦镜头要低很多，而且从使用效果上来看也是非常令人满意的。
但是由于其受环境影响很大，因此在技术方面还不是特别成熟，实际应用还有一定困难。
二、传感器（sensor）
影像传感器是拍照手机的核心模块，拍照手机的激增带动了影像传感器市场的飞涨。
CCD与CMOS传感器是当前用于数码拍照功能的两种主流影像传感器。
与CCD技术相比，CMOS是后起之秀。
随着数码摄像机、数码相机及拍照手机等高、中、低端影像产品种类的不断丰富，一度由CCD独霸相机传感器市场的局面发生了改变，CMOS传感器后来居上。
凭借成本低、体积小等优势，当前拍照手机模块以CMOS传感器为主导，而在高端数码相机领域，CCD传感器以高像素见长。
在高端领域，CMOS传感器的扫描速度较慢，400万像素以上相机设计需要加上快门，增加整体系统设计成本，因而在高像素应用上反而受到限制。
未来CMOS传感器的发展策略在于如何定位，也就是如何在高端和CCD相比有独到之处。
拍照手机对影像传感器模块小型化、低功耗及高像素的需求，使CMOS影响传感器成为拍照手机的更加选择。
CMOS影像传感器有几个方面的优势，如更低的成本、简单的设计、强大的创新能力以及小尺寸、低功耗特性等。
另外，CMOS在两百万画素以下的量产技术已经渐趋稳定，也成为其进入拍照手机市场的重要砝码。
手机上的传感器与老式相机中的胶卷功能相似，它可以将光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由手机内部的存储器保存。
传感器决定了像素的多少，像素的多少又决定能成像的大小，一个像素就是一个CMY三原色色彩点阵，一幅图像是由很多这样的点阵组成的，它和清晰度是有关系，但是对于现在像素越来越高的手机来说，清晰度还要取决于观看的介质。
图表2手机上的背照式CMOS传感器
如果像素在一个级别，成像质量就取决于传感器和镜头质量，甚至与RAW（CMOS得到的原始数据）转换为JPG计算的计算过程有关。
目前，市面上手机使用的主流相机传感器有两种类型，CCD和CMOS，受制于多种因素，目前手机使用的传感器多为CMOS。
CCD/CMOS传感器的尺寸很大程度上影响了相片的成像质量，传感器尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。
单反相机中的传感器尺寸要比卡片机大很多，佳能EOS1Ds系列和尼康FX系列的传感器尺寸为36mm×
24mm，达到了35mm胶卷的成像面积，称之为全画幅相机，当然成像质量更好。
一般情况下，500万像素的背照式CMOS要比800万像素传统CMOS的拍照效果好。
但是，大尺寸的传感器需要更多的空间装配，在手机这样“稀土如金”的设备上，还是不要奢望拥有太大传感器。
诺基亚N8采用的传感器尺寸为1/1.83英寸，成为目前传感器尺寸最大的手机之一。
图表3CCD感光元件
CCD是电荷耦合组件（ChargeCoupledDevice）的简称，它内部的半导体材料能把光线转变成电荷，转换成数字信号压缩以后保存起来就变成我们存储卡中的照片了，中间的过程非常复杂。
CCD就像传统相机的底片一样的感光系统，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面产生电流，将感应到的内容转换成数码资料储存起来。
CCD像素数目越多、单一像素尺寸越大，收集到的图像就会越清晰。
图表4CMOS感光元件
CMOS则是附加金属氧化物半导体组件（Complementaryetal-OxideSemiconductor）的简称，它和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。
只是CMOS是利用硅和锗这两种元素所做成半导体，原理与CCD没有太大的区别。
Ø
速度有所差别
CCD传感器需在同步时钟的控制下以行为单位一位一位的输出信息，速度较慢；
而CMOS传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图象信息，速度比CCD快很多。
耗电量区别对手机影像明显
CCD传感器电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；
CMOS传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势，对于电量本来就不足的手机来说更具优势。
