KR100835720B1 - 이미지센서 모듈 및 이를 이용한 카메라 모듈 - Google Patents

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정웅태
안종수
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 이미지센서 모듈 및 이를 이용한 카메라 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 이미지센서 모듈은, 사각 판상의 적층 구조물로 제작되어 상면에 회로 패턴이 형성된 기판 본체; 상기 기판 본체의 상면 양측부에 형성되며, 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결된 패드; 상기 기판 본체의 상면에 도포되며, 중앙부에 접착제 도포 공간을 이루는 PSR 오픈 영역이 형성된 PSR 인쇄층; 상기 PSR 오픈 영역 내에 도포되는 접착제; 및 상기 PSR 오픈 영역 상에 복개되며, 상기 PSR 오픈 영역에 도포된 접착제와 하면이 밀착 결합되어 상기 패드와 와이어 본딩에 의해서 전기적으로 접속되는 이미지센서;를 포함하며, 상기 PSR 오픈 영역의 요입 깊이만큼 접착제의 주입 공간이 확보됨에 따라 이미지센서의 본딩 위치 낮출 수 있는 장점이 있다.
기판 본체, 회로 패턴, 패드, PSR 인쇄층, PSR 오픈 영역, 이미지센서 실장 영역, 이미지센서, 접착제, 하우징, 렌즈배럴

Description

이미지센서 모듈 및 이를 이용한 카메라 모듈{Image sensor module and camera module using it}
도 1은 종래 카메라 모듈에 채용되는 인쇄회로기판의 단면도.
도 2는 종래 인쇄회로기판에 이미지센서가 장착된 상태의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 이미지센서 모듈에 채용된 인쇄회로기판의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 이미지센서 모듈의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 이미지센서 모듈에 채용된 인쇄회로기판의 평면도.
도 6는 본 발명에 따른 이미지센서 모듈을 이용한 카메라 모듈의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110. 기판 본체 111. 회로 패턴
112. 패드 120. PSR 인쇄층
121. PSR 오픈 영역 122. 이미지센서 실장 영역
130. 이미지센서 140. 접착제
150. 하우징 160. 렌즈배럴
본 발명은 이미지센서 모듈 및 이를 이용한 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 하우징의 하부에 밀착 결합되는 인쇄회로기판의 최상부층에 형성된 PSR 인쇄층의 일부가 오픈되고, 그 오픈 영역내에 접착제가 도포되어 이미지센서가 밀착 고정되도록 함으로써, 상기 인쇄회로기판의 와이어 본딩 패드의 오염 가능성을 감소시키고, 슬림화된 카메라 모듈의 조립이 가능하도록 한 이미지센서 모듈 및 이를 이용한 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근의 휴대용 단말기의 슬림화, 박형화 추세에 따라 단말기 본체내에 장착되는 카메라 모듈 또한 소형화가 지향되고 있으며, 이러한 카메라 모듈의 소형화 추세에 비하여 카메라 성능 향상에 따른 화소수의 증가에 의해서 카메라 모듈 내에 장착되는 이미지센서의 크기는 상대적으로 커질 수 밖에 없기 때문에 카메라 모듈을 구성하는 부품의 두께를 줄이고, 카메라 모듈 내의 조립 공간을 최소로 할 수 있는 설계가 요구되고 있다.
또한, 상기 이미지센서를 비롯한 다른 구성부재의 접착 공간이 협소해짐에 따라 접착제의 도포면적이 축소되어 에폭시를 비롯한 접착제의 경화 후에 제품의 품질에 영향을 미칠 수 있는 레진(resin)이 넘칠 가능성을 줄일 필요성이 있다.
도 1은 종래 카메라 모듈에 채용되는 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 2는 종래 인쇄회로기판에 이미지센서가 장착된 상태의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 인쇄회로기판(1)은 절연층필름(2a)에 회로 패턴을 형성하기 위한 동박층(2b)이 열압착되어 있는 상부 베이스층(top base, 2)과 역시 절연필름층(3a)에 회로 패턴을 형성하기 위한 동박층(3b)이 열압착되어 있는 하부 베이스층(bottom base, 3)이 본딩시트(4)에 의해서 접착된 구조이다.
다음, 상기 상부 베이스층(2)과 하부 베이스층(3)의 동박층(2b)(3b)에 각각 회로 패턴 형성을 위한 드라이 필름이 라미네이팅되며, 노광 및 식각 공정을 통해 회로 패턴이 완성되어 전자부품의 연결을 위한 패드(6)가 상부로 노출되도록 하고, 그 상면에 각각 상기 패드(6)를 제외한 부분에 보호필름(COVER LAY, 5)이 부착됨에 따라 인쇄회로기판(1)의 제작이 완료된다.
