KR20240012690A - 자동차용 카메라 모듈 및 그 조립방법 - Google Patents

자동차용 카메라 모듈 및 그 조립방법 Download PDF

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KR20240012690A
KR20240012690A KR1020220090002A KR20220090002A KR20240012690A KR 20240012690 A KR20240012690 A KR 20240012690A KR 1020220090002 A KR1020220090002 A KR 1020220090002A KR 20220090002 A KR20220090002 A KR 20220090002A KR 20240012690 A KR20240012690 A KR 20240012690A
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김기환
김은섭
배종주
정재훈
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주식회사 세코닉스
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Abstract

본 발명은 자동차용 카메라 모듈 및 그 조립방법에 관한 것으로, 렌즈가 장착되는 렌즈 모듈(lens module)과, 상기 렌즈를 통해 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서(image sensor)를 포함하는 회로기판(circuit board)과, 전방에 상기 렌즈 모듈이 조립되고 후방으로부터 내측으로 상기 회로기판이 조립되며, 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 프론트 바디(front body)와, 상기 프론트 바디의 후방에 조립되고 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 리어 바디(rear body)와, 상기 프론트 바디의 측면에 돌출형성되어 상기 리어 바디와 레이저 용접으로 결합하기 위한 측면 용접부와, 상기 리어 바디의 전방으로 연장형성되어 상기 측면 용접부에 선단부가 접촉하며, 접촉된 부위를 레이저 용접하여 상기 프론트 바디와 리어 바디를 결합시키기 위한 플렌지부를 포함함으로써, 복잡한 형상의 바디를 비교적 얇은 두께로 제공할 수 있으며, 프론트 바디와 리어 바디의 용접 품질이 보장되고, 후면 공간의 여유로 인해 브라켓의 배치가 용이한 효과가 있다.

Description

자동차용 카메라 모듈 및 그 조립방법{Automotive camera module and assembly method thereof}
본 발명은 자동차용 카메라 모듈 및 그 조립방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라 모듈의 프론트 바디와 리어 바디가 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding)으로 제조되어, 복잡한 형상의 바디를 비교적 얇은 두께로 제공할 수 있으며, 프론트 바디와 리어 바디의 용접 품질이 보장되고, 후면 공간의 여유로 인해 브라켓의 배치가 용이한 자동차용 카메라 모듈 및 그 조립방법에 관한 것이다.
최근, 자동차에서 카메라는 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS, Advanced Driver Assistance System) 및 자율주행에 필수적인 구성 요소이다. ADAS의 예로는 자동긴급제동(AEB: Autonomous Emergency Braking), 전방충돌방지보조(FCA: Forward Collision Assist), 전방충돌경고(FCW: Forward Collision Warning), 차선이탈방지(LKA: Lane Keep Assist), 차로이탈경고(LDW: Lane Departure Warning), 차로유지보조(LFA: Lane Following Assist), 차선유지지원(LKAS: Lane Keeping Assistant System), 후측방충돌회피(ABSD: Active Blind Spot Detection), 어라운드 뷰 모니터링(AVM: Around View Monitoring), 하향등제어보조(LBA: Low Beam Assist), 운전자주의경고(DAW: Driver Attention Warning), 스마트 크루즈 컨트롤(SCC: Smart Cruise Control) 등이 있으며, 이와 같은 시스템에 차량용 카메라가 다수 적용된다.
이러한 차량용 카메라는 이미지센서와 렌즈 등이 조립된 하나의 모듈 형태로 공급된다. 차량용 카메라 모듈은 제한된 설치 공간을 고려하면 그 크기가 작을수록 좋다. 카메라 모듈은 렌즈, 이미지센서를 포함하는 회로기판 및 커넥터 등이 결합되기 위한 형상을 포함하는 복잡한 형상을 가지며, 일반적으로 플라스틱 소재로 사출성형(injection molding)된다.
한편, 차량용 카메라 모듈은 바디의 조립 후 용접(welding) 등으로 완전히 밀봉되는 구조이기 때문에 내부의 열을 외부로 방열하기에는 불리한 구조이다. 또한, 상기 이미지센서는 해상도가 증가할수록 처리해야 할 데이터량이 늘어나 발열이 증가하는 경향이 있다.
