JP2010271725A

JP2010271725A - カメラモジュールパッケージ

Info

Publication number: JP2010271725A
Application number: JP2010136902A
Authority: JP
Inventors: Jung Jin Kim; ジンキム、ジュン; Jung Hoon Lee; フーンリー、ジュン; Kazuhiko Suenobe; 一彦末延
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2010-12-02
Also published as: US20070146534A1; KR20070068607A; JP2007181212A; KR100744925B1; CN1992808A

Abstract

【課題】組み立て時外部へ漏れ出され硬化された接着剤によって部品が損傷されることを防ぎ、異物の混入による製品不良を防ぎ、画面品質を保障し、製品信頼性を高めることができ、製造原価を低減させることが出来る。
【解決手段】本発明は少なくとも一つのレンズを内蔵し、下端にＩＲフィルターを具備するレンズバーレルと、上記レンズバーレルが内部孔に光軸方向へ移動可能であるよう組み立てられるハウジングと、上記ハウジングの下端が搭載され上記レンズと対応する上面にウインドーが開口形成されたセラミック基板と、上記ウインドーを通じてイメージセンシング領域が外部に露出されるよう上記セラミック基板の下部に電気的に連結されるイメージセンサーと、を含むカメラモジュールパッケージを提供する。
【選択図】図４

Description

本発明はカメラモジュールパッケージに関することであって、より詳細には構成部品数を減らし組み立て工程をより単純化し、異物の混入による画像不良を防いで優れた品質の画像を得ることができ、製品の体積を減らして小型化を図ることの出来るカメラモジュールパッケージに関する。

現在、種々の携帯端末機の製造会社はカメラモジュールパッケージを内蔵した携帯端末機を開発して量産中であり、このような携帯端末機に具備される内蔵型カメラモジュールパッケージは、構成要素とパッケージ方法などによって様々な形態で開発されている。

一般的にカメラモジュールパッケージは、ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）、ＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）タイプが主流となっており、このようなカメラモジュールパッケージの開発動向は高画像化、多機能化、軽薄短小化および低コスト化を中心としている。

上記の製造方式のうちワイヤボンディング方式のＣＯＢパッケージは、既存の半導体の生産ラインと類似な工程であって他のパッケージ方式と比べ生産性は高いものの、イメージセンサーと基板との間をワイヤを介して電気的に連結しなければならないため、追加的な空間が必要で全体的にパッケージの大きさが大きくなることと処理すべき回路数が制限されるという短所がある。

上記フリップチップ方式のＣＯＦは、ワイヤの両端をイメージセンサーと基板に各々接続するための別途の空間を必要としないため、パッケージの面積を減らして小型化を図ることができ、鏡筒の高さを低めることが出来るのでパッケージの軽薄短小が可能となり、基板として薄いフィルムや軟性ＰＣＢを使用するため外部衝撃に対して信頼性のあるパッケージが可能で、工程が相対的に簡単であるという長所がある。そして、パッケージの小型化と共に抵抗の低減による信号の高速処理、高密度および多ピン化の流れに応えることが出来る。

一方、パッケージを軽薄短小するための最も効果的な方式の一つであるＣＳＰは工程が複雑で製造単価が高く、納期対応が不安定であるというイメージセンサー用としての限界を有している。

図１は一般的なカメラモジュールパッケージを図示した構成図で、図２は一般的なカメラモジュールパッケージを図示した断面図であって、カメラモジュールパッケージ１はレンズバーレル１０と、ハウジング２０、ＦＰＣＢ３０およびイメージセンサー４０を含む。

上記レンズバーレル１０は、レンズ（不図示）が内部空間に配置される中空型円筒体で、外部面には雄ねじ部１１が形成され、上部端にはキャップ１３が組み立てられる。

上記レンズは、具現しようとするカメラモジュールパッケージの機能および性能に応じてレンズバーレル１０内に少なくとも一つ以上設けられる。

上記ハウジング２０は、上記レンズバーレル１０を受容するための内部孔を具備し、上記内部孔の内周面には上記レンズバーレル１０の雄ねじ部１１とねじ結合される雌ねじ部２１が形成され、上記ハウジング２０には上記レンズを通過した光をフィルタリング出来るようＩＲフィルター２５を具備する。

