KR100808854B1 - 소형 촬상모듈 - Google Patents

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Abstract

본원발명에 의한 소형 촬상모듈은 렌즈 홀딩 배럴부를 갖는 케이스, 렌즈 홀딩 배럴부에 하우징된 광학계 부재, 배선패턴을 갖고 광학계 부재의 상측에 배치된 회로기판, 회로기판에 배치된 복수의 전극, 수용된 광학계 부재와 대향하는 측에 회로기판의 표면상에 장착된 촬상센서, 및 회로기판의 주변에 제공된 프레임 부재를 포함하고, 케이스는 센서 윈도우를 갖는 기판장착면을 포함하고, 회로기판은 케이스의 기판장착면에 부착되고, 프레임 부재는 회로기판에 장착된 촬상센서의 신호를 도출하는 도전성 전극을 포함한다.
촬상센서, 광학계 부재, 회로기판, 프레임 부재, 전극, 접착시트, 촬상모듈

Description

소형 촬상모듈{COMPACT IMAGING MODULE}
도 1은 본원발명의 제1 실시예의 소형 촬상모듈의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 소형 촬상모듈의 조립상태를 도시하는 분해사시도,
도 3은 본원발명의 제2 실시예의 소형 촬상모듈의 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 소형 촬상모듈의 프레임 부재의 사시도,
도 5는 도 3에 도시된 소형 촬상모듈이 마더보드에 장착되는 상태를 도시하는 단면도,
도 6은 종래 소형 촬상모듈의 구조를 도시하는 외부 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 소형 촬상모듈의 단면도,
도 8은 제2 종래기술의 소형 촬상모듈의 단면도, 및
도 9는 도 8에 도시된 소형 촬상모듈의 조립상태를 도시하는 분해사시도.
본원발명은 CMOS(상보성 금속산화물 반도체) 센서, CCD(전하결합소자) 센서 등의 촬상센서를 구비한 소형 촬상모듈의 개량에 관한 것이고, 더 구체적으로는, 수지 형성물 케이스와 기존 회로기판을 결합시킴으로써 고밀도 장착이 가능하고 저 렴한 소형 촬상모듈에 관한 것이다.
최근에는, 촬영할 수 있는 디지털 카메라 기능을 포함하는 모바일 폰, PHS 등의 폰이 시판되고 있고, 폰 유저는 그 사진을 이메일의 첨부 파일로 보낼 수 있다. 카메라 기능을 갖는 다수의 모바일 폰은 디지털 카메라와 마찬가지로 CMOS 센서, CCD 센서 등의 고체촬상센서, 및 렌즈, 애퍼처 스톱 등의 광학 부재가 케이스에 인스톨되어 통합되어 있는 소형 촬상모듈을 각각 포함하고 있다.
상기 CMOS 센서를 사용하는 통상의 소형 촬상모듈은 일본특허공개공보 제2001-245217호에 개시되어 있는데, 이하 그 기본 구조를 설명한다.
도 6 및 도 7에는 CMOS 센서(1)를 사용하는 통상의 소형 촬상모듈(50)의 구조가 예시되어 있다. 도 6 및 도 7에 있어서, 케이스(51)는 수지로 형성되어 있고, 렌즈 홀딩 배럴부(51a), 렌즈 홀딩 배럴부(51a)의 하부면에 배치된 센서 수용부(51b), 및 렌즈 홀딩 배럴부(51a)와 센서 수용부(51b) 사이의 센서 윈도우(51c)를 구비하고 있다. 렌즈 홀딩 배럴부(51a)내에 배치된 광학계 부재는 광학계 부재의 촬상측으로부터 차례로 배치된 애퍼처 스톱 부재(4), 렌즈(2, 3), 및 IR 커팅 필터(5)를 포함한다.
회로기판(52)에는 촬상센서와 같은 CMOS 센서(1)가 와이어 본딩에 의해 장착되어 있고, CMOS 센서(1)의 수광부(1b)는 케이스(51)의 센서 윈도우(51c)와 대향하도록 배치되어 있다. 소형 촬상모듈(50)은 CMOS 센서(1)를 장착하는 회로기판(52)을 센서 수용부(51b)에 수용하는 구조로 되어 있다.
그러나, 상기 구조를 갖는 소형 촬상모듈(50)은 크기가 대형화되는 경향이 있어서 소형화 요구를 만족시킬 수가 없다.
따라서, 소형화 요구를 더 만족시키기 위하여, 일본특허공개공보 제2001-333332호에 개시된 바와 같은 소형 촬상모듈이 개발되었는데, 도 8 및 도 9를 참조하여 그 기본 구조를 이하에 설명한다.
