KR101050851B1 - 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광축의 길이방향의 크기가 감소하는 구조를 가진 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입사되는 빛 에너지를 전기적인 신호로 변환하는 촬상 영역과, 상기 촬상 영역을 외부와 전기적으로 연결하는 소자측 전극 패드를 구비하는 이미지 센싱 소자와, 이미지 센싱 소자가 일정 유격을 가지고 삽입되는 중공부 및 중공부 주변부에 형성된 기판측 전극 패드를 구비하는 회로기판과, 소자측 전극 패드와 결합되는 제1 연결 전극 패드와, 제1 연결 전극 패드와 전기적으로 연결되며 기판측 전극 패드와 결합되는 제2 연결 전극 패드가 동일한 면에 형성된 투광성의 연결부재와 적어도 이미지 센싱 소자와 연결부재 사이 및 회로기판과 이미지 센서 모듈은 결합부재 사이에 개재되어 전기적 접속과 밀봉을 가능하게 하는 결합부재를 구비하는 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공한다.
Description
도 1은 종래의 카메라 모듈을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3는 도 2의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 이미지 센서 모듈에 구비된 연결부재를 도시한 저면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 카메라 모듈의 각 제조 단계를 도시한 단면도들이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: 이미지 센서 모듈 110: 이미지 센싱 소자
114: 소자측 전극 패드 120: 회로기판
122: 중공부 130: 연결부재
134: 제1 연결 전극 패드 136: 제2 연결 전극 패드
140: 결합부재 141: 제1결합부재
146: 제2결합부재 201: 광학계
210: 렌즈 하우징 220: 렌즈 홀더
230: 렌즈 240: IR 필터
AP: 촬상 영역 AW: 윈도우 영역
본 발명은 이미지 센서 모듈 및 이를 구비하는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 더 상세하게는 외부 이미지를 촬상하여 이를 외부 회로와 연결하는 이미지 센서 모듈과, 이를 구비하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 동영상 및 사진 촬영을 하고 이를 전송할 수 있는 장치로서, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, PDA, 모니터 삽입용 카메라, 범퍼 장착용 자동차 후면 감시 카메라, 도어/인터폰용 카메라 등에 사용된다.
종래의 통상적인 카메라 모듈(1)은 이미지 센서 모듈(10)과 광학계(20)로 이루어진다. 이미지 센서 모듈(10)은 회로기판(11)과, 이미지 센싱 소자(12)를 구비한다.
회로기판(11)의 적어도 일측면에 회로 패턴이 형성되고, 상기 회로 패턴이 형성된 일측면이 이미지 센싱 소자(12)와 전기적으로 연결된다.
이미지 센싱 소자(12)의 중앙에는 윈도우부가 형성된 촬상 영역(13)을 구비하는데, 상기 촬상 영역(13)에 광학계(20)를 통과한 외부 영상의 이미지가 촬상된다. 상기 회로기판(11)과 상기 이미지 센싱 소자(12)의 사이에는 결합을 위해 접착 제(14)가 삽입된다.
광학계(20)는 렌즈 하우징(21)과, 보호 커버(22)와, 적외선 차단 및 반사 방지를 위한 IR 필터(23)와, 렌즈(24)를 구비한다. 촬영하고자 하는 영상이 통과되는 렌즈 하우징(21)의 외부를 향하는 외측 단부에 보호 커버(22)가 설치된다. 또한 상기 이미지 센싱 소자(12) 위의 상기 렌즈 하우징(21)의 내측 단부에 IR 필터(23)가 장착된다. 상기 렌즈 하우징(21)의 내부에는 영상 촬영을 위한 렌즈(24)가 장착되고, 그 내면에는 초점 조절을 위하여 렌즈의 이송을 위한 나사산이 형성된다.
이 경우, 상기 회로기판(11)과 상기 이미지 센싱 소자(12)를 서로 전기적으로 연결되도록 하고 물리적으로 고정하는 본딩 수단으로는, 도 1에 도시된 바와 같이 범프(16)를 이용한 플립칩 본딩 방법을 적용하거나, 이와 달리 와이어 본딩 방법을 적용할 수 있다.
그런데 이러한 통상적인 카메라 모듈(1)에서는 상기 이미지 센싱 소자(12)가 회로기판(11) 외측으로 돌출되어 있다. 이로 인하여 카메라 모듈(1) 전체 길이가 증가한다는 문제점이 있으며, 이는 카메라 모듈의 소형화가 도모되는 최근의 경향에 역행한다는 문제점을 가지고 있다.
