KR20130094965A - 이미지 센서 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20130094965A
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이수창
한진수
조준연
김도현
한상기
김이슬
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에스이티아이(주)
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Abstract

본 발명은, 이미지 센서 칩(다이)이 부착된 유리 기판을 베이스 기판(PCB 기판)에 접착할 때 그 적층 두께를 절감하는데 적합한 이미지 센서 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 이미지 센서 칩의 외곽 부분의 유리 기판 상에 형성된 솔더볼을 이용하여 유리 기판을 PCB 기판에 접착하는 전술한 종래 기술과는 달리, 베이스 기판(PCB 기판)상의 유리 기판 탑재 영역에 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하고, 이 홀에 이미지 센서 칩을 삽입하는 형태로 하여 유리 기판을 베이스 기판 상의 목표 위치에 접착시킴으로써, 이미지 센서 패키지의 두께 증가를 억제할 수 있으며, 이를 통해 휴대용 전자기기의 경박단소화를 실현할 수 있는 것이다.

Description

이미지 센서 패키지 및 그 제조 방법{IMAGE SENSOR PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 이미지 센서 패키지를 제조하는 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미지 센서 칩(다이)이 부착된 유리 기판을 베이스 기판(PCB 기판)에 접착할 때 그 적층 두께를 절감하는데 적합한 이미지 센서 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 이미지 센서는 사람, 사물 등의 이미지를 촬영하는 반도체 소자의 일종인 것으로, 디지털 카메라, 캠코더, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드 등과 같은 휴대용 디지털 전자기기로의 탑재가 일반화되면서 그 시장이 급속하게 팽창하고 있는 실정이다.
이러한 휴대용 디지털 전자기기에 탑재되는 카메라 모듈은 광학 렌즈, 홀더, IR 필터, 이미지 센서 칩 및 인쇄회로기판(PCB 기판) 등으로 구성될 수 있는데, 여기에서 이미지 센서 칩은 PCB 기판에 패키지화된 후 카메라 모듈에 장착될 수 있다.
도 1은 종래 방법에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도로서, 일측 면에 이미지 센서(102)가 형성된 이미지 센서 칩(104)은 금속 범프(106)를 통해 유리 기판(108)의 일측 면에 부착되고, 센서 패드(도시 생략) 상에 형성된 금속 범프(106)의 타측은 리드 금속(110)을 통해 유리 기판(108)에 형성된 기판 패드(112)에 전기적/물리적으로 접속되며, 기판 패드(112) 상에는 PCB 기판(116)과의 접착을 위한 솔더볼(114)이 형성된다. 즉, 이미지 센서 칩(104)이 일측 면에 부착되는 유리 기판(108)은 이미지 센서 칩(104)의 외곽 부분에 형성되는 솔더볼(114)을 통해 PCB 기판(116)에 본딩되는 구조를 갖는다.
여기에서, 솔더볼(114)의 높이는 리플로우 공정을 통해 솔더볼(114)이 PCB 기판(116)의 회로 패드(도시 생략)에 접착될 때 이미지 센서 칩(104)과 PCB 기판(116) 사이에 에어갭(118)이 형성될 수 있는 정도로 제조될 수 있다.
대한민국 공개특허 제2011-0123040호(공개일 : 2011. 11. 14.)
그러나, 종래의 이미지 센서 패키지는 이미지 센서 칩의 외곽 부분의 유리 기판 상에 형성된 솔더볼을 이용하여 유리 기판을 PCB 기판에 접착(부착)하기 때문에 필요 이상으로 그 두께가 두꺼워지는 문제가 있으며, 이러한 문제는 휴대용 전자기기의 경박단소화를 저해시키는 주요한 요인 중의 하나로 작용하고 있는 실정이다.
본 발명은, 일 관점에 따라, 일측 면에 이미지 센서 칩이 부착된 유리 기판을 준비하는 과정과, 베이스 기판상의 유리 기판 탑재 영역에 상기 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하는 과정과, 상기 홀을 둘러싸는 접착 영역에 접착 부재를 형성하는 과정과, 상기 이미지 센서 칩을 상기 홀에 삽입하는 형태로 하여 상기 유리 기판을 상기 베이스 기판 상의 목표 위치에 정렬시키는 과정과, 접착 공정을 통해 상기 유리 기판과 베이스 기판을 접착시키는 과정을 포함하는 이미지 센서 패키지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 다른 관점에 따라, 소정 위치에 이미지 센서 칩의 삽입을 위한 홀이 형성된 베이스 기판과, 일측 면에 부착된 상기 이미지 센서 칩이 상기 홀에 삽입되며, 접착 부재를 통해 상기 홀을 둘러싸는 형태로 형성된 상기 베이스 기판의 접착 영역에 접착면이 접착되는 유리 기판을 포함하는 이미지 센서 패키지를 제공한다.
