KR20110127921A - 멤스 액추에이터를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20110127921A
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Abstract

본 발명은 전극 패드와 이미지 센서가 형성되는 기판과, 상기 기판상에 적층되고 상기 이미지 센서에 광이 입사되도록 상부가 개방된 하우징과, 상기 하우징에 장착되고 일 측에 전극 단자가 형성된 멤스 액추에이터, 및 상기 하우징에 형성되는 도전패턴을 포함하고, 상기 도전패턴의 하단은 상기 기판의 전극 패드와 접속되고, 상단은 상기 액추에이터의 전극단자와 접속되어,
멤스 액추에이터의 전극단자와 기판의 전극 패드 간의 전기적 신뢰성이 향상되면서도 전기적 접속이 용이하여 공정 프로세스가 단축되는 카메라 모듈에 관한 것이다.

Description

멤스 액추에이터를 포함하는 카메라 모듈{CAMERA MODULE HAVING MEMS ACTUATOR}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 멤스 액추에이터와 기판의 전극 패드 간의 전기적 연결이 용이한 카메라 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 컴팩트한 카메라 모듈은 소형으로써 카메라폰, PDA 및 스마트폰 등 휴대용 이동통신 기기와 다양한 IT기기에 적용되고 있다.
이러한 카메라 모듈은 CCD나 CMOS 등의 이미지 센서를 주요 부품으로 제작되고 있으며, 화상의 크기를 조절하기 위하여 초점 조정이 가능하도록 제조되고 있다.
이때, 카메라 모듈은 복수의 렌즈를 포함하고, 각각의 렌즈를 이동시켜 그 상대거리를 변화시킴으로써 광학적인 초점 거리가 조절된다.
최근 기존의 음성코일모터(VCM) 대신에 MEMS(Micro electromechanical Systems) 액추에이터를 사용하여 오토 포커스(Auto Focus)를 구현하는 연구가 활발하다.
상기 MEMS 액추에이터는 기존의 보이스 코일 대신 실리콘 웨이퍼에 하나의 무빙 렌즈가 고정된다. 따라서 전압인가시 정전기력에 의하여 무빙 렌즈가 고정된 부분이 상하로 이동하게 되어 미세하게 무빙 렌즈를 조정함으로써 오토 포커싱(Auto Focusing) 기능을 수행하게 된다.
이러한 멤스 액추에이터는 도 1과 같이 멤스 액추에이터(10)의 전극단자(11)와 기판(20)의 전극 패드(21)가 연성인쇄회로기판(Flexible Print Circuit Board: FPCB)(30)과 솔더링됨으로써 전기적으로 연결된다.
그러나 멤스 액추에이터는 구조상 하면에 전극단자가 형성되므로 이러한 전극단자에 인쇄회로기판을 솔더링하는 것은 많은 시간이 소요되며, 전기적으로 연결된 이후에도 빈번하게 불량이 발생하는 문제가 있다.
또한, 솔더링 시 높은 열 온도와 충격에 의하여 카메라 모듈의 결함을 초래하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 멤스 액추에이터의 전극단자와 기판의 전극 패드의 전기적 접속이 용이한 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 특징은 전극 패드와 이미지 센서가 형성되는 기판과, 상기 기판상에 적층되고 상기 이미지 센서에 광이 입사되도록 상부가 개방된 하우징과, 상기 하우징에 장착되고 일 측에 전극 단자가 형성된 멤스 액추에이터, 및 상기 하우징에 형성되는 도전패턴을 포함하고, 상기 도전패턴의 하단은 상기 기판의 전극 패드와 접속되고, 상단은 상기 액추에이터의 전극단자와 접속된다.
이때 상기 도전패턴의 하단은 상기 하우징의 바닥면으로 노출되어 상기 기판의 전극 패드와 접속되고, 상기 도전패턴의 상단은 상기 하우징의 상부면으로 노출되어 상기 멤스 액추에이터의 전극단자와 접속될 수 있다.
또한 기판의 전극 패드는 복수 개의 (+)단자와 (-)단자로 형성되고 상기 도전패턴의 하단은 복수 개의 단자와 각각 접속될 수 있다.
