JP2014003601A - カメラモジュールの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラモジュールのメンテナンス費用を減少させ、また、アライメント調整プロセスの代替効果及びそれによる生産性向上及び投資費用低減の効果を得る。
【解決手段】ＰＣＢを下部から支持するベース治具と、イメージセンサをピックアップして前記ＰＣＢ上に付着するリムツール（ｒｉｍ ｔｏｏｌ）と、ハウジングアセンブリをピックアップして、前記ＰＣＢ上に付着したイメージセンサがハウジングアセンブリの内部に収納されるようにＰＣＢ上に付着するハウジングボンディングツール（ｈｏｕｓｉｎｇ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｏｏｌ）と、を含み、前記リムツールのイメージセンサピックアップ部の外部には、ピックアップ部によってイメージセンサをピックアップしてＰＣＢ上に付着する際、ＰＣＢに接触されてＰＣＢを支持するＰＣＢ支持手段が前記イメージセンサピックアップ部と一体に形成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、カメラモジュールの製造装置に関し、より詳細には、レンズハウジングモジュール及びイメージセンサの実装基準が一致するように、イメージセンサをピックアップしてＰＣＢに付着するリムツール（ｒｉｍ ｔｏｏｌ）の構造が改善したカメラモジュールの製造装置に関する。

カメラモジュールの製作において、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）工法が最も一般的に使用される。このようなＣＯＢ工法は大きく、ダイシング（Ｗａｆｅｒ Ｓａｗｉｎｇ）工程、Ｄ／Ａ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）工程、Ｗ／Ｂ（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）工程、Ｈ／Ａ（Ｈｏｕｓｉｎｇ Ａｔｔａｃｈ）工程で構成され、各工程について簡単に説明すると次のとおりである。

−ダイシング（Ｄｉｃｉｎｇ）工程：ベアウェーハ（ｂａｒｅ ｗａｆｅｒ）状態にあるイメージセンサをウェーハリング（ｗａｆｅｒ ｒｉｎｇ）のテープに付着して固定させた後、ダイヤモンド粒子からなるブレードを高速回転させながらパターンの特定位置をＸ、Ｙ方向に移動して、個別のイメージセンサにそれぞれ分離する工程である。

−Ｄ／Ａ工程：ＰＣＢ上にエポキシを塗布した後、ダイシング工程で個別に分離されたイメージセンサを、ＰＣＢに形成された特定位置パターンを画像認識して、一定の位置に繰り返して付着して硬化させる工程である。

−Ｗ／Ｂ工程：イメージセンサのパッドとＰＣＢのパターンに、キヤピラリー（ｃａｐｉｌｌａｒｙ）を用いて電気的に連結されるようにゴールドワイヤ（ｇｏｌｄ ｗｉｒｅ）を連結する工程である。

−Ｈ／Ａ工程：イメージセンサが実装されたＰＣＢの端部にエポキシを塗布した後、レンズが付着されたハウジングモジュールを一定の位置に繰り返して付着して硬化させる工程である。

一方、上記のような工程によりカメラモジュールが製作される。現在の技術では１２メガピクセルの高画素モジュールが開発されている。また、これからもモジュールの画素数は持続的に高くなると予想されるが、このように画素が急激に高くなるに伴って生じる問題点として、解像力の問題が挙げられる。

解像力の問題は、図１の（ａ）のように、光を受け入れるイメージセンサ１０４の表面に対してレンズ１０２の中心軸が９０゜をなす際に、もっとも理想的な解像力を示すが、図１の（ｂ）のように、イメージセンサ１０４の傾き（ｔｉｌｔ）が発生してイメージセンサ１０４とレンズ１０２の中心軸が９０゜をなすことができないと、画面の特定角で解像力が低下する現象が発生して、全体画面の解像力が低下するという問題が生じる。図１において、参照番号１０１はハウジングアセンブリ、１０３はＩＲ（ｉｎｆｒａｒｅｄ）フィルタ、１０５はＰＣＢをそれぞれ示す。

