KR101543830B1 - 광 흡수층을 갖는 이미지 센서 어셈블리용 커버 - Google Patents

광 흡수층을 갖는 이미지 센서 어셈블리용 커버 Download PDF

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Abstract

이미지 센서 어셈블리는 사전 형성된 패키지의 하면으로부터 상면으로 연장하는 실질적 수직면들을 갖는 패키지 내의 공동 및 하면에 인접하게 부착된 이미지 센서 다이를 포함한다. 이미지 센서 다이는 이미지를 캡처하기 위한 수광면을 제공하는 전하 결합 장치 또는 액티브 픽셀 센서 이미저를 포함할 수 있다. 패키지의 상면 위에 커버가 배치된다. 커버는 유리 커버 또는 적외선 차단 필터일 수 있다. 광 흡수층이 이미지 센서 다이와 정합하도록 커버에 부착되며, 따라서 광 흡수층은 이미지 센서 다이의 수광면 상에 입사하는 광의 통과를 방해하지 않고, 광이 사전 형성된 패키지의 실질적 수직면들 상에 입사하는 것을 방지한다.

Description

광 흡수층을 갖는 이미지 센서 어셈블리용 커버{COVER FOR IMAGE SENSOR ASSEMBLY WITH LIGHT ABSORBING LAYER}
본 발명의 실시예들은 전자 이미지 센서 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 의사 반사광(spurious reflected light)을 감쇠시키기 위한 수단을 갖는 전자 이미지 센서에 관한 것이다.
전자 이미지 센서들은 이미지들이 전자 형태로 캡처될 수 있게 한다. 이러한 센서들은 디지털 카메라들에서 필름을 대체하며, 셀룰러 전화, 컴퓨터 및 개인용 휴대 단말기와 같은 다양한 전자 장치에 카메라 기능이 추가될 수 있게 한다. 일반적으로 이미지 센서들은 이미지 센서 어셈블리의 형태로 제공된다. 이미지를 형성하는 광은 이미지를 캡처하기 위한 이미지 센서 다이의 수광면 상에 입사해야 한다. 따라서, 이미지 센서 다이는 이미지 형성 광이 수광면으로 통과하게 하는 재료로 커버된 패키지 내에 제공된다. 이미지 센서 어셈블리는 이미지 형성 광학 기구(optics)를 포함할 수 있거나, 외부 광학 기구와 함께 사용될 이미지 센서를 제공할 수 있다.
이미지 센서 다이는 종종 패키지 내의 공동(cavity)의 하단에 인접하게 부착된다. 공동은 종종 이미지 센서 다이에 인접하는 수직 벽들을 가질 것이다. 광은 이러한 수직 벽들에 충돌하고, 이미지 센서 다이의 수광면 상으로 반사되어 이미지의 품질을 저하시킬 수 있다. 이러한 반사광은 산란광이 이미지의 에지로 향하게 할 수 있다.
이미지 센서 다이를 수용하는 패키지 공동의 수직 벽들로부터 반사되는 광에 의해 유발되는 이미지 품질 저하를 줄이는 이미지 센서 어셈블리를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
이미지 센서 어셈블리는 사전 형성된 패키지의 하면으로부터 상면으로 연장하는 실질적 수직면들을 갖는, 세라믹 부재와 같은 패키지 내의 공동 및 하면에 인접하게 부착된 이미지 센서 다이를 포함한다. 이미지 센서 다이는 이미지를 캡처하기 위한 수광면을 제공하는 전하 결합 장치 또는 액티브 픽셀 센서 이미저를 포함할 수 있다. 패키지의 상면 위에 커버가 배치된다. 커버는 유리 커버 또는 적외선 차단 필터일 수 있다. 광 흡수층이 이미지 센서 다이와 정합(registry)하도록(in registry with) 커버에 부착되며, 따라서 광 흡수층은 이미지 센서 다이의 수광면 상에 입사하는 광의 통과를 방해하지 않고, 광이 사전 형성된 패키지의 실질적 수직면들 상에 입사하는 것을 방지한다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부 도면들로부터 그리고 아래에 이어지는 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명은 본 발명의 실시예들을 한정이 아니라 예시적으로 나타내는 데 사용되는 첨부 도면들 및 아래의 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 동일한 참조 번호들이 유사한 요소들을 지시하는 도면들에서:
도 1은 본 발명을 구현하는 이미지 센서 어셈블리의 분해도이다.
