KR20220040538A - 이미지 센서 모듈 - Google Patents

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KR20220040538A
KR20220040538A KR1020200122862A KR20200122862A KR20220040538A KR 20220040538 A KR20220040538 A KR 20220040538A KR 1020200122862 A KR1020200122862 A KR 1020200122862A KR 20200122862 A KR20200122862 A KR 20200122862A KR 20220040538 A KR20220040538 A KR 20220040538A
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stiffener
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pad
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KR1020200122862A
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송인상
강현진
이승학
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 이미지 센서, 서로 이격된 제1 및 제2 패드들을 포함하는 기판, 광 필터가 실장되는 제1 지지 부재, 제1 지지 부재 보다 기판의 테두리에 근접하는 제2 지지 부재, 및 광 필터 및 이미지 센서 상에 배치되는 광학 모듈을 포함하고, 이미지 센서는 제1 패드에 전기적으로 연결되고, 제1 및 제2 지지 부재 중 적어도 하나는 제2 패드에 전기적으로 연결되는 이미지 센서 모듈를 제공한다.

Description

이미지 센서 모듈{IMAGE SENSOR MODULE}
본 발명은 이미지 센서 모듈에 관한 것이다.
고해상도 이미지를 구현하기 위해서, 디지털 카메라, 카메라 폰 등과 같은 전자 장치에 대면적 이미지 센서를 포함한 이미지 센서 모듈이 장착될 수 있다. 대면적 이미지 센서의 감도를 유지하기 위해서, 이미지 센서에 작용하는 응력을 최소화할 수 있는 이미지 센서 모듈의 개발이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 이미지 센서에 작용하는 응력이 최소화된 이미지 센서 모듈을 제공하는 것이다.
전술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는, 이미지 센서, 서로 마주보는 상면과 하면, 상기 이미지 센서가 배치되는 캐비티(cavity), 및 상기 상면에 수평한 방향에서 서로 이격되어 상기 상면에 배치되는 제1 및 제2 패드들을 포함하는 기판, 상기 기판 및 상기 이미지 센서 상에 배치되는 광 필터, 상기 기판과 상기 광 필터 사이에 배치되며, 상기 광 필터가 실장되는 제1 지지 부재, 상기 기판 상에서 상기 제1 지지 부재와 인접하게 배치되며, 상기 제1 지지 부재 보다 상기 기판의 테두리에 근접하는 제2 지지 부재, 및 상기 광 필터 및 상기 이미지 센서 상에서 상기 이미지 센서로 입사하는 광의 경로에 배치되는 광학 모듈을 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 제1 패드에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 지지 부재들 중 적어도 하나는 상기 제2 패드에 전기적으로 연결되는 이미지 센서 모듈를 제공한다.
또한, 서로 이격된 제1 및 제2 패드들이 배치된 상면과, 상기 상면과 마주보는 하면과, 상기 상면으로부터 상기 하면까지 연장되는 캐비티를 갖는 기판, 상기 기판의 상기 상면 상에 배치되며 상기 캐비티에 대응하는 개구부를 갖는 상부 스티프너, 상기 기판의 상기 하면 상에 배치되는 하부 스티프너, 상기 캐비티 내에 수용되며 상기 하부 스티프너 상에 실장되는 이미지 센서, 상기 상부 스티프너 상에 실장되며, 상기 캐비티 및 상기 개구부를 덮는 광 필터, 및 상기 이미지 센서 및 상기 광 필터 상에 배치되는 광학 모듈을 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 제1 패드에 전기적으로 연결되고, 상기 상부 스티프너는 상기 제2 패드에 전기적으로 연결되는 이미지 센서 모듈을 제공한다.
또한, 제1 및 제2 패드들이 배치된 상면을 갖는 기판, 상기 기판 상에 또는 내에 배치되며 상기 제1 패드에 전기적으로 연결되는 이미지 센서, 상기 제2 패드가 배치된 상기 기판의 상면 상에 배치되며, 상기 제2 패드와 전기적으로 연결되는 상부 스티프너, 및 상기 이미지 센서 및 상기 상부 스티프너 상에 배치되는 광 필터를 포함하는 이미지 센서 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 모듈 기판의 상면에 스티프너를 도입하여, 이미지 센서에 작용하는 응력이 최소화된 이미지 센서 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈의 일부 구성요소들을 나타낸 평면도이다.
도 3a 및 3b는 각각 도 2의 A-A' 및 B-B' 선의 단면도이다.
도 3c 및 3d는 각각 도 3a의 "C" 영역에 대응하는 부분 확대도이다.
도 4a 내지 4d는 도 3a의 제1 모듈의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈의 변형예를 나타낸 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈과 제2 모듈의 결합예를 나타낸 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 11은 도 10의 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈의 일부 구성요소들을 나타낸 평면도이다.
도 12는 도 11의 D-D' 선의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 14a 및 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈에서 제1 모듈과 제2 모듈의 결합예를 나타낸 단면도들이다.
도 15는 제1 스티프너에 의한 워피지(warpage) 및 응력(stress)의 감소 효과를 나타낸 그래프이다.
도 16은 복수의 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치를 간단하게 나타낸 분해 사시도이다.
도 17은 도 16의 복수의 이미지 센서 모듈들에 대한 I-I' 선의 단면도이다.
도 18은 도 17의 이미지 센서 모듈들 중 하나에 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈이 적용된 단면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 스티프너의 적용 전후 이미지 센서 모듈을 비교하여 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000A)을 나타낸 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서 모듈(1000A)은 제1 모듈(100A)과, 제1 모듈(100A)의 상부에 실장되는 제2 모듈(또는 '광학 모듈')(200)을 포함할 수 있다. 제1 모듈(100A)은 기판(110), 이미지 센서(120), 제1 및 제2 스티프너(130, 140), 및 광 필터(150)를 포함할 수 있다.
기판(110)은 가요성(flexible) 기판, 강성(rigid) 기판, 및 강성-가요성(flexible-rigid) 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 제1 강성 기판(110a), 제2 강성 기판(110c), 및 제1 강성 기판(110a)과 제2 강성 기판(110c)을 연결하는 제1 가요성 기판(110b)을 포함하는 강성-가요성 기판일 수 있다. 제1 강성 기판(110a) 상에 또는 내에는 이미지 센서(120) 및 복수의 수동 소자들(114)이 실장될 수 있다. 복수의 수동 소자들(114)은 예를 들어, 레지스터(resistor), 커패시터(capacitor), 다이오드(diode), 트랜지스터(transistor), 릴레이(relay), 및 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)과 같은 수동 소자를 포함할 수 있다. 제2 강성 기판(110c) 상에는 다른 전자 장치와 연결될 수 있는 커넥터(CNT)가 배치될 수 있다. 제1 가요성 기판(110b)은 제1 및 제2 강성 기판(110a, 110c)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이미지 센서(120)는 커넥터(CNT)를 통해서 다른 전자 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.
