KR100658149B1 - 이미지센서 모듈과 이를 포함하는 카메라 모듈 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지센서 모듈과 이를 포함한 카메라 모듈 패키지에 관한 것으로, 기존의 와이어 본딩 방식의 COB(Chip On Board) 패키징 방식에 의하여 발생되는 공차를 최소화하여 광축 틀어짐(틸팅 및 로테이션) 현상을 방지함과 동시에 모듈 크기를 칩 스케일 급으로 소형화할 수 있는 이점이 있다.
이를 위한 본 발명에 의한 COB 패키징 방식에 의한 카메라 모듈 패키지 제조방법은, 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서면 상에, 상기 이미지센서의 수광부에 대응하는 부분에 윈도우창이 형성되며 외곽부에 기판측 접속패드가 형성된 기판의 외주면이 상기 이미지센서의 센서측 접속패드 위치보다 내부에 위치하도록 부착하는 단계; 상기 센서측 접속패드와 상기 기판측 접속패드를 와이어 본딩하여 연결하는 단계; 및 상기 이미지센서의 외주면을 결합 가이드로 하여, 렌즈부를 포함하는 하우징의 하부 개방부 내주면과 상기 이미지센서의 외주면이 서로 접하도록 삽입 결합하는 단계를 포함한다.
카메라 모듈 패키지, 이미지센서 모듈, 패키징, COB, 가이드, 광축, 소형화
Description
도 1은 종래의 COB 패키징 방식에 따른 카메라 모듈에 대한 도면으로서,
도 1a는 COB 패키징 방식에 의한 공정수행시 발생되는 공차를 설명하기 위한 도면이며, 도 1b는 상기 방식에 의한 공차에 의하여 발생되는 광축 틀어짐 현상을 나타내는 도면.
도 2는 종래의 COB 패키징 방식에 따른 이미지센서 모듈에 대한 평면 모식도.
도 3은 본 발명에 의한 COB 패키징 방식에 따른 이미지센서 모듈에 대한 평면 모식도.
도 4는 본 발명에 의한 COB 패키징 방식에 따른 이미지센서 모듈을 포함하는 카메라 모듈의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 카메라 모듈의 제조방법을 나타내기 위한 공정도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10 : 렌즈부 20 : 하우징(Housing)
30 : 이미지센서 모듈 31 : 인쇄회로기판(PCB)
32 : 윈도우창 33 : 기판측 접속패드
34 : 이미지센서(Image sensor) 35 : 센서측 접속패드
36 : 본딩 와이어(Bonding wire) 37 : 수광부
38 : 적층형 세라믹 커패시터(MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor) 또는 전자부품
40 : 적외선 차단용 필터(IR cutoff filter)
본 발명은 디지털 카메라, 모바일 기기 또는 각종 감시장치 등에 사용되는 이미지센서 모듈과 이를 이용한 카메라 모듈 패키지에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기존의 COB(Chip On Board) 패키징 방식에 의하여 발생되는 공정상 공차를 최소화하여 광축 틀어짐 등의 현상을 방지하고 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 칩 스케일 급의 초소형화가 가능한 이미지센서 모듈과 이를 포함하는 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전에 의하여 데이터 통신 속도의 향상이나 데이터 통신량의 확대가 실현되고, 휴대전화나 노트북 등의 모바일계의 전자기 기에는 CCD 이미지센서나 CMOS 이미지센서 등의 촬상소자가 실장되는 것이 보급되고 있으며, 이들은 문자 데이터 외에 카메라 모듈에 의하여 촬상된 화상 데이터를 실시간 처리로 송신할 수 있게 된다.
일반적으로 카메라용 이미지센서를 패키징하는 방식은 플립칩(Flip-Chip) 방식의 COF(Chip On Flim) 방식, 와이어 본딩 방식의 COB(Chip On Board) 방식, 그리고 CSP(Chip Scale Package) 방식 등이 있으며, 이 중 COF 패키징 방식과 COB 패키징 방식이 널리 이용된다.
상기 COB 방식은 기존의 반도체 생산라인과 유사한 공정으로 다른 패키지 방식에 비해 생산성이 높지만, 와이어를 이용하여 인쇄회로기판(PCB)과 연결해야 하기 때문에 모듈의 크기가 커지고 추가적인 공정이 필요한 단점이 있다. 따라서, 칩 크기의 축소, 열 방출 및 전기적 수행 능력 향상, 신뢰성 향상을 위한 새로운 패키징 기술이 요구되었다. 이에 따라 외부 돌출 접합부를 가진 범프를 기초로 한 COF 방식이 등장하였다.
