KR20100074894A - 카메라 모듈 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카메라 모듈의 제작을 위한 패키징 공정 시간을 단축함으로써 이물 불량의 발생을 제거하고 제품의 신뢰성을 향상시키며, 골드 와이어의 사용을 배제함으로써 패키지의 소형화 및 제조원가를 절감할 수 있는 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.
카메라 모듈, 이미지 센서, 스크린 프린트, 인쇄회로기판

Description

카메라 모듈 패키지{Camera Module Package}
본 발명은 카메라 모듈 패키지에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 스크린 프린트 방식을 통해 이미지 센서와 기판을 연결함으로써 패키징 공정 시간을 단축할 수 있는 카메라 모듈 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 전자기기나 휴대폰, PDA 등과 같은 개인휴대단말기에는 메인 기능 이외에 부가적인 기능들이 추가되는데, 요즘에 많은 전자기기에서는 카메라 기능이 추가되어 소비자들에게 인기를 얻고 있다.
이제는 기본적인 사양이 된 이러한 카메라 모듈은 휴대용 통신기기의 발전과 맞물려 날로 발전하고 있으며, 시장의 요구 또한 점차 높아져 점점 다양한 기능의 카메라 모듈을 요구하고 있다.
한편, 시장의 확대에 의해 많은 업체들이 카메라 모듈을 생산함에 따라 가격 경쟁력이 날로 심화되고 있으며, 따라서 제조공정비 및 수율로 인한 loss율에 대한 최적화가 각 업체들의 가격 경쟁력을 좌우한다고 해도 과언이 아니다.
일반적으로 카메라 모듈의 경우 COB(Chip On Board) 패키징 방식을 통해 카 메라 모듈의 중추적 역할을 담당하는 이미지 센서와 회로부분을 전기 도통이 가능한 와이어(통상 골드 와이어)을 사용하여 전기적으로 연결한다.
그러나, 이러한 COB 패키징 방식은 이미지 센서를 정해진 위치에 배치시킨 후 각 단자와 단자간을 하나씩 차례로 연결해야 하는 번거로움이 있다.
장비의 발달로 접촉단자간의 연결 시간이 단축되고는 있지만 고화소, 고사양의 센서로 갈수록 연결해야 하는 단자들의 개수가 많아지면서 공정시간을 단축하는데 한계가 있다.
또한, COB 패키징을 진행하기 위해서 회로물을 하나의 어레이로 묶어 진행하는데, 이때 와이어 본딩 작업을 실시하는 시간이 길어지면서 카메라 모듈의 수율에 가장 큰 영향을 미치는 이물 불량이 증가할 가능성이 많아진다.
이미지 센서가 외부에 노출되는 시간이 길어질수록 이물 불량이 발생할 가능성은 높아지며, 따라서 노출 시간을 줄이는 것은 수율 관리를 위해 매우 중요한 사안이다.
특히, 초저가형 카메라 모듈에 대한 수요의 증가와 함께, 이에 대한 시장이 성숙기에 진입함에 따라서 제조원가를 보다 절감할 필요가 있으며, 현재의 패키징 공정을 최대한 신속하게 진행할 필요성이 대두된다.
따라서, 패키징 공정을 고려하여 카메라 모듈의 구조를 보다 단순화함은 물론 카메라 모듈의 사이즈를 소형화할 수 있으며, 제조원가를 절감할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 카메라 모듈의 제작을 위한 패키징 공정 시간을 단축함으로써 이물 불량의 발생을 제거하고 제품의 신뢰성을 향상시키며, 골드 와이어의 사용을 배제함으로써 패키지의 소형화 및 제조원가를 절감할 수 있는 카메라 모듈 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 패키지는 상부면에 개구부를 구비하는 하우징; 상기 개구부를 통해 상기 하우징과 결합하며, 적어도 하나 이상의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴; 상기 렌즈를 통해 입사되는 빛을 전기적 신호로 변환하는 이미지 결상영역과 센서 접촉단자를 구비하는 이미지 센서; 상기 이미지 센서를 수용하도록 내부로 함몰형성된 캐비티와 외부 접촉단자를 구비하는 기판; 및 상기 센서 접촉단자와 외부 접촉단자를 전기적으로 연결하는 연결부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 캐비티는 상기 이미지 센서의 두께와 실질적으로 동일한 크기의 깊이를 가질 수 있다.
