KR102107654B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서; 상기 이미지 센서 표면에 실장되는 렌즈; 상기 렌즈 상측에 배치되는 액츄에이터; 및 상기 렌즈 표면에 형성되어 일단은 상기 이미지 센서와 연결되고 타단은 상기 액츄에이터와 연결되는 전자회로 패턴층;을 포함할 수 있다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
근래 타블렛 컴퓨터, 카메라 폰, PDA, 스마트 폰, 장난감(toy)등의 다양한 멀티미디어 분야, 나아가서는 감시 카메라나 비디오 테이프 레코더의 정보단말 등의 화상입력기기용으로 소형의 카메라 모듈의 수요가 높아지고 있다. 특히, 스마트 폰은 소형화된 디자인을 선호하는 소비자의 수요 증가에 따라 작은 사이즈의 카메라 모듈을 개발하는 추세에 있다.
이러한 카메라 모듈은 CCD나 CMOS의 이미지 센서 칩을 이용하여 제조하며, 이미지 센서 칩에 렌즈를 통하여 사물을 집광하여, 광 신호를 전기 신호로 변환하여 LCD 디스플레이 장치 등의 디스플레이 매체에 사물이 표시될 수 있도록 영상을 전달한다.
상기와 같은 카메라 모듈은 복수의 렌즈를 포함하고, 구동원을 설치하여 각각의 렌즈를 지지하는 렌즈홀더를 상하로 이동시켜 상기 렌즈들을 통과하는 빛의 굴절률을 조절하여 오토 포커싱 기능을 구현하는 것이 일반적이다. 보이스 코일 모터는 이와 같은 오토 포커싱 기능을 구현하는 대표적인 액츄에이터로 다양한 카메라 모듈에 다양한 구성으로 사용되고 있으나, 액츄에이터의 부피가 크고 정밀한 제어에 한계가 있어, 카메라 모듈의 소형화에 한계가 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 구조가 단순하고 충격에 강하고 소형 경량화가 가능한 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서; 상기 이미지 센서 표면에 실장되는 렌즈; 상기 렌즈 상측에 배치되는 액츄에이터; 및 상기 렌즈 표면에 형성되어 일단은 상기 이미지 센서와 연결되고 타단은 상기 액츄에이터와 연결되는 전자회로 패턴층;을 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는 리플로우 센서로 마련될 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 렌즈와 접촉하는 면에 적어도 2개 이상의 단자부를 가질 수 있다.
상기 전자회로 패턴층은 상기 단자부와 대응되는 위치에 제 1 단자부를 가지고, 상기 액츄에이터와 대응되는 위치에 제 2 단자부를 가질 수 있다. 이때, 상기 액츄에이터는 상기 제 2 단자부와 대응되는 위치에 연결단자를 가질 수 있다.
상기 액츄에이터는 오토 포커싱 기능, 손떨림 방지 기능, 줌 기능, 셔터기능 중 적어도 하나 이상을 가질 수 있다.
상기 전자회로 패턴층은 상기 이미지 센서 및 액츄에이터와 솔더링, Ag 에폭시, 전도성 에폭시 중 어느 하나로 통전 가능하게 연결될 수 있다.
상기 이미지 센서는 카메라 모듈이 실장되는 전자제품의 인쇄회로기판에 표면실장 될 수 있다.
상기 렌즈는 원통형상으로 마련될 수 있다.
이미지 센서와 렌즈를 직접 결합하면서, 렌즈 표면에 전자회로 패턴층을 형성하여 오토 포커싱 등의 기능을 수행하는 액츄에이터를 전자회로 패턴층을 통해 이미지 센서와 연결할 수 있기 때문에, 리플로우 센서로 이미지 센서가 마련된 카메라 모듈에서 오토 포커싱 기능을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 일 예를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 인쇄회로기판의 평면도,
도 3은 도 1의 렌즈의 사시도,
도 4는 도 3의 렌즈의 바닥면을 도시한 도면, 그리고,
도 5는 도 1의 액츄에이터의 바닥면을 도시한 도면 이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 일 예를 도시한 사시도, 도 2는 도 1의 액츄에이터의 바닥면을 도시한 도면, 도 3은 도 1의 렌즈의 사시도, 도 4는 도 3의 렌즈의 바닥면을 도시한 도면, 그리고, 도 5는 도 1의 인쇄회로기판의 평면도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서(10), 렌즈(20) 및 액츄에이터(30)를 포함할 수 있다.
