KR20040095732A - 고체 촬상 소자, 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 제조 방법 - Google Patents

고체 촬상 소자, 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

커버 유리는 고체 촬상 소자의 반도체 기판 위에 형성되는 수광 소자만을 덮는다. 수광 소자 이외의 반도체 기판의 다른 영역은 노출된다. 광학 유닛과 고체 촬상 소자 사이에 놓인 FPC에는 고체 촬상 소자의 조립 기준면과 커버 유리를 노출시키기 위한 개구가 형성된다. 고체 촬상 소자와 광학 유닛이 부착될 때에는, 수광 소자의 중심이 기준 위치로서 특정된다. 광학 유닛의 촬영 광축과 기준면이 일치하도록 광학 유닛을 조립 기준면에 직접 부착시킨다.

Description

고체 촬상 소자, 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 제조 방법{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, CAMERA MODULE, AND CAMERA-MODULE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 광축 방향의 두께가 작고, 고체 촬상 소자와 광학 유닛을 고정밀도로 조립할 수 있는 고체 촬상 소자, 카메라 모듈 및 이 카메라 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
고체 촬상 소자를 사용하는 디지털 카메라나 비디오 카메라가 널리 보급되고 있다. 또한, 퍼스널컴퓨터나 휴대 전화, 전자 수첩 등의 전자 기기에 고체 촬상 소자와 메모리를 삽입함으로써, 촬영 기능을 부가하는 것도 행해지고 있다. 이러한 디지털 카메라 이외의 전자 기기로의 촬영 기능의 부가를 용이하게 하기 위해서, 고체 촬상 소자, 광학 유닛 및 회로 기판을 미리 조립하여 유닛화한 카메라 모듈이 제공되고 있다. 광학 유닛은 내장형 촬상 광학계를 구비하고, 회로 기판은제어 회로를 구비하고 있다.
고체 촬상 소자는 실리콘으로 이루어진 반도체 기판 위에 형성된 수광 소자와 외부 접속 단자로 구성된다. 수광 소자가 보호되고 있지 않은 상태의 고체 촬상 소자의 경우에, 즉 고체 촬상 소자가 베어 칩(bare chip)인 경우에는, 수광 소자에 먼지나 이물질이 부착해서 고장의 원인이 된다. 이 때문에, 종래의 고체 촬상 소자에서는 세라믹 등으로 형성된 패키지 내에 베어 칩이 포함된다. 고체 촬상 소자와 패키지는 와이어 본딩에 의해 접속된다. 패키지의 개구에는 커버 유리가 부착해서 밀봉 상태에서 고체 촬상 소자를 공급하고 있다.
또한, 고체 촬상 소자를 소형화하기 위한 실장 방식의 하나로서, 패키지를 사용하지 않고 고체 촬상 소자의 실장을 완료하는 칩-사이즈 패키지 구조(이하, CSP라 약칭함)가 있다(예를 들면, 특원2002-119262호 참조). 이 CSP 타입의 고체 촬상 소자는 반도체 기판의 상면에 수광 소자를 둘러싸도록 스페이서를 배치한다. 이 스페이서 위에 커버 유리를 부착해서 수광 소자를 밀봉한다.
고체 촬상 소자의 성능을 유효하게 이용해서 고화질의 촬영 화상을 얻기 위해서는, 촬상 광학계의 촬영 광축과 고체 촬상 소자의 수광 영역의 중심을 일치시킬 필요가 있다. 또한, 촬상 광학계의 촬영 광축에 대해서 고체 촬상 소자의 수광 소자가 직교하도록 할 필요가 있다. 촬상 광학계의 촬영 광축과 고체 촬상 소자의 수광 영역의 중심이 일치하지 않으면, 광량이나 해상도의 저하, 감도의 비균일로 인한 쉐이딩(shading) 등이 발생한다. 또한, 촬영 광축에 대해서 고체 촬상 소자가 경사하면, 이른바 "스윙-엔드-틸트(swing-and-tilt) 촬영" 상태로 인해서 적절한 화상을 얻을 수 없다.
종래에는, 고체 촬상 소자와 광학 유닛을 고정밀도로 조립하기 위해서, 조립 작업 중에 고체 촬상 소자로 촬상을 행하였다. 이 촬상 화상을 보면서 고체 촬상 소자와 촬상 광학계와의 상대 위치를 결정하기 위한 작업(정렬(aligning) 작업)을 행하고 있었다. 그러나, 이 정렬 작업은 시간이 걸리기 때문에, 비용 상승 및 수율 악화의 요인으로 되었다.
