KR101981086B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서가 설치되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상측에 배치되어 카메라 모듈의 구조물을 지지하는 베이스; 상기 베이스와 결합되며, 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈를 설치하는 렌즈홀더; 상기 렌즈홀더 상측에 설치되는 액츄에이터; 및 상기 렌즈홀더와 일체로 형성되며, 일단은 상기 액츄에이터와 통전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 인쇄회로기판과 통전 가능하게 연결되는 전자회로 패턴층이 형성된 패턴면;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

초소형, 저전력 소모를 위한 카메라 모듈은 기존의 일반적인 카메라 모듈에 사용되었던 VCM 등의 기술을 적용하기 곤란하여, 이와 관련 연구가 활발히 진행되어 왔다.

최근 액츄에이터 등을 이용하여 오토 포커싱 작업을 수행하는 카메라 모듈이 개발되는데. 액츄에이터를 구동하기 위해서는, 양극의 AF 터미널(Auto Focus Terminal)과 PCB AF 패드(PCB Auto Focus Pad)를 통전 가능하게 연결하여 상기 액츄에이터를 제어할 수 있다.

본 발명은 렌즈홀더 표면에 형성된 전자회로 패턴층을 연장하여, 인쇄회로기판의 단자부에 연결할 수 있도록 구조가 개선된 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서가 설치되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상측에 배치되어 카메라 모듈의 구조물을 지지하는 베이스; 상기 베이스와 결합되며, 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈를 설치하는 렌즈홀더; 상기 렌즈홀더 상측에 설치되는 액츄에이터; 및 상기 렌즈홀더와 일체로 형성되며, 일단은 상기 액츄에이터와 통전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 인쇄회로기판과 통전 가능하게 연결되는 전자회로 패턴층이 형성된 패턴면;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패턴면은, 상기 렌즈홀더의 측벽면에 형성되고, 끝단이 상기 렌즈홀더의 바닥면으로 연장 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 패턴면은, 평평하게 마련되며, 원통형상의 상기 렌즈홀더의 측벽면으로부터 돌출 형성될 수 있다.

상기 인쇄회로기판과 전자회로 패턴층은, 전도성 물질, 솔더링 및 Ag 도트 본드와 같은 통전성 연결부재로 형성되는 연결부에 의해 통전 가능하게 연결되거나, 직접 통전 가능하게 연결될 수 있다.

상기 전자회로 패턴층은, 상기 패턴면과 상기 렌즈홀더의 상측면에 형성될 수 있는데, 링 형상으로 형성되는 것이 좋으며, 이 상측면에 액츄에이터가 직접 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전자회로 패턴층은, 상기 렌즈홀더의 하측면에 형성될 수도 있고, 노출되는 면에 적층되는 통전성 재질로 코팅 및 도금 형성된 금속층;을 더 포함할 수 있다.

상기 액츄에이터는, 상기 이미지의 초점을 자동으로 조절하는 것이 좋으며, 최외곽의 1 장의 렌즈를 움직이도록 구성될 수 있다.

상기 액츄에이터는, 오토 포커싱 기능, 셔터기능, 줌기능 중 적어도 하나를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 액츄에이터는, 정전기력, 압전력 등을 이용하여 움직이는 멤스 액츄에이터, 비 멤스 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터 및 액체렌즈 중 어느 하나로 구성되거나, 이들 중 적어도 2개가 복합적으로 구성되는 것이 가능하다.

상기 베이스는, 상기 렌즈홀더에 형성되어 있는 상기 패턴면이 상기 인쇄회로기판과 직접 접촉될 수 있도록, 상기 패턴면과 상보적인 형상을 가지는 홈부;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 렌즈홀더에 형성된 전자회로 패턴층을 직접 인쇄회로기판과 연결되도록 연장하는 구성을 통해, 액츄에이터에 제어신호 및 전원을 공급하므로 연결부를 최소화할 수 있어 카메라 모듈의 조립을 간단하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 카메라 모듈의 일 실시예를 도시한 정면도, 그리고,
도 2는 도 1의 사시도 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 카메라 모듈의 일 실시예를 도시한 정면도, 그리고, 도 2는 도 1의 사시도 이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 카메라 모듈은, 인쇄회로기판(10), 상기 인쇄회로기판(10) 상측에 결합되는 베이스(20), 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈들을 포함하고 있는 렌즈홀더(30) 및 액츄에이터(40)를 포함할 수 있다.

