KR100743083B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 검출용 장치에 관련되며 특히, 카메라 모듈에 관한 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 카메라 모듈은 렌즈 홀더부가 이미지 센서 모듈의 상부에 고정되는 이미지 센서 모듈 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이 같은 양상에 따라 본 발명에 따르면, 렌즈 홀더부의 돌출부를 기판에 형성된 홀에 삽입하는 종래 방식에 비하여 렌즈 홀더부이 기울어 짐에 따른 광축의 오차를 없앨 수 있어, 카메라 모듈의 품질을 향상시키고 생산과정에서 수율을 향상시킬 수 있다.

카메라 모듈, 이미지 센서, 렌즈 홀더부

Description

카메라 모듈{Camera Module}

도 1은 종래 이미지 센서 모듈의 구성을 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 홀더부를 도시한 사시도이다.

도 4는 또 다른 실시예에 따른 렌즈 홀더부를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 유리 기판 110: 금속 패턴

120a,120b: 솔더 범프 130: 이미지 센서

200: 렌즈 홀더부 210: 접착제 충진홈

220: 접착제 주입공 230: 적외선 차단층

본 발명은 광 검출용 장치에 관련되며 특히, 카메라 모듈에 관한 것이다.

종래에 카메라 모듈에 적용되는 이미지 센서 모듈의 반도체 패키징 제조 방 법으로는 COB(Chip on board), COF(Chip on flexablePCB), COG(Chip on glass)방식 등이 있다.

먼저, COB는 PCB 보드에 와이어 본딩(Wire Bonding)을 통해 이미지 센서 칩을 부착(Attach)하는 방식이다. 그런데 이미지 센서를 보드에 부착하기 위한 본딩 과정에서 에폭시와 같은 접착제가 디스펜싱 될 때의 디스펜싱 오차에 의해 기울어진 형태로 부착될 수 있다. 뿐만 아니라 부착 시에 이미지 센서가 부착되는 위치에 오차가 발생할 수 있다. 이 경우 이미지 센서는 약간의 움직임에도 민감하여 광축의 일그러짐을 감지하게 되고 이런 현상은 카메라 모듈의 성능을 떨어뜨리는 원인이 된다.

또한, 적어도 하나의 렌즈와 그 렌즈들을 고정 및 조절하는 경통을 포함하는 렌즈 홀더부를 부착하기 위해서는 PCB기판의 모서리 부분에 드릴 공정을 통해 홀을 형성하고, 형성된 홀에 렌즈 지지부 모듈을 끼워 넣는다. 그런데 이 때에 홀 크기 따라 렌즈 홀더부 위치에 오차가 발생할 수 있고, 렌즈 홀더부가 홀에 삽입되는 정도의 차이에 따라서도 오차가 발생할 수 있다. 즉, 렌즈 홀더부 부착시에 발생하는 기울기나 홀 크기에 따른 위치의 오차에 따라 렌즈 중심의 광축이 기울어지게 된다. 이 때에 이미지 센서의 기울기와 렌즈 홀더부의 기울기가 반대일 경우에는 광축 기울기의 어긋남 정도가 두배가 되고 이에 따라 수율이 떨어지는 원인이 될 수 있다.

COF방식은 반도체 칩을 직접 얇은 필름 형태의 인쇄 회로 기판(PCB)에 장착하는 방식으로, 골드 범핑 된 이미지 센서를 FPCB에 ACF(Anisotropic Conductive Film:이방성 전도 필름)를 이용하여 접착하는 본딩(bonding)방식이다. COF방식은 COB방식에 비해 PCB기판에 와이어 본딩 공정 과정이 불필요하다. 따라서, 와이어 본딩 공정시에 디스펜싱 오차에 의해 이미지 센서가 기울어지고, 이에 따라 발생되는 광축이 기울어짐에 따른 수율 손실을 없앨일 수 있다. 그러나 FPCB(flexable PCB)는 두께가 60㎛에 불과한 필름이다. 물론, 모듈의 두께를 얇게할 수 있다는 측면에서 효율적이지만, 렌즈 홀더부를 FPCB에 부착할 때에 필름이 찌그러질 수 있는 우려가 있다. 이러한 현상으로 인해 렌즈 홀더부의 광축과 이미지 센서의 광축에 오차가 생길 수 있다. 평탄해야할 파형이 기울어짐에 따라 광축이 흔들리게 되는 틸트(tilt)현상에 의해 카메라 모듈의 성능이 떨어지게 되고 이에 따라 제품 생산시에 수율을 떨어뜨리는 원인이 된다.

