KR20150061412A - 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단열용 커버를 이용하여 리플로우 공정에 대응 가능한 카메라 모듈에 관한 것으로, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈로, 상기 카메라 모듈은 광 이미지가 입사되는 렌즈부가 내장된 하우징; 및 상기 렌즈부를 통한 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서가 실장된 인쇄회로 기판을 포함하고, 상기 하우징은 상기 인쇄회로기판에 고정되며, 상기 단열용 커버는 카메라 모듈의 상기 하우징을 덮으며 상기 인쇄회로 기판에 접하는, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈이며, 단열성이 높은 소재의 커버를 사용하여 리플로우 공정에 대응 가능한 카메라 모듈을 제공함으로써, 렌즈를 일반적인 광학수지로 제조하는 것이 가능하여 제조 단가를 낮출 수 있고, 리플로우 공정 적용으로 인하여 균일한 품질의 구현이 가능하다.

Description

단열용 커버를 구비한 카메라 모듈 {Camera module with adiabatic cover}

본 발명은 단열용 커버를 이용하여 리플로우 공정에 대응 가능한 카메라 모듈에 관한 것이다.

현재 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화 기능뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 이러한 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(camera module)이 가장 대표적이라 할 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 고화소 중심으로 변화됨과 동시에 오토포커싱(AF), 광학 줌(optical zoom) 등과 같은 다양한 부가 기능의 구현으로 변화되고 있다.

일반적으로, 카메라 모듈(CCM: Compact Camera Module)은 소형으로써 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형의 카메라 모듈이 장착된 기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다. 이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이된다.

이러한 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리와, 홀더와, 적외선필터와, 이미지센서 및 인쇄회로기판 등으로 구성되어 피사체의 광이미지를 렌즈 어셈블리가 수광받아 적외선필터로 전달하고, 적외선필터는 수광된 광이미지에서 적외선을 차단한 후 이미지센서로 조사하게 되며, 이미지센서는 조사된 광이미지를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 구조로 구성된다. 이때, 렌즈 어셈블리는 이미지센서와의 거리조절을 통해 초점을 맞추어 가장 선명한 이미지를 얻을 수 있도록 포커싱(Focusing) 작업을 수행할 수 있도록 구성되어 있다.

카메라모듈의 제조 공정 중 리플로우(Reflow) 공정은 인쇄회로기판에 부품을 실장하여 인쇄회로기판과 부품의 전기적 접속을 행하기 위하여 고온의 열원을 가하게 된다. 리플로우 공정을 이용하면 FPCB와 커넥터가 불필요하여 자재비가 줄고 제조원가를 절감할 수 있으나, 리플로우 공정은 인쇄회로기판을 부품 솔더링이 가능한 온도(260~275℃)까지 가열하였다가 식히는 과정을 거친다. 이 때문에 렌즈 재질이 200℃이상 견디는 재질이 요구되는데. 유리 재질의 렌즈가 사용되는 경우 내열성은 만족하나, 제조 단가가 높고 구현 가능한 형상 제약으로 인한 설계 자유도 감소의 문제를 갖는 단점이 있고, 플라스틱 재질은 내열성이 떨어져 렌즈의 성능이 떨어지는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제 2009-0004705호는 “이종재료 일체형 렌즈 유닛 및 카메라 모듈 그리고 이를 제작하기 위한 제작방법 및 금형”에 관한 것으로, 이러한 문제의 해결을 위해 렌즈와는 이종재료로 구성되는 카메라 모듈 부품의 모재 상에 광학수지를 직접 복제하여 상기 렌즈를 형성하여, 상기 카메라 모듈 부품의 모재 상에 상기 렌즈가 일체화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종재료 일체형 렌즈 유닛이며, 리플로우 공정에도 대응 가능한 열경화성 광학 수지를 이용한 렌즈를 제공한다. 그러나 이러한 광학 수지는 제조 단가가 높아 원가가 상승하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제 2009-0004705호

