KR100753661B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 차단 기능을 갖는 IR 필름이 부착된 카메라 모듈에 관한 것이다.

본 발명의 카메라 모듈은, 적어도 하나 이상의 렌즈가 장착된 원통형 몸체가 하부로 연장된 렌즈배럴; 상기 원통형 몸체가 삽입되는 상단 개구부가 구비된 경통이 상부로 연장 형성된 하우징; 상기 하우징의 저면에 결합되며, 중앙부에 화상영역이 천공되어 그 저면에 이미지센서가 실장된 플립칩이 본딩 결합되고 상면에 IR 필름이 복개되는 인쇄회로기판;을 포함하며, 공정의 간소화가 이루어지고 부품의 감소에 의한 제작 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

렌즈배럴, 렌즈, 하우징, 인쇄회로기판, 플립칩, 이미지센서, IR 필름

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

도 1은 종래 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도.

도 2는 종래 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 분해 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11. 렌즈배럴 12. 렌즈

13. 하우징 15. 인쇄회로기판

16. 플립칩 17. 이미지센서

18. IR 필름

본 발명은 적외선 차단 기능을 갖는 IR 필름이 부착된 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 카메라 모듈의 하우징 저면에 장착되는 인쇄회로기판상에 IR 필터 역할을 하는 IR 필름이 부착됨으로써, 카메라 모듈의 크기를 최소화하고 모듈의 제작비가 절감될 수 있도록 한 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 카메라 모듈(CCM:COMPACT CAMERA MOUDULE)은 소형으로써 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기와 토이 카메라(TOY CAMERA) 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는 바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형의 카메라 모듈이 장착된 기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다.

이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이되도록 한 것이다.

도 1은 종래 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도이고, 도 2는 종래 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 분해 사시도이다.

도시된 바와같이, 종래의 카메라 모듈(1)은 CCD나 CMOS의 이미지센서(2)가 플립 칩 방식에 의해서 장착된 프린트기판(7)이 플라스틱 재질의 하우징(3) 하부에 결합되고, 상기 하우징(3) 상부로 연장된 경통(4)에 하부로 원통형 몸체(5)가 연장된 렌즈배럴(6)이 결합됨에 의해서 제작된다.

상기 카메라 모듈(1)은 경통(4) 내주면에 형성된 암나사부와 원통형 몸체(5)의 외주면에 형성된 숫나사부의 나사 결합으로 하우징(3)과 렌즈배럴(6)가 상호 결합된다.

이때, 상기 프린트기판(7)의 상면, 즉 렌즈배럴(6)의 하단부에 장착된 렌즈(L)와 상기 프린트기판(7)의 하면에 부착된 이미지센서(2) 사이에는 적외선 차단 필터(IR CUT-OFF FILTER:이하 'IR 필터'라 칭함)(8)가 결합됨으로써, 이미지센서(2)로 유입되는 과도한 장파장의 적외선을 차단시키게 된다.

상기와 같이 조립된 카메라 모듈은, 특정한 사물로부터 유입되는 빛이 렌즈(L)를 통과하면서 상이 반전되어 이미지센서(2)의 표면에 포커싱되는 데, 이때 나사 결합에 의해서 하우징(3) 상단에 체결된 렌즈배럴(6)를 회전시키면서 최적의 포커스가 맞춰진 지점에서 하우징(3)과 렌즈배럴(6)의 유격 사이로 접착제를 주입하여 하우징(3)과 렌즈배럴(6)를 접착 고정시켜 최종적인 카메라 모듈 제품이 생산된다.

여기서, 상기 렌즈배럴(6) 내에 다단으로 적층된 렌즈(L)는 하부의 이미지센서(2)에 상을 맺혀주는 기능을 하고, 상기 이미지센서(2)는 렌즈(L)로부터 빛을 받아 컬러를 만들어 내는 기능을 한다.

상기 이미지센서(2)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러 필터로 세 컬러를 합하여 색상을 만들어 내는데, 이때 적색의 경우 인간이 인식하는 파장보다 긴 파장의 빛을 센서는 인식을 하기 때문에 센서는 인간이 인식하는 컬러(color)와 다른 컬러를 만들어 낸다. 따라서, 인간이 인식하는 컬러와 같은 컬러를 만들어 주기 위해서는 잡광을 제거하기 위한 적외선 차단 필터(IR cut filter)를 사용해야 한다.

한편, 최근에는 소비자가 요구하는 해상도 또는 화소수가 점점 높아지게 됨과 아울러 휴대폰을 비롯한 이동통신 단말기에 장착되는 카메라 모듈의 소형화 추세에 따라 IR 필터를 별도로 사용하지 않고, 하우징 내부에 장착되는 글라스()에 IR 필터의 기능을 하는 IR 코팅막이 형성되도록 하거나, 배럴 내에 장착된 렌즈의 일면에 IR 코팅막을 형성시킴으로써, IR 필터 두께만큼의 공간을 줄인 카메라 모듈의 제작이 이루어지도록 한다.