これによって、上記レンズバーレル１０は位置固定されたハウジング２０に対して光軸方向へ移動可能であるよう上記ハウジングの雌ねじ部２１にねじ結合される。

上記ＦＰＣＢ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）３０は、上記レンズを通過した被写体の像が結像されるイメージセンサー４０のイメージ結像領域が外部に露出されるようウインドー部３４を一側端に開口形成して上記ハウジング２０の下部にボンディング接着され、上面に少なくとも一つの手動素子３９が搭載されるよう構成される。

上記ＦＰＣＢ３０の他端部には、不図示のディスプレイ手段と連結されるよう基板の被コネクター（不図示）と接続されるコネクター３５を具備する。

上記イメージセンサー４０は、上面に形成された複数個のスタッドバンプ４１と対応するボンディング領域に非伝導性液状ポリマー接着剤３６を四角枠の形状で塗布して具備した後、イメージ結像領域とウインドー部３４が相互一致されるよう上記ＦＰＣＢ３０の下部面に熱圧着して上記ＦＰＣＢ３０にイメージセンサー４０をフリップチップボンディングする。

これによって、上記ＦＰＣＢ３０とイメージセンサー４０が相互対応する端子間において導電粒子が連結され単一方向の導電性を示し、これによって端子同士の導通が成されると同時に機械的な接続も達成される。

しかし、上記ＦＰＣＢ３０とイメージセンサー４０との間の接続時、端子の間に液状のポリマー接着剤を塗布して熱圧着方式によって接合すべきであるため、作業工程が煩わしくて複雑になる問題点がある。

また、パッケージを組み立てる過程において上記ＦＰＣＢ３０上に搭載されたハウジング２０のＩＲフィルター２５に異物が混入されたりイメージセンサー４０に異物が混入されたりする場合、イメージセンサーを洗浄して異物を除去する作業が困難なためカメラモジュールの画像品質を低下させる要因として作用した。

さらに、上記ＦＰＣＢ３０から一定の長さに延長される他端に別途のコネクター３５を具備してこれを別途で組み立てるべきであるため、組み立て部品数が多くなり組み立て工程が複雑であると共にパッケージの体積を縮めるには限界がある。

本発明は上記のような従来の問題点を解消するため案出されたことであって、その目的は構成部品数を減らして組み立て工程をさらに単純化し、異物の混入による画像不良を防止して優れた品質の画像を得ることができ、製品の体積を縮め小型化を図ることができるカメラモジュールパッケージを提供しようとする。

上記の目的を達成すべく、本発明は、少なくとも一つのレンズを内蔵し、下端にＩＲフィルターを具備するレンズバーレルと、上記レンズバーレルが内部孔に光軸方向へ移動可能であるよう組み立てられるハウジングと、上記ハウジングの下端が搭載され上記レンズと対応する上面にウインドーが開口形成されたセラミック基板と、上記ウインドーを通じてイメージセンシング領域が外部に露出されるよう上記セラミック基板の下部に電気的に連結されるイメージセンサーと、を含むカメラモジュールパッケージを提供する。

好ましくは、上記セラミック基板は外部面に複数個の外部接続端子を具備する。

好ましくは、上記セラミック基板は上面に少なくとも一つの手動素子を搭載する。

好ましくは、上記セラミック基板は内部セラミック層に少なくとも一つの手動素子を内蔵する。

好ましくは、上記セラミック基板の上面外側縁には上記ハウジングの下端に突出して形成された位置決定用ボスと結合される位置決定用溝を具備する。

好ましくは、上記セラミック基板の下部面には上記イメージセンサーを内部受容出来るようセンサー受容部を具備し、上記センサー受容部には上記イメージセンサーのスタッドバンプと対応して接続されるよう接続端子を具備する。