상기 COF 방식은 무엇보다 와이어를 부착할 공간이 필요하지 않으므로 패키지 면적이 줄어들고, 경통의 높이를 낮출 수가 있어 경박 단소가 가능하다는 장점이 있다. 그리고 얇은 필름(film)이나 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board; 이하, 'FPCB'라 함)을 사용하기 때문에 외부 충격에 견디는 신뢰성 있는 패키지가 가능하며 공정이 상대적으로 간단한 장점이 있다. 그리고, 상기 COF 방식은 소형화와 더불어 저항의 절감으로 인한 신호의 고속처리, 고밀도, 다핀화 추세에도 부응한다. 그러나, 상기 COF 방식은 경박 최소의 칩 사이즈 웨이퍼 레벨 패키지로 집약되고 있으나 공정 비용이 고가이며, 납기대응이 불안정하다는 단점으로 이미지 센서용으로는 한계를 가지고 있다. 또한, COF 방식은 단층 구조로 인하여 현재 다양한 기능들이 추가되고 있는 메가(Mega)급 이상의 센서를 사용하는 모듈에서는 COF 방식의 장점이었던 모듈 소형화가 더이상 기능을 발휘하지 못하고 COB 방식보다 더 크게 설계될 수밖에 없었다.
한편, 카메라 모듈에 있어서, 렌즈와 배선기판에 장착되는 이미지센서의 수광면이, 렌즈의 광축이 이미지센서의 중심에 정확하게 위치 결정되도록 조립될 필요가 있다. 그러나, 상술한 COB 방식 및 COF 방식을 포함하는 기존의 카메라 모듈의 패키징 방법은, 여러가지 패키징 공정을 거치면서 카메라 모듈에 있어서 가장 중요한 화질에 영향을 미치는 광축 틀어짐 현상을 포함하고 있다. 이는 각각의 공정상에서 발생되는 공차와 모듈을 이루는 구성부품들 자체의 공차들이 더해져서 결과적으로 광축이 크게 틀어지고 있다.
상술한 문제점 중 광축 틀어짐 현상의 방지를 위해서 여러가지 방법들이 제안되고 있으며, 일 예로서 일본국 특허 공개공보 제2004-55574호 등에 관련기술이 개시되어 있으나, 이들 또한 설계 난이도가 높으며 공정상의 관리가 어려워 20㎛ 이하로 관리할 수 없는 실정이다.
그러면, 이하 첨부도면을 참조하여 COB 패키징 방식을 이용한 종래의 카메라 모듈에 대해 설명하고 그 문제점에 대해 알아보기로 한다.
도 1은 종래의 COB 패키징 방식에 따른 카메라 모듈에 대한 도면으로서, 도 1a는 COB 패키징 방식에 의한 공정수행시 발생되는 공차를 설명하기 위한 도면이며, 도 1b는 상기 방식에 의한 공차에 의하여 발생되는 광축 틀어짐 현상을 나타내는 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, COB 패키징 방식은, 먼저 PCB(300)에 하우징(200)과 결합하기 위하여 위치결정 역할을 하는 PCB 홀(Hole)(310)을 가공하고, 다음, 홀 가공된 PCB(300) 상에 이미지센서(100)를 부착하기 위하여 다이본딩(Die bonding) 가공을 한 후, 상기 이미지센서(100)가 본딩된 PCB의 홀(310)에 렌즈부를 포함하는 하우징(200)의 돌기부(210)를 결합 및 접착한다. 한편, 상기 PCB(300)는 마더보드 등에 신호를 전달하기 위한 연성인쇄회로기판(FPCB)과 결합하여 경연성 인쇄회로기판(Rigid FPCB)으로 구성될 수 있다.
이러한 COB 패키징 방식에 있어서는 크게 3가지의 공차가 발생되어 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 수광부에 정확하게 위치하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 하우징(200)과의 결합을 위하여 PCB(300)에 가공된 PCB 홀(310)의 사이즈 공차(A)와, 이미지센서(100)를 다이본딩 할 경우 이미지센서(100)가 틀어져서 부착됨으로 인하여 발생되는 다이본딩 위치공차(B), 및 PCB 홀(310)과의 결합을 위하여 하우징(200)에 가공된 하우징 돌기부(210)의 사이즈 공차(C)가 발생된다.
