KR20110067544A - 카메라 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

카메라 모듈 및 그 제조 방법

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Abstract

본 발명은 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명은 복수의 렌즈, 상기 복수의 렌즈 하부에 배열되는 기판, 상기 기판의 상면에 형성되어 적외선을 차단하는 적외선 차단제, 상기 기판의 하면에 위치하여 상기 복수의 렌즈를 통해 입사되는 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈, 유리 기판, IR, AR, 이미지 센서

Description

카메라 모듈 및 그 제조 방법{Camera module and manufacturing method thereof}
본 발명은 휴대용 단말기 등에 장착되는 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래 노트형 퍼스널 컴퓨터, 카메라 폰, PDA, 스마트, 토이(toy)등의 다종다양한 멀티미디어 분야, 나아가서는 감시 카메라나 비디오 테이크 레코더의 정보단말 등의 화상입력기기용으로 소형의 카메라 모듈의 수요가 높아지고 있다.
특히, 모바일 폰은 디자인이 매출에 막대한 영향을 주는 요소이고 이로 인해 작은 사이즈의 카메라 모듈을 요구하고 있다.
상기 카메라 모듈은 CCD나 CMOS의 이미지 센서 칩을 이용하여 제조하며, 이미지 센서 칩에 렌즈를 통하여 사물을 집광하여, 광 신호를 전기 신호로 변환하여 LCD 디스플레이 장치 등의 디스플레이 매체에 사물에 표시될 수 있도록 영상을 전달한다.
일반적으로 카메라 모듈의 높이 부분은 렌즈 높이(TTL, Through The Lens), 이미지 센서 높이 및 인쇄회로기판의 두께의 합이 된다. 렌즈의 TTL이 높을수록 카메라의 해상도가 좋아지므로, 카메라 모듈의 소형화 및 고성능화를 위해서는 일정 카메라 모듈 높이에서 렌즈의 TTL이 충분히 확보되어야 한다.
그러나, 종래 카메라 모듈에서는 이미지 센서가 인쇄회로기판(PCB, Print Circuit Board)의 상면에 부착되어 있어서, 카메라 모듈의 소형화 및 고성능화를 구현하는데 어려움이 있다.
본 발명은 소형화 및 고성능화가 가능한 카메라 모듈 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 복수의 렌즈, 상기 복수의 렌즈 하부에 배열되는 기판, 상기 기판의 상면에 형성되어 적외선을 차단하는 적외선 차단제, 상기 기판의 하면에 위치하여 상기 복수의 렌즈를 통해 입사되는 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 입사되는 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 이미지 센서의 상부에 위치하는 기판의 상면에 적외선을 차단하는 적외선 차단제를 코팅하는 단계, 상기 적외선 차단제 위에 금속 성분을 이용하여 제1 회로 패턴을 형성하는 단계, 상기 기판의 하면과 상면을 관통하는 비아 홀을 형성하는 단계, 상기 비아 홀을 통해 상기 이미지 센서의 상면이 상기 기판의 상면과 전기적으로 연결되도록 상기 이미지 센서를 상기 기판의 하면에 부착시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에서는 기판의 상면에 적외선 차단제를 코팅함으로써, 종 래에 비해 별도의 IR 필터가 필요 없으며, 하나의 기판이 IR 필터와 인쇄회로기판의 역할을 동시에 수행할 수 함으로써, 카메라 모듈의 단가를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 솔더 볼이 형성된 높이로 인해 형성되는 공간에 이미지 센서를 수용함으로써, 종래에 비해 이미지 센서를 위한 카메라 모듈의 두께를 할당할 필요가 없어 이미지 센서에 할당되는 두께만큼 카메라 모듈의 두께가 감소하여, 카메라 모듈의 소형화, 고성능화를 구현할 수 있다.
더하여, 본 발명의 실시 예에서는 본딩에 의해 이미지 센서와 기판을 전기적으로 연결함으로써, 다이 본딩(die bonding) 및 와이어 본딩(wire bonding)과 같은 별도의 공정을 수행하지 않아 제조 시간을 단축하고 공정 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용 된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은 렌즈 배럴(10), 홀더(20), 기판(30), 이미지 센서(40)를 포함한다.
렌즈 배럴(10)은 복수의 렌즈(1)를 고정, 보호하는 수단으로, 렌즈 배럴(10)의 내측에는 피사체의 광 이미지를 입사할 수 있는 복수의 렌즈(1)가 포함되어 있다.
홀더(20)는 렌즈 배럴(10)의 외측 둘레면에 내주면을 마주하고 있으며, 기판(30)과 이미지 센서(40)를 보호하는 케이스이기도 하다.
기판(30)은 유리(Glass) 기판으로, 기판(30)의 상면에는 적외선을 차단할 수 있는 IR(iridium) 성분의 적외선 차단제(31)가 코팅되어 있으며, 기판(30)의 하면에는 기판(30)을 통해 입사되는 광 이미지가 반사되는 것을 방지하기 위한 AR(argon) 성분의 반사 방지제(32)가 코팅되어 있다.
이때, 적외선 차단제(31) 및 반사 방지제(32)는 기판(30)에 회로 패턴(33)을 형성하는 과정에서 에칭 용액에 의해 손상되지 않을 정도로 충분히 두껍게 형성한다.
