KR100906841B1 - 카메라모듈 및 그 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼를 이용한 카메라모듈 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 웨이퍼 형태로 제작 후 이를 절단하여 개별 카메라모듈을 제작함을 특징으로 한다. 본 발명은 이미지센서를 하나의 단위 유닛으로 하며 다수개의 이미지센서 및 회로배선을 위한 와이어 본딩 패드가 웨이퍼 유닛별로 형성된 이미지센서 웨이퍼를 제작하는 과정과, 상기 이미지센서 웨이퍼의 상부면에 적외선을 필터링하는 적외선필터 웨이퍼를 접착시키는 과정과, 상기 이미지센서 웨이퍼의 하부면에 베이스 기판을 증착시키고, 상기 베이스 기판의 하부의 솔더볼 패턴에 솔더볼을 형성시키는 과정과, 상기 이미지센서의 와이어 본딩 패드와 솔더볼 패턴을 전기적 배선 연결시키는 과정과, 렌즈 어셈블리의 하우징인 홀더가 적어도 두 개 이상 형성된 홀더 웨이퍼를 상기 적외선필터 웨이퍼 상부면에 결합시키는 과정과, 상기 유닛별로 다이싱 절단하여 각각의 개별 카메라모듈로 분리하는 과정을 포함한다.

카메라, 홀더, 웨이퍼, 이미지센서, 표면실장, 공정, 적외선필터

Description

카메라모듈 및 그 제작 방법{Camera module and method for manufacturing the same}

본 발명은 카메라모듈 및 그 제작 방법에 관한 것이다.

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종래 카메라모듈의 제조공정을 간단히 살펴 보면, 인쇄회로기판(PCB) 위에 각종 수동 부품과 단말기 본체와의 결합을 위한 커넥터를 실장한다. 그 후 이미지센서를 인쇄회로기판 위에 실장 후 이미지센서와 인쇄회로기판간의 전기적인 연결을 위하여 와이어 본딩(wire bonding)을 진행한다. 적외선필터가 내장된 홀더를 인쇄회로기판 위에 하우징(housing)함으로써, 모듈 내부 부품을 보호하고 불필요한 빛을 차단한다. 그리고 그 후 렌즈 어셈블리를 홀더에 체결 후 규격에 맞게 포커스를 조정한 후 렌즈를 고정시킨다.

상기에서 살핀 바와 같이 종래의 카메라모듈의 제조 공정은, 인쇄회로기판 위에 수동 부품 실장을 위한 표면칩 실장(Surface Chip Mount) 공정, 인쇄회로기판 위에 이미지센서를 실장하기 위한 다이 본딩(Die Bonding) 공정, 이미지센서와 인쇄회로기판 간의 전기적 연결을 위한 와이어 본딩(Wire Bonding) 공정, 이미지센서의 보호와 렌즈 체결을 위한 하우징 실장(Housing Mount) 공정, 기준 해상력을 갖추기 위한 포커스 조절 공정 등의 많은 공정을 거쳐야 하며, 상기 각 공정 외에 세부 공정까지 포함한다면 상당히 많은 공정을 거쳐야 한다.

따라서 상기와 같은 수많은 공정을 거쳐야 함으로써 발생하는 불량의 수도 상대적으로 많아지는 문제가 있다. 또한, 인쇄회로기판 위에 수동 부품, 이미지센서, 홀더, 렌즈 어셈블리가 각각 실장됨에 따라서 제품의 소형/박형에 한계를 갖는 문제가 있다.

본 발명은 카메라모듈 제조 시에 상기의 표면실장(SMT) 공정, 다이 본딩(Die Bonding) 공정, 와이어 본딩(Wire Bonding) 공정, 하우징 실장(Housing Mount) 공정, 포커스 조절 공정을 거치지 않고 제작 공정을 간소히 할 수 있는 방안을 제안한다.

