JP6847743B2 - カメラモジュール - Google Patents

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Description

本発明は、カメラモジュールに関するものであって、特に、イメージセンサ、および、回路板を有するカメラモジュールに関するものであり、イメージセンサは回路板上に設置され、回路板は金属部材を有する。
技術の発展に伴い、現在、多くの電子装置(たとえば、カメラ、および、スマートフォン)は、写真を撮る、あるいは、ビデオを録画する機能を有する。これらの電子装置の使用は、ますます普遍的になり、さらに便利に、更に薄型に発展しており、ユーザーに、さらに多くの選択を提供している。
一般に、写真を撮る、あるいは、ビデオを録画する機能を有する電子装置は、駆動モジュールを有し、一つ以上の光学レンズユニットを駆動して、光軸に沿って移動させて、自動照準、および、自動ズーミング制御を達成している。光線は、光学レンズユニットを通過するとともに、イメージセンサ上でイメージを生成する。
よって、駆動モジュール、および、イメージセンサの平坦度が重要である。しかし、従来のイメージセンサは、通常、プリント回路板によりサポートされ、電子装置の組み立てや移動時、プリント回路板の湾曲が発生して、平坦度が低下する。
特開2008−197312
従来の製品の欠陥を解決するため、本発明の一実施形態は、レンズ駆動メカニズム、レンズユニット、回路板、および、イメージセンサを有するカメラモジュールを提供する。レンズユニットが、レンズ駆動メカニズム上に設置される。イメージセンサが、回路板上に設置される。回路板は、金属部材、絶縁層、および、金属線を有する。絶縁層は、金属部材と金属線の間に設置され、且つ、金属線は、イメージセンサに電気的に接続される。レンズ駆動モジュールは、レンズユニットを駆動して、イメージセンサに対して移動させる。イメージセンサは、レンズユニットにより光線を捕捉することができる。
いくつかの実施形態において、金属部材の厚さは、絶縁層と金属線の総厚さを超過する。
いくつかの実施形態において、金属部材の厚さは、0.10mm〜0.35mmである。
いくつかの実施形態において、金属線は、成形回路部品(molded interconnect device)を用いて、絶縁層上に形成する。
いくつかの実施形態において、金属線は、コーティングにより、絶縁層上に形成する。
いくつかの実施形態において、金属部材、および、金属線は、同じ熱膨張係数を有する。
いくつかの実施形態において、イメージセンサは、絶縁層に取り付けられる。
いくつかの実施形態において、カメラモジュールは、さらに、複数のレンズ駆動メカニズム、複数のレンズユニット、および、複数のイメージセンサを有する。レンズユニットは、それぞれ、レンズ駆動メカニズム上に設置され、且つ、イメージセンサは、回路板上に設置され、レンズユニットの位置は、それぞれ、イメージセンサの位置に対応する。
いくつかの実施形態において、カメラモジュールは、さらに、イメージセンサとレンズユニット間に設置されるベースを有する。
いくつかの実施形態において、ベースは、金属基板、レンズ駆動メカニズムに電気的に接続される第一導電層、および、金属基板と第一導電層間に設置される第一絶縁層を有する。
いくつかの実施形態において、金属基板の厚さは、第一導電層と第一絶縁層の総厚さを超過する。
いくつかの実施形態において、金属基板の厚さは、0.10mm〜0.35mmである。
いくつかの実施形態において、ベースは、さらに、第二絶縁層、および、第二導電層を有し、第二絶縁層は、金属基板上に形成され、第一絶縁層、および、第二絶縁層は、金属基板の反対表面上に形成され、且つ、第二導電層が第二絶縁層上に形成される。
いくつかの実施形態において、金属基板の厚さは、第二絶縁層と第二導電層の総厚さを超過する。
いくつかの実施形態において、第二導電層は、イメージセンサに電気的に接続される。
いくつかの実施形態において、成形回路部品の形式により、第一導電層と第二導電層が、それぞれ、第一絶縁層と第二絶縁層上に形成される。
いくつかの実施形態において、金属基板、第一導電層、および、第二導電層は、同じ熱膨張係数を有する。
いくつかの実施形態において、カメラモジュールは、さらに、レンズ駆動メカニズムを包囲し、金属を含むハウジングを有する。
