KR20150085307A - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장 되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 및 이미지 센서 상측에 배치되는 글래스 기판; 상기 인쇄회로기판에 결합되는 홀더부재; 및 상기 홀더부재에 결합되는 렌즈모듈;을 포함하며, 상기 홀더부재는 측벽에 적어도 하나 이상의 홈;을 더 포함하여, 상기 홈을 통해 상기 인쇄회로기판과 글래스 기판 사이에 형성된 공간부에 언더필을 위한 에폭시를 주입할 수 있다.

Description

카메라 모듈 {Camera module}
본 실시예는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈의 소형화 기술개발에 따라, 모바일 기기는 물론 다양한 전자기기에 카메라 모듈을 설치할 수 있게 되었다. 최근 들어 통신 환경의 개선과 화상 통화가 가능한 모바일 기기가 보편화 됨에 따라, 고화질 화상통화가 가능한 고화소 이미지 센서를 가지는 전면 카메라 모듈의 개발이 요구되고 있다.
이와 같은 카메라 모듈을 소형화 함에 있어, 부피를 줄이기 위한 다양한 공법들이 개발되고 있는데, 최근에는 회로기판에 홀더부재를 직접 결합하고, 이 홀더부재에 렌즈배럴을 나사 결합 등으로 고정 설치한다. 이때, 회로기판에 실장 된 이미지 센서는 복수 개의 솔더 볼과 글래스 기판 등을 CSP 패키징을 통해 표면실장 하여 고정할 수 있다. 이와 같이 조립할 경우, 카메라 모듈은 소형으로 구성할 수는 있으나 솔더 볼 부근에서의 충격이 발생될 경우, 해당 부분의 크랙이 발생되는 경우가 많다.
특히, 최근 스마트 기기들이 고화소 이미지 센서의 채용이 확대되는 추세이며, 특히 LCD의 크기가 증가하게 되면서 전자기기 자체의 중량도 증가하여, 낙하 시 기존 기기들에 비해 큰 충격이 발생될 수 있다. 따라서 솔더 볼 부근에서의 크랙 발생은 물론, 회로기판의 휨 현상이 발생될 수도 있어 신뢰성 향상을 위한 추가 공정을 필요로 한다.
본 실시예는 내 충격성 향상을 위해 구조가 개선된 홀더부재를 가지는 카메라 모듈을 제공한다.
본 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장 되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 및 이미지 센서 상측에 배치되는 글래스 기판; 상기 인쇄회로기판에 결합되는 홀더부재; 및 상기 홀더부재에 결합되는 렌즈모듈;을 포함하며, 상기 홀더부재는 측벽에 적어도 하나 이상의 홈;을 더 포함하여, 상기 홈을 통해 상기 인쇄회로기판과 글래스 기판 사이에 형성된 공간부에 언더필을 위한 에폭시를 주입할 수 있다.
상기 홈은 상기 홀더부재의 양 측벽에 대칭이 되도록 배치될 수 있다.
상기 홈은 상기 이미지 센서의 중심과 나란하게 배치되어, 상기 홈을 중심으로 홀더부재와 인쇄회로기판의 접착부재 도포구간이 분리될 수 있다.
상기 이미지 센서는 CSP 공정으로 상기 인쇄회로기판에 실장 될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 R-FPCB(Rigid-Flex Printed Circuit Board)로 마련될 수 있다.
상기 글래스 기판은 일단은 상기 이미지 센서와 통전 가능하게 연결되고 타단은 상기 인쇄회로기판과 연결될 수 있다.
상기 글래스 기판은 적외선 차단층을 포함할 수도 있다.
상기 글래스 기판과 인쇄회로기판은 솔더 볼 및 골드 범프 중 어느 하나로 연결될 수 있다.
상기 렌즈모듈은 상기 홀더부재에 나사 결합될 수 있다.
상기 렌즈모듈은 적어도 한 장 이상의 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈의 광축과 상기 이미지 센서의 중심이 정렬될 수 있다.
상기 렌즈모듈은 상기 이미지 센서에 대하여 고정 초점을 가질 수 있다.
상기 인쇄회로기판과 홀더부재는 접착부재로 접착 고정되며, 상기 접착부재는 열 경화성 에폭시 및 자외선 경화성 에폭시(UV curing epoxy) 중 어느 하나일 수 있다.
