KR101689703B1 - 포토 센서 패키지 모듈 - Google Patents

포토 센서 패키지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101689703B1
KR101689703B1 KR1020150011457A KR20150011457A KR101689703B1 KR 101689703 B1 KR101689703 B1 KR 101689703B1 KR 1020150011457 A KR1020150011457 A KR 1020150011457A KR 20150011457 A KR20150011457 A KR 20150011457A KR 101689703 B1 KR101689703 B1 KR 101689703B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit board
printed circuit
photo sensor
chip
photosensor
Prior art date
Application number
KR1020150011457A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160091509A (ko
Inventor
김덕훈
조영상
노희동
Original Assignee
옵토팩 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 옵토팩 주식회사 filed Critical 옵토팩 주식회사
Priority to KR1020150011457A priority Critical patent/KR101689703B1/ko
Publication of KR20160091509A publication Critical patent/KR20160091509A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101689703B1 publication Critical patent/KR101689703B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 광이미지를 전기신호로 변환하는 포토센서 칩과, 중앙부에서 상하 방향으로 관통된 개구부와 상기 개구부를 둘러싸는 주변부를 구비하고, 상기 주변부의 적어도 일부가 상기 포토센서 칩과 중첩되도록 상기 포토센서 칩 상에 위치하는 인쇄회로기판과, 상기 포토센서 칩과 상기 인쇄회로기판 사이에서 이들을 접합하는 실링링과, 광을 투과시키며, 상기 인쇄회로기판 상에 위치하여 상기 개구부를 커버하며, 상기 주변부와 결합되는 광학 필터를 포함하는 포토 센서 패키지 모듈로서, 접합 강도를 향상시키도록 구조가 개선된 포토 센서 패키지 모듈이 제시된다.

Description

포토 센서 패키지 모듈{Photo sensor package module}
본 발명은 포토 센서 패키지 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접합 강도를 향상시키도록 구조가 개선된 포토 센서 패키지 모듈에 관한 것이다.
포토센서 칩은 대상의 이미지를 촬영하는 기능을 가지는 반도체 소자이며, 패키지 모듈의 형태로 제작되어 디지털 카메라 및 스마트 폰 등의 모바일 기기에 탑재된다.
예컨대 등록특허공보 제10-0466243호 및 등록특허공보 제10-0730726호 등에 제시되고 있는 바와 같이, 종래의 패키지 모듈은 전기 배선이 형성되는 유리기판, 유리기판의 하측 중앙부에서 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 방식으로 결합되는 포토센서 칩, 유리기판의 하측 주변부에 결합되는 솔더 볼 및 포토센서 칩의 하측에서 솔더 볼에 결합되어 유리기판에 연결되는 인쇄회로기판 등을 구비한다.
종래에는 패키지 모듈이 적용되는 각종 모바일 기기의 소형화 추세에 대응하고자, 상술한 등록특허공보들에 제시되고 있는 바와 같이, 유리기판 상에 포토센서 칩을 플립 칩 본딩 방식으로 직접 결합하였다. 그러나 상술한 구조로는 유리기판 상에 광학 필터로서 자체 강도가 상대적으로 취약한 흡수형 필터 예컨대 블루 필터 등을 적용하기가 어려웠다. 예컨대 상술한 구조에서는 유리기판에 흡수형 필터를 적용하였을 경우, 유리기판의 강도가 취약하여 유리기판 상에 목적하는 전기배선을 형성하기 어려움에 따라, 제조 시에 양산성을 확보하기가 어려웠다. 따라서, 종래에는 패키지 모듈의 유리기판에 상대적으로 강도가 우수한 반사형 필터를 광학 필터로서 적용하여 적외선을 차단하였다.
한편, 반사형 필터는 흡수형 필터에 비하여 광학적 특성이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다. 예컨대 반사형 필터는 흡수형 필터에 비하여 입사광의 입사각에 민감하여, 상술한 반사형 필터가 적용된 유리기판은 빛의 입사각에 따라 파장 시프트(shift)가 발생된다. 따라서, 반사형 필터가 적용되는 종래의 패키지 모듈에서는 플레어(flare) 및 컬러 셰이딩(color shading) 등의 불량이 발생되는 문제점이 있었다.
반면, 흡수형 필터는 반사형 필터에 비하여 입사광의 입사각에 의존하는 성질이 상대적으로 적은 특징이 있으나, 자체 강도가 취약함에 따라 패키지 모듈의 종래 구조에서는 광학 필터로서 적용되기 힘들었다.
이처럼 종래의 패키지 모듈은 광학 특성이 상대적으로 우수한 흡수형 필터를 적용 가능한 유리기판의 강도(strength)를 달성하지 못하는 구조적인 한계 때문에, 반사형 필터보다 상대적으로 취성(brittleness)인 예컨대 블루 필터(blue filter) 및 블루 글라스(blue glass) 등의 흡수형 필터를 광학 필터로서 적용하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 패키지 모듈의 소형화를 만족함과 함께 유리기판과 포토센서 칩 간의 접합 강도를 향상시켜 광학 필터로서 흡수형 필터를 적용 가능한 새로운 구조의 포토 센서 패키지 모듈이 요구되고 있는 실정이다.
