KR20090071041A - 전기소자를 구비한 이미지센서 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

전기소자를 구비한 이미지센서 모듈 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

전기소자의 전기 및 기계적 연결을 용이하게 하는 이미지센서 모듈 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 이미지센서 모듈은, 센서칩, 센서칩상에 설치된 적어도 하나의 렌즈, 렌즈에 대해 설치되고, 렌즈의 광학특성을 조정하는 적어도 하나의 전기소자, 센서칩, 렌즈, 및 전기소자를 수용하여 밀폐하고, 렌즈를 외부에 노출하는 개구를 구비하는 하우징, 및 하우징의 내측면에 세로로 설치되고, 전기소자의 단자패드를 외부 전자장치와 전기적으로 연결하도록 하우징 외부에 노출된 제1 접속단자와 전기소자의 단자패드에 연결된 제2 접속단자를 갖는 적어도 하나의 도선을 구비하는 도선부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이미지센서, 렌즈, 전기소자, 하우징, 도선

Description

전기소자를 구비한 이미지센서 모듈 및 그 제조방법{image sensor module having electric component and fabrication method thereof}
본 발명은 바이오장치, 로봇장치, 카메라 폰 등과 같은 고화소 및 정밀화상이 요구되는 전자장치에 사용되는 이미지센서 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 렌즈에 대해 설치되는 전기소자(electric component)의 전기 및 기계적 연결을 용이하게 하는 이미지센서 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 바이오장치, 로봇장치, 카메라 폰 등과 같은 전자장치는 특정 사물을 촬상할 수 있는 이미지센서 모듈을 탑재하고 있다. 이러한 이미지센서 모듈은 최근 전자장치의 고화소화 및 고성능화에 따라, 복수 개의 렌즈를 사용함과 함께, 복수 개의 렌즈에 대해 자동 포커싱 및 줌기능, 광학 손떨림 방지(optical image stabilizer: OIS) 기능, 기계적 셔터(mechanical suutter) 기능 등과 같은 광학특성을 조절하는 전기소자를 장착하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
하지만, 복수 개의 렌즈에 대해 전기소자를 장착할 경우, 복수 개의 렌즈 아래에 설치된 CMOS 이미지센서와 같은 센서칩을 외부 전자장치에 연결하는 PCB(printed circuit board)에 전기소자를 전기적으로 연결하는 것이 필요하다.
복수 개의 렌즈에 대해 설치된 전기소자를 PCB에 연결하기 위한 방법으로는 다층 와이어 본딩(multi-layer wire bonding) 방법, 비아 인터커넥션(via interconnection) 방법 등이 일반적으로 알려져 있다.
그러나, 다층 와이어 본딩방법은 와이어를 필요로 하는 구조상 X-Y평면의 크기가 필연적으로 증가할 뿐 아니라 와이어본딩 공정을 개개의 모듈별로 수행해야한다. 따라서, 이 방법은 전자장치에서 요구하는 이미지센서 모듈의 소형화가 어려울 뿐 아니라, 제작 코스트가 상승되고 생산성이 저하되는 문제가 있다. 또, 비아 인터커넥션 방법은 비아 인터커넥션을 형성하기 위해 각각 렌즈를 구성하는 복수 개의 글래스 기판에 비아홀과 비아인터거넥션을 형성해야 하는 등 복잡한 공정을 필요로 한다. 따라서, 이 방법 역시 제작 코스트가 상승되고 생산성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 위와 같은 종래의 방법으로는 복수 개의 렌즈에 대해 다양한 기능을 수행하는 전기소자를 장착시킨 이미지센서 모듈을 구현하거나 상용화하는 데는 한계가 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 제작 코스트를 상승시키거나 생산성을 저하시키지 않을 뿐 아니라 크기를 증가시키지 않으면서도 렌즈에 대해 광학특성을 조정하는 전기소자를 장착할 수 있도록 한 이미지센서 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시양태에 따른 이미지센서 모듈은, 센서칩, 센서칩상에 설치된 적어도 하나의 렌즈, 렌즈에 대해 설치되고, 렌즈의 광학특성을 조정하는 적어도 하나의 전기소자, 센서칩, 렌즈, 및 전기소자를 수용하여 밀폐하고, 렌즈를 외부에 노출하는 개구를 구비하는 하우징, 및 하우징의 내측면에 세로로 설치되고, 전기소자의 단자패드를 외부 전자장치와 전기적으로 연결하도록 하우징 외부에 노출된 제1 접속단자와 전기소자의 단자패드에 연결된 제2 접속단자를 갖는 적어도 하나의 도선을 구비하는 도선부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 도선은, 제1 전속단자는 하우징의 내측면 하부에서 하우징의 바닥면으로 절곡되어 외부에 노출되고 제2 접속단자는 전기소자의 단자패드와 탄성적으로 접촉 연결되도록 하우징의 내측면에서 전기소자의 단자패드쪽으로 돌출되고 탄성적으로 수축가능한 긴 판형 스프링(plate spring)으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 접속단자는 상하로 경사진 삼각형 형태로 형성되고, 제2접속단자에 대응하는 전기소 자의 단자패드에는 제2접속단자에 의해 가압 접촉될 때 제2접속단자와 전기소자의 단자패드 사이를 전기적으로 연결하는 이방성 도전필름(anisotropic conducting film; ACF) 패치가 배치된 것이 바람직하다.
