JP4370319B2 - イメージセンサモジュール及びカメラモジュールパッケージ - Google Patents

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Description

本発明は、デジタルカメラ、モバイル機器または各種監視装置などに用いられるカメラモジュールパッケージ及びこれに用いられるイメージセンサモジュール及びこれを備えるカメラモジュールパッケージに関し、さらに詳細には、CMOSなどのようなイメージセンサのバンプ及びイメージセンサモジュール用基板をNCP(Non Conductive Paste:非導電性液状ポリマー)を利用して直接接続する場合に適用され得る、イメージセンサモジュール及びこれを備えるカメラモジュールパッケージに関する。
最近、情報通信技術の飛躍的な発展により、データ通信速度の向上やデータ通信量の拡大が実現し、携帯電話やノートブックなどのモバイル界の電子機器には、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどの撮像素子が実装されることが普及しつつあり、これらは文字データの他に、カメラモジュールにより撮像された画像データをリアルタイム処理で送信可能になる。
一般に、カメラモジュール用イメージセンサのパッケージ方式は、フリップチップ(Flip−Chip)方式のCOF(Chip On Flim)方式、ワイヤボンディング方式のCOB(Chip On Board)方式、そしてCSP(Chip Scaled Package)方式などがあり、この中で、COFパッケージ方式とCOBパッケージ方式が広く用いられている。前記COB方式は、従来の半導体生産ラインと類似の工程であって、他のパッケージ方式に比べて生産性が高いが、ワイヤーを利用してプリント回路基板(PCB)と接続しなければならないため、モジュールのサイズが大きくなり、更なる工程が必要であるという短所がある。したがって、チップ大きさの縮小、熱放出及び電気的遂行能力の向上、信頼性向上のための新しいパッケージ技術が求められた。これにより、外部突出接合部を有するバンプを基にするCOF方式が登場した。前記COF方式は、何よりワイヤーを付着する空間を必要としないため、パッケージの面積が減少し、バレルの高さを低くすることができることから、カメラモジュールの軽薄短小化が可能であるという長所がある。そして、薄いフィルム(Film)又はフレキシブルプリント回路基板(Flexible Printed Circuit Board;以下「FPCB」という)を使用するため、外部衝撃に耐える信頼性の高いパッケージが可能であり、その製作工程が相対的に簡単であるという長所がある。そして、前記COF方式は、小型化とともに抵抗の低減による信号の高速処理、高密度、多ピン化傾向にも応えることができる。
しかしながら、前記COF方式は、単層構造のため、現在、多様な機能が追加されているメガクラス以上のセンサを用いるモジュールでは、COF方式の長所であったモジュール小型化がこれ以上の機能を発揮できず、COB方式よりさらに大きく設計しなければならなかった。現在は、両面FPCBを用いてCOB方式と似た大きさを用いることができるが、上述したようなCOF方式の長所である小型化には至らない。しかしながら、次第にCOBを使用する傾向があるので、COF方式の長所である小型化を生かすための設計及び工程上の技術開発などが求められている。
以下、添付図面を参照し、COF方式を利用した従来のイメージセンサモジュール及びその製造方法について説明し、その問題を説明する。
図1は、従来のCOFパッケージ方式のためのイメージセンサモジュールに対する平面図を示す。
すなわち、図1に示すイメージセンサモジュール30は、イメージを撮像して電気的信号に処理するイメージセンサ33と、該イメージセンサ33と付着されて外部に信号を伝達するためのFPCB31と、で構成される。
前記イメージセンサ33は、外部から入力されるイメージが撮像されるピクセル領域部(受光部)と、前記ピクセル領域部から撮像されたイメージに対する電気的信号を処理するために、イメージセンサの外郭部にパッド34が形成された信号処理領域部(ISP)と、からなる。
前記FPCB31は、ハウジングに装着されたレンズ部の集光レンズから受け取った光が通過して前記イメージセンサ33に到達できるように、所定大きさのウィンドウ32が形成されている。
前記イメージセンサ33は、前記FPCB31の背面に付着するが、前記イメージセンサ33を前記FPCB31の背面上に付着するフリップチップボンディング(Flip−chip bonding)方法により付着されるが、前記FPCB31の背面と前記イメージセンサ33のパッドに突出形成されたバンプとの間に異方性導電性フィルム(ACF)を挿入した後、圧着して付着する方法(以下、「ACF工程」という)または前記FPCB31の背面と前記イメージセンサ33のパッドに突出形成されたバンプとの間に非導電性液状ポリマー(NCP)を入れて加圧して付着する方法(以下、「NCP工程」という)が用いられ、これにより、前記イメージセンサ33に形成された素子側電極パッドと前記FPCB31上に形成された基板側電極パッドとが互いに通電し、FPCB31に形成された回路パターン35を経て外部のマザーボードなどに電気的信号を伝達する。これにより、レンズ部を備えたハウジングと結合されるためのイメージセンサモジュール30が完成される。
