KR20130102407A - 이미지 센서 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 윈도우가 형성되고, 일측에 이미지 센서 칩이 구비되는 제1 기판; 및 상기 윈도우에 구비되어, 상기 이미지 센서 칩으로의 적외선 유입을 차단하는 적외선 차단 부재;를 포함하는 이미지 센서 패키지를 개시한다.
본 발명에 따르면, 기존 칩 온 글라스 방식에 비해 높이를 줄일 수 있고 기존 칩 온 보드 방식으로 설계된 렌즈 조립체의 적용이 가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존 칩 온 글라스 방식에 비해 높이를 줄일 수 있고 기존 칩 온 보드 방식으로 설계된 렌즈 조립체의 적용이 가능할 수 있다.
Description
본 발명은 이미지 센서 패키지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 기존 칩 온 글라스 방식에 비해 높이를 줄일 수 있고 기존 칩 온 보드 방식으로 설계된 렌즈 조립체의 적용이 가능한 이미지 센서 패키지에 관한 것이다.
최근의 휴대 기기용 카메라 모듈의 경우 소형화가 주요한 이슈로 떠오르고 있다. 이러한 소형화를 달성하기 위해 기존에 제안된 방식 가운데 하나가 투명 기판(예를 들면 글라스)상에 패턴을 형성하고 이미지 센서 칩을 플립 칩 방식으로 투명 기판의 패턴과 접합하는 칩 온 글라스(chip on glass) 패키지 방식이다.
종래의 칩 온 글라스 방식에서는 입사광으로부터 적외선 영역을 차단하기 위해 보통 0.3mm 두께의 적외선 차단 필터를 보통 0.4mm 두께의 글라스 위에 부착하거나 글라스 상면에 적외선 차단 필름을 코팅하는 것이 일반적이다. 종래 방식에서 전자의 경우 글라스 상면에 적외선 차단 필터를 부착하는 경우 전체 두께는 0.7mm가 되며, 후자와 같이 적외선 차단 필름을 코팅하는 경우는 전체 두께가 0.4mm에서 크게 변하지는 않는다.
반면, 휴대 기기용 카메라 모듈에서 현재 가장 많이 이용되고 있는 칩 온 보드(chip on board) 패키지 방식을 이용한 카메라 모듈의 경우 적외선 차단 필터는 하우징의 하단부에 부착된 후 이미지 센서 패키지가 부착된 인쇄회로 기판상에 하우징과 함께 접착제를 이용해 부착, 고정되는 것이 일반적이다. 상기의 칩 온 보드 패키지 방식에서 이용되는 적외선 차단 필터는 그 두께가 보통 0.3mm인 것이 일반적이다. 낙하 테스트 등 신뢰성 시험 측면에서 이러한 적외선 차단 필터의 두께를 0.3mm 이하로 줄이는 것이 상당히 조심스러운 것이 현실이다.
따라서, 칩 온 보드 방식에서 적용되는 렌즈 조립체는 이러한 0.3mm 두께의 적외선 차단 필터가 렌즈 조립체와 이미지 센서 사이에 존재한다고 가정한다. 반면에, 칩 온 글라스 방식에서 적용되는 렌즈 조립체는 0.3mm 두께의 적외선 차단 필터 외에 0.4mm 두께의 글라스(투명 기판)를 합한 전체 0.7mm의 글라스가 존재한다고 가정하게 된다. 따라서, 칩 온 보드 방식에서 적용되도록 설계된 렌즈 조립체를 칩 온 글라스 방식에 적용하는 것이 불가능해지며, 칩 온 글라스 방식에서는 신규의 렌즈 설계가 요구된다. 이는 글라스의 두께 차이로 인해 렌즈를 통과한 빛이 이미지 센서면 상에 맺히는 위치가 틀어지게 되며 이로 인해 렌즈의 해상력 즉 초점심도(depth of focus)가 서로 달라지게 되기 때문이다
종래 칩 온 글라스 방식의 이미지 센서 패키지의 일 예로 대한민국 등록특허 제10-0466243에 개시된 바와 같이 도 1을 참조하면, 투명 기판(글라스:10) 상에 복수의 제 1 솔더 패드(11) 및 복수의 제 2 솔더 패드(12)가 형성되어 있으며, 이미지 센서 칩(20)의 솔더 패드(미도시)에 제 1 솔더 범프(21)를 형성한 후 대응하는 상기 제 1 솔더 패드(11)와 접합하여 대향하는 투명 기판(글라스:10)와 접합한다. 그리고, 상기 제 2 솔더 패드(12)에는 제 2 솔더 범프(12a)가 형성되어 리플로우 공정을 통해 인쇄 회로 기판(30)의 대응 패드(미도시)와 접합하게 된다.
