KR100795181B1

KR100795181B1 - 카메라 모듈 패키지 및 그 조립방법

Info

Publication number: KR100795181B1
Application number: KR1020060079706A
Authority: KR
Inventors: 박상현; 우정석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-01-16

Abstract

본 발명은 카메라 모듈 패키지 및 그 조립 방법에 관한 것이다.

본 발명의 카메라 모듈 패키지는, 연성인쇄회로기판의 동일 평면 상에 이미지센서와 IR 필터가 본딩 고정되고, 상기 이미지센서와 IR 필터 사이의 절첩 부위를 기준으로 상기 연성인쇄회로기판이 절첩된 이미지센서 모듈; 상기 이미지센서 모듈이 하부에 삽입 고정되는 하우징; 및 상기 하우징의 상부에 결합되며, 내부에 다수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴;을 포함하며, 카메라 모듈 패키지 자동화 공정의 연속성이 확보됨에 따라 조립 생산성이 향상되는 이점과, 상기 IR 필터 상면에 떨어진 이물에 대한 민감도 저하에 의한 이물 불량률을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이미지센서 모듈, 연성인쇄회로기판, 기판부, 절첩부, 연성부, 절첩선, 보강재, 이미지센서, IR 필터, 하우징, 배럴, 렌즈

Description

카메라 모듈 패키지 및 그 조립방법{Camera module pakage and assembly method thereof}

도 1은 종래 COF 방식의 카메라 모듈 조립 상태를 보인 조립 사시도.

도 2는 종래 COF 방식의 카메라 모듈을 일부 절단한 단면도.

도 3은 종래 카메라 모듈 패키지의 조립 순서가 도시된 공정 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 조립 과정이 도시된 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110. 이미지센서 모듈 111. 연성인쇄회로기판

112. 기판부 113. 절첩부

114. 연성부 115. 절첩선

116. 보강재 117. 이미지센서

118. IR 필터 120. 하우징

130. 배럴 L. 렌즈

본 발명은 카메라 모듈 패키지 및 그 조립 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 플립 칩 본딩 방식에 의해서 하우징 하부에 장착되는 이미지센서 모듈이 인쇄회로기판의 절첩에 의해서 제작됨으로써, 이물에 대한 영향을 줄이고 패키지 제작 공정의 연속성에 의해 조립 생산성이 향상될 수 있도록 한 카메라 모듈 패키지 및 그 조립 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 카메라 모듈(CCM:Compact Camera Module)은 소형으로써 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는 바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형의 카메라 모듈이 장착된 다기능 복합 기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다.

이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이된다.

통상의 카메라 모듈은 대표적으로 COB(Chip On Board), COF(Chip On Flexible) 등의 방식으로 제작되는 바, 아래 도시된 도면을 참조하여 그 간략한 구 조를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 COF 방식의 카메라 모듈 조립 상태를 보인 조립 사시도이고, 도 2는 종래 COF 방식의 카메라 모듈을 일부 절단한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 카메라 모듈(1)은 렌즈를 통해 들어온 영상신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서(3)가 저면에 지지되는 하우징(2)과, 상기 이미지센서(3)에 피사체의 영상신호를 모아주는 렌즈군(4)과, 상기 렌즈군(4)이 내부에 다단 적층되는 배럴(5)의 순차적인 결합에 의해서 구성된다.

이때, 상기 하우징(2)의 하부에는 CCD 또는 CMOS로 이루어진 이미지센서(3)를 구동하기 위한 전기 부품인 콘덴서(condensor)와 저항(resistance)의 칩 부품이 부착된 실장용 기판(FPCB)(6)이 전기적으로 결합된다.

이와 같이 구성된 종래의 카메라 모듈(1)은, 인쇄회로기판(FPCB, 6)에 다수의 회로 부품이 실장된 상태에서 기판(6)과 이미지센서(3) 사이에 이방전도성필름(ACF:Anisotropic Conductive Flim)(8)을 삽입하고 열과 압력을 가하여 통전되도록 접착 고정하고, 그 반대면에 IR 필터(7)를 부착한다.

