KR20120082585A

KR20120082585A - 카메라 모듈 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20120082585A
Application number: KR1020110003945A
Authority: KR
Inventors: 한준혁; 서동현
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-07-24
Also published as: KR101208215B1; US20120181646A1; EP2477071A1; CN102591104A

Abstract

본 발명은 카메라 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈 요소층을 포함하고 하나의 렌즈 요소층에 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖는 두 개의 렌즈가 일체로 형성된 렌즈 어셈블리, 상기 렌즈 어셈블리를 통해 입사되는 광을 수광하고 상기 두 개의 렌즈 각각에 대응하는 두 개의 이미지 센서 칩이 배치된 이미지 센서 패키지, 및 상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다.

Description

카메라 모듈 및 이의 제조방법 {Camera module and method for manufacturing the same}

본 발명은 카메라 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 입체 화상을 획득하기 위한 카메라 모듈을 제작함에 있어서 광축 조정 및 모듈 얼라인을 단순화할 수 있는 카메라 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 3차원 입체 화상을 획득하기 위한 카메라 모듈은 광축을 따라 적층된 렌즈와 이미지 센서로 이루어진 구조체 2개가 입체 배선 기판에 소정 간격을 두고 배열되는 구조를 갖는다.

이러한 3D 카메라 모듈을 제작함에 있어서, 렌즈와 이미지 센서로 이루어진 구조체 2개를 얼라인하는 공정이 필요하며, 상기 얼라인 공정은 화면을 보면서 진행되므로 공정 손실이 크다는 문제가 있으며, 상기 얼라인 공정상의 오차로 인해 2개의 렌즈나 이미지 센서의 배치 간격을 정확하게 조정하는데에 한계가 있다.

또한, 광축 방향의 제조상의 불규칙함이 증대하고 정확한 3차원 입체 화상이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 3차원 입체 화상을 획득하기 위한 카메라 모듈을 제작함에 있어서 광축 조정 및 모듈 얼라인의 정밀도 향상 및 단순화 가능한 카메라 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈 요소층을 포함하고 하나의 렌즈 요소층에 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖는 두 개의 렌즈가 일체로 형성된 렌즈 어셈블리, 상기 렌즈 어셈블리를 통해 입사되는 광을 수광하고 상기 두 개의 렌즈 각각에 대응하는 두 개의 이미지 센서 칩이 배치된 이미지 센서 패키지, 및 상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 두 개의 이미지 센서 칩은 일체로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 하나의 렌즈 요소층은 웨이퍼 레벨로 제작되는 렌즈 웨이퍼에서 서로 인접한 두 개의 렌즈로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 두 개의 렌즈의 광축 사이의 거리에 따라 상기 두 개의 이미지 센서 칩의 이미지 센서간의 거리가 조정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 이미지 센서 패키지는 상기 두 개의 이미지 센서 칩을 덮는 커버 글래스를 포함할 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은 각각이 적어도 하나의 렌즈가 광축을 따라 적층된 두 개의 렌즈군을 포함하고 상기 두 개의 렌즈군이 서로 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖도록 형성되는 렌즈 어셈블리, 상기 렌즈 어셈블리를 통해 입사되는 광을 수광하고 상기 두 개의 렌즈군 각각에 대응하는 두 개의 이미지 센서 칩이 일체로 형성된 이미지 센서 패키지, 및 상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법은 동일한 초점거리를 가지며 광축이 소정의 거리를 갖는 두 개의 렌즈가 쌍을 이루어 다수 배열되어 있는 적어도 하나의 렌즈 웨이퍼를 마련하는 단계, 상기 적어도 하나의 렌즈 웨이퍼를 광축을 따라 적층하는 단계, 상기 렌즈 웨이퍼를 한 쌍의 렌즈 단위로 절단하여 렌즈 어셈블리를 제조하는 단계, 상기 렌즈로부터 입사되는 광을 수광하고, 상기 두 개의 렌즈 각각에 대응하는 한 쌍의 이미지 센서 칩이 배치된 이미지 센서 패키지를 마련하는 단계, 및 상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 하우징에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 이미지 센서 패키지를 마련하는 단계는 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩이 다수 배열되어 있는 이미지 센서 웨이퍼를 제조하는 단계와, 상기 이미지 센서 웨이퍼에서 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩 단위로 절단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 이미지 센서 패키지를 마련하는 단계는 상기 한 쌍의 렌즈의 광축 사이의 거리에 따라 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩의 이미지 센서간의 거리를 조정하여 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 이미지 센서 패키지를 마련하는 단계는 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩을 덮도록 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩 상에 커버 글래스 웨이퍼를 적층하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법은 각각이 적어도 하나의 렌즈가 광축을 따라 적층된 두 개의 렌즈군을 포함하고 상기 두 개의 렌즈군이 서로 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖도록 형성되는 렌즈 어셈블리를 마련하는 단계, 상기 렌즈 어셈블리로부터 입사되는 광을 수광하고 상기 두 개의 렌즈군 각각에 대응하는 한 쌍의 이미지 센서 칩이 다수 배열되어 있는 이미지 센서 웨이퍼를 마련하는 단계, 상기 이미지 센서 웨이퍼에서 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩 단위로 절단하여 이미지 센서 패키지를 제조하는 단계, 및 상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 하우징에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 카메라 모듈 및 이의 제조방법에 의하면, 3차원 입체 화상을 획득하기 위한 카메라 모듈을 제작함에 있어서 광축 조정 및 모듈 얼라인을 단순화할 수 있고, 모듈 얼라인의 정밀도가 향상되어 정확한 3차원 입체 화상을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 렌즈 어셈블리의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서 패키지의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 렌즈 어셈블리의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서 패키지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 형태에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 형태를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시 형태의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 렌즈 어셈블리의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서 패키지의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈 요소층을 포함하는 렌즈 어셈블리(20), 렌즈 어셈블리로부터 입사되는 광을 수광하는 이미지 센서 패키지(30), 및 렌즈 어셈블리(20)와 이미지 센서 패키지(30)를 수용하는 하우징(10)을 포함한다.

