KR20170129506A - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20170129506A
KR20170129506A KR1020160060304A KR20160060304A KR20170129506A KR 20170129506 A KR20170129506 A KR 20170129506A KR 1020160060304 A KR1020160060304 A KR 1020160060304A KR 20160060304 A KR20160060304 A KR 20160060304A KR 20170129506 A KR20170129506 A KR 20170129506A
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박재근
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Abstract

실시예는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 제1 인쇄회로기판; 상기 제1 인쇄회로기판 상에 이격되어 배치되는 제1 접착부재; 상기 제1 접착부재 상에 하부 가장자리가 접착되는 제2 인쇄회로기판; 상기 제2 인쇄회로기판의 하부에 결합되어 제1 접착부재 사이에 배치되는 이미지 센서; 상기 제2 인쇄회로기판의 상부에 배치되는 필터; 및 상기 제2 인쇄회로기판의 상부 가장자리에 배치되는 하우징을 포함한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}
실시예는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈의 소형화가 가능해 지면서, 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.
일반적으로 전면 카메라 모듈은 모바일 기기의 베젤 부분에 배치 된다. 그런데, 고화소 이미지 센서를 가지는 전면 카메라 모듈은 저화소 이미지 센서를 가지는 기존의 전면 카메라 모듈에 비해 크기가 크다. 따라서 고화질 화상통화 구현을 위해 고화소 이미지 센서를 가지는 전면 카메라 모듈을 설치하게 되면, 모바일 기기의 베젤의 크기가 커져 기기 소형화 및 베젤 사이즈 축소가 어렵다.
실시예는 카메라 모듈의 크기를 소형화하고, 광학적 틸트(tilt)를 방지할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 제1 인쇄회로기판; 상기 제1 인쇄회로기판 상에 이격되어 배치되는 제1 접착부재; 상기 제1 접착부재 상에 하부 가장자리가 접착되는 제2 인쇄회로기판; 상기 제2 인쇄회로기판의 하부에 결합되어 제1 접착부재 사이에 배치되는 이미지 센서; 상기 제2 인쇄회로기판의 상부에 배치되는 필터; 및 상기 제2 인쇄회로기판의 상부 가장자리에 배치되는 하우징을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징 하단면의 중심선은 상기 제1 접착부재의 중심선과 수직 방향으로 일치하는 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 접착부재는 솔더 볼일 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 인쇄회로기판의 상면과 상기 하우징의 하단면 사이에 제2 접착부재가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 접착부재는 열 경화성 에폭시 또는 자외선 경화성 에폭시(UV curing epoxy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 인쇄회로기판에는 상기 하우징의 하단부가 삽입되는 홈부가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 인쇄회로기판의 상부 외측에는 상기 하우징의 외측 하단부와 맞닿는 돌출부가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 이미지 센서는 상기 제2 인쇄회로기판에 플립칩 본딩될 수 있다.
예를 들어, 상기 필터의 표면에 적외선 차단층이 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징의 내측에 결합되어 적어도 하나의 렌즈가 배치되는 렌즈 홀더를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 인쇄회로기판의 가장자리에 배치되는 수동소자를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 카메라 모듈의 크기를 소형화할 수 있고, 고화소 이미지를 구현할 수 있다.
도 1a와 도 1b는 제1 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 3은 제3 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly) 접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1a와 도 1b는 제1 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 단면도이고, 도 2는 제2 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 단면도이며, 도 3은 제3 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 1a 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)은 제1 인쇄회로기판(110), 제1 접착부재(120), 제2 인쇄회로기판(130), 이미지 센서(140), 필터(150) 및 하우징(160)을 포함할 수 있다.
제1 인쇄회로기판(110)은 R-FPCB(Rigid-Flex Printed Circuit Board)이나 PCB 또는 세라믹 기판 등으로 구비될 수 있다.
제1 인쇄회로기판(110) 상에는 제1 접착부재(120)가 배치될 수 있고, 제1 접착 부재(120)들은 서로 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 이격된 거리는 후술할 이미지 센서(140)가 배치될 수 있는 공간이 확보될 수 있도록 이미지 센서(140)의 폭보다 넓을 수 있다.
제2 인쇄회로기판(130)이 제1 접착부재(120) 상에 배치될 수 있는데, 제2 인쇄회로기판(130)은 제1 접착부재(120) 상에 제2 인쇄회로기판(130)의 하부 가장자리가 접착되어 배치될 수 있다.