따라서, 종래에도 차량용 카메라의 내부 열을 효율적으로 외부로 배출할 수 있는 카메라 모듈이 개시된바 있다. 한국공개특허 제10-2018-0059063호에는 카메라의 하우징에 금속재질의 전도성부재가 인서트 사출에 의해 몰딩되는 카메라 모듈이 개시되어 있다. 이 선행기술은 상부하우징 또는 하부하우징에 금속재질의 전도성부재가 인서트 사출에 의해 몰딩되고, 상기 전도성부재가 내부공간과 외부로 노출되어 카메라 내부의 열을 방출하는 구조이다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술은 하우징 자체가 금속재질로 이루어지는 것이 아니라, 열전도 성능이 좋지 않은 플라스틱 재질의 상부하우징과 하부하우징에 금속재질의 전도성부재가 인서트사출에 의해 몰딩됨으로써, 하우징의 열방출에 제한이 있는 단점이 있다.
한국공개특허 제10-2018-0059063호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명에서는 카메라 모듈의 하우징을 이루는 프론트 바디와 리어 바디를 금속 소재로 제조함으로써, 방열 성능이 크게 개선될 수 있는 자동차용 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 카메라 모듈의 프론트 바디와 리어 바디가 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding)으로 제조되어, 복잡한 형상의 바디가 비교적 얇은 두께를 가져 내부에 배치되는 PCB에 할당될 수 있는 공간이 넓게 확보가능한 자동차용 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 카메라 모듈의 프론트 바디와 리어 바디의 용접을 카메라의 측면으로 하여, 후면 공간의 여유로 인해 브라켓의 배치가 용이하고, 카메라가 회전하면서 상부에 고정된 레이저 빔으로 용접을 실시함으로써, 용접이 비교적 용이하고 용접 품질이 보장될 수 있는 자동차용 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 렌즈가 장착되는 렌즈 모듈(lens module)과, 상기 렌즈를 통해 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서(image sensor)를 포함하는 회로기판(circuit board)과, 전방에 상기 렌즈 모듈이 조립되고 후방으로부터 내측으로 상기 회로기판이 조립되며, 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 프론트 바디(front body)와, 상기 프론트 바디의 후방에 조립되고 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 리어 바디(rear body)와, 상기 프론트 바디의 측면에 돌출형성되어 상기 리어 바디와 레이저 용접으로 결합하기 위한 측면 용접부와, 상기 리어 바디의 전방으로 연장형성되어 상기 측면 용접부에 선단부가 접촉하며, 접촉된 부위를 레이저 용접하여 상기 프론트 바디와 리어 바디를 결합시키기 위한 플렌지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 측면 용접부와 플렌지부의 접촉된 부위를 용접하기 위해, 상기 프론트 바디와 상기 리어 바디가 가조립된 상태에서 카메라 모듈이 360° 회전하고, 상부에 고정된 레이저 빔을 통해 용접함으로써, 상기 프론트 바디와 상기 리어 바디의 밀봉(sealing) 및 조립이 완료되는 것을 특징으로 한다.
상기 측면 용접부는 상기 플렌지부의 선단부와 접촉하는 접촉면을 가지며 카메라 모듈의 중심축와 직교하는 방향으로 확장형성되는 돌출부와, 상기 돌출부에서 후방으로 연장형성되어 상기 리어 바디에 수용되고, 상기 플렌지부의 내면에 접촉하여 압입면을 형성하는 삽입부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 삽입부의 외면에는 상기 플렌지부의 내면과의 유격이 발생하지 않도록 복수개의 가이드 리브를 돌출형성할 수 있다.
또한, 상기 삽입부는 그 외면이 후방을 향해 삽입부의 측면 형상의 크기가 점차 감소하는 테이퍼면으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 측면 용접부와 플렌지부의 접촉된 부위를 용접하는 용접면은 레이저 용접 시 비드가 발생되지 않도록 레이저 용접에 따른 열영향부(HAZ: Heat Affected Zone)의 깊이를 고려하여 챔버 형상 또는 단 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 프론트 바디와 리어 바디의 용접이 카메라 모듈의 측면에서 이루어지므로, 상기 리어 바디의 후면 공간의 여유로 인해 브라켓의 배치가 용이할 수 있다.
