KR102337287B1

KR102337287B1 - 금속분말 사출성형을 이용하여 얇은 벽면 구조 및 일체형 커넥터를 가지도록 제조되는 카메라 모듈 하우징 및 이를 포함하는 자동차용 카메라 모듈

Info

Publication number: KR102337287B1
Application number: KR1020200047199A
Authority: KR
Inventors: 김형민; 오상환
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2021-12-07
Also published as: US20210323485A1; KR20210129356A; CN214101485U; US11407364B2; DE202020105845U1

Abstract

본 발명은 렌즈 모듈; 이미지센서를 포함하는 회로기판; 전방에 렌즈 모듈이 조립되고, 후방으로부터 내측으로 회로기판이 조립되는 전방 하우징; 및 전방 하우징의 후방에 조립되는 후방 하우징을 포함하되, 전방 하우징과 후방 하우징은 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding)으로 제조되고, 전방 하우징은 후방면으로부터 전방 내측으로 형성되는 포켓부를 포함하고, 후방 하우징은 전방 모서리로부터 측 방향으로 돌출된 형상인 삽입부를 포함하며, 삽입부는 포켓부에 압입(press fit)된 후, 후방 하우징의 후방 측에서 조사되는 레이저에 의해 삽입부와 포켓부 사이의 압입 영역인 조립 라인을 용접함으로써 전방 하우징과 후방 하우징의 밀봉 및 조립이 완료되는 자동차용 카메라 모듈에 관한 것이다.

Description

금속분말 사출성형을 이용하여 얇은 벽면 구조 및 일체형 커넥터를 가지도록 제조되는 카메라 모듈 하우징 및 이를 포함하는 자동차용 카메라 모듈{Thin-Walled Camera Module Housing with Integrated Connector Fabricated by Metal Injection Molding Process and Camera Module for Vehicle Comprising The Same}

본 발명은 차량에 적용되는 카메라 모듈 하우징의 제조 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

최근 출시되는 자동차는 적어도 하나의 카메라를 포함하고, 고급 차종일수록 다수의 카메라가 사용된다. ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 하나로서 어라운드 뷰 모니터링(AVM: Around View Monitoring) 시스템에서는 차량 주변의 전영역을 촬영하도록 카메라가 설치된다.

예를 들어 사이드 미러와 같은 차량용 카메라 모듈은 제한된 설치 공간을 고려하면 그 크기가 작을수록 좋다. 카메라 모듈 하우징은 렌즈, 이미지센서를 포함하는 회로기판 및 커넥터 등이 결합되기 위한 형상을 포함하는 복잡한 형상을 가지며, 일반적으로 플라스틱 소재로 사출성형(injection molding)된다. 한편, 이미지센서는 해상도가 증가할수록 처리해야 할 데이터 량이 늘어나 발열이 증가하는 경향이 있다.

하우징이 조립된 후 용접(welding) 등으로 완전히 밀봉되는 차량용 카메라 모듈은 내부의 열을 외부로 방열하기에는 불리한 구조이다. 하우징의 재질로는 열전도도(thermal conductivity)가 높은 금속이 바람직하지만, 전반적으로 얇은 두께를 가지면서도 형상이 복잡하고 일체형인 하우징 부품을 금속으로 제조하는 것은 용이하지 않다. 이러한 금속 소재의 구조를 주조(casting)로 제작하면 내부 기공(internal cavity)과 같은 주조 결함이 발생하기 쉽고, 주조된 부품을 용접 접합하는 경우 밀봉 성능(sealing performance)을 확보하기 어려울 수 있다.

