KR101792442B1 - 전자 모듈과 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 모듈과 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 전자 모듈은, 제1면을 갖는 제1 부품, 상기 제1면와 40㎛~200㎛의 거리로 이격 배치되는 제2 부품, 상기 제1 부품과 상기 제2 부품을 이격시키는 스페이서, 및 상기 제1면과 상기 제1면에 대면하는 상기 스페이서의 접합면 사이에 개재되는 접착부를 포함하며, 상기 접착부의 폭은 상기 스페이서 폭의 100~150%로 형성될 수 있다.
Description
본 발명은 적어도 2개의 부품이 적층되는 전자 모듈과 그 제조 방법에 관한 것이다.
여러 전자 모듈 중 하나인 이미지 센서는 피사체에 대한 이미지(Image) 정보 또는 거리(Distance, Depth) 정보를 포함하는 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 장치이다.
종래의 이미지 센서 조립체는 이미지 센서와, 이미지 센서를 밀봉하는 하우징, 그리고 하우징에 결합되어 이미지 센서로 유입되는 입사광의 특정성분을 필터링하는 필터(예컨대 적외선 필터)를 포함한다.
하지만, 이러한 종래의 이미지 센서 패키지는 필터가 하우징에 결합되기 때문에 필터와 이미지 센서 사이의 간격을 최소화하는 데에 한계가 있으며, 이로 인해 이미지 센서 조립체의 전체적인 두께도 증가한다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 제조가 용이한 전자 모듈 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필터와 이미지 센서 사이의 간격을 최소화할 수 있는 전자 모듈과 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 모듈은, 제1면을 갖는 제1 부품, 상기 제1면와 40~200㎛의 거리로 이격 배치되는 제2 부품, 상기 제1 부품과 상기 제2 부품을 이격시키는 스페이서, 및 상기 제1면과 상기 제1면에 대면하는 상기 스페이서의 접합면 사이에 개재되는 접착부를 포함하며, 상기 접착부의 폭은 상기 스페이서 폭의 100~150%로 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전자 모듈 제조 방법은, 제2 부품의 하단면에 형성된 스페이서의 접착면에 디핑 방식으로 상기 접착 용액을 도포하는 단계, 상기 제2 부품을 제1 부품 상에 안착시키는 단계, 및 상온보다 높고 상기 접착 용액의 경화 온도보다 낮은 온도로 상기 제1 부품의 주변 온도를 형성한 후 상기 접착 용액을 경화시켜 상기 제1 부품과 상기 제2 부품을 상호 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전자 모듈은 이미지 센서에 형성되는 유효 화소 영역과 전극 사이의 거리를 최소화할 수 있으므로, 이미지 센서나 이미지 센서 조립체의 크기도 최소화할 수 있다.
또한 커버를 종래와 같이 하우징에 결합하지 않고 이미지 센서 상에 직접 접착하므로, 커버와 이미지 센서 사이의 거리를 최소화할 수 있으며, 이에 이미지 센서 조립체의 높이(또는 두께)를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 모듈을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도.
도 3은 도 2의 II-II′에 따른 단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 모듈을 개략적으로 도시한 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도.
도 3은 도 2의 II-II′에 따른 단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 모듈을 개략적으로 도시한 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
본 발명에 따른 전자 모듈은 제1 부품 상에 제2 부품이 적층되어 접합된다. 여기서, 제1 부품과 제2 부품은 전자 소자나 기판, 광학 필터 등 전자 모듈 내에 구비되는 모든 부품을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다. 또한 도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도이고, 도 3은 도 2의 II-II′에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 모듈은 휴대 단말기에 탑재되는 이미지 센서 조립체(100)로, 이미지 센서(110)와 커버(120)를 포함할 수 있다.
제1 부품인 이미지 센서(110)는 직사각 형상의 칩(CHIP)으로 형성될 수 있다. 예를 들어 이미지 센서(110)는 반도체 웨이퍼를 절단하여 획득한 베어 칩(BARE CHIP)이 이용될 수 있다.
이미지 센서(110)의 실장면인 제1면에는 촬상 광학계인 렌즈부(도 7의 30)에 의해서 결상한 피사체의 광상을 전기신호로 변환하는 유효 화소 영역(115)과, 유효 화소 영역(115)으로부터 얻어진 신호를 외부로 전송하기 위한 전극(117)이 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(117)은 유효 화소 영역(115)의 둘레를 따라 유효 화소 영역(115)의 외측에 배치된다.
제2 부품인 커버(120)는 이미지 센서(110)의 유효 화소 영역(115) 상부에 배치된다. 제2 부품으로 광학 필터가 이용되는 경우, 제2 부품은 이미지 센서(110)로 유입되는 입사광의 특정성분을 필터링 할 수 있다. 여기서, 유효 화소 영역(115) 위에 배치된다는 것은 유효 화소 영역(115)으로부터 이격 배치되되, 유효 화소 영역(115)로부터 가능한 한 인접한 위치에 배치된다는 것을 의미한다.
커버(120)는 스페이서(130)를 매개로 하여 이미지 센서(110)의 상면에 직접 접착된다. 따라서 커버(120)와 이미지 센서(110) 사이의 이격 거리는 스페이서(130)의 높이와 접착부(140) 높이의 합에 의해 규정될 수 있다.
