KR20100026692A - 이물을 방지할 수 있는 카메라 모듈 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이물방지를 위한 카메라 모듈 제조방법에 관한 것으로, 마이크로렌즈가 구비된 이미지센서 칩을 포함하는 카메라모듈에 있어서, 이미지센서 칩의 웨이퍼 상태에서 상기 마이크로렌즈를 덮도록 보호막을 형성하는 단계; 상기 웨이퍼로부터 상기 개별 이미지센서 칩을 재단하는 웨이퍼 다이싱 단계; 회로기판에 상기 이미지센서 칩을 장착하는 다이 본딩 단계; 회로기판에 상기 이미지센서 칩을 와이어 본딩하는 와이어 본딩 단계; 상기 보호막을 제거하는 단계; 및 하우징 및 렌즈를 설치하는 하우징 및 렌즈 조립 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법에 관한 것이다.
카메라, 모듈, 이미지 센서, 마이크로 센서, 폴리머 재질, 코팅

Description

이물을 방지할 수 있는 카메라 모듈 제조방법{Camera module manufacturing method for preventing foreign substance}
본 발명은 카메라 모듈 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카메라 모듈 제작 공정 이전에 이미지 센서 마이크로렌즈부를 보호 코팅하여 공정 진행을 한 후, 최종기구물 접착공정 이전에 보호 코팅막을 제거하여 공정 중에 발생하는 이물을 획기적으로 방지하거나 줄이는 카메라 모듈 제조방법에 관한 것이다.
현재 카메라 모듈은 휴대폰, PDA, MP3, 자동차 및 내시경 등 많은 제품에 사용되고 있으며, 구성 요소와 패키지 방법 등에 따라서 여러가지 형태로 개발되고 있다. 현재 사용되는 카메라 모듈의 개발 동향은 고화소화, 다기능화, 소형화 및 슬림화, 저비용화의 추세이다.
여러가지 개발 동향 중에서 특히 카메라 모듈 제작의 저비용화가 가장 중요하게 인식되는데, 저비용화를 이루기 위해서는 불량률을 줄이는 것이 가장 중요한 관건이다. 불량률을 줄이기 위해서 제조공정 및 조립공정을 비롯한 모든 공정에서 많은 노력을 하고 있으나, 불량률의 가장 큰 요인은 공정 중에 발생하는 이물에 의한 것이다.
카메라 모듈이 점차 고화소화로 발전하면서 렌즈 픽셀 크기가 점점 더 작아짐에 따라, 현재 픽셀 크기가 약 2.2㎛에서 향후 2010년에는 약 1.1㎛ 내지 약 1.4㎛로 줄어들 전망이다. 이러한 크기가 되면 현재보다 더 작은 극미세 이물로 인한 제품 불량이 발생할 수도 있으므로 이물에 대한 대책이 시급한 상황이다.
현재 카메라 모듈은 많은 제품에서 사용되고 있으며 이물로 인한 제품불량 방지를 위한 카메라 모듈을 구현해야 하는 바, 이와 같은 종래의 카메라 모듈의 일례가 도 5에 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 COB 카메라 모듈은 하우징(10), 렌즈(20), IR 필터(30), 이미지센서 칩(40), PCB 기판(50), FPCB 기판(60) 등으로 구성된다.
하우징(10)은 전체적으로 장방향 박스모양으로써 내부에 카메라 모듈 장치의 부품을 수용하도록 분리가능하게 결합되며, 렌즈(20), IR 필터(30) 및 이미지센서 칩(40)을 포함하게 형성된다.
렌즈(20)는 하우징(10)의 내부에 지지되며 미도시한 구동수단에 의해 하우징(10)의 내부에서 선형 운동하며 줌 인/아웃 기능을 수행한다.
IR 필터(30)는 적외선 차단 필터로써, 카메라의 감광센서는 사람의 눈보다 넓은 영역의 파장을 볼수 있는데 가시광선 영역만을 통과하고 적외선을 차단하기 위해서 필요하다. IR 필터(30)는 하우징(20)의 내부에 포함되어 렌즈 앞부분에 장착된다.
이미지센서 칩(40)은 PCB 기판(50)에 장착된 후 PCB 기판(50)에 와이어 본딩됨으로써 전기적으로 연결되며, 렌즈(20)를 통해 전달된 외부 영상 이미지를 전기 신호로 전환한다.
PCB 기판(50)은 인쇄회로 도체를 형성시킨 기판으로써, 이미지센서 칩(40)의 아래에 배치되고 카메라 모듈 전제품을 포함하는 하우징(20)의 아랫부에 장착된다.
