KR20120115757A - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지 센서의 방열 구조를 강화한 카메라 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 플립칩 패키지 구조를 갖는 카메라 모듈에 있어서, 광학계; 상기 광학계를 수용하는 홀더; 상기 홀더의 하부에 설치되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 범프 패드를 매개로 접합되는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서의 하부면에 형성되며 이미지 센서의 열을 외부로 방출하는 방열층을 포함하는 카메라 모듈을 제공한다. 본 발명에 따르면, 플립칩 패키지 구조로 조립되는 이미지 센서의 하부에 방열층을 형성하여 이미지 센서의 열을 외부로 방열함으로써, 센서 발열에 의한 이미지 결점(defect) 문제를 해소할 수 있다.

Description

카메라 모듈 {Camera module}

본 발명은 플립칩 패키지 구조의 카메라 모듈에 관한 것으로서, 특히 광축을 슬림하게 설계할 수 있는 플립칩 패키지 구조의 카메라 모듈에서 이미지 센서의 방열 구조를 강화한 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 소형의 카메라 모듈은 모바일폰, 스마트폰, PDA, 태블릿 PC 등 다양한 휴대 단말기에 탑재되고 있다. 카메라 모듈은 통상 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 이미지 센서를 이용하여 렌즈를 통해 입사된 광으로부터 이미지를 추출한다.

도 1은 종래 카메라 모듈의 구조를 개략적으로 보여준다. 하우징을 이루는 홀더(10)를 관통하여 다수의 렌즈로 구성된 광학계(12)가 설치된다. 광학계의 하부에는 적외선을 차단하기 위한 적외선 필터(14)가 설치된다. 이미지 센서(16)는 인쇄회로기판(18)의 상면에 에폭시 등의 접착수단을 매개로 부착되며, 이미지 센서(16)와 인쇄회로기판(18) 상면의 패드는 본딩 와이어(20)로 연결된다.

한편 최근의 휴대용 디지털 단말기들은 점차 고성능화되면서도 경박단소화를 지향하고 있다. 이에 따라 카메라 모듈도 고해상도의 슬림한 기구 설계가 요구된다. 그런데 도 1과 같은 구조에서는 이미지 센서(16)와 인쇄회로기판(18) 사이에 접합층이 존재하고 본딩 와이어(14)의 본딩영역 등이 필요함으로 인해 광축의 높이가 증가하는 문제점이 있었다.

도 2는 플립칩(Flipchip) 패키지 구조를 갖는 카메라 모듈의 일부를 발췌하여 보인 것으로서, 카메라 모듈의 광축 높이를 슬림하게 설계하는 예를 보여준다. 도 2를 참조하면, 이미지 센서(16)는 세라믹 재질의 인쇄회로기판(18)에 범프 패드(22)를 매개로 접합된다. 범프 패드(22)는 Au 등과 같이 전기전도도가 우수한 물질로 형성되며, 이미지 센서(16)의 물리적 접합과 전기적 접촉을 동시에 수행한다. 도 2와 같은 플립칩 패키지 구조의 카메라 모듈은 광축의 높이가 이전의 와이어 본딩 방식에 비해 슬림하게 설계된다.

하지만, 도 2와 같은 종래 플립칩 패키지에서는 도 3에서 도시한 바와 같이 이미지 센서(16)가 공기층(24) 이외의 타 물질과 접촉하는 부분이 범프 패드(22)가 유일하다. 따라서 이미지 센서(16)의 열이 외부로 방사되는 경로, 즉, 열전도 경로가 취약해지는 문제점이 있다.

특히 휴대폰 등으로 동영상을 촬영할 경우 이미지 센서(16)가 지속적으로 작동하는데, 이때 이미지 센서(16)의 방열이 원활하지 않을 경우 이미지에 결함(defect)이 발생하는 등의 우려가 있다.

본 발명은 플립칩 패키지 구조의 카메라 모듈에서 이미지 센서의 방열 구조를 강화하여 동영상 촬영 등에도 센서의 발열에 의해 이미지에 결점이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 방열 구조를 갖는 카메라 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈은, 플립칩 패키지 구조를 갖는 카메라 모듈에 있어서, 광학계; 상기 광학계를 수용하는 홀더; 상기 홀더의 하부에 설치되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 범프 패드를 매개로 접합되는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서의 하부면에 형성되며 이미지 센서의 열을 외부로 방출하는 방열층을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 발열층은 상기 이미지 센서의 하부면에 열전도성 수지를 도포하여 형성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 방열층의 하부면에는 돌부와 요부가 교호로 형성되는 요철부가 형성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 방열층의 하부면은 상기 홀더의 저면에 밀착된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 방열층을 구성하는 재료에 열전도성 금속분말이 더 혼합된다.

본 발명에 따르면, 플립칩 패키지 구조를 갖는 카메라 모듈에 있어서 이미지 센서의 하부면에 열전도성 수지를 도포하여 방열층을 형성함으로써, 이미지 센서의 열이 방열층을 통해 외부로 방출되어 이미지 센서가 장시간 작동되어 고온으로 발열되는 것을 방지할 수 있고, 센서의 발열에 의한 이미지 결점 발생 등의 문제를 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 일반적인 카메라 모듈의 구조를 예시한 측단면도,
도 2는 종래 플립칩 패키지 구조의 이미지 센서 조립예를 보인 측단면도,
도 3은 도 2의 이미지 센서의 열전달 경로를 예시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 이미지 센서의 방열 구조를 보인 측단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 측단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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.