상기한 정렬 작업을 행하지 않고도 고체 촬상 소자와 광학 유닛을 고정밀도로 조립하기 위해서, 특개평 05-102448호 공보에 개시된 고체 촬상 소자 패키지의 외측에 복수의 위치결정 플레이트를 부착한다. 이 위치결정 플레이트를 사용하여 광학 유닛에 고체 촬상 소자를 위치결정해서 고정시키고 있다. 또한, 특개평 11-252416호 공보에 개시된 고체 촬상 소자에서는, 패키지에 고정밀로 부착 기준면을 형성한다. 이 부착 기준면을 광학 유닛의 기준면에 접하도록 위치결정 및 고정을 행하고 있다.
패키지에 밀봉된 고체 촬상 소자에 있어서, 광학 유닛에 대한 고체 촬상 소자의 위치결정 정밀도는 패키지의 치수 정밀도, 고체 촬상 소자와 패키지간의 조립 정밀도, 및 패키지와 광학 유닛간의 조립 정밀도가 영향을 준다. 이 때문에, 패키지를 고정밀도로 광학 유닛에 부착하더라도, 고체 촬상 소자와 광학 유닛간 위치 정밀도가 크게 향상하지 않게 된다. 적절한 위치결정을 행하기 위해서는 여전히 정렬 작업이 필요하게 된다.
또한, 패키지에 밀봉된 고체 촬상 소자는 그 폭넓은 외형 사이즈(광축 방향에 직교하는 투영 면적)와 광축 방향의 폭 사이즈(두께 사이즈)가 크다. 따라서, 고체 촬상 소자가 삽입된 디지털 카메라나 카메라 모듈의 소형화가 저해된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 주 목적은 소형화한 고체 촬상 소자를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 소형화한 카메라 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3 목적은 고체 촬상 소자와 광학 유닛을 조립할 때의 정렬 작업을 필요로 하지 않는 카메라 모듈의 제조 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 카메라 모듈을 나타내는 사시도.
도 2는 제 1 실시예의 카메라 모듈을 나타내는 분해 사시도.
도 3은 제 1 실시예의 카메라 모듈을 나타내는 부분 단면도.
도 4는 제 1 실시예에 이용되는 고체 촬상 소자의 평면도.
도 5는 제 1 실시예의 카메라 모듈에서 FPC를 굴곡시킨 상태를 나타내는 부분 단면도.
도 6은 제 1 실시예의 카메라 모듈의 제조 순서를 나타내는 플로우차트.
도 7은 제 1 실시예의 카메라 모듈의 제조 순서 중에 고체 촬상 소자의 기준 위치를 측정한 상태를 나타내는 설명도.
도 8은 카메라 모듈의 제조 순서 중에 고체 촬상 소자의 위치결정 및 접착제의 도포 상태를 나타내는 설명도.
도 9는 카메라 모듈의 제조 순서 중에 고체 촬상 소자와 광학 유닛간의 접착 상태를 나타내는 설명도.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 카메라 모듈을 나타내는 부분 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 카메라 모듈을 나타내는 부분 단면도.
도 12는 제 3 실시예의 카메라 모듈에 이용되는 고체 촬상 소자를 나타내는 부분 단면도.
도 13은 제 3 실시예의 카메라 모듈에 이용되는 다른 고체 촬상 소자를 나타내는 부분 단면도.
도 14는 본 발명의 제 4 실시예의 카메라 모듈에 이용되는 고체 촬상 소자를 나타내는 부분 단면도.
도 15는 제 4 실시예의 카메라 모듈을 나타내는 부분 단면도.