렌즈 어셈블리(20)는 물체측에서부터 상측으로 순차로 형성된 제1 렌즈 요소층(21) 및 제2 렌즈 요소층(22)을 포함한다. 제1 및 제2 렌즈 요소층(21, 22)은 광축을 따라 순차로 적층되어 있다. 본 실시예에서는 렌즈 어셈블리(20)가 2 개의 렌즈 요소층을 포함하는 것을 설명하고 도시하지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며 2 개 이하 또는 2 개 이상의 렌즈 요소층을 포함할 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는 렌즈 어셈블리(20)가 다수의 렌즈 요소층이 적층된 구조로 도시하고 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 다수의 렌즈 요소층이 렌즈 배럴에 삽입되어 조립된 구조일 수도 있으며, 렌즈 어셈블리의 구조는 설계 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

렌즈는 투명한 재질을 구면 또는 비구면으로 만들어 물체로부터 입사되는 광을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하는 것이다. 렌즈에는 플라스틱 렌즈와 글래스 렌즈가 있는데, 플라스틱 렌즈는 수지를 몰드에 넣어 가압 및 경화하여 웨이퍼 레벨로 제작한 후 개별화하는 것으로 제조 비용이 저렴하고 대량 생산이 가능하며, 글래스 렌즈는 고해상도의 구현에는 유리하나 유리를 절삭 및 연마하여 제조되기 때문에 공정이 복잡하고 단가가 높으며 구형 또는 평면 이외의 렌즈 구현이 어렵다는 단점이 있다.

본 실시예에서는 웨이퍼 레벨로 제작되는 플라스틱 렌즈를 사용하고 있으며, 하나의 렌즈 요소층에 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖는 두 개의 렌즈가 일체로 형성되어 있다.

구체적으로, 제1 렌즈 요소층(21)은 제1 렌즈(211) 및 제2 렌즈(212)를 구비하며, 제1 렌즈(211)와 제2 렌즈(212)의 광축이 소정의 거리(S)를 두도록 형성되어 있다.

제1 렌즈(211)는 렌즈 기능부(211a)와 렌즈 기능부(211a)의 주변을 이루는 플랜지부(211b)를 구비하며, 제2 렌즈(212) 또한 렌즈 기능부(212a)와 플랜지부(212b)를 구비한다.