이미지 센서(120)는 기판(110)의 상면 상에 또는 제2 스티프너(140)의 상면 상에 실장될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(110)은 이미지 센서(120)가 수용되는 캐비티(110H)를 가지며, 캐비티(110H) 내에 배치된 이미지 센서(120)는 제2 스티프너(140)의 상면에 실장될 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지 센서(130)는 기판(110)의 상면에 실장될 수도 있다(도 10 참조). 이미지 센서(120)는 픽셀 어레이(Px)를 갖는 센서 영역(121), 및 센서 영역(121)의 하면에 배치되는 로직 영역(122)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(120)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(120)는 로직 영역(122)의 하면에 배치되는 저장 영역(123)을 더 포함할 수 있다. 저장 영역(123)은 센서 영역(121)에 의해 촬영되고 로직 영역(122)에 의해 처리된 이미지 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 영역(123)은 DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM) 등과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 PRAM(phase change RAM), MRAM(magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 소자를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 스티프너(130, 140)는 기판(110)의 워피지를 제어하고 외부 충격을 견딜 수 있는 세라믹 또는 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 스티프너(130, 140)는 철(Fe) 또는 이를 포함하는 금속 합금(예, 스테인리스 스틸(stainless steel))을 포함할 수 있다. 제1 스티프너(130)는 기판(110)의 상면에 실장되며, 예를 들어, 기판(110)의 평면적의 40% 이상, 예를 들어, 50% 내지 80% 범위를 차지할 수 있다. 대면적 이미지 센서(120)의 경우, 그에 상응하는 면적을 갖는 렌즈와 기판(110)이 필요하다. 제1 스티프너(130)는 수동 소자(114) 및 광 필터(150)의 실장 면적을 제외한 기판(110)의 여유 면적 내에 실장된다. 제1 스티프너(130)는 기판(110)의 하면에 배치된 제2 스티프너(140)와 함께 이미지 센서(120)에 작용하는 응력을 해소할 수 있다. 제1 스티프너(130)가 실장될 수 있는 대면적 기판(110)이 요구되는 이미지 센서(120)는 1/1.33 인치 이상의 옵티컬 포맷(optical format)을 가질 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(120)는 1/1.33 인치 내지 1/1 인치 범위의 옵티컬 포맷을 가질 수 있다. 옵티컬 포맷은 센서 이미지 영역의 대각선 길이(mm단위)를 16로 나눈 값으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 픽셀 사이즈가 0.8㎛ 이고 화소수가 108Mp 인 이미지 센서(120)의 옵티컬 포맷은 1/1.33 인치로 계산된다. 예를 들어, 픽셀 사이즈가 1.2㎛ 이고 화소수가 50Mp 인 이미지 센서(120)의 옵티컬 포맷은 1/1.31 인치로 계산된다.
광 필터(150)는 이미지 센서(120)의 상부에 배치되며 제1 스티프너(130) (또는 후술하는 '제1 지지 부재'(131))에 의해 지지될 수 있다. 광 필터(150)는 접착제에 의해 제1 스티프너(130) (또는 후술하는 '제1 지지 부재'(131))에 고정될 수 있다. 광 필터(150)는 적외선 또는 근적외선을 필터링하여 이미지 센서(120)의 이미지 품질을 개선할 수 있다. 예를 들어, 광 필터(150)는 IR 필터를 포함할 수 있다.
제2 모듈(또는 '광학 모듈')(200)은 일 방향(예를 들어, Z축 방향)으로 입사한 빛이 이미지 센서(120)에 입사하도록 광 필터(150) 및 이미지 센서(120)로 입사하는 광 경로 상에 배치될 수 있다. 제2 모듈(200)은 렌즈 어셈블리(210) 및 렌즈 하우징(220)을 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어셈블리(210)는 수직 방향(Z축 방향)으로 배열된 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 렌즈 하우징(220)은 렌즈 어셈블리(210)를 수용 및 지지할 수 있다. 렌즈 하우징(220)은 렌즈 어셈블리(210)를 지지하는 홀더 부와 렌즈 어셈블리(210)를 광축 방향(예를 들어, Z축 방향)으로 구동시키는 구동 부를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 이미지 센서 모듈(1000A)에서 제1 모듈(100A)의 일부 구성요소들을 나타낸 평면도이고, 도 3a 및 3b는 각각 도 2의 A-A' 및 B-B' 선의 단면도이고, 도 3c 및 3d는 각각 도 3a의 "C" 영역에 대응하는 부분 확대도이다. 도 2는 도 1의 제1 가요성 기판(110b), 제2 강성 기판(110c), 및 광 필터(150)를 생략하고 평면 상에서 기판(110), 이미지 센서(120), 및 제1 스티프너(130)의 결합 관계를 도시한다.
도 2, 3a 및 3b를 참조하면, 일 예에 따른 제1 모듈(100Aa)은 기판(110), 이미지 센서(120), 제1 스티프너(또는 '상부 스티프너')(130), 제2 스티프너(또는 '하부 스티프너')(140), 및 광 필터(150)를 포함할 수 있다.
기판(110)은 서로 이격된 제1 및 제2 패드들(110P1, 110P2)이 배치된 상면과, 상면과 반대의 하면과, 이미지 센서(120)를 수용하는 캐비티(cavity)(110H)를 가질 수 있다. 일 예에서, 캐비티(110H)는 기판(110)의 상면으로부터 하면까지 연장되어 기판(110)을 관통할 수 있다. 기판(110)의 상면에는 제1 스티프너(130)와 기판(110)의 테두리 사이에 수동 소자(114)이 배치될 수 있다. 수동 소자(114)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 평면 상에서 제1 스티프너(130) 또는 제2 지지 부재(132)와 기판(110)의 테두리 사이에 배치될 수 있다.
