KR20130047660A - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 의한 카메라 유닛은, 이미지 센서가 설치되는 인쇄회로기판; 상기 이미지 센서를 보호하며, 내부에 카메라 구성부품이 설치되는 하우징; 상기 하우징에 설치되는 복수 매의 렌즈; 및 상기 복수 매의 렌즈를 통과하여 상기 이미지 센서에 입사되는 화상의 초점을 맞추는 오토 포커스 장치;를 포함하며, 상기 하우징의 표면에는, 상기 오토 포커스 장치와 인쇄회로기판을 통전 가능하게 연결하는 전자회로 패턴층이 일체로 형성되고, 상기 오토 포커스 장치는 적어도 2개 이상의 연결단자를 구비하여, 상기 전자회로 패턴층과 골드 범프(gold bump)로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

초소형, 저전력 소모를 위한 카메라 모듈은 기존의 일반적인 카메라 모듈에 사용되었던 VCM 등의 기술을 적용하기 곤란하여, 이와 관련 연구가 활발히 진행되어 왔다. 일반적으로, 액츄에이터를 구동하기 위해서는, 양극의 AF 터미널(Auto Focus Terminal)과 PCB AF 패드(PCB Auto Focus Pad)를 통전 가능하게 연결하여, 제어신호와 전압이 교환될 필요가 있다.

본 발명은 단자 연결 시 발생할 수 있는 열 변형과 장기간 사용에도 신뢰성을 유지할 수 있도록 단자 연결구조가 개선된 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서가 설치되는 인쇄회로기판; 상기 이미지 센서를 보호하며, 내부에 카메라 구성부품이 설치되는 하우징; 상기 하우징에 설치되는 1매 이상의 렌즈; 및 상기 1매 이상의 렌즈를 통과하여 상기 이미지 센서에 입사되는 화상의 초점을 맞추는 오토 포커스 장치;를 포함하며, 상기 하우징의 표면에는, 상기 오토 포커스 장치와 인쇄회로기판을 통전 가능하게 연결하는 전자회로 패턴층이 일체로 형성되고, 상기 오토 포커스 장치는 적어도 2개 이상의 연결단자를 구비하여, 상기 전자회로 패턴층과 골드 범프(gold bump)로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 오토 포커스 장치는, 디스크 형태의 액츄에이터로 마련될 수 있다.

상기 연결단자들은 총 4개가 실리콘 재질의 몸체에 골드 도금되어 인접한 연결단자들과의 내각이 90도가 되도록 배치되며, 1개의 연결단자는 플러스 단자와 연결되고, 1개의 연결단자는 그라운드 단자와 연결되는 것이 좋다.

상기 골드 범프는, 상기 전자회로 패턴층과 초음파 융착을 통해 통전 가능하게 연결되는 것이 바람직하다.

상기 전자회로 패턴층은 상기 하우징 표면의 한쪽 면에만 형성될 수도 있고, 상기 하우징 표면의 외측 및 내측 면에 형성될 수도 있다.

또한, 상기 전자회로 패턴층은 상측에 추가로 통전성 재질로 코팅 및 도금 형성된 금속층을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전자회로 패턴층에 전자부품이 직접 실장 되는 것도 가능하다.

본 발명은 멀리 떨어진 부품간의 배선을 위해 별도의 CF PCB와 같은 연결부재를 사용할 필요가 없으며, 필요에 따라 부품 몸체 표면에 일체로 형성된 배선 위에 바로 부품을 실장 할 수 있어, 단자 연결구조가 개선된 카메라모듈을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 카메라 모듈을 도시한 도면, 그리고,
도 2는 도 1의 카메라 모듈의 오토 포커스 장치의 저면에 골드 범프가 배치된 상태를 개략적으로 도시한 저면 사시도 이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 사출물 표면처리를 이용한 전극 패터닝 기술을 이용한 카메라 모듈을 유첨된 도면을 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈의 일 예로서, 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 의한 카메라 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(100), 렌즈(110), 오토 포커스 장치(AF Functional components)(120) 및 인쇄회로기판(130)을 포함한다.

하우징(100)은, 플라스틱과 같은 합성수지 재질로 형성되며, 상기 하우징(100)의 표면에는 표면처리를 이용한 전극 패터닝 기술로 형성된 전자회로 패턴층(200)이 형성된다. 상기 전자회로 패턴층(200)에 대해서는 뒤에 보다 상세히 설명한다.