본원은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 리플로우 공정에 대응 가능한 커버를 이용하는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 단열성이 있는 커버를 사용하여 리플로우 공정 시 외부에서 카메라 모듈로 전달되는 열을 차단하여 광학수지로 렌즈가 구성되면서도 리플로우 공정에 대응 가능하게 하여 카메라 모듈의 제조 단가를 낮춘 카메라 모듈을 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명은, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈로, 상기 카메라 모듈은 광 이미지가 입사되는 렌즈부가 내장된 하우징; 및 상기 렌즈부를 통한 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서가 실장된 인쇄회로 기판을 포함하고, 상기 하우징은 상기 인쇄회로기판에 고정되며, 상기 단열용 커버는 카메라 모듈의 상기 하우징을 덮으며 상기 인쇄회로 기판에 접하는, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 렌즈부의 렌즈 재질은 광학수지인, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 커버는 바닥면이 뚫린 다면체 기둥 또는 원통형의 형태인, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 커버의 재질은 엔지니어링 플라스틱, 세라믹, 광물, 엔지니어링 플라스틱이 외면을 둘러싼 에어로젤 중에서 선택된 하나인, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide, PPS), 폴리아미드이미드(Polyamide imide, PAI), 폴리에테르에테르케톤(Polyether Ether Ketone, PEEK), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer, LCP) 중에서 선택된 하나인, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명은 단열성이 높은 소재의 커버를 사용하여 리플로우 공정에 대응 가능한 카메라 모듈을 제공함으로써, 렌즈를 일반적인 광학수지로 제조하는 것이 가능하여 제조 단가를 낮출 수 있고, 리플로우 공정 적용으로 인하여 균일한 품질의 구현이 가능하다.

도 1은 카메라 모듈 커버의 사시도로 (a)는 직육면체 형상, (b)는 원통 형상을 나타낸다.
도 2는 카메라 모듈의 개념도이다.
도 3은 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈을 인쇄회로기판에 실장한 개념도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

여기서, 본원의 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한 양태에서 본 발명은 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈로, 상기 카메라 모듈은 광 이미지가 입사되는 렌즈부가 내장된 하우징; 및 상기 렌즈부를 통한 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서가 실장된 인쇄회로 기판(30)을 포함하고, 상기 하우징은 상기 인쇄회로 기판(30)에 고정되며, 상기 단열용 커버는 카메라 모듈의 상기 하우징을 덮으며 상기 인쇄회로 기판에 접하는, 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈이다.

상기 이미지센서는 상기 인쇄회로기판(30)에 표면실장되는 것으로, 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS: Completementary Metal-Oxide Semiconductor)센서 또는 전하 결합 소자(CCD : Charge Coupled Device)센서로 형성될 수 있고, 상기 인쇄회로기판(30)은 단층 또는 다층의 기판으로 이루어질 수 있으며, 세라믹기판, 금속기판, 가요성 기판 등이 사용될 수 있다. 이때, 상기 이미지센서의 상부에는 이미지센서로 입사되는 적외선을 차단할 수 있는 적외선 필터가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 적외선 필터는 일면에 적외선 차단층이 형성된 글라스 형태의 적외선 차단필터이다.

상기 하우징(20)은 상부에 원통 형상의 경통부가 형성되고 하부는 다면체 기둥 또는 원통형으로 형성되며, 경통부에는 렌즈부가 내장되어있다.

본 발명에서 리플로우 공정이란, 세트(set)용 인쇄회로기판(60)에 부품을 실장하여 세트용 인쇄회로기판(60)과 부품의 전기적 접속을 행하기 위하여 고온의 열원을 가하여 솔더 페이스트(Solder Paste)를 용융하여 세트용 인쇄회로기판(60)에 부품을 안정되게 접합하는 기술 공정이며, FPCB(Flexible PCB)와 커넥터가 불필요하여 자재비가 줄고 제조원가 절감이 가능한 장점이 있으나, 고온의 열원을 가할 때 카메라 모듈(1)의 렌즈 성능을 변화시킬 수 있고 이에 대응하여 고가의 광학 수지를 렌즈의 재질로 택하여야 한다.

이에 본 발명에서는 열에 강한 소재로써, 재활용이 가능한 커버(10)를 카메라 모듈(1)에 씌워 리플로우 공정시 그 내부의 온도를 80℃ 이하로 유지하도록 하고 바람직하게는 60℃ 이하로 유지하도록 하여, 일반적인 광학수지를 사용하여도 열 때문에 생기는 변형으로부터 도 2에서 나타낸 카메라 모듈(1)의 렌즈를 보호한다. 상기 광학수지는 고온에 버티는 특성만 특수 광학수지에 비해 못 미칠 뿐 광학특성은 동일한 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 커버(10)는 도 1에서 나타낸 바와 같이, 상기 하우징(20)을 덮으면서 상기 인쇄회로 기판(30)에 장착되며, 형태는 바닥면이 뚫린 다면체 기둥 또는 원통형이지만 이로 제한하는 것은 아니다. 또한 커버(10)의 재질은 리플로우 공정에 대응하기 위하여 커버(10)의 내열 온도가 적어도 200 ℃인 엔지니어링 플라스틱, 세라믹, 광물 중에서 선택된 하나이다. 또한 상기 커버의 재질은 에어로젤의 외면을 엔지니어링 플라스틱이 둘러싸고 있는 것이다. 이는 단열성은 뛰어나지만 미세먼지와 같은 이물질 발생이 있는 에어로젤의 외면을 엔지니어링 플라스틱으로 둘러쌈으로써 이물질 발생을 막기 위한 것이다.