이와 더불어, 상기한 바와 같이 상기 이미지 센싱 소자(12)는, 윈도우부가 형성된 촬상 영역(13) 및 회로패턴을 형성하며, 회로기판(11)을 통하여 휴대폰, 컴퓨터, 캠코드 등의 전자 장치에 구비된 외부 메인보드와 전기적으로 연결된다. 최근에는 카메라 모듈이 사진 촬영뿐만 아니라 고화소의 동영상 전송을 하게 되고, 고화소의 카메라 모듈일수록 노이즈 감소와 화질 개선이 필요하다. 그런데, 상기 촬상 영역(13) 및 회로 패턴에 먼지가 쌓이게 되면 정전기가 발생하고 노이즈가 발생하며 촬상 화면이 흐려지는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 상기 촬상 영역(13) 및 회로패턴에 먼지가 쌓이는 것을 방지할 필요가 있는데, 종래에는 외부로부터 먼지가 유입되는 것을 방지할 수 있는 부재가 실질적으로 형성되지 않는다. 이 경우, 상기 먼지가 유입되는 것을 방지하고, 외부로부터 유입되는 적외선을 차단하며, 광의 반사방지를 위하여 IR 필터(23)가 렌즈 하우징(21)의 내측 단부에 형성되어 있으나, 이 경우 IR 필터(23)가 상기 이미지 센싱 소자(12)로부터 상대적으로 멀리 위치하기 때문에 이미지 센싱 소자로 유입되는 적외선 및 먼지를 효과적으로 차단할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 포함한 여러 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 광축의 길이방향의 크기가 감소하는 구조를 가진 이미지 센싱 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 이미지 센싱 소자로 유입되는 먼지 및 적외선을 차단하고, 광의 반사가 방지되는 구조가 개선된 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 모듈은: 입사되는 빛 에너지를 전기적인 신호로 변환하는 촬상 영역과, 상기 촬상 영역을 외부와 전기적으로 연결하는 소자측 전극 패드를 구비하는 이미지 센싱 소 자와 상기 이미지 센싱 소자가 일정 유격을 가지고 삽입되는 중공부 및 상기 중공부 주변부에 형성된 기판측 전극 패드를 구비하는 회로기판과 상기 소자측 전극 패드와 결합되는 제1 연결 전극 패드와, 상기 제1 연결 전극 패드와 전기적으로 연결되며 상기 기판측 전극 패드와 결합되는 제2 연결 전극 패드가 동일한 면에 형성된 투광성의 연결부재와 적어도 상기 이미지 센싱 소자와 연결부재 사이 및 상기 회로기판과 연결부재 사이에 개재되어 전기적 접속과 밀봉을 가능하게 하는 결합부재를 구비한다.
이 경우, 상기 연결부재는 유리소재로 이루어진 것이 바람직하다. 또한 상기 연결부재의 상기 촬상 영역에 대응되는 영역에는 회로패턴이 형성되지 않은 것이 바람직하다.
상기 결합부재는 이방성 접착부재 또는 범프일 수 있다.
이 경우, 상기 이미지 센싱 소자와 회로기판은 나란하도록 배치된 것이 바람직하다.
한편 본 발명의 다른 측면에서, 상기와 같은 구조를 가진 이미지 센서 모듈과 상기 이미지 센서 모듈에 구비된 회로기판의 기판측 접촉 패드가 형성된 면에 결합되는 렌즈 하우징과 상기 렌즈 하우징 내에 설치된 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 카메라 모듈을 제공한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(100)이 도시 되고, 도 3에는 본 발명의 다른 예에 따른 이미지 센서 모듈이 도시되며, 도 4에는 연결부재(130)의 저면도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(100)은 이미지 센싱 소자(110)와, 회로기판(120)과, 연결부재(130)와, 결합부재(140)를 구비한다.
상기 이미지 센싱 소자(110)에는 외부로부터 입사되는 빛 에너지를 감지하고 전기 신호로 변환하는 촬상 영역(AP)이 형성된다. 이미지 센싱 소자(110)는 전하결합소자(Charge-Coupled Device: CCD) 또는 상보성금속산화물반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS)등과 같은 촬상소자일 수 있다. 이 이미지 센싱 소자(110) 중 상기 촬상 영역(AP) 주위에는 상기 촬상 영역(AP)을 외부와 전기적으로 연결하는 소자측 전극 패드(114)가 배치된다.
