KR20120079049A - 카메라 모듈 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 렌즈를 수용하는 배럴부와, 기판과 면접촉되는 본딩면을 갖는 베이스부가 일체로 형성된 홀더를 포함하는, 카메라 모듈 및 그 제조 방법을 개시한다.

Description

카메라 모듈 및 그의 제조 방법{Camera module and method for manufacturing thereof}

본 발명은 카메라 모듈 및 그의 제조 방법에 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, 구동원이 설치되어 각각의 렌즈를 이동시켜 그 상대거리를 변화시킴으로써 광학적인 초점 거리가 조절된다.

구체적으로 카메라 모듈은 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서로 광을 집광시키는 렌즈와 IR필터, 이들을 내부에 포함하는 하우징 및 상기 이미지 센서의 신호를 처리하는 인쇄회로기판을 포함한다.

상기 렌즈는 렌즈 배럴 내부에 부착되어 상기 이미지 센서 상에 위치되며, 구동원으로 음성코일모터(VCM)가 설치되어 상기 렌즈 배럴과 이미지 센서 사이의 간격이 조절된다.

본 발명은 카메라 모듈의 구조 개선을 통해 이물질 발생을 방지할 수 있는 카메라 모듈 및 그의 조립 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 렌즈를 수용하는 배럴부와, 기판과 면접촉되는 본딩면을 갖는 베이스부가 일체로 형성된 홀더를 포함하는 카메라 모듈이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 이미지가 입사되는 복수의 렌즈와, 상기 복수의 렌즈의 하부에 위치하여 상기 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 있는 기판을 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법이 제공된다.

이 제조 방법은, (a) 상기 복수의 렌즈 중 일부 렌즈를 수용하는 배럴부와 상기 기판에 의해 면접촉되는 본딩면을 갖는 베이스부를 일체로 형성한 홀더를 준비하는 단계, (b) 상기 홀더의 상기 베이스부의 본딩면과 상기 기판이 면접하는 영역에 접착부재를 도포하는 단계, (c) 상기 홀더를 X, Y, Z 축으로 각각 이동하면서 상기 복수의 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 포커스 위치를 검색하는 단계, (d) 상기 홀더의 상기 베이스부가 상기 기판에 의해 지지되게 상기 홀더와 상기 기판을 상호 고정시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 배럴부와 베이스부를 하나의 홀더로 형성함으로써, 렌즈 배럴과 베이스부가 결합하는 과정에서 발생하는 이물질을 방지하여 이물질로 인한 불량을 방지할 수 있다.

또한, 그리퍼와 같은 자동화 장비를 이용하여 렌즈들을 수용한 홀더를 X, Y, Z 축으로 각각 이동시켜 렌즈와 이미지 센서 사이의 포커싱 위치를 검색함으로써, 액티브 얼라인먼트(Active alignment)를 통해 카메라 모듈의 틸트(tilt), 로테이션(rotation), 시프트(shift) 등의 문제를 해결하여 포커싱 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 제조 방법을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 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 실시 예를 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.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈 및 그의 제조 방법에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 이동 렌즈(moving lens)(110), 복수의 고정 렌즈(stationary lens)(120:121, 122, 123), 액추에이터(130), 홀더(140), 이미지 센서(150), 인쇄회로기판(160), 케이스(190)를 포함한다.

이동 렌즈(110)는 광축 방향(O)을 기준으로 복수의 고정 렌즈(120)의 상부에 위치하여 액추에이터(130)에 의해 광축 방향(O)을 따라 상하로 움직인다.

액추에이터(130)는 이동 렌즈(110)에 연결되어 인가되는 전류(또는 전압)에 의해 형성되는 정전용량에 의해 이동 렌즈(110)를 광축 방향(O)을 따라 상하로 이동시킨다.

액추에이터(130)는 인가되는 전류(또는 전압)의 세기가 클수록 정전용량이 커지면서 이동 렌즈(110)를 이동시키는 거리를 증가시킬 수 있다.

홀더(140)는 액추에이터(130)를 고정하고 내부에는 복수의 고정 렌즈(stationary lens)(120:121, 122, 123)를 수용하는 배럴부와, 단턱(141)을 기준으로 그 하측부에 그 외형 단면적이 배럴부 보다 크고 하면에 본딩면을 갖는 베이스부를 포함하여 일체로 형성된다. 여기서 외형 단면적이란 단면의 외곽선이 그리는 총면적을 포함하는 것으로서 내부에 존재하는 공간면적을 포함하는 면적으로 정의된다.

도 1에서는 단턱을 기준으로 홀더(140)가 배럴부와 베이스부로 구분되는 것으로 도시하였으나, 홀더(140)의 형태는 이에 한정되지 않고 각을 갖는 육면체 형태 또는 각이 없는 원형으로도 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 홀더(140)는 종래의 렌즈 배럴과 홀더의 기능을 동시에 갖는 일체형이다.