여기서, 상기 노광 및 식각 공정을 통해 회로 패턴(7)이 형성되도록 하고 각 가장자리부의 내측 임의 지점에는 상기 회로 패턴(7)과 연결되는 패턴(6)이 형성됨으로써, 상기 인쇄회로기판(1)의 상면에 실장되는 칩 형태의 이미지센서(10)와 와이어(11) 본딩 또는 범프의 접촉 형태로 전기적 접속이 이루어지도록 한다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기판(1) 최상부층의 보호필름(5) 상부에는 기판(1)에 구비된 회로 패턴과 절연층을 이루는 PSR 인쇄층(8)이 구비되는 바, 상기 PSR 인쇄층(8)은 기판(1) 표면에 형성된 다수의 회로 패턴(7)을 덮고 있는 상태에서 상기 패드(6)만이 상부로 노출되도록 하고 있다.
또한, 상기 PSR 인쇄층(8)이 형성된 인쇄회로기판(1) 상에는 대략 20~50㎛의 두께로 접착제(12)가 도포되고, 상기 접착제(12)의 상부에 직접 이미지센서(10) 하면이 밀착됨으로써, 상기 인쇄회로기판(1)의 상면에 부착된 이미지센서(10)가 와이어 본딩에 의해서 실장된다.
그러나, 종래와 같은 이미지센서(10) 실장 구조는 상기 접착제(12)의 도포 높이만큼 이미지센서(10)의 부착 높이가 높아질 수 밖에 없어 최근 카메라 모듈의 제작 추세인 경박단소화에 역행되는 문제점이 있다.
또한, 상기 인쇄회로기판(1)의 PSR 인쇄층(8) 상면에 이미지센서(10)가 밀착될 때, 상기 이미지센서(10)의 하중을 비롯한 수직 압력에 의해서 상기 접착제(12)가 그 접촉 계면 상에서 퍼지게 됨에 따라 상기 패드(6)로 접착제(12)가 침투하게 됨으로써, 상기 패드(6)가 오염되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 인쇄회로기판이 채용된 카메라 모듈에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 인쇄회로기판의 최상부층에 형성된 PSR 인쇄층 상에 접착제 도포 공간을 오픈시키고, 그 오픈 영역내에 도포된 접착제를 통해 이미지센서가 밀착 고정되도록 함으로써, 상기 PSR 인쇄층의 오픈된 높이만큼 이미지센서의 장착 위치를 낮춰 카메라 모듈의 경박단소화를 실현할 수 있도록 한 인쇄회로기판 및 이를 이용한 카메라 모듈이 제공됨에 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은, 사각 판상의 적층 구조물로 제작되어 상면에 회로 패턴이 형성된 기판 본체와, 상기 기판 본체의 상면 양측부에 형성되어 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결된 패드와, 상기 회로 패턴의 일부분이 복개되며 기판 상면 중앙부에 접착제 도포 공간이 오픈된 PSR 인쇄층을 포함하는 인쇄회로기판이 장착된 이미지센서 모듈이 제공됨에 의해서 달성된다.
이때, 상기 PSR 인쇄층은 실크 스크린(slik screen) 인쇄 방식으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 인쇄회로기판은 상면 중앙부에 수광부가 구비된 인쇄회로기판이 실장되는 바, 상기 이미지센서의 실장 영역 내측에 내부 회로 패턴 상부가 노출되도록 PSR 인쇄층 오픈 영역이 형성된다.
상기 PSR 인쇄층 오픈 영역은, 상기 인쇄회로기판의 상부층을 형성하는 보호필름(cover lay) 상에 PSR(Photo imageable Solder Regist mask ink)이 상기 이미지센서가 실장되어야 할 인쇄회로기판의 중앙부와, 상기 이미지센서 실장 공간의 양측부에 형성된 패드의 형성 공간을 제외한 부분에 도포됨에 의해서 형성된다.
따라서, 상기 인쇄회로기판의 상면 중앙부에는 각 변에 단턱부가 구비된 사각홈 형상의 접착제 도포 공간이 형성된다.
한편, 상기 접착제 도포 공간 내에는 소정의 두께로 접착제가 도포되어 상기 접착제에 이미지센서의 하면이 밀착 결합되고, 상기 이미지센서와 기판 상면에 구비된 패드는 와이어 본딩에 의해서 전기적으로 접속된다.