또한, 다수의 렌즈군(4)이 내장된 배럴(5)과 하우징(2)이 나사 결합에 의해서 가결합시킨 상태에서 전술한 바와같이, 기 조립된 실장용 기판(6)이 하우징의 저면에 별도의 접착제에 의해서 접착 고정된다.

한편, 상기 이미지센서(3)가 부착된 실장용 기판(6)과 배럴(5)이 결합된 하우징(2)의 접착 고정 후에 상기 배럴(5)의 전방에 피사체(해상도 챠트)를 일정한 거리로 하여 초점 조정이 이루어지게 되는 데, 상기 카메라 모듈(1)의 초점 조정은 하우징(2)에 나사 결합된 배럴(5)의 회전에 의한 수직 이송량이 조절됨에 따라 렌즈군(4)과 이미지센서(3)간의 초점 조정이 이루어지게 된다.

이때, 상기 피사체의 거리는 대략 50㎝에서 무한대의 거리를 두고 초점 조정이 이루어지게 되며, 최종적인 초점이 조정된 후에는 하우징(2)과 배럴(5) 사이에 접착제를 주입하여 초점이 맞춰진 상태로 접착 고정된다.

이와 같은 구조의 종래 카메라 모듈의 조립 과정을 아래 도시된 도 3에 의거하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 종래 카메라 모듈 패키지의 조립 순서가 도시된 공정 단면도로서, 도시된 바와 같이 먼저, 중앙부에 수광영역(6a)이 천공된 연성인쇄회로기판(6)의 기판부 일면에 보강재(9)가 부착되고, 상기 기판부의 타면에 이미지센서(3)가 본딩 고정되며, 상기 이미지센서(3) 부착면의 반대면에 IR 필터(7)가 밀착 결합되어 이미지센서 모듈(10)이 완성된다.

상기 이미지센서 모듈(10)은 IR 필터(7)와 이미지센서(3)가 연성인쇄회로기판(6)의 기판부 상, 하부에 본딩 고정된 상태로 상단부에 렌즈배럴(5)이 결합된 하우징(2) 하부에 삽입 고정되며, 하우징(2) 내주면과 이미지센서 모듈(10) 측면에 도포되는 접착제에 의해 본딩 결합되어 카메라 모듈의 조립이 완료된다.

이와 같은 방식으로 조립되는 카메라 모듈 패키지는 이미지센서(3)와 IR 필터(7)를 연성인쇄회로기판(6)의 기판부 양면에 각각 본딩 고정시켜야 하기 때문에 이미지센서 모듈(10) 조립 공정 중 연성인쇄회로기판(6)을 뒤집어야 함에 따라 공정의 연속성이 중단됨에 의한 제품의 생산성과 작업 효율이 현저히 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(6)의 기판부 상, 하면에 접착 고정된 IR 필터(7)와 이미지센서(3)의 간격이 비교적 가깝기 때문에 상기 IR 필터(7) 상면으로 떨어지는 이물에 대한 영향이 커질 수 밖에 없어 이물에 의한 불량률이 증가되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 연성인쇄회로기판의 동일 평면 상에 나란하게 이미지센서와 IR 필터가 부착되고, 상기 연성인쇄회로기판이 "ㄷ"자 형태로 절첩됨에 의해서 상기 IR 필터와 이미지센서가 기판의 상, 하부에 위치하도록 한 이미지센서 모듈이 배럴이 장착된 하우징 하부에 밀착 결합된 카메라 모듈 패키지 및 그 조립방법이 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 인쇄회로기판의 동일 평면 상에 이미지센서와 IR 필터가 본딩 고정되고, 상기 IR 필터의 반대면에 부착된 보강재를 중심으로 상기 인쇄회로기판이 절첩된 이미지센서 모듈과, 상기 이미지센서 모듈이 하부에 삽입 고 정되는 하우징과, 상기 하우징의 상부에 결합되는 렌즈배럴을 포함하는 카메라 모듈로 구성된다.

상기 이미지센서 모듈은 "ㄷ" 자 형태로 절첩된 연성인쇄회로기판의 상면과 하면에 각각 IR 필터와 이미지센서가 접착 고정된 형태로 구성된다.