FPCB 기판(60)은 전자제품이 소형화 및 경량화가 되면서 개발된 전자부품으로써 작업성이 뛰어나고 내열성, 내곡성 및 내약품성이 강하며, 열에 강하므로 모든 전자제품의 핵심부품이다. FPCB 기판(60)은 PCB 기판(50)의 아래에 장착되며 전체 부품의 최하단부에 위치한다.
상기와 같은 구성의 카메라 모듈에서, 이미지센서 칩(40)은, 실리콘(77), 마이크로렌즈(70) 및 본딩 패드(75)로 이루어지며, 이는 도 6에 개략적으로 도시된 다.
도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 이미지센서 칩(40)의 구조는 마이크로렌즈(70)와 본딩 패드(75)가 실리콘(77) 상부에 장착되어 있는 형상이다. 종래의 이미지 센서의 회로면상에는 이미지를 수광하는 마이크로렌즈(70)가 어레이 배열된다.
그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 종래 기술의 카메라 모듈의 제조공정 시, 마이크로렌즈는 이물질에 의해 오염될 수 있으며, 이물질에 의해 마이크로렌즈가 오염되면 픽셀 일부를 가리게 되고 이로 인해 화상에서는 흑점이라는 불량으로 발생하게 된다. 이물질은 대체로 아주 미세하므로 제거하기가 매우 어려우며 이는 카메라 제품 전체 성능의 저하로 이어진다.
또한 점차 카메라 렌즈가 소형화됨에 따라 렌즈 픽셀의 크기도 줄어들며 마이크로렌즈에 끼게 되는 이물의 크기도 작아지고 이물의 완전한 제거가 더욱 어려워질 것이라는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 카메라 모듈 패키지공정 전단계인 웨이퍼(Wafer) 상태에서 마이크로렌즈부에 폴리머(Polymer) 재질의 보호층을 코팅함으로써, 여러 공정에서 발생하는 이물질에 의해 마이크로렌즈가 오염되는 것을 방지함과 동시에 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 이물방지 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면 마이크로렌즈가 구비된 이미지센서 칩을 포함하는 카메라모듈에 있어서, 이미지센서 칩의 웨이퍼 상태에서 상기 마이크로렌즈를 덮도록 보호막을 형성하는 단계; 상기 웨이퍼로부터 상기 개별 이미지센서 칩을 재단하는 웨이퍼 다이싱 단계; 회로기판에 상기 이미지센서 칩을 장착하는 다이 본딩 단계; 상기 회로기판에 상기 이미지센서 칩을 와이어 본딩하는 와이어 본딩 단계; 상기 보호막을 제거하는 단계; 및 하우징 및 렌즈를 설치하는 하우징 및 렌즈 조립 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법을 제공한다.
또한, 보호막은 폴리머 재질로 형성되며, 이미지센서 칩의 웨이퍼 상태에서 상기 마이크로렌즈를 덮도록 보호막을 형성하는 단계는, 상기 마이크로렌즈가 노출되도록 상기 이미지센서 칩의 상면을 마스크로 덮은 후 상기 마이크로렌즈의 상부 에만 액상의 폴리머를 분사하여 스프레이 코팅함으로서 보호막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예로써, 이미지센서 칩의 웨이퍼 상태에서 상기 마이크로렌즈를 덮도록 보호막을 형성하는 단계는 마이크로렌즈가 노출되도록 상기 이미지센서 칩의 상면을 마스크로 덮은 후 상기 마스크의 상면에 액상의 폴리머를 도포하여 상기 마이크로렌즈의 상부에만 선택적으로 프린팅함으로써 상기 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법을 제공한다.