또 다른 카메라 모듈의 이미지 센서 모듈의 반도체 제조 방식으로 글라스 패널에 직접 이미지 센서(IC)를 접착하는 COG(Chip On Glass)방식이 제안되었다. COG 방식은 반도체 웨이퍼(Wafer) 상태에서 IC 패드 위에 도전성 범프(Bump)를 형성시킨 IC를 글라스 패널(glass Panel)위에 직접 접촉시키는 진보된 본딩(Bonding) 기술이다. COG는 고해상도(Higher Resolution)와 많은 수의 접촉점(Contact Point)을 필요로 하는 LCD 제품에 있어 고해상도를 요구하는 분야에 적용된다.

도 1은 종래 이미지 센서 모듈의 구성을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 유리 기판(100)에는 금속 패턴(110)이 형성된다. 그리고, 유리 기판(100)에 형성된 솔더 범프 패드상에 솔더 범프(120a, 120b)가 실장된다. 이 때에 솔더 범프(120a, 120b)는 두개의 세트로 분류되어 하나(120a)는 이미지 센서(130)의 상호 연결을 위한 것으로 상대적으로 작고, 다른 하나(120b)는 최종 전자 패키지 자체를 추후에 외부 메인 PCB보드에 연결하기 위한 것으로 상대적으로 크다.

COG방식에 대한 상세한 설명은 공개 특허 공보 제10-2005-32460호에 개시되어 있다. 기판은 절단 라인에 의해 복수의 단위 기판(100)으로 분리되고, 각 단위 기판은 그 위에 형성된 패턴된 금속층(110), 패시베이션층 및 더스트-실(dust-seal)층을 가지며, 솔더 범프(120b)및 투과 영역을 구성한다. 다음으로 솔더 범프는 기판에 형성된 솔더 범프 패드상에 실장된다.

기판이 일단 복수의 단위 기판(100) 또는 어셈블리부를 형성하도록 제조되면, 검출부를 구성하는 이미지 센서(130)는 당해 분야에서 알려진 적당한 플립칩(flipchip)공정을 이용하여 기판(100)의 어셈블리부상에 실장된다.

단위 기판(100)에 필요한 이미지 센서(130)가 자리 잡을 때까지 플립칩 어셈블리 공정은 솔더범프(120a)를 갖는 각 이미지 센서(130)를 기판(100)의 소정 위치에 픽-플립-플레이스(pick-and-flip-and-place)하는 공정을 포함한다. 동일한 또는 서로 다른 종류의 복수의 이미지 센서가 하나의 기판(100)에 실장될 수 있다.

이와 같은 COG방식에 따르면, 글라스 기판상에 직접 이미지 센서와 같은 반도체 칩을 직접 부착시킴으로써, 기존에 PCB기판에 접착제를 디스펜싱하여 본딩하는 과정을 줄일 수 있으며, 상술한 바와 같이 이 과정에서 발생하는 광축의 오차를 줄임으로써 그만큼 효율성을 증가시킬 수 있다. 그러나 추후에 렌즈 홀더부를 PCB메인 기판에 고정시키기 위한 드릴 공정 과정에서 발생하는 광축의 흐트러짐을 보상하고자 하는 방안은 제시된 바 없었다.

본 발명은 이 같은 배경에서 도출된 것으로, 카메라 모듈의 성능을 향상 시키고 생산 과정에서 제품의 수율을 높이는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 카메라 모듈의 생산 원가를 절감하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 카메라 모듈은 렌즈 홀더부가 이미지 센서 모듈의 상부에 고정되는 이미지 센서 모듈 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이 같은 양상에 따라 본 발명에 따르면, 렌즈 홀더부의 돌출부를 기판에 형성된 홀에 삽입하는 종래 방식에 비하여 렌즈 홀더부가 기울어 짐에 따른 광축의 오차를 없앨 수 있어, 카메라 모듈의 품질을 향상시키고 생산과정에서 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 유리 기판 상면에 코팅되어 적외선 대역의 광을 차단하는 적외선 차단층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 카메라 모듈 생산시에 필요한 부자재를 줄일 수 있어 생산 단가를 낮출 수 있다.

전술한 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 실시예들을 통하여 이하에서 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있을 정도로 상세히 설명된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈은 유리 기판(100)과, 유리 기판(100) 하부에 본딩되어 입사되는 빛을 전기적인 영상신호로 바꾸어주는 이미지 센서(130)를 포함하는 이미지 센서 모듈과, 렌즈 유닛 고정공(202)과, 상기 이미지 센서 모듈의 상부에 고정되는 센서 모듈 고정부(204)를 포함하는 렌즈 홀더부(200)를 포함한다.

이미지 센서 모듈은 유리 기판(100)과, 유리 기판(100)의 하부에 인쇄된 금속 패턴(110)과, 금속 패턴(110)에 본딩되어 입사되는 빛을 전기적인 영상신호로 바꾸어주는 이미지 센서(130)를 포함한다. 도 2에서 이미지 센서 모듈은 유리 기판(100), 금속 패턴(110), 솔더 범프(120a, 120b), 이미지 센서(130) 및 후술할 적외선 차단층(230)을 포함하는 구성이다.

