KR20110123567A - 이미지 센서 패키지 및 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 센서 패키지 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 액상의 합성 수지를 경화시켜 인쇄회로기판에 지지 몰드층을 형성함으로써, 이미지 센서 칩을 인쇄회로기판 상에 직접 실장할 수 있고 이에 따라 세라믹 금형이 불필요하여 더욱 소형화할 수 있고, 제작 공정 및 제작 비용이 절감되며, 단위 인쇄회로기판이 연속 형성되는 인쇄회로기판 모듈에 동시에 지지 몰드층을 형성함으로써, 단위 인쇄회로기판을 기준으로 인쇄회로기판 모듈을 절단하는 공정을 통해 다수개의 이미지 센서 패키지를 동시에 제작할 수 있어 생산성이 향상되는 이미지 센서 패키지 및 그 제작 방법을 제공한다.

Description

이미지 센서 패키지 및 제작 방법{Chip Scale Package of Image Sensor and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 이미지 센서 패키지 및 그 제작 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 액상의 합성 수지를 경화시켜 인쇄회로기판에 지지 몰드층을 형성함으로써, 이미지 센서 칩을 인쇄회로기판 상에 직접 실장할 수 있고 이에 따라 세라믹 금형이 불필요하여 더욱 소형화할 수 있고, 제작 공정 및 제작 비용이 절감되며, 단위 인쇄회로기판이 연속 형성되는 인쇄회로기판 모듈에 동시에 지지 몰드층을 형성함으로써, 단위 인쇄회로기판을 기준으로 인쇄회로기판 모듈을 절단하는 공정을 통해 다수개의 이미지 센서 패키지를 동시에 제작할 수 있어 생산성이 향상되는 이미지 센서 패키지 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이미지 센서는 반도체 소자로서 고체 촬상 소자(CCD: charge coupled device) 또는 씨모스이미지센서(CIS: CMOS Image Sensor)라고 불리는 것으로서, 광전 변환 소자와 전하 결합 소자를 사용하여 피사체를 촬상하여 전기적인 신호로 출력하는 장치를 의미하며, 민생용, 산업용, 방송용, 군사용 등 매우 다양한 응용 분야에 사용되고 있다. 최근에는 카메라, 캠코더, 멀티미디어, 퍼스널 컴퓨터, 감시 카메라 등에 널리 사용되고 있으며 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다.
이러한 이미지 센서는 패키지 형태로 제작 사용되는데, 패키지란 미세회로가 설계된 집적회로 칩을 실제 전자 기기에 실장하여 사용할 수 있도록 플라스틱 수지나 세라믹 등으로 봉한 형태를 의미한다. 패키지는 일반적으로 그 안에 내장되는 집적회로 칩에 비해 훨씬 큰 크기를 갖게 되므로, 패키지의 크기를 칩 크기 수준으로 소형화하는 것이 꾸준히 연구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 이미지 센서 패키지의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
일반적인 이미지 센서 패키지는 세라믹을 이용한 세라믹 패키지가 주로 이용되고 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 패턴회로가 형성된 세라믹 금형(10)에 이미지 센서 칩(20)을 실장한 후 본딩 와이어(W)를 통해 와이어 본딩 접합하는 방식으로 구성되며, 이미지 센서 칩(20)의 상부에 투명 유리 커버(40)가 밀봉 결합된다. 이러한 투명 유리 커버(40)은 이미지 센서의 특성상 이미지 센서 칩(20)으로부터 상향 이격되게 배치되어 내부에 캐비티(C)가 형성되도록 구성되는데, 이를 위해 세라믹 금형(10)은 가장자리 둘레 부분(12)이 상향 돌출되는 형태로 형성되고, 여기에 투명 유리 커버(40)가 밀봉 결합되도록 구성된다. 한편, 세라믹 금형(10)의 하단에는 외부 전자 기기와의 전기적 연결을 위해 별도의 콘택트 핀(11)이 장착된다.