여기서, 상기 브라켓이 리어 바디의 후면 좌우 모서리를 포함하여 적어도 2개 이상 형성될 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 렌즈가 장착되는 렌즈 모듈(lens module), 상기 렌즈를 통해 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서(image sensor)를 포함하는 회로기판(circuit board), 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 프론트 바디(front body) 및 리어 바디(rear body)를 포함하는 자동차용 카메라 모듈을 조립하는 조립방법에 있어서, 상기 프론트 바디에 후방으로부터 내측으로 상기 회로기판을 조립하여 프론트 어셈블리를 조립하는 단계와, 상기 프론트 어셈블리의 전방에 상기 렌즈 모듈을 조립하면서 광축 조정 후 본딩하는 단계와, 상기 프론트 바디의 측면에 돌출형성되어 상기 리어 바디와 레이저 용접으로 결합하기 위한 측면 용접부와, 상기 리어 바디의 전방으로 연장형성되어 상기 측면 용접부에 선단부가 접촉하는 플렌지부를 접촉시켜 상기 렌즈 모듈이 조립된 프론트 어셈블리의 후방에 상기 리어 바디를 수직으로 가조립하는 단계와, 가조립된 상기 프론트 어셈블리와 리어 바디를 360°회전시키면서 상부에 고정된 레이저 빔을 수직방향으로 조사하여 용접함으로써, 상기 프론트 어셈블리와 상기 리어 바디가 밀봉되는 단계를 포함하는 자동차용 카메라 모듈 조립방법이 제공된다.
상기 프론트 어셈블리를 조립하는 단계에서는, 상기 프론트 바디에 상기 회로기판을 스크류를 이용하여 2개 위치에서 2점 고정하면서, 스크류 체결 시 상기 프론트 바디의 렌즈부 동심도와 이미지센서 광축, 로테이트를 정렬하여 프리 얼라인을 진행하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 프론트 바디와 리어 바디가 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding)으로 제조되어 방열 성능이 크게 개선되고, 복잡한 형상의 바디가 비교적 얇은 두께를 가져 내부 공간이 더 넓게 확보되어 회로기판 등의 배치를 위해 더 넓은 영역을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 카메라 모듈의 프론트 바디와 리어 바디의 용접을 카메라의 측면으로 하여, 후면 공간의 여유로 인해 브라켓의 배치가 용이하고, 카메라가 회전하면서 상부에 고정된 레이저 빔으로 용접을 실시함으로써, 용접이 비교적 용이하고 용접 품질이 보장될 수 있는 효과가 있다.
또한, 추가적인 표면처리가 불필요한 스테인리스와 같은 소재가 바디의 제조에 사용될 수 있어 레이저 용접 부위에 대한 추가 방청이 필요하지 않아 원가가 절감되는 효과가 있다.
도 1는 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 저면도이다.
도 5는 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 프론트 바디의 측면 용접부와 리어 바디의 플렌지부를 나타내는 분해 단면도이다.
도 7은 본 발명의 프론트 바디의 측면 용접부와 리어 바디의 플렌지부를 나타내는 결합 단면도이다.
도 8은 본 발명의 측면 용접부와 플렌지부의 용접면에 비드 도피형상의 예를 도시한 확대 단면도이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 자동차용 카메라 모듈의 조립공정을 나타내는 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
도 1는 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 카메라 모듈은, 렌즈가 장착되는 렌즈 모듈(lens module)(10), 상기 렌즈를 통해 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서(image sensor)를 포함하는 회로기판(circuit board)(30), 전방에 상기 렌즈 모듈(10)이 조립되고 후방으로부터 내측으로 상기 회로기판(30)이 조립되며, 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 프론트 바디(front body)(20)와, 상기 프론트 바디(20)의 후방에 조립되고 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 리어 바디(rear body)(40)를 포함한다.
이러한 카메라 모듈은 촬영 영역과 가까운 전방으로부터 후방으로 상기 렌즈 모듈(10), 프론트 바디(20), 회로기판(30) 및 리어 바디(40)의 순서로 배치된다.
상기 렌즈 모듈(10)은 통상 복수의 렌즈 요소를 렌즈 배럴(lens barrel) 내에 고정하고, 렌즈 배럴의 전방을 리테이너로 마감하여 조립하며, 이미지센서는 상기 회로기판(30) 상에 실장된다.
본 발명에서, 카메라 모듈의 하우징을 구성하는 상기 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)는 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding)으로 제조된다는 점에 그 특징이 있다.
금속분말 사출성형은 플라스틱 분야의 사출성형 기술과 분말야금(powder metallurgy) 분야의 금속분말 소결(sintering) 기술이 융합된 제조 공정으로, 삼차원 복잡 형상을 가지는 금속 부품을 제조하기에 유리한 방법이다.