상술한 요인에 의한 공차들의 누적으로 인하여 도 1b에 도시된 바와 같이 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상이 발생되며, 통상적으로 이러한 공차들의 합계는 광축이 200㎛, 틸팅이 30㎛, 및 로테이션이 2° 이상 발생되는 문제점이 있었다.
도 2는 이러한 종래기술에 의한 COB 패키징 방식에 사용되는 이미지센서 모듈에 대한 평면 모식도를 나타낸다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 COB 패키징 방식에 의하면, PCB(300) 상에 수광부(110)와 신호처리부(120)로 구성되는 이미지센서(100)가 부착되고, 상기 신호처리부(120)상에 형성된 소자측 접속패드(130)와 그 외측으로 위치하는 기판측 접속패드(320)가 와이어본딩(wire bonding) 공정으로 서로 접속된다. 따라서, 와이어본딩을 위하여 기판(300)의 크기는 상기 이미지센서(100)의 크기보다 "D" 만큼 커져야만 한다.
또한, 상기 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 PCB(300) 상에 하우징(200)이 안착되기 위하여, 기판측 접속패드(320) 외측으로 하우징(200)과 결합하기 위한 여유공간인 "E", 즉 하우징(200) 저면부의 두께에 대응하는 공간이 상기 PCB 상에 확보되어야만 한다.
결국, 종래기술에 의한 COB 패키징 방식에 의하면, 기판의 크기는, 최소한 이미지센서(100)의 크기보다 "D+E" 만큼에 해당하는 여유공간을 확보해야만 하며, 이로인하여 이미지센서 모듈 사이즈가 커지는 문제점이 있었다. 또한, 상기 기판상에 적층형 세라믹 커패시터(MLCC) 등과 같은 소자들을 실장할 경우에는 기판의 크기가 더욱 커져야만 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, COB 패키징 방식에 의하여 모듈 제조시, 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 수광부에 정확하게 위치하도록 하여 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 방지하여 고해상도 및 해상도 관련 불량률을 감소시킬 수 있으며, 모듈 자체의 사이즈를 칩 스케일(Chip Scale) 급으로 감소시켜 소형화를 달성할 수 있는 이미지센서 모듈과 이를 포함하는 카메라 모듈 패키지를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이미지센서모듈은, 이미지를 촬상하기 위한 수광부와 상기 수광부에 의하여 발생하는 신호를 외부로 전달하기 위한 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서; 그 외주면이 상기 센서측 접속패드보다 내측에 위치하는 크기로 형성되고, 상기 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서면 상에 부착되며, 상기 수광부로 광을 통과시키기 위한 윈도우창과 상기 이미지센서와 부착되는 면의 반대면 상에 기판측 접속패드가 형성된 기판; 및 상기 이미지센서의 센서측 접속패드와 상기 기판의 기판측 접속패드를 연결하는 본딩 와이어를 포함한다.
또한, 상기 센서측 접속패드는, 상기 이미지센서의 외주면과 접하도록 이미지센서 상에 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기판측 접속패드는, 상기 기판의 외주면과 접하도록 기판 상에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판측 접속패드가 형성된 기판면 상에 적어도 하나 이상의 전자부품이 실장되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전자부품은, 상기 기판의 윈도우창과 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 것이 바람직하다.
아울러, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지는, 복수의 렌즈가 포함되고 하부 개구부가 형성된 하우징; 및 상기 복수의 렌즈를 통과한 이미지를 촬상하기 위한 수광부와 상기 수광부에 의하여 발생하는 신호를 외부로 전달하기 위한 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서와, 그 외주면이 상기 센서측 접속패드보다 내측에 위치하는 크기로 형성되고 상기 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서면 상에 부착되며 상기 수광부로 광을 통과시키기 위한 윈도우창과 상기 이미지센서와 부착되는 면의 반대면 상에 기판측 접속패드가 형성된 기판과 상기 이미지센서의 센서측 접속패드와 상기 기판의 기판측 접속패드를 연결하는 본딩 와이어로 이루어지되, 상기 이미지센서의 외주면을 결합 가이드로 하여 상기 하우징의 하부 개방부 내주면과 상기 이미지센서의 외주면이 서로 접하도록 삽입 결합하는 이미지센서 모듈;을 포함한다.