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 일측 면에 이미지 센서 칩이 부착되고, 상기 이미지 센서 칩의 외곽 부분의 소정 위치에 적어도 두 개 이상의 솔더볼이 형성된 유리 기판을 준비하는 과정과, 베이스 기판상의 유리 기판 탑재 영역에 상기 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하는 과정과, 상기 홀의 외곽 부분에 상기 솔더볼이 매립될 솔더볼 매립 홀을 형성하는 과정과, 상기 이미지 센서 칩을 상기 홀에 삽입하고, 상기 솔더볼을 상기 솔더볼 매립 홀에 매립시키는 형태로 하여 상기 유리 기판을 상기 베이스 기판 상의 목표 위치에 정렬시키는 과정과, 리플로우 공정을 통해 상기 유리 기판과 베이스 기판을 접착시키는 과정을 포함하는 이미지 센서 패키지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 소정 위치에 이미지 센서 칩의 삽입을 위한 홀이 형성되고, 상기 홀의 외곽 부분에 솔더볼이 매립될 솔더볼 매립 홀이 형성된 베이스 기판과, 일측 면에 부착된 상기 이미지 센서 칩이 상기 홀에 삽입되고, 상기 이미지 센서 칩의 외곽 부분의 소정 위치에 형성된 적어도 두 개 이상의 솔더볼이 상기 솔더볼 매립 홀에 매립되는 형태로 정렬되어 상기 베이스 기판에 접착되는 유리 기판을 포함하는 이미지 센서 패키지를 제공한다.
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 일측 면에 이미지 센서 칩이 부착된 유리 기판을 준비하는 과정과, 베이스 기판상의 유리 기판 탑재 영역에 상기 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하는 과정과, 상기 홀의 외곽 부분의 베이스 기판 일부를 선택 제거하여 상기 홀의 외곽 부분을 둘러싸는 형태로 소정의 단차를 갖는 얼라인 영역을 형성하는 과정과, 상기 얼라인 영역에 접착 부재를 형성하는 과정과, 상기 이미지 센서 칩이 상기 홀에 삽입되고, 상기 유리 기판의 접착면이 상기 얼라인 영역에 삽입되는 형태로 하여 상기 유리 기판을 상기 베이스 기판 상의 목표 위치에 정렬시키는 과정과, 접착 공정을 통해 상기 유리 기판과 베이스 기판을 접착시키는 과정을 포함하는 이미지 센서 패키지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 소정 위치에 이미지 센서 칩의 삽입을 위한 홀이 형성되고, 상기 홀의 외곽 부분을 둘러싸는 형태로 단차를 갖는 얼라인 영역이 형성된 베이스 기판과, 일측 면에 부착된 상기 이미지 센서 칩이 상기 홀에 삽입되고, 접착면이 상기 얼라인 영역에 삽입되는 형태로 정렬되어 접착 부재를 통해 상기 베이스 기판에 접착되는 유리 기판을 포함하는 이미지 센서 패키지를 제공한다.
본 발명은, 베이스 기판(PCB 기판)상의 유리 기판 탑재 영역에 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하고, 이 홀에 이미지 센서 칩을 삽입하는 형태로 하여 유리 기판을 베이스 기판 상의 목표 위치에 접착시킴으로써, 이미지 센서 패키지의 두께 증가를 억제할 수 있으며, 이를 통해 휴대용 전자기기의 경박단소화를 실현할 수 있다.
도 1은 종래 방법에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도,
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일실시 예에 따라 이미지 센서 패키지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도,
도 4는 본 발명의 일실시 예의 변형 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도,
도 6a 내지 6d는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 이미지 센서 패키지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예의 변형 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도,
도 9a 내지 9e는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 이미지 센서 패키지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예의 변형 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도.
본 발명의 기술요지는, 이미지 센서 칩의 외곽 부분의 유리 기판 상에 형성된 솔더볼을 이용하여 유리 기판을 PCB 기판에 접착하는 전술한 종래 기술과는 달리, 베이스 기판(PCB 기판)상의 유리 기판 탑재 영역에 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하고, 이 홀에 이미지 센서 칩을 삽입하는 형태로 하여 유리 기판을 베이스 기판 상의 목표 위치에 접착시킨다는 것으로, 본 발명은 이러한 기술적 수단을 통해 목적으로 하는 바를 실현함으로써 종래 기술에서의 문제점을 효과적으로 개선할 수 있다.