홀더(140)의 베이스부는 인쇄회로기판(160)에 의해 지지된다. 홀더(140)의 베이스부의 하면이 본딩면을 형성하고, 홀더(140)의 베이스부의 본딩면과 인쇄회로기판(160)이 상호 면접하는 영역(본딩면)에 에폭시와 같은 접착부재가 도포되어 상호 고정된다. 베이스부의 원형 단면적을 배럴부 보다 더 크게 함으로써 일체형 홀더(140)가 본딩면을 더 넓게 확보할 수 있고, 인쇄회로기판(160)에 의하여 보다 안정적으로 지지가 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예는 렌즈 배럴과 홀더로 구분되는 별개 구조를 하나의 홀더로 통합 구현함으로써, 렌즈 배럴과 홀더 결합 과정에서 발생하는 이물질을 방지하여 이물질로 인한 불량을 방지할 수 있다.

이미지 센서(150)는 복수의 고정 렌즈(120)의 하부에 위치하여 렌즈(110, 120)를 통해 입사되는 입력되는 광 에너지를 전기적인 에너지로 변환한다.

또한, 이미지 센서(150)의 하면은 인쇄회로기판(160)의 상면에 전기적으로 연결되어 있으며, 이미지 센서(150)에 촬상되는 영상 이미지는 인쇄회로기판(160)을 통해 전달된다.

케이스(190)는 하부가 개방된 육면체의 형태를 가지며, 상부 중심부에는 광투과 홀이 형성되어 있다. 케이스(190)의 하부는 인쇄회로기판(160)에 의해 지지된다. 케이스(190)는 인쇄회로기판(160)과 결합하여 공간을 형성하며, 공간에는 이동 렌즈(110), 복수의 고정 렌즈(120), 액추에이터(130), 홀더(140)가 수용된다.

케이스(190)는 그 내부와 외부의 절연을 위해 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하며, 대량생산을 위하여 사출 성형되는 것도 가능하다.

도 1을 참조하면, 렌즈들은 피사체 측으로부터 순서대로 이동 렌즈(110), 복수의 고정 렌즈(120) 중 제1 렌즈(121), 제2 렌즈(122), 제3 렌즈(123) 순으로 배치된 구성을 가지며, 화각에 의해 피사체 측으로부터 멀어질수록 렌즈의 직경이 커진다.

여기서, "피사체 측"은 광축(O)을 기준으로 하여 피사체 측을 향하는 렌즈의 방향을 의미한다.

도 1에서는 렌즈들을 네모 블록으로 도시하였으나, 렌즈들은 양(+)의 굴절력 또는 음(-)의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈로서, 변곡점을 가질 수도 있다.

예를 들어, 이동 렌즈(110)가 양(+)의 굴절력을 가질 경우, 이동 렌즈(110)의 피사체측면은 볼록하게 형성되고, 이동 렌즈(110)가 양(+)의 굴절력을 가짐에 따라 제1 렌즈(121)는 피사체측면이 오목하게 형성되는 음(-)의 굴절력을 가진다. 또한, 제2 렌즈(122)는 양(+)의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(123)는 음(-)의 굴절력을 가지며, 이동 렌즈(110) 및 복수의 고정 렌즈(120)의 피사체측면은 모두 비구면으로 구성된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 제조 방법을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈 배럴과 홀더가 일체형으로 이루어진 홀더(140)를 형성한다(S401). 본 발명의 일 실시예는 단턱(141)을 기준으로 복수의 고정 렌즈(stationary lens)(120:121, 122, 123)를 수용하는 배럴부와, 직육면체의 베이스부로 구분되는 홀더(140)를 도시하였다.

다음으로, 홀더(140)의 베이스부의 본딩면과 인쇄회로기판(160)이 면접하는 영역(본딩면)에 UV 에폭시와 같은 접착부재를 도포하여(S402), 홀더(140)와 인쇄회로기판(160)을 접착시킨다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 홀더(140)는 그리퍼(gripper)(도시하지 않음)와 같은 자동화 장비(지그)에 의해 X, Y, Z 축으로 각각 이동하면서, 렌즈(110, 120)와 이미지 센서(150) 사이의 포커스 위치를 검색한다(S403). 포커스 위치를 검색하는 과정에서 홀더(140)와 인쇄회로기판(160)의 접착면은 변경될 수 있다.

이때, 그리퍼는 홀더(140)의 바닥면(본딩면)으로부터 설정된 최소 공차를 가지고 홀더(140)와 연결되는데, 본 발명에서 최소 공차는 1mm이다.

렌즈(110, 120)와 이미지 센서(150)의 포커스 위치가 검색되면, 홀더(140)의 베이스부가 인쇄회로기판(160)에 의해 지지되게 본딩면에 도포된 접착부재를 경화시켜 홀더(140)와 인쇄회로기판(160)을 상호 고정시킨다(S404).

