KR20220023509A - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

실시 예의 카메라 모듈은, 렌즈부, 렌즈부와 광축으로 정렬된 이미지 센서, 이미지 센서가 배치된 제1 캐비티를 갖는 메인 기판, 메인 기판 및 이미지 센서 각각의 배면에 배치되고, 이미지 센서 및 메인 기판 각각의 배면 중 적어도 일부를 노출하는 제2 캐비티를 포함하는 방열부 및 제2 캐비티에 배치되어 이미지 센서 및 메인 기판 각각의 노출된 배면을 전기적으로 서로 연결하는 와이어를 포함한다.

Description

카메라 모듈{Camera module}

실시 예는 카메라 모듈에 관한 것이다.

휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능[광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등]을 갖는 카메라 모듈을 원하고 있다.

카메라 모듈에서 사용되는 이미지 센서가 고화소를 갖게 됨에 따라, 이미지 센서의 크기도 대형화되고 있다. 또한, 렌즈의 구경 대비 액츄에이터의 크기는 소형화되고, 일반적인 카메라 모듈에서는 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 열을 외부로 방출하기 위해 방열판을 이미지 센서의 아래에 부착함으로 인해, 카메라 모듈의 전체 높이가 증가할 수 있어, 카메라 모듈을 소형화시킴에 있어 제약이 따른다.

실시 예는 우수한 방열 특성을 가지면서도 전체적인 부피가 작은 카메라 모듈을 제공한다.

일 실시 예에 의한 카메라 모듈은, 렌즈부; 상기 렌즈부와 광축으로 정렬된 이미지 센서; 상기 이미지 센서가 배치된 제1 캐비티를 갖는 메인 기판; 상기 메인 기판 및 상기 이미지 센서 각각의 배면에 배치되고, 상기 이미지 센서 및 상기 메인 기판 각각의 상기 배면 중 적어도 일부를 노출하는 제2 캐비티를 포함하는 방열부; 및 상기 제2 캐비티에 배치되어 상기 이미지 센서 및 상기 메인 기판 각각의 노출된 상기 배면을 전기적으로 서로 연결하는 와이어를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 이미지 센서의 상기 배면은 상기 방열부와 직접 접할 수 있다.

예를 들어, 상기 광축과 나란한 방향으로, 상기 메인 기판의 두께는 상기 이미지 센서의 두께 이하일 수 있다.

예를 들어, 상기 카메라 모듈은, 상기 제2 캐비티에 매립되어 상기 와이어를 감싸는 수지부를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 카메라 모듈은, 상기 광축에서 상기 렌즈부와 상기 이미지 센서 사이에 배치된 필터를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 카메라 모듈은, 상기 메인 기판 위에 배치되며, 상기 렌즈부가 배치된 상부 구조물을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 카메라 모듈은, 상기 메인 기판의 상기 배면의 반대측 전면에 배치된 회로 소자를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 카메라 모듈은, 상기 상부 구조물과 상기 메인 기판의 상기 전면 사이에서 상기 회로 소자의 주변에 배치되고 열 전도성을 갖는 보강 부재를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 필터는 상기 이미지 센서의 상기 배면의 반대측 전면과 접하여 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 광축과 수직한 방향으로, 상기 필터의 크기는 상기 이미지 센서의 크기보다 작을 수 있다.

예를 들어, 상기 필터는 상기 이미지 센서와 상기 광축과 나란한 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 상부 구조물은 상기 렌즈부가 장착된 렌즈 장착부; 및 상기 메인 기판의 상기 배면의 반대측 전면과 상기 렌즈 장착부 사이에 배치되어 상기 필터를 지지하는 필터 지지부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 광축과 수직한 방향으로, 상기 필터의 크기는 상기 이미지 센서의 크기보다 더 클 수 있다.

예를 들어, 상기 상부 구조물은 상기 렌즈부를 지지하는 홀더 및 렌즈 배럴을 포함하거나, 상기 렌즈부를 수용하는 하우징을 포함하거나, 상기 렌즈부를 상기 광축과 나란한 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 카메라 모듈은 크기가 작으면서도 우수한 방열 특성을 갖는다.