여기에서, 베이스 기판 상의 유리 기판 탑재 영역에 형성되는 홀은 바닥면과의 접촉 없이 이미지 센서 칩을 충분히 삽입(수납)할 수 있는 정도의 깊이를 갖는 홀이거나 혹은 베이스 기판의 상하부를 관통하는 형태로 형성된 관통 홀이 될 수 있으며, 이러한 홀 또는 관통 홀은, 예컨대 레이저 드릴링 방법이나 혹은 반도체 공정에서 주로 사용되는 포토레지스트(PR) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
[실시 예1]
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도로서, 일측 면에 이미지 센서(202)가 형성된 이미지 센서 칩(204)은 금속 범프(206)를 통해 유리 기판(208)의 일측 면(베이스 기판(214)(PCB 기판)에 면하는 측)에 부착되고, 센서 패드(도시 생략) 상에 형성된 금속 범프(206)의 타측은 리드 금속(210)을 통해 유리 기판(208)에 형성된 기판 패드(212)에 전기적/물리적으로 접속된다.
그리고, 유리 기판(208)의 일측 면에 부착된 이미지 센서 칩(204)은 베이스 기판(214) 상의 유리 기판 탑재 영역에 형성된 홀(홀 내 바닥면과의 접촉 없이 이미지 센서 칩(204)을 충분히 삽입(수납)할 수 있는 정도의 깊이를 갖는 홀)에 완전히 삽입되는 형태로 조립(패키징)되며, 이때 유리 기판(208)의 접착면, 즉 기판 패드(212)가 형성된 접착면은 접착 부재(218)를 통해 베이스 기판(214)의 접착 영역에 접착된다.
여기에서, 접착 부재(218)는, 예컨대 마이크로 솔더볼, 이방 도전성 필름(ACF : anisotropic conductive film) 등인 것으로, 접착 부재로서 마이크로 솔더볼이 사용될 때 리플로우 등과 같은 접착 공정을 통해 유리 기판(208)의 접착면과 베이스 기판(214)의 접착 영역을 접착시킬 수 있으며, 이러한 베이스 기판(214)의 접착 영역(홀을 둘러싸는 형태로 베이스 기판(214) 상에 형성된 접착 영역)에는 도전성 물질로 된 회로 패드(금속 배선) 등이 형성될 수 있다.
즉, 본 실시 예의 이미지 센서 패키지는 유리 기판(208)의 일측 면에 부착된 이미지 센서 칩(204)이 베이스 기판(214) 상에 형성된 홀에 삽입되면서, 유리 기판(208)의 접착면이 베이스 기판(214)의 접착 영역에 접착되는 형태로 조립(패키징)된다.
다음에, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 실시 예의 이미지 센서 패키지를 제조하는 일련의 과정들에 대하여 설명한다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일실시 예에 따라 이미지 센서 패키지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도이다.
도 3a를 참조하면, 일측 면에 이미지 센서(202)가 형성된 이미지 센서 칩(204)이 금속 범프(206)를 통해 일측 면(베이스 기판(214)(PCB 기판)에 면하는 측)에 부착되고, 센서 패드(도시 생략) 상에 형성된 금속 범프(206)의 타측이 리드 금속(210)을 통해 기판 패드(212)에 전기적/물리적으로 접속되는 구조의 유리 기판(208)을 준비한다.
다음에, 베이스 기판(214) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 유리 기판 탑재 영역을 정의하는 마스크 패턴(도시 생략)을 형성하고, 이 마스크 패턴을 식각 장벽층으로 하는 식각 공정을 실시(포토레지스트 공정의 실시)하여 상부가 노출된 베이스 기판(214)을 일정 깊이만큼 제거한 후 잔류하는 마스크 패턴을 제거함으로써, 일예로서 도 3b에 도시된 바와 같이, 유리 기판(208)에 부착된 이미지 센서 칩(204)이 충분히 삽입(수납)될 수 있는 깊이를 갖는 홀(216)을 형성한다.
다시, 도 3c를 참조하면, 베이스 기판(214) 상의 유리 기판 탑재 영역에 형성된 홀(216)을 둘러싸는 형태로 형성되는 접착 영역(유리 기판(208)의 기판 패드(212)가 접착될 영역)에, 예컨대 마이크로 솔더볼, 이방 도전성 필름(ACF) 등과 같은 접착 부재(218)를 형성한다.
이어서, 이미지 센서 칩(204)이 베이스 기판(214) 상의 홀(216)에 완전히 삽입되고, 유리 기판(208)의 접착면이 접착 부재(218)를 통해 베이스 기판(214)의 접착 영역에 맞닿도록 하는 목포 위치에 유리 기판(208)을 정렬시킨 후 리플로우 등과 같은 접착 공정을 실시함으로써, 일예로서 도 3d에 도시된 바와 같은 탑재 구조를 갖는 이미지 센서 패키지를 완성한다.
