KR100752701B1 - 카메라 모듈 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징과 배럴이 일체형으로 구성된 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.

본 발명의 카메라 모듈 패키지는 상부로 원통형의 배럴이 일체로 연장 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 삽입되며, 저면 양측부로 한 쌍의 링지지구가 돌출 형성된 포커스링; 상기 포커스링의 상부에 순차적으로 적층되는 적어도 하나 이상의 렌즈 및 상기 렌즈 사이에 각각 삽입 개재되는 스페이서; 상기 하우징 내의 최상부층에 안착되는 적외선 차단필터; 상기 렌즈와 스페이서 및 적외선 차단필터가 순차적으로 적층 결합된 상기 하우징의 상단부에 복개되며, 중앙부에 입사공이 형성된 리테이너; 및 상기 하우징의 하단부가 밀착 결합되고, 그 저면에 이미지센서가 접착 고정되는 인쇄회로기판;을 포함하며, 카메라 모듈의 조립시 별도의 초점 조절 과정이 생략됨에 따라 조립 공정 단순화에 의한 패키지의 조립성이 향상됨과 아울러 종래와 같은 배럴 회전에 의한 이물 탈락이 방지되기 때문에 이물에 의한 화상 불량을 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

하우징, 포커스링, 렌즈, 스페이서, 적외선 차단필터, 리테이너, 인쇄회로기판, 이미지센서

Description

카메라 모듈 패키지{CAMERA MODULE PACKAGE}

도 1은 종래 COF 방식 카메라모듈 패키지의 조립 상태를 보인 조립 사시도.

도 2는 종래 COF 방식 카메라 모듈의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 조립 사시도.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 단면도로서,

도 5는 도 4의 A-A선 단면도이고,

도 6은 도 4의 B-B선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11. 하우징 12. 포커스링

13,14. 렌즈 15,16. 스페이서

17. 적외선 차단필터 20. 리테이너

30. 인쇄회로기판 40. 이미지센서

본 발명은 하우징과 배럴이 일체형으로 구성된 카메라 모듈 패키지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 플립 칩 본딩 방식의 카메라 모듈 패키지에서 하우징과 배럴을 일체형으로 하고, 적외선 차단필터(IR FILTER)를 렌즈의 최상부층에 위치하도록 함으로써, 별도의 포커싱 공정이 생략됨에 따라 카메라 모듈 패키지의 조립 공정의 단순화를 도모함과 아울러 효율적인 이물 관리가 이루어지도록 한 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.

현재 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능 뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 이러한 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(CAMERA MODULE)이 가장 대표적이라 할 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 기존의 30만 화소(VGA급)에서 현재 700만 화소의 고화소 중심으로 변화됨과 동시에 오토포커싱(AF), 광학 줌(OPTICAL ZOOM) 등과 같은 다양한 부가 기능의 구현으로 변화되고 있다.

일반적으로, 카메라 모듈(CCM:COMPACT CAMERA MOUDULE)은 소형으로써 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기와 토이 카메라(TOY CAMERA) 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는 바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취 향에 맞추어 소형의 카메라 모듈이 장착된 기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다.

이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이된다.

통상적인 카메라 모듈용 이미지센서의 패키징 방식은, 플립 칩(Flip-Chip)을 이용한 COF(Chip On Flim) 방식, 와이어 본딩에 의한 COB(Chip On Board) 방식, 그리고 CSP(Chip Scaled Package) 방식 등이 있으며, 이 중에서 COF 패키지 방식과 COB 패키지 방식이 널리 이용되고 있다.

상기 카메라 모듈용 이미지센서의 패키지 방식 중에서 COF 방식의 패키징 구조를 아래 도시된 도면을 참조하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 COF 방식 카메라모듈 패키지의 조립 상태를 보인 조립 사시도이고, 도 2는 종래 COF 방식 카메라 모듈의 단면도이다.

도시된 바와같이, 종래의 카메라 모듈 패키지(1)는 렌즈를 통해 들어온 영상신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서(3)가 저면에 지지되는 하우징(2)과, 상기 이미지센서(3)에 피사체의 영상신호를 모아주는 렌즈군(4)과, 상기 렌즈군(4)이 내부에 다단 적층되는 배럴(5)의 순차적인 결합에 의해서 구성된다.