또한, 상기 캐비티는 상기 이미지 센서의 외주면과의 사이에 간격을 이루는 틈이 형성되도록 상기 이미지 센서의 크기보다 큰 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 연결부는 상기 센서 접촉단자와 외부 접촉단자를 일체로 덮어 전기적으로 연결되도록 스크린 프린트 방식에 의해 구비될 수 있다.
또한, 상기 연결부는 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 캐비티 내에 수용되는 이미지 센서가 고정되도록 상기 이미지 센서와 캐비티 사이에 구비되는 접착제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착제는 상기 이미지 센서의 외주면을 따라서 측면으로 구비되어 상기 이미지 센서를 캐비티 내에 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 접착제는 그 상단면이 상기 이미지 센서 및 기판의 각각의 상단면과 실질적으로 동일한 수평면상에 놓일 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서의 결상영역을 외부 이물로부터 보호하도록 상기 이미지 센서상에 구비되는 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지는 카메라 모듈을 제작하는데 있어서 패키징 공정 시간을 단축함으로써 이물 불량의 발생을 제거하고 제품의 신뢰성이 향상되며, 골드 와이어의 상용을 배제함으로써 패키지의 소형화 및 제조원가를 절감하는 것이 가능하다.
아울러, 복수개의 이미지 센서를 일괄하여 연결함으로써 생산성이 향상되는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 카메라 모듈 패키지의 실시예에 관한 구체적인 사항을 도면 을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 패키지는 하우징(10), 렌즈 배럴(20), 이미지 센서(30), 기판(40), 연결단자(50)를 포함하여 구성된다.
상기 하우징(10)은 플라스틱 사출물로서 상부면 중심부에 소정 크기의 개구부를 구비하여 상기 렌즈 배럴(20)이 결합될 수 있도록 하며, 상기 렌즈 배럴(20)을 내부에 수용하도록 내부공간이 형성된다.
상기 하우징(10)의 하단부는 상기 이미지 센서를 구비하는 상기 기판(40)과 결합하여 지지되며, 상기 이미지 센서와 연결단자를 외부 환경으로부터 보호하도록 밀봉한다.
상기 렌즈 배럴(20)은 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈(L)를 수용하며, 상부면 중앙에 입사공(21)이 관통형성되어 빛이 통과할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 렌즈 배럴(20)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있어 상기 하우징(10)의 개구부를 통해 상기 하우징(10)과 나사결합을 이루며, 좌우 회전을 통해 설계된 초점거리에 위치하도록 높이를 조정한다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는 나사산을 형성하여 나사결합을 이루는 것으로 도시하나 이에 한정하는 것은 아니며, 나사산 없이 억지끼움 방식을 통해 결합을 이루는 것 또한 가능하다.
또한, 상기 렌즈 배럴(20) 내에 수용되어 적층되는 상기 렌즈(L) 사이에는 적외선 영역의 빛을 차단하기 위한 IR 필터(22)를 더 구비할 수 있다.
상기 이미지 센서(30)는 상기 기판(40)의 내부에 삽입된 구조로 구비된다.
도 2 내지 도 6을 참조하여 상기 이미지 센서와 기판의 구조에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈 패키지에서 이미지 센서와 기판을 확대도시하는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 이미지 센서가 기판의 캐비티 내에 결합된 상태를 확대도시하는 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 이미지 센서와 기판이 연결부를 통해 연결된 상태를 확대도시하는 단면도이다.
그리고, 도 5는 도 4에 도시된 이미지 센서가 기판상에 복수개 구비된 상태를 개략적으로 도시하는 평면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 이미지 센서 상에 필터가 구비된 상태를 확대도시하는 단면도이다.
상기 이미지 센서(30)는 상기 렌즈(L)를 통해 입사되는 빛을 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 결상영역(31)과 상기 이미지 신호를 외부로 전송하기 위한 센서 접촉단자(32)를 구비한다.