또한, 본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시 예에 의한 카메라 모듈의 결합 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈의 분해 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 카메라 모듈의 저면도를 나타낸다.
도 4는 다른 실시 예에 의한 카메라 모듈의 결합 단면도를 나타낸다.
도 5는 또 다른 실시 예에 의한 카메라 모듈의 결합 단면도를 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 일 실시 예에 의한 카메라 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 7은 비교 례에 의한 카메라 모듈의 단면도를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들 간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개이상)”으로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)을 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 또한, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축 및 z축은 서로 교차할 수도 있다. 이하, 편의상 +x축 또는 -x축 방향을 제1 방향이라 칭하고, +y축 또는 -y축 방향을 제2 방향이라 칭하고, +z축 또는 -z축 방향을 제3 방향이라 칭한다.

도 1은 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)의 결합 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈(100A)의 분해 단면도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 카메라 모듈(100A)의 저면도를 나타낸다.

일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)은 렌즈부(110), 이미지 센서(120), 메인 기판(130), 방열부(140) 및 와이어(152, 154)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)은 수지부(160)를 더 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)은 필터(170A)를 더 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)은 상부 구조물(180A)을 더 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)은 회로 소자(192, 194)를 더 포함할 수 있다.

즉, 도 1에 도시된 카메라 모듈(100A)은 렌즈부(110), 이미지 센서(120), 메인 기판(130), 방열부(140) 및 와이어(152, 154) 이외에, 수지부(160), 필터(170A), 상부 구조물(180A) 또는 회로 소자(192, 194) 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있고, 렌즈부(110), 이미지 센서(120), 메인 기판(130), 방열부(140) 및 와이어(152, 154)만을 포함할 수도 있다.

또한, 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)은 렌즈부(110), 필터(170A), 상부 구조물(180A) 및 회로 소자(192, 194)가 배치되는 특정한 구성에 국한되지 않는다. 즉, 이미지 센서(120), 메인 기판(130), 방열부(140) 및 와이어(152, 154)가 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다면, 렌즈부(110), 필터(170A), 상부 구조물(180A) 및 회로 소자(192, 194)는 후술되는 바와 같이 다양하게 배치될 수 있다.

렌즈부(110)는 카메라 모듈(100A)의 외부로부터 입사되는 광을 통과시켜 이미지 센서(120)로 전달할 수 있다. 이를 위해, 렌즈부(110)는 하나의 광학계를 형성하는 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 이러한 렌즈는 이미지 센서(120)의 광축(LX)을 중심으로 정렬되어 광학계를 형성할 수도 있다.

렌즈부(110)의 적어도 하나의 렌즈는 1개 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 렌즈는 고체 렌즈 또는 액체 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.

또한, 렌즈부(110)는 가변 렌즈를 포함할 수 있다. 가변 렌즈는 초점 가변 렌즈일 수 있다. 또한 가변 렌즈는 초점이 조절되는 렌즈일 수 있다. 가변 렌즈는 액체 렌즈, 폴리머 렌즈, 액정 렌즈, VCM 타입, SMA 타입 중 적어도 하나일 수 있다. 액체 렌즈는 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈와 두개의 액체를 포함하는 액체 렌즈를 포함할 수 있다. 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 액체와 대응되는 위치에 배치되는 멤브레인을 조절하여 초점을 가변시킬 수 있으며, 예를들어 마그넷과 코일의 전자기력에 의해 멤브레인을 가압하여 초점을 가변시킬 수 있다. 두개의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하여 액체 렌즈에 인가되는 전압을 이용하여 전도성 액체와 비전도성 액체가 형성하는 계면을 조절할 수 있다. 폴리머 렌즈는 고분자 물질을 피에조 등의 구동부를 통해 초점을 가변시킬 수 있다. 액정 렌즈는 전자기력에 의해 액정을 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다. VCM 타입은 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 마그넷과 코일간의 전자기력을 통해 조절하여 초점을 가변시킬 수 있다. SMA 타입은 형상기억합금을 이용하여 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다. 가변 렌즈는 이미지 센서(120)로 입사되는 광 경로를 변경 시킬 수 있으며, 예를 들어 광신호의 초점거리와 FOV(Field of View) 각도 또는 FOV의 방향 등을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 가변 렌즈는 적어도 하나의 렌즈 및 적어도 하나의 렌즈와 결합된 액츄에이터로 구성될 수 있다.

이미지 센서(120)는 렌즈부(110)와 광축(LX)으로 정렬되어 배치될 수 있다.