그러나, 상기와 같이 IR 코팅막이 형성된 글라스(8)를 장착하거나, IR 코팅막이 형성된 렌즈(L)를 사용할 경우 모두 이미지센서가 부착된 기판의 상면에 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 글라스(8)가 장착되어야만 하기 때문에 카메라 모듈의 크기, 즉 기판으로부터 렌즈배럴(6) 상단까지의 높이를 줄이는 데에는 한계가 있다.

또한, 상기 기판(7)의 크기와 동일하거나 작은 크기의 글라스(8)가 항상 장착되어야 함에 따라 글라스의 수급 비용과 IR 코팅막이 형성된 글라스를 부착하는 공정이 추가될 수 밖에 없어 카메라 모듈의 제작 비용이 상승하는 문제점이 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈에서 지적되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 내부에 다수의 렌즈가 적층된 렌즈배럴이 결합되는 하우징 저면에 플립 칩 본딩 방식에 의해서 이미지센서가 부착된 기판이 결합되고, 상기 기판의 상면에 이미지센서의 화상영역이 복개되는 IR 필름이 접착됨으로써, 카메라 모듈의 박형화가 가능하고 카메라 모듈의 제작 비용을 절감할 수 있도록 한 카메라 모듈이 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 내부에 다수의 렌즈가 다단으로 적층된 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴의 하단부가 상부 개구부를 통해 삽입 장착되는 하우징과, 하우징의 저면에 장착되며 중앙부에 화상영역이 천공되어 그 저면에 이미지센서가 부착되고 상면에 IR 필름이 복개되는 인쇄회로기판으로 구성된 카메라 모듈이 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 하우징은 원통형으로 구성되어 내주면에 나사부가 가공되어 있으며, 상기 하우징은 상단 개구부를 통해 내부에 다단의 렌즈가 적층 수납된 렌즈배럴의 하단부가 삽입 장착된다.

이때, 상기 렌즈배럴의 외주면상에는 숫나사부가 구비되어 상기 하우징과 배럴이 나사결합에 의해서 밀착 결합되며, 상기 두 부재의 나사결합 과정에서 기판에 부착된 이미지센서와 배럴에 장착된 렌즈의 간격 조절에 의해서 포커싱 공정이 수행된다.

이와 같이 조립되는 본 발명의 카메라 모듈은, 하우징의 저면에 이미지센서가 구비된 플립칩이 부착되는 인쇄회로기판이 장착되며, 상기 인쇄회로기판은 상기 플립칩의 화상 데이터 생성 영역인 이미지센서가 기판상에 노출될 수 있도록 중앙부에 화상영역이 천공된다.

이때, 상기 인쇄회로기판의 화상영역 상면에는 상기 화상영역과 화상영역상으로 노출된 이미지센서의 전면이 IR 필름에 의해서 복개된다.

따라서, 본 발명은 플립칩 방식에 의해서 인쇄회로기판의 저면에 부착되는 이미지센서의 전면이 복개되도록 상기 인쇄회로기판의 중앙부에 천공된 화상영역상에 얇은 두께의 IR 필름이 접착 고정됨으로써, 상부의 렌즈로부터 유입되는 과도한 파장의 적외선이 차단 가능한 박형화의 카메라 모듈이 제작됨에 기술적 특징이 있다.

여기서, 상기 IR 필름은 대략 50~100㎛ 정도의 두께로 형성됨이 바람직하다.

본 발명 카메라 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 사시도이다.

도시된 바와같이, 본 발명의 카메라 모듈(10)은, 내부에 다수의 렌즈(12) 다단 적층된 렌즈배럴(11)과, 원통형의 상단 개구부를 통해 렌즈배럴(11)의 하단부가 삽입 장착되는 하우징(13)과, 저면에 이미지센서(17)가 구비된 플립칩(16)이 본딩 결합되고 상면에 IR 필름(18)이 복개되어 상기 하우징(13)의 저면에 장착되는 인쇄회로기판(15)으로 구성된다.

상기 하우징(13)은, 상단에 개구부가 형성된 원통형의 경통(13a)이 연장 형성되고, 상기 경통의 내주면상에 암나사부가 형성된다. 또한, 상기 하우징(13)의 상단 개구부를 통해 결합되는 렌즈배럴(11)은 하부로 연장된 원통형 몸체(11a)의 외주면에 숫나사부가 구비되며, 상기 하우징(13)과 렌즈배럴(11)은 상기 경통(13a)의 내부로 원통형 몸체(11a)가 삽입되어 암,수나사부의 나사 결합에 의해서 각 접촉 계면이 밀착되도록 조립된다.

또한, 상기 하우징(13)의 저면에 장착되는 인쇄회로기판(15)은 통상적으로 10㎛ 두께의 얇은 절연필름(PI; polyimide) 위에 동박을 붙인 회로기판으로 구성되며, 플립 칩 본딩 방식에 의해서 이미지센서(17)가 인쇄회로기판(15)의 저면에 부착되는 바, 상기 이미지센서(17)가 실장된 플립칩(16)은 그 상면에 형성된 범프(16a)가 인쇄회로기판(15)의 패드(도면 미도시)에 접촉됨으로써, 상호 전기적 접속 가능하게 결합된다.

