KR20040054525A - 카메라 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 휴대 기기용 카메라 모듈을 칩 사이즈로 소형화하는 동시에, 제조 비용을 저감하는 것이다.
이미지 센서 칩(20)과 그 표면에 대형 칩의 렌즈(10)를 접합한다. 또한, 렌즈(10) 상에 IR 필터(30)를 접합하고, 이 IR 필터(30) 상에 교축 부재(31)를 설치한다. 이미지 센서 칩(20)의 이면에는 범프 전극(25A, 25B)이 형성되어 있어, 이들 범프 전극(25A, 25B)이 프린트 기판에 접속된다.

Description

카메라 모듈 및 그 제조 방법 {CAMERA MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 휴대 전화 등의 휴대 기기로의 내장화에 적합한 소형의 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 카메라 기능을 가진 휴대 전화가 보급되고 있다. 이러한 종류의 휴대 전화에서는 소형의 카메라 모듈이 내장화되어 있다. 도11은 그러한 카메라 모듈의 구조를 도시하는 단면도이다.
도11에 있어서, 부호 50은 경통, 51은 경통(50)에 조립된 렌즈, 52는 경통(50)의 경통구에 설치된 적외선 커트용 IR 필터이다. 또, 부호 60은 경통(50) 내의 공간에 수납되고, 또한 프린트 기판(70)과 전기적으로 접속된 이미지 센서 칩이다.
이미지 센서 칩(60)은 IR 필터(52) 및 렌즈(51)를 통해 입사된 피사체로부터의 빛을 전기 신호로 변환한다. 이 이미지 센서 칩(60)에 있어서, 실리콘 칩(61)의 표면에 CCD가 형성되어 있고, 또한 실리콘 칩(61)을 지지하기 위한 지지용 유리 기판(62)이 이 위에 접합되어 있다.
또한, 이미지 센서 칩(60)의 표면 주변에는 전극 패드(63A, 63B)가 형성되고, 실리콘 칩(61)의 측면으로부터 이면에 이르는 재배선(64A, 64B)이 형성되어 있다.
이 재배선(64A, 64B)은 실리콘 칩(61)의 이면에 접합된 유리 기판(65) 상에 연장되고, 이 유리 기판(65) 상에 연장된 재배선(64A, 64B)의 단부에 범프 전극(66A, 66B)이 형성되어 있다. 그리고, 이 범프 전극(66A, 66B)이 프린트 기판(70)에 접속되어 있다.
또한, 프린트 기판(70)의 이면에는 이미지 센서 칩(60)으로부터의 전기 신호를 받아, 이 신호로 소정의 화상 신호 처리를 실시하는 DSP(80)가 범프 전극(81A,81B)을 거쳐서 접속되어 있다.
또한, 이러한 종류의 카메라 모듈에 대해서는 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 3에 기재되어 있다. 또한, 이면에 범프 전극이 설치된 칩 구조에 대해서는 특허 문헌 4에 기재되어 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 평9-61239호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특허 공개 평11-261044호 공보
[특허 문헌 3]
특허 출원 제2001-128072호 공보
[특허 문헌 4]
특허 공표 제2002-512436호 공보
그러나, 상술한 카메라 모듈에서는 경통(50), 렌즈(51), IR 필터(52) 및 이미지 센서 칩(60)은 각각이 개별 부품이고, 이러한 개별 비품을 어셈블리하여 카메라 모듈을 조립하고 있었다. 그로 인해, 카메라 모듈의 소형으로 한계가 있는 동시에, 제조 비용이 높다고 하는 문제가 있었다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 평면도.
도2는 도1의 X-X에 따른 단면도.
도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 단면도.
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 단면도.
도5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 단면도.
도6은 본 발명의 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 제조 방법을 설명하는 도면.
도7은 렌즈 어레이의 평면도.
도8은 다른 렌즈 어레이의 평면도.
도9는 또 다른 렌즈 어레이의 평면도.
도10은 본 발명의 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 제조 방법을 설명하는 단면도.
