KR100770690B1

KR100770690B1 - 카메라모듈 패키지

Info

Publication number: KR100770690B1
Application number: KR1020060024116A
Authority: KR
Inventors: 조재섭; 김정진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-10-29
Also published as: US20070217786A1; KR20070093768A; JP4372143B2; JP2008135814A; US7664390B2

Abstract

본 발명은 카메라 모듈 패키지에 관한 것으로, 이미지센서 모듈의 높이를 감소시켜 초슬림화를 도모할 목적으로 이미지센서의 두께를 작게 하는 경우에도 낙하 테스트 등과 같은 신뢰성 평가에서 이미지센서 자체에 가해지는 응력으로 인하여 칩이 파손되는 신뢰성 불량 현상을 방지할 수 있는 카메라모듈 패키지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 카메라모듈 패키지는, 렌즈부가 내부에 장착된 하우징; 상기 하우징의 렌즈부를 통과한 광 투과용 윈도우가 형성된 회로기판; 상기 회로기판의 하면에 플립칩 본딩된 이미지센서; 및 상기 회로기판의 상면에 부착되고, 그 측면이 상기 하우징의 내주면과 결합하는 결합가이드로서의 역할을 하는 충격흡수부재를 포함하여 구성된다.

카메라 모듈 패키지, 이미지센서 모듈, COF, 하우징, 충격흡수부재

Description

카메라모듈 패키지{CAMERA MODULE PACKAGE}

도 1은 종래의 COF 패키징 방식에 따른 카메라모듈의 정면도.

도 2는 본 발명에 의한 이미지센서 모듈의 정면도.

도 3a 및 도 3b 각각은 상기 이미지센서 모듈을 포함하는 카메라 모듈 패키지의 정면도.

도 4는 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지의 분해 사시도.

도 5는 충격흡수부재의 형상에 대한 다양한 실시예를 나타내는 도면.

도 6은 충격흡수부재의 상대적 크기에 대한 다양한 실시예를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 카메라 모듈 패키지의 공정별 단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10 : 렌즈배럴(Barrel) 20 : 하우징(Housing)

30 : 이미지센서 모듈 31 : FPCB(Flexible Printed Circuit Board)

32 : 윈도우 33 : 이미지센서(Image sensor)

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

40 : 적외선 차단용 필터(IR cut filter)

50 : 충격흡수부재 51 : 공간부

52 : 캐비티(Cavity)

본 발명은 디지털 카메라, 모바일 기기 또는 각종 감시장치 등에 사용되는 이미지센서 모듈을 포함하는 카메라모듈 패키지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초박형 이미지센서를 사용하는 경우에도 양호한 낙하 신뢰성 평가결과가 획득될 수 있는 초소형 카메라모듈 패키지에 관한 것이다.

최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전에 의하여 데이터 통신 속도의 향상이나 데이터 통신량의 확대가 실현되고, 휴대전화나 노트북 등의 모바일계의 전자기기에는 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.

한편, 최근 모바일용 단말기의 소형화 추세로 인하여 부품 크기를 줄이는 것이 최근 업계의 당면 과제로 대두되고 있다. 이를 토대로 지난 수년간 이동통신 기술과 전자부품의 기술을 지속적으로 변화시켰으며, 이제는 소형화와 더불어 초박막화, 고집적화 기술이 접목되고 있다. 특히 현재 모바일용 단말기 중 카메라 폰 을 채용하는 휴대폰의 개발 방향이 소형화, 슬림화됨에 따라 카메라모듈 패키지 또한 소형화 및 슬림화가 요구되고 있다.

이러한 카메라모듈 패키지의 높이를 좌우하는 요소는 이미지센서 상면으로부터 렌즈 상면까지의 높이, 이미지센서 상면으로부터 이미지센서 모듈 하면까지의 두께이다. 이미지센서 상면으로부터 렌즈 상면까지의 높이는 적용 센서 및 렌즈 설계에 의해 좌우되며, 이미지센서 상면으로부터 이미지센서 모듈 하면까지의 두께는 조립 공정시 적용되는 패키징 방식에 의해 크게 좌우된다.

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.

