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Camera Module

카메라모듈은 스마트폰과 같은 모바일 기기 및 자동차, 스마트가전 등에서 사진과 영상을 촬영하는 제품입니다. 모든 응용 분야에서 고화질과 소형, 슬림화 및 저전력화, 고강성이 요구되어 높은 수준의 기술을 필요로 합니다. 삼성전기는 렌즈, Actuator 및 PKG 기술의 내재화를 바탕으로 세계 최고 수준의 카메라모듈 설계 및 제조에 필요한 핵심기술을 모두 보유한 유일한 업체입니다.

적용분야
스마트폰, 태블릿, 게임기, TV, 자동차

Samsung Electro-Mechanics Camera Module

  • Lens - Slim Bright Lens High CRA
  • SW - AF/OISImage Examination Calibration
  • New Tech. - Multi Camera New Actuator New Lens
  • Manufacturing - Full Automation High Cycle & Assemble Low tilt PKG tech.
  • Synergy- PCB, Mold, Drive ICFA (Failure Analysis) tech.
  • Sensor - Evaluation Sensor PerformanceNew Sensor Tech.
  • Zoom- High PerformanceOptical Zoom
  • OIS/AF- High PerformanceOIS/ Closed Loop AFBall Guiding Act.

삼성전기 모바일 카메라모듈 제품 소개

삼성전기는 Lens, Actuator, PCB 등의 핵심부품을 직접 설계 및 제작하고 있으며, 모바일용과 자동차용 Camera Module을 생산하고 있습니다.

Wide Camera Module

Wide Camera Module
108M OIS/AF Camera Module

108M 고해상도 촬영이 가능한 Slim한 OIS/ AF 모바일 용 카메라모듈입니다.
1억 화소 Nona센서 적용으로 저조도 환경에서도 효과적으로 대응 가능하며, 센서
사이즈 증가로 인한 대 구경 Lens 적용 시 크기 및 무게가 증가됨에 따라 내충격 및
고신뢰성의 Actuator가 적용되었습니다.

  • Module : 108M, FOV 100
  • Lens : Super Resolution Lens
  • OIS : Super OIS (Ball Guide)
  • Zoom : x1 ~ x4 (Crop Zoom)
108M OIS/AF Camera Module의 Sensor,Lens,Actuator 기술 사양을 제공합니다.
Sensor Resolution 108M
Format 1/1.33”
Pixel Size 0.8um
Lens Constitution 7P
FOV 79.5°
F# 1.8
TTL 7.8mm
Actuator Type OIS/AF

Tele Camera Module - Vertical

Tele Camera Module - Vertical
13M 2x OIS/AF Camera Module

일반 모듈 타입으로 초소형 2배 광학 Zoom 및 손떨림 보정 기능이(OIS) 적용된
카메라모듈입니다.

  • Module : 13M 2x OIS Module
  • Ball Guide Actuator
  • Sensor : 1/3.42”
  • OIS D-IC inside of Module Head
13M 2x OIS/AF Camera Module의 Sensor,Lens,Actuator기술사양을 제공합니다.
Sensor Resolution 13M
Format 1/3.42"
Pixel Size 1um
Lens Constitution 6P
FOV 45°
F# 2.4
TTL 5.42mm
Actuator Type OIS/AF/Zoom

Tele Camera Module - Folded

Tele Camera Module - Folded
48M Folded Tele Camera Module

DSLR 수준의 고화질, 고배율 광학 Zoom 기능을 모바일용으로 실현하기 위해
Slim/초소형 Tele Zoom(망원 줌) 기능을 제공하는 Folded Type 카메라
모듈입니다. 세계 최초로 2축 프리즘 Tilt OIS를 적용하고, 고화질 Slim Lens를
사용하여 높이를 슬림화 하였습니다.

  • Module : 48M, 6.9T, Folded Type
  • ZOOM : 4.1x Optical Zoom
  • OIS : Prism X, Y Tilting Stabilization
  • AF : Ball Guide Lens Moving
48M Folded Tele Camera Module의 Sensor,Lens,Actuator기술사양을 제공합니다.
Sensor Resolution 48M
Format 1/2.0”
Pixel Size 0.8um
Lens Constitution 5P
FOV 23.5°
F# 3.5
TTL 18.51mm
Actuator Type OIS/AF/Zoom

Ultrawide Camera Module

Ultrawide Camera Module
12M Ultrawide AF Camera Module

일반 모바일용 카메라(75도) 보다 넓은 공간을 화면에 담을 수 있는
광각카메라(124.5도) 모듈로 자동 초점 기능을 통해 넓은 배경화면과 선명한
화질의 영상을 제공합니다.