도 2는 도 1의 이미지 센서 어셈블리의 조립도이다.
도 3은 도 2의 2-2 라인을 따른 이미지 센서 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 본 발명을 구현하는 다른 이미지 센서 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 이미징 광학 기구와 함께 조립된 본 발명을 구현하는 이미지 센서 어셈블리의 단면도이다.
도 6은 본 발명을 구현하는 또 다른 이미지 센서 어셈블리의 단면도이다.
아래의 설명에서는 다양한 특정 상세들이 제공된다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이러한 특정 상세들 없이도 실시될 수 있다는 것을 이해한다. 다른 예들에서는 본 설명의 이해를 불명확하게 하지 않기 위해 공지 회로들, 구조들 및 기술들은 상세히 설명되지 않았다.
도 1은 본 발명을 구현하는 이미지 센서 어셈블리(100)의 분해도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 이미지 센서 어셈블리의 조립도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 2-2 라인을 따른 이미지 센서 어셈블리의 단면도이다.
어셈블리(100)는 패키지(102)를 포함하며, 패키지는 패키지의 하면(109)으로부터 상면(108)으로 연장하는 실질적 수직면들(106)을 갖는 공동(104)을 포함하는 사전 형성된 세라믹 부재일 수 있다. 이미지 센서 다이(110)가 패키지의 공동(104) 및 하면에 인접하게 패키지(102)에 부착된다. 이미지 센서 다이(110)는 이미지를 캡처하기 위한 수광면(112)을 갖는다. 이미지 센서 다이(110)는 이미지를 캡처하기 위한 수광면(112)을 제공하는 전하 결합 장치 또는 액티브 픽셀 센서 이미저를 포함할 수 있다. 통상적으로 패키지(102)는 이미지 센서 다이(110)에 전기적으로 결합(116)되는 핀들, 볼 그리드 어레이 또는 표면 실장 접속들과 같은 외부 전기 접속들(114)을 제공할 것이다.
커버(120)가 패키지(102)의 상면(108) 위에 배치된다. 패키지의 상면 위에 배치된다는 것은 이미지 형성 광학 기구에 가장 가까운 패키지의 표면에 인접하게 배치된다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 커버(120)는 커버의 최상면이 패키지의 최상면과 높이가 같거나 약간 낮도록, 패키지(102)의 정상에 있는 리세스(122) 내에 배치될 수 있다. 커버(120)는 일반적으로 이미지 센서 다이(110)로부터 이격된다.
커버(120)는 이미지 형성 광이 이미지 센서로 통과할 수 있게 하는 유리 커버, 적외선 광이 이미지 센서로 통과하는 것을 방지하는 적외선 차단 필터, 또는 이미지 형성 광이 이미지 센서 다이(110)의 수광면(112) 상에 입사하는 것을 허용하면서 패키지(102)의 공동(104)을 밀봉하는 다른 재료일 수 있다. 광 흡수층(124)이 이미지 센서 다이(110)와 정합하도록 커버에 부착된다. 광 흡수층(124)은 이미지 센서 다이(110)의 수광면(112) 상에 입사하는 광의 통과를 방해하지 않고, 패키지(102)의 공동(104)의 실질적 수직면들(106) 상에 광이 입사하는 것을 방지한다. 실질적 수직면들(106) 상에 광이 입사하는 것을 방지함으로써, 광 흡수층(124)은 이미지 센서 다이(110)의 수광면(112) 상으로 반사하여 형성 이미지의 품질을 저하시킬 수 있는 광을 감쇠시킨다.
