真乄科技業的頂尖投資團隊

隨著平板電腦興起、新一代蘋果Macbook Air問世、英特爾Ultrabook話題發燒，個人電腦市場上已形成一股銳不可檔的超薄輕盈風潮。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一所示，而且在今後一段時間内還將延續。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，如圖二(D)所示之位置。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。

圖一：筆記型電腦面板的薄型化趨勢

圖二：CCM位置以及筆記型電腦面板美背設計示意圖

CCM模組薄型化及微型化之方法

1. CCM模組薄型化方法

如圖三所示，影響CCM模組高度的因子有五：(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，詳細之光路設計如圖四所示。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，如圖五所示，圖(a)為使用1.75um 像素尺寸所拍之照片;圖(b) 為使用1.4um 像素尺寸所拍之照片，兩張圖可以清楚說明圖(a)有較佳之畫質而圖(b)則有較高雜訊出現。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六所示，PCB厚度從上而下依序為1.2 mm, 0.8 mm, 0.4 mm及0.15 mm。

CCM模組薄型化及微型化之方法

1. CCM模組薄型化方法如圖三所示，影響CCM模組高度的因子有五：(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，詳細之光路設計如圖四所示。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，如圖五所示，圖(a)為使用1.75um 像素尺寸所拍之照片;圖(b) 為使用1.4um 像素尺寸所拍之照片，兩張圖可以清楚說明圖(a)有較佳之畫質而圖(b)則有較高雜訊出現。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六所示，PCB厚度從上而下依序為1.2 mm, 0.8 mm, 0.4 mm及0.15 mm。

2. CCM模組微型化方法

因為E2FPC有絕佳之饒折性，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七所示，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。

圖三：影響CCM 高度之主要因子

圖四： 鏡頭高度縮減與像素尺寸之關係


圖五：鏡頭高度與像素尺寸縮減影像之比較(a)1.75 um; (b) 1.4 um


圖六：模組高度縮減之演化


圖七：模組尺寸縮減之演化

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之議題。海華提供E2FPC之技術可以將印刷電路板之層數從傳統之四層板改為二層板，同時兼具優良之EMI 特性。其主要原因為整合了PI(Power Integrity) 及SI(Signal Integrity)之設計，所以均可達到under 6db之規格。

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。

結論

海華科技之全新E2FPC薄型化相機模組優勢如下：
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斷裂之問題。

資料來源:作者  海華科技影像處理事業處 研發三部處長許志行