상기 하우징(100)은 내부에 상기 인쇄회로기판(130)에 설치되는 이 미지 센서(미도시) 등을 감싸도록 구성되며, 그 내부에는 복수 개의 렌즈(110)가 설치된다.

상기 하우징(100)은 상기 렌즈(110)들의 형상과 대응되도록 원통 형상으로 마련될 수도 있으나, 도 1 에 도시된 바와 같이 사각형상으로 마련될 수도 있다.

렌즈(110)는 상기 이미지 센서로 전달되는 이미지의 초점을 조절하기 위한 것으로, 적어도 한 장 이상이 마련되며, 이들 중 적어도 한 매의 렌즈(110)는 상기 오토 포커스 장치(120)에 의해 상기 이미지 센서와의 거리가 변경되면서, 상기 이미지 센서에 전달되는 이미지의 초점을 조절한다.

상기 오토 포커스 장치(120)는 장치의 필요에 따라 다양한 형태를 사용할 수 있으며, VCM 액츄에이터 외에 압전/폴리머 렌즈(Piezo/Polymer lens)들로 구성된 오토 포커스 장치를 사용하거나, 옵티컬 다이어프램, 액정 마이크로 렌즈, 실리콘 액츄에이터 등을 사용하는 것도 가능하다.

한편, 상기 오토 포커스 장치(120)에는 플러스 단자 및 그라운드 단자와 연결될 수 있도록, 적어도 2개 이상의 연결단자(121)가 마련될 수 있다. 상기 연결단자(121)는 후술할 전자회로 패턴층(200)과 Ag 에폭시, 솔더링 또는 와이어 본딩으로 연결될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 연결단자(121)는 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 2개 이상 복수 개가 구성되어, 이 중 하나는 플러스 단자에 연결되고, 다른 하나는 그라운드 단자에 연결되는 것이 바람직하다. 도 1에서는 총 4개의 연결단자(121)가 90도 각도 간격으로 마련되어, 이 4개의 단자 중 2개가 후술할 전자회로 패턴층(200)과 연결된다. 이는 설계 시, 일반적으로 디스크형태로 형성된 렌즈(110)의 형태에 맞추어 제작된 오토 포커스 장치(120)의 형상 역시 상기 디스크 형태의 렌즈(110)를 감싸는 링 형태(ring shape)를 가지므로, 오토 포커스 장치(120)의 방향성에 상관없이, 4개의 연결단자(121) 중 2개의 연결단자(121)가 플러스 단자와 그라운드 단자를 연결할 수 있도록 구성한 것이다.

상기 오토 포커스 장치(120)는 광축 정렬과, 렌즈 가동시의 흔들림에 영향을 받기 쉽기 때문에, 상기 하우징(100)과 단단하게 고정될 필요가 있으며, 또한 전기 전도성이 우수한 재질로 연결될 필요가 있다. 이를 위해, 상기 연결단자(121)는, 골드 범프(gold bump)(300)를 이용한 초음파 융착으로 전자회로 패턴층(200)과 연결될 수 있다.

즉, 종래에는 솔더링이나 Ag 에폭시 본드 등으로 연결하였으나, 솔더링을 수행할 경우, 발생하는 열은 수지재질로 형성되는 상기 하우징(100)의 열 변형을 야기할 수 있으며, Ag 에폭시 본드는 장기간 사용할 경우 접합력이 점차 약해지면서, 하우징(100)에서 오토 포커스 장치(120)가 분리될 수 있다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 의하면 골드 범프(300)를 상기 연결단자(121)와 상기 연결단자(121)와 마주보는 상기 전자회로 패턴층(200)의 접촉면 사이에 개재하고, 초음파를 상기 골드 범프(300)에 쏘아, 상기 골드 범프(300)가 초음파에 의해 상 변형되면서 연결단자(121)와 전자회로 패턴층(200)을 통전 가능하게 연결할 수 있다. 이때, 상기 골드 범프(300)에서는 열이 발생되지 않아, 하우징(100)의 열 변형 우려가 없으며, Ag 에폭시 본드에 비해 고정 강도 역시 우수하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 연결단자(121)는 일반적으로 자체 전기가 통하는 실리콘 재질로 형성되고, 통전을 더 잘되게 하기 위해 표면 또는 그 저면을 골드 도금하여 통전 가능하게 구성하기 때문에, 골드 범프(300)를 초음파 융착하는 공정만으로 상기 전자회로 패턴층(200)과 연결 및 고정하는 것이 가능하다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 하우징(100) 및 오토 포커스 장치(120) 중 어느 한 곳에는 챔퍼(미도시)를 형성하여, 이 챔퍼 내부에 상기 골드 범프(300)나 통전성 수지재질과 같은 접착제 등을 도포하여 하우징(100)과 오토 포커스 장치(120)를 통전 가능하게 결합할 수도 있다. 이 경우, 오픈된 상기 챔퍼를 통해 상기 골드 범프(300)에 초음파를 가할 수도 있고, 골드 범프(300)와는 별도로 고정을 위한 열 또는 압력에 의해 상 변형되는 접착부재를 흘려 넣어 상기 오토 포커스 장치(120)와 하우징(100)을 고정할 수 있다.