상기 종래 방식에서는 두께가 0.4mm인 투명 기판(글라스:10)의 상면에 두께가 0.3mm인 적외선 차단 필터(40)를 부착하거나 혹은 필름이 코팅되어 입사광으로부터 적외선 영역을 차단하게 된다. 전자의 경우는 전체 0.7mm의 두께를 갖는 글라스 재질이 중간에 입사광의 경로를 굴절시키는 반면, 후자의 경우는 대략 전체 0.4mm의 두께를 갖는 글라스 재질이 중간에 입사광의 경로를 굴절시키게 된다. 이로 인해 기존의 칩 온 보드 방식에 적용되는 렌즈 조립체를 그대로 칩 온 글라스 방식에 적용하는 경우 렌즈 조립체와 이미지 센서 중간에 삽입된 글라스의 굴절에 의한 광 경로 변화가 차이가 나게 된다.
즉, 도 2a 내지 도 2f를 참조하면, 먼저 도 2a는 기존의 칩 온 보드 방식에 적용되도록 설계된 렌즈의 레이 트레이싱(ray tracing)을 나타내고, 도 2c는 도 2a의 렌즈를 0.4mm 두께의 투명 기판을 구비한 칩 온 글라스 방식에 적용하는 경우의 레이 트레이싱(ray tracing)을 나타내며, 도 2e는 도 2a의 렌즈를 0.4mm 두께의 투명 기판 및 0.3mm 두께의 적외선 차단 필터를 별도로 구비한 칩 온 글라스 방식에 적용하는 경우의 레이 트레이싱(ray tracing)을 나타낸다.
도 2d 및 도 2f에 도시한 바와 같이, 칩 온 보드 방식에 적용된 렌즈 조립체를 그대로 칩 온 글라스 방식에 적용하는 경우 렌즈 품질이 열화됨을 확인할 수 있다. 특히, 이미지 센서 주변부의 해상력이 열화하여 전체적으로 초점심도(depth of focus) 품질이 감소함을 확인할 수 있다.
결국, 기존의 칩 온 보드 방식에 적용하도록 설계된 렌즈 조립체는 그대로 칩 온 글라스 방식에 적용될 수 없으며, 신규로 칩 온 글라스 방식에 적용되는 렌즈 조립체를 설계해야 하는 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 기존 칩 온 글라스 방식에 비해 높이를 줄일 수 있고 기존 칩 온 보드 방식으로 설계된 렌즈 조립체의 적용이 가능한 이미지 센서 패키지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은: 윈도우가 형성되고, 일측에 이미지 센서 칩이 구비되는 제1 기판; 및 상기 윈도우에 구비되어, 상기 이미지 센서 칩으로의 적외선 유입을 차단하는 적외선 차단 부재;를 포함하는 이미지 센서 패키지를 제공한다.
상기 이미지 센서 패키지는, 상기 윈도우와 상기 이미지 센서 칩 사이에 구비되어 상기 이미지 센서 칩의 수광 영역으로의 이물 유입을 차단하는 보호 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 보호 부재는 투명한 수지재질로 형성될 수 있다.
상기 이미지 센서 패키지는, 상기 제1 기판의 하부에 접합되는 제2 기판을 더 포함할 수도 있다.
한편, 상기 이미지 센서 칩은 상기 제1 기판에 플립 칩 방식으로 접합될 수 있다.
이때, 상기 플립 칩 공정은 솔더 리플로우 공정 또는 이방 도전성 페이스트를 이용한 압축 공정으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제1 기판은 연성(flexible) 인쇄회로기판 또는 경성(rigid) 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 적외선 차단 부재는 상기 이미지 센서 칩의 크기보다 작고 상기 이미지 센서 칩의 수광 영역보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
이때, 상기 적외선 차단 부재는, 투과되는 광에 포함된 적외선을 차단하는 재질로 형성될 수 있으며 0.3mm의 두께를 가질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지에 의하면, 기존 칩 온 글라스 방식에 적용시 패키지의 높이를 줄일 수 있어 소형화가 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지에 의하면, 기존 칩 온 보드 방식에 적용되는 렌즈 조립체의 사용이 가능하여 신규 렌즈 설계 개발 및 제작 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 칩 온 글라스 방식의 이미지 센서 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 종래 칩 온 보드 방식의 이미지 센서 패키지에 적용되도록 설계된 렌즈의 광 경로(ray tracing) 및 디포커싱 포지션(defocusing positon)에 대한 변조(modulation)을 나타낸 도면이다.