이와 같이, 본 발명의 일 실시예는 렌즈 배럴 일체형 홀더를 구성하여, 단턱(141)을 기준으로 복수의 고정 렌즈(stationary lens)(120:121, 122, 123)를 수용하는 배럴부와, 직육면체의 베이스부로 구분되는 홀더(140)로 통합 구현하고, 홀더(140)의 베이스부가 인쇄회로기판(160)에 의해 지지되게 함으로써, 렌즈 배럴과 홀더가 결합하는 과정에서 발생하는 이물질을 방지하여 이물질로 인한 불량을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 그리퍼와 같은 자동화 장비를 이용하여 렌즈들을 수용한 홀더(140)를 X, Y, Z 축으로 각각 이동시켜 렌즈와 이미지 센서 사이의 포커싱 위치를 검색함으로써, 액티브 얼라인먼트(Active alignment)를 통해 카메라 모듈의 틸트(tilt), 로테이션(rotation), 시프트(shift) 등의 문제를 해결하여 포커싱 신뢰도를 향상시킬 수 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.

110: 이동 렌즈
120: 고정 렌즈
130: 액추에이터
140: 렌즈 배럴
150: 이미지 센서
160: 인쇄회로기판

Claims (17)

1. 복수의 렌즈를 수용하는 배럴부와, 기판과 면접촉되는 본딩면을 갖는 베이스부가 일체로 형성된 홀더를 포함하는 카메라 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 홀더는 단턱을 기준으로 상기 배럴부와 상기 베이스부로 구분되며, 상기 베이스부의 외형 단면적이 상기 배럴부의 외형 단면적보다 큰 카메라 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 홀더의 베이스부의 본딩면과 상기 기판의 상면이 면접촉되는 영역에는 접착부재가 도포되는 카메라 모듈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 렌즈는 광축 방향을 기준으로 순차적으로 적층된 복수의 고정 렌즈이며,
   상기 복수의 고정 렌즈의 상부에 위치하는 이동 렌즈,
   상기 이동 렌즈를 상기 광축 방향을 따라 상하로 이동시키는 액추에이터를 더 포함하며,
   상기 복수의 고정 렌즈는 상기 홀더의 내부에 수용되는 카메라 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 이동 렌즈의 직경은 상기 복수의 고정 렌즈의 직경보다 작은 카메라 모듈.
6. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 고정 렌즈는 상기 피사체 측에 가까울수록 직경이 작은 카메라 모듈.
7. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 고정 렌즈는 상기 기판 측에 가까울수록 직경이 큰 카메라 모듈.
8. 제4항에 있어서,
   상기 이동 렌즈는 양(+)의 굴절률을 갖는 카메라 모듈.
9. 광 이미지가 입사되는 복수의 렌즈와, 상기 복수의 렌즈의 하부에 위치하여 상기 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 있는 기판을 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법에 있어서,
   (a) 상기 복수의 렌즈 중 일부 렌즈를 수용하는 배럴부와 상기 기판에 의해 면접촉되는 본딩면을 갖는 베이스부가 일체로 형성된 홀더를 준비하는 단계,
   (b) 상기 홀더의 상기 베이스부의 본딩면과 상기 기판이 면접촉하는 영역에 접착부재를 도포하는 단계,
   (c) 상기 홀더를 X, Y, Z 축으로 각각 이동하면서 상기 복수의 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 포커스 위치를 검색하는 단계, 및
   (d) 상기 홀더의 상기 베이스부가 상기 기판에 의해 지지되게 상기 홀더와 상기 기판을 상호 고정시키는 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는,
    그리퍼와 같은 자동화 장비에 의해 상기 홀더를 X, Y, Z 축으로 각각 이동시키는 카메라 모듈의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 그리퍼는 상기 홀더의 바닥면을 기준으로 설정된 최소 공차만큼 이격된 위치에서 상기 홀더와 연결되는 카메라 모듈의 제조 방법.
12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈는, 이동 렌즈와 광축 방향을 기준으로 상기 이동 렌즈의 하부에 위치하는 복수의 고정 렌즈를 포함하며,
    상기 카메라 모듈은 상기 이동 렌즈를 상기 광축 방향을 따라 상하로 이동시키는 액추에이터를 더 포함하며,
    상기 복수의 고정 렌즈는 상기 홀더에 수용되는 카메라 모듈의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 이동 렌즈의 직경은 상기 복수의 고정 렌즈의 직경보다 작은 카메라 모듈의 제조 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 고정 렌즈는 상기 피사체 측에 가까울수록 직경이 작은 카메라 모듈의 제조 방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 고정 렌즈는 상기 기판 측에 가까울수록 직경이 큰 카메라 모듈의 제조 방법.
16. 제12항에 있어서,
    상기 이동 렌즈는 양(+)의 굴절률을 갖는 카메라 모듈의 제조 방법.
17. 제9항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서는,
    상기 접착부재를 경화시켜 상기 홀더와 상기 기판을 상호 고정시키는 카메라 모듈의 제조 방법.

Images