이와 같이 구성된 일반적인 세라믹 형태의 이미지 센서 패키지는 세라믹 금형(10)의 형태 및 구조상 패키지의 전체적인 크기가 상대적으로 크게 형성된다는 점에서 최근 패키지의 소형화 추세에 적합하지 않아 그 활용 범위가 제한되는 문제가 있었으며, 세라믹 금형(10)의 제작이 용이하지 않을 뿐만 아니라 이에 대한 와이어 본딩 과정이나 투명 유리 커버의 밀봉 결합 공정 등 제작 공정이 복잡하여 제작 시간 및 제작 비용이 증가하는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 액상의 합성 수지를 경화시켜 인쇄회로기판에 지지 몰드층을 형성함으로써, 이미지 센서 칩을 인쇄회로기판 상에 직접 실장할 수 있고 이에 따라 세라믹 금형이 불필요하여 더욱 소형화된 이미지 센서 패키지 및 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 액상의 합성 수지를 경화시키는 방식으로 지지 몰드층을 형성하고 이를 통해 보호 커버를 지지 몰드층에 용이하게 밀봉 결합시킴으로써, 제작 공정이 용이하고 제작 비용이 절감될 뿐만 아니라 구조적으로 안정되어 내구성이 향상되는 이미지 센서 패키지 및 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 단위 인쇄회로기판이 연속 형성되는 인쇄회로기판 모듈에 동시에 지지 몰드층을 형성함으로써, 단위 인쇄회로기판을 기준으로 인쇄회로기판 모듈을 절단하는 공정을 통해 다수개의 이미지 센서 패키지를 동시에 제작할 수 있어 생산성이 향상되는 이미지 센서 패키지 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 실장되어 와이어 본딩 접합되는 이미지 센서 칩; 상기 이미지 센서 칩의 상면 가장자리 둘레를 따라 형성되는 보호댐; 상기 이미지 센서 칩으로부터 상향 이격되게 배치되는 보호 커버; 및 상기 보호댐을 따라 상기 이미지 센서 칩의 외측 둘레를 감싸는 형태로 형성되며, 상기 보호 커버가 상단부에 결합 지지되어 상기 보호 커버와 이미지 센서 칩 사이에 캐비티를 밀봉되게 형성하는 지지 몰드층을 포함하고, 상기 지지 몰드층은 액상의 합성 수지가 상기 인쇄 회로 기판에 공급된 후 큐어링 공정에 의해 경화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지를 제공한다.
이때, 상기 지지 몰드층은 에폭시 수지에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지 몰드층은 상기 이미지 센서 칩을 상기 인쇄회로기판에 와이어 본딩 접합하는 본딩 와이어를 모두 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 하나의 패널에 다수개의 단위 인쇄회로기판이 연속 반복 형성되는 인쇄회로기판 모듈을 준비하는 준비 단계; 상기 인쇄회로기판 모듈의 각 단위 인쇄회로기판에 이미지 센서 칩을 각각 실장하여 와이어 본딩 접합하는 본딩 단계; 상기 이미지 센서 칩의 상면 가장자리 둘레를 따라 보호댐을 형성하는 보호댐 형성 단계; 상기 보호댐을 따라 각각의 상기 이미지 센서 칩의 외측 둘레를 감싸도록 상기 인쇄회로기판 모듈에 지지 몰드층을 형성하는 지지 몰드층 형성 단계; 다수개의 상기 단위 인쇄회로기판을 모두 덮을 수 있는 보호 커버를 상기 지지 몰드층의 상단부에 장착한 후 상기 보호 커버와 상기 이미지 센서 칩 사이에 캐비티가 형성되도록 상기 보호 커버와 상기 지지 몰드층을 밀봉 결합시키는 커버 결합 단계; 및 상기 지지 몰드층에 의해 결합된 상기 인쇄회로기판 모듈과 보호 커버의 결합체를 각각 상기 단위 인쇄회로기판을 기준으로 절단하는 절단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제작 방법을 제공한다.
이때, 상기 지지 몰드층 형성 단계는 상기 보호댐에 의해 공급 영역이 제한되는 한도 내에서 액상의 합성 수지를 상기 인쇄회로기판 모듈에 공급하는 공급 단계; 및 상기 인쇄회로기판 모듈에 공급된 액상의 합성 수지를 1차 큐어링 공정을 통해 고상으로 경화시켜 상기 지지 몰드층을 형성하는 1차 큐어링 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 커버 결합 단계는 상기 보호 커버를 상기 지지 몰드층의 상단부에 장착하는 장착 단계; 및 2차 큐어링 공정을 통해 상기 지지 몰드층을 고상에서 액상으로 다시 액상에서 고상으로 순차적으로 상태 변화시키면서 상기 보호 커버와 지지 몰드층이 밀봉 결합되도록 하는 2차 큐어링 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서 패키지 제작 방법은, 상기 인쇄회로기판 모듈의 가장자리 둘레를 따라 외곽댐을 형성하는 외곽댐 형성 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서 패키지 제작 방법은, 상기 단위 인쇄회로기판 각각의 가장자리 둘레를 따라 단위 외곽댐을 형성하는 단위 외곽댐 형성 단계를 더 포함하고, 상기 공급 단계는 각각의 상기 단위 외곽댐 내부 영역에 액상의 합성 수지를 동일한 양만큼 각각 배분 공급하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 액상의 합성 수지를 경화시켜 인쇄회로기판에 지지 몰드층을 형성함으로써, 이미지 센서 칩을 인쇄회로기판 상에 직접 실장할 수 있고 이에 따라 세라믹 금형이 불필요하여 이미지 센서 패키지를 더욱 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 액상의 합성 수지를 경화시키는 방식으로 지지 몰드층을 형성하고 이를 통해 보호 커버를 지지 몰드층에 용이하게 밀봉 결합시킴으로써, 제작 공정이 용이하고 제작 비용이 절감될 뿐만 아니라 구조적으로 안정되어 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 단위 인쇄회로기판이 연속 형성되는 인쇄회로기판 모듈에 동시에 지지 몰드층을 형성함으로써, 단위 인쇄회로기판을 기준으로 인쇄회로기판 모듈을 절단하는 공정을 통해 다수개의 이미지 센서 패키지를 동시에 제작할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 이미지 센서 패키지의 개략적인 구성을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 개략적인 구성을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제작 방법을 나타내는 동작 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제작 단계별 형상을 개념적으로 도시한 평면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제작 단계별 형상을 개념적으로 도시한 단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제작 단계별 형상을 개념적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지는 패키지의 크기를 칩 크기로 소형화한 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)로서, 인쇄회로기판(100)과, 이미지 센서 칩(200)과, 보호댐(300)과, 보호 커버(400)와, 지지 몰드층(500)을 포함하여 구성된다.