그리고 하우징은 상기 이미지 센서에 광이 입사되는 광 경로 공간을 형성하는 홀더와, 상기 홀더의 광 경로 공간에 삽입되고 내부에 홀이 형성되어 하나 이상의 렌즈를 고정하는 렌즈 배럴을 포함할 수 있다.
이때 도전패턴은 제 1 도전패턴과 제 2 도전패턴으로 형성되며, 상기 제 1 도전패턴은 상기 전극 패드에서 상기 홀더의 광 경로 공간 내측면으로 연장 형성되고, 제 2 도전패턴은 상기 렌즈 배럴의 외측면에 형성되어 상기 제 1 도전패턴과 접촉되고 상부면으로 연장 형성될 수 있다.
그리고 렌즈 배럴의 상단에는 상기 멤스 액추에이터의 전극단자와 접촉될 수 있도록 돌출된 연장부가 형성되고, 상기 제 2 도전패턴은 상기 연장부의 상부면으로 연장 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 멤스 액추에이터의 전극단자와 기판의 전극 패드 간의 전기적 신뢰성이 향상되면서도 전기적 접속이 용이하여 공정 프로세스가 단축되는 장점이 있다.
또한, 부수적으로 인쇄회로기판 없이 연결이 가능하여 코스트(Cost)면에서 경쟁력이 강화되는 장점이 있다.
도 1은 종래 카메라 모듈에 대한 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도,
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 하우징을 평면도,
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 하우징을 측면도,
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 하우징을 저면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 렌즈 배럴의 사시도,
도 5는 도 4의 렌즈 배럴 연장부 확대도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참고할 때 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 전극 패드(110)와 이미지 센서(120)가 형성되는 기판(100)과, 상기 기판(100)상에 적층되고 상기 이미지 센서(120)에 광이 입사되도록 상부가 개방된 하우징(200)(300)과, 상기 하우징(200)(300)에 장착되고 일 측에 전극단자(420)가 형성된 멤스 액추에이터(400), 및 상기 하우징(200)(300)에 형성되는 도전패턴을 포함하고, 상기 도전패턴의 하단은 상기 기판(100)의 전극 패드(110)와 접속되고, 상단은 상기 액추에이터의 전극단자(420)와 접속되어 형성된다.
상기 도전패턴은 전도성 물질을 형성하는 일반적인 방법이 모두 사용가능하며, 하우징의 사출성형과 동시에 패터닝하는 것도 가능하다.
상기 기판(100)은 일반적인 인쇄회로기판이 모두 사용가능하며, 상면에는 전극 패드(110) 및 이미지 센서(120)가 실장될 수 있도록 전기 배선이 형성된다.
상기 기판(100)의 전극 패드(110)는 (+)단자(111)와 (-)단자(112)가 기판(100)의 측면에 형성되고, 서로 마주보는 측면에 또 다른 (+)단자(111a)와 (-)단자(112a)가 형성될 수 있다.
상기 이미지 센서(120)는 다수의 화소로 구성된 화소 영역(미도시)과, 화소 영역의 입출력 단자인 다수의 전극(미도시)으로 구성될 수 있고 이때, 다수의 전극은 각각 와이어 본딩(Wire bonding) 장비를 이용하여 기판(100)의 전극(미도시)과 전기적으로 연결된다.
상기 하우징(200)(300)은 상기 기판(100)에 적층되어 상기 이미지 센서(120)에 광이 입사될 수 있도록 상부가 개방되고 그 위에 멤스 액추에이터(400)를 고정할 수 있는 구조이면 어떠한 구성도 적용 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 상기 하우징을 홀더(200)와 렌즈 배럴(300)이 결합된 구조로 설명한다.
상기 홀더(200)는 상기 기판(100)에 형성되어 상기 이미지 센서(120)에 광이 입사될 수 있도록 개방된 광 진행 공간(211)을 형성하게 된다.
이를 더욱 자세하게 살펴보면 상기 광 진행 공간(211)의 상부는 렌즈 배럴(300)이 수용될 수 있는 원통형 개구부로 형성되고, 하부는 사각형상 개구부가 형성되어 상기 이미지 센서(120)에 광이 입사될 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서 상기 홀더(200)의 상부(210)는 원통형으로 구성되고 하부(220)는 사각형상으로 구성될 수 있다.
그러나 상기 홀더(200)의 구성은 상기 광 진행 공간(211)만이 형성될 수 있는 구조이면 형상에 제한이 없다.