本発明によると、ＩＲフィルターが下端に装着されたレンズバーレルと、レンズバーレルがねじ結合されるハウジングをセラミック基板上に搭載し、セラミック基板の下部にイメージ結像領域が外部に露出されるようイメージセンサーを具備することによって、従来のように液状のポリマー接着剤を基板とイメージセンサーとの間に塗布する必要無く端子の接合面を熱圧着および超音波ボンディング方式によって直接接合出来るため組み立て工程をさらに単純化して作業生産性を高めることが出来る。

また、ＩＲフィルターが具備されたレンズバーレルをハウジングから分離して、外部に露出されるイメージセンサーのイメージ結像領域に混合された異物を簡単に除去出来るため、異物の混入による画像不良を防ぎ優れた品質の画像を得ることが出来る。

また、セラミック基板の外部面に具備された外部接続端子をメイン基板のソケットに直接連結出来るため、従来のコネクターのような部品を削除して製造原価を低減しパッケージの体積を縮めることが出来る効果が得られる。

以下、添付の図面を参考に本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。図３は本発明によるカメラモジュールパッケージを図示した分解斜視図で、図４は本発明によるカメラモジュールパッケージを図示した断面図である。

本発明のカメラモジュールパッケージ１００は、図３および図４に図示した通り、レンズバーレル１１０と、ハウジング１２０、基板１３０およびイメージセンサー１４０を含んで構成される。

上記レンズバーレル１１０は、少なくとも一つのレンズ１１２が光軸に沿って配列され一定な大きさの内部空間を有する中空円筒型のレンズ受容部である。

このようなレンズバーレル１１０に複数個配置されるレンズ１１２は、他のレンズとの間に一定な大きさの間隔を維持するようスペーサ１１９を具備しても良い。

上記レンズバーレル１１０の外部面には雄ねじ部１１１が形成され、上端には全面中央に入射孔１１３ａが貫通して形成され、上記レンズバーレル１１０内に受容されたレンズ１１２を位置固定するようキャップ１１３が組み立てられる。

また、上記レンズバーレル１１０の下端には、上記レンズ１１２が内蔵されたレンズバーレル１１０を通過した光をフィルタリング出来るようＩＲフィルター１１５を接着剤でボンディングして具備する。

ここで、上記ＩＲフィルター１１５は上記レンズバーレル１１０の下端に具備することも出来るが、これに限定はされず、上記レンズ１１２が内蔵されるレンズ孔の下端に内部の段差を別途で具備して、これに接着剤でボンディングされることが出来る。

そして、上記ハウジング１２０は、上記レンズバーレル１１０の雄ねじ部１１１とねじ結合される雌ねじ部１２１を内部孔の内周面に形成して上記レンズバーレル１１０が内部に受容されるバーレル受容部である。

これによって、上記レンズバーレル１１０は、上記雄ねじ部１１１と雌ねじ部１２１のねじ結合によって位置が固定されたハウジング１２０に対して光軸方向へ上記レンズ１１２とＩＲフィルター１１５と共に移動出来る一方、上記ＩＲフィルター１１５はレンズバーレル１１０と共にハウジング１２０から分離されることが出来る。

上記ハウジング１２０の下端には、上記ハウジング１２０と基板１３０との間の組み立てをさらに簡単にしつつ、レンズバーレル１１０の光軸と上記基板１３０に形成されたウインドー１３４間の中心が相互一致されるよう上記基板１３０に形成された位置決定用溝１３８と対応して組み立てられ組み立て位置を決定する位置決定用ボス１２８を突出して形成する。

また、上記セラミック基板１３０は、上記レンズバーレル１１０と組み立てられたハウジング１２０の下端が上面に搭載され、上記レンズバーレル１１０内のレンズ１１２と対応する上面にウインドー１３４が開口形成された基板部材である。

このようなセラミック基板１３０の上面の外側縁には、上記ハウジング１２０の下端に突出して形成された位置決定用ボス１２８と結合されるよう位置決定用溝１３８を具備する。

