KR100730726B1

KR100730726B1 - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR100730726B1
Application number: KR1020060047510A
Authority: KR
Inventors: 김영석; 권혁환; 최현규; 이환철
Original assignee: 옵토팩 주식회사
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-06-21
Also published as: CN100594710C; CN101056358A

Abstract

본 발명은 패키지화된 이미지센서와 IR필터와 렌즈와 이들을 보유하기 위한 홀더로 이루어진 카메라 모듈로서 그의 전체적인 크기 및 높이가 감소된 카메라 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 카메라 모듈은 상부에 투광성 기판이 형성된 이미지센서 패키지와, 상기 이미지센서 패키지의 투광성 기판에 하단부가 부착된 홀더를 포함한다. 이때, 상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부와, 상기 수평부의 가장자리에서 하향 연장된 연결부를 포함하고, 상기 연결부의 하단부의 단부면은 내측으로 단차가 형성되어 상기 유리기판의 가장자리 상부면 및 측면에 부착되거나, 또는 상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부와, 상기 수평부의 가장자리에서 하향 연장된 연결부를 포함하고, 상기 연결부의 하단부의 단부면은 평탄하게 형성되어 상기 유리기판의 가장자리 상부면에 부착되거나, 이와 달리 상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부를 포함하고, 상기 수평부의 바닥면이 상기 유리기판의 적어도 가장자리 상부면에 부착될 있다.

이미지센서, 패키지, 불량, 카메라, 렌즈, IR필터, 홀더

Description

카메라 모듈 {CAMERA MODULE}

도 1 내지 도 4는 이미지센서 칩을 패키지화된 일반적인 이미지센서 패키지의 개략 단면도.

도 5는 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 도시하는 단면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 도시하는 단면도.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 도시하는 단면도.

도 8a 및 도 8b는 도 7a에 도시된 카메라 모듈의 이미지센서 패키지에 용이하게 정렬 부착하기 위한 홀더의 변형예를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 도시하는 단면도.

도 10은 도 9에 도시된 실시예에 테이프 형태의 IR 필터 필름이 적용된 예를 도시하는 단면도.

도 11 내지 도 13은 각각 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 이미지센서 패키지가 도 6에 도시된 실시예에 적용된 예를 도시하는 단면도.

도 14는 도 6에 도시된 카메라 모듈에 렌즈가 일체로 구비된 실시예를 도시 하는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20, 30, 40, 50: 이미지센서 패키지 21, 31, 41, 51: 유리기판

110: 인쇄회로기판 120: 양면테이프

122: 광차단부 130, 130a, 130b: 홀더

130a1: 가이드 핀 132: 수평부

134, 134a: 연결부 136: 렌즈 장착부

138: 관통공 150: IR 필터

150a: IR 필터 필름 180: 렌즈 유닛

180a: 렌즈

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 패키지화된 이미지센서와 IR필터와 렌즈와 이들을 보유하기 위한 홀더로 이루어진 카메라 모듈로서 그의 전체적인 크기 및 높이가 감소된 카메라 모듈에 관한 것이다.

이미지센서는 사람이나 사물의 이미지를 촬영하는 기능을 갖는 반도체 소자로, 일반 디지털 카메라나 캠코더 뿐 만아니라 휴대전화기에 탑재되기 시작하면서 최근 그 시장이 급속히 팽창되어 왔다.

이러한 이미지센서는 카메라 모듈 형태로 구성되어 상기 기기들에 장착된다. 상기 카메라 모듈은 렌즈, 홀더, IR 필터(infrared filter), 이미지센서 및 인쇄회로기판으로 구성된다. 카메라 모듈의 렌즈는 이미지를 결상시키고 렌즈에서 결상된 이미지는 IR필터를 통해 이미지센서로 집광되어 이미지센서에서 이미지의 광신호를 전기신호로 변환시켜 이미지를 촬영하게 된다.

이들 구성 요소 중에서, 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지센서는 베어칩(bare chip) 상태로 카메라 모듈에 직접 실장하는 방법과, 이미지센서 칩을 패키지화한 후에 카메라 모듈에 장착하는 방법이 있다.

이미지센서의 베어칩(bare chip)을 카메라 모듈에 직접 실장하는 방법 중 현재 90%이상 차지하고 있는 칩온보드(COB: Chip On Board) 방식은 단위 레벨 패키징 방식에 의한 낮은 생산성, 제조공정 중 먼지입자의 유입에 의한 높은 불량률, 높은 청정도 클린룸의 설비투자 및 유지비용, 소형화의 한계를 갖는다. 즉, 칼라필터와 마이크로렌즈는 모두 포토레지스트의 코팅 후 리소그래피 공정을 거쳐 제작되기 때문에 먼지 입자의 유입과 수분 침투에 매우 취약하다. 따라서, COB 방식은 이미지센서 칩의 실장과, 배선 작업과, IR필터, 렌즈 및 홀더 설치 공정 등 모두가 높은 청정도가 유지된 클린룸에서 제조되어야 한다.

이와 달리, 이미지센서를 미리 패키지화하여 사용하면 베어칩을 사용할 때 일어나는 전술된 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 이미지센서 패키지로서 가장 많이 사용되는 세라믹 리드레스 칩 캐리어(CLCC: ceramic leadless chip carrier)의 개략적인 단면도를 나타낸다. 도면에 도시된 종래의 이미지센서 패키지(20)는 표면이 위쪽으로 향하도록 광 검출용 이미 지센서 칩(22)을 에폭시 등을 사용하여 세라믹 기판(24) 상에 실장하고 유리 덮개 또는 유리 기판(21)으로 덮는다. 이미지센서 칩(22)을 세라믹 기판(24)에 연결하기 위하여, 이미지센서 칩(22)에 연결된 와이어(26)가 세라믹 기판(24)의 바닥에 형성된 접속 단자(27)와 연결되고, 상기 접속 단자(27)에 의해 상기 이미지센서 패키지(20)를 회로 기판에 연결시킨다.