이때, 상기 하우징(2)의 하부에는 CCD 또는 CMOS로 이루어진 이미지센서(3) 를 구동하기 위한 전기 부품인 C(CONDENSOR)와 R(RESISTANCE)의 칩 부품이 부착된 실장용 기판(FPCB)(6)이 전기적으로 결합된다.

이와 같이 구성된 종래의 카메라 모듈 패키지(1)는, 실장용 기판(FPCB, 6)에 다수의 회로 부품이 실장된 상태에서 기판(6)과 이미지센서(3) 사이에 이방전도성필름(ACF:ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM)(도면 미도시) 또는 NCP(NON-CONDUCTIVE PASTE)를 삽입하고 열과 압력을 가하여 통전되도록 접착 고정하고, 그 반대면에 IR 필터(7)를 부착한다.

이때, 상기 이미지센서(3)는 이방전도성 필름이 삽입된 상태로 기판(6)의 저면에 부착되고 상기 이미지센서(3)의 각 측부에 열경화성 접착제가 도포되어 경화됨으로써, 이미지센서(3)의 고정과 측면 보호가 이루어지도록 한다.

또한, 다수의 렌즈군(4)이 내장된 배럴(5)과 하우징(2)이 나사 결합에 의해서 가결합시킨 상태에서 전술한 바와같이, 기 조립된 실장용 기판(6)이 하우징(2)의 저면에 별도의 접착제에 의해서 접착 고정된다.

한편, 상기 이미지센서(3)가 부착된 실장용 기판(6)과 배럴(5)이 결합된 하우징(2)의 접착 고정 후에 상기 배럴(5)의 전방에 피사체(해상도 챠트)를 일정한 거리로 하여 초점 조정이 이루어지게 되는 데, 상기 카메라 모듈(1)의 초점 조정은 하우징(2)에 나사 결합된 배럴(5)의 회전에 의한 수직 이송량이 조절됨에 따라 렌즈군(4)과 이미지센서(3)간의 초점 조절이 이루어지게 된다.

상기 렌즈군(4)과 이미지센서(3)의 간격 조절에 의해서 초점 조절이 이루어지고, 초점이 조절된 상태에서 상기 하우징(2)과 배럴(5)을 접착 고정시켜 카메라 모듈 패키지의 출하 준비가 완료된다.

이와 같은 구조로 이루어진 COF 방식의 카메라 모듈 패키지는 무엇보다 이미지센서 상면에 와이어를 부착할 공간이 필요하지 않으므로 패키지 면적이 줄어들고, 배럴의 높이를 낮출 수가 있어 카메라 모듈의 경박단소화가 가능하다는 장점이 있다.

그리고, 얇은 필름(Film)이나 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 사용하기 때문에 외부 충격에 견디는 신뢰성 높은 패키지가 가능하며, 그 제작 공정이 상대적으로 간단한 장점이 있다. 그리고, 상기 COF 방식은 소형화와 더불어 저항의 절감으로 인한 신호의 고속처리, 고밀도, 다핀화 추세에도 부응할 수 있다.

그러나, 종래 COF 방식의 카메라 모듈 패키지(1)는 상기 하우징(2) 상단에 체결된 배럴(5)이 나사결합에 의해 회전되면서 최적의 포커스가 맞춰진 지점에서 하우징(2)과 배럴(5)의 유격 사이로 접착제를 주입하여 하우징(2)과 배럴(5)을 접착 고정시켜 최종적인 카메라 모듈 제품이 생산되며, 이때 종래의 카메라 모듈은 모듈의 조립과 포커싱 공정을 수행하기 위한 배럴(5)과 하우징(2)의 결합이 암, 수 나사부)의 대응 결합에 의한 회전 구조로 주로 이루어지게 된다.