한편, 본 실시 예의 이미지 센서 패키지에서는 베이스 기판의 유리 기판 탑재 영역에 내측 바닥면과의 접촉 없이 이미지 센서 칩을 충분히 삽입(수납)할 수 있는 정도의 깊이를 갖는 홀을 형성하여 이미지 센서 칩을 삽입하는 구조로 하는 것으로 하여 설명하였으나, 이것은 예시적인 제시일 뿐 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 칩이 삽입되는 홀을 베이스 기판 상의 유리 기판 탑재 영역의 기판 물질을 완전히 제거하여 베이스 기판의 상하부를 완전히 관통하는 형태를 갖는 관통 홀로 구성할 수도 있음은 물론이다.
즉, 도 4는 본 발명의 일실시 예의 변형 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도로서, 유리 기판(208)이 베이스 기판(214)에 탑재(장착)될 때, 유리 기판(208)에 부착된 이미지 센서 칩(204)은 그 상부가 관통 홀(402)을 통해 노출되는 형태를 갖게 된다. 여기에서, 관통 홀(402)은, 예컨대 레이저 드릴링 방법이나 혹은 반도체 공정에서 주로 사용되는 포토레지스트(PR) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
이러한 변형 실시 예에 따른 이미지 센서 패키지는 이미지 센서 칩이 삽입되는 홀을 베이스 기판의 상하부를 관통하는 관통 홀 형태로 형성하기 때문에 제작이 용이하여 제조 원가를 절감할 수 있는 부수적인 효과를 가지며, 또한 이미지 센서 칩의 상부가 노출되는 구조이기 때문에 방열 등에 보다 유리해지는 부수적인 효과를 더 얻을 수 있다.
[실시 예2]
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도로서, 일측 면에 이미지 센서(502)가 형성된 이미지 센서 칩(504)은 금속 범프(506)를 통해 유리 기판(508)의 일측 면(베이스 기판(516)(PCB 기판)에 면하는 측)에 부착되고, 센서 패드(도시 생략) 상에 형성된 금속 범프(506)의 타측은 리드 금속(510)을 통해 유리 기판(508)에 형성된 기판 패드(512)에 전기적/물리적으로 접속되며, 기판 패드(512) 상에는 베이스 기판(516)과의 접착을 위한 솔더볼(514)이 형성된다.
그리고, 유리 기판(508)의 일측 면에 부착된 이미지 센서 칩(504)은 베이스 기판(516) 상의 유리 기판 탑재 영역에 형성된 홀(홀 내 바닥면과의 접촉 없이 이미지 센서 칩(504)을 충분히 삽입(수납)할 수 있는 정도의 깊이를 갖는 홀)에 완전히 삽입되는 형태로 조립(패키징)되고, 솔더볼(514)은 홀의 외곽 부분에 형성된 베이스 기판(516) 상의 솔더볼 매립 홀에 매립되는 형태로 조립되며, 이를 통해 유리 기판(508)의 하부 면(기판 패드가 형성된 면)과 베이스 기판(516)의 상부 면이 서로 맞닿는 형태의 이미지 센서 패키지가 조립된다.
여기에서, 유리 기판(508) 상에 형성되는 솔더볼(514)과 베이스 기판(516) 상에 형성되는 솔더볼 매립 홀은 이미지 센서와 도시 생략된 렌즈간의 최적 얼라인을 위한 것으로, 솔더볼(514)을 솔더볼 매립 홀에 매립(삽입 또는 끼워 넣기)하는 방식으로 간단하고 손쉽게 이미지 센서와 렌즈간의 최적 얼라인을 실현할 수 있으며, 이를 위해서는 베이스 기판(516) 상의 최적 위치에 솔더볼 매립 홀을 형성하는 것이 필요하다.
이때, 유리 기판이 사각형 구조인 경우라고 가정할 때, 유리 기판(508)의 서로 대향하는 사각 모서리 부분에 각각 1개의 솔더볼(총 2개의 솔더볼)을 형성하고 베이스 기판(516)의 대향하는 위치에 각각 1개의 솔더볼 매립 홀(총 2개의 솔더볼 매립 홀)을 형성하거나, 유리 기판(508)의 사각 모서리 각각에 1개의 솔더볼(총 4개의 솔더볼)을 형성하고 베이스 기판(516)의 대향하는 위치에 각각 1개의 솔더볼 매립 홀(총 4개의 솔더볼 매립 홀)을 형성할 수 있는데, 이러한 솔더볼과 솔더볼 매립 홀의 위치 및 개수는 필요에 따라 임의로 조정할 수 있다.
또한, 리플로우 공정 등을 실시함으로써, 솔더볼(514)을 통해 베이스 기판(516)과 유리 기판(508)이 물리적(또는 전기적)으로 접착되는데, 이러한 베이스 기판(516)의 솔더볼 매립 홀의 내측에는 도전성 물질로 된 회로 패드(금속 배선) 등이 형성될 수 있다.