이미지 센서(120)는 렌즈부(110)를 통과한 광 신호를 수신하여 광 신호에 대응하는 전기 신호로 변환하는 픽셀 어레이, 픽셀 어레이에 포함된 복수의 픽셀을 구동하는 구동 회로 및 각 픽셀의 아날로그 픽셀 신호를 리드(read)하는 리드아웃회로를 포함할 수 있다. 리드아웃회로는 아날로그 픽셀 신호를 기준 신호와 비교하여 아날로그-디지털 변환을 통해 디지털 픽셀 신호(또는 영상 신호)를 생성할 수 있다. 여기서, 픽셀 어레이에 포함된 각 픽셀의 디지털 픽셀 신호는 영상 신호를 구성하며, 영상 신호는 프레임 단위로 전송됨에 따라 이미지 프레임으로 정의될 수 있다. 즉, 이미지 센서는 복수의 이미지 프레임을 출력할 수 있다.

메인 기판(130)은 이미지 센서(120)가 배치된 제1 캐비티(C1)를 가질 수 있다. 메인 기판(130)은 상부 구조물(180A)의 하부에 배치되고, 제어부(미도시)와 함께 각 구성간의 전기 신호의 전달을 위한 배선을 포함할 수 있다. 또한, 메인 기판(130)에는 카메라 모듈(100A)의 외부의 전원 또는 기타 다른 장치(예를 들어, application processor)와 전기적으로 연결하기 위한 커넥터(미도시)가 연결될 수도 있다.

메인 기판(130)은 RFPCB(Rigid Flexible Printed Circuit Board)로 구성되고 카메라 모듈(100A)이 장착되는 공간이 요구하는 바에 따라 벤딩(bending)될 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.

방열부(140)는 메인 기판(130)의 제1 배면(BS1) 및 이미지 센서(120)의 제2 배면(BS2)에 배치될 수 있다. 또한, 방열부(140)는 적어도 하나의 제2 캐비티를 포함할 수 있다. 제2 캐비티는 메인 기판(130)의 제1 배면(BS1)의 적어도 일부와 이미지 센서(120)의 제2 배면(BS2)의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다. 즉, 제2 캐비티는 메인 기판(130)에서 와이어(152, 154)가 본딩된 제1 본딩 영역과 이미지 센서(120)에서 와이어(152, 154)가 본딩된 제2 본딩 영역을 노출시킬 수 있다.

예를 들어, 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 적어도 하나의 제2 캐비티는 제2-1 및 제2-2 캐비티(C21, C22)를 포함할 수 있다. 제2-1 캐비티(C21)는 제2-2 캐비티(C22)와 광축(LX)과 수직한 제2 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.

실시 예에 의하면, 이미지 센서(120)의 제2 배면(BS2)은 방열부(140)와 직접 접하여 배치될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(120)와 방열부(140)가 직접 접하지 않는 경우와 달리, 이미지 센서(120)에서 발생되는 열이 방열부(140)를 통해 외부로 더욱 빠른 속도로 방출될 수 있다.

또한, 광축(LX)과 나란한 제3 방향으로, 메인 기판(130)의 제1 두께(T1)는 이미지 센서(120)의 제2 두께(T2) 이하일 수 있다. 즉, 후술되는 바와 같이, 메인 기판(130)의 제1 배면(BS1)의 반대측 제1 전면(BS1)에 상부 구조물(180A, 180B, 180C)이 배치되기 때문에, 제1 두께(T1)가 제2 두께(T2)보다 큰 경우보다, 제1 두께(T1)가 제2 두께(T2)보다 이하일 경우, 카메라 모듈(100A)의 제3 방향으로의 전체 두께(TT1)가 감소할 수 있다.

전술한 바와 같이, 이미지 센서(120)의 열을 외부로 방출하기 위해, 방열부(140)는 높은 열전도성을 갖는 물질 예를 들어, 폴리이미드(PI:Polyimide) 같은 플라스틱 재질 또는 스테인리스(SUS)로 구현될 수 있으나, 실시 예는 방열부(140)의 특정한 재질에 국한되지 않는다.

와이어(152, 154)는 제2 캐비티(예: C21, C22)에 배치되어 이미지 센서(120)의 노출된 제2 배면(BS2)과 메인 기판(130)의 노출된 제1 배면(BS1)을 전기적으로 서로 연결할 수 있다. 이를 위해, 예를 들어 와이어(152, 154)는 금(Au)으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 와이어(152, 154)의 특정한 재질에 국한되지 않는다. 도 3을 참조하면, 제2-1 캐비티(C21)에 배치된 와이어(152)의 개수와 제2-2 캐비티(C22)에 배치된 와이어(154)의 개수는 서로 동일한 것으로 예시되어 있지만, 다를 수도 있으며, 실시 예는 제2-1 및 제2-2 캐비티(C21, C22) 각각에 배치된 와이어(152, 154)의 특정한 개수에 국한되지 않는다.