인쇄회로기판(100)에는 이미지 센서 칩(200)이 실장되어 와이어 본딩 접합되며, 이러한 와이어 본딩 접합을 위해 인쇄회로기판(100)의 상면에는 기판 패드(120)가 형성된다. 또한, 인쇄회로기판(100)의 하면에는 이미지 센서 패키지가 외부 전자 기기에 실장되어 사용될 수 있도록 별도의 콘택트 핀(110)이 장착된다.
이미지 센서 칩(200)은 광전 변환 소자와 전하 결합 소자를 사용하여 피사체를 촬상하여 전기적인 신호로 출력하기 위한 반도체 소자로서, 인쇄회로기판(100)에 실장되어 본딩 와이어(W)를 통해 와이어 본딩 접합된다. 이때, 이미지 센서 칩(200)에는 와이어 본딩 접합을 위해 칩 패드(210)가 형성되며, 본딩 와이어(W)가 칩 패드(210)와 기판 패드(120)에 접합되는 방식으로 이미지 센서 칩(200)이 인쇄회로기판(100)에 와이어 본딩 접합된다.
이미지 센서 칩(200)의 상면 가장자리 둘레에는 후술하는 지지 몰드층(500)의 공급 영역을 가이드하기 위해 별도의 보호댐(300)이 형성된다. 보호댐(300)은 이미지 센서 칩(200)의 중심부분에 형성된 감응 영역(미도시)이 빛에 노출될 수 있도록 감응 영역보다 외부 둘레에 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 보호댐(300)의 외부 영역에 형성되는 지지 몰드층(500)은 이미지 센서 칩(200)의 감응 영역과 빛에 대한 간섭없이 형성될 수 있다.
보호 커버(400)는 지지 몰드층(500)의 상단부에 밀봉 결합되어 이미지 센서 칩(200)의 상면으로부터 상향 이격되게 배치되며, 이를 통해 이미지 센서 칩(200)과 보호 커버(400) 사이에 중공의 캐비티(C)가 밀봉 형성되도록 구성된다. 보호 커버(400)는 이미지 센서 칩(200)에 대한 이물질 및 수분 유입을 방지함과 동시에 빛이 통과할 수 있도록 형성되며, 예를 들면 적외선 차단 코팅된 투명 유리 패널의 형태로 구성될 수 있다.
지지 몰드층(500)은 보호댐(300)을 따라 이미지 센서 칩(200)의 외측 둘레를 감싸는 형태로 형성되며, 상단부에는 전술한 바와 같이 보호 커버(400)가 밀봉 결합되어 보호 커버(400)와 이미지 센서 칩(200) 사이에 캐비티(C)를 밀봉 형성한다. 이러한 지지 몰드층(500)은 본 발명의 일 실시예에 따라 액상의 합성 수지가 큐어링 공정에 의해 경화되는 방식으로 형성된다.