다른 하나의 패키지 방법은 칩 스케일 패키지(CSP: Chip Scale Package) 방식을 이미지센서 칩에 적용하는 것이다. 이는 베어칩 상태의 이미지센서 칩을 카메라 모듈에 실장하는 COB의 경우와 달리 이미지센서 칩을 웨이퍼 레벨에서 패키징하여 이미지 센싱 영역으로 먼지가 유입되거나 수분이 침투하는 것을 막을 수 있다.

도 2에 도시된 이미지센서 패키지(30)는 쉘케이스 사(Shellcase Inc.)에 의해 제안된 것으로서, 하부면이 100μm 정도의 두께로 연마된 이미지센서 칩(32)을 준비하고, 상기 이미지센서 칩(32)의 회로가 형성되어 있는 상부면에 에폭시와 같은 접착층(31)을 도포한 뒤 유리기판(34)을 부착하고, 연마된 하부면에 에폭시와 같은 접착층(33)을 도포한 뒤 유리 웨이퍼(35)를 부착한다. 그 다음, 어느 정도 완만한 팁(tip) 각도를 갖는 다이싱 블레이드(dicing blade)를 이용해서 이미지센서 칩(32)과 접착층(31) 사이의 영역을 제거하여 이미지센서 칩(32)의 상부면에 형성되어 있는 회로의 입출력 패드를 노출시킨다. 또한, 상기 이미지센서 칩(32), 접착층(33) 및 유리 웨이퍼(35)의 측면을 반도체 웨이퍼 절단기 (dicing saw) 같은 장비에 의해 소정 각도로 경사지게 형성한다. 다음으로, 노출된 이미지센서 칩(32)의 입출력 패드에서 상기 경사진 측면을 거쳐 유리 웨이퍼(35)의 하부면까지 금속 배선(36)을 형성한다. 이때, 금속 배선(36)은 노출된 이미지센서 칩(32)의 입출력 패드에서 상기 경사진 측면을 거쳐 유리 웨이퍼(35)의 하부면까지 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각하여 원하는 패턴을 형성함으로써 형성된다. 마지막으로 유리 웨이퍼(35)의 하부면에 형성된 금속 배선(36)의 단부에 솔더 볼과 같은 접속 단자(37)를 형성한다. 추후, 상기 접속 단자(37)는 외부단자 또는 PCB 기판에 연결된다. 이러한 쉘케이스 사의 이미지센서 패키지는 실제 이미지센서 칩의 크기로 패키지를 완성할 수 있다.

CSP의 다른 예로서, 본 출원인에 의해 제안된 이미지센서 패키지가 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.

도 3의 이미지센서 패키지(40)는 유리 기판(41)과, 상기 유리 기판(41) 상에 형성된 금속 배선(44)과, 상기 금속 배선(44)을 보호하기 위한 절연막(45)과, 상기 유리 기판(41)과 플립칩 솔더조인트(43)에 의해 전기적으로 연결된 이미지센서 칩(42)과, 이미지센서 칩(42)의 바깥쪽에 형성되어 인쇄회로기판과 연결할 수 있는 솔더 볼과 같은 접속 단자(47)를 포함한다. 한편, 상기 유리 기판(41)과 이미지센서 칩(42) 사이에는 더스트 시일층(46)이 형성되어 유리 기판(41)과 이미지센서 칩(42) 사이에 형성된 공간 내에 이물질이 유입되는 것을 방지한다. 이와 같이 구성된 이미지센서 패키지(40)를 도 1에 도시된 CLCC와 비교해보면, CLCC가 전기적인 연결을 위한 다층 세라믹기판과 빛을 통과시키기 위한 유리 덮개가 모두 필요했던 것에 비하면, 상기 이미지센서 패키지(40)는 유리 기판에 이 두 기능을 모두 넣음 으로써 구조를 획기적으로 단순화시켰음을 알 수 있다.

도 4에 도시된 카메라 모듈용 이미지센서 패키지(50)는 유리 기판(51)과, 상기 유리 기판(51) 상에 형성된 금속 배선(54)과, 상기 금속 배선(54)을 보호하기 위한 절연막(55)과, 상기 유리 기판(51)과 플립칩 솔더조인트(53)에 의해 전기적으로 연결된 이미지센서 칩(52)과, 이미지센서 칩(52)의 바깥쪽에서 상기 금속 배선(54) 상에 실장된 수동 소자(58)와 접속 단자(57)를 포함한다. 도 4에 도시된 이미지센서 패키지(50)는 도 3에 도시된 이미지센서 패키지(40)와 거의 유사한 구조를 가지고 있으나, 디커플링 커패시터와 같이 카메라 모듈을 구성하는데 필요한 수동 소자(58)들을 유리 기판 위에 함께 실장할 수 있으며, 한 쪽 면에 가요성 인쇄회로기판과 연결하기 위한 접속 단자(57)들을 가지는 구조이다. 따라서, 이러한 이미지센서 패키지의 경우 카메라 모듈 제작 시 인쇄회로기판을 원천적으로 없앨 수 있다.