KR 10-0466243 B1 KR 10-0730726 B1
본 발명은 구조가 개선되어 구성부 간의 접합 강도를 향상시킬 수 있는 포토 센서 패키지 모듈을 제공한다.
본 발명은 강도가 향상되어 흡수형 필터를 적용 가능한 포토 센서 패키지 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 포토 센서 패키지 모듈은 광이미지를 전기신호로 변환하는 포토센서 칩; 중앙부에서 상하 방향으로 관통된 개구부와 상기 개구부를 둘러싸는 주변부를 구비하고, 상기 주변부의 적어도 일부가 상기 포토센서 칩과 중첩되도록 상기 포토센서 칩 상에 위치하는 인쇄회로기판; 상기 포토센서 칩과 상기 인쇄회로기판 사이에서 이들을 접합하는 실링링; 및 광을 투과시키며, 상기 인쇄회로기판 상에 위치하여 상기 개구부를 커버하며, 상기 주변부와 결합되는 광학 필터;를 포함한다.
상기 포토센서 칩의 크기를 100이라 했을 때, 상기 광학 필터의 크기는 80 내지 120 범위일 수 있다. 또한, 상기 포토센서 칩에 사용된 기판의 열팽창계수를 1이라 했을 때, 상기 인쇄회로기판의 열팽창계수는 1 내지 4 범위일 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판의 열팽창계수는 2×10－6 내지 8×10－6 m/℃ 범위일 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 하측에서 상기 포토센서 칩의 적어도 일부를 피복하는 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
상기 몰딩부는 상기 인쇄회로기판의 하측에서 상기 포토센서 칩의 상측 영역에 형성되는 제1 몰딩부 및 상기 인쇄회로기판의 하측에서 상기 포토센서 칩 전체를 피복하는 제2 몰딩부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광학 필터는 적외선 파장대의 광을 차단하고 그 나머지를 투과시킬 수 있다. 또한, 상기 광학 필터는 적외선 파장대를 흡수하는 흡수형 필터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 광학 필터는 필터 기능을 가지는 기판 일체형 및 투과성 기판에 필터층이 형성된 복합형 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 두께를 100이라 했을 때, 상기 포토센서 칩과 상기 광학 필터 사이의 거리는 160 내지 210 범위일 수 있다.
상기 포토센서 칩과 상기 광학 필터 사이의 거리는 160㎛ 내지 210㎛ 범위일 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판의 두께는 50㎛ 내지 150㎛ 범위일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 카메라 모듈은 광이미지를 전기신호로 변환하는 포토센서 칩, 적어도 일부가 상기 포토센서 칩의 주변부와 중첩되도록 상기 포토센서 칩 상에 접합되는 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판의 개방된 중앙부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판 상에 결합되는 광학 필터를 가지는 포토 센서 패키지 모듈; 및 상기 광학 필터를 커버하도록 상기 인쇄회로기판 상에 결합되는 광학계;를 포함한다.
상기 포토 센서 패키지 모듈은, 상기 포토센서 칩과 상기 인쇄회로기판 사이에서 이들을 접합하는 실링링; 및 상기 인쇄회로기판의 하측에서 상기 포토센서 칩의 적어도 일부를 피복하는 몰딩부;를 더 포함하고, 상기 광학 필터는 적외선 파장대의 광을 흡수하고 그 나머지를 투과시키는 흡수형 필터를 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판과 상기 광학계 사이를 연결하여 장착되는 커넥터;를 포함할 수 있다.
상기 포토 센서 패키지 모듈은 상기 인쇄회로기판의 하부면에 접합되는 솔더 볼을 더 구비하고, 상기 포토 센서 패키지 모듈의 하측에서 상기 솔더 볼에 접합되는 커넥터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 인쇄회로기판이 포토센서 칩과 광학 필터의 사이를 연결하여 결합하도록 포토 센서 패키지 모듈의 구조가 개선될 수 있고, 이에 포토 센서 패키지 모듈의 각 구성부 간의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 또한, 포토 센서 패키지 모듈의 전체 강도를 향상시킬 수 있다.
이로부터 광학 특성이 우수하나 자체 강도가 취약하여 종래에는 포토 센서 패키지 모듈에 적용하기 어려웠던 흡수형 필터를 포토 센서 패키지의 광학 필터로 적용하는 경우에도 포토 센서 패키지 모듈의 구조적인 안정성을 확보할 수 있으며, 따라서, 포토 센서 패키지 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예 및 변형 예에 따른 포토 센서 패키지 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 포토 센서 패키지 모듈을 구비하는 카메라 모듈을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여, 도면은 과장되거나 확대될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예에 따른 포토 센서 패키지 모듈은 구성부 간의 접합 강도를 향상시키도록 구조가 개선됨에 따라, 광학 특성이 우수한 흡수형 필터를 광학 필터로서 적용 가능한 기술적인 특징을 제시한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 포토 센서 패키지 모듈의 측면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 변형 예들에 따른 포토 센서 패키지 모듈의 측면도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 포토 센서 패키지 모듈의 평면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 포토 센서 패키지 모듈은 광이미지를 전기신호로 변환하는 포토센서 칩(100), 중앙부에서 상하 방향으로 관통 형성되는 개구부(A)와 개구부를 둘러싸는 주변부(B)를 구비하고, 주변부의 적어도 일부가 포토센서 칩(100)과 중첩되도록 포토센서 칩(100) 상에 위치하는 인쇄회로기판(200), 포토센서 칩(100)과 인쇄회로기판(200) 사이에서 이들을 접합하는 실링링(400) 및 광을 투과시키며, 인쇄회로기판(200) 상에 위치하여 인쇄회로기판(200)의 개구부를 커버하고, 인쇄회로기판(200)의 주변부와 결합되는 광학 필터(500)를 포함한다.
