KR20230166441A - 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학기기 - Google Patents

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KR20230166441A
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bump
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한상연
오영돈
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 카메라 모듈은 보강 플레이트; 상기 보강 플레이트 상에 배치되고, 상면에 단자를 포함하는 이미지 센서; 상기 보강 플레이트 및 상기 이미지 센서 상에 배치된 회로 기판; 상기 이미지 센서와 상기 회로 기판 사이에 배치된 제1 범프; 및 상기 이미지 센서와 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제2 범프를 포함하고, 상기 제1 범프는, 상기 이미지 센서의 상기 단자와 상기 회로 기판의 패드 사이를 전기적으로 연결하고, 상기 제2 범프는, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되지 않고, 상기 이미지 센서의 하면 및 상기 보강 플레이트의 상면과 직접 접촉한다.

Description

카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학기기{A CAMERA MODULE AND OPTICAL APPARATUS HAVING THE SAME}
실시 예는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것이다.
최근 들어, 초소형 카메라 모듈이 개발되고 있고, 초소형 카메라 모듈은 스마트폰, 노트북, 게임기 등과 같은 소형 전자 제품에 널리 사용되고 있다.
즉, 스마트폰을 비롯한 대부분의 모바일 전자기기에는 물체로부터 화상을 얻기 위한 카메라 모듈이 구비되어 있고, 모바일 전자기기는 간편한 휴대성을 위해 점차 소형화 되어가는 추세이다.
이러한 카메라 모듈은 일반적으로 광이 입사되는 렌즈와 렌즈를 통해 입사되는 광이 촬상되는 이미지 센서, 이미지 센서로부터 얻은 화상에 대한 전기적인 신호를 카메라 모듈이 장착된 전자기기로 송수신하기 위한 다수의 부품들이 포함된다. 또한, 이러한 이미지 센서와 부품들은 일반적으로 인쇄회로기판에 실장되어 외부의 전자기기와 연결된다.
한편, 종래의 카메라 모듈은 이미지 센서의 위치를 높이기 위해 인쇄회로기판을 사용하고 있다. 그러나, 이와 같이 인쇄회로기판 상에 이미지 센서가 바로 실장되는 경우, 상기 이미지 센서에서 발생하는 열이 방출되지 못하는 문제가 있으며, 이에 따른 발열에 따른 신뢰성 문제가 있다. 최근, 고해상도를 위해, 이미지 센서의 화소나 사이즈가 증가하고 있으며, 이에 따른 이미지 센서의 발열 문제는 더욱 카메라 모듈의 성능에 영향을 미치게 된다.
또한, 종래의 카메라 모듈은 스티프너와 같은 보강 플레이트 상에 인쇄회로기판을 배치하고, 상기 보강 플레이트 상에 이미지 센서를 배치한 후에, 와이어 본딩을 통해 상기 인쇄회로기판과 연결하고 있다. 이때, 인쇄회로기판에는 상기 보강 플레이트의 표면을 노출하는 캐비티가 형성된다. 이때, 상기와 같은 캐비티 방식의 인쇄회로기판과 보강 플레이트를 사용하는 경우, 이미지 센서의 높이를 높이면서 방열 문제를 해결할 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 보강 플레이트 상에 이미지 센서의 접합을 위한 에폭시가 도포되고, 상기 이미지 센서는 상기 도포된 에폭시 위에 배치된다. 그러나 카메라 모듈은 이미지 센서의 열팽창계수, 인쇄회로기판의 열팽창 계수 및 상기 에폭시의 열팽창 계수 사이의 차이로 인해 휨이 발생하는 문제가 있다.
그리고 상기 이미지 센서의 휨이 발생하는 경우, 카메라 모듈의 해상력이 저하되고, 이에 따른 카메라 모듈의 수율이 하락하는 문제가 있다.
따라서, 상기 이미지 센서의 휨을 최소화할 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.
실시 예는 이미지 센서의 휨 현상을 최소화할 수 있는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학기기를 제공하고자 한다.
또한, 실시 예는 범프에 의해 이미지 센서의 지지가 가능한 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학기기를 제공하고자 한다.