成像质量不同
CCD传感器制作技术起步较早，技术相对成熟，采用PN结合二氧化硅隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS传感器有一定优势。
由于CMOS传感器集成度高，光电传感元件与电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较为严重，噪声对图象质量影响很大。
在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜
到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下。
而CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多手机生产厂商采用的都是CMOS镜头。
现在，市面上大多数手机都采用的是CMOS摄像头，极少数也采用了CCD摄像头。
三、后端图像处理芯片（BackendIC）
数字信号处理芯片DSP是摄像头中最重要的组成部分，它的作用是：
将感光芯片获取的数据及时快速地传到电脑中并刷新感光芯片，因此控制芯片的好坏，直接决定画面品质（比如色彩饱和度、清晰度）与流畅度。
四、软板（FPC）
Finger厚度较薄、成本低，然而易损伤折断、接触不良及安装可靠度较低等方面的不足。
Connector优点是快速插拔容易、可靠度高，缺点是制程较繁杂、元件成本高、厚度较高。
软硬板比较：
软板轻薄，可弯折成型，缺点是成本高、可靠度较低；
硬板坚固、制程容易、通用COB与CSP，缺点是厚度较高、成型限制。
智能型手机的功能增加很多，包括触控屏、GPS、WLAN等。
同时增加各种特殊传感器，如加速度传感器，倾角传感器、陀螺仪、磁传感器、压力传感器灯。
这些新增加的功能或传感器多以模块形式出现，这就必须靠软板或软硬板来连接。
此外考虑到内部布局与体积，天线、电池、扬声器和听筒也需要软板或软硬板来连接。
iPhone虽然是直立式手机，但使用的软板数高达10～15片，比一般手机的5～7片多出一倍。
第二节相机模组组装工艺
一、CSP（ChipScalePackage）
1、简介
CSP（ChipScalePackage），是芯片级封装的意思。
CSP封装最新一代的内存芯片封装技术，其技术性能又有了新的提升。
CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1:
1.14，已经相当接近1:
1的理想情况，绝对尺寸也仅有32平方毫米，约为普通的BGA的1/3，仅仅相当于TSOP内存芯片面积的1/6。
与BGA封装相比，同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍。
CSP封装内存芯片的中心引脚形式有效地缩短了信号的传导距离，其衰减随之减少，芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升，这也使得CSP的存取时间比BGA改善15%-20%。
在CSP的封装方式中，内存颗粒是通过一个个锡球焊接在PCB板上，由于焊点和PCB板的接触面积较大，所以内存芯片在运行中所产生的热量可以很容易地传导到PCB板上并散发出去。
CSP封装可以从背面散热，且热效率良好，CSP的热阻为35℃/W，而TSOP热阻40℃/W。
ChipScalePackage是芯片尺寸封装，它是新一代的芯片封装技术，是继TSOP、BGA之后的又一种新的技术。
20世纪60年代，DIP封装后产品大约是裸芯片大小的100倍。
从那时开始，封装技术的不断发展使得封装面积和芯片面积之比逐渐降低到4~5倍。
CSP封装的产品面积，大约是芯片面积的1.2倍或者更小。
这样的封装形式大大提高了PCB上的集成度，减小了电子器件的体积和重量，提高了产品的性能。
2、形式
这种封装形式是由日本三菱公司在1994年提出来的。
对于CSP，有多种定义：
日本电子工业协会把CSP定义为芯片面积与封装体面积之比大于80％的封装；
美国国防部元器件供应中心的J-STK-012标准把CSP定义为LSI封装产品的面积小于或等于LSI芯片面积的120％的封装；
松下电子工业公司将之定义为LSI封装产品的边长与封装芯片的边长的差小于Imm的产品等。
这些定义虽然有些差别，但都指出了CSP产品的主要特点：
