KR20080114324A - 카메라 모듈, 이의 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 단말기 등에 장착되는 카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 모듈의 제작 후, 렌즈와 이미지 센서 칩 사이의 초점 거리가 정확하게 설정된 간격으로 조립되었는지 용이하게 측정하는 검사 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지 검사 장치는 카메라 모듈이 실장되는 안착부가 상면에 다수개 형성되고, 상기 안착부 내에 상기 카메라 모듈 하부면에 형성된 검사용 전극 패드와 접속되는 프로브 핀을 갖는 지그와, 상기 지그에 연결되어 전압을 인가하고 상기 프로브의 신호를 전달받아 상기 카메라 모듈로부터 출력되는 영상신호를 인가받는 화상 처리기와, 상기 화상 처리기에서 분석된 영상을 디스플레이하는 모니터를 포함한다.

지그, 프로브 핀

Description

카메라 모듈, 이의 검사 장치 및 검사 방법{Camera module, testing device and testing method thereof}

도 1은 종래 카메라 모듈의 구조를 설명하기 위한 종면도이고,

도 2는 종래 카메라 모듈의 결상 능력 검사 방법을 개략적으로 나타내는 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 구조를 나타내는 종단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 결상 능력 검사에 사용되는 테스트 지그를 나타내는 사시도이며,

도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈 결상 능력 검사 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.

<도면 주요 부분의 간단한 설명>

10, 100: 카메라 모듈 11, 110: 인쇄회로기판

12, 120 : 이미지 센서 칩 15, 150 : 렌즈

16, 160: 렌즈 배럴 20, 200 : 모니터

30, 300: 지그 303 : 프로브 핀

본 발명은 휴대용 단말기, 이의 검사장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

휴대용 단말기는 음성 통신용으로 사용되기 시작했으나, 점차 그 기능 영역이 다양화됨에 따라 휴대용 단말기는 음성 통신 기능과 함께 인터넷, 멀티미디어 등의 영상 서비스를 제공받을 수 있을 뿐 아니라, 원하는 피사체를 영상 파일로 저장할 수 있도록 촬영이 가능한 다양한 형태의 카메라를 장착하여 널리 사용되고 있다.

그러나, 휴대용 단말기에 장착되는 카메라 모듈은 전자 제품의 박형화/소형화 경향에 따라, 한정된 공간 내에 다수 개의 부품들이 장착되어야 하므로 이들에 설치되는 카메라 모듈에도 또한 크기와 부피의 제약이 따르게 되었다.

또한, 카메라 모듈도 고화소의 이미지 촬상과, 동영상 촬영 및 화상 통화를 가능케 하는 기술이 요구되므로, 이에 따라 카메라 모듈의 기능을 극대화시키고 부피를 줄이려는 노력이 계속되고 있다.

이러한 요구를 구현할 수 있도록, 일반적인 카메라 모듈(10)은 도 1과 같이, 피사체의 상을 모으기 위하여 볼록 렌즈로 형성되는 카메라 렌즈(15)와, 피사체의 상을 촬영하는 이미지 센서 칩(12)과, 이미지 센서 칩(12)이 실장되고 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판(11)을 포함하여 구성된다.

이러한 카메라 모듈(10)은 렌즈(15)를 통해 수득 된 광에너지를 전기적인 신호로 변환할 수 있는 수 백만개의 화소를 가진 이미지 센서 칩(12)을 상기 인쇄회로기판(11) 상에 실장한 후, 상기 이미지 센서 칩(12)의 전극 패드와 상기 회로 기 판(11)의 전극패드를 와이어 본딩하여 전기적으로 연결한다.

그리고, 렌즈(15)에서 집속된 광만이 상기 이미지 센서 칩(12)의 이미지 센싱부(122)에 수득될 수 있도록 차광 영역을 형성하는 하우징(13)을 상기 인쇄회로기판(11)상에 에폭시(19)를 이용하여 부착한 후, 글래스 필터(14)가 내장된 상기 하우징(13)의 상부에 렌즈(15)가 조립된 상기 렌즈 배럴(16)을 나사 결합한다.

