KR100744925B1 - 카메라 모듈 패키지 - Google Patents

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KR100744925B1
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Abstract

카메라 모듈 패키지를 제공한다.
본 발명은 적어도 하나의 렌즈를 내장하고, 하부단에 IR필터를 구비하는 렌즈배럴 ; 상기 렌즈배럴이 내부공에 광축방향으로 이동가능하게 조립되는 하우징 ; 상기 하우징의 하부단이 탑재되고 상기 렌즈와 대응하는 상부면에 원도우가 개구형성된 세라믹 기판 ; 및 상기 원도우를 통해 이미지 센싱영역이 외부노출되도록 상기 세라믹 기판의 하부에 전기적으로 연결되는 이미지센서 ;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 조립시 외부로 누출되어 경화된 접착제에 의해 부품이 손상되는 것을 방지하고, 이물의 혼입에 의한 제품불량을 방지하고, 화면품질을 보장하고, 제품신뢰성을 높일 수 있고, 제조원가를 절감할 수 있다.
카메라 모듈, 렌즈 배럴, 하우징, 이미지 센서, ,세라믹 기판

Description

카메라 모듈 패키지{A Camera Module Package}
도 1은 일반적인 카메라 모듈 패키지를 도시한 구성도이다.
도 2는 일반적인 카메라 모듈 패키지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 렌즈 배럴 115 : IR필터
120 : 하우징 128 : 위치결정용 보스
130 : 세라믹 기판 131,132 : 세라믹시트
134 : 원도우 135 : 센서수용부
136 : 접속단자 137 : 외부접속단자
140 : 이미지 센서 141 : 스터드 범프
본 발명은 카메라 모듈 패키지에 관한 것으로, 보다 상세히는 구성부품수를 줄여 조립공정을 보다 단순화하고, 이물의 혼입에 의한 화상불량을 방지하여 우수한 품질의 화상을 얻을 수 있고, 제품의 부피를 줄여 소형화를 도모할 수 있는 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.
현재 여러 휴대 단말기 제조업체들은 카메라 모듈 패키지를 내장한 휴대 단말기를 개발하여 양산중이며, 이러한 휴대 단말기에 구비되는 내장형 카메라 모듈 패키지는 구성요소와 패키지 방법등에 따라서 여러가지 형태가 개발되어 있다.
일반적으로 카메라 모듈 패키지는 COF(Chip On Film), COB(Chip On Board), CSP(Chip Scale Package)타입이 주류를 이루고 있으며, 이러한 카메라 모듈 패키지의 개발동향은 고화소화, 다기능화, 경박단소화 및 저코스트화에 비중을 두고 있다.
상기한 제조방식중 와이어본딩 방식의 COB 패키지는 기존의 반도체 생산라인과 유사한 공정으로 다른 패키지 방식에 비해 생산성은 높지만 이미지 센서와 기판사이를 와이어를 매개로 전기적으로 연결해야만 하기 때문에 추가적인 공간이 필요하며 전체적으로 패키지 크기가 커지는 것과 처리해야만 하는 회로수에 제한을 받는 단점이 있다.
상기 플립칩 방식의 COF는 와이어의 양단을 이미지 센서와 기판에 각각 접속하기 위한 별도의 공간이 필요하지 않으므로 패키지의 면적을 줄여 소형화를 도모할 수 있고, 경통의 높이를 낮출 수 있어 패키지의 경박단소가 가능해지며, 기판으로서 얇은 필름이나 연성PCB를 사용하기 때문에 외부충격에 대한 신뢰성이 있는 패키지가 가능하며 공정이 상대적으로 간단한 장점이 있다. 그리고, 패키지의 소형화와 더불어 저항의 절감으로 인한 신호의 고속처리, 고밀도 및 다핀화 추세에 부응할 수 있는 것이다.
한편, 패키지를 경박단소를 하기 위한 가장 효과적인 방식중 하나인 CSP는 공정 및 제조단가가 고가이며, 납기대응이 불안정하다는 이미지 센서용으로는 한계를 가지고 있다.
도 1은 일반적인 카메라 모듈 패키지를 도시한 구성도이고, 도 2는 일반적인 카메라 모듈 패키지를 도시한 단면도로서, 카메라 모듈 패키지(1)는 렌즈배럴(10)과, 하우징(20), FPCB(30) 및 이미지 센서(40)를 포함한다.