COB 패키징 방식은 기존의 반도체 생산라인과 유사한 공정으로 다른 패키징 방식에 비해 생산성이 높지만, 와이어를 빼내어 아래의 인쇄회로기판에 연결해야 하기 때문에 추가적인 공정이 필요하여, 전체 모듈 사이즈의 크기가 커지며 처리해야 하는 회로수에 제한을 받는 단점이 있다. 또한 이미지센서 모듈 높이 측면에서도 이미지센서의 상면으로부터 하면까지의 높이에 해당하는 센서 두께에 와이어 본딩되는 인쇄회로기판의 두께가 포함되어 슬림화 요구에 부응하기가 곤란하다.

이에 비하여, 외부 돌출 접합부를 가진 범프를 기초로 한 COF 방식은, COB 방식에 비하여 무엇보다 와이어를 부착할 공간이 필요하지 않으므로 패키지 면적이 줄어들고, 이미지센서 하면에 외부회로기판이 없어 이미지센서 모듈 높이를 낮출 수가 있어 경박 단소화가 가능하다는 장점이 있다. 그리고 얇은 필름(film)이나 연성 인쇄회로기판(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 패키징 방식은 소형화와 더불어 저항의 절감으로 인한 신호의 고속처리, 고밀도, 다핀화 추세에도 부응한다.

그러면, 이하 첨부도면을 참조하여 COF 방식을 이용한 종래의 카메라모듈 패키지에 대해 설명하고 그 문제점에 대해 알아보기로 한다.

도 1는 종래의 COF 패키징 방식에 따른 카메라모듈의 정면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, COF 패키징 방식은, 먼저 렌즈부를 통과한 광이 통과할 수 있는 윈도우를 구비한 FPCB(300)의 일면(하면)에 이미지센서를 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 렌즈부(100)를 포함하는 하우징(200)의 하부 개방부의 내주면이 서로 밀착되도록 하여 결합 및 접착한다.

이러한 COF 패키징 방식에 사용되는 이미지센서의 두께는 일반적으로 약 675 ㎛ 정도이며, 최근에는 반도체 기술의 발달과 함께 약 200 ㎛ 정도의 높이를 갖는 초슬림 이미지센서가 사용되고 있다. 그러나 이미지센서 모듈의 높이를 감소시켜 초슬림화를 달성하기 위하여 이미지센서의 두께를 아주 낮출 경우에는 낙하 테스트 등과 같은 신뢰성 평가에서 이미지센서 자체에 가해지는 응력(stress)으로 인하여 칩 파손 등과 같은 신뢰성 불량 현상이 발생한다.

한편, 카메라모듈 패키지의 내구성과 관련하여, 일본공개공보 제2001-128072호 및 한국공개공보 제2003-003887호 등에는 FPCB에 이미지센서를 플립칩 본딩하는 경우에 인쇄회로기판에 보강부재를 접착제 등으로 접합하여 기판의 강도를 확보하고자 하는 내용이 개시되어 있다.

그러나, 상기 공개공보에 개시된 종래기술은 인쇄회로기판 자체의 강도를 확보하기 위한 것으로서 플립칩 본딩된 이미지센서가 외부로 직접 노출되어 있어 칩 파손 등과 같은 신뢰성의 문제가 여전히 잔존한다.

나아가, 일반적인 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.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 이미지센서 모듈의 높이를 감소시켜 초슬림화를 달성하기 위하여 이미지센서의 두께를 작게 할 경우에도 낙하 테스트 등과 같은 신뢰성 평가에서 이미지센서 자체에 가해 지는 응력으로 인하여 칩이 파손되는 신뢰성 불량 현상을 방지할 수 있는 카메라모듈 패키지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 카메라모듈 패키지는, 렌즈부가 내부에 장착된 하우징; 상기 하우징의 렌즈부를 통과한 광 투과용 윈도우가 형성된 회로기판; 상기 회로기판의 하면에 플립칩 본딩된 이미지센서; 및 상기 회로기판의 상면에 부착되고, 그 측면이 상기 하우징의 내주면과 결합하는 결합가이드로서의 역할을 하는 충격흡수부재를 포함한다. 즉, 상기 충격흡수부재의 측면과 상기 하우징의 내주면이 결합계면(connecting interface)을 형성하도록 결합되므로, 낙하 테스트 등과 같은 외부 충격 발생시 그 충격을 상기 충격흡수부재가 직접 흡수 또는 완충하여 초박막의 이미지센서를 보호하는 역할을 한다.

