KR20080081726A - 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20080081726A
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차지범
정하천
최세영
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공한다. 본 발명에 따른 이미지 센서 모듈은, 입사되는 빛을 전기적인 신호로 변화하는 픽셀 영역부를 구비한 이미지 센서와; 상면에 제1 회로 패턴부와 하면에 제2 회로 패턴부가 형성되며, 상기 제2 회로 패턴부는 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 픽셀 영역부를 노출시키는 관통공을 구비한 세라믹 기판과; 상기 세라믹 기판의 상면의 외측부에 돌출되어 형성된 결합부와; 상기 세라믹 기판의 하면에 형성되어 상기 이미지 센서의 측면을 둘러싸는 돌출부와; 상기 제1 회로 패턴부와 접속하는 적어도 하나의 수동소자;를 포함한다.

Description

이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈{Image sensor module and camera module comprising the same}
도 1 및 도 2 각각은 종래의 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 이미지 센서 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 이미지 센서 모듈 101 : 세라믹 기판
101a: 결합부 101b: 돌출부
102: 수동소자 103 : 이미지 센서
103a: 픽셀 영역부 103b: 범프
104: 사이드 필(side fill) 105: 경질의 인쇄회로기판(HPCB)
111: 렌즈 112: 적외선 필터
113: 렌즈 홀더 113a: 접합부
200: 카메라 모듈
본 발명은 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지 센서 및 수동소자를 보호할 수 있는 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 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 등에 사용된다.
일반적으로 카메라 모듈은 촬상소자 및 기판으로 이루어진 이미지 센서 모듈과 렌즈로 이루어진 광학계로 이루어진다. 촬상소자와 기판과의 인터커넥션 형태(interconnection type)로는 와이어 본딩 형태(wire bonding type)와 플립 칩 형태(flip chip type)가 많이 사용되고 있다.
도 1 및 도 2에는 종래의 카메라 모듈의 구성을 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 여기서, 도 1은 와이어 본딩 형태로 촬상소자와 인쇄회로기판 사이의 인터커넥션이 이루어진 모습을 보여주는 단면도이고, 도 2는 플립 칩 본딩 형태로 촬상 소자와 인쇄회로기판 사이의 인터커넥션이 이루어진 모습을 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 카메라 모듈(10, 20)은 이미지 센서 모듈(11, 21), 하우징(17), 렌즈 조립체(19), IR-필터(16)를 포함한다.
이미지 센서 모듈(11, 21)은 인쇄회로기판(12, 23) 및 촬상소자(13, 22)를 포함한다. 촬상 소자(13, 22)와 인쇄회로기판(12, 23) 사이의 결합은 도 1에 도시된 것과 같이 골드 와이어(14)를 사용하여 전기적으로 연결되는 와이어 본딩에 의 해 이루어질 수도 있고, 도 2에 도시된 것과 같이 범프(24)를 형성하여 이루어지는 플립 칩 본딩으로 결합될 수도 있다.
하우징(17)은 전방에 렌즈 조립체(19)를 구비하고, 렌즈 조립체(19)는 하나 이상의 렌즈(18)를 포함하며, 하우징(17)의 내측 렌즈 조립체(19)의 후방에는 IR-필터(16)가 배치된다.
일반적으로 이미지 센서 모듈(11, 21)을 제조한 후에 다양한 형태의 렌즈와 하우징을 이미지 센서 모듈에 배치하여 카메라 모듈을 제조한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 와이어 본딩 방식에 의한 이미지 센서 모듈(11)이나 플립 칩 방식의 이미지 센서 모듈(21) 모두 촬상소자(13, 22)가 외부에 노출되어 있다. 따라서, 하우징과 렌즈를 부착하지 않은 이미지 센서 모듈(11, 21)은 외부의 충격에 의해 쉽게 촬상소자가 쉽게 손상을 받을 수 있다. 또한 인쇄회로기판의 표면에는 수동소자(미도시)가 표면실장(Surface Mount Technology, SMT)되는데 이 수동소자 역시 인쇄회로기판의 외부로 돌출되어 있으므로 외부의 충격으로부터 효과적으로 보호할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명의 주된 목적은 외부 충격으로부터 이미지 센서 및 수동소자를 보호할 수 있으며, 별도의 하우징을 구비할 필요가 없는 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명에 관한 이미지 센서 모듈은, 입사되는 빛을 전기적인 신호로 변화하 는 픽셀 영역부를 구비한 이미지 센서와; 상면에 형성된 제1 회로 패턴부와, 하면에 형성되고 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 제2 회로 패턴부와, 상기 픽셀 영역부를 노출시키는 관통공을 구비한 세라믹 기판과; 상기 세라믹 기판의 상면의 외측부에 돌출되어 형성된 결합부와; 상기 세라믹 기판의 하면에 형성되어 상기 이미지 센서의 측면을 둘러싸는 