이미지 센서(140)는 제2 인쇄회로기판(130)의 하부에 결합되어 제1 접착부재(120) 사이에 배치될 수 있다.
이미지 센서(140)는 입사되는 광을 집광하여 영상신호를 생성하는 것으로, 이미지 센서(140)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 소자일 수 있다.
이미지 센서(140)는 도 1a 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제1 인쇄회로기판(110)에 CSP 공정으로 실장 될 수 있다.
CSP 공정은 칩 크기의 1.2배 이하 또는 솔더 볼의 피치가 0.8mm인 패키지를 칭하는 것으로, 이미지 센서(140)는 패키지의 형태로 필터(150), 필터(150) 상에 형성된 금속 재질의 배선 패턴(미도시) 및 배선 패턴(미도시)을 보호하는 패시베이션층(Passivation Layer)(미도시)으로 모듈화될 수 있다.
이미지 센서(140)가 제2 인쇄회로기판(130)의 하부에서 결합되어 이미지 센서(140)은 제1 인쇄회로기판(110)의 상부에 이격되어 배치되고, 이미지 센서(140)와 제1 인쇄회로기판(110) 사이에 공간이 형성될 수 있다.
필터(150)는 제2 인쇄회로기판(130)의 상부에 배치될 수 있다.
필터(150)는 글래스 재질로 이루어질 수 있고, 글래스 기판으로 구비될 수 있다.
종래의 카메라 모듈에서 하우징은 제1 인쇄회로기판의 가장자리에 배치되는 수동소자를 포위하도록 제1 인쇄회로기판의 가장자리에 배치되었다. 이와 같이 제1 인쇄회로기판 상에 하우징이 배치되면, 카메라 모듈의 크기를 소형화하는데 한계가 있다.
본 실시예에서는, 하우징(160)이 제2 인쇄회로기판(130)의 상부 가장자리에 배치될 수 있다.
여기서, 하우징(160) 하단면의 중심선(C)은 제1 접착부재(120)의 중심선(C')과 수직 방향으로 일치하는 영역에 배치될 수 있다.
이미지 센서(140)가 실장되는 제2 인쇄회로기판(130) 상에 렌즈홀더(180)가 체결되는 하우징(160)이 배치됨으로 광학적 틸트(tilt)를 방지할 수 있어 고화소 이미지를 구현할 수 있다.
제1 접착부재(120)는 솔더 볼일 수 있다. 그리고, 솔더 볼의 높이가 너무 낮으면, 이미지 센서(140)가 배치될 공간이 협소하게 될 수 있다. 또한, 솔더 볼의 높이가 너무 높으면 솔더 볼 상에 접착되는 제2 인쇄회로기판(130) 상에 하우징(160)이 배치되었을 때 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 전체 높이가 늘어날 수 있다.
따라서, 제1 접착부재(120)의 높이는 이미지 센서(140)가 배치될 수 있는 공간을 확보하면서 카메라 모듈의 최소 높이를 유지할 수 있는 높이로 형성될 수 있다.
제2 인쇄회로기판(130)의 상면과 하우징(160)의 하단면 사이에 제2 접착부재(170)가 배치될 수 있는데, 제2 접착부재(170)는 열 경화성 에폭시 또는 자외선 경화성 에폭시(UV curing epoxy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2 인쇄회로기판(130)에는 하우징(160)의 하단부가 삽입되는 홈부(132)가 형성될 수 있다.
홈부(132)의 내측면과 바닥면에는 제2 접착부재(170)이 배치되어 하우징(160)의 하단부를 홈부(132)에 접착 및 고정시켜 줄 수 있다.
홈부(132)에 하우징(160)의 하단부가 삽입되어 결합되므로 하우징(160)의 하단부가 홈부(132)에 삽입된 높이만큼 하우징(160)의 높이를 낮출 수 있는 이점이 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 인쇄회로기판(130)의 상부 외측에는 하우징(160)의 외측 하단부와 맞닿는 돌출부(134)가 형성될 수 있다.
돌출부(134)의 높이는 제2 접착부재(170)의 두께보다 두껍게 형성되어 제2 접착부재(170)가 제2 인쇄회로기판(130)의 외측으로 새어나가는 것을 막아줄 수 있다.
도 1a 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 이미지 센서(140)는 제2 인쇄회로기판(130)에 플립칩 본딩될 수 있다.