회로기판(120)은 통상의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)이나, 이미지 센서 모듈이 적용되는 응용예에 따라서 TCP(Tape Carrier Package) 또는 COF(Chip On Film) 등의 연성 회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB)이 사용되는데, 이 회로기판(110)에는 촬상 영역(AP)에서 변환된 아날로그 신호인 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analogue-Digital Converter) 회로가 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 회로기판(120)은 중공부(122)와, 기판측 전극 패드(126)를 구비하다. 상기 중공부(122)에 이미지 센싱 소자(110)가 삽입되어서, 상기 회로기판(120)과 이미지 센싱 소자(110)가 나란히 배치될 수 있게 되어, 결과적으로 전체 이미지 센서 모듈(100)의 두께를 감소시킬 수 있다. 상기 기판측 전극 패드는 상기 이미지 센싱 소자(110)의 소자측 전극 패드와 연결되는 기판측 전극 패드를 구비한다.
물론 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 회로기판(120')에 중공부가 형성되지 않은 상면에 COF 결합된 이미지 센싱 소자(110)를 본딩할 수도 있다. 즉, 상기 회로기판(120') 상측에 이미지 센서 모듈(110) 및 이와 결합된 연결부재(130)가 안착되고, 상기 연결부재(130) 및 이미지 센싱 소자(11) 사이가 제1결합부재(141)에 의하여 결합되며, 상기 연결부재(130) 및 인쇄회로기판(120') 사이가 제2결합부재(146)에 의하여 결합될 수 있다. 그러나 이 경우 도 2에 도시된 이미지 센서 모듈에 비하여 사이즈가 증가하게 된다.
다시 도 2로 되돌아가서, 연결부재(130)는 투광성을 가져서 빛을 이미지 센싱 소자(110)의 촬상 영역(AP)으로 통과시키며, 제1 연결 전극 패드(134)와, 제2 연결 전극 패드(136)를 구비한다. 이 경우, 상기 제1 연결 전극 패드(134)는 소자측 전극 패드(114)와 결합되고, 상기 제2 연결 전극 패드(136)는 상기 회로기판(120)의 기판측 전극 패드(126)와 결합된다. 이 연결부재(130)는 유리일 수 있는데 이는 상기 유리가 투명하여 빛을 통과시키는 기능이 우수하기 때문이다, 이 경우 상기 연결부재(130)는 상기 회로기판(120)의 중공부(122)보다 크도록 형성되고, 상기 회로기판(120)과 이미지 센싱 소자(110)의 동일측에서 결합된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 연결부재(130)에 구비된 제2 연결 전극 패드(136)는 상기 이미지 센싱 소자(110)에 대응되지 않은 주변부에 배치되고, 제1 연결 전극 패드(134)는 상기 제2 연결 전극 패드(136)보다 내측에 위치한다. 이와 더 불어 촬영 영역(AP; 도 2 참조)으로 유입되는 영역인 상기 제1 연결 전극 패드(134) 내측의 윈도우 영역(AW)에는 회로패턴이 형성되지 않는 것이 바람직하다.
다시 도 2로 되돌아가서, 상기 연결부재(130)가 이미지 센싱 소자(110)와 본딩되어 있고, 상기 연결부재(130)와 이미지 센싱 소자(110) 간의 간격도 작게 됨으로써, 먼지 등이 이미지 센싱 소자(110)로 유입되는 것이 방지될 수 있다. 이와 더불어, 상기 연결부재(130)의 일측면에 적외선 차단 코팅(IR-Cut coating)이 형성될 수 있고, 이로 인하여 적외선이 이미지 센싱 소자(110)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 연결부재(130)의 일측면에는 반사 방지를 위한 반사 방지 코팅(Anti-Reflection coating)이 형성될 수 있다.
결합부재(140)는 상기 이미지 센싱 소자(110)와 회로기판(120)과 연결부재(130) 사이에 각각 개재되어 전기적 접속과 밀봉을 가능하게 한다. 상기 결합부재(140)는, 상기 소자측 전극 패드(114)와 제1 연결 전극 패드(134) 사이를 결합하는 제1결합부재(141)와, 상기 기판측 전극 패드(126)와 제2 연결 전극 패드(136) 사이를 결합하는 제2결합부재(146)를 구비한다. 이 경우, 제1결합부재(141) 및 제2결합부재(146)는 접착제일 수 있다.
