KR100769713B1 - 카메라 모듈 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징과 배럴이 일체형으로 구성된 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.

본 발명의 카메라 모듈 패키지는, 적어도 하나 이상의 렌즈가 장착되고, 외주면에 숫나사부가 형성된 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴이 결합되도록 내주면에 암나사부가 구비된 하우징; 상기 하우징 하단 내측면에 외측면이 밀착되게 삽입되며, 중앙부에 필터 안착부가 구비된 필터 프레임; 상기 필터 프레임 내부에 안착되는 적외선 차단필터; 상기 필터 프레임 저면이 밀착 결합되고, 하면에 이미지센서가 부착되는 인쇄회로기판;을 포함하며, 상기 하우징과 적외선 차단필터의 조립 공차를 최소화하여 광축의 틀어짐이 방지되는 이점이 있으며, 상기 인쇄회로기판 저면에 부착된 이미지센서와 그 직상부의 적외선 차단필터 간에 형성된 간격에 의해서 이물 규격이 완화됨에 따라 조립 제품의 이물 불량이 감소되는 장점이 있다.

배럴, 하우징, 인쇄회로기판, 필터 프레임, 적외선 차단필터, 이미지센서

Description

카메라 모듈 패키지{CAMERA MODULE PACKAGE}

도 1은 종래 COF 방식 카메라 모듈 패키지의 조립 사시도.

도 2는 종래 COF 방식 카메라 모듈의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 조립 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11. 배럴 12. 하우징

13. 인쇄회로기판 14. 필터 프레임

15. 적외선 차단필터 16. 이미지센서

본 발명은 하우징과 배럴이 일체형으로 구성된 카메라 모듈 패키지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 플립 칩 본딩 방식의 패키지 조립 시 인쇄회로기판의 상면에 필터 프레임이 고정되고 상기 프레임 내부에 적외선 차단필터가 안착됨으로써, 카메라 모듈 패키지의 조립 공차를 최소화하고 이미지센서와 적외선 차단필터 간의 간격 설정에 의해 이물 규격이 완화되도록 한 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.

현재 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능 뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 이러한 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(CAMERA MODULE)이 가장 대표적이라 할 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 기존의 30만 화소(VGA급)에서 현재 700만 화소의 고화소 중심으로 변화됨과 동시에 오토포커싱(AF), 광학 줌(OPTICAL ZOOM) 등과 같은 다양한 부가 기능의 구현으로 변화되고 있다.

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 취 향에 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 디스플레이된다.

통상적인 카메라 모듈용 이미지센서의 패키징 방식은, 플립 칩(Flip-Chip)을 이용한 COF(Chip On Flim) 방식, 와이어 본딩에 의한 COB(Chip On Board) 방식, 그리고 CSP(Chip Scaled Package) 방식 등이 있으며, 이 중에서 COF 패키지 방식과 COB 패키지 방식이 널리 이용되고 있다.

상기 카메라 모듈용 이미지센서의 패키지 방식 중에서 COF 방식의 패키징 구조를 아래 도시된 도면을 참조하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 COF 방식 카메라모듈 패키지의 조립 상태를 보인 조립 사시도이고, 도 2는 종래 COF 방식 카메라 모듈의 단면도이다.

도시된 바와같이, 종래의 카메라 모듈 패키지(1)는 렌즈를 통해 들어온 영상신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서(3)가 저면에 지지되는 하우징(2)과, 상기 이미지센서(3)에 피사체의 영상신호를 모아주는 렌즈군(4)과, 상기 렌즈군(4)이 내부에 다단 적층되는 배럴(5)의 순차적인 결합에 의해서 구성된다.

이때, 상기 하우징(2)의 하부에는 CCD 또는 CMOS로 이루어진 이미지센서(3) 를 구동하기 위한 전기 부품인 C(CONDENSOR)와 R(RESISTANCE)의 칩 부품이 부착된 실장용 기판(FPCB)(6)이 전기적으로 결합된다.

이와 같이 구성된 종래의 카메라 모듈 패키지(1)는, 실장용 기판(FPCB, 6)에 다수의 회로 부품이 실장된 상태에서 기판(6)과 이미지센서(3) 사이에 이방전도성필름(ACF:ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM)(도면 미도시) 또는 NCP(NON-CONDUCTIVE PASTE)를 삽입하고 열과 압력을 가하여 통전되도록 접착 고정하고, 그 반대면에 IR 필터(7)를 부착한다.