다음은 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 구성에 대해 보다 구체적으로 살펴보자. 우선, 도 5를 참조하여 전술된 이미지센서 패키지 중 도 3에 도시된 이미지센서 패키지(40)가 장착되는 종래 기술에 따른 카메라 모듈을 설명하고자 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 카메라 모듈은 전술된 이미지센서 패키지(40)와, 상기 이미지센서 패키지(40)가 실장되는 인쇄회로기판(10)과, 상기 인쇄회로기판(10) 상에 하단부가 고정되는 홀더(12)와, 상기 홀더(12)의 중심부에 설치된 IR 필터(14)와, 상기 홀더(12)의 상단 중심부에 형성된 렌즈 장착 부(12c)에 결합되는 렌즈 유닛(18)을 포함한다.

상기 이미지센서 패키지(40)를 인쇄회로기판(10)에 실장하기 위하여, 상기 이미지센서 패키지(40)는 그의 접속 단자(47)를 인쇄회로기판(10) 상의 (도시되지 않은) 인쇄 회로 패턴에 솔더링하게 된다. 또한, 인쇄회로기판(10)과 홀더(12) 및 홀더(12)와 IR 필터(14)를 부착하기 위해서는, 먼저 에폭시(15)를 이용하여 IR 필터(14)를 홀더(12)에 접착시킨다. 이후, 인쇄회로기판(10)의 가장자리에 페이스트 형태의 에폭시(11)를 도포한 후 IR 필터(14)가 접착된 홀더(12)를 상기 인쇄회로기판(10)에 도포된 페이스트 형태의 에폭시(11)에 부착시키고 소정 온도에서 경화시켜 인쇄회로기판(10)과 홀더(12) 사이를 단단히 접착시킨다. 이와 같이 상기 인쇄회로기판(10)에 홀더(12)가 부착 완료되면, 상기 홀더(12)의 상단 중심부에 형성된 렌즈 장착부(12c)에 렌즈 유닛(18)이 결합된다.

상기 렌즈 유닛(18)은 중공 원통형 케이스의 내부에 하나 이상의 렌즈(18a)가 고정 설치된 형태로서, 상기 케이스의 외면에 형성된 수나사가 상기 홀더(12)의 렌즈 장착부(12c)의 내측면에 형성된 암나사와 결합된다. 상기 렌즈 유닛(18)을 상기 렌즈 장착부(12c)에 결합할 때, 상기 렌즈 유닛(18)과 상기 이미지센서 패키지(40) 사이의 거리, 즉 초점거리를 조절하게 된다.

이와 같은 형태의 카메라 모듈에서 홀더(12)의 측벽 두께는 대략 350 내지 450um이며, 홀더(12)의 측벽 내측과 이미지센서 패키지(40)의 유리 기판(41)의 가장자리 사이에는 조립을 위해 대략 150um 이상의 공차가 요구된다.

이와 같은 방식으로 조립되는 카메라 모듈에서, 상기 홀더(12)의 크기는 카 메라 모듈을 전자 기기에 적용하기 위하여 5mm*5mm 또는 6mm*6mm 등으로 표준화되어 있기 때문에, 사용되는 이미지센서 패키지(40)의 크기보다 항상 큰 크기의 표준화된 홀더가 사용되어 카메라 모듈의 전체적인 크기가 증가하게 된다.

한편, 인쇄회로기판(10)의 상부면에는 (도시되지 않은) 인쇄 회로 패턴이 형성되어 있기 때문에 그 표면은 통상 평탄하지 않다. 이러한 이유로 인쇄회로기판(10)에 홀더(12)를 부착할 때, 양면테이프와 같은 접착제를 사용하지 못하고 페이스트 형태의 에폭시를 도포한 후 이를 경화하여 사용한다. 이러한 에폭시 페이스트는 경화 과정 중에 증기나 입자들이 발생한다. 이때, 상기 홀더(12)는 그 내부가 밀폐되어 있으므로 이들 증기나 입자들은 카메라 모듈의 외부로 빠져나가지 못하고 이미지센서 패키지(40)나 IR 필터(14)에 부착된다. 이와 같이 이미지센서 패키지(40)나 IR 필터(14)에 부착된 증기나 입자들은 이들을 오염시켜, 촬상된 이미지를 왜곡시킬 수 있다.

전술된 바와 같이, 평탄하지 않은 인쇄회로기판(10) 상에 페이스트 형태의 에폭시를 도포 및 경화시켜 홀더(12)를 접착하게 되면, 상기 인쇄회로기판(10)과 홀더(12) 사이에 개재되는 에폭시(11)의 두께는 제조되는 카메라 모듈마다 서로 달라진다. 즉, 상기 페이스트 형태의 에폭시는 도포 및 경화 후에 처음에 의도한 두께를 갖는 경화된 에폭시(11)를 얻기가 쉽지 않다.

이러한 이유로 상기 렌즈 유닛(18)은 별도로 제작하여 상기 인쇄회로기판(10)과 홀더(12)의 조립을 완료한 후에 상기 홀더(12)에 형성된 렌즈 장착부(12c)에 나사 결합시키면서 상기 렌즈 유닛(18)과 이미지센서 패키지(40) 사이의 초점거리를 조절하게 된다. 즉, 사용되는 상기 렌즈 유닛(18)과 이미지센서 패키지(40)가 동일하더라도, 상기 렌즈 유닛(18)이 장착되는 홀더(12)와 상기 이미지센서 패키지(40)가 실장된 인쇄회로 기판(10) 사이의 거리가 경화된 에폭시(11)의 두께에 따라 달라지게 되어, 상기 에폭시(11)의 두께에 따라 상기 렌즈 유닛(18)과 이미지센서 패키지(40) 사이의 초점거리를 조절하여야 한다.