또한, 수지부(160)는 제2 캐비티에 매립되어 와이어(152, 154)를 감싸도록 배치될 수 있다. 즉, 수지부(160)는 카메라 모듈(100A)의 외부 환경으로부터 와이어(152, 154)를 보호하는 역할을 한다. 예를 들어, 수지부(160)는 에폭시(epoxy) 등의 접착용 수지로 구현될 수 있지만, 실시 예는 수지부(160)의 특정한 재질에 국한되지 않는다.

또한, 필터(170A)는 광축(LX)에서 렌즈부(110)와 이미지 센서(120) 사이에 배치될 수 있다. 필터(170A)는 IR(적외선)을 투과시키거나 차단시킬 수 있다. 이를 위해, 필터(170A)는 글래스로 구현될 수 있다. 필터(170A)는 렌즈부(110)를 통과한 광에 대해 특정 파장 범위에 해당하는 광을 필터링할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 도 1 내지 도 3에 예시된 바와 같이 필터(170A)는 이미지 센서(120)의 제2 배면(BS2)의 반대측 제2 전면(FS2)과 접하여 배치될 수 있다. 이 경우, 광축(LX)과 수직한 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로, 필터(170A)의 크기는 이미지 센서(120)의 크기 이하일 수 있다.

도 4는 다른 실시 예에 의한 카메라 모듈(100B)의 결합 단면도를 나타낸다.

도 4에 도시된 카메라 모듈(100B)의 ??터(170B) 및 상부 구조물(180B)은 도 1 내지 도 3에 도시된 카메라 모듈(100A)의 ??터(170A) 및 상부 구조물(180A)과 다른 구성을 갖는다. 이를 제외하면, 도 4에 도시된 카메라 모듈(100B)은 도 1 내지 도 3에 도시된 카메라 모듈(100A)과 동일하므로, 동일한 참조부호를 사용하였으며, 중복되는 설명을 생략한다.

다른 실시 예에 의하면, 도 4에 예시된 바와 같이 필터(170B)는 이미지 센서(120)와 광축(LX)과 나란한 제3 방향으로 광축(LX) 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 광축(LX)과 수직한 제1 또는 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로, 필터(170B)의 크기는 이미지 센서(120)의 크기 이상일 수 있다.

또한, 상부 구조물(180A, 180B)은 메인 기판(130)의 제1 배면(BS1)의 반대측 제1 전면(FS1) 위에 배치될 수 있다. 렌즈부(110)는 상부 구조물(180A, 180B)에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 도 1 내지 도 3에 예시된 바와 같이 필터(170A)가 이미지 센서(120)의 제1 전면(FS1) 위에 배치될 경우, 상부 구조물(180A)은 필터(170A)를 지지할 필요가 없다.

반면에, 다른 실시 예에 의하면, 도 4에 예시된 바와 같이 필터(170B)가 이미지 센서(120)의 제1 전면(FS1)과 광축(LX)에서 서로 이격되어 배치될 경우, 상부 구조물(180B)은 필터(170B)를 지지하기에 적합한 단면 형상을 가질 수 있다.

