KR20130091379A

KR20130091379A - 파워 라인 인서트 몰딩에 의한 자동 초점 카메라 모듈구조 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20130091379A
Application number: KR1020120012587A
Authority: KR
Inventors: 민 선 김
Original assignee: 민 선 김
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-08-19

Abstract

본 발명은 파워 라인 인서트 몰딩에 의한 자동 초점 카메라 모듈구조 및 그 제조방법{Auto Focus Camera Module by power line incert molding and method of manufacturing the same}에 관한것으로
인서트 파워라인 카메라 모듈 및 그 제조방법에 의하면 외부 전원 배선을 사출시 내재된 파워라인을 통하여 대치 하므로, 고 신뢰성을 확보하고 ,수려한 외관을 형성하며, 내부 배선을 통한 제조공정을 단순화 및 자동화하여 카메라 모듈의 제조비용을 절감시킴으로써, 초박형의 고 신뢰성 멤스 카메라 모듈의 경우에도 적용할 수 있는 장점이 있다.

Description

파워 라인 인서트 몰딩에 의한 자동 초점 카메라 모듈구조 및 그 제조방법{Auto Focus Camera Module by power line incert molding and method of manufacturing the same}

본 발명은 고 빅형의 고성능 멤스(MEMS)기술을 이용한 액튜에이터가 내장된 자동초점카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파워라인 인서트 몰딩에 의한 전원 공급 멤스 엑튜에이터가 내장된 자동 초점 카메라 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 멤스(MEMS)기술을 이용한 자동 초첨 카메라 모듈은 렌즈 구동 액튜에이타 및 렌즈부, 샤타(Shutter)부 등을 수반하는 고화소 카메라 모듈을 말한다. 이러한 멤스 카메라 모듈은 고 화소의 산업용, 군사용 등 매우 다양한 응용 분야를 가지고 있으며 최근 정보 통신 기기에 탑재되기 시작하면서 그 수요가 급격히 증가하고 있다. 한편, 오늘날 정보통신 기기에 들어가는 멤스 카메라 모듈 산업에 있어서 주요 관심사는 고화소, 고집적 설계에 의한 화질 특성과 저 소비 전력 고 신뢰성 및 경박 단소 하면서 외관의 미려함에 있다. 이러한 화질 특성 과 소형화의 요구는 특히 시스템 패키지인 모듈 산업에 있어서 두드러지게 나타나고 있는데, 멤스 기술을 응용한 고화소 카메라 모듈이란 최적화로 구성된 멤스 구동부을 실제 스마트 폰등과 같은 박형의 모바일 기기에 내장하여 사용할 수 있도록 멤스 구동부,멤스엑튜에이타(MEMS Actuator),구동용전원라인,인쇄 회로 기판, 렌즈 광학계, 고화소 이미지 센서,로 구성한 모듈 형태를 말한다.

이러한 멤스 기술을 적용한 고 기능의 자동 촛점 카메라 모듈은 렌즈 광학계 상단에 위치한 엑튜에이타 (Actuator)구동부 단자에 인가하는 전원선을 플렉시블 케이블을 이용하여 인쇄 회로 기판 전원 단자와 외부 배선 솔더링을 하여 연결하는 구조로서 생산성 저하및 외부 노출된 전원선으로 신뢰성의 저하에 대한 해결 과제를 갖게되며, 따라서 높은 생산성과 신뢰성이 향상된 멤스 기술이 적용된 자동 촛점 카메라 모듈에 대한 관심이 고조 되어 왔다.

파워라인 인서트 렌즈 홀다는 엑튜에이타 구동용 전원을 렌즈 홀다 사출시 사전에 제작된 파워 라인을 인서트 몰딩하여 외부 배선을 대치하는 , 멤스 기술 적용 카메라 모듈의 고 생산성과 고 신뢰성에 대한 필요에 따라 등장한 파워라인 배치 기술이다

도 1은 종래의 외부 배선을 통한 멤스 기술을 적용한 외부 파원라인 구조의 자동 촛점 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면 멤스 액튜에이터 구동 모듈은 인쇄 회로 기판(101)과, 이미지 센서 칩(107)과 센서칩 패드와 인쇄 회로 기판을 전기적으로 연결하여 주는 와이어(108)와 반도체 센서를 보호해주는 렌즈 홀더 (102)와 바렐안에 적절하게 구성된 렌즈 조립체인 광학계 (103)와 멤스 기술이 적용된 엑튜에이터(205).상기 엑튜에이터 전원단자(202)와 인쇄 회로 기판 전원 단자(201)를 전기전으로 연결하여 주는 외부 플렉시블 배선(203)을 포함한다.