도11은 종래예에 관한 카메라 모듈의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 40 : 렌즈
11, 41 : 렌즈 본체
12, 42 : 렌즈 프레임 부재
20 : 이미지 센서 칩
21 : 실리콘 칩
22 : 지지 유리 기판
23A, 23B : 전극 패드
24A, 24B : 재배선
25A, 25B : 범프 전극
30 : IR 필터
31 : 교축 부재
100 : 이미지 센서 웨이퍼
101 : 렌즈 어레이
102 : 필터 유리
103 : 교축 필름
그래서 본 발명의 카메라 모듈은, 표면에 광전기 변환 소자가 배치되고 상기 표면의 다른 영역에 설치된 전극 패드에 접속된 외부 접속용 단자가 이면에 배치되어 이루어지는 이미지 센서 칩과, 상기 이미지 센서 칩의 표면에 접합되고 상기 이미지 센서 대형 칩의 제1 렌즈를 구비하여, 상기 이미지 센서 칩과 상기 제1 렌즈가 일체화되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 카메라 모듈의 제조 방법은 상기와 같은 이미지 센서 칩이 복수 배치되어 이루어지는 이미지 센서 웨이퍼와, 상기 이미지 센서 대형 칩의 렌즈가 복수 배치되어 웨이퍼 형태를 이룬 렌즈 웨이퍼를 준비하고, 상기 이미지 센서 웨이퍼의 표면에 상기 렌즈 웨이퍼를 접합하고, 그 후 상기 이미지 센서 칩과 상기 렌즈가 일체화되어 이루어지는 개개의 카메라 모듈로 분할하는 것을 특징으로 한다.
다음에, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
우선, 제1 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 구조에 대해 설명한다. 도1은 이 카메라 모듈의 평면도, 도2는 도1의 X-X선에 따른 단면도이다.
이 카메라 모듈은, 기본적으로는 렌즈(10)와 이미지 센서 칩(20)을 접합하여 일체화한 것이고, 또한 렌즈(10) 상에 IR 필터(30)를 접합하고 이 IR 필터(30) 상에 교축 부재(31)를 설치한 것이다.
더욱 상세하게는, 렌즈(10)는 평면적으로는 원형의 렌즈 본체(11)와, 그 주위에 설치되고 렌즈 본체(11)와 일체 성형된 렌즈 프레임 부재(12)로 구성되어 있다.
렌즈 프레임 부재(12)는 렌즈면으로부터 외부로 퍼져 있고, 그 바닥면이 이미지 센서 칩(20)의 표면 주변부에 접착제 등을 이용하여 접합되어 있다. 또, 렌즈 프레임 부재(12)의 상면이 IR 필터(30)에 접착제 등을 이용하여 접합되어 있다. 이 렌즈(10)는 예를 들어 사출 성형 등에 의해 제작 가능한 것이며, 그 경우는 플라스틱제이다.
또한, 교축 부재(31)는 아크릴 필름이나 폴리올레핀 필름 등의 필름으로 구성되고, 이를 IR 필터(30)에 접착하고 있다. 교축 부재(31)는 그러한 필름 대신에, IR 필터(30) 혹은 렌즈 본체(11)의 표면에 차광재를 인쇄하여 구성해도 좋다.
또한, 이미지 센서 칩(20)에 있어서 실리콘 칩(21)의 표면에는 광전 변환 소자인 CCD가 형성되고, 또한 그 위에 실리콘 칩(21)을 지지하기 위한 지지 유리 기판(22)이 접착제 등을 이용하여 접합되어 있다. 또한, 실리콘 칩(21)의 표면 주변부에는 전극 패드(23A, 23B)가 형성되어 있다. 이들 전극 패드(23A, 23B)는 이미지 센서 칩(20)의 입출력 회로와 접속되어 있다.
그리고, 전극 패드(23A, 23B)의 하면에는 실리콘 칩(21)을 관통하여 이미지 센서 칩(20)의 이면에 도달하는 재배선(24A, 24B)이 접속되어 있고, 그 이면에 표출된 재배선(24A, 24B) 상에 범프 전극(25A, 25B)이 형성되어 있다.