도 16은 본 발명에 따른 제 5 실시예의 카메라 모듈을 나타내는 부분 단면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
2 카메라 모듈
3 촬상 렌즈
4 광학 유닛
5 고체 촬상 소자
6 플렉시블 프린트 배선판
8 반도체 기판
9 수광 소자
11 커버 유리
13 외부 단자 영역
l4 외부 접속 단자
16 외부 단자 비형성 영역
19 돌출부
22 IC
23 개구
28 촬상 장치
29 화상 처리 연산부
54 관통 배선
상기한 목적과 그 밖의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 다른 고체 촬상 소자는, 반도체 기판의 제 1 면 위에 형성된 수광 소자를 포함한다. 수광 소자 이외의 반도체 기판의 다른 영역을 노출시키도록 투광성 부재가 수광 소자만을 덮는다. 외부 접속 단자는 반도체 기판의 제 1 면과 반대의 면인 제 2 면 위에 형성된다. 배선 부재는 상기 수광 소자와 상기 외부 접속 단자를 전기적으로 접속한다.
반도체 기판의 평면 정밀도가 매우 높다. 따라서, 고체 촬상 소자의 반도체 기판이 노출될 때에는, 반도체 기판의 제 1 면을 카메라 모듈의 제조 중에 고체 촬상 소자와 광학 유닛을 조합할 때의 조립 기준면으로서 사용할 수 있다.
광학 유닛은 반도체 기판의 제 1 면에 직접 부착된다. 이것에 의해, 제 1 면과 광학 유닛의 조립 정밀도를 열화시키는 요인이 없어져서, 카메라 모듈을 고정밀도로 구성할 수 있게 된다. 마찬가지로, 수광 소자를 덮기 위한 투광성 부재도 또한 고정밀도로 처리되어, 반도체 기판에 부착된다. 따라서, 광학 유닛이 투광성 부재에 부착되더라도, 광학 유닛이 반도체 기판에 부착되는 경우와 비교해서 동등한 정밀도를 얻을 수 있다.
고체 촬상 소자와 광학 유닛 사이에는 고체 촬상 소자를 구동하기 위한 회로가 설치된 회로 기판이 설치된다. 또한, 회로 기판은 수광 소자가 형성되어 있지 않은 고체 촬상 소자의 반대쪽 면에 부착된다. 고체 촬상 소자와 카메라 모듈의 형태와 조립 위치에 따라 회로 기판의 부착 위치를 적절히 선택할 수 있다. 또한, 회로 기판은 고체 촬상 소자 밑에 배치되도록 굴곡된다. 이 경우, 광학 유닛의 촬영 광축과 직교하는 면에서의 투영 면적은 축소된다. 또한, 회로 기판 대신에 전자 부품이 고체 촬상 소자 위에 직접 실장될 수 있다.
고체 촬상 소자를 광학 유닛에 부착하기 위해, 고체 촬상 소자를 전자 카메라로 촬상해서 화상 데이터를 취득하는 단계; 상기 화상 데이터로부터 고체 찰상 소자의 기준 위치를 특정하는 단계; 상기 고체 촬상 소자의 기준 위치와 상기 광학 유닛의 미리 정해진 기준 위치가 일치하도록 촬영 광축과 직교하는 면에 위치결정을 행하는 단계; 및 상기 고체 촬상 장치를 상기 광학 유닛에 고정시키는 단계에 의해서 실행된다. 종래의 방법과 같이 고체 촬상 장치의 출력 화상을 사용하지 않고 카메라 모듈을 고정밀도로 조립할 수 있다.
(실시예)
도 1은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 2는 이 사시도의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 나타낸 라인 A-B-C의 단면도이다. 도 3에서, 촬영 광축 E의 좌측이 X방향의 단면도이고, 그 우측이 Y방향의 단면도이다. 카메라 모듈(2)은 촬상 렌즈(3)를 포함한 광학 유닛(4), 이 광학 유닛(4)의 촬영 광축 E의 배후에 배치되는 고체 촬상 소자(5), 및 이 고체 촬상 소자(5)와 광학 유닛(4) 사이에서 고체 촬상 소자(5)에 장착되는 플렉시블 인쇄 회로 기판(FPC)(6)을 포함하고 있다. 또한, 도 1에서는 도면의 번잡화를 피하기 위해 도시를 생략하였지만, 광학 유닛(4)과 FPC(6) 사이, 그리고 고체 촬상 소자(5)와 FPC(6) 사이에는 플라스틱(7)에 의해서 밀봉이 행해진다.