상기 연성인쇄회로기판은 이미지센서와 IR 필터가 나란히 밀착 결합되는 기판부와 절첩부로 구성되며, 상기 기판부의 일측으로 단부측에 커넥터가 연결되는 연성부가 연장 형성된다.

상기 연성인쇄회로기판에 부착되는 이미지센서는 상기 IR 필터와 동일 평면 상에 플립 칩 본딩 방식에 의해서 밀착 고정되며, 상기 연성인쇄회로기판의 기판부에 형성된 회로 패턴과 전기적으로 연결된다.

상기 IR 필터와 이미지센서가 나란하게 부착 고정된 연성인쇄회로기판은 IR 필터와 이미지센서의 사이에 형성된 절첩선을 기준으로 접히면서 앞서 설명된 바와 같은 보강재가 접혀진 기판 사이에 개재되어 그 상면과 하면에 각각 IR 필터와 이미지센서가 장착된 형태의 이미지센서 모듈로 구성된다.

한편, 본 발명의 다른 목적은 중앙부에 수광 영역이 천공된 연성인쇄회로기판의 절첩부의 하면에 보강재가 부착되는 단계와, 상기 연성인쇄회로기판의 기판부 상면에 이미지센서가 접착 고정되는 단계와, 상기 이미지센서가 부착된 기판부의 상면과 동일 평면을 이루는 절첩부 상면에 IR 필터가 접착 고정되는 단계와, 상기 연성인쇄회로기판의 기판부와 절첩부 사이의 절첩선을 기준으로 상기 보강재의 저 면과 기판부의 저면이 접하도록 절첩되어 이미지센서 모듈이 제작되는 단계와, 상기 이미지센서 모듈이 상단부에 렌즈배럴이 결합된 하우징 저면에 삽입 고정되는 단계를 포함하는 카메라 모듈 패키지의 조립 방법이 제공됨에 있다.

이때, 상기 절첩부에 부착되는 보강재도 중앙부에 수광 영역이 천공되어야 한다.

본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지 및 그 조립 방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

카메라 모듈 패키지

먼저, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈 패키지(100)는 이미지센서(117)와 IR 필터(118)가 연성인쇄회로기판(111)의 동일 평면에 접착 고정된 상태에서 "ㄷ" 자 형태로 절첩된 이미지센서 모듈(110)과, 상기 이미지센서 모듈(110)이 하부에 삽입 고정되는 하우징(120) 및 상기 하우징(120)의 상부에 장착되는 렌즈배럴(130)로 구성된다.

상기 이미지센서 모듈(110)은 연성인쇄회로기판(111)의 기판부(112)와 상기 기판부(112)의 일측으로 연장된 절첩부(113)에 각각 이미지센서(117)와 IR 필터(118)가 본딩 고정된다.

또한, 상기 연성인쇄회로기판(111)은 기판부(112)와 절첩부(113) 사이에 보강재(116)이 개재된 상태로 절첩되어 상기 절첩부(113) 상면과 기판부(112) 하면에 IR 필터(118) 및 이미지센서(117)가 위치하도록 한다.

상기 보강재(116)은 상기 연성인쇄회로기판(111)의 기판부(112)와 절첩부(113)에 형성된 수광영역(112a)(113a)과 동일한 형상과 크기의 관통공(116a)이 구비된다.

이때, 상기 연성인쇄회로기판(111)의 기판부(112)와 절첩부(113)는 그 사이에 보강재(116)가 개재된 상태로 "ㄷ"자 형태로 절첩되며, 상기 기판부(112)와 절첩부(113)는 각각 중앙부에 동일한 형태의 수광영역(112a)(113a)이 천공되어 상기 IR 필터(118)를 통해 적외선이 차단된 입사광이 이미지센서(117)의 수광부에 집광될 수 있도록 한다.