또한, 실시 예는 이미지 센서의 상부 및 하부에 각각 배치된 범프를 포함하는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학기기를 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 카메라 모듈은 보강 플레이트; 상기 보강 플레이트 상에 배치되고, 상면에 단자를 포함하는 이미지 센서; 상기 보강 플레이트 및 상기 이미지 센서 상에 배치된 회로 기판; 상기 이미지 센서와 상기 회로 기판 사이에 배치된 제1 범프; 및 상기 이미지 센서와 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제2 범프를 포함하고, 상기 제1 범프는, 상기 이미지 센서의 상기 단자와 상기 회로 기판의 패드 사이를 전기적으로 연결하고, 상기 제2 범프는, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되지 않고, 상기 이미지 센서의 하면 및 상기 보강 플레이트의 상면과 직접 접촉한다.
또한, 상기 제2 범프는 스터드 범프 및 와이어 범프 중 어느 하나를 포함한다.
또한, 상기 회로 기판은 관통 홀을 포함하고, 상기 관통 홀은, 상기 회로 기판의 하면에 인접하고 제1폭을 가지는 제1 파트; 및 상기 회로 기판의 상면에 인접하고 상기 제1폭보다 작은 제2폭을 가지는 제2 파트를 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 관통 홀의 상기 제1 파트 내에 배치된다.
또한, 상기 회로 기판의 패드는 상기 관통 홀의 상기 제1 파트에 배치되고, 상기 제1 범프는, 상기 관통 홀의 상기 제1 파트 내에서, 상기 이미지 센서의 상기 단자와 상기 회로 기판의 패드 사이를 전기적으로 연결한다.
또한, 상기 제2 범프는 상기 제1 범프와 광축 방향으로 오버랩되지 않고, 상기 제2 범프는 상기 제2 파트와 상기 광축 방향으로 오버랩되고, 상기 제1 범프는 상기 제2 파트와 상기 광축 방향으로 오버랩되지 않는다.
또한, 상기 회로 기판과 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제1 접착 부재; 및 상기 이미지 센서와 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제2 접착 부재를 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 제1 접착 부재와 광축 방향으로 오버랩되지 않고 상기 제2 접착 부재의 면적은 상기 이미지 센서의 면적의 50% 이하이다.
또한, 상기 제2 범프는 복수 개로 구성되고, 상기 복수의 제2 범프는, 상기 이미지 센서의 하면의 복수의 모서리 영역과 각각 광축 방향으로 중첩된다.
또한, 상기 이미지 센서는 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 패시베이션 영역을 포함하고, 상기 복수의 제2 범프는, 상기 이미지 센서의 상기 픽셀 영역의 모서리 영역과 각각 상기 광축 방향으로 오버랩된다.
또한, 상기 이미지 센서의 상기 픽셀 영역은, 액티브 픽셀 영역; 및 상기 액티브 픽셀 영역과 상기 패시베이션 영역 사이의 더미 픽셀 영역을 포함하고, 상기 복수의 제2 범프는 상기 액티브 픽셀 영역의 모서리 영역과 각각 상기 광축 방향으로 오버랩된다.
한편, 실시 예의 광학기기는 본체, 상기 본체에 배치되고 피사체의 영상을 촬영하는 카메라 모듈, 및 상기 본체에 배치되고 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 영상을 출력하는 디스플레이부를 포함하고, 상기 카메라 모듈은, 보강 플레이트; 상기 보강 플레이트 상에 배치되고, 상면에 단자를 포함하는 이미지 센서; 상기 보강 플레이트 및 상기 이미지 센서 상에 배치된 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 배치된 필터; 상기 회로 기판 상에 배치되는 렌즈 구동 장치; 상기 렌즈 구동 장치에 결합된 렌즈; 상기 이미지 센서와 상기 회로 기판 사이에 배치된 제1 범프; 및 상기 이미지 센서와 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제2 범프를 포함하고, 상기 제1 범프는 상기 이미지 센서의 상기 단자와 상기 회로 기판의 패드 사이를 전기적으로 연결하고, 상기 제2 범프는 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되지 않으며, 상기 제2 범프는 상기 이미지 센서의 하면과 직접 접촉하고, 상기 제2 범프는 스터드 범프를 포함한다.
실시 예에 의한 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기는 제1 범프 및 제2 범프를 포함한다.
상기 제1 범프는 이미지 센서의 상면에 배치되고, 제2 범프는 상기 이미지 센서의 하면에 배치된다. 상기 제1 범프는 상기 이미지 센서와 회로 기판 사이를 전기적으로 연결하는 기능을 한다. 이와 다르게, 제2 범프는 상기 이미지 센서를 지지하는 기능을 한다. 상기 제2 범프는 보강 플레이트 상에 금속 와이어를 본딩하여 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제2 범프는 스터드 범프 또는 와이어 스터드 범프라 할 수 있다.