도 3c 및 3d를 참조하면, 기판(110)은 복수의 절연층(111)과 복수의 배선층(112)을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 복수의 절연층(111)은 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지에 무기필러 또는/및 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric)가 함침된 수지, 예를 들어, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine)를 포함할 수 있다. 복수의 배선층(112)은 신호 패턴, 전원 패턴, 및 접지 패턴을 포함할 수 있다. 기판(110)의 제1 패드(110P1)는 신호 패턴, 전원 패턴, 및 접지 패턴 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되고, 제2 패드(110P2)는 접지 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 배선층(112)과 제1 및 제2 패드(110P1, 110P2)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금을 포함하는 금속 물질을 포함할 수 있다. 서로 다른 레벨에 위치한 복수의 배선층(112)과 제1 및 제2 패드(110P1, 110P2)는 절연층(111)을 관통하는 도체 비아를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 패드(110P1)와 제2 패드(110P2)는 서로 절연되거나, 기판(110)의 배선층(112)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 패드(110P1)가 신호 패턴, 전원 패턴, 또는 접지 패턴을 포한한 제1 배선층(112P1)에 연결되고, 제2 패드(110P2)가 접지 패턴을 포함한 제2 배선층(112P2)에 연결된 경우, 제1 패드(110P1)와 제2 패드(110P2)는 서로 절연될 수 있다. 예를 들어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 제1 패드(110P1)와 제2 패드(110P2)가 동일한 접지 패턴을 포함한 제3 배선층(112P3)에 연결된 경우, 제1 패드(110P1)와 제2 패드(110P2)는 전기적으로 연결될 수도 있다. 제1 패드(110P1)와 제2 패드(110P2)는 솔더 마스크에 의해 보호될 수 있으며, SMD(Solder Mask Defined) 또는 NSMD(Non-Solder Mask Defined) 형태를 가질 수 있다.
이미지 센서(120)는 기판(110) 상에 또는 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(120)는 기판의(110) 캐비티(110H) 내에 수용되며, 기판(110)의 하면을 덮는 제2 스티프너(140) 상에 실장될 수 있다. 이미지 센서(120)는 상면에 배치된 접속 패드(120P)를 포함하고, 접속 패드(120P)는 기판(110)의 제1 패드(110P1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 접속 패드(120P)는 본딩 와이어(W)에 의해 제1 패드(110P1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예에서, 이미지 센서(120)는 1/1.33 인치 이상의 옵티컬 포맷을 갖는 대형 센서일 수 있다.
제1 스티프너(130)는 기판(110)의 상면 상에 배치되며 캐비티(110H)에 대응하는 개구부(130H)를 가질 수 있다. 제1 스티프너(130)는 캐비티(110H)에 인접하게 배치되고 광 필터(150)를 지지하는 제1 지지 부재(131)와 광 필터(150)의 외측을 둘러싸는 제2 지지 부재(132)를 포함할 수 있다. 제1 지지 부재(131)는 기판(110)과 광 필터(150) 사이에 배치되며 광 필터(150)의 하부를 지지할 수 있다. 기판(110)과 광 필터(150) 사이의 제1 지지 부재(131)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(131h)는 이미지 센서(120)와 광 필터(150)의 거리를 결정하므로 디자인에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 제2 지지 부재(132)는 기판(110) 상에서 제1 지지 부재(131)와 인접하고 제1 지지 부재(131) 보다 기판(110)의 테두리에 근접할 수 있다. 제2 지지 부재(132)는 광 필터(150)의 테두리 또는 측면을 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 제2 지지 부재(132)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(132h)는 제1 지지 부재(131)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(131h) 보다 클 수 있고, 제2 지지 부재(132)의 상면은 광 필터(150)의 상면과 동일하거나 더 높은 레벨에 위치할 수 있다.
일 예에서, 제1 및 제2 지지 부재들(131, 132)은 일체로 제공될 수 있다. 제1 지지 부재(131)는 기판(110)의 상면과 수평한 방향(X축 및 Y축 방향)으로 연장되며, 이미지 센서(120) 및 기판(110)의 상면의 제1 영역을 노출시키는 개구부(130H)를 가질 수 있다. 제1 영역은 제2 지지 부재(132) 보다 이미지 센서(120)에 근접한 기판(110)의 상면 중에서 수직 방향(Z축 방향)으로 제1 및 제2 지지 부재(131, 132)와 중첩되지 않는 영역일 수 있다. 제2 지지 부재(132)는 제1 지지 부재(131)의 일측에서 기판(110)의 상면과 수직한 방향(Z축 방향)으로 연장될 수 있다. 이때, 제1 패드(110P1)는 제1 지지 부재(131) 또는 제1 스티프너(130)의 개구부(130H)를 통해 수직 방향(Z축 방향)으로 노출되는 기판(110) 상면의 제1 영역 상에 배치될 수 있다. 제2 패드(110P2)는 제1 지지 부재(131) 또는 제1 스티프너(130)의 개구부(130H)를 통해 수직 방향(Z축 방향)으로 노출되지 않는 기판(110)의 상면의 제2 영역 상에 배치될 수 있다. 제2 영역은 제1 및 제2 지지 부재(131, 132)가 부착된 영역으로, 제1 영역을 둘러싸며 수직 방향(Z축 방향)으로 제1 및 제2 지지 부재(131, 132)와 중첩되는 영역일 수 있다. 제1 패드(110P1)는 수직 방향(Z축 방향)으로 제1 및 제2 지지 부재(131, 132) 또는 제1 스티프너(130)와 중첩되지 않고, 제2 패드(110P2)는 수직 방향(Z축 방향)으로 제1 및 제2 지지 부재(131, 132) 또는 제1 스티프너(130)와 중첩될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 기판(110)의 상면에 수평한 방향(X축 및 Y축 방향)으로 개구부(130H)의 평면적은 캐비티(110H)의 평면적 보다 크고, 캐비티(110H)는 개구부(130H)의 평면적 내에 배치되며, 제1 패드(110P1)는 기판(110)의 상면에 수평한 방향(X축 및 Y축 방향)으로 캐비티(110H)에 인접하게 배치되고 기판(110)의 상면에 수직한 방향(Z축 방향)으로 개구부(130H)를 통해서 노출될 수 있다.
제1 스티프너(130)는 전기 연결 구조(160)를 통해 기판(110) 상면의 제2 패드(110P2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전기 연결 구조(160)는 제1 스티프너(130)와 제2 패드(110P2)를 전기적으로 연결하는 복수의 전기 연결 부재(161)와, 제1 스티프너(130)와 기판(110) 사이에서 복수의 전기 연결 부재(161)를 둘러싸는 절연 부재(162)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 지지 부재(131, 132) 중 적어도 하나는 제2 패드(110P2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전기 연결 부재(161)는 제1 및 제2 지지 부재(131, 132) 중 적어도 하나와 기판(110) 사이에 배치되며, 절연 부재(162)는 제1 및 제2 지지 부재(131, 132) 중 적어도 하나와 기판(110) 사이에서 전기 연결 부재(161)를 둘러쌀 수 있다. 전기 연결 부재(161)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금을 포함하는 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 연결 부재(161)는 주석(Sn) 또는 이를 포함하는 저융점 금속 합금을 포함할 수 있다. 절연 부재(162)는 비전도성 필름(Non-Conductive Film)과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다.