이미지 센서(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 별도의 FPCB 등의 연결 없이 바로 기판에 표면실장기술(SMT)로 설치 될 수 있는 리플로우 센서로 마련될 수 있다. 리플로우 센서는 표면실장 공정이 200~300℃의 고온 환경에서 이루어지는 것을 감안하여 내열성이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 상기 이미지 센서(10)의 상기 렌즈(20)를 바라보는 면에는 복수 개의 단자부(11)가 형성될 수 있다. 상기 단자부(11)의 일단은 상기 이미지 센서(10)가 설치되는 전자부품과 통전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 렌즈(20) 표면에 형성되는 전자회로 패턴층(100)과 연결되어 미도시된 소정의 제어부의 제어신호와 전원을 상기 액츄에이터(30) 측으로 전달할 수 있다. 상기 단자부(11)는 별도의 금속재질로 구성할 수도 있고, 후술할 전자회로 패턴층(100)과 같이 MID 기술을 이용하여 구성하는 것도 가능하다.
렌즈(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 센서(10)의 표면에 직접 배치되어, 상기 이미지 센서(10)에 광 경로를 형성한다. 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 렌즈(20)의 표면에는 적어도 2개 이상의 전자회로 패턴층(100)이 형성될 수 있다. 상기 전자회로 패턴층(100)은 상기 단자부(11)와 접촉하는 바닥면에 제 1 단자부(110)가 형성되고, 상기 액츄에이터(30)와 마주보는 상단면에 제 2 단자부(120)가 형성될 수 있다. 상기 전자회로 패턴층(100)과 제 1 및 제 2 단자부(110)(120)는 통전 가능한 동일한 재질로 일체로 형성될 수 있으나 이를 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라 전자회로 패턴층(100)의 양 끝단에 금속 재질 등으로 형성된 제 1 및 제 2 단자부(110)(120)를 통전 가능하게 연결할 수도 있다. 한편, 상기 렌즈(20)의 형상은 다양하게 구성될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 다르면, 원통형상으로 마련될 수 있다.
상기 전자회로 패턴층(100)은 상기 렌즈(20) 표면에 배선 패턴을 가지도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자회로 패턴층(100)은, 이른바 MID 기술(Molded Interconnect Device Technology)을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 렌즈(20) 표면에 형성된 전자회로 패턴층(100)과 이미지 센서(10) 의 상기 렌즈(20)를 바라보는 면에 형성된 단자부(11)가 통전 가능하게 연결되고, 그 타단은 상기 액츄에이터(30)의 연결단자(31)(도 5 참조)와 연결될 수 있다. 상기 단자부(11)와 제 1 단자부(110), 제 2 단자부(120)와 연결단자(31)의 연결은 솔더링이나 와이어 본딩, Ag 에폭시, 전도성 에폭시 등으로 연결될 수 있다.
한편, 이러한 MID 기술은 크게 3가지 기술로 나눌 수 있다.
우선, 제 1 방식은 이중 성형을 통한 패터닝 방법으로, 렌즈(20)를 구성하는 부분과 전자회로 패턴층(100)을 구성하는 부분을 서로 다른 재질의 합성수지로 사출 성형하는 것으로, 상기 렌즈(20)를 형성할 때, 절연성 재질로 사출하고, 전자회로 패턴층(100)을 형성할 부분은 통전성 합성수지를 이용하여 사출하거나, 전자회로 패턴층(100)을 형성할 부분에 금속 도금 작업이 용이한 합성수지를 이용하여 사출하여, 상기 렌즈(20)를 사출 성형한 후, 도금 작업과 같은 후속 공정으로, 전자회로 패턴층(100)을 완성하는 방식이다.
제 2 방식은 렌즈(20)를 사출할 때에 빛과 열에 반응하는 불순물을 포함시킨 상태로 사출 성형하고, 사출 성형된 렌즈(20)에 레이저 노광과 같은 표면 패터닝 작업을 통해, 전자회로 패턴층(100)이 형성될 곳에 배선 패턴을 형성한다. 이와 같이 전자회로 패턴층(100)이 형성되면, 상기 전자회로 패턴층(100) 자체가 통전 가능한 성질을 가지므로, 바로 표면실장부품(SMD) 또는 부속 전자부품을 장착할 수도 있다.