커버(120)는 이미지를 형성하기 위한 광을 이미지 센서(110)로 유입시킬 수 있는 투명한 재질로 형성된다. 커버(120)는 가시광선 이외의 자외선(UV)이나 적외선 광이 이미지 센서(110)로 통과 하는 것을 방지하는 차단 필터(예컨대, IRCF; IR cut-off filter)가 이용될 수 있다. 이 경우 본 실시예에 따른 커버(120)로는 적외선 필터용 블루 글라스(blue glass, 또는 블루 필터) 또는 필름 필터(film filter)가 이용될 수 있다.
IRCF 또는 블루 글라스를 커버(120)로 사용하는 경우, 별도의 커버 글라스(cover glass)를 부가할 필요가 없으므로 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한 사각 형상으로 커버를 제조하므로 상대적으로 취급이 어려운 원형 IRCF 또는 블루 글라스를 용이하게 가공할 수 있다. 더하여 후술되는 스페이서가 균일한 두께로 형성되므로 높이의 편차를 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 이미지 형성을 위한 광이 이미지 센서(110)의 유효 화소 영역(115)에 입사 하는 것을 허용하면서 유효 화소 영역(115)을 보호할 수 있다면 다양한 재료가 커버로 이용될 수 있다.
커버(120)의 하부면에는 스페이서(130)가 형성된다.
스페이서(130)는 유효 화소 영역(115)의 윤곽을 따라 연속적인 고리(ring) 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 유효 화소 영역(115)이 사각 형상으로 형성되므로, 스페이서(130)도 사각 형상의 고리 형태로 형성된다. 따라서, 유효 화소 영역(115)이 다른 형상으로 형성되는 경우, 스페이서(130)도 이에 대응하는 다른 형상으로 형성될 수 있다.
스페이서(130)는 이미지 센서(110)의 유효 화소 영역(115)과 전극(117) 사이에 배치된다. 따라서 본 실시예에 따른 이미지 센서 조립체(100)는, 커버(120)와 스페이서(130)에 형성되며 유효 화소 영역(115)이 배치되는 내부 공간과, 전극(117)이 배치된 외부 공간으로 구획된다.
스페이서(130)는 유효 화소 영역(115)과 일정 거리 이격되고, 전극(117)과도 일정 거리 이격될 수 있는 크기로 형성된다. 이는 후술되는 접착부(140)의 접착면이 유효 화소 영역(115)이나 전극(117)까지 확장되어 유효 화소 영역(115)이나 전극(117)이 오염되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 따라서, 상기한 접착면의 확장을 최소화할 수 있다면 상기한 이격 거리도 최소화할 수 있다.
스페이서(130)는 외부 윤곽이 커버(120)의 외부 윤곽보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 또한 커버(120)의 외부 윤곽으로부터 일정거리 이격되도록 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 스페이서(130)의 외부 윤곽이 커버(120)의 외부 윤곽이 동일한 수직면에 배치되도록 구성할 수도 있다.
스페이서(130)는 감광성 필름(DFR; Dry Film Photoresist)이나, 포토 레지스트(PR; photo resist)를 이용하여 커버(120)에 형성할 수 있다. 이 경우, 스페이서(130)와 커버(120) 사이에는 별다른 접착 부재가 개재되지 않으며, 스페이서(130)는 커버(120)의 하부면에서 부분적으로 돌출된 돌출부의 형태로 형성된다. 따라서 스페이서(130)는 제2 부품인 커버(120)의 일부로 이해될 수 있다.
스페이서(130)의 재질로는 에폭시나 폴리이미드 계열의 수지가 이용될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 금속 재질로 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 스페이서(130)는 필러(filler)를 포함하지 않는 재질로 형성된다. 여기서 필러는 직경 1㎛ 이상의 크기를 갖는 입자들을 의미한다.
1㎛ 이상의 필러가 스페이서(130)에 함유된 경우, 상기 필러는 이물로 작용할 수 있으며, 이에 제품의 불량을 유발할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 스페이서(130)는 1㎛ 미만의 입자들로 구성될 수 있다.
도 2를 기준으로, 스페이서(130)는 상면이 커버(120)의 하부면에 접착되고, 하면이 이미지 센서(110)의 상면에 접착된다. 이때, 스페이서(130)와 이미지 센서(110)는 접착부(140)를 매개로 하여 상호 접착된다.
스페이서(130)의 내부 공간은 공동(空洞)으로 형성된다. 또한 스페이서(130)의 내부 공간은 밀폐된 공간으로 형성될 수 있다. 이 경우, 유효 화소 영역(115)이 주변 환경으로부터 보호되므로, 이미지 센서 조립체(100)를 제조하는 과정에서 물과 같은 액체를 이용하여 이미지 센서 조립체(100)를 세정하더라도 액체가 유효 화소 영역(115)으로 침투할 수 없다. 따라서 세정 공정을 용이하게 수행할 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 접착부(140)는 열경화성 접착제 또는 감광성 접착제가 이용될 수 있다. 예를 들어, 커버(120)로 적외선 필터용 블루 글라스가 이용되는 경우, UV 파장이 투과되지 않는다. 따라서 이 경우 접착부(140)로는 열경화성 접착제가 이용된다. 반면에 UV 파장이 투과되는 재질로 커버(120)가 형성되는 경우, 감광성 접착제가 이용될 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 접착부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 스페이서(130)의 하부면에 주로 배치되며 스페이서(130)의 측면에는 거의 배치되지 않는다. 따라서 접착부(140)는 커버(120)와 접촉하지 않으며 스페이서(130)의 양 측면은 대부분이 접착부(140) 외부로 노출된다.