제2 스티프너(140)는 기판(110)의 하부면에 부착될 수 있다. 도 3c 및 3d에 도시된 바와 같이, 이미지 센서(120)와 기판(110)은 접착 부재(AD)에 의해 제2 스티프너(140)의 상면에 접착될 수 있다. 접착 부재(AD)는 예를 들어, 에폭시 수지를 포함하는 절연성 접착제를 포함할 수 있다. 일 예에서, 제2 스티프너(140)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(140h)는 광 필터(150)와 기판(110) 사이의 제1 지지 부재(131)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(131h)와 실질적으로 동일할 수 있다.
광 필터(150)는 제1 스티프너(130) 상에 실장될 수 있다. 광 필터(150)는 이미지 센서(120)와 광축 방향(예, Z축 방향)으로 정렬되며, 기판(110)의 캐비티(110H) 및 제1 스티프너(130)의 개구부(130H)를 덮을 수 있다. 광 필터(150)는 예를 들어, 에폭시 수지를 포함하는 접착제에 의해 제1 스티프너(130) 상에 고정될 수 있다.
도 4a 내지 4d는 도 3a의 제1 모듈(100Aa)의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 제2 스티프너(140) 상에 기판(110) 및 이미지 센서(120)를 부착하고, 이미지 센서(120)와 기판을 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 스티프너(140)는 예를 들어, 스테인리스 스틸을 포함하는 금속 플레이트일 수 있다. 기판(110) 및 이미지 센서(120)는 비전도성 필름과 같은 절연성 접착제에 의해 제2 스티프너(140) 상에 부착될 수 있다. 이미지 센서(120)는 와이어 본딩(wire-bonding) 공정에 의해 기판(110)과 연결될 수 있다. 이미지 센서(120)의 접속 패드(120P)는 기판(110)의 제1 패드(110P1)와 연결될 수 있다. 기판(110)은 인쇄회로 기판(PCB), 세라믹 기판, 유리 기판, 테이프 배선 기판 등을 포함하는 반도체 패키지용 기판일 수 있다. 기판(110)은 이미지 센서(120)를 수용하는 캐비티(110H)를 가질 수 있다. 캐비티(110H)는 예를 들어, 레이저 드릴 공정 또는 에칭 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 기판(110)의 상면 상에 절연 부재(162)를 배치할 수 있다. 절연 부재(162)는 기판(110) 상면의 제2 패드(110P2) 상에 배치될 수 있다. 절연 부재(162)는 제1 패드(110P1)를 노출시키도록 배치될 수 있다. 절연 부재(162)는 열처리를 통해 기판(110) 상에 부착 및 경화될 수 있다. 이후, 절연 부재(162)를 관통하여 제2 패드(110P2)의 적어도 일부를 노출시키는 관통홀(162H)을 형성할 수 있다. 관통홀(162H)은 레이저 드릴을 이용하여 형성될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 도 4b의 관통홀(162H) 내에 전기 연결 부재(161)를 배치할 수 있다. 전기 연결 부재(161)는 예를 들어, 솔더를 포함할 수 있다. 기판(110) 상에 형성된 전기 연결 구조(160)는 제2 패드(110P2) 상의 전기 연결 부재(161)와 전기 연결 부재(161)를 감싸는 절연 부재(162)를 포함할 수 있다. 전기 연결 부재(161)의 일부는 이후 부착되는 제1 스티프너(130)의 하면에 부착된 상태로 관통홀(162H) 내의 전기 연결 부재(161)와 결합될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 전기 연결 구조(160) 상에 제1 스티프너(130)를 배치할 수 있다. 제1 스티프너(130)는 예를 들어, 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다. 제1 스티프너(130)는 리플로우(reflow) 공정에 의해 전기 연결 구조(160)와 결합될 수 있다. 이미지 센서(120)에 작용하는 응력을 해소하기 위해서, 제1 스티프너(130)는 기판(110) 상에서 일정 수준 이상(예, 기판 평면적의 40% 이상)의 평면적을 가질 수 있다. 절연 부재(162)는 제1 스티프너(130)의 평면적에 대응하는 범위에 형성될 수 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000A)에서 제1 모듈(100Ab)의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 변형예에서, 제1 스티프너(130)는 서로 분리된 제1 지지 부재(131)와 제2 지지 부재(132)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 지지 부재(131)와 제2 지지 부재(132)는 서로 분리되며, 제2 지지 부재(132)는 제1 지지 부재(131)의 측면과 광 필터(150)의 측면을 둘러싸도록 수평 방향(X축 및 Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 제1 지지 부재(131)는 제2 지지 부재(132)와 달리 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 지지 부재(131)는 EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 절연성 물질을 포함하고, 제2 지지 부재(132)는 스테인리스 스틸과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 이와 달리, 제1 지지 부재(131)는 제2 지지 부재(132)와 동일하거나 다른 종류의 도전성 물질을 포함할 수도 있다. 제1 지지 부재(131)는 기판(110)과 전기적으로 연결되지 않을 수도 있으나, 제2 지지 부재(132)는 기판(110)과 전기적으로 연결되어 접지 패턴과 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000A)에서 제1 모듈(100Ac)의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 변형예에서, 제1 스티프너(130)의 최상면(S2)은 광 필터(150)의 상면(S1) 보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 지지 부재(132)의 상면(S2)은 광 필터(150)의 하면과 상면(S1) 사이에 위치할 수 있다. 제2 지지 부재(132)의 상면(S2)과 광 필터(150)의 상면(S1)은 단차(h)를 가짐으로써, 광 필터(150)의 부착 공정을 보다 쉽게 수행할 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000A)에서 제1 모듈(100Ad)의 변형예를 나타낸 단면도들이다.