이때, 상기 PSR 인쇄층의 오픈된 공간 내부에 접착제가 주입됨에 의해서 상기 인쇄회로기판의 상면에서 이미지센서 상면까지의 높이를 PSR 인쇄층의 오픈된 높이만큼 감소시킬 수 있음에 기술적 특징이 있다.
여기서, 상기 접착제는 비전도성 경화 에폭시를 포함하는 비전도성(non-conductive) 접착제로 구성된다.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 상면 양측부에 내부의 회로 패턴과 전기적으로 연결된 패드가 구비되고, 중앙부에 상기 회로 패턴이 노출되는 접착제 도포 공간이 오픈된 PSR 인쇄층이 형성된 사각 판상의 적층 구조물로 이루어진 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 PSR 오픈 영역 상에 복개되는 이미지센서와, 상기 기판의 상부에 밀착 결합되는 하우징과, 상기 하우징의 상부에 수직 결합된 렌즈배럴을 포함하는 카메라 모듈이 제공됨에 의해서 달성된다.
이때, 상기 하우징의 내부 또는 렌즈배럴의 내부에는 상기 렌즈배럴 내의 렌즈를 통해 입사되는 광 중에 포함된 과도한 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단부재가 내장된다.
상기 하우징은 그 하단부가 상기 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판의 테두리부, 즉 패드 형성 위치의 외곽에 밀착 결합된다.
본 발명에 따른 이미지센서 모듈 및 이를 이용한 카메라 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 3은 본 발명에 따른 이미지센서 모듈에 채용된 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 이미지센서 모듈의 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 이미지센서 모듈에 채용된 인쇄회로기판의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 이미지센서 모듈을 구성하는 인쇄회로기판(100)은 기판 본체(110)와, 상기 기판 본체(110)의 상면에 형성된 회로 패턴(111) 및 패드(112)와, 상기 기판 본체(100)의 중앙부와 패드(112) 형성 부위가 오픈된 PSR 인쇄층(120)을 포함한다.
상기 기판 본체(110)는 회로 패턴을 형성하기 위한 동박층이 절연층 필름에 열압착된 한 쌍의 베이스층이 본딩시트에 의해서 적층된 상태로 제작되며, 상면에 각 층의 회로와 전기적으로 연결된 패드(112)가 외곽부에 구비되고, 그 내측에 회로 패턴(111)이 형성된다.
여기서, 상기 기판 본체(100)의 구체적 구성은 종래와 동일 또는 유사하기 때문에 아래 도시된 도 3과 도 4에의 적층 구조의 도시는 생략하였다.
상기 인쇄회로기판(100) 상면의 패드(112) 내측에는 회로 패턴(111)을 비롯한 각 층별 회로 패턴을 연결하기 위한 비아(via)가 노출되는 PSR 오픈 영역(121)이 형성된다.
상기 PSR 오픈 영역(121)은 상기 인쇄회로기판(100) 상면에 부착되는 이미지센서(130)의 그 실장 영역(122)보다 작은 폭의 사각형으로 구성되며, 사각의 각 변 이 단턱부(121a)를 이루도록 함몰 형성되어 사각홈의 형태로 구성된다.
따라서, 상기 PSR 오픈 영역(121)의 내부는 주위의 PSR 인쇄층(120)에 비해 함몰되어 접착제 도포 공간(124)을 이루며, 상기 PSR 오픈 영역(121)의 요입 깊이는 대략 15~30㎛의 깊이로 형성된다.
한편, 상기 인쇄회로기판(100) 상에 형성된 PSR 오픈 영역(121)에 접착제(140)가 주입되고, 상기 접착제(140)에 이미지센서(130)의 하면이 밀착되어 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 상기 PSR 오픈 영역(121)이 복개되며 이미지센서(130)가 실장된다.
여기서, 상기 PSR 오픈 영역(121)의 크기는 상기 이미지센서 실장 영역(122)의 80~85%의 크기로 형성된다.
이때, 상기 이미지센서(130)는 접착제(140)를 통해 밀착 결합된 상태에서 상기 인쇄회로기판(100)의 이미지센서 실장 영역(122)의 외측에 구비된 패드(112)와 상기 이미지센서(130)의 상면에 형성된 패드(131)간의 와이어 본딩에 의해서 상기 인쇄회로기판(100)과 전기적으로 접속된다.
