KR100652551B1 - 소형 카메라 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

소형 카메라 모듈 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

소형 카메라 모듈 및 그 제조방법이 개시된다. 이미지센서의 센싱부와 대응되는 위치 및 형상을 갖는 통공 및 하나 이상의 센서단자와 대응되는 위치 및 형상을 갖는 하나 이상의 단자노출부가 형성된 회로기판을 이미지센서의 센싱부가 형성된 전면에 결합시킴으로써, 회로기판이 이미지센서 보다 작은 폭 및 길이를 갖도록 하여, 동일한 크기의 이미지센서를 사용하더라도 소형 카메라 모듈의 크기가 더 소형화 되는 효과를 얻을 수 있다.
카메라 모듈, 이미지센서, 소형화

Description

소형 카메라 모듈 및 그 제조방법{COMPACT CAMERA MODULE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
도 1a은 통상적인 소형 카메라 모듈을 도시한 분해사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 소형 카메라 모듈의 이미지센서 부분을 도시한 평면도.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 카메라 모듈을 도시한 분해사시도.
도 2b는 도 2a에 점선으로 표시한 부분을 확대하여 도시한 부분확대 사시도.
도 2c는 도 2a에 도시된 소형 카메라 모듈의 이미지센서 부분을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 카메라 모듈을 제조하는 단계를 나타낸 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 : 렌즈어셈블리 220 : 하우징
230 : 회로기판 237 : 통공
240 : 이미지센서 250 : 지지판
본 발명은 소형 카메라 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지센서 위에 회로기판을 결합시킴으로써 카메라 모듈의 크기를 감소시킬 수 있는 소형 카메라 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래에 휴대용 전기기기의 소형화 및 다기능화에 따라, 통신기능, 촬영기능, 음향재생기능 등 휴대용 전기기기의 구성요소가 각 기능별로 모듈화 되었고, 그 크기도 상당히 소형화 되었다. 특히, 소형 카메라 모듈에 의한 촬영기능이 부가되어 널리 사용되고 있다.
휴대폰과 같이 사용자가 장시간 휴대하는 휴대용 전기기기의 경우에는 소형화 및 경량화가 더욱 가속화 되고 있고, 따라서 휴대폰에 사용되는 소형 카메라 모듈의 소형화 및 경량화에 대한 연구 및 개발에 많은 비용과 노력이 투자되고 있는 실정이다.
소형 카메라 모듈의 이미지센서로는 CCD(Charge-Coupled Device) 및 CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)가 널리 사용되고 있다. CCD 및 CMOS를 회로기판에 실장하고, 이 회로기판을 하나 이상의 렌즈가 설치된 렌즈어셈블리와 함께 하우징에 결합시켜 소형 카메라 모듈을 제조한다. 이때, 하우징은 렌즈어셈블리를 통과한 빛이 센싱부에 정확히 맺히도록 설계되는데, 센싱부는 입사되는 빛을 그 특성에 대응하는 전기적 신호로 변환시키는 소자들이 이미지센서의 전 면 일부에 밀집되어 있는 부분을 칭한다.
통상적인 소형 카메라 모듈의 경우, 이미지센서를 회로기판에 결합한 후, 이미지센서의 센싱부에 형성된 복수의 센서단자와 회로기판에 형성된 복수의 기판단자를 전기적으로 연결하기 위해 와이어본딩을 하게 된다. 따라서, 회로기판은 항상 이미지센서 보다 큰 길이 및 폭을 가져서 와이어본딩 및 하우징과의 결합을 위한 간격이 확보되어야 하므로, 카메라 모듈의 크기도 당연히 증가되어야 한다는 문제가 있다.
특히, 휴대용 전기기기에 부가된 소형 카메라 모듈에도 고해상도가 요구되는 추세에 따라 이미지센서가 고집적화 되는 동시에 이미지센서의 면적도 증가되고 있으므로, 휴대용 전기기기의 소형화에 어려움을 초래한다.
