KR20080093679A - Camera module and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 COF 방식의 카메라 모듈 조립 상태를 보인 조립 사시도.1 is an assembled perspective view showing a state of assembly of a conventional COF camera module.
도 2는 종래 COF 방식의 카메라 모듈에 대한 일부 절개 단면도.Figure 2 is a partial cutaway cross-sectional view of a conventional COF camera module.
도 3은 종래 COB 방식으로 제작되는 카메라 모듈의 분해 사시도.3 is an exploded perspective view of a camera module manufactured by a conventional COB method.
도 4는 종래 COB 방식의 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도.Figure 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional COB type camera module.
도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제1 실시예 조립 사시도.5 is an assembled perspective view of a first embodiment of a camera module according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제1 실시예 단면도.6 is a sectional view of a first embodiment of a camera module according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 단면도.7 is a sectional view of a second embodiment according to the present invention;
도 8는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 단계별 조립 단면도로서, 8 is a step-by-step assembly cross-sectional view of the camera module according to the present invention,
도 8a는 이미지센서 모듈의 단면도이고, 8A is a cross-sectional view of the image sensor module,
도 8b는 렌즈배럴의 조립 단면도이며, 8B is an assembled sectional view of the lens barrel;
도 8c는 하우징과 렌즈배럴의 조립 단면도이고, 8C is an assembled sectional view of the housing and the lens barrel;
도 8d는 하우징과 이미지센서 모듈이 조립된 카메라 모듈의 단면도이며, 8D is a cross-sectional view of the camera module in which the housing and the image sensor module are assembled.
도 8e는 보강재가 도포된 카메라 모듈의 단면도이다.8E is a cross-sectional view of the camera module to which the reinforcing material is applied.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
110. 하우징 111. 배럴 결합부110.
112. 플랜지 120. 이미지센서 모듈112.
130. 렌즈배럴 131. 하우징 결합부130.
133, 렌즈 삽입구 134. 리브133, lens insert 134. rib
135. 원형홈 140. 웨이퍼 렌즈135.
150. 렌즈 고정용 캡 151. 렌즈 지지구150.
160. IR 필터층160.IR filter layer
본 발명은 메인 기판에 직접 실장 가능한 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 CSP(Chip Size Pakage) 타입의 이미지센서 모듈 상부에 하우징과 렌즈배럴이 순차적으로 결합되어 카메라 모듈이 제작됨으로써, CSP 타입의 이미지센서를 통해 메인 기판 상에 직접 표면 실장(SMT:Surface Mounter Technology)이 가능하도록 함과 아울러 이미지센서의 폭에 맞추어 카메라 모듈의 크기를 소형화할 수 있는 카메라 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a camera module that can be directly mounted on a main board, and more specifically, to a CSP (Chip Size Pakage) type image sensor module, a housing and a lens barrel are sequentially coupled to the camera module to manufacture a CSP type image. The present invention relates to a camera module and a method of manufacturing the same, which allow surface mounter technology (SMT) to be directly mounted on a main substrate through a sensor, and can reduce the size of a camera module according to the width of an image sensor.
현재 이동통신 단말기와 PDA 및 MP3 플레이어 등의 IT 기기를 비롯한 자동차와 내시경 등의 제작시 카메라 모듈이 탑재되고 있으며, 이러한 카메라 모듈은 기존의 30만 화소(VGA급)에서 기술의 발달에 따라 고화소 중심으로 발달됨과 동시에 장착 대상에 따라서 소형화 및 박형화가 진행되고 있으며, 저가의 제작 비용으로 오토포커싱(AF), 광학 줌(OPTICAL ZOOM) 등과 같은 다양한 부가 기능이 구현 가능하도록 변화되고 있다.Currently, camera modules are installed in the production of automobiles and endoscopes, including mobile communication terminals, IT devices such as PDAs and MP3 players, and these camera modules are centered on high pixels with the development of technology at 300,000 pixels (VGA level). At the same time, miniaturization and thinning are being progressed according to the mounting target, and various additional functions such as auto focusing (AF) and optical zoom (OPTICAL ZOOM) are being implemented at low cost.
또한, 현재 제작되는 카메라 모듈은 와이어 본딩 방식(COB ; Chip Of Board), 플립 칩 방식(COF ; Chip Of Flexible) 및 칩 스케일 패키지 방식(CSP ; Chip Scale Pakage)으로 제작되는 이미지센서 모듈이 탑재되어 제작되고 있으며, 주로 인쇄회로기판(PCB)이나 연성인쇄회로기판(FPCB) 등의 전기적 연결 수단을 통해 메인 기판에 접속되는 형태로 구성된다.In addition, the current camera module is equipped with an image sensor module manufactured by a wire bonding method (COB; chip of board), flip chip method (COF; Chip Of Flexible) and chip scale package (CSP) It is mainly manufactured in the form of being connected to the main board through electrical connection means such as a printed circuit board (PCB) or a flexible printed circuit board (FPCB).
그러나, 최근에 이르러 일반적인 수동소자와 마찬가지로 메인 기판 상에 직접 실장 가능하도록 함으로써, 제조 공정을 간소화시키고 제작 비용을 절감시킬 수 있는 카메라 모듈이 유저로부터 요구되고 있다.However, in recent years, a camera module that can simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost has been demanded from the user by allowing it to be directly mounted on the main substrate as in a general passive element.
이와 같은 카메라 모듈은, 주로 CCD나 CMOS 등의 이미지센서가 와이어 본딩 또는 플립 칩 방식에 의해 기판에 부착된 상태로 제작되고 있으며, 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 카메라 모듈 내, 외의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 전기적 신호로 변환되어 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이된다.In such a camera module, an image sensor such as a CCD or a CMOS is mainly manufactured in a state of being attached to a substrate by a wire bonding or flip chip method. The data is stored on the image, and the stored data is converted into an electrical signal and displayed as an image on a display medium such as an LCD or a PC monitor in the device.