접착부(140)의 면적은 도 2에 도시된 바와 같이 스페이서(130)의 하부면과 유사하게 형성된다. 여기서 유사한 면적이란 스페이서(130)의 하부면 면적과 동일하거나, 약간의 편차가 있는 면적을 의미한다.
예를 들어, 접착부(140)의 폭은 스페이서(130) 폭의 100~150%로 형성될 수 있다. 후술되는 본 발명의 제조 방법에 따르면, 접착부(140)를 형성하는 접착 용액이 거의 확산되지 않으므로, 접착부(140)의 폭을 상기한 범위로 한정할 수 있다.
본 실시예에서 스페이서(130)의 폭은 약 135㎛, 두께는 약 50㎛로 형성된다. 이처럼 스페이서(130)의 폭이 좁고 두께가 얇은 경우, 스페이서(130)의 하부면에만 접착 용액을 도포하기 어렵다.
또한 도포되는 접착 용액의 양이 너무 많은 경우, 접착 용액은 스페이서(130)의 표면을 따라 커버(120)로 확장되기 쉽다. 그리고 도포되는 접착 용액의 양이 너무 적은 경우 스페이서(130)가 이미지 센서(11)에 완전하게 접합되지 않을 수 있다.
그러나 본 실시예에 따른 이미지 센서 조립체(100)는 후술되는 제조 방법을 통해 두께가 얇은 스페이서(130)의 하부면 전체에 접착 용액을 도포할 수 있으므로, 상기한 문제를 해소할 수 있다. 이에 대해서는 제조 방법에 대한 설명을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기한 제조 방법에 의해, 접착부(140)는 이미지 센서(11)의 실장면에 접합되는 접합 면적이 스페이서와 접합되는 접합 면적보다 크게 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
접착부(140)의 접착면이 스페이서(130)의 하부면과 유사한 면적으로 형성됨에 따라, 접착부(140)와 이미지 센서(110)의 유효 화소 영역(115)과 전극(117) 간의 거리를 최소화할 수 있다. 이를 설명하면 다음과 같다.
제조 시 불량을 최소화하기 위해 접착부(140)와 이미지 센서(110)의 유효 화소 영역(115) 또는 전극(117)은 일정 거리(예컨대 도 2의 D1) 이격되어야 한다. 이는 접착부(140)를 형성하는 접착 용액이 유효 화소 영역(115)이나 전극으로 유입되거나 튀는 것을 최소화하기 위해 도출된 구성이다.
따라서 접착부(140)의 접착면 폭이 커질수록 유효 화소 영역(115)과 전극(117) 간의 거리도 확장되어야 한다.
그러나 본 실시예에 따른 접착부(140)는 상기한 접착면이 스페이서(130)로부터 크게 확장되지 않고 스페이서(130)의 하부면 면적에 대응하는 크기로 형성된다. 따라서 접착면의 폭을 최소화할 수 있으며, 이에 이미지 센서(110)의 유효 화소 영역(115)과 전극(117) 간의 거리도 최소화할 수 있다.
이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 이미지 센서 조립체(100)는 접착부(140)가 스페이서(130)의 하부면 전체에 고르게 배치되며, 이미지 센서(110)와 스페이서(130)의 하부면 사이에 접착부(140)의 95% 이상이 배치된다.
따라서 접착부(140)가 스페이서(130)의 하부에서 외부로 크게 확장되지 않으므로, 이미지 센서(110)에 형성되는 유효 화소 영역(115)과 전극(117) 사이의 거리를 최소화할 수 있으며, 이에 이미지 센서(110)나 이미지 센서 조립체(100)의 크기도 최소화할 수 있다.
또한 커버(120)를 종래와 같이 하우징에 결합하지 않고 이미지 센서(110) 상에 직접 접착한다. 본 실시예에 따르면 커버(120)와 이미지 센서(110) 간의 거리를 40㎛ ~ 200㎛로 형성할 수 있다.
여기서, 접착부의 두께 약 10㎛로 형성되므로, 스페이서(130)의 최소 두께는 약 30㎛로 형성된다.
스페이서(130)의 두께가 지나치게 얇은 경우(예컨대, 30㎛ 이하), 접착부를 형성하기 위해 접착 용액을 스페이서(130)에 도포하는 과정에서 접착 용액이 커버(120)에 묻어 커버(120)가 오염되기 쉽다.
또한, 커버(120)가 이미지 센서(110)에 과도하게 인접 배치되면 커버(120)에 있는 이물이나 광학 코팅막의 결함이 이미지 결함으로 작용하여 불량 픽셀(pixel)로 나타날 수 있다. 따라서 본 실시예에서 커버(120)와 이미지 센서(110) 간의 이격 거리는 40㎛ 이상으로 규정된다.
