KR20110123040A - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20110123040A KR1020100042459A KR20100042459A KR20110123040A KR 20110123040 A KR20110123040 A KR 20110123040A KR 1020100042459 A KR1020100042459 A KR 1020100042459A KR 20100042459 A KR20100042459 A KR 20100042459A KR 20110123040 A KR20110123040 A KR 20110123040A
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Abstract

이미지 센서 패키지 및 이미지 센서 패키지를 갖는 카메라 모듈이 개시되어 있다. 개시된 이미지 센서 패키지는, 일면에 가장자리를 따라서 복수개의 본딩 패드들이 형성되고 상기 본딩 패드들 안쪽 상기 일면에 수광부가 형성된 이미지 센서 칩과, 상기 이미지 센서 칩 일면에 부착되는 투명 기판과, 상기 투명 기판을 관통하여 상기 이미지 센서 칩의 본딩 패드와 전기적으로 연결되는 관통 전극과, 상기 관통 전극과 전기적으로 연결되는 리드 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이미지 센서 패키지 및 이를 갖는 카메라 모듈{IMAGE SENSOR PACKAGE AND CAMERA MODULE HAVING THE SAME}
본 발명은 이미지 센서 패키지 및 이를 갖는 카메라 모듈에 관한 것이다.
이미지 센서는 사람이나 사물의 이미지를 촬영하는 기능을 갖는 반도체 소자로, 일반 디지털 카메라나 캠코더뿐만 아니라 휴대전화에 탑재되기 시작하면서 최근 그 시장이 급속히 팽창되어 왔다. 이러한 이미지 센서는 카메라 모듈 형태로 구성되어 상기 기기들에 장착된다.
카메라 모듈은 렌즈, 홀더, IR 필터(Infrared filter), 이미지 센서 및 인쇄회로기판으로 구성된다. 카메라 모듈의 렌즈는 이미지를 결상시키고 렌즈에서 결상된 이미지는 IR 필터를 통해 이미지 센서로 집광되어 이미지 센서에서 이미지의 광신호를 전기신호를 변환시켜 이미지를 촬영하게 된다.
이들 구성 요소 중에서, 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지 센서는 베어칩(bare chip) 상태로 카메라 모듈에 직접 실장하는 방법과 이미지 센서 칩을 패키지화한 후에 카메라 모듈에 장착하는 방법이 있다.
이미지 센서를 베어 칩 상태로 카메라 모듈에 직접 실장하는 방법 중 현재 90% 이상 차지하고 있는 칩온보드(COB : Chip On Board) 방식은 단위 레벨 패키징 방식에 의한 낮은 생산성, 제조공정 중 먼지입자의 유입에 의한 높은 불량률, 높은 청정도 클린룸의 설비투자 및 유지비용 및 소형화의 한계를 갖는다. 즉, 칼라 필터와 마이크로렌즈는 모두 포토레지스트의 코팅 후 리소그래피 공정을 거쳐 제작되기 때문에 먼지 입자의 유입과 수분 침투에 매우 취약하다. 따라서, COB 방식은 이미지 센서 칩의 실장 공정과 배선 공정 및 IR 필터, 렌즈 및 홀더 설치 공정 등을 모두 높은 청정도가 유지된 클린룸에서 진행하여야 한다.
이와 달리, 이미지 센서를 미리 패키지화하여 사용하면 베어 칩을 사용할 때 발생되는 전술한 문제를 해결할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 이미지 센서 패키지를 도시한 단면도로, 도 1 및 도 2는 각각 쉘케이스 사(Shellcase INC.) 및 옵토펙 사(OptoPAC INC.)에 의해 제안된 이미지 센서 패키지를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 쉘케이스 사에 의해 제안된 이미지 센서 패키지는 이미지 센서 칩(32)의 회로부가 형성되어 있는 상부면에 에폭시와 같은 접착층(31)을 매개로 유리 기판(34)이 부착되고, 이미지 센서 칩(32)의 상부면과 대향하는 하부면에 접착층(33)을 매개로 유리 웨이퍼(35)가 부착된다. 이미지 센서 칩(32)과 접착층(31) 사이의 영역이 제거되어 이미지 센서 칩(32)의 상부면에 형성되어 있는 회로부의 입출력 패드가 노출되고, 이미지 센서 칩(32), 접착층(33) 및 유리 웨이퍼(35)의 측면이 반도체 웨이퍼 절단기(dicing saw) 같은 장비에 의해 소정 각도로 절단되어 경사지게 형성된다. 그리고, 노출된 이미지 센서 칩(32)의 입출력 패드에서 경사진 측면을 거쳐 유리 웨이퍼(35)의 하부면까지 금속 배선(36)이 형성되고, 유리 웨이퍼(35)의 하부면에 형성된 금속 배선(36)의 단부에 솔더볼과 같은 접속단자(37)가 형성된다. 추후, 접속단자(37)는 인쇄회로기판과 본딩된다.