상기 렌즈배럴(10)은 렌즈(미도시)가 내부공간에 배치되는 중공형 원통체이며, 외부면에는 숫나사부(11)가 형성되며, 상부단에는 캡(13)이 조립된다.
상기 렌즈는 구현하고자 하는 카메라 모듈 패키지의 기능 및 성능에 따라 렌즈배럴(11)내에 적어도 하나이상 설치된다.
상기 하우징(20)은 상기 렌즈배럴(10)을 수용하기 위한 내부공을 구비하며, 상기 내부공의 내주면에는 상기 렌즈배럴(10)의 숫나사부(11)와 나사결합되는 암나사부(21)가 형성되어 있으며, 상기 하우징(20)에는 상기 렌즈를 통과한 빛을 필터링할 수 있도록 IR필터(25)를 구비한다.
이에 따라, 상기 렌즈배럴(10)은 위치고정된 하우징(20)에 대하여 광축방향으로 이동가능하도록 상기 하우징의 암나사부(21)에 나사결합되는 것이다.
상기 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)(30)는 상기 렌즈를 통과한 피사 체의 상이 결상되는 이미지 센서(40)의 이미지 결상영역이 외부노출되도록 윈도우부(34)를 일측단에 개구형성하여 상기 하우징(20)의 하부에 본딩 접착되고, 상부면에 적어도 하나의 수동소자(39)가 탑재되도록 구성된다.
상기 FPCB(30)의 타단부에는 미도시된 디스플레이수단과 연결되도록 기판의 피콘넥터(미도시)와 접속되는 콘넥터(35)를 구비한다.
상기 이미지 센서(40)는 상부면에 형성된 복수개의 스터드 범프(41)와 대응하는 본딩영역에 비전도성 액상 폴리머 접착제(36)를 사각틀형상으로 도포하여 구비한 다음, 이미지 결상영역과 윈도우부(34)가 서로 일치되도록 상기 FPCB(30)의 하부면에 열압착하여 상기 FPCB(30)에 이미지 센서(40)를 플립칩 본딩한다.
이에 따라, 상기 FPCB(30)과 이미지 센서(40)가 서로 대응하는 단자간에 있어서 도전입자가 연결되어 단일 방향의 도전성을 나타내고, 이에 따라 단자간끼리의 도통이 이루어짐과 동시에 기계적인 접속도 달성되는 것이다.
그러나, 상기 FPCB(30)와 이미지 센서(40)간의 접속시 단자사이에 액상의 폴리머 접착제를 도포하여 열압착방식에 의해서 접합해야만 하기 때문에 작업공정이 번거롭고 복잡해지는 문제점이 있었다.
또한, 패키지를 조립하는 과정에서 상기 FPCB(30)상에 탑재된 하우징(20)의 IR필터(25)에 이물이 혼입되거나 이미지 센서(40)에 이물이 혼입되는 경우, 이미지 센서를 세정하여 이물을 제거하는 작업이 곤란하기 때문에 카메라 모듈의 화상품질을 저하시키는 요인으로 작용하였다.
이와 더불어, 상기 FPCB(30)로부터 일정길이 연장되는 타단에 별도의 콘넥터 (35)를 구비하여 이를 별도로 조립해야만 하기 때문에, 조립부품수가 많아지고 조립공정이 번거로울 뿐만 아니라 패키지의 부피를 줄이는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 그 목적은 구성부품수를 줄여 조립공정을 보다 단순화하고, 이물의 혼입에 의한 화상불량을 방지하여 우수한 품질의 화상을 얻을 수 있고, 제품의 부피를 줄여 소형화를 도모할 수 있는 카메라 모듈 패키지를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나의 렌즈를 내장하고, 하부단에 IR필터를 구비하는 렌즈배럴 ; 상기 렌즈배럴이 내부공에 광축방향으로 이동가능하게 조립되는 하우징 ; 상기 하우징의 하부단이 탑재되고 상기 렌즈와 대응하는 상부면에 원도우가 개구형성된 세라믹 기판 ; 및 상기 원도우를 통해 이미지 센싱영역이 외부노출되도록 상기 세라믹 기판의 하부에 전기적으로 연결되는 이미지센서 ;를 포함하고, 상기 세라믹 기판은 하부면에 상기 이미지 센서를 내부수용할 수 있도록 센서수용부를 구비하고, 상기 센서수용부에는 상기 이미지 센서의 스터드 범프와 대응접속되도록 접속단자를 구비하며, 상기 세라믹 기판의 외부면에는 복수개의 외부접속단자를 구비함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지를 제공한다.