또한 커버(120)와 이미지 센서(110) 간의 거리가 과도하게 커지는 경우, 이미지 센서 조립체(100)의 크기가 증가하게 되므로, 박형의 휴대 단말기에 탑재되기 어렵다. 따라서 본 실시예에서 커버(120)와 이미지 센서(110) 간의 이격 거리는 활용 가능한 이미지 센서 조립체(100)의 크기를 고려하여 200㎛ 이하로 규정된다.
또한, 본 실시예에 따른 이미지 센서 조립체(100)는 커버(120)와 스페이서(130), 그리고 접착부(140)에 의해 유효 화소 영역(115) 주변 공간이 밀폐되므로, 커버(120)를 부착한 후 이물 제거 위한 물세척 공정을 적용할 수 있어 생산 수율 높일 수 있다.
이어서, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 조립체의 제조 방법을 설명한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이를 함께 참조하면, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 커버(120)를 준비한 후, 커버(120)상에 스페이서(130)를 형성한다. 스페이서(130)는 프린팅(printing)이나 디스펜싱(dispensing) 또는 포토 리소그래피(photolithography) 등의 방법을 통해 형성할 수 있다. 예를 들어, 스페이서(130)는 감광성 필름(DFR; Dry Film Photoresist)을 커버(120)의 일면에 형성한 후, 포토 리소그래피를 통해 감광성 필름을 부분적으로 제거하여 형성할 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서 스페이서(130)의 폭이나 두께는 커버(120)의 크기에 대응하여 규정될 수 있다. 본 실시예의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 210㎛ 이하의 두께(T1)를 갖는 커버(120)에 대해, 스페이서(130)는 폭(W1) 135㎛, 높이(T2) 50㎛의 단면을 갖도록 형성하고, 커버(120)의 하부면 모서리로부터의 이격되는 거리(D2)를 25㎛로 형성하였다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이 스페이서(130)에 접착 용액(5)을 도포한다.
여기서, 접착 용액(5)의 도포는 디핑(dipping) 방식을 이용한다. 보다 구체적으로, 디핑 용기(3) 내에 접착 용액(5)을 채운 후, 이송 부재(7)를 이용하여 스페이서(130)의 일부를 접착 용액(5)에 담가 접착 용액(5)을 스페이서(130)의 끝단에 도포한다.
접착 용액(5)으로는 UV 경화형 접착 용액이나, 저온 속경화형 접합 용액이 이용될 수 있다. 이 경우, 본 단계에서 공정 온도를 낮출 수 있어 제조가 보다 용이하다. 또한 높은 공정 온도로 인해 이미지 센서(110)가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
디핑 과정에서, 스페이서(130)는 접착 용액(5)이 수용된 디핑 용기(3)의 바닥면과 접촉하지 않으며 접착 용액과 접촉한다. 예를 들어, 깊이(D3)가 50㎛로 형성되는 디핑 용기(3)에 스페이서(130)가 30㎛ 정도만 잠기도록 디핑된다.
스페이서(130)가 디핑 용기(3)의 바닥면에 접촉하는 경우, 충격에 의해 접착 용액이 커버(120)로 튀어 불량이 유발될 수 있으며, 불필요하게 과다한 접착 용액이 스페이서(130)에 도포되거나, 접착 용액(5)이 불균일하게 스페이서(130)에 도포될 수 있다.
따라서 스페이서(130)의 끝단(즉 하부면)만 접착 용액(5)에 담기도록 디핑을수행한다.
한편, 접착 용액(5)의 점도가 낮은 경우(예컨대 1,000cps 이하), 스페이서(130)를 디핑하는 과정에서 접착 용액(5)이 커버(120)로 튀어 불량이 유발될 수 있다. 또한 접착 용액(5)의 점도가 너무 높은 경우(예컨대 100,000cps 이상), 접착 용액(5)이 스페이서(130)에 과하게 도포되어 접착면이 불필요하게 확장되거나 스페이서(130) 표면에 고르게 도포되지 않을 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 접착 용액(5)은 1,000cps 내지 100,000cps 범위의 점도의 용액이 이용될 수 있다.
본 실시예에서는 50,000cps의 점도를 갖는 접착 용액(5)을 이용하며, 깊이(D3)가 50㎛로 형성되는 디핑 용기(3)에 스페이서(130)가 30㎛ 정도만 잠기도록 디핑하는 경우를 예로 들고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 단계에서 스페이서(130)의 끝단이 접착 용액(5)에 담가지게 되면, 접착 용액(5)에 의해 스페이서(130)의 내측 공간은 밀폐된 공간으로 형성된다. 이 상태에서 스페이서(130)가 디핑 용기(3)로부터 멀어지게 되면, 점착력에 의해 일정 거리(예컨대, 약 0.5mm)까지 접착 용액(5)이 스페이서(130)를 따라 올라오게 된다.
이로 인해 밀폐된 내측 공간은 부피가 확장되므로, 보일-샤를의 법칙에 의해 내측 공간의 내부 압력은 낮아지게 된다.
따라서, 접착 용액(5)이 스페이서(130)와 떨어지는 시점에서 밀폐된 내측 공간과 외부와의 압력 차이로 인해 외부에서 내측 공간 측으로 기류가 형성되며, 이에 접착 용액(5)이 스페이서(130)의 내측으로 튀거나 확산되어 스페이서(130)의 내측면이나 커버(120) 등에 도포될 수 있다.
