KR102464431B1 - 렌즈 구동용 기판 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

렌즈 구동용 기판 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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Abstract

렌즈 구동용 기판 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈이 개시된다. 본 발명에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체는, 메탈 피스(Metal Piece)와 같은 별도의 자성체를 덧대지 않고도 정해진 구동 스트로크 범위 내에서 렌즈 조립체와의 사이에 자기 흡인력을 강하게 유지시킬 수 있도록 한 것으로, 기판, 기판의 일면에 특정 높이로 실장되며 공심부를 갖는 코일, 코일 반대편 기판 이면에 배치되는 판상의 요크부 및 요크부에 형성되며 요크부가 렌즈 조립체에 실장된 마그네트와 대면하는 면적이 증대되도록 상기 공심부로 돌출되는 돌출부를 포함하며, 기판에는 돌출부에 대응되는 모양과 크기로 개구가 형성되고, 돌출부는 요크부의 일부를 마그네트 방향으로 소성 변형시켜 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

렌즈 구동용 기판 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈{Lens-driving substrate assembly and Camera module including the same}
본 발명은 렌즈 구동용 기판 조립체에 관한 것으로, 특히 카메라 모듈의 가동체(렌즈 조립체)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 렌즈 구동용 기판 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
하드웨어 기술의 발전, 사용자 환경 등의 변화에 따라 스마트폰 등의 휴대 단말(모바일 단말)에는 통신을 위한 기본적인 기능 이외에 다양하고 복합적인 기능이 통합적으로 구현되고 있다. 그 대표적인 예로 자동초점조절(AF, Auto Focus), 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 부가된 카메라 모듈을 들 수 있다.
근래에는 인증이나 보안 등을 위한 음성 인식, 지문 인식, 홍채 인식 기능 등도 휴대 단말에 탑재되고 있으며, 초점거리(focal length)를 더욱 정교하고 세밀하게 가변적으로 조정함으로써 고배율의 광학 줌을 구현하고 더욱 향상된 해상도를 제공할 수 있도록 복수 개 렌즈 그룹이 집합되어 있는 줌 렌즈의 장착도 시도되고 있다.
줌 렌즈의 경우 일반 렌즈와는 달리 광이 유입되는 방향인 광축 방향으로 복수의 렌즈 또는 렌즈군들이 배열되는 구조이므로 일반 렌즈보다 길고 무겁다. 따라서 줌 렌즈가 적용된 카메라 모듈은 자동초점조절 시 줌 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체를 이동시키는데 더 큰 힘(구동력)이 요구되고, 목표 위치에 렌즈 조립체가 정지했을 때 움직이지 않도록 잡아주는 힘도 커야 한다.
렌즈 조립체를 광축 방향으로 이동시켜 자동초점조절을 구현하는 방식의 종래 카메라 모듈에서, 렌즈 조립체가 정지했을 때 움직이지 않도록 잡아주는 힘은 구동부(자기회로)를 구성하는 마그네트 및 이와 거리를 두고 대면하는 코일 배면의 코일 요크(자성체) 간 상호작용으로 발생된다. 즉 마그네트와 코일 요크 사이의 자기 흡인력(Magnetic attractive force)이 렌즈 조립체를 잡아주는 힘이 된다.
참고로, 렌즈 조립체를 광이 유입되는 방향으로 이동시켜 자동초점조절을 구현하는 방식의 종래 카메라 모듈에서 상기 구성부는, 가동체인 상기 렌즈 조립체에 외면부에 노출되도록 실장되는 마그네트와, 고정체인 하우징 측에 결합되며 상기 마그네트와 거리를 두고 대면하는 코일을 실장한 렌즈 구동용 기판 조립체로 구성된다.
줌 렌즈의 적용으로 무거워진 렌즈 조립체의 무게만큼 자기 흡인력을 키우려면, 가동체인 렌즈 조립체에 배치되는 마그네트 및 이와 거리를 두고 대면하는 코일 요크의 면적이나 두께를 키워야 한다. 하지만 마그네트와 코일 요크의 면적이나 두께를 키우는 방식은 그 만큼 카메라 모듈의 사이즈도 키워야 하므로, 카메라 모듈에 대한 시장의 소형화 요구를 만족시키기 어렵다.