또한, 상기 센서측 접속패드는, 상기 이미지센서의 외주면과 접하도록 이미지센서 상에 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기판측 접속패드는, 상기 기판의 외주면과 접하도록 기판 상에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판측 접속패드가 형성된 기판면 상에 적어도 하나 이상의 전자부품이 실장되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전자부품은, 상기 기판의 윈도우창과 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 하우징 내부에 내장되는 적외선 차단용 필터(IR cutoff filter)를 더 포함하거나, 상기 이미지센서가 부착되는 기판면의 반대면 상에 부착되는 적외선 차단용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
이미지센서 모듈 및 카메라 모듈 패키지
도 3은 본 발명에 의한 이미지센서 모듈에 대한 평면도를 나타내며, 도 4는 본 발명에 의한 이미지센서 모듈을 포함하는 카메라 모듈 패키지의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지는, 크게 렌즈부(10)와, 상기 렌즈부(10)가 그 상부 개방부로부터 삽입되어 장착되는 하우징(20), 및 상기 하우징(20)의 하부 개방부 내주면과 상기 이미지센서의 외주면이 서로 접하도록 삽입 결합되는 이미지센서 모듈(30)로 구성된다.
상기 하우징(20)은 통상의 지지물로서 그 상부와 하부는 개구부를 형성하여 후술하는 렌즈부(10)와 이미지센서 모듈(30)과 각각 결합한다. 특히 하우징의 하 부 개방부측 내주면에는 하우징 내측을 향하여 돌출된 가이드가 형성될 수 있어 이미지센서 모듈(30)이 삽입되어 결합시 위치결정부로서의 역할을 하게 된다.
상기 하우징(20)의 상부 개구부에 삽입 및 결합되는 렌즈부(10)는, 렌즈 홀더(lens holder)의 기능을 하며 통상적으로 폴리카보네이트(polycarbonate) 등과 같은 수지에 의해 형성되고, 하우징(20) 내부에 삽입되는 바닥부측에 어퍼처(aperture) 및 집광렌즈 등이 설치된다. 어퍼처는 집광렌즈를 통과하는 빛의 통로를 규정하고, 집광렌즈는 어퍼처를 통과한 빛을 후술하는 이미지센서 소자의 수광부에 수광하도록 한다. 상기 렌즈부(10)의 상면에는 IR 코팅된 유리(IR coating glass)가 접착되어 있으며, 어퍼처나 집광렌즈 측으로 이물질이 침투하는 것을 방지하고 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 렌즈부(10)와 하우징(20)이 서로 별도의 구성으로 형성되어 결합되는 것을 예로 들고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 별도의 렌즈부(10) 대신에 복수의 렌즈로 구성되는 렌즈군 자체가 하우징(20) 내부에 직접 장착되는 구성일 수도 있다.
상기 하우징(20)의 하부 개구부에 삽입 결합되는 이미지센서 모듈(30)은 크게, 이미지센서(34)와, 상기 이미지센서(34) 상에 부착되는 기판(31), 및 상기 이미지센서(34)와 기판(31)에 각각 형성된 센서측 접속패드(35)와 기판측 접속패드(33)를 연결하는 본딩 와이어(36)로 구성된다.
이미지센서(34)는, 이미지를 촬상하기 위하여 중앙부에 형성되는 수광부(37)와 상기 수광부(37)에 의하여 발생하는 신호를 외부로 전달하기 위하여 상기 수광 부 이외의 영역에 형성된 센서측 접속패드(35)로 이루어진다.
기판(31)은, 센서부착과 와이어본딩 영역에는 경성인쇄회로기판이 사용되며 마더보드 등과의 연결을 위한 연결영역에는 연성인쇄회로기판이 사용되어 상기 경성인쇄회로기판의 일단과 결합되는, 경연성인쇄회로기판(RFPCB)인 것이 바람직하다. 또한 상기 기판(31)은 상기 기판의 외주면이 상기 센서측 접속패드(35)보다 내측에 위치하는 크기로서 상기 기판 크기가 상기 센서 크기보다 작도록 형성된다. 상기 기판(31)은 상기 센서측 접속패드(35)가 형성된 이미지센서면 상에 부착되며, 상기 기판(31)에는 상기 수광부(37)로 광을 통과시키기 위한 윈도우창(32)과 상기 이미지센서(34)와 부착되는 면의 반대면 상에 기판측 접속패드(33)가 형성된다.