센서칩, 렌즈, 및 전기소자를 하우징에 쉽게 수용 결합할 수 있도록 하기 위해, 센서칩, 렌즈, 및 전기소자는 사각형 형태로 형성되고, 하우징은 사각형 통 형태로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 이미지센서 모듈은, 센서칩의 단자패드와 도선의 제1접속단자를 외부 전자장치에 연결하는 기판을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제1접속단자에 대응하는 기판의 단자패드에는 제1접속단자에 의해 가압 접촉될 때 제1접속단자와 기판의 단자패드 사이를 전기적으로 연결하는 ACF 패치가 배치된 것이 바람직하다. 또한, 센서칩의 단자패드에 대응하는 기판의 단자패드에는 센서칩의 단자패드에 의해 가압 접촉될 때 센서칩의 단자패드와 기판의 단자패드 사이를 전기적으로 연결하는 ACF 패치가 배치된 것이 바람직하다.
양호한 실시예에서, 기판은 외부 전자장치와 전기적 및 기계적으로 연결된 프렉시블 PCB 또는 외부 전자장치와 표면실장기술(surface moubting techonology: SMT)로 접합된 PCB이고, 센서칩은 CMOS 이미지 센서칩이고, 적어도 하나의 렌즈는 각각 글래스로 형성된 구면렌즈로 형성된 적어도 두 개의 렌즈, 또는 각각 글래스판의 상면과 하면 중앙에 볼록 또는 오목 폴리머렌즈를 접합한 비구면렌즈로 형성된 적어도 두 개의 렌즈로 구성되며, 전기소자는 전기적 신호에 의해 자동 포커싱기능, 줌기능, 광학 손떨림 방지(optical image stabilizer: OIS) 기능, 기계적 셔 터(mechanical suutter) 기능을 수행하는 카메라 시스템용 전기소자인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 이미지센서 모듈의 제조방법은, 기판에 센서칩, 적어도 하나의 렌즈, 및 적어도 하나의 전기소자를 포함하는 센서칩/렌즈구조물을 부착하는 단계, 및 하우징의 내측면에 형성된 도선부가 전기소자의 단자패드에 연결되도록 센서칩/렌즈구조물을 하우징 내부에 내장함과 함께 하우징을 기판에 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 기판에 센서칩/렌즈구조물을 부착하는 단계는, 기판상에 제1 ACF 패치를 형성하는 단계, 및 센서칩/렌즈구조물의 센서칩의 단자패드를 기판의 단자패드 위에 형성된 제1 ACF 패치의 제1부분상에 가압 접합하는 단계로 수행될 수 있다.
하우징을 기판에 접합하는 단계는, 하우징을 센서칩/렌즈구조물과 정렬하여 센서칩/렌즈구조물 위에 배치하는 단계, 센서칩/렌즈구조물이 하우징 내부에 내장되도록 하우징을 아래로 가압하는 단계, 하우징의 내측면 하부에서 하우징의 바닥면으로 절곡된 도선부의 복수 개의 도선의 제1접속단자들을 대응하는 기판의 단자패드와 연결하는 단계, 및 하우징의 내측면에서 전기소자의 단자패드쪽으로 돌출된 도선부의 복수 개의 도선의 제2접속단자들을 대응하는 전기소자의 단자패드와 탄성적으로 접촉 연결하는 단계로 수행될 수 있다.
이 경우, 복수 개의 도선의 제1접속단자들을 대응하는 기판의 단자패드와 연결하는 단계는 제1접속단자들을 대응하는 기판의 단자패드상에 형성된 제1 ACF 패 치의 제2부분상에 가압 접촉시키는 단계로 수행되고, 복수 개의 도선의 제2접속단자들을 대응하는 전기소자의 단자패드와 탄성적으로 접촉 연결하는 단계는 제2접속단자들을 대응하는 전기소자의 단자패드상에 형성된 제2 ACF 패치상에 가압 접촉시키는 단계로 수행되는 것이 바람직하다.