이로 인해 접착 용액(5)이 고르게 도포되지 않고 어느 한쪽으로 몰리거나 뭉칠 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 제조 방법에 사용되는 디핑 용기(3)는 적어도 하나의 유입구(3a)를 구비한다. 유입구(3a)는 스페이서(130)가 상기 접착 용액에 담가진 상태에서 스페이서(130)의 내측 공간으로 가스가 드나들 수 있도록 형성된 통로이다.
유입구(3a)를 구비함에 따라, 스페이서(130)의 내측 공간은 외부 공간과 항상 동일한 압력이 유지될 수 있으며, 이에 상기한 문제들을 해소할 수 있다.
이어서 도 6에 도시된 바와 같이, 접착 용액(5)이 도포된 커버(120)와 스페이서(130)를 이미지 센서(110)에 접착한다. 본 단계는 이미지 센서(110) 상에 접착 용액(5)이 도포된 스페이서(130)를 안착시킨 후, 접착 용액(5)을 경화시키는 과정을 포함할 수 있다.
접착 용액(5)을 경화시키는 과정은 접착 용액(5)의 종류에 따라 다양한 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어 접착 용액(5)이 열경화형인 경우 열을 가하여 경화시킬 수 있으며, UV(Ultraviolet) 경화형인 경우 UV를 조사하여 경화시킬 수 있다. 또한 접착 용액(5)으로는 유기 용제와 같은 휘발성 성분을 포함하지 않는 재료가 사용될 수 있다.
한편, 접착 용액(5)으로 열경화성 접착 용액을 이용하는 경우, 본 단계는 이미지 센서(110)에 열을 가하는 과정이 함께 수행된다. 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
열경화성 접착 용액을 경화시키기 위해서는 접착 용액(5)의 경화 온도까지 접착 용액(5)을 가열해야 한다.
이미지 센서(110) 상에 스페이서(130)가 안착되면 스페이서(130)의 내측 공간은 밀폐된다. 그런데 접착 용액(5)을 가열하는 과정에서 밀폐된 내측 공간에도 열이 가해지게 되며, 이로 인해 내측 공간의 압력이 증가하게 된다.
이처럼 스페이서(130)의 내측 공간과 외측 공간 사이에 압력 차가 발생하고 이러한 압력 차가 심화되면, 압력이 높은 스페이서(130) 내측 공간의 가열된 가스(또는 공기)가 스페이서(130)에 도포된 접착 용액(5)을 밀어내어 접착부(140)의 형태가 변형될 수 있다.
이 경우 변형된 접착부(140)에 의해 커버(120)가 기울어진 상태로 이미지 센서(110)에 접합될 수 있다. 또한, 가열된 가스가 접착 용액(5)을 뚫고 스페이서(130)의 외부로 분출되어 접합 불량이 발생할 수도 있다.
상기한 문제를 해소하기 위해, 본 실시예에 따른 제조 방법은 이미지 센서(110)에 열을 가하며 본 단계를 수행한다. 이미지 센서(110)에 열을 가함에 따라 이미지 센서(110)의 주변은 온도가 올라가게 된다. 이에 이미지 센서(110) 상에 접착 용액(5)이 도포된 커버(120)가 안착되면, 스페이서(130)의 내부 공간은 이미지 센서(110)에 의해 온도가 상승하게 된다.
따라서, 접착 용액(5)에 열을 가게 되더라도 스페이서(130)의 내부 공간의 온도는 크게 변하지 않게 되어 상기한 문제를 해소할 수 있다.
한편 본 단계에서 이미지 센서(110) 주변의 온도는 접착 용액(5)이 경화되는 온도보다 낮아야 한다. 따라서 이미지 센서(110)의 주변 온도는 상온 또는 상온 보다 높고 접착 용액(5)의 경화 온도보다 낮게 설정된다.
접착 용액(5)이 경화됨에 따라, 도 1에 도시된 이미지 센서 조립체(100)가 완성된다.
한편, 스페이서(130)와 이미지 센서(110)를 접착하기 위해, 디핑 방식이 아닌 디스펜싱(dispensing) 방식으로 접착 용액을 이미지 센서(110) 상부면에 도포한 후, 스페이서(130)를 접착 용액 상에 안착하여 접착하는 방법도 고려해 볼 수 있다.
그러나 이 경우, 디스펜서의 움직임과 흔들림에 의해 접착 용액이 선형으로 반듯하게 도포되지 않고 구불구불하게 도포되므로, 접착 용액이 스페이서(130)의 접합 영역을 벗어나기 쉽다. 또한 접착 용액이 이미지 센서(110) 상에 직접 도포되므로, 접착 용액이 이미지 센서(110)의 표면을 따라 흘러서 접착부(140)와 이미지 센서(110)의 접착 면적이 확장되는 문제가 있다.
더하여, 디스펜싱 방법을 이용하는 경우, 접착 용액을 이미지 센서 상에 도포하므로, 접착 용액이 도포된 위치와 스페이서의 위치 사이에 공차가 발생하게 된다. 따라서 공차를 고려하여 접착 용액이 도포되는 폭을 스페이서의 폭보다 넓게 형성할 수 밖에 없다.