고체 촬상 소자(5)는 예를 들면 CCD를 사용한다. 이 고체 촬상 소자(5)는 패키지를 사용하지 않는 CSP 구조이고, 직사각형 형상의 반도체 기판(8) 상에는 수광 소자(9)가 설치된다. 반도체 기판(8)의 수광 소자(9)가 형성되어 있는 측의 면에는 수광 소자(9)를 둘러싸도록 프레임 형상의 스페이서(10)가 접착제 등에 의해 장착되어 있다. 이 스페이서(10) 위에는 커버 유리(11)가 배치된다. 이 커버 유리(11)는 수광 소자(9)를 덮기 위한 투광성 부재이다..
도 4는 고체 촬상 소자(5)의 평면도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(8) 상면의 대향하는 한 쌍의 에지부는 외부에 접속되는 단자 영역(13)이다. 각 영역(13) 내에는 고체 촬상 소자(5)와 FPC(6)를 전기적으로 접속하기 위한 외부 접속 단자(14)가 설치되어 있다. 외부 접속 단자(14)에는 FPC(6)에 대해서 고체 촬상 소자(5)를 플립칩(FC) 실장하기 위한 Au 범프 등이 설치되어 있다.
단자 영역(13)에 직교하는 다른 한 쌍의 에지부는 외부에 접속될 단자가 없는 단자 비형성 영역(16)이다. 이 외부 단자 비형성 영역(16)의 표면(16a)에는 아무것도 설치되지 않아서, 반도체 기판(8)이 웨이퍼로부터 분할되었을 때 고정밀한 평면을 가지게 된다. 따라서, 외부 단자 비형성 영역(16)의 표면(16a)은 추가의 가공을 행하지 않고도 광학 유닛(4)과 고체 촬상 소자(5)를 조합할 때의 조립 기준면으로서 사용될 수 있다.
광학 유닛(4)은 렌즈 홀더(18)와 이 렌즈 홀더(18)에 포함된 촬상 렌즈(3)로 구성된다. 렌즈 홀더(18)는 예를 들면 플라스틱으로 이루어진다. 촬상 렌즈(3)를 포함하기 위한 원통 형상의 렌즈 배럴(18a)과 이 렌즈 배럴(18a)의 하단에 위치하는 직사각형 베이스(18b)가 일체로 형성되어 있다. 베이스(18b)의 아래쪽 면에는 고체 촬상 소자(5)의 기준면(16a)에 접착제 등에 의해 고착되는 한 쌍의 직사각형의 돌출부(19)가 형성되어 있다.
FPC(6)는 직사각형 형상을 갖고 있다. 이 FPC(6)의 일단측에는 고체 촬상 소자(5)가 장착되어 있고, 타단측에는 고체 촬상 소자(5)를 구동하기 위한 IC(22)가 실장되어 있다. 이 IC(22)는, 예를 들면 H 드라이버(V 드라이버), CDS, AGC, ADC 등이 1칩 내에 삽입되는 아날로그 프런트 엔드 회로로서 기능한다. FPC(6)의 고체 촬상 소자(5)에 고착되는 측에는 고체 촬상 소자(5)의 커버 유리(11)와 단자 비형성 영역(16a)을 모두 노출시키기 위한 크기의 개구(23)가 형성되어 있다. 또한, 이 개구(23)에는 대향하는 한 쌍의 에지부(23a)가 설치되어 있다. 이 에지부(23a)의 아래쪽 면에는 고체 촬상 소자(5)의 외부 접속 단자(l4)에 접속되는 전극(24)이 설치되어 있다.
FPC(6)는 광학 유닛(4)과 고체 촬상 소자(5) 사이에 배치되지만, 광학 유닛(4)와 고체 촬상 소자(5) 사이에 끼워지는 것은 아니다. 따라서, FPC(6)의 두께와 FPC(6)에 부착되는 1C(22)등의 두께는 광학 유닛(4)과 고체 촬상 소자(5)의 광축 E방향의 치수에는 영향을 미치지 않는다. 또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, IC(22)가 고체 촬상 소자(5)의 하부에 배치되도록 FPC(6)를 굴곡시키면, 카메라 모듈(2)의 광축 E 방향의 치수가 약간 크게 되지만, 광축 E 방향에 직교하는 면에서의 투영 면적을 매우 작게 할 수 있다. 또한, 회로 기판은 FPC에 한정되지 않는다. 일반적인 유리 에폭시 기판이나 세라믹 기판 등의 판 형상의 기판을 사용할 수 있다. 또한, 이들 판 형상의 기판은 점퍼 케이블에 의해 접속된 복수의 기판 부재로 구성될 수 있고, 기판 부재는 점퍼 케이블을 굴곡시켜 고체 촬상 소자(5)의 아래에 배치될 수 있다.