이때, 상기 인쇄회로기판(15)은 상기 플립칩(16)에 실장된 이미지센서(17)가 렌즈 장착부를 향해 노출되어 렌즈(12)를 통한 입사광의 집광이 이루어지도록 하기 위해서 인쇄회로기판(15)의 중앙부에 화상영역(15a)이 천공되어 있으며, 상기 화상영역(15a)의 주위로는 상기 플립칩(16)의 범프(16a)와 접촉된 패드와 전기적으로 연결되는 회로(도면 미도시)가 인쇄되어 있다.

여기서, 상기 플립칩(16)은, 상기 인쇄회로기판(15)과 접합이 완료된 후에 상기 플립칩 주위를 밀봉시켜 주기 위하여 절연수지로 도포하는 언더필링(UNDER FILLING) 공정이 수행됨이 바람직하다.

또한, 상기 인쇄회로기판(15)의 상면에는 중앙부에 천공된 화상영역(15a)이 복개되는 IR 필름(18)이 접착 고정되며, 상기 IR 필름(18)은 상기 인쇄회로기판(15)의 저면에 부착된 플립칩(16)에 실장되어 있는 이미지센서(17)의 집광 영역보다 큰 크기로 재단되어 인쇄회로기판(15)의 화상영역(15a)상에 복개된다.

즉, 상기 플립칩(16)의 화상 수용 영역인 이미지센서(17)가 노출 가능한 크기로 상기 인쇄회로기판(15)의 화상영역(15a)이 천공될 수 밖에 없기 때문에 상기 인쇄회로기판(15)의 화상영역(15a)을 충분히 덮을 수 있는 크기로 재단되어 상기 화상영역(15a)의 전체 영역이 복개되면, 상기 이미지센서(17)에 집광되는 입사광 중에 포함된 적외선의 차단이 이루어지게 된다.

한편, 상기 IR 필름(18)은 50㎛ 내지 100㎛ 정도의 두께로 형성되며, 그 저면에 접착제가 도포되거나 접착제가 도포된 상태에서 이형지가 부착된 상태로 제작됨에 따라 전술한 바와같이, 화상영역(15a)을 충분히 포함할 수 있는 크기로 재단되어 인쇄회로기판(15)의 상면에 직접 부착 가능하다.

따라서, 종래에 사용되던 IR 필터가 코팅된 글라스를 인쇄회로기판의 상면에 고정시키기 위한 본딩 공정이 생략될 수 있다.

여기서, 상기 IR 필름(18)의 두께가 50㎛ 이하일 경우에는 상기 이미지센서(17)로 유입되는 입사광중에 포함된 장파장의 적외선을 효과적으로 차단할 수 없으며, IR 필름(18)의 두께가 100㎛ 이상일 경우에는 종래에 사용되던 IR 코팅막이 형성된 글라스(0.5㎜)에 비해서 두께 절감의 효과를 나타낼 수 없기에, 50㎛에서 100㎛ 이내의 두께로 형성됨이 가장 바람직하다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명의 카메라 모듈은 다수의 렌즈가 내부에 적층 결합된 렌즈배럴이 장착되는 하우징 저면에 플립 칩 본딩 방식에 의해서 이미지센서가 부착된 인쇄회로기판이 결합됨에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 저면에 부착된 이미지센서가 노출되는 화상영역상에 IR 필름이 접착 고정됨으로써, IR 필터 및 IR 코팅막이 형성된 글라스 장착을 위한 별도의 공정이 생략됨에 따른 공정의 간소화가 이루어지고 부품의 감소에 의한 제작 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 인쇄회로기판의 상부에 부착되어 하우징 내부에 위치 하는 IR 필름의 두께가 종래에 사용되던 글라스에 비해 대폭 얇게 형성됨으로써, IR 필터 장착 위치의 공간을 줄여 카메라 모듈의 박형화를 도모할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 하우징과 렌즈배럴이 광축에 대하여 수직으로 나사 결합되는 카메라 모듈에 있어서,

   하나 이상의 렌즈가 장착된 원통형 몸체가 하부로 연장되고, 그 외주면에 나사부가 구비된 렌즈배럴;

   상기 원통형 몸체가 삽입되는 개구부가 구비된 경통이 상부로 연장 형성되고, 그 내주면에 나사부가 구비된 하우징; 및

   중앙부에 집광 영역이 형성된 이미지센서가 플립칩 방식에 의해 본딩 결합되며, 상기 집광 영역이 상부로 노출되는 화상 영역이 천공되어 상기 이미지센서의 집광 영역보다 큰 크기로 재단된 50 내지 100㎛ 두께의 IR 필름이 상기 화상 영역 상면에 복개되는 인쇄회로기판;

   을 포함하는 카메라 모듈.
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