도 4에 예시된 바와 같이, 상부 구조물(180B)은 렌즈 장착부(182) 및 필터 지지부(또는, 센서 베이스)(184)를 포함할 수 있다. 렌즈 장착부(182)는 상부 구조물(180B)에서 렌즈부(110)가 장착되는 부분에 해당할 수 있다. 필터 지지부(184)는 메인 기판(140)의 제1 전면(FS1)과 렌즈 장착부(182) 사이에 배치되어 필터(170B)를 지지하는 역할을 한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 필터 지지부(184)는 광축(LX)과 수직한 제2 방향으로 돌출되어, 필터(170B)를 지지하는 돌출부(PP)를 포함하는 단면 형상을 가질 수 있다. 이와 같이, 필터(170B)는 상부 구조물(180B)에서 돌출부(PP)에 의해 형성되는 내부 홈에 장착 및 고정될 수 있다. 즉, 상부 구조물(180B)은 렌즈부(110)의 아래에 돌출부(PP)가 형성되어 필터(170B)가 장착될 수 있는 공간을 구비할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 상부 구조물(180A) 및 도 4에 도시된 렌즈 장착부(182)는 렌즈부(110)를 지지하는 홀더 및 렌즈 배럴에 해당할 수도 있고, 렌즈부(110)를 수용하는 하우징에 해당할 수 있다. 렌즈 배럴은 렌즈부(110)에 포함된 적어도 하나의 렌즈를 수용하여 지지하는 역할을 한다. 홀더는 렌즈 배럴과 결합되어 렌즈 배럴을 지지하고, 이미지 센서(120)가 부착된 메인 기판(130)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 홀더는 나선형 구조를 포함하고, 마찬가지로 나선형 구조를 포함하는 렌즈 배럴과 회전 결합할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것이며, 홀더와 렌즈 배럴은 접착제(예를 들어, 에폭시(epoxy) 등의 접착용 수지)를 통해 결합되거나, 홀더와 렌즈 배럴이 일체형으로 형성될 수도 있다.

또는, 도 1 내지 도 3에 도시된 상부 구조물(180A) 및 도 4에 도시된 렌즈 장착부(182)는 렌즈부(110)의 렌즈를 광축(LX)과 나란한 제3 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함할 수도 있다. 액츄에이터는 렌즈부(110)에 포함된 적어도 하나의 렌즈의 물리적 변위를 제어할 수 있다. 즉, 액츄에이터는 적어도 하나의 렌즈와 이미지 센서(120) 사이의 거리를 조절하거나, 적어도 하나의 렌즈와 이미지 센서(120) 사이의 각도를 조절할 수 있다. 또는, 액츄에이터는 적어도 하나의 렌즈를 이미지 센서(120)의 픽셀 어레이가 이루는 평면의 x축 및 y 축 방향으로 이동(shift)시킬 수 있다. 또한, 엑츄에이터는 이미지 센서(120)의 픽셀 어레이로 입사되는 광의 경로를 변경시키는 역할을 수행할 수도 있다.

예를 들어, 렌즈부(110)에 액체 렌즈가 포함되지 않을 경우, 즉, 렌즈부(110)가 고체 렌즈만을 포함할 경우, 도 1 내지 도 3에 도시된 상부 구조물(180A) 및 도 4에 도시된 렌즈 장착부(182)는 렌즈부(110)의 적어도 하나의 렌즈를 수직 방향(예. 제3 방향) 또는 수평 방향(예, 제1 또는 제2 방향 중 적어도 하나의 방향) 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 액츄에이터에 해당할 수 있다.

그러나, 렌즈부(110)가 액체 렌즈를 포함할 경우, 카메라 모듈(100A)의 오토 포커싱 기능과 손떨림 방지 기능은 액체 렌즈에 포함된 두 액체의 계면의 곡률과 틸팅을 조정하여 수행될 수 있다. 이 경우, 도 1 내지 도 3에 도시된 상부 구조물(180A) 및 도 4에 도시된 렌즈 장착부(182)는 홀더 및 렌즈 배럴에 해당하거나 또는 하우징에 해당할 수 있다.

또한, 회로 소자(192, 194)는 메인 기판(130)의 제1 전면(FS1)에 배치될 수 있다. 회로 소자(192, 194)는 커패시터(미도시)와 칩(chip) 등 각종 전자 부품 소자를 포함할 수 있으며, 동작 시에 열을 발생시킬 수 있다.

도 5는 또 다른 실시 예에 의한 카메라 모듈(100C)의 결합 단면도를 나타낸다.

도 5에 도시된 카메라 모듈(100C)은 보강 부재(stiffner)(198)를 더 포함한다. 이를 제외하면, 도 5에 도시된 카메라 모듈(100C)은 도 1 내지 도 3에 도시된 카메라 모듈(100A)과 동일하므로 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하였으며, 중복되는 설명을 생략한다.

보강 부재(198)는 상부 구조물(180A)과 메인 기판(130)의 제1 전면(FS1) 사이에서 회로 소자(192, 194)의 주변에 배치될 수 있다. 또한, 보강 부재(198)는 열 전도성을 가질 수 있다. 따라서, 회로 소자(192, 194)에서 발생된 열은 보강 부재(198)를 통해 외부로 방출될 수 있다.