좀 더 자세히 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 이미지 센서 칩(200)이 인쇄회로기판(100)에 와이어 본딩 접합된 상태에서 액상의 합성 수지를 이미지 센서 칩(200)의 외측 인쇄회로기판(100) 상에 공급하면, 액상의 합성 수지는 이미지 센서 칩(200)의 상면 높이까지 차오르게 되며 이후 이미지 센서 칩(200)에 형성된 보호댐(300)에 의해 그 중심 방향으로의 유입이 방지된다. 이때, 보호댐(300)의 높이는 지지 몰드층(500)의 높이와 동일 높이가 되도록 형성될 수도 있는데, 이와 달리 도 2에 도시된 바와 같이 지지 몰드층(500)의 높이보다 낮게 형성될 수도 있다. 이는 액상의 합성 수지가 표면 장력에 의해 보호댐(300)보다 더 높게 형성될 수 있기 때문이다. 이와 같이 보호댐(300)에 의해 이미지 센서 칩(200)의 감응 영역보다 외부 둘레에 액상의 합성 수지가 공급되면, 이 상태에서 큐어링 공정을 통해 액상의 합성 수지를 경화시켜 지지 몰드층(500)이 형성된다. 이러한 지지 몰드층(500)의 상단부에 보호 커버(400)를 안착시킨 후 밀봉 접착하는 과정을 통해 이미지 센서 패키지가 제작 완료된다. 이때, 지지 몰드층(500)과 보호 커버(400)의 밀봉 결합 방식은 별도의 접착제를 사용하는 방식 등 다양한 형태로 구성될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따라 액상의 합성 수지에 대한 2차 큐어링 공정을 통해 지지 몰드층(500)과 보호 커버(400)가 밀봉 결합되도록 할 수 있으며, 이러한 제작 공정에 대한 상세한 설명은 후술한다.
한편, 액상의 합성 수지는 본 발명의 일 실시예에 따라 접착성이 우수한 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 이러한 액상의 합성 수지를 통해 형성된 지지 몰드층(500)은 이미지 센서 칩(200)을 인쇄회로기판(100)에 와이어 본딩 접합하는 본딩 와이어(W)를 모두 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 보호댐(300)은 전술한 바와 같이 이미지 센서 칩(200)의 감응 영역보다 중심으로부터 외측에 위치함과 동시에 이미지 센서 칩(200)의 와이어 본딩용 칩 패드(210)의 위치보다 중심 측에 위치하는 것이 바람직하며, 이 상태에서 지지 몰드층(500)의 형성을 위해 공급되는 액상의 합성 수지는 본딩 와이어(W)를 모두 감쌀 수 있는 정도의 높이로 공급되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 따라 본딩 와이어(W)는 액상의 합성 수지가 경화되는 과정에서 지지 몰드층(500) 내부에 내장된 형태로 배치되며, 이에 따라 지지 몰드층(500)에 의해 본딩 와이어(W)가 외부로부터 보호됨과 동시에 칩 패드(210) 및 기판 패드(120)에 대한 접합력이 더욱 강화될 수 있다. 따라서, 외부로부터 충격이 작용하더라도 이미지 센서 칩(200)에 대한 와이어 본딩 접합력이 강화되어 손상이 방지되고 내구성이 강화될 수 있다.
이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지는 종래 기술과 달리 별도의 세라믹 금형을 사용하지 않고 직접 인쇄회로기판(100)에 이미지 센서 칩(200)을 실장하여 패키지를 구성할 수 있기 때문에, 세라믹 금형이 불필요하여 제작 비용이 절감할 뿐만 아니라 제작 공정이 단순화되어 생산성 향상에 크게 이바지할 수 있는 구조이다. 또한, 내부 캐비티 형성을 위해 복잡하고 크기가 큰 세라믹 금형을 사용하지 않고 액상 합성 수지를 경화시키는 방식으로 지지 몰드층(500)을 형성함으로써, 패키지의 크기를 인쇄회로기판(100)의 크기 정도로 소형화할 수 있으며, 보호 커버(400)의 밀봉 결합 방식 또한 용이하여 제작 공정 및 제작 비용이 더욱 절감될 수 있는 구조이다.
본 발명은 이상에서 설명한 이미지 센서 패키지의 제작 방법 또한 제공하는데, 이하에서는 이러한 이미지 센서 패키지 제작 방법에 대해 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제작 방법을 나타내는 동작 흐름도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제작 단계별 형상을 개념적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지는 전술한 바와 같이 하나의 인쇄회로기판(100)에 이미지 센서 칩(200)을 실장하여 지지 몰드층(500) 및 보호 커버(400)를 결합시키는 방식으로 하나씩 제작될 수 있는데, 이와 달리 다수개의 이미지 센서 패키지를 동시에 제작하는 방식으로 구성될 수 있으며, 이하에서는 이를 중심으로 설명한다.
다수개의 이미지 센서 패키지를 동시에 제작하기 위해 먼저 하나의 패널에 다수개의 단위 인쇄회로기판(100)이 연속 반복 형성되는 인쇄회로기판 모듈(P)을 준비한다(S1). 이러한 인쇄회로기판 모듈(P)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 단위 인쇄회로기판(100)이 서로 접촉하며 좌우 정렬되도록 규칙적으로 배치되며, 이와 같이 배치된 단위 인쇄회로기판(100)의 외곽 둘레에 가장자리부(P1)가 형성된다. 가장자리부(P1)는 최종 제작 과정에서 절단 제거된다.