그리고, 상기 이미지센서(34)의 센서측 접속패드(35)와 상기 기판의 기판측 접속패드(33)를 연결하는 본딩 와이어(36)를 포함한다.
여기서, 상기 센서측 접속패드(35)는, 상기 이미지센서(34)의 외주면과 접하도록 이미지센서 상에 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 기판측 접속패드(33)는, 상기 기판의 외주면과 접하도록 기판 상에 형성되는 것이 바람직한데, 이는 와이어본딩에 의한 공간을 최소화하기 위한 것이다.
한편, 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 이미지센서 모듈에 있어서, 상기 이미지센서(34)는 일반적으로 화소수에 따라서 그 크기가 정해져 있기 때문에, 상기 소정 크기의 이미지센서(34)의 크기보다 작게 되도록 상기 기판(31)의 크기를 제조하여 상기 이미지센서(34) 상에 기판(31)을 부착한다. 즉, 종래 기술에 의한 COB 패키징 방법에 있어서는 기판의 크기가 이미지센서의 크기보다 큰 반면, 본 발명에 있어서는 기판의 크기가 이미지센서의 크기보다 작게 형성되어 있다.
이는 후술하는 제조방법 부분에서도 설명되겠지만, 본 발명과 같이 기판(31)의 크기를 이미지센서(34)의 크기보다 작게 형성하여 이미지센서(34)의 절단면을 하우징(20)과의 결합시 가이드로써 사용하면, 종래의 COB 패키징 방식에 있어서의 3가지의 공차, 즉, 하우징과의 결합을 위하여 PCB에 가공된 PCB 홀의 사이즈 공차와, 이미지센서를 다이본딩 할 경우 이미지센서가 틀어져서 부착됨으로 인하여 발생되는 다이본딩 위치공차, 및 PCB 홀과의 결합을 위하여 하우징에 가공된 하우징 돌기부의 사이즈 공차로 인하여, 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 수광부에 정확하게 위치하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 종래기술에 있어서는 기판(31)의 크기가 이미지센서(34)의 크기보다 큰 반면 본 발명에 있어서는 기판(31)의 크기가 이미지센서(34)의 크기보다 작게 형성되어 있기 때문에, 이미지센서 모듈(30)의 크기를 칩 스케일 급으로 소형화시킬 수 있으며 결국 전체 카메라 모듈의 크기 또한 이에 맞추어 작게 형성할 수 있다.
나아가, 종래의 COB 패키징 방식과는 달리, 상기 이미지센서(34) 상에 기판(31)을 부착한 후 접속패드 사이에 와이어 본딩으로 전기적으로 접속하므로, 상기 이미지센서(34)가 부착된 기판의 일면(하면)의 반대쪽 면(상면) 상에 적층형 세라믹 커패시터(MLCC) 등과 같은 적어도 하나 이상의 전자부품(38)을 하우징 내부에 포함되도록 실장할 수 있어서, 종래기술에 비하여 전체 이미지센서 모듈의 크기를 줄일 수 있게 된다.
상기 이미지센서 모듈(30) 상에 실장될 수 있는 전자부품(38)은 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)를 적어도 하나 이상 포함하며, 그 밖에 저항, 다이오드, 트랜지스터 등의 다른 전자부품도 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)는 카메라 모듈에서 발생하는 화면 노이즈(noise) 문제를 제거하는 역할을 하며, 그 밖에 사용된 다른 전자부품은 화면 노이즈 문제 이외의 다른 품질 개선을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)는 근래 반도체가 고성능, 고집적, 고속화 방향으로 발전함에 따라 단칩 패키지보다는 다칩 패키지와 다층화의 3차원 적층구조를 접목시킴으로써 경박단소 패키지를 실현할 수 있다.
한편, 상기 이미지센서 모듈(30)에 있어서, 상기 기판(31)에 배치 및 실장되는 전자부품(38)과 이미지센서(34)와의 구체적인 관계는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판(31)에 형성된 윈도우창(32)을 중심으로 하여 그 상부면에는 적층형 세라믹 커패시터를 포함하는 전자부품(38)이 실장되며 그 하부면에는 이미지센서(34)가 부착되어 있다. 이때, 상기 전자부품(38)은 상기 이미지센서(34) 부착부, 즉 상기 윈도우창(32)과 상기 기판(31) 외주면과의 사이에 위치하도록 실장하여 하우징(20)과의 결합시 하우징(20) 내부에 상기 전자부품(38)이 포함되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 이미지센서 모듈(30)은, 상기 이미지센서(34)의 외주면을 결합 가이드로 하여 상기 하우징(20)의 하부 개방부 내주면과 상기 이미지센서(34)의 외주면이 서로 접하도록 삽입 결합되어, 상기 하우징(20)의 상부 개방부에 결합된 렌즈 부(10)와 함께 하나의 패키지로 이루어진다.
