KR101393925B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

본 발명 실시 예에 따른 카메라 모듈은 광에너지를 전기신호로 변환하는 이미지 센서 칩과, 상면에 실장되는 상기 이미지 센서 칩과 전기적으로 연결되며, 내부에 다수 층의 회로 패턴층을 갖는 다층 인쇄회로기판과, 상기 이미지 센서 칩으로 광을 집광시키는 렌즈부를 포함한다.

콘택홀 단자,다층 회로 기판, 소켓

Description

카메라 모듈{Camera Module}

도 1은 종래 카메라 모듈의 구조를 설명하기 위한 분해 조립 단면도이고,

도 2는 플렉시블 회로 기판이 연결된 종래 카메라 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이며,

도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 구조를 나타내는 분해 조립 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판의 일부분을 나타내는 측면 사시도이며,

도 5는 도 4를 A-A´방향으로 절결한 단면 사시도이고,　

도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측면도이며,

도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈이 삽입되는 칩 소켓의 종단면도이다.　

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 100 : 카메라 모듈　　　　　　　　　　　　　　　　 11, 101 : 인쇄회로기판

12, 102 : 이미지 센서 칩　　　　　　　　　　　　 112 : 콘택홀 단자

2 : 칩 소켓　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 110 : 플렉시블 회로기판

14, 104 : 렌즈 배럴　　　　　　　　　　　　　　　　　 15, 105 : 렌즈

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 카메라 모듈은 휴대 단말기, PC카메라, PDA 등에 장착되며, 이러한 전자 제품들은 DMB, MP3, 3D게임 등의 다양한 기능을 구현할 수 있도록 다수 부품을 장착하고 있다.

그러나, 전자 제품의 박형화/소형화 경향에 따라, 한정된 공간 내에 다수 개의 부품들이 장착되어야 하므로 이들에 설치되는 카메라 모듈에도 또한 크기와 부피의 제약이 따르게 되었다.

그리고, 카메라 모듈도 고화소의 이미지 촬상과, 동영상 촬영 및 화상 통화를 가능케 하는 기술이 요구되므로, 이에 따라 카메라 모듈의 기능을 극대화시키고 부피를 줄이려는 노력이 계속되고 있다.

이러한 요구를 구현할 수 있도록, 일반적인 카메라 모듈(100)은 도 1과 같이, 렌즈를 통해 수득 된 광에너지를 전기적인 신호로 변환할 수 있는 수 백만개의 화소를 가진 이미지 센서 칩(102)을 인쇄회로기판(101) 상에 실장한 후, 상기 이미지 센서 칩(102)의 전극패드와 상기 회로 기판(101)의 전극패드를 와이어 본딩하여 전기적으로 연결한다.

그리고, 렌즈에서 집속된 광만이 상기 이미지 센서 칩(102)의 이미지 픽셀 영역에 수득될 수 있도록 차광 영역을 형성하는 하우징(103)을 상기 인쇄회로기판(101)상에 부착한다.

이 후, 상기 하우징의 상부에 렌즈(105)와 글래스 필터를 내장한 렌즈 배럴(104)을 조립한다.　

그리고, 카메라 모듈(100)의 일단에는 카메라에서 입력된 영상 데이터를 전기적인 신호로 변환한 변환 신호를 전자 제품 본체의 메인 기판으로 전달할 수 있도록, 도 2와 같이, 플렉시블 회로기판(110)을 연결한다.

일반적인 플렉시블 회로기판(110)은 PI 필름(Poly Imide Film)상에 동박을 적층하여 회로 패턴을 형성하고 그 상하부면에 커버레이(Coverlay)를 접착한 것이다.

상기 플렉시블 회로기판(110)의 일단(111)에는 커넥터가 연결되어 있고, 타단에 카메라 모듈의 인쇄회로기판(101)과 전기적으로 연결되는 전극 패드가 노출된다.

이러한 플렉시블 회로기판(110)은 카메라 모듈 인쇄회로기판의 외측으로 노출된 전극 패턴 상에 이방성 도전성 접착제(ACF, Anisotropy Conductive Film)를 도포한 후, 플렉시블 회로 기판의 전극 패턴을 서로 맞닿도록 정렬하여 열 압착함으로써 연결한다.