인쇄회로기판 모듈(P)에 형성된 각각의 단위 인쇄회로기판(100)에는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 각각 이미지 센서 칩(200)을 실장하여 와이어 본딩 접합한다(S2). 따라서, 각 단위 인쇄회로기판(100)에는 본딩 와이어(W)가 접합될 수 있도록 기판 패드(120)가 형성되며, 이미지 센서 칩(200)에는 이에 대응하여 칩 패드(210)가 형성된다.
이와 같이 각 단위 인쇄회로기판(100)에 이미지 센서 칩(200)을 와이어 본딩 접합한 후에는 각 이미지 센서 칩(200)의 상면 가장자리 둘레를 따라 전술한 보호댐(300)을 형성한다(S3). 이러한 보호댐(300) 형성 과정은 이미지 센서 칩(200)을 단위 인쇄회로기판(100)에 와이어 본딩 접합한 후 진행될 수도 있지만, 이와 달리 이미지 센서 칩(200)을 와이어 본딩 접합하기 전에 미리 보호댐(300)을 형성한 후 와이어 본딩 접합하는 방식으로 진행될 수도 있다. 이때, 보호댐(300)은 전술한 바와 같이 이미지 센서 칩(200)의 감응 영역보다 외측에 위치하고 칩 패드(210)보다 내측에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다.
이후, 이미지 센서 칩(200)에 보호댐(300)이 형성되고 이미지 센서 칩(200)이 단위 인쇄회로기판(100)에 와이어 본딩 접합된 상태에서, 보호댐(300)을 따라 각각의 이미지 센서 칩(200)의 외측 둘레를 감싸도록 인쇄회로기판 모듈(P)에 지지 몰드층(500)을 형성한다(S6). 이때, 지지 몰드층(500)을 형성하는 방식은 보호댐(300)에 의해 공급 영역이 제한되는 한도 내에서 액상의 합성 수지를 인쇄회로기판 모듈(P)에 공급하는 공급 단계(S6-1)와, 액상의 합성 수지가 인쇄회로기판 모듈(P)에 공급된 상태에서 액상의 합성 수지를 1차 큐어링 공정을 통해 고상으로 경화시켜 지지 몰드층(500)을 형성하는 1차 큐어링 단계(S6-2)를 포함하는 방식으로 구성될 수 있다. 즉, 보호댐(300)의 외측 부분의 인쇄회로기판 모듈(P) 상에 액상의 합성 수지를 공급하면, 액상의 합성 수지는 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 각 이미지 센서 칩(200)에 형성된 보호댐(300)에 의해 그 내측 영역으로는 공급 제한되고 그 외측 전체 영역에 공급된다. 이와 같이 보호댐(300)의 내측 영역을 제외한 인쇄회로기판 모듈(P)의 전체 영역에 공급된 액상의 합성 수지는 그 상태로 경화되어 지지 몰드층(500)으로 형성되며, 이는 각각의 단위 인쇄회로기판(100)에 대한 각각의 지지 몰드층(500)으로 기능하게 된다. 이때, 인쇄회로기판 모듈(P)이 수평 상태로 배치되는 한 액상의 합성 수지는 보호댐(300)을 제외한 인쇄회로기판 모듈(P)의 전체 영역에 수평 상태로 고르게 배치되며, 이러한 상태에서 액상의 합성 수지가 경화되어 지지 몰드층(500)으로 형성되면, 각 단위 인쇄회로기판(100)에서 지지 몰드층(500)의 높이는 모두 수평 상태로 동일하게 형성된다.
한편, 이러한 지지 몰드층(500) 형성 과정에 따라 액상의 합성 수지가 보호댐(300)에 의해 공급 제한되며 보호댐(300)의 외측으로 지지 몰드층(500)이 형성되는데, 이때, 액상의 합성 수지가 인쇄회로기판 모듈(P) 영역으로부터 외부로 유출되지 않도록 인쇄회로기판 모듈(P)의 가장자리부(P1)에는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 가장자리 둘레를 따라 별도의 외곽댐(600)을 형성하는 것이 바람직하다(S4). 따라서, 인쇄회로기판 모듈(P)에 공급된 액상의 합성 수지는 외곽댐(600)에 의해 외부 유출이 방지된 상태로 보호댐(300)을 제외한 전체 영역에 고르게 공급된다. 이때, 외곽댐(600)은 후술하는 절단 단계(S8)에서 인쇄회로기판 모듈(P)의 가장자리부(P1)와 함께 절단 제거되는 방식으로 마감처리될 수 있다.