상기한 방법으로 제작되는 종래 카메라 모듈(10)은 제작 공정 중 다수 번의 검사과정을 거치게 된다.

이러한 검사 과정 중의 하나로, 상기 렌즈(15)와 이미지 센서 칩(12) 사이의 포커스 거리가 정확하게 일치하도록 카메라 모듈이 패키징 되었는지를 확인하기 위하여, 도 2에서 도시된 것과 같이, 개별적으로 패키징된 카메라 모듈(10)을 별로도 제작된 테스트 지그(30) 상에 하나씩 삽입하고 전원을 인가하여 이미지 센서 칩으로부터 수득된 광신호를 분석하여 포커싱 여부를 검사하게 된다.

이러한 테스트용 지그(30)는 카메라 모듈(10)의 작동 여부 및 포커스가 일치하도록 카메라 모듈이 조립되었는지를 테스트하는데 사용되는 지그로서, 테스트 지그에 실장된 카메라 모듈의 인쇄회로기판에 형성된 외부로 노출된 전극 패드(111)가 지그의 전극 단자에 연결한 후, 각 전극 패드 개개에 전압을 인가하고 카메라 모듈을 구동하기 위한 신호를 공급하여, 이미지 센서 칩으로부터 수득된 영상신호를 분석한다.

즉, 상기 렌즈(15)는 피사체의 한 지점에서부터 많은 양의 빛을 끌어들여 한 지점으로 모일 수 있도록 빛을 굴절시키는 장치이므로, 어떤 한 점에서부터 일직선 으로 달려온 빛들이 렌즈를 통과하면서 한 곳으로 모여 하나의 상을 맺게 된다.

만일 상기 렌즈(15)와 상이 맺히는 이미지 센서 칩(12)의 이미지 센싱부(122) 상면과의 거리를 초점거리(d)가 전설정된 초점거리를 갖도록 조립되지 않았다면 수득된 영상 신호는 초점이 맞지 않고, 상기 지그에 연결된 모니터(20) 상에 나타나는 차트(21)에서도 영상 신호가 포커스가 맞지 않다는 분석을 나타내고 있으므로 이를 통하여 조립된 카메라 모듈의 성능을 평가할 수 있다.

이와 같은 방법으로 렌즈의 포커스를 확인하는 검사 방법은 하나의 카메라 모듈(10)을 테스트 지그(30)에 실장하고 이들로부터 얻어진 영상신호를 각각 확인하는 과정을 거쳐야 하므로 생산 수율이 매우 낮다.

본 발명은 카메라 모듈 패키지의 생산 효율을 향상시킬 수 있도록 용이하게 카메라 모듈의 결상 능력을 평가할 수 있도록 형성된 카메라 모듈 및 이의 검사 장치와 검사 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지 검사 장치는 카메라 모듈이 실장되는 안착부가 상면에 다수개 형성되고, 상기 안착부 내에 상기 카메라 모듈 하부면에 형성된 검사용 전극 패드와 접속되는 프로브 핀을 갖는 지그와, 상기 지그에 연결되어 전압을 인가하고, 상기 프로브 핀의 신호를 전달받아, 상기 카메라 모듈로부터 출력되는 영상신호를 인가받는 화상 처리기와, 상기 카메라 모듈의 결상 능력을 판단할 수 있도록 상기 화상 처리기에서 분석된 영상을 디스플레이하는 모니터를 포 함한다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지 검사 장치에 있어서, 지그는 상면에 형성된 안착부에 실장된 카메라 모듈을 검사하는 지그로서, 상기 프로브 핀은 상기 카메라 모듈의 이미지 센서 칩으로부터 전달되는 영상 데이터를 전송하는 데이터 패턴용 전극 패드와, 상기 데이터의 전송 시각 및 전송 간격에 관련된 신호를 전송하는 타이밍 패턴용 전극 패드 및 상기 카메라 모듈로 인가되는 전류를 어스시키는 접지 패턴용 전극 패드와 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따른 카메라 모듈은 광을 전자신호로 변환하는 이미지 센싱부를 갖는 이미지 센서 칩, 상기 이미지 센서 칩이 실장되고 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판, 상기 이미지 센서 칩 상에 위치되고 상기 이미지 센서 칩으로 광을 집광시키는 렌즈를 내장한 렌즈 배럴을 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 상기 인쇄회로기판에 그 하부면에 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결될 수 있도록 형성된 검사용 전극 패드를 포함한다.