그러나, 고화소 경향에 따라 카메라 모듈로부터 메인 기판으로 전달되는 신호 처리양이 많아지기 때문에 플렉시블 회로기판(110)의 회로 패턴과 카메라 모듈의 전극 패드들이 모두 미세하게 형성된다.

이에 따라, 카메라 모듈의 인쇄회로기판과 다른 열팽창 계수를 갖는 플렉시블 회로기판은 열에 의해 팽창되므로, 접속되어야 하는 전극 패턴 간에 오정렬이 발생되어 전기적 도통이 이루어지지 않는다.

또한, 종래 카메라 모듈은 카메라 모듈을 제작한 후, 일 단에 또 다른 플렉시블 회로기판을 부착하여, 이를 전자 제품의 좁은 공간 내에 내장하여야 하기 때문에 작업 공정이 복잡하고 생산 수율이 낮다.

그리고, 카메라 모듈이 실장되는 전자 제품 내부에서 길게 노출된 플렉시블 회로기판을 통하여 외부로부터 정전기 등의 노이즈가 유입되어 화질 불량이 발생한다.　

또, 전자 제품의 회동부에 주로 플렉시블 회로기판(110)이 위치되므로, 상기 회로 기판에는 연속적으로 휨 스트레스가 발생하기 때문에 이로 인하여 플렉시블 회로 기판의 회로 단선, 파손에 의해 카메라 모듈의 작동이 불량해진다.　

본 발명은 다층 인쇄회로기판(Multi-Layer Board)의 측면에 소켓의 콘택트 핀과 전기적으로 연결될 수 있는 콘택홀 단자를 형성하여 카메라 모듈이 전자 제품에 직접적으로 실장될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

더 나아가, 본 발명은 다층 배선 패턴을 갖는 다층 인쇄회로기판을 이용하여 이미지 센서의 영상신호를 처리함으로써 카메라 모듈의 이미지 처리 능력과 화질을 향상시키고, 카메라 모듈의 신뢰성을 향상시키는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 플렉시블 회로기판의 부착 공정 등을 제거하여 카메라 모듈의 제작 공정을 단순화시킴으로써 카메라 모듈의 생산 수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 광에너지를 전기신호로 변환하는 이미지 센서 칩과, 상면에 실장되는 상기 이미지 센서 칩과 전기적으로 연결되며, 내부에 다수 층의 회로 패턴층을 갖는 다층 인쇄회로기판과, 상기 이미지 센서 칩으로 광을 집광시키는 렌즈부를 포함한다.

더 나아가, 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판에는 상면에 외부로 노출된 전극 패드와 연결되도록 측면 길이 방향 홈을 따라 형성된 콘택트 홀 단자가 구비된다.　

본 발명에 따른 카메라 모듈의 실시 예 구조를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 실시 예에 따른 카메라 모듈(1)은 도 3에서 도시된 것과 같이, 다층 인쇄회로기판(11)의 상면에 에폭시(epoxy)를 도포하고 그 상부에 이미지 센서 칩(12)을 실장한 후, 상기 이미지 센서 칩(12)의 전극패드와 상기 회로 기판(11)의 전극패드를 와이어 본딩하여 전기적으로 연결하여 형성된다.

이미지 센서 칩(12)은 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서,제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용할 수 있다.

그리고, 원통형 하우징(13)을 에폭시가 도포된 상기 다층 인쇄회로기판(11)상에 부착한 후, 이미지를 이미지 센서 칩의 이미지 픽셀 영역에 정확하게 집속시킬 수 있도록 렌즈(15)를 구비하고 있는 렌즈 배럴(14)을 상기 하우징(13)의 상측 개구부에 나사 결합하여 조립한다.

이 때, 상기 다층 인쇄회로기판(11)은, 도 4에서 도시된 바와 같이, 이미지 센서 칩이 실장되는 상면에 회로 패턴(110)이 형성되어 있으며, 그 측면에는 상면의 회로 패턴과 연결된 콘택홀 단자(112)가 다수 개 서로 이격되어 있다.