이때, 상기 제2 범프는 상기 이미지 센서의 하면과 직접 접촉한다.
따라서, 실시 예는 상기 이미지 센서의 적어도 일부분이 상기 제2 범프와 직접 접촉하여 지지될 수 있도록 한다. 이에 따라 실시 예는 이미지 센서의 휨을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 카메라 모듈의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 실시 예는 보강 플레이트와 이미지 센서 사이에는 접착 부재를 배치하지 않는다. 이에 따라 실시 예는 상기 접착 부재에 의해 상기 이미지 센서의 휨 특성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라 실시 예는 카메라 모듈의 동작 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
나아가, 실시 예에서는 상기 이미지 센서의 적어도 일부분이 상기 제2 범프 와 직접 접촉하고, 상기 제2 범프는 상기 보강 플레이트와 직접 접촉하도록 하여, 상기 이미지 센서로부터 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다.
한편, 실시 예는 상기 이미지 센서와 보강 플레이트 사이에 접착 부재를 배치할 수도 있다. 다만, 실시 예는 상기 이미지 센서의 휨 특성을 저하시키지 않는 조건에서 상기 접착 부재를 배치한다. 구체적으로, 실시 예의 이미지 센서의 하면에 배치되는 접착 부재의 면적이 상기 이미지 센서의 하면의 면적보다 작도록 한다. 이에 따르면, 실시 예에서는 상기 이미지 센서의 면적 대비 상기 접착 부재의 배치 면적이 증가함에 따라 발생하는 이미지 센서의 휨 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에서는 이미지 센서의 액티브 픽셀 영역의 모서리 영역의 적어도 일부가 광축 방향으로 상기 제2 범프에 지지될 수 있도록 한다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 액티브 픽셀 영역의 평탄도를 확보할 수 있으며, 이에 따른 상기 이미지 센서에 의해 획득되는 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 비교 예의 카메라 모듈의 휨 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다.
도 3은 도 2의 카메라 모듈의 분리 사시도이다.
도 4는 도 2의 카메라 모듈의 단면도이다.
도 5는 도 4의 일부 영역의 확대도이다.
도 6은 도 4의 단면도를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 실시 예의 제1 범프의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예의 제2 범프의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예의 제2 범프의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 다른 실시 예의 카메라 모듈의 단면도이다.
도 11은 제1 실시 예의 보강 플레이트, 이미지 센서 및 제2 범프의 배치 관계를 보여주는 평면도이다.
도 12는 제2 실시 예의 보강 플레이트, 이미지 센서 및 제2 범프의 배치 관계를 보여주는 평면도이다.
도 13은 제2 접착 부재의 배치 형상에 다양한 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 제2 접착 부재의 배치 면적에 따른 휨 발생 정도를 나타낸 도면이ㄷ다.
도 15는 제3 실시 예의 보강 플레이트, 이미지 센서 및 제2 범프의 배치 관계를 보여주는 평면도이다.
도 16은 실시 예에 따른 카메라 모듈이 적용된 이동 단말기이다.
도 17은 실시 예에 따른 카메라 모듈이 적용된 차량의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하에서 사용되는 광축(Optical Axis) 방향은 카메라 액추에이터, 카메라 모듈에 결합되는 렌즈의 광축 방향으로 정의할 수 있고, 수직 방향은 광축과 수직인 방향으로 정의할 수 있다.
이하에서 사용되는 오토 포커스 기능은 이미지 센서에 피사체의 선명한 영상이 얻어질 수 있도록 피사체의 거리에 따라 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 이미지 센서와의 거리를 조절함으로써 피사체에 대한 초점을 자동으로 맞추는 기능으로 정의할 수 있다.
한편, 오토 포커스는 AF(Auto Focus)와 대응할 수 있다. 또한, 오토 포커스 피드백(CLAF, closed-loop auto focus) 제어는 포커스 조절의 정확성을 향상시키기 위해 이미지 센서와 렌즈 사이의 거리를 감지하여 렌즈의 위치를 실시간으로 피드백(feedback, 되먹임) 제어하는 것으로 정의할 수 있다.
