KR20050087186A

KR20050087186A - 화상카메라 모듈

Info

Publication number: KR20050087186A
Application number: KR1020040012862A
Authority: KR
Inventors: 김성민; 김경식; 최병선
Original assignee: (주)아이디에스
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2005-08-31
Also published as: TWI269925B; KR100593555B1; TW200528902A; WO2005084012A1

Abstract

본 발명은 화상카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 하우징의 재질을 변경하거나 하우징에 대한 화학처리를 행하거나 또는 회로기판을 세라믹으로 대체함으로써 내부 전기적인 노이즈 또는 외부환경 인자로부터 이미지 센서를 보호할 수 있는 화상카메라 모듈에 관한 것이다.

상기의 본 발명인 화상카메라 모듈은, 하부가 개방되고, 상부의 중앙에 개구부가 형성되어 렌즈와 결합하는 하우징부와; 상기 하우징 하부와 접합하고, 내부에 이미지용 센서를 포함하며 상부가 개방되어 있는 세라믹 패키지와; 상기 세라믹 패키지의 상부를 덮고 입사하는 적외선을 차단하는 필터와; 상기 세라믹 패키지 하부와 접합하고 상기 이미지용 센서를 구동하기 위한 칩을 포함하는 회로기판부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

화상카메라 모듈{PICTURE CAMERA MODULE}

화상카메라 모듈에 포함되는 이미지 센서는 매우 중요한 역할을 담당하는 것으로서, 피사체의 정보를 감지하여 전기적인 영상 신호로 변환하는 장치이다. 이와 같은 이미지 센서에는 촬상관과 고체 이미지 센서로 나눌 수 있다.

상기 고체 이미지 센서로는 상보성 금속산화물반도체(CMOS)와 전하결합소자(CCD: Charge Coupled Device) 등을 이용한다. 상기 상보성 금속산화물반도체(CMOS) 센서는 광전변환 반도체와 CMOS 스위치로 구성되어 빛 에너지에 의해 발생된 전하를 반도체 스위치로 판독하는 동작을 수행한다. 이러한 상보성 금속산화물반도체(CMOS) 센서를 사용하는 경우에는 소비전력이 작고 IC의 원칩화가 가능한 장점이 있는 반면, 노이즈 발생이 많다는 단점이 있다

한편, 전하결합소자(CCD: Charge Coupled Device)를 이용하는 센서는 광전변환 반도체와 전하결합소자로 구성되어 빛 에너지에 의해 발생된 전하를 축적 후 전송하는 역할을 수행한다. 이러한 전하결합소자(CCD: Charge Coupled Device)를 이용한 이미지 센서는 화질이 우수하고 감도가 높은 장점이 있는 반면, 고가이고 주변회로가 복잡하다는 단점이 있다.

상기와 같은 이미지 센서는 화상품질을 결정하는 등의 화상카메라에서 매우 중요한 역할을 담당하기 때문에 화상 카메라의 내외부적인 인자에 의하여 영향을 적게 받도록 하는 것이 중요하다.

일반적인 화상카메라 모듈은 이미지 센서를 보호하거나 렌즈를 실장하기 위해서 필요한 하우징과, 상기 렌즈를 통해 들어오는 빛을 필터링하는 필터와, 상기 빛을 전기신호로 변환하는 이미지 센서부와 상기 이미지 센서부를 구동하는 칩을 포함하는 회로기판부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 종래 기술에서 하우징은 일반적인 사출물 구조로 형성하고 진공 코팅 기술을 이용하여 플라스틱 사출물 상부에 알루미늄을 코팅하는 방법 또는 스프레이 방식으로 하우징 상부에 코팅하여 열적인 분위기에서 큐링하는 방식으로 화상카메라 모듈 내부를 외부와 차단하여 보호하였다.