상기 다층 인쇄회로기판(11)은, 도 4의 종단면도인 도 5에서 보여지는 바와 같이, 일반적으로 절연층(insulating layer,114)의 양면에 동박적층판(copper clad laminate,113)을 가압하여 부착한 후, 이들 동박적층판에 통상의 사진식각공정을 통하여 회로 패턴을 형성하여 제작되며, 이러한 제작방법은 다양하게 실시될 수 있다.

내층에 다수 층의 회로 패턴을 형성한 후, 상기 이미지 센서 칩이 실장 될 때 상기 센서 칩과 전기적으로 연결될 수 있도록, 외부로 노출된 전극 패드(110)를 형성하고, 상기 전극 패드만이 노출될 수 있도록 나머지 부분에는 열경화성 레진을 도포하거나 건식 필름형태의 레진을 부착한 후 경화시켜 커버레이를 형성한다.

이 때, 상기한 동박적층판(113)은 절연층(114)을 통하여 다수층으로 적층될 수 있으며 내층 회로층의 전기적 연결이 필요한 부분에 레이저를 조사하여 비아홀을 형성하고 그 내부를 도금함으로써 내층 회로패턴 사이를 도통시킨다.

예를 들어, 도 4와 같이 다층 인쇄회로기판을 제작하는 경우, 먼저 동박적층판(113)의 양면에 일반적인 사진식각(photo-etching)에 의해 설계된 대로 회로 패턴을 형성하고, 동일한 방법으로 패턴이 형성된 다른 동박적층판을 마련한다.

상기한 동박적층판의 상면에 접착성 절연 시트를 적층하여 가열, 가압하여 절연층(114)을 동박적층판(113)에 부착하여 내층 회로층을 형성한 후, 회로층 간의 전기적 연결이 필요한 부분에 비아홀을 형성하여 그 내부를 도금함으로써 회로층을 서로 도통시킨다.

이와 같은 방법으로 내층 회로층의 형성 후, 상기 내층 회로층의 하부면에　 커버레이를 부착하고, 상기 칩이 실장되는 기판 상면에도 금속층을 형성하여 외부와 도통될 수 있는 회로 패턴(110)을 기판상에 형성한다.

상면에 노출된 회로 패턴(110)도 칩과 연결되는 전극 패드 이외의 부분이 노출되지 않도록 열경화성 레진을 도포하며 절연막(111)을 형성하고, 전극 패드만을 노출시킨다.

이때, 상기 다층 인쇄회로기판의 측면에는 회로기판의 상면에 노출된 전극패드(110)와 연결되는 콘택홀 단자(112)가 형성된다.

상기 콘택홀 단자(112)는 다층 회로기판의 커팅 라인에 다층 회로기판의 상하부면을 관통하는 비아홀을 형성하고 그 내부면을 도금한 후, 다층 회로기판의 싱귤레이션 공정을 통해 커팅되어 도 4의 형태로 형성될 수 있다.

이와 달리, 상기 다층 회로기판의 측면을 따라 홀을 형성한 후, 그 내부에 도전성 금속을 증착 또는 도금하여 상기 콘택홀 단자(112)를 형성할 수도 있다.

이와 같은 다층 회로기판(11)은 이미지 센서 칩으로부터 전달되는 영상 데이터를 전송하는 데이터 패턴과, 상기 데이터의 전송 시각 및 전송 간격에 관련된 신호를 전송하는 타이밍 패턴과, 카메라 모듈로 인가되는 전류를 어스시키는 접지 패턴 등의 용도에 따라 회로 패턴과 회로층의 수를 조절하여 다양한 방법으로 제작할 수 있다.

상기한 방법으로 다층 회로기판(11)상에 이미지 센서 칩(12)을 패키징한 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)은 도 6에서 도시된 바와 같이, 다층 회로기판(11)의 상부에 하우징(13)이 위치되며, 상기 회로기판의 측면에는 외부로 노출된 콘택홀 단자(112)가 다수개 위치된다.