도 8 및 도 9에 있어서, 도 7과 마찬가지의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 중복 설명은 생략한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 배선패턴(62)은 케이스(61)의 센서 수용부(61b)의 내부면에 형성되어 있다. CMOS 센서(1)를 장착하기 위한 장착 단자부(62a) 및 센서 수용부(61b)의 하부면으로 인출된 외부 접속 단자부(62b)는 배선패턴(62)상에 일체로 형성되어 있다.
CMOS 센서(1)는 CMOS 센서(1)에 제공된 범프(1a)를 장착 단자부(62a)에 페이스 다운 본딩함으로써 케이스(61)에 장착된다. 도 9에 있어서, CMOS 센서(1)는 뒤집혀서 케이스(61)에 본딩된다.
도 8에는 케이스(61)에 CMOS 센서(1)를 장착한 상태가 도시되어 있는데, 도 7에서와 마찬가지로, 렌즈(2, 3), 애퍼처 스톱 부재(4), 및 IR 커팅 필터(5)가 케이스(61)의 렌즈 홀딩 배럴부(61a)에 수용되어 있다.
CMOS 센서(1)는 센서 수용부(61b)의 내부면상에 형성된 배선패턴(62)의 장착 단자부(62a)에 페이스 다운 본딩되어 소형 촬상모듈(60)의 구조를 이룬다.
그 상태에 있어서, CMOS 센서(1)의 수광부(1b)는 케이스(61)의 센서 윈도우(61c)와 대향하도록 배치되어 있고, 렌즈 등의 광학계 부재를 관통하는 신호광을 수신하도록 구성되어 있다. CMOS 센서(1)에 의해 처리된 신호광은 외부 접속 단자부(62b)로부터 배선패턴(62)을 통하여 외부로 출력된다.
도 8 및 도 9에 도시된 구조는 MID라 불리는데, 도 7에 도시된 회로기판(52)을 사용함이 없이, 케이스(61)를 구성하는 수지 형성체에 3차원 도전성 회로가 형성되고, CMOS 센서(1)의 장착 및 외부 접속 단자부의 형성이 3차원 도전성 회로에 의해 동시에 수행된다.
수지 형성체에 3차원 도전성 회로를 형성하는 방법으로서는, 전사에 의해서 수지 형성체의 표면에 도전성 패턴을 형성하는 원타임 형성법, 및 플레이팅 그레이드 수지에 의해 1차적으로 패턴 형성부를 형성하고, 논플레이팅 그레이드 수지에 의해 2차적으로 패턴 비형성부를 형성하고, 플레이팅 그레이드의 차이를 이용함으로써 플레이팅된 패턴을 일부 형성하는 투타임 형성법이 있다.
상기 MID 구조의 소형 촬상모듈은 도 7에 도시된 회로기판을 사용하는 소형 촬상모듈에 비해 더 소형화될 수 있다는 장점이 있지만, 동시에, 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 수지 형성체상에 3차원 도전성 회로를 형성하는 방법에 대해서는, 통상의 회로기판의 패턴 형성에 사용되는 패턴 에칭 기술과 같이 미세한 패턴을 형성하기 어렵다. 결과적으로, 다수의 픽셀과 높은 분해능을 갖는 CMOS 센서가 촬상센서로서 사용된다면, 다수의 단자가 요구되기 때문에, 좁은 패드 사이의 피치가 요구되고, MID 기술은 그 환경에 대응할 수가 없다.
또한, MID 구조의 소형 촬상모듈에 있어서는, 다수의 제조 공정이 필요하기 때문에 제조 비용이 높다.
본원발명은 상기 종래기술의 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, MID 시스템과 마찬가지의 소형화, 다수의 픽셀을 갖는 CMOS의 인스톨, 및 완성된 제품 가격의 절감을 달성할 수 있는 소형 촬상모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 이루기 위해서, 본원발명의 일형태의 소형 촬상모듈은 케이스, 케이스에 부착되는 광학계 부재, 배선패턴을 갖고 광학계 부재의 상측(image side)에 광학계 부재에 인접배치되어 케이스에 부착된 회로기판, 회로기판에 배치된 전극, 및 회로기판에 장착되어 전극에 전기적으로 접속된 촬상센서를 포함한다.