이때, 상기 이미지센서(3)는 이방전도성 필름이 삽입된 상태로 기판(6)의 저면에 부착되고 상기 이미지센서(3)의 각 측부에 열경화성 접착제가 도포되어 경화됨으로써, 이미지센서(3)의 고정과 측면 보호가 이루어지도록 한다.

또한, 다수의 렌즈군(4)이 내장된 배럴(5)과 하우징(2)이 나사 결합에 의해서 가결합시킨 상태에서 전술한 바와같이, 기 조립된 실장용 기판(6)이 하우징(2)의 저면에 별도의 접착제에 의해서 접착 고정된다.

한편, 상기 이미지센서(3)가 부착된 실장용 기판(6)과 배럴(5)이 결합된 하우징(2)의 접착 고정 후에 상기 배럴(5)의 전방에 피사체(해상도 챠트)를 일정한 거리로 하여 초점 조정이 이루어지게 되는 데, 상기 카메라 모듈(1)의 초점 조정은 하우징(2)에 나사 결합된 배럴(5)의 회전에 의한 수직 이송량이 조절됨에 따라 렌즈군(4)과 이미지센서(3)간의 초점 조절이 이루어지게 된다.

상기 렌즈군(4)과 이미지센서(3)의 간격 조절에 의해서 초점 조절이 이루어지고, 초점이 조절된 상태에서 상기 하우징(2)과 배럴(5)을 접착 고정시켜 카메라 모듈 패키지의 출하 준비가 완료된다.

이와 같은 구조로 이루어진 COF 방식의 카메라 모듈 패키지는 무엇보다 이미지센서 상면에 와이어를 부착할 공간이 필요하지 않으므로 패키지 면적이 줄어들고, 배럴의 높이를 낮출 수가 있어 카메라 모듈의 경박단소화가 가능하다는 장점이 있다.

그리고, 얇은 필름(Film)이나 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 사용하기 때문에 외부 충격에 견디는 신뢰성 높은 패키지가 가능하며, 그 제작 공정이 상대적으로 간단한 장점이 있다. 그리고, 상기 COF 방식은 소형화와 더불어 저항의 절감으로 인한 신호의 고속처리, 고밀도, 다핀화 추세에도 부응할 수 있다.

그러나, 종래 COF 방식의 카메라 모듈 패키지(1)는 상기 인쇄회로기판(6)을 사이에 두고 인쇄회로기판(6)의 저면에 부착된 상기 이미지센서(3)의 직상부에 적외선 차단필터(7)가 바로 안착되기 때문에 상기 적외선 차단필터(7) 상부에 떨어진 미세한 이물에 대해서도 민감하게 화상 불량이 나타나는 문제점이 지적되고 있다.

또한, 상기 하우징(2)의 하단부 내주면의 공차(0.01 ~ 0.05㎜)에 대하여 그 내주면에 밀착 결합되는 적외선 차단필터(7)의 외주면 공차(0 ~ -0.08㎜)에 의해서 상기 하우징(2)이 적외선 차단필터(7)의 외주면을 감싸며 결합될 때, 그 조립 공차는 최소 0.01㎜에서 최대 0.13㎜ 가 발생하게 된다.

따라서, 상기 렌즈군(4)의 광축에 대하여 상기 적외선 차단필터(7) 광축이 어긋난 조립 공차가 적외선 차단필터(7) 광축의 틀어짐(Tilt)량에 대한 허용치(대략 광축에 대하여 0.05㎜) 이상으로 발생하게 되면, 상기 렌즈군(4)의 광축과 일치하도록 적외선 차단필터(7) 또는 렌즈군(4)이 내장된 하우징(2) 전체를 광축과 일치하도록 이동시켜야 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈 패키지에서 제기되는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 플립 칩 본딩 방식의 카메라 모듈 패키지에서 인쇄회로기판의 상부에 장착되는 적외선 차단필터가 안착되는 필터 프레임이 개재되고, 상기 필터 프레임의 외측면에 하우징의 하단 내측면이 밀착 결합되도록 함으로써, 상기 하우징과 적외선 차단필터의 조립 공차를 최소화하여 광축의 틀어짐이 방지됨과 아울러 상기 이미지센서와 적외선 차단필터 간에 형성된 소정의 간격에 의해서 이물 규격의 완화에 의한 이물 불량이 감소되도록 한 카메라 모듈 패키지가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 적어도 하나 이상의 렌즈가 장착된 렌즈배럴과 상기 렌즈배럴이 결합되는 하우징으로 이루어진 광학유니트와, 상기 하우징 하단 내측면에 밀착 결합되며 중앙부에 필터 안착부가 구비된 필터 프레임과, 상기 필터 프레임 내부에 안착되는 적외선 차단필터와, 상기 필터 프레임 저면이 밀착 결합되고 저면에 이미지센서가 부착되는 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈 패키지가 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 광학유니트는 하우징의 상단 개구부를 통해 다수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴의 하단부가 삽입되며, 각 부재의 내,외주면에 형성된 암, 수 나사부의 나사 결합에 의해서 밀착 결합된다. 이때, 상기 하우징 상부에 나사 결합된 렌즈배럴의 회전에 의해서 렌즈와 그 직하부에 결합된 이미지센서와의 간격 조절에 의해서 카메라 모듈의 초점 조정이 이루어진다.