제 3 방식은 전면 메탈라이징 후 비회로 부분을 식각하여 패터닝 하는 방법으로, 렌즈(20) 표면의 전체 면을 메탈라이징 하고, 이 중, 전자회로 패턴층(100)을 형성할 부분만을 남기고, 나머지 부분은 식각하여 전자회로 패턴층(100)을 렌즈(20)의 표면에 일체로 형성하는 구성이다.
이와 같이 렌즈(20) 표면에 전자회로 패턴층(100)을 설치하면, 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 통전성 연결부재를 구비하지 않더라도, 상기 액츄에이터(30)와 이미지 센서(10)의 단자부(11)를 렌즈(20) 표면에 형성된 전자회로 패턴층(100)과 상기 전자회로 패턴층(100)의 양 끝단에 형성된 제 1 및 제 2 단자부(110)(120)를 통해 직접 연결할 수 있어, 소형화 추세인 전자제품을 조립할 때, 부품 설치에 소요되는 설치 공간을 줄일 수 있고, 조립 공정을 보다 간소화할 수 있다.
액츄에이터(30)는 상기 이미지 센서(10)에 결상되는 이미지의 초점을 자동으로 조정하기 위한 것이다. 액츄에이터(30)는 다양한 형태로 구성될 수 있는데, 상기 액츄에이터(30)는 장치의 필요에 따라 다양한 형태로 사용할 수 있으며, 압전/폴리머렌즈(Piezo/Polymer Lens), 옵티컬 다이어프램, 액정마이크로 렌즈, 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 하나로 구성될 수도 있고, 이들 조합으로 이루어진 가능한 모든 액츄에이터라면 어떠한 것이든 대체하여 사용 가능하다. 상기 액츄에이터(30)는 적어도 하나의 무빙렌즈(32)(도 5 참조)를 이용하여 상기 이미지 센서(10)에 결상되는 화상의 오토포커싱 기능, 손떨림 방지 기능, 셔터기능, 줌 기능 등을 수행 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액츄에이터(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈(20) 상측에 배치될 수도 있고, 도시하지는 않았으나 이미지 센서(10)와 렌즈(20) 사이에 개재되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 액츄에이터(30)는 상기 이미지 센서(10)의 단자부(11)와 직접 연결될 수 있으며, 렌즈(20)의 외주면에 별도의 전자회로 패턴층(100)을 형성하는 것을 생략할 수도 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 액츄에이터(30)에는 소정의 전원 및 제어신호를 인가 받기 위한 연결단자(31)가 마련되는데, 상기 연결단자(31)는 도시된 바와 같이, 상기 렌즈(20) 상단부에 형성된 제 2 단자부(120)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 연결단자(31)는 적어도 2개 이상이 마련될 수 있는데, 이들 연결단자(31)들은 상기 액츄에이터(30)의 측면, 상면 또는 하면 중 어느 한 곳에 설치될 수 있다. 또한, 상기 연결단자(31)들은 필요한 경우 측면, 상면 또는 하면의 서로 다른 조합으로 형성되는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 연결단자(31)와 제 2 단자부(120)는 솔더링이나 와이어 본딩, Ag 에폭시, 전도성 에폭시 등으로 연결될 수 있다. 상기 연결단자(31)는 적어도 2개 이상 복수 개가 구성될 수 있으며, 이 중 하나는 플러스 단자에 연결되고, 다른 하나는 그라운드 단자에 연결될 수 있다. 상기 액츄에이터(30)는 광축 정렬과, 렌즈 가동시의 흔들림에 영향을 받기 쉽기 때문에, 상기 렌즈(20)에 단단하게 고정될 필요가 있다. 따라서 상기 연결단자는 가급적 솔더링이나 와이어 본딩, 에폭시 본딩, Ag 본딩 등으로 연결될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면 상기 액츄에이터(30)에 전원 및 제어신호를 상기 렌즈(20) 표면에 형성된 전자회로 패턴층(100)을 통해 전달할 수 있어, 복잡한 배선이나 신호교환을 위해 별도의 PCB나, FPCB와 같은 기판을 제작하여 상기 렌즈(20)에 장착해야 하는 번거로움이 없다.