以上のように解像力の低下をもたらすイメージセンサ１０４の傾き現象は、レンズ１０２同士の結合関係、ＰＣＢ１０５の平坦度（ｆｌａｔｎｅｓｓ）、自動焦点アクチュエータを組み立てる際の傾きなどによるパッケージ工程において複合的に発生する。

韓国特許公開第１０−２００９−００１５６９７号 日本特許公開第２０１１−１５１５５１号

本発明は、前記のような事項を鑑みてなされたものであって、レンズハウジングモジュール及びイメージセンサの実装基準を一致させることで、Ｄ／Ａ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）工程において、ＰＣＢの傾きに応じてイメージセンサの実装傾きがともに変わるようにすることで、ＰＣＢの傾きに応じてイメージセンサの傾きが変わる問題点を根本的に解決することができるカメラモジュールの製造装置を提供することをその目的とする。

前記の目的を果たすために本発明によるカメラモジュールの製造装置は、ＰＣＢを下部から支持するベース治具と、イメージセンサをピックアップして前記ＰＣＢ上に付着するリムツール（ｒｉｍ ｔｏｏｌ）と、ハウジングアセンブリをピックアップして、前記ＰＣＢ上に付着したイメージセンサがハウジングアセンブリの内部に収納されるようにＰＣＢ上に付着するハウジングボンディングツール（ｈｏｕｓｉｎｇ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｏｏｌ）と、を含み、前記リムツールのイメージセンサピックアップ部の外部には、ピックアップ部によってイメージセンサをピックアップしてＰＣＢ上に付着する際、ＰＣＢに接触されてＰＣＢを支持するＰＣＢ支持手段が前記イメージセンサピックアップ部と一体に形成されている点を特徴とする。

ここで、前記ＰＣＢ支持手段は、前記リムツールのイメージセンサピックアップ部の中心点を基準にして、前記イメージセンサピックアップ部の外部に放射状で一定幅を有して延長形成される水平面部と、その水平面部の外枠から下部に向かって水平面部に対して垂直に一定長さを有して形成される垂直部材と、で構成される。

また、前記垂直部材は、前記イメージセンサピックアップ部を全体的に取り囲む隔壁の形状を有して形成されることができる。

また、前記垂直部材は、前記イメージセンサピックアップ部の外部に、少なくとも対向する一対の壁面構造体の形状を有して形成されることができる。

また、前記垂直部材は、前記イメージセンサピックアップ部の外部に、複数の柱部材の形状を有して形成されることができる。

また、前記イメージセンサピックアップ部は真空方式またはグリップ（ｇｒｉｐ）方式で構成されることができる。

また、前記イメージセンサピックアップ部の接触突起は、四角形、円形、及び不連続な棒形のうち何れか一つの形状を有して構成されることができる。

このような本発明によると、リムツールのイメージセンサピックアップ部の外部に別途のＰＣＢ支持手段が形成され、ピックアップ部によってイメージセンサをピックアップしてＰＣＢ上に付着する際、レンズハウジングモジュール及びイメージセンサの実装基準を一致させることができ、これによってＤ／Ａ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）工程において、ＰＣＢの傾きに応じてイメージセンサの実装傾きがともに変わるようにすることで、ＰＣＢの傾きに応じてイメージセンサの傾きが変わる問題点を根本的に解決することができる。従って、従来のイメージセンサの傾きによる解像度低下を防止することができ、それに係るカメラモジュールのメンテナンス費用を減少させることができる。また、アライメント調整プロセスの代替効果及びそれによる生産性向上及び投資費用低減の効果を得ることができる。