광 흡수층(124)은 이미지 센서 다이(110)의 수광면(112)과 정밀하게 정렬되어, 캡처된 이미지가 광 흡수층에 의해 영향을 받지 않게 하는 것이 중요하다. 광 흡수층(124)은 수광면(112)에 밀접하게 맞춰져서, 패키지(102)를 소형으로 유지하도록 이미지 센서 다이(110)가 수직벽들(106)에 가까울 수 있게 하는 것이 바람직하다. 수광면(112)은 통상적으로 이미지 센서 다이(110) 상에 정밀하게 배치되므로, 일반적으로 이미지 센서 다이(110)에 대해 광 흡수층(124)을 정렬하기에 충분하다. 바람직하게는 광 흡수층(124)은 100 마이크로미터 내에서, 더 바람직하게는 40 마이크로미터 내에서 이미지 센서 다이(110)와 정합하도록 커버에 부착된다. 주어진 거리 내에서의 광 흡수층과 이미지 센서 다이의 정합은 2개의 컴포넌트의 광축들 간의 거리가 주어진 거리보다 크지 않다는 것을 의미한다. 광 흡수층 및 이미지 센서 다이가 회전 변위들에 관해 밀접하게 정렬되는 것도 중요하다. 필요한 정렬 정밀도를 달성하기 위하여, 광 흡수층은 광학 기술들, 정밀 잉크젯 프린팅, 또는 광 흡수층이 매우 정밀한 배치와 더불어 커버에 부착될 수 있게 하는 다른 기술들에 의해 설정되는 경계들을 갖는 포토레지스트 재료일 수 있다. 광 흡수층(124)이 더 명확하게 보일 수 있게 하기 위해 커버(120)의 에지들로 연장하지 않는 것으로 도시되지만, 광 흡수층은 광 흡수층 내의 중앙 개구를 통과하는 광을 제외한 모든 광을 차단하도록 커버의 에지들로 연장하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명을 구현하는 다른 이미지 센서 어셈블리(400)의 단면도를 나타낸다. 이미지 센서 어셈블리(400)는 사전 형성된 패키지(402)의 바닥으로부터 상면(408)으로 연장하는 실질적 수직면들(406)을 갖는 패키지 내의 공동(404)의 하단에서 바닥에 부착된 이미지 센서 다이(410)를 포함한다. 커버(420)가 패키지(402)의 상면(408) 위에 배치된다. 이 실시예에서, 커버의 바닥면은 커버를 수용하기 위한 리세스의 사용 없이 패키지의 상면에 부착된다. 광 흡수층(424)이 이미지 센서 다이(410)와 정합하도록 커버(420)에 부착되며, 따라서 광 흡수층은 이미지 센서 다이의 수광면(412) 상에 입사하는 광의 통과를 방해하지 않고, 사전 형성된 패키지(402)의 실질적 수직면들(406) 상에 광이 입사하는 것을 방지한다. 이 실시예에서, 광 흡수층(424)은 커버(420)의 에지들로 연장한다.
도 5는 이미징 광학 기구와 함께 조립된 본 발명을 구현하는 이미지 센서 어셈블리의 단면도를 나타낸다. 이미지 센서 어셈블리(500)는 사전 형성된 패키지(502)의 바닥으로부터 상면(508)으로 연장하는 실질적 수직면들(506)을 갖는 패키지 내의 공동(504)의 하단에서 바닥에 부착된 이미지 센서 다이(510)를 포함한다. 하나 이상의 렌즈(532)를 포함하는 이미징 광학 기구 어셈블리(530)가 이미지 센서 패키지(502)의 상면(508)에 부착된다. 커버(520)가 이미징 광학 기구 어셈블리의 일부로서 이미지 센서 패키지(502)의 상면에 부착된 이미징 광학 기구 어셈블리(530) 내의 리세스 내에 배치된다. 광 흡수층(524)이 커버(520)에 부착된다. 이 실시예에서, 광 흡수층은 이미지 센서 다이(510)에 가장 가까운 커버의 표면 상에 위치한다는 것을 알 것이다. 이미징 광학 기구 어셈블리(530)는 이미지 센서 다이(510)와 정합하도록 이미지 센서 패키지(502)에 조립된다. 따라서, 광 흡수층(524)도 이미지 센서 다이(510)와 정합되며, 따라서 광 흡수층은 이미지 센서 다이의 수광면(512) 상에 입사하는 광의 통과를 방해하지 않고, 사전 형성된 패키지(502)의 실질적 수직면들(506) 상에 광이 입사하는 것을 방지한다.