본 발명의 실시예들은 신규 공법을 이용하여 카메라 모듈의 전방 하우징과 후방 하우징을 금속 소재로 제조함으로써, 하우징이 전반적으로 얇은 두께를 가져 내부에 배치되는 PCB에 할당될 수 있는 공간이 넓게 확보되어, 방열 성능이 개선되며, 용접 품질이 보장될 수 있는 카메라 모듈의 하우징 제조 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 카메라 모듈은, 렌즈 모듈(lens module); 이미지센서(image sensor)를 포함하는 회로기판(circuit board); 전방에 렌즈 모듈이 조립되고, 후방으로부터 내측으로 회로기판이 조립되는 전방 하우징(front housing); 및 전방 하우징의 후방에 조립되는 후방 하우징(rear housing)을 포함하되, 전방 하우징과 후방 하우징은 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되고, 전방 하우징은 후방면(rear surface)으로부터 전방 내측으로 형성되는 포켓부를 포함하고, 후방 하우징은 전방 모서리로부터 측 방향으로 돌출된 형상이고, 포켓부에 수용되는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 삽입부는 포켓부에 압입(press fit)된 후, 후방 하우징의 후방 측에서 조사되는 레이저를 이용하여 삽입부와 포켓부 사이의 압입 영역인 조립 라인을 용접함으로써 전방 하우징과 후방 하우징의 밀봉(sealing) 및 조립이 완료되는 것을 특징으로 한다.

또한, 삽입부는 삽입부의 후방면과 측면이 이루는 모서리로부터 전방을 향한 적어도 일부의 측면 영역이 삽입부의 전방면과 수직이 되도록 형성되고, 측면 영역은 압입면(press fit surface)으로 정의되는 것을 특징으로 한다.

또한, 압입면으로부터 삽입부의 전방면 사이는 삽입부의 측면 형상의 크기가 삽입부의 전방면을 향해 감소하는 제1테이퍼면(first tapered surface)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 압입면의 전후방 방향의 폭은 레이저 용접 후 압입면 영역의 잔류응력(residual stress)이 해소되도록 레이저 용접에 따른 열영향부((HAZ: Heat Affected Zone)의 깊이를 고려하여 선정되되, 열영향부의 깊이 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 포켓부의 깊이와 삽입부의 두께는 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 포켓부의 바닥면과 측면이 이루는 내측 모서리는 0.1 mm 이상의 코너반경을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 전방 하우징의 살 두께는 0.5 mm 내지 1.0 mm이고, 구배(wall gradient)는 0.5° 내지 1°인 것을 특징으로 한다.

또한, 후방 하우징은 후방 하우징의 후방면의 내측 모서리로부터 후방 하우징의 후방으로 연장되는 후방 하우징의 주 측면(primary side surface)이 제2테이퍼면이 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 후방 하우징은 USCAR17, USCAR18-4, FAKRA(Fachkreis Automobil) 중 어느 하나에 따른 표준 규격 RF커넥터(RF connector) 구조의 적어도 일부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 회로기판은 방열을 고려한 접지 패턴의 적어도 일부가 회로기판의 측면까지 연장되고, 전방 하우징 내에 조립되면 전방 하우징의 내측면과 접촉하도록 형성되어, 회로기판에서 발생된 열이 전방 하우징으로 열전달되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 금속분말 사출성형 방법에 이용되는 금속분말은 SUS 316L, SUS 304L, SUS 630, SUS 420 J2, SUS 440C, SKD 11, 2%Ni-Fe, 7%Ni-Fe 및 HK30 중 어느 하나의 소재인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 카메라 모듈에서 전방 하우징과 후방 하우징은 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding)으로 제조되어, 하우징에 수용되는 구성 요소들을 수용하기 위한 복잡한 형상을 전반적으로 얇은 두께로 제공할 수 있으며, 금속인 하우징 내부에 기공과 같은 결함이 포함되지 않음으로써 전방 하우징과 후방 하우징의 용접 결함이 발생될 가능성이 현저히 낮아질 수 있는 효과가 있다.

또한, 하우징의 전반적인 두께를 얇게 제작할 수 있어, 내부 공간이 더 넓게 확보되어 회로기판 등의 배치를 위해 더 넓은 영역을 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 추가적인 표면처리가 불필요한 스테인리스와 같은 소재가 하우징의 제조에 사용될 수 있어 레이저 용접 부위에 대한 추가 방청이 필요하지 않아 원가가 절감되는 효과가 있다. 또한, 커넥터 체결부가 하우징에 일체로 형성될 수 있어, 하우징 주조 후 후가공으로 커넥터 구조를 가공하는 종래의 경우 보다 제조 품질이 용이하게 확보되는 효과가 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 카메라 모듈의 후방 하우징의 커넥터 단자 결합부의 표준 규격 및 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 하우징을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 전방 하우징을 포함하는 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징을 나타내는 단면도 및 후방 하우징이 수용되는 포켓부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 하우징을 나타내는 단면도 및 전방 하우징 삽입부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징 및 후방 하우징의 조립 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징 및 후방 하우징의 용접부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징 및 후방 하우징의 용접부를 나타내는 부분확대 단면도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 가지 방식의 전방 하우징 및 후방 하우징의 용접 공정을 나타내는 개념도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 단면도 및 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1)은, 촬영 영역과 가까운 전방으로부터 후방으로 배치되는 렌즈 모듈(lens module, 10), 전방 하우징(front housing, 20), 회로기판(circuit board, 30) 및 후방 하우징(rear housing, 50)을 전부 또는 일부 포함한다.