또는, 상기 골드 범프(300)를 초음파 융착으로 상기 오토 포커스 장치(120)와 하우징(100)의 전자회로 패턴층(200)을 연결하고, 이와는 별도로, 상기 하우징(100)과 오토 포커스 장치(120)의 접촉면 및/또는 둘레에 별도의 접착부재를 도포하여 상기 오토 포커스 장치(120)를 단단하게 고정하는 것도 가능하다.

인쇄회로기판(130)은 상기 하우징(100)의 표면에 형성된 전자회로 패턴층(200)에 의해 오토 포커스 장치(120)와 연결되며, 도시되지는 않았으나, 이미지 센서와 각종 전원 부품 들이 설치된다. 상기 인쇄회로기판(130)은 FR-4(Woven glass and epoxy), FR-5 (Woven glass and epoxy) 및 세라믹 소재 등이 재료로 사용된다. 상기 인쇄회로기판(130)에는 상기 오토 포커스 장치(120)와의 연결을 위한 단자부(131)가 마련된다. 상기 단자부(131)는 상기 전자회로 패턴층(200)과 Ag 에폭시 본딩 으로 연결되는 것이 좋으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 와이어 본딩이나 솔더링 등으로 연결할 수도 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 하우징(100)의 표면에 일체로 전자회로 패턴층(200)이 형성되므로, 상기 인쇄회로기판(130)과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 오토 포커스 장치(120)를 별도의 연결 부품 없이 상기 하우징(100)의 표면에 형성된 전자회로 패턴층(200) 위에 실장 하거나 상기 전자회로 패턴층(200)과 본딩하는 공정만으로, 이들을 각각 통전 가능하게 연결할 수 있다.

이와 같이 하우징(100)의 표면에 일체로 전자회로 패턴층(200)을 형성하는 기술은 크게 3가지 기술로 나눌 수 있다.

우선, 제 1 방식은 이중 성형을 통한 패터닝 방법으로, 하우징(100)을 몸체를 구성하는 부분과 전자회로 패턴층(200)을 구성하는 부분을 서로 다른 재질의 합성수지로 사출 성형하는 것으로, 몸체를 구성하는 하우징(100)의 경우에는 절연성 재질로 사출하고, 전자회로 패턴층(200)을 형성할 부분은 통전성 합성수지를 이용하여 사출하거나, 전자회로 패턴층(200)을 형성할 부분에 금속 도금 작업이 용이한 합성수지를 이용하여 사출하여, 하우징(100)을 사출 성형한 후, 도금 작업과 같은 후속 공정으로, 전자회로 패턴층(200)을 완성하는 방식이다.

제 2 방식은 하우징(100)에 빛과 열에 반응하는 불순물을 포함시킨 상태에서 상기 하우징(100)을 사출 성형하고, 사출 성형된 하우징(100)에 레이저 노광과 같은 표면 패터닝 작업을 통해, 전자회로패턴층(200)이 형성될 곳에 배선 패턴을 형성한다. 이와 같이 전자회로 패턴층(200)이 형성되면, 이 패턴층(200) 자체가 통전 가능한 성질을 가지므로, 바로 표면실장부품(SMD) 또는 부속 전자부품을 장착할 수도 있다. 바람직하게는, 이 전자회로 패턴층(200)의 표면에 금속 재질을 이용하여, 도시된 바와 같이 통전성 재질의 금속층을 추가로 적층 하여 형성할 수도 있다. 즉, 상기 전자회로 패턴층(200)은금속 재질을 도금하여 형성할 수도 있고, 통전 가능한 재질을 표면에 코팅하여 구성하는 것도 가능하다.

한편, 또 다른 제 3 방식은 전면 메탈라이징 후 비회로 부분을 식각하여 패터닝 하는 방법으로, 하우징(100)의전체 면을 메탈라이징 하고, 이 중, 전자회로 패턴층(200)을 형성할 부분만을 남기고, 나머지 부분은 식각하여 전자회로 패턴층(200)을 하우징(100)과 일체로 형성하는 구성이다.