여기서, 상기 충격흡수부재의 외주면은 상기 이미지센서 외주면의 크기보다 큰 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 충격흡수부재의 외주면이 상기 이미지센서 외주면의 크기보다 커서 하우징과의 결합시 상기 이미지센서가 하우징에 접촉되지 않도록 하여 상기 하우징에 가해지는 외부 충격이 상기 이미지센서로 전달되지 못하게 된다.

또한, 상기 하우징과 상기 회로기판에 본딩된 이미지센서와의 사이에 밀봉재가 충진된 것을 특징으로 한다. 이로 인하여 외부 환경으로부터 이미지센서 수광면을 보호할 수 있다.

그리고, 상기 충격흡수부재의 외주면은 상기 이미지센서 외주면의 크기와 동일한 크기를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 이미지센서 크기에 대응하는 크기로 이미지센서 모듈을 만들 수 있으며, 이로 인하여 칩스케일 급의 초소형 패키지의 제조가 가능하다. 또한, 실질적으로 이미지센서의 외주면이 결합 가이드로서의 역할도 하게 되어 패키징 공정시 발생하는 광축 틸팅, 로테이팅 등의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 하우징의 저면은, 상기 회로기판에 본딩된 이미지센서의 저면과 동일한 높이로 형성된 것을 특징으로 한다. 이로 인하여, 이미지센서의 측면부를 보호함과 동시에 전체 패키지의 높이를 감소시킬 수 있다.

그리고, 상기 하우징의 저면은, 상기 회로기판에 본딩된 이미지센서의 저면보다 하방향으로 더 돌출된 것을 특징으로 한다. 따라서, 낙하 테스트시 이미지센서에 직접적인 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 윈도우에 대응하는 크기 및 형상으로 형성된 적외선 차단용 필터가, 상기 회로기판 상면에 부착되거나, 또는, 상기 충격흡수부재의 상면에 적외선 차단용 필터가 부착된 것을 특징으로 한다. 따라서, 종래기술과는 달리 적외선 차단용 필터가 하우징과의 결합시 사용되는 결합가이드 역할을 더 이상 수행하지 않으므로 상기 필터 배치에 대한 설계 자유도가 높아진다.

아울러, 상기 충격흡수부재의 상면에 적외선 차단용 필터를 안착하기 위한 캐비티가 형성되어, 상기 캐비티 내부에 상기 충격흡수부재가 부착된 것을 특징으로 한다. 이러한 캐비티의 구성은, 최근 모바일용 단말기가 고화소로 개발됨에 따 라 렌즈 초점 거리가 짧아짐에 의하여 이러한 렌즈 초점 거리를 확보하기 위함이다.

또한, 상기 회로기판은 양면 연성 회로기판이며, 상기 양면 연성 회로기판의 상면에 수동소자가 실장되고, 상기 충격흡수부재에는 수동소자 위치에 대응하는 공간부가 형성된 것이 바람직하다. 즉, 충격흡수로 인한 신뢰성을 향상시킴과 동시에 양면 연성 회로기판의 하우징 내부를 향하는 면에 각종 전자부품을 실장할 수 있어 회로기판의 소형화를 달성할 수 있다.

한편, 상기 충격흡수부재는 세라믹 재질로 형성된 것이 바람직하다. 이는 충격흡수부재의 제조공정에 있어서 다이싱(dicing) 공정에 의하여 진행되므로 합성수지나 금속 재질에 비하여 정밀도의 오차 또는 버(bur) 발생을 방지할 수 있다.

또한, 상기 충격흡수부재는 합성수지 재질로 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 충격흡수부재가 합성수지 재질로 형성될 경우, 서로 접합되는 기판이나 하우징과 동종의 재질이므로 접합력을 강화시킬 수 있다.

아울러, 상기 충격흡수부재는 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 충격흡수부재가 금속 재질로 형성될 경우, 방열판으로서의 역할을 할 뿐만 아니라 그 강도 측면에서 유리하게 된다.