포토센서 칩(100)은 후술하는 광학 필터(500)를 통과하는 광을 전기신호로 변환시키도록 제공되는 구성부로서, 중앙부에 이미지의 센싱을 위한 픽셀 영역이 형성되고 주변부에 전기 신호의 송수신 및 전력 공급을 위한 단자(미도시) 등이 형성되는 센서 칩일 수 있다. 포토센서 칩(100)의 구성 및 방식은 다양할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 예컨대 포토센서 칩(100)은 도면으로 도시하지는 않았으나, 소정의 기판 상에 완충 층 및 패시베이션 층 등이 적층되어 형성되는 사각 판 형상의 포토센서 칩일 수 있다. 이때, 완충 층과 패시베이션 층의 사이에 광전변환 소자가 적층되고, 패시베이션 층 상에 컬러 필터 및 마이크로 렌즈가 적층되는 방식으로, 칩의 중앙부에는 이미지 센싱을 위한 픽셀 영역이 형성될 수 있다. 또한, 소정의 금속 배선 패턴이 광전변환 소자와 포토센서 칩(100)의 주변부 단자를 연결하여 형성될 수 있다. 한편, 포토센서 칩(100)은 목적하는 두께를 갖도록 연삭(back grinding) 처리되는 포토센서 칩일 수 있으며, 예컨대 포토센서 칩(100)의 두께(t1)는 100㎛ 등의 다양한 두께로 연삭 처리될 수 있다.
인쇄회로기판(200)은 포토센서 칩(100)에서 생성되는 전기 신호를 수신하고, 외부로부터의 전원을 포토센서 칩(100)으로 공급하는 역할을 하며, 예컨대 절연판 층(210), 절연판 층(210)에 전기적인 회로를 제공하는 박막 패턴 층(220) 및 박막 패턴 층(220)을 보호하도록 형성되는 솔더 레지스트(Solder Resist) 층(230)을 구비할 수 있다.
물론, 인쇄회로기판(200)에는 다양한 구성 및 방식의 다층 인쇄회로기판 또는 리지드 플랙시블 인쇄회로기판 등의 구성이 적용될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 따라서, 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위하여, 인쇄회로기판(200)의 구체적인 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기의 인쇄회로기판(200)은 포토센서 칩(100)의 형상에 대응하여 소정 두께 및 면적의 예컨대 사각 판 형상으로 형성될 수 있고, 이때, 주변부의 일부가 포토센서 칩(100)의 외측으로 돌출되도록 인쇄회로기판(200)의 전체 크기가 형성될 수 있으며, 주변부의 돌출된 위치에는 후술하는 솔더 볼(600)이 장착될 수 있다.
또한, 인쇄회로기판(200)의 중앙부에는 후술하는 포토센서 칩(100)의 픽셀 영역에 대응하는 소정 크기 및 형상의 개구부가 상하 방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 이때, 인쇄회로기판(200)의 개구부는 포토센서 칩(100)의 전체 크기보다 작고, 포토센서 칩(100)의 픽셀 영역의 크기보다 크게 형성될 수 있다. 이에, 인쇄회로기판(200)은 포토센서 칩(100)의 상측에서 포토센서 칩(100)의 중앙부 픽셀 영역을 감싸는 구조를 가질 수 있으며, 인쇄회로기판(200)의 중앙부에 관통 형성되는 개구부는 포토센서 칩(100)의 중앙부 픽셀 영역을 후술하는 광학 필터(500)에 노출시킬 수 있다.
인쇄회로기판(200)은 주변부의 적어도 일부가 포토센서 칩(100)의 주변부와 중첩되도록 포토센서 칩(100) 상에 위치하며, 예컨대 플립 칩 본딩 방식으로 포토센서 칩(100)에 접합되어 연결될 수 있다. 이때, 인쇄회로기판(200)의 플립 칩 본딩에 이용되는 범프(300)의 개수 및 분포 위치는 목적하는 접합 강도 등에 대응하여 다양하게 선택 및 변경될 수 있으며, 후술하는 실링링(400)의 외측에서 실링링(400)의 둘레를 따라 이격되어 복수개 배치될 수 있다.
한편, 인쇄회로기판(200)은 포토센서 칩(100)과 전기적으로 연결되며 별도의 전기적 소자 및 후술하는 솔더 볼(600) 등이 장착되는 공간을 제공하는 역할과 함께, 포토센서 칩(100)과 광학 필터(500) 사이에서 이들을 연결하여 포토 센서 패키지 모듈 전체의 강도를 증가시키는 역할을 하는 구성부로서, 목적하는 접합 강도를 가지기 위하여, 그 두께가 하기와 같이 제어될 수 있다.