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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 카메라 모듈은 플립칩(Flipchip) 패키지 구조의 카메라 모듈에서 이미지 센서의 방열 구조가 특화된 구성을 갖는다. 이하의 상세한 설명에서 카메라 모듈의 일반적인 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하며, 이미지 센서의 방열 구조에 대하여 중점적으로 설명한다. 카메라 모듈의 일반적인 구성은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하며, 본원의 배경기술로 언급된 부분에서도 참조할 수 있다.

도 4의 측단면도를 참조하면, 카메라 모듈은 홀더(110)의 하부에 인쇄회로기판(118)이 설치된다. 인쇄회로기판(118)의 중앙부는 도시된 바와 같이 개구되어 있으며, 여기에 이미지 센서(116)가 플립칩 패키지 구조로 조립된다.

인쇄회로기판(118)의 개구부 둘레를 따라 형성된 전극과 이미지 센서(116)의 에지부에 형성된 전극이 Au 등으로 구성된 범프 패드(122)를 매개로 융착되어 접합된다. 이와 같은 플립칩 패키지 구조에 따르면, 이미지 센서(116)가 본딩 와이어 등의 와이어 없이 인쇄회로기판(118)에 조립된다.

이미지 센서(116)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 센서이다. 이미지 센서(116)의 상부면은 이미지가 결상되는 결상면으로서, 도시 안된 광학계 및 적외선 필터와 광축을 따라 배열된다. 이미지 센서(116)의 하부면에는 도시한 바와 같이 방열층(130)이 형성된다.

방열층(130)은 이미지 센서(116)의 열을 외부로 방출하기 위한 구성이다. 방열층(130)은 다양한 형태로 구성될 수 있다. 일실시예로서, 방열층(130)은 이미지 센서(116)의 하부면에 열전도성 수지를 도포하여 형성된다. 실시예로서 언급되지는 않지만 방열층(130)은 알루미늄 박막 등을 이미지 센서(116)의 하부면에 열전도성 접착제로 부착하는 등으로 구성될 수도 있다.

도 4는 열전도성 수지를 도포하여 방열층(130)을 구성하되, 방열층(130)을 특화된 형상으로 구성하는 예를 보여준다. 도 4의 실시예에서 방열층(130)은 하부면에 돌부(130a)와 요부(130b)가 교호로 형성되는 요철부를 구비한다.

예컨대, 이미지 센서(116)를 CSP(Chip Scale Package) 형식으로 제조하는 과정에서, 이미지 센서(116)의 하부면에 열전도성 수지를 도포한다. 그리고 요철부가 형성된 틀 위에서 열전도성 수지를 경화시킨다. 그러면 도 4에서와 같이 방열층(130)의 하부면에 요철부 형상을 얻을 수 있다.

도 4를 참조하면, 이미지 센서(116)의 열은 방열층(130)과의 접촉면을 통해 방열층(130)으로 전달된다. 그리고 방열층(130) 하부의 요철부를 통해 공기층으로 전달된다. 이때, 방열층(130)의 하부에 요철부에서 발열 면적이 넓어지므로, 공기층과의 접촉 면적이 넓어지고 방열 효과가 높아진다.

도 4의 실시예는 홀더(110)의 저면(여기서 홀더(110)는 휴대 단말기 등에서 카메라 모듈을 수용하는 소켓의 의미를 포함한다) 구조물이 플라스틱 재질일 경우 적합하다. 그러나 홀더(110)의 저면이 금속 재질일 경우에는 도 5와 같은 실시예가 더 적합하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 측단면도이다. 이를 참조하면, 도 5의 실시예에서 방열층(130)의 하부면은 홀더(110)의 저면에 밀착되는 구조를 갖는다.

도 5의 실시예에서는 이미지 센서(116)의 하부면에 충분한 높이로 열전도성 수지를 도포한 후 반경화 상태에서 홀더(110)에 조립하거나, 열전도성 수지의 탄성을 이용하여 방열층(130)을 홀더(110) 저면에 밀착시킬 수 있다.

이와 같이 방열층(130)이 홀더(110)의 저면에 밀착시킬 경우, 홀더(110)가 열전도성이 우수한 재질로 이루어졌다면 방열층(130)에서 홀더(110)측으로 열전도가 이루어지면서 방열 효과를 증가시킬 수 있다.

도 5의 실시예에서 방열 효과를 더욱 높이기 위하여, 방열층(130)을 구성하는 열전도성 수지에 알루미나 등의 금속 분말이 바인더와 함께 혼합될 수 있다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

110 : 홀더 116 : 이미지 센서
118 : 인쇄회로기판 122 : 범프 패드
130 : 방열층 130a : 돌부
130b : 요부

Claims (5)

1. 플립칩 패키지 구조를 갖는 카메라 모듈에 있어서,
   광학계;
   상기 광학계를 수용하는 홀더;
   상기 홀더의 하부에 설치되는 인쇄회로기판;
   상기 인쇄회로기판에 범프 패드를 매개로 접합되는 이미지 센서; 및
   상기 이미지 센서의 하부면에 형성되며 이미지 센서의 열을 외부로 방출하는 방열층을 포함하는 카메라 모듈.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열층은 상기 이미지 센서의 하부면에 열전도성 수지를 도포하여 형성되는 카메라 모듈.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 방열층의 하부면에는 돌부와 요부가 교호로 형성되는 요철부가 형성되는 카메라 모듈.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 방열층의 하부면은 상기 홀더의 저면에 밀착되는 카메라 모듈.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 방열층을 구성하는 재료에 열전도성 금속분말이 더 혼합되는 카메라 모듈.

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