KR102452688B1 - 이미지 센서 패키지 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 센서(Bare Die)를 메인 PCB에 본딩하는 단계, 상기 이미지 센서를 상기 메인 PCB에 와이어 본딩하는 단계, 상기 이미지 센서 상면의 가장자리에 댐(DAM)을 형성하는 단계, 상기 댐의 상측에 적외선 차단 글래스를 적층시키는 단계 및 상기 이미지 센서와 상기 메인 PCB를 열경화성 수지로 인캡슐레이션(Encapsulation)하는 단계를 포함하는 이미지 센서 패키지 제조 방법으로서, 본 발명에 의하면, 차량에 탑재되는 이미지센서의 패키지 구조를 단순화하여 불필요한 공정을 제거함으로써 원가 절감 및 소형화가 가능하게 한다.

Description

이미지 센서 패키지 및 그것의 제조 방법{IMAGE SENSOR PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 차량에 탑재되는 카메라에 실장되는 이미지 센서의 패키지 구조 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
차량에 탑재되는 카메라는 전/후방의 영상을 운전자에게 제공하며, 더 나아가 차선인식, 전방추돌 경고 등의 보조 기능 또한 제공할 수가 있다.
사용자의 편의를 위해 카메라의 채용 대수는 갈수록 증가하고 있어서 카메라가 차지하는 원가 비중 또한 크게 늘어나고 있는 실정이다.
또한, 카메라 장착 위치에 따른 영상 오류 개선 요구와 차량의 디자인적 요소와 맞물려 카메라의 소형화 요구도 크게 부각되고 있다.
도 1은 기존의 이미지 센서의 패키지 구조를 나타낸 것이다.
도시와 같이 기존에 차량에 적용되는 이미지 센서는 BGA(Ball Grid Array) 방식의 이미지 센서 패키지 방식이 적용되고 있다.
BGA 패키지 방식은 이미지 센서를 별도의 PCB(이하, 'BGA PCB'라 함)에 실장하여, Wire Bonding, Glass attach, Encapsulation을 수행하는 방식이다.
이러한 방식은 패키지 후 센서의 취급이 용이한 장점이 있으나, 센서의 성능과는 무관한 구조물(protective glass 등)이 추가됨으로써, 불필요한 공정이 발생하고, 수율이 저하되며, 원가 상승 및 부품 사이즈 증가 등의 단점이 있다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
한국등록특허공보 제10-0724194호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 차량에 탑재되는 이미지센서의 패키지 구조를 단순화하여 불필요한 공정을 제거함으로써 원가 절감 및 소형화가 가능하게 하는 이미지 센서 패키지 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 이미지 센서 패키지 제조 방법은, 이미지 센서(Bare Die)를 메인 PCB에 본딩하는 단계, 상기 이미지 센서를 상기 메인 PCB에 와이어 본딩하는 단계, 상기 이미지 센서 상면의 가장자리에 댐(DAM)을 형성하는 단계, 상기 댐의 상측에 적외선 차단 글래스를 적층시키는 단계 및 상기 이미지 센서와 상기 메인 PCB를 열경화성 수지로 인캡슐레이션(Encapsulation)하는 단계를 포함한다.
그리고, 상기 메인 PCB 상면의 가장자리에 댐을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 적외선 차단 글래스와 상기 댐 간의 틈새로 상기 열경화성 수지의 유입되지 않도록 상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계는, 상기 적외선 차단 글래스 하면의 가장자리의 높이가 낮도록 단차부를 형성시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 단차부보다 폭이 큰 하면의 높이는 상기 댐의 상면의 높이보다 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계는, 상기 적외선 차단 글래스 하면에 홈을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 홈은 상기 댐의 측면 중 상기 이미지 센서의 중앙에 가까운 측면에 대응되는 위치에 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계는, 상기 적외선 차단 글래스 하면에 소수성 코팅층을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 소수성 코팅층은 상기 댐의 측면 중 상기 이미지 센서의 중앙에 가까운 측면에 대응되는 위치에 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계는, 상기 적외선 차단 글래스 하면을 식각하여 홈을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 이는 상기 적외선 차단 글래스의 하면에 형성된 저반사 코팅층을 식각하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 홈은 상기 댐의 측면 중 상기 이미지 센서의 중앙에 가까운 측면에 대응되는 위치에 형성시키는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 이미지 센서 패키지는, 메인 PCB, 상기 메인 PCB 상에 본딩되는 이미지 센서(Bare Die), 상기 이미지 센서 상면의 가장자리에 형성되는 댐(DAM) 및 상기 댐의 상측에 적층되는 적외선 차단 글래스를 포함하고, 상기 이미지 센서와 상기 메인 PCB를 열결화성 수지로 인캡슐레이션하여 제조된다.
