KR100835079B1

KR100835079B1 - 카메라 모듈 패키지

Info

Publication number: KR100835079B1
Application number: KR1020070007208A
Authority: KR
Inventors: 진영수; 노정은; 장인철
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-06-03

Abstract

카메라 모듈 패키지를 제공한다.

본 발명은, 하부면에 하부 돌출부를 구비하는 렌즈 ; 상기 렌즈가 적어도 하나 삽입배치되는 내부공을 갖추고, 상기 내부공의 내부면에 상기 하부 돌출부의 외측테두리와 접하는 경사 접촉면을 구비하는 하우징 ; 상기 하우징의 하부에 배치되어 상기 렌즈를 통과한 빛이 결상되는 이미지 결상영역을 구비하는 이미지 센서 ; 및 상기 하우징의 하부단에 결합되고 상기 이미지 센서가 전기적으로 탑재되는 기판을 포함한다.

본 발명에 의하면, 패키징시 렌즈와 센서간의 광축을 정렬하는 정밀도를 향상시키고, 패키징 공정을 간편하게 수행하며, 제조원가를 절감할 수 있다.

카메라 모듈, 렌즈, 접촉면, 하우징, 이미지 센서, 광축

Description

카메라 모듈 패키지{Camera Module Package}

도 1는 종래 카메라 모듈 패키지를 도시한 종단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 제1실시예를 도시한 종단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지에 채용되는 렌즈를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 제2실시예를 도시한 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 렌즈 110a : 렌즈몸체

110b : 렌즈부 111 : 상부 돌출부

112 : 하부 돌출부 111a,112a : 내부 경사면

112b : 외부 경사면 120 : 하우징

121 : 내부공 122 : 경사 접촉면

123 : 내부 돌출턱 125 : 적외선 커트 필터

130 : 이미지 센서 140 : 기판

본 발명은 카메라 모듈 패키지에 관한 것으로, 보다 상세히는 하우징과 결합되는 렌즈면에 일정한 각도를 갖는 접촉경사면을 일체로 갖추어 하우징과의 패키징 정밀도를 향상시킬 수 있는 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰, PDA, 휴대용 PC 등과 같은 휴대 통신단말기는 최근 문자 또는 음성 데이터를 전송하는 것뿐만 아니라 화상 데이터 전송까지 수행하는 것이 일반화되어 가고 있다.

이러한 추세에 부응하여 화상 데이터 전송이나 화상 채팅 등을 할 수 있기 위해서 최근에 휴대 통신단말기에 카메라 모듈이 기본적으로 설치되고 있다.

도 1은 종래 카메라 모듈 패키지를 도시한 종단면도로서, 종래 카메라 모듈 패키지(1)는 도시한 바와 같이, 복수개의 렌즈(11)가 내부공간에 배치되는 렌즈배럴(10)과, 상기 렌즈배럴(10)의 외부면에 형성된 수나사부(12)와 나사결합되는 암나사부(22)를 내부면에 형성한 하우징(20)을 포함한다.

상기 하우징(20)의 내부에는 IR필터(25)를 구비하며, 상기 하우징(20)의 하부단에는 상기 렌즈(11)를 통과한 피사체의 상이 결상되도록 이미지 결상영역을 포함하는 이미지 센서(30)를 배치한다.

상기 이미지 센서(30)는 상기 하우징(20)의 하부단에 조립되는 기판(40)에 전기적으로 탑재되며, 이러한 이미지 센서(30)는 상기 기판(40)의 접속단자(42)와 복수개의 와이어부재(32)를 매개로 와이어 본딩된다.

한편, 상기 렌즈배럴(10)은 상부면 중앙에 내부면이 경사진 입사공(15)을 관통형성하고, 상기 렌즈(11)와 이에 인접하는 다른 렌즈사이의 간격을 유지하는 스페이서(17)를 구비하며, 상기 렌즈배럴(10)의 하부에는 렌즈(11)를 고정하기 위하여 압입링(19)을 압입하여 조립한다.