그러나 종래기술에 의하면, 이미지 센서 칩에서 발생하는 자체적인 노이즈나 하우징 또는 외부의 환경에 의해서 발생되는 전기적인 문제점(전자파 등)을 근본적으로 해결할 수 없다. 한편, 플라스틱은 내열성이 약하므로 외부에서 발생하는 열에 의하여 화상 카메라 모듈이 받는 영향을 근본적으로 해결할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 하우징의 재질과 구조를 변경하고 회로 기판을 세라믹 기판으로 구성함으로써 외부의 환경적인 영향이나 전기적인 영향을 배제하여 카메라의 화상 품질을 향상시킬 수 있는 화상카메라 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 화상카메라 모듈을 이루는 구성수단은, 화상카메라 모듈에 있어서, 하부가 개방되고, 상부의 중앙에 개구부가 형성되어 렌즈와 결합하는 하우징부와; 상기 하우징부 하부와 접합하고, 내부에 이미지용 센서를 포함하며 상부가 개방되어 있는 세라믹 패키지와; 상기 세라믹 패키지의 상부를 덮고 입사하는 적외선을 차단하는 필터와; 상기 세라믹 패키지 하부와 접합하고 상기 이미지용 센서를 구동하기 위한 칩을 포함하는 회로기판부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징부는 금속 또는 금속 합금으로 형성되고, 상기 금속은 알루미늄, 마그네슘, 몰리브덴 중에 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징부는, 그 내부 표면이 아노다이징(anodizing) 방법으로 표면 처리되거나, 그 내부 표면이 크롬에 의하여 코딩되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세라믹 패키지는, 상기 이미지용 센서와 회로기판을 전기적으로 연결하기 위하여 내부 리드선을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회로기판부는, 세라믹 기판과 FPCB를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어져 있는 본 발명인 화상카메라 모듈에 관한 작용과 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명인 화상카메라 모듈의 일실시예에 따른 전체 단면도이고, 도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전체 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화상카메라 모듈은 렌즈(11)가 결합되어 있는 하우징부(10)와, 상기 하우징부(10)의 하부와 결합되고 내부에 이미지 센서 칩(21)을 포함하고 있는 세라믹 패키지(20)와, 상기 세라믹 패키지(20)의 상부를 덮고 입사되는 적외선을 차단하는 필터(30)와, 상기 이미지 센서 칩(21)을 구동하기 위한 칩(51)이 구비된 회로기판부를 포함하여 이루어진다.

상기 하우징부(10)는 상기 세라믹 패키지(20)와는 별도의 공정에 따라 제조되는 것으로서, 하부가 개방되고 상부에는 일정 크기의 개구부가 형성되게 제조된다. 그리고 상기 개구부에는 렌즈가 결합되는 구조로 형성된다.

상기 하우징부(10)는 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg) 또는 몰리브덴(Mo) 같은 금속을 가지고 형성하거나, 상기 금속들에 대한 합금으로 형성된다. 이와 같이 알루미늄과 같은 금속을 이용하여 하우징부를 형성함에 따라 화상카메라에서 필수적으로 요구하는 열적 안정성, 내흡습성, 내오염성을 도달할 수 있다.

한편, 상기 하우징부(10) 내부 표면에 적당한 화학 처리를 수행하여 화상카케라의 내부를 보호할 수 있다. 즉, 상기 하우징부(10)의 제조 공정에 있어서 화공 약품들을 이용하여 알루미늄과 같은 금속으로 형성된 하우징부(10) 내부 표면을 정밀하게 식각하여 엠보싱을 형성시킨 후, 아노다이징(Anodizing) 방법으로 표면처리를 하거나, 상기 엠보싱을 형성한 후 아노다이징 방법에 의한 표면처리 대신에 크롬(Cr)을 도금 코팅할 수 있다. 한편, 상기와 같이 엠보싱을 형성하지 않고 알루미늄과 같은 금속으로 형성된 하우징부(10)의 내부에 크롬(Cr) 코팅을 하거나 아노다이징(Anodizing) 방법에 의한 표면 처리를 수행할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다. 즉, 카메라 하우징(170)의 내면을 식각하여 미세식각 계면(171)을 형성하고 아노다이징 방법으로 표면처리를 함으로써 아노다이징 피막(172)이 형성된 것을 보여준다.