그리고, 상기 충격흡수부재의 외주면은, 상기 하우징에 결합할 때 결합가이드 역할을 하기 위하여 상기 하우징의 하부 개방구의 내주면과 대응하는 형상 및 크기로 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서, 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합을 더욱 견고하게 할 수 있다.

아울러, 상기 이미지센서는 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이로 인하여 카메라 모듈의 전체 높이를 낮출 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 관련도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

카메라 모듈 패키지

도 2는 본 발명에 의한 이미지센서 모듈의 정면도이며 도 3a 및 도 3b 각각은 상기 이미지센서 모듈을 포함하는 카메라 모듈 패키지의 정면도이다. 또한 도 4는 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지의 분해 사시도이다. 그리고, 도 5는 충격흡수부재의 형상에 대한 다양한 실시예를 나타내고, 도 6은 충격흡수부재의 상대적 크기에 대한 다양한 실시예를 나타낸다.

본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지에 있어서, 복수의 렌즈가 하우징 내부에 직접 장착될 수도 있으며(일체형), 또는 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴이 하우징과 결합할 수도 있다(분리형). 다만 설명의 편의상 이하에서는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴이 하우징과 결합하는 경우(분리형)에 대하여 설명하도록 한다.

렌즈배럴(10)은, 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 집광 렌즈를 통과하는 빛의 통로를 규정하고, 집광렌즈는 어퍼처를 통과한 빛을 후술하는 이미지센서 소자의 수광부에 수광하도록 한다. 또한 상기 렌즈배럴(10)의 상면에는 IR 코팅된 유리(IR coating glass)가 접착될 수 있다.

하우징(20)은 상부 및 하부 개방구가 형성되어 있으며, 상기 상부 개방구에서 상기 렌즈배럴(10)과 결합하며 상기 하부 개방구에서 후술하는 고정용브라켓(50) 및 이미지센서 모듈(30) 결합체와 결합한다. 그리고, 상기 하우징(20)의 내부에 적외선 차단용 필터(IR cut filter)를 장착할 수 있으며 또는 상기 적외선 차단용 필터를 이미지센서 모듈의 회로기판 상면에 부착하거나 충격흡수부재(50)의 상면에 부착할 수도 있다.

한편, 상기 하우징의 저면은, 도 3a에 도시된 바와 같이 회로기판에 본딩된 이미지센서의 저면과 동일한 높이로 형성되거나, 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 회로기판에 본딩된 이미지센서의 저면보다 하방향으로 더 돌출되도록 형성될 수 있다.

여기서, 도 3a에서와 같이 하우징의 저면과 이미지센서의 저면이 동일한 높이로 형성될 경우에는 이미지센서의 측면부 보호 효과 이외에 전체 패키지의 높이를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

그리고, 도 3b에서와 같이 하우징의 저면이 이미지센서의 저면보다 하방향으로 더 돌출되도록 형성된 경우에는, 낙하 테스트시 이미지센서에 직접적인 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이미지센서 모듈(30)은 상기 하우징(20)의 하부 개구부에 결합된다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 이미지센서 모듈(30)은, 렌즈부를 통과한 광이 통과될 수 있는 윈도우(32)를 구비한 FPCB(31)와, 상기 윈도우(32)을 통과한 광을 수광하고 처리하기 위하여 상기 FPCB(31)에 부착되는 이미지센서(33), 및 상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면(하면)의 반대면(상면)에 부착된 충격흡수부재(50)를 포함한다. 한편, 상기 FPCB(31)의 일단은 커넥터(미도시)와 연결된다.

상기 FPCB(31)의 일례로서 가요성(flexibility)을 갖는 폴리이미드(polyimide) 등의 수지기판이 사용될 수 있다. 후술하겠지만, FPCB(31)로 양면 연성 인쇄회로기판(two-layered FPCB)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 실질적으로 동일한 크기로 형성되어 상기 FPCB(31)의 일면(하면)에 부착되며, 렌즈부(10)의 집광렌즈로부터 받아들여진 빛을 수광하고 광전 변환을 행하는 수광부(pixel area)와, 상기 수광부에 의하여 발생한 신호를 화상 데이터로서 송신하는 등의 신호처리부(ISP)로 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 패키징을 위한 플립칩 방식으로 부착할 경우, 전극 패드 외관에 돌출시킨 범프와 이방성 전도성 필름(ACF: Anisotropic Condunctive Film) 또는 비전도성 페이스트(NCP: Non-Conductive Paste) 또는 비전도성 필름(NCF: Non-Conductive Film)을 사 용할 수 있다. 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, 본 발명에 적용될 수 있는 이미지센서의 두께는 한정되는 것은 아니지만, 약 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는 초슬림 이미지센서가 사용되는 것이 더 바람직하다.