ここで、前記イメージセンサ33を前記FPCB31の背面上に付着するフリップチップボンディング方法を具体的に説明する。
まず、図2に示すようなプロセスを有するACF工程は、まず所定の大きさに中央部が穿孔された異方性導電性フィルムを基板側パッドが位置した部分上に整列した後に予圧(pre−compression)して、基板とフィルムを予め付着する。
その後、前記予圧工程より予め付着された基板とフィルム上の前記フィルムの枠部分と対応する位置に、銀などのような導電性バンプが形成されたイメージセンサを位置させる。
次に、位置されたイメージセンサを所定の温度に加熱しながら前記基板上に圧着し、前記イメージセンサに形成されたバンプと前記基板上に形成されたパッドとを回路的に互いに接続する。
その後、前記基板とイメージセンサが圧着されて一体に形成されたイメージセンサモジュールのうち、イメージセンサの周辺部をレジンなどの材料を用いてサイドフィリング(side−filling)し、最後に、硬化(curing)工程を行ってイメージセンサモジュールの製造を完成する。
一方、図3に示すようなプロセスを有するNCP工程は、まず銀などのような導電性バンプが形成されたイメージセンサを用意する。
次に、基板側パッドが形成された基板において、前記パッドが覆われるように、四角状に非導電性液状ポリマーをディスペンス(dispensing)する。
その後、前記導電性バンプが形成されたイメージセンサを、前記非導電性液状ポリマーがディスペンスされた基板上に位置させる。
最後に、前記非導電性液状ポリマーがディスペンスされた基板上に前記導電性バンプが形成されたイメージセンサを加熱しながら圧着することによって、前記イメージセンサに形成されたバンプと前記基板上に形成されたパッドとを回路的に互いに接続し、前記基板とイメージセンサとが圧着されて一体に形成されたイメージセンサモジュールを完成する。
上述したような通常のCOFタイプのパッケージ方法において、前記ACF工程の異方性導電フィルムの代わりに、前記NCP工程の非導電性液状ポリマーを用いる場合、従来に比べて材料費の低減を図ることができるのみならず、外部条件に対して強い耐久性を有することから、高い信頼性の品質を確保することができるという長所がある。
しかしながら、このようなNCP工程の長所にもかかわらず、NCP工程を適用する際、ペースト(paste)として用いられる非導電性液状ポリマーが基板に定量塗布された後、イメージセンサをボンディング装置により圧着する場合、図4に示すように、前記イメージセンサに液状の非導電性液状ポリマーが侵犯する非導電性液状ポリマーの溢れ現象(“A”部分)が発生して、完成されたイメージセンサモジュールの画像具現に致命的な不良を引き起こすという問題が発生した。ここで、図4は、従来のCOFパッケージのためのNCP工程を行う際に発生する問題を説明するための写真を示す。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、COF方式によるパッケージ工法のうち、NCP工程のように、液状接着剤を適用する際、ペーストとして用いられる非導電性液状ポリマーなどのような液状接着剤が基板に定量塗布された後、イメージセンサをボンディング装置により圧着する場合、前記イメージセンサのピクセル領域部に液状接着剤が侵犯する現象を防止することにより、画像具現の際の不良率を除去できる、イメージセンサモジュール及びカメラモジュールパッケージを提供することにある。
上記目的を達成すべく、本発明に係るイメージセンサモジュール、外部から入力されるイメージが撮像されるピクセル領域部と、該ピクセル領域部から撮像されたイメージに対する電気的信号を処理するために、イメージセンサの外郭部にバンプが形成された信号処理領域部と、からなるイメージセンサと、前記イメージセンサと液状接着剤により付着され、前記イメージセンサのピクセル領域部で受光可能にウィンドウが備えられ、該ウィンドウの周囲の少なくとも一部に形成されたダミーパターンと、該ダミーパターンから外側方向に所定距離が離間した位置に形成された回路パターンと、前記回路パターンと電気的に接続し、前記イメージセンサに形成されたバンプと接触するように形成された基板側パッドと、からなるFPCB基板と、を備え、前記ダミーパターンは離散的に形成され、少なくとも、前記液状接着剤がディスペンスされる出発点と終末点とが重畳する部分に前記ダミーパターンが形成されていることを特徴とする。
ここで、一態様において、本発明は、前記液状接着剤は、非導電性液状ポリマー(NCP)であることを特徴とする。