즉, 본 실시 예의 이미지 센서 패키지는 유리 기판(508)의 일측 면에 부착된 이미지 센서 칩(504)이 베이스 기판(516) 상에 형성된 홀에 삽입되면서, 유리 기판(508) 상이 솔더볼(514)이 베이스 기판(516)의 솔더볼 매립 홀에 매립되어 접착되는 형태로 조립(패키징)된다.
다음에, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 실시 예의 이미지 센서 패키지를 제조하는 일련의 과정들에 대하여 설명한다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 이미지 센서 패키지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도이다.
도 6a를 참조하면, 일측 면에 이미지 센서(502)가 형성된 이미지 센서 칩(504)이 금속 범프(506)를 통해 일측 면(베이스 기판(516)(PCB 기판)에 면하는 측)에 부착되고, 센서 패드(도시 생략) 상에 형성된 금속 범프(506)의 타측이 리드 금속(510)을 통해 기판 패드(512)에 전기적/물리적으로 접속되며, 기판 패드(512) 상에는 베이스 기판(516)과의 접착을 위한 솔더볼(514)이 형성된 구조를 갖는 유리 기판(508)을 준비한다.
다음에, 베이스 기판(516) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 유리 기판 탑재 영역을 정의하는 마스크 패턴(도시 생략)을 형성하고, 이 마스크 패턴을 식각 장벽층으로 하는 식각 공정을 실시(포토레지스트 공정의 실시)하여 상부가 노출된 베이스 기판(516)을 일정 깊이만큼 제거한 후 잔류하는 마스크 패턴을 제거함으로써, 일예로서 도 6b에 도시된 바와 같이, 유리 기판(508)에 부착된 이미지 센서 칩(504)이 충분히 삽입(수납)될 수 있는 깊이를 갖는 홀(518)을 형성한다.
다시, 비아 공정 등을 실시하여 유리 기판(508)에 형성된 솔더볼(514)이 매립될 영역의 베이스 기판(516)을 일정 깊이만큼 제거(솔더볼이 매립될 정도만큼 제거)함으로써, 일예로서 도 6c에 도시된 바와 같이, 유리 기판(508)에 형성된 솔더볼(514)이 정밀하게 매립(삽입 또는 끼워 넣기)될 수 있는 크기와 깊이를 갖는 솔더볼 매립 홀(520)을 형성한다.
이어서, 이미지 센서 칩(504)이 베이스 기판(516) 상의 홀(518)에 완전히 삽입되고, 유리 기판(508)의 솔더볼(514)이 솔더볼 매립 홀(520)에 삽입하는 방식으로 유리 기판(508)을 베이스 기판(516) 상의 목표 위치에 정렬시킨 후 리플로우 등의 공정을 실시함으로써, 일예로서 도 6d에 도시된 바와 같은 탑재 구조를 갖는 이미지 센서 패키지를 완성한다.
한편, 본 실시 예의 이미지 센서 패키지에서는 베이스 기판의 유리 기판 탑재 영역에 내측 바닥면과의 접촉 없이 이미지 센서 칩을 충분히 삽입(수납)할 수 있는 정도의 깊이를 갖는 홀을 형성하여 이미지 센서 칩을 삽입하는 구조로 하는 것으로 하여 설명하였으나, 이것은 예시적인 제시일 뿐 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일예로서 도 7에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 칩이 삽입되는 홀을 베이스 기판 상의 유리 기판 탑재 영역의 기판 물질을 완전히 제거하여 베이스 기판의 상하부를 완전히 관통하는 형태를 갖는 관통 홀로 구성할 수도 있음은 물론이다.
즉, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예의 변형 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도로서, 유리 기판(508)이 베이스 기판(516)에 탑재(장착)될 때, 유리 기판(508)에 부착된 이미지 센서 칩(504)은 그 상부가 관통 홀(702)을 통해 노출되는 형태를 갖게 된다. 여기에서, 관통 홀(702)은, 예컨대 레이저 드릴링 방법이나 혹은 반도체 공정에서 주로 사용되는 포토레지스트(PR) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
이러한 변형 실시 예에 따른 이미지 센서 패키지는 이미지 센서 칩이 삽입되는 홀을 베이스 기판의 상하부를 관통하는 관통 홀 형태로 형성하기 때문에 제작이 용이하여 제조 원가를 절감할 수 있는 부수적인 효과를 가지며, 또한 이미지 센서 칩의 상부가 노출되는 구조이기 때문에 방열 등에 보다 유리해지는 부수적인 효과를 더 얻을 수 있다.