도 2c 및 도 2d는 도 2a의 렌즈를 0.4mm 두께의 투명 기판을 구비한 칩 온 글라스 방식에 적용하는 경우의 광 경로(ray tracing) 및 디포커싱 포지션(defocusing positon)에 대한 변조(modulation)을 나타낸 도면이다.
도 2e 및 도 2f는 도 2a의 렌즈를 0.4mm 두께의 투명 기판 및 0.3mm 두께의 적외선 차단 필터를 별도로 구비한 칩 온 글라스 방식에 적용하는 경우의 광 경로(ray tracing) 및 디포커싱 포지션(defocusing positon)에 대한 변조(modulation)을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 종래 칩 온 보드 방식의 이미지 센서 패키지에 적용되도록 설계된 렌즈의 광 경로(ray tracing) 및 디포커싱 포지션(defocusing positon)에 대한 변조(modulation)을 나타낸 도면이다.
도 2c 및 도 2d는 도 2a의 렌즈를 0.4mm 두께의 투명 기판을 구비한 칩 온 글라스 방식에 적용하는 경우의 광 경로(ray tracing) 및 디포커싱 포지션(defocusing positon)에 대한 변조(modulation)을 나타낸 도면이다.
도 2e 및 도 2f는 도 2a의 렌즈를 0.4mm 두께의 투명 기판 및 0.3mm 두께의 적외선 차단 필터를 별도로 구비한 칩 온 글라스 방식에 적용하는 경우의 광 경로(ray tracing) 및 디포커싱 포지션(defocusing positon)에 대한 변조(modulation)을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
이하, 첨부된 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지의 일실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이미지 센서 패키지의 일실시예(100)는, 크게 윈도우(110a)가 형성되고 하측에 이미지 센서 칩(120)이 구비되는 제1 기판(110)과, 상기 윈도우(110a)에 구비되어 상기 이미지 센서 칩(120)으로의 적외선 유입을 차단하는 적외선 차단 부재(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 이미지 센서 칩(120)은 상기 제1 기판(110)의 하부에 플립 칩 방식으로 접합될 수 있다. 이때, 상기 플립 칩 공정은 솔더 리플로우 공정 또는 이방 도전 페이스트를 이용한 압축(압착)공정으로 이루어질 수 있다.
보다 상세하게, 상기 제1 기판(110)의 하면에는 복수의 제1 솔더 패드(111)가 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 이미지 센서 칩(120)은 제1 솔더 범프(121)를 매개로 상기 제1 솔더 패드(111)에 접합됨으로써 상기 제1 기판(110)의 하부에 접합될 수 있다.
이때, 상기 제1 솔더 범프(121)를 이용한 상기 이미지 센서 칩(120)의 접합은 솔더 리플로우 공정을 통해 수행되거나 이방성 도전 페이스트를 이용한 압축(압착)공정을 통해 수행될 수 있는 것이다.
그리고, 상기 적외선 차단 부재(130)는, 상기 윈도우(110a)에 접착제를 통해 접합되어 매립될 수 있으며, 투과되는 광에 포함된 적외선을 차단하는 재질로 형성될 수 있고 실질적으로 0.3mm의 두께를 가질 수 있다.
이때, 상기 적외선 차단 부재(130)는 상기 이미지 센서 칩(120)의 크기보다 작고 상기 이미지 센서 칩(120)의 수광 영역(미도시)보다 큰 사이즈를 가지는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에 따른 이미지 센서 패키지(100)는, 상기 제1 기판(110)의 하부에 접합되는 제2 기판(140)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 제1 기판(110)은 연성(flexible) 인쇄회로기판 또는 경성(rigid) 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 기판(140) 역시 상기 제1 기판(110)과 마찬가지로 연성(flexible) 인쇄회로기판 또는 경성(rigid) 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1 기판(110)의 하면에는 복수의 제2 솔더 패드(112)가 형성될 수 있고 상기 이미지 센서 칩(120)의 플립 칩 공정 즉, 솔더 리플로우 공정을 통해 상기 제2 솔더 패드(112)에는 제2 솔더 범프(113)가 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 제2 기판(140)은 제2 솔더 범프(113)를 매개로 상기 제1 기판(110)의 하부에 접합될 수 있다.