도 7a 및 7b를 참조하면, 변형예에서, 제1 스티프너(130)와 제2 스티프너(140)는 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 제1 스티프너(130)의 두께는 이미지 센서(120)와 광 필터(150) 와의 거리에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 제1 스티프너(130)의 두께는 광 필터(150)와 기판(110) 사이의 제1 지지 부재(131)의 두께로 정의된다. 제1 스티프너(130)의 두께와 면적이 충분히 확보된 경우, 제2 스티프너(140)의 두께를 줄임으로써, 제1 모듈 및 이미지 센서 모듈의 사이즈를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제2 스티프너(140)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(140h-1)는 광 필터(150)와 기판(110) 사이의 제1 지지 부재(131)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(131h-1) 보다 작을 수 있다. 반면, 제1 스티프너(130)의 두께를 충분히 확보하지 못한 경우, 제2 스티프너(140)의 두께를 증가시킴으로써, 기판(110)과 이미지 센서(120)에 작용하는 응력을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 스티프너(140)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(140h-2)는 광 필터(150)와 기판(110) 사이의 제1 지지 부재(131)의 수직 방향(Z축 방향)으로 두께(131h-2) 보다 클 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000A)에서 제1 모듈(100Ae)의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 변형예에서, 기판(110)의 캐비티(110H)는 기판(110)의 상면에서 하면를 향해 오목하게 형성된 리세스(recess) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 캐비티(110H)는 기판(110)의 상면과 하면 사이에 위치하는 기판(110)의 내부 바닥면(110HS1)과 기판(110)의 상면과 내부 바닥면(110HS1)을 연결하는 기판(110)의 내부 측면(110HS2)으로 구성될 수 있다. 이미지 센서(120)는 캐비티(110H)의 내부 바닥면(110HS1) 상에 실장될 수 있다. 이미지 센서(120)는 캐비티(110H) 하부에 남아있는 기판(110)의 두께만큼 광 필터(150) 또는 레즈와 거리가 줄어들 수 있으므로, 제1 지지 부재(131)의 높이(131h)를 조절하여 광 필터(150)와 거리를 확보할 수 있다. 일 예에서, 이미지 센서(120)는 캐비티(110H)의 내부 바닥면(110HS1)에 실장되므로, 기판(110) 하면의 제2 스티프너(140)는 생략될 수도 있다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000A)에서 제1 모듈(100A)과 제2 모듈(200)의 결합예를 나타낸 단면도들이다.
도 9a 및 9b를 참조하면, 제2 모듈(200)은 기판(110) 또는 제1 스티프너(130)(또는 제2 지지 부재(132)) 상에 실장될 수 있다. 제2 모듈(200)은 광축 방향(Z축 방향)으로 정렬된 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(210)와 렌즈 어셈블리(210)를 수용하는 렌즈 하우징(220)을 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 광축 방향(예, Z축 방향)으로 이미지 센서(120) 및 광 필터(150)와 정렬될 수 있다. 렌즈 하우징(220)은 렌즈 어셈블리(210)를 지지하는 홀더 부와 렌즈 어셈블리(210)를 광축 방향(예, Z축 방향)으로 구동시키는 구동 부를 포함할 수 있다. 렌즈 하우징(220)은 기판(110) 또는 제2 지지 부재(132)에 실장될 수 있다. 예를 들어, 도 9a에 도시된 바와 같이, 렌즈 하우징(220)은 기판(110) 상면의 외곽에 실장되며, 광 필터(150) 및 제1 스티프너(130)를 수용할 수 있다. 렌즈 하우징(220)은 접착제에 의해 기판(110) 상에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 스티프너(130)는 기판(110)의 모서리까지 연장되어 도 9a 보다 넓은 면적을 차지할 수 있고, 렌즈 하우징(220)은 제1 스티프너(130)의 최상면(또는 제2 지지 부재(132)의 상면)에 실장될 수 있다. 이 경우, 제1 스티프너(130)의 면적을 최대로 확보하여, 기판(110) 하면의 제2 스티프너(140)의 두께(140h)를 최소화할 수 있다. 따라서, 이미지 센서 모듈를 소형화하면서, 기판(110)에 작용하는 워피지(warpage)와 이미지 센서(120)에 작용하는 응력을 효과적으로 해소할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000B)을 나타낸 분해 사시도이다.
도 10을 참조하면, 이미지 센서 모듈(1000B)은 제1 모듈(100B)과, 제1 모듈(100B)의 상부에 실장되는 제2 모듈(또는 '광학 모듈')(200)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 제1 모듈(100B)은, 도 1의 제1 모듈(100A)과 달리, 기판(110)에 캐비티(도 1의 "110H")가 형성되지 않고, 기판(110) 하부의 스티프너(도 1의 "140")가 생략될 수 있다. 이미지 센서(120)는 기판(110)의 상면 상에 실장될 수 있다. 기판(110)의 두께만큼 가까워질 수 있는 이미지 센서(120)와 광 필터(150)의 거리를 보상하기 위해서, 광 필터(150)와 기판(110) 사이의 제1 스티프너(130)의 두께가 증가될 수 있다. 따라서, 기판(110) 하면의 제2 스티프너(도 1의 "140")를 생략하였음에도 이미지 센서(120)에 작용하는 워피지 및 응력을 효과적으로 해소할 수 있다. 제1 모듈(100B)과 제2 모듈(200)의 구성 요소들은 도 1에서 설명한 요소들과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 11은 도 10의 이미지 센서 모듈(1000B)에서 제1 모듈(100B)의 일부 구성요소들을 나타낸 평면도이고, 도 12는 도 11의 D-D' 선의 단면도이다. 도 11은 도 10의 제1 가요성 기판(110b), 제2 강성 기판(110c), 및 광 필터(150)를 생략하고 평면 상에서 기판(110), 이미지 센서(120), 및 제1 스티프너(130)의 결합 관계를 도시한다.
