KR100721163B1

KR100721163B1 - 이미지 센서 모듈과 이를 이용한 카메라 모듈 및 카메라모듈의 제조방법

Info

Publication number: KR100721163B1
Application number: KR1020050089837A
Authority: KR
Inventors: 김호겸; 곽형찬; 신동민
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-05-23
Also published as: CN1956505A; KR20070035226A; JP2007097159A; US20070069395A1; JP4584214B2

Abstract

본 발명은 이미지 센서 모듈과 이를 이용한 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 제조방법에 관한 것으로, 기존의 플립칩 방식의 COF(Chip On Flim) 패키징 방식 또는 와이어 본딩 방식의 COB(Chip On Board) 패키징 방식에 의하여 발생되는 공차를 최소화하여 광축 틀어짐(틸팅 및 로테이션) 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이를 위한 본 발명에 의한 카메라 모듈 제조방법은, 윈도우창을 구비한 FPCB의 폭과 실질적으로 동일한 크기의 이미지센서를 상기 FPCB의 배면 상에 부착하여 이미지센서 모듈을 제공하는 단계, 및 상기 이미지센서가 부착된 FPCB의 배면의 반대면 방향으로부터, 렌즈부를 지지하는 하우징의 하부 개방부 내주면에 상기 이미지센서 모듈을 결합하여 부착하되, 상기 결합은 상기 이미지센서의 외주면을 가이드로 하여 수행하는 단계를 포함한다.

카메라 모듈, 이미지센서 모듈, 패키징, COF, 플립칩, 가이드

Description

이미지 센서 모듈과 이를 이용한 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 제조방법{IMAGE SENSOR MODULE AND CAMERA MODULE USING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF THE CAMERA MODULE}

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 COF 패키징 방식에 따른 카메라 모듈에 대한 도면으로서,

도 2a는 COF 패키징 방식에 의한 공정과 상기 공정 수행시 발생되는 공차를 설명하기 위한 도면이며, 도 2b는 상기 방식에 의한 공차에 의하여 발생되는 광축 틀어짐 현상을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 의한 이미지센서 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈의 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 카메라 모듈의 단면도.

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 : FPCB(Flexible Printed Circuit Board)

32 : 윈도우창 33 : 이미지센서(Image sensor)

34 : 적층형 세라믹 커패시터(MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor) 또는 전자부품

40 : 적외선 차단용 필터(IR cutoff filter)

50 : 커넥터

본 발명은 디지털 카메라, 모바일 기기 또는 각종 감시장치 등에 사용되는 이미지센서 모듈과 이를 이용한 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기존의 패키징 방식에 의하여 발생되는 공정상 공차를 최소화하여 광축 틀어짐 현상을 방지하고 생산성을 향상시킬 수 있는 이미지 센서 모듈과 이를 이용한 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 제조방법에 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.

현재는 양면 연성인쇄회로기판(FPCB)를 사용하여 COB 방식에서와 비슷한 크기를 사용할 수 있으나 상술한 바와 같은 COF 방식의 장점인 소형화에 못 미치기 때문에 점차 COB를 사용하는 추세로 진행되으므로, COF 방식의 장점인 소형화를 살리기 위한 설계 및 공정상의 기술개발 등이 요구되고 있다.

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.

이러한 광축 틀어짐 현상의 방지를 위해서 여러가지 방법들이 제안되고 있으며, 일 예로서 일본국 특허 공개공보 제2004-55574호 등에 관련기술이 개시되어 있 으나, 이들 또한 설계 난이도가 높으며 공정상의 관리가 어려워 20㎛ 이하로 관리할 수 없는 실정이다.

그러면, 이하 첨부도면을 참조하여 COB 방식 및 COF 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 상에 이미지센서(320)를 부착하기 위하여 다이본딩(Die bonding) 가공을 한 후, 상기 이미지센서(320)가 본딩된 PCB의 홀(310)에 렌즈부를 포함하는 하우징(200)의 돌기부(210)를 결합 및 접착한다.

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 PCB에 가공된 PCB 홀(310)의 사이즈 공차(A)와, 이미지센서(320)를 다이본딩 할 경우 이미지센서(320)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 렌 즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상이 발생되며, 통상적으로 이러한 공차들의 합계는 광축이 200㎛, 틸팅이 30㎛, 및 로테이션이 2도 이상 발생된다.