렌즈 모듈(10)은 복수의 렌즈 요소(100)를 렌즈 배럴(lens barrel, 110) 내에 고정하고, 렌즈 배럴(110)의 전방을 리테이너(retainer, 120)로 마감(close)하여 조립된다. 렌즈 모듈(10)은 전방 하우징(20)에 사전에 조립되고, 이미지센서(40)는 회로기판(30) 상에 실장된다. 전방 하우징(20)과 회로기판(30)은 렌즈 모듈(10)과 이미지센서(40)의 조립 오차가 보정되도록 광학 정렬된(optically aligned) 후에 조립된다. 카메라 모듈(1)은 렌즈 모듈(10) 및 회로기판(30)이 외부 환경에 의해 오염되는 것이 방지되도록 전방 하우징(20) 및 후방 하우징(50) 내에 수용되고 밀봉된다.

도 2의 (a) 및 (b)는 각각 카메라 모듈의 후방 하우징의 커넥터 단자 결합부의 표준 규격 및 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 하우징을 나타내는 단면도이다.

도 2의 (b)를 참조하면, 일 실시예에 따른 후방 하우징(50)은 카메라 모듈(1)의 촬영 영상 데이터를 전송하도록 도 2의 (a)와 같은 RF커넥터(RF connector, 510) 구조가 일체로 형성된다. RF커넥터(510)는 USCAR17, USCAR18-4, FAKRA(Fachkreis Automobil)의 표준 규격일 수 있다. 이들 규격은 SMB 기반의 RF커넥터(510)에 대한 것으로서, 3 GHz, 최근 규격은 6 GHz의 신호 전송을 보장하는, 차량 내 고속 정보 전달을 위한 커넥터 규격이다. 후방 하우징(50)에 이러한 RF커넥터(510) 구조가 일체로 형성됨으로써 보다 개선된 RF쉴드를 제공할 수 있다. 또한, 금속분말 사출성형(metal powder injection molding)으로 복잡한 구조가 형성이 완료되어 후가공(finish machining)이 최소화되므로 생산성이 향상될 수 있다.

또한, 이들 규격의 RF커넥터(510)가 별도로 마련되어 후방 하우징(50)에 조립되는 일반적인 경우에는 접촉부의 접촉 저항 등의 영향으로 고주파 신호가 접촉부에서 반사되는 등 신호 품질이 감소될 소지가 높다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 RF커넥터(510)는 후방 하우징(50)과 일체로 형성되므로 수 GHz의 고주파 신호에 대해 안정적인 전자기장 쉴드(electric shield)를 제공할 수 있다.

금속분말 사출성형은 삼차원 복잡 형상을 가지는 금속 부품을 제조하기에 유리한 방법이다. 플라스틱 분야의 사출성형 기술과 분말야금(powder metallurgy) 분야의 금속분말 소결(sintering)기술이 융합된 제조 공정이다.

종래 기술로서는, 로스트 왁스(lost wax)와 같은 정밀주조법(precision casting process), 다이캐스트 방법(diecasting process)이 이러한 카메라 모듈(1)의 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 정밀주조법에 의하는 경우, 얇은 부분 등은 용탕(molten metal)의 흐름성이 나쁘고 응고 후 내부 기공과 같은 주조 결함(casting defects)이 발생되기 쉽다. 이러한 내부 기공은 전방 하우징(20)과 후방 하우징(50)을 레이저 용접하는 경우에 하우징의 밀봉 상태가 보장되지 못하는 결과를 초래하는 용접 결함을 발생시킬 수 있다. 다이캐스트 방법은 금형 재질의 내열온도(heat resistant temperature) 한계로 용융 온도가 낮은 Al, Zn 등에 한정되며, 얇은 두께로 제작되는 경우 요구되는 하우징 강성을 확보하기 곤란하다.

