KR100810284B1 - 카메라 모듈과 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 제1 측면에 따른 카메라 모듈은 그 상면에 홈이 형성된 세라믹 재질의 인쇄회로 기판과, 상기 홈에 안착되는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서 상에 위치되며 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 연성 인쇄회로 기판과, 상기 세라믹 인쇄회로 기판 상에 안착되며, 상기 이미지 센서에 대면하는 일면에 위치된 렌즈 계를 구비하는 캡을 포함한다.
본 발명의 제2 측면에 따른 카메라 모듈의 제조 방법은 연성 인쇄회로 기판의 하부에 이미지 센서를 플립칩 본딩시키는 과정과, 상기 이미지 센서가 장착 가능한 홈을 구비한 세라믹 인쇄회로 기판을 형성하는 과정과, 상기 세라믹 인쇄회로 기판의 홈에 상기 이미지 센서를 장착하는 과정과, 상기 연성 인쇄회로 기판 상에 캡을 안착시키는 과정을 포함한다.
카메라, 이미지 센서, 인쇄회로 기판

Description

카메라 모듈과 그 제조 방법{CAMERA MODULE AND FABRICATING METHOD THEREOF}
도 1은 종래 카메라 모듈의 단면 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면 구조를 도시한 도면,
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 카메라 모듈의 제조 단계별 단면 구조를 도시한 도면.
본 발명은 카메라 모듈에 관한 발명으로서, 특히 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 관한 발명이다.
근래에는 디지털 및 반도체 기술의 발달로 CCD 또는 CMOS 방식의 이미지 센서를 구비한 디지털 카메라 및 카메라 모듈이 널리 보급되고 있다. 상술한 디지털 카메라와 카메라 모듈은 그 휴대의 용이성 및 조작의 간편성으로 인해서 휴대용 통신 단말기 및 다양한 형태의 디지털 기기에 내장되고 있다.
특히, 카메라 모듈은 소형화된 디지털 기기 및 휴대용 통신 단말기에 내장되므로 점차 소형화된 형태의 제품이 요구되고 있다.
도 1은 종래의 카메라 모듈의 단면을 도시한 도면으로서, 도 1은 칩 온 보드(Chip On Board) 방법에 의해 제조된 카메라 모듈의 단면을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 카메라 모듈(100)은 인쇄회로 기판(110)과, 상기 인쇄회로 기판(120) 상에 안착되며 와이어 본딩(Wire bonding; 101,102)에 의해 전기적으로 연결된 이미지 센서(130)와, 상기 인쇄회로 기판(printed circuit board; 120)의 하부에 연결된 연성 인쇄회로 기판(flexible printed circuit board;110)과, 상기 인쇄회로 기판(120) 상에 안착된 캡(Cap; 140)을 포함한다.
상기 연성 인쇄회로 기판(110)의 끝 단에는 커넥터(Connector; 221)가 위치되어 휴대용 단말기의 메인 보드 또는 해당 기기와 연결될 수 있다.
상기 캡(140)은 상기 이미지 센서(130)로 광이 입사될 수 있도록 상부에 개구가 형성되며, 개구에는 렌즈 계(150)가 장착된다. 상기 렌즈 계(150)와 상기 이미지 센서(130)의 사이에는 광학 필터(160)가 위치될 수 있다.
상기 카메라 모듈(100)은 상기 이미지 센서(130)가 상기 인쇄회로 기판(120)의 상면에 형성된 전기 단자들(121)에 와이어 본딩(wire bonding)되므로, 기존의 반도체 생산 공정과 유사한 공정 기술에 의한 제조가 가능하고 안정적인 생산성 유지가 가능하다.
그러나, 종래의 카메라 모듈은 와이어 본딩을 위한 공간이 요구되는 문제가 있다. 슬림화되는 휴대용 통신 단말기와 디지털 기기에 적용하기 위해서 기존의 카 메라 모듈은 제약이 따르게 되는 문제가 있다. 즉, 칩 온 보드(Chip On Board) 형태의 카메라 모듈은 와이어 본딩을 위해서 이미지 센서로부터 전기 단자들까지의 공간과, 전기 단자로부터 캡 사이의 공간이 필요하고, 인쇄회로 기판의 상면에 안착되는 이미지 센서만큼의 두께도 필요하다.