이에 따라, 상기한 구성을 갖는 카메라 모듈 패키지(1)는 복수개의 렌즈(11)가 적층된 렌즈배럴(10)과 하우징(20)을 나사결합하여 조립하고, 상기 렌즈배럴(10)이 나사조립된 하우징(20)은 이미지 센서(30)가 전기적으로 탑재된 기판(40)의 상부면에 본딩접합함으로서 제조완성하였다.

한편, 최근 카메라 모듈 패키지의 고해상도 및 소형화 추세에 따라 패키지에 채용되는 이미지 센서(30)의 이미지 결상영역에 형성되는 픽셀사이즈가 점점 작아지고, 이로 인하여 렌즈배럴(10)과 이에 적층되는 렌즈의 크기도 점점 소형화되고 있다.

그러나, 소형화된 렌즈(11)를 렌즈배럴(10)의 내부에 삽입하고, 광축에 맞추어 정렬하는 작업이 정밀하게 이루어지기 곤란하고, 상기 렌즈배럴(10)의 외부면에 수나사부를 형성하고, 상기 하우징의 암나사부를 형성하는 나사산 가공도 정밀하게 이루어지는 것이 곤란하였다.

또한, 상기 하우징(20)에 나사결합된 렌즈배럴(10)을 광축방향으로 이동시켜 렌즈(11)와 이미지 센서(30)간의 초점거리를 조정하는 포커싱 조정작업을 정밀하게 수행하기 위해서는 상기 수나사부(12)와 암나사부(22)간의 나사결합이 헐거움이나 빡빡함이 없도록 엄격한 치수관리가 요구되기 때문에, 금형제작 및 사출공정의 정 밀도를 높여야만 하고 이로 인하여 패키지의 제조원가를 상승시키는 원인이 되었다.

이러한 소형화된 렌즈의 조립 및 정렬 문제점은 반도체 공정과 레플리카(replica)방식을 이용하여 웨이퍼 스케일로 렌즈를 제작함으로써 해결이 가능하다.

그러나 렌즈가 웨이퍼 스케일로 제작됨으로 상기 렌즈(11)를 얻기위해서는 다이싱하여 개별적으로 분리하는 다이싱 공정이 반드시 필요하며, 다이징 공정중에 발생하는 칩핑, 절단도구인 블레이드를 이용한 다이싱 공정중 폴리머가 경화된 렌즈의 외측테두리에서 발생되는 버(burr) 및 상기 블레이드의 마모에 의해서 기인되는 렌즈의 상,하부면 사이즈 편차에 의해서 렌즈와 이미지 센서간의 광축 어긋남이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 그 목적은 패키징시 렌즈와 센서간의 광축을 정렬하는 정밀도를 향상시키고, 패키징 공정을 간편하게 수행하며, 제조원가를 절감할 수 있는 카메라 모듈 패키지를 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하부면에 하부 돌출부를 구비하는 렌즈 ; 상기 렌즈가 적어도 하나 삽입배치되는 내부공을 갖추고, 상기 내부공의 내부면에 상기 하부 돌출부의 외측테두리와 접하는 경사 접촉면을 구비하는 하우징 ; 상기 하우징의 하부에 배치되어 상기 렌즈를 통과한 빛이 결상되는 이미지 결상영역을 구비하는 이미지 센서 ; 및 상기 하우징의 하부단에 결합되고 상기 이미지 센서가 전기적으로 탑재되는 기판을 포함하는 카메라 모듈 패키지를 제공한다.

바람직하게, 상기 렌즈는 상부면에 상부 돌출부를 구비하고, 상기 상부 돌출부는 물체측으로부터 들어오는 광량을 조절하도록 내부 경사면이 광축을 중심으로 하여 하부로 갈수록 내경이 작아지는 단면상으로 구비된다.

더욱 바람직하게, 상기 하부 돌출부는 렌즈몸체 사이에 구비되는 내부 경사면이 광축을 중심으로 하여 하부로 갈수록 내경이 커지는 단면상으로 구비된다.

바람직하게, 상기 경사 접촉면과 접하는 하부 돌출부의 외측테두리에는 광축을 중심으로 하부로 갈수록 외경이 작아지는 외부 경사면을 구비한다.