하우징을 기판에 접합하는 단계는, 하우징의 바닥면을 제1 ACF 패치의 제3부분과 접합하여 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 이미지센서 모듈 및 그 제조방법을 첨부도면에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지센서 모듈(1)을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 이미지센서 모듈(1)은 센싱구조물(40)과 도선부(50)를 구비한다.
센싱구조물(40)은 센서칩(21), 복수 개의 렌즈(25, 34), 전기소자(29), 및 하우징(41)으로 구성된다.
센서칩(21)은 예를들면, CMOS 이미지센서(CIS)와 이를 제어하는 컨트롤러를 내장하는 칩으로써, 하면에는 내부에 형성된 배선과 연결된 센서칩 단자패드(21a)들이 형성된다. 센서칩(21)의 상면에는 후술하는 제1렌즈(25)의 제1하부 스페이서(26)와 접합되는 제1 상부 스페이서(23)가 부착되어 있다. 제1 상부 및 제1 하부 스페이서(23, 26)는 각각 실리콘 웨이퍼를 식각하거나 플라스틱재료를 사 출성형하는 것에 의해 제1 및 또는 제2렌즈(25, 또는 35)의 초점면 등을 감안하여 미리 설정된 소정 높이로 형성될 수 있다.
센싱구조물(40)을 카메라 폰 등과 같은 외부 전자장치의 제어 및 구동회로와 전기적 및 기계적으로 연결하기 위해, 센서칩(21)의 하부에는 기판(10)이 형성된다. 기판(10)은, 내부에 배선이 형성된 프렉시블 PCB(11)로 구성된다. 선택적으로, 기판(10)은 센싱구조물(40)을 표면실장기술(surface mounting techonology: SMT)로 접합하도록 외부 전자장치에 형성된 PCB로 구성될 수 있다.
센서칩(21)의 센서칩 단자패드(21a)들은 제1 ACF 패치(13)를 통해 기판(10)의 기판 단자패드(11a)들과 연결된다. 제1 ACF 패치(13)는 접착제와 도전입자로 구성되어 일정한 압력으로 가압 변형될 때 전기전도성을 가지는 감광성 이방성 도전 필름(anisotropic conducting film; ACF) 또는 일반 ACF로 형성되고, 기판(10)의 기판 단자패드(11a)들을 상응하는 센서칩(21)의 센서칩단자 패드(21a)들과 후술하는 도선부(50)의 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c; 도 6a, 도 6b, 및 도 6c참조)의 제1접속단자(53)들에 전기적 및 기계적으로 연결해 줌과 함께 하우징(41)의 하부면을 기판(10)에 밀봉 접합하는 역할을 한다. 이를 위해, 도 1, 도 3a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 ACF 패치(13)는 센서칩단자 패드(21a)들에 의해 가압 접촉될 때 센서칩단자 패드(21a)들과 전기적으로 연결되는 제1부분(13a), 도선부(50)의 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c)의 제1접속단자(53)들에 의해 가압 접촉될 때 제1접속단자(53)들과 전기적으로 연결되는 제2부분(13b), 및 하우징(41)의 하부면을 기판(10)에 밀봉 접합하는 제3부분(13c)으로 구성된다.
복수 개의 렌즈(25, 34)는 예를들면, 제1 및 제2렌즈(25, 34)로 구성된다. 제1 및 제2렌즈(25, 34)의 각각은 글래스로 형성된 사각형 형태의 구면렌즈, 또는 평편한 글래스판의 상면과 하면에 각각 폴리머로 형성된 볼록 또는 오목형태의 렌즈를 부착한 사각형 형태의 비구면렌즈로 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 제1렌즈(25)는 평편한 글래스판(25a)의 상면 및 하면 중앙에 각각 오목 폴리머렌즈(25b)와 볼록 폴리머렌즈(25c)를 부착한 사각형 형태의 비구면렌즈로 구성되고, 제2 렌즈(34)는 평편한 글래스판(34a)의 상면 및 하면 중앙에 볼록 폴리머렌즈(34b)와 오목 폴리머렌즈(34c)를 부착한 사각형 형태의 비구면렌즈로 구성된다.
제1 렌즈(25)는 실리콘 또는 플라스틱재로 형성된 제1 하부 스페이서(26)와 제2 상부 스페이서(27)에 의해 센서칩(21)의 제1 상부 스페이서(23)와 전기소자(29)의 제2 하부스페이서(31)에 각각 접착 지지된다. 제1 하부 및 제2 상부 스페이서(26, 27)는 각각 실리콘 웨이퍼를 식각하거나 플라스틱재료를 사출성형하는 것에 의해 제2렌즈(34)의 초점면 등을 감안하여 미리 설정된 소정 높이로 형성될 수 있다. 제2렌즈(34)는 실리콘 또는 플라스틱재로 형성된 제3 하부 스페이서(33)에 의해 전기소자(29)의 제3 상부 스페이서(32)에 접착 지지된다. 제3 하부 스페이서(33)는 실리콘 웨이퍼를 식각하거나 플라스틱재료를 사출성형하는 것에 의해 미리 설정된 소정 높이로 형성될 수 있다.