이와 같이 상기 렌즈 유닛(18)과 이미지센서 패키지(40) 사이의 초점거리를 조절하는 공정은 제조되는 카메라 모듈마다 개별적으로 수행되어야 하는 바, 카메라 모듈의 전체 제조 공정 중에서 가장 많은 시간이 소요되며 자동화하기가 매우 어려운 공정이다. 이와 같이 초점거리를 조절하는 공정은 많은 시간과 인력을 필요로 하고, 그에 따라 카메라 모듈의 제조 원가도 상승시키게 된다.

특히, 경화된 에폭시(11)의 두께는 하나의 카메라 모듈에서도 균일하지 않을 수 있어, 상기 홀더(12)가 인쇄회로기판(10) 상에 경사지게 접착될 수 있다. 이는 렌즈와 이미지센서 사이에 오정렬을 유발하여 제품의 불량으로까지 이어지게 되며, 특히 메가픽셀급 고화소 카메라모듈에서는 상기 오정렬 문제 때문에 최종 이미지 왜곡현상이 발생되기 쉽다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 이미지센서 패키지(20, 30) 역시 도 3에 도시된 이미지센서 패키지(40)와 마찬가지로 하부면에 접속 단자(27, 37)가 형성되어 있으므로 동일한 방식으로 카메라 모듈이 조립되어, 동일한 문제점을 갖는다. 또한, 도 4에 도시된 이미지센서 패키지(50)의 경우 인쇄회로기판이 없이 사용되기 때문에, 이미지센서 패키지(50)의 하부에 인쇄회로기판 대신 보강판을 설치하고 보 강판 상에 홀더를 접착하여 전술된 바와 동일한 방식으로 카메라 모듈이 조립되고, 이 역시 동일한 문제점을 갖게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크기 및 높이가 감소된 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 홀더의 조립 공정이 단순하고 용이한 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 카메라 렌즈와 이미지센서 사이의 초점거리를 조절하는 공정을 제거할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조 공정에서 발생되는 불량률을 감소시킬 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.

전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라 모듈은 상부에 투광성 기판이 형성되고 하부가 인쇄회로기판에 실장된 이미지센서 패키지와, 상기 이미지센서 패키지의 투광성 기판에 하단부가 부착된 홀더를 포함한다.

상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부와, 상기 수평부의 가장자리에서 하향 연장된 연결부를 포함하고, 상기 연결부의 하단부의 단부면은 내측으로 단차가 형성되어 상기 투광성 기판의 가장자리 상부면 및 측면에 부착되는 것이 바람직하다.

상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부와, 상기 수평부의 가장자리에서 하향 연장된 연결부를 포함하고, 상기 연결부의 하단부의 단부면은 평탄하게 형성되어 상기 투광성 기판의 가장자리 상부면에 부착되는 것이 바람직하다.

상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부를 포함하고, 상기 수평부의 바닥면이 상기 투광성 기판의 적어도 가장자리 상부면에 부착되는 것이 바람직하다.

상기 투광성 기판과 홀더는 양면테이프에 의해 부착된 것이 바람직하다.

상기 투광성 기판의 외부로 노출된 부분에는 광차단부가 구비될 수 있다. 상기 광차단부는 불투광성의 에폭시 또는 도료를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 투광성 기판과 홀더는 이들의 인접한 경계면에 이들 양 부분을 걸쳐서 접착제가 구비되어 부착될 수 있다. 이때, 상기 접착제는 불투광성의 에폭시 또는 도료를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.

상기 투광성 기판의 상부면에는 IR 필터 필름이 부착 또는 코팅된 것이 바람직하다.

상기 홀더의 외측면에는 하향 연장 형성되어 투광성 기판의 측면과 접촉하는 가이드 핀이 일체로 형성될 수 있다. 이때, 상기 가이드 핀은 상기 홀더와 투광성 기판이 접착된 후 제거되는 것이 바람직하다.

상기 홀더에는 렌즈가 일체로 구비될 수 있다. 이때, 상기 투광성 기판과 홀더는 양면테이프에 의해 부착된 것이 바람직하다. 또는, 상기 투광성 기판과 홀더는 이들의 인접한 경계면에 이들 양 부분을 걸쳐서 접착제가 구비되어 부착된 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 카메라 모듈은 상부면에 유리기판이 형성된 이미지센서 패키지, 예를 들어 전술된 "발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술" 부분에서 설명된 이미지센서 패키지(20, 30, 40, 50)가 바람직하게 적용된다. 먼저, 이하에서는 본 발명의 카메라 모듈에 도 3에 도시된 이미지센서 패키지(40)를 적용시켜 설명하고자 한다.

도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 일 실시예를 도시하는 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 이미지센서 패키지(40)와, 상기 이미지센서 패키지(40)가 실장되는 인쇄회로기판(110)과, 이미지센서 패키지(40)의 상부에 구비된 투광성 기판, 예를들어 유리기판(41)의 가장자리에 하단부가 고정되는 홀더(130)와, 상기 홀더(130)의 중심부에 설치된 IR 필터(150)와, 상기 홀더(130)에 결합되는 렌즈 유닛(180)을 포함한다. 이때, 인쇄회로기판(110)은 홀더(130)의 폭보다 작게 형성될 수 있다.

상기 이미지센서 패키지(40)는 이미 "발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술" 부분에서 설명되었으므로 여기에서는 그 설명을 생략한다.

상기 홀더(130)는 중심에 관통공(138)이 형성되고 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41)을 덮도록 형성된 수평부(132)와, 상기 수평부(132)의 가장자리에서 하향 연장된 연결부(134)와, 상기 관통공(138)을 둘러싸도록 중공 원통형으로 상향 연장된 렌즈 장착부(136)로 구성된다.