고화소 이미지 센서를 기존의 CSP(chip scale package) 공정 또는 플립칩 공정으로 인쇄회로기판과 연결할 때, 홀더부재의 측면에 언더필 공정을 위한 홈을 형성하여, 이 홈을 통해 언더필 에폭시를 주입하는 언더필 공정을 수행할 수 있어, 인쇄회로기판의 크기는 최소화하면서 충격 발생시 솔더 볼 부근에서의 크랙 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 홈을 좌우 또는 대칭으로 형성하므로, 홀더부재의 접착 공정 후에 양 측면으로부터 언더필 에폭시를 충진 할 수 있어, 충진된 에폭시로 인해 홀더부재의 인쇄회로기판 접착력이 향상된다.
도 1은 본 실시예 의간 카메라 모듈의 개략적인 사시도,
도 2는 도 1의 홀더부재의 사시도,
도 3은 도 1의 단면도, 그리고,
도 4는 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 평면도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 실시예 의간 카메라 모듈의 개략적인 사시도, 도 2는 도 1의 홀더부재의 사시도, 도 3은 도 1의 단면도, 그리고, 도 4는 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 평면도 이다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 카메라 모듈은 인쇄회로기판(10)과 이미지 센서(11)를 포함한다.
인쇄회로기판(10)에는 CSP 공정으로 상기 이미지 센서(11)가 실장 될 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(10)에는 소자부품이 설치될 수도 있다. 소자부품은 상기 이미지 센서(11)의 이미지 데이터 처리를 위한 제어부일 수도 있고, 노이즈 제거 등을 위한 능동 및 수동소자일 수도 있다.
인쇄회로기판(10)은 카메라 모듈이 실장되는 모바일 기기와 같은 외부 장치와의 연결을 위해 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 단자 소켓을 가지는 커넥터(15)와 케이블(14)로 연결될 수 있다. 커넥터(15)와 소켓의 형상 및 종류는 다양하게 구성 가능하다.
이미지 센서(11)에 사용되는 반도체 소자는 고체촬상소자(Charged Coupled Device, CCD) 또는 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)로, 광전 변환소자와 전하결합소자를 사용하여 사람이나 사물의 이미지를 촬영하여 전기적인 신호를 출력하는 반도체 소자이다. 이러한 이미지 센서(11)에 사용되는 반도체 소자는 산업용, 군사용 등 매우 다양한 응용분야를 가지고 있으며 최근 디지털 카메라나 스마트폰 등과 같은 모바일 기기에 탑재되기 시작하면서 그 수요가 급격히 증가하였다.
이미지 센서(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 유효화상 영역과 다수 개의 단자부를 포함한다. 유효화상 영역은 직사각형상으로 마련된다. 즉, 유효화상 영역은 제 1 변과 제 2 변으로 형성되는데 제 1 변보다 제 2 변이 더 길게 형성된다. 제 1 변 및 제 2 변의 길이 비율은 다양하게 구성될 수 있으나, Full-HD 지원을 위해 제 2 변과 제 1 변의 길이의 비율은 16:9로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 필요할 경우 다른 비율로 형성될 수도 있다.
단자부는 유효화상 영역의 바깥쪽에 형성된다. 단자부는 다수 개가 형성될 수 있으며, 이미지 센서(11)의 제어신호 인가 및 전원인가 등을 위해 마련된다. 단자부는 패드(pad) 또는 배선 패턴으로 연결될 수 있다. 단자부는 도 3에 도시된 바와 같이 후술할 글래스 기판(12)과 통전성부재(13)로 통전 가능하게 연결된다. 이들의 연결 구조는 뒤에 다시 설명한다. 또한, 상기 단자부는 도 4에 도시된 바와 같이 유효화상 영역의 제 1 변 바깥쪽에 배치될 수 있다. 이때, 제 2 변을 포함하여 제 1 변의 바깥쪽 이외에는 단자부가 형성되지 않는다. 한편, 상기 제 1 변은 상기 인쇄회로기판(10)의 긴 변과 평행하게 설치 되므로, 상기 단자부는 인쇄회로기판(10)의 긴 변과 근접한 위치에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 카메라 모듈의 이미지 센서(11)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(10)에 CSP 공정으로 실장 될 수 있다.