바람직하게, 상기 세라믹 기판은 상부면에 적어도 하나이상의 수동수자를 탑재한다.
바람직하게, 상기 세라믹 기판은 내부 세라믹층에 적어도 하나이상의 수동소자를 내장한다.
바람직하게, 상기 세라믹 기판의 상부면 외측테두리에는 상기 하우징의 하부단에 돌출형성된 위치결정용 보스와 결합되는 위치결정용 홈을 구비한다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지를 도시한 단면도이다.
본 발명의 카메라 모듈 패키지(100)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 렌즈 배럴(110)과, 하우징(120), 세라믹 기판(130) 및 이미지 센서(140)를 포함하여 구성된다.
상기 렌즈배럴(110)은 적어도 하나의 렌즈(112)가 광축을 따라 배열되어 일정크기의 내부공간을 갖는 중공원통형의 렌즈수용부이다.
이러한 렌즈배럴(110)에 복수개 배치되는 렌즈(112)는 또다른 렌즈사이에 일 정크기의 간격을 유지하도록 스페이서(119)를 구비하여도 좋다.
상기 렌즈배럴(110)의 외부면에는 숫나사부(111)가 형성되고, 상부단에는 전면중앙에 입사공(113a)이 관통형성되어 상기 렌즈배럴(110)내에 수용된 렌즈(112)를 위치고정하도록 캡(113)이 조립된다.
또한, 상기 렌즈배럴(110)의 하부단에는 상기 렌즈(112)가 내장된 렌즈배럴(110)을 통과한 빛을 필터링할 수 있도록 IR필터(115)를 접착제로 본딩하여 구비한다.
여기서, 상기 IR필터(115)는 상기 렌즈배럴(110)의 하부단에 구비할 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 렌즈(112)가 내장되는 렌즈공의 하부단에 내부단턱을 별도로 구비하여 이에 접착제로 본딩될 수 있다.
그리고, 상기 하우징(120)은 상기 렌즈배럴(110)의 숫나사부(111)와 나사결합되는 암나사부(121)를 내부공의 내주면에 형성하여 상기 렌즈배럴(110)이 내부수용되는 배럴수용부이다.
이에 따라, 상기 렌즈배럴(110)은 상기 숫나사부(111)와 암나사부(121)의 나사결합에 의해서 위치고정된 하우징(120)에 대하여 광축방향으로 상기 렌즈(112) 와 IR필터(115)와 더불어 이동될 수 있는 한편, 상기 IR필터(115)는 렌즈배럴(110)과 더불어 하우징(120)으로부터 분리될 수 있는 것이다.
상기 하우징(120)의 하부단에는 상기 하우징(120)과 세라믹 기판(130)간의 조립을 보다 간편하게 하면서 렌즈배럴(110)의 광축과 상기 세라믹 기판(130)에 형성된 원도우(134)간의 중심이 서로 일치되도록 상기 세라믹 기판(130)에 형성된 위치결정용 홈(138)과 대응조립되어 조립위치를 결정하는 위치결정용 보스(128)를 돌출형성한다.
또한, 상기 세라믹 기판(130)은 상기 렌즈배럴(110)과 조립된 하우징(120)의 하부단이 상부면에 탑재되고, 상기 렌즈배럴(110)내의 렌즈(112)와 대응하는 상부면에 원도우(134)가 개구형성된 기판부재이다.
이러한 세라믹 기판(130)의 상부면 외측테두리에는 상기 하우징(120)의 하부단에 돌출형성된 위치결정용 보스(128)와 결합되도록 위치결정용 홈(138)을 구비한다.
상기 세라믹 기판(130)의 하부면에는 상기 이미지 센서(140)를 내부수용할 수 있도록 센서수용부(135)를 구비하고, 상기 센서수용부(135)에는 상기 이미지 센서(140)의 스터드 범프(141)와 대응하여 접속되도록 접속단자(136)를 구비한다.
이때, 상기 세라믹 기판(130)의 접속단자(136)는 상기 이미지 센서(140)의 스터드 범프(141)와 열압착방식 또는 초음파본딩방식으로 대응접속될 수 있도록 주석 또는 주석합급계열의 도금재로 구비되는 것이 바람직하다.