도2의 구성에서는 IR 필터(30)는 렌즈(10) 상에 접합되어 있지만, 도3에 도시한 바와 같이 IR 필터(30)를 이미지 센서 칩(20)과 렌즈(10) 사이에 접합시켜도 좋다. 이와 같이 함으로써, IR 필터(30)의 두께분만큼 렌즈 프레임 부재(12)의 발의 길이(L)를 짧게 할 수 있어 그 사출 성형이 용이해진다.
상기 구성의 카메라 모듈에 따르면, 렌즈(10), 이미지 센서 칩, IR 필터, 교축 부재(31)가 일체화되어 있으므로, 종래예의 것에 비해 소형화가 가능하고 제조비용의 저감도 도모할 수 있다.
또한, 상기 구성에서 실리콘 칩(21)을 지지하기 위한 지지 유리 기판(22)에 필터 기능을 갖게 하면 IR 필터(30)를 삭제할 수 있어, 부품 개수의 삭감에 의한 비용 삭감을 도모할 수 있다. 이 경우, 지지 유리 기판(22)에 금속의 진공 증착을 행하거나, 동(銅) 입자를 혼입함으로써 필터 기능을 얻을 수 있다. 이 점은 다음에 설명하는 제2 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.
다음에, 제2 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 구조에 대해 설명한다. 도4는 이 카메라 모듈의 단면도이다. 도면에 있어서, 도2와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
제1 실시 형태에서는 1개의 렌즈(10)를 이용하고 있지만, 본 실시 형태에서는 2개의 렌즈를 이용함으로써 30만 화소 이상의 고화질에 대응하는 것이다.
그래서, 도4에 도시한 바와 같이 렌즈(40)의 렌즈 프레임 부재(42)를 절결하여 렌즈 적재부(43)를 형성하고, 이 렌즈 적재부(43) 상에 유리 렌즈(45)를 적재하고 또한 접착제로 고정하고 있다. 이에 의해, 렌즈 적재부(43)가 유리 렌즈(45)의 위치 결정부가 되어 렌즈 본체(41) 상에 또 하나의 유리 렌즈(45)가 소정의 거리를 이격하여 중첩되고, 피사체로부터의 빛은 2개의 렌즈를 통과하여 이미지 센서 칩(20)에 도달하게 된다.
또한, 도5에 도시한 바와 같이 IR 필터(30)를 이미지 센서 칩(20)과 렌즈(40) 사이에 접합해도 좋다. 이와 같이 함으로써, IR 필터(30)의 두께분만큼 렌즈 프레임 부재(42)의 발의 길이(L)를 짧게 할 수 있어 그 사출 성형이 용이해진다.
다음에, 상기 구성의 카메라 모듈의 제조 방법에 대해 도6을 참조하면서 설명한다. 도6에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 프로세스에 의해 이미지 센서 칩(20)이 행렬로 복수 배치되어 이루어지는 이미지 센서 웨이퍼(100)를 준비한다. 또한, 이미지 센서 칩(20)에 상당하는 형상 및 사이즈의 복수의 렌즈(10)가 일체화되어 이루어지는 렌즈 어레이(101)를 준비한다.
또한, 웨이퍼 형상을 이룬 IR 필터 유리(102)를 준비한다. 또한, 마찬가지로 웨이퍼 형상을 이룬 교축 필름(103)을 준비한다. 그리고, 이들 이미지 센서 웨이퍼(100), 렌즈 어레이(101), IR 필터 유리(102) 및 교축 필름(103)을 접합하여 일체화한 구조체를 얻는다.
여기서, 도7은 렌즈 어레이(101)의 일예를 도시하는 평면도이다. 이 렌즈 어레이(101)는, 도7의 (a)에 도시한 바와 같이 다수의 렌즈(10)가 배열되어 전체적으로 웨이퍼 형태로 일체화되어 있다. 그리고, 이 렌즈 어레이(101)는 도7의 (b)에 도시한 바와 같이 이미지 센서 웨이퍼(100)에 부착된다.