상기 광 진행 공간(211)의 내측면에는 제 1 도전 패턴(231)(232)이 형성되는데 이를 도 3a 내지 도 3c를 참고하여 더욱 자세히 살펴본다.
상기 제 1 도전패턴은(231)(232)은 도 3a 및 3b와 같이 상기 광 진행 공간(211)의 내측면에 소정의 두께 및 너비로 형성되고, 도 3c와 같이 홀더 바닥면(221)의 측면으로 노출되어 상기 홀더(200)가 도 2의 기판(100)에 적층될 때 전극 패드(110)와 전기적으로 접속된다.
이때 홀더 바닥면(221)으로 노출된 제 1 도전패턴(231)(232)은 Ag 에폭시와 같은 전도성 접착제에 의하여 전기적으로 도통되면서 접착될 수 있다.
미설명된 도전패턴(231a)(232a)는 상기 기판(100)의 전극 패드(110)가 복수 개(111a)(112a)로 형성되는 경우 이들과 전기적으로 접속되는 도전패턴이다.
상기 홀더(200)의 상부에는 렌즈 배럴(300)이 장착되는데 상기 렌즈 배럴(300)의 중앙에는 원형홀(323)에 의하여 상하가 개방되고 상기 원형홀(323)에는 고정렌즈(미도시)가 삽입되고, 외측면에는 제 2 도전패턴(330)(340)이 형성된다.
상기 렌즈 배럴(300)은 상기 홀더(200)의 광 진행 공간(211)에 삽입될 수 있는 크기 및 형상으로 형성된다.
도 4 및 도 5를 참조할 때 상기 제 2 도전패턴(330)(340)은 제 2 도전패턴 하단(332)(342)과 제 2 도전패턴 상단(334)(344) 및 상기 제 2 도전패턴 하단(332)(342)과 제 2 도전패턴 상단(334)(344)을 전기적으로 연결하는 연결선(331)(341)으로 구성된다.
상기 제 2 도전패턴 하단(332)(342)은 렌즈 배럴 하단(310)의 외측면에 높이 방향으로 형성되어 상기 홀더(200)의 제 1 도전패턴(231)(232)과 접촉에 의하여 전기적으로 연결된다.
또한 기판(100)에 형성된 전극 패드(110)의 개수에 따라 추가적인 제 2 도전패턴 하부(333)(343)가 더 형성될 수 있다. 이러한 구성은 어느 하나의 도전패턴에 불량이 발생한 경우 또 다른 도전패턴에 의하여 전기적 도통이 유지되어 전기적 신뢰성이 높아지는 장점이 있다.
이하에서는 렌즈 배럴(300)과 멤스 액추에이터(400)의 전극단자(420)가 전기적으로 연결되는 구성에 대하여 살펴본다.
상기 렌즈 배럴(300)의 상부(320)는 판상으로 형성되며 측면에는 돌기(321)가 형성되어 멤스 액추에이터(400)가 고정되도록 구성된다. 이러한 돌기(321) 중 어느 하나는 소정의 높이로 상방 돌출되어 접속연장부(322)를 형성하고, 도 4와 같이 상기 접속연장부(322)의 상부면(322a)에는 상기 제 2 도전패턴 상단(334)(344)이 형성된다.
상기 접속연장부(322)는 멤스 액추에이터(400)가 렌즈 배럴(300)에 장착되면 상기 멤스 액추에이터(400)의 전극단자(420)와 접촉될 수 있는 높이로 형성된다.
상기 멤스 액추에이터(400)는 기존의 보이스 코일 대신 실리콘 웨이퍼를 사용하여 무빙 렌즈(미도시)를 상하로 미세하게 조정하여 오토 포커싱(Auto Focusing) 기능을 수행하고 일측 상면에는 전극단자(420)가 형성된다.
상기 멤스 액추에이터(400)(400)의 중앙에는 개구부(412)가 형성되고 도면에는 도시되지 않았지만 개구부(412)의 측면에는 무빙렌즈(미도시)를 지지하는 마운트 패드(미도시)가 형성되어 상기 렌즈 마운트 패드가 정전기력에 의하여 상하로 구동됨으로써 무빙렌즈가 상하로 이동하면서 초점을 맞추게 된다.