또한, 발명의 실시예에 대한 설명을 하기 앞서 제1 방향은 도면에 도시된 x축 방향을 의미할 수 있고, 제2 방향은 상기 제1 방향과 다른 방향일 수 있다. 일례로, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직인 방향으로 도면에 도시된 y축 방향을 의미할 수 있다. 또한, 제3 방향은 상기 제1 및 제2 방향과 다른 방향일 수 있다. 일례로, 상기 제3 방향은 상기 제1 및 제2 방향과 수직인 방향으로 도면에 도시된 z축 방향을 의미할 수 있다. 여기서 상기 제3 방향은 광축 방향을 의미할 수 있다.
이하에서는 본원의 실시 예의 설명에 앞서, 비교 예에서의 구조 및 이의 문제점에 대해 살펴보기로 한다.
도 1은 비교 예의 카메라 모듈의 휨 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 비교 예의 카메라 모듈은 보강 플레이트(10), 접착 부재(20) 및 이미지 센서(30)를 포함하는 구조를 가진다. 상기 이미지 센서(30)는 센서 칩을 구성하는 센서 다이이며, 일반적으로 실리콘(Si) 다이이다.
이때, 상기 보강 플레이트(10), 상기 접착 부재(20) 및 상기 이미지 센서(30)(명확하게는, 실리콘 다이)는 서로 다른 열팽창계수(CTE)를 가진다. 여기에서 열팽창계수는 '단위*온도'의 변화에 의해 발생하는 '단위*길이'의 변화량을 의미한다.
상기와 같은 비교 예의 카메라 모듈은 보강 플레이트(10) 상에 접착 부재(20)를 배치하고, 상기 접착 부재(20) 상에 이미지 센서(30)를 배치한 상태에서 열경화 공정을 진행한다. 그리고 상기 이미지 센서(30)는 상기 열경화 공정에 의해 상기 보강 플레이트(10) 상에 부착된다.
이때, 도 1의 맨 위의 도면과 같이, 상기 열경화 공정을 위한 열이 가해지기 전(before heating)에 상기 보강 플레이트(10), 접착 부재(20) 및 상기 이미지 센서(30)가 순차적으로 적층된 상태에서는, 휨이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 상기 열이 가해지기 전에는 상기 보강 플레이트(10), 접착 부재(20) 및 이미지 센서(30)의 평탄도가 유지된다.
또한, 도 1의 중간 도면과 같이, 상기 열경화를 진행하기 위해 열이 가해지면(heating), 상기 보강 플레이트(10), 상기 접착 부재(20) 및 상기 이미지 센서(30)의 각각의 양단은 서로 멀어지는 길이 방향으로 팽창된다. 즉, 열이 가해지는 경우, 상기 보강 플레이트(10), 상기 접착 부재(20) 및 상기 이미지 센서(30) 각각은 열팽창 계수에 기반한 팽창 상태가 된다.
또한, 도 1의 맨 아래의 도면과 같이, 상기 열경화 공정이 종료되고 냉각 공정이 진행되면(after cool down), 상기 팽창된 보강 플레이트(10), 접착 부재(20) 및 이미지 센서(30)는 각각 팽창하기 이전의 상태로 수축하게 된다.
이때, 상기 보강 플레이트(10), 상기 접착 부재(20) 및 상기 이미지 센서(30)는 각각 서로 다른 열팽창 계수를 가진다. 상기 각각의 구성의 열팽창 계수는 다음의 표 1과 같다.
물질 CTE (10-6 m/( m℃ ))
silicon(이미지 센서 다이) 3~5
Epoxy(접착 부재) 45~65
Copper Alloys (보강 플레이트) 17.6
상기와 같이, 보강 플레이트(10)는 17.6(10-6 m/(m℃)) 범위의 열팽창 계수를 가지고, 상기 접착 부재(20)는 45 내지 65(10-6 m/(m℃)) 범위의 열팽창 계수를 가지며, 상기 이미지 센서(30)는 3 내지 5 (10-6 m/(m℃)) 범위의 열팽창 계수를 가진다. 즉, 상기 보강 플레이트(10)와 상기 이미지 센서(30) 사이에 배치된 접착 부재(20)가 가장 높은 열팽창 계수를 가지고, 상기 이미지 센서(30)가 가장 낮은 열팽창 계수를 가진다.