상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면(하면)의 반대면(상면)에 부착된 충격흡수부재(50)는, 외부 충격에 대한 흡수 또는 완충 역할과 함께 상기 충격흡수부재(50)의 측면이 상기 하우징의 내주면과 접촉하면서 결합하는 결합가이드로서의 역할을 한다. 즉, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 충격흡수부재(50)의 측면과 상기 하우징의 내주면이 결합계면(connecting interface)을 형성하도록 결합되므로, 낙하 테스트 등에서와 같이 외부 충격 발생시 그 충격을 상기 충격흡수부재(50)가 직접 흡수 또는 완충하여 초박막의 이미지센서를 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다.

충격흡수부재(50)의 재질에 있어서, 상기 충격흡수부재(50)는 세라믹과, 나일론 또는 폴리카보네이트 등과 같은 합성수지, 및 금속 재질로 이루어질 수 있다.

상기 충격흡수부재(50)가 합성수지 재질로 형성될 경우, 서로 접착제에 의하여 접합되는 기판이나 하우징과 동종의 재질이므로 접합력을 강화시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 충격흡수부재(50)가 금속 재질로 형성될 경우, 방열판으로서의 역할을 할 뿐만 아니라 그 강도 측면에서 유리한 이점이 있다. 특히 충격흡수부재(50)는 세라믹 재질로 형성된 것이 바람직한데, 이는 충격흡수부재(50)의 제조공정에 있어서 다이싱(dicing) 공정에 의하여 진행되므로 합성수지나 금속 재질에 비하여 정밀도의 오차 또는 버(bur) 발생을 방지할 수 있는 이점이 있기 때문이다.

충격흡수부재(50)의 형상에 있어서, 상기 충격흡수부재(50)의 외주면은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 하우징에 결합할 때 결합가이드 역할을 하기 위하여 상기 하우징의 하부 개방구의 내주면과 대응하는 형상 및 크기로 이루어진 것이 바람직하다. 이로 인하여, 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합을 더욱 견고하게 할 수 있는 이점이 있다. 물론 상기 충격흡수부재(50)는 그 중앙부를 통하여 상기 이미지센서로 광을 통과시킬 수 있는 공간이 구비되어야만 한다.

또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 충격흡수부재(50)의 상면에는 캐비티(52)(cavity)가 형성되어, 상기 캐비티(52) 내부에 적외선 차단용 필터가 안착 및 부착될 수 있다. 이러한 캐비티(52)의 구성은, 최근 모바일용 단말기가 고화소로 개발됨에 따라 렌즈 초점 거리가 짧아짐에 의하여 이러한 렌즈 초점 거리를 확보하기 위함이다.

아울러, 앞서 설명한 바와 같이 회로기판이 양면 연성 회로기판이어서 상기 양면 연성 인쇄회로기판의 상면(하우징의 내부 방향)에 수동소자가 실장될 경우에, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 충격흡수부재(50)에는 상기 수동소자 위치에 대응하는 위치가 천공된 공간부(51)가 형성된다. 이러한 충격흡수부재(50)의 공간부(51) 형상으로 인하여 적어도 하나 이상의 전자부품(34)이 하우징 내부에 포함되도 록 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 경박단소화된 패키지를 실현할 수 있다.

충격흡수부재(50)의 크기에 있어서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 충격흡수부재(50)의 외주면을 상기 이미지센서 외주면의 크기보다 크거나 또는 동일하도록 형성할 수 있다.