이러한 쉘케이스 사의 이미지 센서 패키지는 칩 사이즈에 근접한 이미지 센서 패키지를 제작할 수 있는 장점을 갖는다. 그러나, 금속 배선(36)을 형성해야 함에 따라 넷 다이 손실(net die loss) 및 금속 배선(36)을 위한 추가 설계가 요구되는 단점이 있다.
도 2를 참조하면, 옵토펙 사에 의해 제안된 이미지 센서 패키지는 유리 기판(41), 유리 기판(41) 상에 형성된 금속 배선(44), 금속 배선(44)을 보호하기 위한 절연막(45), 유리 기판(41)과 솔더 조인트(43)에 의해 전기적으로 연결된 이미지 센서 칩(42), 이미지 센서 칩(42)의 바깥쪽 유리 기판(41)에 부착되는 솔더볼(46)을 포함한다. 솔더볼(46)은 추후에 인쇄회로기판과 본딩된다.
그러나, 옵토펙 사의 이미지 센서 패키지는 이미지 센서 칩(42) 바깥쪽 유리 기판(41)에 솔더볼(46)이 부착되기 때문에 [이미지 센서 칩(42)+ 솔더볼(46)]의 사이즈 이상으로 패키지 사이즈가 커지는 단점이 있다.
본 발명은, 경박단소한 새로운 형태의 이미지 센서 패키지 및 이를 갖는 카메라 모듈을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 일 견지에 따른 이미지 센서 패키지는, 일면에 가장자리를 따라서 복수개의 본딩 패드들이 형성되고 상기 본딩 패드들 안쪽 상기 일면에 수광부가 형성된 이미지 센서 칩과, 상기 이미지 센서 칩 일면에 부착되는 투명 기판과, 상기 투명 기판을 관통하여 상기 이미지 센서 칩의 본딩 패드와 전기적으로 연결되는 관통 전극과, 상기 관통 전극과 전기적으로 연결되는 리드 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 리드 프레임은, 상기 관통 전극에 일단부가 연결되고 상기 일단부와 대향하는 타단부가 상기 투명 기판 외측에 배치되는 제1수평부와, 상기 제1수평부의 타단부에서 하향으로 절곡되는 수직부와, 상기 수직부의 끝단에서 외향으로 절곡되는 제2수평부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수광부 외측 상기 이미지 센서 칩 일면과 상기 투명 기판 사이에 형성되어 상기 이미지 센서 칩과 상기 투명 기판을 부착하는 접착부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 관통 전극과 상기 리드 프레임 사이에 형성되는 전도성 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 투명 기판과 상기 리드 프레임 사이에 개재되는 언더필 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이미지 센서 칩과 투명 기판의 측면, 상기 이미지 센서 칩의 일면과 대향하는 타면을 밀봉하는 봉지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따른 카메라 모듈은, 청구항 제1항에 기재된 이미지 센서 패키지와, 상기 투명 기판을 포함한 상기 이미지 센서 패키지의 전면부가 복개되도록 상기 이미지 센서 패키지에 장착되는 하우징, 상기 하우징 상부에 결합되는 렌즈 유닛 및 상기 이미지 센서 패키지와 상기 렌즈 유닛 사이의 상기 하우징 내측에 결합되는 IR 필터를 포함하는 광학 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이미지 센서 패키지의 리드 프레임은, 상기 관통 전극에 일단부가 연결되고 상기 일단부와 대향하는 타단부가 상기 투명 기판 외측에 배치되는 제1수평부와, 상기 제1수평부의 타단부에서 하향으로 절곡되며 상기 하우징의 내부면을 따라서 슬라이딩 결합되는 수직부와, 상기 수직부의 끝단에서 외향으로 절곡되는 제2수평부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이미지 센서 패키지의 경박단소화를 달성할 수 있고, 카메라 모듈의 조립 및 분해 작업이 간단하여 수리가 용이해지는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 이미지 센서 패키지를 도시한 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 패키지를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 카메라 모듈을 도시한 단면도이다.
도 5은 도 4의 분해도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 패키지를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 패키지(100)는, 이미지 센서 칩(110), 투명 기판(120), 관통 전극(130) 및 리드 프레임(140)을 포함한다. 그 외에, 봉지부(150)를 더 포함한다.