예컨대 인쇄회로기판(200)의 두께(t2)는 50㎛ 내지 150㎛ 범위일 수 있으며, 인쇄회로기판(200)의 두께(t2)가 50㎛ 미만일 경우, 인쇄회로기판(200)에 휨 등이 발생하여 포토 센서 패키지 모듈이 손상될 수 있고, 150㎛를 초과하는 경우, 포토센서 칩(100)과 광학 필터(500) 사이의 간격이 필요 이상으로 증가되게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 목적하는 접합 강도를 만족함과 함께 포토센서 칩(100)과 광학 필터(500) 사이의 간격을 만족하도록 50㎛ 내지 150㎛ 범위의 두께를 가지는 인쇄회로기판(200)을 예시한다.
본 발명의 실시 예에서는 포토센서 칩(100)의 픽셀 영역으로 이물질 등이 유입되는 것을 방지하고, 인쇄회로기판(200)과 포토센서 칩(100)을 더욱 견고하게 결합시키도록, 인쇄회로기판(200)과 포토센서 칩(100) 사이에 실링링(400)이 구비된다. 상세하게는 다음과 같다. 실링링(400)은 인쇄회로기판(200)의 주변부 하부면에 인쇄회로기판(200)의 개구부 둘레를 따라 폐루프 형상 예컨대 사각 링 형상으로 연장되어 형성되며, 예컨대 천이 액상 접합(Transients Liquid Phase bonding) 등의 방식으로 인쇄회로기판(200)과 포토센서 칩(100)에 접합 연결되며, 이에 인쇄회로기판(200)과 포토센서 칩(100)의 결합 구조는 열적, 기계적 스트레스에 강하며 우수한 접착 특성을 가질 수 있다.
한편, 상술한 범프(300) 및 실링링(400)은 구리(Cu), 주석(Sn) 및 은(Ag) 등을 포함하는 금속 물질을 재질로 함유할 수 있으며, 예컨대 스퍼터링 또는 전기 도금 등을 이용하여 상술한 금속 물질의 층을 패터닝 또는 패턴화하는 방식으로 인쇄회로기판의 주변부 하부면에 각각 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 포토센서 칩(100)과 인쇄회로기판(200)이 상술한 바와 같이 접합 연결되며, 이에, 구조적으로 안정되도록 이들의 열팽창계수가 서로 대응되어야 한다. 보다 상세하게는 포토센서 칩(100)에 사용된 기판의 열팽창계수를 1이라 했을 때, 인쇄회로기판(200)의 열팽창계수는 1 내지 4 범위로 형성될 수 있다. 예컨대 본 실시 예에서는 2×10－6 내지 8×10－6 m/℃ 범위의 열팽창계수를 가지는 인쇄회로기판(200)을 예시한다. 인쇄회로기판(200)과 포토센서 칩(100)의 열팽창계수가 상술한 수치 및 비례 관계로 형성되지 않을 경우, 포토 센서 패키지 모듈에 열이 가해지게 되면, 인쇄회로기판(200)과 포토센서 칩(100)의 팽창 정도가 서로 다르게 되어 실링링(400) 및 범프(300)에 구조적인 손상이 발생될 수 있다.
광학 필터(500)는 인쇄회로기판(200)의 개구부를 커버하여 외부의 이물질로부터 포토센서 칩(100)을 보호하는 역할을 하며, 인쇄회로기판(200) 상에 위치하여 인쇄회로기판(200)의 주변부에 예컨대 에폭시(epoxy) 등을 이용한 접합(attach) 방식으로 견고하게 결합될 수 있다. 인쇄회로기판(200)의 개구부를 원활하게 커버 가능하도록 광학 필터(500)는 적어도 인쇄회로기판(200)의 개구부보다 크게 형성될 수 있다. 특히, 포토 센서 패키지 모듈의 전체 강도를 증가시키도록, 광학 필터(500)는 인쇄회로기판(200)의 주변부 전체를 커버하는 크기 및 형상으로 형성될 수 있다. 그 이유는 다음과 같다. 포토센서 칩(100)은 픽셀 영역의 크기가 이를 제외한 나머지 영역의 크기보다 큰 구조일 수 있으며, 이에 대응하여, 인쇄회로기판(200)은 중앙부를 관통하여 형성되는 개구부(A)의 크기가 이를 둘러싸는 주변부(B)의 크기에 비하여 큰 구조를 가진다. 따라서, 포토센서 칩(100)의 크기(d1)는 포토센서 칩(100)과 중첩되는 부분을 제외한 인쇄회로기판(200)의 돌출 단부의 크기(d3)에 비하여 상당히 큰 구조를 가지게 된다. 예컨대 포토센서 칩(100)의 크기(d1)는 4000㎛ 내지 5000㎛ 일 수 있고, 포토센서 칩(100)의 외측으로 돌출되는 인쇄회로기판(200)의 돌출 단부의 크기(d3)는 400㎛ 내지 500㎛ 일 수 있다. 상기와 같이 인쇄회로기판(200)의 개구부와 주변부의 크기 차이에서 기인하는 포토센서 칩(100)과 인쇄회로기판(200)의 돌출 단부 간의 크기 차이에 대응하여, 광학 필터(500)의 구조적인 안정성을 향상시키도록 광학 필터(500)는 인쇄회로기판(200)의 주변부 전체를 커버하는 크기 및 형상으로 형성될 수 있다. 광학 필터(500)의 크기에 대한 상술한 기술적 특징을 하기에서 포토센서 칩(100)의 크기를 기준으로 하여 설명한다.