줌 렌즈의 적용으로 무거워진 렌즈 조립체의 무게만큼 자기 흡인력을 키우는 다른 방안으로, 도 1에 도시한 바와 같이 렌즈 구동용 기판 조립체를 구성하는 코일(200)의 공심부(210)에 별도의 자계 요소, 예컨대 금속 자성체(Metal Piece, 300)를 배치하여 렌즈 어셈블리 측 마그네트(미도시)와의 갭(gap)을 줄임으로써 자기 흡인력을 키우는 방안도 있다.
그런데 이 경우 별도의 금속 자성체를 코일 공심부의 정해진 위치에 정확하게 실장시키기 위한 엄격한 위치 관리가 요구되고, 금속 자성체를 공심부에 실장하기 위한 별도의 SMP(Surface Mounting Technology) 공정이 요구되므로, 공정이 복잡해지고 비용이 상승하는 문제와 더불어, 제품의 양산성 측면에서도 불리해지는 단점이 있다.
한국공개특허 제10-2018-0116965호(공개일 2018.10.26)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 메탈 피스(Metal Piece)와 같은 별도의 자성체를 덧대지 않고도 정해진 구동 스트로크 범위 내에서 렌즈 조립체와의 사이에 자기 흡인력을 강하게 유지할 수 있는 구성의 렌즈 구동용 기판 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,
기판;
상기 기판의 일면에 실장되며 공심부를 갖는 코일;
상기 코일 반대편 기판 이면에 배치되는 판상의 요크부; 및
상기 요크부에 형성되며, 상기 요크부가 렌즈 조립체에 실장된 마그네트와 대면하는 면적이 증대되도록 상기 공심부로 돌출되는 돌출부;를 포함하며,
상기 기판에 돌출부에 대응되는 모양과 크기로 개구가 형성되고,
상기 돌출부는 상기 요크부의 일부를 상기 마그네트 방향으로 소성 변형시켜 형성되는 렌즈 구동용 기판 조립체를 제공한다.
상기 돌출부는 바람직하게, 상기 요크부의 일부를 특정 패턴으로 절개한 후 절개된 부분을 상기 마그네트 방향으로 밴딩시켜 형성될 수 있다.
이때 상기 특정 패턴은 'ㄷ' 또는 '∪' 모양일 수 있다.
바람직한 다른 예로서, 상기 돌출부는 해머 또는 펀치로 상기 요크부에 충격을 가해 상기 요크부의 일부를 상기 마그네트 방향으로 소형 변형시킨 돌기 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 요크부를 기준으로 상기 돌출부의 높이(H1)가 코일의 높이(H2)와 같거나 상기 코일의 높이(H1) 보다 낮은 높이로 형성될 수 있다.
그리고 상기 돌출부는 상기 코일의 중심을 지나는 세로방향 중심선을 기준으로 한쪽으로 치우쳐 공심부에 위치하도록 구성될 수 있다.
이때 상기 돌출부는 세로 폭(W1)에 비해 가로 폭(W2)이 긴 직사각형 모양일 수 있다.
여기서 상기 세로 폭(W1)이 상기 공심부 세로 폭(W3)의 0.7 ~ 0.9배 이고, 상기 가로 폭(W2)은 상기 공심부 가로 폭(W4)의 0.3 ~ 0.4배일 수 있다.
또한, 상기 공심부의 중앙에 구동칩(Drive IC)이 배치되고, 상기 구동칩에 대해 상기 돌출부와 대칭되는 구조로 상기 공심부의 다른 한쪽에 MLCC(Multi Layer Ceramic Condenser)가 배치될 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,
광축을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 수용하는 렌즈 조립체;
상기 렌즈 조립체를 수용하는 하우징;
상기 렌즈 조립체를 광축 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부;를 포함하며,
상기 구동부는,
상기 렌즈 조립체의 외면부에 실장되는 마그네트와,
상기 하우징에 결합되며 상기 마그네트와 대면하는 코일을 포함하는 상기 제1항에 기재된 렌즈 구동용 기판 조립체를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 단순 소성 가공을 통해 요크부에 단일의 객체 형태로 돌출부를 구성하고, 이를 이용하여 렌즈 어셈블리 측 마그네트와의 갭(gap)을 줄여 흡인력을 증대시키는 구성으로서, 단순한 구성이면서도 전체적인 사이즈 증대나 메탈 피스(Metal Piece)와 같은 별도의 자성체 덧댐 없이도 줌 렌즈 적용에 따른 흡인력 증대 요구를 만족시킬 수 있다.