본 발명은 중앙에 이미지센서가 구현되고 그 주변에 회로패턴이 형성되는 이미지센서 웨이퍼 유닛과, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛 상부면에 접착되는 적외선 필터 웨이퍼 유닛과, 상기 이미지센서와 연결되는 전기적 배선 패턴이 형성되며, 솔더볼이 부착될 솔더볼 패턴이 형성되며, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛의 하부면에 결합되는 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 하부면에 형성되는 솔더볼과, 렌즈 어셈블리를 포함하며 상기 적외선필터 웨이퍼 유닛 상부면에 결합되는 홀더 웨이퍼 유닛을 포함한다.

또한, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛은, 외곽 지점에 와이어 본딩 패드가 확장되어 형성되며, 상기 베이스 기판에는 솔더볼 패턴이 형성되며, 상기 와이어 본딩 패드와 상기 솔더볼 패턴간에 전기적 배선이 이루어진다.

또한, 상기 적외선필터 웨이퍼 유닛은 빛 투과율이 높은 접착제로 접착된다. 상기 웨이퍼 형태로 된 다수의 카메라모듈이 각 유닛별로 절단되어 카메라모듈이 형성된다. 상기 카메라모듈이 단말기 본체에 솔더볼을 통해 표면실장(SMT)된다.

또한, 상기 홀더 웨이퍼 유닛은, 어두운 색상으로 구현되며, 상기 적외선필터 웨이퍼 유닛은 이미지센서 웨이퍼 유닛과 동일한 크기를 갖으며, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛은, 이미지센서 영역과 해당 다이와 와이어 본딩 패드를 포함한다.

또한, 상기 베이스 기판은, 글래스, 세라믹 중 어느 하나의 재질로 됨을 특징으로 한다.

본 발명은, 이미지센서를 하나의 단위 유닛으로 하며, 다수개의 이미지센서 및 회로배선을 위한 와이어 본딩 패드가 웨이퍼 유닛별로 형성된 이미지센서 웨이퍼를 제작하는 과정과, 상기 이미지센서 웨이퍼의 상부면에 적외선을 필터링하는 적외선필터 웨이퍼를 접착시키는 과정과, 상기 이미지센서 웨이퍼의 하부면에 베이 스 기판을 증착시키고, 상기 베이스 기판의 하부의 솔더볼 패턴에 솔더볼을 형성시키는 과정과, 상기 이미지센서의 와이어 본딩 패드와 솔더볼 패턴을 전기적 배선 연결시키는 과정과, 렌즈 어셈블리의 하우징인 홀더가 적어도 두 개 이상 형성된 홀더 웨이퍼를 상기 적외선필터 웨이퍼 상부면에 결합시키는 과정과, 상기 유닛별로 다이싱 절단하여 각각의 개별 카메라모듈로 분리하는 과정을 포함한다.

또한, 상기 이미지센서 웨이퍼를 상기 적외선필터 웨이퍼에 접착시킨 후, 상기 이미지센서 웨이퍼만을 유닛별로 V자 형태로 표면을 커팅하는 과정을 더 포함한다. 또한, 상기 솔더볼을 형성한 후, 상기 결합된 이미지센서 웨이퍼 및 베이스 기판을 유닛별로 V자 형태로 표면을 커팅하는 과정을 더 포함한다.

또한, 상기 베이스 기판은, 마스크를 씌워 증착시켜 상기 이미지센서와 배선 회로패턴이 형성된다. 또한, 상기 다이싱 절단된 카메라모듈이 단말기 본체에 솔더볼을 통해 표면실장(SMT)됨을 특징으로 한다.