また、一態様において、本発明は、前記液状接着剤は、前記基板側パッドが形成された
位置より外郭部にディスペンスされことを特徴とする。
また、一態様において、本発明は、前記ダミーパターンと回路パターンとの間に第2ダミーパターンをさらに含むことを特徴とする。
また、前記ダミーパターンと第2ダミーパターンとが、互いに接続するように一体に形成されたことがさらに好ましい。
また、上記目的を達成すべく、本発明に係るカメラモジュールパッケージは、複数のレンズが装着されたレンズバレルと、前記レンズバレルを通過する光から撮像するための上記のいずれかのイメージセンサモジュールと、前記レンズバレルとその上段部から結合し、前記イメージセンサモジュールとその下段部から結合するハウジングと、を備える。
本発明によれば、COF方式によるパッケージ工法のうち、NCP工程のように液状接着剤を適用する際に、ペーストとして用いられる非導電性液状ポリマーなどのような液状接着剤が基板に定量塗布された後、イメージセンサをボンディング装置により圧着する場合、前記イメージセンサのピクセル領域部に液状接着剤が侵犯する現象を防止することにより、画像を具現する際の不良率を除去できるという効果を奏する。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。
<イメージセンサモジュール用基板>
図5は、本発明の一実施の形態に係るイメージセンサモジュール用基板に対する平面図を示し、図6は、本発明の他の実施の形態に係るイメージセンサモジュール用基板に対する平面図を示す。
まず、図5は、イメージセンサモジュール用基板31上に単一の連続的な形状のダミーパターン36が形成された様子を示す。後述するが、イメージセンサモジュール30は、イメージを撮像して電気的信号に処理するイメージセンサ33と、該イメージセンサ33と付着されて外部に信号を伝達するために、回路パターン35が形成された基板31と、で構成される。
一般に、イメージセンサ33は、外部から入力されるイメージが撮像されるピクセル領域部(受光部)と、該ピクセル領域部から撮像されたイメージに対する電気的信号を処理するために、イメージセンサの外郭部にパッド34が形成された信号処理領域部(ISP)と、からなる。
本発明に係る基板31には、後述するハウジング20に装着されたレンズ部10の集光レンズから受けられた光が通過して前記イメージセンサ33に到達できるように、所定大
きさのウィンドウ32が形成されている。ここで、前記基板31として、FPCBまたはリジッドフレキシブルプリント回路基板(以下、「RFPCB」という)などのように可撓性を有するポリイミド(polyimide)などの樹脂基板が用いられることができる。特に、基板31として、両面FPCBまたはRFPCBを用いる場合、前記イメージセンサ33が付着された基板31の一面(下面)の反対側面(上面)上に、MLCCなどのような少なくとも1つ以上の電子部品38を実装でき、全体イメージセンサモジュールのサイズを減らすようになる。
前記ウィンドウ32の周囲には、前記ウィンドウ32を取り囲む形状にダミーパターン36がパターニングされている。このようなダミーパターン36は、前記基板31の背面と前記イメージセンサ33のパッドに突出形成されたバンプとの間に非導電性液状ポリマー(NCP)のような液状接着剤をディスペンスして塗布した後、加圧して付着する場合、前記イメージセンサ33のピクセル領域部に該当する前記基板のウィンドウ32の内部に液状接着剤が侵犯する現象を防止する防御壁として機能する。このようなダミーパターン36は、前記基板31に一般回路パターン35の形成と同時にパターニングすることができ、後に別途にダミーパターン36のみを形成することもできる。
前記ダミーパターン36は、図5に示すように、前記ウィンドウ51を取り囲む長方形状に連続的なラインにパターニングされることもでき、また、前記形状に離散的なラインにパターニングされることもできる。但し、一般に、非導電性液状ポリマー(NCP)などのような液状接着剤が基板31上にディスペンスされて塗布される場合、前記ディスペンス工程の出発点(start point)と終末点(end point)とが一致して互いに重なる最後の工程部分(略330度〜360度の範囲)において、前記液状接着剤が固まる現象が発生し、後に圧着工程を行う際に、前記基板31のウィンドウ32の内部に前記接着剤が溢れて流れてくる。したがって、少なくともこのようなディスペンス工程上の出発点と終末点とが重なる部分と対応する部分においては、前記ダミーパターン36が形成されるようにパターニングすることが好ましい。