도 2는 종래의 COF 패키징 방식에 따른 카메라 모듈에 대한 도면으로서, 도 2a는 COF 패키징 방식에 의한 공정과 상기 공정 수행시 발생되는 공차를 설명하기 위한 도면이며, 도 2b는 상기 방식에 의한 공차에 의하여 발생되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 나타내는 도면이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, COF 패키징 방식은, 먼저 렌즈부를 통과한 광이 통과할 수 있는 윈도우 창을 구비한 FPCB(300)의 일면(하면)에 이미지센서(320)를 부착한다. 다음 소정의 크기로 가공된 IR 필터(330)를 이미지센서(320)가 부착된 FPCB(300)의 일면의 반대쪽 면(상면)에 부착한다. 그 후 FPCB(300)에 부착된 IR 필터(330)의 외주면을 가이드면으로 하여 상기 외주면에 렌즈부를 포함하는 하우징(200)의 하부 개방부의 내주면이 서로 밀착되도록 하여 결합 및 접착한다.

이러한 COF 패키징 방식에 있어서는 크게 2가지의 공차가 발생되어 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 수광부에 정확하게 위치하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 하우징(200)을 가이드하는 IR 필터(330)의 외주면 가공시 발생되는 IR 필터(330) 사이즈 공차와, 상기 가공된 IR 필터(330)를 FPCB(300) 상에 부착할 경우 IR 필터(330)가 틀어져서 부착됨으로 인하여 발생되는 IR 필터 위치공차가 발생된다.

마찬가지로 상술한 요인에 의한 공차들의 누적으로 인하여 도 2b에 도시된 바와 같이 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격 되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상이 발생된다.

나아가, 상술한 종래의 COF 패키징 방식, 즉 FPCB에 부착된 IR 필터의 외주면을 가이드면으로 하여 상기 외주면에 렌즈부를 포함하는 하우징의 하부 개방부의 내주면이 서로 밀착되도록 하여 결합 및 접착하는 방식에 있어서는, FPCB에 부착된 IR 필터로 인하여 적층형 세라믹 커패시터(MLCC) 등과 같은 소자들이 카메라 모듈의 하우징 내부에 위치하도록 실장될 수 없고, 부득이하게 이미지센서가 부착된 면과 동일한 면상에 또는 하우징 외부에 위치하도록 실장될 수밖에 없어 결과적으로 필요한 FPCB의 크기가 커져 전체 이미지센서 모듈의 크기가 커질 수밖에 없는 단점이 있다.

또한, 상술한 종래의 COF 패키징 방식에 의한 이미지센서 모듈에 있어서는, 사용자(User)의 요청에 의하여 카메라 모듈의 크기를 일정한 크기로 제한하게 되면, 제한된 카메라 모듈의 크기 내에서 제품을 설계하기 위해서는 부득이하게 상기 이미지센서 모듈로부터 적층형 세라믹 커패시터(MLCC) 등을 포함하는 능동 또는 수동소자를 빼야 하는 경우가 있었다. 이때, 이미지 센서 모듈로부터 가령 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)를 빼게 되면 화면 노이즈 문제가 발생하지만, 하우징을 포함하는 카메라 모듈의 전체 크기를 축소하기 위해서는 이러한 문제를 감수할 수밖에 없었다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 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 소형화를 달성할 수 있는 이미지 센서 모듈과 이를 이용한 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 방지하여 고해상도 및 해상도 관련 불량률을 감소시킬 수 있으며 모듈 자체의 사이즈를 감소시켜 소형화를 달성할 수 있으며 또한 생산성을 향상시킬 수 있는 카메라 모듈 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이미지센서 모듈은, 윈도우 창을 구비한 FPCB, 및 상기 FPCB의 폭과 동일한 크기로 형성되어 상기 FPCB의 일면에 부착되며, 상기 원도우창을 통과한 광을 수광하는 수광부와 상기 수광부에 의하여 발생하는 신호를 처리하는 신호처리부로 구성되는 이미지센서를 포함한다.

여기서, 상기 FPCB는 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이미지 센서가 부착된 FPCB의 타면 상에 적어도 하나 이상의 전자부품이 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자부품은, 상기 윈도우창과 상기 이미지 센서의 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전자부품은, 적어도 하나의 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 카메라 모듈은, 렌즈부, 상기 렌즈부를 지지하는 하우징, 및 상기 하우징 하부의 내주면과 실질적으로 동일한 크기의 외주면을 구비하여 상기 하우징 하부의 내주면에 부착되며, 윈도우창을 구비한 FPCB와 상기 FPCB의 폭과 동일한 크기로 형성되어 상기 FPCB의 배면에 부착되는 이미지센서로 구성되는 이미지센서 모듈을 포함한다.