예컨대 본 실시 예에서는 포토센서 칩(100)의 크기(d1)를 100이라 했을 때, 광학 필터(500)의 크기(d2)는 80 내지 120의 범위일 수 있다. 포토센서 칩(100)의 크기를 100이라 했을 때, 광학 필터(500)의 크기가 80 미만의 범위로 형성되는 경우 광학 필터(500)와 포토센서 칩(100)의 접합 영역이 광학 필터(500)와 포토센서 칩(100)을 안정적으로 접합하기 위하여 요구되는 접합 영역의 크기보다 작아지게 된다. 또한, 포토센서 칩(100)의 크기를 100이라 했을 때, 광학 필터(500)의 크기가 120을 초과하는 범위로 형성되는 경우 포토 센서 패키지 모듈의 전체 크기가 목적하는 크기보다 커지게 된다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 포토센서 칩(100)의 크기를 100이라 했을 때, 광학 필터(500)의 크기는 80 내지 120의 범위이며, 이로부터 광학 필터(500)와 인쇄회로기판(200)의 접합 영역이 적어도 포토센서 칩(100)과 중첩되는 인쇄회로기판(200)의 주변부 영역을 포함할 수 있어 이들 사이의 접합 강도가 보다 향상될 수 있다.
한편, 광학 필터(500)는 인쇄회로기판(200)의 두께(t2)를 100 이라 했을 때, 포토센서 칩(100)으로부터 160 내지 210의 범위로 이격되도록 형성될 수 있다. 즉, 포토센서 칩(100)과 광학 필터(500) 사이의 거리(L)는 인쇄회로기판(200)의 두께(t2)를 100이라 했을 때 160 내지 210의 범위일 수 있다. 예컨대 포토센서 칩(100)으로부터 160 미만의 범위로 이격되는 경우, 인쇄회로기판(200)의 두께도 이에 대응하여 줄어들게 되며, 포토 센서 패키지 모듈의 전체 결합 강도를 목적하는 강도만큼 향상시키는 데 어려움이 있다. 또한, 포토센서 칩(100)으로부터 210을 초과하는 범위로 이격되는 경우, 포토 센서 패키지 모듈의 전체 두께가 목적하는 두께보다 커지게 되는 문제점이 있다. 이에, 본 실시 예에서는 포토 센서 패키지 모듈의 전체 결합 강도를 만족시키면서, 모바일 기기에서 요구되는 규격을 함께 만족시키도록 인쇄회로기판(200)의 두께(t2) 100에 대하여, 포토센서 칩(100)으로부터 160 내지 210의 범위로 이격되는 광학 필터(500)를 예시한다. 예컨대 본 발명의 실시 예에 따른 포토센서 칩(100)과 광학 필터(500) 사이의 거리(L)는 160㎛ 내지 210㎛ 범위일 수 있다.
상기의 광학 필터(500)는 광을 투과시키도록 광 투과성 재질의 기판 예컨대 유리 재질로 제작되는 기판일 수 있으며, 특히, 적외선 파장대의 광 예컨대 700 내지 1200㎚ 파장대의 광을 차단하고, 그 나머지 예컨대 400 내지 650㎚ 파장대의 가시광를 투과시키도록 적외선 파장대의 광을 흡수하는 흡수형 필터를 포함할 수 있다. 이때, 광학 필터(500)는 필터 기능 예컨대 적외선 컷 오프(IR cut off) 기능을 가지는 기판 일체형 및 투과성 기판에 필터층이 형성된 복합형 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대 기판 일체형의 광학 필터(500)는 자체가 적외선 흡수 기능을 가지도록 형성되는 투과성 기판을 포함할 수 있으며, 복합형의 광학 필터(500)는 유리 또는 플라스틱 등의 재질로 제작되는 투과성 기판에 적외선 흡수 기능을 가지는 필름 등이 부착되거나, 적외선 흡수 기능을 가지는 졸 겔 타입(sol gel type)의 필터가 증착 코팅되어 형성되는 광학 필터일 수 있다.
솔더 볼(600)은 외부 예컨대 포토 센서 패키지 모듈이 적용되는 모바일 기기와 포토센서 칩(100)을 전기적으로 연결하는 구성부이며, 예컨대 소정 직경의 구 형상으로 형성되고, 인쇄회로기판(200)의 주변부 하부면에 복수개 배치되어, 박막 패턴 층(220)에 접합 연결될 수 있다. 솔더 볼(600)은 주석, 은 및 구리의 합금(Sn-Ag-Cu)으로 형성되는 솔더 볼일 수 있으며, 또는, 최적의 피치(fine pitch)와 높은 프로파일(high profile)을 위한 커퍼 코어드(copper cored) 솔더 볼일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 포토 센서 패키지 모듈의 구조는 하기의 변형 예를 포함하여 다양한 구조일 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 포토 센서 패키지 모듈은 광학 필터(500)의 접합 강도를 더욱 향상시키고자, 인쇄회로기판(200)의 하측에서 포토센서 칩(100)의 적어도 일부를 피복하는 몰딩부(700)를 더 포함할 수 있다.
