KR101181629B1 - 카메라 모듈 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 모바일 폰과 같은 소형 제품의 내장화에 적합한 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 카메라 모듈은 외부 이미지를 결상시키는 렌즈와, 상기 렌즈를 통해 입사된 빛을 전기 신호로 바꾸어주는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서 위에 이미지 에어리어 부분이 오픈되어 부착된 피씨비와, 상기 이미지 센서와 피씨비를 부착하는 부착수단과, 상기 이미지 센서와 피씨비 위에 부착된 하우징으로 구성된다.
피씨비, 비지에이(BGA), 이미지 센서, 카메라 모듈

Description

카메라 모듈 및 제조 방법{Camera module and methods of manufacturing a camera module}
도 1은 종래 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타낸 단면도
도 2a, 2b는 도 1의 단면도에서 피씨비와 이미지 센서를 나타낸 단면도, 배면도
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타낸 단면도
도 4는 도 3에 따른 카메라 모듈의 피씨비와 이미지 센서를 나타낸 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
300: 렌즈 310: 하우징
320: IR 필터 330: 이미지 에어리어(Image area)
340: 컴포넌트 350: 피씨비(PCB)
360: 리지드(Rigid) PCB 370: 컨넥터
380: 이미지 센서 390: 에폭시
400: 비지에이(BGA) 410: 피씨비 오픈지역
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 모바일 폰과 같은 소형 제품의 내장화에 적합한 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래 노트형 퍼스널 컴퓨터, 카메라 폰, PDA, 스마트, 토이(Toy) 등의 다종다양한 멀티미디어 분야, 나아가서는 감시 카메라나 비디오 테이프 레코더의 정보단말 등의 화상입력기기용으로 소형의 카메라 모듈의 수요가 높아지고 있다.
특히, 모바일 폰은 디자인이 매출에 막대한 영향을 주는 요소이고 이로 인해 작은 사이즈의 카메라 모듈을 요구하고 있다.
상기 카메라 모듈은 CCD나 CMOS의 이미지 센서 칩을 이용하여 제조하며, 이미지 센서 칩에 렌즈를 통하여 사물을 집광하여, 광 신호를 전기 신호로 변환하여 LCD 디스플레이 장치 등의 디스플레이 매체에 사물에 대한 영상을 디스플레이 될 수 있도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 카메라 모듈을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타낸 단면도이다.
플렉시블 피씨비(FPCB)나 리지드 피씨비(160) 위에 부착된 세라믹 등을 포함하는 비금속제의 직사각형 피씨비(150)와, 상기 피씨비(150)위에 부착되는 이미지 센서(180)와, 상기 이미지 센서(180)을 덮도록 상기 피씨비(150)상에 붙임 고정되는 직사각형의 통상 중공구조인 하우징(110)과, 상기 하우징(110)에 대하여 각각 부착되는 적외광(IR) 필터(120)와, 렌즈(100)로 구성된다.
그리고, 도 2a, 2b는 도 1의 단면도에서 피씨비와 이미지 센서를 나타낸 단 면도, 배면도이다.
상기와 같이 구성된 종래의 카메라 모듈은 상기 피씨비(150)위에 CCD나 CMOS 등의 이미지 센서 칩(180)을 다이 본딩으로 부착하고, 이미지 센서(180)와 피씨비(150)를 와이어 본딩으로 피씨비 패드 단자(210)와 연결하고, 하우징(110)을 부착하여 렌즈(100) 지지 및 외부의 파티클로부터 이미지 센서(180)를 보호시키고, 아이알 필터(120)를 그 안에 부착하여 적외선 파장을 차단한다.
그 후, 렌즈(100) 배럴을 하우징(110)의 나사산과 일치하도록 결합한다.
결과적으로 도 2a와 같이 피씨비(150)상에 이미지 센서(180)가 다이 본딩으로 부착되어 있으며, 도 2b와 같이 이미지 센서(180)의 패드(200)와, 피씨비(150)의 패드 단자(210)를 와이어 본딩으로 진행하여 와이어 본딩의 거리와 이를 보호하는 거리만큼 이미지 센서(180)보다 큰 면적의 카메라 모듈이 만들어진다.
그리고, 종래의 카메라 모듈은 이미지 센서를 부착하게 됨으로써 카메라 모듈의 높이 부분이 렌즈 높이와 이미지 센서까지의 백 포칼 랭스(Back focal length)와 피씨비 두께의 합이 되므로 소형 사이즈의 카메라 모듈을 제공하는데 어려움이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 모듈 크기 및 높이를 줄여 모바일 폰과 같은 소형 제품에 이용되는 소형 사이즈의 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 특징은 외부 이미지를 결상시키는 렌즈와, 상기 렌즈를 통해 입사된 빛을 전기 신호로 바꾸어주는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서 위에 이미지 에어리어 부분이 오픈되어 부착된 피씨비와, 상기 이미지 센서와 피씨비를 부착하는 부착수단과, 상기 이미지 센서와 피씨비 위에 부착된 하우징으로 구성된다.