금속분말 사출성형은 소결성(sinterability)이 뛰어난 미세분말(fine powder) 원료를 사용하고, 적절한 사출성형 조건 하에서 균일한 밀도의 성형체를 얻을 수 있고, 형상 최적화 및 소결 과정에서의 온도 제어 등을 통해 소결(sintering)시 수축 정도도 상당히 균일하도록 제어될 수 있다. 또한, 소결 온도를 충분히 높일 수 있어 소결품의 상대 밀도는 95% 이상도 얻어질 수 있다. 금속분말 사출성형은 소결공정을 통해 미세분말이 분자 결합되므로 내부 기공이 발생될 확률이 매우 낮다.
상기 프론트 바디(20) 또는 리어 바디(40)의 살 두께는 0.5 mm 내지 1.0 mm이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 바디(20) 또는 리어 바디(40)의 살 두께는 0.85 mm로 되는 것이 바람직하다. 이러한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 바디(20)과 리어 바디(40)은 매우 얇은 살 두께를 제공함하면서도 내부 기공이 발생되지 않아 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
금속분말 사출성형 공정은 일반적으로 알려진 방법을 따라 수행될 수 있으며, 금속 미세분말은 SUS 316L, SUS 304L, SUS 630, SUS 420 J2, SUS 440C, SKD 11, 2%Ni-Fe, 7%Ni-Fe, HK30 등의 소재가 사용될 수 있다. 이들 소재는 강성이 높아 얇은 두께로 제작되는 바디의 강성을 보장할 수 있다.
또한, 소재 자체로 내후성, 내환경성이 우수하여 추가적인 표면 처리가 생략될 수 있다.
이와 같이 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding)으로 제조된 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)는 금속재질의 열전도성으로 인해 방열 성능이 크게 개선되고, 복잡한 형상의 바디가 비교적 얇은 두께를 가져 내부 공간이 더 넓게 확보되어 회로기판 등의 배치를 위해 더 넓은 영역을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 저면도이며, 도 5는 본 발명의 자동차용 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 카메라 모듈은 상기 렌즈 모듈(10)과 회로기판(30)이 외부 환경에 의해 오염되는 것이 방지되도록 상기 프론트 바디(20)와 리어 바디(40) 내에 수용되고 밀봉된다.
여기서, 상기 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)는 금속재질로 이루어지므로, 그 접촉면을 용접함으로써 밀봉되는 구조를 갖는데, 이를 위해, 본 발명에서는 상기 프론트 바디(20)의 측면에 돌출형성되는 측면 용접부(22)와, 상기 리어 바디(40)의 전방으로 연장형성되어 상기 측면 용접부(22)에 선단부가 접촉하며, 접촉된 부위를 레이저 빔으로 용접하여 상기 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)를 결합시키기 위한 플렌지부(42)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 프론트 바디의 측면 용접부와 리어 바디의 플렌지부를 나타내는 분해 단면도이고, 도 7은 본 발명의 프론트 바디의 측면 용접부와 리어 바디의 플렌지부를 나타내는 결합 단면도이다.
상기 측면 용접부(22)는 상기 플렌지부(42)의 선단부(42a)와 접촉하는 접촉면을 가지며 카메라 모듈의 중심축(c)와 직교하는 방향으로 확장형성되는 돌출부(22a)와, 상기 돌출부(22a)에서 후방으로 연장형성되어 상기 리어 바디(40)에 수용되고, 상기 플렌지부(42)의 내면(42b)에 접촉하여 압입면을 형성하는 삽입부(22b)를 포함할 수 있다.
상기 돌출부(22a)와 삽입부(22b)는 서로 직교방향으로 연장되어 형성되고, 상기 삽입부(22b)가 상기 리어 바디(40)에 삽입되어 수용되면 상기 삽입부(22b)의 외면이 상기 플렌지부(42)의 내면(42b)에 접촉하여 압입면을 형성하는 것이다. 즉, 상기 삽입부(22b)의 외면이 압입면(press fit surface)이 되어 상기 플렌지부(42)에 끼워진다.
상기 플렌지부(42)에 삽입부(22b)가 끼워지면 상기 돌출부(22a)의 후면에 플렌지부(42)의 선단부(42a)가 접촉하여 접촉면을 형성한다. 상기 돌출부(22a)의 후면, 즉, 플렌지부(42)의 선단부(42a)가 접촉하는 접촉면과 상기 플렌지부(42)의 선단부(42a)는 상기 측면 용접부(22)와 플렌지부(42)를 용접하기 위한 용접면(ｗ)을 형성한다.