하기에서 대표적인 카메라 모듈 제작 방식인 COF 및 COB 방식을 아래 도시된 도면을 참조하여 그 간략한 구조를 살펴보면 다음과 같다.Below is a brief structure of the representative camera module manufacturing method COF and COB method with reference to the drawings shown below as follows.
도 1은 종래 COF 방식의 카메라 모듈 조립 상태를 보인 조립 사시도이고, 도 2는 종래 COF 방식의 카메라 모듈에 대한 일부 절개 단면도이다.1 is an assembled perspective view illustrating a state of assembling a camera module of a conventional COF method, and FIG.
도시된 바와같이, 종래의 카메라 모듈(1)은 렌즈를 통해 들어온 영상신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서(3)가 저면에 지지되는 하우징(2)과, 상기 이미지센서(3)에 피사체의 영상신호를 모아주는 렌즈군(4)과, 상기 렌즈군(4)이 내부에 적층되는 배럴(5)의 순차적인 결합에 의해서 구성된다.As shown in the drawing, the
이때, 상기 하우징(2)의 하부에는 CCD 또는 CMOS로 이루어진 이미지센서(3)를 구동하기 위한 전기 부품인 콘덴서와 저항의 칩 부품이 부착된 실장용 기판(FPCB)(6)이 전기적으로 결합된다.At this time, a lower portion of the
이와 같이 구성된 종래의 카메라 모듈(1)은, 실장용 기판(FPCB, 6)에 다수의 회로 부품이 실장된 상태에서 기판(6)과 이미지센서(3) 사이에 이방전도성필름(ACF:Anisotropic Conductive Film)(8)을 삽입하고 열과 압력을 가하여 통전되도록 접착 고정하고, 그 반대면에 IR 필터(7)를 부착한다.The
또한, 다수의 렌즈군(4)이 내장된 배럴(5)과 하우징(2)이 나사 결합에 의해서 가결합시킨 상태에서 전술한 바와같이, 기 조립된 실장용 기판(6)이 하우징의 저면에 별도의 접착제에 의해서 접착 고정된다.Further, as described above in the state in which the
한편, 상기 이미지센서(3)가 부착된 실장용 기판(6)과 배럴(5)이 결합된 하우징(2)의 접착 고정 후에 상기 배럴(5)의 전방에 피사체(해상도 챠트)를 일정한 거리로 하여 초점 조정이 이루어지게 되는 데, 상기 카메라 모듈(1)의 초점 조정은 하우징(2)에 나사 결합된 배럴(5)의 회전에 의한 수직 이송량이 조절됨에 따라 렌즈군(4)과 이미지센서(3)간의 초점 조절이 이루어지게 된다.On the other hand, after fixing the
이때, 상기 피사체의 거리는 대략 50㎝에서 무한대의 거리를 두고 초점 조정이 이루어지게 되며, 최종적인 초점이 조정된 후에는 하우징(2)과 배럴(5) 사이에 접착제를 주입하여 초점이 맞춰진 상태로 접착 고정된다.In this case, the distance of the subject is approximately 50 cm at an infinite distance from the focus adjustment is made, and after the final focus is adjusted by injecting an adhesive between the
그러나, 상기 렌즈군(4)이 장착된 배럴(5)을 하우징(2)과 조립 후 이미지센서(3)에 맺히는 상의 초점을 조절하기 위하여 하우징(2)에 나사 결합된 배럴(5)을 좌, 우 회전시켜 수직 이송시킬 때, 상기 하우징(2)과 배럴(5)의 나사 결합 부위의 마찰에 의해 발생되는 파티클 등의 이물이 IR 필터(7) 또는 이미지센서(3)의 상면으로 떨어져 상기 이미지센서(3)의 수광 영역 상에 노출됨에 따른 이물 불량이 발생되는 단점이 있다.However, in order to adjust the focus of the image of the
그리고, 상기 실장용 기판(6)과 하우징(2)의 조립 기준은 IR 필터(7)에 의해서 결정되는 바, 상기 IR 필터(7)는 이미지센서(3)와 렌즈군(4)의 중심을 맞추는 중요한 역할을 하게 되며, 상기 IR 필터(7)의 장착 위치에 따라 이물에 큰 영향이 미치게 된다.In addition, an assembly criterion of the
즉, IR 필터(7)의 장착 위치가 이미지센서(3)에 가까울수록 IR 필터(7)의 상면에 떨어진 이물이 쉽게 인식되고 이와 반대로 IR 필터(7)가 이미지센서(3)에서 멀어질수록 이물에 대한 영향이 둔감해짐에 따라 상기 IR 필터(7)와 이미지센서(3)의 거리가 카메라 모듈 내에서 최대로 유지될 수 있도록 하는 카메라 모듈 설계가 필요하다.That is, the closer the mounting position of the
한편, 도 3과 도 4는 COB 방식으로 제작되는 카메라 모듈이 도시된 도면으로써, 도 3은 종래 COB 방식으로 제작되는 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 종래 COB 방식의 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도로서, 종래 카메라 모듈(10)은 CCD나 CMOS의 이미지센서(12)가 와이어 본딩 방식에 의해서 장착된 프린트기판(11)이 플라스틱 재질의 하우징(13) 하부에 결합되고 상기 하우징(13) 상부로 연장된 경통(14)에 하부로 원통형 몸체(15)가 연장된 렌즈배럴(16)이 결합됨에 의해서 제작된다.Meanwhile, FIG. 3 and FIG. 4 are views illustrating a camera module manufactured by a COB method, and FIG. 3 is an exploded perspective view of a camera module manufactured by a conventional COB method, and FIG. 4 schematically illustrates a camera module of a conventional COB method. As a sectional view of the related art, the
상기 카메라 모듈(10)은 경통(14) 내주면에 형성된 암나사부(14a)와 원통형 몸체(15)의 외주면에 형성된 숫나사부(15a)의 나사 결합으로 하우징(13)과 렌즈배럴(16)이 상호 결합된다.The
이때, 상기 프린트기판(11)의 상면, 즉 렌즈배럴(16)의 하단부에 장착된 렌즈(L)와 상기 프린트기판(11)의 하면에 부착된 이미지센서(12) 사이에는 IR 필터(18)가 결합됨으로써, 이미지센서(12)로 유입되는 과도한 장파장의 적외선을 차단시키게 된다.In this case, an
상기와 같이 조립된 카메라 모듈은, 특정한 사물로부터 유입되는 빛이 렌즈(L)를 통과하면서 상이 반전되어 이미지센서(12)의 표면에 포커싱되는 데, 이때 나사 결합에 의해서 하우징(13) 상단에 체결된 렌즈배럴(16)를 회전시키면서 최적의 포커스가 맞춰진 지점에서 하우징(13)과 렌즈배럴(16)의 유격 사이로 접착제를 주입하여 하우징(13)과 렌즈배럴(16)를 접착 고정시켜 최종적인 카메라 모듈 제품이 생산된다.In the camera module assembled as described above, light flowing from a specific object passes through the lens L and the image is inverted to focus on the surface of the
한편, 최근에는 소비자가 요구하는 카메라의 해상도와 화소수가 점점 높아짐에 따라 카메라 모듈의 제작 공정 중에 자재 자체의 이물 관리 여부가 강조되고 있다.On the other hand, as the resolution and number of pixels of a camera that a consumer demands have increased in recent years, it has been emphasized whether the material itself manages foreign materials during the manufacturing process of the camera module.