いくつかの実施形態において、ハウジングとベースは、溶接により互いに接続される。
本発明のカメラモジュールは、イメージセンサが平坦になる。さらに、金属部材が用いられて、イメージセンサの放熱を補助する。さらに、電磁波妨害が減少する。
本発明は次の説明を添付図面と引き合わせながら読むとよく理解できる。
本発明の一実施形態による電子装置の概略図である。 本発明の一実施形態によるカメラモジュールの分解図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサ、および、回路板の概略図である。 図3の線A−Aに沿った断面図である。 本発明の一実施形態によるベースの概略図である。 本発明の別の実施形態によるベースの概略図である。 本発明の別の実施形態によるカメラモジュールの概略図である。
本発明の実施形態によるカメラモジュールの製造、および、使用方法を以下で詳細に討論する。注意すべきことは、実施形態は、幅広い特定の背景で実現できる多くの応用できる発明概念を提供する。討論される特定の実施形態は、特定の方法で本発明を使用することを説明するためのものであり、 本発明の範囲を限定するものではない。
別に定義されない限り、ここで使用される全ての技術的、および、科学的用語は、この技術が属する当業者なら通常理解できる同意義を有する。理解できることは、これらの用語、たとえば、通常使用される辞典中で定義される用語は、相関技術、および、本発明の開示の背景、あるいは、上下文と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、別に定義されない限り、理想化、あるいは、過度に正式な方式で解釈されるべきではない。
図1を参照すると、本発明の一実施形態において、カメラモジュール10は、電子装置20中に設置されるとともに、写真を撮ったり、ビデオを録画したりすることができる。電子装置20は、たとえば、スマートフォン、あるいは、デジタルカメラである。写真を撮る、あるいは、ビデオを録画するとき、カメラモジュール10は、光線を受けるとともに、イメージを形成することができ、イメージは、電子装置20中のプロセッサ(図示しない)に送信され、イメージの後処理を実行する。
図2に示されるように、カメラモジュール10は、主に、ハウジング100、レンズ駆動メカニズム200、レンズユニット300、ベース400、イメージセンサ500、および、回路板600を有する。ハウジング100、および、ベース400は中空の箱型をなし、ハウジング100は、レンズ駆動メカニズム200を包囲する。よって、レンズ駆動メカニズム200、レンズユニット300、および、ベース400は、上述の箱体に収容される。イメージセンサ500、および、回路板600は、箱体の一側に設置され、且つ、ハウジング100、および、ベース400は、それぞれ、開口O1と開口O2を有する。光線は、順に、開口O1、レンズユニット300、および、開口O2を経て、イメージセンサ500に到達して、イメージセンサ500上でイメージを形成する。
レンズ駆動メカニズム200は、レンズホルダ210、フレーム220、少なくとも一つの第一電磁気駆動アセンブリ230、少なくとも一つの第二電磁気駆動アセンブリ240、第一弾性部材250、第二弾性部材260、コイルボード270、複数のサスペンションワイヤ280、および、複数の位置検出器290を有する。
レンズホルダ210は、収容空間211、および、凹面構造212を有し、収容空間211は、レンズホルダ210中央で形成され、凹面構造212は、レンズホルダ210の外壁で形成されるとともに、収容空間211を包囲する。レンズユニット300は、レンズホルダ210に取り付けられるとともに、収容空間211で収容される。第一電磁気駆動アセンブリ230は、凹面構造212中に設置される。
フレーム220は、受入部分221、および、複数の凹部222を有する。レンズホルダ210は、受入部分221中で受け入れられ、且つ、第二電磁気駆動アセンブリ240は、凹部222中で取り付けられるとともに、第一電磁気駆動アセンブリ230に隣接する。