바람직하게, 상기 경사 접촉면과 외부 경사면은 서로 동일한 경사각도로 구비된다.

바람직하게, 상기 렌즈와 이미지센서간의 초점거리는 상기 경사 접촉면의 경사각도와 상기 외부경사면의 경사각도크기에 의해서 가변된다.

바람직하게, 상기 경사 접촉면은 상기 하우징의 내부면으로부터 광축으로 수평하게 연장되는 내부 돌출턱과 상기 하우징의 내부면의 경계영역에 구비된다.

더욱 바람직하게, 상기 내부돌출턱은 상기 이미지 센서의 상부면과 대응하는 영역에 상기 이미지 센서의 상부면과 접촉하는 하부연장부를 구비한다.

바람직하게, 상기 렌즈와 이미지 센서사이에 해당하는 하우징의 내부공에는 광축과 직교하는 적외선 컷트 필터를 포함한다.

바람직하게, 상기 렌즈는 렌즈몸체에 적외선 차단용 코팅막을 포함한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 제1실시예를 도시한 종단면도이고 도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지에 채용되는 렌즈를 도시한 사시도이다.

본 발명의 카메라 모듈 패키지치(100)는 도 2와 3에 도시한 바와 같이, 렌즈(110), 하우징(120), 이미지 센서(130) 및 기판(140)을 포함하여 구성된다.

상기 렌즈(110)는 상기 하우징(120)의 내부공내에 적어도 하나 이상 적층배치되는 렌즈요소이며, 이러한 렌즈(110)는 상,하부면에 상,하부 돌출부(111)(112)를 각각 돌출형성한다.

여기서, 상기 렌즈(110)는 상기 상,하부 돌출부(111)(112)가 상,하부면의 외측테두리를 따라 연속하여 돌출형성되는 투명한 렌즈몸체(110a)와, 상기 렌즈몸체(110a)의 상,하부면 중앙영역에 볼록하거나 오목하게 형성되는 렌즈부(110b)를 포함한다.

이러한 렌즈(110)는 투명한 판상의 렌즈몸체(110a)의 상,하부면에 폴리머(polymer)와 같은 투명한 광학재료를 적층한 다음 미도시된 금형을 렌즈몸체(110a)측으로 가압함으로서 상,하부 돌출부(111)(112) 및 볼록하거나 오목한 렌즈부(110b)를 형성하는 레플리카(replica) 방식에 의해 제조된다.

여기서, 상기 렌즈몸체(110a)는 유리 등으로 이루어진 투명한 렌즈 또는 투명한 렌즈기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 상부 돌출부(111)와 하부 돌출부(112)는 렌즈몸체(110a)와의 사이에 내부 경사면(111a)(112a)을 각각 구비함으로써 광축(P)이 통과하는 중앙영역에 물체측으로부터 들어오는 광량을 조절하는 조리개 역할(일종의 스탑으로서 기능)을 하도록 한다.

즉, 상기 상부 돌출부(111)의 내부 경사면(111a)은 광축(P)을 중심으로 하여 하부로 갈수록 내경이 작아지는 단면상으로 구비되고, 상기 하부 돌출부(112)의 내부 경사면(112a)은 광축(P)을 중심으로 하여 하부로 갈수록 내경이 커지는 단면상으로 구비되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 내부경사면(111a)(112a)에 의해서 상기 렌즈부(110b)를 통과하는 광량을 조절할 수 있는 것이다.

상기 상부 돌출부(111)와 상기 하부 돌출부(112)는 렌즈부(110b)보다 상대적으로 높게 구비된다.

상기 하우징(120)은 상기 렌즈(110)가 삽입배치되는 내부공(121)을 갖는 렌즈 수용부이며, 이러한 하우징(120)의 내부공(121)은 상기 렌즈(110)의 횡단면과 동일한 단면상으로 구비되어야 한다.

상기 내부공(121)의 내부면에는 상기 렌즈(110)의 하부면에 형성된 하부돌출부(112)의 외측테두리가 접하는 경사 접촉면(122)을 구비한다.

여기서, 상기 경사 접촉면(122)과 접하는 하부 돌출부(112)의 외측테두리에는 광축(P)을 중심으로 하부로 갈수록 외경이 작아지는 외부 경사면(112b)을 구비한다.