그러나, 실질적으로 이물이 전혀 발생되지 않는 자재를 수급 관리하기에는 한계가 있으며, 조립 자재의 이물 관리 규정을 강화시킬수록 자재의 단가가 높아지게 되어 제품 단가가 상승될 수 밖에 없는 문제점이 있다.However, there is a limit to supply and demand management of materials that do not substantially generate foreign matters, and as the foreign material management regulations of the assembled materials are strengthened, the unit price of materials increases, resulting in a product price increase.
따라서, 제품 단가의 상승을 최소화하기 위하여 통상적으로 널리 사용되고 있는 자재 및 부품들을 사용되고 있는 바, 카메라 모듈의 조립시 또는 화상검사 등의 검수 과정에서 발생되는 문제점은 다음과 같다.Therefore, in order to minimize the increase in the price of the product is generally used materials and parts that are widely used, the problem that occurs during the inspection process, such as assembly of the camera module or image inspection is as follows.
상기 종래의 카메라 모듈은 초점 조정 공정을 수행하기 위한 배럴(16)과 하우징(13)의 결합이 카메라 모듈의 내부에서 암, 수 나사부(14a)(15a)의 대응 결합에 의한 회전 구조로 주로 구성되기 때문에 상기 암,수 나사부(14a)(15a)의 마찰에 의해 그 결합 부위가 마모되면서 미세한 파티클(P)이 발생됨에 따른 이물 불량이 발생하는 등의 조립성이 현저히 떨어지게 되는 단점이 있다.The conventional camera module is mainly composed of a rotating structure in which the coupling of the
이와 같이, 하우징(13)과 렌즈배럴(16) 사이에서 발생되는 파티클(P)은 IR 필터(18)의 상면 또는 이미지센서(12)의 수광 영역으로 유입될 수 밖에 없어 이미지센서(12)를 통한 이미지 재현시에 흑점이나 색점같은 결함으로 작용되는 문제점 이 지적되고 있다.As such, the particles P generated between the
따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 상면에 다수의 홀이 등간격으로 구비된 CSP(Chip Size Pakage) 타입의 이미지센서 모듈 상부에 하우징과 렌즈배럴이 순차적으로 결합됨으로써, 이미지센서 모듈 하면이 메인 기판 상에 직접 안착됨에 따라 카메라 모듈의 표면 실장이 가능하도록 함과 아울러 이미지센서 모듈의 폭에 맞추어 소형화를 달성할 수 있는 카메라 모듈이 제공됨에 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages and problems raised in the conventional camera module, the housing on the top of the image sensor module of the CSP (Chip Size Pakage) type having a plurality of holes on the upper surface at equal intervals As the lens barrel is sequentially combined, the lower surface of the image sensor module is directly seated on the main board, thereby enabling the surface mounting of the camera module and providing a camera module capable of miniaturization according to the width of the image sensor module. There is an object of the invention.
또한, 본 발명은 상기 하우징의 외주면 상에서 렌즈배럴과 하우징의 나사 결합이 이루어지도록 함으로써, 하우징과 렌즈배럴 결합과 초점 조정시 발생된 이물의 내부 유입이 방지되도록 한 카메라 모듈이 제공됨에 발명의 목적이 있다.In addition, the object of the present invention is to provide a camera module that is coupled to the lens barrel and the housing on the outer circumferential surface of the housing, thereby preventing the inflow of foreign substances generated during the coupling and focus adjustment of the housing and lens barrel. have.
