KR100557140B1 - 커넥터와 그를 이용한 이미지 센서 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 제1 도전성 패턴을 갖는 제1 전기 회로 기판과, 제2 도전성 패턴을 갖는 제2 전기 회로 기판을 서로 전기적으로 연결하기 위한 커넥터는 상기 제1 및 제2 전기 회로 기판들의 사이에 위치되며, 적어도 하나의 관통홀을 갖는 절연 기판과, 상기 관통 홀에 상기 제1 및 제2 도전성 패턴들을 전기적으로 연결하는 도전성 충진제를 포함한다.
이미지 센서 모듈, 인쇄 회로 기판, 범핑(Bumping)

Description

커넥터와 그를 이용한 이미지 센서 모듈{CONNECTOR AND IMAGE SENSOR MODULE USING THE SAME}
도 1은 종래의 COB형 이미지 모듈의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 종래의 COF형 이미지 모듈의 구조를 나타내는 도면,
도 3은 종래의 CSP형 이미지 모듈의 구조를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 도전성 커넥터의 구조를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서 모듈의 구조를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서 모듈의 구조를 나타내는 도면
본 발명은 전기적 컨넥터 구조에 관한 것으로서, 특히, 인쇄 회로 기판과 이미지 센서를 전기적으로 연결한 이미지 센서 모듈에 관한 것이다.
통상의 이미지 센서 모듈은 광전 변환 및 전하 결합이 가능한 소자인 고체 촬상 소자(Charge Coupled Device; CCD) 또는 시모스(CMOS) 등의 이미지 센서 등을 사용함으로써 피사체를 촬상하여 전기 신호로 변환 출력하는 장치로서, 인쇄 회로 기판과, 상술한 이미지 센서와, 상기 인쇄 회로 기판과 이미지 센서를 전기적으로 연결하기 위한 수단과, 상기 각 구성 요소들을 보호 하기 위한 하우징 등과, 피사체에 관한 광신호를 상기 이미지 센서로 입력시키기 위한 렌즈계를 포함한다.
상기 이미지 센서는 상술한 바와 같이 고체 촬상 소자(Charge Coupled Device; CCD) 또는 시모스(CMOS) 등이 있으며, 피사체를 촬상하여 전기 신호로 변환시키는 소자이다. 상기 이미지 센서는 그 상면에 피사체의 광신호를 전기 신호로 변환시키는 무수히 많은 복수의 픽셀(Pixel)들과, 상기 픽셀에서 변환된 각 전기 신호를 전도할 수 있는 도전성 패턴들이 형성된다.
상기 인쇄 회로 기판(PCB)은 그 상면에 도전성 패턴들이 형성되어져 있으며, 상기 도전성 패턴들은 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되어짐으로써 상기 이미지 센서에서 변환된 전기 신호를 검출해서 그 외부로 전달하는 역할을 한다.
상기 이미지 센서 및 상기 인쇄 회로 기판 각각의 도전성 패턴들은 상호 와이어 본딩(Wire Bonding)에 의해서 전기적으로 연결된다.
상술한 이미지 센서 모듈의 제작 방법은 인쇄 회로 기판 상에 이미지 센서가 안착되는 COB(Chip On Board Type; 이하 COB형 이미지 센서 모듈이라 한다.) 방법과, COF(Chip On Film Type; 이하 COF형 이미지 센서 모듈이라 한다.) 방법 및 CSP(Chip Size Package Type; 이하 CSP형 이미지 센서 모듈이라 한다.) 방법 등이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 COB형 이미지 센서 모듈을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 상술한 COB형 이미지 센서 모듈은 인쇄 회로 기판(110) 상에 이미지 센서(120)가 접착된 구조이다.