그리고, 상기 적외선 차단 글래스 하면의 가장자리에는 가장자리의 높이가 낮도록 단차부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 적외선 차단 글래스 하면에는 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 적외선 차단 글래스 하면에는 소수성 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 적외선 차단 글래스 하면은 부분적으로 식각하여 가공된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이미지 센서 패키지 및 그것의 제조 방법에 의하면, 불필요한 공정을 제거하여 이미지 센서의 패키지 구조를 간소화하고 부품을 줄일 수가 있으므로, 원가가 절감되고, 카메라의 소형화에 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 이미지 센서의 BGA 패키지에 관해 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 이미지 센서 패키지의 제조 방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 이미지 센서 패키지의 응용예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 의한 이미지 센서 패키지의 응용예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 이미지 센서 패키지의 응용예가 적용된 글래스를 도시한 것이다.
도 10은 기존 방식과 본 발명의 이미지 센서 패키지를 비교하여 도시한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 이미지 센서 패키지의 제조 방법을 도시한 것으로서, 이를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서 패키지 및 그것의 제조 방법을 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 이미지 센서 패키지는 이미지 센서(10)를 별도의 PCB에 본딩하지 않고, 이미지 센서(10, Bare Die)를 메인 PCB(20)에 직접 본딩한다(Die Bonding).
그런 다음, 이미지 센서(10)를 메인 PCB(20)에 와이어(30)를 본딩한다(Wire Bonding).
이 상태에서 이미지 센서(10)를 보호하고, 적외선을 차단시키기 위해 적외선 차단 글래스(50, IR cut Glass)를 이미지 센서(10)의 상측에 적층하여야 하는데, 적외선 차단 글래스(50) 적층에 앞서 댐(41,42, DAM)을 형성시킨다(DAM Foaming).
댐(41, 42)은 추후 인캡슐레이션(Encapsulation)을 위한 수지의 흐름을 제어하기 위한 것으로서, 제1 댐(41)은 메인 PCB(20)의 상면의 가장자리에 형성시켜 수지가 메인 PCB 외측으로 흐르는 것을 방지하고, 제2 댐(42)은 이미지 센서(10) 상면의 가장자리에 형성시켜서 적외선 차단 글래스(50)를 지지하는 스페이서 역할과 함께 수지가 적외선 차단 글래스(50)까지 몰딩되지 않도록 한다.
이와 같이 댐(41,42)을 형성시킨 후, 제2 댐(42)에 의해 지지되도록 이미지 센서(10) 상측에 적외선 차단 글래스(50)를 적층시킨다(IR Glass Attach).
마지막으로, 이미지 센서(10)와 메인 PCB(20)를 액상의 열경화성 에폭시(Epoxy) 수지로 인캡슐레이션(Encapsulation)하여 몰딩시켜 패키지를 완성시킨다.
본 발명의 이미지 센서 패키지는 이와 같이 이미지 센서를 별도의 PCB에 실장하지 않고 메인 PCB에 직접 본딩하여 패키지를 형성시킴으로써 기존에 비해 공정을 단순화시킬 수 있고, 소형화 가능하게 한다.
그런데, 도 3에 도시한 바와 같이, 에폭시 수지가 모세관 힘과 표면장력에 의해서 제2 댐(42)과 적외선 차단 글래스(50) 사이 틈새로 유입될 가능성이 있다.