カメラモジュールの製造工程において、イメージセンサの傾きによる解像力の低下を図式的に説明する図面である。 Ｄ／Ａ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）方式によってカメラモジュールを製造する過程を説明する図面である。 カメラモジュールの製造工程において、ＰＣＢの平坦度及び反りによりイメージセンサとレンズ表面との間の垂直度に誤差が発生することを説明する図面である。 カメラモジュールの製造工程において、レンズ組み立て（圧入）の際に発生する偏差によってイメージセンサとレンズ表面との間の垂直度に誤差が発生することを説明する図面である。 カメラモジュールの製造工程において、オートフォーカスアクチュエータの組み立ての際に発生する偏差によってイメージセンサとレンズ表面との間の垂直度に誤差が発生することを説明する図面である。 カメラモジュールの製造工程において、治具の加工程度及び設備との結合によって発生する公差によってイメージセンサとレンズ表面との間の垂直度に誤差が発生することを説明する図面である。 本発明の実施形態によるカメラモジュールの製造装置のリムツールによってイメージセンサをピックアップしてＰＣＢ上に付着する状態を示す図面である。 本発明の実施形態によるカメラモジュールの製造装置のリムツールの構造を示す側面図である。 本発明の実施形態によるカメラモジュールの製造装置のリムツールの構造を示す底面図である。 従来カメラモジュールの製造装置によるＤ／Ａ工程を行う際に発生する累積公差の形成状態を示す図面である。 本発明のカメラモジュールの製造装置によるＤ／Ａ工程を行うことで累積公差を解消する状態を示す図面である。

本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とすることは、特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」、「装置」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組合せにより具現されることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

ここで、本発明の実施形態について本格的に説明するに先立って、本発明の理解を容易にするために、一般的なカメラモジュール製造工程において、傾き（ｔｉｌｔ）が発生する原因及びその類型について説明する。

カメラモジュールの製造工程において、Ｄ／Ａ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）は前記のように、平らなＰＣＢに一定量のエポキシを一定形状に塗布した後、ダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）が完了した個別のイメージセンサをピックアップして、ＰＣＢに形成されているパターンを認識した後、決まった位置に実装する工程である。

従来のＤ／Ａ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）方式は、図２に図示されたように、機械内部のベース治具２０１の上面を基準にして、ＰＣＢ２０２の底面が基準面になってベース治具２０１上にＰＣＢ２０２が積層され、その上部にイメージセンサ２０３を付着した後、最終的にオートフォーカスアクチュエータ（即ち、レンズモジュールを含むハウジングアセンブリ）２０４を組み立てる。

しかし、以上のようなカメラモジュールの製造工程において、カメラの画面解像度を決定する重要要素としては、レンズに入って来る光の入射角とイメージセンサで光を受け入れるレンズ表面（アクティブ領域）との垂直度が挙げられる。

このような垂直度を達成するためには、ＰＣＢの平坦度（ｆｌａｔｎｅｓｓ）及び反り（ｗａｒｐａｇｅ）、レンズの組み立て性、オートフォーカスアクチュエータの精度、そして設備精度及び治具（ｊｉｇ）の公差が「０」（Ｚｅｒｏ）に近くなることが要求される。しかし、現在の技術水準は、まだ十分でない状態であり、これによる累積公差によって解像度の不良が続いている。以上のような解像度不良（低下）をもたらす要因に対して図面を参照してさらに説明する。

先ず、ＰＣＢのレイヤー内部のパターン集中及びＳＲ（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔ）塗布偏差によって平坦度を確保することに限界があり、これにより図３の（ｂ）のように、ＰＣＢ３０２の表面が平坦でなかったり、図３の（ｃ）ようにＰＣＢ３０２の反りによりＰＣＢ３０２上にイメージセンサを付着する際に傾きが発生してイメージセンサとレンズ表面との間の垂直度に誤差が発生する。

また、図４の（ｂ）のようにレンズ２０４Ｌ組み立て（圧入）の際に発生する偏差によってイメージセンサとレンズ表面との間の垂直度に誤差が発生する。

また、図５の（ｂ）のように、オートフォーカスアクチュエータ５１０の組み立ての際に発生する偏差によってイメージセンサとレンズ表面との間の垂直度に誤差が発生する。

また、図６の（ｂ）のように、治具（ベース治具６０１、リムツール（ピックアップツール）６１０）の加工程度及び設備との結合によって発生する公差によってイメージセンサとレンズ表面との間の垂直度に誤差が発生する。

