KR20080062792A - 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20080062792A
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명은 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것으로, 촬상소자를 보호하기 위하여, 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환하는 수광영역과, 상기 수광영역을 외부와 전기적으로 연결하는 범프가 전면에 형성된 촬상소자; 및 상기 수광영역을 노출시키는 관통공과, 상기 범프와 연결되도록 후면에 형성되는 전극패드와, 상기 촬상소자를 수용하도록 단부에 형성된 굴곡부와, 상기 굴곡부의 외면에 외부와의 전기적 접속을 위해 형성된 적어도 하나의 단자부를 포함하는 인쇄회로기판을 포함하는 이미지 센서 모듈을 제공하는 것이다.

Description

이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈{Image sensor module and camera module comprising the same}
도 1은 종래 와이어 본딩(wire bonding) 방식에 의해 이미지 센서용 칩과 인쇄회로기판을 연결한 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 방식에 의해 이미지 센서용 칩과 인쇄회로기판을 연결한 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈을 구비한 카메라 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 카메라 모듈의 분리 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 인쇄회로기판의 저면 사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 카메라 모듈의 측면 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 간략한 설명 >
100: 이미지 센서 모듈 110: 촬상소자
111: 수광영역 112: 범프
113: 본딩패드 114: 보호층
120: 인쇄회로기판 121: 전극패드
122: 접착제 123: 관통공
124: 굴곡부 125: 단자부
126: 수광소자 130: 충진부재
140: 하우징 141: 개구부
142: 경통 143: 렌즈
144: 렌즈 조립체 145: 필터
본 발명은 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촬상소자를 보호하는 소형의 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 동영상 및 사진촬영을 하고 이를 전송할 수 있는 장치로서, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, PDA, 모니터 삽입용 카메라, 범퍼 장착 자동차 후면 감시 카메라, 도어/인터폰용 카메라 등에 사용된다.
일반적으로 카메라 모듈은 촬상소자 및 기판으로 이루어진 이미지 센서 모듈과 렌즈로 이루어진 광학계로 이루어진다. 촬상소자와 기판과의 연결 형태는 와이어 본딩 형태(wire bonding type)와 플립 칩 본딩 형태(flip chip bonding type)가 많이 사용되고 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 카메라 모듈의 구성을 도시하고 있다. 도 1은 종래 와이어 본딩(wire bonding) 방식에 의해 이미지 센서용 칩과 인쇄회로기판을 연결 한 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 종래 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 방식에 의해 이미지 센서용 칩과 인쇄회로기판을 연결한 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
상기 도면들을 참조하면, 종래의 카메라 모듈(10, 20)은 이미지 센서 모듈(11, 21), 하우징(17), 렌즈 조립체(19), IR 필터(16)를 포함한다.
상기 이미지 센서 모듈(11, 21)은 인쇄회로기판(12, 22) 및 촬상소자(13, 23)를 포함한다. 상기 촬상소자(13, 23)와 상기 인쇄회로기판(12, 22) 사이의 결합은 도 1에 도시된 것과 같이 골드 와이어(14)를 이용하여 전기적으로 연결되는 와이어 본딩에 의해 이루어질 수도 있고, 도 2에 도시된 것과 같이 범프(24)를 형성하여 이루어지는 플립 칩 본딩으로 결합 될 수도 있다.
상기 카메라 모듈에서 도 2와 같이 플립 칩 본딩에 의해 인쇄회로기판(22)에 연결되는 촬상소자(23)는 이미지 센서 모듈(21)의 외부로 노출되기 때문에 외부의 충격에 의해 촬상소자(23)가 쉽게 손상을 받을 수 있다.