도 11 및 12를 참조하면, 일 예에 따른 제1 모듈(100Ba)은 기판(110), 이미지 센서(120), 제1 스티프너(130) 및 광 필터(150)를 포함할 수 있다. 기판(110)은 캐비티가 형성되지 않은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이미지 센서(120)는 기판(110)의 상면 상에 실장될 수 있다. 제1 스티프너(130)는 제2 패드(110P2)가 배치된 기판(110)의 상면 상에 배치될 수 있다. 제1 스티프너(130)는 기판(110)의 상면 상에서 이미지 센서(120)를 둘러싸며, 광 필터(150)의 하부를 지지하는 제1 지지 부재(131)와 제1 지지 부재(131)의 일측에서 수직 방향(Z축 방향)으로 연장되어 광 필터(150)의 측면의 적어도 일부를 둘러싸는 제2 지지 부재(132)를 포함할 수 있다. 기판(110)과 광 필터(150) 사이의 제1 스티프너(130) 또는 제1 지지 부재(131)의 두께(131h)는 기판(110) 상에 실장된 이미지 센서(120)의 두께 보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 지지 부재(131)의 두께(131h)는 이미지 센서(120)의 두께, 이미지 센서(120)와 광 필터(150) 사이의 거리, 본딩 와이어(W)의 높이 등을 고려하여 결정될 수 있다. 이 경우, 제1 스티프너(130)의 두께를 충분히 확보할 수 있으므로, 기판(110) 하면의 제2 스티프너(도 1의 "140") 없이도 이미지 센서(120)에 작용하는 워피지와 응력을 효과적으로 해소할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000B)에서 제1 모듈(100Bb)의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 13을 참조하면, 변형예에서, 제1 모듈(100Bb)은 기판(110)의 하면 상에 배치된 제2 스티프너(140)를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서(120)가 기판(110) 상에 실장된 경우에도, 기판(110) 하면에 제2 스티프너(140)를 배치하여, 이미지 센서(120)에 작용하는 워피지와 응력을 감소시킬 수 있다. 일 예에서, 이미지 센서(120)의 두께, 이미지 센서(120)와 광 필터(150) 사이의 거리, 본딩 와이어(W)의 높이 등을 고려하여, 제1 지지 부재(131)의 두께(131h)를 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 제2 스티프너(140)의 두께(140h)를 제1 지지 부재(131)의 두께(131h) 보다 작게 설계하여, 제1 모듈(100Bb) 자체의 높이 증가를 최소화할 수 있다.
도 14a 및 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈(1000B)에서 제1 모듈(100B)과 제2 모듈(200)의 결합예를 나타낸 단면도들이다.
도 14a 및 14b를 참조하면, 도 9a 및 9b에 대해 설명한 바와 유사하게, 제2 모듈(200)은 기판(110) 또는 제1 스티프너(130)(또는 제2 지지 부재(132)) 상에 실장될 수 있다. 예를 들어, 도 14a에 도시된 바와 같이, 렌즈 하우징(220)은 기판(110) 상면의 외곽에 실장되며, 광 필터(150) 및 제1 스티프너(130)를 수용할 수 있다. 렌즈 하우징(220)은 접착제에 의해 기판(110) 상에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 14b에 도시된 바와 같이, 렌즈 하우징(220)은 제1 스티프너(130)의 최상면(또는 제2 지지 부재(132)의 상면)에 실장될 수 있다. 이 경우, 제1 스티프너(130)의 면적을 최대로 확보하여, 기판(110) 하면의 제2 스티프너(140) 없이 이미지 센서(120)에 작용하는 응력을 효과적으로 해소할 수 있다.
도 15는 제1 스티프너에 의한 워피지(warpage) 및 응력(stress)의 감소 효과를 나타낸 그래프이다. 도 15는 제1 실험예(EX1) 및 제2 실험예(EX2)에서 워피지와 응력의 크기를 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 제1 실험예(EX1)는 제2 스티프너(140)만 적용된 경우 이미지 센서에 작용하는 워피지와 응력을 측정하였다. 제2 실험예(EX2)는 제1 및 제2 스티프너(130, 140)가 적용된 경우 이미지 센서에 작용하는 워피지와 응력을 측정하였다. 제1 실험예(EX1)는 도 5의 제1 모듈(100Ab)에서 광 필터(150)의 외측을 둘러싼 제2 지지 부재(132)가 생략된 구조가 적용되었다. 제2 실험예(EX2)는 도 3a 및 3b의 제1 및 제2 지지 부재(131, 132)가 일체화된 제1 스티프너(130) 구조가 적용되었다. 제1 및 제2 실험예(EX1, EX2)에서 옵티컬 포맷 1/1.12 인치의 이미지 센서가 대상으로 사용되었다.
도 15를 참조하면, 제2 실험예(EX2)에서 제1 실험예(EX1) 대비 이미지 센서에 작용하는 워피지가 약 45% 감소하고 응력이 약 34% 감소하였다. 기판의 상면에 제2 지지 부재(도 3a의 "132")를 포함한 제1 스티프너를 도입한 경우, 이미지 센서에 작용하는 워피지와 응력이 효과적으로 감소됨을 알 수 있다.
도 16은 복수의 이미지 센서 모듈들(M1, M2, M3)을 포함하는 전자 장치(10)를 간단하게 나타낸 분해 사시도이고, 도 17은 도 16의 복수의 이미지 센서 모듈들(M1, M2, M3)에 대한 I-I' 선의 단면도이고, 도 18은 도 17의 이미지 센서 모듈들 중 하나(M1)에 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈이 적용된 단면도이다.
도 16을 참조하면, 전자 장치(10)는 전자 장치(10)의 일면을 형성하는 제1 커버(11)와, 전자 장치(10)의 타면을 형성하는 제2 커버(12)와, 제1 및 제2 커버(11, 12) 사이에 배치되는 메인 보드(13)와, 메인 보드(13)에 실장되는 복수의 이미지 센서 모듈들(M1, M2, M3)을 포함할 수 있다. 전자 장치(10)는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿(tablet) 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistants) 등을 포함할 수 있다. 복수의 이미지 센서 모듈들(M1, M2, M3)은 서로 다른 해상도의 이미지를 제공하는 이미지 센서 모듈일 수 있다. 예를 들어, 제1 이미지 센서 모듈(M1)은 대형 이미지 센서가 장착된 고해상도용 모듈일 수 있고, 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3)은 제1 이미지 센서 모듈(M1) 보다 작은 사이즈의 이미지 센서가 장착된 모듈일 수 있다. 이미지 촬영 조건에 따라서 복수의 이미지 센서 모듈들(M1, M2, M3)은 가장 적절한 모듈이 선택될 수 있다. 제1 이미지 센서 모듈(M1)의 경우, 대형 이미지 센서에 대응하는 크기의 광학 모듈이 필요하므로, 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3) 보다 사이즈가 클 수 있다. 이하, 도 17을 참조하여, 복수의 이미지 센서 모듈들(M1, M2, M3)의 두께(Z축 방향의 높이)를 비교한다.