이러한 이미지 센서(30)는 반도체 소자의 일종으로서, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 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, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
따라서, 상기 이미지 센서(30)에 의해 촬상된 피사체의 상은 전기적인 이미지 신호로 변환되어 데이터화 된 후 상기 센서 접촉단자(32)를 통해 외부에 구비되는 디스플레이수단(미도시)에 전송되어 촬상된 피사체의 이미지를 표시한다.
상기 기판(40)은 상기 이미지 센서(30)를 수용하도록 내부로 함몰형성된 캐비티(cavity)(41)와 상기 센서 접촉단자(32)와 접속되어 상기 이미지 신호를 디스플레이수단으로 전송하기위한 외부 접촉단자(42)를 구비한다.
상기 기판(40)은 내부회로를 구비하는 다층 인쇄회로기판 혹은 복수개의 세라믹 시트가 적층되어 이루어지는 세라믹 기판일 수 있다.
그리고, 상기 캐비티(41)는 단차구조를 가지며, 상기 기판(40)의 상부면을 소정 깊이로 식각하여 형성될 수 있다. 또한, 기판(40)의 제조시 상기 캐비티(41)에 해당하는 부분을 제외하고 적층하여 형성될 수도 있다.
도면에서와 같이, 상기 캐비티(41)는 상기 이미지 센서(30)의 두께와 실질적으로 동일한 크기의 깊이를 가지도록 한다.
따라서, 상기 캐비티(41) 내에 상기 이미지 센서(30)가 삽입되어 수용되는 경우 상기 기판(40)의 상부면과 상기 이미지 센서(30)의 상부면이 실질적으로 동일한 수평선상에 위치하게 되어 상기 기판(40)과 이미지 센서(30) 사이에 단차가 발생하지 않게 된다.
이는 종래의 이미지 센서가 기판의 상부면에 실장됨으로써 상기 이미지 센서의 두께만큼 단차가 발생하여 카메라 모듈 패키지의 전체 사이즈(특히 높이)가 증가하는 단점을 해결할 수 있으며, 보다 소형화가 가능하다는 효과를 가져온다.
그리고, 상기 캐비티(41)는 상기 이미지 센서(30)의 형상과 대응되는 형상으로 이루어지며, 상기 이미지 센서(30)의 외주면과의 사이에 간격을 이루는 틈(d)이 형성되도록 상기 이미지 센서(30)의 크기보다 큰 크기를 가지도록 한다.
따라서, 상기 이미지 센서(30)를 상기 캐비티(41) 내에 삽입하는 것이 용이하며, 상기 센서 접촉단자(32)와 외부 접촉단자(42)가 서로 대응하는 위치에 배치되도록 상기 캐비티(41) 내에서 상기 이미지 센서(30)의 센터조정이 용이하다는 효과를 가진다.
한편, 상기 캐비티(41) 내에 수용되어 위치조정된 상기 이미지 센서(30)를 고정시키기 위해서 상기 이미지 센서(30)와 캐비티(41) 사이에 형성되는 틈(d)에는 접착(50)제를 충진한다.
이때, 상기 접착제(50)는 상기 이미지 센서(30)의 외주면을 따라서 측면으로만 구비되어 상기 이미지 센서(30)를 캐비티(41) 내에 고정시키는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 접착제(50)는 그 상단면이 상기 이미지 센서(30) 및 기판(40)의 각각의 상단면과 실질적으로 동일한 수평면상에 놓이도록 충진된다.
상기 접착제(50)는 챔버 또는 리플로우 오븐에서 경화되는 열경화성 재질의 접착제인 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 이미지 센서(30)의 외주면과 캐비티(41)의 내주면 사이에 구비되는 접착제(50)를 통해 상기 이미지 센서(30)를 고정시키는 구조는 종래의 이미지 센서의 바닥면에 접착제가 구비되는 경우 접착제의 불균일한 분포에 의해 이미지 센서가 틸팅됨으로써 수평상태를 유지하지 못하여 이미지 왜곡현상이 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서(30)의 외주면을 따라서 구비되는 접착제(50)를 통해 외부에서 가해지는 충격을 완화하도록 함으로써 이미지 센서(30)를 보호할 수 있다는 장점도 가진다.