도 1a는 통상적인 소형 카메라 모듈을 도시한 분해사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 소형 카메라 모듈의 이미지센서 부분을 도시한 평면도이다. 도 1a 및 도 1b를 함께 참조하여 설명하기로 한다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 소형 카메라 모듈(100)에는 렌즈어셈블리(110), 하우징(120), 회로기판(130) 및 이미지센서(140) 등이 포함된다.
이미지센서(140)의 전면에는 센싱부(141)가 형성되고, 센싱부(141)의 주변에는 이미지센서(140)의 전기적 신호가 출력되는 복수의 센서단자(143)가 형성된다.
이미지센서(140)는 회로기판(130)에 결합된다. 회로기판(130)의 전면에 이미지센서(140)의 배면이 결합되고, 회로기판(130) 전면의 이미지센서(140)가 결합 되는 부분의 주변에는 이미지센서(140)에 형성된 복수의 센서단자(143)와 전기적으로 연결되는 복수의 기판단자(133)가 형성된다. 센서단자(143)와 기판단자(133)는 와이어본딩(145)에 의해 전기적으로 연결된다. 이미지센서(140)가 결합된 회로기판(130)은 하우징(120)의 일측에 결합되고, 하우징(120)의 타측에는 렌즈어셈블리(110)가 결합되어 소형 카메라 모듈(100)이 형성된다.
상술한 바와 같이, 회로기판(130)에는 이미지센서(140)가 결합되는 부분의 주변에 기판단자(133)가 형성될 면적이 필요하고, 그 가장자리에는 하우징(120)과 결합되기 위한 면적이 더 필요하므로, 회로기판(130)의 길이 및 폭은 이미지센서(140)의 길이 및 폭 보다 커져서, 소형 카메라 모듈(100)의 크기가 증가된다는 문제가 있다.
본 발명은 회로기판에 이미지센서의 센싱부의 위치 및 크기에 대응하는 통공을 형성하고, 이미지센서의 센싱부 주변에 형성된 복수의 센서단자의 위치에 대응하는 형상을 갖는 단자노출부를 형성한 후 회로기판을 이미지센서의 전면에 직접 결합함으로써, 동일한 크기의 이미지센서를 사용하더라도 소형 카메라 모듈의 크기가 더욱 감소되도록 할 수 있는 소형 카메라 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 센싱부 및 하나 이상의 센서단자가 전면에 형성되는 이미지센서와, 이미지센서의 배면에 결합되는 지지판과, 이미지센서의 전면 에 결합되되, 센싱부의 위치 및 형상에 대응되는 통공이 형성되는 회로기판과, 이미지센서 및 회로기판을 커버하며, 일측이 지지판에 결합되는 하우징과, 하우징의 타측에 결합되고, 하나 이상의 렌즈가 장착되는 렌즈어셈블리를 포함하는 소형 카메라 모듈이 제공된다.
하우징의 일측에는 고정돌기가 형성되고, 지지판에는 고정돌기에 대응하는 고정홀이 형성되는 것이 바람직하다. 회로기판에는 센서단자의 위치 및 형상에 대응되는 하나 이상의 단자노출부가 형성되는 것이 바람직하다. 지지판에는 이미지센서의 결합위치를 가이드하는 가이드돌기가 돌출되는 것이 바람직하다.
또한, (a) 이미지센서의 센싱부가 형성된 전면에 회로기판을 결합하고, 이미지센서의 배면에 지지판을 결합시키는 단계와, (b) 이미지센서에 형성된 하나 이상의 센서단자 및 회로기판에 형성된 하나 이상의 기판단자를 와이어본딩하여 전기적으로 연결하는 단계와, (c) 이미지센서 및 회로기판을 하우징 내에 삽입하고 지지판을 하우징의 일측에 결합하는 단계를 포함하되, 회로기판에는 센싱부의 위치 및 형상에 대응하여 통공이 형성되는 소형 카메라 모듈 제조방법이 제공된다.