렌즈 기능부(211a, 212a)는 물체측으로 볼록 또는 오목한 형태의 메니스커스 형상, 상측으로 볼록 또는 오목한 형태의 메니스커스 형상, 또는 중심부에서는 상측으로 오목한 형태의 메니스커스 형상을 갖다가 플랜지부로 갈수록 상측으로 볼록한 형태의 메니스커스 형상을 갖는 등 다양한 형태의 형상을 가질 수 있다. 또한, 플랜지부(211b, 212b)는 인접하는 렌즈의 적층시 렌즈 기능부를 이격시키는 스페이서로서의 역할도 할 수 있다.

마찬가지로, 제2 렌즈 요소층(22)은 소정의 거리(S1)를 두고 형성된 광축을 갖는 제3 렌즈(221)와 제4 렌즈(222)를 구비하고, 제3 렌즈(221)와 제4 렌즈(222)도 렌즈 기능부와 플랜지부를 갖는다.

제1 렌즈 요소층(21)과 제2 렌즈 요소층(22)의 적층시 제1 렌즈(211)와 제3 렌즈(221)의 광축을 일치시키고, 제2 렌즈(212)와 제4 렌즈(222)의 광축을 일치시킨다.

본 실시예에 따른 렌즈 어셈블리에서 렌즈 요소층은 다수의 렌즈가 배열되어 있는 렌즈 웨이퍼를 제작하고 렌즈 웨이퍼에서 두 개의 렌즈를 절단하여 제작할 수 있다.

이미지 센서 패키지(30)는 렌즈 어셈블리(20)를 통과한 광이 결상되는 이미지 결상 영역을 구비하는 이미지 센서 칩(32)을 포함하는 칩 스케일 패키지(chip scale package, CSP)일 수 있다.

칩 스케일 패키지(또는 칩 사이즈 패키지)는 근간에 개발되어 제안되고 있는 새로운 패키지 유형으로서, 전형적인 플라스틱 패키지에 비하여 많은 장점들을 가지고 있다. 칩 스케일 패키지의 가장 큰 장점은 바로 패키지의 크기이다. JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council), EIAJ(Electronic Industry Association of Japan)와 같은 국제 반도체 협회의 정의에 따르면, 칩 스케일 패키지는 일반적으로 칩 크기의 1.2배 이내의 크기의 패키지에 대한 분류명이다. 칩 스케일 패키지는 디지털 캠코더, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, 메모리 카드 등과 같이 소형화, 이동성이 요구되는 제품들에 주로 사용되며, DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), 마이크로 컨트롤러(micro controller) 등과 같은 반도체 소자들이 칩 스케일 패키지 안에 실장된다. 또한, DRAM(dynamic random access memory), 플래쉬 메모리(flash memory) 등과 같은 메모리 소자를 실장한 칩 스케일 패키지의 사용도 확대되고 있다.

이미지 센서 칩(32)은 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 소자이다. 동작 및 제작방법에 따라 CCD센서 칩과 CMOS센서 칩으로 분류할 수 있다. CCD(Charge Coupled Device) 센서 칩은 아날로그 회로에 기반을 두고 있으며, 렌즈 유닛(20)으로 들어온 광이 여러 셀에 뿌려져 각 셀이 그 광에 대한 전하를 저장하고 이 전하의 크기로 명암 정도를 판단한 후, 변환장치로 보내 색상을 표현하는 방식이다. 선명한 화질 표현이 가능하나 데이터 저장용량 및 전력소비량 커, 고화질을 요하는 디지털 카메라 쪽에서 많이 사용한다. CMOS(Complementary Metal Oxide Semi-conductor)센서 칩은 반도체에 아날로그 신호와 디지털 신호처리 회로를 한 곳에 집적시킨 것이다. CCD센서 칩에 대비하여 전력소비가 1/10 정도에 불과하며, 전체적으로 필요한 부분이 한 개의 칩으로 구성되어 있어 보다 소형 제품 제작 가능. 최근 기술수준의 향상으로 이러한 장점 외에 고화질까지 갖춰 디지털 카메라, 카메라폰, PMP(Personal Media Player) 등 여러 분야로 사용처가 많아지고 있다.