또한, 도8은 렌즈 어레이(101)의 다른 예를 도시하는 평면도이다. 이 렌즈 어레이(101)는, 도8의 (a)와 같은 대략 삼각 형상을 이룬 2 종류의 분할 어레이(A, B)로 구성된다. 그리고, 도8의 (b)에 도시한 바와 같이 분할 어레이(A, B)가 각각 4개씩 이미지 센서 웨이퍼(100)에 부착된다.
또한, 도9는 렌즈 어레이(101)의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다. 이 렌즈 어레이(101)는 도9의 (a)와 같은 사각형인 1 종류의 분할 어레이로 구성된다.
그리고, 도9의 (b)에 도시한 바와 같이 이 16매의 분할 어레이가 이미지 센서 웨이퍼(100)에 부착된다. 이 렌즈 어레이(101)는 이미지 센서 웨이퍼(100)로부터 비어져 나온 부분이 쓸데 없어지지만, 1 종류의 분할 어레이로 구성되기 때문에 그 제작을 간단하게 할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 이상의 접합 공정 후에 도10에 도시한 바와 같이 이미지 센서 칩의 경계에 따라서 상기의 구조체를 다이싱 블레이드나 레이저에 의해 절단하고 개개의 카메라 모듈(200)로 분할한다.
그리고, 개개의 카메라 모듈(200)은 이미지 센서 칩(20) 이면의 범프 전극(25A, 25B)을 거쳐서 프린트 기판 상에 실장된다.
여기서, 프린트 기판으로의 실장시에는 통상은 범프 전극(25A, 25B)의 가열처리가 행해지므로, 렌즈(10)가 플라스틱제인 경우에는 그 내열성이 문제가 된다. 그 경우에는, 내열성이 높은 플라스틱 재료를 이용하거나 혹은 저온 접속이 가능한 금 범프를 이용하는 것이 좋다.
또한, 상기의 제조 방법에서는 도2의 구조의 제조 방법에 대응하고 있지만, 도3의 구조의 제조 방법에 대해서도 필터 유리(102)를 이미지 센서 웨이퍼(100)와 렌즈 어레이(101) 사이에 접합함으로써 동일하게 제조할 수가 있다.
또한, 제2 실시 형태의 도4의 구조의 경우에는, 이미지 센서 웨이퍼(100)와 렌즈 어레이(101)를 접합하고, 유리 렌즈(45)를 개개의 렌즈(10) 상에 적재한 후에 필터 유리(102)를 접합하도록 하면 그 후는 동일한 공정이다.
또한, 제2 실시 형태의 도5의 구조의 경우에는, 이미지 센서 웨이퍼(100),필터 유리(102), 렌즈 어레이(101)를 이 순서로 접합하고, 유리 렌즈(45)를 개개의 렌즈(10) 상에 적재 및 접착한 후에 교축 필름(103)을 접합하도록 하면, 그 후는 동일한 공정이다.
이 경우, 이미지 센서 웨이퍼(100), 필터 유리(102), 렌즈 어레이(101)를 이 순서로 접합한 후에 개개의 카메라 모듈(200)로 분할하고, 그 후 유리 렌즈(45)를 개개의 렌즈(10) 상에 적재 및 접착하도록 해도 좋다.
이와 같이, 상기 카메라 모듈의 제조 방법에 따르면, 개별 부품을 어셈블리한다고 하는 방법과는 달리, 이미지 센서 웨이퍼(100)와 렌즈 어레이(101) 등을 접합하여 일체화하고, 최종적으로 개개의 모듈로 분할한다고 하는 방법을 채용하고 있으므로 제조 비용을 대폭 저감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 휴대 기기용 카메라 모듈을 칩 사이즈로 소형화 할 수 있는 동시에 제조 비용을 대폭 저감할 수 있다.