상기 경사 접촉면(122)과 외부 경사면(112b)은 서로 동일한 경사각도로 구비되는 것이 바람직하며, 상기 렌즈(110)와 이미지 센서(130)간의 초점거리는 상기 경사 접촉면(122)의 경사각도와 상기 외부 경사면(112b)의 경사각도의 크기변화에 의해서 가변된다.

그리고, 상기 경사 접촉면(122)은 상기 하우징(120)의 내부면으로부터 광축으로 수평하게 연장되는 내부돌출턱(123)과 상기 하우징(120)의 내부면의 경계영역에 구비된다.

상기 렌즈(110)의 렌즈부(110b)와 대응하는 내부 돌출턱(123)의 중앙에는 빛이 통과하는 일정크기의 관통공(123a)을 관통형성한다.

여기서, 상기 관통공(123a)에는 이를 통과하는 빛에 포함된 적외선을 제거하도록 적외선 컷트 필터(125)를 구비하며, 상기 적외선 컷트 필터(125)는 상기 관통공(123a)에 장착되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 렌즈(110)와 이미지 센서(130)사이에 해당하는 하우징(120)의 내부공(121) 이나 내부 돌출턱(123)에 광축(P)과 직교하도록 배치된다.

또한, 상기 적외선 컷트 필터(125)는 필요에 따라 상기 렌즈몸체(110a)에 적외선 차단용 코팅막으로 대체가 가능하다.

그리고, 상기 내부돌출턱(123)은 상기 기판(140)상에 탑재되는 이미지 센서의 상부면과 대응하는 영역면에 상기 이미지 센서(130)의 상부면과 접촉하는 하부연장부(123b)를 구비하며, 이러한 하부연장부(123b)의 하부단이 상기 이미지센서(130)와 접촉됨으로서 이미지 센서에 대하여 렌즈를 상하이동시켜 포커싱을 조정하지 않는 무조정 포커싱 구조를 갖게 되는 것이다.

여기서, 상기 하부연장부(123b)는 상기 하우징(120)과 이미지센서(130)간의 결합시 상기 이미지 센서(130)의 상부면과 접촉할 정도의 길이로 구비되는 것이 바람직하다.

상기 이미지 센서(130)는 상기 렌즈를 통과한 빛이 결상되는 이미지 결상영역을 상부면에 구비하여 상기 하우징(120)의 하부에 배치되는 촬상소자이다.

상기 기판(140)은 상기 하우징의 하부단과 본딩제를 매개로 결합되고 상기 이미지 센서가 일단부에 전기적으로 탑재되는 연성회로기판 또는 경성회로기판으로 구비된다.

상기 기판(140)의 타단부에는 미도시된 메인기판과 전기적으로 연결되는 콘넥터를 구비한다.

한편, 상기 이미지 센서(130)는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 기판(140)의 상부면에 형성된 접속단자(142)와 전기적으로 연결되도록 복수개의 와이어부재(132)를 매개로 하여 와이어본딩된다.

또한, 상기 이미지 센서(130')는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 기판(140)의 하부면에 형성된 접속단자(142')와 대응하는 패드에 볼범프를 매개로 플립칩 본 딩될 수도 있으며, 상기 이미지 센서(130')의 이미지 결상영역과 대응하는 기판(140)에는 윈도우부(144)를 관통형성하여야 한다.

상기한 구성을 갖는 카메라 모듈 패키지(100)는 하우징(120)의 내부공(121)으로 웨이퍼 스케일로 제작된 렌즈(110)를 삽입하게 되면, 상기 렌즈(110)는 하우징(120)의 내부공(121)을 따라 적층되어 상기 내부공(121)내에 적층된다.

여기서, 상기 렌즈(110)는 다이싱 공정이전에 본딩공정으로 통해 웨이퍼 형태로 2개이상 적층하여 제작된다.

상기 렌즈(110)가 2개이상 적측되는 경우, 최상층 렌즈(110)의 하부면에 돌출형성된 하부 돌출부(112)와 그 아래층 렌즈(110)의 상부면에 돌출형성된 상부 돌출부(111)는 서로 접하여 이들간의 간격을 유지하게 된다.