[실시 예3]
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도로서, 일측 면에 이미지 센서(802)가 형성된 이미지 센서 칩(804)은 금속 범프(806)를 통해 유리 기판(808)의 일측 면(베이스 기판(814)(PCB 기판)에 면하는 측)에 부착되고, 센서 패드(도시 생략) 상에 형성된 금속 범프(806)의 타측은 리드 금속(810)을 통해 유리 기판(808)에 형성된 기판 패드(812)에 전기적/물리적으로 접속된다.
그리고, 유리 기판(808)의 일측 면에 부착된 이미지 센서 칩(804)은 베이스 기판(814) 상의 유리 기판 탑재 영역에 형성된 홀(홀 내 바닥면과의 접촉 없이 이미지 센서 칩(804)을 충분히 삽입(수납)할 수 있는 정도의 깊이를 갖는 홀)에 완전히 삽입되는 형태로 조립(패키징)되며, 이때 유리 기판(808)의 접착면, 즉 기판 패드(812)가 형성된 접착면은 접착 부재(820)를 통해 베이스 기판(814) 상에 형성된 얼라인 영역, 즉 홀의 외곽 부분을 둘러싸는 형태로 소정의 단차(베이스 기판의 상부에 대한 상대적인 단차)를 갖고 형성된 얼라인 영역에 접착된다.
여기에서, 베이스 기판(814) 상에 형성되는 단차를 갖는 얼라인 영역은 이미지 센서와 도시 생략된 렌즈간의 최적 얼라인을 위한 것으로, 유리 기판(808)의 구조 전체를 얼라인 영역에 삽입(끼워 넣기)하는 방식으로 간단하고 손쉽게 이미지 센서와 렌즈간의 최적 얼라인을 실현할 수 있으며, 이를 위해서는 베이스 기판(814) 상의 최적 위치에 얼라인 영역을 형성하는 것이 필요하다.
또한, 접착 부재(820)는, 예컨대 마이크로 솔더볼, 이방 도전성 필름(ACF) 등인 것으로, 접착 부재로서 마이크로 솔더볼이 사용될 때 리플로우 등과 같은 접착 공정을 통해 유리 기판(808)의 접착면과 베이스 기판(814)의 얼라인 영역을 접착시키며, 이러한 베이스 기판(814)의 얼라인 영역(홀을 둘러싸는 형태로 베이스 기판(814) 상에 형성된 얼라인 영역)에는 도전성 물질로 된 회로 패드(금속 배선) 등이 형성될 수 있다.
즉, 본 실시 예의 이미지 센서 패키지는 유리 기판(808)의 일측 면에 부착된 이미지 센서 칩(804)이 베이스 기판(814) 상에 형성된 홀에 삽입되고, 유리 기판(808)의 접착면이 베이스 기판(814)의 상부에 대해 단차를 갖는 얼라인 영역에 맞닿아 접착되는 형태로 조립(패키징)된다.
도 9a 내지 9e는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 이미지 센서 패키지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도이다.
도 9a를 참조하면, 일측 면에 이미지 센서(802)가 형성된 이미지 센서 칩(804)이 금속 범프(806)를 통해 일측 면(베이스 기판(814)(PCB 기판)에 면하는 측)에 부착되고, 센서 패드(도시 생략) 상에 형성된 금속 범프(806)의 타측이 리드 금속(810)을 통해 기판 패드(812)에 전기적/물리적으로 접속되는 구조의 유리 기판(808)을 준비한다.
다음에, 베이스 기판(814) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 유리 기판 탑재 영역을 정의하는 마스크 패턴(도시 생략)을 형성하고, 이 마스크 패턴을 식각 장벽층으로 하는 식각 공정을 실시(포토레지스트 공정의 실시)하여 상부가 노출된 베이스 기판(814)을 일정 깊이만큼 제거한 후 잔류하는 마스크 패턴을 제거함으로써, 일예로서 도 9b에 도시된 바와 같이, 유리 기판(808)에 부착된 이미지 센서 칩(804)이 충분히 삽입(수납)될 수 있는 깊이를 갖는 홀(816)을 형성한다. 이때, 베이스 기판(814)상의 홀의 깊이는, 얼라인 영역의 단차에도 불구하고 이미지 센서 칩(804)이 홀 내부에 확실하게 매립될 수 있도록, 후술하는 공정을 통해 베이스 기판(814)의 상부에 대해 단차를 갖는 얼라인 영역의 단차만큼을 고려한 깊이로 형성하는 것이 필요하다.