本発明は、以上のような垂直度の誤差発生要因を鑑みてなされたものであって、レンズハウジングモジュール及びイメージセンサの実装基準を一致させることで、Ｄ／Ａ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）工程において、ＰＣＢの傾きに応じてイメージセンサの実装傾きがともに変わるようにすることで、ＰＣＢの傾きに応じてイメージセンサの傾きが変わる問題点を根本的に解決することができるカメラモジュールの製造装置を提供する。

図７〜図９は、本発明の実施形態によるカメラモジュールの製造装置を示すものであり、図７はリムツールによってイメージセンサをピックアップしてＰＣＢ上に付着する状態を示す図面であり、図８はリムツールの構造を示す側面図であり、図９はリムツールの構造を示す底面図である。

図７〜図９を参照すると、本発明によるカメラモジュールの製造装置は、ＰＣＢ７０２を下部から支持するベース治具７０１と、イメージセンサ７０３をピックアップして前記ＰＣＢ７０２上に付着するリムツール（ｒｉｍ ｔｏｏｌ）７１０と、ハウジングアセンブリをピックアップして前記ＰＣＢ７０２上に付着したイメージセンサ７０３がハウジングアセンブリの内部に収納されるようにＰＣＢ７０２上に付着するハウジングボンディングツール（ｈｏｕｓｉｎｇ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｏｏｌ）（不図示）と、を含む。

特に、前記リムツール７１０のイメージセンサピックアップ部７１０ｐの外部に、ピックアップ部によってイメージセンサ７０３をピックアップしてＰＣＢ７０２上に付着する際にＰＣＢ７０２に接触されてＰＣＢ７０２を支持するＰＣＢ支持手段７２０が前記イメージセンサピックアップ部７１０ｐと一体に形成される。

ここで、前記ＰＣＢ支持手段７２０は、前記リムツール７１０のイメージセンサピックアップ部７１０ｐの中心点を基準にして、前記イメージセンサピックアップ部７１０ｐの外部に、放射状で一定幅を有して延長形成される水平面部７２０ｈと、その水平面部７２０ｈの端部から下部に向かって水平面部７２０ｈに対して垂直に一定長さを有して形成される垂直部材７２０ｖと、で構成される。

また、前記垂直部材７２０ｖは前記イメージセンサピックアップ部７１０ｐを全体的に取り囲む隔壁の形状を有して形成されることができる。

また、前記垂直部材７２０ｖは前記イメージセンサピックアップ部７１０ｐの外部に、少なくとも対向する一対の壁面構造体の形状（例えば、前記イメージセンサピックアップ部７１０ｐを全体的に取り囲む４個の壁面のうち対向する２個の壁面のみが存在する形態）を有して形成されることができる。

また、前記垂直部材７２０ｖは、前記イメージセンサピックアップ部７１０ｐの外部に、複数の柱部材の形状を有して形成されることもできる。

また、前記イメージセンサピックアップ部７１０ｐは真空方式またはグリップ（ｇｒｉｐ）方式で構成されることができる。

また前記イメージセンサピックアップ部７１０ｐの接触突起７１０ｔは四角形、円形、及び不連続な棒形のうち何れか一つの形状を有して構成されることができる。

一方、図１０及び図１１は従来及び本発明のカメラモジュールの製造装置によるＤ／Ａ工程の実行状態をそれぞれ示す図面である。

図１０に図示されたように、従来のカメラモジュールの製造装置によってＤ／Ａ工程を行う際、（ａ）のようにＰＣＢ６０２の平坦度及びその他の問題によってイメージセンサ６０３に傾き（ｔｉｌｔ）が発生すると、（ｂ）のように最終的にハウジング６０４をＰＣＢ６０２に付着する場合、深刻な累積公差が発生する可能性があり、これを克服（解決）することが難しくなる。

しかし、図１１に図示されたように、本発明のカメラモジュールの製造装置によってＤ／Ａ工程を行うと、（ａ）のようにＰＣＢ７０２の平坦度及びその他の問題によってイメージセンサ７０３に傾き（ｔｉｌｔ）が発生しても、（ｂ）のように最終的にハウジング７０４をＰＣＢ７０２に付着する場合、レンズ７０４Ｌの光軸とイメージセンサ７０３が９０度の垂直度を維持することができ、深刻な累積公差を解消することができる。