이와 같은 본 발명의 자동차용 카메라 모듈은 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)의 용접을 카메라 모듈의 측면에서 하는 구조를 갖는다는 것에 그 특징이 있다.
종래의 기술에서, 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)의 결합이 카메라 모듈의 측면이 아닌 후면에서 이루어지는 구조인 경우, 레이저 용접은 리어 바디(40) 후방에 입사되어 용접부를 따라 조사되며 수행될 수 있다. 예컨대, 레이저 장비가 고정된 상태에서 카메라 모듈 바디가 이동하여 용접부를 따라 레이저 용접이 수행되거나, 카메라 모듈 바디가 고정된 상태에서 레이저 장비를 이동시켜 레이저 빔이 용접부를 따라 용접을 수행할 수 있다.
이는 레이저 빔 또는 카메라 모듈 바디를 용접부를 따라 이동하면서 용접하여야 하므로, 레이저 빔의 위치제어가 매우 까다롭고, 위치제어가 정확하게 이루어지지 않는 경우 용접 불량이 발생할 수 있는 바, 상기 프론트 바디와 상기 리어 바디의 밀봉(sealing)에 문제가 생길 수 있다.
반면, 본 발명은 상기 측면 용접부(22)와 플렌지부(42)의 접촉된 부위를 용접하기 위해, 레이저 빔이 고정된 상태에서 카메라 모듈이 360°회전함으로써 용접이 가능하다.
즉, 상기 프론트 바디(20)와 상기 리어 바디(40)가 가조립된 상태에서 카메라 모듈이 360° 회전하고, 상부에 고정된 레이저 빔을 통해 용접함으로써, 용접부의 위치가 이동되지 않으므로 용접부의 위치제어가 용이하고, 용접의 용이성을 제공할 뿐 아니라, 용접 품질을 보장할 수 있어서 프론트 바디와 상기 리어 바디의 밀봉(sealing)을 확실하게 할 수 있다.
또한, 이와 같은 본 발명의 카메라 모듈은 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)의 용접을 카메라의 측면으로 하여, 후면 공간의 여유로 인해 브라켓의 배치가 용이한 장점이 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 브라켓(44)이 리어 바디(40)의 후면 좌우 모서리를 포함하여 적어도 2개 이상으로 형성될 수 있다.
종래의 기술에서, 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)의 결합이 카메라 모듈의 후면에서 이루어지는 경우에는, 용접부가 리어 바디(40)의 외곽선을 따라 형성되기 때문에 브라켓을 모서리에 형성할 수가 없고 따라서 브라켓의 위치 선정에 제약이 발생한다.
그러나, 본 발명의 카메라 모듈은 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)의 용접을 카메라의 측면으로 하여, 후면에 용접을 하지 않으므로 후면 공간의 여유가 발생하여 브라켓의 배치를 다양하게 할 수 있으며, 아울러 리어 바디(40)의 후면에 용접부가 없으므로 후면이 평판하게 이루어지어 브라켓을 조립할 때 평탄하게 할 수 있고 수평을 맞추는게 용이한 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 측면 용접부와 플렌지부의 용접면에 비드 도피형상의 예를 도시한 확대 단면도이다.
상기 측면 용접부(22)의 돌출부(22a)와 플렌지부(42)의 외면은 동일 평면이 되도록 조립된 상태에서 레이저 용접된다.
이때, 상기 측면 용접부(22)와 플렌지부(42)의 접촉된 부위를 용접하는 용접면(ｗ)은 레이저 용접 시 비드가 발생되지 않도록, 도 8에서 보는 바와 같이, 레이저 용접에 따른 열영향부(HAZ: Heat Affected Zone)의 깊이를 고려하여 챔버 형상(a) 또는 단 형상(b)을 갖을 수 있다.
이 경우, 상기 챔버의 폭과 깊이는 각각 0.2㎜와 0.1㎜로 이루어지고, 단의 폭과 깊이 역시 각각 0.2㎜와 0.1㎜로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 본 발명의 용접면은 챔버 또는 단이 형성되어, 레이저 용접 시 비드가 발생되지 않을 수 있으며 용접면이 매끄럽게 이루어질 수 있다.