즉, 보강 플레이트(10), 상기 접착 부재(20) 및 상기 이미지 센서(30)는 서로 다른 열팽창 계수를 가지며, 이에 따라 상기 열경화 공정에서 서로 다른 팽창률 및 수축률을 가지며 팽창 및 수축이 이루어진다. 따라서, 상기 보강 플레이트(10), 상기 접착 부재(20) 및 상기 이미지 센서(30)는 상기와 같은 팽창률 및 수축률의 차이에 의해, 상측 방향 및/또는 하측 방향으로의 휨(warpage)이 발생하게 된다.
그리고, 상기 이미지 센서의 휨이 발생하는 경우, 카메라 모듈의 해상력이 저하되고, 이에 따른 카메라 모듈의 수율이 하락하는 문제가 있다.
이에 따라, 실시 예에서는 이미지 센서를 지지하는 범프를 이용하여 상기 이미지 센서의 휨을 최소화할 수 있는 카메라 모듈을 제공한다.
도 2는 실시 예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 3은 도 2의 카메라 모듈의 분리 사시도이고, 도 4는 도 2의 카메라 모듈의 단면도이고, 도 5는 도 4의 일부 영역의 확대도이고, 도 6은 도 4의 단면도를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 7은 실시 예의 제1 범프의 배치 구조를 나타낸 도면이고, 도 8은 일 실시 예의 제2 범프의 배치 구조를 나타낸 도면이고, 도 9는 실시 예의 제2 범프의 변형 예를 나타낸 도면이고, 도 10은 다른 실시 예의 카메라 모듈의 단면도이다.
이하에서는 도 2 내지 도 10을 참조하여, 실시 예의 카메라 모듈에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
카메라 모듈은 렌즈 구동 장치(100), 렌즈 또는 렌즈 배럴(200), 회로 기판(300), 필터(400), 이미지 센서(500), 제1 범프(600), 제2 범프(700), 접착 부재(800), 및 보강 플레이트(900)를 포함할 수 있다.
여기서, "카메라 모듈"은 "촬상기" 또는 "촬영기"로 대체하여 표현될 수도 있다.
또한, 카메라 모듈은 각 구성의 동작을 제어하거나 신호 전송을 위한 모션 센서, 제어부 및 커넥터를 포함할 수 있다.
렌즈 또는 렌즈 배럴(lens barrel, 200)은 렌즈 구동 장치(100)에 장착될 수 있다. 이를 위해, 렌즈 구동 장치(100)는 보빈을 포함할 수 있다. 그리고, 렌즈 또는 렌즈 배럴(200)은 상기 렌즈 구동 장치(100)의 보빈에 장착될 수 있다.
렌즈 구동 장치(100)는 렌즈 또는 렌즈 배럴(200)을 구동할 수 있다
카메라 모듈은 AF(AutoFocus)용 카메라 모듈, OIS(Optical Image Stabilizer)용 카메라 모듈 중 어느 하나일 수 있다. AF용 카메라 모듈은 오토 포커스 기능만을 수행할 수 있는 것을 말하며, OIS용 카메라 모듈은 오토 포커스 기능 및 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 수행할 수 있는 것을 말한다.
예컨대, 렌즈 구동 장치(100)는 AF용 렌즈 구동 장치이거나 또는 OIS용 렌즈 구동 장치일 수 있으며, 여기서 "AF용" 및 "OIS용"의 의미는 AF용 카메라 모듈 및 OIS용 카메라 모듈에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
예컨대, 카메라 모듈의 렌즈 구동 장치(100)는 OIS용 렌즈 구동 장치일 수 있다.
렌즈 구동 장치(100)는 하우징, 보빈, 제1 코일, 마그네트, 상부 탄성 부재, 하부 탄성 부재, 제2 코일, 연성 기판, 및 베이스를 포함할 수 있다.
보빈은 렌즈 또는 렌즈 배럴(200)을 장착하기 위하여 상기 렌즈 구동 장치(100)의 하우징 내에 배치될 수 있다. 제1 코일은 상기 보빈에 배치될 수 있다. 마그네트는 상기 하우징 내에 상기 제1 코일과 대향하게 배치될 수 있다. 상기 상부 탄성 부재는 상기 보빈의 상부 및 상기 하우징의 상부에 결합될 수 있다. 또한, 하부 탄성 부재는 상기 보빈의 하부 및 상기 하우징의 하부에 결합될 수 있다. 제2 코일은 상기 보빈 또는 하우징 아래에 배치될 수 있다. 연성 기판은 상기 제2 코일 아래에 배치될 수 있다. 베이스는 상기 회로 기판 아래에 배치될 수 있다.