본 발명은 초 박형의 휴대용 통신 단말기 또는 디지털 기기 등에 적용 가능한 카메라 모듈을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 제1 측면에 따른 카메라 모듈은,
그 상면에 홈이 형성된 세라믹 재질의 인쇄회로 기판과;
상기 홈에 안착되는 이미지 센서와;
상기 이미지 센서 상에 위치되며 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 연성 인쇄회로 기판과;
상기 세라믹 인쇄회로 기판 상에 안착되며, 상기 이미지 센서에 대면하는 일면에 위치된 렌즈 계를 구비하는 캡을 포함한다.
본 발명의 제2 측면에 따른 카메라 모듈의 제조 방법에 있어서,
연성 인쇄회로 기판의 하부에 이미지 센서를 플립칩 본딩시키는 과정과;
상기 이미지 센서가 장착 가능한 홈을 구비한 세라믹 인쇄회로 기판을 형성하는 과정과;
상기 세라믹 인쇄회로 기판의 홈에 상기 이미지 센서를 장착하는 과정과
상기 연성 인쇄회로 기판 상에 캡을 안착시키는 과정을 포함한다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면 구조를 도시한 도면이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 카메라 모듈의 제조 단계별 단면 구조를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 카메라 모듈(200)은 그 상면에 홈이 형성된 세라믹 재질의 인쇄회로 기판(210)과, 상기 홈에 안착되는 이미지 센서(230)와, 상기 이미지 센서(230) 상에 위치되며 상기 이미지 센서(230)와 전기적으로 연결된 연성 인쇄회로 기판(220)과, 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210) 상에 안착되며, 상기 이미지 센서(230)에 대면하는 일면에 위치된 렌즈 계(250)를 구비하는 캡(Cap; 240)을 포함한다.
상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)은 상기 이미지 센서(230)가 안착되는 공간을 확보하기 위해서 단차를 갖는 홈이 형성되며, 상기 이미지 센서(230)는 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)의 홈에 장착된다. 상술한 홈은 상기 이미지 센서가 삽입될 정도의 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)은 알루미나(Al2O3), 벨리리아(BeO), 포스트라이트(forsterite), 스티어티타이트(Steatite) 및 뮬라이트(mullite) 등이 알려져 있으며, 특히 알루미나는 기계적 특성이 우수하고 열전도도 및 접착성이 양호할 뿐 아니라 인체에 해롭지 않은 특성으로 인해서 일반적으로 사용되고 있다.
상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)은 회로 패턴이 인쇄된 복수의 그린 테이프들을 적층시킨 적층체를 형성한 후, 상술한 적층체를 1000℃ 이하의 온도에서 소성하여 원하는 형태의 세라믹 인쇄회로 기판을 완성한다. 다만, 그린 테이프들의 적층체를 소성할 때 세라믹 고유의 특성인 소성 수축이 발생해서 회로 패턴이 손상될 수 있으며, 이를 방지하기 위해서 적층체의 하부에 금속 기판을 사용해서 세라믹 기판과 금속을 접합시킨다.
상기 이미지 센서(230)는 상기 연성 인쇄회로 기판(220)과 플립 칩(Flip Chip) 본딩 또는 초음파 본딩에 의해 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 연성 인쇄회로 기판(220)은 상기 렌즈 계(250)와 상기 이미지 센서(230) 사이에 광이 진행 가능하도록 동공이 형성된다. 또한, 상기 이미지 센서(230)는 초음파 본딩에 의해서 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)의 상기 이미지 센서(230)가 안착 되는 부분에는 상기 이미지 센서(230)의 부착을 위한 에폭시(Epoxy)가 도포되고, 상기 이미지 센서(230) 및 연성 인쇄회로 기판(220)은 플립 칩(Flip chip) 또는 초음파 본딩에 의해 상기 세라믹 인쇄회로(210) 기판에 부착될 수 있다. 상술한 플립 칩 본딩 방법은 전기적 성능이 우수하고, 제품의 크기를 축소시킬 수 있는 이점이 있다. 상술한 플립 칩 본딩 방법은 알루미늄과 같은 금속 패드(pad)와 같은 전기 단자 상에 기판과의 접속 단자에 연결시킬 수 있는 금속 매개물로서 범프(bump)를 기판과 ACF 또는 NCP 등을 이용해서 연결하는 방법이다.
