KR100924673B1 - 액체 렌즈 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판을 사용해 조립한 액체렌즈 모듈과 이미지센서가 부착된 인쇄 회로 기판을 표면 실장 방식으로 조립하여, 소형화 및 대량 생산에 적합한 구조를 갖도록 한 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈에 관한 것으로, 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서부;이미지 센서부에 광이미지를 집중시키기 위한 렌즈부;및 이미지 센서부와 렌즈부를 표면실장방식으로 연결하며,렌즈부의 초점 거리를 조절하기 위한 연결부;를 포함한다.

카메라 모듈, 인쇄 회로 기판, 표면 실장 방식, 액체 렌즈 모듈

Description

액체 렌즈 카메라 모듈{Liquid lens camera module}

본 발명은 액체 렌즈를 갖는 광학 장치에 관한 것으로, 구체적으로 인쇄 회로 기판을 사용해 조립한 액체렌즈 모듈과 이미지센서가 부착된 인쇄 회로 기판을 표면 실장 방식으로 조립하여, 소형화 및 대량 생산에 적합한 구조를 갖도록 한 액체 렌즈 카메라 모듈에 관한 것이다.

현재, 초점 조정 기능이 포함된 카메라는 이동통신 단말기 등 다양한 휴대용 멀티미디어 기기에 적용되고 있으며, 기술이 점점 발전하게 됨에 따라 상기 카메라와 같은 다양한 장치를 하나의 휴대용 장치에 일체로 집적하는 것과 동시에 보다 소형화하려는 노력이 계속되고 있다.

최근 전기습윤(electrowetting) 방식을 이용한 액체 렌즈를 종래의 기계적인 방식의 줌 렌즈에 대체하여 사용하도록 하는 방식이 제안되고 있으며, 이에 대한 활발한 연구가 현재 계속하여 진행되고 있다.

일반적으로 카메라 모듈은 이미지 센서와 전기적 신호를 전달하는 플렉서블 기판을 포함한 이미지 센서부와, 빛의 일정영역만을 선택적으로 수광하기 위한 광학 필터와, 이미지 센서의 수광부에 이미지를 집중시키기 위한 광학 렌즈를 포함한 광학 모듈부 및 상기 광학 모듈부를 잡아주기 위한 하우징을 포함한 기구부로 이루어진다.

이미지 센서에 수광된 이미지를 전기적신호로 전달하기 위한 기판에 이미지 센서를 실장하는 방법으로 주로 사용되는 방법은 플렉서블 기판과 이미지 센서를 이방전도성 필름을 사용하여 접합시키는 플립 칩 방식이다.

플립 칩 방식은 와이어 본딩을 사용하지 않고 이미지 센서의 전극에 범프를 형성한 후 이미지 센서의 범프와 플렉서블 기판의 패드를 접합시키는 방식으로 일반적으로 이방전도성 필름(ACF)를 사용하여 접합하는 공정을 많이 사용하고 있다.

이와 같이 범핑 방식으로 카메라 모듈을 제작하는 공정은 우선 전기적 신호를 전달하기 위한 기판과 이미지 센서를 정렬하여 플립 칩 접합한 후 이미지 센서의 상단부에 IR 필터가 증착된 커버 글래스를 부착하고 하우징 되어 있는 광학 렌즈를 실장하는 공정으로 나누어진다.

그리고 대표적인 액체 렌즈 제조사인 바리옵틱(Varioptic)사와 필립스(Phillips)사의 제품의 경우 액체 렌즈에 구동전원 공급을 위해 플렉서블 인쇄 회로 기판 방식을 많이 사용하고 있다.

이와 같은 종래 기술에서는 액체 렌즈의 조립을 위해 인쇄 회로 기판에 표면 실장 방식로 연결된 플렉서블 인쇄 회로 기판용 소켓에 액체렌즈에 사용되는 플렉서블 인쇄 회로 기판 전극을 사람이나 로봇을 이용해 조립하는 방식을 사용해야 한다.