금속분말 사출성형은 소결성(sinterability)이 뛰어난 미세분말(fine powder) 원료를 사용하고, 적절한 사출성형 조건 하에서 균일한 밀도의 성형체를 얻을 수 있고, 형상 최적화 및 소결 과정에서의 온도 제어 등을 통해 소결(sintering)시 수축 정도도 상당히 균일하도록 제어될 수 있다. 또한, 소결 온도를 충분히 높일 수 있어 소결품의 상대 밀도는 95 % 이상도 얻어질 수 있다. 금속분말 사출성형은 소결공정을 통해 미세분말이 분자 결합되므로 내부 기공이 발생될 확률이 매우 낮다. 또한, 일 실시예에 따른 전방 하우징(20)의 살 두께는 0.5 mm 내지 1.0 mm이고, 구배(wall gradient)는 0.5° 내지 1° 범위로 제작될 수 있다.

즉, 일 실시예에 따른 전방 하우징(20)과 후방 하우징(50)은 매우 얇은 살 두께를 제공하면서도 높은 상대 밀도를 가지도록 제작될 수 있어 내부 기공 등에 의한 용접 결함을 피할 수 있어 레이저 용접 품질이 향상될 수 있다.

금속분말 사출성형 공정은 일반적으로 알려진 방법을 따라 수행될 수 있다.

금속 미세분말은 SUS 316L, SUS 304L, SUS 630, SUS 420 J2, SUS 440C, SKD 11, 2%Ni-Fe, 7%Ni-Fe, HK30 등의 소재가 사용될 수 있다. 이들 소재는 강성이 높아 얇은 두께로 제작되는 하우징의 강성을 보장할 수 있다. 또한, 소재 자체로 내후성, 내환경성이 우수하여 추가적인 표면 처리가 생략될 수 있다.

일 실시예에 따른 카메라 모듈 하우징(20, 50)은 얇은 두께로 제작될 수 있어, 동일한 외곽 치수에 대해 더 큰 내부 공간을 제공할 수 있다.

표 1을 참고하면, 동일한 23x23 (mm) 외곽 크기를 기준으로 하우징 두께를 얇게 하는 경우에 늘어나는 내부 공간과 이에 따라 허용 가능한 회로기판(30) 크기를 나타낸다. 회로기판(30)의 일측 치수가 기존의 경우 15.8 mm인데 대해 20 mm 이상일 수 있다. 늘어난 회로기판(30) 치수에 의해 필요에 따라 더 많은 회로 부품이 실장될 수 있고, 동일한 구성의 회로 부품에 대해서도 이미지센서(40) 및/또는 주변 회로소자의 효과적인 방열을 위해 접지 패턴(ground pattern)을 더 넓게 구성할 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 전방 하우징을 포함하는 주요부를 나타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 차량용 카메라 모듈(1)은 이미지센서(40)와 렌즈 등이 하나의 모듈 형태로 조립되어 제조된다. 전방 하우징(20)은 전방에 렌즈 모듈(10)이 조립되고, 후방의 내측에 이미지센서(40)가 부착된 회로기판(30)이 조립된다. 회로기판(30)에 이미지센서(40)가 부착되는 과정에서 및/또는 복수의 렌즈 요소(100)가 렌즈 배럴(110)에 조립되는 과정에서 광축 정렬(optical alignment) 상태가 틀어질(misaligned) 수 있다. 틀어진 광축으로 인해 부정확한 영상이 제공되면 주차 가이드나 자동주행의 성능이 저하된다. 따라서, 각각의 카메라 모듈(1)은 광학성능을 보장하기 위해 렌즈 모듈(10)과 이미지센서(40)를 상호 고정하기 전에 6축 광학 정렬(6-axis optical alignment)이 수행된다. 광학 구성요소들의 조립이 완료되면 전방 하우징(20)은 후방 하우징(50)과 결합되어 밀봉된 하우징 조립체를 형성한다.