전기소자(29)는 제1 및 제2렌즈(25, 34)의 광학특성을 조절하기 위한 것으로, 제1 및 제2 렌즈(25, 34) 사이에 설치되고, 기판(10)과 후술하는 도선부(50)를 통해 전달되는 외부 전자장치의 제어 및 구동회로의 전기적 신호에 의해 구동된다. 전기소자(29)는 제1 및 제2렌즈(25, 34)와 축정렬된 조정렌즈(도시하지 않음), 및 전기적 신호에 의해 자동 포커싱기능, 줌기능, 광학 손떨림 방지(optical image stabilizer: OIS) 기능, 기계적 셔터(mechanical suutter) 기능 등을 수행하도록 조정렌즈를 상하 및/또는 좌우로 구동하는 구동부(도시하지 않음)를 구비하는 공지의 카메라 시스템용 전기소자일 수 있다. 전기소자(29)의 조정렌즈 및 구동부의 구성 및 동작은 일반적으로 공지된 것과 동일하므로, 상세한 설명은 생락한다.
도 3b 및 도 6a 내지 도 6b에 도시한 바와 같이, 전기소자(29)는 상면에 복수 개의 전기소자 단자패드, 즉 전기적 신호를 입출력하기 위한 입력 및 출력단자 패드(29a, 29b)와 전기소자(29)를 접지하기 위한 접지단자 패드(29c)를 구비한다. 입력, 출력 및 접지단자 패드(29a, 29b, 29c)상에는 각각 후술하는 도선부(50)의 입력 및 출력도선(51a, 51b)의 제2 접속단자(55)와 접지도선(55c)의 제1접속단자(55)에 의해 가압 접촉될 때 그 사이를 전기적으로 연결하는 제2 ACF 패치(37)가 형성되어 있다. 따라서, 입력, 출력 및 접지단자 패드(29a, 29b, 29c)는 도선부(50)의 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c)을 통해 기판(10)을 경유하여 외부 전자장치의 제어 및 구동회로에 전기적으로 연결된다.
하우징(41)은 제1 및 제2렌즈(25, 34) 이외의 경로를 통해 들어오는 빛과 오염물을 차단하도록 센싱구조물(40)의 구성요소들을 밀폐하는 경통의 역할을 하는 것으로, 기판(10)상에서 제1 ACF 패치(13)의 제3부분(13c)에 의해 기판(10)에 접합 된다. 하우징(41)은, 도 2에 도시한 바와 같이 상부는 제2렌즈(34)을 외부에 노출하는 개구(43)를 구비하고, 하부는 개방된 사각형 통 형태로 구성된다. 하우징(41)이 사각형 통 형태로 구성되므로, 제조시 하우징(41)이 사각형 형태의 센서칩(21), 제1 및 제2 렌즈(25, 34) 및 전기소자(29)로 이루어진 센서칩/렌즈 구조물(20)과 결합될 때 기계적으로 쉽게 정렬 및 결합될 수 있으며, 이에 따라 제조공정이 단순화된다.