도 17을 참조하면, 제1 이미지 센서 모듈(M1)은 예를 들어, 옵티컬 포맷 1/1.33 인치 이상의 이미지 센서(120M1)와 이미지 센서(120M1)와 소정 거리(OPL, 이하 “광학적 거리”) 이격된 광학 모듈(200M1)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(120M1)와 광학 모듈(200M1)과의 광학적 거리(OPL)를 유지하면서 이미지 센서 모듈(M1)의 높이(T0)를 줄이기 위해서, 이미지 센서(120M1)는 기판(110)의 캐비티(110H) 내에 수용될 수 있다. 광학 모듈(200M1)은 대형 이미지 센서(120M1) 에 대응하는 크기의 렌즈 어셈블리(210M1)와 렌즈 하우징(220M1)을 가지며, 광학 모듈(200M1)이 부착되는 기판(110) 역시 넓은 면적을 가질 수 있다. 이 경우, 열 팽창 계수 차이에 의한 워피지를 제어하기 위해서, 이미지 센서(120M1)가 부착된 하부 스티프너(140)의 두께(140h0)를 일정 수준으로 유지할 필요가 있다. 따라서, 제1 이미지 센서 모듈(M1)의 두께(T0)는 광학 모듈(200M1)과 하부 스티프너(140)의 높이에 의해 결정될 수 있다. 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3)은 예를 들어, 옵티컬 포맷 1/1.33 인치 미만의 이미지 센서(120M2, 120M3)와 이에 대응하는 광학 모듈(200M2, 200M3)을 포함할 수 있다. 따라서, 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3)의 두께(T2, T3)는 제1 이미지 센서 모듈(M1)의 두께(T0) 보다 작을 수 있다. 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3)은 서로 다른 구조 및 서로 다른 두께를 가질 수도 있다.
상술한 바와 같이, 이미지 센서(120M1, 120M2, 120M3)의 크기가 이미지 센서 모듈의 두께를 결정할 수 있고, 서로 두께가 다른 이미지 센서 모듈들(M1, M2, M3)이 동일한 전자 장치에 장착되는 경우, 특정 이미지 센서 모듈이 다른 이미지 센서 모듈 보다 돌출될 수 있다. 예를 들어, 제1 이미지 센서 모듈(M1)의 두께(T0)는 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3)의 두께(T2, T3) 보다 크며, 제1 이미지 센서 모듈(M1)은 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3)과의 두께 차이(D0)만큼 돌출될 수 있다. 이하, 도 18을 참조하여, 도 17의 제1 이미지 센서 모듈(M1)에 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈이 적용된 경우, 제1 이미지 센서 모듈(M1)의 두께 변화를 설명한다.
도 18을 참조하면, 제1 이미지 센서 모듈(M1)은 기판(110) 상에 배치된 상부 스티프너(130)를 포함할 수 있다. 상부 스티프너(130)는 광 필터(150)의 하부를 지지하는 제1 지지 부재(131)와 제1 지지 부재(131)의 일측에서 수직 방향(Z축 방향)으로 연장된 제2 지지 부재(132)를 포함할 수 있다. 일 예에 따른, 이미지 센서 모듈(M1)에서, 상부 스티프너(130)는 기판(110) 및 이미지 센서(120M1)에 작용하는 워피지를 제어할 수 있다. 따라서, 이미지 센서(120M1)와 광학 모듈(200M1)의 광학적 거리(OPL)를 유지하면서 하부 스티프너(140)의 두께(140h1)를 줄일 수 있다. 예를 들어, 도 18의 제1 이미지 센서 모듈(M1)의 두께(T1)은 도 17의 제1 이미지 센서 모듈(M1)의 두께(T0) 보다 작을 수 있다. 도 18의 제1 이미지 센서 모듈(M1)과 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3)과의 두께 차이(D1) 역시 도 17의 제1 이미지 센서 모듈(M1)과 제2 및 제3 이미지 센서 모듈(M2, M3)과의 두께 차이(D0) 보다 작을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 이미지 센서 모듈들(M1, M2, M3)의 두께 차이에 의해 전자 장치의 외관 상 이미지 센서 모듈가 돌출되는 현상을 최소화할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 스티프너의 적용 전후 이미지 센서 모듈(M1a, M1b)을 비교하여 나타낸 단면도이다. 도 19는 도 16의 제1 이미지 센서 모듈(M1)에 상부 스티프너(130)가 적용되기 전과 후의 하부 스티프너(140a, 140b)의 두께(140ha, 140hb) 차이에 의한 광학적 거리(OPLa, OPLb)와 렌즈 어셈블리의 두께(210ha, 210hb) 변화를 나타낸다.
도 19를 참조하면, 상부 스티프너(130) 적용 전의 제1-1 이미지 센서 모듈(M1a)은 특정 두께(Ta) 내에서 소정의 광학적 거리(OPLa)와 소정의 하부 스티프너(140a)의 두께(140ha)를 필요로 할 수 있다. 반면, 상부 스티프너(130)가 적용된 후의 제1-2 이미지 센서 모듈(M1b)은 제1-1 이미지 센서 모듈(M1a)과 동일한 두께(Tb) 내에서 하부 스티프너(140b)의 두께(140hb)를 최소화함으로써, 광학적 거리(OPLb)를 추가 확보할 수 있다. 따라서, 제1-2 이미지 센서 모듈(M1b)에서, 광학 모듈(200b)은 보다 다양한 스펙의 렌즈를 조합하여 두께(210hb)가 증가된 렌즈 어셈블리(210b)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1-1 이미지 센서 모듈(M1a)의 두께(Ta)와 비교하여, 제1-2 이미지 센서 모듈(M1b)의 두께(Tb)의 증가 없이 다양한 스펙(예, 렌즈의 개수, 렌즈의 크기 등)의 광학 모듈(200b)과 이에 대응하는 이미지 센서(120b)를 장착할 수 있다.