본 발명의 카메라 모듈은 전기부품용 소켓인 칩 소켓(2) 내부에 장착되어, 휴대 단말기, PC카메라, PDA 등의 전자 제품 기판에 실장된다.

상기 전기부품용 소켓인 칩 소켓은 도 6에서 도시된 바와 같이, 카메라 모듈의 외관 형상에 대응하여 예컨대 사각형판 형상의 패키지로서, 패키지 본체의 측면으로부터 측방을 향해서 다수의 단자가 연장되어 있고, 이들 단자를 전자 제품의 기판에 삽입하여 전자 제품과 연결된다.

이에 따라, 상기 칩 소켓에 카메라 모듈을 수용하는 것에 의해 카메라 모듈이 전자제품의 메인 회로기판과 전기적으로 접속된다.

상기 칩 소켓(2)은 일반적인 구성을 갖고 있으며, 본체 내부에 카메라 모듈(1)을 수용할 수 있는 수용홈(21)이 형성되고, 수용홈(21)의 하부에는 다층 인쇄회로기판(11)의 측면에 위치되는 다수 개의 콘택홀 단자(112)에 접촉되어 도통되는 탄성 변형 가능한 콘택트핀(22)이 복수 개 배열되어 있다.

이 때, 칩 소켓(2)에는 카메라 모듈(1)의 출입을 용이하게 하는 조작 부재가 설치될 수 있으며, 상기 조작 부재(23)는 카메라 모듈이 수용될 때, 콘택트 핀(22)을 눌러 콘택트 핀이 카메라 모듈의 삽입 범위로부터 퇴피될 수 있도록 탄성 변형 시키고, 카메라 모듈(1)이 삽입된 후에는 콘택트 핀(22)을 누르던 힘을 제거하여 탄성력에 의해 원위치로 복귀되도록 하는 부품이다.

이에 따라, 상기 콘택트 핀(22)이 카메라 모듈(1)의 기판 측면에 형성된 콘택홀 단자(112)상에 접촉해서 상기 소켓과 카메라 모듈이 전기적으로 접속되며, 상기 소켓(2)은 제품의 기판상에 위치되어 있으므로 카메라 모듈이 내장된 전자 부품에 전기적으로 연결된다.　

소켓을 통하여 휴대 단말기에 실장된 발명에 따른 카메라 모듈의 영상 처리 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

렌즈부(15)를 통과한 피사체의 광신호는 이미지 센서 칩(12)을 통하여 전기적 신호로 변환 출력되고, 변환 신호는 다층 인쇄회로기판(11)으로 전달되어 다층 인쇄회로기판의 콘택홀 단자(112)와 연결된 소켓(2)을 통해 휴대 단말기의 메인 회로기판으로 전달된다.

일반적으로 카메라 모듈이 고화소 및 동영상 촬영을 구현하기 위해서는 고화소 이미지 센서 칩을 사용하게 되며, 화소의 수만큼 출력되는 영상 신호의 처리양이 많아진다.

전자 제품으로 전달된 변환신호는 ADC(Analog to Digital Converter)로 인가하여 촬상영상신호를 디지털신호로 변환하여 DSP(Digital Signal Processor)로 전달되고, DSP는 디지털 변환된 촬영화상신호를 화상신호(Y,C)로 처리하며, 휴대폰 제어부의 제어 하에 상기 화상신호(Y, C)를 JPEG(Joint Picture Expert Group)압축부로 보내거나 칼라 그래픽 LCD 화면상에 디스플레이한다.

이 때, 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)은 칩 소켓(2)을 통하여 전자 제품의 메인 회로기판에 설치된 DSP 등의 영상처리칩들과 연결되어 있고, 다층 회로 패턴(11)을 통해 변환 신호를 처리하기 때문에 영상에 관련된 신호 레벨을 8비트 디지털 신호를 입력받아 각각 8비트로 구성된 색신호와 휘도 신호로 구분하여 전달할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 보다 세분화되고 해상도가 높은 정밀 화면을 사용자에게 제공할 수 있으며, 카메라 촬상시 그 응답 속도도 빨라진다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 카메라 모듈은 첫째, 다층 인쇄회로기판(Multi-Layer Board)을 통하여 이미지 센서 칩에서 처리된 영상 변환신호를 처리하기 때문에 고화소 이미지 센서의 사용에 따른 많은 양의 영상 신호도 용이하게 처리할 수 있게 된다.