플립칩 공정으로 이미지 센서(140)를 제2 인쇄회로기판(130)에 실장 할 경우, 제2 인쇄회로기판(130)은 세라믹 다층 기판일 수 있다.
플립칩 공정이란 전극패턴 또는 이너 리드(inner lead)에 솔더 볼 등과 같은 통전부재로 돌출부를 만들고, 제2 인쇄회로기판(130)에 이미지 센서(140)와 같은 칩(chip)을 올릴 때, 전기적으로 연결될 수 있도록 연결하는 공정이다.
따라서 기존의 와이어 본딩에 비해 연결을 위한 공간을 절약할 수 있다. 특히, 플립칩 범핑(Flip Chip Bumping)의 경우, 일반적으로 UBM(Under Bump Metallurgy)이라고 칭하기도 하는데, 반도체 칩의 AL 또는 Cu, 전극 상에 직접 Solder 또는 Au Bump를 형성하기 어렵기 때문에 접착이 용이하고 칩으로의 확산을 방지하도록 전극과 범프(Bump) 사이에 형성하는 다층 금속층으로 접합층, 확산방지층, 가용성층(Wettable layer)의 세가지 층으로 구성될 수도 있다. 플립칩 연결 공정의 경우, 공지된 기술이므로 추가 설명은 생략한다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 필터(150)의 표면에 적외선 차단층(125)이 배치될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 도 1b에 도시한 바와 같이, 필터(150)의 바닥면에 배치될 수 있고, 또는 필터(150)의 중간에 형성될 수도 있다. 또한, 적외선 차단층(125)은 필름형태로 필터(150)에 부착하거나, 코팅을 통해 형성할 수도 있다. 또한, 추가적으로 AR(안티글래어) 코팅이 될 수도 있다.
적외선 차단층(125)은 이미지 센서(140)가 감지할 수 있는 빛의 영역을 최적화할 수 있다. 즉, 인간이 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역(400-700nm) 이외의 근적외선 영역(~1150nm)까지 이미지 센서(140)가 감지하게 되면, 이미지 센서(140)가 포하될 수 있다. 따라서, 적외선 차단층(125)은 인입되는 광신호를 필터링하여 이미지 센서(140)로 제공할 수 있다.
이러한 적외선 차단층(125)은 다양한 방식에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 적외선 차단층(125)은 진공박막증착 기술에 의해 제조될 수 있다. 이는, 예를 들어, 유리기판에 굴절률이 서로 다른 2가지 물질들(예컨대, TiO2/SiO2 또는 Nb2O5/SiO2)을 교대로 증착(예컨대, 30 내지 40층)시킴으로써 제조될 수 있다. 따라서, 이러한 방식을 통해 제작된 적외선 차단층(125)은 가시광선 영역은 투과시키고 근적외선 영역은 반사시킬 수 있다. 즉, 인입되는 적외선을 반사하는 적외선 차단층(125)은 복수의 레이어들로 이루어져 각각 적층함으로써 구현될 수 있다. 적외선 차단층(125)은 이러한 레이어들 중 인접한 레이어들의 굴절률을 서로 상이하게 하여 각각의 층들에서 반사된 적외광들이 서로 상쇄 간섭(destructive interference)하여 소멸되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 적외선 차단 물질들은 TiO2, ZrO2, Ta2O6, Nb2O5 등의 고굴절률 물질과 iO2, MgF2 등의 저굴절률 물질들이 있으며, 이들을 멀티레이어로 적층함으로써 적외선 차단층이 생성될 수 있다.
적외선 차단층(125)은 근적외선 영역을 흡수함으로써 근적외선 영역의 광을 차단할 수도 있다. 이러한 적외선 차단층(125)의 경우, 측면에서 인입되는 광의 필터링이 양호할 수 있다. 적외선 흡수 물질로는, 예를 들어, 구리(銅) 이온 등의 색소를 분산시킨 청색 유리를 들 수 있다. 또는, 적외선 차단층(125)은 적외선을 반사하는 반사체와 적외선을 흡수하는 흡수체들을 조합하여 생성될 수도 있다.
필터(150)에 적외선 차단층(125)이 배치되면, 카메라 모듈에 별도의 적외선 차단 필터를 설치하지 않더라도, 필터(150)가 적외선 차단 필터의 역할을 수행할 수 있다. 이와 같이 필터(150)에 적외선 차단층(125)이 형성되면, 별도로 적외선 차단 필터를 설치할 필요가 없기 때문에 카메라 모듈을 소형화할 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)은 하우징(160)의 내측에 결합되는 렌즈 홀더(180)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 렌즈 홀더(180)에는 적어도 하나의 렌즈(182)가 배치될 수 있다.