그래서, 본 발명은 적외선 차단 글래스(50)의 적층 전에 적외선 차단 글래스(50)를 가공(Glass 가공)함으로써, 에폭시 수지의 제2 댐(42)과 적외선 차단 글래스(40) 사이로의 유입을 차단시킬 수 있도록 한다.
도 4 내지 도 8은 이를 위한 다양한 글래스 가공 형태를 도시한 것이다.
먼저, 도 4와 같이, 적외선 차단 글래스(51)의 하면 가장자리에 가장자리의 높이가 낮도록 단차부를 형성시킨다.
그리고, 단차부에 의해 단차부보다 폭이 큰 하면은 제2 댐(42)의 상면의 높이보다 낮은 위치에 배치되도록 인캡슐레이션하여 몰딩시킨다.
도 4의 응용예는 이러한 글래스 가공에 의해 에폭시 수지가 적외선 차단 글래스(51)의 단차부에 의해 가로막혀(Block) 더 이상 적외선 차단 글래스(51)의 하면 측으로 유입되지 못하도록 하는 것이다.
다음으로, 도 5의 적외선 차단 글래스(52)는 하면에 홈(Groove)를 형성시켜 에폭시 수지의 유입을 차단시킨다.
여기서, 홈은 제2 댐(42)의 측면 중 이미지 센서(10)의 중앙에 가까운 측면에 대응되는 위치에 형성시킴으로써 에폭시 수지의 유입을 차단시킨다(Block).
에폭시 수지는 매운 작은 질량과 점성을 가진 액체로서, 피착재에 대한 점착력이 중력에 비해 상당히 크기 때문에 중력에 의해 바닥으로 낙하하지 않는다.
이상의 단차부 및 홈을 형성시키는 글래스 가공은 Sawing Blade를 이용하여 가공할 수 있다.
한편, 적외선 차단 글래스(52)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상면에는 적외선을 선택적으로 차단할 수 있는 적외선 차단 코팅이 되며, 하면에는 투과율을 높이기 위한 저반사 코팅층으로 이루어지며, TiO2와 SiO2를 다층으로 적층하여 구현된다.
그러므로, 적외선 차단 글래스(52)의 하면은 친수(親水, hydrophillic) 특성을 가지게 된다.
그래서, 도 7의 적외선 차단 글래스(53)는 하면에 소수성 코팅층(53-1)을 형성시켜 에폭시 수지가 유입되지 못하게 한다.
여기서, 소수성 코팅층(53-1)은 제2 댐(42)의 측면 중 이미지 센서(10)의 중앙에 가까운 측면에 대응되는 위치에 형성시킨다.
즉, 에폭시 수지는 표면장력에 의해 틈새로 끌려오는 것이기 때문에 이와 같이 소수성 코팅층(53-1)에 의해 불연속면을 만나게 되면 더 이상 끌려 유입되지 않게 되는 것이다.
이러한 소수성 코팅층은 불소(Fluorine), 실록산(Siloxane)을 주로 코팅하여 구현 가능하고, 습식(Dipping, spray, deposition)과 건식(Evaporation, Sputtering) 등의 방법을 사용할 수 있다.
마지막으로, 도 8의 적외선 차단 글래스(54)는 하면에 저반사 코팅층을 식각시켜 홈(54-1)과 같은 역할을 할 수 있게 함으로써 에폭시 수지의 유입을 차단시킬 수 있게 한다.
여기서, 홈은 제2 댐(42)의 측면 중 이미지 센서(10)의 중앙에 가까운 측면에 대응되는 위치를 식각하여 형성시킨다.
도 9는 이상의 방법 중 도 9와 같은 홈을 가공한 글래스에 대한 이미지로서, 도 3과 같이 에폭시 수지의 유입에 의한 오염이 없는 것을 확인할 수가 있다.
그리고, 도 10은 기존 방식과 본 발명의 이미지 센서 패키지를 비교하여 도시한 것이다.
도시와 같이, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 공정이 단순화되어 카메라의 사이즈를 축소하고, 부품수를 절감할 수 있다.
즉, Protective Glass를 삭제할 수 있고, 이미지 센서를 위한 별도의 BGA PCB를 삭제할 수 있으며, BGA Ball과 언더필(Under Fill)을 삭제할 수가 있다.