이상 설명한 카메라 모듈은 도 6에 나타낸 플로우차트의 순서에 따라 제조된다. 우선, 제 1 스텝에서는 고체 촬상 소자(5)의 위로부터 FPC(6)가 놓여진다. FPC(6)의 개구(23)로부터 고체 촬상 소자(5)의 커버 유리(11)와 단자 비형성 영역(16)이 노출된다. 이 때, 고체 촬상 소자(5)의 외부 접속 단자(14)와 전극(24)은 전기적으로 접속되도록 겹쳐진다. 이것에 의해, 고체 촬상 소자(5)가 FPC(6) 상에 FC-실장된다.
광학 유닛(4)과 고체 촬상 소자(5)는 양자를 위치결정해서 결합하는 조립 장치에 세트된다. 다음의 제 2 스텝에서는, 조립 장치에서 고체 촬상 소자(5)의 기준 위치가 결정된다. 예를 들면, 수광 소자(9)의 수광 영역의 중심 위치가 기준 위치가 된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, FPC(6) 상에 실장된 고체 촬상 소자(5)는, 예를 들면 X-축, Y-축 및 Z-축 방향으로 이동 가능한 XYZ 테이블(27) 상에 위치결정해서 유지된다. 도면에서, X-축 방향은 우좌 방향이고, Z-축 방향은 상하 방향이다. Y-축 방향은 X-축 방향과 직교한다. TV 카메라, 디지털 카메라 등의 주지의 촬상 장치(28)는 고체 촬상 소자(5)의 수광 소자(9)가 설치되어 있는 면을 촬상한다. 촬상 장치(28)로부터 출력된 화상 데이터는 컴퓨터 등으로 이루어진 화상 처리기(29)에 입력되어, 수광 소자(9)의 수광 영역의 중심 위치를 산출 처리한다. 산출된 수광 소자(9)의 중심 위치는 조립 장치를 제어하는 시스템 제어기(30)에 입력된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 다음의 제 3 스텝에서는 시스템 제어기(30)가 볼 나사(ball thread), 모터 등으로 이루어진 주지의 테이블 이동 기구(33)를 제어하여 XYZ 테이블(27)을 이동시킨다. 수광 소자(9)의 수광 영역의 중심 위치와 광학유닛(4)의 촬상 렌즈(3)의 촬영 광축 E가 Z축 방향에서 일치하도록 위치결정을 행한다.
광학 유닛(4)이 제조될 때에는, 촬상 렌즈(3)의 촬영 광축 E가 결정되고, 이 촬영 광축 E가 렌즈 홀더(18)의 외형 형상에 대해서 소정의 위치에 배치되도록 렌즈 바렐(18a)에 촬상 렌즈(3)가 결합된다. 이 때문에, 렌즈 홀더(18)를 위치결정부재(34)에 의해 소정의 위치로 유지함으로써, 조립 장치 내에서의 촬영 광축 E의위치를 규정할 수 있다.
다음의 제 4 스텝에서는, 광학 유닛(4)에 고체 촬상 소자(5)가 장착된다. 위치결정된 고체 촬상 소자(5)의 정지 위치 근방에는 접착제의 디스펜서(36)가 배치되어 있다. 이 디스펜서(36)는 고체 촬상 소자(5)의 조립 기준면(16a) 상에 접착제를 공급해서 도포한다.
접착제의 도포 후, 도 9에 나타낸 바와 같이 테이블 이동 기구(33)가 작동해서 고체 촬상 소자(5)를 Z축 방향으로 이동시켜서, 조립 기준면(16a)과 돌출부(19)를 접하도록 한다. 소정의 시간이 경과한 후에 접착제가 고화(固化)하면, 고체 촬상 소자(5)와 광학 유닛(4)이 고착된다. 다음의 제 5 스텝에서는, 광학 유닛(4)과 FPC(6) 사이 그리고 고체 촬상 소자(5)와 FPC(6) 사이에 용융된 플라스틱(7)이 유입되어 플라스틱 밀봉이 행해진다.