또한, 촬상소자(13, 23)의 전기적 특성에 맞추어 인쇄회로기판(12, 22) 상에 수동소자가 장착되기도 하는데, 도 1과 같이 와이어 본딩에 의한 이미지 센서 모듈(11) 구조에서는 기판(12)상에 수동소자(미도시)가 설치되는 면적만큼의 추가적인 영역이 확보되어야 한다. 따라서, 수동소자(미도시)의 크기에 대응하여 기판의 폭도 증가할 수밖에 없기 때문에 이미지 센서 모듈(11)의 크기를 줄이는 데 한계로 작용한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 외부충격으로부터 촬상소자를 보호하는 소형의 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환하는 수광영역과, 상기 수광영역을 외부와 전기적으로 연결하는 범프가 전면에 형성된 촬상소자; 및 상기 수광영역을 노출시키는 관통공과, 상기 범프와 연결되도록 후면에 형성되는 전극패드와, 상기 촬상소자를 수용하도록 단부에 형성된 굴곡부와, 상기 굴곡부의 외면에 외부와의 전기적 접속을 위해 형성된 적어도 하나의 단자부를 포함하는 인쇄회로기판을 포함하는 이미지 센서 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 인쇄회로기판은 세라믹 기판으로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 인쇄회로기판은 전면에 실장되는 수광소자를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 인쇄회로기판의 굴곡부의 내면과 상기 촬상소자 사이에 개재되는 충진부재를 더 구비할 수 있다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환하는 수광영역과, 상기 수광영역을 외부와 전기적으로 연결하는 범프가 전면에 형성된 촬상소자; 상기 수광영역을 노출시키는 관통공과, 상기 범프와 연결되도록 후면에 형성되는 전극패드와, 상기 촬상소자를 수용하도록 단부에 형성된 굴곡부와, 상 기 굴곡부의 외면에 외부와의 전기적 접속을 위해 형성된 적어도 하나의 단자부를 포함하며, 상기 촬상소자에 결합하는 인쇄회로기판; 및 빛이 수광영역을 향해 입사하도록 전면을 향해 개구되는 개구부와, 상기 개구부 상에 설치되는 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 인쇄회로기판의 전면에 결합하는 하우징을 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 인쇄회로기판은 세라믹 기판으로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 인쇄회로기판은 전면에 실장되는 수광소자를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 인쇄회로기판의 굴곡부의 내면과 상기 촬상소자 사이에 개재되는 충진부재를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 하우징의 후면의 측면은 상기 굴곡부의 측면으로 돌출되지 않을 수 있다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈을 구비한 카메라 모듈의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 카메라 모듈의 분리 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 인쇄회로기판의 저면 사시도이며, 도 6은 도 8에 도시된 카메라 모듈의 측면 단면도이다.
본 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(100)을 구비한 카메라 모듈은 촬상소 자(110)와, 촬상소자(110)에 결합하는 인쇄회로기판(120)과, 촬상소자(110)와 인쇄회로기판(120)을 접합하는 접착부재(130)와, 렌즈조립체(144)를 갖는 하우징(140)을 포함한다.
촬상소자(110)는 빛을 수광하여 전기신호로 변환하는 수광영역(111)과, 수광영역(111)을 외부와 전기적으로 연결하는 범프(112)가 전면에 형성된다.
범프(112)는 촬상소자(110)에 형성된 본딩패드(113)의 상측에 형성된다. 범프(112)는 금 재질이거나, 외측 면이 금으로 도금된 니켈 재질일 수 있다. 그리고, 본딩패드(113)는 보호층(114)에 둘러싸여 보호된다.
촬상소자(110)는 광학 정보를 전기신호로 변환하는 반도체 소자로서, CCD(charge coupled device: 전하결합소자) 이미지 센서나 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 이미지 센서 등이 사용될 수 있다.
인쇄회로기판(120)의 중앙부에는 촬상소자(110)의 수광영역(111)을 노출시키는 관통공(123)이 형성된다. 인쇄회로기판(120)의 후면에는 촬상소자(110)의 범프(112)에 대응하는 위치에 복수 개의 전극패드(121)가 형성된다.
전극패드(121)가 형성되어 있는 기판(120)의 후면에 접착제(122)를 부착한다. 이러한 접착제(122)는 이방성 전도성 필름(anisotropic conductive film; ACF), 이방성 전도성 페이스트(anisotropic conductive paste; ACP) 또는 비전도성 페이스트(non-conductive paste; NCP) 등일 수 있다.
인쇄회로기판(121)의 전극패드(121)와 촬상소자(110)의 범프(112)에는 촬상소자(110)와 인쇄회로기판(120)을 전기적으로 연결함과 동시에 물리적으로 고정하 는 기능을 한다.