도 6a에서와 같이 만약 상기 충격흡수부재(50)의 외주면이 상기 이미지센서 외주면의 크기보다 클 경우에는, 하우징과의 결합시 상기 이미지센서가 하우징에 접촉되지 않게 되므로, 상기 하우징에 가해지는 외부 충격이 상기 이미지센서로 전달되지 못하게 되어 박막의 이미지센서를 보호할 수 있는 이점이 있다.

또한, 도 6b에서와 같이 만약 상기 충격흡수부재(50)의 외주면이 상기 이미지센서 외주면의 크기와 동일한 경우에는, 이미지센서 크기에 대응하는 크기로 이 미지센서 모듈을 만들 수 있으며, 이로 인하여 칩스케일 급의 초소형 패키지의 제조가 가능하다. 특히 이 경우에는, 실질적으로 이미지센서의 외주면이 하우징과의 결합시 결합 가이드로서의 역할도 수행하게 되어 일반적으로 패키징 공정시 발생할 수 있는 광축의 틸팅(tilting), 로테이팅(rotating) 등의 문제를 해결할 수 있다.

여기서, 외부 환경으로부터 이미지센서 수광면을 보호할 수 있도록, 상기 하우징과 상기 회로기판에 본딩된 이미지센서와의 사이에 밀봉재가 충진되는 것이 바람직하다.

한편, 적외선 차단용 필터는 상기 하우징 내부에 장착되거나, 상기 회로기판에 형성된 윈도우에 대응하는 크기 및 형상으로 형성되어 상기 회로기판 상면에 직접 부착될 수 있다.

또한, 상기 적외선 차단용 필터는 상기 충격흡수부재(50)의 상면에 부착될 수도 있는데, 이때, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 충격흡수부재(50)의 상면에 형성된 캐비티(52) 내부에 적외선 차단용 필터가 안착 및 부착될 수 있다. 이러한 캐비티(52)로 인하여, 최근 모바일용 단말기의 고화소로 인한 렌즈 초점 거리의 단축화 추세와 충격흡수부재(50)의 존재에도 불구하고 렌즈 초점 거리를 확보할 수 있는 이점이 있다.

이와 같이, 종래기술과는 달리 본 발명에 있어서의 적외선 차단용 필터는 하우징과의 결합시 결합가이드 역할을 더 이상 수행하지 않으므로 상기 필터 배치에 대한 설계 자유도가 높아지는 이점이 있다.

카메라 모듈 패키지의 제조방법

이하, 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지의 제조방법에 대하여 도 7을 참고로 하여 설명하도록 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈 패키지의 공정별 단면도를 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지는, 크게 인쇄회로기판에 이미지센서 및 전자부품 부착 단계와, 상기 이미지센서가 부착된 회로기판에 충격흡수부재(50)를 부착하는 단계, 상기 충격흡수부재(50)가 부착된 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합단계, 및 상기 이미지센서모듈-하우징 결합체의 밀봉단계로 나눌 수 있다.

먼저, 도 7 (a)에 도시된 바와 같이, 이미지센서 모듈 제조단계로서, 이미지센서 웨이퍼를 절단하여 소정 크기의 단위 이미지센서(33)를 준비한다. 이때 단위 이미지센서(33)의 절단공차는 양 폭방향으로 20㎛ 이하가 되도록 절단한다. 그 후, 상기 이미지센서(33)와 실질적으로 동일한 크기의 폭을 갖는 FPCB(31)를 준비한다. 상기 FPCB(31)에는 렌즈배럴(10)의 집광렌즈로부터 받아들여진 빛이 통과할 수 있도록 소정 크기의 윈도우(32)가 형성되어 있다. 그 다음, 상기 이미지센서(33)와 상기 FPCB(31)의 배면을, 접착수단을 개재한 상태에서 가압하여 부착하는데, 상기 FPCB(31)의 배면과 상기 이미지센서(33) 사이에 상기 접착수단으로서 이방성 전도성 필름(ACF), 비전도성 필름(NCF) 및 비전도성 페이스트(NCP)로 이루어진 그룹 중 어느 하나를 삽입한 후 압착하여 부착할 수 있다.