그러나, 상기 배럴(5)의 외주면과 하우징(2)의 내주면상에 암, 수 나사부를 형성하기 위한 금형 제작이 어려울 뿐만 아니라, 상기 암, 수 나사부가 소정의 각도로 기울어져 있기 때문에 나사산을 따라 하우징(2)과 배럴(5)의 회전 결합시 렌 즈에 대한 광축이 나사산의 기울어진 각도만큼 기울어질 수 밖에 없어 정확한 초점을 맞추기가 어렵고, 상기 암, 수 나사부의 마찰에 의해 그 결합 부위가 마모되면서 미세한 파티클이 발생됨에 따른 이물 불량이 발생하는 등의 조립성이 현저히 떨어지게 되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈 패키지에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 배럴 일체형의 하우징 내부에 이미지센서와 렌즈간의 간격을 유지하기 위한 포커스링이 내장되고 그 상부에 다수의 렌즈와 스페이서가 적층되며, 최상부층에 사각의 적외선 차단필터가 안착된 구조로써, 렌즈와 이미지센서간의 포커스 조절이 생략됨에 따라 조립 공정이 단순해짐과 아울러 상기 적외선 차단필터와 이미지센서의 간격 극대화에 따라 화상의 이물불량을 최소화할 수 있도록 한 카메라 모듈 패키지가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 상부로 배럴이 연장 형성된 하우징과, 상기 하우징 내부에 삽입되는 포커스링과, 상기 포커스링의 상부에 순차적으로 적층되는 적어도 하나 이상의 렌즈 및 상기 렌즈 사이에 개재되는 스페이서와, 상기 하우징의 최상부층에 안착되는 적외선 차단필터와, 상기 하우징의 상단부에 복개되는 리테이너 와, 상기 하우징의 하단부가 밀착 결합되고 그 저면에 이미지센서가 접착 고정되는 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈 패키지가 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 하우징은 다수의 렌즈가 적층되는 원통형의 배럴이 일체로 형성되고, 그 내부로 적어도 하나 이상의 렌즈와 상기 렌즈 사이의 간격을 유지시켜 주기 위한 스페이서가 차례대로 적층 결합되어 경연성인쇄회로기판(RF-PCB)의 경성부 상면에 밀착 고정된다.

이때, 상기 경연성인쇄회로기판은 경성부의 중앙부에 이미지센서의 노출 영역이 천공되어 있으며, 상기 노출 영역을 통해 이미지센서의 센싱 영역이 노출되도록 기판의 저면에 이방전도성필름(ACF) 또는 NCP(NON-CONDUCTIVE PASTE)가 개재된 상태로 이미지센서가 부착된다.

상기 하우징 내부에 적층 결합된 적어도 하나 이상의 렌즈는 하우징의 저면에 안착되는 포커스링에 의해서 지지되며, 상기 포커스링은 그 상부측의 렌즈와 인쇄회로기판 저면에 부착되는 이미지센서의 초첨거리를 확보하기 위한 별도의 구성부재로 형성된다.

상기 포커스링은 저면 양측에 링지지구가 형성되고, 상기 포커스링이 하우징 내로 삽입될 때 상기 링지지구가 이미지센서의 상면에 안착되는 바, 상기 링지지구에 의해서 이미지센서와 렌즈와의 간격이 조절됨으로써 상기 포커스링 상부에 렌즈의 적층 조립만으로 별도의 포커싱 공정 없이도 이미지센서와 렌즈 간의 최적의 초점이 고정된 카메라 모듈 패키지가 제작됨에 기술적 특징이 있다.

이때, 상기 하우징 내부에 적층된 렌즈의 최상부층에는 적외선 차단필터(IR FILTER)가 안착되며, 상기 적외선 차단필터와 다수의 렌즈 및 포커스 링이 적층 결합된 하우징의 상단부에는 상기 구성부재의 이탈을 방지하기 위한 리테이너가 결합된다.

여기서, 상기 적외선 차단필터는 가공이 용이한 사각 판상으로 구성되어 그 제조 단가를 낮출 수 있으며, 상기 적외선 차단필터와 이미지센서의 간격을 최대한 멀게 유지시킴으로써, 상기 적외선 차단필터 상면에 부착될 수 있는 이물에 대한 화상 결함이 최소화될 수 있도록 함에 기술적 특징이 있다.