한편, 상기한 실시예에서는 이미지 센서(10)를 별도의 FPCB 등의 연결 없이 바로 기판에 표면실장기술(SMT)로 설치 될 수 있는 리플로우 센서로 마련된 경우를 일 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 도시하지는 않았으나, 상기 이미지 센서를 바닥면에 솔더 볼이 형성된 인쇄회로기판에 실장하고, 상기 이미지 센서의 상측에 상기한 바와 같이 구성된 전자회로 패턴층(100)이 형성된 렌즈(20)를 배치할 수 있다. 이때, 상기 인쇄회로기판에는 상기 전자회로 패턴층(100)과 통전 가능한 단자부를 형성하여, 이 단자부가 상기 전자회로 패턴층(100)과 통전 가능하게 연결할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지 센서(10)의 표면에 직접 렌즈(20)를 면 접촉 가능하도록 설치하면서 상기 렌즈(20)의 표면에 전자회로 패턴층(100)을 형성하면, 상기 렌즈(20) 상단에 설치되는 액츄에이터(30)를 상기 이미지 센서(10)의 단자부(11)와 통전 가능하게 연결할 수 있어, 리플로우 센서로 이미지 센서(10)를 구성할 때, 구현하기 어려운 오토 포커싱 기능을 구비하는 것이 가능하다.
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; 이미지 센서 20; 렌즈
30; 액츄에이터 31; 연결단자
32; 무빙렌즈 100; 전자회로 패턴층
110; 제 1 단자부 120; 제 2 단자부

Claims (12)

  1. 상면에 단자부가 형성되는 이미지 센서;
    광 경로를 형성하며, 상기 이미지 센서의 상면에 실장되는 렌즈;
    상기 렌즈의 상측에 배치되는 액츄에이터; 및
    상기 렌즈 표면에 형성되어 일단은 상기 단자부와 연결되고 타단은 상기 액츄에이터와 연결되는 전자회로 패턴층;을 포함하며,
    상기 렌즈는 상기 이미지 센서에 면 접촉되고,
    상기 전자회로 패턴층은,
    상기 단자부와 대응되는 위치에 배치되는 제 1 단자부;
    상기 액츄에이터와 대응되는 위치에 배치되는 제 2 단자부; 및
    상기 제1단자부와 상기 제2단자부를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 액츄에이터는 상기 제 2 단자부와 대응되는 위치에 연결단자를 가지며,
    상기 연결부는 상기 렌즈의 측면에 배치되고,
    상기 제1단자부는 상기 렌즈의 하면에 배치되며,
    상기 제2단자부는 상기 렌즈의 상면에 배치되고,
    상기 연결단자는 상기 액츄에이터의 하면 및 측면에 배치되고,
    상기 단자부는 상기 렌즈의 측면보다 외측으로 돌출되게 배치되며,
    상기 렌즈 내 상기 전자회로 패턴층을 형성하는 영역은, 타 영역과 다른 재질이고,
    상기 이미지 센서는, 카메라 모듈이 실장되는 전자제품의 인쇄회로기판에 표면실장 되며,
    상기 액츄에이터의 하면은 상기 렌즈의 상면에 접촉되고,
    상기 액츄에이터의 단면 형상은 상기 렌즈의 단면 형상에 대응되는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈는 절연성 수지로 형성되고,
    상기 전자회로 패턴층은 통전성 수지로 형성되는 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자부는 적어도 2개 이상 형성되는 카메라 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자회로 패턴층은 적어도 2개가 구비되어, 상기 렌즈의 원주 방향을 따라 이격되게 배치되는 카메라 모듈.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈의 표면 중 상기 전자회로 패턴층의 형성 영역은 메탈라이징 처리된 면인 카메라 모듈..
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    오토 포커싱 기능, 손떨림 방지 기능, 줌 기능, 셔터기능 중 적어도 하나 이상을 가지는 카메라 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전자회로 패턴층은,
    상기 이미지 센서 및 액츄에이터와 솔더링, Ag 에폭시, 전도성 에폭시 중 어느 하나로 통전 가능하게 연결되는 카메라 모듈.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈는,
    원통형상으로 마련되는 카메라 모듈.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 인쇄회로기판에 표면 실장되는 리플로우 센서인 카메라 모듈.



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