CCM手机摄像头组装技术
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(exposure) 15Hz mode:1/15-1/2250 s
9.Illumination 30Hz mode:min.-150000 lux
15Hz mode:min.-75000 lux
Source:Matsushita/2002
10.White balance Auto/manual/IIC I/F bus
CMM鏡組的基本關係
影像高度=光學鏡組焦距x tan(semi-FOV)
簡易方式：光學鏡組焦距長為6mm，而影像高度由影像 偵測器的有效區域大小決定，最大為區域的對角線長的 一半(假設對角線長6毫米)，影像高度為3mm，由公式 可以算出半視場角為tan-1(3/6)=26.5度，FOV=53度。 像素大小為 5.4 x 5.4 微米， 像素數目 6000/5.4=1100 x 1100
1.改善Epoxy覆蓋issue 2.增加厚度
OCSP模組封裝方式
1.Top glass 如何放置(Shift/tilt/rotation)?
2.點膠與膠量控制
3.間隙要控制多少(毛細/黏稠)
4.加工道次
Reference：kingpak com./2004
照相手機模組封裝方式3
TOG (Tab on glass) 優點：良率高(免打線)、高度
typically specified in the horizontal dimension ( see Figure 1). This parameter is important in determining the primary magni fication (PMAG) required to obtain a desired field of view. Note：Most analog cameras have a 4:3 (H:V) dimensional aspect ratio. FIGURE 1
照相手機模組封裝方式1
優點：高度小、材料成本低、光線 吸收性佳、技術成熟
缺點：加工潔淨低、良率低
COB封裝Design Rule(範例)
Wafer-chip-scale package (WCSP)
WCSPtechnology
Compari Size Mounting Area Pin Pitch Weight
for 10μm pixel,spatial resolution~50lp/mm
MTF definition
Modulation M=(Vmax-Vmin)/ (Vmax+Vmin) = AC/DC
MTF=(output M)/(input M)
Input(Object)
Output(Image) MTF=1.0 0.8 0.5
0.0095
WCSP (8-pin)
1.90 ± 0.05
0.90 ± 0.05
0.50 max
1.71
0.0013
照相手機模組封裝方式2
優點：良率高、不須打線 缺點：光學效率不佳、專利限制、
材料成本高、厚度大 特點：二段式封裝
Shell case structure/CSP
焦距變差
Shell case structure/Cavity CSP
(mm)
長寬值
Image circle
(mm)
1/4” 1/3” 1/2” 2/3” 1”
3.2:2.4 4.8:3.6 6.4:4.8 8.8:6.6 12.8:9.6
ψ4.0
ψ6.0
ψ8.0
ψ11
ψ16
視角：FOV (Field Of View)
FOV (Field Of View)：與鏡組焦距、CIS尺寸有關 CIS size ↑ FOV↑ Focal length ↓ FOV↑ IFOV=FOV/pixel number (例如 1280×1024)
0.26 0.03
TI各式各樣封裝技術比較表
Package Data
Length (mm) Width (mm)
Height (mm)
Footprint Area (mm2)
Weight (g)
SOT-23 (6-pin)
2.90±0.10
2.80 ± 0.20
1.20 ± 0.25
8.12
0.0135
(MTF=0.7)
1/7 in 1pla st.