이와 같이 지지 몰드층(500)이 형성되면, 다수개의 단위 인쇄회로기판(100)을 모두 덮을 수 있는 보호 커버(400)를 지지 몰드층(500)의 상단부에 장착한 후, 보호 커버(400)와 이미지 센서 칩(200) 사이에 캐비티(C)가 형성되도록 보호 커버(400)와 지지 몰드층(500)을 밀봉 결합시킨다(S7). 보호 커버(400)와 지지 몰드층(500)의 밀봉 결합 방식은 전술한 바와 같이 접착제 등을 이용한 방식 등 다양하게 구성될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따라 지지 몰드층(500)에 대한 2차 큐어링 공정을 통해 고상에서 액상으로 다시 액상에서 고상으로 순차적으로 상태 변화시키는 방식으로 구성될 수 있다. 즉, 보호 커버(400)를 지지 몰드층(500)의 상단부에 밀봉 결합시키는 커버 결합 단계(S7)는 보호 커버(400)를 지지 몰드층(500)의 상단부에 장착하는 장착 단계(S7-1)와, 2차 큐어링 공정을 통해 지지 몰드층(500)을 고상에서 액상으로 다시 액상에서 고상으로 순차적으로 상태 변화시키면서 보호 커버(400)와 지지 몰드층(500)이 상태 변화 과정에서 밀봉 결합되도록 하는 2차 큐어링 단계(S7-2)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 과정들을 통해 인쇄회로기판 모듈(P)과 보호 커버(400)가 지지 몰드층(500)에 의해 결합되면, 이러한 결합체를 각각 단위 인쇄회로기판(100)을 기준으로 도 4의 (c)에 점선으로 도시된 절단 라인(L)을 따라 절단한다(S8). 즉, 전술한 과정들을 통해 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 다수개의 단위 이미지 센서 패키지가 동시에 형성되게 되는데, 이를 각 단위 인쇄회로기판(100)을 기준으로 도 5의 (a)에 도시된 절단 라인(L)을 따라 절단하게 되면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 각각 하나의 이미지 센서 패키지로 절단되어 제작 완료된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지 제작 방법은 각 이미지 센서 패키지마다 지지 몰드층(500)을 형성하여 각각 보호 커버(400)를 결합할 필요없이 다수개의 단위 인쇄회로기판(100)이 형성된 인쇄회로기판 모듈(P)을 통해 동시에 지지 몰드층(500)을 형성하여 하나의 일체형 보호 커버(400)를 결합한 후 각각 다수개의 이미지 센서 패키지로 절단함으로써, 그 제작 공정이 매우 단순화되어 다수개의 이미지 센서 패키지 제작이 매우 신속하게 진행될 수 있으며, 각 이미지 센서 패키지에 대한 특성이 모두 상대적으로 균일하게 형성되어 품질에 대한 안정성을 확보할 수 있다.
이상에서 설명한 이미지 센서 패키지 제작 방법에 대해 액상의 합성 수지를 에폭시 수지를 사용하는 것으로 하여 예를 들어 설명하면, 먼저 단위 인쇄회로기판(100)이 연속 형성된 인쇄회로기판 모듈(P)을 준비하고(S1), 각 단위 인쇄회로기판(100)에 이미지 센서 칩(200)을 실장하여 와이어 본딩한다(S2). 이미지 센서 칩(200)의 상면에 보호댐(300)을 형성함과 동시에(S3), 인쇄회로기판 모듈(P)의 가장자리 둘레를 따라 외곽댐(600)을 형성한다(S4). 이와 같이 보호댐(300)과 외곽댐(600)이 형성된 상태에서 액상의 에폭시 수지를 인쇄회로기판 모듈(P)에 공급하고, 1차 큐어링 공정을 통해 액상의 에폭시 수지를 고상으로 경화시켜 지지 몰드층(500)을 형성시킨다(S6). 이후 지지 몰드층(500)의 상단부에 보호 커버(400)를 장착한 후 2차 큐어링 공정을 통해 보호 커버(400)와 지지 몰드층(500)을 밀봉 결합시킨다(S7). 이러한 과정을 통해 결합된 결합체를 단위 인쇄회로기판(100)을 기준으로 각각 절단하여(S8) 다수개의 이미지 센서 패키지를 동시에 생성한다.