인쇄회로기판(10)에는 복수 개의 단자부(11)가 마련될 수 있으며, 상기 제 1 단자부(11)들은 상기 액츄에이터(40)와 신호 전달 가능하게 연결되고, 상기 인쇄회로기판(10)에는 미도시된 이미지 센서가 실장 될 수 있다. 이때, 상기 단자부(11)들은 상기 렌즈홀더(30)의 측벽에 형성된 패턴면(32)에 형성된 전자회로 패턴층(31)과 통전 가능하게 연결될 수 있다. 이때, 상기 단자부(11)들과 전자회로 패턴층(31)은 통전성 연결부(W)를 통해 통전 가능하게 연결될 수 있는데, 상기 통전성 연결부(W)는 전도성 물질, Ag 도트 본드, 솔더링 등과 같은 통전성 연결부재로 마련될 수도 있고, 이와 같은 통전성 연결부재 없이, 상기 단자부(11)와 통전성 패턴층(31)이 직접 연결되는 것도 가능하다.

베이스(20)는 플라스틱과 같은 수지재질로 사출 성형될 수 있으며, 상기 이미지 센서와 대응되는 면에 적외선 차단 필터가 설치될 수 있다. 또한, 상기 베이스(20)의 상측으로는, 복수 매의 렌즈가 구비된 렌즈홀더와 오토 포커싱, 줌, 손떨림방지(OIS), 셔터 기능 등을 수행하는 액츄에이터가 설치될 수 있다.

상기 베이스(20)는 상기 렌즈홀더(30)와 별도 부품으로 구성되는 것으로, 하측으로 결합되는 인쇄회로기판(10)에 설치된 이미지 센서를 보호하면서, 외부 이물이 유입되지 못하도록 실링하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 베이스(20)는 상기 패턴면(32)과 대응되는 위치가 상보적인 형상으로 오목하게 형성되는 홈부(21)를 포함할 수 있다. 상기 홈부(21)는 상기 패턴면(32)의 끝단이 직접 상기 인쇄회로기판(10)과 연결될 수 있도록 구성된 것이다.

렌즈홀더(30)는 내부에 복수 개의 렌즈가 설치되어, 광 경로를 형성할 수 있으며, 한 몸으로 사출 성형되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 렌즈홀더(30)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전자회로 패턴층(31)이 노출된 표면에 형성될 수 있다.

전자회로 패턴층(31)은 상기 렌즈홀더(30) 표면에 배선 패턴을 가지도록 형성된 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈홀더(30)의 상면과 측벽에 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈홀더(30)의 상면에 형성된 링 형상의 전자회로 패턴층(31)에는 상기 액츄에이터(40)가 실장 되고, 측벽에는 패턴면(32)이 돌출 형성되되, 이 패턴면(32)은 평평하도록 마련될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 렌즈홀더(30)의 상기 패턴면(32)의 끝단의 바닥면측에도 상기 전자회로 패턴층(31)이 형성될 수도 있다.

이때, 상기 패턴면(32)은 상기 렌즈홀더(30)의 상기 인쇄회로기판(10)을 바라보는 면까지 연장 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 패턴면(32)의 끝단은 상기 인쇄회로기판(10)에 직접 접촉할 수 있다.

한편, 상기 전자회로 패턴층(31)은, 이른바 MID 기술(Molded Interconnect Device Technology)을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 MID 기술은 크게 3가지 기술로 나눌 수 있다.

우선, 2S 방식(2S method)은 이중 성형을 통한 패터닝 방법으로, 렌즈홀더(30)를 구성하는 부분과 전자회로 패턴층(31)을 구성하는 부분을 서로 다른 재질의 합성수지로 사출 성형하는 방식이다. 즉, 상기 렌즈홀더(30)는 절연성 재질로 사출하고, 전자회로 패턴층(31)을 형성할 부분은 통전성 합성수지를 이용하여 사출하거나, 전자회로 패턴층(31)을 형성할 부분에 금속 도금 작업이 용이한 합성수지를 이용하여 사출하여, 상기 렌즈홀더(30)를 사출 성형한 후, 도금 작업과 같은 후속 공정으로, 전자회로 패턴층(31)을 완성할 수 있다.