이처럼 디스펜싱 방법을 이용하게 되면 접착부(140)가 스페이서의 하부면보다 과도하게 확장되므로 스페이서(130)와 유효 화소 영역(115) 간의 이격 거리(D1)도 상대적으로 크게 형성되어야 한다.
그러나 본 실시예와 같이 디핑 방식을 이용하는 경우, 접착 용액은 이미지 센서(110)가 아닌, 스페이서(130)의 하부면에 도포되므로, 접착 용액이 이미지 센서(110)의 표면을 따라 흐르는 것을 방지할 수 있다.
실험을 통해, 스페이서(130)의 폭이 100㎛ 인 경우 접착 용액이 확장되는 폭은 대부분 50㎛ 로 이내인 것으로 측정되었다. 따라서 본 실시예에 따른 접착부(140)의 폭은 스페이서(130) 폭의 150% 이하로 형성될 수 있다. 그러나 스페이서(130)의 폭이 과도하게 좁거나(예컨대, 25㎛ 등), 접착 용액의 점도나 틱소트로피(thixotropy)가 낮은 경우 접착부(140)의 폭은 확장될 수 있다. 이 경우 접착부(140)의 폭은 스페이서 폭의 200% 이하로 형성될 수 있다.
또한, 디핑 방식을 이용하는 경우 도포된 접착 용액(5)과 스페이서(130) 간의 얼라인(align) 공차가 존재하지 않으며, 접착부(140)의 접착 면적도 스페이서(130)의 하부면과 유사한 크기로 형성된다.
따라서 스페이서(130)와 유효 화소 영역(115)의 이격 거리(D1)도 최소화할 수 있다.
도 2에 도시된 본 실시예의 경우, 스페이서(130)와 유효 화소 영역(115) 사이의 수평 이격 거리(D1)를 50㎛로 형성한 경우를 예로 들고 있으나, 필요에 따라 그 이하로 형성하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 이미지 센서 조립체 제조 방법은 접착 용액(5)을 이용하여 접착부(140)를 형성함으로써, 센서(110) 표면의 거칠기나 요철 형성 여부와 관계 없이 강한 접착력을 제공할 수 있다.
또한 디핑(dipping) 방식으로 스페이서(130)에 접착 용액(5)을 도포하므로, 접착 용액(5)을 스페이서에 매우 신속하게 도포할 수 있으며, 이에 생산성을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 모듈을 개략적으로 도시한 부분 단면도로, 도 2와 대응하는 단면을 도시하고 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 모듈은 자동차에 탑재되는 이미지 센서 조립체(100a)로, 이미지 센서(110)와 커버(120)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 전자 모듈은 전술한 실시예의 전자 모듈과 유사하게 구성되며 스페이서의 구성에 있어서 가장 큰 차이를 갖는다. 따라서 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 차이를 갖는 부분에 대해 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 스페이서(130)는 복수개로 형성된다. 보다 구체적으로, 유효 화소 영역(115) 측에 배치되는 내측 스페이서(130a)와, 전극(117) 측에 배치되는 외측 스페이서(130b)를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b) 사이에 하나 이상의 스페이서를 더 배치하는 것도 가능하다.
외측 스페이서(130b)는 외부 윤곽이 커버(120)의 외부 윤곽보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 예컨대, 외측 스페이서(130b)는 외부 윤곽이 커버(120)의 외부 윤곽으로부터 일정거리 이격되도록 배치된다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 커버(120)의 외부 윤곽 동일 선상에 외측 스페이서(130b)의 외부 윤곽이 배치되도록 구성하는 것도 가능하다.
내측 스페이서(130a)의 내부 공간은 공동(空洞)으로 형성된다.
내측 스페이서(130a)는 연속적인 고리 형상으로 형성되며, 이에 내측 스페이서(130a)의 내부 공간은 밀폐된 공간으로 형성될 수 있다. 이 경우, 유효 화소 영역(115)이 주변 환경으로부터 보호되므로, 이미지 센서 조립체(100a)를 제조하는 과정에서 물을 이용하여 이미지 센서 조립체(100a)를 세정하더라도 물이 유효 화소 영역(115)으로 침투하지 못한다. 따라서 세정 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b)는 동일한 두께와 폭으로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 내측 스페이서(130a)의 폭(W2)과 외측 스페이서(130b)의 폭(W3)을 서로 다르게 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b) 간의 이격 거리(G1)는 스페이서(130)의 재질에 따라 변경될 수 있다. 또한 전자 모듈의 크기나, 스페이서(130)의 전체 폭 등에 대응하여 변경될 수 있다.
예를 들어 상기한 이격 거리(G1)는 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b) 전체 폭(W2+W3)에 대해 50% 이내의 거리로 규정될 수 있다. 또한 접착부(140)는 스페이서에서 일정 부분 확장되므로 접착부(140)의 전체 폭(S1)은 스페이서(130) 전체 폭(W2+W3)의 100~150% 범위로 형성될 수 있다.
스페이서들(130a, 130b) 간의 이격 거리(G1)가 과도하게 크게 형성되는 경우, 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b) 사이에는 접착부(140)가 배치되지 않을 수 있으며, 이 경우 스페이서들(130a, 130b)과 이미지 센서(110) 간의 접착력이 저하될 수 있다.