第一弾性部材250、および、第二弾性部材260は、それぞれ、レンズホルダ210、および、フレーム220の反対側で設置され、レンズホルダ210、および、フレーム220が、それらの間に設置される。第一弾性部材250の内側部分251は、レンズホルダ210に接続され、第一弾性部材250の外側部分252は、フレーム220に接続される。同様に、第二弾性部材260の内側部分261は、レンズホルダ210に接続され、第二弾性部材260の外側部分262はフレーム220に接続される。よって、レンズホルダ210は、第一弾性部材250と第二弾性部材260によって、フレーム220の受入部分221中に吊り下げられ、且つ、Z軸方向のレンズホルダ210の動きの範囲は、さらに、第一、および、第二弾性部材250、260により制限される。
レンズホルダ210、および、その上に設置されるレンズユニット300は、第一電磁気駆動アセンブリ230と第二電磁気駆動アセンブリ240間の電磁誘導により駆動されて、フレーム220に対して、Z軸方向に、移動する。たとえば、この実施形態において、第一電磁気駆動アセンブリ230は、レンズホルダ210の収容空間211を包囲する駆動コイルであり、第二電磁気駆動アセンブリ240は、少なくとも一つの磁石を有する。電流が駆動コイル (第一電磁気駆動アセンブリ230)を流れるとき、電磁誘導が、駆動コイルと磁石間で生成される。よって、レンズホルダ210、および、その上に設置されるレンズユニット300が駆動されて、フレーム220に対して、Z軸方向に沿って移動して、ピント調整が達成される。
いくつかの実施形態において、第一電磁気駆動アセンブリ230は磁石であり、第二電磁気駆動アセンブリ240は駆動コイルである。
図2を参照すると、コイルボード270を、ベース400上に設置する。同様に、電流がコイルボード270を流れるとき、電磁誘導が、コイルボード270と第二電磁気駆動アセンブリ240(あるいは、第一電磁気駆動アセンブリ230)間で生成される。よって、レンズホルダ210、および、フレーム220が駆動されて、コイルボード270に対して、X軸方向、および/または、Y軸方向に沿って移動し、レンズユニット300が駆動されて、イメージセンサ500に対して、X軸方向、および/または、Y軸方向に沿って移動する。画像安定化(image stabilization)が達成される。
この実施形態において、カメラモジュール10は、4個のサスペンションワイヤ280を有する。4個のサスペンションワイヤ280は、それぞれ、コイルボード270の4隅に設置されるとともに、コイルボード270、ベース400、および、第一弾性部材250を接続する。レンズホルダ210、および、レンズユニット300が、X軸方向、および/または、Y軸方向に沿って移動するとき、サスペンションワイヤ280は、それらの動きの範囲を制限することができる。さらに、サスペンションワイヤ280は、金属(たとえば、銅、あるいは、それらの合金)を含むので、サスペンションワイヤ280は、コンダクタ(導電経路)として用いてもよい。たとえば、電流は、ベース400とサスペンションワイヤ280を経て、第一電磁気駆動アセンブリ230に流入する。
位置検出器290が、ベース400上に設置され、第二電磁気駆動アセンブリ240の動きを検出して、X軸方向とY軸方向のレンズホルダ210とレンズユニット300の位置を確認することができる。
たとえば、位置検出器290は、ホールセンサ(Hall sensor)、磁気抵抗効果センサ(MR sensor)、巨大磁気抵抗効果センサ(GMR sensor)、トンネル型磁気抵抗効果センサ(TMR sensor)、あるいは、フラックスゲートセンサ(fluxgate sensor)である。
図3と図4に示されるように、回路板600は、金属部材610、絶縁層620、および、金属線630の3層構造を有し、絶縁層620が、金属部材610と金属線630間に設置される。イメージセンサ500が、絶縁層620に取り付けられ、且つ、金属線630に電気的に接続される。さらに、金属部材610、および、絶縁層620は、それぞれ、互いに揃えられたホール611とホール621を有し、ホール611の外観は、ホール621とほぼ同じである。イメージセンサ500は、ホール611と621により、レンズユニット300を通過する光線を捕捉することができる。イメージセンサをサポートする従来の回路板は、通常、上に設置されるか、あるいは、中に組み込まれるプラスチック板、および、コイル、あるいは、ワイヤを有する。よって、従来の回路板と比較すると、上述の回路板600の構造は、カメラモジュール10の高さを減少させるとともに、カメラモジュール10の体積が縮小する。