여기서, 큐어링 공정은 액상의 합성 수지에 일정 시간 동안 열을 가하는 공정으로, 이러한 큐어링 공정을 통해 일반적으로 액상의 합성 수지는 고상으로 경화되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 큐어링 공정은 액상의 합성 수지에 열을 가하여 고상으로 경화시키는 공정이며, 2차 큐어링 공정은 1차 큐어링 공정을 통해 고상으로 변화된 지지 몰드층(500)에 열을 가하여 액상으로 변화시킨 다음 다시 고상으로 변화시키는 공정이다. 이러한 1차 큐어링 고정 및 2차 큐어링 공정은 합성 수지의 종류 및 사용 조건에 따라 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 일반적으로 합성 수지와 관련하여 널리 사용되는 공정에 해당하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 수지와 관련하여 살펴보면, 1차 큐어링 공정은 액상의 에폭시 수지를 약 80℃ 정도로 가열하여 고상으로 경화시키는 방식으로 진행되고, 2차 큐어링 공정은 1차 큐어링 공정을 통해 경화된 에폭시 수지를 약 120℃ 정도로 가열하는 방식으로 진행될 수 있다. 2차 큐어링 공정은 1차 큐어링 공정을 통해 경화된 에폭시 수지 즉, 지지 몰드층(500)이 고상에서 액상으로 변화한 후 다시 고상으로 경화되도록 진행된다. 이와 같이 지지 몰드층(500)이 고상에서 액상으로 다시 액상에서 고상으로 변화하는 과정에서 에폭시 수지의 접착력에 의해 지지 몰드층(500)과 보호 커버(400)가 밀봉 결합되게 된다. 즉, 1차 큐어링 공정을 통해 고상으로 경화된 지지 몰드층(500)의 상단부에 보호 커버(400)를 장착시킨 후, 이 상태에서 2차 큐어링 공정을 통해 지지 몰드층(500)이 액상 상태로 변화되는 과정에서 지지 몰드층(500)과 보호 커버(400)가 밀봉 결합되며 접합되고, 그 밀봉 결합된 상태로 지지 몰드층(500)이 고상으로 상태 변화하게 된다.
한편, 이러한 지지 몰드층(500)은 액상의 에폭시 수지가 1차 큐어링 공정을 통해 고상으로 경화되는 과정에서 상단부 표면이 불규칙하게 형성되거나 특정 조건에 의해 수평 상태를 이루지 못하는 경우가 발생할 수 있는데, 이러한 경우 지지 몰드층(500)의 상단부에 장착되는 보호 커버(400)의 수평 상태가 정확하게 유지되지 못하게 될 수도 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지는 2차 큐어링 공정을 통해 지지 몰드층(500)이 액상으로 변화하는 과정을 거치기 때문에, 이러한 과정에서 지지 몰드층(500)이 수평 상태를 이룰 수 있고, 이 상태에서 보호 커버(400)가 지지 몰드층(500)의 상단부에 계속 안착된 상태를 유지하므로 보호 커버(400)의 수평 상태가 자동적으로 정렬되며 지지 몰드층(500)과 밀봉 결합된다. 이러한 공정에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 보호 커버(400)에 대한 별도의 레벨링 작업이나 수평 작업 등을 하지 않고도 상대적으로 정확한 치수 및 형상으로 제작할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제작 단계별 형상을 개념적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지 제작 방법은 전술한 방법과 달리 인쇄회로기판 모듈(P)의 가장자리부(P1)에 외곽댐(600)을 형성하는 것이 아니라, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 단위 인쇄회로기판(100) 각각의 가장자리 둘레를 따라 각각 단위 외곽댐(700)을 형성하는 단위 외곽댐 형성 단계(S5)를 포함하여 구성된다. 즉, 보호댐(300)을 제외한 인쇄회로기판 모듈(P) 전체 영역에 동시에 액상의 합성 수지가 공급되도록 구성되는 것이 아니라 각 단위 인쇄회로기판(100)마다 액상의 합성 수지를 독립적으로 공급하는 방식으로 구성된다. 이때, 액상의 합성 수지를 인쇄회로기판 모듈(P)에 공급하는 공급 단계(S6-1)는 각각의 단위 외곽댐(700) 내부 영역에 액상의 합성 수지를 동일한 양만큼 각각 배분 공급하도록 구성된다. 이에 따라 각 단위 외곽댐(700) 내부 영역에 동일한 양의 합성 수지가 공급되기 때문에 각각 동일한 높이와 형태의 지지 몰드층(500)이 형성되므로 이후 단계에서는 전술한 바와 마찬가지 방식으로 단위 인쇄회로기판(100) 모두를 덮을 수 있는 보호 커버(400)를 지지 몰드층(500)에 밀봉 결합시켜 각각 단위 인쇄회로기판(100)을 따라 절단하는 방식으로 진행된다. 이때, 절단 라인(L)은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 단위 외곽댐(700)의 중심을 관통하는 형태로 형성되어 각각의 이미지 센서 패키지에 단위 외곽댐(700)의 일부가 포함되도록 구성될 수도 있으며, 도시되지는 않았으나 단위 외곽댐(700)의 양측면을 따라 각각 절단할 수 있도록 형성되어 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 각각의 이미지 센서 패키지에 단위 외곽댐(700)이 포함되지 않도록 구성될 수도 있다. 이외의 구성은 모두 전술한 바와 동일한 방식으로 진행되므로 설명의 중복 방지를 위해 여기서는 설명을 생략한다.