본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 조립 사시도이며, 도 5와 도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 단면도로서, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B선 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈 패키지(10)는 배럴 일체형의 하우징(11) 내부에 별도의 구성부재들로 이루어진 포커스링(12)과, 적어도 하나 이상의 렌즈(13)(14) 및 상기 렌즈 사이에 삽입 개재되는 스페이서(15)(16)와, 상기 스페이서(16) 상면에 안착되는 적외선 차단필터(17)가 순차적으로 적층되고, 상기 하우징(11) 상단부에 이들 구성부재들의 이탈을 방지하기 위한 리테이너(20)가 복개된 광학유니트로 구성된다.

상기 하우징(11)은 그 저면에 이미지센서의 노출 영역(31)이 천공된 인쇄회로기판(30)이 접착 고정되며, 상기 인쇄회로기판(30)의 저면에는 상기 노출 영역(31)을 통해 센싱 영역(SENSING AREA)이 노출되도록 이미지센서(40)가 이방전도성필름(ACF) 등이 개재된 상태로 압착 고정된다.

이때, 상기 하우징(11) 내부로 삽입되는 적어도 하나 이상의 렌즈(13)(14)는 제1렌즈(13)와 제2렌즈(14)로 구분되어 장착될 수 있으며, 그 사이에 렌즈(13)(14) 간의 간격을 유지시켜 주기 위한 스페이서(15)(16)가 삽입 개재된다.

상기 스페이서(15)(16)는 상기 제1렌즈(13)와 제2렌즈(14) 사이에 제1스페이서(15)가 삽입되고, 상기 제2렌즈(14) 상부에 안착되는 적외선 차단필터(17)와의 사이에 제2스페이서(16)가 각각 삽입되어 각 렌즈(13)(14)와 적외선 차단필터(17) 사이의 간격을 조절하게 되며, 상기 제1스페이서(15)는 필름 형태로 구성되고 제2스페이서(16)는 일반적인 PC 사출물로 형성된다.

상기 적어도 하나 이상의 렌즈(13)(14)와 스페이서(15)(16) 및 적외선 차단필터(17)는 하우징(11)의 최하부층에 적재되는 포커스링(12)에 의해서 상기 하우징(11) 내부에서 지지되며, 상기 포커스링(12)은 렌즈의 형상과 동일한 원형으로 구성되어 저면 양측부에서 직하부로 한 쌍의 링지지구(12a)가 연장 형성된다.

상기 포커스링(12)은 앞서 언급된 바와 같이, 상기 하우징(11) 내의 최하부층에 위치하며 상기 포커스링(12) 저면 양측부에서 직하부로 돌출된 링지지구(12a)는 상기 하우징(11) 저면에 장착된 인쇄회로기판(30)의 노출 영역(31)을 관통하여 이미지센서(40)의 양측면 상에 직접 안착된다.

이때, 상기 이미지센서(40) 상면에 링지지구(12a)의 안착 부위는 이미지센서(40)의 센싱 영역의 외곽으로 설정됨이 바람직하다.

한편, 상기 포커스링(12)의 하부로 돌출된 링지지구(12a)의 연장 길이는 그 직상부에 적층되는 제1렌즈(13)의 초점 거리에 의해서 결정된다. 즉, 카메라 모듈 패키지 조립 전의 렌즈 검수 단계에서 측정된 제1렌즈(13)의 초점 거리에 의해서 상기 제1렌즈(13)가 그 직하부에 위치한 이미지센서(40)와의 간격이 결정되며, 상기 제1렌즈(13)와 이미지센서(40)의 정해진 간격이 유지되도록 상기 링지지구(12a)의 연장 길이가 조정된다.

따라서, 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지(10)는 상기 이미지센서(40)가 저면에 부착된 인쇄회로기판(30)의 상면에 안착되는 하우징(11)의 최하부에 링지지구(12a)가 형성된 포커스링(12)이 안착된 후에, 그 직상부로 상기 렌즈(13)(14)와 스페이서(15)(16) 및 적외선 차단필터(17)가 순차적으로 적층되어 리테이너(20)에 의해서 고정됨으로써, 별도의 포커싱 공정 없이 모듈 패키지 조립이 완료될 수 있다.