더욱이, 렌즈 어셈블리 측 마그네트와 갭을 줄여 흡인력을 증대시키는 자계 요소(돌출부)를 단순 소성 가공을 통해 요크부에 단일의 객체 형태로 형성시킨 구성이므로, 메탈 피스와 같은 별도의 자성체를 부착하여 흡인력을 증대시키는 방식에 비해 비용 절감 측면에서도 유리하며, 별도의 SMP(Surface Mounting Technology) 공정도 필요 없으므로 공정의 간소화도 기할 수 있다.
도 1은 종래 렌즈 구동용 기판 조립체의 일례를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체의 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 렌즈 구동용 기판 조립체의 결합 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 렌즈 구동용 기판 조립체의 정면도.
도 5는 도 3에 도시된 렌즈 구동용 기판 조립체의 측면도로서, 렌즈 조립체와 관계를 개략 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체에 적용된 요크부의 정면도 및 측면도.
도 7은 도 6에 도시된 요크부의 바람직한 변형 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체에 적용되는 요크부의 다른 실시 예를 나타낸 정면도 및 측면도.
도 9는 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체를 포함하는 카메라 모듈의 분해 사시도.
도 10은 도 9에 도시된 구동부를 개략 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 렌즈 구동용 기판 조립체의 결합 사시도이다. 그리고 도 4는 도 3에 도시된 렌즈 구동용 기판 조립체의 정면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 렌즈 구동용 기판 조립체의 측면도로서, 렌즈 조립체와 관계를 개략 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체에 적용된 요크부의 정면도 및 측면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체(10)는 기판(11)을 포함한다. 기판(11)은 경질(Harden)의 PCB 또는 유연한 FPCB 일 수 있으며, 구동력(렌즈 조립체를 광축 방향으로 구동시키는 힘)을 제어하는 하나 이상의 제어 요소 및 제어 요소 간 통전 및 정보 전달을 위한 소정의 회로 패턴을 포함할 수 있다.
기판(11)의 일면에는 코일(12)이 실장된다. 코일(12)은 도면의 예시와 같이 트랙(Track) 모양으로 내측에 공심부(13)를 갖는 공심형 코일일 수 있으며, 상기 기판(11)에서 전원이 공급되면 자화됨으로써 렌즈 조립체(2, 도 5의 파선으로 도시된 부분 참조)에 실장된 마그네트(40)와 상호작용을 일으켜 상기 렌즈 조립체(2)를 광이 유입되는 방향(도면상 상하 방향)으로 구동시키기 위한 힘을 발생시킨다.
기판(11)에서 코일(12)로의 전원 인가 및 차단, 공급되는 전류의 세기, 전류 인가 방향 등을 상기 기판(11)에 실장되는 제어 요소인 구동칩(Drive IC, 17)이 제어한다. 구동칩(17)은 기판(11) 적소에 실장되는 홀 센서(Hall sensor, 미도시)가 출력을 바탕으로 렌즈 조립체(2)의 광축 방향 위치를 인식하고, 그 인식된 위치 값에 기초하여 코일(12)에 인가될 전류의 세기와 방향 등을 결정할 수 있다.
코일(12) 반대편의 기판(11) 이면에는 요크부(14)가 배치된다. 요크부(14)는 렌즈 조립체(2)에 실장된 마그네트(40)의 자력을 코일(12) 측으로 집중시켜 자력 손실을 방지함으로써 상기 구동력을 증대시키는 역할을 한다. 요크부(14)는 전체적인 형상이 직사각형인 금속 자성체일 수 있으나, 그 형상은 기판(11)의 형상에 따라 질 수 있으므로 도면과 같은 형상으로 국한되는 것은 아니다.
요크부(14)의 전면에 상기 기판(11)이 밀착되는 형태로 배치될 수 있으며, 요크부(14)의 상단 변과 대향부 하단 변에는 상기 기판(11)이 요크부(14)에 밀착된 상태에서 임의로 움직이지 않도록 잡아주는 이탈방지편(140, 142)이 적어도 하나 이상씩 형성될 수 있다. 이때 요크부(14)의 상단 변에 형성되는 이탈방지편(140)의 개수나 간격은 요크부(14) 하단 변에 형성되는 이탈방지편(142)의 개수나 간격과 상이하게 형성될 수 있다.