상기 멤스 액추에이터(400)의 전극단자(420)는 (+)단자(421)와 (-)단자(422)로 구성되어 제 2 도전패턴 상단(334)(344)과 접촉됨으로써 각각 전기적으로 연결된다. 이때 전기적 신뢰성을 확보하기 위하여 상기 제 2 도전패턴 상단(334)(344)과 전극단자(420)는 전도성 접착제에 의하여 고정될 수 있다.
이때 이웃한 전극과 쇼트되는 것을 방지하기 위하여 상기 전도성 접착제는 이방성 전도성 접착제로 사용될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여 상기 기판(100)의 전극 패드(110)와 상기 멤스 액추에이터(400)의 전극단자(420)가 제 1 도전패턴(231)(232)과 제 2 도전패턴(330)(340)을 통하여 접속되어 카메라 모듈의 조립과 동시에 전기적으로 접속이 가능하여 제조공정이 간소화되는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성은 앞서 설명한 일 실시예와 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 기판(100)의 일 측에 전극 패드(110)의 (+)단자(111)와 (-)단자(112)가 형성되어 홀더(200)에 형성된 제 1 도전패턴(231)(232)과 전기적으로 연결된다.
또한 제 1 도전패턴(231)(232)과 렌즈 배럴(300)의 제 2 도전패턴(330)(340)이 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 도전패턴(330)(340)과 멤스 액추에이터(400)의 전극단자(410)가 접속된다.
이러한 구성에 의하여 기판(100)에 형성된 전극 패드(110)와 멤스 액추에이터(400)의 전극단자(420)를 용이하게 접속시킬 수 있고, 특히 기존의 전극 패드(110)의 위치를 변경할 필요가 없어 별도의 제조 비용이 소요되지 않는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 기판 110: 전극패드
200: 홀더 231,232: 제 1 도전패턴
300: 렌즈 배럴 330,340: 제 2 도전패턴
332: 접속연장부 400: 멤스 액추에이터
420: 전극단자

Claims (10)

  1. 전극 패드와 이미지 센서가 형성되는 기판;
    상기 기판상에 적층되고 상기 이미지 센서에 광이 입사되도록 상부가 개방된 하우징;
    상기 하우징에 장착되고 일 측에 전극 단자가 형성된 멤스 액추에이터; 및
    상기 하우징에 형성되는 도전패턴을 포함하고,
    상기 도전패턴의 하단은 상기 기판의 전극 패드와 접속되고, 상단은 상기 액추에이터의 전극단자와 접속되는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전패턴의 하단은 상기 하우징의 바닥면으로 노출되어 상기 기판의 전극 패드와 접속되고, 상기 도전패턴의 상단은 상기 하우징의 상부면으로 노출되어 상기 멤스 액추에이터의 전극단자와 접속되는 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 전극 패드는 복수 개의 (+)단자와 (-)단자로 형성되고, 상기 도전패턴의 하단은 복수 개의 (+)단자와 (-)단자와 각각 접속되는 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극 패드는 상기 기판의 측면에 형성되고 서로 마주보는 단자는 동일한 극성을 갖는 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 이미지 센서에 광이 입사되는 광 진행 공간을 형성하는 홀더와, 상기 홀더의 광 진행 공간에 삽입되고 내부에 홀이 형성되어 하나 이상의 렌즈를 고정하는 렌즈 배럴을 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도전패턴은 제 1 도전패턴과 제 2 도전패턴으로 형성되며, 상기 제 1 도전패턴은 상기 전극 패드에서 상기 홀더의 광 진행 공간 내측면으로 연장 형성되고, 제 2 도전패턴은 상기 렌즈 배럴의 외측면에 형성되어 상기 제 1 도전패턴과 접촉되고 상부면으로 연장 형성되는 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴의 상단에는 상기 멤스 액추에이터의 전극단자와 접촉될 수 있도록 돌출된 접속연장부가 형성되고, 상기 제 2 도전패턴은 상기 접속연장부의 상부면으로 연장 형성되는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 멤스 액추에이터는 무빙렌즈가 고정되도록 개구부가 형성된 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전패턴의 하단은 상기 전극 패드와 전도성 접착제에 의하여 고정되는 카메라 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도전패턴의 상단은 상기 멤스 액추에이터와 전도성 접착제에 의하여 고정되는 카메라 모듈.
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