더 나아가, 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지 검사 방법은 카메라 모듈을 지그의 안착부에 실장하고, 상기 카메라 모듈 인쇄회로기판의 하부면에 형성된 검사용 전극 패드와 상기 안착부 내에 형성된 프로브 핀을 전기적으로 연결하는 단계; 상기 프로브 핀에 전압을 인가하고, 상기 프로브 핀을 통하여 상기 카메라 모듈을 구동시키고, 이로부터 출력되는 영상신호를 상기 프로브 핀을 통하여 인가받아 출력 화상을 산출 처리하는 단계; 산출 처리된 카메라 모듈의 영상 신호를 디스플레이하여 카메라 모듈의 결상 능력을 검증하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 카메라 모듈의 구조를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 카메라 모듈(100)은 이미지 센싱부(124)와 전극 패드를 갖는 이미지 센서 칩(120)과, 상기 이미지 센서 칩(120)에서 발생한 영상신호를 전달받는 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판(110)을 포함한다.

그리고, 상기 이미지 센서 칩(120)의 상부에 IR 필터(140)가 위치되도록 상기 IR 필터(140)를 내부에 고정한 하우징(130)이 상기 인쇄회로기판(110) 상에 위치되며, 그 상부에는 렌즈(150)를 구비한 렌즈 배럴(160)이 조립된다.

상기 이미지 센싱부(124)와 상기 렌즈(150) 사이로 유입되는 영상의 광경로를 형성하는 이미지 센서 칩(120)의 전극 패드와 상기 인쇄회로기판(110) 상의 전극 패드는 와이어를 통해 전기적으로 결합된다.

이 때, 상기 인쇄회로기판(110)은 회로 패턴이 형성되어 있으며, 그 측면 일단에는 상면의 회로 패턴과 연결된 외부 접속 전극 패드(115)가 다수 개 서로 이격되어 있으며, 그 하부면에는 검사용 전극 패드(117)를 형성한다.

이러한 상기 인쇄회로기판(110)은, 일반적으로 절연층 상에 동박적층판(copper clad laminate)을 가압하여 부착한 후, 이들 동박적층판에 통상의 사진식각공정을 통하여 회로 패턴을 형성하여 제작되며, 이러한 제작방법은 다양하게 실시될 수 있다.

회로 패턴을 형성한 후, 상기 이미지 센서 칩(120)이 실장 될 때 상기 센서 칩과 전기적으로 연결될 수 있도록, 외부로 노출된 전극 패드를 형성하고, 상기 전 극 패드만이 노출될 수 있도록 나머지 부분에는 열경화성 레진을 도포한다.

이에 따라, 상기 인쇄회로기판(110)의 일측에는 상기 회로 패턴을 외부로 노출시켜 플렉시블 인쇄회로기판과 연결되는 외부 접속 전극 패드(115)가 형성된다. 또한, 상기 인쇄회로기판(110)의 하부면에 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 절연층을 관통하고 그 내부를 도금함으로써 검사용 전극 패드(117)를 형성한다.

상기 검사용 전극 패드(117)는 상기 이미지 센서 칩(120)으로부터 전달되는 영상 데이터를 전송하는 데이터 패턴과, 상기 데이터의 전송 시각 및 전송 간격에 관련된 신호를 전송하는 타이밍 패턴과, 카메라 모듈로 인가되는 전류를 어스시키는 접지 패턴 등의 용도에 따라 회로 패턴과 회로층의 수를 조절하여 다양한 방법으로 제작할 수 있다.

그리고, 이미지 센서 칩(120)은 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용할 수 있으며, 화소수만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.

이와 같은 인쇄회로기판에 있어서, 상기 이미지 센서 칩(120)이 실장되는 영역 주변부에는 상기 이미지 센서 칩의 단자와 전기적으로 연결될 수 있도록 전극 패드가 형성된 단자 영역이 형성된다.