즉 이탈방지편(140, 142)은 요크부(14) 상단과 하단 변 양측에서 비대칭으로 형성될 수 있다. 이 경우 요크부(14)의 전면에 기판(11)을 밀착 조립하는 과정에서 작업자는 상하 비대칭 배열의 이탈방지편(140, 142)을 이용하여 밀착 방향이나 위치 혼동을 피할 수 있다. 다시 말해 작업자는 상하 비대칭 배열의 이탈방지편(140, 142)을 이용하여 요크부(14)에 대한 기판(11) 조립 위치를 정확하게 인식함으로써 조립 불량을 피할 수 있다.
도면(도 2 내지 도 4)의 도시와 같이, 기판(11)의 상단 변에는 상기 요크부(14) 상단 변에 형성되는 이탈방지편(140)에 대응하여 기판(11) 조립 시 해당 이탈방지편(140) 측부에서 맞물리는 형태로 조립되는 돌출편(110)이 구비될 수 있다. 이때 돌출편(110)의 간격이나 개수, 그리고 폭 등은 상기 요크부(14) 상단 변에 형성되는 이탈방지편(140)의 간격이나 개수, 폭 등에 달라질 수 있으므로 특별하게 한정되는 것은 아니다.
요크부(14)에는 일정 높이로 돌출부(15)가 형성된다. 돌출부(15)는 상기 요크부(14)가 렌즈 조립체(2)에 실장된 마그네트(40)와 대면하는 면적을 증대시키고 상기 마그네트(40)와의 사이에 갭(gap)을 줄임으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체(10)와 상기 마그네트(40)를 실장한 렌즈 조립체(2) 사이의 자기 흡인력을 강화한다.
돌출부(15)는 요크부(14)에서 돌출되어 상기 요크부(14) 전면의 기판(11) 상에 실장되는 상기 코일(12)의 공심부(13)에 위치한다. 이를 위해 기판(11)에는 제품 조립 시 돌출부(15)가 관통할 수 있도록 상기 돌출부(15)에 대응되는 모양과 크기로 개구(112)가 형성되며, 이러한 개구(112)를 관통해 상기 코일(12)의 공심부(13)에 위치하도록 형성되는 돌출부(15)는 상기 요크부(14)에 일체형으로 형성될 수 있다.
돌출부(15)는 상기 요크부(14)의 일부(코일(12)의 공심부(13) 위치에 대응되는 부분)를 상기 마그네트(40) 방향으로 소정의 형상과 높이로 소성 변형시킴으로써 형성될 수 있다. 돌출부(15)는 바람직하게, 도 2 내지 도 6의 일 실시 예와 같이, 상기 요크부(14)의 일부를 특정 패턴으로 절개한 후 절개된 부 분을 프레스 성형을 통해 상기 마그네트(40) 방향으로 밴딩시키는 방식으로 형성될 수 있다.
특정 패턴은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 도 2 내지 도 6과 같이 'ㄷ' 모양이거나, 도 7의 변형 예와 같이 '∪' 모양일 수 있다. 물론 도시하지는 않았으나, 도 2 내지 도 5의 'ㄷ' 모양을 좌우로 미러링(Mirroring)시킨 형태이거나, '∪' 모양을 상하 미러링(Mirroring)시킨 형태를 비롯해 다양한 변형이 있을 수 있다. 따라서 그러한 변형 역시 본 발명의 범주에 포함될 수 있음을 밝혀둔다.
돌출부(15)는 상기 코일(12)의 중심을 지나는 세로방향 중심선(CL, 도 4 참조)을 기준으로 한쪽으로 치우쳐 공심부(13)에 위치할 수 있다. 도면에는 상기 세로방향 중심선을 기준으로 공심부(13) 우측 영역에 돌출부(15)가 형성된 구성을 예를 들어 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 세로방향 중심선을 기준으로 공심부(13) 좌측 영역에 돌출부(15)가 위치하도록 구성할 수도 있다.
돌출부(15)는 도 4에 도시한 바와 같이, 세로 폭(W1)에 비해 가로 폭(W2)이 긴 직사각형 모양이 가장 바람직하지만, 타원, 마름모, 사다리꼴 등 다양한 변형이 있을 수 있으므로 직사각형 모양으로 국한되는 것은 아니며, 돌출부(15)의 세로 폭(W1)은 상기 공심부(13) 세로 폭(W3)의 0.7 ~ 0.9배 이고, 상기 가로 폭(W2)은 상기 공심부(13) 가로 폭(W4)의 0.3 ~ 0.4배일 수 있다.