카메라 모듈 패키지의 제조방법
이하, 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지의 제조방법에 대하여 도 5를 참고로 하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지의 제조방법을 나타내기 위한 공정도를 나타내는데, 크게 이미지센서 모듈 제조단계와 상기 제조된 이미지센서 모듈과 렌즈부를 포함하는 하우징과의 결합 및 부착단계로 나눌 수 있다.
먼저, 이미지센서 모듈 제조단계로서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 이미지센서 웨이퍼를 절단하여 소정 크기(a×a)의 단위 이미지센서(34)를 준비한다. 이때 단위 이미지센서(34)의 절단공차는 양 폭방향으로 20㎛ 이하가 되도록 절단한다.
그 후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 이미지센서(34)의 폭(a×a)보다 작은 크기의 폭(b×b)을 갖는 기판(31)을 준비한다. 상기 기판(31)에는 렌즈부(10)의 집광렌즈로부터 받아들여진 빛이 통과할 수 있도록 소정 크기의 윈도우창(32)이 형성되어 있다.
그 후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 이미지센서(34)를 기판(31)의 배면(하면)에 에폭시 몰드와 같은 접착수단을 이용하여 부착하는데, 센서측 접속패드(35)가 형성된 이미지센서면(이미지센서의 상면) 상에, 외곽부에 기판측 접속패드(33)가 형성된 기판(31)의 외주면이 상기 이미지센서(34)의 센서측 접속패드(35) 위치보다 내부에 위치하도록 한 후 부착한다. 이는 센서측 접속패드(35)와 기판측 접속패드(33)와의 사이에 와이어본딩 공정을 수행할 수 있도록 하기 위함이다. 그 후 센서측 접속패드(35)와 기판측 접속패드(33)와의 사이에 와이어본딩 공정을 수행하여 서로 연결함에 의하여 하우징(20)과 결합되기 위한 이미지센서 모듈(30)이 완성된다.
한편, 만약 하우징(20) 내부에 렌즈부(10)를 통과하는 입사광으로부터 적외선을 차단하기 위한 IR 차단용 필터(IR Cutoff Filter)가 장착되어 있지 않다면, 상기 완성된 이미지센서 모듈(30) 중 기판(31)의 상면에 상기 윈도우창(32)을 덮을 정도의 크기로 형성된 상기 IR 차단용 필터를 부착할 수도 있다. 상기 IR 차단용 필터는, 상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위한 것으로서, 종래기술과는 달리 기판(31)이 이미지센서(34) 상부에 부착되기 때문에 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 기판(31)이 이미지센서(34) 상부에 부착된 상태에서 와이어본딩되기 때문에, 이미지센서 모듈(30) 중 기판(31)의 상면, 바람직하게는 상기 기판(31)의 윈도우창(32)과 그 외주면과의 사이 위치에 적층형 세라믹 커패시터 등과 같은 적어도 하나 이상의 전자부품(38)을 실장하는 단계가 추가될 수 있다.
다음, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 제조된 이미지센서 모듈(30)과 렌즈부(10)를 포함하는 하우징(20)과의 결합 및 부착단계는 다음과 같다.
즉, 상기 이미지센서(34)가 부착된 기판(31)의 배면의 반대면 방향(상방향)으로부터, 렌즈부(10)를 지지하는 하우징(20)의 하부 개방부 내주면(a×a)에 상기 이미지센서 모듈(30)을 삽입 결합하여 부착하는데, 상기 이미지센서 모듈(30)은 상 기 하우징(20)의 하부 개방부측 내주면에 형성된 위치결정부에 밀착하게 된다.