도선부(50)는 하우징(41)의 내측면에 세로로 설치되고, 전기소자(29)의 입력, 출력 및 접지 단자패드(29a, 29b, 29c)를 각각 상응하는 기판(10)의 기판 단자패드(11a)에 전기적으로 연결하는 복수의 도선, 즉 입력, 출력, 및 접지도선(51a, 51b, 51c)을 구비한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 입력도선(51a)은, 하우징(41)내에서 일 측벽의 내측면에 카파, 금, 은 등과 같은 금속으로 소정 폭을 가지도록 형성된 긴 판 형태의 스프링(plate spring)으로 형성되고, 제1 및 제2 접속단자(53, 55)를 구비한다. 제조시 하우징(41)과 센서칩/렌즈 구조물(20)이 원할하게 조립될 수 있도록 하기 위해, 입력도선(51a)의 두께는 하우징(41)의 제작공차, 센서칩(21), 제1 및 제2렌즈(25, 34), 및 전기소자(29)의 다이싱 공차 등을 감안하여 하우징(41)의 내측면과 센서칩/렌즈 구조물(20), 특히 전기소자(29) 사이의 갭 이하로 설정된다. 하우징(41)의 내측면과 센서칩/렌즈 구조물(20) 사이의 갭은 200㎛ 이하의 범위로 설계된다. 따라서, 입력도선(51a)이 추가로 설치되더라도, 하우징(41)은 높이나 폭이 증가하지 않으며, 그에 따라 이미지 센서 모듈(1)의 크기도 증가하지 않는다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 입력도선(51a)의 제1접속단자(53)는 기판(10)의 기판 단자패드(11a)와 연결되도록 하우징(41)의 일 측벽의 내측면 하부에서 하우징(41)의 바닥면으로 절곡된다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 입력도선(51a)의 제2 접속단자(55)는 전기소자(29)의 입력 단자패드(29a)와 탄성적으로 접촉 및 가압되어 연결되도록 하우징(41)의 일 측벽의 내측면에서 전기소자(29)의 입력 단자패드(29a)쪽으로 돌출되고, 도 5a 내지도 5c에 관하여 후술하는 바와 같이 센서칩/렌즈 구조물(20)이 하우징(41) 내부에 결합될 때 대응하는 제2 렌즈(34)의 측면에 의해 눌러져 탄성적으로 수축가능하게 구성된다. 이를 위해, 제2 접속단자(55)는 상하측으로 경사진 삼각형 형태를 가지도록 구성된 것이 바람직하다.
기판(10)의 기판 단자패드(11a)에는 위에서 기판(10)과 관련하여 설명한 바와 같이 제1 ACF 패치(13)가 부착된다. 따라서, 하우징(41)과 기판(10)의 접합시, 제1 ACF 패치(13)의 제2부분(13b)은 입력도선(51a)의 제1 접속단자(53)에 의해 가압 접촉되어 제1접속단자(53)와 전기적으로 연결되고, 그에 따라, 입력도선(51a)의 제1 접속단자(53)는 제1 ACF 패치(13)의 제2부분(13b)을 통해 상응하는 기판(10)의 기판 단자패드(11a)와 전기적으로 연결된다.
또, 입력도선(51a)의 제2 접속단자(55)에 대응하는 전기소자(29)의 입력 단자패드(29a)에는 일정압력으로 가압 변형될 때 전도성을 가지는 제2 ACF 패치(37)가 부착된다. 따라서, 하우징(41)과 센서칩/렌즈 구조물(20)의 결합시 제2 ACF 패치(37)는 입력도선(51a)의 제2 접속단자(55)에 의해 접촉 가압되어 입력도선(51a) 의 제2 접속단자(55)와 전기적으로 연결되고, 그에 따라 입력 단자패드(29a)는 제2 ACF 패치(37)를 통해 입력도선(51a)의 제2 접속단자(55)와 전기적으로 연결된다. 이때, 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 하우징(41)의 내측면과 센서칩/렌즈 구조물(20)의 전기소자(29) 사이의 갭이 하우징(41)의 제작공차, 전기소자(29)의 다이싱 공차 등을 감안 200㎛ 이하의 범위로 설계되고 입력도선(51a)이 하우징(41)의 내측면과 센서칩/렌즈 구조물(20)의 전기소자(29) 사이의 갭 범위 이하의 적당한 두께를 가지므로, 입력도선(51a)의 제2 접속단자(55)가 제2 ACF 패치(37)로부터 떨어져 제2 ACF 패치(37)와 접촉하지 않는 경우는 발생하지 않는다.
출력도선(51b)과 접지도선(51c)의 구성은 입력도선(51a)과 비교하여 배치 위치만 다를 뿐 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 도선부(50)는, 하우징(41)내에서 하우징(41)의 측벽의 내측면에 센서칩/렌즈 구조물(20)과 하우징의 내측면 사이의 설계 갭 범위내의 두께를 가지도록 구성되므로, 추가 설치되더라도 하우징(41) 및 이미지 센서 모듈(1)의 크기를 증가시키지 않을 뿐 아니라, 하우징(41)을 센서칩/렌즈 구조물(20)과 기판(10)에 결합 및 접합하는 동작만으로 전기소자(29)의 입력, 출력 및 접지도선(29a, 29b, 29c)을 상응하는 기판(10)의 기판 단자패드(11a)에 전기적으로 연결하도록 한다.
이상에서, 본 발명에 따른 이미지센서 모듈(1)은 센싱구조물(40)이 제1 및 제2렌즈(25, 34)와 하나의 전기소자(29)를 포함하는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 센싱구조물은 세 개 이상의 렌즈와 두 개 이상의 전기소자로 구성될 수도 있다. 이 경우, 도선부의 각각의 도선은 두 개 이상의 제2접속단자를 구비하도록 형성된다.