通常、イメージセンサモジュール30においては、前記基板31上にパターニングされる回路パターン35がノイズと関わる問題などにより、前記ウィンドウ32から外側方向に所定間隔で離間されて形成されるため、このようなウィンドウ32と回路パターン35との間に前記ダミーパターン36を形成してもよい。したがって、前記ダミーパターン36及び回路パターン35を形成した後に、別の追加的なダミーパターンを形成する余裕空間があれば、図6に示すように、追加的な第2ダミーパターン37を形成することがさらに好ましい。なお、最初の設計時に、このような追加的な第2ダミーパターン37のための空間が確保されたと判断される場合には、第1ダミーパターン36を形成する際に、第2ダミーパターン36を一体に共に形成することが、製造工程上、さらに好ましい。図6は、イメージセンサモジュール用基板上に、二重ダミーパターンが形成された様子を示す。
一方、前記イメージセンサ上に形成されたバンプは、スタッド型バンプ、無電解型バンプ、電解型バンプのうちのいずれかで構成でき、このうち、スタッド型バンプは、フリップチップ加圧の際、バンプの高さを減らすことができるため、セラミックリ―ド間の段差を改善させることができることにより、製品の信頼性の向上面においても有利である。
イメージセンサ33からの電気的信号を外部のマザーボードなどに伝達するために形成された回路パターン35は、前記ダミーパターン36から外側方向に所定距離が離間された位置にパターニングされ、前記回路パターン35と電気的に接続し、イメージセンサ33から電気的信号を受けるための基板側パッド34が形成されている。このような基板側パッド34の外部に非導電性液状ポリマー(NCP)などのような液状接着剤が基板上3
1にディスペンスされて塗布される。
このように、前記基板31の背面と前記イメージセンサ33のパッドに突出形成されたバンプとの間に、非導電性液状ポリマー(NCP)のような液状接着剤をディスペンスして塗布した後、加圧して付着する工程により、前記イメージセンサ33に形成された素子側電極パッドと前記基板上に形成された基板側電極パッドとが互いに通電する。
<イメージセンサモジュール及びカメラモジュールパッケージ>
図7は、上述の本発明に係るイメージセンサモジュール用基板を適用したイメージセンサモジュール及びこれを利用したカメラモジュールパッケージを示す分解斜視図である。
同図に示すように、カメラモジュールパッケージは、大きくレンズバレル(レンズ部)10と、該レンズ部10がその上部開放部から挿入されて装着されるハウジング20、及び該ハウジング20の下部開放部と結合するイメージセンサモジュール30で構成される。
前記ハウジング20は、通常の支持物であって、その上部及び下部は、開口部を形成して、後述するレンズ部10とイメージセンサモジュール30とそれぞれ結合する。特に、ハウジングの下部開放部側の内周面には、ハウジングの内側に向けて突出されたガイドが形成され、イメージセンサモジュール30と結合する際に、位置決め部として機能する。
前記ハウジング20の上部開口部に挿入及び結合するレンズ部10は、レンズホルダーとして機能し、通常、ポリカーボネート(polycarbonate)などのような樹脂により形成され、ハウジング20の内部に挿入される底部側にアパーチャー(aperture)及び集光レンズなどが設けられる。アパーチャーは、集光レンズを通過する光の通路を規定し、集光レンズは、アパーチャーを通過した光を、後述するイメージセンサ素子の受光部に受光させる。前記レンズ部10の上面には、IRコーティングされたガラスが接着されており、アパーチャーや集光レンズ側に異質物が侵入することを防止している。
前記ハウジング20の下部開口部に結合するイメージセンサモジュール30は、上述した基板31と、該基板31に形成されたウィンドウ32を通過した光を受光し処理するために、前記基板5に付着されるイメージセンサ33を備える。また、前記基板31の一端は、コネクター(図示せず)と接続する。
以下、本発明に係る前記イメージセンサモジュールを製造するためのより具体的な工程について説明する。一方、図8は、前記イメージセンサモジュール製造のための基板とダミーパターン、非導電性液状ポリマー(NCP)などの接着手段及びバンプの位置関係を模式的に示す図である。
まず、銀などのような導電性バンプが形成されたイメージセンサ33を用意する。
次に、上述したダミーパターン36,37及び基板側パッド34が形成された基板31において、前記パッドが覆われるように、四角状に非導電性液状ポリマーのような液状接着剤をディスペンスして塗布する。ここで、前記液状接着剤は、基板側パッド34が形成された位置の外部に塗布されるように、基板31上にディスペンスする。
その後、前記導電性バンプが形成されたイメージセンサ33を、前記非導電性液状ポリマーがディスペンスされた基板31上に位置させる。
最後に、前記非導電性液状ポリマーのような液状接着剤がディスペンスされた基板31上に前記導電性バンプが形成されたイメージセンサ33を加熱しながら圧着することによって、前記イメージセンサ33に形成されたバンプと前記基板31上に形成されたパッドとを回路的に互いに接続し、前記基板31とイメージセンサ33とが圧着されて、一体に形成されたイメージセンサモジュール30を完成する。このような圧着工程を行っても、前記ダミーパターン36によって、前記イメージセンサ33のピクセル領域部に該当する前記基板のウィンドウ32の内部に液状接着剤が侵犯する現象を防止できる。