LDS 방식(Laser Direct Structuring method)은 렌즈홀더(30)에 빛과 열에 반응하는 불순물을 포함시킨 상태에서 상기 렌즈홀더(30)를 사출 성형하고, 사출 성형된 렌즈홀더(30)에 레이저 노광과 같은 표면 패터닝 작업을 통해, 전자회로 패턴층(31)이 형성될 곳에 배선 패턴을 형성한다. 이와 같이 전자회로 패턴층(31)이 형성되면, 상기 전자회로 패턴층(31) 자체가 통전 가능한 성질을 가지므로, 바로 표면실장부품(SMD) 또는 부속 전자부품을 장착할 수도 있다.

MIPTEC 방식은 전면 메탈라이징 후 비회로 부분을 식각하여 패터닝 하는 방법으로, 렌즈홀더(30)의 전체 면을 메탈라이징 하고, 이 중, 전자회로 패턴층(31)을 형성할 부분만을 남기고, 나머지 부분은 식각하여 전자회로 패턴층(31)을 렌즈홀더(30)의 표면에 일체로 형성하는 구성이다.

한편, 상기한 MID 기술로 마련된 전자회로 패턴층(31)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈홀더(30)의 노출된 표면에 형성될 수도 있고, 외측의 노출면과 내측의 비노출면에 형성될 수도 있다. 이는, 부품실장을 위해 배선이 필요한 정도에 따라 상기 전자회로 패턴층(31)의 배치를 단면, 또는 양면으로 선택하는 것이다. 따라서 많은 수의 전자부품을 실장 할 필요가 있을 경우, 렌즈홀더(30)의 표면은 물론, 렌즈홀더(30)의 내측면까지 상기한 방법으로 전자회로 패턴층(31)을 형성하여, 이 곳에 부품을 설치할 수 있다. 이와 같이 렌즈홀더(30) 표면에 전자회로 패턴층(31)을 설치하면, 소형화 추세인 전자제품을 조립할 때, 부품 설치에 소요되는 설치 공간을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

액츄에이터(40)는 상기 렌즈홀더(30) 내부에 설치된 복수 개의 렌즈 들로 구성된 광 경로의 중심축과 동심이 되도록 설치되어, 미도시된 이미지 센서에 결상되는 화상의 초점을 자동으로 조절하거나 줌, 손떨림방지(OIS), 조리개 및 셔터기능 등을 구현할 수 있다. 상기 액츄에이터(40)는 다양하게 구성될 수 있으나, 한 실시예로서, 도 1 및 도 2에는, 한 장의 최외곽 렌즈(41)를 움직여 초점을 조절할 수 있는 액츄에이터를 가지는 카메라 모듈이 도시되어 있다.

한편, 상기 액츄에이터(40)는 정전기력, 압전력 등을 이용하여 움직이는 멤스 액츄에이터(MEMS actuator), 멤스 피에조 액츄에이터(MEMS Piezo actuator), 멤스 바이모르프 액츄에이터(MEMS bimorph actuator), 멤스 써멀 액츄에이터(MEMS thermal actuator), 멤스 마그네틱 액츄에이터(MEMS magnetic actuator), 멤스 리퀴드 액츄에이터(MEMS liquid actuator), 비MEMS 방식의 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터, 액체렌즈 등 중 어느 하나라 구성될 수도 있고, 이들 조합으로 이루어진 가능한 모든 액츄에이터라면 어떠한 것이든 대체하여 사용 가능하며, 일반적으로 많이 사용되는 보이스 코일 모터(VCM) 구조를 가지도록 형성될 수도 있다.

상기한 액츄에이터(40)들 중 MEMS 액츄에이터는 정전력을 이용한 빗살 액츄에이터(Comb actuator)로 마련될 수 있는데, 빗살 액츄에이터는 평판면에 대하여 수직으로 돌출되고 서로 끼워진 구조로 된 한 쌍의 빗살(Comb)에 전압을 가하여 두 빗살 사이에 발생하는 정전기력(Electrostatic Force)이 빗살 사이의 상대적인 움직임에 대하여 일정하게 힘을 낼 수 있도록 구성된다. 이와 같은 구성에 따라, 상기 한 쌍의 빗살의 자유도 방향을 구속하는 방법에 따라, 광축에 대하여 전후 좌우로 쉬프트 가능하게 구성하면 손떨림 방지 기능을 구현할 수 있고, 광축에 대하여 상하로 움직일 수 있도록 구성하면 오토 포커싱 기능을 구현할 수 있다.