본 실시예에서, 이미지 센서 칩(110)은 사각 플레이트 형상을 갖는다. 사각 플레이트 형상을 갖는 이미지 센서 칩(110)은 일면(111), 일면(111)과 대향하는 타면(112), 일면(111) 및 타면(112)을 연결하는 4개의 측면(113)들을 갖는다. 이미지 센서 칩(110)은 일면(111)에 복수개의 본딩 패드(110A)들 및 수광부(110B)를 포함한다. 본딩 패드(110A)들은 일면(110) 가장자리를 따라서 배치되고, 수광부(110B)는 본딩 패드(110A)들 안쪽에 배치된다.
투명 기판(120)은 이미지 센서 칩(110) 일면(111)에 부착된다. 투명 기판(120)은 이미지 센서 칩(110)과 동일한 면적을 갖는다. 투명 기판(120)은 이미지 센서 칩(110)과 대향하는 상면(121), 이미지 센서 칩(110)과 대응하는 하면(122), 상면(121) 및 하면(122)을 연결하는 4개의 측면(123)을 갖는다.
이미지 센서 칩(110)과 투명 기판(120)간 부착을 위하여 수광부(110B) 외측 이미지 센서 칩(110) 일면(111)과 투명 기판(120) 하면(122) 사이에는 접착부재(160)가 개재된다. 접착부재(160)로는 접착 테이프 또는 접착 페이스트가 사용될 수 있다. 접착 테이프로는 스페이서 테이프, WBL(Wafer Back Lamination) 테이프 및 PWBL(Penetrate WBL) 테이프 중 어느 하나가 사용될 수 있고, 접착 페이스트로는 에폭시(epoxy)가 사용될 수 있다.
관통 전극(130)은 투명 기판(120) 및 접착부재(160)를 관통하여 본딩 패드(110A)와 전기적으로 연결된다.
리드 프레임(140)은 투명 기판(120)의 상면(121)에서 관통 전극(130)과 전기적으로 연결되고 투명 기판 및 이미지 센서 칩(120, 110)의 외측에서 하향 및 외향 절곡된다.
리드 프레임(140)은 일단부가 관통 전극(130)과 전기적으로 연결되고 일단부와 대향하는 타단부가 투명 기판(120) 외측에 배치되는 제1수평부(141), 제1수평부(141)의 타단부에서 하향 절곡되는 수직부(142), 수직부(142)의 끝단에서 외향 절곡되는 제2수평부(143)를 포함한다.
리드 프레임(140)의 제1수평부(141)와 관통 전극(130) 사이에는 전도성 연결부재(170)가 형성된다. 전도성 연결부재(170)는 범프(bump), 이방성 도전 필름(Anisotropy Conductive Flim, ACF), 솔더볼(sholder ball) 중 어느 하나로 형성된다.
그리고, 조인트부의 신뢰성을 향상시키기 위하여 리드 프레임(140)의 제1수평부(141)와 투명 기판(120) 사이에는 언더필 부재(180)가 형성될 수 있다.
봉지부(150)는 이미지 센서 칩(110)의 타면(112)과 투명 기판 및 이미지 센서 칩(120, 110)의 측면(123, 113)을 밀봉한다. 봉지부(400)는 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound, EMC)로 형성된다.
전술한 구조를 갖는 이미지 센서 패키지(100)는 광학 유닛(200)와 일체로 조립되어 카메라 모듈(10)을 구성한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 카메라 모듈을 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 분해도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 카메라 모듈(10)은 이미지 센서 패키지(100) 및 광학 유닛(200)을 포함한다.
이미지 센서 패키지(100)는 앞서 도 3을 통해 설명하였으므로, 중복하여 설명하지 않을 것이다.
광학 유닛(200)은 하우징(210), IR 필터(220) 및 렌즈 유닛(230)을 포함한다.
하우징(210)은 중심부에 관통공(211A)이 형성되고 유리 기판(120)을 포함한 이미지 센서 패키지(100)의 전면부를 덮도록 형성된 사각 플레이트 형상의 평판부(211), 평판부(211)의 가장자리에서 하향 연장되는 중공의 사각통 형상의 패키지 삽입부(212), 관통공(211A) 주변의 평판부(211)로부터 상향 연장되는 중공의 원통 형상의 렌즈 장착부(213)를 포함한다.
