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2011-11-10

迎接超薄時代的E2FPC NB鏡頭模組軟板技術

2011/11/10-李佳玲
 
隨著平板電腦興起、新一代蘋果Macbook Air問世、英特爾力推的Ultrabook話題也陸續發燒,個人電腦市場上已形成一股銳不可擋的超薄輕盈風潮。根據DisplaySearch預估,2012年採LED背光出貨超薄筆記型電腦機種的比重將持續成長21%。再加上各面板廠超薄面板模組之開發,筆記型電腦面板的薄型化趨勢如圖1所示,而且在今後一段時間內還將延續。因為面板與CCM模組均處於同一組裝面上,因此,CCM模組勢必跟隨面板模組薄型化之腳步開發。
 
此外,因為整體造型美觀之需求,筆記型電腦之邊緣需要有曲度,CCM模組所處之位置常需要更薄。海華科技研發多年之薄型軟板專利技術,成功為超薄筆電打造出「瘦身」達70%的E2FPC(EMI Enhanced Flex Print Circuit Board)超薄鏡頭模組,可滿足薄型面板的限高要求,並以獨特整合設計,有效提升ESD(抗靜電干擾)和EMI(抗電磁干擾)性能,抑制雜訊,為超薄筆電提供高畫素高畫質之鏡頭模組。
 
CCM模組薄型化及微型化之方法

如圖2所示,影響CCM模組高度的因子有5:(1)鏡頭高度;(2)傳感器像素尺寸(Sensor Pixel Size);(3)印刷電路板高度;(4)IR及玻璃高度;(5)傳感器表面與印刷電路板表面之距離。一般而言,降低鏡頭高度將會與減少傳感器像素尺寸同時並存,但是會嚴重的影響影像解析度及增加雜訊。以130萬畫素傳感器為例,1.75um像素尺寸所用之鏡頭會比1.4um像素尺寸高約0.5 mm。但是縮減鏡頭高度與傳感器像素尺寸並非靈丹妙藥,其副作用乃是影像品質下降。

大部分的CCM模組廠均採用COB(Chip on Board)之方式來減低傳感器表面與印刷電路板表面之距離,但是模組縮減之高度有限,與CSP(Chip Scale Package)相比大約為0.15 mm。而傳統之COB製程容易造成微粒子污染、PCB鍍金品質控制不易,稍有不慎,則容易引起金線翹曲、錫裂損壞等可靠度問題。且加工過程需要於高淨度之無塵室中進行,不但製造良率提高不易,且所需製造加工機台成本非常昂貴。為了避免影像品質下降及COB所衍生之各種問題,最佳之方式為縮減印刷電路板高度。海華提供E2FPC之技術即可將印刷電路板高度從0.8 mm降到0.15 mm,比起上述所提的各種方案還快速有效,也解決上述方案中所遇到的各種問題。現行鏡頭模組高度縮減之演化如圖3所示,PCB厚度從上而下依序為1.2 mm、0.8 mm、0.4 mm及0.15 mm。

而針對CCM模組微型化的方式,因為E2FPC有絕佳之撓折性,可以將產品尺寸大幅縮小以利微型化電子產品之整合運用。現行鏡頭模組尺寸縮減之演化如圖4所示,利用此技術可以將產品尺寸縮小72%,徹底實現Ultrabook的微型化高標準。

電性及可靠度測試

電磁干擾問題的因應與防治,長久以來一直是電子產品在設計上的一大挑戰。且測試及修改電路相當耗費時間,產品因EMI測試而延誤進入市場時機所造成的損失,更是無法估計,所以如何快速有效地防治電磁干擾是一個重要議題。

以軟板技術開發來進行超薄鏡頭模組,應是未來趨勢,目前有進入量產之鏡頭模組,在COB製程上其所使用之PCB硬板,最薄約為0.4mm厚度。而當前使用軟板來進行鏡頭模組設計,大多均需特別考量EMI / ESD之防護問題,加上目前多數NB或平板裝置,均會加上3G/3.5G與未來4G通訊模組,要在不加EMI/ESD shielding的狀況下,達成超薄且不干擾通訊運作的鏡頭模組,將會是一大技術挑戰。

海華提供E2FPC之技術在產品可靠度設計概念為以柔克剛,解決了傳統之0.8 mm厚硬板容易發生錫裂、而0.4 mm薄硬板容易發生PCB斷裂之問題。強度測試方面,E2FPC可以通過扭曲(+/-10 degree)及彎折(+/- 5 mm)之驗證超過上百個循環。

此外,E2FPC的軟板技術,在技術上可將印刷電路板之層數從傳統之4層板改為2層板,並針對軟板EMI / ESD之防護問題,進行結構性改善,整合了PI(Power Integrity) 及SI(Signal Integrity)之設計,故E2FPC軟板技術,無需任何防護,均可輕鬆達到under 6 db之業界標準。

段標:E2FPC薄型化相機模組優勢

總結海華科技全新E2FPC薄型化相機模組包括以下優勢:
1. 可在現有SMT機台上,直接進行加工生產,以解決傳統COB製程產品良率不佳之問題,並降低製造成本。
2. 本技術整合了PI(Power Integrity)及SI(Signal Integrity)之設計,大幅提升ESD(抗靜電干擾)和EMI(抗電磁干擾)性能。
3. 本技術之E2FPC兼具可撓折性,可以將產品尺寸大幅縮小以利微型化電子產品之整合運用。利用此技術可以將產品尺寸縮小72%,徹底實現Ultrabook的薄型化高標準。
4. 有絕佳之可靠度,解決了傳統相機模組之錫裂及PCB斷裂問題。

 

 

 

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