또한, 보강 부재(198)는 광축(LX)과 수직한 방향(예를 들어, 제2 방향)으로 연장되어 이미지 센서(120)의 제2 전면(FS2)과 접하여 배치될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(120)에서 발생된 열은 방열부(140)뿐만 아니라 보강 부재(198)를 통해 외부로 더욱 빨리 방출될 수 있다. 또한, 회로 소자(192, 194)에서 발생된 열은 보강 부재(198)와 이미지 센서(120)를 경유하여 방열부(140)를 통해 외부로 방출될 수도 있다.

이와 같이, 보강 부재(198)는 카메라 모듈(100C)에서 방열 특성을 보강하는 역할을 한다.

이하, 도 1 내지 도 3에 도시된 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 도 4 및 도 5에 도시된 카메라 모듈(100B, 100C)도 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)과 동일한 공정 순서로 제조될 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 일 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

도 6a를 참조하면, 메인 기판(130)의 제1 전면(FS1) 위에서 제1 캐비티(C1)의 주변에 표면 실장 기술(SMT:Surface Mounter Technology)을 이용하여 제1 회로 소자(192, 194)를 형성한다. 이후, 제2 캐비티(C21, C22)를 갖는 방열부(140) 위에 메인 기판(130)을 배치시킨다.

또는, 제1 캐비티(C1)를 갖는 메인 기판(130)을 제2 캐비티(C21, C22)를 갖는 방열부(140) 위에 배치시킨 이후, 회로 소자(192, 194)를 메인 기판(130)의 제1 전면(FS1) 위에서 제1 캐비티(C1)의 주변에 배치시킬 수도 있다.

이후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 이미지 센서(120)를 메인 기판(130)의 제1 캐비티(C1)에 배치시킨 후, 이미지 센서(120)의 제2 전면(FS2)에 필터(170A)를 배치시킬 수 있다. 또는, 필터(170A)를 이미지 센서(120)의 제2 전면(FS2)에 배치시킨 후, 필터(170A)가 배치된 이미지 센서(120)를 메인 기판(130)의 제1 캐비티(C1)에 배치시킬 수도 있다.

이후, 도 6b에 예시된 구조물을 뒤집어서, 제2 캐비티(C21, C22)에서 노출된 이미지 센서(120)의 제2 배면(BS2) 중 일부와 제2 캐비티(C21, C22)에서 노출된 메인 기판(130)의 제1 배면(BS1) 중 일부를 와이어(152, 154)에 의해 서로 전기적으로 연결시킨다. 이후, 와이어(152, 154)가 배치된 제2 캐비티(C21, C22)에 수지부(160)를 매립할 수 있다. 이 결과물을 뒤집으면 도 6c에 도시된 단면 형상이 된다.

이후, 도 6c에 도시된 결과물에서 메인 기판(130)의 제1 전면(FS1)에 상부 구조물(180A)을 배치시킨 후 렌즈부(110)를 상부 구조물(180A)에 결합시킬 수 있다. 또는, 렌즈부(110)가 결합된 상부 구조몰(180A)을 메인 기판(130)의 제1 전면(FS1)에 배치시킬 수 있다.

이후, 렌즈부(110)와 필터(170A)와 이미지 센서(120)를 액티브 얼라인(AA:Active Align)시켜 광축(LX)으로 정렬하여 도 1 내지 도 3에 도시된 카메라 모듈(100A)이 완성될 수도 있다.

이하, 비교 례에 의한 카메라 모듈(1) 및 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 7은 비교 례에 의한 카메라 모듈(1)의 단면도를 나타낸다.

비교 례에 의한 카메라 모듈(1)은 렌즈부(10), 이미지 센서(20), 메인 기판(30), 방열부(40), 와이어(52, 54), 필터(70), 렌즈 홀더(80) 및 회로 소자(92, 94)를 포함할 수 있다.

도 7에 도시된 렌즈부(10), 이미지 센서(20), 메인 기판(30), 방열부(40), 와이어(52, 54), 필터(70), 렌즈 홀더(80) 및 회로 소자(92, 94)는 도 1 내지 도 5에 도시된 렌즈부(110), 이미지 센서(120), 메인 기판(130), 방열부(140), 와이어(152, 154), 필터(170A, 170B), 상부 구조물(180A, 180B) 및 회로 소자(192, 194)와 각각 동일한 기능을 수행하므로, 이들에 대한 중복되는 설명을 생략한다.