상기 접착제(140)는 상기 PSR 오픈 영역(121)의 저면으로 노출된 다수의 회로 패턴(111)과 이의 연결을 위한 비아(도면 미도시)와 이미지센서(130)의 하면이 전기적으로 접속되어 쇼트 등이 발생되는 것을 방지하기 위한 비전도성(non-conductive) 접착제가 반드시 사용되어야만 한다.
이는, 상기 PSR 인쇄층(120)이 오픈되면서 상기 오픈된 공간의 저면을 통해 다수의 회로 패턴과 비아(via)가 노출됨에 따라 그 상부에 실장되는 이미지센 서(130)와의 전기적 절연을 실현하기 위함이다.
따라서, 상기 접착제(140)는 비전도성의 성질을 갖는 경화 에폭시(epoxy) 등이 주로 사용된다.
한편, 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 PSR 오픈 영역(121)이 구비된 PSR 인쇄층(120)의 형성 방법에 대하여 간략히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, PSR 인쇄층(120)은 인쇄회로기판(100) 표면의 회로 및 절연층을 형성하여 기판 상면을 보호하고, 상기 인쇄회로기판(100)에 전자부품 실장시 실시되는 솔더링 공정을 통해 회로와 회로 사이에 땜납 걸침(solder bridge) 등의 현상이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 PSR 인쇄층(120)을 형성하기 위한 PSR 도포 방법은, 크게 인쇄회로기판(100)의 상면에 회로와 홀을 형성하기 위한 도전체를 코팅하기 위한 도금 단계와, 상면이 도금된 인쇄회로기판(100) 상에 PSR 오픈 영역(121)을 제외한 부위에 PSR 인쇄층(120)을 형성하기 위한 국부적 PSR 도포 단계 및 PSR 도포 후 필요 부분을 경화시키기 위한 표면처리 단계로 구성된다.
이때, 상기 PSR 인쇄층(120)은 실크 스크린(slik screen) 인쇄 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.
상기 국부적 PSR 도포 단계에서는 PSR 인쇄층(120)이 형성될 부분을 실크 마스크(slik mask)로 제작하여 상기 인쇄회로기판(100) 상면에 위치시킨 후 PSR 잉크를 도포함으로써, 상기 인쇄회로기판(100)의 중앙부에 PSR 오픈 영역(121)이 형성된다.
또한, 상기 표면처리 단계는 PSR 잉크를 인쇄회로기판의 표면에 도포하여 코팅하는 PSR 코팅단계와, PSR로 코팅된 기판(100)을 자외선에 노광 처리하여 필요 부분만을 경화시키는 PSR 노광단계와, 상기 PSR 노광단계에서 자외선에 노광되지 않아 경화되지 않은 PSR 잉크를 제거하는 PSR 현상단계를 포함한다.
이와 같은 기술적 구성을 갖는 본 발명의 인쇄회로기판(100)은 그 상면에 장착되는 이미지센서(130) 및 다수의 전자부품과 전기적 연결을 위한 회로 패턴(111)을 보호하기 위한 PSR 인쇄층(120)이 국부적으로 오픈되고, 그 PSR 오픈 영역(121) 내로 상기 이미지센서(130)의 하면에 접촉되는 접착제(140)가 주입됨에 의해서 상기 이미지센서(130)의 접착 높이를 PSR 인쇄층(120) 상에 형성된 PSR 오픈 영역(121)의 함입 깊이만큼 낮출 수 있도록 함에 따라 경박단소화의 카메라 모듈 제작이 가능해질 수 있게 된다.
또한, 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 형성된 PSR 오픈 영역(121)의 사방은 PSR 인쇄층(120)과 소정의 높이를 갖는 단턱부(121a)로 형성되기 때문에 상기 PSR 오픈 영역(121) 내에 도포된 접착제(140)가 상기 PSR 오픈 영역(121)의 외부 넘침이 방지되도록 함으로써, 상기 PSR 오픈 영역(121) 외측에 구비된 패드(112)의 오염이 원천적으로 방지된다.
다음, 도 6는 본 발명에 따른 이미지센서 모듈을 이용한 카메라 모듈의 단면도로서, 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(200)은 상면 양측부에 내부의 회로 패턴(111)과 전기적으로 연결된 패드(112)가 구비되고, 중앙부에 상기 회로 패 턴(111)이 노출되는 접착제 도포 공간의 PSR 오픈 영역(121)이 형성된 PSR 인쇄층(120)이 구비된 사각 판상의 인쇄회로기판(100)과, 상기 인쇄회로기판(100)의 상부에 밀착 결합되는 하우징(150)과, 상기 하우징(150)의 상부에 수직 결합된 렌즈배럴(160)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 하우징(150)의 내부 또는 렌즈배럴(160)의 내부에는 상기 렌즈배럴(160) 내에 적층 결합된 다수의 렌즈(L)를 통해 입사되는 광 중에 포함된 과도한 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단부재(170)가 내장된다.