  • Module : 12M Ultrawide
  • Auto-Focus
  • FOV : 124.5°
  • 16.4mm Eq. Lens
12M Ultrawide AF Camera Module의 Sensor,Lens,Actuator 기술사양을 제공합니다.
Sensor Resolution 12M
Format 1/2.56"
Pixel Size 1.4um
Lens Constitution 6P
FOV 124.5°
F# 2.2
TTL 6.2mm
Actuator Type Ball guide AF

Lineup

다양한 센서 제품과 OIS/AF, Optical Zoom등 여러 기능을 조합할 수 있어 다양한 제품에 적용 가능합니다.

* 박스를 클릭하면 제품의 상세정보를 확인하실 수 있습니다.

12M Ultrawide AF Camera Module의 Sensor Resolution ~12M,~13M,~16M,~20M,~48M,~64M~108M 기술사양을 제공합니다.
Sensor Resolution
~12M 13M 16M 20M 48M 64M 108M
Single
Dual
Triple
Quad

카메라모듈 주요핵심기술

고화질, 고배율, 슬림화를 바탕으로 새로운 사용자 경험의 극대화

삼성전기는 Camera Module의 핵심부품인 Lens, Actuator와 PCB 의 고정밀 설계 기술과 양산 기술을 보유하고 있습니다.
고해상도 Slim Lens 기술, 고성능 소형 Actuator 기술, 굴곡형 PCB 최적 설계 기술, 모듈 PKG 기술을 기반으로 다양한 기능의 High-End Camera Module을 제공합니다.

Actuator

Actuator는 카메라모듈 내 Lens를 고속으로 상하좌우로 이동시키며 초점을 맞추거나 손 떨림 보정 기능을 수행하는 기능의 부품입니다.
주요 기능으로는 AF, OIS, 광학 줌 등이 있습니다.

AF (Auto-Focus)
Lens의 위치를 최적 초점 위치로 이동시키는 기능
OIS (Optical Image Stabilizer)
손떨림 양을 감지하여 Lens의 위치를 보정하는 기능

Advanced Ball Guide Actuator

삼성전기 카메라모듈 제품에는 Ball Guide 방식이 적용됩니다. 이를 통하여 Suspension 또는 Spring 지지 방식 대비 고중량 Lens부품의 AF, OIS 구동이 가능합니다.
또한 OIS 구동 시 지지부를 X, Y Stage화 하여 2축 Ball Guide를 적용, 각 축 구동 시 Cross-Talk을 배제하여 Rolling 현상을 제거하였습니다. 구동 속도 및 정확성이 뛰어나 배터리 소모 절감 측면에서도 강점을 가지며 고신뢰성을 확보하였습니다.

  • Ball Guide 구조 (고신뢰성, 고성능)
  • 타 방식 대비 내충격 신뢰성 우수
  • 고화소 트렌드에 따른 고중량 Lens 구동 가능
  • Lens 이동축의 구조적 분리에 따른 고정밀 구동 보장
  • 공정 최소화를 통한 생산성 향상 및 고장모드 최소화
  • Closed Loop 방식 OIS & AF 정밀제어
  • 모바일에 최적화된 저전력 구동계
Advanced Ball Guide Actuator의 Ball Guide,Spring & Wire 에 대한 정보
Type Ball Guide Spring & Wire
Structure
Settling Time (Relatively) Short Long
Crosstalk No Yes
Weight Limit Over 1000mg Below 1000mg*충격 시 Spring 변형 및 단선 발생
Power Consumption Low High
Compensation Angle High (1.5˚) Low (1.0˚)

* 충격 시 Spring 변형 및 단선 발생

Zoom Actuator

Zoom Actuator는 광학줌을 구현하기 위한 부품입니다. 광학줌이란 여러 장의 Lens를 이용하여 배율을 다양하게 조절하는 기능입니다.
따라서 디지털 줌과는 다르게 멀리 있는 피사체를 확대해서 촬영해도 밝고 선명한 사진을 얻을 수 있습니다. 기존의 직통(Vertical) 방식과 고배율 줌을 구현하기 위한 굴절(Folded) 방식의 Zoom Actuator가 있습니다.