따라서 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b) 간의 이격 거리는 디핑 방식을 통해 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b) 사이의 공간에도 접착부(140)가 형성될 수 있는 최대 거리로 한정될 수 있다.
본 실시예에서 상기한 이격 거리(G1)는 내측 스페이서(130a)의 폭(W2) 또는 외측 스페이서(130b)의 폭(W3)과 유사하거나 그보다 작게 형성된다.
또한 본 실시예에서 스페이서(130)는 감광성 필름(DFR; Dry Film Photoresist)을 커버(120)의 일면에 형성한 후, 포토 리소그래피를 통해 감광성 필름을 부분적으로 제거하여 형성한다. 따라서 스페이서(130)의 재질과 포토 리소그래피 방식에 의해 스페이서들(130a, 130b) 간의 최소 이격 거리가 규정될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b)의 폭(W2, W3)은 각각 100㎛ 로 형성된다. 그리고 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b)의 이격 거리(G1)는 50㎛로 형성된다.
따라서 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b)의 전체 폭(W2+W3)은 200㎛이고, 이격 거리(G1)까지 포함하는 스페이서 영역의 전체 폭(S1)은 250㎛로 형성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
접착부(140)는 내측 스페이서(130a)의 하부면과 외측 스페이서(130b)의 하부면에 배치된다. 이에 더하여, 접착부(140)는 내측 스페이서(130a)와 외측 스페이서(130b) 사이에도 배치된다. 따라서 접착부(140)는 스페이서(130) 영역 전체에 배치된다.
한편 전술한 실시예와 같이 휴대 단말기에 탑재되는 전자 모듈에 본 실시예와같이 내측 스페이서와 외측 스페이서를 적용하는 경우, 예를 들어 내측 스페이서와 외측 스페이서는 각각 50㎛의 폭으로 형성될 수 있다. 그리고 내측 스페이서와 외측 스페이서의 이격 거리는 25㎛로 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(10)은 휴대 단말기에 탑재되는 카메라 모듈로, 전술한 도 1의 이미지 센서 조립체(100), 기판(40), 하우징(20), 및 하우징(20)에 결합되는 렌즈부(30)를 포함한다.
기판(40)은 배선이 형성된 기판(40)으로, 상부면에 이미지 센서(110)가 안착된다.
기판(40)에는 이미지 센서(110)와 전기적으로 연결되는 도전성 패드나 핀과 같은 외부 접속 단자들(미도시)이 형성된다. 본 실시예에서는 본딩 와이어(50)에 의해 기판(40)과 이미지 센서(110)가 전기적으로 연결되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 플립칩 본딩 방식으로 연결하는 등 다양한 변형이 가능하다.
이러한 본 실시예에 따른 기판(40)은 인쇄회로기판, 연성 기판, 세라믹기판, 유리 기판 등 배선이 형성된 기판이라면 다양한 형태의 기판이 이용될 수 있다.
렌즈부(30)는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 하우징(20)에 결합된다. 여기서 렌즈부(30)는 광학계의 초점을 맞추기 위하여 렌즈 또는 렌즈부(30) 전체가 이동 가능하도록 하우징(20)에 결합될 수 있다.
하우징(20)은 렌즈부(30)가 내부에 수용되도록 내부 공간을 구비하며 렌즈부(30)를 지지한다. 또한 하우징(20)의 하단 측에는 기판(40)이 결합된다. 이때, 기판(40)은 이미지 센서 조립체(100)가 하우징(20)의 내부에 수용되도록 하우징(20)에 결합된다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 카메라 모듈은 커버가 하우징이 아닌 이미지 센서 상에 부착된다. 따라서 하우징에 결합되는 종래에 비해 카메라 모듈의 두께(또는 높이)를 줄일 수 있어 박형의 휴대 단말기에 용이하게 탑재될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9을 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(10a)은 차량에 탑재되는 카메라 모듈로, 전술한 도 7의 이미지 센서 조립체(100a), 기판(60), 밀봉부(80)를 포함한다.
기판(60)은 배선이 형성된 기판으로, 상부면에 이미지 센서(110)가 안착된다.
기판(60)의 실장면에는 이미지 센서(110)와 전기적으로 연결되는 도전성 패드들(미도시)이 형성된다. 또한 비실장면에는 외부 접속 단자들(90)이 배치된다. 기판(60)은 인쇄회로기판, 연성 기판, 세라믹기판, 유리 기판 등 배선이 형성된 기판이라면 다양한 형태의 기판이 이용될 수 있다.
밀봉부(80)는 기판(60) 상에 실장된 이미지 센서 조립체(100a)의 둘레를 밀봉한다. 밀봉부(80)는 EMC와 같은 절연성 수지 재질로 형성될 수 있으며, 이미지 센서(110)의 둘레 부분을 매립하는 형태로 기판(60) 상에 배치된다.
밀봉부(80)에 의해 커버(120)와 이미지 센서(110)는 접합 신뢰성이 증가된다. 따라서 스페이서(130)와 이미지 센서(110) 사이에 개재되는 접착부(도 7의 140)의 접합력이 약하더라도 밀봉부(80)에 의해 부족한 접착력이 보완될 수 있다.