2.0mm 2.8
ψ2.6
60°
3.5mm
50 /lp mm
1/7 in
1.8mm 2.0
ψ2.6
60°
4.9mm 50 /lp
mm
1/5 in
3.2mm 2.8
ψ3.6
53°
4.8mm 40 /lp
mm
1/5 in
3.0mm 2.8
ψ3.6
54°
5.7mm 50 /lp
Components affecting the parameters
˙Image chip ˙Lens
˙Monitor ˙ISP board
˙Image chip ˙Lens ˙Illumination
˙f/#
˙Lens ˙Lens
照相手機影像IC之考量
項目
畫素 系統整合能力 智慧控制彈性 電源與功率損失
son [mm2] [mm2]
[mm]
[gr]
14×1 4
256
0.5
5×5
25
0.5
· Ultimat
ely Small
and Lightweight ( 1/10th)
• Extremely Thin ( 0 . 4 - 0.5mm)
• Easy to Mount
• Improve E l e c t r i c a l Characteristics
1.F/# 越大，聚焦平面越小，進光量少，光線越平 行TV distortion 越小。
2. CMM通行F/# 2.8 = 1.9mm/A，A = 0.68mm
Source：Photo bit
影像器尺寸之規格
SENSOR SIZE：the size of a camera sensor’s active area ,
第三：是Camera Sub-System，尚在發展中的領域，完全以 DSC的理念和畫質要求製作。攝影功能亦需加入，具備與主流 DSC相同的畫素及光學變焦。
註：TI在2004年共推出超過1100種不同封裝的162種新產品。同 時，為因應消費性產品和可攜式應用對降低成本和體積微縮化的 需求，TI也將持續進行封裝的創新，包括晶圓晶片級封裝(WCSP) 等。
Contrast Transfer Function/ CTF
The system response to a square-wave target is the contrast transfer function (CTF).For bar targe whose spatial frequency is above 1/3fMTF=0,the
2. Pixel siez 5.6um
3. F/#
2.8
4. Image output digital YUV
5. YUV format CCIR601
6. Sensitivity 40lux/F2.8 30fps
20lux/F2.8 15fps
7.ALC(auto light control) ELC/AGC combined 8.ELC speed 30Hz mode:1/30-1/4500 s
四、CMM影像模組光機設計
Camera system parameters
Feature of image guality parameters
Resolution：ability to reproduce object detail
Contrast
Depth of Field (DOF) Distortion PerspSeocurtciev：eEdemrunrdoorptics
H(fx,fy)=∫h(x,y) exp[2π(fx x+fy y)]dxdy
where,Oo(x,y):output image;Oi(x,y):input image H(fx,fy):MTF,fx&fy as the spatial frequencie
sinusoidal test pattern:20lp/mm to 95lp/mm
mm
1/4 in 1pla st.
4.1mm 2.8
ψ4.6
52°
6.0mm 32 /lp
mm
1/4 in 2pla st.
3.7mm 2.2
ψ4.6
52°
9.2mm 60 /lp
mm
TV distortion
-6%
-0.7S%our c-e2：.8N%agano-1o%pt i cs-/230.50%2 -0.5%
CCM影像模組構裝技術
手機相機模組(CCM)3個層次
第一：Sensor Module，以CMOS Image Sensor為主，功能簡單， 畫素在130萬以下。目前包括Sensor廠、封裝場、光學廠及DSC 廠等都積極投入，競爭者多、利潤微薄，已成為殺價最激烈的戰 場。
第二：為Camera Module，具有自動對焦鏡頭(Auto Focus；AF) 或基本光學變焦、基本攝影功能和不差的畫質，畫素在200萬至 300萬左右。目前仍以日本業者，如Sharp和Panasonic等為主。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
SC-70 (6-pin)
2.00 ± 0.15
SSOP (8-pin)
2.95 ± 0.20
2.10 ± 0.30
4.0 ±0.25
0.95 ± 0.15
1.30 max
4.20
11.80
0.006
0.206
VSOP (8-pin)
2.0 ±0.10 3.10 ± 0.10 0.90 max
6.20
最小、光學設計易 缺點：Flip-chip，專利限制、
成本昂貴
TOG(Tab on glass)封裝方式
優點：光學效率佳、高度較小、 二階段組裝
缺點：成本高、加工技術較高
Source：Toshiba、fujitsu
CCM基板材料選擇
陶瓷基板：硬度高易作業，散熱性佳，穩定性高、 價格高、開模昂貴、來源有限 PCB硬板：硬度適中、可靠性OK、可雙面加工、 選擇多、潔淨度不佳 FPC軟板：省去與硬板之接合作業、不可雙面加工， 不利打線作業，可靠性低 軟硬結合板：兼具軟硬板之優點、成本偏高
p Chip
0.8mm+Le 1.0mm+Le 0.4mm+Le
ns
ns
ns
8.0×8.0 9.0×9.0 8.0×8.0 6.0×6.0 7.0×7.0 6.0×6.0
較佳Refer ence較：k佳ingpa k com.較/20佳04
CCM範例
Specification
1. Image size ¼ ”
所以此CCM的最大空間解析能力的空間頻率計算如下 最大空間頻率=1/(2 x 0.0054)=92.6 1p/mm)
μ-Lens聚光效率與光學系統關係
Modulation transfer function(MTF)
Fourier transfer of the 2-D response of the imager response to a point source object measured by magnitude response to sinusoids of different frequencies normalized to dc response. Oo(x,y) =h(x,y) ⊕ Oi(x,y) Oo(fx,fy)=H(fx,fy) Oi(fx,fy)
CMM模組
CIS
CCD
低照度畫質不佳，目前 VAG是主流(!)