본 발명은 웨이퍼 형태로 카메라모듈을 제조함으로써, 종래의 표면실장(SMT) 공정, 다이 본딩(Die Bonding) 공정, 와이어 본딩(Wire Bonding) 공정, 하우징 실장(Housing Mount) 공정, 포커스 조절 공정을 거치지 않고 제작 공정을 간소히 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 단말기 본체와의 연결을 커넥터가 아닌 표면실장(SMT)을 통해 가능함으로써 재료비 절감 및 단말기 제작 공정 간소화의 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

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본 발명은 다수의 이미지센서가 형성된 이미지센서 웨이퍼를 각각 다이싱(dicing) 절단함으로써, 카메라모듈이 각각 제작되는 특징을 가진다.

이하에서, 웨이퍼라 함은 각각의 단위 유닛이 다수개 형성되어 있는 웨이퍼 형태를 말하는 것으로서, 예컨대, 이미지센서 웨이퍼라 함은 이미지센서가 하나의 웨이퍼 상에 다수개 형성되어 있는 웨이퍼를 말한다.

또한, 웨이퍼 유닛이라 함은, 각 단위별 유닛이 다수개 형성된 웨이퍼 상에에서 각각의 유닛을 말하는 것이다. 예를 들어, 이미지센서 웨이퍼 유닛이라 함은 이미지센서 웨이퍼에 형성된 각각의 유닛으로 된 이미지센서를 말한다.

또한, 상기의 유닛은 각각의 카메라모듈에 사용되는 단위 유닛을 말한다.

본 발명은 이미지센서 웨이퍼 위에 적외선필터 웨이퍼를 접착시키고 그 위에 홀더 웨이퍼를 고정 접착시키고, 이를 각 유닛별로 다이싱 절단함으로써 개별 단위의 카메라모듈이 형성될 수 있다. 따라서 본 발명은 카메라모듈 제작을 위해 종래의 수많은 제조공정을 거치지 않고 제작할 수 있는 이점이 있다.

이미지센서 웨이퍼 유닛은, 중앙에 이미지센서가 구현되고 그 주변에 회로패턴이 형성되어 있는데, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛은 그 일부에 이미지센서 및 수동소자 회로패턴이 반도체 제조 공정에 의해 형성되어 있는 이미지센서 웨이퍼의 단위 개별 유닛이다.

즉, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛의 중앙에는 이미지센서가 형성되며 그 주변에 수동소자 회로패턴이 형성된다. 따라서 종래와 같이 인쇄회로기판에 이미지센서를 다이 본딩(die bonding)시킨 후 와이어 본딩(wire bonding)시키는 공정을 거치지 않고 웨이퍼 유닛 자체 내에 이미지센서가 형성된다.

상기 이미지센서 웨이퍼 유닛의 상부면에는 적외선필터 웨이퍼 유닛이 접착되어 있어 적외선을 필터링 한다. 상기 적외선필터 웨이퍼 유닛과 이미지센서 웨이퍼 유닛간에는 빛 투과율이 우수한 접착제로 접착된다. 상기 적외선필터 웨이퍼 유닛 상부면에는 홀더 웨이퍼 유닛이 결합되어 있는데, 상기 홀더 웨이퍼 유닛은 렌즈 어셈블리의 하우징 역할을 한다.

한편, 이미지센서 웨이퍼 유닛의 하부면에는 베이스 기판이 증착되어 형성되는데, 이러한 베이스 기판에는 솔더볼(solder ball)이 형성되어 있다. 상기 베이스 기판은 글래스(glass), 세라믹 등과 같은 재질로 이루어져 이미지센서 웨이퍼 유닛의 하부면에 마스크를 씌어 증착시켜 솔더볼과의 전기적 연결을 위한 회로패턴이 형성된다.

상기 솔더볼은 단말기 본체에 연결될 시에 직접 본체의 표면에 실장(SMT)될 수 있도록 납땜이 이루어질 수 있도록 도와주는 납땜 구슬로서, 상기 솔더볼을 통해 본 발명의 카메라모듈이 본체의 표면에 직접 납땜 연결된다. 결국, 본 발명의 카메라모듈은 BGA(Ball Grid Array) 형태로 된 하나의 칩(chip)으로 인식되어 그 하부면이 본체 표면과 솔더볼을 통해 표면실장(SMT)됨으로써, 종래 카메라모듈이 본체에 연결되기 위한 커넥터를 필요로 하지 않는다.