본 발명에서는 기판(30)의 상면에 적외선 차단제(31)를 코팅함으로써, 종래에 비해 별도의 IR 필터가 필요 없으며 하나의 기판(30)이 IR 필터와 인쇄회로기판의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 이로 인해, 카메라 모듈의 단가를 낮출 수 있다.
기판(30)의 상면과 하면에는 적용되는 기기에 따라 다양한 회로 패턴(33)이 형성되어 있고, 상면의 회로 패턴과 하면의 회로 패턴을 전기적으로 연결하기 위해서 기판(30)에는 기판(30)의 상면과 하면을 관통하는 복수의 비아 홀(via hole)(34)이 형성되어 있다.
회로 패턴(33)은 구리(Cu)와 같은 금속 성분을 기판(30)의 상면 및 하면에 증착 또는 스퍼터링(sputtering)한 후에 에칭(Etching)을 통해 형성된다.
그리고, 기판(30)에는 상면과 하면을 전기적으로 연결할 수 있는 복수의 비아홀(34)이 형성되어 있으며, 기판(30)의 상면 일측에는 드라이버 IC(Integrated Circuit)와 같은 소자(50)들이 장착될 수 있다. 소자(50)는 능동 소자 및 수동 소자 중 어느 하나일 수 있다.
기판(30)의 하면 일측에는 솔더 볼(solder ball)(60)이 형성되어 있고, 솔더 볼(60)은 카메라 모듈의 외부와 전기적으로 연결되어 이미지 센서(40)에서 나오는 영상 신호를 다른 매체로 전송한다.
이미지 센서(40)는 기판(30)의 하면 중 솔더 볼(60)이 형성된 공간을 제외한 공간인 이미지 센서 수용부(70)에 수용되고, 기판(30)과는 플립 칩 본딩(flip chip bonding)에 의해 전기적으로 연결되게 된다. 이때, 이미지 센서 수용부(70)의 깊이는 솔더 볼(60)이 형성된 높이에 의해 변동될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 솔더 볼(60)이 형성된 높이로 인해 형성되는 공간에 이미지 센서(40)를 수용함으로써, 종래에 비해 이미지 센서(40)를 위한 카메라 모듈의 두께를 할당할 필요가 없다. 따라서, 이미지 센서(40)에 할당되는 두께만큼 카메라 모듈의 두께가 감소하여, 카메라 모듈의 소형화, 고성능화를 구현할 수 있 다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3a 내지 도 3i는 도 2의 순서도에 따른 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 우선 유리 재질의 기판(30)의 상면에는 IR 성분의 적외선 차단제(31)를 코팅하고, 기판(30)의 하면에는 AR 성분의 반사 방지제(32)를 코팅한다(S201). 이때, 적외선 차단제(31) 및 반사 방지제(32)는 기판(30)에 회로 패턴(33)을 형성하는 과정에서 에칭 용액에 의해 손상되지 않을 정도로 충분히 두껍게 형성한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 구리(Cu)와 같은 금속 성분(33-1)을 기판(30)의 상면과 하면에 증착 또는 스퍼터링(sputtering)한다(S202).
그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 원하는 회로 패턴(33)만이 남도록 에칭(Etching) 용액을 이용하여 금속 성분을 에칭한다(S203).
본 발명에서 에칭 용액은 금속 성분만을 에칭하는 용액으로, 적외선 차단제(31) 및 반사 방지제(32)를 에칭할 수 없는 용액이다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 기판(30)의 상면 회로 패턴(33)과 하면 회로 패턴(33)이 연결하기 위해서, 레이저 드릴(laser drill)을 이용하여 복수의 비아 홀(via hole)(34)을 형성한다(S204).
도 3e에 도시된 바와 같이, 구리(Cu)와 같은 금속 성분을 이용하여 비아 홀(34)을 무전해 도금한다(S205).
비아 홀(34)을 도금한 후에는 도 3f에 도시된 바와 같이, 회로 패턴(33)에 니켈(Ni)이나 금(Au)과 같은 금속 성분(35)을 도금한다(S206).
다음으로 도 3g에 도시된 바와 같이, 기판(30)의 하면에는 솔더 볼(solder ball)(60)을 범핑(bumping)한다(S207).
도 3h에 도시된 바와 같이, 기판(30)의 상면 중 회로 패턴(33)의 일측에는 표면실장기술(SMT: Surface Mount Technology)을 이용하여 드라이버 IC와 같은 소자(50)들을 장착한다(S208).
이어, 도 3i에 도시된 바와 같이, 기판(30)의 하면 중 솔더 볼(60)이 형성된 높이로 인해 형성된 이미지 센서 수용부(70)에 이미지 센서(40)가 수용되고, 이미지 센서(40)는 플립 칩 본딩(flip chip bonding)에 의해 기판(30)과 전기적으로 연결된다(S209).
플립 칩 본딩은 ACF(Anisotropic Conductive Film), NCF(Non Conductive Film), ACP(Anisotropic Conductive Paste), NCP(Non Conductive Paste) 중 하나의 공정일 수 있다.
마지막으로, 도 3a 내지 도 3i 공정에 의해 형성된 기판(30) 및 이미지 센서(40)를 홀더(20)에 실장하면, 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈이 제조된다.
본 발명에서는 플립 칩 본딩에 의해 이미지 센서(40)와 기판(30)을 전기적으로 연결함으로써, 다이 본딩(die bonding) 및 와이어 본딩(wire bonding)과 같은 별도의 공정을 수행하지 않아 제조 시간을 단축하고 공정 수율을 향상시킬 수 있 다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3a 내지 도 3i는 도 2의 순서도에 따른 제조 공정을 나타내는 도면이다.