상기 관통공(138)에는 상부와 하부의 직경이 서로 다르도록 단차가 형성된다. 상기 관통공(138)에서 직경이 작은 소경부(도 6에서 상부)는, 이미지센서 패 키지(40)의 중심부에 위치하여 이미지를 센싱하는 이미지 센싱 영역(일반적으로 픽셀(Pixel) 영역이라고 부름)에 대응하는 크기를 갖는다. 또한, 상기 관통공(138)에서 직경이 큰 대경부(도 6에서 하부)에는 IR 필터(150)가 장착된다. 상기 연결부(134)의 하단부에는 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41)의 가장자리 상부면 및 측면에 대응하도록 내측으로 단차가 형성되어 있다.

또한, 렌즈 장착부(136)에 장착되는 상기 렌즈 유닛(180)은 중공 원통형 케이스의 내부에 하나 이상의 렌즈(180a)가 고정 설치된 형태로서, 상기 케이스의 외면에 형성된 수나사가 상기 홀더(130)의 렌즈 장착부(136)의 내측면에 형성된 암나사와 결합된다. 상기 렌즈 유닛(180)은 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41)에 홀더(130)가 접착된 후에 결합되며, 이때 상기 렌즈 유닛(180)과 상기 이미지센서 패키지(40) 사이의 거리, 즉 초점거리를 조절하게 된다.

이와 달리, 상기 렌즈 유닛(180) 내에 설치된 렌즈(180a)는 렌즈 유닛(180)에 설치되지 않고 상기 렌즈 장착부(136)에 일체로 구비될 수도 있다. 이에 관한 설명은 후술하고자 한다.

상기 IR 필터(150)는 홀더(130)를 이미지센서 패키지(40)에 부착하기 전에 상기 홀더(130)에 미리 장착된다. 상기 홀더(130)에 IR 필터(150)를 장착하기 위하여, 상기 관통공(138)의 대경부의 내측면에 페이스트 형태의 에폭시(140)를 도포한 후, IR 필터(150)를 상기 대경부에 끼워 넣는다. 이후, 상기 홀더(130)를 소정의 온도로 가열하면 에폭시(140)는 경화되어 상기 IR 필터(150)가 홀더(130)에 단단히 부착된다.

이와 같이 IR 필터(150)가 부착된 홀더(130)의 하단부, 구체적으로 연결부(134)의 하단부는 양면테이프(120)를 사용하여 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41)에 접착된다. 상기 홀더(130)의 하단부가 접착되는 유리기판(41)의 가장자리 상부면과 측면은 인쇄 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판(110)의 상부면과 달리 매끈하게 형성되어, 상기 홀더(130)는 양면테이프(120)에 의해서도 유리기판(41)에 단단히 부착된다. 이와 같이 양면테이프(120)를 사용하면, 페이스트 상태의 에폭시를 도포 및 경화하는 공정이 불필요하고, 이러한 에폭시의 경화 과정 중에 발생하는 오염원을 없앨 수 있다. 특히, 양면테이프(120)는 그 두께를 균일하게 할 수 있으므로 상기 홀더(130)를 이미지센서 패키지(40) 상에 경사지지 않게 부착시킬 수 있다. 도면에서는 상기 양면테이프(120)가 유리기판(41)의 가장자리 상부면과 홀더(130)의 하단부 사이에 개재되어 있으나, 그에 더하여 또는 그를 대신하여 유리기판(41)의 가장자리 측면과 홀더(130)의 하단부 사이에 개재될 수 있다. 이때, 상기 홀더(130)는 양면테이프가 아닌 에폭시에 의해 (IR 필터(150)를 홀더(130)에 부착하는 방식과 동일한 방식으로) 유리기판(41)에 부착될 수 있음은 물론이다.

상기 홀더(130)가 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41)에 부착된 후, 유리기판(41)의 외부로 노출된 부분, 도 6에서는 유리기판(41)의 측면 일부 및 경우에 따라서는 유리기판(41)의 가장자리 하부면은 외부에서 이를 통하여 광이 유입되지 못하도록 불투광성 에폭시 또는 도료 등으로 코팅된 광차단부(122)가 구비된 것이 바람직하다.

이때, 상기 광차단부(122)로서 접착성이 있는 불투광성 에폭시 또는 도료 등 을 사용하는 경우, 홀더(130)의 하단부의 선단면과 유리기판(41)의 측면 사이에 단차지게 형성된 오목부에 불투광성의 에폭시 또는 도료를 도포 또는 충전하고 이를 경화하여 홀더(130)와 유리기판(41)의 사이를 접착시킬 수 있다. 이 경우, 상기 불투광성의 에폭시 또는 도료는 홀더(130)와 유리기판(41) 사이에 개재된 양면테이프(120) 또는 에폭시 등과 같은 접착제를 생략하거나 함께 사용할 수도 있다. 특히, 페이스트 형태의 불투광성의 에폭시 또는 도료가 카메라 모듈의 외부에 도포된 후 경화되기 때문에, 에폭시의 경화 시 발생하는 증기 등을 포함하는 오염물에 의해 IR 렌즈나 이미지센서 패키지가 오염될 가능성이 거의 없다. 특히, 상기 홀더(130)와 이미지센서 패키지(40) 사이에 어떠한 접착제도 개재 되지 않아 이들이 경사지지 않게 부착될 수 있다.

이와 달리, 상기 홀더(130)의 하단부의 선단면과 유리기판(41)의 측면 사이에 단차지게 형성된 오목부에 접착제로서 에폭시를 도포 또는 충전하고 이를 경화한 다음, 상기 경화된 에폭시에 광차단부를 형성할 수도 있다.