상술한 플립 칩 본딩 방법에 있어서 범프는 진공 증착에 의한 증착법, 솔더 페이스트를 프린트(print)하는 스크린 프린팅법, 와이어 본딩을 이용하는 방법, 전기 도금(electroplating)법, 무전해 도금(electroless-plating) 법 등이 있다.
상술한 증착법은 진공 상태의 챔버(Chamber)에서 금속을 기화시켜서 범프를 증착하는 방법으로서, 플립 칩 본딩을 위한 금속 전극 또는 핀의 수가 많을 경우에 적용 가능하다. 상술한 전기 도금법에 의한 범프 형성은 사진 공정, 도금 공정, 식각 공정 등을 거쳐서 형성될 수 있다. 그 외에도 상술한 무전해 도금법은 상술한 전기 도금법에 대조적인 방법으로서 패드 표면에 징케이트(Zincate) 처리를 한 후 Ni 범프를 부전해 도금으로 형성하고 그 상면에 금 등을 도금하는 방법을 의미한다.
상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)에 상기 이미지 센서(230)가 삽입될 홈이 상기 이미지 센서(230)의 두께만큼의 단차를 갖도록 형성됨으로써, 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)에 안착된 이미지 센서(230)는 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)과 동일한 높이를 갖는다. 즉, 상기 연성 인쇄회로 기판(220)은 상기 이미지 센서(230)가 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)에 안착됨과 동시에 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)에 안착될 수 있다.
상기 캡(240)은 상기 이미지 센서(230)에 대향된 면의 일 부분에 개구가 형성되며, 상기 개구에는 상기 렌즈 계(250)가 삽입, 고정된다. 또한, 상기 렌즈 계(250)와 상기 이미지 센서(230)의 사이에는 광학 필터(260)가 고정된다. 상기 광 학 필터(260)는 근적외선(Infra red) 코팅(coating)된 필터(filter) 또는 파장 대역 선택 필터 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 카메라 모듈은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 연성 인쇄회로 기판(220)의 하부에 이미지 센서(230)를 플립칩 본딩시키는 과정과, 상기 이미지 센서(230)가 장착 가능한 홈을 구비한 세라믹 인쇄회로 기판(210)을 형성하는 과정과, 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)의 홈에 상기 이미지 센서(230)를 장착하는 과정과, 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210) 상에 캡(240)을 안착시키는 과정에 의해 완성될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이 상기 이미지 센서(230)는 상기 연성 인쇄회로 기판(220)과 플립 칩 본딩 또는 초음파 본딩에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)은 도 3b에 도시된 바와 같은 홈이 형성된다. 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)과 상기 이미지 센서 각각의 접합 면에는 상호 대응되는 금속 패턴들이 형성되며, 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)과 상기 이미지 센서(230)에 압압 상태에서 초음파 진동을 가해서 상호 결합시킬 수 있다.
또한, 홈이 형성된 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210) 상에는 도 3a에 도시된 이미지 센서(230)가 안착되며, 상기 이미지 센서(230)가 안착된 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210) 상에는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 캡(240)이 안착된다.
상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)에 상기 이미지 센서(230)가 안착됨과 동시에 상기 연성 인쇄회로 기판(220)과 상기 세라믹 인쇄회로 기판(210)의 결합이 동시에 실시될 수 있다. 상기 연성 인쇄회로 기판(220)의 끝단에는 커넥터(221)가 위 치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 핫 바(Hot-bar) 형태의 카메라 모듈(100)은 인쇄회로 기판(120) 자체의 높이 0.4㎜와, 그 상면에 안착되는 이미지 센서(130)의 높이 0.2㎜와, 연성 인쇄회로 기판(110)의 두께 0.15㎜를 더하면 이미지 센서(130)로부터 연성 인쇄회로 기판(110)까지의 두께는 0.75㎜이다. 또한, 종래 카메라 모듈(100)은 인쇄회로 기판(120) 상에 이미지 센서(130)를 와이어 본딩을 하기 위한 공간(0.65㎜)이 더 요구된다.