도 6은 본 발명을 구현하는 또 다른 이미지 센서 어셈블리(600)의 단면도를 나타낸다. 이 이미지 센서 어셈블리(600)는 이미지 센서 다이(610)를 사전 형성된 패키지(602)에 부착하기 위해 C4(Controlled Collapse Chip Connection)로도 알려진 플립 칩 구조를 이용한다. 사전 형성된 패키지(602)는 패키지의 하면(609)으로부터 상면(608)으로 연장하는 실질적 수직면들(606)을 갖는 공동(604)을 정의한다. 이미지 센서 다이(610)는 사전 형성된 패키지에 대한 전기 접속을 형성하도록 재용융되는 이미지 센서 다이 상의 솔더 범프들과 같은 도전성 본드들(616)에 의해 기계적으로 그리고 전기적으로 사전 형성된 패키지(602)에 결합된다. 사전 형성된 패키지(602)는 도전성 본드들(616)로부터 볼 그리드 어레이, 핀 또는 표면 실장 접속과 같은 외부 전기 접속들(614)로의 전기 접속을 제공한다.
플립 칩 구조는 이미지 센서 어셈블리(600)가 이전에 설명된 와이어 본드 구조보다 더 소형화될 수 있게 한다. 그러나, 이것은 또한 공동(604)의 실질적 수직면들(606)이 이미지 센서 다이(610)의 수광면(612)에 더 가깝게 한다. 커버(620)가 패키지(602)의 상면(608) 위에 배치된다. 광 흡수층(624)이 이미지 센서 다이(610)와 정합하도록 커버(620)에 부착되며, 따라서 광 흡수층은 이미지 센서 다이의 수광면(612) 상에 입사하는 광의 통과를 방해하지 않고, 사전 형성된 패키지(602)의 실질적 수직면들(606) 상에 광이 입사하는 것을 방지한다. 커버(620)에 대한 기계적 보호를 제공하기 위해 패키지(602)의 상면(608) 위에 상부 하우징(630)이 배치될 수도 있다.
소정의 예시적인 구현들이 설명되고 첨부 도면들에 도시되었지만, 그러한 구현들은 예시적일 뿐, 광범위한 발명을 한정하지 않으며, 이 분야의 통상의 기술자들에게 다양한 다른 변형들이 떠오를 수 있으므로, 본 발명은 도시되고 설명된 특정 구조들 및 배열들로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 설명은 한정이 아니라 예시적인 것으로 간주해야 한다.

Claims (24)

  1. 패키지 - 상기 패키지는 상기 패키지의 하면으로부터 상면으로 연장되는 수직면들을 갖는 공동을 포함함 -;
    상기 패키지의 상기 공동 및 상기 하면에 인접하게 부착된 이미지 센서 다이 - 상기 이미지 센서 다이는 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위한 수광면을 구비함 -;
    상기 패키지의 상기 상면 위에 배치된 커버 - 상기 커버는 이미지 형성 광이 이미지 형성 광학 기구(optics)로부터 상기 이미지 센서 다이로 통과할 수 있게 함 - ; 및
    상기 커버가 상기 패키지 상에 배치된 이후에 상기 커버에 부착되는 광 흡수층
    을 포함하고,
    상기 광 흡수층은 상기 이미지 형성 광학 기구로부터 상기 이미지 센서 다이의 상기 수광면 상에 입사하는 광의 통과를 방해하지 않고 상기 패키지의 상기 수직면들 상에 광이 입사하는 것을 방지하도록, 100 마이크로미터 내에서 상기 이미지 센서 다이와 정합되게(in registry with) 상기 커버에 부착되는 이미지 센서 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이와 상기 패키지 사이에 결합된 전기 접속들을 더 포함하는 이미지 센서 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 커버는 유리 커버인 이미지 센서 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 커버는 적외선 광이 이미지 형성 광학 기구로부터 상기 이미지 센서로 통과하는 것을 방지하는 적외선 차단 필터인 이미지 센서 어셈블리.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 광 흡수층은 40 마이크로미터 내에서 상기 이미지 센서 다이와 정합되게 상기 커버에 부착되는 이미지 센서 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이는 상기 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위한 상기 수광면을 제공하는 전하 결합 장치를 포함하는 이미지 센서 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이는 상기 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위한 상기 수광면을 제공하는 액티브 픽셀 센서 이미저(active pixel sensor imager)를 포함하는 이미지 센서 어셈블리.