800만 이상의 고화소 폰의 카메라 모듈은 고 신뢰성과 카메라 높이를 낮추는 박형의 기술, 자동 촛점 위치 제어 기술등이 요구되는데,기존의 자동 촛점 카메라 모듈의 기술을 대치 하기 위한, 고성능 멤스(MEMS) 카메라 모듈의 경우 초 박형으로 구성 하기 위하여 액튜에이터가 모듈 상단에 떠있는 구조를 갖게 되는데, 이러한 카메라 모듈은 플러스 와 마이너스 선으로 구분된 약 3mm 폭의 외부 전원선을 솔더링을 통하여 연결하는 구조로서 엑튜에이터 단자(202) 와 인쇄 회로 기판 전원단자가(201) 서로 2차원 동일 평면 상에 위치하지 못하고 3차원 평면상에 위치하므로, 이로 인한 외부 전원 단자의 노출 및 공정상의 제약으로 신뢰성의 저하,제품의 외관이 미려하지 못하고,그 공정이 납땜에 의한 수작업에 의존하여 생산성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 종래의 멤스 기술 적용 카메라 모듈에서 제기되고 있는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서,내부 배선을 고려한 렌즈 홀다 사출물에,사전에 파워 라인 용도로 가공된 파워 라인 케이블을 인서트 몰딩을 통하여 렌즈 홀다내에 내재하므로 고 신뢰성 확보 및 외관이 미려하고 제조공정을 자동화 시킬수 있는 카메라 모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 카메라 모듈은 반도체 이미지 센서 칩(107);렌즈를 보호하고 고정하는 렌즈 경통(110);멤스 기술이 적용된 엑튜에이터(Actuator 205),적어도 1개 이상으로 구성된 엑튜에이터 전원 단자(202); 본딩 와이어 (108),본딩 와이어(108)와 이미지 센서칩(107)을 보호하는 렌즈 홀다(102);제 1면에 적어도 하나의 제 1패드(201)를 구비하고, 열 경화성 에폭시 접착수단을 통해 제1면이 이미지 센서 칩의 하부에 접착되는 다층 인쇄회로기판(PCB, 101); 엑튜에이터의 전원 단자와 인쇄회로 기판의 전원 단자를 고려한 파워라인이 내재되어 사출 성형된 파워라인 인서트 홀다 (208);상기 홀다에 인서트된 파워라인은 엑튜에이터 전원 단자(202)와 접속을 위한 제 1패드(206)와 인쇄회로 기판의 파워 패드와 접속형성용의 제2패드(207)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 고 신뢰성 인서트 파워라인 카메라 모듈 제조방법은 (a) 멤스(MEMS) 기술을 이용한 액튜에이타(Actuator)를 형성하는 단계; (b)사출 몰딩에의한 파워라인 인서트 렌즈 홀다를 형성 하는 단계; (c) 파워라인 인서트 홀다와 렌즈 광학계, 액튜에이터를 조립 하는 단계;(e)이미지 센서 칩을 인쇄회로 기판의 제 1면에 열 경화성 에폭시 접착 수단을 통해 부착하는 단계;(f) 상기 본딩 이미지 센서칩의 칩패드와 인쇄회로 기판의 제1패드와 와이어로 본딩하는 단계;(g) 상기 인쇄회로 기판에 부착된 이미지 센서칩을 상기 인서트 파워라인 렌즈 홀다로 인쇄회로 기판 상면에 조립 보호 하는 단계;(h)인서트 파워라인 상,하 단자를 액튜에이터 와 인쇄회로 기판의 전원단자에 연결하는 단계를 특징으로 한다

