KR20070038703A - 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20070038703A
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Abstract

본 발명은, 공간을 많이 차지하지 않고, 비용이 증가하지 않는 구조를 갖는 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 상면에 적어도 하나의 제1 기판 전극패드와 적어도 하나의 제2 기판 전극패드가 형성되고, 중앙부에 중공부가 형성된 회로 기판과; 제1 기판 전극패드와 연결된 적어도 하나의 제1 소자 전극패드 및 입사되는 빛 에너지를 전기 신호로 변환하며 상면에 형성된 제1 촬상 영역을 구비하며, 회로 기판의 상측에 배치된 제1 이미지 센싱 소자와; 제2 기판 전극패드와 연결된 적어도 하나의 제2 소자 전극패드 및 입사되는 빛 에너지를 전기 신호로 변환하며 하면에 형성된 제2 촬상 영역을 구비하며, 회로 기판과 제1 이미지 센싱 소자 사이에 배치된 제2 이미지 센싱 소자;를 구비한 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공한다.

Description

이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈{Image sensor module and camera module comprising the same}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 모듈을 도시한 단면이다.
도 2는 도 1의 회로 기판을 상측에서 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: 이미지 센서 모듈 110: 제1 이미지 센서 소자
112: 제1 촬상 영역 114: 제1 소자 전극패드
120: 제2 이미지 센서 소자 122: 제2 촬상 영역
125: 제2 소자 전극패드 130: 회로 기판
132: 중공부 134: 제1 기판 전극패드
135: 제2 기판 전극패드 200: 카메라 모듈
210: 제1광학계 212: 제1렌즈 하우징
216: 제1렌즈 220: 제2광학계
222: 제2렌즈 하우징 226: 제2렌즈
본 발명은 이미지 센서 모듈 및 이를 구비하는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 더 상세하게는 외부 이미지를 촬상하여 이를 외부 회로와 연결하는 이미지 센서 모듈과, 이를 구비하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 동영상 및 사진 촬영을 하고 이를 전송할 수 있는 장치로서, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, PDA, 모니터 삽입용 카메라, 범퍼 장착용 자동차 후면 감시 카메라, 도어/인터폰용 카메라 등(이하 휴대 전화기 등)에 사용된다.
통상적인 카메라 모듈은 이미지 센서 모듈과 광학계로 이루어진다. 이미지 센서 모듈은 회로 기판과, 이미지 센싱 소자를 구비한다. 회로 기판의 적어도 일측면에 회로 패턴이 형성되고, 상기 회로 패턴이 형성된 일측면이 이미지 센싱 소자와 전기적으로 연결된다. 이미지 센싱 소자의 중앙에는 윈도우부가 형성된 촬상 영역을 구비하는데, 상기 촬상 영역에 광학계를 통과한 외부 영상의 이미지가 촬상된다.
상기 광학계는 복수의 렌즈와 렌즈 하우징과, 보호 커버와, 적외선 차단 및 반사 방지를 위한 IR 필터 등을 구비한다.
이 경우, 상기 회로 기판과 상기 이미지 센싱 소자는 결합되는데 상기 결합 수단으로는 범프를 이용한 플립칩 본딩 방법을 적용하거나, 이와 달리 와이어 본딩 방법을 적용되고 있다.
통상 하나의 회로 기판에는 통상 하나의 카메라 모듈이 결합된다.
그러나 최근에는 상기 카메라 모듈을 장착한 휴대 전화기 등에서 다양한 기능이 추가되고 있으며, 이에 따라서 하나의 장치에 카메라 모듈이 복수개가 구비될 필요가 있다. 또한, 예를 들어 휴대용 전화기에서 카메라 모듈을 회전시키지 않고서도 반대 방향의 피사체를 촬영할 수 있는 등, 편의성을 도모하기 위해서도 카메라 모듈이 복수개 구비될 필요가 있다.