돌출부(15)의 세로 폭(W1)이 공심부(13) 세로 폭(W3)의 0.7배 미만이면, 마그네트(40)와 대면하는 면에 대한 충분한 면적 증대 효과가 발휘되지 못해 자기 흡인력 증대 효과가 떨어지며, 돌출부(15)의 세로 폭(W1)이 공심부(13) 세로 폭(W3)의 0.9배를 초과하면, 제품 조립 시 공심부(13)를 구획하는 상기 코일(12)의 내주면과 돌출부(15) 사이의 간섭 방지를 위한 엄격한 위치 관리가 요구될 수 있다.
돌출부(15)의 가로 폭(W2)이 상기 공심부(13) 가로 폭(W4)의 0.3배 미만이어도 마그네트(40)와 대면하는 면에 대한 충분한 면적 증대 효과가 발휘되지 못해 자기 흡인력 증대 효과가 떨어지고, 돌출부(15)의 가로 폭(W2)이 상기 공심부(13) 가로 폭(W4)의 0.4배를 초과하면 후술할 구동칩(17) 및 MLCC (Multi Layer Ceramic Condenser, 18) 실장을 위한 여유공간이 부족해지는 문제가 있다.
요크부(14)를 기준으로 돌출부(15)의 높이(H1)는 코일(12)의 높이(H2)와 같거나 상기 코일(12)의 높이(H1)보다 낮은 수준으로 형성될 수 있다(도 5 참조). 돌출부(15)의 최상면 또는 정점이 마그네트(40)와 마주하는 코일(12)의 면보다 마그네트(40) 방향으로 더 돌출될 경우, 마그네트(40)와의 사이에 그만큼 갭(gap)이 줄어 자기 흡인력은 커지지만, 렌즈 조립체(2) 구동 시 돌출부(15)가 간섭을 일으킬 수 있다.
코일(12)의 중심을 지나는 세로방향 중심선을 기준으로, 공심부(13) 좌측이나 우측영역 중 어느 한쪽 영역으로 치우쳐 위치하도록 돌출부(15)를 구성했을 때, 상기 공심부(13)의 중앙에 앞서 언급한 구동칩(Drive IC, 17)이 배치되고, 구동칩(17)에 대해 상기 돌출부(15)와 대칭되는 구조로 상기 공심부(13)의 다른 한쪽 영역에 MLCC(Multi Layer Ceramic Condenser, 18)가 배치될 수 있다.
이 경우 공심부(13) 공간을 유효하게 활용하여 효율적인 부품 배치 및 실장을 구현할 수 있으며, 이를 통해 제품(카메라 모듈)의 콤팩트화를 달성할 수 있다. 또한 구동칩(17), MLCC(18)와 같이 제어 관련 핵심 부품이 코일(12)에 둘러싸여 보호되는 효과가 있으며, 부품(구동칩, MLCC) 실장을 위한 별도의 공간 확보 노력 또한 배제될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체에 적용되는 요크부의 다른 실시 예를 나타낸 정면도 및 측면도로서, 요크부(14)에 일체형으로 구비되는 돌출부(15')는 해머 또는 펀치로 상기 요크부(14)에 충격을 가하는 소성 가공, 예컨대 스탬핑이나 딥드로잉 가공을 통해 요크부(14)의 일부를 일방향으로 소형 변형시킨 돌기 형태로 구성될 수 있다.
돌출부(15')의 모양은 정면에 봤을 때, 도 8의 (a)와 같이 세로 폭(W1)에 비해 가로 폭(W2)이 긴 직사각형 모양이 가장 바람직하지만, 원, 타원, 마름모, 사다리꼴 등 다양한 변형이 있을 수 있으므로 직사각형 모양으로 국한되는 것은 아니며, 돌출부(15)의 세로 폭(W1)은 공심부(13) 세로 폭(W3)의 0.7 ~ 0.9배 이고, 가로 폭(W2)은 공심부(13) 가로 폭(W4)의 0.3 ~ 0.4배로 형성될 수 있다.