以上の説明のように、本発明によるカメラモジュールの製造装置は、リムツールのイメージセンサピックアップ部の外部に別途のＰＣＢ支持手段が形成され、ピックアップ部によってイメージセンサをピックアップしてＰＣＢ上に付着する際、レンズハウジングモジュール及びイメージセンサの実装基準を一致させることができ、これによってＤ／Ａ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）工程において、ＰＣＢの傾きに応じてイメージセンサの実装傾きがともに変わることで、ＰＣＢの傾きに応じてイメージセンサの傾きが変わる問題点を根本的に解決することができる。従って、従来のイメージセンサの傾きによる解像度の低下を防止することができ、それに係るカメラモジュールのメンテナンス費用を減少させることができる。また、アライメント調整プロセスの代替効果及びそれによる生産性向上及び投資費用低減の効果を得ることができる。

以上、好ましい実施形態により本発明について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様に変更、応用されることができるということは当業者に自明である。従って、本発明の真の保護範囲は添付の請求範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内の全ての技術的思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。

１０１、２０４、６０４、７０４ ハウジング（アセンブリ）
１０２、２０４Ｌ、６０４Ｌ、７０４Ｌ レンズ
１０３ ＩＲ（ｉｎｆｒａｒｅｄ）フィルタ
１０４、２０３、６０３、７０３ イメージセンサ
１０５、２０２、３０２、６０２、７０２ ＰＣＢ
２０１、６０１、７０１ ベース治具
５１０ オートフォーカスアクチュエータ
６１０、７１０ リムツール（ピックアップツール）
７１０ｐ イメージセンサピックアップ部
７１０ｔ 接触突起
７２０ ＰＣＢ支持手段
７２０ｈ 水平面部
７２０ｖ 垂直部材

Claims (7)

1. カメラモジュールの製造装置であって、
   ＰＣＢ（プリント基板）を下部から支持するベース治具と、
   イメージセンサをピックアップして前記ＰＣＢ上に付着するリムツール（ｒｉｍ ｔｏｏｌ）と、
   ハウジングアセンブリをピックアップして、前記ＰＣＢ上に付着したイメージセンサがハウジングアセンブリの内部に収納されるように前記ＰＣＢ上に付着するハウジングボンディングツール（ｈｏｕｓｉｎｇ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｏｏｌ）と、を含み、
   前記リムツールのイメージセンサピックアップ部の外部には、当該イメージセンサピックアップ部によってイメージセンサをピックアップして前記ＰＣＢ上に付着する際、前記ＰＣＢに接触されて前記ＰＣＢを支持するＰＣＢ支持手段が、前記イメージセンサピックアップ部と一体に形成されているカメラモジュールの製造装置。
2. 前記ＰＣＢ支持手段は、前記リムツールのイメージセンサピックアップ部の中心点を基準にして、前記イメージセンサピックアップ部の外部に放射状で一定幅を有して延長形成される水平面部と、当該水平面部の外枠から下部に向かって水平面部に対して垂直に一定長さを有して形成される垂直部材と、で構成される請求項１に記載のカメラモジュールの製造装置。
3. 前記垂直部材は、前記イメージセンサピックアップ部を全体的に取り囲む隔壁の形状を有して形成される請求項２に記載のカメラモジュールの製造装置。
4. 前記垂直部材は、前記イメージセンサピックアップ部の外部に、対向する少なくとも一対の壁面構造体の形状を有して形成される請求項２に記載のカメラモジュールの製造装置。
5. 前記垂直部材は、前記イメージセンサピックアップ部の外部に、複数の柱部材の形状を有して形成される請求項２に記載のカメラモジュールの製造装置。
6. 前記イメージセンサピックアップ部は真空方式またはグリップ（ｇｒｉｐ）方式で構成される請求項１から５の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造装置。
7. 前記イメージセンサピックアップ部の接触突起は、四角形、円形、及び不連続な棒形のうち何れか一つの形状を有して構成される請求項１から６の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造装置。

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