Camera on single chip 技術已趨成熟
多家業者提供智慧型系 統設空間
單一電源架構，較省電
尺寸較小，整體成本低
畫質與靈敏度較佳，適 用於低照度
CCD製程有其獨立性 ，目前無法與其他 電路整合
CDD主要功能為取像 ，系統設計彈性較 低
各種模組封裝方式比較
名稱
環境要求/技 術
模組厚度
Die:7.4×7. 4
Die:5.0×5. 0
良率
COB Class 10/Die&
wire bond 1.0mm+Le
ns
10×10 8.0×8.0
較低
CSP
OCSP
TOG
Class 1000/S
MT
Class 1000/S
MT
Class 1000/Fli
由於製程與架構不同， 採多電源設計，較 耗電
可以設計教大F/#，解 析度高
Lens for CMOS/CCD sensor
Suitable image sensor
Focal length F number
Image circle (mm)
H. View angle
Total length Resolution
9.Illumination 30Hz mode:min.-150000 lux
15Hz mode:min.-75000 lux
Source:Matsushita/2002
10.White balance Auto/manual/IIC I/F bus
CMM鏡組的基本關係
影像高度=光學鏡組焦距x tan(semi-FOV)
簡易方式：光學鏡組焦距長為6mm，而影像高度由影像 偵測器的有效區域大小決定，最大為區域的對角線長的 一半(假設對角線長6毫米)，影像高度為3mm，由公式 可以算出半視場角為tan-1(3/6)=26.5度，FOV=53度。 像素大小為 5.4 x 5.4 微米， 像素數目 6000/5.4=1100 x 1100
1.改善Epoxy覆蓋issue 2.增加厚度
OCSP模組封裝方式
1.Top glass 如何放置(Shift/tilt/rotation)?