인쇄회로기판(120)의 전면에는 저항 또는 커패시터와 같은 수동소자(126)가 실장된다. 본 실시예에의 이미지 센서 모듈(100)은 수동소자(126)를 구비하나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 인쇄회로기판(120)의 종류에 따라 수동소자(126)를 구비하지 않을 수 있다. 또한, 본 실시예는, 종래 와이어 본딩에 의해 기판과 촬상소자를 결합하는 경우 수동소자를 촬상소자가 배치되는 기판상에 따로 배치하는 것으로 인하여 모듈 사이즈가 커지는 것을 방지할 수 있다.
인쇄회로기판(120)은 촬상소자(110)를 수용하도록 인쇄회로기판(120)의 단부에 굴곡부(124)를 구비한다. 본 발명은 촬상소자(110)가 인쇄회로기판(120)에 수용됨으로써, 즉, 인쇄회로기판(120)이 촬상소자(110)를 둘러싸는 것으로 인해 촬상소자(110)가 외부에 그대로 노출되지 않기 때문에, 외부의 충격시 촬상소자(110)가 보호될 수 있다.
이러한 인쇄회로기판(120)으로는 경질의 인쇄회로기판(hard printed circuit board; HPCB)이나 유연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board; FPCB)을 사용할 수 있으나, 본 실시예에서는 세라믹 기판(120)을 사용한다.
이러한 세라믹 기판은 다층의 박막으로 형성될 수 있으며, 도면에 도시되지는 않았지만 다양한 회로가 형성될 수 있다. 또한, 세라믹 기판은 유연성 인쇄회로기판(FPCB)에 비하여 우수한 강성을 제공하고, 경질의 인쇄회로기판(HPCB)에 비하여 우수한 가공성을 제공한다.
인쇄회로기판(120)의 굴곡부(124)에는 외부와의 전기적 접속을 위해 형성된 단자부(125)가 형성되어 있다. 단자부(125)는 굴곡부(124)의 저면 및 외면에 적어도 하나 이상 형성된다. 이 단자부(125)에는 유연성 인쇄회로기판 등을 통하여 외부와 전기적으로 연결된다.
본 실시예에서, 인쇄회로기판은 단자부(125)를 통하여 외부와 전기적으로 연결시, 소켓(socket)방식으로 연결될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 촬상소자(110)는 인쇄회로기판(120)의 굴곡부(124)에 수용되어 외부로 드러나지 않기 때문에, 인쇄회로기판(120)의 굴곡부(124)의 저면 및 외면에 형성된 단자부(125)를 외부 연결단자와 소켓방식으로 연결하기가 용이하다.
인쇄회로기판(120)과 촬상소자(110)의 결합은 전극패드(121)와 범프(112)를 접속시키는 플립칩 본딩(flip chip bonding)에 의해 이루어진다. 촬상소자(110)와 인쇄회로기판(120)의 사이에는 결합을 위해 접착제(122)가 사용된다.
또한, 본 실시예에서 촬상소자(110)가 수용되는 인쇄회로기판(120)의 굴곡부(124)의 내면과 촬상소자(110) 사이에는 충진부재(130)를 더 구비한다.
본 실시예에서는 충진부재(130)로서 열경화성 실런트(sealant)를 인쇄회로기판(120)의 굴곡부(124)의 내면과 촬상소자(110) 사이에 공급(dispensing)하여 실런트가 미세관 현상으로 공간에 스며들어 가게 한다. 그 이후, 실런트가 경화됨으로써 이미지 센서 모듈의 내충격성 및 신뢰성을 향상시킨다.
인쇄회로기판(120)이 촬상소자(110)에 결합하면, 이미지 센서 모듈(100)이 완성된다.
경우에 따라, 이미지 센서 모듈(100)의 인쇄회로기판(120)의 굴곡부의 저면 및 외면에 형성된 단자부(125)에 소켓방식으로 유연성 인쇄회로기판이나 경질의 인쇄회로기판이 연결되고, 세라믹 기판(120)의 전면에 하우징(140)이 결합하면 카메라 모듈이 완성된다.
하우징(140)은 개구부(141)와, 렌즈조립체(144)와, 필터(145)를 포함하여 기판(120)에 결합한다.
하우징(140)의 개구부(141)는 전면의 광이 수광영역을 향해 입사하도록 전면을 향하여 개구되는 부분이다. 렌즈조립체(144)는 개구부(141)에 결합되는 경통(142)과, 경통(142) 내에 배치되는 적어도 하나의 렌즈(143)를 포함한다.