돌출부(15')의 세로 폭(W1)이 공심부(13) 세로 폭(W3)의 0.7배 미만이면, 마그네트(40)와 대면하는 면에 대한 충분한 면적 증대 효과가 발휘되지 못해 자기 흡인력 증대 효과가 떨어지며, 돌출부(15)의 세로 폭(W1)이 공심부(13) 세로 폭(W3)의 0.9배를 초과하면, 제품 조립 시 공심부(13)를 구획하는 상기 코일(12)의 내주면과 돌출부(15) 사이의 간섭 방지를 위한 엄격한 위치 관리가 요구될 수 있다.
돌출부(15)의 가로 폭(W2)이 상기 공심부(13) 가로 폭(W4)의 0.3배 미만이어도 마그네트(40)와 대면하는 면에 대한 충분한 면적 증대 효과가 발휘되지 못해 자기 흡인력 증대 효과가 떨어지고, 돌출부(15)의 가로 폭(W2)이 상기 공심부(13) 가로 폭(W4)의 0.4배를 초과하면 후술할 구동칩(17) 및 MLCC(Multi Layer Ceramic Condenser, 18) 실장을 위한 여유공간이 줄어드는 문제가 있다.
요크부(14)를 기준으로 했을 때, 돌출부(15)의 높이(H1)는 코일(12)의 높이(H2)와 같거나 상기 코일(12)의 높이(H1)보다 낮은 수준으로 형성될 수 있다(도 5 참조). 돌출부(15)의 최상면 또는 정점이 마그네트(40)와 마주하는 코일(12)의 면보다 마그네트(40) 방향으로 더 돌출될 경우, 마그네트(40)와의 사이에 그만큼 갭(gap)이 줄어 자기 흡인력은 커지지만, 렌즈 조립체(2) 구동 시 돌출부(15)가 간섭을 일으킬 수 있다.
도 9는 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 구동용 기판 조립체를 포함하는 카메라 모듈의 분해 사시도이며, 도 10은 도 9에 도시된 구동부를 개략 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 카메라 모듈(1)은, 광축을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체(2)와, 상기 렌즈 조립체(2)를 수용하는 하우징(3)을 포함한다. 그리고 하우징(3) 내에서 상기 렌즈 조립체(2)를 광축 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부(4)를 구비한다.
구동부(4)는 공심형 코일과 이를 실장한 기판, 그리고 코일 반대편의 기판 이면에 배치되는 요크부 및 요크부에 형성되며 상기 코일의 공심부로 돌출되는 돌출부를 가지는 전술한 렌즈 구동용 기판 조립체(10) 및 렌즈 조립체(2)의 외면부에 실장되며 기판 조립체(10)의 상기 코일과 대면하도록 소정의 거리를 두고 배치되는 마그네트(40)로 구성될 수 있다.
렌즈 조립체(2)는 광축 방향으로 배열되는 복수의 렌즈들로 구성된 렌즈군을 수용하는 렌즈 배럴(20)과 렌즈 배럴(20)이 탑재되는 캐리어(22)로 구성될 수 있다. 렌즈군을 구성하는 렌즈 각각은 동일 또는 상이한 초점 거리, 굴절률 등의 광학적 특성을 가질 수 있으며, 렌즈 조립체(2)를 통과한 빛이 하부에 광축 정렬되는 이미지센서(미도시)에 투영됨으로써 피사체에 대한 화상정보가 획득된다.
렌즈 조립체(2)는 하우징(3)에 수용된다. 하우징(3)은 렌즈 조립체(2)를 에워싸 외부의 충격으로부터 보호하고, 상기 구동부(4)가 발생시키는 구동력에 의해 상기 렌즈 조립체(2)가 광축 방향을 따라 움직여 자동초점조절을 구현하도록, 상기 렌즈 조립체(2)를 광축 방향에 대해 이동 가능하게 수용하는 구성일 수 있다.
하우징(3)은 평면 방향에 봤을 때 전체적인 모양이 직사각형이면서 그 내부에 수용공간(렌즈 조립체가 이동 가능하게 수용되는 부분)이 소정의 크기로 형성된 구성일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상부에서 결합되는 쉴드 캔(5)과 결합하여 상기 렌즈 조립체(2)를 내부에 수용하는 하나의 카메라 모듈(1)을 구성할 수 있다.