注意すべきことは、金属部材610のZ軸方向の厚さは、絶縁層620と金属線630のZ軸方向の総厚さを超過することである。よって、回路板600は、十分な硬度と十分な平坦度を有し、カメラモジュール10の組み立て期間中における、レンズユニット300の傾斜、および、イメージセンサ500の傾斜を防止する。たとえば、金属部材610の厚さは、0.10mm〜0.35mmである。さらに、金属部材610の底表面は露出し、被覆されない。よって、回路板600、および、イメージセンサ500の熱放射効率が改善される。金属部材610、および、金属線630は、同じ熱膨張係数を有するので、回路板600が熱くなったとき、金属部材610と金属線630間で、相対的ずれが生成されない。
この実施形態において、成形回路部品 (MID)、たとえば、レーザーダイレクトストラクチャリング (LDS)、微細複合加工技術 (MIPTEC)、レーザー誘起金属化 (LIM)、レーザー再構成印刷(LRP)、エアゾル式ジェットプロセッサ、二個取り成形方法を用いることにより、金属線630を絶縁層620上に形成する。いくつかの実施形態において、金属線630は、コーティングにより、絶縁層620上に形成される。
いくつかの実施形態において、金属線630、および、金属部材610は、異なる材料を有し、金属部材610は、高い硬度の材料を有し、金属線630は、高い電気伝導率と熱伝導率の材料を有する。よって、金属線630の硬度は、金属部材610より小さく、金属線630の電気伝導率と熱伝導率は、金属部材610を超過する。
図5を参照すると、この実施形態において、ベース400は、金属基板410、第一絶縁層420、第一導電層430、第二絶縁層440、第二導電層450を有する。第一絶縁層420と第二絶縁層440は、それぞれ、金属基板410の反対表面上に形成される。第一導電層430は、第一絶縁層420上に形成され、第二導電層450は、第二絶縁層440上に形成される。第一導電層430は、サスペンションワイヤ280に電気的に接続され、第二導電層450は、イメージセンサ500に電気的に接続される。
同様に、金属基板410のZ軸方向の厚さは、第一絶縁層420と第一導電層430のZ軸方向の総厚さを超過し、第二絶縁層440と第二導電層450のZ軸方向の総厚さを超過する。たとえば、金属基板410の厚さは、0.10mm〜0.35mmである。金属基板410、第一導電層430、および、第二導電層450は、同じ熱膨張係数を有するので、金属基板410が熱くなっても、相対的ずれが生成されない。
注意すべきことは、ハウジング100は金属を含んで、カメラモジュール10の電子装置20中のその他の電子部材に対する電磁波妨害を減少させることである。ベース400は、金属基板410を有するので、ベース400は、溶接により、ハウジング100に接続される。ベース400とハウジング100間の接続強度が増加する。カメラモジュール10のコリジョンによるベース400とハウジング100間の分離が防止され、且つ、溶接によるプラスチックの融解、および、ピンの傾斜が防止される。
図6に示されるように、別の実施形態において、ベース400は、金属基板410、第一絶縁層420、および、第一導電層430だけを有する。第二絶縁層440、および、第二導電層450が省略され、よって、カメラモジュール10のZ軸方向の高さが減少する。ベース400は金属基板410を有するので、平坦度がよい。さらに、金属基板は、イメージセンサ500に隣接する、あるいは、接触するので、イメージセンサ500の熱放散効率が改善される。
いくつかの実施形態において、ベース400は、さらに、外側絶縁層を有し、第一導電層430は、外側絶縁層と第一絶縁層420間に設置される。第一導電層430とその他の電子部品間の短絡が防止される。注意すべきことは、外側絶縁層は、電気的に接続する一つ以上の開口を有することである。
図7を参照すると、別の実施形態において、カメラモジュール10は、複数のハウジング100、複数のレンズ駆動メカニズム200、複数のレンズユニット300、複数のベース400、複数のイメージセンサ500、および、回路板600を有する。回路板600上に設置されるイメージセンサ500は、レンズ駆動メカニズム200上のレンズユニット300に対応するので、光線がレンズユニット300を通過して、イメージセンサ500上でイメージを形成する。イメージセンサはすべて、金属部材610を有する同じ回路板600上に設置されるので、イメージセンサ500はほぼ同一平面であるので、カメラモジュールが、複数のイメージを同時に獲得するのに有利である。