이러한 경우, 상기 FPCB와 이미지 센서를 본딩접합하기 위해서 종래 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 이미지 센서(40)의 스터드 범프(41)와 대응하는 본딩영역에 비전도성 액상 폴리머 접착제(36)를 사각틀형상으로 도포하는 공정을 삭제하여 패키지 제조공정을 단순화할 수 있는 것이다.
그리고, 적어도 2층이상의 세라믹 시트(131)(132)를 적층하여 구비되는 세라 믹 기판(130)의 상부면에는 전기적인 노이즈를 줄이기 위해서 캐패시터, 저항과 같은 수동소자를 적어도 하나 이상 구비할 수 있으며, 상기 세라믹 시트(131)(132)사이에 저항, 캐패시터기능을 하는 내부전극패턴을 구비하여 수동소자를 내장할 수도 있다.
또한, 상기 세라믹 기판(130)의 외부면에는 미도시된 디스플레이수단과 전기적으로 연결된 메인기판의 소켓(미도시)과 전기적으로 직접 연결되도록 외부접속단자(137)를 복수개 구비한다. 이에 따라, 종래와 같이 이미지 센서의 타단부에 별도의 콘넥터(35)를 구비할 필요가 없어져 기판의 구성이 단순화되고, 세라믹 기판(130)의 전체부피를 줄일 수 있는 것입니다.
한편 상기 이미지 센서(140)는 상부면에 중앙영역에 구비된 이미지 결상영역이 상기 세라믹 기판(130)의 윈도우(134)를 통하여 외부노출됨과 동시에 상기 세라믹 기판(130)의 접속단자(136)와 접속되도록 상기 세라믹 기판(130)의 센서수용부(135)에 구비된다.
상기 접속단자(136)와 대응되는 이미지 센서(140)의 스터드 범프는 주석 또는 금계열의 도금재로 이루어져 상기 접속단자(136)와 열압착 또는 초음파 본딩방식에 의해서 높은 접합력으로 접합됨과 동시에 전기적으로 연결된다.
여기서, 상기 이미지 센서(140)의 외측테두리와 상기 센서 수용부(135)의 내부면사이에는 필렛을 충진하여 상기 이미지 센서(140)와 세라믹 기판(130)간의 결합력을 보다 강화시킨다.
상기한 구성의 카메라 모듈(100)을 제조하는 공정은 적어도 하나의 렌즈(112)가 내장되고 하부단에 IR필터(115)가 장착된 렌즈배럴(110)과, 상기 렌즈배럴(110)의 수나사부(111)와 나사결합되도록 내부면에 암나사부(121)를 형성한 하우징(120)을 준비하여 이들을 광축방향으로 이동되도록 서로 나사결합한다.
이때, 상기 투명매질인 IR필터(115)는 상기 렌즈배럴(110)의 광축과 직교되도록 상기 렌즈배럴(110)의 하부단에 접착제를 매개로 본딩접착된다.
그리고, 상기 렌즈배럴(110)과 조립된 하우징(120)은 적어도 2층이상의 세라믹 시트(131)(132)가 적층된 세라믹 기판(130)의 상부에 위치시킨 상태에서, 상기 하우징(120)의 하부단에 돌출형성된 위치결정용 보스(128)와, 상기 세라믹 기판(130)의 상부면 외측테두리에 형성된 위치결정용 홈(138)을 서로 일대일 대응시켜 조립함으로서 상기 세라믹 기판(130)상에 구비되는 하우징(120)의 위치를 결정한다.
이와 동시에, 상기 하우징(120)의 하부단과 상기 세라믹 기판(130)의 상부면 사이에 도포되는 접착제에 의해서 상기 하우징(120)의 세라믹 기판(130)에 수직하게 탑재되는 것이다.
이때, 상기 위치결정용 홈(128)은 상기 세라믹 기판(130)의 최상층 세라믹 시트에 홀을 타공하고 이를 그 하층 세라믹 시트상에 적층하는 것에 의해서 구비됨에 따라, 상기 하우징(120)과 세라믹 기판(130)의 본딩접착시 접착제가 세라믹 기판내로 스며드는 것을 방지할 수 있다.
연속하여, 상기 하우징(120)의 상부면에 탑재된 세라믹 기판(130)의 센서 수 용부(135)에는 이미지 센서(140)를 대응배치하고, 상기 이미지 센서(140)의 스터드 범프(141)를 상기 센서 수용부(135)의 접속단자(136)와 대응시켜 접속시킨다.