封装体尺寸小。
CSP封装内存不但体积小，同时也更薄，其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有0.2毫米，大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性，线路阻抗显著减小，芯片速度也随之得到大幅度提高。
CSP封装内存芯片的中心引脚形式有效地缩短了信号的传导距离，其衰减随之减少，芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升，这也使得CSP的存取时间比BGA改善15%-20%。
3、技术发展情况
CSP技术是在电子产品的更新换代时提出来的，它的目的是在使用大芯片（芯片功能更多，性能更好，芯片更复杂）替代以前的小芯片时，其封装体占用印刷板的面积保持不变或更小。
正是由于CSP产品的封装体小、薄，因此它的手持式移动电子设备中迅速获得了应用。
在1996年8月，日本Sharp公司就开始了批量生产CSP产品；
在1996年9月，日本索尼公司开始用日本TI和NEC公司提供的CSP产品组装摄像机；
在1997年，美国也开始生产CSP产品。
世界上有几十家公司可以提供CSP产品，各类CSP产品品种多达一百种以上。
4、分类
CSP产品已有100多种，封装类型也多，主要有如下五种：
1、柔性基片CSP
柔性基片CSP的IC载体基片是用柔性材料制成的，主要是塑料薄膜。
在薄膜上制作有多层金属布线。
采用TAB键合的CSP，使用周边焊盘芯片。
2、硬质基片CSP
硬质基片CSP的IC载体基片是用多层布线陶瓷或多层布线层压树脂板制成的。
3、引线框架CSP
引线框架CSP，使用类似常规塑封电路的引线框架，只是它的尺寸要小些，厚度也薄，并且它的指状焊盘伸人到了芯片内部区域。
引线框架CSP多采用引线键合（金丝球焊）来实现芯片焊盘与引线框架CSP焊盘的连接。
它的加工过程与常规塑封电路加工过程完全一样，它是最容易形成规模生产的。
4、圆片级CSP
圆片级CSP，是先在圆片上进行封装，并以圆片的形式进行测试，老化筛选，其后再将圆片分割成单一的CSP电路。
5、叠层CSP
把两个或两个以上芯片重叠粘附在一个基片上，再封装起来而构成的CSP称为叠层CSP。
在叠层CSP中，如果芯片焊盘和CSP焊盘的连接是用键合引线来实现的，下层的芯片就要比上层芯片大一些，在装片时，就可以使下层芯片的焊盘露出来，以便于进行引线键合。
在叠层CSP中，也可以将引线键合技术和倒装片键合技术组合起来使用。
如上层采用倒装片芯片，下层采用引线键合芯片。
5、特点
CSP是最先进的集成电路封装形式，它具有如下一些特点：
1、体积小
在各种封装中，CSP是面积最小，厚度最小，因而是体积最小的封装。
在输入／输出端数相同的情况下，它的面积不到0．5mm间距QFP的十分之一，是BGA（或PGA）的三分之一到十分之一。
因此，在组装时它占用印制板的面积小，从而可提高印制板的组装密度，厚度薄，可用于薄形电子产品的组装。
2、输入／输出端数可以很多
在相同尺寸的各类封装中，CSP的输入／输出端数可以做得更多。
例如，对于40mm×
40mm的封装，QFP的输入／输出端数最多为304个，BGA的可以做到600-700个，而CSP的很容易达到1000个。
虽然目前的CSP还主要用于少输入／输出端数电路的封装。
3、电性能好
CSP内部的芯片与封装外壳布线间的互连线的长度比QFP或BGA短得多，因而寄生参数小，信号传输延迟时间短，有利于改善电路的高频性能。
4、热性能好
CSP很薄，芯片产生的热可以很短的通道传到外界。
通过空气对流或安装散热器的办法可以对芯片进行有效的散热。
5、CSP不仅体积小，而且重量轻
它的重量是相同引线数的QFP的五分之一以下，比BGA的少得更多。
这对于航空、航天，以及对重量有严格要求的产品应是极为有利的
6、CSP电路
跟其它封装的电路一样，是可以进行测试、老化筛选的，因而可以淘汰掉早期失效的电路，提高了电路的可靠性；
另外，CSP也可以是气密封装的，因而可保持气密封装电路的优点。
7、CSP产品
它的封装体输入／输出端（焊球、凸点或金属条）是在封装体的底部或表面，适用于表面安装。
6、工艺
图表5CSP流程图
CSP产品的品种很多，封装类型也很多，因而具体的封装工艺也很多。
不同类型的CSP产品有不同的封装工艺，一些典型的CSP产品的封装工艺流程如下：