2.點膠與膠量控制
3.間隙要控制多少(毛細/黏稠)
4.加工道次
Reference：kingpak com./2004
照相手機模組封裝方式3
TOG (Tab on glass) 優點：良率高(免打線)、高度
typically specified in the horizontal dimension ( see Figure 1). This parameter is important in determining the primary magni fication (PMAG) required to obtain a desired field of view. Note：Most analog cameras have a 4:3 (H:V) dimensional aspect ratio. FIGURE 1
照相手機模組封裝方式1
優點：高度小、材料成本低、光線 吸收性佳、技術成熟
缺點：加工潔淨低、良率低
COB封裝Design Rule(範例)
Wafer-chip-scale package (WCSP)
WCSPtechnology
Compari Size Mounting Area Pin Pitch Weight
for 10μm pixel,spatial resolution~50lp/mm
MTF definition
Modulation M=(Vmax-Vmin)/ (Vmax+Vmin) = AC/DC
MTF=(output M)/(input M)
Input(Object)
Output(Image) MTF=1.0 0.8 0.5
0.0095
WCSP (8-pin)
1.90 ± 0.05
0.90 ± 0.05
0.50 max
1.71
0.0013
照相手機模組封裝方式2
優點：良率高、不須打線 缺點：光學效率不佳、專利限制、
材料成本高、厚度大 特點：二段式封裝
Shell case structure/CSP
焦距變差
Shell case structure/Cavity CSP
(mm)
長寬值
Image circle
(mm)
1/4” 1/3” 1/2” 2/3” 1”
3.2:2.4 4.8:3.6 6.4:4.8 8.8:6.6 12.8:9.6
ψ4.0
ψ6.0
ψ8.0
ψ11
ψ16
視角：FOV (Field Of View)
FOV (Field Of View)：與鏡組焦距、CIS尺寸有關 CIS size ↑ FOV↑ Focal length ↓ FOV↑ IFOV=FOV/pixel number (例如 1280×1024)
0.26 0.03
TI各式各樣封裝技術比較表
Package Data
Length (mm) Width (mm)
Height (mm)
Footprint Area (mm2)
Weight (g)
SOT-23 (6-pin)
2.90±0.10
2.80 ± 0.20
1.20 ± 0.25
8.12
0.0135
(MTF=0.7)
1/7 in 1pla st.
2.0mm 2.8
ψ2.6
60°
3.5mm
50 /lp mm
1/7 in
1.8mm 2.0
ψ2.6
60°
4.9mm 50 /lp
mm
1/5 in
3.2mm 2.8
ψ3.6
53°
4.8mm 40 /lp
mm
1/5 in
3.0mm 2.8
ψ3.6
54°
5.7mm 50 /lp
Components affecting the parameters
˙Image chip ˙Lens
˙Monitor ˙ISP board
˙Image chip ˙Lens ˙Illumination
˙f/#
˙Lens ˙Lens
照相手機影像IC之考量
項目
畫素 系統整合能力 智慧控制彈性 電源與功率損失
son [mm2] [mm2]
[mm]
[gr]
14×1 4
256
0.5
5×5
25
0.5
· Ultimat
ely Small
and Lightweight ( 1/10th)
• Extremely Thin ( 0 . 4 - 0.5mm)
• Easy to Mount
• Improve E l e c t r i c a l Characteristics
1.F/# 越大，聚焦平面越小，進光量少，光線越平 行TV distortion 越小。
2. CMM通行F/# 2.8 = 1.9mm/A，A = 0.68mm
Source：Photo bit
影像器尺寸之規格
SENSOR SIZE：the size of a camera sensor’s active area ,
第三：是Camera Sub-System，尚在發展中的領域，完全以 DSC的理念和畫質要求製作。攝影功能亦需加入，具備與主流 DSC相同的畫素及光學變焦。
註：TI在2004年共推出超過1100種不同封裝的162種新產品。同 時，為因應消費性產品和可攜式應用對降低成本和體積微縮化的 需求，TI也將持續進行封裝的創新，包括晶圓晶片級封裝(WCSP) 等。
Contrast Transfer Function/ CTF
The system response to a square-wave target is the contrast transfer function (CTF).For bar targe whose spatial frequency is above 1/3fMTF=0,the
2. Pixel siez 5.6um
3. F/#
2.8
4. Image output digital YUV
5. YUV format CCIR601
6. Sensitivity 40lux/F2.8 30fps
20lux/F2.8 15fps
7.ALC(auto light control) ELC/AGC combined 8.ELC speed 30Hz mode:1/30-1/4500 s
四、CMM影像模組光機設計
Camera system parameters
Feature of image guality parameters
Resolution：ability to reproduce object detail
Contrast
Depth of Field (DOF) Distortion PerspSeocurtciev：eEdemrunrdoorptics
H(fx,fy)=∫h(x,y) exp[2π(fx x+fy y)]dxdy
where,Oo(x,y):output image;Oi(x,y):input image H(fx,fy):MTF,fx&fy as the spatial frequencie
sinusoidal test pattern:20lp/mm to 95lp/mm
mm
1/4 in 1pla st.