Claims (14)

  1. 표면에 광전 변환 소자가 배치되고, 상기 표면의 다른 영역에 설치된 전극 패드에 접속된 외부 접속용 단자가 이면에 배치되어 이루어지는 이미지 센서 칩과, 상기 이미지 센서 칩의 표면에 접합되고 상기 이미지 센서 대형 칩의 렌즈를 구비하여, 상기 이미지 센서 칩과 상기 렌즈가 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 소정 파장 영역의 입사광을 커트하기 위한 필터 부재가 상기 렌즈 상에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이미지 센서 칩으로 입사하는 빛을 제한하기 위한 교축 부재가 상기 필터에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 소정 파장 영역의 입사광을 커트하기 위한 필터 부재가 상기 렌즈와 상기 이미지 센서 칩 사이에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이미지 센서 칩으로 입사하는 빛을 제한하기 위한 교축 부재가 상기 렌즈에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈에 중첩하여 다른 렌즈가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 다른 렌즈를 상기 렌즈 상에 소정의 거리를 이격하여 위치 결정하는 위치 결정부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  8. 표면에 광전기 변환 소자가 배치되고, 상기 표면의 다른 영역에 설치된 전극 패드에 접속된 외부 접속용 단자가 이면에 배치되어 이루어지는 이미지 센서 칩이 복수 배치되어 이루어지는 이미지 센서 웨이퍼와, 상기 이미지 센서 칩의 사이즈에 상당하는 사이즈의 렌즈를 복수개 일체화하여 이루어지는 렌즈 어레이를 준비하고,
    상기 이미지 센서 웨이퍼의 표면에 상기 렌즈 어레이를 접합하고, 그 후 상기 이미지 센서 칩과 상기 렌즈가 일체화되어 이루어지는 개개의 카메라 모듈로 분할하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  9. 표면에 광전기 변환 소자가 배치되고, 상기 표면의 다른 영역에 설치된 전극 패드에 접속된 외부 접속용 단자가 이면에 배치되어 이루어지는 이미지 센서 칩이 복수 배치되어 이루어지는 이미지 센서 웨이퍼와, 상기 이미지 센서 칩의 사이즈에 상당하는 사이즈의 렌즈를 복수개 일체화하여 이루어지는 렌즈 어레이와, 소정 파장 영역의 입사광을 커트하기 위한 필터 부재와, 상기 이미지 센서 칩으로 입사하는 빛을 제한하기 위한 교축 부재를 준비하고,
    상기 이미지 센서 웨이퍼의 표면에 상기 렌즈 어레이, 상기 필터 부재, 상기 교축 부재를 접합하고, 그 후 상기 이미지 센서 칩과 상기 렌즈가 일체화되어 이루어지는 개개의 카메라 모듈로 분할하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  10. 표면에 광전기 변환 소자가 배치되고, 상기 표면의 다른 영역에 설치된 전극 패드에 접속된 외부 접속용 단자가 이면에 배치되어 이루어지는 이미지 센서 칩이 복수 배치되어 이루어지는 이미지 센서 웨이퍼와, 상기 이미지 센서 칩의 사이즈에 상당하는 사이즈의 렌즈를 복수개 일체화하여 이루어지는 렌즈 어레이를 준비하고,
    상기 이미지 센서 웨이퍼의 표면에 상기 렌즈 어레이를 접합시키는 공정과, 상기 렌즈 어레이의 각 렌즈 상에 소정의 거리를 이격하여 다른 렌즈를 적재하는 공정과,
    상기 이미지 센서 칩과 상기 렌즈가 일체화되어 이루어지는 개개의 카메라 모듈로 분할하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  11. 표면에 광전기 변환 소자가 배치되고, 상기 표면의 다른 영역에 설치된 전극 패드에 접속된 외부 접속용 단자가 이면에 배치되어 이루어지는 이미지 센서 칩이 복수 배치되어 이루어지는 이미지 센서 웨이퍼와, 상기 이미지 센서 칩의 사이즈에 상당하는 사이즈의 렌즈를 복수개 일체화하여 이루어지는 렌즈 어레이를 준비하고,
    상기 이미지 센서 웨이퍼의 표면에 상기 렌즈 어레이를 접합시키는 공정과,
    상기 이미지 센서 칩과 상기 렌즈가 일체화되어 이루어지는 개개의 카메라 모듈로 분할하는 공정과,
    그 후, 상기 렌즈 상에 소정의 거리를 이격하여 다른 렌즈를 적재하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈 어레이가 웨이퍼 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈 어레이가 분할 어레이의 집합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  14. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈 어레이가 사각형의 분할 어레이 집합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 제조 방법.
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