이미지 센서 모듈의 반도체 제조 공정에 관하여는 이미 상술하였다.

유리 기판(100)은 화학적 및 온도 안정성에 따른 가격이 합리적이고, 많은 자원으로부터 얻어질 수 있는 보로실리케이트 유리(borosilicate glass)일 수 있다. 유리 기판(100)의 두께는 충분히 두껍도록 설계되는 것이 바람직하다. 유리 기판(100)의 두께가 두꺼울 수록 유리 기판(100)에 부착된 이물질이 영상에 미치는 영향을 줄일 수 있기 때문이다. 본 실시예에 있어서, 유리 기판(100)은 그 하부면 금속 패턴(110)이 형성되고 골드 범핑 기법으로 이미지 센서(130)가 부착된다. 금속 패턴(110)은 솔더 범프 사이에 상호 연결 배선을 만들기 위해 기판의 제조 공정 과정에서 적층에 의해 형성되고, 공정 기술에 관하여는 공지된 사항으로 상세한 설명은 생략한다.

이미지 센서(130)는 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 소자를 포함하며 전자정공이 신호를 형성하여 출력부까지 전송되는 방식에 따라 CCD형 이미지 센서와 CMOS형 이미지 센서로 대별할 수 있다. CCD형 이미지 센서와 CMOS형 이미지 센서는 공통적으로 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 수광부를 가지고 있으며, CCD형 이미지 센서는 이 전기 신호를 CCD(전하결합소자, Charge Coupled Device)를 통해 전달하며 마지막 단에서 전압으로 변환 한다. CMOS형 이미지 센서에서는 각 화소에서 전압으로 신호를 변환하여 외부로 보내게 된다. 본 실시예에 있어서 이미지 센서(130)는 카메라 모듈에 COG방식으로 실장된다. COG방식에 대한 상세한 설명은 공지의 기술로 이미 상술하였다.

렌즈 홀더부(200)는 렌즈와 경통을 포괄하는 렌즈 유닛이 고정되는 렌즈 유닛 고정공(202)을 포함한다. 통상의 렌즈 홀더부(200)에 고정되는 경통은 다수의 렌즈들을 포함하여 초점거리를 맞추거나 광학 줌 (Optical zoom) 기능을 갖는다. 이러한 렌즈 홀더부(200)의 초점거리 제어나 광학 줌과 같은 구동 메커니즘은 당업자에게 이미 공지된 기술로 본 명세서 상에서 상세한 설명은 생략한다.

또한, 렌즈 홀더부(200)는 이미지 센서 모듈의 상부에 고정되는 센서 모듈 고정부(204)를 포함한다. 센서 모듈 고정부(204)는 이미지 센서 모듈의 상부 즉, 유리 기판(100)의 일부가 삽입되어 유리 기판(100)의 측벽 일부 및 상부면과 접촉함으로써 고정될 수 있도록 설계된 형태이다.

이 같은 양상에 따라 본 발명에 따르면 추후에 이미지 센서 모듈이 메인 PCB 기판상에 SMP 공정 과정을 통해 장착될 때에 틸트 현상이 발생한다 하더라도, 렌즈 홀더부(200)가 평면도가 뛰어난 유리 기판(100)의 상면과 측면에 동시에 접촉되어 고정되기 때문에 이미지 센서(130)가 메인 PCB 기판에 대해 기울어진 것과 같은 기울기로 렌즈 홀더부(200)도 기울지게 된다. 즉, 광축이 어긋나는 각도를 최소화 하여 카메라 모듈의 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 카메라 모듈은 유리 기판(100)의 상부면과의 접촉면 사이에 형성된 접착제 충진홈(210)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 홀더부를 도시한 사시도이다. 접착제 충진홈(210)은 렌즈 홀더부(200)에 이미지 센서 모듈이 삽입되었을 때에, 유리 기판(100)의 상면과 렌즈 홀더부(200) 사이에 에폭시와 같은 접착제가 충진되는 공간이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유리 기판(100)의 상부면 가장자리를 따라 접착제 충진홈(210)이 마련될 수 있다. 이와 같이, 렌즈 홀더부(200)의 유리 기판(100)에 접촉하는 위치에 별도로 접착제가 충진될 수 있는 공간이 구비됨에 따라 종래 렌즈 홀더부(200) 접착시에 도포된 접착제의 높이 차에 의해 렌즈 홀더부(200)가 기울고 이미지 센서(130)와 광축이 어긋나는 것을 막을 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 렌즈 홀더부(200)는 복수의 접착제 충진홈(210)들을 포함한다. 도 4는 또 다른 실시예에 따른 렌즈 홀더부를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 복수의 접착제 충진홈(210)들은 서로 마주보도 록 마련되는 것이 바람직하다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명에 따른 렌즈 홀더부(200)의 이미지 센서 모듈 삽입구에 형성되는 접착제 충진홈(210)의 수나 모양은 자명한 변형예들을 포괄하도록 해석된다.