본 발명의 상기 목적은, 상면에 다수의 홀이 등간격으로 배치된 CSP 타입의 이미지센서 모듈과, 원통형의 배럴 결합부 하단부에 플랜지가 구비되어 그 하면에 다수의 보스가 돌출 형성된 하우징과, 상기 하우징의 배럴 결합부와 밀착 결합되는 하우징 결합부가 하향 연장되고, 그 내측 하면에 원형홈이 형성되며, 중앙부에 리브가 내측으로 연장된 렌즈 삽입구가 구비된 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴의 렌즈 삽입구 내에 장착되는 웨이퍼 렌즈와, 상기 렌즈배럴의 상단부에 복개되는 렌즈 고정 용 캡을 포함하는 카메라 모듈이 제공됨에 의해서 달성된다.The object of the present invention is a CSP type image sensor module having a plurality of holes arranged at equal intervals on the upper surface, a flange is provided at the lower end of the cylindrical barrel coupling portion, the housing is formed with a plurality of bosses projecting on the lower surface, and A housing barrel, which is closely coupled to the barrel coupling part of the housing, extends downward, has a circular groove formed on an inner bottom thereof, and has a lens barrel including a lens insertion hole having a rib extending inwardly in the center thereof, and mounted in the lens insertion hole of the lens barrel. It is achieved by providing a camera module including a wafer lens and a lens fixing cap to be covered at the upper end of the lens barrel.
상기 하우징은 배럴 결합부의 외주면에 수나사부가 형성된다.The housing has a male screw portion formed on an outer circumferential surface of the barrel engaging portion.
또한, 상기 렌즈배럴은 하부의 하우징 결합부 내주면에 암나사부가 구비된다.In addition, the lens barrel is provided with a female screw portion on the inner peripheral surface of the housing coupling portion of the lower portion.
상기 하우징의 상부에 결합되는 렌즈배럴은, 상기 렌즈배럴과 하우징의 내, 외주면에 형성된 암나사부와 수나사부가 밀착 결합된 상태에서 상기 렌즈배럴이 그 접촉 계면의 나사 결합 부위를 중심으로 회전됨에 의해 수직 이동되면서 렌즈의 초점 조정이 이루어지게 된다.The lens barrel coupled to the upper portion of the housing is vertical by rotating the lens barrel about the screw engaging portion of the contact interface in a state in which the female barrel portion and the male screw portion formed on the inner and outer peripheral surfaces of the lens barrel and the housing are closely coupled. As the lens is moved, focusing of the lens is performed.
상기 하우징의 하부에 결합되는 이미지센서 모듈은 다수의 칩이 실장된 웨이퍼 상태에서 일련의 적층 공정과 다이 본딩(die bonding)이나 와이어 본딩(wire bonding) 및 몰딩 등의 조립 공정이 이루어지고, 모든 공정이 완료되면 이를 다이싱하여 개별 이미지센서 모듈로 제작되는 CSP 타입의 이미지센서 모듈로 구성된다.The image sensor module coupled to the lower part of the housing is a series of lamination processes and assembly processes such as die bonding, wire bonding and molding in a wafer state in which a plurality of chips are mounted. When this is completed, it is composed of a CSP type image sensor module that is manufactured by dicing it into an individual image sensor module.
이때, 상기 이미지센서 모듈은 그 하면에 솔더볼 또는 패드 및 범프 등의 전기적 접속 수단이 구비되며, 상면에 다수의 홀이 등간격으로 배치된다.At this time, the image sensor module is provided with electrical connection means such as solder balls or pads and bumps on the lower surface, a plurality of holes on the upper surface is arranged at equal intervals.
또한, 상기 하우징의 플랜지 하면에 돌출 형성된 보스는 이미지센서 모듈 상면의 홀에 대응되는 위치에 배치된다.In addition, the boss protruding from the lower surface of the flange of the housing is disposed at a position corresponding to the hole of the upper surface of the image sensor module.
따라서, 상기 하우징과 이미지센서 모듈은 보스의 홀 삽입에 의해서 광축의 틀어짐 없이 견고하게 상호 결합된다.Therefore, the housing and the image sensor module are firmly coupled to each other without distortion of the optical axis by the hole insertion of the boss.
한편, 상기 이미지센서 모듈이 결합된 하우징은 상기 전기적 접속수단이 구비된 이미지센서 모듈의 하면이 직접 메인 기판 상에 접합됨으로써, 상기 메인 기 판 상에 리플로우 공정 등을 통해 직접 실장 가능하다.On the other hand, the housing coupled to the image sensor module is directly bonded to the lower surface of the image sensor module provided with the electrical connection means on the main substrate, it can be mounted directly on the main substrate through a reflow process or the like.
상기 렌즈배럴 내에 장착되는 웨이퍼 렌즈는 웨이퍼 레벨 상태로 레플리카 공법을 통해 사출 성형에 의해 제작되는 바, 사각형의 단위 웨이퍼 렌즈로 재단되어 렌즈배럴에 형성된 렌즈 삽입구 내에 장착된다.The wafer lens mounted in the lens barrel is manufactured by injection molding at a wafer level in a replica process, and is cut into a rectangular unit wafer lens and mounted in a lens insertion hole formed in the lens barrel.
상기 웨이퍼 렌즈는 그 상면과 하면 중 어느 일면에 IR 필터층이 증착 또는 코팅된다.The wafer lens is deposited or coated with an IR filter layer on either of its upper and lower surfaces.
상기 웨이퍼 렌즈는 렌즈 삽입구의 내주면에서 내측으로 연장 형성된 리브의 상면에 안착 지지된다.The wafer lens is seated and supported on an upper surface of the rib extending inwardly from the inner circumferential surface of the lens insertion port.