이를 위하여 하나의 휴대 전화기 등이, 하나의 회로 기판과 이에 결합된 하나의 광학계로 이루어진 카메라 모듈을 복수 개 구비하여 이루어질 수 있으나, 이 경우에는 비용이 과도하게 증가하게 되고, 전체 휴대 전화기 등에서 카메라 모듈이 차지하는 공간이 커지게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 포함한 여러 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 공간을 많이 차지하지 않고, 비용이 증가하지 않는 구조를 갖는 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 모듈은:
상면에 적어도 하나의 제1 기판 전극패드와 적어도 하나의 제2 기판 전극패드가 형성되고, 중앙부에 중공부가 형성된 회로 기판;
상기 제1 기판 전극패드와 연결된 적어도 하나의 제1 소자 전극패드 및 입사 되는 빛 에너지를 전기 신호로 변환하며 상면에 형성된 제1 촬상 영역을 구비하며, 상기 회로 기판의 상측에 배치된 제1 이미지 센싱 소자; 및
상기 제2 기판 전극패드와 연결된 적어도 하나의 제2 소자 전극패드 및 입사되는 빛 에너지를 전기 신호로 변환하며 하면에 형성된 제2 촬상 영역을 구비하며, 상기 회로 기판과 상기 제1 이미지 센싱 소자 사이에 배치된 제2 이미지 센싱 소자를 구비한다.
이 경우, 상기 제2 촬상 영역은 상기 중공부에 대응되어 형성되며, 그 사이즈는 커도 상기 중공부와 동일한 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 기판 전극패드와 제1 소자 전극패드는 와이어 본딩 결합되고, 상기 제2 기판 전극패드와 제2 소자 전극패드는 플립칩 본딩 결합되는 것이 바람직하다.
상기 제1 이미지 센싱 소자 및 제2 이미지 센싱 소자 사이에는 접착부재가 개재될 수 있다.
이 경우 상기 제1 기판 전극패드들 및 제2 기판 전극패드들은 상기 중공부의 외곽을 따라서 배치되고, 상기 제1 기판 전극패드들은 상기 제2 기판 전극패드들보다 상기 중공부에 멀리 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 측면에서의 카메라 모듈은:
상기와 같은 구조를 가진 이미지 센서 모듈;
상기 제1 이미지센서 모듈 상측에서 상기 회로 기판과 결합되는 제1 렌즈 하우징과, 상기 제1 렌즈 하우징 내에 설치된 적어도 하나의 제1렌즈를 구비하는 제1 광학계; 및
상기 제2 이미지센서 모듈 하측에서 상기 회로 기판과 결합되는 제2 렌즈 하우징과, 상기 제2 렌즈 하우징 내에 설치된 적어도 하나의 제2렌즈를 구비하는 제2광학계를 구비한다.
이 경우, 상기 제2 렌즈 하우징의 광축 방향 길이는 제1 렌즈 하우징의 광축 방향 길이보다 작은 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(100)이 되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(100)은 제1 이미지 센싱 소자(110)와, 제2 이미지 센싱 소자(120)와, 회로 기판(130)을 구비한다.
회로 기판(130)에는 적어도 일측면에 회로 패턴이 형성되는데, 상기 회로 패턴을 통하여 제1, 2 이미지 센싱 소자(110, 120)와 외부 장치의 기판 사이를 연결한다. 이 경우, 상기 회로 기판(130)은 중앙부에 중공부(132)가 형성된다. 또한 상기 회로 기판(130)의 상면에는 적어도 하나의 제1 기판 전극패드(134)와, 적어도 하나의 제2 기판 전극패드(135)가 배치된다. 여기서, 외부 장치란 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, PDA, 모니터 삽입용 카메라, 범퍼 장착용 자동차 후면 감시 카메라, 도어/인터폰용 카메라 등의 이미지 센싱 소자를 수납하고 있으며, 이미지 센싱 소 자로부터의 전기 신호를 처리할 수 있는 장치를 의미한다.