여기서, 상기 결합은 상기 이미지센서(34)의 외주면을 가이드로 하여 수행하게 된다. 이와 같이, 상기 이미지센서 모듈(30)과 하우징(20)과의 결합을 상기 이미지센서(34)의 외주면을 가이드로 하여 수행하는 결과, 종래의 COB 패키징 방식에 있어서의 하우징과의 결합을 위하여 PCB에 가공된 PCB 홀의 사이즈 공차와, 이미지센서를 다이본딩 할 경우 이미지센서가 틀어져서 부착됨으로 인하여 발생되는 다이본딩 위치공차, 및 PCB 홀과의 결합을 위하여 하우징에 가공된 하우징 돌기부의 사이즈 공차로 인하여, 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 이미지센서(34)의 외주면을 가이드로 하여 하우징(20)을 결합하기 때문에 이미지센서 사이즈보다 최대 300㎛ 정도만이 큰 카메라 모듈 폭을 구현할 수 있다. 나아가, 제조공정수를 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 부착은 상기 이미지센서 모듈(30)과 상기 하우징(20)과의 계면부에 도포되는 접착제 등에 의하여 행해질 수 있으며, 이에 의하여 카메라 모듈이 완성된다.
한편, 이미지센서 모듈(30)을 하우징(20)에 조립할 때에, 미리 하우징(20)의 상부 개구부로부터 어퍼처, 집광렌즈 등이 조립되는 렌즈부(10)가 장착되어 있어도 좋고, 이미지센서 모듈(30)을 하우징(20)에 조립한 뒤에 렌즈부(10)를 장착하여도 상관없다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이미지센서 모듈과 이를 이용한 카메라 모듈에 의하면, COB 패키징 방식을 사용하여 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 수광부에 정확하게 위치하도록 하여 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 방지하여 고해상도 및 해상도 관련 불량률을 감소시킬 수 있으며, 모듈 자체의 사이즈를 감소시켜 칩 스케일 급의 소형화를 달성함과 동시에 공간 활용도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제조공정수를 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 창출하게 된다.
Claims (12)
- 이미지를 촬상하기 위한 수광부와 상기 수광부에 의하여 발생하는 신호를 외부로 전달하기 위한 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서;그 외주면이 상기 센서측 접속패드보다 내측에 위치하는 크기로 형성되고, 상기 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서면 상에 부착되며, 상기 수광부로 광을 통과시키기 위한 윈도우창과 상기 이미지센서와 부착되는 면의 반대면 상에 기판측 접속패드가 형성된 기판; 및상기 이미지센서의 센서측 접속패드와 상기 기판의 기판측 접속패드를 연결하는 본딩 와이어;를 포함하는 이미지센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 센서측 접속패드는, 상기 이미지센서의 외주면과 접하도록 이미지센서 상에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판측 접속패드는, 상기 기판의 외주면과 접하도록 기판 상에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판측 접속패드가 형성된 기판면 상에 적어도 하나 이상의 전자부품이 실장되는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
- 제 4 항에 있어서,상기 전자부품은, 상기 기판의 윈도우창과 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
- 복수의 렌즈가 포함되고 하부 개방부가 형성된 하우징; 및상기 복수의 렌즈를 통과한 이미지를 촬상하기 위한 수광부와 상기 수광부에 의하여 발생하는 신호를 외부로 전달하기 위한 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서; 그 외주면이 상기 센서측 접속패드보다 내측에 위치하는 크기로 형성되고, 상기 센서측 접속패드가 형성된 이미지센서면 상에 부착되며, 상기 수광부로 광을 통과시키기 위한 윈도우창과 상기 이미지센서와 부착되는 면의 반대면 상에 기판측 접속패드가 형성된 기판; 및 상기 이미지센서의 센서측 접속패드와 상기 기판의 기 판측 접속패드를 연결하는 본딩 와이어로 이루어지되, 상기 이미지센서의 외주면을 결합 가이드로 하여 상기 하우징의 하부 개방부 내주면과 상기 이미지센서의 외주면이 서로 접하도록 삽입 결합하는 이미지센서 모듈;을 포함하는 카메라 모듈 패키지.
- 제 6 항에 있어서,상기 센서측 접속패드는, 상기 이미지센서의 외주면과 접하도록 이미지센서 상에 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판측 접속패드는, 상기 기판의 외주면과 접하도록 기판 상에 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판측 접속패드가 형성된 기판면 상에 적어도 하나 이상의 전자부품이 실장되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
- 제 9 항에 있어서,상기 전자부품은, 상기 기판의 윈도우창과 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
- 제 6 항에 있어서,상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 하우징 내부에 내장되는 적외선 차단용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
- 제 6 항에 있어서,상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 이미지센서가 부착되는 기판면의 반대면 상에 부착되는 적외선 차단용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
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