1、柔性基片CSP产品的封装工艺流程
柔性基片CSP产品，它的芯片焊盘与基片焊盘问的连接方式可以是倒装片键合、TAB键合、引线键合。
采用的连接方式不同，封装工艺也不同。
（1）采用倒装片键合的柔性基片CSP的封装工艺流程
圆片→二次布线（焊盘再分布）→（减薄）形成凸点→划片→倒装片键合→模塑包封→（在基片上安装焊球）→测试、筛选→激光打标
（2）采用TAB键合的柔性基片CSP产品的封装工艺流程
圆片→（在圆片上制作凸点）减薄、划片→TAB内焊点键合（把引线键合在柔性基片上）→TAB键合线切割成型→TAB外焊点键合→模塑包封→（在基片上安装焊球）→测试→筛选→激光打标
（3）采用引线键合的柔性基片CSP产品的封装工艺流程
圆片→减薄、划片→芯片键合→引线键合→模塑包封→（在基片上安装焊球）→测试、筛选→激光打标
2、硬质基片CSP产品的封装工艺流程
硬质基片CSP产品封装工艺与柔性基片的封装工艺一样，芯片焊盘与基片焊盘之间的连接也可以是倒装片键合、TAB键合、引线键合。
它的工艺流程与柔性基片CSP的完全相同，只是由于采用的基片材料不同，因此，在具体操作时会有较大的差别。
3、引线框架CSP产品的封装工艺流程
引线框架CSP产品的封装工艺与传统的塑封工艺完全相同，只是使用的引线框架要小一些，也要薄一些。
因此，对操作就有一些特别的要求，以免造成框架变形。
引线框架CSP产品的封装工艺流程如下：
圆片→减薄、划片→芯片键合→引线键合→模塑包封→电镀→切筛、引线成型→测试→筛选→激光打标
4、圆片级CSP产品的封装工艺流程
（1）在圆片上制作接触器的圆片级CSP的封装工艺流程；
圆片→二次布线→减薄→在圆片上制作接触器→接触器电镀→测试、筛选→划片→激光打标
（2）在圆片上制作焊球的圆片级CSP的封装工艺流程
圆片→二次布线→减薄→在圆片上制作焊球→模塑包封或表面涂敷→测试、筛选→划片→激光打标
5、叠层CSP产品的封装工艺流程
叠层CSP产品使用的基片一般是硬质基片。
（1）采用引线键合的叠层CSP的封装工艺流程；
圆片→减薄、划片→芯片键合→引线键合→包封→在基片上安装焊球→测试→筛选→激光打标
采用引线键合的CSP产品，下面一层的芯片尺寸最大，上面一层的最小。
芯片键合时，多层芯片可以同时固化（导电胶装片），也可以分步固化；
引线键合时，先键合下面一层的引线，后键合上面一层的引线。
（2）采用倒装片的叠层CSP产品的封装工艺流程
圆片→二次布线→减薄、制作凸点→划片→倒装键合→（下填充）包封→在基片上安装焊球→测试→筛选→激光打标
在叠层CSP中，如果是把倒装片键合和引线键合组合起来使用。
在封装时，先要进行芯片键合和倒装片键合，再进行引线键合。
二、COB（ChiponBoard）
图表6板上芯片（ChipOnBoard,COB）
板上芯片（ChipOnBoard,COB）工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂（一般用掺银颗粒的环氧树脂）覆盖硅片安放点，然后将硅片直接安放在基底表面，热处理至硅片牢固地固定在基底为止，随后再用丝焊的方法在硅片和基底之间直接建立电气连接。
裸芯片技术主要有两种形式：
一种是COB技术，另一种是倒装片技术（FlipChip）。
板上芯片封装（COB），半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。
虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术，但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术。
2、主要焊接方法
1、热压焊
利用加热和加压力使金属丝与焊区压焊在一起。
其原理是通过加热和加压力，使焊区（如AI）发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层，从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的，此外，两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属相互镶嵌。
此技术一般用为玻璃板上芯片COG。
2、超声焊