보이스 코일 모터를 이용한 액츄에이터는 복수 매의 렌즈를 지지하는 렌즈홀더의 외주면에 코일을 감고, 상기 렌즈홀더의 상측 및 하측에 탄력 지지한 탄성 스프링을 구비하며, 상기 코일과 대응되는 쉴드 캔의 내주면 측에는 요크와 마그네트를 배치하여, 상기 마그네트와 코일의 전자기적 상호 작용에 따라 상기 렌즈홀더를 상측 및 하측으로 승하강하여 오토 포커싱 기능을 구현할 수 있다.

멤스 피에조 액츄에이터와 멤스 바이모르프 액츄에이터는 압전소자에 일정 크기의 전압을 인가하였을 경우, 압전소자에 변위가 발생하는 원이를 이용하여, 글래스 멤브레인과 같은 투광성 재질의 얇은 판을 변형시켜, 투과하는 빛의 굴절률을 조절하여 오토 포커싱 기능을 구현할 수 있다.

멤스 써멀 액츄에이터는 열팽창에 따라 움직이는 변위 차이를 이용한 액츄에이터로, 전기 저항 등의 가열원을 이용하여 부재의 온도를 변화시켜, 이에 따른 열팽창 차이로 형성된 변형을 통해 투과하는 빛의 굴절률을 조절하여 오토 포커싱 기능을 구현할 수 있다.

상기한 MEMS 액츄에이터들 외에도, 비MEMS 방식의 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터, 액체렌즈 등으로 액츄에이터(40)를 구성하는 것도 가능하며, 이들 액츄에이터들은 1장의 렌즈를 움직여, 오토 포커싱, 손떨림 보정 등의 기능을 구현하는 것이 가능하다.

이와 같이 액츄에이터(40)를 이용하여 셔터 기능, 줌 기능, 오토 포커싱, 손떨림 보정 등의 기능을 구현하기 위해서는 외부로부터 전원을 공급받아, 렌즈를 쉬프팅, 틸팅 및 승강제어를 수행할 필요가 있는데, 이와 같은 움직임 제어를 위해, 상기 액츄에이터(40)는 상기 인쇄회로기판(10)과 통전 가능하게 연결되어, 전원과 제어신호를 전달 받을 수 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같이, 상기 액츄에이터(40)에 전원과 제어신호를 전달하기 위하여, 별도의 배선부재를 형성하는 대신, 렌즈홀더(30)와 일체로 형성된 패턴면(32)의 표면에 전자회로 패턴층(31)을 형성하고, 상기 패턴면(32)의 끝단이 인쇄회로기판(10)에 마련된 단자부(11)와 직접 연결될 수 있도록 구성할 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 렌즈홀더(30)와 베이스(20)를 간단한 형상으로 성형할 수 있어, 사출 공정 중에 이들 부품들이 잘못 성형되어 발생할 수 있는 불량을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 베이스(20)에 오목하게 홈부(21)를 형성하고, 상기 패턴면(32)의 끝단이 베이스(20)가 아니라 인쇄회로기판(10)에 직접 접촉하게 구성되므로, 상기 패턴면(32)의 표면에 형성된 전자회로 패턴층(31)의 끝단이 바로 인쇄회로기판(10)의 단자부(11)와 접촉할 수 있다. 하면, 상기 단자부(11)와 패턴층(31)의 끝단을 전도성 물질, 솔더링 및 Ag 도트 본드 등으로 연결부(W) 한 번에 연결할 수도 있고, 상기 공정을 생략하여, 단자부(11)와 패턴층(31)의 끝단을 직접 연결할 수도 있다.