다시, 홀(816)이 형성된 베이스 기판(814) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 얼라인 영역을 정의하는 마스크 패턴(도시 생략)을 형성하고, 이 마스크 패턴을 식각 장벽층으로 하는 식각 공정을 실시(포토레지스트 공정의 실시)하여 상부가 노출된 베이스 기판(814)을 일정 깊이만큼 제거한 후 잔류하는 마스크 패턴을 제거함으로써, 일예로서 도 9c에 도시된 바와 같이, 유리 기판(808)에 형성된 접착면(기판 패드가 형성된 면)이 맞닿아 접착될 얼라인 영역(818)을 형성한다. 여기에서, 베이스 기판(814)의 상부에 대해 단차를 갖는 얼라인 영역(818)은 홀(816)의 외곽 부분을 둘러싸는 형태로 형성되어 유리 기판(808)의 전체 구조가 일체로 매립될 수 있는 구조를 갖는다.
다시, 도 9d를 참조하면, 베이스 기판(814) 상의 얼라인 영역(818)에, 예컨대 마이크로 솔더볼, 이방 도전성 필름(ACF) 등과 같은 접착 부재(820)를 형성한다.
이어서, 이미지 센서 칩(804)이 베이스 기판(814) 상의 홀(816)에 완전히 삽입되면서 유리 기판(808)의 접착면이 접착 부재(820)를 통해 베이스 기판(814)의 얼라인 영역(818)에 맞닿도록 하는 목포 위치에 유리 기판(808)을 정렬시킨 후 리플로우 등과 같은 접착 공정을 실시함으로써, 일예로서 도 9e에 도시된 바와 같은 탑재 구조를 갖는 이미지 센서 패키지를 완성한다.
한편, 본 실시 예의 이미지 센서 패키지에서는 베이스 기판의 유리 기판 탑재 영역에 내측 바닥면과의 접촉 없이 이미지 센서 칩을 충분히 삽입(수납)할 수 있는 정도의 깊이를 갖는 홀을 형성하여 이미지 센서 칩을 삽입하는 구조로 하는 것으로 하여 설명하였으나, 이것은 예시적인 제시일 뿐 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일예로서 도 10에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 칩이 삽입되는 홀을 베이스 기판 상의 유리 기판 탑재 영역의 기판 물질을 완전히 제거하여 베이스 기판의 상하부를 완전히 관통하는 형태를 갖는 관통 홀로 구성할 수도 있음은 물론이다.
즉, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예의 변형 실시 예에 따라 제작된 이미지 센서 패키지의 단면도로서, 유리 기판(808)이 베이스 기판(814)에 탑재(장착)될 때, 유리 기판(808)에 부착된 이미지 센서 칩(804)은 그 상부가 관통 홀(1002)을 통해 노출되는 형태를 갖게 된다. 여기에서, 관통 홀(1002)은, 예컨대 레이저 드릴링 방법이나 혹은 반도체 공정에서 주로 사용되는 포토레지스트(PR) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
이러한 변형 실시 예에 따른 이미지 센서 패키지는 이미지 센서 칩이 삽입되는 홀을 베이스 기판의 상하부를 관통하는 관통 홀 형태로 형성하기 때문에 제작이 용이하여 제조 원가를 절감할 수 있는 부수적인 효과를 가지며, 또한 이미지 센서 칩의 상부가 노출되는 구조이기 때문에 방열 등에 보다 유리해지는 부수적인 효과를 더 얻을 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
202, 502, 802 : 이미지 센서
204, 504, 804 : 이미지 센서 칩
206, 506, 806 : 금속 범프
208, 508, 808 : 유리 기판
212, 512, 812 : 기판 패드
214, 516, 814 : 베이스 기판
216, 518, 816 : 홀
218, 820 : 접착 부재
402, 702, 1002 : 관통 홀
514 : 솔더볼
520 : 솔더볼 매립 홀
818 : 얼라인 영역

Claims (24)

  1. 일측 면에 이미지 센서 칩이 부착된 유리 기판을 준비하는 과정과,
    베이스 기판상의 유리 기판 탑재 영역에 상기 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하는 과정과,
    상기 홀을 둘러싸는 접착 영역에 접착 부재를 형성하는 과정과,
    상기 이미지 센서 칩을 상기 홀에 삽입하는 형태로 하여 상기 유리 기판을 상기 베이스 기판 상의 목표 위치에 정렬시키는 과정과,
    접착 공정을 통해 상기 유리 기판과 베이스 기판을 접착시키는 과정
    을 포함하는 이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀은,
    상기 베이스 기판의 상하부를 관통하는 형태로 형성된 관통 홀인
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 관통 홀은,
    레이저드릴링 또는 포토레지스트 공정을 통해 형성되는
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착 부재는,
    마이크로 솔더볼인
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접착 공정은,
    리플로우 공정인
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착 부재는,
    이방 도전성 필름(ACF)인
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  7. 소정 위치에 이미지 센서 칩의 삽입을 위한 홀이 형성된 베이스 기판과,
    일측 면에 부착된 상기 이미지 센서 칩이 상기 홀에 삽입되며, 접착 부재를 통해 상기 홀을 둘러싸는 형태로 형성된 상기 베이스 기판의 접착 영역에 접착면이 접착되는 유리 기판
    을 포함하는 이미지 센서 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 홀은,
    상기 베이스 기판의 상하부를 관통하는 형태로 형성된 관통 홀인
    이미지 센서 패키지.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 접착 부재는,
    마이크로 솔더볼 또는 이방 도전성 필름(ACF)인
    이미지 센서 패키지.