렌즈 조립체(2)를 하우징(3) 내에서 광축 방향으로 이동시키는 힘, 즉 구동력을 상기 구동부(4)가 발생시킨다. 구동부(4)는 앞서도 언급했듯이, 마그네트(40)과 렌즈 구동용 기판 조립체(10)로 구성될 수 있다. 마그네트(40)는 상기 렌즈 조립체(2)에 실장되고, 렌즈 구동용 기판 조립체(10)는 코일(12)이 상기 마그네트(40)과 거리를 두고 대면하도록 하우징(3)의 일측 개구에 설치될 수 있다.
렌즈 구용용 기판 조립체(10)에 실장되는 구동칩(17)의 통제에 따라 코일(12)에 소정의 세기로 전류가 인가되며, 인가된 전류로 인해 코일(12)이 자화된다. 이에 따라 마그네트(40)와의 상호작용으로 구동력(렌즈 조립체를 이동시키는 힘)이 발생하게 되고, 그 결과 렌즈 조립체(2)가 고정체인 하우징(3) 내에서 광축 방향으로 이동을 하게 됨으로써 자동초점조절이 구현되는 것이다.
마그네트(40)를 실장한 렌즈 조립체(2)가 움직일 때, 도시하지 않은 홀 센서가 마그네트(40)의 위치 변동 따른 자기장의 변화로부터 상대부품(렌즈 조립체)의 광축 방향 위치를 감지하며, 구동칩(17)이 상기 홀 센서의 출력을 바탕으로 코일에 인가되는 전류의 세기와 방향을 결정하여 렌즈 조립체(2)를 위치를 피드백 제어함으로써 정밀하고 정확한 자동초점조절이 구현되는 것이다.
줌 렌즈의 경우 일반 렌즈와는 달리 광이 유입되는 방향인 광축 방향으로 복수의 렌즈 또는 렌즈군들이 배열되는 구조이므로 일반 렌즈보다 길고 무겁다. 때문에 줌 렌즈가 적용된 카메라 모듈은 자동초점조절 시 줌 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체를 이동시키는데 더 큰 힘(구동력)이 요구되고, 목표 위치에 렌즈 조립체가 정지했을 때 움직이지 않도록 잡아주는 힘도 커야 한다.
렌즈 조립체를 광축 방향으로 이동시켜 자동초점조절을 구현하는 방식의 종래 카메라 모듈에서, 렌즈 조립체가 정지했을 때 움직이지 않도록 잡아주는 힘은 구동부를 구성하는 마그네트 및 이와 거리를 두고 대면하는 코일 배면의 코일 요크(자성체) 간 상호작용으로 발생된다. 즉 마그네트와 코일 요크 사이의 자기 흡인력(Magnetic attractive force)이 렌즈 조립체를 잡아주는 힘이 된다.
줌 렌즈의 적용으로 무거워진 렌즈 조립체의 무게만큼 자기 흡인력을 키우는 방안 중 하나가 가동체인 렌즈 조립체에 배치되는 마그네트 및 이와 거리를 두고 대면하는 코일 요크의 면적이나 두께를 키우는 방안이다. 그런데 이 방안은 커진 마그네트 및 코일 요크의 부피만큼 카메라 모듈의 사이즈도 키워야 하므로, 카메라 모듈에 대한 시장의 소형화 요구에 반하는 문제가 있다.
줌 렌즈의 적용으로 무거워진 렌즈 조립체의 무게만큼 자기 흡인력을 키우는 다른 방안으로, 렌즈 구동용 기판 조립체를 구성하는 코일의 공심부에 별도의 자계 요소, 예컨대 금속 자성체(Metal Piece)를 배치하여 렌즈 어셈블리 측 마그네트와의 갭(gap)을 줄임으로써 자기 흡인력을 키우는 방안도 고려해볼 수 있다.
그런데 이 방식은 별도의 금속 자성체를 코일 공심부의 정해진 위치에 정확하게 실장시키기 위한 엄격한 위치 관리가 요구되고, 금속 자성체를 공심부에 실장하기 위한 별도의 SMP(Surface Mounting Technology) 공정이 요구되므로, 공정이 복잡해지고 비용이 상승하는 문제와 더불어, 제품의 양산성 측면에서도 불리하다는 단점이 있다.
반면 본 발명의 실시 예에 따르면, 단순 소성 가공을 통해 요크부에 단일의 객체 형태로 돌출부를 구성하고, 이를 이용하여 렌즈 어셈블리 측 마그네트와의 갭(gap)을 줄여 흡인력을 증대시키는 구성으로서, 단순한 구성이면서도 전체적인 사이즈 증대나 메탈 피스(Metal Piece)와 같은 별도의 자성체 덧댐 없이도 줌 렌즈 적용에 따른 흡인력 증대 요구를 만족시킬 수 있다.