도 3은 웨이퍼를 이용한 카메라모듈의 제조 공정을 간략히 도시한 그림으로서, 이미지센서 웨이퍼(32)를 적외선필터 웨이퍼(31)에 접착시키고 그 하부면에 솔더볼(34;solder ball)이 형성된 베이스 기판(33)을 증착시켜 결합(도 3(a),도 3(b))한다. 이때, 상기 이미지센서 웨이퍼(32)에는 각 유닛 단위(die)별로 다수의 이미지센서가 형성되어 있다.

적외선필터 웨이퍼(31) 상부면에 각 유닛별로 다수의 홀더를 가지는 홀더 웨이퍼(30)를 결합(도 3(c)한 후, 다이싱(dicing, 도 3(d))을 통하여 개별적인 카메라모듈이 제작 완료(도 3(e))된다. 이렇게 제작 완료된 각 카메라모듈은 솔더볼(34)을 통해 각 단말기 본체에 표면실장(SMT)됨으로써, 종래 커넥터를 통한 연결을 회피할 수 있다. 웨이퍼를 이용한 카메라모듈의 제조공정을 도 4의 플로차트와 함께 좀더 상술하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 웨이퍼를 이용한 카메라모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로차트로서, 도 4a 및 도 4b에 도시하였다..

먼저, 이미지센서 웨이퍼(32)를 제작하는 공정(S41)을 가진다. 상기 이미지센서 웨이퍼(32)는, 그 일부에 이미지센서(23) 및 수동소자 회로패턴이 반도체 제조 공정에 의해 형성되어 있는 웨이퍼로서, 웨이퍼 자체 내에 각 유닛(die)별로 이미지센서가 형성된다. 웨이퍼 내의 각 유닛에는 이미지센서의 외부연결단자와 리드 프레임을 가는 금선으로 연결시키는 와이어 본딩 용도의 와이어 본딩(wire bonding) 패드(41)가 형성된다. 상기 와이어 본딩 패드(41)는 기존의 웨이퍼와 달리 각 유닛의 와이어 본딩 패드 길이를 확장하여 각 유닛의 경계면까지 형성된다.

이미지센서 웨이퍼 제작이 완료(S41)된 후에는, 적외선필터 웨이퍼(31)가 이미지센서 웨이퍼(32) 상부면에 접착(S42)된다. 상기 적외선필터 웨이퍼(31)는 이미지센서 웨이퍼(32)와 동일한 사이즈로 구비되며, 이 두 웨이퍼는 빛 투과율이 아주 좋은 접착제를 사용하여 접착된다.

이미지센서 웨이퍼(32)와 적외선필터 웨이퍼(31)가 접착되어 하나로 된 웨이퍼는, 하부면에 증착되는 베이스 기판과의 전기적 연결을 하기 위하여 각 유닛별로 V-컷 공정(S43)을 가진다. 상기 V-컷(V-cut)은 이미지센서 웨이퍼(32)의 각 유닛별로 V자 형태로 컷팅을 수행하는 공정으로서, 이로인해 각 유닛별로 전기적 배선인 금속배선이 상기 V자 형태의 외부면을 따라 베이스 기판(33)의 솔더볼 패턴에 연결시킬 수 있으며, 다이싱(dicing) 공정 시에 작업 에러를 줄일 수 있다.