또한, 광학 유닛(4)과 고체 촬상 소자(5)를 조립 장치에 세팅하기 전에, 미리 광학 유닛(4)의 돌출부(19)에 접착제를 도포해도 좋다. 또한, 광학 유닛(4)과 고체 촬상 소자(5)를 위치결정해서 결합한 후에, 양자의 접합 부분에 접착제를 도포해도 좋다.
상술한 바와 같이, 촬상 렌즈(3)의 촬영 광축(E)과 고체 촬상 소자(5)의 수광 소자 영역의 중심이 일치하도록 조립을 행한다. 따라서, 광량이나 해상도의 저하, 감도 불균일로 인해 생기는 쉐이딩 등의 발생이 방지된다. 또한, 고체 촬상 소자(5)의 단자 비형성 영역(16)의 조립 기준면(16a)은 고정밀의 평탄도를 가지고 있기 때문에, 고체 촬상 소자(5)가 기운 상태에서 광학 유닛(4)에 장착되는 것이방지된다. 또한, 고체 촬상 소자(5)의 출력 화상을 확인하면서 위치 조정을 행하는 정렬 작업을 행할 필요가 없다. 따라서, 카메라 모듈(2)의 제조 시간 및 제조 비용을 크게 축소시킬 수 있다.
이하, 고체 촬상 소자 및 카메라 모듈의 다른 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 고체 촬상 소자의 각 단면도는 도 1에 나타낸 X방향을 따라 취해진다. 카메라 모듈의 각 단면도에서, 촬영 광축 E의 좌측은 X방향의 단면도이고, 우측은 Y방향의 단면도이다. 또한, 상기 실시예에서 설명한 구성부품과 같은 부품에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
도 10은 수광 소자(40)를 커버 유리로 덮지 않는 베어-칩 상태의 고체 촬상 소자(41)를 카메라 모듈(43)에 사용한 실시예를 나타내고 있다. 이 고체 촬상 소자(41)에서는, 광학 유닛(44)과의 조립을 위해 사용할 수 있는 반도체 기판(42)의 상면이 넓게 되어있다. 따라서, 보다 고정밀도로 고체 촬상 소자(41)와 광학 유닛(44)을 결합할 수 있다. 또한, 수광 소자(40)를 보호하기 위해서 광학 유닛(44) 내에 수광 소자(40)를 덮는 커버 유리(45)를 포함시켜도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 고체 촬상 소자와 광학 유닛 사이에 FPC(6)가 배치되어 있다. 그러나, 도 l1에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자(47)의 하면에 FPC(48)를 부착해도 좋다. 이것에 의하면, 고체 촬상 소자(47)의 상면 전체를 광학 유닛(57)과의 부착에 사용할 수 있다. 또한, 이 경우 IC(56)를 FPC(48) 상면에 실장함으로써, 카메라 모듈(56)의 촬영 광축 E 방향의 치수를 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 고체 촬상 소자(47)와 FPC(48)간의 전기적 접속을간단하게 행하기 위해서, 고체 촬상 소자(47)의 반도체 기판(50)의 하면에 외부 접속 단자를 형성하는 것이 바람직하다. 수광 소자(52)와 하면의 외부 접속 단자(49)를 접속하기 위해서는, 예를 들면 도 12의 고체 촬상 소자(47)의 단면도에 나타낸 바와 같이, 관통 배선(54)을 사용할 수 있다. 관통 배선(54)은 반도체 기판(50) 상면의 외부 접속 단자(53)의 밑에 형성된 관통홀의 내에 도전성 페이스트를 충전해서 형성된다. 또한, 관통 배선(54)의 밑에 Au 범프로 이루어진 외부 접속 단자(49)를 형성함으로써, 수광 소자(52)와 외부 접속 단자(49)를 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 13의 고체 촬상 소자(60)의 단면도에 나타낸 바와 같이, 관통 배선 대신에 반도체 기판(61)의 측면에 표면 배선을 형성해도 좋다. 이 표면 배선은 상면의 외부 접속 단자(62)와 하면의 외부 접속 단자(63)를 접속한다.