예를 들어, 제1-1 이미지 센서 모듈(M1a)과 제1-2 이미지 센서 모듈(M1b)은 서로 다른 초점 거리 및 조리개 값 등을 가질 수 있다. 전자 장치(10)에서 카메라 애플리케이션이 실행되면, 제1-1 이미지 센서 모듈(M1a)을 이용하여 미리보기 화면이 먼저 표시될 수 있다. 사용자가 카메라 애플리케이션에서 촬영 모드를 변경하거나, 또는 줌 동작을 실행하여 줌 배율이 소정의 기준 배율에 도달하는 경우 제1-2 이미지 센서 모듈(M1b)이 생성하는 미리보기 화면이 표시될 수 있다. 이와 같이, 서로 다른 조리개 값, 초점 거리 등을 갖는 다양한 스펙의 이미지 센서 모듈들(M1a, M1b)을 하나의 전자 장치(10)에 탑재함으로써, 전자 장치(10)의 카메라 성능을 개선할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 이미지 센서;
    서로 마주보는 상면과 하면, 상기 이미지 센서가 배치되는 캐비티(cavity), 및 상기 상면에 수평한 방향에서 서로 이격되어 상기 상면에 배치되는 제1 및 제2 패드들을 포함하는 기판;
    상기 기판 및 상기 이미지 센서 상에 배치되는 광 필터;
    상기 기판과 상기 광 필터 사이에 배치되며, 상기 광 필터가 실장되는 제1 지지 부재;
    상기 기판 상에서 상기 제1 지지 부재와 인접하게 배치되며, 상기 제1 지지 부재 보다 상기 기판의 테두리에 근접하는 제2 지지 부재; 및
    상기 광 필터 및 상기 이미지 센서 상에서 상기 이미지 센서로 입사하는 광의 경로에 배치되는 광학 모듈을 포함하고,
    상기 이미지 센서는 상기 제1 패드에 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 및 제2 지지 부재들 중 적어도 하나는 상기 제2 패드에 전기적으로 연결되는 이미지 센서 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 지지 부재들은 상기 상면에 수평한 방향으로 서로 분리되며,
    상기 제2 지지 부재는 상기 제1 지지 부재의 측면과 상기 광 필터의 측면을 둘러싸는 이미지 센서 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 지지 부재의 두께는 상기 제1 지지 부재의 두께 보다 큰 이미지 센서 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 지지 부재들은 일체로 제공되며,
    상기 제1 지지 부재는 상기 이미지 센서 및 상기 상면의 제1 영역을 노출시키는 개구부를 갖고,
    상기 제2 지지 부재는 상기 제1 지지 부재의 일측에서 상기 상면과 수직한 방향으로 연장된 이미지 센서 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 패드는 상기 상면의 상기 제1 영역 상에 배치되는 이미지 센서 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 상면은 상기 제1 영역을 둘러싸며 상기 제1 및 제2 지지 부재들이 부착된 제2 영역을 가지며,
    상기 제2 패드는 상기 상면의 상기 제2 영역 상에 배치되는 이미지 센서 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 기판의 상기 상면과 상기 하면 사이에 위치하는 상기 기판의 내부 바닥면과 상기 기판의 상기 상면과 상기 내부 바닥면을 연결하는 상기 기판의 내부 측면으로 구성되고,
    상기 이미지 센서는 상기 캐비티의 상기 내부 바닥면 상에 실장되는 이미지 센서 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 하면에 부착되는 스티프너; 를 더 포함하며,
    상기 캐비티는 상기 상면으로부터 상기 하면까지 연장되어 상기 기판을 관통하며,
    상기 이미지 센서는 상기 스티프너 상에 실장되는 이미지 센서 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 스티프너의 두께는 상기 제1 지지 부재의 두께 보다 작은 이미지 센서 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 지지 부재들 중 적어도 하나와 상기 기판 사이에 배치되며, 상기 제1 및 제2 지지 부재들 중 적어도 하나와 상기 제2 패드를 전기적으로 연결하는 전기 연결 부재; 및
    상기 제1 및 제2 지지 부재들 중 적어도 하나와 상기 기판 사이에서 상기 전기 연결 부재를 둘러싸는 절연 부재를 더 포함하는 이미지 센서 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 패드에 전기적으로 연결된 상기 제1 및 제2 지지 부재들 중 적어도 하나는 철(Fe) 또는 이를 포함하는 제1 금속 합금을 포함하고,
    상기 전기 연결 부재는 주석(Sn) 또는 이를 포함하는 제2 금속 합금을 포함하는 이미지 센서 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 신호 패턴, 전원 패턴, 및 접지 패턴을 갖는 적어도 한층 이상의 배선층을 더 포함하고,
    상기 제1 패드는 상기 신호 패턴, 상기 전원 패턴, 및 상기 접지 패턴 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 패드는 상기 접지 패턴과 전기적으로 연결되는 이미지 센서 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 옵티컬 포맷(optical format)은 1/1.33 인치 내지 1 인치 범위인 이미지 센서 모듈.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 상면에 실장되며, 상기 제2 지지 부재와 상기 기판의 상기 테두리 사이에 배치되는 수동 소자들; 을 더 포함하는 이미지 센서 모듈.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 모듈은 상기 광 필터 상의 렌즈 어셈블리, 및 상기 기판 또는 상기 제2 지지 부재 상에 실장되며 상기 렌즈 어셈블리를 수용하는 렌즈 하우징을 포함하는 이미지 센서 모듈.
  16. 서로 이격된 제1 및 제2 패드들이 배치된 상면과, 상기 상면과 마주보는 하면과, 상기 상면으로부터 상기 하면까지 연장되는 캐비티를 갖는 기판;
    상기 기판의 상기 상면 상에 배치되며 상기 캐비티에 대응하는 개구부를 갖는 상부 스티프너;
    상기 기판의 상기 하면 상에 배치되는 하부 스티프너;
    상기 캐비티 내에 수용되며 상기 하부 스티프너 상에 실장되는 이미지 센서;
    상기 상부 스티프너 상에 실장되며, 상기 캐비티 및 상기 개구부를 덮는 광 필터; 및
    상기 이미지 센서 및 상기 광 필터 상에 배치되는 광학 모듈을 포함하고,
    상기 이미지 센서는 상기 제1 패드에 전기적으로 연결되고,
    상기 상부 스티프너는 상기 제2 패드에 전기적으로 연결되는 이미지 센서 모듈.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 상면에 수평한 방향으로 상기 개구부의 평면적은 상기 캐비티의 평면적 보다 크고,
    상기 캐비티는 상기 개구부의 상기 평면적 내에 배치되며,
    상기 상면의 상기 제1 패드는 상기 상면에 수평한 방향으로 상기 캐비티에 인접하게 배치되고 상기 상면에 수직한 방향으로 상기 개구부를 통해서 노출되는 이미지 센서 모듈.
  18. 제1 및 제2 패드들이 배치된 상면을 갖는 기판;
    상기 기판 상에 또는 내에 배치되며 상기 제1 패드에 전기적으로 연결되는 이미지 센서;
    상기 제2 패드가 배치된 상기 기판의 상면 상에 배치되며, 상기 제2 패드와 전기적으로 연결되는 상부 스티프너; 및
    상기 이미지 센서 및 상기 상부 스티프너 상에 배치되는 광 필터를 포함하는 이미지 센서 모듈.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 기판의 상기 상면 상에 실장되고,
    상기 기판과 상기 광 필터 사이의 상기 상부 스티프너의 두께는 상기 이미지 센서의 두께 보다 큰 이미지 센서 모듈.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 기판의 하면에 부착된 하부 스티프너를 더 포함하되,
    상기 기판은 상기 상면으로부터 상기 하면까지 연장되어 상기 기판을 관통하는 캐비티를 갖고,
    상기 이미지 센서는 상기 캐비티 내에 수용되며 상기 하부 스티프너 상에 실장되는 이미지 센서 모듈.
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