4.1mm 2.8
ψ4.6
52°
6.0mm 32 /lp
mm
1/4 in 2pla st.
3.7mm 2.2
ψ4.6
52°
9.2mm 60 /lp
mm
TV distortion
-6%
-0.7S%our c-e2：.8N%agano-1o%pt i cs-/230.50%2 -0.5%
CCM影像模組構裝技術
手機相機模組(CCM)3個層次
第一：Sensor Module，以CMOS Image Sensor為主，功能簡單， 畫素在130萬以下。目前包括Sensor廠、封裝場、光學廠及DSC 廠等都積極投入，競爭者多、利潤微薄，已成為殺價最激烈的戰 場。
第二：為Camera Module，具有自動對焦鏡頭(Auto Focus；AF) 或基本光學變焦、基本攝影功能和不差的畫質，畫素在200萬至 300萬左右。目前仍以日本業者，如Sharp和Panasonic等為主。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
SC-70 (6-pin)
2.00 ± 0.15
SSOP (8-pin)
2.95 ± 0.20
2.10 ± 0.30
4.0 ±0.25
0.95 ± 0.15
1.30 max
4.20
11.80
0.006
0.206
VSOP (8-pin)
2.0 ±0.10 3.10 ± 0.10 0.90 max
6.20
最小、光學設計易 缺點：Flip-chip，專利限制、
成本昂貴
TOG(Tab on glass)封裝方式
優點：光學效率佳、高度較小、 二階段組裝
缺點：成本高、加工技術較高
Source：Toshiba、fujitsu
CCM基板材料選擇
陶瓷基板：硬度高易作業，散熱性佳，穩定性高、 價格高、開模昂貴、來源有限 PCB硬板：硬度適中、可靠性OK、可雙面加工、 選擇多、潔淨度不佳 FPC軟板：省去與硬板之接合作業、不可雙面加工， 不利打線作業，可靠性低 軟硬結合板：兼具軟硬板之優點、成本偏高
p Chip
0.8mm+Le 1.0mm+Le 0.4mm+Le
ns
ns
ns
8.0×8.0 9.0×9.0 8.0×8.0 6.0×6.0 7.0×7.0 6.0×6.0
較佳Refer ence較：k佳ingpa k com.較/20佳04
CCM範例
Specification
1. Image size ¼ ”
所以此CCM的最大空間解析能力的空間頻率計算如下 最大空間頻率=1/(2 x 0.0054)=92.6 1p/mm)
μ-Lens聚光效率與光學系統關係
Modulation transfer function(MTF)
Fourier transfer of the 2-D response of the imager response to a point source object measured by magnitude response to sinusoids of different frequencies normalized to dc response. Oo(x,y) =h(x,y) ⊕ Oi(x,y) Oo(fx,fy)=H(fx,fy) Oi(fx,fy)
CMM模組
CIS
CCD
低照度畫質不佳，目前 VAG是主流(!)
Camera on single chip 技術已趨成熟
多家業者提供智慧型系 統設空間
單一電源架構，較省電
尺寸較小，整體成本低
畫質與靈敏度較佳，適 用於低照度
CCD製程有其獨立性 ，目前無法與其他 電路整合
CDD主要功能為取像 ，系統設計彈性較 低
各種模組封裝方式比較
名稱
環境要求/技 術
模組厚度
Die:7.4×7. 4
Die:5.0×5. 0
良率
COB Class 10/Die&
wire bond 1.0mm+Le
ns
10×10 8.0×8.0
較低
CSP
OCSP
TOG
Class 1000/S
MT
Class 1000/S
MT
Class 1000/Fli
由於製程與架構不同， 採多電源設計，較 耗電
可以設計教大F/#，解 析度高
Lens for CMOS/CCD sensor
Suitable image sensor
Focal length F number
Image circle (mm)
H. View angle
Total length Resolution