그리고, 상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 하우징 내부에 내장되는 적외선 차단용 필터를 더 포함하거나, 상기 이미지센서가 부착되는 FPCB의 배면의 반대면 상에 부착되는 적외선 차단용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 카메라 모듈 제조방법은, 윈도우창을 구비한 FPCB의 폭과 실질적으로 동일한 크기의 이미지센서를 상기 FPCB의 배면 상에 부착하여 이미지센서 모듈을 제공하는 단계, 및 상기 이미지센서가 부착된 FPCB의 배면의 반대면 방향으로부터, 렌즈부를 지지하는 하우징의 하부 개방부 내주면에 상기 이미지센서 모듈을 결합하여 부착하되, 상기 결합은 상기 이미지센서의 외주면을 가이드로 하여 수행하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 FPCB로서, 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 렌즈부를 지지하는 하우징의 하부 개방부 내주면에 상기 이미지센서 모듈을 결합하기 전에, 상기 이미지센서가 부착된 FPCB의 배면의 반대면 상에 적어도 하나 이상의 전자부품을 실장하되, 상기 전자부품이 상기 윈도우창과 상기 이미지센서의 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 렌즈부를 지지하는 하우징의 하부 개방부 내주면에 상기 이미지센서 모듈을 결합하기 전에, 상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 하우징 내부에 적외선 차단용 필터를 내장하는 단계를 더 포함하거나, 상기 이미지센서가 부착되는 FPCB의 배면의 반대면 상에 적외선 차단용 필터를 부착하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 이미지센서를 상기 FPCB의 배면 상에 부착하는 방법은, 상기 FPCB의 배면과 상기 이미지센서 사이에 이방성도전성필름(ACF)을 삽입한 후 압착하여 부착하는 방법, 상기 FPCB의 배면과 상기 이미지센서 사이에 전도성이 없는 액성폴리머(NCP)를 넣고 가압하여 부착하는 방법 및 초음파를 이용하여 부착하는 방법 중 어느 하나의 방법에 의하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

이미지센서 모듈 및 카메라 모듈

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 이미지센서 모듈을 포함하는 카메라 모듈의 분해 사시도 및 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 카메라 모듈은, 크게 렌즈부(10)와, 상기 렌즈부(10)가 그 상부 개방부로부터 삽입되어 장착되는 하우징(20), 및 상기 하우징(20)의 하부 개방부와 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 하부 개방부측 내주면에는 하우징 내측을 향하여 돌출된 가이드가 형성되어 있어 이미지센서 모듈(30)과 결합시 위치결정부로서의 역할을 하게 된다.

상기 하우징(20)의 상부 개구부에 삽입 및 결합되는 렌즈부(10)는, 렌즈 홀 더(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.

상기 하우징(20)의 하부 개구부에 결합되는 이미지센서 모듈(30)은, 상기 렌즈부(10)를 통과한 광이 통과될 수 있는 윈도우창(32)을 구비한 FPCB(31)와, 상기 윈도우창(32)을 통과한 광을 수광하고 처리하기 위하여 상기 FPCB(31)에 부착되는 이미지센서(33)를 포함한다. 또한 상기 FPCB(31)의 일단은 커넥터(40)와 연결된다.

상기 FPCB(31)의 일례로서 가요성을 갖는 폴리이미드(polyimide) 등의 수지기판이 사용될 수 있다. 후술하겠지만, FPCB(31)로 양면 연성인쇄회로기판(two-layered FPCB) 또는 경연성인쇄회로기판(RFPCB)을 사용할 경우, 상기 이미지센서(33)가 부착된 FPCB(31)의 일면(하면)의 반대쪽 면(상면) 상에 적어도 하나 이상의 전자부품(34)을 실장할 수 있어서, 전체 이미지센서 모듈의 크기를 줄일 수 있게 된다.