  • Small & Slim Folded(굴절 광학계 적용) 고 배율 Zoom 모듈
  • Ball Guide 구조 적용으로 고중량 Lens 적용 가능
  • Prism Tilt + Ball Guide 구조로 고배율, 고성능 확보 용이
  • 공정 최소화를 통한 생산성 향상 및 고장모드 최소화
  • 성능 확장성 용이 : Long Stroke 적용 다단 Zoom, 2D Scanner 등 적용 가능
  • Closed Loop방식의 제어 시스템 도입으로 고정밀도 보장

Vertical vs Folded

직통(Vertical) 방식은 기존에 일반적으로 사용되는 구조로 고배율 광학줌을 구현하려면 긴 초점 거리를 확보하여야 하기 때문에 카메라 모듈의 높이가 증가하고 이는 스마트폰의 디자인을 저해하는 요인으로 작용합니다. 따라서 이 방식의 카메라 모듈은 고배율 광학줌 구현에 한계가 있으며 통상적으로 광학 2~3배줌까지 지원하게 됩니다. 굴절(Folded) 방식은 잠망경의 원리를 응용한 구조로 프리즘을 통해 빛을 굴절시키고 굴절된 빛이 가로로 배열된 Lens와 Sensor를 통과하는 구조입니다. 이를 통하여 카메라 모듈의 두께 증가 없이 긴 초점 거리를 확보할 수 있으며 고배율 광학줌 구현이 가능합니다.

직통 방식에서는 배율 증가에 따라 카메라 모듈의 높이가 증가하고 5배 광학줌 이상은 스마트폰 실장이 불가한 수준으로 높이가 증가할 수 있습니다.
굴절 방식은 카메라 모듈의 돌출 없이 슬림 디자인과 고배율 줌 구현을 가능하게 합니다.

직통방식 : 광학3배(광경로부터의 거리 폰 두께), 광학 5배(광경로부터의 거리는 폰 두께 + 초과 두께 돌출), 굴절방식 : 광학 5배 이상(카메라 돌출 없이 고배율 광학 줌을 구현 가능)

Lens

Lens는 피사체로부터 발산된 빛을 모아 Sensor에 피사체의 이미지를 맺게 하는 제품입니다.
최근 스마트폰 카메라 용으로 출시되는 Wide, Tele, Ultrawide, 고배율 Zoom 등의 카메라모듈에 대응하기 위하여 다양한 제품 라인업을 확보하고 있습니다.

  • 고해상도 Slim Lens 핵심 기술
  • 12M, 48M, 108M에 이르기까지 다양한 고화소 Lens의 슬림화
  • 고화질 구현을 위한 Lens 설계 기술
  • 세계 최초 7p Lens 양산
  • Sub-micron 크기의 초정밀 금형 제작 및 조립 기술
  • 세계 최초 Folded Camera Module용 D-cut Lens 양산
  • 광학/광기구 설계 → 금형 설계/제작 → Lens 사출/조립까지 일관 생산 체계 구축
  • * Sub-micron : 지름 0.2∼0.1um, 1um=0.0001cm

Lens 조립품

Lens 조립품은 일반적으로 Barrel, Lens, Spacer의 3종류 부품으로 구성됩니다. Barrel은 부품들이 조립되는 Case 역할을 하며, Lens는 센서에 상이 맺히도록 빛을 전달하고,
Spacer는 Lens간 거리를 유지하고 Flare, Ghost를 방지하기 위해 불필요한 빛을 차단하는 역할을 합니다.

  • * Flare : 빛이 Barrel 내부에서 반사되거나 너무 밝은 피사체로 인한 난반사로 뿌옇게 보이는 현상
  • * Ghost : 강한 빛이 Barrel 내부나 Lens 면 등에 반사되어 광원과 대칭되는 위치에 잔상을 남기는 현상

Lens 단품 치수들은 카메라 모듈 해상력을 결정하는 데 직접적인 영향을 미칩니다. 뛰어난 해상력을 얻기 위하여 다음의 Lens 단품 치수들이 Sub-micron 단위로 관리됩니다.

Lens 조립품에 대한 정보
Lens Measurement Item 설명
Decenter 렌즈 양면의 중심 간의 거리
Concentricity 렌즈 외경 중심과 렌즈 유효면 중심 간의 거리
Rib Thickness 리브면(렌즈 유효경 외부면)의 두께
SAG 렌즈의 리브면(조립기준면)에서부터 렌즈 만곡점까지의 거리
Central Thickness 렌즈 중심부의 두께

높은 해상력을 위해서는 Lens 단품 치수들의 관리도 중요하지만 각 부품들을 조립하는 과정에서 발생하는 광축 틀어짐을 최소화하는 것이 중요합니다.
각 렌즈들을 회전시켜 조립하는 방향조립을 통해 틀어진 광축을 정렬할 수 있으며 이를 통해 선명한 이미지를 구현하고 있습니다.

각 렌즈들을 방향조립하여 틀어진 광축을 최적화시킬 수 있다는 것을 보여주고 있습니다.