또, 전기소자(29)는 제1 및 제2렌즈(25, 34) 사이에 설치된 것으로 예시 및 설명하였지만, 센서칩(21)과 제1 렌즈(25) 사이 또는 제2 렌즈(34)위에 설치될 수도 있을 것이다.
이하, 이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 이미지센서 모듈(1)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(10)에 센서칩(21), 제1 및 제2 렌즈(25, 34), 및 전기소자(29)를 포함하는 센싱구조물(40)을 전기적 및 기계적으로 연결 및 접합하기 위해, 미리준비된 기판(10)의 전면에 감광성 ACF(도시하지 않음)가 부착된다. 이어서, 감광성 ACF는 제1 ACF 패치 패턴을 갖는 노광 마스크(도시하지 않음)을 사용하는 노광공정에 의해 노광된 후 에칭된다. 그 결과, 도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(10)에는 제1, 제2 및 제3부분(13a, 13b, 13c)을 구비하는 제1 ACF 패치(13)가 형성된다.
여기서, 선택적으로, 감광성 ACF 대신 일반 ACF가 사용될 경우, 제1 ACF 패치(13)를 형성하기 위해, 일반 ACF는 포토레지스트로 형성된 제1 ACF 패치 패턴을 갖는 에칭 마스크를 사용하는 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝된다.
기판(10)에 제1 ACF 패치(13)가 형성된 후, 도 4b에 도시한 바와 같이, 미리 준비된 센서칩/렌즈 구조물(20)이 기판(10)에 접합된다. 즉, 센서칩(21)의 센서칩 단자패드(21a)가 기판(10)의 기판 단자패드(11a) 위에 형성된 제1 ACF 패치(13)의 제1부분(13a)상에 일정압력으로 가압되도록 함으로써, 센서칩(21)의 센서칩 단자패드(21a)는 제1 ACF 패치(13)의 제1부분(13a)을 통해 기판(10)의 기판 단자패드(11a)와 전기적 및 기계적으로 연결된다.
여기서, 센서칩/렌즈 구조물(20)은, 복수 개의 센서칩(21)과 제1 상부 스페이서(23)가 형성된 센서칩 웨이퍼(도시하지 않음), 복수 개의 제1렌즈(25)와 제1 하부 및 제2 상부 스페이서(26, 27)가 형성된 제1 렌즈 웨이퍼(도시하지 않음), 복수 개의 전기소자(29)와 제2 하부 및 제3 상부스페이서(31, 32)가 형성된 전기소자 웨이퍼(도시하지 않음), 및 복수 개의 제 2렌즈(34)와 제3 하부 스페이서(33)가 형성된 제2렌즈 웨이퍼(도시하지 않음)를 각각 웨이퍼 레벨로 제작한 다음, 제1 상부 스페이서(23)와 제1 하부 스페이서(26), 제2 상부 스페이서(27) 및 제2 하부 스페이서(31) 및 제3 상부 스페리서(32)와 제3 하부 스페이서(33)를 각각 서로 접합한 후, 접합된 웨이퍼 구조물을 다이싱하여 개개의 센서칩/렌즈 구조물(20)로 형성하는 것에 의해 미리 제작된다.
센서칩/렌즈 구조물(20)이 기판(10)에 접합된 후, 하우징(41)을 센서칩/렌즈 구조물(20)과 기판(10)에 결합 및 접합하기 위해, 하우징(41)은 센서칩/렌즈 구조물(20)과 정렬하여 센서칩/렌즈 구조물(20) 위에 위치된다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 하우징(41)과 센서칩/렌즈 구조물(20)은 사각형 형태로 형성되기 때문에, 서로 쉽게 정렬될 수 있다.
이어서, 하우징(41)은 센서칩/렌즈 구조물(20)이 하우징(41)내에 내장되도록 기판(10) 쪽으로 아래로 가압된다. 하우징(41)이 아래로 하강함에 따라, 도 5a에 도시한 바와 같이, 하우징(41)의 측벽들의 내측면에서 전기소자(29)의 입력, 출력 및 접지 단자패드(29a, 28b, 29c)쪽으로 돌출된 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c)의 제2접속단자(55)들은 대응하는 제2 렌즈(34)의 측면들과 접촉한다. 이때, 하우징(41)이 더 아래로 하강하면, 제2접속단자(55)들은 대응하는 제2 렌즈(34)의 측면들에 의해 도 5a에 도시한 상태에서 도 5b에 도시한 상태로 탄성적으로 수축된다. 그 후, 제2 렌즈(34)의 측면들이 제2접속단자(55)들을 통과하면, 제2접속단자(55)들은 도 5c에 도시한 상태로 다시 복원된다.