  10. 일측 면에 이미지 센서 칩이 부착되고, 상기 이미지 센서 칩의 외곽 부분의 소정 위치에 적어도 두 개 이상의 솔더볼이 형성된 유리 기판을 준비하는 과정과,
    베이스 기판상의 유리 기판 탑재 영역에 상기 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하는 과정과,
    상기 홀의 외곽 부분에 상기 솔더볼이 매립될 솔더볼 매립 홀을 형성하는 과정과,
    상기 이미지 센서 칩을 상기 홀에 삽입하고, 상기 솔더볼을 상기 솔더볼 매립 홀에 매립시키는 형태로 하여 상기 유리 기판을 상기 베이스 기판 상의 목표 위치에 정렬시키는 과정과,
    리플로우 공정을 통해 상기 유리 기판과 베이스 기판을 접착시키는 과정
    을 포함하는 이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 홀은,
    상기 베이스 기판의 상하부를 관통하는 형태로 형성된 관통 홀인
    이미지 센서 패키지 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 관통 홀은,
    레이저드릴링 또는 포토레지스트 공정을 통해 형성되는
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 솔더볼 매립 홀은,
    비아 공정을 통해 형성되는
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  14. 소정 위치에 이미지 센서 칩의 삽입을 위한 홀이 형성되고, 상기 홀의 외곽 부분에 솔더볼이 매립될 솔더볼 매립 홀이 형성된 베이스 기판과,
    일측 면에 부착된 상기 이미지 센서 칩이 상기 홀에 삽입되고, 상기 이미지 센서 칩의 외곽 부분의 소정 위치에 형성된 적어도 두 개 이상의 솔더볼이 상기 솔더볼 매립 홀에 매립되는 형태로 정렬되어 상기 베이스 기판에 접착되는 유리 기판
    을 포함하는 이미지 센서 패키지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 홀은,
    상기 베이스 기판의 상하부를 관통하는 형태로 형성된 관통 홀인
    이미지 센서 패키지.
  16. 일측 면에 이미지 센서 칩이 부착된 유리 기판을 준비하는 과정과,
    베이스 기판상의 유리 기판 탑재 영역에 상기 이미지 센서 칩이 삽입될 홀을 형성하는 과정과,
    상기 홀의 외곽 부분의 베이스 기판 일부를 선택 제거하여 상기 홀의 외곽 부분을 둘러싸는 형태로 소정의 단차를 갖는 얼라인 영역을 형성하는 과정과,
    상기 얼라인 영역에 접착 부재를 형성하는 과정과,
    상기 이미지 센서 칩이 상기 홀에 삽입되고, 상기 유리 기판의 접착면이 상기 얼라인 영역에 삽입되는 형태로 하여 상기 유리 기판을 상기 베이스 기판 상의 목표 위치에 정렬시키는 과정과,
    접착 공정을 통해 상기 유리 기판과 베이스 기판을 접착시키는 과정
    을 포함하는 이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 홀은,
    상기 베이스 기판의 상하부를 관통하는 형태로 형성된 관통 홀인
    이미지 센서 패키지 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 관통 홀은,
    레이저 드릴링 또는 포토레지스트 공정을 통해 형성되는
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 접착 부재는,
    마이크로 솔더볼인
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 접착 공정은,
    리플로우 공정인
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 접착 부재는,
    이방 도전성 필름(ACF)인
    이미지 센서 패키지의 제조 방법.
  22. 소정 위치에 이미지 센서 칩의 삽입을 위한 홀이 형성되고, 상기 홀의 외곽 부분을 둘러싸는 형태로 단차를 갖는 얼라인 영역이 형성된 베이스 기판과,
    일측 면에 부착된 상기 이미지 센서 칩이 상기 홀에 삽입되고, 접착면이 상기 얼라인 영역에 삽입되는 형태로 정렬되어 접착 부재를 통해 상기 베이스 기판에 접착되는 유리 기판
    을 포함하는 이미지 센서 패키지.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 홀은,
    상기 베이스 기판의 상하부를 관통하는 형태로 형성된 관통 홀인
    이미지 센서 패키지.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 접착 부재는,
    마이크로 솔더볼 또는 이방 도전성 필름(ACF)인
    이미지 센서 패키지.
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