여기서, 상기 하우징(11) 내부의 최상부측에는 외부로부터 입사되는 입사광 중에 포함된 적외선을 차단하는 적외선 차단필터(17)가 내장되며, 상기 적외선 차단필터(17)는 사각 판상으로 구성되어 상기 하우징(11) 상단부에 결합되는 리테이너(20)의 입사공(21) 직하부에 장착된다.

상기 적외선 차단필터(17)를 사각 판상으로 하는 이유는, 적외선 차단필터 (17)가 상기 하우징(11) 내의 최상부측에 위치하게 됨으로써 상기 리테이너(20)의 입사공(21)을 통과하는 좁은 입사각의 광 경로만이 커버될 수 있는 형태로 제작될 수 있기 때문이다.

따라서, 종래의 카메라 모듈 패키지에서와 같이 상기 적외선 차단필터(17)가 하우징(11)의 최하부측에 위치했을 때 다수의 렌즈를 관통하며 그 직경이 넓어지는 광 경로를 모두 커버할 수 있도록 하기 위하여 원형의 형태로 제작되는 반면에, 가공이 비교적 수월한 사각형으로 재단됨으로써 상기 적외선 차단필터의 가공 단가 절감에 의한 카메라 모듈 패키지의 제작 비용을 낮출 수 있을 것이다.

또한, 상기 적외선 차단필터(17)는 상기 이미지센서(40)와 가까울수록 그 상면에 떨어진 이물에 대하여 민감해지게 되는 데, 상기 적외선 차단필터(17)와 이미지센서(40)를 상기 하우징(11) 내에서 최대한 이격되도록 함으로써, 미세한 이물에 대한 화상의 이물 불량이 감소된다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈 패키지는 배럴 일체형의 하우징 내부에 적층되는 렌즈가 포커스링에 의해서 이미지센서의 상면과 초점 거리가 유지되고, 상기 하우징 내의 최상부측에 적외선 차단필터가 안착되어 리테이너에 의해서 고정된 구조로써, 카메라 모듈의 조립시 별도의 초점 조절 과정이 생략됨에 따라 조립 공정 단순화에 의한 패키지의 조립성이 향상됨과 아울러 종래와 같은 배럴 회전에 의한 이물 탈락이 방지되기 때문에 이물에 의한 화상 불량을 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 적외선 차단필터와 이미지센서의 장착 위치에 따른 사이 간격의 극대화에 의해서 상기 적외선 차단필터 상부의 미세한 이물에 대한 화상 불량이 최소화될 수 있는 작용효과가 발휘된다.

Claims (6)

1. 상부로 원통형의 배럴이 일체로 연장 형성된 하우징;

   상기 하우징 내부에 삽입되며, 저면 양측부로 한 쌍의 링지지구가 돌출 형성된 포커스링;

   상기 포커스링의 상부에 순차적으로 적층되는 적어도 하나 이상의 렌즈 및 상기 렌즈 사이에 각각 삽입 개재되는 스페이서;

   상기 하우징 내의 최상부층에 안착되는 적외선 차단필터;

   상기 렌즈와 스페이서 및 적외선 차단필터가 순차적으로 적층 결합된 상기 하우징의 상단부에 복개되며, 중앙부에 입사공이 형성된 리테이너; 및

   상기 하우징의 하단부가 밀착 결합되고, 그 저면에 이미지센서가 접착 고정되는 인쇄회로기판;

   을 포함하는 카메라 모듈 패키지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 포커스링은, 양측 하부로 연장된 상기 한 쌍의 링지지구가 상기 인쇄회로기판의 저면에 접착 고정된 상기 이미지센서 상면에 직접 안착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 링지지구는, 상기 이미지센서 상면의 센싱 영역의 외곽에 안착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 링지지구의 연장 길이는, 상기 포커스링 직상부에 적층되는 제1렌즈의 초점 거리에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
5. 제1항에 있어서,

   상기 스페이서는, 필름 형태 또는 PC 사출물로 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
6. 제1항에 있어서,

   상기 적외선 차단필터는, 사각 판상으로 구성되어 상기 하우징 상단부에 결합되는 리테이너의 입사공 직하부에 장착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.

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