둘째, 카메라 모듈을 소켓을 통하여 전자 제품에 연결하기 때문에 신호 처리 구간이 짧아져서 영상 처리 속도가 증가되며, 보다 세분화되고 해상도가 높은 정밀 화면의 처리도 가능하게 된다.

셋째, 다층 인쇄회로기판의 측면에 소켓의 콘택트 핀과 전기적으로 연결될 수 있는 콘택홀 단자를 형성하여 카메라 모듈이 전자 제품에 직접적으로 실장할 수 있으므로 플렉시블 회로기판의 부착 공정 등이 제거되어 카메라 모듈의 제작 공정이 단순해지고, 카메라 모듈의 생산 수율이 향상된다.

넷째, 종래 플렉시블 회로기판과 인쇄회로기판의 전기적 연결에 비하여, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 소켓에 삽입하여 콘택트 핀을 상기 다층 인쇄회로기판의 콘택홀 단자에 접촉시킴으로써 접촉 불량에 따른 카메라 모듈 작동 불량이 감소되며, 외부의 노이즈 유입에 따른 화질 저하 문제도 개선된다.

Claims (13)

1. 광에너지를 전기신호로 변환하는 이미지 센서;

   상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되며, 내부에 다수 층의 회로 패턴층을 갖는 다층 인쇄회로기판과;

   상기 이미지 센서 칩으로 광을 집광시키는 렌즈부; 및

   상기 다층 인쇄회로기판측면에 형성된 콘택트 홀 단자를 포함하고,

   상기 콘택트 홀 단자는 상기 다층 인쇄회로기판의 측면에서 외부에 노출되고,

   상기 다층 인쇄회로기판의 측면 길이 방향 홈을 따라 형성되고,

   상기 콘택트 홀 단자에 대응되는 위치에 콘택트 핀이 복수개 배치되고, 상기 단자와 그 일단이 접촉되어 도통되는 콘택트핀을 구비하고, 상기 콘택트핀의 타단은 인쇄회로기판과 연결되는 소켓을 더 포함하는 카메라 모듈.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 콘택트 홀 단자는 상기 다층 인쇄회로기판의 회로 패턴과 연결되는 카메라모듈.
4. 제1항에 있어서,

   상기 콘택트 홀 단자는 상기 다층 인쇄회로기판의 상면에 외부로 노출된 전극패드와 연결되는 카메라모듈.
5. 제1항에 있어서,

   상기 콘택트 홀 단자는 상기 홈 내에 배치되는 카메라모듈.
6. 제5항에 있어서,

   상기 홈 내부에 도전성 금속이 증착 또는 도금되어 있는 카메라모듈.
7. 제4항에 있어서,

   상기 전극패드는 상기 이미지 센서와 연결되는 카메라모듈.
8. 삭제
9. 이미지 센서;

   상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 다층 인쇄회로기판;

   상기 이미지 센서로 광을 집광시키는 렌즈부;

   상기 다층 인쇄회로기판 측면에 외부로 노출되고, 상기 다층 다층 인쇄회로기판의 측면 길이 방향 홈을 따라 형성된 단자; 및

   상기 단자와 그 일단이 접촉되어 도통되는 콘택트핀을 구비하고, 상기 콘택트핀의 타단은 다층 인쇄회로기판과 연결되는 소켓을 더 포함하는 카메라 모듈.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,

    상기 콘택트핀은 탄성변형 가능한 카메라모듈.
12. 제9항에 있어서,

    상기 콘택트핀은 상기 소켓의 수용홈 하부에 배치되는 카메라모듈.
13. 제9항에 있어서,

    상기 소켓은 상기 콘택트핀을 탄성 변형시킬수 있는 조작부재를 더 포함하는 카메라모듈.

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