한편, 상기한 기술로 마련된 전자회로 패턴층(200)은 필요에 따라, 상기 하우징(100)의 일 측 표면에 형성될 수도 있고, 외측의 노출면과 내측의 비노출면에 형성될 수도 있다. 이는, 부품실장을 위해 배선이 필요한 정도에 따라 상기 전자회로 패턴층(200)의 배치를 단면, 또는 양면으로 선택하는 것이다. 따라서 많은 수의 전자부품을 실장할 필요가 있을 경우, 하우징(100)의 표면은 물론, 이면까지 상기한 방법으로 전자회로 패턴층(200)을 형성하여, 이 곳에 부품을 설치 할 수 있다.

이와 같이 하우징(100) 표면에 전자회로 패턴층(200)을 설치하면, 소형화 추세인 전자제품을 조립할 때, 부품 설치에 소요되는 설치 공간을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

또한, 도시하지는 않았으나, 일 예로 설명한 상기 카메라 모듈 이외에도, 별도의 인쇄회로기판을 이용하는 전자제품에도 상기한 바와 같이 사출 성형되는 몸체에 일체로 직접 전자회로를 구성하는 것도 가능하다.

이 경우, 사출 성형된 몸체에 형성된 회로패턴에 직접 SMD 또는 전자부품을 결합배치하는 것이 가능하다. 이와 같이 전자부품을 구성하면, 별도의 PCB를 제작, 결합하는 공정을 필요로 하지 않으므로, PCB와 부품 몸체를 체결하고, 배선으로 연결하는 등의 번거로움이 없으며, 부품수 감소에 따른 제조비용을 절감하는 것이 가능하다.

이상과 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 인쇄회로기판(130)과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 오토 포커스 장치(120)가 CFPCB와 같은 별도의 연결 부품 없이, 하우징(100)에 일체로 형성된 전자회로 패턴층(200)을 이용하여, 통전 가능하게 연결되므로, 안정적으로 이들을 통전 가능하게 연결할 수 있다.

또한, CFPCB와 같은 부품을 위한 공간을 필요로 하지 않으므로, 카메라 모듈을 보다 소형화하는 것이 가능하며, 인쇄회로기판(130)의 설치 위치에 상관 없이, 오토 포커스 장치(120)와 통전 가능하게 연결될 수 있으므로, 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100; 하우징 110; 렌즈
120; 오토 포커스 장치 121; 연결단자
130; 인쇄회로기판 131; 단자부
200; 전자회로 패턴층 300; 골드 범프

Claims (8)

1. 이미지 센서가 설치되는 인쇄회로기판;
   상기 이미지 센서를 보호하며, 내부에 카메라 구성부품이 설치되는 하우징;
   상기 하우징에 설치되는 1매 이상의 렌즈; 및
   상기 1매 이상의 렌즈를 통과하여 상기 이미지 센서에 입사되는 화상의 초점을 맞추는 오토 포커스 장치;를 포함하며,
   상기 하우징의 표면에는, 상기 오토 포커스 장치와 인쇄회로기판을 통전 가능하게 연결하는 전자회로 패턴층이 일체로 형성되고,
   상기 오토 포커스 장치는 적어도 2개 이상의 연결단자를 구비하여, 상기 전자회로 패턴층과 골드 범프(gold bump)로 연결되는 카메라 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오토 포커스 장치는,
   디스크 형태의 액츄에이터인 카메라 모듈.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결단자들은 총 4개가 실리콘 재질의 몸체에 골드 도금되어 인접한 연결단자들과의 내각이 90도가 되도록 배치되며,
   1개의 연결단자는 플러스 단자와 연결되고, 1개의 연결단자는 그라운드 단자와 연결되는 카메라 모듈.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 골드 범프는,
   상기 전자회로 패턴층과 초음파 융착을 통해 통전 가능하게 연결되는 연결되는 카메라 모듈
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전자회로 패턴층은,
   상기 하우징 표면의 한쪽 면에만 형성되는 카메라 모듈.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전자회로 패턴층은,
   상기 하우징 표면의 외측 및 내측 면에 형성되는 카메라 모듈.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 전자회로 패턴층은,
   상측에 추가로 통전성 재질로 코팅 및 도금 형성된 금속층을 더 포함하는 카
   메라 모듈.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자회로 패턴층에 전자부품이 직접 실장되는 카메라 모듈.

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