회로 기판(130)은 통상의 인쇄회로 기판(Printed Circuit Board: PCB)이나, 이미지 센서 모듈이 적용되는 응용예에 따라서 TCP(Tape Carrier Package) 또는 COF(Chip On Film) 등의 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB)이 사용되는데, 이 회로 기판(110)에는 촬상 영역에서 변환된 아날로그 신호인 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analogue-Digital Converter) 회로가 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(130)에는, 외부 보드와 연결되는 커넥터 또는 소켓 등의 외부 연결 부재(139)가 일단부에 형성될 수 있다.
제1 이미지 센싱 소자(110)의 중앙에는 윈도우부가 형성된 제1 촬상 영역(112)을 구비하는데, 상기 제1 촬상 영역(112)에서 외부로부터 입사되는 빛 에너지를 감지하고 전기 신호로 변환된다. 이와 더불어 제2 이미지 센싱 소자(120)에도, 중앙에 윈도우부가 형성되고 외부로부터 입사되는 빛 에너지를 감지하고 전기 신호로 변환하는 제2 촬상 영역(122)을 구비한다. 이와 더불어 상기 제1 이미지 센싱 소자(110)에는, 상기 제1 기판 전극패드(134)와 전기적으로 연결되는 제1 소자 전극패드(114)가 배치되고, 상기 제2 이미지 센싱 소자(120)에는, 상기 제2 기판 전극패드(135)와 전기적으로 연결되는 제2 소자 전극패드(125)가 배치된다.
상기 제1, 2 이미지 센싱 소자(110, 120)는 전하결합소자(Charge-Coupled Device: CCD) 또는 상보성금속산화물반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS)등과 같은 촬상소자들일 수 있다.
상기 제2 이미지 센싱 소자(120)는 회로 기판(130) 상부에 배치되고, 상기 제1 이미지 센싱 소자(110)는 상기 제2 이미지 센싱 소자(120)의 상부에 배치된다. 또한, 상기 제1 촬상 영역(112)은 제1 이미지 센싱 소자(110)의 상면에 형성되고, 제2 촬상 영역(122)은 제2 이미지 센싱 소자(120)의 하면에 형성된다. 따라서 외부의 빛 에너지가 회로 기판 상측에서 제1 이미지 센싱 소자(110)로 유입되어서 제1 촬상 영역(112)을 통하여 회로 기판(130)으로 전달될 수 있음과 동시에, 이와 별도의 외부 빛 에너지가 회로 기판 하측에서 제2 이미지 센싱 소자(120)로 유입되어서 제2 촬상 영역(122)을 통하여 회로 기판(130)으로 전달될 수 있다.
즉, 별도의 이미지 센싱 소자가 하나의 회로 기판(130)에 연결되면서도, 그 사이즈가 크지 않게 되고, 후술하다시피 상기 이미지 센서 모듈이 카메라 모듈 등의 외부 모듈에 채택되는 경우에는 상기 외부 모듈의 전체 사이즈가 감소된다.
이 경우, 제2 촬상 영역(122)으로 유입되는 빛 에너지는 회로 기판의 중공부(132)를 통하기 때문에, 상기 빛 에너지를 원활히 제2 촬상 영역(122)으로 유입되기 위해서는 상기 제2 촬상 영역(122)은 상기 중공부(132)와 동일한 위치에 배치되며, 그 사이즈는 커도 상기 중공부(132)와 동일한 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 소자 전극패드(125)는 제2 기판 전극 패드(135)와 플립 칩 본딩 되고, 상기 제1 소자 전극패드(114)는 제1 기판 전극 패드(134)와 와이어 본딩 될 수 있다. 즉, 제2 이미지 센싱 소자(120)는 회로 기판(130)과 가까이 배치됨으로써 범프 또는 접착제 등을 이용한 플립 칩 본딩 방식으로 패드간을 연결할 수 있고, 제1 이미지 센싱 소자(110)는 회로 기판(130)과 상대적으로 멀리 배치되기 때문에 상기 제1 소자 전극패드(114) 및 제1 기판 전극 패드(134) 사이도 멀게 되 고, 따라서 와이어를 이용하여 패드들 사이를 연결할 수 있다.