본 발명의 상기 에어로젤(aerogel)은 열ㆍ전기ㆍ소리ㆍ충격 등에 강해 미래세계를 바꿀 물질로 평가받는 신소재이며, 1930년대에 처음 발견된 이후 열ㆍ전기ㆍ소리ㆍ충격 등에 강하고, 무게도 같은 부피의 공기보다 3배밖에 무겁지 않아 미래의 단열재ㆍ충격완충재ㆍ방음재 등으로 주목을 받아 온 신소재이다. 재료는 규소 산화물(SiO₂)이며, 머리카락의 1만 분의 1 굵기인 SiO₂ 실[絲]이 극히 성글게 얽혀 이루어지며, 실과 실 사이에는 공기 분자들이 들어 있는데, 전체 부피의 98%를 공기가 차지한다.

최근에는 에어로젤에 특수 섬유를 첨가해 헝겊처럼 부드러워서 쉽게 깨지지 않고, 짧은 시간에 대량생산이 가능할 수 있는 새로운 에어로젤 기술을 개발하였다. 이 개량 에어로젤은 섭씨 1,100℃에서도 전혀 타지 않고, 충격방지 시트를 놓고 화약을 터뜨려도 전혀 흔적이 남지 않아 유리섬유 등 기존의 건축물 단열재를 대체할 소재로 주목을 받았다. 응용 범위도 재킷처럼 얇은 스키복ㆍ부츠ㆍ장갑, 불에 타지 않는 슈퍼 단열재, 우주복ㆍ우주범선, 충격을 막는 특수 철갑, 어뢰에도 전혀 충격이 없는 충격 방지막 등 다양하다.

특히, 에어로젤은 뛰어난 단열 성능을 보이는데 이는 열전달이 일어나는 세가지 방법인 대류, 전도, 복사를 무력화시키기 때문이다. 공기가 기공을 통하여 순환을 할 수 없기 때문에 대류를 효과적으로 차단하며, 특히 실리카 에어로젤은 실리카가 열전도가 잘 되지 않는 물질이기 때문에 전도도 효과적으로 차단 가능하다. 그리고 탄소 에어로젤은 탄소가 열전달이 일어나는 적외선 복사를 흡수하기 때문에 복사열차단효과도 뛰어나다. 따라서 가장 단열 성능이 좋은 에어로젤은 탄소를 첨가한 실리카 에어로젤이다.

에어로젤은 흡습성으로 인해 건조한 느낌이 나며, 강력한 제습제로 작용한다. 대부분이 공기로 이루어져 있기 때문에 반투명하며, 색깔이 나는 것은 나노 크기의 수지 구조에 의해 파장이 짧은 가시광선의 산란에 기인한다. 이로 인해 어두운 배경에서는 푸르스름한 색이 나타나고, 밝은 배경에서는 흰색이 나타난다.

에어로젤은 그 자체로서는 친수성이지만, 화학처리를 통해 소수성으로 만들 수 있다. 물을 흡수하면, 수축이나 분해와 같은 구조적 변화가 유발되므로, 소수성으로 만들어 이를 방지할 수 있다. 내부까지 소수성 처리를 하면 깊은 크랙이 발생하더라도 에어젤이 분해되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 엔지니어링 플라스틱은 플라스틱 중에서 100℃ 이상의 온도에 견디고, 인장강도 49.0MPa 이상, 굽힘탄성률 2.4GPa이상의 내열성, 고강도, 고치수 안정이 있는 것으로, 나일론, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리에테르술폰, 폴리페니렌술피드 등 많은 종류가 있다. 이들의 공통점은 분자량이 몇 십~몇 백 정도의 저분자(低分子) 물질인 종래의 플라스틱과는 달리, 몇 십만~몇 백만이나 되는 고분자 물질이라는 점이다. 따라서 이 플라스틱은 탄성(彈性)뿐만 아니라 내충격성(耐衝擊性)ㆍ내마모성(耐磨耗性)ㆍ내한성(耐寒性)ㆍ내약품성ㆍ전기절연성(電氣絶緣性) 등이 뛰어나 그 용도도 가정용품ㆍ일반 잡화는 물론, 카메라ㆍ시계부품ㆍ항공기 구조재ㆍ일렉트로닉스 등 각 분야에 걸쳐 사용할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide, PPS), 폴리아미드이미드(Polyamide imide, PAI), 폴리에테르에테르케톤(Polyether Ether Ketone, PEEK), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer, LCP) 중에서 선택된 하나이다.