결론적으로, 본 실시예에 따른 이미지 센서 패키지(100)는, 상기 이미지 센서 칩(120)의 광 검출 영역 즉 수광 영역과 대향하는 위치에 적외선 차단 부재(130)가 구비되고 상기 적외선 차단 부재(130)는 상기 제1 기판(110)의 중앙에 형성된 윈도우(110a)에 삽입 구비됨으로써, 이미지 센서 패키지의 전체 높이를 줄일 수 있게 되며, 결과적으로 카메라 모듈의 전체 높이를 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이미지 센서 패키지(100)는, 0.3mm 두께의 적외선 차단 부재(130)만이 상기 이미지 센서 칩(120)의 광 검출 영역 즉 수광 영역의 상부에 구비됨으로써, 입사하는 빛의 광 경로 측면에서는 기존의 칩 온 보드 방식과 동일하게 0.3mm 두께의 글라스 층만을 광이 경유하게 된다. 따라서, 기존에 칩 온 보드 방식에 적용을 위해 설계된 렌즈를 그대로 변경없이 칩 온 글라스 방식에 적용이 가능해지며, 결과적으로 신규 렌즈 설계가 불필요해지고 제작비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 이미지 센서 패키지(100)는, 상기 윈도우(110a)와 상기 이미지 센서 칩(120) 사이에 구비되어 상기 이미지 센서 칩(120)의 수광 영역으로의 이물 유입을 차단하는 보호 부재(150)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 보호 부재(150)는 투명한 수지재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보호 부재(150)는, 상기 제1 기판(110)의 중앙에 위치한 윈도우(110a)의 테두리를 따라 형성되기 때문에 상기 이미지 센서 칩(120)의 수광 영역으로의 이물 유입을 손쉽고 용이하게 차단할 수 있는 구조를 가질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
110: 제1 기판 110a: 윈도우
111: 제1 솔더 패드 112: 제2 솔더 패드
113: 제2 솔더 범프 120: 이미지 센서 칩
121: 제1 솔더 범프 130: 적외선 차단 부재
140: 제2 기판 150: 보호 부재
111: 제1 솔더 패드 112: 제2 솔더 패드
113: 제2 솔더 범프 120: 이미지 센서 칩
121: 제1 솔더 범프 130: 적외선 차단 부재
140: 제2 기판 150: 보호 부재
Claims (9)
- 윈도우가 형성되고, 일측에 이미지 센서 칩이 구비되는 제1 기판; 및
상기 윈도우에 구비되어, 상기 이미지 센서 칩으로의 적외선 유입을 차단하는 적외선 차단 부재;
를 포함하는 이미지 센서 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 윈도우와 상기 이미지 센서 칩 사이에 구비되어 상기 이미지 센서 칩의 수광 영역으로의 이물 유입을 차단하는 보호 부재를 더 포함하는 이미지 센서 패키지.
- 제2항에 있어서,
상기 보호 부재는 투명한 수지재질로 형성되는 이미지 센서 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 기판의 하부에 접합되는 제2 기판을 더 포함하는 이미지 센서 패키지.
- 제1항과 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 센서 칩은 상기 제1 기판에 플립 칩 방식으로 접합되는 이미지 센서 패키지.
- 제5항에 있어서,
상기 플립 칩 공정은 솔더 리플로우 공정 또는 이방 도전성 페이스트를 이용한 압축 공정으로 이루어지는 이미지 센서 패키지.
- 제1항과 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 기판은 연성(flexible) 인쇄회로기판 또는 경성(rigid) 인쇄회로기판으로 이루어지는 이미지 센서 패키지.
- 제1항과 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 차단 부재는 상기 이미지 센서 칩의 크기보다 작고 상기 이미지 센서 칩의 수광 영역보다 큰 사이즈를 갖는 이미지 센서 패키지.
- 제8항에 있어서,
상기 적외선 차단 부재는, 투과되는 광에 포함된 적외선을 차단하는 재질로 형성되며 0.3mm의 두께를 갖는 이미지 센서 패키지.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109560090A (zh) * | 2017-09-26 | 2019-04-02 | 格科微电子（上海）有限公司 | 图像传感器的封装结构 |
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