따라서, 제작 공정의 복잡도 때문에 대량생산에 적합하지 않고 액체렌즈를 포함한 이미지 센서 렌즈의 부피가 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 액체 렌즈를 갖는 광학 장치의 제조시에 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)을 사용해 조립한 액체렌즈 모듈과 이미지센서가 부착된 인쇄 회로 기판을 표면 실장(Surface Mounted Device) 방식으로 조립하여, 소형화 및 대량 생산에 적합한 구조를 갖도록 한 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체 렌즈 카메라 모듈은 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키도록 액체 렌즈 및 상기 액체 렌즈가 고정되는 제 1 인쇄회로기판으로 구성되는 렌즈부; 상기 렌즈부로부터 상기 광이미지를 집중시키기 위하여 이미지 센서 및 상기 이미지 센서가 고정되는 제 2 인쇄회로기판으로 구성되는 이미지 센서부;및 상기 이미지 센서부와 상기 렌즈부를 표면실장방식으로 연결하는 인쇄회로기판으로 구성되는 연결부를 포함하고, 상기 이미지 센서부 및 상기 렌즈부의 전기적 연결은 상기 연결부의 측면에서 표면 실장 방식으로 이루어지며, 상기 인쇄회로기판의 두께에 따라 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 한다.

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그리고 상기 렌즈부는,상기 제 1 인쇄회로기판상에 상기 액체 렌즈와 연결되는 제 1 피드쓰루 전극(feed through electrode)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 연결부는,상기 제 1 피드쓰루 전극과 대응하는 제 2 피드쓰루 전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 연결부는,상기 제 1 인쇄회로기판에 고정되는 상기 액체렌즈 영역에 대응하여 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제 1 및 제 2 피드쓰루 전극은,표면실장방식에 의해 상기 렌즈부와 상기 연결부를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 이미지 센서부는 상기 제 2 인쇄회로기판 상에 상기 제 2 피드쓰루 전극과 대응하는 연결 전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.

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이와 같은 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈은 다음과 같은 효과를 갖는다.

본 발명은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)을 사용해 조립한 액체렌즈 모듈과 이미지센서가 부착된 인쇄 회로 기판을 표면 실장(Surface Mounted Device) 방식으로 조립하여, 소형화 및 대량 생산에 적합한 구조를 갖도록 한다.

따라서, 제품 생산력을 증대시키고, 모듈 적용 제품의 고집적화를 가능하게 하여 제품의 경쟁력을 향상시킨다.

이하, 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 조립 단면 구성도이다.

본 발명에 따른 액체 렌즈 카메라 모듈은 2장의 인쇄 회로 기판을 사용해 조립한 액체렌즈 모듈과 이미지 센서가 부착된 인쇄 회로 기판을 표면 실장 방식으로 조립하여 소형화를 가능하게 하고, 제품 생산성을 높일 수 있도록 한 것이다.

그 구조는 다음과 같다.

전기 습윤 방식을 사용하여 초점을 제어하는 액체 렌즈(11)와, 피드쓰루 영역을 갖고 액체 렌즈(11)가 표면 실장 방식으로 본딩되는 제 1 인쇄 회로 기판(12)와, 피드쓰루 영역에 형성되고, 액체 렌즈(11)에 전압을 인가하기 위한 전극 패드에 연결되는 제 1 피드쓰루 전극(feed through electrode)들(16a)(16b)과, 제 1 인쇄 회로 기판(12)에 대응하여 제 1 인쇄 회로 기판(12)의 하부에 위치하여 초점 거리를 유지하기 위한 연결부(13)와, 상기 제 1 인쇄 회로 기판(12)의 제 1 피드쓰루 전극(feed through electrode)(16a)(16b)과 전기적으로 연결되고 연결부(13)의 엣 지 영역에 형성되는 제 2 피드쓰루 전극들(17a)(17b)과, 피사체 영상에 관한 전기적인 신호를 출력하는 이미지 센서(14)가 본딩되는 제 2 인쇄 회로 기판(15)과, 제 2 인쇄 회로 기판(15)상에 형성되고 제 2 피드쓰루 전극들(17a)(17b)과 엣지 솔더링에 의해 연결되는 연결 전극(18a)(18b)을 포함하여 구성된다.

여기서, 액체 렌즈(11)는 다이아프램 및 챔버를 갖는 상부 기판과 각각의 액체 렌즈 형성 영역에 상응하여 전극 패드가 형성된 하부 기판이 접합되고, 상기 챔버의 표면에 형성되는 절연막, 소수성막 그리고 챔버 내부에 채워지는 전해액,절연액을 포함하고 구성되고, 챔버의 상부에 상부 글래스 웨이퍼가 접합되는 구조이다.