또한, 상기 실시예들에서는, 아날로그·프론트·엔드의 IC(22)를 FPC 상에 실장한다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자(67)의 반도체 기판(68)의 하면에 IC(69)를 실장해도 좋다. 즉, 수광 소자가 형성되는 면에 대향하는 반도체 기판의 다른 면에 IC(69)를 전기 부품으로서 실장해도 좋다. 이 경우, 도 15에 나타낸 바와 같이, 광학 유닛(71) 및 FPC(72)를 포함하는 카메라 모듈(73)의 촬영 광축 E에 직교하는 면 상의 투영 면적을 매우 작게 할 수 있다. 또한, 관통 배선(74)을 사용함으로써 수광 소자(75)와 lC(69)간의 배선 거리가 짧아져서, 고체 촬상 소자(67)의 동작을 빠르게 할 수 있다. 또한, 본 실시예에서도, 관통 배선(74) 대신에 반도체 기판(68)의 측면에 형성된 표면 배선을 사용해도 좋다.
또한, 상기 실시예들에서는, 고체 촬상 소자의 단자 비형성 영역 내에 조립 기준면을 설치해서 광학 유닛을 부착한다. 그러나, 도 16에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자(77)의 반도체 기판(78)에 고정된 커버 유리(79)에 광학 유닛(80)을 부착해도 좋다. CSP 구조를 갖는 고체 촬상 소자(77)의 커버 유리(79)는 반도체 기판(78)의 베이스인 웨이퍼와 동등한 평탄면을 유지한다. 커버 유리(79)가 반도체 기판(78)에 고정될 때에는, 반도체 기판(78)의 상면(조립 기준면)을 기준면으로 사용하기 때문에, 커버 유리(79)가 경사져서 고정되는 것이 방지된다. 따라서, 광학 유닛이 반도체 기판에 부착된 경우에 비해서, 고체 촬상 소자(77)에 광학 유닛(80)을 동일한 고정밀도로 부착할 수 있다.
또한, 제 1 실시예에서는, 촬상 렌즈(3)의 촬영 광축 E가 소정의 위치로 세트되도록 광학 유닛(4)을 제조한다. 그러나, 광학 유닛(4)에 고체 촬상 소자(5)를 부착할 때에, 촬상 렌즈(3)의 촬영 광축 E를 측정한 결과에 따라서 고체 촬상 소자(5)를 위치결정해도 좋다.
또한, 상기 실시예들에서는, 외부 접속 단자의 위치, 수광 소자와 외부 접속 단자 사이의 배선 방법, 고체 촬상 소자에 대한 FPC의 부착 위치, FPC의 평판 상태에서의 배치 및 굴곡 상태에서의 배치, IC의 부착 위치, 고체 촬상 소자에 대한 광학 유닛의 부착 위치, 고체 촬상 소자와 광학 유닛의 제조 순서 등을 특정한 조합에 기초하여 설명하였다. 그러나, 이들 조합은 본 발명의 상기 실시예들에 한정되지 않고, 고체 촬상 소자나 카메라 모듈의 사용 형태 등에 따라 적당히 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예들의 카메라 모듈의 설명에서 사용되는 고체 촬상 소자는 그대로 디지털 카메라 등의 각종 전자 기기에 사용될 수 있다. 본 발명은 카메라 모듈에 한정되지 않고, 기타의 광학 유닛의 제조에도 사용될 수 있다.
본 발명은 전체적으로 첨부된 도면을 참조하고 그 바람직한 실시예를 통해서 설명하였지만, 다양한 변형과 응용이 가능함을 당업자들은 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 상기와 다른 변형과 응용이 있더라도, 이들은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (23)

  1. 수광 소자가 제 1 면 위에 형성되는 반도체 기판;
    상기 제 1 면에 부착되며, 상기 수광 소자만을 덮는 투광성 부재;
    상기 반도체 기판의 제 1 면과 반대의 면인 제 2 면 위에 형성된 외부 접속 단자; 및
    상기 수광 소자와 상기 외부 접속 단자를 전기적으로 접속하는 배선 부재
    를 포함하는 고체 촬상 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선 부재는 상기 반도체 기판에 형성된 관통홀을 통해서 상기 수광 소자와 상기 외부 접속 단자를 전기적으로 접속하는 관통 배선인 고체 촬상 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선 부재는 상기 반도체 기판의 측면을 통과해서 상기 수광 소자와 상기 외부 접속 단자를 전기적으로 접속하는 표면 배선인 고체 촬상 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 상기 제 2 면은 그 위에 실장된, 상기 수광 소자를 구동하기 위한 전자 부품을 갖고, 상기 전자 부품은 상기 배선 부재 및/또는 상기 외부접속 단자와 전기적으로 접속되는 고체 촬상 소자.