즉, 상기 연결부재(130)가 유리일 경우에는 상기 이미지 센싱 소자(110)가 연결부재(130)에 COG(Chip On Glass) 결합되는데, 이 경우 상기 제1결합부재(141)는 상기 COG 본딩 부재일 수 있다. 연결부재(130)와 이미지 센싱 소자(110)간의 결합 구조의 하나의 예를 들면, 이미지 센싱 소자(110)의 소자측 본딩 패드(114)에 Au도금(142)을 한 후, 회로 패턴이 형성되어 있는 연결부재(130)의 제1 연결 전극 패드(134)에 어태치한 후, 이미지 센싱 소자(110)의 본딩력을 강화하기 위해 이미지 센싱 소자(110) 주위에 사이드 필(side fill)(143)할 수 있다. 또한 상기 인쇄회로기판(120)과 연결부재(130) 간을 결합하는 제2결합부재(146)는 접착제(148)일 있으며, 여기서, 접착제(148)는 NCP(non conductive paste), NCF(non conductive particl film), ACF(anisotropic conductive film), ACP(anisotropic conductive paste)과 같은 접합용 재료로 이루어질 수 있다. 이 접착제(148)는 단독으로 또는 범프(147)와 함께, 인쇄회로기판(120)과 연결부재(130) 간을 결합한다.
이 때, 상기 회로기판(110)의 외부로 노출되는 부분에는 배선 패턴의 산화를 방지하여 전기 접촉성을 향상시키는 피니쉬 도금층이 형성될 수 있다.
도 5에는 발명에 따른 카메라 모듈이 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈(200)은 상기와 같은 구조를 가진 이미지 센서 모듈(100)과 함께, 광학계(201)를 구비한다.
광학계(201)는 렌즈 하우징(210) 및 하나 이상의 렌즈(230)를 구비한다. 렌즈 하우징(210)에는 렌즈 홀더(220)가 삽입되는 중공부가 형성된다. 상기 렌즈 홀더(220)는 렌즈(230)를 내장한 후, 상기 렌즈 하우징(210)의 내부에 설치된다. 상기 렌즈 하우징(210)은 상기 회로기판(120)의 상기 연결부재(130)가 결합되는 면에 접착제(214) 등에 의하여 상호 결합된다. 따라서, 연결부재(130)는 상기 렌즈 하우징(210) 내측에 삽입하는 형상을 가진다.
즉, 상기 이미지 센싱 소자(110)가 회로기판(120)과 실질적으로 나란하게 배치되고, 연결부재(130)가 렌즈 하우징(210) 내측에 삽입되는 형상을 가지므로, 카 메라 모듈(200) 전체의 사이즈 특히 광축 방향의 사이즈가 감소하게 된다.
상기 연결부재(130)의 일측면에 적외선 차단 코팅(IR-Cut coating)이 형성될 수 있고, 이로 인하여 적외선이 이미지 센싱 소자(110)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 특히 상기 연결부재(130)가 상기 이미지 센싱 소자(110)와 결합되는 것으로 그 이미지 센싱 소자(110)와의 간격이 작다. 따라서 상기 적외선 차단 효과가 더욱 우수하게 된다. 이와 더불어, 상기 연결부재(130)의 일측면에는 반사 방지를 위한 반사 방지 코팅(Anti-Reflection coating)이 형성될 수 있다. 이 경우, 종래에 구비된 필터가 구비될 필요가 없게 된다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 카메라 모듈(100)이 상기 연결부재(130)와 함께 IR 필터(240)를 더 구비할 수 있다. 상기 IR 필터(240)는, 상기 렌즈 하우징(210) 내부로 입사되는 적외선을 차단하고, 내부로 입사된 빛이 반사되는 것을 방지하는 기능을 하는데, 통상 상기 이미지 센싱 소자(110)의 상부에서 상기 렌즈 하우징(210)의 중공부 하단에 설치될 수 있다. 상기 IR필터(250)의 상면에는 적외선 차단 코팅(IR-Cut coating)이 형성되고, 하면에는 반사 방지를 위한 반사 방지 코팅(Anti-Reflection coating)이 형성된다.