물론, 액체 렌즈(11)가 이와 같은 구조로 한정되는 것이 아니고, 다른 형태인 것이 사용될 수 있음은 당연하다.

그리고 제 1 인쇄 회로 기판(12)과 제 2 인쇄 회로 기판(15)의 실장 간격은 연결부(13)의 두께에 의해 유지된다.

본 발명의 실시예에서는 실장 간격을 1.5 ~ 4mm 또는 연결부의 두께를 1 ~ 3mm로 한다.

그러나 이와 같은 실장 간격 또는 연결부의 두께는 이미지 센서와 액체 렌즈 사이의 초점을 정확하게 맞출 수 있는 크기로 결정되는 것으로, 이미지 센서의 사양에 따라 변경될 수 있으며 상기한 크기로 한정되지 않음은 당연하다.

그리고 제 1 피드쓰루 전극(feed through electrode)(16a)(16b)과 제 2 피드쓰루 전극들(17a)(17b) 및 연결 전극(18a)(18b)은 주석이 도금된 전극이나, 금 도금이 된 전극을 사용한다.

이와 같은 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 제 1 인쇄 회로 기판 및 연결부의 구체적인 구성은 다음과 같다.

도 3은 액체 렌즈 전극 패드 연결 구성을 나타낸 제 1 인쇄 회로 기판 구성도이고, 도 4는 액체 렌즈와 이미지 센서와의 초점 거리 유지를 위한 연결부의 구성도이다.

본 발명은 인쇄 회로 기판을 사용해 조립한 액체렌즈 모듈과 이미지센서가 부착된 인쇄 회로 기판을 표면 실장 방식으로 조립하여, 소형화 및 대량 생산에 적합한 구조를 갖도록 한 액체 렌즈 카메라 모듈에 관한 것이다.

액체 렌즈 전극 패드를 전기적으로 연결하는 제 1 인쇄 회로 기판은 도 3에서와 같이, 제 1 인쇄 회로 기판(12)의 중앙 영역에 액체 렌즈(11)가 위치하고, 액체 렌즈(11)의 일측에 액체 렌즈(11)에 전압을 인가하기 위한 콘택 패드(32)가 구성되고, 제 1 인쇄 회로 기판(12)을 관통하는 피드쓰루 영역에 제 1 피드쓰루 전극(16a, 16b)이 구성되고, 액체 렌즈(11)의 콘택 패드(32)와 제 1 피드쓰루 전극(16a,16b )은 제 1 인쇄 회로 기판(12)상의 도전성 라인에 의해 전기적으로 연결된다.

액체렌즈와 이미지 센서간의 광학적 초점거리를 맞추기 위한 연결부는 도 4에서와 같이, 연결부(13)의 중앙 영역에 제 1 인쇄 회로 기판(12)의 액체 렌즈(11)의 실장 영역에 대응하는 오픈 영역(37)을 갖고, 제 1 피드쓰루 전극(16a,16b )에 대응되어 제 2 피드쓰루 전극(17a, 17b)이 구성된다.

연결부(13)는 인쇄회로기판으로 구성될 수 있고, 연결부(13)의 두께에 의해 액체렌즈와 이미지 센서간의 광학적 초점거리가 유지된다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈은 다음과 같은 순서에 의해 제작된다.

도 5는 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 제조를 위한 순서도이다.

먼저, 액체 렌즈를 제조하기 위하여, 다이아프램 및 챔버를 갖는 상부 기판을 제조하고(S501), 하부 기판을 제조하여(S502) 상기 상부 기판과 하부 기판을 접합하여 챔버 영역에 액체가 주입되지 않은 액체 렌즈를 제조한다.(S503)

그리고 제 1 인쇄회로기판(12)에 제 1 피드쓰루 전극(16a)(16b)을 형성하고(S504), 상기 제 1 피드쓰루 전극(16a)(16b)에 대응하도록 연결부(13)에 제 2 피드쓰루 전극(17a)(17b)을 형성한다.(S505)

이어, 제 1 인쇄회로기판(12)과 연결부(13)를 접합하여 제 1 피드쓰루 전극(16a)(16b)과 제 2 피드쓰루 전극(17a)(17b)을 연결시킨다.(S506)

여기서, 제 1 인쇄회로기판(12)과 연결부(13)를 접합하는 공정은 인쇄 회로 기판 접착용 에폭시를 사용하여 접합한다.