다른 실시예로써, 이미지센서 칩의 웨이퍼 상태에서 상기 마이크로렌즈를 덮도록 보호막을 형성하는 단계는 이미지센서 칩의 상면 전체에 액상의 폴리머를 도포한 후 상기 폴리머의 상부를 마스크로 덮어 상기 마이크로렌즈 상부쪽의 폴리머만을 선택적으로 자외선 경화함으로써 상기 보호막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
회로기판에 상기 이미지센서 칩을 와이어 본딩하는 와이어 본딩 단계에서 상기 폴리머 재질로 된 보호막은 디. 아이. 워터(DIWater)로 제거가능하거나 화학 용매로 제거가능한 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 패키지 공정 전단계에서 이미지센서 칩의 마이크로렌즈에 폴리머 재질의 보호막을 형성함으로써, 이미지센서 칩의 다이싱 공정 및 와이어 본딩 공정 등에서 발생하는 이물질이 마이크로렌즈에 안착되는 것을 방지할 수 있으 며, 이미지센서 칩을 밀봉하는 하우징 및 렌즈 부착공정 전에 보호막을 제거하여 보호막에 안착된 이물질을 제거함으로써 이물질로부터 오염이 방지될 수 있는 이물방지 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
즉, 점차 소형화되는 카메라 모듈 렌즈에 부착되는 미세한 이물을 효과적으로 완전히 제거함으로써 이물이 부착되면서 발생하는 카메라 제품의 불량률을 현저히 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이물방지 카메라 모듈 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이물방지 카메라모듈 제조방법은, 이미지센서 칩의 웨이퍼 상태에서 마이크로렌즈에 보호막을 코팅하는 단계(S110), 웨이퍼 다이싱 단계(S120), 다이 본딩 단계(S130), 와이어 본딩 단계(S140), 보호막(130) 제거 단계(S150), 하우징 및 렌즈 조립 단계(S160)를 포함한다.
마이크로렌즈에 보호막은 형성하는 단계(S110)는 본 발명의 특징을 나타내는 것으로, 이미지센서 칩의 웨이퍼를 재단하는 다이싱 단계(S120)에서 발생하는 이물질이 마이크로렌즈에 부착되는 것을 방지할 수 있게 하며, 이와 같은 보호막을 형 성하는 방식은 아래에서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
웨이퍼 다이싱 단계(S120)는 웨이퍼에서 개별 이미지센서 칩(100)을 재단하는 것으로, 다이싱 공정 중에 이물질이 발생하더라도 마이크로렌즈(120)의 위에 덮여진 보호막(130)에 의해 마이크로렌즈(120)의 오염이 방지될 수 있다.
다이 본딩 단계(S130)는 개별 이미지센서 칩(100)을 회로기판에 안착시키는 공정으로 회로기판에 형성된 회로패턴에 이미지센서 칩(100)을 전기적으로 연결한다.
와이어 본딩 단계(S140)는 이미지센서 칩(100)의 본딩 패드(140)를 회로기판에 전기적으로 연결하기 위하여 와이어 본딩하는 것으로, 와이어 본딩 중에 이물질이 발생하더라도 보호막(130)에 의해 마이크로렌즈(120)의 오염이 방지될 수 있다.
보호막(130) 제거 단계(S150)는 이미지센서 칩(100)으로부터 보호막(130)을 제거하는 단계로서, 보호막(130)을 제거하는 방식은 아래에서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
하우징 및 렌즈 조립 단계(S160)는 이미지센서 칩(100)이 실장된 회로기판에 이를 보호하기 위한 하우징 및 이미지센서 칩(100)으로 영상 이미지를 전달하는 렌즈를 조립하는 단계이다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 이미지센서 칩(100)은 실리콘(110), 마이크로렌즈(120) 및 본딩 패드(140)로 이루어지며, 실리콘(110)의 중앙 상면에 마이크로렌즈(120)가 구비되고 마이크로렌즈(120)의 주변에 와이어 본딩을 위한 본딩 패드(140)가 구비된다. 또한 마이크로렌즈(120)의 상부를 덮어 마이크로렌즈(120)에 이물질의 안착을 방지하기 위한 보호막(130)이 더 구비된다.