즉, 상기 이미지 센서(120)는 도전성 패터들(122)과, 조사된 광을 검출해내는 픽셀(121)을 포함하며, 도전성 패턴(111)이 형성된 인쇄 회로 기판(110) 상의 중심부에 다이 본더(Die Bonder) 등에 의해서 접착된다. 상기 이미지 센서(1220)는 상기 인쇄 회로 기판(110)의 도전성 패턴들(111)과 와이어 본딩(Wire Bonding, 160)에 의해서 전기적으로 연결되며, 상기 이미지 센서(120)는 상기 인쇄 회로 기판(110)으로부터 연장된 하우징(150)에 의해서 보호된다.
상기 하우징(150)은 상기 이미지 센서(120)에 대향되는 상단부에 자외선 필터(IR cut off filter; 130)가 고정되며, 자외선 필터(130)를 중심으로 상기 이미지 센서(120)로 조사된 광을 수렴시키는 렌즈계(140)가 고정된다.
그러나, 상술한 COB형 이미지 센서 모듈은 이미지 센서의 픽셀이 이물에 의한 오염에 취약하다는 문제가 있다.
도 2는 종래 기술의 또 다른 예로서 COF형 이미지 센서 모듈을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 상술한 COF형 이미지 센서 모듈은 그 중심부에 홀(212)이 형성된 인쇄 회로 기판(210)의 하부에 이미지 센서(220)가 ACF(Anisotropic Conductive Film)에 의해서 접착된 구조이다. 상술한 ACF는 도전성 볼을 포함하며, 가압 및 열에 의해서 용융됨으로써 상기 이미지 센서(220)와 상기 인쇄 회로 기판(210)을 접착시킴과 동시에 전기적으로 연결하게 된다.
상기 이미지 센서(220)는 상기 인쇄 회로 기판(210)에 접착되는 일면에 도전성 패턴들(222)과 픽셀(Pixel; 221)이 형성된다. 상기 이미지 센서(220)는 상기 픽셀(221)이 상기 인쇄 회로 기판(210)의 홀(212)에 대향될 수 있도록 상기 인쇄 회로 기판(210)에 접착된다.
상기 인쇄 회로 기판(210)은 그 상면에 캡(Cap) 형태의 하우징(260)을 지지되며, 상기 하우징(260)은 그 상부에 위치된 자외선 필터(240)를 고정한다. 상기 렌즈계(260)는 상기 자외선 필터(240)를 중심으로 상기 픽셀(221)에 대향되도록 상기 하우징의 상부에 안착됨으로써 조사된 광을 상기 픽셀(221)로 수렴시킨다.
그러나, 상술한 COF형 이미지 모듈은 온도에 따라서 ACF의 접착력이 크게 변화되며, 상술한 COB형 이미지 모듈과 마찬 가지로 이물 등의 유입으로 인해서 이미지 센서의 픽셀이 쉽게 오염되는 등의 문제가 있다.
도 3은 종래 기술의 또 다른 예로서 CSP형 이미지 모듈을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 상술한 CSP형 이미지 모듈은 그 상면에 픽셀(321)이 형성되고, 그 하면에 상기 픽셀(321)에 전기적으로 연결된 도전성 패턴들(322)이 형성되며, 상기 픽셀(321)이 형성된 상면에는 유리 기판(370)등을 접착함으로써 상기 픽셀(321)이 이물로 인해서 오염되는 것을 방지하는 이미지 센서(320)를 포함한다.
상기 이미지 센서(320)는 그 상면에 도전성 패턴들(311)이 형성된 인쇄 회로 기판(310)의 상면에 오븐 리플로우(Oven Reflow) 등의 방법으로 접착된다.
즉, 상기 인쇄 회로 기판(310)과 상기 이미지 센서(320)은 접착면 사이에 솔 더 볼(Solder Ball, 미도시)이 삽입되며, 오븐 리플로우(Oven Reflow) 등에서 상술한 솔더 볼을 용융시킴으로써 상기 이미지 센서(320)와 상기 인쇄 회로 기판(310)을 접착시킴과 동시에 전기적으로 연결하게 된다.
상술한 CSP형 이미지 모듈은 상기 인쇄 회로 기판(310)로부터 연장된 하우징(350)과, 상기 하우징(350)의 상부에 고정된 자외선 필터(330)와, 렌즈계(340)를 포함한다.