돌출부와; 상기 제1 회로 패턴부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 수동소자;를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 결합부는 상기 세라믹 기판과 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 결합부는 상기 세라믹 기판의 상면의 외측부를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 돌출부의 외측면은 회로 패턴이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서는 그 상면에 범프를 포함하며, 상기 범프는 플립 칩 본딩에 의해 상기 제2 회로 패턴부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서를 덮도록 상기 돌출부에 결합하는 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 경질의 인쇄회로기판일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서의 측면부와 상기 돌출부 사이에는 사이드 필(side fill)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 카메라 모듈은, 상기 구조를 가진 이미지 센서 모듈과; 상기 결합부와 결합하며, 외부의 영상을 받아들여 상기 픽셀 영역부에 결상하는 렌즈 어 셈블리;를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 렌즈 어셈블리는, 상부에 외부의 빛이 상기 픽셀 영역부를 향해 입사되도록 개구부를 구비하며, 하부는 상기 결합부와 접합하는 렌즈 홀더와; 상기 렌즈 홀더 내에 설치되는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 렌즈 어셈블리는, 상기 렌즈 홀더의 하부에 설치되며, 상기 개구부를 통과한 빛 중 적외선을 차단하는 적외선 필터;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 렌즈 홀더는, 상기 결합부와 접합이 가능하도록 그 하부의 외측면에 단차가 형성된 접합부를 구비할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나. 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 이미지 센서 모듈(100)을 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 이미지 센서 모듈(100)은, 세라믹 기판(101), 수동소자(102), 이미지 센서(103) 및 인쇄회로기판(105)을 포함한다.
세라믹 기판(101)은 상면에 제1 회로 패턴부(미도시), 하면에 제2 회로 패턴부(미도시), 결합부(101a), 돌출부(101b) 및 관통공(H)을 포함한다.
세라믹 기판(101)의 상면에는 저항, 커패시터, 인덕터와 같은 수동소자(102)가 표면 실장되며, 수동소자(102)는 상기 제1 회로 패턴부와 전기적으로 연결될 수 있다.
세라믹 기판(101)의 하면에는 제2 회로 패턴부가 형성된다. 제2 회로 패턴부는 이미지 센서(103)의 범프(103b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 이미지 센서(103)는 세라믹 기판(101)과 플립 칩(flip chip) 본딩(bonding)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이미지 센서(103)와 세라믹 기판(101) 사이의 결합을 위해 접착제가 사용될 수 있다. 상기 접착제로는 NCP(Non conductive paste), NCF(Non conductive film), ACF(Anisotropic conductive film) 또는 ACP(Anisotropic conductive paste) 등이 사용될 수 있다.
세라믹 기판(101)의 중앙부에는 이미지 센서(103)의 픽셀 영역부(103a)를 노출시키는 관통공(H)이 형성된다. 외부에서 입사한 빛은 관통공(H)을 통해 픽셀 영역부(103a)로 전달된다.
결합부(101a)는 세라믹 기판(101) 상면의 외측부에 돌출되어 형성된다. 결합부(101a)는 세라믹 기판(101) 상면의 외측부에서 돌출되어 상기 외측부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 결합부(101a)는 세라믹 기판(101)과 일체로 형성될 수 있다. 결합부(101a)는 후술하는 렌즈 어셈블리(110)와 직접 접합하게 된다. 이와 같이 세라믹 기판(101)의 결합부(101a)와 렌즈 어셈블리(110)가 직접 접합하게 되 므로 별도의 하우징이 요구되지 않으며, 이에 따라 제조공정이 단순해지며, 제조 원가를 절감할 수 있다.
또한, 결합부(101a)에 의해 둘러싸인 세라믹 기판(101)의 상면에 수동소자(102)가 표면 실장되므로 이미지 센서 모듈(100), 카메라 모듈 또는 영상 획득 장치의 제조 과정에서 발생할 수 있는 외부 충격에 의한 수동소자(102)의 손상을 방지할 수 있다.
돌출부(101b)는 이미지 센서(103)의 측면을 둘러싸도록 세라믹 기판(101)의 하면에 형성된다. 돌출부(101b)는 이미지 센서(103)의 측면에서 이격되어 형성될 수 있다. 돌출부(101b)와 이미지 센서(103)의 측면 사이의 이격된 공간에는 사이드 필(side fill)(104)을 배치하여 이미지 센서(103)의 유동을 방지하거나 외부로부터 이미지 센서(103)를 보호할 수 있다. 사이드 필(104)에는 레진이나 합성수지가 사용될 수 있다.