이러한 구조를 가진 카메라 모듈의 제조 단계가 도 6a 내지 도 6d에 도시되어 있다. 도 6a를 참조하면 연결부재(130)와 이미지 센싱 소자(110)를 제공하는 단계를 거친다. 이 경우 상기 이미지 센싱 소자(110)의소자측 전극 패드 상에는 Au 도금(142) 되어 있을 수 있으며, 연결부재(130)는 유리와 같은 투광 부재일 수 있다.
그 다음 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 연결부재(130)와 이미지 센싱 소자(110)를 제1결합부재(141)를 매개로 하여 본딩하는 단계를 거친다. 이 경우 연결부재(130)가 유리 소재인 경우 이미지 센싱 소자(110)는 연결부재(130)에 COF 결합한다. 그 하나의 예로서 이미지 센싱 소자(110)의 소자측 전극 패드(114)에 형성된 Au 도금(142)이, 회로패턴이 형성되어 있는 연결부재(130)의 제1 연결 전극 패드(134)에 본딩된다. 그 후에 이미지 센싱 소자(110)의 본딩력을 강화하기 위하여, Au 도금(142) 주위에 사이드 필(side fill)(143) 될 수 있다.
그 후에 도 6c에 도시된 바와 같이, COG 패키지화 된 연결부재(130)를 회로기판(120)에 실장시키는 단계를 거친다. 즉, 상기 연결부재(130)의 제2 연결 본딩 패드(136) 및 기판측 본딩 패드(126)에 ACF 또는 NCP 등의 접착제(148)를 도팅시키고 회로기판(120)과 연결부재(130)를 일치시켜서 열압착한다. 이 경우 필요시 연결부재(130) 또는 회로기판(120)에 범프(147)를 형성시킬 수도 있으며, 그 범프 주위를 사이드 필(148) 함으로써 이미지 센싱 모듈(100)을 완성한다.
그 후에 도 6d에 도시된 바와 같이, 광학계(201)의 렌즈 하우징(210)과 이미지 센싱 모듈(100)을 어태치하는 단계를 거친다. 이를 위하여 회로기판(120)의 상기 연결부재(130)가 부착된 면과 동일한 끝부에 디스펜싱 후에, 이를 렌즈 하우징(210)과 접착제(214) 등을 통하여 결합시킨다.
이 경우, 렌즈 하우징(210) 내에는 렌즈 홀더(220)가 삽입되고, 상기 렌즈 홀더(220)에 하나 이상의 렌즈(230) 및 IR 필터(240)가 설치될 수 있다.
이상 상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 의하면, 카메라 모듈에서 이미지 센싱 소자가 외부로 돌출되지 않음으로써 광축 길이방향의 크기가 감소하게 된다.
또한, 이미지 센싱 소자로 유입되는 먼지 및 적외선을 차단하고 광의 반사를 방지하는 연결부재가 이미지 센싱 소자와 가깝게 배치됨으로써 이미지 센싱 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에서 정전기 발생 및 노이즈 발생을 방지할 수 있음으로써 촬상 화면의 화질이 우수하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (6)
- 입사되는 빛 에너지를 전기적인 신호로 변환하는 촬상 영역과, 상기 촬상 영역을 외부와 전기적으로 연결하는 소자측 전극 패드를 구비하는 이미지 센싱 소자상기 이미지 센싱 소자가 일정 유격을 가지고 삽입되는 중공부 및 상기 중공부 주변부에 형성된 기판측 전극 패드를 구비하는 회로기판상기 소자측 전극 패드와 결합되는 제1 연결 전극 패드와, 상기 제1 연결 전극 패드와 전기적으로 연결되며 상기 기판측 전극 패드와 결합되는 제2 연결 전극 패드가 동일한 면에 형성된 투광성의 연결부재 및적어도 상기 이미지 센싱 소자와 연결부재 사이 및 상기 회로기판과 연결부재 사이에 개재되어 전기적 접속과 밀봉을 가능하게 하는 결합부재를 구비하는 이미지 센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 연결부재는 유리소재로 이루어지고, 상기 연결부재와 이미지 센싱 소자는 COF결합되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 연결부재의 상기 촬상 영역에 대응되는 영역에는 회로패턴이 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 결합부재는, 이방성 접착부재 또는 범프인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 이미지 센싱 소자와 회로기판은 나란하도록 배치된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항의 구조를 가진 이미지 센서 모듈과,상기 이미지 센서 모듈에 구비된 회로기판의 기판측 접촉 패드가 형성된 면에 결합되는 렌즈 하우징과,상기 렌즈 하우징 내에 설치된 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 카메라 모듈.
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