그러나, 상술한 CSP형 이미지 모듈은 이미지 센서의 상부 및 하부면 각각에 픽셀과 도전성 패턴를 형성함으로써 이미지 센서 자체의 픽셀과 도전성 패턴를 연결하는 공정 및 상기 이미지 센서의 상부면에 유리 기판을 접착시키는 공정이 추가되는 문제점이 있다. 즉, 상술한 CSP형 이미지 모듈은 제작 공정 및 부품의 증가로 인한 생산비 증가가 불가피하다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 이물에 의한 불량 발생을 방지할 수 있고, 전기적 연결이 용이함으로써 생산성 향상이 가능한 도전성 컨넥터 구조를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 제1 도전성 패턴을 갖는 제1 전기 회로 기판과, 제2 도전성 패턴을 갖는 제2 전기 회로 기판을 서로 전기적으로 연결하기 위한 도전성 커넥터는 상기 제1 및 제2 전기 회로 기판들의 사이에 위치되며, 적어도 하나의 관통홀을 갖는 절연 기판과, 상기 관통 홀에 충진됨으로 써 상기 제1 및 제2 도전성 패턴들을 전기적으로 연결하는 도전성 충진제를 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 도전성 커넥터 구조를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 도전성 커넥터는 제1 전기 회로 기판(410)과, 제2 전기 회로 기판(420)과, 적어도 하나의 관통홀(431)을 갖는 절연 기판(430)과, 상기 관통 홀(431)에 충진됨으로써 상기 제1 및 제2 전기 회로 기판들(410, 420)을 전기적으로 연결하는 도전성 충진제(440)를 포함한다.
상기 제1 전기 회로 기판(410)은 하면에 형성된 제1 도전성 패턴(411)을 포함하고, 상기 제2 전기 회로 기판(420)은 상면에 형성된 제2 도전성 패턴(421)이 포함한다. 상기 제2 전기 회로 기판(420)과 상기 제1 전기 회로 기판(410)은 상기 제1 도전성 패턴(411)과 상기 제2 도선성 패턴(421)이 상호 대향될 수 있도록 위치된다.
상기 절연 기판(430)은 상기 제1 및 제2 전기 회로 기판들(410, 420)의 사이에 위치됨으로써 상기 관통홀(431)의 하단부에 상기 제2 도전성 패턴(421)가 삽입 되고, 상기 관통홀(431)의 상단부에 상기 제1 도전성 패턴(411)가 삽입 된다.
상기 절연 기판(430)은 전기적 절연성이 뛰어난 유리 또는 플라스틱 등이 사용 가능하고, 상기 제1 전기 회로 기판(410)과 상기 제2 전기 회로 기판(420)의 사이에 도포된 에폭시 등의 접착제에 의해서 상기 제1 및 제2 전기 회로 기판(410, 420) 각각에 접착된다. 상술한 에폭시 등의 접착제는 상기 관통홀(431)을 제외한 상기 절열 기판(430)의 나머지 부분에 도포된다.
상기 도전성 충진제(440)는 솔더 볼(Solder Ball) 등을 사용할 수 있으며, 상술한 솔더 볼을 상기 관통홀(431)의 하단부 및 상단부 각각에 삽입한 후, 열로 용용시킴으로써 상기 제1 도전성 패턴(411)와 상기 제2 도전성 패턴(421)를 전기적으로 연결하게 된다. 상술한 솔더 볼은 상기 절연 기판(430)이 상기 제1 및 제2 전기 회로 기판(410, 420)에 접착되기 이전에 상기 관통홀(431)에 삽입된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서 모듈의 구조를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 이미지 센서 모듈은 이미지 센서(530)와, 인쇄 회로 기판(510)과, 절연 기판(520)과, 상기 인쇄 회로 기판(510)을 지지하는 하우징(540)과, 렌즈계(550)를 포함한다.