돌출부(101b)의 외측면에는 회로 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 회로 패턴에 의해 소켓 타입(socket type)의 카메라 모듈에도 본 발명의 이미지 모듈(100)을 사용할 수 있다. 돌출부(101b)의 외측면에는 도 3에 도시된 바와 같이 단차부(A)가 형성될 수 있으며, 단차부(A)의 외측면에 회로 패턴이 형성될 수 있다. 단차부(A)에 의해 외부 회로와 연결되는 소켓과의 접속을 용이하게 할 수 있다.
인쇄회로기판(105)은 이미지 센서(103)를 덮도록 돌출부(101b)에 결합할 수 있다. 인쇄회로기판(105)의 상면 중 돌출부(101b)에 대응하는 부분에는 돌출 부(101b)와 결합이 용이하도록 홈이 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(105)은 그 일측면에 연장부(미도시)를 가질 수 있으며, 상기 연장부의 일단부(미도시)에는 외부 기판(미도시)과 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(105)은 경질의 인쇄회로기판(HPCB)가 사용될 수 있다.
이미지 센서(103)는 입사되는 빛 에너지를 전기적인 신호로 변화하는 픽셀 영역부(103a)와, 상면에 형성되며 픽셀 영역부(103a)를 외부와 전기적으로 연결하는 범프(103b)를 구비한다. 범프(103b)는 이미지 센서(103)에 형성된 전극패드(미도시)의 상측에 형성된다. 범프(103b)는 금 재질이거나, 외측면이 금으로 도금된 니켈 재질일 수 있다. 범프(103b)는 세라믹 기판(101)의 하면에 형성된 제2 회로 패턴부(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이미지 센서(103)는 광학정보를 전기신호로 변화하는 반도체 소자로서, CCD(Charge Coupled Device, 전하결합소자) 이미지 센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 상보성 금속산화물반도체) 이미지 센서 등이 사용될 수 있으나, 카메라 폰의 소형화 및 다기능화에 의한 카메라 모듈의 경박단소화를 위해 COF(Chip On Film) 방식을 사용하기에 적합한 CMOS 방식의 이미지 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 보호 범위는 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 카메라 모듈(200)을 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 카메라 모듈(200)은 이미지 센서 모듈(100)과 렌즈 어셈블 리(110)를 포함한다.
렌즈 어셈블리(110)는 렌즈(111), 적외선 필터(112) 및 렌즈 홀더(113)를 포함한다.
렌즈 홀더(113)는 그 상부에 외부의 빛이 픽셀 영역부(103a)를 향해 입사되도록 외부에 대해 개방된 개구부(111a)를 구비하며, 그 하부는 세라믹 기판(101)의 결합부(101a)와 접합할 수 있다. 렌즈 홀더(113)의 하부는 세라믹 기판(101)의 결합부(101a)와의 접합을 용이하게 하기 위해 접합부(113a)가 형성될 수 있다. 접합부(113a)는 렌즈 홀더(113)의 하부의 외측면이 단차되어 형성될 수 있다. 접합부(113a)는 결합부(101a)에 끼워짐으로써 렌즈 어셈블리(110)와 세라믹 기판(101)의 접합을 강화할 수 있다.
렌즈 홀더(113)는 적어도 하나의 렌즈(111)를 내장한다. 렌즈(111)를 렌즈 홀더(113)에 내장하면서 포커스(focus)를 맞춘다. 도 1과 2를 참조하면, 종래에는 렌즈(18)를 내장한 렌즈 조립체(19)와 이미지 센서 모듈(11, 21)을 하우징(17)을 이용하여 결합하였다. 하우징(17)의 높이에 따른 오차로 인하여 카메라 모듈(10, 20)을 완성한 후 또 다시 포커스를 조절하였다. 그러나, 본 발명의 카메라 모듈(200)은 하우징없이 렌즈 홀더(113)를 직접 이미지 센서 모듈(100)에 접합함으로써 카메라 모듈(200) 완성 후 포커스를 재조정하는 공정을 줄일 수 있다.
또한, 하우징이 불필요하므로 카메라 모듈(200)의 높이를 줄일 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈(200)이 사용되는 디지털 카메라나 휴대전화와 같은 전자기기를 더욱 소형화할 수 있다.
적외선 필터(112)는 렌즈 홀더(113)의 하부에 설치된다. 적외선 필터(112)는 렌즈(111)를 통과한 빛 중에 적외선 영역의 빛을 차단하는 역할을 한다. 이미지 센서(103)의 픽셀 영역부(103a)에서 사용되는 포토 다이오드(미도시)는 적외선 영역까지 투과시키는데, 포토 다이오드를 투과한 적외선은 이미지를 붉게 보이게 함으로 이러한 현상을 막기 위해 적외선 필터(112)가 사용된다. 이를 위해 적외선 필터(112)의 상면에는 적외선 차단 코팅(IR-Cut coating)이 형성된다.