하우징의 타측에는 하나 이상의 렌즈가 장착되는 렌즈어셈블리가 결합될 수 있다. 하우징의 일측에는 고정돌기가 형성되고, 지지판에는 고정돌기에 대응하는 고정홀이 형성될 수 있다. 지지판에는 이미지센서의 결합위치를 가이드하는 가이드돌기가 돌출되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 소형 카메라 모듈 및 그 제조방법의 바람직한 실시예 를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 카메라 모듈을 도시한 분해사시도이고, 도 2b는 도 2a에 점선으로 표시한 부분을 확대하여 도시한 부분확대 사시도이며, 도 2c는 도 2a에 도시된 소형 카메라 모듈의 이미지센서 부분을 도시한 평면도이다. 도 2a, 도 2b 및 도 2c를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
렌즈어셈블리(210)는 경통(barrel)에 설치된 하나 이상의 렌즈(도시되지 않음)를 포함하여 구성되어, 이미지센서(240)의 센싱부(241)에 촬영할 상이 맺히도록 한다. 근래에는 휴대용 전기기기에 적용되는 소형 카메라 모듈에도 근접촬영, 줌 기능, 피사계심도 조절 등 다양한 기능이 요구되므로, 렌즈어셈블리(210)에 조절 가능한 조리개, 초점거리 조절용 나선 등이 부가될 수 있다.
이미지센서(240)는 렌즈어셈블리(210)에 의해 센싱부(241)에 맺히는 상을 전기적 신호로 변환한다. 상술한 바와 같이, 현재 이미지센서로서 CCD 및 CMOS가 널리 사용되고 있는데, 통상적으로 빛에 감응하는 다수의 센서 소자가 집적된 센싱부가 이미지센서의 전면 중앙부에 형성되고, 그 가장자리에는 센싱부의 전기적 신호를 출력하기 위한 단자부가 형성된다.
이미지센서(240)의 배면은 지지판(250)의 일면에 결합된다. 결합 방법으로는 돌기와 홈을 이용하여 고정하는 방법, 접착제를 이용하여 고정하는 방법, 다이 본딩(Die Bonding)하는 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있는데, 이미지센서(240) 가 과열되면 손상될 수 있으므로, 이미지센서(240)에 전달되는 열을 최소화 할 수 있는 결합 방법을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 지지판(250)에는 이미지센서(240)의 결합위치를 가이드하는 하나 이상의 가이드돌기(255, 256)를 돌출 형성하여, 이미지센서(240)가 지지판(250)의 일정한 위치에 결합될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 지지판(250)의 길이 및 폭은 이미지센서(240) 보다 커서, 후술할 하우징(220)과 결합되는 부분이 이미지센서(240)의 가장자리로 돌출되어야 한다.
이미지센서(240) 전면에는 회로기판(230)의 배면이 결합된다. 이때, 회로기판(230)에는 센싱부(241)의 위치 및 형상과 대응하는 통공이 형성되어, 이미지센서(240) 전면에 회로기판(230)이 결합되었을 때에 센싱부(241)가 회로기판(230)에 의해 덮이지 않아야 한다. 또한, 회로기판(230)에는 이미지센서(240)에 형성된 하나 이상의 센서단자(243)의 위치에 대응하는 형상의 단자노출부(239)가 하나 이상 형성되어, 이미지센서(240)에 회로기판(230)이 결합되었을 때에 센서단자(243)가 회로기판(230)에 의해 덮이지 않도록 한다.
회로기판(230)의 전면에는 하나 이상의 센서단자(243)와 전기적으로 연결되는 하나 이상의 기판단자(235)가 형성된다. 하나 이상의 센서단자(243)는 대응되는 하나 이상의 기판단자(233)에 와이어본딩(245)을 통하여 전기적으로 연결된다. 이때, 하나 이상의 센서단자(243) 및 하나 이상의 기판단자(233)는 반드시 일대 일 대응하지는 않는다.