한편, 상기 삽입부(22b)의 외면에는 상기 플렌지부의 내면과의 유격이 발생하지 않도록 복수개의 가이드 리브(24)를 돌출형성할 수 있다. 여기서, 상기 가이드 리브(24)는 삽입부(22b)의 4개의 모서리에 각각 2개씩 형성되여 총 8개의 가이드 리브(24)가 형성되는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 플렌지부의 내면에는 상기 가이드 리브(24)와 대응되는 위치에 요홈이 형성될 수 있으며, 상기 요홈에 가이드 리브(24)가 삽입되면서 삽입부(22b)와 상기 플렌지부를 유격 없이 결합시킬 수 있다.
또한, 상기 삽입부(22b)는 그 외면이 후방을 향해 삽입부의 측면 형상의 크기가 점차 감소하는 테이퍼면으로 형성될 수 있다. 즉, 삽입부(22b)의 압입면은 삽입부(22b)의 측면 형상의 크기가 후방을 향해 감소하도록 테이퍼면(tapered surface)이 형성되며, 상기 테이퍼면은 프론트 바디(20)를 리어 바디(40)에 압입하는 자동화된 공정에서 삽입부(22b)가 진입하기 용이하도록 한다.
이와 같은 본 발명의 자동차용 카메라 모듈의 조립방법은 다음과 같다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 자동차용 카메라 모듈의 조립공정을 나타내는 개념도로서, 상기 프론트 바디(20)에 후방으로부터 내측으로 이미지센서가 부착된 상기 회로기판(30)을 조립하여 프론트 어셈블리를 조립한다(도 9의 (a)).
상기 프론트 어셈블리를 조립하는 단계에서는, 상기 프론트 바디(20)에 상기 회로기판(30)을 스크류를 이용하여 2개 위치에서 2점 고정하면서, 스크류 체결 시 상기 프론트 바디의 렌즈부 동심도와 이미지센서 광축, 로테이트를 정렬하여 프리 얼라인을 진행한다.
이후, 상기 프론트 어셈블리의 전방에 상기 렌즈 모듈(10)을 조립하면서 광축 조정 후 본딩한다(도 9의 (b)).
상기 회로기판(30)에 이미지센서가 부착되는 과정에서 또는 복수의 렌즈 요소가 렌즈 배럴에 조립되는 과정에서 광축 정렬 상태가 틀어질 수 있다. 틀어진 광축으로 인해 부정확한 영상이 제공되면 주차 가이드나 자동주행의 성능이 저하된다. 따라서, 카메라 모듈은 광학성능을 보장하기 위해 렌즈 모듈(10)과 이미지센서를 상호 고정하기 전에 6축 광학 정렬(6-axis optical alignment)이 수행된다. 광학 구성요소들의 조립이 완료되면 프론트 바디(20)는 리어 바디(40)과 결합되어 밀봉된 바디 조립체를 형성한다.
일반적으로 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)는 나사결합에 의해 조립될 수도 있고, 수지 접착제(resin adhesive)로 접착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 바디(20)와 리어 바디(40)는 금속분말 사출성형으로 제조되며, 리어 바디(40)가 광학 구성요소의 조립이 완료된 프론트 어셈블리에 압입(press fit)된 후 조립 경계부위를 레이저 용접하여 밀봉되는 것을 특징으로 한다. 차량의 긴 수명 주기 동안 잦은 진동 및 온도변화에 의해 풀림이 발생할 수 있는 나사결합이나, 노후되어 밀봉 부위에 틈이 생길 수 있는 수지 접착제와 비교하여, 레이저 용접되는 결합부위는 높은 안정성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.
즉, 상기 렌즈 모듈이 조립된 프론트 어셈블리의 후방에 상기 리어 바디(40)를 수직으로 가조립한 후, 상기 프론트 바디(20)의 측면 용접부(22)와 상기 플렌지부(42)를 접촉시켜(도 10의 (c)), 상기 프론트 어셈블리와 리어 바디(40)를 360°회전시키면서 상부에 고정된 레이저 빔(L)을 수직방향으로 조사하여 용접함으로써, 상기 프론트 어셈블리와 상기 리어 바디가 밀봉되는 것이다(도 10의 (c)).