또한, 적외선 필터(112)는 내부로 입사된 빛이 반사되는 것을 방지하는 기능을 한다. 이를 위해 적외선 필터(112)의 하면에는 반사 방지를 위한 반사 방지 코팅(Anti-Reflecting coating)이 형성된다. 적외선 필터(112)는 종래의 카메라 모듈에서는 하우징의 개구부의 하면에 실장되었다. 그러나, 본 발명에 따른 카메라 모듈(200)에서는 적외선 필터(112)가 상술한 바와 같이 렌즈 홀더(113)에 설치된다. 따라서, 하우징에 적외선 필터를 실장하기 위한 공간을 따로 구비할 필요가 없으므로 카메라 모듈을 소형화하는데 유리하다.
본 발명에 관한 이미지 센서 모듈(100)과 카메라 모듈(200)은, 디지털 카메라뿐만 아니라 휴대 전화기 등에 사용되는 내장 카메라 등의 다양한 형태의 영상 획득 장치에 적용 가능하다.
본 발명은 렌즈 홀더를 이미지 센서 모듈에 직접 접합함으로써 카메라 모듈의 높이를 줄일 수 있으며, 포커스를 재조절하는 공정을 줄일 수 있다. 또한, 돌출부의 외측면에 회로패턴을 구비함으로써 소켓 타입의 카메라 모듈에도 적용이 가 능하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

Claims (16)

  1. 입사되는 빛을 전기적인 신호로 변화하는 픽셀 영역부를 구비한 이미지 센서;
    상면에 형성된 제1 회로 패턴부와, 하면에 형성되고 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 제2 회로 패턴부와, 상기 픽셀 영역부를 노출시키는 관통공을 구비한 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판의 상면의 외측부에 돌출되어 형성된 결합부;
    상기 세라믹 기판의 하면에 형성되어 상기 이미지 센서의 측면을 둘러싸는 돌출부; 및
    상기 제1 회로 패턴부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 수동소자;를 포함하는 이미지 센서 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 세라믹 기판과 일체로 형성되는 이미지 센서 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 세라믹 기판의 상면의 외측부를 둘러싸도록 형성되는 이미지 센서 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부의 외측면은 회로 패턴이 형성되는 이미지 센서 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 그 상면에 범프를 포함하며, 상기 이미지 센서는 그 상면에 범프를 포함하며, 상기 범프는 플립 칩 본딩에 의해 상기 제2 회로 패턴부와 전기적으로 연결되는 이미지 센서 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서를 덮도록 상기 돌출부에 결합하는 인쇄회로기판을 더 포함하는 이미지 센서 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 경질의 인쇄회로기판인 이미지 센서 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 측면부와 상기 돌출부 사이에는 사이드 필(side fill)을 더 포함하는 이미지 센서 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항의 구조를 가진 이미지 센서 모듈; 및
    상기 결합부와 결합하며, 외부의 영상을 받아들여 상기 픽셀 영역부에 결상하는 렌즈 어셈블리;를 포함하는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리는,
    상부에 외부의 빛이 상기 픽셀 영역부를 향해 입사되도록 개구부를 구비하며, 하부는 상기 결합부와 접합하는 렌즈 홀더; 및
    상기 렌즈 홀더 내에 설치되는 적어도 하나의 렌즈;를 포함하는 카메라 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리는,
    상기 렌즈 홀더의 하부에 설치되며 상기 개구부를 통과한 빛 중 적외선을 차단하는 적외선 필터;를 더 포함하는 카메라 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 렌즈 홀더는,
    상기 결합부와 접합이 가능하도록 그 하부의 외측면에 단차가 형성된 접합부를 구비하는 카메라 모듈.
  13. 제9항의 카메라 모듈이 장착되는 영상 획득 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리는,
    상부에 외부의 빛이 상기 픽셀 영역부를 향해 입사되도록 개구부를 구비하며, 하부는 상기 결합부와 접합하는 렌즈 홀더; 및
    상기 렌즈 홀더 내에 설치되는 적어도 하나의 렌즈;를 포함하는 영상 획득 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리는,
    상기 렌즈 홀더의 하부에 설치되며 상기 개구부를 통과한 빛 중 적외선을 차단하는 적외선 필터;를 더 포함하는 영상 획득 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 렌즈 홀더는,
    상기 결합부와 접합이 가능하도록 그 하부의 외측면에 단차가 형성된 접합부를 구비하는 영상 획득 장치.
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