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파워라인 인서트 카메라 모듈 및 그 제조방법에 의하면 외부 전원 배선을 사출시 내재된 파워라인을 통하여 고 신뢰성을 확보하고 ,수려한 외관을 형성하며, 내부 배선을 통한 제조공정을 단순화 및 자동화하여 카메라 모듈의 제조비용을 절감시킴으로써, 초박형의 고 신뢰성 멤스 카메라 모듈의 경우에도 적용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 외부 전원선의 멤스 카메라 모듈 패키지의 개략적인 도면이다.
도 2는 본발명에 따른 파워라인 인서트 몰딩 전원 공급 카메라 모듈 일실시예를 나타내는 도면 이다
도 3은 본 발명에 따른 파워 라인 슬롯 내장 렌즈 홀다를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파워라인 인서트 몰딩 전원 공급 카메라 모듈 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파워라인 슬롯내 압입 전원 공급 카메라 모듈 제조방법을 나타내는 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 초소형 인서트 파워라인 멤스 카메라 모듈의 일실시예를 나타내는 단면도이고 도 3은 본 발명에 따른 파워라인 압입용 슬롯이 형성된 렌즈 홀다의 일실시예를 나타내는 도면 이다

도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 초박형 고 신뢰성의 멤스 카메라모듈은 반도체 이미지 센서 칩(107),렌즈를 보호하고 고정하는 렌즈 경통(110),멤스 기술이 적용된 엑튜에이터(Actuator 205),적어도 1개 이상으로 구성된 엑튜에이터 전원 단자(202), 본딩 와이어 (108),본딩 와이어(108)와,다층 인쇄회로기판(PCB, 101), 이미지 센서칩(107)을 보호하는 파워라인이 내재되어 사출 성형된 파워라인 인서트 홀다 (208), 파워 라인 압입용 슬롯 형성 렌즈 홀다(209)및 내부 접속 패드를 구비 한다.

상기 인쇄회로기판(101)은 제1면에 이미지 센서칩의 칩 패드와 와이어 본딩을 위한 제1 패드(104)가 부착되어 있고,인서트 파워라인 하부 전원패드와 접속을 위한 전원 라인의 형성을 위한 제2패드(110)를 구비하고 있다.

상기 인쇄회로기판(101)은 단층 또는 다층으로 패턴이 형성되어 있으며, 제1면에 열 경화성 접착제를 통해 이미지 센서칩을(107) 본딩한후 경화하여 접착 한다.

이미지 센서 칩(107)은 골드 와이어 혹은 알루미늄 와이어 본딩을 통해 상기 인쇄회로기판(101)의 상기 제1패드(104)에 본딩된다.

상기 인쇄회로 기판에(101)에 본딩된 이미지 센서칩(107)의 주변을 사전에 멤스(MEMS) 엑튜에이터(205)와 렌즈 광학계(103)가 조립된 파워라인 인서트 렌즈 홀다(208)을 이용하여 , 에폭시 계의 열 경화성 접착제를 이용하여 밀봉 실링함으로써 상기 본딩 와이어(108 )와 이미지 센서 칩(107)에 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이미지센서 칩을 보호 한다

상기 인쇄 회로 기판(101)에 본딩된 인서트 파워라인 홀다(102) 조립체의 상단 전원 패드(206)은 액튜에이터 전원 단자(202)와 인서트 파워라인 홀다(102)조립체의 하단 전원 패드(207)은 인쇄회로 기판 전원 단자(201)과 솔더링 접착하여 전원 회로를 구성 한다

옵션으로 본 발명에 사전에 사출 렌즈 홀다 제작시 파워라인을 내부에 인서트 하는 대신 렌즈 홀다 외벽에 파워라인을 삽입할 슬롯을 형성하여,액튜에이터, 가 조립된 렌즈 홀다를 인쇄 회로 기판에 밀봉 실링후 파워라인을 삽입 및 솔더링 접착하여 전원 라인의 구성 방법을 다양화함으로써 제품의 특성에 따라 다양하게 적용 가능한 장점이 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 인쇄 회로 기판 102 : 렌즈 홀다
103 : 렌즈 조립 광학계 104 : 인쇄 회로 기판 본딩 패드
105 : 렌즈 106 : 렌즈 조립 상단 플레이트
107 : 이미지 반도체 센서 칩 108 : 본딩 와이어
109 :이미지 센서 칩 패드 110: 렌즈 경통
201 : 인쇄 회로 기판 전원 단자 202 : 엑튜에이터(Actuator)전원 단자 203 : 외부 전원선 204 : 내 부 전원선(인서트 파워 라인)
205: 엑튜에이터(Actuator) 206 :홀다 파워라인 상단 패드
207: 홀다 파워라인 하단 패드 208 :파워 라인 인서트 렌즈 홀다
209: 파워 라인 삽입 슬롯 형성 렌즈 홀다
210 :렌즈 홀다 슬롯 삽입형 전기 전도성 파워 라인
211 :렌즈 홀다의 파워라인 슬롯