관통공(211A)에는 하부가 상부보다 돌출되도록 단차부(D)가 형성된다. 관통공(211A)에서 직경이 작은 소경부(관통공 하부)는 이미지 센서 칩(110)의 수광부(110B)와 대응하는 크기를 갖는다. IR 필터(220)는 단차부(D)에 지지된 채로 관통공(211A)에서 직경이 큰 대경부(관통공 상부)에 장착된다.
렌즈 유닛(230)은 중공의 원통형 케이스의 내부에 하나 이상의 렌즈(231)가 고정 설치된 형태로서, 하우징(210)의 렌즈 장착부(213)에 나사 결합된다.
렌즈 유닛(230)은 하우징(210)에 IR 필터(220)가 장착된 이후에 렌즈 장착부(213)와 결합되며, 이때 렌즈 유닛(230)과 이미지 센서 패키지(100) 사이의 거리, 즉 초점거리를 조절하게 된다.
이와 달리, 렌즈 유닛(230) 내에 설치된 렌즈(231)는 렌즈 유닛(230)에 설치되지 않고 렌즈 장착부(213)에 일체로 구비될 수도 있다.
하우징(210)의 패키지 삽입부(212)에는 투명 기판(120)을 포함한 이미지 센서 패키지(100)의 전면부가 복개되고 리드 프레임(140)의 제2수평부(143)가 외부에 노출되도록, 이미지 센서 패키지(100)가 삽입된다.
이때, 이미지 센서 패키지(100)의 측면부에 형성된 리드 프레임(140)의 수직부(142)는 하우징(210)의 패키지 삽입부(212)에 슬라이딩 결합된 상태로 밀착되며, 리드 프레임(140)과 하우징(210)간 밀착력에 의하여 이미지 센서 패키지(100)는 하우징(210)으로부터 쉽게 이탈되지 않는다.
이미지 센서 패키지(100)과 하우징(210)이 접착되지 않고 슬라이딩 결합된 상태이므로, 하우징(210)과 이미지 센서 패키지(100)를 서로 반대 방향으로 잡아당기면 이미지 센서 패키지(100)과 하우징(210)이 손쉽게 분리된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 이미지 센서 패키지의 경박단소화시킬 수 있다. 그리고, 카메라 모듈의 조립 및 분해 작업이 간단하여 수리가 용이해지는 효과가 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 이미지 센서 칩
120 : 투명 기판
130 : 관통 전극
140 : 리드 프레임

Claims (8)

  1. 일면에 가장자리를 따라서 복수개의 본딩 패드들이 형성되고 상기 본딩 패드들 안쪽 상기 일면에 수광부가 형성된 이미지 센서 칩;
    상기 이미지 센서 칩 일면에 부착되는 투명 기판;
    상기 투명 기판을 관통하여 상기 이미지 센서 칩의 본딩 패드와 전기적으로 연결되는 관통 전극; 및
    상기 관통 전극과 전기적으로 연결되는 리드 프레임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    상기 관통 전극에 일단부가 연결되고 상기 일단부와 대향하는 타단부가 상기 투명 기판 외측에 배치되는 제1수평부;
    상기 제1수평부의 타단부에서 하향으로 절곡되는 수직부; 및
    상기 수직부의 끝단에서 외향으로 절곡되는 제2수평부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수광부 외측 상기 이미지 센서 칩 일면과 상기 투명 기판 사이에 형성되어 상기 이미지 센서 칩과 상기 투명 기판을 부착하는 접착부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 관통 전극과 상기 리드 프레임 사이에 형성되는 전도성 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 투명 기판과 상기 리드 프레임 사이에 개재되는 언더필 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이미지 센서 칩과 투명 기판의 측면, 상기 이미지 센서 칩의 일면과 대향하는 타면을 밀봉하는 봉지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  7. 청구항 제1항에 기재된 이미지 센서 패키지;및
    상기 투명 기판을 포함한 상기 이미지 센서 패키지의 전면부가 복개되도록 상기 이미지 센서 패키지에 장착되는 하우징, 상기 하우징 상부에 결합되는 렌즈 유닛 및 상기 이미지 센서 패키지와 상기 렌즈 유닛 사이의 상기 하우징 내측에 결합되는 IR 필터를 포함하는 광학 유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 이미지 센서 패키지의 리드 프레임은,
    상기 관통 전극에 일단부가 연결되고 상기 일단부와 대향하는 타단부가 상기 투명 기판 외측에 배치되는 제1수평부;
    상기 제1수평부의 타단부에서 하향으로 절곡되며 상기 하우징의 내부면을 따라서 슬라이딩 결합되는 수직부;
    상기 수직부의 끝단에서 외향으로 절곡되는 제2수평부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
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