렌즈 요소층의 두 개의 렌즈 각각에 대응하도록 이미지 센서 패키지(30)에 는 두 개의 이미지 센서 칩이 배치된다. 즉, 제1 이미지 센서 칩(321)과 제2 이미지 센서 칩(322)이 하나의 이미지 센서 패키지(30)에 일체로 형성된다.

제1 이미지 센서 칩(321)은 제1 렌즈(211)와 제3 렌즈(221)에 대응하도록 배치되고, 제2 이미지 센서 칩(322)은 제2 렌즈(212)와 제4 렌즈(222)에 대응하도록 배치된다. 이때, 제1 및 제2 이미지 센서 칩(321, 322)의 이미지 센서 간의 거리(D1)는 렌즈 어셈블리(20)의 두 개의 렌즈의 광축 사이의 거리(S)에 따라 조정될 수 있다.

이미지 센서 패키지(20) 또한 다수의 이미지 센서 칩이 배열되어 있는 이미지 센서 웨이퍼를 두 개의 이미지 센서 칩 단위로 절단하여 제작할 수 있다.

이미지 센서 칩(32)의 하면에는 카메라 모듈이 실장되는 메인 기판(미도시)의 단자와 접속될 수 있도록 접속 부재(33)가 형성된다.

접속 부재(33)는 도전성 페이스트(conductive paste)로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 솔더 페이스트(solder paste) 또는 은 에폭시(Ag-epoxy) 수지일 수 있다. 또한 접속 부재(33)는 솔더볼(solder ball)의 형태일 수 있다.

이미지 센서 칩(32)의 상면에는 커버 글래스(31)가 형성될 수 있으며, 커버 글래스(31)는 일면에 IR 코팅이 되어 적외선 차단 필터로서 기능할 수 있다.

적외선 차단 필터는 렌즈를 거쳐 이미지 센서로 광 신호가 입력되기 전에 적외선 영역의 광 신호를 제거하여 가시광선 영역의 광 신호만을 받아들이게 함으로써, 실제와 가까운 색상의 화상을 획득할 수 있게 한다.

커버 글래스(31)는 이미지 센서 칩(32)의 렌즈 어셈블리(20)를 통과한 광이 결상되는 이미지 결상 영역을 보호한다. 예를 들어, 이미지 결상 영역으로 이물이 침입하는 것을 방지할 수 있다.

하우징(10)은 내부 공간을 가지며 상?하부가 개구된 구조를 갖는다. 구체적으로는 렌즈 어셈블리(20) 및 이미지 센서 패키지(30)를 수용하는 수용부(11) 및 렌즈 어셈블리(20)의 물체측 일부를 덮도록 수용부(11)에서 절곡 형성되는 캐핑부(12)를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.

도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서 패키지의 변형예에 관한 것으로, 이외의 구성은 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈과 동일하므로, 이들 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(20), 두 개의 이미지 센서 칩(32)을 구비하는 이미지 센서 패키지(30), 및 렌즈 어셈블리(20)와 이미지 센서 패키지(30)를 수용하는 하우징(10)을 포함하고, 렌즈 어셈블리(20)는 각각이 두 개의 렌즈를 구비하는 제1 및 제2 렌즈 요소층(21, 22)이 광축을 따라 순차로 적층된다.

이미지 센서 패키지(30)는 렌즈 어셈블리(20)를 통해 입사되는 광을 수광하도록 두 개의 렌즈 각각에 대응하는 제1 및 제2의 이미지 센서 칩(321, 322)을 구비하며, 제1 및 제2의 이미지 센서 칩(321, 322)은 별도로 제작되어 두 개의 렌즈의 광축 사이의 거리(S)에 따라 소정의 간격(D)을 두고 배치된다.

이때, 제1 및 제2의 이미지 센서 칩(321, 322)의 상면에는 이미지 센서 칩(32)의 렌즈 어셈블리(20)를 통과한 광이 결상되는 이미지 결상 영역을 보호하도록 제1 및 제2 커버 글래스(311, 312)가 각각 배치된다.