한편, 회로기판(230)의 배면에 기판단자(도시되지 않음)를 형성하되, 센서단자(243)와 대응되는 위치에 형성하여, 회로기판(230)을 이미지센서(240)에 결합 시킬 때에 실장하는 방법을 이용하여 직접 전기적으로 연결되게 함으로써, 와이어본딩(245)을 하지 않고 전기적으로 연결되도록 하는 방법도 사용될 수 있다.
하우징(220)의 일측에는 렌즈어셈블리(210)가 결합되고, 타측에는 회로기판(230) 및 이미지센서(240)와 결합된 지지판(250)이 결합된다.
앞에서 언급했던 바와 같이, 지지판(250)은 하우징(220)과 결합될 부분을 확보하기 위하여 이미지센서(240) 보다 큰 길이 및 폭을 갖는다. 따라서, 지지판(250)의 이미지센서(240) 주변으로 돌출된 부분에 하나 이상의 고정홀(251, 252)을 형성하고, 하우징에는 하나 이상의 고정돌기(221)를 돌출 형성하여, 하우징(220) 및 지지판(250)이 결합될 때에 고정홀(251, 252) 및 고정돌기(221)가 가이드 역할을 하게 함으로써, 하우징(220) 및 지지판(250)의 결합위치를 일정하게 유지할 수 있다.
따라서, 회로기판(230)의 길이 및 폭은 이미지센서(240)의 길이 및 폭보다 작게 형성되므로 하우징(220)의 내부로 삽입되어 보호될 수 있고, 지지판(250)과 결합되는 하우징(220)의 길이 및 폭 또한 이미지센서(240)가 삽입될 수 있는 길이 및 폭을 갖도록 최소화 할 수 있는 장점을 갖는다.
하우징(220)의 높이는 렌즈어셈블리(210)에 의해 센싱부(241)에 선명한 상이 맺힐 수 있도록 결정되어야 하고, 특히 렌즈어셈블리(210) 및 지지판(250)과 각각 결합되는 부위를 통하여 소형 카메라 모듈(200) 외부의 빛이 하우징(220) 내부로 새어 들어오지 않도록 하여야 한다.
한편, 회로기판(230)에는, 이미지센서(240)로부터 입력된 전기적 신호를 이 미지신호처리장치(Image Signal Processor, 도시되지 않음)로 전달하기 위하여 플렉시블 프린트 회로(Flexible Printed Circuit), 플렉시블 플랫 케이블(Flexible Flat Cable) 등의 평형(平形)의 전기적 연결부재(도시되지 않음)가 연결되고, 따라서 하우징(220) 또는 지지판(250)에는 이 전기적 연결부재(도시되지 않음)가 통과될 수 있는 슬릿(slit)이 형성될 수 있다.
한편, 이미지센서(240)는 통상적으로 적외선에 대한 감도가 높으므로, 렌즈어셈블리(210)를 통과하여 센싱부(241)로 입사되는 광선에 포함된 적외선을 차단하는 적외선필터(도시되지 않음)를 하우징(220) 내에 설치하여, 센싱부(241)에는 가시광선만이 입사되도록 하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 카메라 모듈을 제조하는 단계를 나타낸 흐름도이다. 도 2a, 도 2b 및 도 2c를 함께 참조하여 설명한다.
이미지센서(240)의 전면, 즉 센싱부(241)가 형성된 면 및 배면에 각각 회로기판(230)의 배면 및 지지판(250)의 일면을 각각 결합시킨다(S10). 이때, 지지판(250)의 길이 및 폭은 하우징(220)과 결합될 부분을 확보하기 위하여, 이미지센서(240)의 길이 및 폭 보다 크게 형성하여, 지지판(250)의 가장자리가 이미지센서(240)의 주변으로 소정 길이만큼 돌출되도록 한다. 또한, 회로기판(230)에 형성된 통공(237) 및 하나 이상의 단자노출부(239)가 이미지센서(240)의 센싱부(241) 및 하나 이상의 센서단자(243)를 덮지 않도록 이미지센서(240)에 회로기판(230)을 결합시킨다.