이때, 상기 연결부(134)의 하단부의 내측으로 형성된 단차에 의해 증가된 내측 폭은 상기 유리기판(41)의 폭보다 다소 넓게, 즉 소정의 허용 공차를 갖고 형성될 수 있다. 상기 연결부(134)의 하단부가 유리기판(41)의 가장자리 상부면에 접착되기 때문에, 이와 같은 상기 연결부(134)의 하단부의 내측면과 유리기판(41)의 외측면 사이의 공차는 어느 정도 허용된다.

한편, 도 7a에 도시된 바와 같이, 유리기판(41)에 부착되는 홀더의 연결부의 하단면에는 단차가 형성되지 않을 수 있다. 즉, 도 7a에 도시된 홀더(130a)는 그의 가장자리에서 하향 연장된 연결부(134a)의 하단부의 바닥면이 평탄하게 형성되어, 상기 연결부(134a)의 하단부의 바닥면의 전체가 양면테이프(120) 또는 에폭시 등에 의해 유리기판(41)의 가장자리 상부면에 부착될 수 있다. 이 경우, 광차단부(122)는 유리기판(41)의 측면 전체에 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 도 7a에는 상기 홀더(130a)의 외측 폭과 유리기판(41)의 폭이 동일한 것이 도시되어 있으나, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 홀더(130a)는 그의 외측 폭이 유리기판(41)의 폭보다 작게 형성될 수도 있다. 이러한 경우, 광차단부(122)는 유리기판(41)의 측면뿐만 아니라 외부로 노출된 가장자리 상부면에도 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 홀더(130a)와 유리기판(41) 사이에 양면테이프를 사용하지 않고 상기 광차단부(122)로서 접착성이 있는 불투광성의 에폭시 또는 도료 등을 사용한다면, 상기 불투광성의 에폭시 또는 도료 등을 상기 홀더(130a)의 연결부(134a)의 하단부 측면과 상기 유리기판(41)의 외부로 노출된 가장자리 상부면 사이에 형성된 오목부에 도포 또는 충전한 다음 이를 경화시킴으로써, 상기 광차단부(122)는 광을 차단하는 역할뿐만 아니라 상기 홀더(130a)와 유리기판(41)을 접착시키는 접착제의 역할도 하게 된다. 이때, 상기 광차단부(122)는 홀더와 유리기판 사이에 소정의 접착력을 달성하기에 충분히 두꺼운 것이 바람직하다.

한편, 도 7a에 도시된 바와 같이 구성된 홀더(130a)를 유리기판(41)에 정렬하여 접착하기 위해서는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 홀더(130a)의 외측면에는 하향 연장되어 유리기판(41)의 측면과 접촉하는 가이드 핀(130a1)을 형성할 수 있다. 상기 가이드 핀(130a1)은 상기 홀더(130a)의 각 가장자리에 제거 용이하게 하향 연장 형성되도록 홀더(130)에 일체로 사출 성형된다. 도 8a에 도시된 바와 같이 상기 가이드 핀(130a1)에 의해 홀더(130a)는 유리기판(41) 상에 정확히 정렬될 수 있다. 이와 같은 가이드 핀(130a1)은 홀더(130a)가 유리기판(41)에 접착된 후 그대로 유지될 수 있고, 이와 달리 제거되어 도 7a에 도시된 바와 같이 될 수도 있다. 이때, 도 8a에 도시된 상태는 광차단부(122)가 형성되지 않은 상태로서, 이러한 광차단부(122)는 가이드 핀(130a1)을 제거하지 않는 경우 가이드 핀(130a1) 이외의 부분에만 형성하거나, 가이드 핀(130a1)을 제거하는 경우 이를 제거한 후에 형성할 수도 있다.

따라서, 도 6에 도시된 실시예는 홀더(130a)의 외측 폭과 내측 폭 사이에 유리기판(41)의 폭이 있는 경우에 적용될 수 있고, 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예는 홀더(130a)의 외측 폭이 유리기판(41)의 폭보다 작거나 같은 경우에 적용될 수 있다. 이때, 홀더는 일반적으로 5mm*5mm 또는 6mm*6mm 등으로 표준화되어 있기 때문에, 본 발명에 따른 카메라 모듈에서는 유리기판(41)의 폭보다는 내측 폭이 작은 크기의 홀더를 사용할 수 있어 카메라 모듈의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.

한편, 유리기판(41)의 상부면과 상기 홀더(130)의 수평부(132)의 바닥면 사이의 거리는 렌즈의 초점거리 및 렌즈 장착부(136)의 길이에 따라 가변될 수 있으며, 경우에 따라서 이들 사이에 공간이 존재하지 않을 수도 있다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카메라 모듈에서 유리기판(41)의 상부면에 장착되는 다른 형태의 홀더(130b)는 중심에 관통공(138)이 형성 되고 유리기판(41)을 덮도록 형성된 수평부(132)와, 상기 관통공(138)을 둘러싸도록 중공 원통형으로 상향 연장된 렌즈 장착부(136)로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 수평부(132)의 바닥면과 유리기판(41)의 상부면 사이에 양면테이프(120)가 개재되어 이들 사이를 접착하게 된다. 이때, 상기 양면테이프(120) 대신 에폭시 등의 다른 접착제가 사용될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 상기 IR 필터(150)는 유리기판(41)과 밀착하게 된다.