본원발명의 다른 형태의 소형 촬상모듈은 렌즈 홀딩 배럴부를 갖는 케이스, 렌즈 홀딩 배럴부에 하우징된 광학계 부재, 배선패턴 및 배치된 랜드 전극을 갖고 광학측의 상측에 배치된 회로기판, 광학계 부재와 대향하여 회로기판의 표면에 장착된 촬상센서, 및 회로기판의 주변에 제공된 프레임 부재를 포함한다.
케이스는 광학계 부재의 촬상측에 제공되고, 센서 윈도우를 갖는 기판장착면을 포함한다.
회로기판은 접착시트에 의해 케이스의 기판장착면에 부착된다.
프레임 부재는 회로기판상에 장착된 촬상센서의 신호를 도출해내는 도전성 전극을 포함한다.
(바람직한 실시예의 상세한 설명)
첨부 도면을 참조하여 본원발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에는 본원발명에 따른 소형 촬상모듈의 제1 실시예가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 있어서, 도 7에서와 마찬가지의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 중복 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2에 있어서, 부호(10)는 소형 촬상모듈이고, 부호(11)는 케이스이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(11)는 상기 광학계 부재를 수용하는 렌즈 홀딩 배럴부(11a) 및 렌즈 홀딩 배럴부(11a)의 하부면측에, 즉, 광학계 부재의 상측에 제공된 센서 윈도우(11c)를 갖는 저면부(11b)를 포함하고, 렌즈 홀딩 배럴부(11a) 및 저면부(11b)는 케이스(11)를 형성하는 수지에 의해 일체로 형성되어 있다. 부호(12)는 접착시트이고, FPC(flexible printed circuit; 13)는 회로기판에 해당한다. 회로기판(13)은 통상의 패턴 에칭 기술에 의해 미세한 패턴(14)으로 형성되어 있다.
프레임 부재(15)는 FPC(13)와 동일한 외부 직경을 갖는 수지 프레임(16)을 포함한다. 랜드 전극(17a, 17b)은 수지 프레임(16)의 상부면 및 하부면(16a, 16b)에 제공된다. 프레임 부재(15)는 랜드 전극(17a, 17b)의 사이에 형성된 스루홀(16c)에 제공된 도전성 전극(17c)을 갖는다.
한편, 프레임 부재(15)는 통상의 2중면 회로기판에서의 스루홀 전극 또는 측면 전극의 형성법에 의해 용이하게 제조될 수 있다. 즉, 패턴 에칭에 의해 랜드 전극(17a, 17b)이 글래스 에폭시 수지의 2중면 회로기판에 형성된 후에(구리는 2개의 면 모두에 부착된다), 랜드 전극(17a, 17b)의 사이에 스루홀(16c)이 형성되고, 도전성 전극(17c)은 스루홀(16c)내에 플레이팅에 의해 형성된다. 그후, 내주변 홀(16d)은 글래스 에폭시 수지 등의 회로기판에 가공되고, 각각의 스루홀(16c)의 (스루홀의 케이스내) 중앙 또는 (스루홀의 케이스내) 외측면이 더 가공되어 수지 프레임(16)의 외주변을 형성함으로써, 프레임 부재(15)를 완성한다.
다음에, 소형 촬상모듈(10)의 조립법을 설명한다.
도 2에 있어서, 우선 FPC(13)가 접착시트(12)를 통하여 케이스(11)의 저면부(11b)에 접착된다. 그후, CMOS 센서(1)는, 광학계 부재와 대향하여, 케이스(11)에 접착된 FPC(13)의 표면에 장착된다. 결과적으로, FPC(13)는 광학계 부재와 CMOS 센서(1)의 사이에 광학계 부재에 인접하여 배치된다. 장착 절차로서, 도 2의 상태에 있는 CMOS 센서(1)를 뒤집어, CMOS 센서(1)의 범프(1a)는 FPC(13)의 내측에 제공된 장착 전극(14a)에 페이스 다운 본딩에 의해 장착된다.
최종적으로, 프레임 부재(15)가 FPC(13)에 부착되어 소형 촬상모듈(10)의 센서 장착부가 완성된다.
프레임 부재(15)의 장착법은 다음과 같이 수행된다.
프레임 부재(15)의 랜드 전극(17a) 및 FPC(13)의 주변에 형성된 접속 전극(14b)은 도전성 접착제 또는 납땜 리플로에 의해 직접 도전 접속되거나, 또는, 랜드 전극(17a) 및 접속 전극(14b)은, 랜드 전극과 접속 전극(17a와 14b)을 근접 접촉시키고, 그 주변을 NCP(비도전성 페이스트)라 불리는 접착제로 고정하여, NCP의 열 수축으로 인한 도전성 접속의 결과로서 전기적으로 기계적으로 고정된다.