상기 제2 소자 전극패드(125)와 제2 기판 전극 패드(135)간의 결합에 대한 일 예를 들면, 제2 소자 전극패드(125)와 제2 기판 전극 패드(135)가 접착제(151)일 있으며, 여기서, 접착제(151)는 NCP(non conductive paste), NCF(non conductive particl film), ACF(anisotropic conductive film), ACP(anisotropic conductive paste)과 같은 접합용 재료로 이루어질 수 있다. 이 접착제(151)는 단독으로 또는 범프(152)와 함께, 제2 소자 전극패드(125)와 제2 기판 전극 패드(135) 사이를 연결한다.
한편, 제1 이미지 센싱 소자(110)와 제2 이미지 센싱 소자(120) 사이에는 접착부재(140)가 개재될 수 있다. 이 접착부재(140)가 상기 제1 이미지 센싱 소자(110)와 제2 이미지 센싱 소자(120)를 서로 고정시켜서 특히 제1 이미지 센싱 소자(110)의 고정력을 증대시킨다. 이러한 접착부재(140)로 에폭시 수지가 사용될 수 있다.
도 2는 회로 기판(130)의 상기 제1, 2 이미지 센싱 소자(110)와 관계되는 부분을 상측에서 도시한 평면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 제1 기판 전극패드(134)들 및 제2 기판 전극패드(135)들이 중공부(132) 외곽부를 따라서 배치된다. 이 경우, 상기 제1 기판 전극패드(134)들은 상기 제2 기판 전극패드(135)들보다 상기 중공부(132)에서 멀리 배치되어 있다.
한편, 도 3에는 발명에 따른 카메라 모듈(200)이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈(200)은 상기와 같은 구조 를 가진 이미지 센서 모듈(100)과 함께, 제1광학계(210) 및 제2광학계(220)를 구비한다.
제1광학계(210)는 제1렌즈 하우징(212) 및 하나 이상의 제1렌즈(216)를 구비한다. 제1렌즈 하우징(212)에는 제1렌즈 홀더(213)가 삽입되는 중공부가 형성된다. 상기 제1렌즈 홀더(213)는 제1렌즈(216)를 내장한 후, 상기 렌즈 하우징(212)의 내부에 설치된다. 상기 제1렌즈 하우징(210)은 상기 회로 기판(130)의 상면에 결합된다. 따라서, 제1, 2 이미지 센싱 소자(110, 120)는 제1상기 렌즈 하우징(212) 내측에 삽입하는 형상을 가진다.
제2광학계(220)는 제2렌즈 하우징(222) 및 하나 이상의 제2렌즈(226)를 구비한다. 제2렌즈 하우징(222)에는 제2렌즈 홀더(223)가 삽입되는 중공부가 형성된다. 상기 제2렌즈 홀더(223)는 제2렌즈(226)를 내장한 후, 상기 렌즈 하우징(222)의 내부에 설치된다. 상기 제2렌즈 하우징(220)은 상기 회로 기판(130)의 하면에 결합된다.
상기 제2렌즈 하우징(220)에는 어떠한 이미지 센싱 소자도 삽입되지 않는 형상을 가진다. 따라서 상기 제2렌즈 하우징(220)은 그 광축 방향 길이(D2)가 제1렌즈 하우징(210)의 길이(D1)보다 작도록 형성될 수 있다. 이는 하나의 회로 기판의 상하에 별도의 광학계를 실장한 카메라 모듈과 비교하였을 때에도, 그 전체 사이즈가 감소한다는 장점을 가지고 있다.