그리고, 상기 렌즈배럴의 상부에는 원형 링 형상의 렌즈 고정용 캡이 장착되며, 그 내륜의 렌즈 지지구가 렌즈배럴 내에 삽입된 웨이퍼 렌즈의 상면을 압착하여 웨이퍼 렌즈가 견고하게 고정되도록 한다.In addition, a lens cap for fixing a circular ring is mounted on an upper portion of the lens barrel, and the lens support of the inner ring presses the upper surface of the wafer lens inserted into the lens barrel so that the wafer lens is firmly fixed.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상면에 다수의 홀이 등간격으로 배치된 이미지센서 모듈과, 원통형의 배럴 결합부 하단부에 플랜지가 구비되어 그 하면에 다수의 보스가 돌출 형성된 하우징과, 상기 하우징의 배럴 결합부와 밀착 결합되는 하우징 결합부가 하향 연장되고, 상부에 그 내측으로 렌즈 지지부가 일체로 연장 형성되며, 하부에 접착제 주입구가 구비된 렌즈 삽입구가 형성된 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴의 렌즈 삽입구 내에 장착되는 웨이퍼 렌즈를 포함하는 카메라 모듈이 제공됨에 의해서 달성된다.In addition, another object of the present invention, the image sensor module with a plurality of holes arranged at equal intervals on the upper surface, a housing provided with a flange is provided at the lower end of the cylindrical barrel coupling portion and a plurality of bosses projecting on the lower surface, and the housing A housing barrel coupled tightly with the barrel coupling portion of the lens barrel, the lens barrel being integrally formed at the upper portion thereof, and having a lens insertion hole provided with an adhesive injection hole therein; and a lens insertion hole of the lens barrel. This is achieved by providing a camera module comprising a wafer lens mounted therein.
한편, 본 발명의 또 다른 목적은, On the other hand, another object of the present invention,
카메라 모듈의 구조Camera Module Structure
제1 실시예First embodiment
먼저, 도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제1 실시예 조립 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제1 실시예 단면도이다.First, Figure 5 is a perspective view of the assembly of the first embodiment of the camera module according to the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view of the first embodiment of the camera module according to the present invention.
본 실시예의 카메라 모듈(100)은 CSP 타입의 이미지센서 모듈(120) 상부에 결합된 하우징(110)과, 내부 중앙에 웨이퍼 렌즈(140)가 삽입된 렌즈배럴(130)로 구성된다.The
이때, 상기 하우징(110)과 렌즈배럴(130)은 그 상단부와 하단부가 상호 결합되어 상기 하우징(110)의 상부에서 렌즈배럴(130)이 상하 이송되면서 거리 조절이 이루어진다.At this time, the upper end and the lower end of the
따라서, 상기 렌즈배럴(130) 내의 웨이퍼 렌즈(140)와 하우징(110) 하부에 위치하는 이미지센서 모듈(120) 내에 장착된 이미지센서(121) 사이의 간격 조절에 의해서 초점 조정이 이루어진다.Accordingly, focus adjustment is performed by adjusting a gap between the
상기 하우징(110)은 원통형의 배럴 결합부(111) 하단부에 플렌지(112)가 수평 연장되는 형태로 주로 사출 성형에 의해 제작되는 바, 상기 플랜지(112)의 하면에 등간격을 이루어 다수의 보스(113)가 돌출 성형된다.The
이때, 상기 배럴 결합부(111)의 외주면에는 수나사부(111a)가 형성된다.At this time, the external threaded
상기 하우징(110)의 하부에는 사각형의 이미지센서 모듈(120)이 밀착 결합되 는 데, 이때 상기 하우징(110)에 형성된 플랜지(112)의 X-Y 축 폭은 이미지센서 모듈(120)의 상면 전체가 복개될 수 있도록 상면의 X-Y축 폭과 동일하거나 크게 형성됨이 바람직하다.A rectangular
상기 이미지센서 모듈(120)은 메인 기판 등에 솔더링 등의 접합 방식에 의해 직접 실장 가능한 CSP 타입의 이미지센서 모듈(120)이 장착된다.The
상기 이미지센서 모듈(120)은 상면에 이미지센서(121)가 구비된 웨이퍼(122)와, 상기 웨이퍼(122) 상에 에어 캐비티를 갖도록 안착되는 글라스(123)로 구성되며, 상기 웨이퍼(122)의 하면에 솔더볼 또는 패드 및 범프 등의 전기적 접속 수단(124)이 형성된다.The
이때, 상기 이미지센서 모듈(120)은 이미지센서(121)가 개재된 상태로 웨이퍼(122) 상에 안착되는 글라스(123)의 상면에 상기 하우징(110)에 형성된 보스(113)와 대응되는 위치에 다수의 홀(125)이 구비된다.In this case, the
상기 이미지센서 모듈(120)이 장착된 하우징(110)은 메인 기판(도면 미도시) 상에 이미지센서 모듈(120)의 하면이 직접 안착된 후, 소정의 온도를 유지하고 있는 리플로우를 통과하면서 상기 메인 기판 상면에 이미지센서 모듈(120) 하면이 직접 솔더링되어 접합 고정되도록 한다.The
따라서, 본 실시예의 카메라 모듈(100)은 메인 기판과 카메라 모듈(100)을 전기적으로 접속시키기 위한 소켓이나 연성인쇄회로기판(FPCB) 등의 별도 접속수단 없이 카메라 모듈의 표면 실장(SMT)이 가능하다.Therefore, the