또한, 상기 하우징은 상기 렌즈 배럴을 통해 입사되는 입사광 중에 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단필터가 내부에 장착되어야 하는 바, 상기 적외선 차단필터는 필터 안착부가 구비된 사각의 필터 프레임 내부에 안착되어 상기 하우징 내부로 삽입 장착된다.

이때, 상기 필터 프레임의 외측면은 하우징 하단부 내측면에 밀착됨에 따라 조립 공차가 발생되지 않거나 최소한의 조립 공차만이 발생하게 되며, 상기 필터 안착부와 그 외측의 프레임은 상기 적외선 차단필터의 형상과 동일한 형태로 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 필터 프레임은 저면에 이미지센서가 플립 칩 본딩에 의해서 부착되어 중앙부에 이미지센서의 노출 영역이 천공된 인쇄회로기판의 상면에 접착 고정되며, 상기 인쇄회로기판의 노출 영역과 크거나 동일한 크기의 중앙 통공이 형성된다.

따라서, 상기 적외선 차단필터는 상기 인쇄회로기판의 상면에서 필터 프레임 에 안착된 상태로 고정됨으로써, 상기 이미지센서로부터 필터 프레임의 내측에 형성된 필터 안착부의 높이만큼 상기 인쇄회로기판 저면의 이미지센서로부터 이격됨에 따라 상기 적외선 차단필터 상면에 떨어지는 이물에 대한 허용 규격이 완화됨에 의한 조립 불량률을 감소시킬 수 있도록 함에 기술적 특징이 있다.

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

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 조립 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈 패키지(10)는 내, 외주면에 형성된 암, 수 나사부에 의해서 배럴(11)과 하우징(12)이 결합되고, 상기 하우징(12)의 하단부에 이미지센서(16)가 플립 칩 방식으로 부착된 인쇄회로기판(13)이 밀착 결합된다.

이때, 상기 인쇄회로기판(13)의 상면에는 적외선 차단필터(15)가 안착되는 필터 안착부(14a)가 중앙부에 구비된 필터 프레임(14)이 접착 고정되며, 상기 필터 프레임(14)은 적외선 차단필터(15)이 안착된 상태로 상기 하우징(12)의 하단부 내측으로 삽입된다.

상기 필터 프레임(14)의 외측면은 상기 하우징(12)의 내측면에 밀착되도록 삽입되며, 상기 필터 프레임(14)은 사출 성형에 의해서 외곽 공차가 0.01㎜ 이하로 관리됨에 따라, 이에 상기 하우징(12)의 하단부 내측면 공차가 -0.01㎜ ~ 0.05㎜ 인 것을 감안하여도 그 최대 공차가 0.07㎜ 이내에서 관리됨으로써, 종래에 비하여 광축의 어긋남을 현저하게 줄일 수 있다.

상기 필터 프레임(14)은 중앙의 통공(14b) 내측면으로 적외선 차단필터(15)의 테두리부가 안착되는 필터 안착부(14a)가 형성되어 상기 렌즈 배럴(11)에 적층된 다수의 렌즈(11a)를 통해 입사되는 외부 입사광 중에 포함된 적외선이 차단되는 적외선 차단필터(15)가 안착된다. 이때, 상기 필터 안착부(14a)는 적외선 차단필터(15)의 각 측면이 형합되도록 상기 적외선 차단필터(15)와 동일한 형태 및 크기로 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 필터 프레임(14)이 상면에 장착되는 인쇄회로기판(13)은, 중앙부에 천공된 노출 영역을 관통하여 입사되는 입사광이 집광되어 전기적 영상 신호로 변환되는 이미지센서(16)가 저면에 전기적 접속 가능하게 밀착 결합된다.