総合すると、カメラモジュールが提供され、カメラモジュール中の回路板は、金属部材、絶縁層、および、金属線を有し、且つ、金属部材の厚さは、絶縁層と金属線の総厚さを超過する。金属部材は十分な硬度を有するので、イメージセンサが平坦になる。さらに、金属部材が用いられて、イメージセンサの放熱を補助する。
さらに、カメラモジュールに出入りする電磁波は、金属部材を有する回路板、および、金属基板を有するベースにより減少するので、電磁波妨害が減少する。さらに、回路板とベース中の導電層(金属部材610、金属線630、金属基板410、第一導電層430、第二導電層450)、および、非導電層(絶縁層620、第一絶縁層420、第二絶縁層440)が、スタガード方式で配置されるので、金属境界の数量が増加する。よって、境界効果が向上し、電磁波妨害が更に減少する。たとえば、回路板の構造は、底部から上部に、金属部材610、絶縁層620、および、金属線630を有し、金属線630に電気的に接続される電子部品(たとえば、イメージセンサ500)は金属線630上に設置される。底部から上部の構造は、金属基板410、第一絶縁層420、および、第一導電層430を有し、第一導電層430に電気的に接続される電子部品(たとえば、位置検出器290)は、第一導電層430上に設置される。
本発明の実施形態、および、その長所が詳細に記述されたが、当業者なら理解できるように、本発明の精神を逸脱しない限り、変更、代替、および、修飾が可能である。たとえば、当業者なら、本発明の精神を逸脱しない範囲で、ここで開示される多くの特徴、機能、プロセス、および、材料を変化させることができる。さらに、本発明の保護範囲は、明細書内で記述される特定の実施形態中のプロセス、機器、製造、物質組成、装置、方法、および、ステップに限定されず、当業者なら、本発明の開示から、現行の、あるいは、未来で発展するプロセス、機器、製造、物質組成、装置、方法、および、ステップを理解することができ、ここで記述される実施形態中、同じ機能を実行する、あるいは、対応する実施形態と同じ結果を達成することは、本発明の開示にしたがって利用される。よって、本発明の保護範囲は、このようなプロセス、機器、製造、物質組成、装置、方法、および、ステップを含む。さらに、各請求項は個別の実施形態を構成し、且つ、本発明の保護範囲も、各請求項範囲、および、実施形態の組み合わせを含む。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
10…カメラモジュール
20…電子装置
100…ハウジング
200…レンズ駆動メカニズム
210…レンズホルダ
211…収容空間
212…凹面構造
220…フレーム
221…受入部分
222…凹部
230…第一電磁気駆動アセンブリ
240…第二電磁気駆動アセンブリ
250…第一弾性部材
251…内側部分
252…外側部分
260…第二弾性部材
261…内側部分
262…外側部分
270…コイルボード
280…サスペンションワイヤ
290…位置検出器
300…レンズユニット
400…ベース
410…金属基板
420…第一絶縁層
430…第一導電層
440…第二絶縁層
450…第二導電層
500…イメージセンサ
600…回路板
610…金属部材
611…ホール
620…絶縁層
621…ホール
630…金属線
O1、O2…開口

Claims (23)

  1. カメラモジュールであって、
    レンズ駆動メカニズムと、
    前記レンズ駆動メカニズム上に設置されるレンズユニットと、
    金属部材と、金属線、および、前記金属部材と前記金属線の間に設置される絶縁層、を有する回路板、および、
    前記回路板上に設置され、且つ、前記金属線に電気的に接続されるイメージセンサ、を有し、
    前記レンズ駆動メカニズムは、前記レンズユニットを駆動して、前記イメージセンサに対して移動させるとともに、前記イメージセンサは、前記レンズユニットにより光線を捕捉することができ
    前記絶縁層は、前記イメージセンサ、前記金属線および前記金属部材に直接接することを特徴とするカメラモジュール。