한편, 상기 하우징(110) 상단에 결합되는 렌즈배럴(130)은 하부로 내주면에 암나사부(131a)가 구비된 하우징 결합부(131)가 연장 형성되고, 중앙부에 렌즈(140)가 삽입되는 렌즈 삽입구(133)가 구비된다.On the other hand, the
상기 렌즈배럴(130)은 배럴 결합부(111)와 형합 가능하도록 원통형으로 구성되며, 내부에 형성된 렌즈 삽입구(133)는 렌즈(140)의 형상에 따라 달라질 수 있으나, 본 실시예에서는 사각형으로 재단되는 웨이퍼 렌즈(140)가 장착됨에 따라 사각형의 홈 또는 홀(holl)로 구성된다.The
또한, 상기 렌즈 삽입구(133)의 하부에는 그 내측으로 연장된 리브(134)가 형성되며, 상기 리브(134) 외측의 렌즈배럴(130) 하면에는 원형홈(135)이 구비된다.In addition, a
이때, 상기 렌즈배럴(130)의 직경은 이미지센서 모듈(120)의 상부에 결합되는 하우징(110)의 플랜지(112) 폭과 동일한 직경을 가지도록 함이 바람직하며, 상기 렌즈배럴(130)의 외주면 직경이 이미지센서 모듈(120)의 폭 또는 하우징(110)의 플랜지(112) 폭과 동일하게 결정될 수 있는 것은 원형의 종래 사출 렌즈에 비하여 그 폭을 줄이면서도 동일한 초점 거리를 가지는 웨이퍼 렌즈(140)가 렌즈배럴(130) 내에 채용됨에 의해서 가능하다.At this time, the diameter of the
그리고, 상기 렌즈배럴(130)의 상부에는 상기 렌즈 삽입구(133)에 내장된 렌즈(140)의 고정과 동시에 렌즈(140)의 중앙부를 통해서만 외부의 광이 입사되도록 원형 링 형상의 렌즈 고정용 캡(150)이 결합된다.In addition, a cap for fixing a lens having a circular ring shape is formed on the upper portion of the
상기 렌즈 고정용 캡(150)은 그 내륜의 렌즈 지지구(151) 일부분이 상기 렌즈(140)의 상면을 압착함에 의해서 렌즈(140)의 견고한 고정이 이루어지도록 하고, 상기 렌즈 고정용 캡(150)은 렌즈배럴(130)의 상면에 구비된 접착제 주입홈(136)에 주입된 접착제에 의해서 고정된다.The
또한, 상기 렌즈 고정용 캡(150)은 외부에서 입사되는 광의 입사각을 렌즈(140)의 중앙부로 유도하기 위하여 경사진 다단의 단차부를 가지며, 상기 렌즈(140)의 중앙부를 제외한 부분을 통해서는 잡광이 침투하지 못하도록 블랙 계열로 구성된다.In addition, the
여기서, 상기 렌즈배럴(130) 내에 장착되는 웨이퍼 렌즈(140)는 고온(300℃)에서 견딜 수 있는 내열성 재료를 이용하여 웨이퍼 레벨 상태에서 레플리카 공법에 의해서 제작되고, 주로 사각형의 형태로 재단된다.Here, the
또한, 상기 웨이퍼 렌즈(140)는 상면과 하면 중 어느 일면에 IR 필터층(160)이 증착 또는 코팅됨으로써, 하우징(110) 및 렌즈배럴(130) 내에는 이미지센서(121)에 수광되는 입사광 중에 포함된 적외선을 차단하기 위한 별도의 IR 필터가 장착되지 않는다.In addition, the
한편, 상기 하우징(110)과 렌즈배럴(130)은 각각 웨이퍼 렌즈(140)와 이미지센서 모듈(120)이 장착된 상태에서 상호 결합되는 바, 상기 하우징(110)의 상부로 연장된 배럴 결합부(111)와 상기 렌즈배럴(130)의 하부로 연장된 하우징 결합부(131)가 상호 밀착 결합된다.Meanwhile, the
상기 하우징(110)과 렌즈배럴(130)은 배럴 결합부(111)와 하우징 결합부(131)에 형성된 수나사부(111a)와 암나사부(131a)의 나사 결합에 의해서 고정되며, 상기 하우징(110) 상부에서 렌즈배럴(130)을 회전시켜 상기 렌즈배럴(130)이 상, 하 구동됨에 의해서 렌즈(140)와 이미지센서(121) 간의 간격 조정이 이루어짐에 따라 초점 조정이 이루어지게 된다.The
이때, 상기 하우징(110)과 렌즈배럴(130)의 나사 결합이 하우징(110)의 외주면 상에서 이루어짐에 따라 상기 나사 결합 부위에서 발생될 수 있는 이물이 카메라 모듈(100) 내로 유입되는 것이 원천적으로 방지된다.At this time, as the screw coupling of the
한편, 상기 하우징(110)과 렌즈배럴(130)이 결합될 때, 상기 배럴 결합부(111)의 상단부는 렌즈배럴(130)의 상, 하 이동중에 원형홈(135) 내부로 내입된다.On the other hand, when the
즉, 상기 원형홈(135)은 렌즈배럴(130)의 하부로 연장된 하우징 결합부(131)의 길이가 카메라 모듈(100)의 정해진 높이에 의해서 일정 길이로 제한됨에 따라 배럴 결합부(111)의 상단부가 렌즈배럴(130)의 하면에 접촉됨이 방지되어 조립성을 향상시키기 위한 것이다.That is, the
이는, 상기 하우징(110)과 렌즈배럴(130)이 수나사부(111a)와 암나사부(131a)의 나사 결합에 의해서 상호 결합될 때, 상기 각 나사부(111a)(131a)를 구성하는 나사산의 피치가 작을수록 상기 렌즈배럴(130)을 회전시켜 이동되는 상, 하 이송량이 작기 때문에 렌즈(140)의 초점을 맞추기 위한 렌즈배럴(130)의 회전량이 커지게 된다.This is because, when the
따라서, 상기 하우징(110)과 렌즈배럴(130)의 나사 결합 부위 피치가 작을수록 초점 조정의 공정 소요 시간이 길어져 양산성이 떨어진다. 이러한 이유로 상기 나사 결합 부위의 나사산 피치는 0.3㎛로 하여 최소 3 피치가 확보됨이 원할한 초 점 조정을 위하여 가장 효율적이다.Therefore, the smaller the pitch of the screw coupling portion of the
상기와 같이 0.3㎛의 피치를 갖는 나사산을 최소 3 피치 확보하기 위해서는 하우징(110)이 도 6에 도시된 형태와 같은 충분한 길이의 배럴 결합부(111)를 가질 수 밖에 없으며, 이에 따라 상기 배럴 결합부(111)의 상단부가 삽입 가능한 원형홈(135)이 렌즈배럴(130) 하면에 형성됨으로써, 렌즈배럴(111)의 이송 범위 제한을 상쇄시키게 된다.As described above, in order to secure a thread having a pitch of 0.3 μm at least three pitches, the
제2 실시예Second embodiment
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 단면도이다.7 is a sectional view of a second embodiment according to the present invention.