더욱이, 렌즈 어셈블리 측 마그네트와 갭을 줄여 흡인력을 증대시키는 자계 요소(돌출부)를 단순 소성 가공을 통해 요크부에 단일의 객체 형태로 형성시킨 구성이므로, 메탈 피스와 같은 별도의 자성체를 부착하여 흡인력을 증대시키는 방식에 비해 비용 절감 측면에서도 유리하며, 별도의 SMP(Surface Mounting Technology) 공정도 필요 없으므로 공정의 간소화도 기할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 카메라 모듈 2 : 렌즈 조립체
3 : 하우징 4 : 구동부
5 : 쉴드 캔 10 : 렌즈 구동용 기판 조립체
11 : 기판 12 : 코일
13 : 공심부 14 : 요크부
15 :돌출부 16 : 구동칩(Drive IC)
17 : MLCC 20 : 렌즈 배럴
22 : 캐리어 40 : 마그네트
110 : 돌출편 112 : 개구
140, 142 : 이탈 방지편

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면에 실장되며 공심부를 갖는 코일;
    상기 코일 반대편 기판 이면에 배치되는 판상의 요크부; 및
    상기 요크부에 형성되며, 상기 요크부가 렌즈 조립체에 실장된 마그네트와 대면하는 면적이 증대되도록 상기 공심부로 돌출되는 돌출부;를 포함하며,
    상기 기판에 돌출부에 대응되는 모양과 크기로 개구가 형성되고,
    상기 돌출부는 상기 요크부의 일부를 상기 마그네트 방향으로 소성 변형시켜 형성되며,
    상기 돌출부는 상기 코일의 중심을 지나는 세로방향 중심선을 기준으로 한쪽으로 치우쳐 공심부에 위치하고,
    상기 공심부의 중앙에는 구동칩(Drive IC)이 배치되며,
    상기 구동칩에 대해 상기 돌출부와 대칭되는 구조로 상기 공심부의 다른 한쪽에 MLCC(Multi Layer Ceramic Condenser)가 배치되고,
    상기 요크부의 상단 변과 대향부 하단 변에는 이탈방지편이 적어도 하나 이상씩 형성되되, 상단 변과 하단 변의 상기 이탈방지편은 비대칭적으로 형성되고,
    기판의 상단 변에는 상기 요크부의 상단 변에 형성되는 이탈방지편에 대응하여 돌출편이 형성되는 렌즈 구동용 기판 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 요크부의 일부를 특정 패턴으로 절개한 후 절개된 부분을 상기 마그네트 방향으로 밴딩시켜 형성되는 렌즈 구동용 기판 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 특정 패턴은 'ㄷ' 또는 '∪' 모양인 렌즈 구동용 기판 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 해머 또는 펀치로 상기 요크부에 충격을 가해 상기 요크부의 일부를 상기 마그네트 방향으로 소형 변형시킨 돌기 형태로 구성되는 렌즈 구동용 기판 조립체.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 요크부를 기준으로 상기 돌출부의 높이(H1)가 코일의 높이(H2)와 같거나 상기 코일의 높이(H1) 보다 낮은 렌즈 구동용 기판 조립체.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 세로 폭(W1)에 비해 가로 폭(W2)이 긴 직사각형 모양으로 형성되는 렌즈 구동용 기판 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 세로 폭(W1)이 상기 공심부 세로 폭(W3)의 0.7 ~ 0.9배 이고,
    상기 가로 폭(W2)은 상기 공심부 가로 폭(W4)의 0.3 ~ 0.4배인 렌즈 구동용 기판 조립체.
  9. 삭제
  10. 광축을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 수용하는 렌즈 조립체;
    상기 렌즈 조립체를 수용하는 하우징;
    상기 렌즈 조립체를 광축 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부;를 포함하며,
    상기 구동부는,
    상기 렌즈 조립체의 외면부에 실장되는 마그네트와,
    상기 하우징에 결합되며 상기 마그네트와 대면하는 코일을 포함하는 상기 제1항에 기재된 렌즈 구동용 기판 조립체를 포함하는 카메라 모듈.
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