그리고, BGA PCB, BGA Ball과 Protective Glass가 삭제됨에 따라 도시상 수직적인 높이를 축소할 수가 있으며, 언더 필(Under Fill)이 삭제됨에 따라서 도시상 폭 방향의 크기를 축소할 수가 있다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
10 : 이미지 센서
20 : 메인 PCB
30 : 와이어
41 :제1 댐
42 : 제2 댐
50, 51, 52, 53, 54 : 적외선 차단 글래스
53-1 : 소수성 코팅층

Claims (17)

  1. 이미지 센서(Bare Die)를 메인 PCB에 본딩하는 단계;
    상기 이미지 센서를 상기 메인 PCB에 와이어 본딩하는 단계;
    상기 이미지 센서 상면의 가장자리에 댐(DAM)을 형성하는 단계;
    상기 댐의 상측에 적외선 차단 글래스를 적층시키는 단계; 및
    상기 이미지 센서와 상기 메인 PCB를 열경화성 수지로 인캡슐레이션(Encapsulation)하는 단계를 포함하고,
    상기 적외선 차단 글래스와 상기 댐 간의 틈새로 상기 열경화성 수지의 유입되지 않도록 상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계를 더 포함하며,
    상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계는,
    상기 적외선 차단 글래스 하면에 홈을 형성시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 홈은 상기 댐의 측면 중 상기 이미지 센서의 중앙에 가까운 측면에 대응되는 위치에 형성시키는 것을 특징으로 하며,
    상기 적외선 차단 글래스를 적층시키는 단계는,
    상기 홈이 상기 댐보다 내측에 배치되고, 상기 홈의 외측 부분의 상기 적외선 차단 글래스를 상기 댐의 상측에 적층시키는 것을 특징으로 하는,
    이미지 센서 패키지 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 PCB 상면의 가장자리에 댐을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    이미지 센서 패키지 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 이미지 센서(Bare Die)를 메인 PCB에 본딩하는 단계;
    상기 이미지 센서를 상기 메인 PCB에 와이어 본딩하는 단계;
    상기 이미지 센서 상면의 가장자리에 댐(DAM)을 형성하는 단계;
    상기 댐의 상측에 적외선 차단 글래스를 적층시키는 단계; 및
    상기 이미지 센서와 상기 메인 PCB를 열경화성 수지로 인캡슐레이션(Encapsulation)하는 단계를 포함하고,
    상기 적외선 차단 글래스와 상기 댐 간의 틈새로 상기 열경화성 수지의 유입되지 않도록 상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계를 더 포함하며,
    상기 적외선 차단 글래스를 가공하는 단계는,
    상기 적외선 차단 글래스의 하면에 형성된 저반사 코팅층을 식각하여 홈을 형성시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 홈은 상기 댐의 측면 중 상기 이미지 센서의 중앙에 가까운 측면에 대응되는 위치에 형성시키는 것을 특징으로 하며,
    상기 적외선 차단 글래스를 적층시키는 단계는,
    상기 홈이 상기 댐보다 내측에 배치되고, 상기 홈의 외측 부분의 상기 적외선 차단 글래스를 상기 댐의 상측에 적층시키는 것을 특징으로 하는,
    이미지 센서 패키지 제조 방법.
  13. 메인 PCB;
    상기 메인 PCB 상에 본딩되는 이미지 센서(Bare Die);
    상기 이미지 센서 상면의 가장자리에 형성되는 댐(DAM); 및
    상기 댐의 상측에 적층되는 적외선 차단 글래스를 포함하고,
    상기 이미지 센서와 상기 메인 PCB를 열결화성 수지로 인캡슐레이션하여 제조되며,
    상기 적외선 차단 글래스 하면에는 홈이 형성된 것을 특징으로 하고,
    상기 홈이 상기 댐보다 내측에 배치되고, 상기 홈의 외측 부분의 상기 적외선 차단 글래스가 상기 댐의 상측에 적층된 것을 특징으로 하는,
    이미지 센서 패키지.
  14. 삭제
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