몰딩부(700)는 인쇄회로기판(200)의 하측에서 포토센서 칩(100)의 상측 영역에 형성되는 제1 몰딩부(710) 및 인쇄회로기판(200)의 하측에서 포토센서 칩(100) 전체를 피복하는 제2 몰딩부(720) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 제1 몰딩부(710)는 에폭시 재질의 예컨대 언더필 수지(underfill resin)를 포토센서 칩(100)과 인쇄회로기판(200)의 중첩되는 영역에 주입하여 형성할 수 있다. 제2 몰딩부(720)는 소정의 필름을 사용하여 진공 적층(vacuum lamination) 방식으로 포토센서 칩(100)과 인쇄회로기판(200)의 하부면 전체를 감싸도록 형성할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예에 따른 포토 센서 패키지 모듈은 전기적인 배선을 가지는 인쇄회로기판(200)의 하부면에 포토센서 칩(100)이 플립 칩 본딩 방식으로 접합되고, 인쇄회로기판(200)의 상부면에 광학 필터(500)가 에폭시에 의하여 접합되는 구조를 가지며, 이의 제조 과정은 다음과 같다.
먼저, 인쇄회로기판(200) 및 포토센서 칩(100)을 마련한다. 이때, 포토센서 칩(100)은 주변부에 범프(300) 및 실링링(400)이 접합되어 준비될 수 있고, 연삭(back grinding) 및 절단(sawing) 공정에 의하여 목적하는 규격으로 준비될 수 있다. 이어서, 인쇄회로기판(200)의 주변부에 솔더 볼(600)을 실장(mounting)하고, 이에 포토센서 칩(100)을 접합한다. 다음으로, 인쇄회로기판(200)의 개구부를 커버하도록 광학 필터(500)를 인쇄회로기판(200)의 주변부에 접합시키고, 접합 강도를 향상시키기 위하여 인쇄회로기판(200)의 하측에서 포토센서 칩(100)의 적어도 일부에 몰딩부(700)를 피복한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 포토 센서 패키지 모듈을 구비하는 카메라 모듈을 도시한 측면도이다.
상기와 같이 제조되는 포토 센서 패키지 모듈은 각종 모바일 기기에 구비될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 카메라 모듈에 구비되는 포토 센서 패키지 모듈을 예시한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 카메라 모듈은 광이미지를 전기신호로 변환하는 포토센서 칩(100), 적어도 일부가 포토센서 칩(100)의 주변부와 중첩되도록 포토센서 칩(100) 상에 접합되는 인쇄회로기판(200) 및 인쇄회로기판(200)의 개방된 중앙부를 커버하도록 인쇄회로기판(200) 상에 결합되는 광학 필터(500)를 가지는 포토 센서 패키지 모듈과, 포토 센서 패키지 모듈의 상측에서 광학 필터(500)를 커버하도록 인쇄회로기판(200) 상에 결합되는 광학계를 포함한다. 여기서 광학 필터(500)는 적외선 파장대의 광을 흡수하고 그 나머지를 투과시키는 흡수형 필터를 포함할 수 있으며, 포토 센서 패키지 모듈은 포토센서 칩(100)과 인쇄회로기판(200) 사이에서 이들을 접합하는 실링링(400) 및 범프(300), 인쇄회로기판(200)의 하측에서 포토센서 칩(100)의 적어도 일부를 피복하는 몰딩부(700)를 더 포함할 수 있다.
또한, 카메라 모듈은 포토센서 칩(100)에서 생성되는 전기적 신호를 외부로 출력 가능한 커넥터를 더 포함하는데, 커넥터(40)는 인쇄회로기판(200)과 광학계 사이를 연결하여 장착될 수 있고, 또는, 포토 센서 패키지 모듈의 하측에서 인쇄회로기판(200)의 하부면에 접합되는 솔더 볼(600)에 접합될 수 있다.
상술한 바와 같이, 카메라 모듈은 광학계 및 포토 센서 패키지 모듈을 구성부로서 가지며, 이때, 광학계는 복수개의 렌즈가 장착된 배럴을 구비하는 예컨대 원통 형상의 렌즈 모듈(10) 및 렌즈 모듈(10)의 외부 하우징 역할을 하며 렌즈 모듈(10)을 구동시켜 초점을 맞추는 액츄에이터(20)를 구비한다. 광학계는 포토 센서 패키지 모듈의 상부면을 커버하도록 장착되며, 이때 액츄에이터(20)와 인쇄회로기판(200)의 사이에는 접착 패드(21) 예컨대 열경화 접착 수지 등이 구비될 수 있다. 한편, 인쇄회로기판(200)의 상부면에는 드라이브 회로소자 (Drive IC) 및 커패시터(capacitor) 등의 전기적 소자(30)가 형성될 수 있다. 또한, 포토 센서 패키지 모듈의 하측에는 커넥터(40)가 구비되어 솔더 볼(600)과 연결될 수 있다. 물론, 카메라 모듈의 구조는 하기의 변형 예를 포함하여 다양한 구조일 수 있다. 도 6을 참조하면, 카메라 모듈은 포토 센서 패키지 모듈의 상부를 커버하도록 광학계가 장착되며, 광학계와 포토 센서 패키지 모듈의 사이에 커넥터(40)가 연결되는 구조 즉, 인쇄회로기판(200)에 직접 연결되는 구조일 수 있다. 이때, 포토 센서 패키지 모듈에는 솔더 볼이 구비되지 않을 수 있다.