도 3은 단열용 커버(10)를 구비한 카메라 모듈(1)을 세트(set)용 인쇄회로기판(60)에 실장한 개념도이다. 본 발명의 일구현예에서는 휴대전화기용 인쇄회로기판(60)에 카메라 모듈을 비롯한 기타 회로 부품을 표면실장한 후 리플로우 공정을 거쳐 상기 카메라 모듈 및 기타 회로 부품이 상기 휴대전화기용 인쇄 회로기판(60)과 솔더 조인트(50)를 통해 연결되도록 한다. 상기 기타 회로부품에는 프로세서(Processor), 트랜스시버(transceiver), 전력 증폭기(Power Amplifier), PMIC(Power Management IC), 플래시메모리(Flash Memory), 송신기(Transmitter)등이 포함될 수 있다. 리플로우 공정을 가능하게 하려면 솔더 페이스트(Solder Paste)의 평균 용융온도 235℃ 이상을 견뎌야 한다. 이는 평균 리플로우 공정의 온도가 260 내지 275℃이기 때문이다.

상기 재질로 만든 카메라 모듈 제조용 커버(10)는 리플로우 공정 시 카메라 모듈(1)에 이격없이 맞물리며 단열성을 높여 내부 온도를 80℃를 넘지 않게 한다. 따라서, 열 변형온도가 103 내지 170℃인 일반 광학수지로 제조된 렌즈를 사용해도 렌즈의 왜곡이나 카메라 성능의 변화를 일으키지 않아 카메라 모듈(1)을 표면실장기술(Surface Mount Technology, SMT)이 가능한 부품 형태로 만들어 인쇄회로기판에 장착하는 시간을 줄이고 FPCB(Flexible PCB)와 커넥터가 불필요하여 비용절감이 가능하다. 즉, 상기 단열효과를 가지는 커버로 인해 카메라 모듈의 렌즈를 후속 리플로우 공정에 대비하여 비싼 내열 광학 수지로 만들지 않아도 되며, 또한 리플로우 공정 후에는 상기 커버는 벗겨낸 후 반복 사용 가능하다.

이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.

1. 카메라 모듈
10. 커버
20. 하우징
30. 인쇄회로기판
40. 기타 회로 부품
50. 솔더 조인트
60. 세트(set)용 인쇄회로기판

Claims (5)

1. 단열용 커버를 구비한 카메라 모듈로,
   상기 카메라 모듈은 광 이미지가 입사되는 렌즈부가 내장된 하우징; 및
   상기 렌즈부를 통한 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서가 실장된 인쇄회로 기판을 포함하고, 상기 하우징은 상기 인쇄회로기판에 고정되며,
   상기 단열용 커버는 카메라 모듈의 상기 하우징을 덮으며 상기 인쇄회로 기판에 접하는,
   단열용 커버를 구비한 카메라 모듈.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 렌즈부의 렌즈 재질은 광학수지인,
   단열용 커버를 구비한 카메라 모듈.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 커버는 바닥면이 뚫린 다면체 기둥 또는 원통형의 형태인,
   단열용 커버를 구비한 카메라 모듈.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 커버의 재질은 엔지니어링 플라스틱, 세라믹, 광물, 엔지니어링 플라스틱이 외면을 둘러싼 에어로젤 중에서 선택된 하나인,
   단열용 커버를 구비한 카메라 모듈.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide, PPS), 폴리아미드이미드(Polyamide imide, PAI), 폴리에테르에테르케톤(Polyether Ether Ketone, PEEK), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer, LCP) 중에서 선택된 하나인,
   단열용 커버를 구비한 카메라 모듈.
   

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