이어서, 하우징(41)이 더 아래로 하강함에 따라, 도선부(50)의 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c)의 제2접속단자(55)들은 도 3b도시한 바와 같이, 대응하는 전기소자(29)의 입력, 출력 및 접지 단자패드(29a, 28b, 29c)상에 형성된 제2 ACF 패치(37)과 접촉하여 제2 ACF 패치(37)를 일정압력으로 가압한다. 이때, 하우징(41)이 센서칩/렌즈구조물(20)의 제조 공차를 감안하여 센서칩/렌즈구조물(20), 특히 전기소자(29)와의 사이의 갭이 200㎛ 이하의 범위를 가지도록 형성되기 때문에, 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c)의 제2접속단자(55)들은 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 센서칩/렌즈구조물(20)과 하우징(41)의 결합동작만으로 제2 ACF 패치(37)와 접촉하여 제2 ACF 패치(37)를 충분히 가압한다. 그 결과, 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c)의 제2접속단자(55)들은 일정압력으로 가압 변형될 때 전도성을 가지는 제2 ACF 패치(37)의 특성 때문에 대응하는 전기소자(29)의 입력, 출력 및 접지 단자패드(29a, 28b, 29c)와 전기적으로 연결된다.
또한, 이때, 도 3a에 도시한 바와 같이, 하우징(41)의 내측면 하부에서 하우징(41)의 바닥면으로 절곡된 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c)의 제1접속단 자(53)들은 대응하는 기판(10)의 기판 단자패드(11a)상에 형성된 제1 ACF 패치(13)의 제2부분(13b)와 접촉하여 제1 ACF 패치(13)의 제2부분(13b)을 가압한다. 그 결과, 입력, 출력 및 접지도선(51a, 51b, 51c)의 제1접속단자(53)들은 제1 ACF 패치(13)의 제2부분(13b)을 통해 기판(10)의 기판 단자패드(11a)와 전기적으로 연결된다. 또, 하우징(41)의 바닥면은 제1 ACF 패치(13)의 제3부분(13c)을 가압하지 않고 제1 ACF 패치(13)의 제3부분(13c)과 접합되어 밀봉된다. 그 결과, 이미지센서 모듈(1)의 제조는 완료된다.
이상에서, 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지센서 모듈을 도시하는 단면도,
도 2는 도 1에 도시한 이미지센서 모듈의 평면도,
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시한 이미지센서 모듈의 도선부의 입력도선의 제1 및 제2 접속단자를 각각 확대하여 예시하는 부분 단면도,
도 4a 내지 도 4c는 도 1에 도시한 이미지센서 모듈의 제조방법을 예시하는 단면도,
도 5a 내지 도 5c는 도 1에 도시한 이미지센서 모듈의 도선부의 입력도선의 제2 접속단자가 제2 렌즈의 측면을 통과하는 동작을 예시한 부분 단면도, 및
도 6a 내지 도 6c는 도 1에 도시한 이미지센서 모듈의 도선부의 입력, 출력 및 접지도선의 제2 접속단자와 전기소자의 입력, 출력 및 접지 단자패드 사이의 결합관계를 예시하기 위해 도 1의 선 VI-VI 따라 도시한 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 이미지센서 모듈 10: 기판
11a, 21a, 29a, 29b, 29c: 단자패드 13, 37: ACF 패치
20: 센서칩/렌즈 구조물 21: 센서칩
22: 렌즈부 25, 34: 렌즈
29: 전기소자 40: 센싱구조물
41: 하우징 50: 도전부

Claims (19)

  1. 센서칩;
    상기 센서칩상에 설치된 적어도 하나의 렌즈;
    상기 렌즈에 대해 설치되고, 상기 렌즈의 광학특성을 조정하는 적어도 하나의 전기소자;
    상기 센서칩, 상기 렌즈, 및 상기 전기소자를 수용하여 밀폐하고, 상기 렌즈를 외부에 노출하는 개구를 구비하는 하우징; 및
    상기 하우징의 내측면에 세로로 설치되고, 상기 전기소자의 단자패드를 외부 전자장치와 전기적으로 연결하도록 상기 하우징 외부에 노출된 제1 접속단자와 상기 전기소자의 상기 단자패드에 연결된 제2 접속단자를 갖는 적어도 하나의 도선을 구비하는 도선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 접속단자는 상기 하우징의 상기 내측면 하부에서 상기 하우징의 바닥면으로 절곡되어 외부에 노출되고, 상기 제2 접속단자는 상기 전기소자의 상기 단자패드와 탄성적으로 접촉 연결되도록 상기 하우징의 상기 내측면에서 상기 전기소자의 상기 단자패드쪽으로 돌출되고 탄성적으로 수축가능한 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 도선은 긴 판형 스프링(plate spring)을 포함하는 것 을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 접속단자는 상하로 경사진 삼각형 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제2접속단자에 대응하는 상기 전기소자의 상기 단자패드에는 상기 제2접속단자에 의해 접촉 가압될 때 상기 제2접속단자와 상기 전기소자의 상기 단자패드 