또한, 제1 및 제2의 이미지 센서 칩(321, 322)의 하면에는 카메라 모듈이 실장되는 메인 기판(미도시)의 단자와 접속될 수 있도록 접속 부재(33)가 형성된다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리의 렌즈 요소층을 이루는 두 개의 렌즈는 일체로 형성되나, 이미지 센서 패키지는 별도로 제작된다는 점에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈과 구성상 차이점을 갖는다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리의 변형예에 관한 것으로, 이외의 구성은 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈과 동일하므로, 이들 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈가 광축을 따라 적층된 렌즈 어셈블리(20), 렌즈 어셈블리(20)를 통해 입사되는 광을 수광하는 이미지 센서 패키지(30), 및 렌즈 어셈블리(20)와 이미지 센서 패키지(30)를 수용하는 하우징(10)을 포함한다.

렌즈 어셈블리(20)는 서로 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖는 제1 렌즈군(25) 및 제2 렌즈군(26)을 포함하고, 제1 렌즈군(25)은 물체측에서부터 상측으로 광축을 따라 적층된 제5 렌즈(251) 및 제6 렌즈(252)를 포함하고, 제2 렌즈군(26) 또한 물체측에서부터 상측으로 광축을 따라 적층된 제7 렌즈(261) 및 제8 렌즈(262)를 포함한다.

이미지 센서 패키지(30)는 제1 및 제2 렌즈군(25, 26) 각각에 대응하는 두 개의 이미지 센서 칩이 일체로 형성된다. 즉, 제1 렌즈군(25)으로부터 입사되는 광을 수광하는 제1 이미지 센서 칩(323) 및 제2 렌즈군(26)으로부터 입사되는 광을 수광하는 제2 이미지 센서 칩(324)이 하나의 이미지 센서 웨이퍼에서 일체로 형성된다.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서 패키지를 구성하는 두 개의 이미지 센서 칩은 일체로 형성되나, 렌즈 어셈블리를 구성하는 두 개의 이미지 센서 칩에 대응하는 두 개의 렌즈군은 별도로 제작된다는 점에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈과 구성상 차이점을 갖는다.

이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법을 살펴보기로 한다.

우선, 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법을 개략적으로 설명하면, 두 개의 렌즈가 쌍을 이루어 다수 배열되어 있는 적어도 하나의 렌즈 웨이퍼를 마련하여 광축을 따라 적층하고 한 쌍의 렌즈 단위로 절단하여 렌즈 어셈블리를 제조하고, 두 개의 렌즈 각각에 대응하는 한 쌍의 이미지 센서 칩이 배치된 이미지 센서 패키지를 제조하고, 이렇게 제조된 렌즈 어셈블리와 이미지 센서 패키지를 하우징에 삽입함으로써 본 실시예에 따른 카메라 모듈이 완성된다.

한편, 렌즈 어셈블리를 제조함에 있어서, 적어도 하나의 렌즈 웨이퍼를 적층하는 단계와 렌즈 웨이퍼를 한 쌍의 렌즈 단위로 절단하는 단계는 순서에 관계없이 수행될 수 있다. 즉, 적어도 하나의 렌즈 웨이퍼를 적층한 후, 한 쌍의 렌즈 단위로 절단할 수도 있으며, 렌즈 웨이퍼 각각을 한 쌍의 렌즈 단위로 절단한 후, 적층할 수도 있다.

또한, 렌즈 어셈블리를 제조하는 단계와 이미지 센서 패키지를 제조하는 단계에 있어서, 렌즈 어셈블리와 이미지 센서 패키지를 별도로 제작하여 하우징에 각각 삽입할 수도 있으나, 적어도 하나의 렌즈 웨이퍼와 이미지 센서 칩이 배열된 이미지 센서 웨이퍼를 적층한 후, 한 쌍의 렌즈 단위로 절단하여 하우징에 삽입할 수도 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의상 렌즈 웨이퍼를 적층하여 한 쌍의 렌즈 단위로 절단하고, 한 쌍의 렌즈에 대응하는 이미지 센서 패키지를 제조하여 렌즈 어셈블리와 이미지 센서 패키지를 각각 하우징에 삽입하는 순서로 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 렌즈 어셈블리의 제조 공정을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서 패키지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 동일한 초점거리를 가지며 광축이 소정의 거리(S)를 갖는 두 개의 렌즈가 쌍을 이루어 다수 배열되어 있는 렌즈 웨이퍼(200)를 마련한다. 렌즈 웨이퍼(200)는 물체측에서 상측으로 제1 렌즈 웨이퍼(210)와 제2 렌즈 웨이퍼(220)가 광축을 따라 적층되어 있다.