한편, 상기 인쇄회로기판(111)의 기판부(112) 일측에서 절첩된 절첩부(113)의 상면에 IR 필터(118)가 본딩 고정되고, 상기 기판부(112) 하면에 이미지센서(117)가 본딩 고정된 상태의 이미지센서 모듈(110)은 하우징(120) 하부에 삽입되어 그 측면의 접착제 도포에 의해서 밀착 결합된다.

그리고, 상기 하우징(120)의 상단부에는 다수의 렌즈(L)가 내부에 적층 결합된 렌즈배럴(130)이 나사 결합됨에 따라 상기 렌즈배럴(130) 내의 렌즈(L)와 상기 이미지센서 모듈(110)에 장착된 이미지센서(117)와의 간격 조절에 의해서 초점 조정이 이루어진다.

이와 같은 기술적 구성을 가지는 본 발명의 카메라 모듈 패키지(100)는 상기 이미지센서 모듈(110)에 장착된 이미지센서(117)와 IR 필터(118)의 사이 간격이 종래에 비해 다소 넓어짐에 따라 상기 IR 필터(118) 상면의 이물에 대한 이미지센서(117)의 민감도를 감소시켜 이물 불량률이 저하될 수 있는 작용효과가 발휘될 수 있다.

카메라 모듈 패키지 조립방법

한편, 도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 조립 과정이 도시된 사시도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 카메라 모듈 패키지 조립방법은 먼저, 중앙부에 수광영역(112a)이 천공된 기판부(112)의 일측으로 연장되고, 상기 기판부(112)와 동일한 형태와 크기의 수광영역(113a)이 천공된 절첩부(113)의 하면에 보강재(116)가 부착된다.

이때, 상기 연성인쇄회로기판(111)은 이미지센서(117)가 실장되는 기판부(112) 일측으로 절첩부(113)가 연장 형성되고, 상기 기판부(112)의 타측으로 단부측에 커넥터(도면 미도시)가 연결되는 연성부(114)가 연장 형성되며, 상기 기판부(112)와 절첩부(113) 사이에 절첩선(115)이 구비된 구조이다.

다음, 상기 기판부(112)의 상면에 수광부가 구비된 이미지센서(117)가 본딩 고정되고, 상기 기판부(112)의 일측으로 연장된 절첩부(113)의 상면, 즉 상기 보강재(116)의 부착면 반대면에 상기 이미지센서(117)와 나란하게 IR 필터(118)가 접착 고정된다.

여기서, 상기 이미지센서(117)는 비교적 얇은 두께의 기판부(112)에 직접 안 착되어 본딩 고정되기 때문에 밀착력을 좋게 하여 접착 신뢰도를 증가시킬 수 있다. 특히, 초음파 본딩의 경우 그 접착 효율이 탁월하다.

또한, 상기 이미지센서(117)와 IR 필터(118)가 각각 기판부(112)와 절첩부(113)의 상면에 나란하게 접합 고정됨에 따라 이미지센서 모듈(110)을 제작하기 위한 자동화 공정의 연속성을 도모할 수 있다.

그리고, 상기 연성인쇄회로기판(111)에 부착되는 이미지센서(117)는 상기 IR 필터(118)와 동일 평면 상에 플립 칩 본딩 방식에 의해서 밀착 고정되며, 상기 연성인쇄회로기판(111)의 기판부(112)에 형성된 회로 패턴과 전기적으로 연결된다.

다음으로, 도 5e에 도시된 바와 같이 상기 연성인쇄회로기판(111)을 뒤집은 상태에서 상기 기판부(112)와 절첩부(113) 사이에 형성된 절첩선(115)을 기준으로 상기 절첩부(113)를 절곡시켜 상기 기판부(112)의 저면에 보강재(116)의 대응면이 밀착되도록 함으로써, 상기 기판부(112)와 절첩부(113)가 "ㄷ"자 형태로 절첩되어 도 5f와 같은 이미지센서 모듈(110)이 제작된다.

한편, 상기와 같이 조립된 이미지센서 모듈(110)은 하단부가 개방된 하우징(120)의 하부측에 삽입되어 상기 하우징(120) 내주면과 이미지센서 모듈(110) 측면 사이에 도포되는 접착제에 의해서 고정된다.