그리고 제 1 인쇄회로기판(12)의 액체 렌즈 접합 영역에 상기 액체 렌즈를 접합하고, 액체 렌즈 전극 패드와 제 1 피드쓰루 전극(16a)(16b)을 본딩한다.(S507)

이어, 상기 액체 렌즈에 액체를 주입하고 캡 글래스를 씌워 실링 공정을 진행한다.(S508)

이와 같이 액체 렌즈를 포함하는 제 1 인쇄회로기판(12)에 연결부(13)가 접 합된 상태에서 이미지 센서(14)가 접합된 제 2 인쇄회로기판(15)을 표면실장방식으로 접합하여, 이미지 센서(14)의 전극 패드와 연결된 연결 전극(18a)(18b)과 제 2 피드쓰루 전극(17a)(17b)을 엣지 솔더링 방식으로 연결한다.(S509)

여기서, 엣지 솔더링 방식의 접합은 제 2 피드쓰루 전극(17a)(17b)과 연결 전극(18a)(18b)을 연결부(13)의 측면에서 연결시키는 것이다.

이와 같은 본 발명은 1장이나 2장의 인쇄 회로 기판을 이용해 직접 액체렌즈를 조립하고, 어느 하나의 인쇄 회로 기판은 이미지센서와 액체렌즈 사이에 초점거리를 맞추기 위한 구조를 갖는다.

그리고 액체 렌즈가 부착된 인쇄 회로 기판을 이미지센서가 부착된 인쇄 회로 기판에 표면 실장 방식 방식으로 조립하므로, 액체렌즈가 탑재된 이미지센서 모듈제작의 소형화 및 대량생산에 유리하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 조립 단면 구성도

도 3은 액체 렌즈 전극 패드 연결 구성을 나타낸 제 1 인쇄 회로 기판 구성도

도 4는 액체 렌즈와 이미지 센서와의 초점 거리 유지를 위한 연결부의 구성도

도 5는 본 발명에 따른 표면 실장 방식의 액체 렌즈 카메라 모듈의 제조를 위한 순서도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11. 액체 렌즈 12. 제 1 인쇄 회로 기판

13. 연결부 14. 이미지 센서

15. 제 2 인쇄 회로 기판 16a.16b. 제 1 피드쓰루 전극

17a.17b. 제 2 피드쓰루 전극 18a.18b. 연결 전극

Claims (9)

1. 광이미지를 집중시키기 위한 액체 렌즈 및 상기 액체 렌즈가 고정되는 제 1 인쇄회로기판으로 구성되는 렌즈부;

   상기 렌즈부로부터 상기 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서가 고정되는 제 2 인쇄회로기판으로 구성되는 이미지 센서부;

   상기 이미지 센서부와 상기 렌즈부를 표면실장방식으로 연결하는 인쇄회로기판으로 구성되는 연결부를 포함하고,

   상기 이미지 센서부 및 상기 렌즈부의 전기적 연결은 상기 연결부의 측면에서 표면 실장 방식으로 이루어지며, 상기 인쇄회로기판의 두께에 따라 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는, 액체 렌즈 카메라 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈부는,

   상기 제 1 인쇄회로기판상에 상기 액체 렌즈와 연결되는 제 1 피드쓰루 전극(feed through electrode)이 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 카메라 모듈.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 연결부는,

   상기 제 1 피드쓰루 전극과 대응하는 제 2 피드쓰루 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 카메라 모듈.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 연결부는,

   상기 제 1 인쇄회로기판에 고정되는 상기 액체렌즈 영역에 대응하여 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 카메라 모듈.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 피드쓰루 전극은,

   표면실장방식에 의해 상기 렌즈부와 상기 연결부를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 카메라 모듈.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 이미지 센서부는,

   상기 제 2 인쇄회로기판 상에 상기 제 2 피드쓰루 전극과 대응하는 연결 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 카메라 모듈.
9. 삭제

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