일반적으로 전방 하우징(20)과 후방 하우징(50)은 나사결합에 의해 조립될 수도 있고, 수지 접착제(resin adhesive)로 접착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징(20)과 후방 하우징(50)은 금속분말 사출성형으로 제조되며, 후방 하우징(50)이 광학 구성요소의 조립이 완료된 전방 하우징(20)에 압입(press fit)된 후 조립 경계부위를 레이저 용접하여 밀봉되는 것을 특징으로 한다. 차량의 긴 수명 주기 동안 잦은 진동 및 온도변화에 의해 풀림이 발생할 수 있는 나사결합이나, 노후되어 밀봉 부위에 틈이 생길 수 있는 수지 접착제와 비교하여, 레이저 용접되는 결합부위는 높은 안정성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.

도 4의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징을 나타내는 단면도 및 후방 하우징이 수용되는 포켓부를 나타내는 부분 단면도이다.

도 5의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 하우징을 나타내는 단면도 및 전방 하우징 삽입부를 나타내는 부분 단면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징 및 후방 하우징의 조립 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징(20)은 후방 내측에 포켓부를 포함하고, 후방 하우징(50)은 전방 외측에 삽입부를 포함한다. 삽입부는 포켓부에 압입되고 용접부가 레이저 용접됨으로써 전방 하우징(20)과 후방 하우징(50)의 결합이 완료된다.

일 실시예에 따른 하우징 조립 방식은 결합부를 압입한 후 조립경계를 레이저 용접함으로써 보다 높은 신뢰성의 밀봉(sealing)을 제공할 수 있다. 또한, 압입 부위는 용접에 의해 잔류응력(residual stress)이 해소되도록 형성되어 제품의 수명주기 동안 결함이 발생될 확률도 최소화될 수 있다.

전방 하우징(20)은 전방으로부터 후방으로 렌즈 모듈 수용부(202), 회로기판 수용부(204) 및 후방 하우징 결합부(210)를 전부 도는 일부 포함한다. 회로기판 수용부(204)는 회로기판(30)이 배치된 후 회로기판(30)의 접지 패턴 등 회로기판(30)에서 발생되는 열을 방열하기 위해 구비되는 열전도체와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되는 것이 바람직하다. 후방 하우징 결합부는 전방 하우징(20)의 후방면으로부터 전방 내측으로 형성되는 포켓부(210)이다.

포켓부(210)는 포켓부(210)의 바닥면(212)이 후방 하우징(50)의 삽입부(510)의 전방면(512)의 삽입 깊이를 결정한다. 포켓부(210)의 측면(216)은 삽입부(510)의 측면(516)이 압입되도록 형성된다. 금속분말 사출성형으로 제조되는 점을 고려하여 포켓부(210)의 바닥면(212)과 측면(216)이 이루는 내측 모서리(214)는 최소 0.1 mm의 코너반경(corner radius)을 가지도록 형성된다. 삽입부(510)가 포켓부(210)에 삽입된 후 포켓부(210)의 상단면(220)과 삽입부(510)의 후방면(518)이 동일 평면을 이루고 용접부를 형성하도록 포켓부(210)의 깊이(218)는 후방 하우징(50)의 삽입부(510) 두께(522)와 동일하게 형성된다.

삽입부(510)는 후방 하우징(50)의 전방 모서리(524)로부터 측방향으로 돌출된 형상이다. 삽입부(510)의 전방면(512)은 전방 하우징(20)의 포켓부(210)의 바닥면(212)과 맞닿도록 조립된다. 상술한 바와 같이, 삽입부(510)의 전방면(512)과 후방면(518) 사이의 두께(522)는 포켓부(210)의 깊이와 동일하게 형성된다.

삽입부(510)의 후방면(518)과 측면(516)이 이루는 모서리로부터 전방을 향한 적어도 일부의 측면 영역이 삽입부(510)의 전방면과 수직이 되도록 형성된다. 삽입부(510)의 측면 부분 형상은 포켓부(210)의 측면에 압입될 수 있는 치수공차(size tolerance)를 가지도록 형성된다. 이러한 측면의 적어도 일부는 삽입부(510)의 압입면(524)으로 정의한다. 압입면(524)의 전후방 방향으로의 폭(522)은 레이저 용접에 따른 열영향부(HAZ: Heat Affected Zone)의 깊이를 고려하여 그와 유사하도록 형성될 수 있다. 압입면(524)과 이에 대응되는 포켓부(210)의 측면(216)은 압입 후 내부에 잔류응력을 가지는 상태일 수 있으며, 압입면(524)의 폭(522)과 열영향부의 깊이를 유사하게 형성함으로써 용접 후에 레이저 용접 부위 내부의 잔류응력이 해소될 수 있다.