사이를 전기적으로 연결하는 이방성 도전필름(anisotropic conducting film; ACF) 패치가 배치된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 센서칩, 상기 렌즈, 및 상기 전기소자는 사각형 형태로 형성되고, 상기 하우징은 사각형 통 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 센서칩의 단자패드와 상기 도선의 상기 제1 접속단자를 상기 외부 전자장치에 연결하는 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 접속단자에 대응하는 상기 기판의 단자패드에는 상기 제1 접속단자에 의해 접촉 가압될 때 상기 제1접속단자와 상기 기판의 상기 단자패드 사이를 전기적으로 연결하는 ACF 패치가 배치된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 센서칩의 상기 단자패드에 대응하는 상기 기판의 단자패드에는 상기 센서칩의 상기 단자패드에 의해 가압 접촉될 때 상기 센서칩의 상기 단자패드와 상기 기판의 상기 단자패드 사이를 전기적으로 연결하는 ACF 패치가 배치된 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 외부 전자장치와 전기적 및 기계적으로 연결된 프렉시블 PCB, 및 상기 외부 전자장치와 표면실장기술(surface moubting techonology: SMT)로 접합된 PCB 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 센서칩은 CMOS 이미지 센서칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 렌즈는 각각 글래스로 형성된 구면렌즈로 형성된 적어도 두 개의 렌즈, 및 각각 글래스판의 상면과 하면 중앙에 볼록 또는 오목 폴리머렌즈를 접합한 비구면렌즈로 형성된 적어도 두 개의 렌즈 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전기소자는 전기적 신호에 의해 자동 포커싱기능, 줌기능, 광학 손떨림 방지(optical image stabilizer: OIS) 기능, 기계적 셔터(mechanical suutter) 기능을 수행하는 카메라 시스템용 전기소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈.
  14. 기판에 센서칩, 적어도 하나의 렌즈, 및 적어도 하나의 전기소자를 포함하는 센서칩/렌즈구조물을 부착하는 단계; 및
    하우징의 내측면에 형성된 도선부가 상기 전기소자의 단자패드에 연결되도록 상기 센서칩/렌즈구조물을 상기 하우징 내부에 내장함과 함께 상기 하우징을 상기 기판에 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기판에 상기 센서칩/렌즈구조물을 부착하는 단계는,
    상기 기판상에 제1 ACF 패치를 형성하는 단계; 및
    상기 센서칩/렌즈구조물의 상기 센서칩의 단자패드를 상기 기판의 단자패드 위에 형성된 상기 제1 ACF 패치의 제1부분상에 가압 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 하우징을 상기 기판에 접합하는 단계는,
    상기 하우징을 상기 센서칩/렌즈구조물과 정렬하여 상기 센서칩/렌즈구조물 위에 배치하는 단계;
    상기 센서칩/렌즈구조물이 상기 하우징 내부에 내장되도록 상기 하우징을 아래로 가압하는 단계;
    상기 하우징의 내측면 하부에서 상기 하우징의 바닥면으로 절곡된 상기 도선부의 복수 개의 도선의 제1접속단자들을 대응하는 상기 기판의 단자패드와 연결하는 단계; 및
    상기 하우징의 상기 내측면에서 상기 전기소자의 상기 단자패드쪽으로 돌출된 상기 도선부의 상기 복수 개의 도선의 제2접속단자들을 대응하는 상기 전기소자의 상기 단자패드와 탄성적으로 접촉 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복수 개의 도선의 상기 제1접속단자들을 상기 대응하는 기판의 단자패드와 연결하는 단계는 상기 제1접속단자들을 상기 대응하는 기판의 단자패드상에 형성된 상기 제1 ACF 패치의 제2부분상에 가압 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수 개의 도선의 상기 제2접속단자들을 상기 대응하는 전기소자의 단자패드와 탄성적으로 접촉 연결하는 단계는 상기 제2접속단자들을 상기 대응하는 전기소자의 단자패드상에 형성된 제2 ACF 패치상에 가압 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈의 제조방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 하우징을 상기 기판에 접합하는 단계는, 상기 하우징의 바닥면을 상기 제1 ACF 패치의 제3부분과 접합하여 밀봉하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 모듈의 제조방법.
KR1020070139234A 2007-12-27 2007-12-27 전기소자를 구비한 이미지센서 모듈 및 그 제조방법 KR101353934B1 (ko)

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