상기와 같이 하우징부(10)의 내부에 크롬 코팅을 하거나 아노다이징(Anodizing) 방법에 의한 표면처리를 수행함에 따라 전자파 및 정전기를 차폐할 수 있어 화상카메라 모듈의 내부를 보호하고 카메라의 화상 품질을 향상시킬 수 있다.

세라믹 패키지(20)는 상기 하우징부(10)와는 별도의 공정에 의해 제조된다. 그 구조를 살펴보면, 상부가 개방되어 있고 하부는 회로기판부와 접합되어 있다. 상기 개방된 상부는 적외선을 차단하는 역할을 수행하는 필터(30)에 의하여 차폐되고, 상기 하우징부의 하부와 접합되어 결합된다. 그 내부에는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS 이미지용 센서(21)를 포함한다.

상기 이미지 센서는 카메라 내부 또는 외부의 요인에 의해서 영향을 받지 않게 보호될 필요가 있다. 따라서 외부와 격리될 수 있도록 세라믹으로 형성된 패키지를 이용하여 보호한다.

한편, 상기 세라믹 패키지(20)는 이미지 센서(21)와 회로기판부를 전기적으로 연결하기 위하여 그 내부에 리드선을 포함하고 있다. 즉, 상기 이미지 센서에 연결된 리드선(22)과 회로기판부에 형성된 인쇄회로 사이를 전기적으로 연결하기 위하여 세라믹 패키지(20) 내부에 리드선을 형성하여야 한다.

상기 회로기판부는 도 1에 도시된 바와 같이, 세라믹 기판(40)과 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)(50)와 상기 이미지 센서(21) 칩을 구동하기 위한 ISP 또는 DSP와 같은 칩(51) 그리고 회로 동작에 필요로 하는 각종 수동소자(52, 53)로 구성된다. 한편, 상기 회로기판부 하부에는 몰딩처리를 수행하여 외부와 차폐시킨다.

상기 세라믹 기판(40)은 상기 세라믹 패키지와 FPCB 사이에 형성되어 상기 세라믹 패키지 하부에 접합된다. 이와 같이 세라믹 기판(40)을 이용하여 FPCB(50)와 각종 수동소자(52, 53) 그리고 DSP와 같은 칩(51)들과 이미지 센서(21) 칩을 포함하고 있는 세라믹 패키지(20)를 이격시킴에 따라, 상기 수동 소자(52, 53) 등에서 발생하는 열이 상기 이미지 센서(21)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

한편, 회로기판부는 일반적인 PCB(Printed Circuit Board)를 사용하는 것이 통례적이나 화상카메라의 기능향상 및 크기 축소를 위해서 상기와 같이 세라믹 기판(40)이나 FPCB(50)를 이용하여 형성한다.

상기 회로기판부의 제조공정에 대해서 살펴보면, DSP 또는 ISP 칩을 부착하기 위한 다이본딩(Die Bonding)을 수행하고 DSP 또는 ISP 칩과 회로기판 사이에 전기적인 도통이 가능하게 하기 위하여 와이어 본딩을 수행하며, 상기 DSP 또는 ISP 칩 구동을 위해서 필요한 패시브 소자들의 형성을 포함하여 몰딩 공정을 거치게 되어 회로 기판부를 완성한다.