카메라 모듈은 피사체의 광이미지를 렌즈 모듈(10)로 수광받아 포토 센서 패키지 모듈로 조사하며, 광은 광학 필터(500)를 통과하여 포토센서 칩(100)으로 조사된다. 포토센서 칩(100)은 광을 전기적인 신호로 변환하고, 변환되는 신호는 인쇄회로기판(200)을 거쳐 커넥터(40) 및 이에 연결되는 카메라 모듈 본체의 반도체 소자(미도시) 또는 외부의 메인 보드(미도시)로 출력된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 포토 센서 패키지 모듈은 구조적인 개선에 의하여 광학 필터의 접합 강도가 향상됨에 따라 흡수형 필터를 광학 필터로서 사용 가능하며, 이에 광학적인 특성이 우수한 기술적인 특징을 제시한다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 본 발명은 후술하는 특허청구범위 및 이와 균등한 기술적인 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적인 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 포토센서 칩 200: 인쇄회로기판
500: 광학 필터 700: 몰딩부

Claims (16)

  1. 광이미지를 전기신호로 변환하는 포토센서 칩;
    중앙부에서 상하 방향으로 관통된 개구부와 상기 개구부를 둘러싸는 주변부를 구비하고, 상기 주변부의 적어도 일부가 상기 포토센서 칩과 중첩되도록 상기 포토센서 칩 상에 위치하는 인쇄회로기판;
    상기 포토센서 칩과 상기 인쇄회로기판 사이에서 이들을 접합하는 실링링;
    광을 투과시키며, 상기 인쇄회로기판 상에 위치하여 상기 개구부를 커버하며, 상기 주변부와 결합되는 광학 필터; 및
    상기 인쇄회로기판의 하측에서 상기 포토센서 칩과 인쇄회로기판의 하부면 전체를 피복하는 몰딩부;를 포함하는 포토 센서 패키지 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 포토센서 칩의 크기를 100이라 했을 때, 상기 광학 필터의 크기는 80 내지 120 범위인 포토 센서 패키지 모듈.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 포토센서 칩에 사용된 기판의 열팽창계수를 1이라 했을 때, 상기 인쇄회로기판의 열팽창계수는 1 내지 4 범위인 포토 센서 패키지 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 열팽창계수는 2×10－6 내지 8×10－6 m/℃ 범위인 포토 센서 패키지 모듈.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 실링링의 외측에서 상기 실링링의 둘레를 따라 이격되어 복수개 배치되며, 상기 인쇄회로기판과 포토센서 칩을 접합시키는 범프;를 포함하는 포토 센서 패키지 모듈.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 하측에서 상기 포토센서 칩의 상측 영역에 형성되는 제1 몰딩부;를 더 포함하고,
    상기 몰딩부는 제2 몰딩부인 포토 센서 패키지 모듈.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광학 필터는 적외선 파장대의 광을 차단하고 그 나머지를 투과시키는 포토 센서 패키지 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 광학 필터는 적외선 파장대의 광을 흡수하는 흡수형 필터를 포함하는 포토 센서 패키지 모듈.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 광학 필터는 필터 기능을 가지는 기판 일체형 및 투과성 기판에 필터층이 형성된 복합형 중 적어도 어느 하나를 포함하는 포토 센서 패키지 모듈.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 두께를 100이라 했을 때, 상기 포토센서 칩과 상기 광학 필터 사이의 거리는 160 내지 210 범위인 포토 센서 패키지 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 포토센서 칩과 상기 광학 필터 사이의 거리는 160㎛ 내지 210㎛ 범위인 포토 센서 패키지 모듈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 두께는 50㎛ 내지 150㎛ 범위인 포토 센서 패키지 모듈.
  13. 광이미지를 전기신호로 변환하는 포토센서 칩, 적어도 일부가 상기 포토센서 칩의 주변부와 중첩되도록 상기 포토센서 칩 상에 접합되는 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판의 개방된 중앙부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판 상에 결합되는 광학 필터를 가지는 포토 센서 패키지 모듈; 및
    상기 광학 필터를 커버하도록 상기 인쇄회로기판 상에 결합되는 광학계;를 포함하고,
    상기 포토 센서 패키지 모듈은 상기 인쇄회로기판의 하측에서 상기 포토센서 칩과 인쇄회로기판의 하부면 전체를 피복하는 몰딩부를 구비하는 카메라 모듈.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 포토 센서 패키지 모듈은,
    상기 포토센서 칩과 상기 인쇄회로기판 사이에서 이들을 접합하는 실링링; 및
    상기 인쇄회로기판의 하측에서 상기 포토센서 칩의 상측 영역에 형성되는 제1 몰딩부;를 더 포함하고, 상기 몰딩부는 제2 몰딩부이며,
    상기 광학 필터는 적외선 파장대의 광을 흡수하고 그 나머지를 투과시키는 흡수형 필터를 포함하는 카메라 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 상기 광학계 사이를 연결하여 장착되는 커넥터;를 포함하는 카메라 모듈.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 포토 센서 패키지 모듈은 상기 인쇄회로기판의 하부면에 접합되는 솔더 볼을 더 구비하고,
    상기 포토 센서 패키지 모듈의 하측에서 상기 솔더 볼에 접합되는 커넥터;를 포함하는 카메라 모듈.