Claims

고화소 카메라 모듈은 이미지 센서 칩(107),렌즈를 보호하고 고정하는 렌즈 경통(103),멤스(MEMS) 기술이 적용된 엑튜에이터(Actuator, 205),적어도 1개 이상으로 구성된 엑튜에이터 전원 단자(202),제1면에 이미지 센서칩의 칩 패드와 와이어 본딩을 위한 제1 패드(104)가 부착되어 있고,파워라인 인서트 하부 전원패드와 접속을 위한 전원 라인의 형성을 위한 제2패드(201)가 구비된 다층 인쇄회로기판(PCB, 101), 본딩 와이어 (108),본딩 와이어와 이미지 센서칩(107)을 보호하며 전원선 구성을 위하여 파워라인이 내재되어 사출 성형된 파워라인 인서트 홀다 (208)및 내부 접속 패드를 구비하는 것을 특징으로 하는 초박형 고신뢰성 카메라 모듈
카메라 모듈은 이미지 센서 칩(107),렌즈를 보호하고 고정하는 렌즈 경통(110),엑튜에이터(Actuator,205),적어도 1개 이상으로 구성된 엑튜에이터 전원 단자(202),다층 인쇄회로기판(PCB, 101),파워라인 삽입 슬롯(211)이 형성된 렌즈 홀다 (209),삽입형 파워 라인(210) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 초박형 고신뢰성 카메라 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서, 파워라인은 선폭 0.1 mm 이상의 고 전기 전도성의 금속으로, 홀다 사출시 내장 혹은 렌즈 홀다 사출 후 슬롯 홈에 압입하여 형성된 것을 특징으로 하는 초 박형 ,고 신뢰성 카메라 모듈
제 1항 카메라 모듈 패키지 제조방법에 있어서,
(a) 멤스(MEMS) 기술을 이용한 액튜에이타(Actuator)를 형성하는 단계;
(b)사출 몰딩에의한 인서트 파워라인 렌즈 홀다를 형성 하는 단계;
(c) 인서트 파워라인 홀다와 렌즈, 액튜에이터를 조립 하는 단계;
(e)이미지 센서 칩을 인쇄회로 기판의 제 1면에 열 경화성 에폭시 접착 수단을 통해 부착하는 단계;
(f) 상기 본딩 이미지 센서칩의 칩패드와 인쇄회로 기판의 제1패드와 와이어로 본딩하는 단계;
(g) 상기 인쇄회로 기판에 부착된 이미지 센서칩을 상기 인서트 파워라인 렌즈 홀다로 인쇄회로 기판 상면에 조립 하는 단계 ;
(h) 인서트 파워라인 하부 전원 패드와 인쇄회로 기판의 제1면의 제2 전원 패드와 본딩하는 단계;
(i)광학계가 내재된 인서트 파워라인 사출 홀다 상부 전원 패드와 액튜에이터 전원 패드와 본딩하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 초 박형,고신뢰성 카메라 모듈 제조 방법
제 2항 카메라 모듈 제조방법에 있어서,
(a) 멤스(MEMS) 기술을 이용한 액튜에이타(Actuator)를 형성하는 단계;
(b)사출에 의한 인서트 파워라인 슬롯 구성 렌즈 홀다를 형성 하는 단계;
(c) 인서트 파워라인 슬롯 홀다와 렌즈, 액튜에이터를 조립 하는 단계;
(e)이미지 센서 칩을 인쇄회로 기판의 제 1면에 열 경화성 에폭시 접착 수단을 통해 부착하는 단계;
(f) 상기 본딩 이미지 센서칩의 칩패드와 인쇄회로 기판의 제1패드와 와이어로 본딩하는 단계;
(g) 상기 인쇄회로 기판에 부착된 이미지 센서칩을 상기 인서트 파워라인 렌즈 홀다로 인쇄회로 기판 상면에 조립 하는 단계 ;
(h) 사전에 제작된 금속성 파워 라인을 렌즈 홀다 슬롯 홈에 압입 고정 하는 단계
(i)인서트 파워라인 하부 전원 패드와 인쇄회로 기판의 제1면의 제2 전원 패드와 본딩하는 단계;
(j)광학계가 내재된 인서트 파워라인 사출 홀다 상부 전원 패드와 액튜에이터 전원 패드와 본딩하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 초 박형,고신뢰성 카메라 모듈 제조 방법