다른 한편으로, 전술된 실시예에서는 IR 필터(150)가 홀더(130)의 중심에 형성된 관통공(138)의 대경부에 장착되어 있으나, 이와 달리 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41) 상에 IR 필터 필름(150a)의 형태로 구비될 수 있다. 즉, IR 필터 필름(150a)을 테이프 형태로 형성하여 완성된 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41) 상에 부착하거나, IR 필터 필름(150a)을 유리기판(41) 상에 미리 코팅하여 일체로 형성한 후 이미지센서 패키지(40)를 제조할 수도 있다. 도 10은 유리기판(41)의 상부면에 IR 필터 필름(150a)을 부착 또는 코팅하고, 그 위에 도 9에 도시된 홀더(130b)를 부착한 실시예를 도시한다. 이러한 형태의 카메라 모듈은 종래 기술과 비교하여 전체적인 폭 뿐만 아니라 높이도 줄일 수 있으며, 그에 더하여 이미지센서 패키지(40)에 홀더 및 IR 필터의 부착도 간편하여 제조 공정을 단순화 할 수 있다. IR 필터 필름(150a)을 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41) 상에 부착 또는 코팅하는 경우는 도 9에 도시된 홀더(130b) 이외에 전술된 다른 실시예에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

전술된 실시예에서는 도 3에 도시된 이미지센서 패키지(40)가 적용되었으나, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은 상부면에 유리기판이 형성된 이미지센서 패키지, 즉 "발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술" 부분에서 설명된 이미지센서 패키지(20, 30, 50)도 바람직하게 적용된다. 도 11 내지 도 13은 각각 이미지센서 패키지(20, 30, 50)가 본 발명에 적용되는 예를 도시한다.

도 11 내지 도 13에 도시된 본 발명에 따른 카메라 모듈은 각각 이미지센서 패키지(20, 30, 50)의 상부면에 도 6에 도시된 홀더(130)가 부착된 형태이다. 본 발명에 따른 카메라 모듈은 인쇄회로기판이 아닌 이미지센서 패키지(40)의 상부를 이루는 유리기판(41) 상에 홀더를 부착시키는 바, 도 6 및 도 11 내지 도 13에 도시된 본 발명에 따른 카메라 모듈은 이미지센서 패키지의 종류만 상이할 뿐 상부면에 모두 유리기판(21, 31, 41, 51)이 형성되어 있으므로 동일한 방식으로 적용된다. 더욱이, 도 6에 도시된 홀더(130)가 적용된 도 11 내지 도 13에 도시된 실시예 이외에, 이미지센서 패키지(20, 30, 50)는 도 7a, 도 7b, 도 9 및 도 10에 도시된 실시예에 따른 홀더(130a, 130b)에도 모두 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

따라서, 도 11 내지 도 13에 도시된 실시예를 포함하여, 이미지센서 패키지(20, 30, 50)가 적용되는 다른 실시예에 대한 설명은 전술된 바와 동일하기 때문에 그에 대한 설명은 생략하고자 한다.

다만, 도 13에 도시된 실시예에 적용된 이미지센서 패키지(50)는 인쇄회로기판이 없는 구성으로서, 이 경우에는 도 13에 도시된 형태로 사용되거나, 또는 이미지센서 패키지(50)의 하부면에 홀더(130)의 폭과 같거나 그보다 작은 폭을 갖는 별도의 (도시되지 않은) 보강판을 부착하여 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 전술된 실시예와 달리, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈 유닛(180) 내에 설치된 렌즈(180a)를 상기 홀더(130)의 렌즈 장착부(136)에 일체로 미리 구비시킬 수도 있다. 즉, 상기 홀더(130)를 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41) 상에 접착하기 전에 렌즈 장착부(136)에 렌즈(180a)를 일체로 구비하여 홀더(130)를 미리 제작한다. 이때, 상기 양면테이프(120)의 두께를 고려하여, 상기 렌즈(180a)의 설치 위치와, 상기 홀더(130)의 수평부(132)의 두께 및 연결부(134)의 길이, 즉 상기 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41)에 접착되는 상기 홀더(130)의 하단부와 상기 렌즈(180a) 사이의 거리를 상기 렌즈(180a)와 이미지센서 패키지(40) 사이의 초점거리에 대응하도록 미리 설정한다.

상기 미리 제작된 렌즈 일체형 홀더(130)는 이미지센서 패키지(40)를 PCB 기판(110)과 먼저 SMT (Surface Mounting Technology) 공정으로 접합한 후 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41) 위에 설치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 플라스틱 렌즈 또는 IR 필터의 경우 85도 이상의 온도에서 내구성이 급격히 떨어지기 때문에 SMT 공정의 높은 온도를 견디기 힘들기 때문이다. 그러나 내열성 렌즈 및 홀더를 사용하는 경우 렌즈 일체형 홀더(130)를 먼저 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41) 위에 설치하고 난 후 PCB 기판과 결합할 수도 있다.

본 발명에서 상기 홀더(130)의 하단부와 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41) 사이에 양면테이프(120)를 개재하여 이들 사이를 접착하면 상기 양면테이프(120)의 두께가 상기 접착 완료 후에도 변하지 않기 때문에, 상기 홀더(130)에 렌즈(180a)를 일체로 미리 설치한 후, 이를 이미지센서 패키지(40)에 부착하여도 상기 렌즈(180a)와 이미지센서 패키지(40) 사이의 거리가 처음에 의도하던 바와 같이 얻어지게 된다. 즉, 상기 렌즈(180a)와 이미지센서 패키지(40) 사이의 별도의 초점거리 조절 공정이 필요 없게 된다.