도 1을 참조하면, 인쇄회로 기판(120) 상에 와이어 본딩에 의해 연결되는 전기 단자(121,122)는 최소 0.2㎜의 길이가 요구되고, 이미지 센서(130)와 상기 전기 단자(121,122)와도 최소 0.25㎜ 정도로 이격되어야 된다. 더욱이 캡(140)과 전기 단자들(121,122)의 사이는 0.2㎜의 최소 간격으로 이격되어야 하므로 와이어 본딩을 위해서 전체 1.3㎜의 길이를 필요하다.
반면에, 본 발명에 따른 카메라 모듈(200)은 세라믹 인쇄회로 기판(210)에 홈을 형성한 후, 홈에 이미지 센서(230)를 안착시킴으로서 두께를 세라믹 인쇄회로 기판(210)의 두께 0.4㎜로 최소화시킬 수 있다. 또한, 세라믹 인쇄회로 기판(210)의 홈과 이미지 센서(230)는 그 측면 사이의 공간이 최소 0.1㎜는 확보되어야 하며, 캡(240)으로부터 홈까지의 넓이도 0.2㎜로 충족될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 카메라 모듈(200)은 두께 0.4㎜와, 이미지 센서의 면적에 0.6㎜(0.3㎜×2)를 더한 정도의 폭만으로 구현될 수 있다.
결론적으로 본 발명은 종래 카메라 모듈에 비해서, 약 절반의 두께와 길이로 도 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명은 홈을 구비한 세라믹 재질의 인쇄 기판을 포함하며, 인쇄회로 기판의 홈에 이미지 센서를 실장함으로서, 인쇄회로 기판 상에 와이어 본딩에 의해 연결하는 두께를 최소화시킬 수 있다.
즉, 본 발명은 와이어에 의한 전극 연결을 최소화시킴으로서 연성 인쇄회로 기판 상에 캡을 본딩할 수 있기 때문에 이미지 센서의 와이어 본딩에 의해 요구되는 높이와 길이를 최소화시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 카메라 모듈에 있어서,
    그 상면에 홈이 형성된 세라믹 재질의 인쇄회로 기판과;
    상기 홈에 안착되는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 카메라 모듈은,
    상기 이미지 센서 상에 위치되며 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 연성 인쇄회로 기판과;
    상기 세라믹 인쇄회로 기판 상에 안착되며, 상기 이미지 센서에 대면하는 일면에 위치된 렌즈 계를 구비하는 캡을 포함함을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 캡은,
    상기 렌즈 계와 상기 이미지 센서의 사이에 위치된 광학 필터를 더 포함함을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로 기판은 상기 렌즈 계와 상기 이미지 센서 사이에 광이 진행 가능하도록 개구가 형성됨을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 연성 인쇄회로 기판과 초음파 본딩에 의해 연결됨을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 세라믹 인쇄회로 기판과 초음파 본딩에 의해 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 광학 필터는 근적외선 필터 또는 파장 대역 선택 필터를 포함함을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로 기판의 끝 단에는 커넥터가 위치됨을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  9. 카메라 모듈의 제조 방법에 있어서,
    연성 인쇄회로 기판의 하부에 이미지 센서를 플립칩 본딩시키는 과정과;
    상기 이미지 센서가 장착 가능한 홈을 구비한 세라믹 인쇄회로 기판을 형성하는 과정과;
    상기 세라믹 인쇄회로 기판의 홈에 상기 이미지 센서를 장착하는 과정과;
    상기 세라믹 인쇄회로 기판 상에 캡을 안착시키는 과정을 포함함을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 세라믹 인쇄회로 기판과 초음파 본딩에 의해 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 캡은 상기 이미지 센서에 대향되는 면 측에 렌즈 계가 장착됨을 특징으 로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 이미지 센서와 상기 렌즈 계 사이에 광학 필터가 장착함을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
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