CSP 공정은 칩 크기의 1.2배 이하 또는 솔더 볼의 피치가 0.8mm 인 패키지를 칭하는 것으로, 이미지 센서(11)는 패키지의 형태로 글래스 기판(12)과 결합되며, 상기 글래스 기판(12)상에 형성된 금속 재질의 배선 패턴 및 상기 배선 패턴을 보호하는 패시베이션층(Passivation Layer)(미도시)으로 센서모듈을 구성할 수 있다. 또한, 상기 센서모듈(40) 하부에는 솔더 볼이 형성될 수 있으며, 상기 이미지 센서(11) 하부에 솔더 볼이 형성될 수도 있다. 상기 솔더 볼을 통해 상기 인쇄회로기판(10)과 연결될 수 있다.
상기 글래스 기판(12)은 이미지 센서(11)의 상측에 배치될 수 있다. 글래스 기판(12)은 도 3에 도시된 바와 같이, 통전성부재(13)로 인쇄회로기판(10)과 통전 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 인쇄회로기판(10)은 R-FPCB(Rigid-Flex Printed Circuit Board)이거나 PCB 또는 세라믹 기판 일수 있다. 이때, 상기 통전성부재(13)는 솔더 볼 또는 골드 비드 등 다양한 재질로 형성 가능하다.
상기 글래스 기판(12)은 표면에 적외선 차단층(미도시)이 형성될 수도 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 바닥면 또는 중간에 형성될 수도 있다. 또한, 상기 적외선 차단층은 필름을 부착하거나, 코팅을 통해 형성할 수도 있다. 또한, 추가적으로 AR 코팅(anti-reflective coating, 무반사 코팅) 또는 AG코팅(anti-glare coating, 난반사 코팅)이 될 수도 있다.
홀더부재(20)는 상기 인쇄회로기판(10)의 상부면에 결합되며, 렌즈모듈(30)은 홀더부재(20)에 나사 결합될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며 렌즈모듈(30)을 홀더부재(20)와 일체로 형성하는 것도 가능하다.
즉, 렌즈모듈(30)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 외주면에는 나사산(32)이 형성되고, 내부에 적어도 한 장 이상의 렌즈가 설치될 수 있다. 따라서 홀더부재(20)의 내주면에 형성된 암 나사산(22)(도 2 참조)에 상기 나사산(32)이 나사 결합되어 렌즈와 이미지 센서(11) 사이의 초점을 조정할 수 있다. 이와 같은 방식으로 광학계가 형성된 카메라 모듈을 포커싱 조정 방식(focusing type) 카메라 모듈이라고 한다.
한편, 도시하지는 않았으나 상기 렌즈모듈(30)을 홀더부재(20)와 일체로 구성하는 것도 가능하다. 즉, 홀더부재(20)를 사출 성형할 때, 상기 렌즈모듈(30)을 삽입한 상태로 인서트 사추할 수도 있고, 복수 매의 렌즈들을 상기 홀더부재(20)의 내측에 직접 체결하여 구성할 수도 있다. 이와 같은 방식의 광학계를 가지는 카메라 모듈은 초점 무조정 방식(focusing free type) 카메라 모듈이라고 한다.
상기 렌즈모듈(30)은 적어도 한 장 이상의 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈의 광축과 상기 유효화상 영역의 중심이 정렬될 수 있다. 일반적으로 이미지 센서(11) 의 중심과 유효화상 영역의 중심은 일치 하지 않는다. 이는 설계적으로 단자부와 회로 패턴의 형성에 따른 레이아웃에 따라 이미지 센서(11)의 크기가 변경될 수 있기 때문이다. 반면, 정상적으로 카메라 모듈이 작동하기 위해서는 유효화상 영역은 반드시 렌즈모듈(30)의 광축과 중심 정렬되어야 한다.
한편, 상기 렌즈모듈(30)은 상기 이미지 센서(11)에 대하여 고정 초점을 가지도록 형성될 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 도시하지는 않았으나, 상기 이미지 센서(11)에 대하여 오토 포커싱 기능을 수행하는 액츄에이터를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 홀더부재(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(10)과 접착부재(50)로 고정될 수 있다. 상기 접착부재는 열 경화성 에폭시 및 자외선 경화성 에폭시(UV curing epoxy) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 홀더부재(20)에는 언더필을 위한 에폭시(200)를 주입하기 위한 홈(100)이 형성될 수 있다.
홈(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 홀더부재(20)의 바닥면에 개구를 형성할 수 있도록 형성될 수 있는데, 도 3에 도시된 단면도에서 볼 수 있듯이, 좌우 대칭이 되도록 형성될 수 있다.