  5. 수광 소자가 제 1 면 위에 형성되는 반도체 기판을 포함하는 고체 촬상 소자; 및
    상기 수광 소자 상에 피사체 상을 형성하는 내장형(built-in) 촬상 광학계를 갖는 광학 유닛을 포함하고,
    상기 반도체 기판의 상기 제 1 면이 상기 고체 촬상 소자와 상기 광학 유닛을 결합할 때의 조립 기준면으로 사용되는 카메라 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은 상기 반도체 기판의 상기 제 1 면에 직접 부착되는 카메라 모듈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 상기 제 1 면에 부착되며, 상기 수광 소자만을 덮는 투광성 부재를 더 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은 상기 제 1 면에 직접 부착되는 카메라 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자를 구동하기 위한 회로가 설치되고, 상기 고체 촬상 소자와 상기 광학 유닛 사이에 삽입되며, 상기 고체 촬상 소자와 전기적으로 접속되는 회로 기판; 및
    상기 회로 기판에 형성되며, 상기 투광성 부재 및 상기 반도체 기판의 상기 조립 기준면을 노출시키는 개구를 더 포함하는 카메라 모듈.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 투광성 부재는 상기 반도체 기판과 동등한 평탄도를 갖는 카메라 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은 상기 투광성 부재에 부착되는 카메라 모듈.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자를 구동하기 위한 회로가 설치되고, 상기 고체 촬상 소자와 상기 광학 유닛 사이에 삽입되며, 상기 고체 촬상 소자와 전기적으로 접속되는 회로 기판; 및
    상기 회로 기판에 형성되며, 상기 수광 소자의 수광 영역 및 상기 반도체 기판의 상기 조립 기준면을 노출시키는 개구를 더 포함하는 카메라 모듈.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자를 구동하기 위한 회로가 설치되고, 상기 반도체 기판의 제 1 면과 반대의 면인 제 2 면에 부착되며, 상기 고체 촬상 소자와 전기적으로 접속되는 회로 기판을 더 포함하는 카메라 모듈.
  14. 제 9 항, 제 12 항 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 상기 고체 촬상 소자 밑에 배치되도록 굴곡된(folded) 플렉시블 인쇄 회로 기판인 카메라 모듈.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 제 1 면과 반대의 면인 제 2 면 위에 실장되며, 상기 고체 촬상 소자와 전기적으로 접속되는, 상기 고체 촬상 소자를 구동하기 위한 전자 부품을 더 포함하는 카메라 모듈.
  16. 반도체 기판 위에 수광 소자가 형성된 고체 촬상 소자와, 상기 수광 소자 위에 피사체 상을 형성하는 내장형 촬상 광학계를 갖는 광학 유닛을 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자를 전자 카메라로 촬상해서 화상 데이터를 취득하는 단계;
    상기 화상 데이터로부터 상기 고체 촬상 소자의 제 1 기준 위치를 특정하는단계;
    상기 제 1 기준 위치가 상기 광학 유닛의 미리 정해진 제 2 기준 위치와 일치하도록 상기 광학 유닛의 촬영 광축과 직교하는 면에 위치결정을 행하는 단계; 및
    상기 고체 촬상 장치를 상기 광학 유닛에 고정하는 단계
    를 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 위치는 상기 수광 소자의 수광 영역의 중심에 위치하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 기준 위치는 상기 광학 유닛의 상기 촬영 광축에 위치되는 카메라 모듈의 제조 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자는,
    상기 반도체 기판의 상기 수광 소자가 형성되는 제 1 면에 부착되며, 상기 수광 소자만을 덮는 투광성 부재;
    상기 반도체 기판의 제 1 면과 반대의 면인 제 2 면 위에 형성되는 외부 접속 단자; 및
    상기 수광 소자와 상기 외부 접속 단자를 전기적으로 접속하는 배선 부재를 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 상기 제 1 면은 상기 고체 촬상 소자가 상기 광학 유닛이 고정될 때의 조립 기준면으로 사용되는 카메라 모듈의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은 상기 제 1 면에 직접 부착되는 카메라 모듈의 제조 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 투광성 부재는 상기 반도체 기판과 동등한 평탄도를 갖는 카메라 모듈의 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은 상기 투광성 부재에 부착되는 카메라 모듈의 제조 방법.
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