그리고, 상기 인쇄회로기판(110)의 일측면에는 이미지 센서 칩(120)과 플렉 시블 인쇄회로기판을 전기적으로 접속하기 위한 외부 접속 전극 패드(115)가 형성되어 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판의 전극 패드 영역의 주변부에는 렌즈 경통을 형성하는 하우징(130)이 안착되는 안착부로서 사용되며, 상기 안착부는 렌즈(150)와 상기 이미지 센서 칩(120)을 조합할 때의 조립 기준면으로서 사용될 수 있다.

상기 하우징(130)은 렌즈 배럴(160)과 렌즈(150)가 그 상부에 나사결합되어 위치되는 원통부와, 상기 렌즈 배럴(160)의 하단에 위치하는 직사각형 베이스가 일체로 형성되어 있다. 그리고, 상기 하우징(130)의 베이스의 하부면에는 접착제(190) 등에 의해 상기 인쇄회로기판(110)의 안착부 상에 고정된다.

접착제(190)의 도포 후, 소정의 시간이 경과한 후에 접착제가 고화(固化)하면서, 상기 하우징(130)이 상기 인쇄회로기판(110)상에 부착되고, 상기 하우징 상부에 렌즈(150)를 구비하고 있는 렌즈 배럴(160)을 나사 결합하여 조립함에 따라, 상기 이미지 센서 칩(120)과 상기 렌즈(150) 사이의 간격, 즉 초점 거리(D)가 결정된다.

즉, 에폭시 경화시 발생되는 하우징(130)의 위치 틀어짐 하우징의 높이 변화, 상기 렌즈 배럴(160)과 상기 하우징(130)의 정확한 위치의 나사 결합 여부에 따라, 피사체 영상을 이미지 센서 칩(120)의 이미지 센싱부(124)에 정확하게 집속시킬 수 있는지가 결정된다.

본 발명에 따른 검사 공정은 카메라 모듈(100)은 렌즈(150)를 포함한 렌즈 배럴(160)과, 상기 렌즈 배럴(160)의 촬영 광축의 배후에 배치되는 이미지 센서 칩(120)이 일치하는지 검사하는 공정이다.

카메라 모듈의 렌즈 포커스가 정확하게 조립되었는지 확인할 수 있도록 하우징(130)상에 렌즈 배럴(160)이 결합된 다수개의 카메라 모듈을 본 발명에 따른 검사용 지그(300)상에 안착한다.

본 발명에 따른 지그(300)에는 상기 카메라 모듈(100)이 놓이도록 모듈 안착부(301)가 요입 형성된다. 카메라 모듈 안착부(301)는 인쇄회로기판(110)의 하부면과 맞닿으며 약간의 깊이로 홈이 형성되어 있다.

카메라 모듈 안착부(301)는 카메라 모듈(100)의 넓이와 깊이 및 인쇄회로기판(110)의 두께를 고려하여 설계되며 상기 카메라 모듈 안착부(301)에 카메라 모듈을 실장한 상태에서 포커스 검사 공정이 이루어진다.

그리고, 상기 모듈 안착부(301) 내부에는 상기 인쇄회로기판(110)의 하부면에 형성된 검사용 전극 패드(117)와 전기적으로 접촉되는 수 개의 프로브 핀(probe pin, 303)이 개별적으로 배치되어 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판의 검사용 전극 패드(117)를 각 프로브 핀(303)에 정확하게 접촉시키기 위한 진공 라인도 연결될 수 있다.

상기와 같이 구성되어서, 프로브 핀(303)을 인쇄회로기판(110)의 하부면에 형성된 검사용 전극 패드(117)에 접촉시키고, 진공 라인을 통해 진공압을 상기 지그판 상에 부여하여, 인쇄회로기판(110)의 하부면에 형성된 검사용 전극 패드(117)가 각 프로브 핀(303)에 정확하게 접촉되도록 한다.

이때, 본 발명에 따른 카메라 모듈(100)은 인쇄회로기판(110)을 연결하고 있 는 타이바를 모두 절단하지 않은 상태에서 하우징(130)을 실장하고 렌즈 배럴(160)을 결합하였기 때문에 다수개의 카메라 모듈이 모두 연결되어 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 포커스 검사용 지그(300)는 인쇄회로기판(110)을 연결하는 타이바를 고정하는 고정핀(미도시)이 그 상면에 형성되어 있을 수도 있다.