렌즈 홀더(180)는 하우징(160)과 나사결합될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며 하우징(160)은 렌즈 홀더(180)와 일체로 형성하는 것도 가능하다.
렌즈 홀더(180)의 외주면에는 나사산(181)이 형성되고, 내부에 적어도 한 장 이상의 렌즈(182)가 배치될 수 있다. 그리고, 하우징(160)의 내주면에 형성된 암 나사산(161)에 상기 나사산(811)이 나사 결합되어 렌즈(182)와 이미지 센서(140) 사이의 초점을 조정할 수 있다. 이와 같은 방식으로 광학계가 형성된 카메라 모듈을 포커싱 조정 방식(focusing type) 카메라 모듈이라고 한다.
한편, 도시하지는 않았으나 하우징(160)을 렌즈 홀더(180)와 일체로 구성하는 것도 가능하다. 즉, 하우징(160)을 사출 성형할 때, 렌즈 홀더(180)를 삽입한 상태로 인서트 사출할 수도 있고, 복수 개의 렌즈들(182)을 렌즈 홀더(180)의 내측에 직접 체결하여 구성할 수도 있다. 이와 같은 방식의 광학계를 가지는 카메라 모듈은 초점 무조정 방식(focusing free type) 카메라 모듈이라고 한다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 제1 인쇄회로기판(110) 상에 배치되는 수동소자(190)를 더 포함할 수 있다.
수동소자(190)는 제1 인쇄회로기판(110)의 가장자리에 배치될 수 있고, 이미지 센서(140)의 이미지 데이터 처리를 위한 제어부 또는 노이즈 제거 등의 역할을 할 수 있다.
또한, 수동소자(190)는 제1 인쇄회로기판(110) 상에 표면실장(SMT: Surface Mount Technology)될 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 카메라 모듈은 제1 인쇄회로기판의 최외곽에 배치되던 하우징을 제1 인쇄회로기판의 내측에 배치되는 제2 인쇄회로기판 상에 배치되도록 함으로써, 카메라 모듈의 크기를 소형화할 수 있고, 이미지 센서가 실장되는 제2 인쇄회로기판 상에 렌즈홀더가 체결되는 하우징이 배치됨으로 광학적 틸트(tilt)를 방지할 수 있어 고화소 이미지를 구현할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100A, 100B, 100C: 카메라 모듈 110: 제1 인쇄회로기판
120: 제1 접착부재 130: 제2 인쇄회로기판
132: 홈부 134: 돌출부
140: 이미지 센서 150: 필터
160: 하우징 170: 제2 접착부재
180: 렌즈 홀더 190: 수동소자

Claims (11)

  1. 제1 인쇄회로기판;
    상기 제1 인쇄회로기판 상에 이격되어 배치되는 제1 접착부재;
    상기 제1 접착부재 상에 하부 가장자리가 접착되는 제2 인쇄회로기판;
    상기 제2 인쇄회로기판의 하부에 결합되어 제1 접착부재 사이에 배치되는 이미지 센서;
    상기 제2 인쇄회로기판의 상부에 배치되는 필터; 및
    상기 제2 인쇄회로기판의 상부 가장자리에 배치되는 하우징을 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징 하단면의 중심선은 상기 제1 접착부재의 중심선과 수직 방향으로 일치하는 영역에 배치되는 카메라 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 접착부재는 솔더 볼인 카메라 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 인쇄회로기판의 상면과 상기 하우징의 하단면 사이에 제2 접착부재가 배치되는 카메라 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 접착부재는 열 경화성 에폭시 또는 자외선 경화성 에폭시(UV curing epoxy) 중 적어도 하나를 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 인쇄회로기판에는 상기 하우징의 하단부가 삽입되는 홈부가 형성되는 카메라 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 인쇄회로기판의 상부 외측에는 상기 하우징의 외측 하단부와 맞닿는 돌출부가 형성되는 카메라 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 제2 인쇄회로기판에 플립칩 본딩되는 카메라 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 필터의 표면에 적외선 차단층이 배치되는 카메라 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 내측에 결합되어 적어도 하나의 렌즈가 배치되는 렌즈 홀더를 더 포함하는 카메라 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 인쇄회로기판의 가장자리에 배치되는 수동소자를 더 포함하는 카메라 모듈.
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