그후, 도 1에 도시된 바와 같이, 광학계 부재인 렌즈(2, 3), 애퍼처 스톱 (4), IR 커팅 필터(5) 등을 케이스(11)의 렌즈 홀딩 배럴부(11a)에 수용함으로써, 소형 촬상모듈(10)이 완성된다.
소형 촬상모듈(10)의 동작을 설명한다.
외부로부터 광학계 부재를 관통한 신호광은 케이스(11)의 센서 윈도우(11c)를 통하여 CMOS 센서(1)의 수광부(1b)에 입사되고 CMOS 센서(1)에 의해 전기적 신호로 변환된다. 전기적 신호는 FPC(13)의 장착 전극 및 접속 전극(14a, 14b)을 통하여 프레임 부재(15)로 전송되고, 랜드 전극(17b)으로부터 프레임 부재(15)의 랜드 전극 및 도전성 전극(17a, 17c)을 통하여 외부로 도출된다.
즉, 랜드 전극(17b)은 외부 접속 전극에 대응한다.
상기 구조를 갖는 소형 촬상모듈(10)은 MID 구조를 갖는 소형 촬상모듈과 동일하게 그 형상이 소형화될 수 있고, 그 배선패턴상의 배선밀도가 통상의 회로기판 기술에 의해 성취될 수 있다는 이로운 효과를 갖는다. 또한, FPC(13) 및 프레임 부재(15)는 통상의 회로기판 기술에 의해 제조될 수 있기 때문에, 소형 촬상모듈의 제조 비용이 절감될 수 있는 이로운 효과를 갖는다.
도 3 및 도 4에는 본원발명의 제2 실시예의 소형 촬상모듈(20)이 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에 있어서, 도 1에서와 마찬가지의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 중복 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 프레임 부재(25)는 차폐막으로서의 금속막(27d)이 수지 프레임(26)의 내주변 홀(26d)의 전체면에 형성되어 있고, 금속막(27d)이 CMOS 센서(1) 의 전원단자와 접속되는 랜드 전극(27a')과 접속되어 있다는 점에서, 도 2에 도시된 프레임 부재(15)와 다르다.
상기 구조의 소형 촬상모듈(20)은 다음과 같은 이로운 효과를 갖는다.
도 3에 도시된 바와 같이, CMOS 센서(1)는 CMOS 센서(1)를 둘러싸는 프레임 부재(25)의 내주변 홀(26d)에 형성된 금속막(27d)의 차폐 효과에 의해 외부 노이즈 전계로부터, 그리고, 글래스 에폭시 등의 수지 프레임(26)을 관통하는 노이즈 광으로부터 보호될 수 있다.
도 5에는 소형 촬상모듈(20)을 마더보드(29)에 장착하는 상태가 도시되어 있다. 마더보드(29)에는 소형 촬상모듈(20)의 외부 접속 단자(27b) 또는 랜드 전극에 대응하는 위치에 배치된 접속 전극(29a) 및 프레임 부재(25)의 내주변 홀(26d)을 커버하는 영역에 배치된 차폐 전극으로서의 금속막(29b)이 구비되어 있고, 금속막(29b)은 CMOS 센서(1)의 전원단자와 접속되는 랜드 전극(27b')과 접속되어 있다.
따라서, 소형 촬상모듈(20)에 대하여 도 5에 도시된 장착 구조를 채택함으로써, CMOS 센서(1)의 측면 및 저면은 노이즈 광 및 노이즈 전계로부터 모두 보호되어 매우 안정된 동작을 수행한다.
케이스(11), FPC(13), 프레임 부재(15) 등의 각 구성요소가 별개로 된 구조를 갖는 시스템을 예시하였지만, 그 실시예에 국한되는 것은 아니고, 복수의 어셈블리에 의해 구성요소 또는 구성요소의 일부를 형성하고 조립 후에 어셈블리를 커팅함으로써 소형 촬상모듈을 제조할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본원발명에 따른 소형 촬상모듈은 MID 구조의 소형 촬상 모듈과 동일하게 그 형상이 소형화될 수 있고, 그 배선패턴상의 배선밀도가 통상의 회로기판 기술에 의해 성취될 수 있기 때문에, CMOS 센서가 사용되더라도 충분히 소형화된 소형 촬상모듈이 제공될 수 있다.