한편, 상기 렌즈(180a)를 상기 홀더(130)의 렌즈 장착부(136)에 일체로 미리 설치하는 경우, 상기 양면테이프(120)를 사용하지 않고 접착성이 있는 불투광성의 에폭시 또는 도료 등의 상기 광차단부(122)로 상기 홀더(130)와 이미지센서 패키지(40)의 유리기판(41) 사이를 접착하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 홀더(130)의 하단부의 선단면과 유리기판(41)의 측면 사이에 단차지게 형성된 오목부에 접착성이 있는 불투광성의 불투광성의 에폭시 또는 도료 등을 도포 및 경화시킴으로써 홀더(130)와 유리기판(41)의 사이를 접착시킬 수 있다. 이 경우, 상기 홀더(130)와 유리기판(41) 사이에 양면테이프(120)가 개재되지 않기 때문에 상기 홀더(130)에 일체로 구비되는 렌즈(180a)와 이미지센서 패키지(40) 사이의 초점거리는 상기 양면 테이프(120)의 두께를 고려하지 않고 상기 렌즈(180a)의 설치 위치와 상기 홀더(130)의 수평부(132)의 두께 및 연결부(134)의 길이만을 고려하여 미리 설정할 수 있다.

이와 같이, 상기 렌즈(180a)를 상기 홀더(130)의 렌즈 장착부(136)에 일체로 미리 설치한 도 14에 도시된 실시예는 도 6에 도시된 실시예의 변형이나, 이에 한정되지 않고 도 7a, 도 7b 및 도9 내지 도 13에 도시된 실시예에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙 련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

예를 들어, 전술된 실시예에서 이미지센서 패키지의 상부에 구비된 유리기판은 그 재질이 유리인 기판만을 의미하지 않고, 예를 들어 투명한 플라스틱, 수정 등으로 제조된 투광성 기판을 포함하는 의미임은 자명하다.

또한, 전술된 실시예에서 광차단부(122)로서 접착성이 있는 불투광성의 에폭시 또는 도료 등을 사용하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 홀더(130)의 하단부 선단면과 유리기판(41)의 측면 사이에 단차지게 형성된 오목부에 불투광성의 에폭시 또는 도료를 도포 및 경화하여 홀더(130)와 유리기판(41)의 사이를 접착시켰으나, 이러한 구성은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 즉, 홀더와 유리기판의 인접한 경계면에 이들 양 부분을 걸쳐서 광차단부로서 접착성이 있는 불투광성의 불투광성의 에폭시 또는 도료 등을 도포하여 홀더와 유리기판을 접착할 수 있다.

또한, 도 8a 및 도 8b에 도시된 가이드 핀은 도 7a에 도시된 실시예뿐만 아니라 도 6, 도 9 및 도 10에 도시된 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명의 카메라 모듈은 그의 폭과 높이를 감소시킬 수 있어 카메라 모듈이 적용되는 기기의 소형화를 이룰 수 있다.

또한, 페이스트 형태의 에폭시와 같은 접착제를 도포하고 이를 다시 경화시키는 공정을 제거할 수 있어, 카메라 모듈의 조립 공정이 단순하고 용이하여 제조 단가를 감소시킬 수 있다. 특히, 상술한 바와 같이 페이스트 형태의 에폭시를 경화할 필요가 없기 때문에 그로 인해 발생되는 증기와 같은 이물질의 발생을 줄일 뿐만 홀더가 이미지 센서 패키지 상에 경사지지 않고 접착되어 조립된 카메라 모듈의 불량률을 감소시킬 수 있다.

더욱이, 홀더에 렌즈가 일체로 구비되더라도 렌즈와 이미지 센서 사이에 초점거리를 맞추기가 용이하여, 별도의 초점거리 조절 공정이 제거되고 그에 따라 전체 제조 공정이 줄어들 수 있다.

Claims

상부에 투광성 기판이 형성되고 하부가 인쇄회로기판에 실장된 이미지센서 패키지와,

상기 이미지센서 패키지의 투광성 기판에 하단부가 부착된 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부와, 상기 수평부의 가장자리에서 하향 연장된 연결부를 포함하고, 상기 연결부의 하단부의 단부면은 내측으로 단차가 형성되어 상기 투광성 기판의 가장자리 상부면 및 측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부와, 상기 수평부의 가장자리에서 하향 연장된 연결부를 포함하고, 상기 연결부의 하단부의 단부면은 평탄하게 형성되어 상기 투광성 기판의 가장자리 상부면에 부착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 홀더는 관통공이 형성된 수평부를 포함하고, 상기 수평부의 바닥면이 상기 투광성 기판의 적어도 가장자리 상부면에 부착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 투광성 기판과 홀더는 양면테이프에 의해 부착된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 투광성 기판의 외부로 노출된 부분에는 광차단부가 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 6에 있어서, 상기 광차단부는 불투광성의 에폭시 또는 도료를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 투광성 기판과 홀더는 이들의 인접한 경계면에 이들 양 부분을 걸쳐서 접착제가 구비되어 부착된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 8에 있어서, 상기 접착제는 불투광성의 에폭시 또는 도료를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 투광성 기판의 상부면에는 IR 필터 필름이 부착 또는 코팅된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더의 외측면에는 하향 연장 형성되어 투광성 기판의 측면과 접촉하는 가이드 핀이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 11에 있어서, 상기 가이드 핀은 상기 홀더와 투광성 기판이 접착된 후 제거되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더에는 렌즈가 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 13에 있어서, 상기 투광성 기판과 홀더는 양면테이프에 의해 부착된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 13에 있어서, 상기 투광성 기판과 홀더는 이들의 인접한 경계면에 이들 양 부분을 걸쳐서 접착제가 구비되어 부착된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.