이러한 제작 방법은 지지 몰드층(500)의 형성 과정에서 각 단위 인쇄회로기판(100) 별로 독립적으로 조절할 수 있어, 인쇄회로기판 모듈(P) 전체 영역을 일체로 조절하는 것보다 더 유리할 수 있으며, 특히 액상의 합성 수지를 공급하는 영역이 각 단위 외곽댐(700)에 의해 분리되어 상대적으로 좁게 형성되기 때문에, 각 공급 영역에서 액상의 합성 수지에 대한 공급 상태가 더욱 정확하게 이루어질 수 있으며, 특정 조건에 의해 액상의 합성 수지의 공급 상태가 한쪽 방향으로 치우치는 등의 수평 불안정 상태를 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 인쇄회로기판 200: 이미지 센서 칩
300: 보호댐 400: 보호 커버
500: 지지 몰드층 600: 외곽댐
700: 단위 외곽댐 P: 인쇄회로기판 모듈

Claims (8)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 실장되어 와이어 본딩 접합되는 이미지 센서 칩;
    상기 이미지 센서 칩의 상면 가장자리 둘레를 따라 형성되는 보호댐;
    상기 이미지 센서 칩으로부터 상향 이격되게 배치되는 보호 커버; 및
    상기 보호댐을 따라 상기 이미지 센서 칩의 외측 둘레를 감싸는 형태로 형성되며, 상기 보호 커버가 상단부에 결합 지지되어 상기 보호 커버와 이미지 센서 칩 사이에 캐비티를 밀봉되게 형성하는 지지 몰드층
    을 포함하고, 상기 지지 몰드층은 액상의 합성 수지가 상기 인쇄 회로 기판에 공급된 후 큐어링 공정에 의해 경화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 몰드층은 에폭시 수지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 몰드층은 상기 이미지 센서 칩을 상기 인쇄회로기판에 와이어 본딩 접합하는 본딩 와이어를 모두 감싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  4. 하나의 패널에 다수개의 단위 인쇄회로기판이 연속 반복 형성되는 인쇄회로기판 모듈을 준비하는 준비 단계;
    상기 인쇄회로기판 모듈의 각 단위 인쇄회로기판에 이미지 센서 칩을 각각 실장하여 와이어 본딩 접합하는 본딩 단계;
    상기 이미지 센서 칩의 상면 가장자리 둘레를 따라 보호댐을 형성하는 보호댐 형성 단계;
    상기 보호댐을 따라 각각의 상기 이미지 센서 칩의 외측 둘레를 감싸도록 상기 인쇄회로기판 모듈에 지지 몰드층을 형성하는 지지 몰드층 형성 단계;
    다수개의 상기 단위 인쇄회로기판을 모두 덮을 수 있는 보호 커버를 상기 지지 몰드층의 상단부에 장착한 후 상기 보호 커버와 상기 이미지 센서 칩 사이에 캐비티가 형성되도록 상기 보호 커버와 상기 지지 몰드층을 밀봉 결합시키는 커버 결합 단계; 및
    상기 지지 몰드층에 의해 결합된 상기 인쇄회로기판 모듈과 보호 커버의 결합체를 각각 상기 단위 인쇄회로기판을 기준으로 절단하는 절단 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지 몰드층 형성 단계는
    상기 보호댐에 의해 공급 영역이 제한되는 한도 내에서 액상의 합성 수지를 상기 인쇄회로기판 모듈에 공급하는 공급 단계; 및
    상기 인쇄회로기판 모듈에 공급된 액상의 합성 수지를 1차 큐어링 공정을 통해 고상으로 경화시켜 상기 지지 몰드층을 형성하는 1차 큐어링 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 커버 결합 단계는
    상기 보호 커버를 상기 지지 몰드층의 상단부에 장착하는 장착 단계; 및
    2차 큐어링 공정을 통해 상기 지지 몰드층을 고상에서 액상으로 다시 액상에서 고상으로 순차적으로 상태 변화시키면서 상기 보호 커버와 지지 몰드층이 밀봉 결합되도록 하는 2차 큐어링 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제작 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판 모듈의 가장자리 둘레를 따라 외곽댐을 형성하는 외곽댐 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제작 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 단위 인쇄회로기판 각각의 가장자리 둘레를 따라 단위 외곽댐을 형성하는 단위 외곽댐 형성 단계를 더 포함하고,
    상기 공급 단계는 각각의 상기 단위 외곽댐 내부 영역에 액상의 합성 수지를 동일한 양만큼 각각 배분 공급하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제작 방법.
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