상기 이미지 센서(510)는 조사된 광을 전기 신호로 변환시키는 픽셀(Pixcel; 531)과, 상기 픽셀(531)에서 전환된 전기 신호를 그 외부로 출력하는 하나 이상의 제1 도전성 패턴(532)을 포함한다.
상기 인쇄 회로 기판(510)은 제2 도전성 패턴(511)과 홀(512)을 포함함으로써 상기 이미지 센서(530)로부터 입력된 상기 전기 신호를 그 외부로 출력하고, 조 사된 광을 상기 픽셀(531)로 통과시킬 수 있다. 상기 인쇄 회로 기판은 크게 플레서블(Flexible)과, 리지드(Rigid)의 두 가지로 구분할 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전성 패턴들(511,532) 각각은 금, 구리 등과 같은 금속성 물질의 범핑(Bumping)된다.
상기 절열 기판(520)은 상기 제1 도전성 패턴(532) 및 제2 도전성 패턴(511)을 전기적으로 연결하는 통로인 하나 이상의 관통홀(521)을 포함한다. 상기 절연 기판(520)은 조사된 광이 상기 픽셀(531)에 수렴될 수 있도록 유리 기판 등을 사용하며, 상기 절연 기판(520) 상에 적외선 필터 등을 형성한다.
상기 절연 기판(520)은 일면이 상기 인쇄 회로 기판(510)의 상기 제2 도전성 패턴(511)이 형성된 일면에 접착되며, 그 타단면은 상기 이미지 센서(530)의 상기 제1 도전성 패턴(532)이 형성된 일면에 접착된다. 상기 절연 기판(520)은 상기 관통홀(521)이 형성되지 않은 나머지 부분에 에폭시 등의 접착제를 도포해서 상기 이미지 센서(530) 및 인쇄 회로 기판(510) 각각의 일단에 접착된다.
상기 관통홀(521)은 그 상부에 상기 인쇄 회로 기판(510)의 제2 도전성 패턴(511)이 삽입되며, 그 하부에 상기 이미지 센서(510)의 제1 도전성 패턴(532)이 삽입됨으로써 상기 제1 및 제2 도전성 패턴들(532, 511)이 상호 대향되게 된다.
즉, 상기 절연 기판(520)은 상기 이미지 센서(530)의 픽셀(531)과 제1 도전성 패턴(532)이 형성된 일면에 접착됨으로써 이물로 인한 상기 픽셀(531)의 오염을 방지할 수 있으며, 상기 관통홀(521)이 상기 제1 도전성 패턴(532)과 상기 제2 도전성 패턴(511)을 전기적으로 연결하기 위한 관로의 기능을 제공함으로써 상기 제1 및 제2 도전성 패턴(511, 532)의 전기적 연결이 용이하다.
또한, 상기 도전성 충진제(560)는 상기 관통홀(521)에 충진됨으로써 상기 이미지 센서(530)의 제1 도전성 패턴(532)과 상기 인쇄 회로 기판(510)의 제2 도전성 패턴(511)을 전기적으로 연결한다. 상기 도전성 충진제(560)로는 솔더 볼(Solder Ball) 등이 사용 가능하다. 상술한 솔더 볼은 상기 절연 기판(520)이 상기 이미지 센서(530) 및 인쇄 회로 기판(510)에 접착되기 이전에 상기 관통홀(521)의 하부 및 상부 각각에 삽입되며, 오븐 리플로우(Oven Reflow) 등에서 용융됨으로써 상기 제1 및 제2 도전성 패턴들(532, 511)을 전기적으로 연결하게 된다.
상기 하우징(540)은 상기 인쇄 회로 기판(510)의 상면으로부터 연장된 캡(Cap) 형태로서 그 상부에 렌즈계(550)가 고정된다. 상기 렌즈계(550)는 조사된 광을 상기 이미지 센서(530)의 픽셀(531)로 수렴시킨다.