상기 이미지센서(33)는, 상기 FPCB(31)의 폭과 동일한 크기로 형성되어 상기 FPCB(31)의 일면에 부착되며, 렌즈부(10)의 집광렌즈로부터 받아들여진 빛을 수광 하고 광전변환을 행하는 수광부와, 상기 수광부에 의하여 발생한 신호를 화상 데이터로서 송신하는 등의 신호처리부로 구성된다. 상기 FPCB(31)의 일면과 부착되는 면에 다수의 전극 패드(미도시)가 형성되며, 상기 전극패드에는 범프(bump)가 형성된다. 이때, 상기 이미지센서(33)를 COF 플립칩 방식으로 부착할 경우, 전극 패드 외관에 돌출시킨 범프와 이방성 전도성 고형물(ACF: Anisotropic Condunctive Film) 대신 전도성이 없는 액상 폴리머(NCP: Non-Conductive Paste)를 사용하여 부착한다. 상기 범프는 스터드형 범프, 무전해형 범프, 전해형 범프 중 어느 하나로 구성할 수 있으며, 이 중 스터드형 범프는 플립칩 가압시 범프의 높이를 줄일 수 있어 세라믹 리드간 단차를 개선시킬 수 있기 때문에 제품의 신뢰성 향상면에서도 유리하다.

한편, 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 이미지센서 모듈에 있어서, 상기 이미지센서(33)는 일반적으로 화소수에 따라서 그 크기가 정해져 있기 때문에, 상기 소정 크기의 이미지센서(33)의 크기에 맞추어 상기 FPCB(31)의 크기를 동일하게 제조하여 서로 부착한다. 즉, 종래 기술에 있어서는 FPCB의 크기가 이미지센서의 크기보다 큰 반면, 본 발명에 있어서는 FPCB의 크기가 이미지센서의 크기와 동일하다.

이는 후술하는 제조방법 부분에서도 설명되겠지만, 본 발명과 같이 FPCB(31)의 크기를 이미지센서(33)의 크기와 동일하게 형성하여 이미지센서(33)의 절단면을 하우징(20)과의 결합시 가이드로써 사용하면, 종래의 COB 패키징 방식에 있어서의 3가지의 공차, 즉, 하우징과의 결합을 위하여 PCB에 가공된 PCB 홀의 사이즈 공차 와, 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. 아울러, 종래의 COF 패키징 방식에 있어서의 2가지의 공차, 즉 하우징을 가이드하는 IR 필터의 외주면 가공시 발생되는 IR 필터 사이즈 공차와, 상기 가공된 IR 필터를 FPCB 상에 부착할 경우 IR 필터가 틀어져서 부착됨으로 인하여 발생되는 IR 필터 위치공차로 인하여, 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 방지할 수 있다.

또한, 종래기술에 있어서는 FPCB의 크기가 이미지센서의 크기보다 큰 반면 본 발명에 있어서는 FPCB의 크기가 이미지센서의 크기와 동일하기 때문에, 이미지센서 모듈의 크기의 소형화를 도모할 수 있으며 결국 전체 카메라 모듈의 크기 또한 작게 할 수 있다.

나아가, 종래기술에 있어서는 FPCB에 부착된 IR 필터의 외주면을 가이드면으로 하여 상기 외주면에 렌즈부를 포함하는 하우징의 하부 개방부의 내주면이 서로 밀착되도록 하여 결합 및 접착하는 방식인 반면, 본 발명에 있어서는 이미지센서 자체의 외주면을 하우징 결합의 가이드면으로써 사용하고 있어서 IR 필터를 하우징 내부에 탑재하거나 FPCB에 형성된 윈도우창의 크기와 실질적으로 동일한 크기로 제조 및 부착할 수 있어 설계상의 공간확보 측면에서 유리하다. 그리고, FPCB로서 양면 연성인쇄회로기판(two-layered FPCB) 또는 경연성인쇄회로기판(RFPCB)을 사용 할 경우 상기 이미지센서가 부착된 FPCB의 일면(하면)의 반대쪽 면(상면) 상에 적층형 세라믹 커패시터(MLCC) 등과 같은 적어도 하나 이상의 전자부품(34)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(34)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 FPCB(31)에 배치 및 실장되는 전자부품(34)과 이미지센서(33)와의 구체적인 관계는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 FPCB(31)에 형성된 윈도우창(32)을 중심으로 하여 그 상부면에는 적층형 세라믹 커패시터를 포함하는 전자부품(34)이 실장되며 그 하부면에는 이미지센서(33)가 부착되어 있다. 이때, 상기 전자부품(34)은 상기 이미지센서(33)가 부착되는 면의 내부, 즉 상기 윈도우창(32)과 상기 이미지센서(33) 외주면과의 사이에 위치하도록 실장하여 하우징(20)과의 결합시 하우징(20) 내부에 상기 전자부품 (34)이 포함되도록 하는 것이 바람직하다.