바람직하게는 상기 부착수단은 상기 이미지 센서와 피씨비가 전기적으로 연결되도록 한다.
그리고, 상기 부착수단은 비지에이이다.
또한, 상기 피씨비는 6 레이어 이상의 멀티 레이어 이다.
그리고, 상기 피씨비 상에 외부 디스플레이 장치와 연결될 수 있는 컨넥터가 부착된다.
또한, 상기 피씨비 상에 리지드 플렉시블 피씨비나 플렉시블 피씨비를 형성하여 이 리지드 플렉시블 피씨비나 플렉시블 피씨비 상에 외부 디스플레이 장치와 연결될 수 있는 컨넥터가 부착된다.
그리고, 상기 부착수단은 상기 이미지 센서의 외부 연결 필수 패드에 형성한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 특징은 이미지 센서의 외부 단자 연결 패드에 비지에이를 형성하는 단계와, 상기 이미지 센서의 이미지 에어리어 위치가 오픈 된 피씨비를 제조하는 단계와, 상기 비지에이가 형성된 이미지 센서 위에 피씨비를 부착하는 단계와, 상기 피씨비를 포함하는 이미지 센서 상에 하우징 및 렌즈를 부착하는 단계와, 상기 렌즈와 이미지 센서의 포커싱을 행하는 단계로 이루어진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 카메라 모듈을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 본 발명에 따른 카메라 모듈의 이미지 센서와 피씨비를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 렌즈(300)를 통해 입사된 빛을 전기적인 영상신호로 바꾸어주는 이미지 센서(380)와, 상기 이미지 센서(380) 위에 이미지 에어리어를 오픈하여 부착된 피씨비(PCB: Printed Circuit Board)(350)와, 상기 피씨비(350)와 이미지 센서(380)를 부착하는 비지에이(BGA: Ball Grid Array)(400)와, 상기 피씨비(350)상에 붙임 고정되는 직사각형의 통상 중공구조인 하우징(310)과, 상기 하우징(310)에 대하여 각각 부착되는 적외광(IR) 필터(320)와, 렌즈(300)로 구성된다.
상기 렌즈(300)는 외부 이미지를 CCD나 CMOS 등의 상기 이미지 센서(380)면에 결상 시킴으로써 정지 또는 동영상을 기록 및 전송 가능하도록 해주는 역할을 한다.
그리고, 상기 이미지 센서(380)는 화소 수 증가 및 화소 크기가 감소됨에 따라서 보다 높은 광학 해상도가 요구되며, 이 이미지 센서(380)에 사용되는 실리콘 포토 다이오드는 적외선 영역까지 넓은 파장의 빛을 투과시켜서 이미지가 붉게 보 이는 현상을 유발한다.
결국 사람의 시감도에 맞는 가시광 영역인 400~700nm의 빛만 투과시키고, 700nm 이상의 근적외선 영역의 빛은 제거되어야 하는데 이를 제거하는 것이 적외선 차단 필터(320)이며, 다시 말해, 화상의 색감을 보다 자연색에 가깝게 표현할 수 있도록 해주는 역할을 한다.
또한, 상기 하우징(310)은 렌즈(300) 지지 및 외부의 파티클로부터 이미지 센서(380)를 보호한다.
그리고, 상기 피씨비(350)는 6레이어 이상의 멀티레이어를 이용하며 컨넥터(370)까지 연결선이 나올 수 있도록 제조하며 이미지 센서(380)의 이미지 에어리어(330) 부분을 오픈 한다.
여기서, 상기 피씨비(350) 위에 리지드 플렉시블 피씨비(Rigid FPCB)(360)를 형성하고, 그 위에 외부 디스플레이 장치와 연결 될 수 있는 컨넥터(370)를 부착하여, 외부와 자유로이 연결 될 수 있도록 한다.
또한, 상기 피씨비(350) 위에 외부와 연결되는 커넥터를 바로 부착할 수도 있다.
한편, 상기 피씨비(350) 위에 리지드 플렉시블 피씨비(360) 형태가 아닌 플렉시블 피씨비를 형성하여 외부와 연결되는 커넥터를 부착할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 카메라 모듈은 상기 이미지 센서(380)의 외부 연결 패드를 비지에이(400)로 형성하고, 이 이미지 센서(380)의 이미지 에어리어(330) 부분이 오프 된 피씨비(350)를 이미지 센서(380)위에 비지에이(400)로 접착한다.
상기와 같이 비지에이(400)를 이용해 이미지 센서(380)와 피씨비(350)를 부착하므로 종래와 같이 와이어 본딩 피치로 인한 모듈 사이즈 증가 없이, 이미지 센서(380) 사이즈의 카메라 모듈을 제공함과 더불어 피씨비(350)를 이미지센서 위에 비지에이(400)로 연결하여 외부 렌즈의 포컬 랭스(Focal Length)를 피씨비(350) 두께만큼 확보 하므로써, 피씨비(350) 두께만큼의 카메라 모듈 높이를 축소할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제조 방법은, 이미지 센서(380) 제조 공정이 완료된 후, 이미지 센서(380) 패드에 비지에이(400)를 형성한다.