본 실시예의 카메라 모듈(200)은 제1 실시예의 카메라 모듈(100)과 마찬가지로 CSP 타입의 이미지센서 모듈(120)이 하부에 장착된 하우징(110)과, 중앙부에 웨이퍼 렌즈(140)가 삽입된 렌즈배럴(130)로 구성된다.Like the
본 실시예의 카메라 모듈(200)에서 상기 제1 실시예와 동일한 기술적 구성에 대해서 중복될 수 있는 구체적인 설명을 생략한다. 또한, 동일한 기술적 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였다.In the
상기 하우징(110)은 외주면에 수나사부(111a)가 구비된 원통형의 배럴 결합부(111)로 구성되어 하단부에 플랜지(112)가 형성된다. 이때, 상기 배럴 결합부(111)는 그 외주면에 형성된 수나사부(111a)의 나사산이 0.3㎛의 피치를 가지면서 최소 3피치의 길이를 가지도록 하며, 상기 배럴 결합부(111)에 대응 결합되는 하우징 결합부(131)에 형성된 암나사부(131a)도 동일한 나사산 수와 피치를 가진 다.The
상기 하우징(110) 상단에 결합되는 렌즈배럴(130)은 사각형의 웨이퍼 렌즈(140)가 삽입되는 렌즈 삽입구(133) 상부에 렌즈 지지구(138)가 내측으로 연장 형성되고, 상기 렌즈 삽입구(133)의 하단 주연부에 접착제 주입구(139)가 구비된다.The
상기 렌즈배럴(130) 내에 삽입된 웨이퍼 렌즈(140)는 상기 접착제 주입구(139)에 주입된 접착제의 경화에 의해서 렌즈 삽입구(133) 내에 밀착 결합되며, 상기 렌즈(140)의 상단부는 외부광이 입사되는 중앙부를 제외한 테두리부가 렌즈 지지구(138)에 의해서 지지된다.The
본 실시예의 카메라 모듈(300)은 제1 실시예의 카메라 모듈(200)과 동일한 배럴 결합부(111)의 길이를 가짐에 따라 상기 배럴 결합부(111)가 렌즈배럴(130)과의 접촉을 상쇄시키기 위하여 상기 웨이퍼 렌즈(140)의 하면과 배럴 결합부(111)의 하면이 동일한 평면을 이루도록 한다.As the camera module 300 of the present embodiment has the same length of the
즉, 제1 실시예의 카메라 모듈(100)에 형성된 리브(134)의 구성을 제거하고, 이에 따른 웨이퍼 렌즈(140)의 지지가 접착제 주입구(139)에 주입되는 접착제가 경화됨으로 이루어지도록 한다.That is, the configuration of the
따라서, 본 실시예의 카메라 모듈(300)은 제1 실시예의 카메라 모듈(100)과 동일한 높이를 가지면서도 늘어난 나사산의 거리에 의해서 렌즈배럴(130)의 회전수를 줄여 초점 조정 시간을 단축하고, 상기 렌즈배럴(130) 하면의 구조를 단순화함에 의해서 금형 단순화에 의한 제작 비용을 절감할 수 있다.Therefore, the camera module 300 of the present embodiment has the same height as the
한편, 이와 같은 기술적 구성을 갖는 본 발명의 카메라 모듈의 제조방법을 아래 도시된 도 9를 통하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.Meanwhile, the manufacturing method of the camera module of the present invention having the above technical configuration will be briefly described with reference to FIG. 9 shown below.
카메라 모듈의 제조방법Manufacturing method of camera module
도 8는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 단계별 조립 단면도로서, 도 8a는 이미지센서 모듈의 단면도이고, 도 8b는 렌즈배럴의 조립 단면도이며, 도 8c는 하우징과 렌즈배럴의 조립 단면도이고, 도 8d는 하우징과 이미지센서 모듈이 조립된 카메라 모듈의 단면도이며, 도 8e는 보강재가 도포된 카메라 모듈의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the assembly of the camera module according to the present invention, Figure 8a is a cross-sectional view of the image sensor module, Figure 8b is an assembly cross-sectional view of the lens barrel, Figure 8c is an assembly cross-sectional view of the housing and the lens barrel, Figure 8d FIG. 8E is a cross-sectional view of the camera module to which the housing and the image sensor module are assembled. FIG.