그런 다음, 상기 지그(300)에 고정된 상기 카메라 모듈(100)로 전기 신호를 보내, 테스트를 실시하게 된다.

즉, 프로브 핀(303)를 통하여 전압을 인가하면 상기 카메라 모듈(100)을 통하여 영상 출력 신호가 발생되고 이러한 영상 데이터는 컴퓨터 등으로 이루어진 화상 처리기(미도시)에 입력되어, 이미지 센서 칩(120)과 렌즈(150) 사이의 포커스가 일치하는지 산출 처리한다.

렌즈를 통하여 입광된 차트의 영상이 카메라 모듈을 통하여 영상 신호로 변환되고, 색 신호와 휘도 신호로 이미지 센서 칩을 통하여 지그에 연결된 화상 처리기로 입력된다.

화상 처리기를 통하여 신호를 연산하여 분석하여, 모니터(200)를 상에 차트의 이동 거리와 초점 거리를 판정할 수 있는 이미지를 내보내고 이를 통하여 포커스 변화량등 모니터 상에 나타나는 차트의 이미지를 확인하여 포커스 맞춤 등을 통해 카메라 모듈의 성능을 평가할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 카메라 모듈의 조립 신뢰성 검사 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 일 실시예를 예시적으로 설 명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈의 조립 신뢰성 검사 방법은 다수개의 카메라 모듈을 실장할 수 있는 지그를 이용하여 일괄적으로 포커스 검사를 실시함으로써 검사 효율을 극대화시킬 수 있고 그에 따른 추가 비용도 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 카메라 모듈이 실장되는 안착부가 상면에 다수개 형성되고, 상기 안착부 내에 상기 카메라 모듈 하부면에 형성된 검사용 전극 패드와 접속되는 프로브 핀을 갖는 지그;

   상기 지그에 연결되어 전압을 인가하고, 상기 프로브 핀의 신호를 전달받아, 상기 카메라 모듈로부터 출력되는 영상신호를 인가받는 화상 처리기;

   상기 카메라 모듈의 결상 능력을 판단할 수 있도록 상기 화상 처리기에서 분석된 영상을 디스플레이하는 모니터를 포함하는 카메라 모듈 패키지 검사 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프로브 핀은 상기 카메라 모듈의 이미지 센서 칩으로부터 전달되는 영상 데이터를 전송하는 데이터 패턴용 전극 패드와, 상기 데이터의 전송 시각 및 전송 간격에 관련된 신호를 전송하는 타이밍 패턴용 전극 패드 및 상기 카메라 모듈로 인가되는 전류를 어스시키는 접지 패턴용 전극 패드와 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 카메라 모듈 패키지 검사 장치.
3. 광을 전자신호로 변환하는 이미지 센싱부를 갖는 이미지 센서 칩, 상기 이미지 센서 칩이 실장되고 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판, 상기 이미지 센서 칩 상에 위치되고 상기 이미지 센서 칩으로 광을 집광시키는 렌즈를 내장한 렌즈 배럴을 포함하는 카메라 모듈에 있어서,

   상기 인쇄회로기판에 그 하부면에 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결될 수 있도록 형성된 검사용 전극 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
4. 카메라 모듈을 지그의 안착부에 실장하고, 상기 카메라 모듈 인쇄회로기판의 하부면에 형성된 검사용 전극 패드와 상기 안착부 내에 형성된 프로브 핀을 전기적으로 연결하는 단계;

   상기 프로브 핀에 전압을 인가하고, 상기 프로브 핀을 통하여 상기 카메라 모듈을 구동시키고, 이로부터 출력되는 영상신호를 상기 프로브 핀을 통하여 인가받아 출력 화상을 산출 처리하는 단계;

   산출 처리된 카메라 모듈의 영상 신호를 디스플레이하여 카메라 모듈의 결상 능력을 검증하는 단계;를 포함하는 카메라 모듈 패키지 검사 방법.

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