상기 인쇄회로기판(13)의 상부에 고정되는 필터 프레임(14)은 그 저면이 접착제 등에 의해서 인쇄회로기판(13) 상에 접착될 수 있으며, 상기 인쇄회로기판(13)에 천공된 노출 영역과 거의 동일한 크기로 형성되어 입사광이 관통되는 통공(14b)이 형성된다.

이와 같은 구성의 상기 필터 프레임(14)은 상기 하우징(12)과 그 조립 만족도를 향상시키기 위하여 상기 하우징(12)과 동일한 재질로 사출 성형됨이 바람직하다.

상기와 같은 구조의 본 발명 카메라 모듈 패키지(10)는 앞서 언급된 바와 같 이, 상기 하우징(12)의 상부에 다수의 렌즈(11a)가 다단 결합된 렌즈 배럴(11)이 나사 결합에 의한 광학유니트로 형성되고, 상기 노출 영역의 저면에 이미지센서(16)가 플립 칩 본딩되며 그 상면에 적외선 차단필터(15)가 안착되는 필터 프레임(14)이 광축과 일치되도록 부착된 인쇄회로기판(13) 상에 상기 필터 프레임(14)의 외측으로 상기 광학유니트의 하우징(12) 저면이 밀착 결합됨에 의해서 패키지 제작이 완료된다.

이때, 상기 하우징(12)의 하단부 내측면과 상기 필터 프레임(14)의 외측면은 밀착 결합되고, 상기 하우징(12)의 저면과 인쇄회로기판(13)의 상면 접합 시 상기 필터 프레임(14)과 하우징(12)과의 접합 결합력을 향상시키기 위하여 그 접합 계면 상에 접착제가 도포될 수 있을 것이다.

또한, 상기 필터 프레임(14)은 상단 모서리부가 모따기나 라운딩 처리됨으로써, 상기 필터 프레임(14) 상부에서 하우징(12) 결합 시 용이하게 조립될 수 있도록 하고 상기 모서리부와의 접촉을 방지함에 따라 이물 발생을 줄일 수 있도록 한다.

그리고, 상기 필터 프레임(14) 내부에 삽입되는 적외선 차단필터(15) 외주면에 접착제가 도포된 상태로 필터 안착부(14a)에 장착됨에 따라 상기 적외선 차단필터(15)의 테두리부에서 발생될 수 있는 이물이 접착제 도포에 의해서 감소되도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈 패키지는 카메라 모듈의 렌즈군을 통해 입사되는 입사광 중에 포함된 적외선을 차단시키는 적외선 차단필터가 필터 프레임에 안착된 상태로 하우징 내부에 조립됨으로써, 상기 하우징과 적외선 차단필터의 조립 공차를 최소화하여 광축의 틀어짐이 방지되는 이점이 있으며, 상기 인쇄회로기판 저면에 부착된 이미지센서와 그 직상부의 적외선 차단필터 간에 형성된 간격에 의해서 이물 규격이 완화됨에 따라 조립 제품의 이물 불량이 감소되는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 그 하면에 이미지센서가 실장되는 인쇄회로기판;

   상기 인쇄회로기판의 상면에 밀착 결합되고, 중앙부에 필터 안착부가 구비된 필터 프레임;

   상기 필터 프레임의 필터 안착부에 설치되는 적외선 차단필터;

   상기 필터 프레임의 외측면에 그 하단 내측면이 밀착되게 삽입되는 하우징;

   상기 하우징의 상부에 구비되고, 적어도 하나 이상의 렌즈가 장착된 렌즈배럴;

   을 포함하는 카메라 모듈 패키지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 필터 프레임은, 상기 인쇄회로기판에 형성된 노출 영역에 비해 크거나 동일한 크기의 중앙 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
3. 제1항에 있어서,

   상기 필터 안착부는 적외선 차단필터의 각 측면이 형합되도록 상기 적외선 차단필터와 동일한 형태와 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
4. 제1항에 있어서,

   상기 필터 프레임은, 상기 하우징과의 조립 만족도를 향상시키기 위하여 상기 하우징과 동일한 재질로 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
5. 제1항에 있어서,

   상기 필터 프레임은, 상단 모서리부가 모따기 또는 라운딩 처리된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.

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