이와 같은 보호막(130)을 형성하기 위한 방식으로는, 웨이퍼 상태에서 마스크(Mask)를 이용하여 폴리머(Polymer) 재질을 이미지 센서 위의 마이크로렌즈부에 스프레이(Spray) 코팅하는 방법; 마이크로렌즈부에 필요한 부분만 선택적으로 프린팅(Printing) 코팅하는 방법; 포토 폴리머(Photo Polymer) 재질을 사용하는 포토리쏘그래피(Photolithography) 기술을 이용하여 코팅하는 방법이 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 보호막(130)은 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있다. 스프레이 코팅은 마이크로렌즈(120)를 제외한 실리콘(110)의 상면을 마스크(150)로 덮은 후, 마이크로렌즈(120)의 상부에 액상의 폴리머를 분사하고, 이를 경화함으로써 폴리머 재질의 보호막(130)을 형성한다. 이때, 액상의 폴리머를 경화하기 위하여 자외선 또는 열에 노출시키며, 폴리머가 경화된 후 마스크(150)를 제거함으로써, 마이크로렌즈(120)에만 보호막(130)이 형성될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 보호막(130)은 프린팅(Printing) 기술을 이용한 코팅에 의해 형성될 수 있다. 프린팅 기술은 스프레이 코팅과 유사하게 마스크(150)를 이용하는 방식으로서, 마이크로렌즈(120)를 제외한 실리콘(110)의 상면을 마스크(150)로 덮은 후, 필요한 부분만 선택적으로 프린팅한다. 즉 마이크로렌 즈(120)에 보호막(130)을 형성하도록 폴리머 재질을 프린팅 한 후, 이를 자외선이나 열을 이용하여 경화함으로써 폴리머 재질의 보호막(130)을 마이크로렌즈(120)에 형성할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 보호막(130)은 포토리쏘그래피(Photolithography) 기술을 이용한 코팅에 의해 형성될 수 있다. 이는 포토 폴리머(Photo Polymer) 재질을 이용하는 방법으로써, 이미지센서 칩(100)의 상면 전체에 포토 폴리머 재질(130)로 코팅한 후, 그 위에 마스크(150)를 덮어 마이크로렌즈(120)의 상부만을 선택적으로 자외선 경화한다. 그 후 마스크(150)에 의해 덮여져 경화되지 않은 포토 폴리머 재질(130)을 부분적으로 현상함으로써, 마이크로렌즈(120)를 보호하는 보호막(130)을 형성할 수 있다.
한편, 상기와 같은 방식으로 마이크로렌즈(120)를 덮도록 형성된 보호막(130)은 하우징 및 렌즈 조립 단계(S160) 이전에 제거되어야 하며, 이와 같은 폴리머 재질의 보호막(130)은 디.아이.워터(D.I Water) 등의 화학 용매에 의해 제거될 수 있는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 이물방지 카메라 모듈 제조방법에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변경실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
도 1는 본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지 공정단계를 나타낸 도면이다.
도 2은 본 발명에 따른 스프레이 코팅방법을 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명에 따른 프린팅 코팅방법을 나타낸 도면이다.
도 4은 본 발명에 따른 포토리쏘그래피 코팅방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 종래 기술에 따른 카메라 모듈구조를 나타낸 도면이다.
도 6는 종래 기술에 따른 이미지센서 칩을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: 이미지센서 칩 110: 실리콘
120: 마이크로렌즈 130: 보호막
140: 본딩 패드 150: 마스크
S110: 마이크로렌즈에 보호막을 코팅하는 단계
S120: 웨이퍼 다이싱 단계
S130: 다이 본딩 단계
S140: 와이어 본딩 단계
S150: 보호막(130) 제거 단계
S160: 하우징 및 렌즈 조립 단계

Claims (7)

  1. 마이크로렌즈가 구비된 이미지센서 칩을 포함하는 카메라모듈에 있어서,
    (a) 상기 이미지센서 칩의 웨이퍼 상태에서 상기 마이크로렌즈를 덮도록 보호막(130)을 형성하는 단계;
    (b) 상기 웨이퍼로부터 상기 개별 이미지센서 칩을 재단하는 웨이퍼 다이싱 단계;
    (c) 회로기판에 상기 이미지센서 칩을 장착하는 다이 본딩 단계;
    (d) 상기 회로기판에 상기 이미지센서 칩을 와이어 본딩하는 와이어 본딩 단계;
    (e) 상기 보호막을 제거하는 단계; 및
    (f) 하우징 및 렌즈를 설치하는 하우징 및 렌즈 조립 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호막은 폴리머 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    상기 마이크로렌즈가 노출되도록 상기 이미지센서 칩의 상면을 마스크로 덮은 후 상기 마이크로렌즈의 상부에만 액상의 폴리머를 분사하여 스프레이 코팅함으로서 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    상기 마이크로렌즈가 노출되도록 상기 이미지센서 칩의 상면을 마스크로 덮은 후 상기 마스크의 상면에 액상의 폴리머를 도포하여 상기 마이크로렌즈의 상부에만 선택적으로 프린팅함으로서 상기 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    상기 이미지센서 칩의 상면 전체에 액상의 폴리머를 도포한 후 상기 폴리머의 상부를 마스크로 덮어 상기 마이크로렌즈 상부쪽의 폴리머만을 선택적으로 자외선 경화함으로써 상기 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모 듈 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d)단계에서 상기 폴리머 재질로 된 보호막은 디. 아이. 워터(DIWater)로 제거가능한 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d)단계에서 상기 폴리머 재질로 된 보호막은 화학 용매로 제거가능한 것을 특징으로 하는 이물방지 카메라 모듈 제조방법.
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