또한, 상기한 바와 같이, 베이스(20)를 상기 렌즈홀더(30)와 분리된 별도 부품으로 구성하면, 상기 베이스(20)는 표면에, 전자회로 패턴면(31)을 MID 등을 이용하여 구성할 필요가 없기 때문에, 사출성이 우수한 플라스틱 재질로 간단하게 사출할 수 있어, 제조 원가를 절감하고, 조립성을 향상시킬 수 있으며, 카메라 모듈의 형태에 따라 자유롭게 형상을 변경할 수 있다.

또한, 기존과 같이, 렌즈홀더(30)를 베이스(20)와 연결하고, 다시 베이스(20)를 인쇄회로기판(10)과 연결하는 구조와 비교할 때, 렌즈홀더(30)를 직접 인쇄회로기판(10)에 통전 가능하게 연결할 수 있는 구조가 마련되므로, 기존에 비해 연결부(W)의 개수가 줄어들어, 작업자가 솔더링 등의 배선 연결작업을 하는 횟수를 줄일 수 있어 조립시간이 단축될 수도 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10; 인쇄회로기판 20; 베이스
21; 홈부 30; 렌즈홀더
31; 전자회로 패턴층 32; 패턴면
40; 액츄에이터

Claims (16)

1. 이미지 센서가 배치되고, 상면에 형성되는 단자부를 포함하는 인쇄회로기판;
   상기 인쇄회로기판의 위에 배치되고, 상면으로부터 오목하게 형성되는 홈부를 포함하는 베이스;
   외측면이 상기 홈부와 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 홈부에 배치되는 렌즈홀더;
   상기 렌즈홀더의 위에 배치되는 액츄에이터; 및
   상기 렌즈홀더의 상면과 측면에 형성되고, 상기 단자부 및 상기 액츄에이터와 전기적으로 연결되는 전자회로 패턴층을 포함하고,
   상기 홈부는 중앙 영역에 형성되는 원형부 및 상기 원형부에서 상기 베이스의 측면으로 노출되는 연장부를 포함하고,
   상기 렌즈홀더의 외측면은 상기 베이스의 측면과 상기 인쇄회로기판의 측면보다 안에 배치되고,
   상기 전자회로 패턴층은 상기 렌즈홀더의 측면에 형성되는 한 쌍의 수직부를 포함하고,
   상기 인쇄회로기판의 상기 단자부와 맞닿는 영역에서, 상기 한 쌍의 수직부는 서로 인접하는 방향으로 연장 형성되고,
   상기 인쇄회로기판의 상기 단자부는 위로 노출되고,
   상기 전자회로 패턴층의 일단은 상기 렌즈홀더의 하면으로 연장되어 상기 인쇄회로기판의 단자부와 직접 접촉하는 카메라 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 렌즈홀더는 상기 전자회로 패턴층이 형성되는 패턴면을 포함하고,
   상기 패턴면은 평평하게 형성되고, 원통형상의 상기 렌즈홀더의 측벽면에 수직한 방향으로 돌출 형성되는 카메라 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 인쇄회로기판과 상기 전자회로 패턴층은 전도성 물질, 솔더링 및 Ag 도트 본드와 같은 통전성 연결부재로 형성되는 연결부에 의해 통전 가능하게 연결되는 카메라 모듈.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자회로 패턴층은 상기 렌즈홀더의 상면에서 링(ring) 형상으로 형성되는 링부를 포함하고,
   상기 링부는 상기 액츄에이터와 광축 방향으로 오버랩(overlap)되는 카메라 모듈.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자회로 패턴층은 외부로 노출되는 면에 적층되는 통전성 재질로 코팅 및 도금 형성된 금속층을 더 포함하는 카메라 모듈.
11. 삭제
12. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    최외곽의 1 장의 렌즈를 움직이는 카메라 모듈.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    손떨림 방지기능과 오토 포커싱 기능, 셔터기능, 줌기능 중 적어도 하나를 구비하는 카메라 모듈.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    정전기력, 압전력 등을 이용하여 움직이는 멤스 액츄에이터, 비 멤스 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터 및 액체렌즈 중 어느 하나로 구성되는 카메라 모듈.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    정전기력, 압전력 등을 이용하여 움직이는 멤스 액츄에이터, 비 멤스 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터 및 액체렌즈 중 적어도 2개가 복합적으로 구성되는 카메라 모듈.
16. 삭제

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