KR1020150011457A 2015-01-23 2015-01-23 포토 센서 패키지 모듈 KR101689703B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150011457A KR101689703B1 (ko) 2015-01-23 2015-01-23 포토 센서 패키지 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150011457A KR101689703B1 (ko) 2015-01-23 2015-01-23 포토 센서 패키지 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160091509A KR20160091509A (ko) 2016-08-03
KR101689703B1 true KR101689703B1 (ko) 2016-12-27

Family

ID=56708454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150011457A KR101689703B1 (ko) 2015-01-23 2015-01-23 포토 센서 패키지 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101689703B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102334198B1 (ko) * 2017-07-20 2021-12-02 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈 패키지
KR101962236B1 (ko) * 2017-09-19 2019-07-17 (주)파트론 광학센서 패키지
CN108010931B (zh) * 2017-12-28 2021-03-30 苏州晶方半导体科技股份有限公司 一种光学指纹芯片的封装结构以及封装方法
KR20190088812A (ko) 2018-01-19 2019-07-29 삼성전자주식회사 팬-아웃 센서 패키지
KR102610614B1 (ko) * 2021-08-26 2023-12-07 주식회사 아이에이네트웍스 허메틱 실링 패키지 모듈 및 그 제조 방법
KR20240003251A (ko) 2022-06-30 2024-01-08 주식회사 아이에이네트웍스 포토센서 패키지 모듈

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101142347B1 (ko) 2011-09-09 2012-07-06 옵토팩 주식회사 포토센서 패키지 모듈 및 제작 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3207319B2 (ja) * 1993-05-28 2001-09-10 株式会社東芝 光電変換装置及びその製造方法
US6864116B1 (en) 2003-10-01 2005-03-08 Optopac, Inc. Electronic package of photo-sensing semiconductor devices, and the fabrication and assembly thereof
KR100730726B1 (ko) 2006-04-14 2007-06-21 옵토팩 주식회사 카메라 모듈
US20080136012A1 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Advanced Chip Engineering Technology Inc. Imagine sensor package and forming method of the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101142347B1 (ko) 2011-09-09 2012-07-06 옵토팩 주식회사 포토센서 패키지 모듈 및 제작 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160091509A (ko) 2016-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101689703B1 (ko) 포토 센서 패키지 모듈
US7038287B2 (en) Electronic package of photo-sensing semiconductor devices, and the fabrication and assembly thereof
US6943423B2 (en) Electronic package of photo-image sensors in cellular phone camera modules, and the fabrication and assembly thereof
JP4160083B2 (ja) 光学装置用モジュール及び光学装置用モジュールの製造方法
KR100735446B1 (ko) 촬상 장치 및 그 제조 방법
US9275922B2 (en) Semiconductor device, method for manufacturing the same, and electronic device
TWI228948B (en) Camera module
KR100753896B1 (ko) 반도체 장치 모듈 및 반도체 장치 모듈의 제조방법
US11043436B2 (en) Semiconductor device, manufacturing method, imaging device, and electronic apparatus for enabling component mounting with high flatness
KR101142347B1 (ko) 포토센서 패키지 모듈 및 제작 방법
KR20040084989A (ko) 광학장치용 모듈 및 그 제조방법
US10243014B2 (en) System-in-package image sensor
KR102249873B1 (ko) 촬영 어셈블리 및 이의 패키징 방법, 렌즈 모듈, 전자 기기
JP2006148710A (ja) 撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法
US20130292786A1 (en) Integrated optical sensor module
US20040256687A1 (en) Optical module, method of manufacturing the same, and electronic instrument
KR102250533B1 (ko) 촬영 어셈블리 및 이의 패키징 방법, 렌즈 모듈, 전자 기기
CN109815891B (zh) 用于屏下光学指纹的识别模组及电子设备
KR102250618B1 (ko) 촬영 어셈블리 및 이의 패키징 방법, 렌즈 모듈, 전자 기기
JP4314825B2 (ja) 光モジュール及びその製造方法、回路基板並びに電子機器
CN107591419B (zh) 光传感器封装体模块及相机模块
CN100472790C (zh) 一种光感应的半导体器件的电子封装及其制作和组装
KR100956381B1 (ko) 웨이퍼 레벨 카메라 모듈의 제조 방법
JP2008182051A (ja) 光学デバイス、光学デバイス装置、カメラモジュールおよび光学デバイス装置の製造方法
KR102325225B1 (ko) 포토 센서 쉬링키지 패키지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191220

Year of fee payment: 4