一方、前記基板として両面FPCBまたはRFPCBを用いる場合、前記イメージセンサが付着されたFPCBの一面(下面)の反対側面(上面)上に積層型セラミックキャパシタ(MLCC)などのような少なくとも1つ以上の電子部品38をハウジングの内部に含まれるように実装できることから、従来の技術に比べて、全体イメージセンサモジュールのサイズを減らすようになる。前記イメージセンサモジュール30上に実装できる電子部品38は、積層型セラミックキャパシタ(MLCC)を少なくとも1つ以上備え、その他に、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの他の電子部品もさらに備えることができる。ここで、前記積層型セラミックキャパシタ(MLCC)は、カメラモジュールから発生する画面ノイズと関わる問題を除去する機能を行い、その他に用いられた他の電子部品は、画面ノイズという問題の他に、他の品質改善のために用いられることができる。また、前記積層型セラミックキャパシタ(MLCC)は、近来、半導体が高性能、高集積、高速化傾向に発展するにつれて、単チップパッケージよりは多チップパッケージと多層化の3次元積層構造を一体化することによって、軽薄短小パッケージを実現できる。
上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更を行うことが可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。
従来のCOFパッケージのためのイメージセンサモジュールに対する平面図である。 COFパッケージのためのACF工程図である。 COFパッケージのためのNCP工程図である。 従来のCOFパッケージのためのNCP工程を行う際に発生する問題を説明するための平面図である。 本発明の一実施の形態に係るイメージセンサモジュール用基板に対する平面図である。 本発明の他の実施の形態に係るイメージセンサモジュール用基板に対する平面図である。 本発明に係るイメージセンサモジュール用基板を適用したイメージセンサモジュール及びこれを利用したカメラモジュールパッケージを示す分解斜視図である。 本発明に係るイメージセンサモジュール製造のための基板とダミーパターン、非導電性液状ポリマー(NCP)などの接着手段及びバンプの位置関係を模式的に示す図である。
符号の説明
30 イメージセンサモジュール
31 基板
32 ウィンドウ
33 イメージセンサ
34 パッド
35 回路パターン
36,37 ダミーパターン
A 溢れ現象を起こした部分

Claims (6)

  1. イメージセンサモジュールにおいて、
    外部から入力されるイメージが撮像されるピクセル領域部と、該ピクセル領域部から撮像されたイメージに対する電気的信号を処理するために、イメージセンサの外郭部にバンプが形成された信号処理領域部と、からなるイメージセンサと、
    前記イメージセンサと液状接着剤により付着され、前記イメージセンサのピクセル領域部で受光可能にウィンドウが備えられ、該ウィンドウの周囲の少なくとも一部に形成されたダミーパターンと、該ダミーパターンから外側方向に所定距離が離間した位置に形成された回路パターンと、前記回路パターンと電気的に接続し、前記イメージセンサに形成さ れたバンプと接触するように形成された基板側パッドと、からなるFPCB基板と、
    を備え
    前記ダミーパターンは離散的に形成され、少なくとも、前記液状接着剤がディスペンスされる出発点と終末点とが重畳する部分に前記ダミーパターンが形成されていることを特徴とするイメージセンサモジュール。
  2. 前記液状接着剤は、非導電性液状ポリマー(NCP)であることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサモジュール。
  3. 前記液状接着剤は、前記基板側パッドが形成された位置より外郭部にディスペンスされたことを特徴とする請求項1または2に記載のイメージセンサモジュール。
  4. 前記ダミーパターンと回路パターンとの間に第2ダミーパターンをさらに含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のイメージセンサモジュール。
  5. 前記ダミーパターンと第2ダミーパターンとが、互いに接続するように一体に形成されたことを特徴とする請求項に記載のイメージセンサモジュール。
  6. 複数のレンズが装着されたレンズバレルと、
    前記レンズバレルを通過する光から撮像するための請求項1〜のいずれか一項に記載のイメージセンサモジュールと、
    前記レンズバレルとその上段部から結合し、前記イメージセンサモジュールとその下段部から結合するハウジングと、
    を備えるカメラモジュールパッケージ。
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