超声焊是利用超声波发生器产生的能量，通过换能器在超高频的磁场感应下，迅速伸缩产生弹性振动，使劈刀相应振动，同时在劈刀上施加一定的压力，于是劈刀在这两种力的共同作用下，带动AI丝在被焊区的金属化层如（AI膜）表面迅速摩擦，使AI丝和AI膜表面产生塑性变形，这种形变也破坏了AI层界面的氧化层，使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合，从而形成焊接。
主要焊接材料为铝线焊头，一般为楔形。
3、金丝焊
球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术，因为现在的半导体封装二、三极管封装都采用AU线球焊。
而且它操作方便、灵活、焊点牢固（直径为25UM的AU丝的焊接强度一般为0.07～0.09N/点），又无方向性，焊接速度可高达15点/秒以上。
金丝焊也叫热（压）（超）声焊主要键合材料为金（AU）线焊头为球形故为球焊。
3、COB封装流程
图表7COB制成流程图
第一步：
扩晶。
采用扩张机将厂商提供的整张LED晶片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密排列的LED晶粒拉开，便于刺晶。
第二步：
背胶。
将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆。
点银浆。
适用于散装LED芯片。
采用点胶机将适量的银浆点在PCB印刷线路板上。
第三步：
将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下将LED晶片用刺晶笔刺在PCB印刷线路板上。
第四步：
将刺好晶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出（不可久置，不然LED芯片镀层会烤黄，即氧化，给邦定造成困难）。
如果有LED芯片邦定，则需要以上几个步骤;
如果只有IC芯片邦定则取消以上步骤。
第五步：
粘芯片。
用点胶机在PCB印刷线路板的IC位置上适量的红胶（或黑胶），再用防静电设备（真空吸笔或子）将IC裸片正确放在红胶或黑胶上。
第六步：
烘干。
将粘好裸片放入热循环烘箱中放在大平面加热板上恒温静置一段时间，也可以自然固化（时间较长）。
第七步：
邦定（打线）。
采用铝丝焊线机将晶片（LED晶粒或IC芯片）与PCB板上对应的焊盘铝丝进行桥接，即COB的内引线焊接。
第八步：
前测。
使用专用检测工具（按不同用途的COB有不同的设备，简单的就是高精密度稳压电源）检测COB板，将不合格的板子重新返修。
第九步：
点胶。
采用点胶机将调配好的AB胶适量地点到邦定好的LED晶粒上，IC则用黑胶封装，然后根据客户要求进行外观封装。
第十步：
固化。
将封好胶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置，根据要求可设定不同的烘干时间。
第十一步：
后测。
将封装好的PCB印刷线路板再用专用的检测工具进行电气性能测试，区分好坏优劣。
与其它封装技术相比，COB技术价格低廉（仅为同芯片的1/3左右）、节约空间、工艺成熟。
但任何新技术在刚出现时都不可能十全十美，COB技术也存在着需要另配焊接机及封装机、有时速度跟不上以及PCB贴片对环境要求更为严格和无法维修等缺点。
某些板上芯片（COB）的布局可以改善IC信号性能，因为它们去掉了大部分或全部封装，也就是去掉了大部分或全部寄生器件。
然而，伴随着这些技术，可能存在一些性能问题。
在所有这些设计中，由于有引线框架片或BGA标志，衬底可能不会很好地连接到VCC或地。
可能存在的问题包括热膨胀系数（CTE）问题以及不良的衬底连接。
4、COB工艺流程及基本要求
清洁PCB---滴粘接胶---芯片粘贴---测试---封黑胶加热固化---测试---入库
1、清洁PCB
清洗后的PCB板仍有油污或氧化层等不洁部分用皮擦试帮定位或测试针位对擦拭的PCB板要用毛刷刷干净或用气枪吹净方可流入下一工序。
对于防静电严的产品要用离子吹尘机。
清洁的目的的为了把PCB板邦线焊盘上的灰尘和油污等清除干净以提高邦定的品质。
2、滴粘接胶
滴粘接胶的目的是为了防止产品在传递和邦线过程中DIE脱落,在COB工序中通常采用针式转移和压力注射法。
针式转移法：
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