여기서, 각 렌즈 웨이퍼는 각 렌즈의 형상과 반전된 형상을 갖는 금형에 수지재를 토출하여 가압하고 경화함으로써 제작될 수 있다.

이렇게 마련된 렌즈 웨이퍼(200)를 다이싱 라인(DL)을 따라 한 쌍의 렌즈 단위로 절단하면, 도 1 및 도 2에 도시된 렌즈 어셈블리(20)가 완성된다.

도 7을 참조하면, 각 렌즈 웨이퍼에 형성된 두 개의 렌즈 각각에 대응하는 한 쌍의 이미지 센서 칩이 다수 배열되어 있는 이미지 센서 웨이퍼(300)를 마련한다. 이때, 한 쌍의 이미지 센서 칩은 대응하는 한 쌍의 렌즈의 광축 사이의 거리(S)에 따라 이미지 센서간의 거리(D1)를 조정하여 이미지 센서 웨이퍼(300)에 형성할 수 있다.

이미지 센서 웨이퍼(300)는 상면에 이미지 센서 칩을 덮도록 커버 글래스 웨이퍼(310)를 적층할 수 있다. 한편, 이미지 센서 패키지를 이루는 두 개의 이미지 센서 칩을 별도로 제작하는 실시예에 의할 경우, 한 쌍의 이미지 센서 칩의 이미지 센서간의 거리(D1)를 조정하여 한 쌍의 이미지 센서 칩 각각을 소정 간격만큼 이격시켜 커버 글래스 웨이퍼(310)에 부착하여 이미지 센서 웨이퍼(300)를 마련할 수도 있다.

이렇게 마련된 이미지 센서 웨이퍼(300)를 한 쌍의 이미지 센서 칩 단위로 절단하면, 도 1 및 도 3에 도시된 이미지 센서 패키지(30)가 완성된다.

이렇게 제조된 렌즈 어셈블리(20) 및 이미지 센서 패키지(30)를 하우징(10)의 내부 공간에 삽입하여 고정하면, 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈이 완성된다.

한편, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. 이하에서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법과 상이한 구성만을 설명하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리의 렌즈 요소층을 이루는 두 개의 렌즈는 일체로 형성되나, 이미지 센서 패키지는 별도로 제작된다는 점에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈과 구성상 차이점을 갖는 것으로, 렌즈 어셈블리의 제조방법은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서와 동일한 방법으로 이루어진다.

한편, 이미지 센서 패키지의 제조를 살펴보면, 이미지 센서 칩과 이미지 센서 칩의 상면에 적층된 커버 글래스로 구성된 이미지 센서 어셈블리 두 개를 렌즈 어셈블리의 두 개의 렌즈 각각에 대응시켜 하우징에 삽입하여 고정한다.

이때, 두 개의 이미지 센서 어셈블리는 두 개의 렌즈의 광축 사이의 거리에 따라 이미지 센서간에 소정의 거리를 두도록 배치될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서 패키지를 구성하는 두 개의 이미지 센서 칩은 일체로 형성되나, 렌즈 어셈블리를 구성하는 두 개의 이미지 센서 칩에 대응하는 두 개의 렌즈군은 별도로 제작된다는 점에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈과 구성상 차이점을 갖는 것으로, 이미지 센서 패키지의 제조방법은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서와 동일한 방법으로 이루어진다.

한편, 렌즈 어셈블리의 제조를 살펴보면, 두 개의 렌즈가 광축을 따라 적층된 렌즈군 두 개를 광축 사이의 거리가 소정의 거리를 갖도록 배치하고 이미지 센서 패키지와 함께 하우징에 삽입하여 고정한다. 이때, 두 개의 렌즈군은 서로 동일한 초점거리를 갖는다.