따라서 밀봉부(80)를 구비하는 경우, 밀봉부가 없는 카메라 모듈에 비해 스페이서의 폭을 더 얇게 형성하는 것도 가능하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10, 10a: 카메라 모듈
20: 하우징
30: 렌즈부
40, 60: 기판
50: 본딩 와이어
80: 밀봉부
100, 100a: 이미지 센서 조립체
110: 이미지 센서
115: 유효 화소 영역
117: 전극
120: 커버
130: 스페이서
140: 접착부
20: 하우징
30: 렌즈부
40, 60: 기판
50: 본딩 와이어
80: 밀봉부
100, 100a: 이미지 센서 조립체
110: 이미지 센서
115: 유효 화소 영역
117: 전극
120: 커버
130: 스페이서
140: 접착부
Claims (19)
- 제1면을 갖는 제1 부품;
상기 제1면와 40~200㎛의 거리로 이격 배치되는 제2 부품;
상기 제1 부품과 상기 제2 부품을 이격시키는 스페이서; 및
상기 제1면과, 상기 제1면에 대면하는 상기 스페이서의 접합면 사이에 개재되고 상기 스페이서의 접합면 전체에 접합되는 접착부;
를 포함하며,
상기 스페이서는 고리 형상의 내측 스페이서와, 상기 내측 스페이서를 둘러싸며 상기 내측 스페이서와 이격 배치되는 외측 스페이서를 포함하고,
상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 간의 이격 거리는 상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 전체 폭의 50% 이하로 형성되며,
상기 접착부는 상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 사이의 공간에도 배치되고,
상기 접착부의 전체 폭은 상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 전체 폭의 100~150%로 형성되는 전자 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 부품은 상기 제1면에 유효 화소 영역이 형성된 이미지 센서이고, 상기 제2 부품은 상기 유효 화소 영역의 상부에 배치되는 커버인 전자 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 접착부는,
상기 제2 부품과 접촉하지 않는 전자 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 스페이서는,
고리(ring) 형상으로 형성되며, 상기 유효 화소 영역으로부터 이격 배치되는 전자 모듈.
- 제4항에 있어서,
상기 이미지 센서는 상기 유효 화소 영역의 둘레를 따라 배치되는 다수의 전극을 포함하고,
상기 스페이서는, 상기 유효 화소 영역과 상기 전극 사이에 배치되는 전자 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 커버는 IRCF(IR cut-off filter) 광학 필터인 전자 모듈.
- 제10항에 있어서,
상기 IRCF 광학 필터는 블루 글라스 필터(Blue glass filter)인 전자 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 접착부는,
열 경화성 접착 용액으로 형성되는 전자 모듈.
- 제1 부품;
상기 제1 부품의 실장면에 실장되며, 일면에 돌출부가 형성된 제2 부품;
상기 돌출부를 상기 제1 부품의 상기 실장면에 접합하는 접착부;
를 포함하며,
상기 돌출부는 고리 형상의 내측 스페이서와, 상기 내측 스페이서를 둘러싸며 상기 내측 스페이서와 이격 배치되는 외측 스페이서를 포함하고,
상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 간의 이격 거리는 상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 전체 폭의 50% 이하로 형성되며,
상기 접착부는 상기 돌출부의 접합면 전체와, 상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 사이의 공간에 배치되고,
상기 접착부의 전체 폭은 상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 전체 폭의 100~150%로 형성되는 전자 모듈.
- 제2 부품의 하단면에 형성된 스페이서의 접착면 전체에 디핑 방식으로 접착 용액을 도포하는 단계;
상기 제2 부품을 제1 부품 상에 안착시키는 단계; 및
상온 또는 상온 보다 높고 상기 접착 용액의 경화 온도보다 낮은 온도로 상기 제1 부품의 주변 온도를 형성한 후 상기 접착 용액을 경화시켜 상기 제1 부품과 상기 제2 부품을 상호 접합하는 단계;
를 포함하며,
상기 스페이서는 고리 형상의 내측 스페이서와, 상기 내측 스페이서를 둘러싸며 배치되는 상기 내측 스페이서와 이격 배치되는 외측 스페이서를 포함하고,
상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 간의 이격 거리는 상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 전체 폭의 50% 이하로 형성되며,
상기 접착 용액을 도포하는 단계에서 상기 접착 용액은 상기 내측 스페이서와 상기 외측 스페이서 사이의 공간에도 배치되는 전자 모듈 제조 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 제1 부품은 이미지 센서이고, 상기 제2 부품은 투명 커버로 구성되는 전자 모듈 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 접착 용액은,
열 경화성 접착 용액인 전자 모듈 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 접착 용액을 도포하는 단계는,
상기 접착 용액이 채워진 디핑 용기에 상기 스페이서의 일부를 담그는 단계를 포함하는 전자 모듈 제조 방법.
- 제17항에 있어서,
상기 디핑 용기는 상기 스페이서가 상기 접착 용액에 담가진 상태에서 상기 스페이서의 내측 공간으로 가스가 드나들 수 있는 유입구를 구비하는 전자 모듈 제조 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 제1 부품의 주변 온도는 상기 제1 부품을 가열하여 형성하는 전자 모듈 제조 방법.
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