또한, 상기 렌즈(110)의 하부면에 돌출형성된 하부돌출부(112)의 외측테두리 또는 이에 형성되는 외부 경사면(112b)이 상기 하우징(120)의 내부에 형성된 경사 접촉면(122)과 접촉되면, 상기 하우징(120)내로 삽입되는 렌즈(110)의 삽입동작은 중단되고, 상기 렌즈(110)의 광축은 상기 하우징(120)의 내부공 중심축과 자연스럽게 서로 일치되기 때문에, 렌즈(110)를 하우징(120)에 삽입배치하는 패키징 공정을 간편하고 정밀하게 수행할 수 있는 것이다.

한편, 상기 렌즈(110)가 적층된 하우징(120)의 하부단에는 일단부에 이미지 센서가 와이어본딩 또는 플립칩 본딩된 기판(140)을 본딩제를 매개로 결합함으로 카메라 모듈 패키지를 제조완성하게 된다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 렌즈의 하부면에 외부 경사면을 갖는 하부돌출부를 구비하고, 렌즈가 적층배치되는 하우징의 내부공에 외부 경사면과 접촉하는 경사 접촉면을 구비함으로서, 하우징의 내부공에 삽입되는 렌즈의 경사면과 하우징의 내부공에 형성되는 경사 접촉면간의 접촉시 렌즈의 삽입을 중단시킴과 동시에 렌즈의 광축중심과 하우징의 광축중심을 서로 일치시킬 수 있기 때문에, 광축 정렬작업을 간편하고 정밀하게 수행하고, 렌즈와 이미지 센서간의 광축 어긋나는 것을 방지하여 우수한 품질의 화상을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 구성부품수를 줄이고, 나사산을 가공할 필요가 없어져 제조공정을 단순화하고 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims

하부면에 하부 돌출부를 구비하는 렌즈 ;

상기 렌즈가 적어도 하나 삽입배치되는 내부공을 갖추고, 상기 내부공의 내부면에 상기 하부 돌출부의 외측테두리와 접하는 경사 접촉면을 구비하는 하우징 ;

상기 하우징의 하부에 배치되어 상기 렌즈를 통과한 빛이 결상되는 이미지 결상영역을 구비하는 이미지 센서 ; 및

상기 하우징의 하부단에 결합되고 상기 이미지 센서가 전기적으로 탑재되는 기판을 포함하는 카메라 모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 렌즈는 상부면에 상부 돌출부를 구비하고, 상기 상부 돌출부는 물체측으로부터 들어오는 광량을 조절하도록 내부 경사면이 광축을 중심으로 하여 하부로 갈수록 내경이 작아지는 단면상으로 구비됨을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 하부 돌출부는 렌즈몸체 사이에 구비되는 내부 경사면이 광축을 중심으로 하여 하부로 갈수록 내경이 커지는 단면상으로 구비됨을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 경사 접촉면과 접하는 하부 돌출부의 외측테두리에는 광축을 중심으로 하부로 갈수록 외경이 작아지는 외부 경사면을 구비함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 경사 접촉면과 외부 경사면은 서로 동일한 경사각도로 구비됨을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제5항에 있어서,

상기 렌즈와 이미지센서간의 초점거리는 상기 경사 접촉면의 경사각도와 상기 외부경사면의 경사각도크기에 의해서 가변됨을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 경사 접촉면은 상기 하우징의 내부면으로부터 광축으로 수평하게 연장되는 내부 돌출턱과 상기 하우징의 내부면의 경계영역에 구비됨을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제7항에 있어서,

상기 내부돌출턱은 상기 이미지 센서의 상부면과 대응하는 영역에 상기 이미지 센서의 상부면과 접촉하는 하부연장부를 구비함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 렌즈와 이미지 센서사이에 해당하는 하우징의 내부공에는 광축과 직교하는 적외선 컷트 필터를 포함함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
제1항에 있어서,

상기 렌즈는 렌즈몸체에 적외선 차단용 코팅막을 포함함을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.