카메라 모듈의 제조방법

이하, 본 발명에 의한 카메라 모듈의 제조방법에 대하여 도 5를 참고로 하여 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명에 의한 카메라 모듈의 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, 이미지센서 웨이퍼를 절단하여 소정 크기(a×a)의 단위 이미지센서(33)를 준비한다. 이때 단위 이미지센서(33)의 절단공차는 양 폭방향으로 20㎛ 이하가 되도록 절단한다.

그 후, 상기 이미지센서(33)와 동일한 크기의 폭(a×a)을 갖는 FPCB(31)를 준비한다. 상기 FPCB(31)에는 렌즈부(10)의 집광렌즈로부터 받아들여진 빛이 통과할 수 있도록 소정 크기의 윈도우창(32)이 형성되어 있다.

그 후, 상기 이미지센서(33)를 상기 FPCB(31)의 배면에 부착하는데, 상기 이미지센서(33)를 상기 FPCB(31)의 배면 상에 부착하는 플립칩 본딩(Flip-chip bonding) 방법으로서, 상기 FPCB(31)의 배면과 상기 이미지센서(33) 사이에 이방성도전성필름(ACF)을 삽입한 후 압착하여 부착하는 방법 또는 상기 FPCB(31)의 배면과 상기 이미지센서(33) 사이에 전도성이 없는 액성폴리머(NCP)를 넣고 가압하여 부착하는 방법이 사용될 수 있다. 또한, 초음파를 이용하여 부착하는 방법도 사용 될 수 있다. 이로써 하우징(20)과 결합되기 위한 이미지센서 모듈(30)이 완성된다.

한편, 만약 하우징(20) 내부에 렌즈부(10)를 통과하는 입사광으로부터 적외선을 차단하기 위한 IR 필터가 장착되어 있지 않다면, 상기 완성된 이미지센서 모듈(30) 중 FPCB(31)의 배면의 반대면(상면)에 상기 윈도우창(32)을 덮을 정도의 크기로 형성된 IR 필터를 부착할 수도 있다. 상기 IR 필터는, 상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위한 것으로서, 종래기술과는 달리 하우징과의 결합을 위한 가이드로서의 역할을 수행하지 않기 때문에 하우징의 결합부와 크기가 동일할 필요는 없다.

또한, 만약 상기 FPCB(31)로 경연성인쇄회로기판 또는 양면 연성인쇄회로기판을 사용한다면, 이미지센서 모듈 중 FPCB(31)의 배면의 반대면, 바람직하게는 상기 윈도우창(32)과 상기 이미지센서(33)의 외주면과의 사이 위치에 적층형 세라믹 커패시터 등과 같은 적어도 하나 이상의 전자부품(34)을 실장하는 단계가 추가될 수 있다. 일례로서, 상기 적층형 세라믹 커패시터(34)를 상기 FPCB(31)의 배면의 반대면에 부착하는 방법으로서, 상기 적층형 세라믹 커패시터(34)의 부착 부위에 솔더 크림(solder cream)을 도포한 후 경화 공정을 통해 부착하는 방법이 사용될 수 있는데, 다른 방법에 비해 제조 비용이 저렴한 솔더 크림을 이용하여 부착하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 제조된 이미지센서 모듈(30)과 렌즈부(10)를 포함하는 하우징(20)과의 결합 및 부착단계는 다음과 같다.

즉, 상기 이미지센서(33)가 부착된 FPCB(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 결합하여 부착하는데, 상기 이미지센서 모듈(30)은 상기 하우징(20)의 하부 개방부측 내주면에 형성된 위치결정부에 밀착하게 된다.

여기서, 상기 결합은 상기 이미지센서(33)의 외주면을 가이드로 하여 수행하게 된다. 이와 같이, 상기 이미지센서 모듈(30)과 하우징(20)과의 결합을 상기 이미지센서(33)의 외주면을 가이드로 하여 수행하는 결과, 종래의 COF 패키징 방식에 있어서의 IR 필터 사이즈 공차와 IR 필터 위치공차를 제거하여, 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 이미지센서(33)의 외주면을 가이드로 하여 하우징을 결합하기 때문에 이미지센서 사이즈보다 최대 300㎛ 정도만이 큰 카메라 모듈 폭을 구현할 수 있다. 나아가, 종래기술과는 달리, IR 필터 부착공정이 필수적인 구성은 아니게 되어, 그만큼 제조공정수를 단축할 수 있어 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.