이때, 본 발명의 단계별 조립 순서는 제1 실시예의 카메라 모듈(100)을 기준으로 설명한다.At this time, the step-by-step assembly sequence of the present invention will be described with reference to the
도시된 바와 같이, 웨이퍼 레벨 상태로 제작되어 상부의 글라스(123) 상면에 다수의 홀(125)이 구비된 이미지센서 모듈(120)을 준비한다.As shown, the
이때, 상기 이미지센서 모듈(120)에 형성된 홀(125)은 글라스(123) 하부에 개재된 이미지센서(121)의 수광 영역 외측에 형성되어야 하며, 상기 이미지센서 모듈(120)의 상부에 결합되는 하우징(110)의 플랜지(112) 하부에 형성되어야 할 보스(113)의 위치를 고려하여 글라스(123)의 상면 모서리부에 형성됨이 바람직하다.In this case, the
다음, 원통형의 렌즈배럴(130)에 형성된 사각홈 형태의 렌즈 삽입구(133) 내에 사각형으로 다이싱된 단위 웨이퍼 렌즈(140)를 삽입 고정시키고, 상기 렌즈배럴(130)의 상단부에 원형 링 형상의 렌즈 고정용 캡(150)이 결합된다.Next, the
이때, 상기 웨이퍼 렌즈(140)의 하단부는 렌즈 삽입구(133) 내측으로 연장된 리브(134)의 상면에 안착된다.At this time, the lower end portion of the
또한, 상기 렌즈 고정용 캡(150)을 렌즈배럴(130) 상단부에 복개시키기 전에는 상기 렌즈배럴(130) 상부에 형성된 접착제 주입구(136)를 통해 접착제 주입 후, 상기 접착제 경화에 의해서 렌즈 고정용 캡(150)의 고정이 이루어지고, 이에 따라 상기 렌즈 고정용 캡(150)의 렌즈 지지구(151)가 렌즈(140) 상면을 지지하도록 한다.In addition, before the
그리고, 상기 렌즈배럴(130)의 하부에 원통형의 배럴 결합부(111)와 플랜지(112)로 형성된 하우징(110)이 결합된다.In addition, a
상기 렌즈배럴(130)과 하우징(110)은 각 대향면으로 연장 형성된 배럴 결합부(111)와 하우징 결합부(131)의 내, 외주면에 형성된 암, 수 나사부(111a)(132)의 나사 결합에 의해서 상호 결합된다.The
한편, 상기 하우징(130)의 하부에는 이미지센서 모듈(120)이 접합 고정되는 바, 상기 이미지센서 모듈(120) 상면에 형성된 다수의 홀(125) 내부로 하우징(110)의 플랜지(112) 하면에 돌출 형성된 보스(113)가 삽입됨으로써, 광축의 틀어짐 없이 이미지센서 모듈(120)과 하우징(110) 및 렌즈배럴(130)의 결합이 이루어진다.On the other hand, the
다음, 상기 하우징(110)의 상부에서 렌즈배럴(130)을 일방향으로 회전시킴에 의해서 내부에 장착된 렌즈(140)와 이미지센서(121) 간의 간격 조절에 의한 초점 조정이 이루어진다.Next, by rotating the
그리고, 초점 조정이 완료된 지점에서 에폭시 또는 UV 접착제를 이용한 고정 이 이루어지도록 하며, 초점 조정이 완료된 카메라 모듈(100)은 장착 대상의 메인 기판(도면 미도시) 상에 실장된다.Then, fixing is performed using an epoxy or UV adhesive at the point where the focus adjustment is completed, and the
다음으로, 상기 이미지센서 모듈(120)의 측면에 외부의 빛이 차단될 수 있는 블랙 계열의 접착제를 이용한 사이드 필(side fill,170)을 선택적으로 형성시킴으로써, 하우징(110)과 이미지센서 모듈(120)의 견고한 고정이 이루어지도록 함과 동시에 외부 잡광이 이미지센서 모듈(120) 내부로 침투하지 못하도록 한다.Next, by selectively forming a side fill (side fill, 170) using a black-based adhesive that can block external light on the side of the
이 후, 메인 기판 상에 상기 카메라 모듈(100)을 비롯한 수동 소자들을 실장시킨 후 소정 온도(170~180℃)로 내부가 가열되는 리플로우를 관통시켜 접합이 이루어지도록 한다.Thereafter, the passive elements including the
이때, 상기 카메라 모듈(100)은 하우징(110)의 하면으로 노출된 솔더볼, 패드 및 범프 등의 전기적 접속수단(124)이 직접 메인 기판에 전기적으로 접합되고, 리플로우 관통시 내부열에 의해 접합 부위가 솔더링됨으로써, 상기 카메라 모듈(100)의 표면 실장(SMT)이 가능하도록 한다.In this case, the
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and various substitutions, modifications, and changes within the scope without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It will be possible, but such substitutions, changes and the like should be regarded as belonging to the following claims.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은 상기 하우징과 렌즈배럴 결합시 하우징 외주면에서 나사 결합이 이루어지도록 함으로써, 하우징과 렌즈배럴 조립과 초점 조정 과정에서 발생되는 이물의 유입이 원천적으로 방지되는 이점이 있다.As described above, the camera module of the present invention is to be screwed on the outer peripheral surface of the housing when the lens barrel is coupled, the advantage of preventing the inflow of foreign substances generated during the housing and lens barrel assembly and focus adjustment process at the source There is this.
또한, 본 발명의 카메라 모듈은 하우징의 하부에 CSP 타입의 이미지센서 모듈이 장착되어 상기 하우징의 하부로 솔더볼 등의 전기적 접속수단에 의해 장착 대상의 메인 기판 상에 직접 표면 실장(SMT)시켜 리플로우 공정을 통해 용이하게 접합시킬 수 있음에 따라 상기 메인 기판에 전기적 접속을 위한 별도의 연결수단이 불필요하게 됨으로써, 제조 비용을 감소시킬 수 있음과 아울러 공정 손실을 감축시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the camera module of the present invention is a CSP type image sensor module is mounted on the lower portion of the housing and the surface of the lower surface of the housing directly by surface mount (SMT) to the reflow by electrical connection means such as solder balls, etc. As it can be easily bonded through the process, a separate connecting means for electrical connection to the main board is unnecessary, thereby reducing manufacturing costs and reducing process losses.
그리고, 본 발명의 카메라 모듈은 리플로우 공정을 통한 표면 실장시 상기 카메라 모듈 내부에 장착되는 웨이퍼 렌즈가 300℃의 열을 견딜수 있는 고내열성 재질에 의한 레플리카 공법에 의해 제작됨으로써, 170~180℃의 내부 온도를 유지하는 리플로우 관통시에 렌즈의 손상없이 카메라 모듈의 표면 실장이 가능하다.In addition, the camera module of the present invention is manufactured by a replica method using a high heat-resistant material that can withstand 300 ° C heat when the wafer lens mounted inside the camera module during surface mounting through a reflow process, thereby achieving 170 to 180 ° C It is possible to mount the camera module surface without damaging the lens during the reflow through which maintains the internal temperature.
Claims (23)
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KR1020070037717A KR20080093679A (en) | 2007-04-18 | 2007-04-18 | Camera module and method of manufacturing the same |
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