  2. 前記金属部材の厚さは、前記絶縁層と前記金属線の総厚さを超過することを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  3. 前記金属部材の厚さは、0.10mm〜0.35mmであることを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  4. 成形回路部品を用いることにより、前記金属線を前記絶縁層上に形成することを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  5. コーティングを用いることにより、前記金属線を前記絶縁層上に形成することを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  6. 前記金属部材、および、前記金属線は、同じ熱膨張係数を有することを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  7. 前記イメージセンサは、前記絶縁層に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  8. 複数の前記レンズ駆動メカニズム、複数の前記レンズユニット、および、複数の前記イメージセンサを有し、前記レンズユニットは、それぞれ、前記レンズ駆動メカニズム上に設置され、前記イメージセンサは、前記回路板上に設置され、前記レンズユニットの位置は、それぞれ、前記イメージセンサの位置に対応することを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  9. 前記イメージセンサと前記レンズユニット間に設置されるベースを、さらに有することを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  10. 前記ベースは、
    金属基板と、
    前記レンズ駆動メカニズムに電気的に接続される第一導電層、および、
    前記金属基板と前記第一導電層間に設置される第一絶縁層、
    を有することを特徴とする請求項9に記載のカメラモジュール。
  11. 前記金属基板の厚さは、前記第一導電層と前記第一絶縁層の総厚さを超過することを特徴とする請求項10に記載のカメラモジュール。
  12. 前記金属基板の厚さは、0.10mm〜0.35mmであることを特徴とする請求項10に記載のカメラモジュール。
  13. 前記ベースは、さらに、
    前記金属基板上に形成され、前記第一絶縁層とともに、前記金属基板の反対表面上に形成される第二絶縁層、および、
    前記第二絶縁層上に形成される第二導電層、
    を有することを特徴とする請求項10に記載のカメラモジュール。
  14. 前記金属基板の厚さは、前記第二絶縁層と前記第二導電層の総厚さを超過することを特徴とする請求項13に記載のカメラモジュール。
  15. 前記第二導電層は、前記イメージセンサに電気的に接続されることを特徴とする請求項13に記載のカメラモジュール。
  16. 前記第一導電層、および、前記第二導電層は、成形回路部品の方式により、それぞれ、前記第一絶縁層と前記第二絶縁層上に形成されることを特徴とする請求項13に記載のカメラモジュール。
  17. 前記金属基板、前記第一導電層、および、前記第二導電層は、同じ熱膨張係数を有することを特徴とする請求項13に記載のカメラモジュール。
  18. 前記レンズ駆動メカニズムを包囲するとともに金属を含むハウジングを、さらに有することを特徴とする請求項10に記載のカメラモジュール。
  19. 前記ハウジング、および、前記ベースは、溶接により互いに接続されることを特徴とする請求項18に記載のカメラモジュール。
  20. 前記金属線、および、前記金属部材は、異なる材料を有することを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  21. 前記金属線の電気伝導率は、前記金属部材の電気伝導率を超過することを特徴とする請求項20に記載のカメラモジュール。
  22. 前記金属線の硬度は、前記金属部材の硬度より低いことを特徴とする請求項20に記載のカメラモジュール。
  23. 前記金属線の熱伝導率は、前記金属部材の熱伝導率を超えることを特徴とする請求項20に記載のカメラモジュール。
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