이러한 상태에서 상기 접속단자(136)와 스터드 범프(141)사이의 접속면에 일정세기의 가압력을 인가하면서 열원을 제공하여 이들을 열압착 방식에 의해서 접합하거나, 초음파를 인가하여 이들을 초음파 본딩방식으로 접합한다.
이때, 상기 이미지 센서(140)의 이미지 결상영역은 상기 렌즈배럴(110)의 광축과 대응되도록 상기 세라믹 기판(130)에 관통형성된 원도우(134)를 통하여 외부노출된다.
여기서, 상기 세라믹 기판(130)의 원도우(134)와 센서 수용부(135)는 사각틀 형상의 개구부를 관통형성한 복수의 세라믹 시트의 적층에 의해 구비되고, 상기 센서 수용부(135)는 이에 구비되는 이미지 센서(140)의 하부면이 상기 세라믹 기판(130)의 하부면보다 하부로 돌출되지 않을 정도의 깊이로 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 하우징(120), 이미지 센서(140)가 구비된 세라믹 기판(130)은 디스플레이 수단과 전기적으로 연결된 메인기판의 소켓(미도시)의 직상부에서 하부로 가압하여 삽입방식으로 조립하게 되면, 상기 세라믹 기판(130)의 외부면에 구비된 외부접속단자(137)가 소켓의 단자부와 간편하게 전기적으로 접속되도록 조립할 수 있는 것이다.
또한, 상기 이미지 센서(140)의 이미지 결상영역인 상부면에 이물이 혼입되는 경우, 상기 렌즈배럴(110)을 IR필터(115)와 더불어 하우징(120)으로부터 분리하 게 되면 상기 하우징(120)을 통해 이미지 센서(140)를 외부로 노출시켜 이를 세정함으로서 이물을 간편하게 제거할 수 있는 것입니다.
본 발명은 특정한 실시예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
상기에서와 같이 본 발명에 의하면, IR필터가 하부단에 장착된 렌즈배럴과, 렌즈배럴이 나사결합되는 하우징을 세라믹기판상에 탑재하고, 세라믹 기판의 하부에 이미지 결상영역이 외부노출되도록 이미지 센서를 구비함으로서, 종래와 같이 액상의 폴리머 접착제를 기판과 이미지 센서사이에 도포할 필요가 없이 단자의 접합면을 열압착 및 초음파 본딩방식에 의해 직접 접합할 수 있기 때문에 조립공정을 보다 단순화하여 작업생산성을 높일 수 있다.
또한, IR필터가 구비된 렌즈배럴을 하우징으로부터 분리하여 외부노출되는 이미지 센서의 이미지 결상영역에 혼합된 이물을 간편하게 제거할 수 있기 때문에 이물의 혼입에 의한 화상불량을 방지하여 우수한 품질의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 세라믹 기판의 외부면에 구비된 외부접속단자를 메인기판의 소켓에 직접연결할 수 있기 때문에, 종래와 같이 콘넥터와 같은 부품을 삭제하여 제조원가를 절감하고 패키기의 부피를 줄일 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 렌즈를 내장하고, 하부단에 IR필터를 구비하는 렌즈배럴 ;
    상기 렌즈배럴이 내부공에 광축방향으로 이동가능하게 조립되는 하우징 ;
    상기 하우징의 하부단이 탑재되고 상기 렌즈와 대응하는 상부면에 원도우가 개구형성된 세라믹 기판 ; 및
    상기 원도우를 통해 이미지 센싱영역이 외부노출되도록 상기 세라믹 기판의 하부에 전기적으로 연결되는 이미지센서 ;를 포함하고,
    상기 세라믹 기판은 하부면에 상기 이미지 센서를 내부수용할 수 있도록 센서수용부를 구비하고, 상기 센서수용부에는 상기 이미지 센서의 스터드 범프와 대응접속되도록 접속단자를 구비하며, 상기 세라믹 기판의 외부면에는 복수개의 외부접속단자를 구비함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 기판은 상부면에 적어도 하나이상의 수동수자를 탑재함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 기판은 내부 세라믹층에 적어도 하나이상의 수동소자를 내장함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 기판의 상부면 외측테두리에는 상기 하우징의 하부단에 돌출형성된 위치결정용 보스와 결합되는 위치결정용 홈을 구비함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  6. 삭제
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