삽입부(510)의 압입면(524)으로부터 전방면(512) 사이에는 삽입부(510)의 측면 형상의 크기가 전방을 향해 감소하도록 제1테이퍼면(first tapered surface, 514)이 형성된다. 제1테이퍼면(514)은 후방 하우징(50)을 전방 하우징(20)에 압입하는 자동화된 공정에서 포켓부(210)로 삽입부(510)가 진입하기 용이하도록 한다. 또한, 포켓부(210)의 바닥면(212)과 측면(216)이 이루는 내측 모서리(214)의 곡률반경을 더 크게 허용할 수 있다. 전방 하우징(20)은 금속분말 사출성형으로 제조되므로 모서리(214) 부위의 곡률반경은 클수록 유리하다.

후방 하우징(50)은 전방 하우징(20)과 결합되는 부분이 플랜지(flange)와 유사한 형태로 외측으로 돌출된 삽입부(510)이다. 삽입부(510)의 측면(516)과 전방면(512) 사이는 제1테이퍼면(514)이 되도록 형성되고, 후방면(518)과 수직한 압입면(524)이 포켓부(210)의 측면(216)과 압입되도록 형성된다. 후방면(518)과 포켓부(210)의 상단면(220)은 동일 평면이 되도록 조립되어 레이저 용접되는 용접부(610)을 형성한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징 및 후방 하우징의 용접부를 나타내는 평면도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 하우징 및 후방 하우징의 용접부를 나타내는 부분확대 단면도이다.

일 실시예에 따른 압입면(524)은 열영향부를 고려하여 최소 폭으로 선정된다. 압입면(524)의 전방은 제1테이퍼면(514)으로 형성됨으로써 삽입부(510)가 포켓부(210)에 압입되면 전방 하우징(20)과 후방 하우징(50)의 외측을 완전히 둘러싸는 폐곡선 형태의 조립라인(즉, 용접부(610))이 형성될 수 있어 높은 신뢰성의 밀봉 상태를 용이하게 제공할 수 있다.

한편, 후방면(518)의 내측 모서리로부터 후방 하우징(50)의 후방으로 연장되는 후방 하우징(50) 주 측면은 제2테이퍼면(520)이 되도록 형성될 수 있다. 전방 하우징(20)에 렌즈 모듈(10)과 회로기판(30)이 광학 정렬된 후 후방 하우징(50)이 조립됨으로써 카메라 모듈(1)이 조립된다. 정확한 광학 정렬을 위하여, 렌즈 모듈(10)의 전방에는 검보정(calibration)을 위한 테스트 패턴을 포함하는 마스터차트(master chart, 미도시)가 배치되고, 이미지센서(40)의 영상을 이용하여 정렬 오차를 파악하여 6축 광학 정렬이 수행될 수 있다. 즉, 전방 하우징(20)은, 렌즈 모듈(10)이 먼저 조립되고, 이미지센서(40)를 포함하는 회로기판(30)이 가조립된 후, 검보정 및 교정된 후 회로기판(30)이 조립된다. 일련의 작업이 이루어지는 광학 정렬 플랫폼(미도시)의 일반적인 구조와 공정을 고려하면, 레이저 용접을 위한 레이저 장비(미도시)는 후방 하우징(50)의 후방 공간에 배치되어 레이저를 후방 하우징(50)의 후방면(518)을 향해 후방면(518)에 수직으로 입사되는 방향으로 조사(irradiate)할 수 있다. 이때 후방 하우징(50)의 주 측면(primary side face, 520)은 레이저에 의해 영향을 받지 않도록 다음 도 8에 도시한 일 실시예와 같이 제2테이퍼면(520)으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 9의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 가지 방식의 전방 하우징 및 후방 하우징의 용접 공정을 나타내는 개념도이다.