이러한, 본 발명의 카메라 모듈은 프론트 바디와 리어 바디의 용접을 카메라의 측면으로 하여, 후면 공간의 여유로 인해 브라켓의 배치가 용이하고, 카메라가 회전하면서 상부에 고정된 레이저 빔으로 용접을 실시함으로써, 용접이 비교적 용이하고 용접 품질이 보장될 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 렌즈 모듈 20: 프론트 바디
22: 측면 용접부 22a: 돌출부
22b: 삽입부 24: 가이드 리브
30: 회로기판 40: 리어 바디
42: 플렌지부 42a: 선단부

Claims (10)

  1. 렌즈가 장착되는 렌즈 모듈(lens module);
    상기 렌즈를 통해 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서(image sensor)를 포함하는 회로기판(circuit board);
    전방에 상기 렌즈 모듈이 조립되고 후방으로부터 내측으로 상기 회로기판이 조립되며, 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 프론트 바디(front body);
    상기 프론트 바디의 후방에 조립되고 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 리어 바디(rear body);
    상기 프론트 바디의 측면에 돌출형성되어 상기 리어 바디와 레이저 용접으로 결합하기 위한 측면 용접부; 및
    상기 리어 바디의 전방으로 연장형성되어 상기 측면 용접부에 선단부가 접촉하며, 접촉된 부위를 레이저 용접하여 상기 프론트 바디와 리어 바디를 결합시키기 위한 플렌지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측면 용접부와 플렌지부의 접촉된 부위를 용접하기 위해,
    상기 프론트 바디와 상기 리어 바디가 가조립된 상태에서 카메라 모듈이 360° 회전하고, 상부에 고정된 레이저 빔을 통해 용접함으로써, 상기 프론트 바디와 상기 리어 바디의 밀봉(sealing) 및 조립이 완료되는 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 측면 용접부는 상기 플렌지부의 선단부와 접촉하는 접촉면을 가지며 카메라 모듈의 중심축와 직교하는 방향으로 확장형성되는 돌출부; 및
    상기 돌출부에서 후방으로 연장형성되어 상기 리어 바디에 수용되고, 상기 플렌지부의 내면에 접촉하여 압입면을 형성하는 삽입부;
    를 포함하는 자동차용 카메라 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 삽입부의 외면에는 상기 플렌지부의 내면과의 유격이 발생하지 않도록 복수개의 가이드 리브를 돌출형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 삽입부는 그 외면이 후방을 향해 삽입부의 측면 형상의 크기가 점차 감소하는 테이퍼면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 측면 용접부와 플렌지부의 접촉된 부위를 용접하는 용접면은 레이저 용접 시 비드가 발생되지 않도록 레이저 용접에 따른 열영향부(HAZ: Heat Affected Zone)의 깊이를 고려하여 챔버 형상 또는 단 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 프론트 바디와 리어 바디의 용접이 카메라 모듈의 측면에서 이루어지므로, 상기 리어 바디의 후면 공간의 여유로 인해 브라켓의 배치가 용이한 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 브라켓이 리어 바디의 후면 좌우 모서리를 포함하여 적어도 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈.
  9. 렌즈가 장착되는 렌즈 모듈(lens module), 상기 렌즈를 통해 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서(image sensor)를 포함하는 회로기판(circuit board), 금속분말 사출성형(MIM: Metal Injection Molding) 방법으로 제조되는 프론트 바디(front body) 및 리어 바디(rear body)를 포함하는 자동차용 카메라 모듈을 조립하는 조립방법에 있어서,
    상기 프론트 바디에 후방으로부터 내측으로 상기 회로기판을 조립하여 프론트 어셈블리를 조립하는 단계;
    상기 프론트 어셈블리의 전방에 상기 렌즈 모듈을 조립하면서 광축 조정 후 본딩하는 단계;
    상기 렌즈 모듈이 조립된 프론트 어셈블리의 후방에 상기 리어 바디를 수직으로 가조립하는 단계; 및
    가조립된 상기 프론트 어셈블리와 리어 바디를 360°회전시키면서 상부에 고정된 레이저 빔을 수직방향으로 조사하여 측면 용접함으로써, 상기 프론트 어셈블리와 상기 리어 바디가 밀봉되는 단계;
    를 포함하는 자동차용 카메라 모듈 조립방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 프론트 어셈블리를 조립하는 단계에서는,
    상기 프론트 바디에 상기 회로기판을 스크류를 이용하여 2개 위치에서 2점 고정하면서,
    스크류 체결 시 상기 프론트 바디의 렌즈부 동심도와 이미지센서 광축, 로테이트를 정렬하여 프리 얼라인을 진행하는 것을 특징으로 하는 자동차용 카메라 모듈 조립방법.
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