上記セラミック基板１３０の下面には上記イメージセンサー１４０を内部に受容出来るようセンサー受容部１３５を具備し、上記センサー受容部１３５には上記イメージセンサー１４０のスタッドバンプ１４１と対応して接続されるよう接続端子１３６を具備する。

この際、上記セラミック基板１３０の接続端子１３６は、上記イメージセンサー１４０のスタッドバンプ１４１と熱圧着方式あるいは超音波ボンディング方式で対応して接続されるようはんだもしくははんだ合金系列のメッキ材で具備されることが好ましい。

このような場合、上記ＦＰＣＢとイメージセンサーをボンディング接合するため、従来の上記イメージセンサー１４０のスタッドバンプ１４１と対応するボンディング領域に非伝導性液状ポリマー接着剤３６を四角枠の形状で塗布する工程を削除してパッケージ製造工程を単純化することが出来る。

そして、少なくとも２層以上のセラミックシート１３１、１３２を積層して具備されるセラミック基板１３０の上面には、電気的なノイズを減らすためキャパシタ、抵抗のような手動素子１３９を少なくとも一つ以上具備することができ、上記セラミックシート１３１、１３２の間に抵抗、キャパシタの機能をする内部電極パターンを具備して手動素子１３９を内蔵することも出来る。

また、上記セラミック基板１３０の外部面には、不図示のディスプレイ手段と電気的に連結されたメイン基板のソケット（不図示）と電気的に直接連結されるよう外部接続端子１３７を複数個具備する。これによって、従来のようにイメージセンサーの他端部に別途のコネクター３５を具備する必要がなくなり基板の構成が単純化され、基板１３０の全体体積を縮めることが出来る。

一方、上記イメージセンサー１４０は、上面の中央領域に具備されたイメージ結像領域が上記セラミック基板１３０のウインドー１３４を通じて外部に露出されると同時に上記セラミック基板１３０の接続端子１３６と接続されるよう上記セラミック基板１３０のセンサー受容部１３５に具備される。

上記接続端子１３６と対応されるイメージセンサー１４０のスタッドバンプ１４１は、はんだあるいは金系列のメッキ材から成り上記接続端子１３６と熱圧着あるいは超音波ボンディング方式によって高い接合力で接合されると同時に電気的に連結される。

ここで、上記イメージセンサー１４０の外側縁と上記センサー受容部１３５の内面の間にはフィレットを充填して上記イメージセンサー１４０とセラミック基板１３０との間の結合力をさらに強化させる。

上記構成のカメラモジュール１００を製造する工程は、少なくとも一つのレンズ１１２が内蔵され下端にＩＲフィルター１１５が装着されたレンズバーレル１１０と、上記レンズバーレル１１０の雄ねじ部１１１とねじ結合されるよう内面に雌ねじ部１２１を形成したハウジング１２０を準備して、これらを光軸方向へ移動されるよう相互ねじ結合する。

この際、上記透明媒質のＩＲフィルター１１５は、上記レンズバーレル１１０の光軸と直交されるよう上記レンズバーレル１１０の下端に接着剤を介してボンディング接着される。

そして、上記レンズバーレル１１０と組み立てられたハウジング１２０は、少なくとも２層以上のセラミックシート１３１、１３２が積層されたセラミック基板１３０の上部に位置された状態で、上記ハウジング１２０の下端に突出して形成された位置決定用ボス１２８と、上記セラミック基板１３０の上面外側縁に形成された位置決定用溝１３８を相互一対一で対応させ組み立てることによって、上記セラミック基板１３０上に具備されるハウジング１２０の位置を決定する。

これと同時に、上記ハウジング１２０の下端と上記セラミック基板１３０の上面の間に塗布される接着剤によって上記ハウジング１２０はセラミック基板１３０に垂直して搭載される。

この際、上記位置決定用溝１３８は上記セラミック基板１３０の最上層セラミックシートに溝を打孔し、これをその下層セラミックシート上に積層して具備されることによって、上記ハウジング１２０とセラミック基板１３０のボンディング接着時、接着剤がセラミック基板内に染み込むことを防ぐことが出来る。