하우징(140)은 기판(120)의 전면에 결합한다. 본 실시예에서의 하우징(140)은 그 후면 단부의 외주면이, 촬상소자(110)를 수용하는 세라믹 기판(120)의 측면 가장자리를 넘지 않도록 설치된다. 따라서 하우징(140)은 세라믹 기판(120)의 굴곡부(124)에 저면 및 외면에 형성된 단자부(125)가 그대로 드러나게 한다.
하우징(140)의 개구부(141)의 후면에는 필터(145)가 결합 될 수 있다. 필터(145)는 하우징(140)의 내부로 입사되는 적외선을 차단하고, 내부로 입사된 빛이 반사되는 것을 방지하는 등의 기능을 한다. 필터(145)는 하우징(140)의 개구부(141)의 후면에 설치된다. 필터(145)의 전면에는 적외선 차단 코팅(IR-cut coating)이 형성되고, 후면에는 반사 방지를 위한 반사 방지 코팅(anti-reflection coating)이 형성된다.
이와 같이 본 발명에 관한 카메라 모듈은 플립칩 본딩에 의해 접합된 이미지 센서 모듈(100)을 포함하므로, 그 두께가 얇아져 소형으로 제작될 수 있다.
또한 기판(120)의 전면에 수동소자(125)가 결합하므로, 와이어 본딩 방식을 이용하던 종래의 카메라 모듈에 비하여 좌우 방향의 폭도 크게 줄일 수 있다.
뿐만 아니라, 인쇄회로기판(120)에 촬상소자(110)를 수용하는 굴곡부(124)를 형성함으로써 촬상소자(110)를 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.
그리고, 이 굴곡부(124)의 저면 및 외면에 단자부(125)를 형성함으로써, 외부 연결단자와 소켓방식의 접속을 가능하게 한다.
본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 촬상소자를 보호하고, 외부 단자와 전기적 접속을 간단히 구현되는 소형의 이미지 센서 모듈 및 카메라 모듈을 제공한다.

Claims (9)

  1. 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환하는 수광영역과, 상기 수광영역을 외부와 전기적으로 연결하는 범프가 전면에 형성된 촬상소자; 및
    상기 수광영역을 노출시키는 관통공과, 상기 범프와 연결되도록 후면에 형성되는 전극패드와, 상기 촬상소자를 수용하도록 단부에 형성된 굴곡부와, 상기 굴곡부의 외면에 외부와의 전기적 접속을 위해 형성된 적어도 하나의 단자부를 포함하는 인쇄회로기판을 포함하는 이미지 센서 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 세라믹 기판으로 형성되는 이미지 센서 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 전면에 실장되는 수광소자를 더 구비하는 이미지 센서 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 굴곡부의 내면과 상기 촬상소자 사이에 개재되는 충진부재를 더 구비하는 이미지 센서 모듈.
  5. 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환하는 수광영역과, 상기 수광영역을 외부와 전기적으로 연결하는 범프가 전면에 형성된 촬상소자;
    상기 수광영역을 노출시키는 관통공과, 상기 범프와 연결되도록 후면에 형성되는 전극패드와, 상기 촬상소자를 수용하도록 단부에 형성된 굴곡부와, 상기 굴곡부의 외면에 외부와의 전기적 접속을 위해 형성된 적어도 하나의 단자부를 포함하며, 상기 촬상소자에 결합하는 인쇄회로기판; 및
    빛이 수광영역을 향해 입사하도록 전면을 향해 개구되는 개구부와, 상기 개구부 상에 설치되는 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 인쇄회로기판의 전면에 결합하는 하우징을 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 세라믹 기판으로 형성되는 카메라 모듈.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 전면에 실장되는 수광소자를 더 구비하는 카메라 모듈.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 굴곡부의 내면과 상기 촬상소자 사이에 개재되는 충진부재를 더 구비하는 카메라 모듈.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 하우징의 후면의 측면은 상기 굴곡부의 측면으로 돌출되지 않는 카메라 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101448284B1 (ko) * 2008-10-21 2014-10-13 인텔렉츄얼 벤처스 투 엘엘씨 후면 조명된 이미지 센서들

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