Claims (11)

  1. 복수의 렌즈,
    상기 복수의 렌즈 하부에 배열되는 기판,
    상기 기판의 상면에 형성되어 적외선을 차단하는 적외선 차단제, 및
    상기 기판의 하면에 위치하여 상기 복수의 렌즈를 통해 입사되는 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 하면에 형성되어 상기 기판을 통해 입사되는 상기 광 이미지가 반사되는 것을 방지하는 반사 방지제를 더 포함하는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판의 상기 반사 방지제의 상부에는 회로 패턴이 형성되며, 상기 회로 패턴에는 상기 이미지 센서의 전기적인 신호를 외부로 전달하는 솔더 볼이 형성되는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상기 적외선 차단제의 상부에는 회로 패턴이 형성되며, 상기 회로 패턴에는 소자가 장착되는 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판에는 상면과 하면을 전기적으로 연결하는 비아 홀에 형성되고,
    상기 기판의 상면과 상기 이미지 센서는 상기 비아 홀에 의해 전기적으로 연결되는 카메라 모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 재질인 카메라 모듈.
  7. 입사되는 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈 제조 방법에 있어서,
    (a) 상기 이미지 센서의 상부에 위치하는 기판의 상면에 적외선을 차단하는 적외선 차단제를 코팅하는 단계,
    (b) 상기 적외선 차단제 위에 금속 성분을 이용하여 제1 회로 패턴을 형성하는 단계,
    (c) 상기 기판의 하면과 상면을 관통하는 비아 홀을 형성하는 단계, 및
    (d) 상기 비아 홀을 통해 상기 이미지 센서의 상면이 상기 기판의 상면과 전기적으로 연결되도록 상기 이미지 센서를 상기 기판의 하면에 부착시키는 단계를 포함하는 카메라 모듈 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계에 이어,
    상기 기판의 하면에 상기 기판을 통해 입사되는 상기 광 이미지의 반사를 방지하는 반사 방지제를 형성하는 단계를 더 포함하는 카메라 모듈 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (b) 단계에 이어,
    상기 반사 방지제 위에 금속 성분을 이용하여 제2 회로 패턴을 형성하는 단계, 및
    상기 제2 회로 패턴의 일부에 상기 이미지 센서의 전기적인 신호를 외부로 전달하는 솔더 볼을 형성하는 단계를 더 포함하는 카메라 모듈 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 단계에 이어,
    상기 제1 회로 패턴에 소자를 장착하는 단계를 더 포함하는 카메라 모듈 제조 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 재질인 카메라 모듈 제조 방법.
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