홈(100)의 높이는 최대한 낮게 형성되는 것이 좋은데, 도 3의 단면도에 도시된 바와 같이 글래스 기판(12)의 바닥면과 대응되거나 이보다 다소 높게 형성될 수 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 홀더부재(20)와 인쇄회로기판(10)은 홈(100)이 형성된 부분을 중심으로 분리된 접착부재 도포영역을 구비하여, 상기 접착부재(50)가 홀더부재(20)와 인쇄회로기판(10)의 상하 테두리 부분에 도포될 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(10)과 홀더부재(20)의 상기 홈(100)과 대응되는 홈 영역(60)에는 접착부재(50)가 도포되지 않을 수 있으며, 또한, 이후에 언더필을 위한 에폭시(200) 등으로 채워질 수 있다..
또한, CSP 공정으로 글래스 기판(12)이 실장 된 이미지 센서(11)와 인쇄회로기판(10) 등이 상기 홈(100)을 통해 외부에 노출될 수 있어, 상기 홈(100)에 미도시된 니들(needle)을 삽입하거나, 에폭시(200)를 언더필 하여 상기 틈새에 주입하여 채워줄 수 있다.
이와 같이 상기 홈에 에폭시(200)를 주입하여 채워주면, 그 공간부가 에폭시(200)로 메우어질 수 있다. 따라서 외부 충격 발생 시 에폭시(200)가 충격을 흡수하여 인쇄회로기판(10)의 휨을 방지할 수 있으며, 홀더부재(20)와 인쇄회로기판(10)의 접착 강도를 향상시킬 수도 있다. 따라서 충격 테스트 시 솔더 볼 등과 같은 통전성 부재(13) 및 그 주변의 크랙 방지가 가능하다.
한편, 상기 홈(100)은 상기 에폭시(200)에 의해 완전히 메우어질 수도 있고, 일부만이 실링 되어도 무방하다. 상기 인쇄회로기판(10)과 글래스 기판(12)은 CSP 공정을 통해 완전히 실링 된 상태로 조립이 완료되므로, 이물에 의한 영향을 거의 받지 않기 때문이다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 홈(100)은 이미지 센서(11)의 중심에 대하여 좌우 대칭을 이루도록 형성될 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 필요할 경우 홈(100)의 형성 위치는 좌우 비대칭이 될 수도 있다.
이상에서 본 실시예에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하고, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 실시예의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10; 인쇄회로기판 11; 이지미 센서
12; 글래스 기판 13; 통전성 부재
20; 홀더부재 30; 렌즈모듈
100; 홈 200; 에폭시

Claims (12)

  1. 이미지 센서가 실장 되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 및 이미지 센서 상측에 배치되는 글래스 기판;
    상기 인쇄회로기판에 결합되는 홀더부재; 및
    상기 홀더부재에 결합되는 렌즈모듈;을 포함하며,
    상기 홀더부재는,
    측벽에 적어도 하나 이상의 홈;을 더 포함하여, 상기 홈을 통해 상기 인쇄회로기판과 글래스 기판 사이에 형성된 공간부에 언더필을 위한 에폭시를 주입하는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은,
    상기 홀더부재의 양 측벽에 대칭이 되도록 배치되는 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은,
    상기 이미지 센서의 중심과 나란하게 배치되어, 상기 홈을 중심으로 홀더부재와 인쇄회로기판의 접착부재 도포구간이 분리되는 카메라 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 CSP 공정으로 상기 인쇄회로기판에 실장 되는 카메라 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 R-FPCB(Rigid-Flex Printed Circuit Board)인 카메라 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 글래스 기판은 일단은 상기 이미지 센서와 통전 가능하게 연결되고 타단은 상기 인쇄회로기판과 연결되는 카메라 모듈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 글래스 기판은 적외선 차단층을 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 글래스 기판과 인쇄회로기판은 솔더 볼 및 골드 범프 중 어느 하나로 연결되는 카메라 모듈.

  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈모듈은 상기 홀더부재에 나사 결합되는 카메라 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 렌즈모듈은 적어도 한 장 이상의 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈의 광축과 상기 이미지 센서의 중심이 정렬되는 카메라 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈모듈은 상기 이미지 센서에 대하여 고정 초점을 가지는 카메라 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 홀더부재는 접착부재로 접착 고정되며,
    상기 접착부재는 열 경화성 에폭시 및 자외선 경화성 에폭시(UV curing epoxy) 중 어느 하나인 카메라 모듈.
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