한편, 만약 하우징(20) 내부에 렌즈부(10)를 통과하는 입사광으로부터 적외 선을 차단하기 위한 적외선 차단용 필터가 장착되어 있지 않다면, 상기 완성된 이미지센서 모듈(30) 중 FPCB(31)의 배면의 반대면(상면)에 상기 윈도우(32)을 덮을 정도의 크기로 형성된 적외선 차단용 필터를 부착할 수도 있다. 또한, 상기 적외선 차단용 필터는 후술하는 충격흡수부재(50)의 부착단계 이후에 상기 충격흡수부재(50) 상에 부착할 수도 있다.

또한, 만약 상기 FPCB(31)로 양면 연성인쇄회로기판을 사용한다면, 이미지센서 모듈 중 FPCB(31) 상면 중 상기 윈도우(32)와 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, 도 7 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 이미지센서 모듈(30)의 FPCB(31) 상에 충격흡수부재(50)를 부착한다. 상기 충격흡수부재(50)가 정확한 위치에 안착될 수 있도록 상기 FPCB 면상에 인식마크를 적용할 수도 있다.

그 다음, 도 7 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 충격흡수부재(50)가 부착된 이미지센서 모듈(30)과 하우징(20)을 서로 결합한다. 여기서 상기 결합은, 상기 충격흡수부재(50)의 외주면을 하우징(20)과 결합시 결합가이드로 하여 수행된다.

마지막으로, 도 7 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(20)과 이미지센서 모듈(30)이 결합된 상태에서 상기 하우징(20)과 이미지센서 모듈(30)과의 사이에 형성된 공간을 밀봉한다.

여기서, 상기 밀봉단계는, 도 7 (d)에 도시된 바와 같이 페이스트 상태의 물질로서 봉지용 레진을 도포하는 것이 바람직하다.

한편, 이미지센서 모듈(30)과 하우징(20)을 조립할 때에, 미리 하우징(20)의 상부 개구부로부터 어퍼처, 집광렌즈 등이 조립되는 렌즈배럴(10)이 장착되어 있어도 좋고, 이미지센서 모듈(30)과 하우징(20)을 조립한 뒤에 렌즈배럴(10)을 장착하여도 상관없다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지에 의하면, 기존의 COF 패키징 방식에 의한 이미지센서 모듈과는 달리 이미지센서의 칩 두께를 기존 대비 3배 이상 감소시켜 전체 모듈의 두께를 줄이더라도 외부 충격에 대한 신 뢰성을 확보할 수 있는 효과를 창출하게 된다.

Claims

렌즈부가 내부에 장착된 하우징;

상기 하우징의 렌즈부를 통과한 광 투과용 윈도우가 형성된 회로기판;

상기 회로기판의 하면에 플립칩 본딩된 이미지센서; 및

상기 회로기판의 상면에 부착되고, 그 측면이 상기 하우징의 내주면과 결합하는 결합가이드로서의 역할을 하기 위하여 상기 하우징의 하부 개방구의 내주면과 대응하는 형상 및 크기로 이루어진 충격흡수부재;

를 포함하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 충격흡수부재의 외주면은 상기 이미지센서 외주면의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 하우징과 상기 회로기판에 본딩된 이미지센서와의 사이에 밀봉재가 충진된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 충격흡수부재의 외주면은 상기 이미지센서 외주면의 크기와 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 하우징의 저면은, 상기 회로기판에 본딩된 이미지센서의 저면과 동일한 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 하우징의 저면은, 상기 회로기판에 본딩된 이미지센서의 저면보다 하방향으로 더 돌출된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 윈도우에 대응하는 크기 및 형상으로 형성된 적외선 차단용 필터가, 상기 회로기판 상면에 부착된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 충격흡수부재의 상면에 적외선 차단용 필터가 부착된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제8항에 있어서,

상기 충격흡수부재의 상면에 적외선 차단용 필터를 안착하기 위한 캐비티가 형성되어, 상기 캐비티 내부에 상기 충격흡수부재가 부착된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 회로기판은 양면 연성 회로기판이며, 상기 양면 연성 회로기판의 상면에 수동소자가 실장되고, 상기 충격흡수부재에는 수동소자 위치에 대응하는 공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 충격흡수부재는 세라믹 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 충격흡수부재는 합성수지 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 충격흡수부재는 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
삭제
제1항에 있어서,

상기 이미지센서는 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라모 듈 패키지.