도 2는 상기 도 1에 도시된 화상카메라 모듈과는 다른 구조를 가지고 있는 화상카메라 모듈의 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 화상카메라 모듈은 렌즈(111)가 결합되어 있는 하우징부(110)와, 상기 하우징부(110)의 하부와 결합되고 내부에 이미지 센서 칩(121)을 포함하고 있는 세라믹 패키지(120)와, 상기 세라믹 패키지(120)의 상부를 덮고 입사되는 적외선을 차단하는 필터(130)와, 상기 이미지 센서 칩(121)을 구동하기 위한 칩(151)을 포함하여 구성되는 회로기판부를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 구성은 상기 도 1에 도시된 화상카메라 모듈과 유사하나 세라믹 패키지(120)와 회로기판부의 구조가 다르다. 즉, 세라믹 패키지(120)의 구조를 "H" 모양으로 형성하여 그 상부와 하부가 개방되게 형성하고 상부는 필터에 의하여 차폐시키고 하부는 세라믹 기판(140)에 의해서 차폐시킨다. 그리고 ISP 또는 DSP와 같은 칩(151)을 세라믹 패키지(120) 내부에 위치시킨다.

상기와 같은 구조하에서도 세라믹 패키지(120)의 하부와 세라믹 기판(140)을 접합하고, 세라믹 기판(140)의 상부에는 FPCB(150)와 DSP와 같은 칩(151)을 형성하고, 하부에는 FPCB(150)와 각종 수동소자(152, 153)를 형성한다. 따라서 수동소자(152, 153) 등에 의해서 발생하는 열에 의해 화상카메라 모듈이 받을 수 있는 영향을 상기 세라믹 기판에 의하여 최소화할 수 있다.

상기에서 설명한 하우징부 또는 세라믹 패키지의 제조공정은 여러 가지 방법들이 있는데, 대표적으로 압출에 의한 방법, 주물에 의한 방법, 기계 가공에 의한 방법들을 포함하여 프레스 장비와 금형에 의해서 몇 단계를 거치면서 자동으로 제품이 완성되는 스탬핑 방식으로 생산하는 방법 등이 있다.

상기와 같은 구성 및 작용 그리고 효과를 가지는 본 발명에 의하면, 카메라의 하우징부 내부가 아노다이징 방식으로 표면처리된 금속 또는 금속 합금으로 형성됨에 따라 전기적으로 안정성을 기할 뿐 아니라 카메라 수명연장 및 카메라의 화상품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래와 같이 카메라 하우징부를 플라스틱으로 형성하고, 표면에 알루미늄으로 코팅함에 따라 발생하는 열적인 불안전성, 외부 환경에 의한 오염에 약한 문제점을 모두 해결할 뿐만 아니라 전자파를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 화상카메라 모듈에 적용되는 일실시예에 따른 화상카메라 모듈 단면도이다.

도 2는 또다른 실시예에 따른 화상카메라 모듈의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 적용되는 아노다이징 피막 형성에 대한 이해도이다.

Claims

화상카메라 모듈에 있어서,

하부가 개방되고, 상부의 중앙에 개구부가 형성되어 렌즈와 결합하는 하우징부와;

상기 하우징 하부와 접합하고, 내부에 이미지용 센서를 포함하며 상부가 개방되어 있는 세라믹 패키지와;

상기 세라믹 패키지의 상부를 덮고 입사하는 적외선을 차단하는 필터와;

상기 세라믹 패키지 하부와 접합하고 상기 이미지용 센서를 구동하기 위한 칩을 포함하는 회로기판부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화상카메라 모듈.
청구항 1에 있어서,

상기 하우징부는, 금속 또는 금속 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화상카메라 모듈.
청구항 2에 있어서,

상기 금속은 알루미늄, 마그네슘, 몰리브덴 중에 하나인 것을 특징으로 하는 화상카메라 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 하우징부는, 그 내부 표면이 아노다이징(anodizing) 방법으로 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 화상카메라 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 하우징부는, 그 내부 표면이 크롬에 의하여 코딩되는 것을 특징으로 하는 화상카메라 모듈.
청구항 1에 있어서,

상기 세라믹 패키지는, 상기 이미지용 센서와 회로기판을 전기적으로 연결하기 위하여 내부 리드선을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 화상카메라 모듈.
청구항 1에 있어서,

상기 회로기판부는, 세라믹 기판과 FPCB와 DSP칩 그리고 수동소자들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화상카메라 모듈.