결과적으로, 본 발명은 이미지 센서 모듈의 제작이 용이하고, 이물로 인한 이미지 센서의 오염을 방지함으로써 제품 생산의 수율이 향상되는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서 모듈의 구조를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 이미지 센서 모듈은 그 상면에 픽셀(631) 및 제1 도전성 패턴(632)가 형성된 이미지 센서(630)와, 그 중심부에 형성된 홀(612) 및 그 하부에 형성된 제2 도전성 패턴(611)를 포함하는 인쇄 회로 기판(610)과, 상기 인쇄 회로 기판(610)과 상기 이미지 센서(630)의 사이에 위치되며 상기 제1 및 제2 도전성 패턴들(632, 611)을 전기적으로 연결하기 위한 관의 기능을 제공하는 관통홀(621)이 형성된 절연 기판(620)과, 상기 각 구성 요소들을 실장하는 하우징(640)과, 조 사된 광을 상기 이미지 센서(630)의 픽셀(631)로 수렴시키는 렌즈계(650)를 포함한다.
상기 하우징(640)은 상기 인쇄 회로 기판(610)의 일부와, 상기 이미지 센서(630)와 상기 절연 기판(620) 등을 그 내부에 실장함으로써 외부 환경으로부터 상술한 각 구성요소들을 보호한다.
본 발명에 따른 도전성 케넥터는 제작이 단순함으로써 상호 각각의 도전성 패턴이 형성된 전자 회로 기판의 전기적 연결 및 조립이 용이하다는 이점이 있다. 더욱이, 본 발명은 이미지 센서와 인쇄 회로 기판을 포함하는 이미지 센서 모듈의 제작에 있어서, 외부 이물로 인한 이미지 센서의 오염을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이미지 센서와 인쇄 회로 기판의 전기적 연결 및 조립이 용이하다는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 제1 도전성 패턴을 갖는 제1 전기 회로 기판과, 제2 도전성 패턴을 갖는 제2 전기 회로 기판을 서로 전기적으로 연결하기 위한 도전성 커넥터에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전기 회로 기판들의 사이에 위치되며, 적어도 하나의 관통홀을 갖는 절연 기판과;
    상기 관통 홀에 충진됨으로써 상기 제1 및 제2 도전성 패턴들을 전기적으로 연결하는 도전성 충진제를 포함함을 특징으로 하는 커넥터.
  2. 이미지 센서 모듈에 있어서,
    조사된 광을 전기 신호로 변환시키며, 상기 전기 신호를 그 외부로 출력하기 위한 하나 이상의 도전성 패턴을 갖는 이미지 센서와;
    상기 이미지 센서로부터 입력된 상기 전기 신호를 그 외부로 출력하는 인쇄 회로 기판과;
    상기 이미지 센서와 상기 인쇄 회로 기판의 사이에 위치되며, 하나 이상의 관통 홀을 갖는 절연 기판과;
    상기 관통 홀에 충진됨으로써 상기 이미지 센서의 도전성 패턴과 상기 전기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 도전성 충진제를 포함함을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 도전성 패턴은 상기 관통 홀에 접하는 상면에 금속성 재질의 범핑층이 형성됨을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 절연 기판은 상기 관통 홀을 제외한 부분에 도포된 에폭시에 의해서 상기 절연 기판과 접착됨을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 관통 홀에 충진되는 충진제로는 도전성 솔더 볼이 사용됨을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 절연 기판상에 적외선 필터가 형성됨을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은 그 일부분에 상기 이미지 센서로 광이 수광될 수 있도록 하기 위한 시창이 형성됨을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 절연 기판은 유리 기판을 사용함을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판이 하부에 고정되며, 조사된 광이 투과되는 시창이 중앙부에 형성된 하우징과;
    상기 하우징의 시창을 중심으로 상기 인쇄 회로 기판에 대향되도록 상기 하우징 상부에 안착된 렌즈계를 더 포함함을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지 센서가 안착되는 기저면과, 상기 인쇄 회로 기판의 대향되는 상부에 조사광이 투과 가능한 시창을 구비한 하우징과;
    상기 하우징의 시창 상부에 위치된 렌즈계를 더 포함함을 특징으로 하는 이미지 세서 모듈.
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