이로써, 3차원 입체 화상을 획득하기 위한 3D 카메라 모듈이 완성될 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 본 발명에서 카메라 모듈의 제조방법의 순서는 예시적인 것으로서, 카메라 모듈의 제조방법의 각 단계들은 요구되는 상황에 따라 다양한 순서로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명에서 카메라 모듈의 구성은 필수 구성요소만 도시하고 설명한 것으로, 이외에 카메라 모듈의 부가적인 기능, 예컨대 불필요한 광을 차단하거나 오토 포커싱 기능 등을 수행하기 위한 구성이 추가될 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 하우징 11: 수용부
12: 캐핑부 20: 렌즈 어셈블리
21: 제1 렌즈 요소층 22: 제2 렌즈 요소층
30: 이미지 센서 패키지 31: 커버 글래스
32: 이미지 센서 칩 33: 접속 부재
200: 렌즈 웨이퍼 300: 이미지 센서 웨이퍼

Claims

적어도 하나의 렌즈 요소층을 포함하고, 하나의 렌즈 요소층에 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖는 두 개의 렌즈가 일체로 형성된 렌즈 어셈블리;
상기 렌즈 어셈블리를 통해 입사되는 광을 수광하고, 상기 두 개의 렌즈 각각에 대응하는 두 개의 이미지 센서 칩이 배치된 이미지 센서 패키지; 및
상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 수용하는 하우징을 포함하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 두 개의 이미지 센서 칩은 일체로 형성되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하나의 렌즈 요소층은 웨이퍼 레벨로 제작되는 렌즈 웨이퍼에서 서로 인접한 두 개의 렌즈로 구성되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 두 개의 렌즈의 광축 사이의 거리에 따라 상기 두 개의 이미지 센서 칩의 이미지 센서간의 거리가 조정되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 이미지 센서 패키지는 상기 두 개의 이미지 센서 칩을 덮는 커버 글래스를 포함하는 카메라 모듈.
각각이 적어도 하나의 렌즈가 광축을 따라 적층된 두 개의 렌즈군을 포함하고, 상기 두 개의 렌즈군이 서로 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖도록 형성되는 렌즈 어셈블리;
상기 렌즈 어셈블리를 통해 입사되는 광을 수광하고, 상기 두 개의 렌즈군 각각에 대응하는 두 개의 이미지 센서 칩이 일체로 형성된 이미지 센서 패키지; 및
상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 수용하는 하우징을 포함하는 카메라 모듈.
동일한 초점거리를 가지며 광축이 소정의 거리를 갖는 두 개의 렌즈가 쌍을 이루어 다수 배열되어 있는 적어도 하나의 렌즈 웨이퍼를 마련하는 단계;
상기 적어도 하나의 렌즈 웨이퍼를 광축을 따라 적층하는 단계;
상기 렌즈 웨이퍼를 한 쌍의 렌즈 단위로 절단하여 렌즈 어셈블리를 제조하는 단계;
상기 렌즈로부터 입사되는 광을 수광하고, 상기 두 개의 렌즈 각각에 대응하는 한 쌍의 이미지 센서 칩이 배치된 이미지 센서 패키지를 마련하는 단계; 및
상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 하우징에 삽입하는 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 이미지 센서 패키지를 마련하는 단계는 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩이 다수 배열되어 있는 이미지 센서 웨이퍼를 제조하는 단계와, 상기 이미지 센서 웨이퍼에서 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩 단위로 절단하는 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 이미지 센서 패키지를 마련하는 단계는 상기 한 쌍의 렌즈의 광축 사이의 거리에 따라 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩의 이미지 센서간의 거리를 조정하여 수행되는 카메라 모듈의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 이미지 센서 패키지를 마련하는 단계는 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩을 덮도록 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩 상에 커버 글래스 웨이퍼를 적층하는 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조방법.
각각이 적어도 하나의 렌즈가 광축을 따라 적층된 두 개의 렌즈군을 포함하고, 상기 두 개의 렌즈군이 서로 동일한 초점거리를 가지며 서로 다른 광축을 갖도록 형성되는 렌즈 어셈블리를 마련하는 단계;
상기 렌즈 어셈블리로부터 입사되는 광을 수광하고, 상기 두 개의 렌즈군 각각에 대응하는 한 쌍의 이미지 센서 칩이 다수 배열되어 있는 이미지 센서 웨이퍼를 마련하는 단계;
상기 이미지 센서 웨이퍼에서 상기 한 쌍의 이미지 센서 칩 단위로 절단하여 이미지 센서 패키지를 제조하는 단계; 및
상기 렌즈 어셈블리 및 상기 이미지 센서 패키지를 하우징에 삽입하는 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조방법.