이미지센서 웨이퍼(32)와 적외선필터 웨이퍼(31)가 접착(S42)된 후 각 유닛별로 컷팅(S43)이 진행된 후에는, 이미지센서 웨이퍼의 하부면에 마스크를 씌어 증착시켜 베이스 기판(33)을 형성(S44)시킨다. 상기 마스크는 이미지센서의 각 핀(pin)과 연결된 전기적 배선이 패턴화되어 있어, 이미지센서 웨이퍼(32)의 하부면에 베이스 기판(33)이 증착되어, 이미지센서(23)의 각 핀과 연결된 전기적 배선이 패턴 형성된다. 상기 베이스 기판(33)은 글래스(glass), 세라믹 등과 같은 재질이 사용될 수 있다.

상기 베이스 기판의 하부면에는 솔더볼(34;solder ball)이 위치할 솔더볼 패턴(2)이 형성된다. 상기 솔더볼 패턴(42)에는 솔더볼(34)이 납땜되어 위치된다. 상기 솔더볼(34)은 단말기 본체와 솔더링(soldering)되어 표면실장(SMT)될 수 있어, 종래 커넥터를 필요로 하지 않게 된다.

상기와 같이 솔더볼이 형성된 베이스 기판이 이미지센서 웨이퍼 하부면에 결합(S44)된 후에는, 와이어 본딩 패드와 솔더볼간의 전기적 배선 연결 전에 V-컷(V-cut) 공정(S45)을 가진다. 그 후, 와이어 본딩 패드(42)와 솔더볼(34) 간의 전기적 배선 연결의 패턴이 형성(S46)된다.

그 후, 웨이퍼 형태로 된 홀더 웨이퍼(30)를 적외선필터 웨이퍼(31)의 상부면에 접착(S47)시킨다. 상기 홀더는 종래의 홀더와 같이 그 내부에 렌즈 어셈블리가 결합되어 있는 하우징 사출물로서, 홀더 웨이퍼(30)란 다수의 홀더를 하나의 웨이퍼 상에 형성시켜 놓은 것을 말한다. 상기 홀더 웨이퍼(30)는 렌즈로 입사되는 빛 외에는 차단하기 위하여 어두운 색깔을 가지도록 한다.

상기와 같이 이미지센서 웨이퍼(32), 적외선필터 웨이퍼(31), 베이스 기판(33), 홀더 웨이퍼(30)가 모두 결합된 후에는, 각 유닛별로 다이싱(dicing)을 하여 절단(S48)한다. 즉, 웨이퍼상의 수 많은 카메라모듈들을 분리하기 위해 다이아몬드 톱 등을 사용하여 웨이퍼를 다이싱 절단한다.

상기 다이싱을 통한 각 개별 카메라모듈은 단말기의 본체에 솔더볼을 통해 솔더링되어 표면실장되어 이용된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

삭제

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도 3은 웨이퍼를 이용한 카메라모듈의 제조 공정을 간략히 도시한 그림이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 웨이퍼를 이용한 카메라모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로차트이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

30: 홀더 웨이퍼 31: 적외선필터 웨이퍼

32: 이미지센서 웨이퍼 33: 베이스 기판

34: 솔더볼

Claims (20)

1. 중앙에 이미지센서가 구현되고 그 주변에 회로패턴이 형성되는 이미지센서 웨이퍼 유닛;

   상기 이미지센서 웨이퍼 유닛의 상부면에 접착되는 적외선필터 웨이퍼 유닛;

   상기 이미지센서와 연결되는 전기적 배선 패턴이 형성되며, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛의 하부면에 결합되는 베이스 기판;