이와 같은 구성의 카메라 모듈(200)의 조립 과정은, 먼저, 인쇄회로기판(100)의 상면에 형성된 PSR 오픈 영역(121)에 도포되는 비전도성 경화 에폭시(EPOXY)를 이용하여 이미지센서(130)를 접착시키고, 상기 이미지센서(130)의 접착이 완료되면 인쇄회로기판(100)과 이미지센서(130)에 형성된 패드(131)를 와이어 본딩 공정을 이용하여 도전성 재질인 와이어(132)로 연결한다.
상기 인쇄회로기판(100)과 이미지센서(130)가 통전되도록 와이어(132)로 연결되면 이미지센서(130)가 점유하고 있지 않은 부분, 즉 상기 인쇄회로기판(100)의 외측 둘레의 가장자리부분에 접착제의 기능을 하는 에폭시를 도포하고, 에폭시가 도포된 인쇄회로기판(100)에 하우징(150) 하단부를 접착시킨 후 소정 온도에서 에폭시를 경화시켜 하우징(150)을 고정시킨다.
이때, 상기 인쇄회로기판(100)과 하우징(150)이 접착되면 하우징(150)의 상단부에 렌즈배럴(160)를 삽입시켜 카메라모듈의 조립이 완료된다.
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 이미지센서 모듈 및 이를 이용한 카메라 모듈은 인쇄회로기판의 최상부층에 형성된 PSR 인쇄층 상에 접착제 도포 공간인 PSR 오픈 영역이 형성되고, 그 오픈 영역내에 도포된 접착제를 통해 이미지센서가 밀착 고정되도록 함으로써, 상기 PSR 오픈 영역의 요입 깊이만큼 접착제의 주입 공간이 확보됨에 따라 이미지센서의 본딩 위치 낮출 수 있는 장점이 있으며, 상기 PSR 오픈 영역 내에 도포된 접착제의 외부 누출이 방지되어 와이어 본딩을 위한 패드의 오염을 방지하는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 사각 판상의 적층 구조물로 제작되어 상면에 회로 패턴이 형성된 기판 본체;
    상기 기판 본체의 상면 양측부에 형성되며, 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결된 패드;
    상기 기판 본체의 상면에 도포되며, 중앙부에 접착제 도포 공간을 이루도록 각 변에 단턱부가 구비된 채로 함몰 형성된 사각홈 형상의 접착제 도포 공간의 PSR 오픈 영역이 형성된 PSR 인쇄층;
    상기 PSR 오픈 영역 내에 도포되며, 비전도성 경화 에폭시를 포함하는 비전도성(non-conductive)의 접착제;
    상기 PSR 오픈 영역 상에 복개되며, 상기 PSR 오픈 영역에 도포된 접착제와 하면이 밀착 결합되어 상기 패드와 와이어 본딩에 의해서 전기적으로 접속되는 이미지센서;
    를 포함하는 이미지센서 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PSR 인쇄층은, 실크 스크린(slik screen) 인쇄 방식에 의해서 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PSR 오픈 영역은, 그 요입 깊이가 15~30㎛의 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  6. 사각 판상의 적층 구조물로 제작되어 상면에 회로 패턴과 패드가 형성된 기판 본체상에 각 변에 단턱부가 구비된 채로 함몰된 사각홈 형상의 접착제 도포 공간의 PSR 오픈 영역이 형성된 PSR 인쇄층이 구비된 인쇄회로기판과, 상기 PSR 오픈 영역상에 복개되어 접착제 도포 공간에 주입된 접착제와 하면이 밀착되어 상기 패드와 와이어 본딩에 의해서 전기적으로 접속되는 이미지센서로 구성된 이미지센서 모듈;
    상기 인쇄회로기판의 단차부에 하단 주연부가 밀착 결합되는 하우징; 및
    상기 하우징의 상단에 수직 장착되며, 내부에 다수의 렌즈가 적층된 렌즈배럴;
    을 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하우징의 내부 또는 렌즈배럴의 내부에는, 적외선 차단부재가 내장된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 PSR 인쇄층은, 실크 스크린(slik screen) 인쇄 방식에 의해서 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  9. 삭제
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