次いで、上記ハウジング１２０の下端に結合されるセラミック基板１３０のセンサー受容部１３５にはイメージセンサー１４０を搭載し、上記イメージセンサー１４０のスタッドバンプ１４１を上記センサー受容部１３５の接続端子１３６と対応させ接続する。

このような状態で、上記接続端子１３６とスタッドバンプ１４１との間の接続面に、一定強さの加圧力を印加しながら熱源を提供してこれらを熱圧着方式によって接合するか、超音波を印加してこれらを超音波ボンディング方式で接合する。

この際、上記イメージセンサー１４０のイメージ結像領域は、上記レンズバーレル１１０の光軸と対応されるよう上記セラミック基板１３０に貫通して形成されたウインドー１３４を通じて外部に露出される。

ここで、上記セラミック基板１３０のウインドー１３４とセンサー受容部１３５は、四角枠形状の開口部を貫通形成した複数のセラミックシートの積層によって具備され、上記センサー受容部１３５は、これに具備されるイメージセンサー１４０の下面が上記セラミック基板１３０の下面より下部に突出されない程度の深さで具備されることが好ましい。

一方、上記ハウジング１２０、イメージセンサー１４０が具備されたセラミック基板１３０は、ディスプレイ手段と電気的に連結されたメイン基板のソケット（不図示）の直上部から下部に加圧して挿入方式で組み立てると、上記セラミック基板１３０の外部面に具備された外部接続端子１３７がソケットの端子部と簡単に電気的に接続されるよう組み立てることが出来る。

また、上記イメージセンサー１４０のイメージ結像領域である上面に異物が混入される場合、上記レンズバーレル１１０をＩＲフィルター１１５と共にハウジング１２０から分離すると、上記ハウジング１２０を通じてイメージセンサー１４０を外部へ露出させ、これを洗浄することによって異物を簡単に除去することが出来る。

本発明は、特定の実施例に関して図示され説明されたが、添付の特許請求範囲によって備えられる本発明の精神や分野を外れない限度内で本発明が多様に変更および変化されることは、当業界で通常の知識を有している者は容易に分かることを明らかにする。

一般的なカメラモジュールパッケージを図示した構成図である。一般的なカメラモジュールパッケージを図示した断面図である。本発明によるカメラモジュールパッケージを図示した分解斜視図である。本発明によるカメラモジュールパッケージを図示した断面図である。

１１０レンズバーレル、１１５ＩＲフィルター、１２０ハウジング、１２８位置決定用ボス、１３０セラミック基板、１３１、１３２セラミックシート、１３４ウインドー、１３５センサー受容部、１３６接続端子、１３７外部接続端子、１４０イメージセンサー、１４１スタッドバンプ

Claims

少なくとも一つのレンズを内蔵し、下端にＩＲフィルターを具備するレンズバーレルと、
前記レンズバーレルが内部孔に光軸方向へ移動可能であるよう組み立てられるハウジングと、
前記ハウジングの下端が搭載され前記レンズと対応する上面にウインドーが開口形成されたセラミック基板と、
前記ウインドーを通じてイメージセンシング領域が外部に露出されるよう前記セラミック基板の下部に電気的に連結されるイメージセンサーと、を含むカメラモジュールパッケージ。
前記セラミック基板は、外部面に複数個の外部接続端子を具備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パッケージ。
前記セラミック基板は、上面に少なくとも一つの手動素子を搭載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パッケージ。
前記セラミック基板は、内部セラミック層に少なくとも一つの手動素子を内蔵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パッケージ。
前記セラミック基板の上面外側縁には、前記ハウジングの下端に突出して形成された位置決定用ボスと結合される位置決定用溝を具備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パッケージ。
前記セラミック基板の下部面には、前記イメージセンサーを内部受容出来るようセンサー受容部を具備し、前記センサー受容部には前記イメージセンサーのスタッドバンプと対応して接続されるよう接続端子を具備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パッケージ。