도 9를 참조하면, 레이저 용접은 후방 하우징(50) 후방에서 입사되어 용접부(518)를 따라 조사되며 수행될 수 있다. 도 9의 (a)는 레이저 장비(612)가 고정된 상태에서 카메라 모듈 하우징(20, 50)이 고정된 스테이지(stage)를 이동하여 용접부(518)를 따라 레이저 용접이 수행되는 경우를 도시한다. 용접 영역의 분위기(atmosphere)를 불활성으로 유지하기 위한 쉴드 가스(shield gas, 614)는 고정된 용접 지점에 분사된다. 도 9의 (b)는 카메라 모듈 하우징(20, 50)이 고정된 상태에서 레이저 장비(612)를 이동시켜 레이저 빔이 용접부(518)를 따라 용접을 수행하는 경우를 도시한다. 쉴드 가스(614)는 용접 부위 전체를 둘러싸도록 분사될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

렌즈 모듈(lens module);
이미지센서(image sensor)를 포함하는 회로기판(circuit board);
전방에 상기 렌즈 모듈이 조립되고, 후방으로부터 내측으로 상기 회로기판이 조립되는 전방 하우징(front housing); 및
상기 전방 하우징의 후방에 조립되는 후방 하우징(rear housing)을 포함하되,
상기 전방 하우징과 상기 후방 하우징은 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되고,
상기 전방 하우징은 후방면(rear surface)으로부터 전방 내측으로 형성되는 포켓부를 포함하고,
상기 후방 하우징은 전방 모서리로부터 측 방향으로 돌출된 형상이고, 상기 포켓부에 수용되는 삽입부를 포함하는 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 삽입부는 상기 포켓부에 압입(press fit)된 후, 상기 후방 하우징의 후방 측에서 조사되는 레이저를 이용하여 상기 삽입부와 상기 포켓부 사이의 압입 영역인 조립 라인을 용접함으로써 상기 전방 하우징과 상기 후방 하우징의 밀봉(sealing) 및 조립이 완료되는 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 삽입부는 상기 삽입부의 후방면과 측면이 이루는 모서리로부터 전방을 향한 적어도 일부의 측면 영역이 상기 삽입부의 전방면과 수직이 되도록 형성되고, 상기 측면 영역은 압입면(press fit surface)으로 정의되는 자동차용 카메라 모듈.
제3항에 있어서,
상기 압입면으로부터 상기 삽입부의 전방면 사이는 상기 삽입부의 측면 형상의 크기가 상기 삽입부의 전방면을 향해 감소하는 제1테이퍼면(first tapered surface)으로 형성되는 자동차용 카메라 모듈.
제4항에 있어서,
상기 압입면의 전후방 방향의 폭은 레이저 용접 후 상기 압입면 영역의 잔류응력(residual stress)이 해소되도록 레이저 용접에 따른 열영향부((HAZ: Heat Affected Zone)의 깊이를 고려하여 선정되되, 상기 열영향부의 깊이 이하로 형성되는 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 포켓부의 깊이와 상기 삽입부의 두께는 동일하게 형성되는 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 포켓부의 바닥면과 측면이 이루는 내측 모서리는 0.1 mm 이상의 코너반경을 가지도록 형성되는 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 전방 하우징의 살 두께는 0.5 mm 내지 1.0 mm이고, 구배(wall gradient)는 0.5° 내지 1°인 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 후방 하우징은 상기 후방 하우징의 후방면의 내측 모서리로부터 상기 후방 하우징의 후방으로 연장되는 상기 후방 하우징의 주 측면(primary side surface)이 제2테이퍼면이 되도록 형성되는 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 후방 하우징은 USCAR17, USCAR18-4, FAKRA(Fachkreis Automobil) 중 어느 하나에 따른 표준 규격 RF커넥터(RF connector) 구조의 적어도 일부가 일체로 형성되는 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 회로기판은 방열을 고려한 접지 패턴의 적어도 일부가 상기 회로기판의 측면까지 연장되고, 상기 전방 하우징 내에 조립되면 상기 전방 하우징의 내측면과 접촉하도록 형성되어, 상기 회로기판에서 발생된 열이 상기 전방 하우징으로 열전달되도록 형성되는 자동차용 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 금속분말 사출성형 방법에 이용되는 금속분말은
SUS 316L, SUS 304L, SUS 630, SUS 420 J2, SUS 440C, SKD 11, 2%Ni-Fe, 7%Ni-Fe 및 HK30 중 어느 하나의 소재인 자동차용 카메라 모듈.