비교 례에 의한 카메라 모듈(1)의 경우, 메인 기판(30)의 전면(30F)에 이미지 센서(20)가 배치된다. 반면에, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 경우, 이미지 센서(120)는 메인 기판(130)의 제1 전면(FS1) 대신에 제1 캐비티(C1)에 배치된다. 따라서, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)에서 이미지 센서(120)의 제2 전면(FS2)과 렌즈부(110)의 바닥면(110B) 사이의 제3 방향으로의 간격(FBL:Flange Back Length)(D11, D21, D31)은 비교 례에 의한 카메라 모듈(1)에서 이미지 센서(20)의 탑면(20F)과 렌즈부(10)의 바닥면(10B) 사이의 제3 방향으로의 간격(FBL)(D41)보다 더 작을 수 있다. 또한, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)에서 이미지 센서(120)의 제2 전면(FS2)과 렌즈부(110)의 탑면(110T) 사이의 제3 방향으로의 간격(TTL:Total Track Length)(D12, D22, D32)은 비교 례에 의한 카메라 모듈(1)에서 이미지 센서(20)의 탑면(20F)과 렌즈부(10)의 탑면(10T) 사이의 제3 방향으로의 간격(D42)보다 더 작을 수 있다. 결국, 비교 례에 의한 카메라 모듈(1)의 제3 방향으로의 전체 두께(TT2)보다 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 제3 방향으로의 전체 길이(TT1)가 더 작음을 알 수 있다.

또한, 비교 례에 의한 카메라 모듈(1)의 경우, 와이어(52, 54)와 회로 소자(92, 94)는 모두 메인 기판(30)의 전면(30F)에 배치된다. 이로 인해, 이미지 센서(20)와 메인 기판(30)을 와이어(52, 54)에 의해 본딩하는 영역과 회로 소자(92, 94)가 배치되는 영역이 모두 요구된다. 반면에, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 경우, 회로 소자(192, 194)는 메인 기판(130)의 제1 전면(FS1)에 배치되는 반면, 이미지 센서(120)의 제2 배면(BS2)과 메인 기판(130)의 제1 배면(BS1)이 와이어(152, 154)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 즉, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 경우, 와이어(152, 154)와 회로 소자(192, 194)는 서로 반대측에 배치된다. 따라서, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 경우, 비교 례에서 제1 및 제2 방향으로 와이어 본딩 영역만큼의 크기가 줄어들 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 단면 형상에서 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A)의 y축 방향으로의 크기(Y1)는 도 7에 도시된 단면 형상에서 비교 례에 의한 카메라 모듈(1)의 y축 방향으로의 크기(Y2)보다 본딩 영역의 크기(Y3)만큼 작을 수 있다.

결국, 비교 례에 의한 카메라 모듈(1)보다 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 제1, 제2 및 제3 방향에서의 크기는 더 작음을 알 수 있다.

또한, 비교 례에 의한 카메라 모듈(1)의 경우 이미지 센서(20)에서 발생된 열은 메인 기판(30)을 경유하여 방열부(40)로 제공된다. 반면에, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 경우 이미지 센서(120)는 방열부(140)와 직접 접한다. 따라서, 비교 례 대비, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)의 경우 이미지 센서(120)에서 발생된 열이 보다 빨리 외부로 방출될 수 있다.

또한, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100C)의 경우 열 전도성을 갖는 보강 부재(198)를 회로 소자(192, 194)의 주변에 배치하여, 회로 소자(192, 194)에서 발생된 열 및 이미지 센서(120)에서 발생된 열을 비교 례보다 더 빨리 외부로 방출시킬 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 메인 기판(30)과 도 1에 도시된 메인 기판(130)의 제3 방향으로의 두께가 서로 동일할 경우, 비교 례에서 이미지 센서(20)의 바닥면(20B)으로부터 카메라 모듈(1)의 바닥면(1B)까지의 두께(T4)보다 실시 예에서 도 1을 참조하면 이미지 센서(120)의 바닥면인 제2 배면(BS2)으로부터 카메라 모듈(100A)의 바닥면(100BT)까지의 두께(T3)가 메인 기판(30)의 두께만큼 줄어들 수 있다. 따라서, 전체 높이(TT1, TT2)가 서로 동일하다고 할 때, 실시 예의 경우 방열부(140)의 두께를 메인 기판(30)의 두께만큼 증가시킬 수 있어, 우수한 방열 성능을 도모할 수도 있다.