상기 카메라 모듈(200)은 휴대 전화기에 채택될 수 있다. 휴대 전화기에 사용되는 카메라 모듈은 광학계가 보통 하나로서 이를 회전시키지 않으면 휴대 전화 기 앞쪽 및 뒤쪽 모두를 촬영하는 것이 불가능하다. 그러나 본 발명에 의하면 카메라 모듈(200)이 두개의 광학계(210)(220)를 가지며, 그 광축 방향의 사이즈 또한 감소함으로써 상기 카메라 모듈을 회전시키지 않으면서도 간단하게 휴대 전화기 앞, 뒤쪽을 촬영할 수 있게 된다.
한편, 상기 제1. 2광학계(210, 220)는 각각 IR 필터(214, 224)를 더 구비할 수 있다. 상기 IR 필터(214, 224)는 각각 상기 제1, 2렌즈 하우징(212, 222) 내부로 입사되는 적외선을 차단하고, 내부로 입사된 빛이 반사되는 것을 방지하는 기능을 한다. 상기 IR 필터(214, 224)의 상면에는 적외선 차단 코팅(IR-Cut coating)이 형성되고, 하면에는 반사 방지를 위한 반사 방지 코팅(Anti-Reflection coating)이 형성된다.
이상 상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 의하면, 하나의 회로 기판에 복수의 광학계가 동시에 장착됨으로써, 복수의 광학계가 필요한 장치에서 하나의 카메라 모듈을 설치하면 되므로 비용이 감소하게 된다
또한, 상기 복수의 광학계의 총 높이가 감소하게 됨으로써 카메라 모듈의 슬림화가 가능하다.
또한, 와이어 본딩 장비, 플립 칩 본딩 장비 등의 기존의 장비를 사용하여 상기 구조를 가진 이미지 센서 모듈 및 카메라 모듈을 제작 가능하므로, 제작비용이 작게 든다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 상면에 적어도 하나의 제1 기판 전극패드와 적어도 하나의 제2 기판 전극패드가 형성되고, 중앙부에 중공부가 형성된 회로 기판;
    상기 제1 기판 전극패드와 연결된 적어도 하나의 제1 소자 전극패드 및 입사되는 빛 에너지를 전기 신호로 변환하며 상면에 형성된 제1 촬상 영역을 구비하며, 상기 회로 기판의 상측에 배치된 제1 이미지 센싱 소자; 및
    상기 제2 기판 전극패드와 연결된 적어도 하나의 제2 소자 전극패드 및 입사되는 빛 에너지를 전기 신호로 변환하며 하면에 형성된 제2 촬상 영역을 구비하며, 상기 회로 기판과 상기 제1 이미지 센싱 소자 사이에 배치된 제2 이미지 센싱 소자를 구비하는 이미지 센서 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 촬상 영역은 상기 중공부에 대응되어 형성되며, 그 사이즈는 커도 상기 중공부와 동일한 이미지 센서 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 전극패드와 제1 소자 전극패드는 와이어 본딩 결합되고, 상기 제2 기판 전극패드와 제2 소자 전극패드는 플립칩 본딩 결합되는 이미지 센서 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 이미지 센싱 소자 및 제2 이미지 센싱 소자 사이에는 접착부재가 개재되는 이미지 센서 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 전극패드들 및 제2 기판 전극패드들은 상기 중공부의 외곽을 따라서 배치되고,
    상기 제1 기판 전극패드들은 상기 제2 기판 전극패드들보다 상기 중공부에 멀리 배치되는 이미지 센서 모듈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항의 구조를 가진 이미지 센서 모듈;
    상기 제1 이미지센서 모듈 상측에서 상기 회로 기판과 결합되는 제1 렌즈 하우징과, 상기 제1 렌즈 하우징 내에 설치된 적어도 하나의 제1렌즈를 구비하는 제1광학계; 및
    상기 제2 이미지센서 모듈 하측에서 상기 회로 기판과 결합되는 제2 렌즈 하우징과, 상기 제2 렌즈 하우징 내에 설치된 적어도 하나의 제2렌즈를 구비하는 제2광학계를 구비하는 카메라 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 하우징의 광축 방향 길이는 제1 렌즈 하우징의 광축 방향 길이보다 작은 카메라 모듈.
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