도 4에서와 같이 상기 연결단자(60)는 상기 기판(40)의 캐비티(41) 내에 수용되어 고정된 상기 이미지 센서(30)의 센서 접촉단자(32)와 상기 기판(40)의 외부 접촉단자(42)를 전기적으로 연결한다.
상기 연결단자(60)는 스크린 프린트 방식에 의해 구비되며, 상기 센서 접촉단자(32)와 외부 접촉단자(42)를 일체로 덮어 전기적으로 연결되도록 하는 구조를 가진다.
이는 도 5에서와 같이 복수개의 어레이(array)당 이미지 센서(30)의 개체수가 많은 경우에도 한번의 프린팅 공정을 통해 일괄하여 연결하는 것이 가능하며, 따라서 생산성이 향상됨은 물론 공정시간을 상당히 단축시키는 것이 가능하다.
또한, 종래의 와이어 본딩에서 사용되는 골드 와이어가 불필요하여 제조원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 골드 와이어가 차지하는 부피만큼 카메라 모듈 패키지의 크기가 줄어들어 보다 소형화를 이룰 수 있다는 장점도 가진다.
이와 같이 연결단자(60)를 스크린 프린트 방식으로 구비하는 것은 상기 기판(40)에 구비되는 캐비티(41)를 통해 상기 이미지 센서(30)와 기판(40) 사이에 단 차가 발생하지 않도록 함으로써 가능하다.
상기 연결단자(60)는 상기 센서 접촉단자(32)와 외부 접촉단자(42)의 전기 도통을 위해 도전성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 도 6에서와 같이 상기 이미지 센서(30)의 결상영역(31)을 외부 이물로부터 보호하도록 상기 이미지 센서(30)의 상부면에는 보호용 필터(70)가 더 구비된다.
상기 필터(70)는 글라스와 같이 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, IR 컷 필름을 일단면에 추가 도포하여 구비하거나 상기 필터(70) 자체가 IR 컷 필터로 구비될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈 패키지에서 이미지 센서와 기판을 확대도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 이미지 센서가 기판의 캐비티 내에 결합된 상태를 확대도시하는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 이미지 센서와 기판이 연결부를 통해 연결된 상태를 확대도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 이미지 센서가 기판상에 복수개 구비된 상태를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 이미지 센서 상에 필터가 구비된 상태를 확대도시하는 단면도이다.

Claims (9)

  1. 상부면에 개구부를 구비하는 하우징;
    상기 개구부를 통해 상기 하우징과 결합하며, 적어도 하나 이상의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴;
    상기 렌즈를 통해 입사되는 빛을 전기적 신호로 변환하는 이미지 결상영역과 센서 접촉단자를 구비하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서를 수용하도록 내부로 함몰형성된 캐비티와 외부 접촉단자를 구비하는 기판; 및
    상기 센서 접촉단자와 외부 접촉단자를 전기적으로 연결하는 연결부;
    를 포함하는 카메라 모듈 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 이미지 센서의 두께와 실질적으로 동일한 크기의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 이미지 센서의 외주면과의 사이에 간격을 이루는 틈이 형성되도록 상기 이미지 센서의 크기보다 큰 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 센서 접촉단자와 외부 접촉단자를 일체로 덮어 전기적으로 연결되도록 스크린 프린트 방식에 의해 구비되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 수용되는 이미지 센서가 고정되도록 상기 이미지 센서와 캐비티 사이에 구비되는 접착제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 이미지 센서의 외주면을 따라서 측면으로 구비되어 상기 이미지 센서를 캐비티 내에 고정시키는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 접착제는 그 상단면이 상기 이미지 센서 및 기판의 각각의 상단면과 실질적으로 동일한 수평면상에 놓이는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 결상영역을 외부 이물로부터 보호하도록 상기 이미지 센서상에 구비되는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 패키지.
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