또한, 프레임 부재의 내주변 홀에 차폐막을 형성하여 그것을 CMOS 센서의 전원단자와 접속함으로써 노이즈 광 및 노이즈 전계로부터 CMOS 센서가 보호될 수 있고, 더 나아가, 차폐 전극을 갖는 마더보드에 소형 촬상모듈을 장착함으로써 보호 효과가 더 증대될 수 있다.
본원발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본원발명이 그 실시예에 국한되는 것은 아니며, 다양한 변형 및 수정이 가능하다.
본원발명에 따른 소형 촬상모듈은 MID 구조의 소형 촬상모듈과 동일하게 그 형상이 소형화될 수 있고, 그 배선패턴상의 배선밀도가 통상의 회로기판 기술에 의해 성취될 수 있기 때문에, CMOS 센서가 사용되더라도 충분한 소형화가 가능하다.
또한, 프레임 부재의 내주변 홀에 차폐막을 형성하여 그것을 CMOS 센서의 전원단자와 접속함으로써 노이즈 광 및 노이즈 전계로부터 CMOS 센서가 보호될 수 있고, 더 나아가, 차폐 전극을 갖는 마더보드에 소형 촬상모듈을 장착함으로써 보호 효과가 더 증대될 수 있다.

Claims (13)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 부착된 광학계 부재;
    배선패턴을 갖고 상기 광학계 부재의 상측에 상기 광학계 부재에 인접배치되어 상기 케이스에 부착된 회로기판;
    상기 회로기판에 배치된 복수의 전극;
    촬상센서의 신호를 도출하는 전극과 접속하도록 회로기판상에 장착된 상기 촬상센서; 및
    상기 회로기판의 주변에 제공된 프레임 부재를 포함하고,
    촬상센서를 차폐하기 위해 프레임 부재의 내주변부에 차폐막이 제공된 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  2. 렌즈 홀딩 배럴부를 갖는 케이스;
    상기 렌즈 홀딩 배럴부에 수용된 광학계 부재;
    배선패턴을 갖고 상기 광학계 부재의 상측에 배치된 회로기판;
    상기 회로기판에 배치된 복수의 전극;
    상기 회로기판에 배치된 전극과 접속하도록 상기 수용된 광학계 부재와 대향하는 측에 상기 회로기판의 표면상에 장착된 촬상센서; 및
    상기 회로기판의 주변에 제공된 프레임 부재;를 포함하고,
    상기 케이스는 센서 윈도우를 갖는 기판장착면을 포함하고,
    상기 회로기판은 상기 케이스의 상기 기판장착면에 부착되고,
    상기 프레임 부재는 상기 회로기판에 배치된 전극을 통하여 상기 회로기판에 장착된 촬상센서의 신호를 도출하는 도전성 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  3. 케이스;
    상기 케이스에 부착된 광학계 부재;
    배선패턴을 갖고 상기 광학계 부재의 상측에 상기 광학계 부재에 인접배치되어 상기 케이스에 부착된 회로기판;
    상기 회로기판에 배치된 복수의 전극;
    촬상센서의 신호를 도출하는 전극과 접속하도록 회로기판상에 장착된 상기 촬상센서; 및
    상기 회로기판의 주변에 제공되고 도전성 전극을 구비한 프레임 부재를 포함하고,
    상기 도전성 전극은 프레임 부재의 외주변부에 형성된 스루홀 전극 또는 측면전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 복수의 전극은 랜즈 전극 및 접속 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  5. 제1항, 제2항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로기판은 FPC(flexible printed circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 프레임 부재는 프레임 부재의 외주변부에 형성된 스루홀 전극 또는 측면 전극을 포함하는 상기 도전성 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 촬상센서를 차폐하기 위해 프레임 부재의 내주변부에 차폐막이 제공된 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 차폐막은 촬상센서의 전원단자와 접속되는 금속막인 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  9. 제1항, 제2항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로기판은 접착시트를 통하여 케이스의 기판장착면에 접착된 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  10. 제1항, 제2항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임 부재는 촬상센서의 외측 단부면으로부터 외측으로 돌출하는 외측 단부면을 갖고,
    각각의 도전성 전극의 일단부는 프레임 부재의 외측 단부면에 배치된 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  11. 제10항에 있어서, 소형 촬상모듈이 마더보드에 장착될 때, 프레임 부재의 외측 단부면에 배치된 도전성 전극은 마더보드의 배선패턴에 접속되는 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
  12. 제1항, 제2항 또는 제3항중 어느 한 항에 따른 소형 촬상모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 차폐막은 촬상센서의 전원단자와 접속되는 금속막인 것을 특징으로 하는 소형 촬상모듈.
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