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 모듈 및 그 제조 방법에 의하면, 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 소형화를 달성함과 동시에 공간 활용도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제조공정수를 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 창출하게 된다.

Claims

이미지센서 모듈에 있어서,

윈도우 창을 구비한 FPCB; 및

상기 FPCB의 폭과 동일한 크기로 형성되어 상기 FPCB의 일면에 부착되며, 상기 원도우창을 통과한 광을 수광하는 수광부와 상기 수광부에 의하여 발생하는 신호를 처리하는 신호처리부로 구성되는 이미지센서;

를 포함하는 이미지센서 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 FPCB는 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)인 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
제 2 항에 있어서,

상기 이미지 센서가 부착된 FPCB의 타면상에 복수의 전자부품이 부착되는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
제 3 항에 있어서,

상기 전자부품은, 상기 윈도우창과 상기 이미지 센서의 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 전자부품 중의 어느 하나는 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
카메라 모듈에 있어서,

렌즈부;

상기 렌즈부를 지지하는 하우징; 및

상기 하우징 하부의 내주면과 실질적으로 동일한 크기의 외주면을 구비하여 상기 하우징 하부의 내주면에 부착되며, 윈도우창을 구비한 FPCB와 상기 FPCB의 폭과 동일한 크기로 형성되어 상기 FPCB의 배면에 부착되는 이미지센서로 구성되는 이미지센서 모듈;

을 포함하는 카메라 모듈.
제 6 항에 있어서,

상기 FPCB는 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제 7 항에 있어서,

상기 이미지 센서가 부착된 FPCB의 배면의 반대면 상에 복수의 전자부품이 부착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제 8 항에 있어서,

상기 전자부품은, 상기 윈도우창과 상기 이미지센서의 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 전자부품 중의 어느 하나는 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제 6 항에 있어서,

상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 하우징 내부에 내장되는 적외선 차단용 필터(IR cutoff filter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제 6 항에 있어서,

상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 이미지센서가 부착되는 FPCB의 배면의 반대면 상에 부착되는 적외선 차단용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
카메라 모듈 제조방법에 있어서,

윈도우창을 구비한 FPCB의 폭과 실질적으로 동일한 크기의 이미지센서를 상기 FPCB의 배면 상에 부착하여 이미지센서 모듈을 제공하는 단계; 및

상기 이미지센서가 부착된 FPCB의 배면의 반대면 방향으로부터, 렌즈부를 지지하는 하우징의 하부 개방부 내주면에 상기 이미지센서 모듈을 결합하여 부착하되, 상기 결합은 상기 이미지센서의 외주면을 가이드로 하여 수행하는 단계;

를 포함하는 카메라 모듈 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 FPCB로서, 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)을 사용하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 제조방법.
제 14 항에 있어서,

상기 렌즈부를 지지하는 하우징의 하부 개방부 내주면에 상기 이미지센서 모듈을 결합하기 전에, 상기 이미지센서가 부착된 FPCB의 배면의 반대면 상에 복수의 전자부품을 실장하되, 상기 전자부품은 상기 윈도우창과 상기 이미지센서의 외주면과의 사이에 위치하도록 실장되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 렌즈부를 지지하는 하우징의 하부 개방부 내주면에 상기 이미지센서 모듈을 결합하기 전에, 상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 하우징 내부에 적외선 차단용 필터를 내장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 렌즈부를 지지하는 하우징의 하부 개방부 내주면에 상기 이미지센서 모듈을 결합하기 전에, 상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위하여, 상기 이미지센서가 부착되는 FPCB의 배면의 반대면 상에 적외선 차단용 필터를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 제조방법.
제 13 항에 있어서, 상기 이미지센서를 상기 FPCB의 배면 상에 부착하는 방법은:

상기 FPCB의 배면과 상기 이미지센서 사이에 이방성도전성필름(ACF)을 삽입한 후 압착하여 부착하는 방법, 상기 FPCB의 배면과 상기 이미지센서 사이에 전도성이 없는 액성폴리머(NCP)를 넣고 가압하여 부착하는 방법 및 초음파를 이용하여 부착하는 방법 중 어느 하나의 방법에 의하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 제조 방법.
카메라 모듈에 있어서,

제 13 항 내지 제 18 항에 기재된 제조방법 중 어느 하나의 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.