PCB

PCB는 PSR, 동박, 절연재 등 여러 자재의 접합으로 구성되며, PCB 상에 Actuator, Sensor, 회로소자를 실장하고 부품간의 유기적인 회로동작을 통하여 디지털 이미지를 전송합니다. 카메라모듈에는 전자제품의 밀집된 공간에 굴곡 형태로 실장 되는 Rigid- Flexible PCB와 카메라모듈 Actuator의 내부 실장을 위한 Flexible PCB가 적용됩니다.

  • PCB 설계 핵심 기술
  • PCB 박판화 구조 (FR-4 0.3T, FR-4 Cavity 0.25T, Metal Cavity 0.15T)
  • Warpage 해석 자동화
  • 3D Warpage Scan
  • Electrical 시뮬레이션

PCB 박판화 구조

고기능화, 슬림화를 중심으로 모바일 기기의 기술 환경이 급속도로 발전 중이며, 카메라 모듈의 슬림화를 위해서는 구성부품의 두께 저감 기술이 요구됩니다.
PCB는 이미지센서 실장부의 배면 두께를 낮춘 Cavity PCB를 구현하여 카메라모듈 슬림화에 대응하고 있습니다.

PCB 박판화 구조에 대한 Item Picture,Thickness 정보
구분 Item Picture Thickness
FR-4 Normal PCB 0.3
Organic Cavity PCB
(Cavity FR-4 재질)
0.4
(Cavity 0.2)
Metal Cavity PCB
(Cavity Metal 재질)
0.4
(Cavity 0.15)

Warpage 해석 자동화

PCB의 휨(Warpage) 관리는 카메라모듈의 광학설계에 영향을 주는 요인으로 고화소 카메라 모듈에 있어서 주요한 요구기술입니다.
Warpage 해석은 CTE Mismatch 이론을 기반으로 해석 방법론을 연구하여 높은 예측 정확도를 제공하고, 해석 모델링 및 최적화 알고리즘 개발, 프로그램 개발 등을 통해 해석 전 과정을 자동화 하였습니다. 이를 통하여 최적 결과를 도출하여 설계에 반영합니다.

  • * CTE(Coefficient of Thermal Expansion) : 열팽창 계수, 일정한 압력 아래에 있는 물체의 열팽창과 온도 사이의 비율

Electrical 시뮬레이션

카메라모듈의 기술 진보로 고속 신호전송, 저전력화가 요구되고 저전력 부품의 개발과 더불어 PCB설계에 있어서도 손실을 최소화하는 설계가 요구됩니다.
전송선의 Electrical 시뮬레이션을 통해 이러한 손실을 보다 정확히 예측하고 설계 개선점을 찾아내어 반영하고 있습니다.

  • Resistance [mΩ] 분석
  • Coupling Coefficient [%] 분석
  • MIPI Impedance 분석

Module PKG

Module PKG는 광학 부품의 실장, 접합 및 검사 평가를 통하여 카메라모듈의 성능 최적화를 구현하는 기술입니다.

  • 사내 내재화 및 정밀 기술로 고생산성 확보
  • 고해상도 제품을 위한 고정밀 조립(Active Alignment) 기술 및 설비 개발
  • Slim PKG 기술 개발
  • 제품 특성 평가 자동화 라인 / Particle 검사 자동화
  • 고정밀 조립 기술 및 설비 내재화

COB

COB(Chip on Board)는 반도체 칩을 Rigid PCB 위에 부착한 후 Wire Bonding을 통하여 PCB와 센서를 연결하는 PKG 공법입니다. 자동화 및 제품의 규격화가 가능하고 신뢰성이 우수하여 반도체 및 여러 디바이스 제조에 있어 광범위하게 사용되고 있는 방식입니다. 삼성전기에서는 카메라모듈 제조 공정에서 발생하는 광축(Optical Axis)과 결상면(Imaging Plane)의 정합 정밀도를 향상 시키기 위해 다양한 공법을 자체 개발하여 적용하고 있습니다.

COB 공법의 대표적인 공정순서는 아래와 같습니다.

COB 공법의 대표적인 Process, Description 정보
Process Item Picture Description
Die Attach Die 상태의 Image 센서를 PCB에 접합 조립
Wire Bonding PCB와 Image 센서 사이에
전기적인 신호가 통하도록 Wire를 연결
Cleaning PCB와 센서 위의 이물을 제거
Housing Attach PCB에 Housing을 접합 조립

스마트폰 카메라로 전문가 수준의 사진을 찍을 수 있는 촬영 가이드를 알려드립니다.

스마트폰 사진촬영 가이드

*um은 ㎛을 의미합니다.

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