   렌즈 어셈블리를 포함하며 상기 적외선필터 웨이퍼 유닛 상부면에 결합되는 홀더 웨이퍼 유닛

   을 포함하며,

   상기 이미지센서 웨이퍼 유닛은 외곽 지점에 와이어 본딩 패드가 확장되어 형성되며, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛과 베이스 기판은 V자 형태로 표면이 형성되어 상기 본딩 패드와의 전기 배선이 표면을 따라 형성됨을 특징으로 하는 카메라모듈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 베이스 기판에는 솔더볼 패턴이 형성되며, 상기 와이어 본딩 패드와 상기 솔더볼 패턴 간에 전기적 배선이 이루어진 카메라모듈.
4. 제1항에 있어서, 상기 적외선필터 웨이퍼 유닛은 빛 투과율이 높은 접착제로 접착되는 카메라모듈.
5. 제1항에 있어서, 웨이퍼 형태로 된 다수의 카메라모듈이 각 유닛별로 절단되어 카메라모듈이 형성됨을 특징으로 하는 카메라모듈.
6. 제1항에 있어서, 상기 카메라모듈은, 상기 베이스 기판 하부면에 형성되는 솔더볼을 더 포함하는 카메라모듈.
7. 제6항에 있어서, 상기 카메라모듈이 단말기 본체에 솔더볼을 통해 표면실장(SMT)됨을 특징으로 하는 카메라모듈.
8. 제1항에 있어서, 상기 홀더 웨이퍼 유닛은, 어두운 색상으로 구현되는 카메라모듈.
9. 제1항에 있어서, 상기 적외선필터 웨이퍼 유닛은 이미지센서 웨이퍼 유닛과 동일한 크기를 갖는 카메라모듈.
10. 제1항에 있어서, 상기 이미지센서 웨이퍼 유닛은, 이미지센서 영역과 해당 다이와 와이어 본딩 패드를 포함하는 카메라모듈.
11. 제1항에 있어서, 상기 베이스 기판은, 글래스, 세라믹 중 어느 하나의 재질로 됨을 특징으로 하는 카메라모듈.
12. 이미지센서를 하나의 단위 유닛으로 하며, 다수개의 이미지센서 및 회로배선을 위한 와이어 본딩 패드가 각 웨이퍼 유닛별로 외곽 지점에 확장되어 형성된 이미지센서 웨이퍼를 제작하는 제1과정;

    상기 이미지센서 웨이퍼의 상부면에 적외선을 필터링하는 적외선필터 웨이퍼를 접착시킨 후 상기 이미지센서 웨이퍼만을 유닛별로 V자 형태로 표면을 커팅하는 제2과정;

    상기 이미지센서 웨이퍼의 하부면에 베이스 기판을 증착시키고, 상기 베이스 기판의 하부의 솔더볼 패턴에 솔더볼을 형성시킨 후, 상기 결합된 이미지센서 웨이퍼 및 베이스 기판을 유닛별로 V자 형태로 표면을 커팅하는 제3과정;

    상기 이미지센서의 와이어 본딩 패드와 솔더볼 패턴을 전기적 배선 연결시키는 제4과정;

    렌즈 어셈블리의 하우징인 홀더가 적어도 두 개 이상 형성된 홀더 웨이퍼를 상기 적외선필터 웨이퍼 상부면에 결합시키는 제5과정;

    상기 유닛별로 다이싱 절단하여 각각의 개별 카메라모듈로 분리하는 제6과정

    을 포함하는 카메라모듈 제작 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 제12항에 있어서, 상기 적외선필터 웨이퍼는 상기 이미지센서 웨이퍼와 동일한 사이즈로 형성되는 카메라모듈 제작 방법.
17. 제12항에 있어서, 상기 적외선필터는 빛 투과율이 높은 접착제로 상기 이미지센서 웨이퍼와 접착되는 카메라모듈 제작 방법.
18. 제12항에 있어서, 상기 베이스 기판은, 마스크를 씌워 증착시켜 상기 이미지센서와 배선 회로패턴이 형성된 카메라모듈 제작 방법.
19. 제12항에 있어서, 상기 다이싱 절단된 카메라모듈이 단말기 본체에 솔더볼을 통해 표면실장(SMT)되는 카메라모듈 제작 방법.
20. 제12항에 있어서, 상기 베이스 기판은, 글래스, 세라믹 중 어느 하나의 재질로 됨을 특징으로 하는 카메라모듈 제작 방법.

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