그리고, 상기 하우징(120)의 상부에 렌즈배럴(130)이 나사 결합됨에 의해서 도 5h와 같은 최종적인 카메라 모듈 패키지(100)의 조립이 완료된다.

이때, 상기 배럴(130)의 상, 하 높이 조절에 의해서 배럴(130) 내의 렌즈(L)와 하우징(120) 하부의 이미지센서(117) 간의 간격 조정에 의한 초점 조정이 수행 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈 패키지 및 그 조립방법은 연성인쇄회로기판의 기판부 일측으로 연장된 절첩부의 상면에 나란하게 이미지센서와 IR 필터가 부착되고, 상기 기판부와 절첩부가 보강재가 개재된 상태로 절첩됨에 의해서 상기 IR 필터와 이미지센서가 연성인쇄회로기판의 상, 하부에 위치하도록 한 이미지센서 모듈에 의해서 카메라 모듈 패키지가 조립되로록 함으로써, 카메라 모듈 패키지 자동화 공정의 연속성이 확보됨에 따라 조립 생산성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 하우징 하부에 결합되는 이미지센서 모듈에 본딩 고정된 이미지센서와 IR 필터의 간격이 보강재와 절첩부의 두께만큼 멀어지게 됨으로써, 상기 IR 필터 상면에 떨어진 이물에 대한 민감도 저하에 의한 이물 불량률을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

연성인쇄회로기판의 동일 평면 상에 이미지센서와 IR 필터가 본딩 고정되고, 상기 이미지센서와 IR 필터 사이의 절첩 부위를 기준으로 상기 연성인쇄회로기판이 절첩된 이미지센서 모듈;

상기 이미지센서 모듈이 하부에 삽입 고정되는 하우징; 및

상기 하우징의 상부에 결합되며, 내부에 다수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴;

을 포함하는 카메라 모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 연성인쇄회로기판은, 이미지센서가 본딩 고정되는 기판부와, 상기 기판부의 일측으로 연장된 절첩부와, 상기 기판부의 타측으로 연장되어 일단부에 커넥터가 연결되는 연성부로 구성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제2항에 있어서,

상기 연성인쇄회로기판은, 상기 기판부와 절첩부 사이에 절첩선이 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제2항에 있어서,

상기 연성인쇄회로기판의 절첩부는, 상기 절첩부의 상면에 IR 필터가 본딩 결합되고, 그 반대면에 보강재가 부착되어 상기 보강재가 개재된 상태로 상기 기판부의 상면에 절첩되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제4항에 있어서,

상기 기판부와 절첩부는 "ㄷ" 자 형태로 절첩되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제4항에 있어서,

상기 보강재는, 그 저면이 밀착 결합되는 절첩부와 동일한 형태와 크기의 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
중앙부에 수광 영역이 천공된 연성인쇄회로기판의 절첩부 하면에 보강재가 부착되는 단계;

상기 연성인쇄회로기판의 기판부 상면에 이미지센서가 접착 고정되는 단계;

상기 이미지센서가 부착된 기판부의 상면과 동일 평면을 이루도록 일측으로 연장된 절첩부 상면에 IR 필터가 접착 고정되는 단계

상기 연성인쇄회로기판의 기판부와 절첩부가 그 사이의 절첩선을 기준으로 상기 보강재의 저면과 기판부의 저면이 접하도록 절첩되어 이미지센서 모듈이 제작되는 단계;

상기 이미지센서 모듈이 상단부에 렌즈배럴이 결합된 하우징 저면에 삽입 고정되는 단계;

를 포함하는 카메라 모듈 패키지의 조립방법.
제7항에 있어서,

상기 연성인쇄회로기판은, 이미지센서가 본딩 고정되는 기판부와, 상기 기판부의 일측으로 연장된 절첩부와, 상기 기판부의 타측으로 연장되어 일단부에 커넥터가 연결되는 연성부로 구성되고, 상기 기판부와 절첩부 사이에 절첩선이 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지의 조립방법
제8항에 있어서,

상기 기판부와 절첩부는 "ㄷ" 자 형태로 절첩되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지의 조립방법.