  9. 이미지 센서를 패키징하는 방법으로서,
    이미지 센서 다이가 상기 이미지 센서 다이의 수광면에 인접하는 수직면들을 갖는 패키지 내의 공동에 인접하게 배치되도록 상기 이미지 센서 다이를 상기 패키지에 부착하는 단계;
    상기 이미지 센서 다이를 부착하는 단계 이후에 상기 패키지의 상면 위에 커버를 배치하는 단계 - 상기 커버는 이미지 형성 광이 이미지 형성 광학 기구로부터 상기 이미지 센서 다이로 통과할 수 있게 함 -; 및
    상기 커버를 배치하는 단계 이후에 광 흡수층을 상기 커버 상에 부착하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광 흡수층은 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위해 상기 이미지 형성 광학 기구로부터 상기 이미지 센서 다이의 상기 수광면 상에 입사하는 광의 통과를 방해하지 않고 상기 패키지의 상기 수직면들 상에 광이 입사하는 것을 방지하도록, 100 마이크로미터 내에서 상기 이미지 센서 다이와 정합되게 상기 커버 상에 부착되는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이와 상기 패키지 사이에 전기 접속들을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 커버는 유리 커버인 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 커버는 적외선 광이 상기 이미지 형성 광학 기구로부터 상기 이미지 센서로 통과하는 것을 방지하는 적외선 차단 필터인 방법.
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서, 상기 광 흡수층은 40 마이크로미터 내에서 상기 이미지 센서 다이와 정합되게 상기 커버에 부착되는 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이는 상기 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위한 상기 수광면을 제공하는 전하 결합 장치를 포함하는 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이는 상기 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위한 상기 수광면을 제공하는 액티브 픽셀 센서 이미저를 포함하는 방법.
  17. 이미지 센서 다이가 상기 이미지 센서 다이의 수광면에 인접하는 수직면들을 갖는 공동에 인접하게 배치되도록 상기 이미지 센서 다이를 패키징하기 위한 수단;
    광이 이미지 형성 광학 기구로부터 상기 이미지 센서 다이로 통과할 수 있게 하는, 상기 패키징하기 위한 수단의 상면을 커버하기 위한 수단; 및
    상기 커버하기 위한 수단이 상기 패키징하기 위한 수단 상에 배치된 이후에 상기 커버하기 위한 수단에 부착되는 광을 흡수하기 위한 수단
    을 포함하고,
    상기 광을 흡수하기 위한 수단은 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위해 상기 이미지 센서 다이의 상기 수광면 상에 입사하는 상기 이미지 형성 광학 기구로부터의 광의 통과를 방해하지 않고 상기 패키징하기 위한 수단의 수직면들 상에 상기 이미지 형성 광학 기구로부터의 광이 입사하는 것을 방지하기 위해, 100 마이크로미터 내에서 상기 이미지 센서 다이와 정합되게 상기 커버하기 위한 수단에 부착되는 이미지 센서 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이와 상기 패키징하기 위한 수단을 전기적으로 접속하기 위한 수단을 더 포함하는 이미지 센서 어셈블리.
  19. 제17항에 있어서, 상기 커버하기 위한 수단은 유리 커버인 이미지 센서 어셈블리.
  20. 제17항에 있어서, 상기 커버하기 위한 수단은 적외선 광이 상기 이미지 형성 광학 기구로부터 상기 이미지 센서로 통과하는 것을 방지하는 적외선 차단 필터인 이미지 센서 어셈블리.
  21. 삭제
  22. 제17항에 있어서, 상기 광을 흡수하기 위한 수단은 40 마이크로미터 내에서 상기 이미지 센서 다이와 정합되게 상기 커버하기 위한 수단에 부착되는 이미지 센서 어셈블리.
  23. 제17항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이는 상기 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위한 상기 수광면을 제공하는 전하 결합 장치를 포함하는 이미지 센서 어셈블리.
  24. 제17항에 있어서, 상기 이미지 센서 다이는 상기 전자 형태의 이미지를 캡처하기 위한 상기 수광면을 제공하는 액티브 픽셀 센서 이미저를 포함하는 이미지 센서 어셈블리.
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