이는 드롭 테스트(drop test) 등과 같은 충격 시험에서 피씨비(350)와 이미지 센서(380)와의 이탈을 방지하기 위하여, 모든 이미지 센서(380) 패드에 비지에이(400)를 형성하여 비지에이(400)와 피씨비(350)를 부착한다. 이때 외부 단자와 연결될 필수 피씨비 패드가 아닌 패드는 다른 외부 단자와 연결되지 않는 오픈 상태이며, 패드 단자의 피치가 좁아 쇼트가 발생시에는 선별 비지에이를 형성할 수 있으며, 이러한 경우에도 신뢰성을 확보할 수 있도록 피씨비(350)에서는 외부 단자와 연결될 필수 패드뿐만 아니고, 이미지 센서의 네 코너에 외부 단자와 연결되지 않는 패드에 비지에이(400)를 형성한다.
이후, 이미지 센서(380) 위에 피씨비(350)를 이미지 센서(380)의 이미지 에어리어(330) 부분이 피씨비(350) 오픈 부위에 올라 오도록 이미지 센서(380) 제조 공정에서 형성한 비지에이(400)와 피씨비(350)의 패드를 리플로워(Reflower) 방식으로 부착한다.
상기와 같은 프로세서로 진행 시 종래의 카메라 모듈에 비하면 면적으로 70% 이하의 면적, 즉 본래 이미지 센서 크기와 비슷하거나 같은 크기의 카메라 모듈을 제조할 수 있다.
또한, 와이어 본딩 프로세서를 생략할 수 있으며, 이로 인한 장비 투자 및 제품의 생산 싸이클 타입을 단축할 수 있다.
즉, 피씨비(350)를 이미지 센서(380) 위에 비지에이(400)로 연결하므로서, 기존 카메라 모듈의 높이인 렌즈 높이, 이미지 센서까지의 백 포칼 렝스(back focal length)가 이미지 센서(380) 두께, 피씨비(350) 두께의 합이었으나, 여기서는 이미지 센서(380)와 피씨비(350) 두께 만큼의 카메라 모듈 높이를 줄일 수 있다.
이후 공정은 피씨비(350) 위에 적외선 필터(320)가 부착된 하우징(310)을 부착하고, 렌즈(300) 베럴을 하우징(310)과 체결하며, 피씨비(350)와 이미지 센서(380)의 옆면을 에폭시(390)로 실링하여 완성된 카메라로 모듈을 얻는다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 카메라 모듈은 렌즈와 이미지 센서 칩 사이에 피씨비를 오픈하여 위치하게 함으로서 소형화를 이룰 수 있는 효과가 있다.
또한, 이미지 센서가 고메가화로 발전하여, 카메라 모듈 사이즈가 커지므로서 카메라 디자인에 어려움을 격고 있는 현실에서 이를 해소하며, 와이어 본딩 등 의 공정을 제거하여 제조 원가를 낮추는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 외부 이미지를 결상시키는 렌즈와
    상기 렌즈를 통해 입사된 빛을 전기 신호로 바꾸어주는 이미지 센서와;
    상기 이미지 센서 위에 이미지 에어리어 부분이 오픈되어 부착된 피씨비와;
    상기 이미지 센서와 피씨비를 부착하는 부착수단과;
    상기 이미지 센서와 피씨비 위에 부착된 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 부착수단은 볼 그리드 어레이이고,
    상기 피씨비 상에 플렉시블 피씨비가 배치되고,
    상기 플렉시블 피씨비에 컨넥터가 연결되고,
    상기 컨넥터는 플렉시블 피씨비를 통하여 상기 피씨비에 연결되고,
    상기 플렉시블 피씨비는 외부 디스플레이 장치와 연결되는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부착수단은 상기 이미지 센서와 피씨비가 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 피씨비는 6 레이어 이상의 멀티 레이어 인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서
    상기 부착수단은 상기 이미지 센서의 외부 연결 필수 패드에 형성하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  8. 이미지 센서의 외부 단자 연결 패드에 비지에이를 형성하는 단계와;
    상기 이미지 센서의 이미지 에어리어 위치가 오픈 된 피씨비를 제조하는 단계와;
    상기 비지에이가 형성된 이미지 센서 위에 피씨비를 부착하는 단계와;
    상기 피씨비를 포함하는 이미지 센서 상에 하우징 및 렌즈를 부착하는 단계와;
    상기 렌즈와 이미지 센서의 포커싱을 행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고,
    상기 피씨비 상에 플렉시블 피씨비가 배치되고,
    상기 플렉시블 피씨비에 컨넥터가 연결되고,
    상기 컨넥터는 플렉시블 피씨비를 통하여 상기 피씨비에 연결되고,
    상기 플렉시블 피씨비는 외부 디스플레이 장치와 연결되는 카메라 모듈 제조 방법.
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