하나 이상의 센서단자(243)를 대응되는 하나 이상의 기판단자(233)에 와이 어본딩하여 전기적으로 연결되도록 한다(S20). 이때, 위에서 언급했던 바와 같이 하나 이상의 센서단자(243) 및 하나 이상의 기판단자(233)가 반드시 일대 일로 대응되는 것은 아니며, 필요에 따라 위치를 변경하거나 일대 다수로 와이어본딩 될 수도 있다.
지지판(250)을 하우징(220)에 결합시킨다(S30). 이때, 이미지센서(240) 및 회로기판(230)이 하우징(220)의 내부로 삽입되도록 한다.
하우징(220)에 렌즈어셈블리(210)를 결합시킨다(S40). 단, 단계 S40은 단계 S10 보다 진행될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 해당기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명에 의하면, 이미지센서의 센싱부와 대응되는 위치 및 형상을 갖는 통공 및 하나 이상의 센서단자와 대응되는 위치 및 형상을 갖는 하나 이상의 단자노출부가 형성된 회로기판을 이미지센서의 센싱부가 형성된 전면에 결합시킴으로써, 회로기판이 이미지센서 보다 작은 폭 및 길이를 갖도록 하여, 동일한 크기의 이미지센서를 사용하더라도 소형 카메라 모듈의 크기가 더 소형화 되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 센싱부 및 하나 이상의 센서단자가 전면에 형성되는 이미지센서와;
    상기 이미지센서의 배면에 결합되는 지지판과;
    상기 이미지센서의 전면에 결합되되, 상기 센싱부의 위치 및 형상에 대응되는 통공이 형성되는 회로기판과;
    상기 이미지센서 및 상기 회로기판을 커버하며, 일측이 상기 지지판에 결합되는 하우징과;
    상기 하우징의 타측에 결합되고, 하나 이상의 렌즈가 장착되는 렌즈어셈블리를 포함하는 소형 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에는 고정돌기가 형성되고, 상기 지지판에는 상기 고정돌기에 대응하는 고정홀이 형성되는 소형 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판에는 상기 센서단자의 위치 및 형상에 대응되는 하나 이상의 단자노출부가 형성되는 소형 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지판에는 상기 이미지센서의 결합위치를 가이드하는 가이드돌기가 돌출되어 있는 소형 카메라 모듈.
  5. (a) 이미지센서의 센싱부가 형성된 전면에 회로기판을 결합하고, 상기 이미지센서의 배면에 지지판을 결합시키는 단계와;
    (b) 상기 이미지센서에 형성된 하나 이상의 센서단자 및 상기 회로기판에 형성된 하나 이상의 기판단자를 와이어본딩하여 전기적으로 연결하는 단계와;
    (c) 상기 이미지센서 및 상기 회로기판을 하우징 내에 삽입하고 상기 지지판을 상기 하우징의 일측에 결합하는 단계를 포함하되, 상기 회로기판에는 상기 센싱부의 위치 및 형상에 대응하여 통공이 형성되는 소형 카메라 모듈 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 타측에는 하나 이상의 렌즈가 장착되는 렌즈어셈블리가 결합되는 소형 카메라 모듈 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에는 고정돌기가 형성되고, 상기 지지판에는 상기 고정돌기에 대응하는 고정홀이 형성되는 소형 카메라 모듈 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 지지판에는 상기 이미지센서의 결합위치를 가이드하는 가이드돌기가 돌출되어 있는 소형 카메라 모듈 제조방법.
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