실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

예를 들어, 광학 기기(Optical Device, Optical Instrument)는 전술한 카메라 모듈(100A, 100B, 100C)을 포함할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광신호를 가공하거나 분석할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 광학 기기의 예로는 카메라/비디오 장치, 망원경 장치, 현미경 장치, 간섭계 장치, 광도계 장치, 편광계 장치, 분광계 장치, 반사계 장치, 오토콜리메이터 장치, 렌즈미터 장치 등이 있을 수 있으며, 고체 렌즈 또는 액체 렌즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 실시 예를 적용할 수 있다.

또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈, 영상을 출력하는 디스플레이부, 카메라 모듈과 디스플레이부를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학기기는 본체 하우징에 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈이 실장될 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다.

전술한 다양한 실시 예들은 본 발명의 목적을 벗어나지 않고, 서로 상반되지 않은 한 서로 조합될 수도 있다. 또한, 전술한 다양한 실시 예들 중에서 어느 실시 예의 구성 요소가 상세히 설명되지 않은 경우 다른 실시 예의 동일한 참조부호를 갖는 구성 요소에 대한 설명이 준용될 수 있다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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

Claims (16)

1. 렌즈부;
   상기 렌즈부와 광축으로 정렬된 이미지 센서;
   상기 이미지 센서가 배치된 제1 캐비티를 갖는 메인 기판;
   상기 메인 기판 및 상기 이미지 센서 각각의 배면에 배치되고, 상기 이미지 센서 및 상기 메인 기판 각각의 상기 배면 중 적어도 일부를 노출하는 제2 캐비티를 포함하는 방열부; 및
   상기 제2 캐비티에 배치되어 상기 이미지 센서 및 상기 메인 기판 각각의 노출된 상기 배면을 전기적으로 서로 연결하는 와이어를 포함하는 카메라 모듈.
2. 제1 항에 있어서, 상기 이미지 센서의 상기 배면은 상기 방열부와 직접 접하는 카메라 모듈.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 광축과 나란한 방향으로, 상기 메인 기판의 두께는 상기 이미지 센서의 두께 이하인 카메라 모듈.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 캐비티에 매립되어 상기 와이어를 감싸는 수지부를 포함하는 카메라 모듈.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 광축에서 상기 렌즈부와 상기 이미지 센서 사이에 배치된 필터를 포함하는 카메라 모듈.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 메인 기판 위에 배치되며, 상기 렌즈부가 배치된 상부 구조물을 포함하는 카메라 모듈.
7. 제6 항에 있어서, 상기 메인 기판의 상기 배면의 반대측 전면에 배치된 회로 소자를 포함하는 카메라 모듈.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 상부 구조물과 상기 메인 기판의 상기 전면 사이에서 상기 회로 소자의 주변에 배치되고 열 전도성을 갖는 보강 부재를 포함하는 카메라 모듈.
9. 제5 항에 있어서, 상기 필터는 상기 이미지 센서의 상기 배면의 반대측 전면과 접하여 배치된 카메라 모듈.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 광축과 수직한 방향으로, 상기 필터의 크기는 상기 이미지 센서의 크기보다 작은 카메라 모듈.
11. 제6 항에 있어서, 상기 필터는 상기 이미지 센서와 상기 광축과 나란한 방향으로 서로 이격되어 배치된 카메라 모듈.
12. 제11 항에 있어서, 상기 상부 구조물은
    상기 렌즈부가 장착된 렌즈 장착부; 및
    상기 메인 기판의 상기 배면의 반대측 전면과 상기 렌즈 장착부 사이에 배치되어 상기 필터를 지지하는 필터 지지부를 포함하는 카메라 모듈.
13. 제11 항에 있어서,
    상기 광축과 수직한 방향으로, 상기 필터의 크기는 상기 이미지 센서의 크기보다 큰 카메라 모듈.
14. 제6 항에 있어서, 상기 상부 구조물은 상기 렌즈부를 지지하는 홀더 및 렌즈 배럴을 포함하는 카메라 모듈.
15. 제6 항에 있어서, 상기 상부 구조물은 상기 렌즈부를 수용하는 하우징을 포함하는 카메라 모듈.
16. 제6 항에 있어서, 상기 상부 구조물은 상기 렌즈부를 상기 광축과 나란한 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈.

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