본 발명의 또 다른 특징적인 양상에 따라, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 접착제 충진홈(210)이 렌즈 홀더부(200)의 외면상에 노출된 접착제 주입공(220)을 더 포함한다.

본 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈 홀더부(200)은 하나의 접착제 주입공(220)을 포함할 수 있다. 접착제 주입공(220)이 하나만 마련된 경우, 접착제가 접착제 충진홈(210) 내부를 흐름에 따라서 내부의 공기가 빠질 수 있는 작은 구멍이 구비되는 것이 바람직하다. 유리 기판(100)이 렌즈 홀더부(200)에 삽입되어 끼워진 상태에서 접착제 주입공(220)으로 접착제를 삽입하면 접착제가 유리 기판(100)의 측면을 흘러서 접착제 충진홈(210)에 충진된다.

또 다른 실시예에 있어서 본 발명에 따른 렌즈 홀더부(200)는 복수의 접착제 주입공(220)들을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 접착제 충진홈(210)들에 대해서 각각의 접착제 충진홈(210)마다 접착제 주입공(220)을 포함하도록 구현될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 접착제 주입공(220)이 구비된 접착제 충진홈(210)과 다른 일부 접착제 충진홈(210)들 사이에 접착제가 흐를 수 있는 공간이 마련됨으로써 구현될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 유리 기판(100)의 상부면에 코팅되어 적외선 대역의 광을 차단하는 적외선 차단층(230)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 있어서, 적외선 차단층(230)은 이미지 센서(130)가 부착된 유리 기판(100)의 배면에 형성된다. 적외선 차단층(230)은 적외선 영역의 빛을 가시광 영역인 400 ~ 700nm의 빛만 투과시키고, 700nm 이상의 근적외선 영역의 빛은 차단한다.

이에 따라 종래에 수작업으로 이루어지던 카메라 모듈의 필수 부자재인 IR필터를 부착하는 IR필터 공정 과정이 불필요하고, 필수 부자재인 IR컷 필터의 사용을 줄임으로써, 제작 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 종래 IR필터 부착시에 정렬(Align)이 흐트러짐에 따라 발생하는 다이싱(dicing) 오차를 없앨 수 있는 효과가 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기판에 렌즈 홀더부를 고정하기 위해 홀을 형성하는 드릴 공정 과정을 수행하지 않아도 되고, 형성된 홀에 렌즈 홀더부의 돌출부 삽입시에 홀 크기의 오차에 따라 렌즈 홀더부가 기울어지는 현상을 없일 수 있다. 따라서, 렌즈와 이미지 센서의 각도가 기울어짐에 따른 광축의 오차를 줄임으로써, 카메라 모듈의 품질을 개선할 수 있고 제품 생산시의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 렌즈 홀더부의 측벽이 커버 글라스의 측면과 접촉되도록 고정됨에 따라 렌즈 홀더부의 정렬(align)을 정확히 할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따르면 카메라 모듈의 커버 글라스의 상부면에 적외 선 필터를 코팅함에 따라, 카메라 모듈 생산시에 필요한 부자재를 줄일 수 있어 생산 원가를 절감할 수 있다.

이상에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술되 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 당업자라면 자명하게 도출가능한 많은 변형예들을 포괄하도록 해석된다. 첨부된 특허청구범위는 이와 같은 의도에 따라 작성된 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 유리 기판과, 상기 유리 기판 하부에 본딩되어 입사되는 빛을 전기적인 영상신호로 바꾸어주는 이미지 센서를 포함하는 이미지 센서 모듈과;

   렌즈 유닛 고정공과, 상기 이미지 센서 모듈의 상부에 고정되는 센서 모듈 고정부와, 상기 유리 기판의 상부면과의 접촉면 사이에 형성된 접착제 충진홈을 포함하는 렌즈 홀더부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
3. 제 2항에 있어서, 상기 렌즈 홀더부가:

   복수개의 접착제 충진홈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
4. 제 3항에 있어서, 상기 렌즈 홀더부가:

   상기 충진홈이 상기 렌즈 홀더부의 외면상에 노출된 접착제 주입공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
5. 제 4항에 있어서, 상기 렌즈 홀더부가 복수개의 접착제 주입공들을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 센서 모듈이:

   상기 유리 기판 상면에 코팅되어 적외선 대역의 광을 차단하는 적외선 차단층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.

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