렌즈 구동 장치(100)는 연성 기판과 상부 탄성 부재를 전기적으로 연결하고, 하우징을 베이스에 대하여 지지하는 지지 부재를 포함할 수 있다.
제1 코일과 제2 코일 각각은 연성 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 코일과 제2 코일 각각은 연성 기판으로부터 구동 신호(구동 전류)를 공급받을 수 있다.
예컨대, 상부 탄성 부재는 복수의 상부 스프링들을 포함할 수 있다. 지지 부재(미도시)는 상기 상부 탄성 부재의 복수의 상부 스프링들과 연결될 수 있다. 상기 제1 코일 및 제2 코일 각각은 상기 지지 부재를 통하여 상기 연성 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일은 상기 연성 기판으로부터 구동 신호(구동 전류)를 공급받을 수 있다.
상기 제1 코일은 마그네트과 상호 작용하여 제1 전자기력을 발생할 수 있다. 상기 보빈 및 상기 보빈에결합된 렌즈 또는 렌즈 배럴(200)은 상기 발생한 제1 전자기력에 의해 광축 방향으로 이동될 수 있다. 이에 의해, 실시 예는 상기 보빈의 광축 방향으로의 변위가 제어됨에 따라 AF 구동이 구현될 수 있다.
또한, 제2 코일은 마그네트와 상호 작용하여 제2 전자기력을 발생할 수 있다. 하우징은 상기 발생한 제2 전자기력에 의하여 광축과 수직한 방향으로 이동될 수 있다. 이에 의해, 실시 예에서는 상기 하우징이 광축과 수직한 방향으로 이동됨에 따라 손떨림 보정 또는 OIS 구동이 구현될 수 있다.
또한, AF 피드백 구동을 위하여, 카메라 모듈의 렌즈 구동 장치(100)는 보빈에 배치되는 센싱 마그네트(sensing magnet) 및 하우징에 배치되는 AF 위치 센서(예컨대, 홀 센서(hall sensor))를 포함할 수 있다.
또한, 렌즈 구동 장치(100)는 AF 위치 센서가 배치 또는 장착되고, 하우징 또는/및 베이스에 결합되는 위치 센서 기판을 포함할 수도 있다.
다른 실시 예에서는 AF 위치 센서가 보빈에 배치되고, 센싱 마그네트가 하우징에 배치될 수도 있다. 렌즈 구동 장치(100)는 센싱 마그네트에 대응하여 보빈에 배치되는 밸런싱 마그네트를 포함할 수도 있다.
AF 위치 센서는 보빈의 이동에 따른 센싱 마그네트의 자기장의 세기를 감지한 결과에 따른 출력 신호를 출력할 수 있다. 이때, AF 위치 센서는 상부 탄성 부재(또는 하부 탄성 부재) 또는/및 지지 부재를 통하여, 연성 기판에 전기적으로 연결될 수 있다. 연성 기판은 AF 위치 센서에 구동 신호를 제공할 수 있다. 그리고, AF 위치 센서의 출력은 연성 기판으로 전송될 수 있다.
다른 실시 예에서 렌즈 구동 장치(100)는 AF용 렌즈 구동 장치일 수도 있으며, AF용 렌즈 구동 장치는 하우징, 하우징의 내측에 배치되는 보빈, 보빈에 배치되는 코일, 하우징에 배치되는 마그네트(magnet), 보빈과 하우징에 결합되는 적어도 하나의 탄성 부재, 및 보빈(또는/및 하우징) 아래에 배치되는 베이스(base)를 포함할 수 있다.
예컨대, 탄성 부재는 상술한 상부 탄성 부재 및 하부 탄성 부재를 포함할 수 있다.
코일에는 구동 신호(예컨대, 구동 전류)가 제공될 수 있고, 코일과 마그네트 간의 상호 작용에 의한 전자기력에 의하여 보빈이 광축 방향으로 이동될 수 있다.
다른 실시 예에서는 코일은 하우징에 배치될 수 있고, 마그네트는 보빈에 배치될 수도 있다.
또한, AF 피드백 구동을 위하여, AF용 렌즈 구동 장치는 보빈에 배치되는 센싱 마그네트(sensing magnet), 하우징에 배치되는 AF 위치 센서(예컨대, 홀 센서(hall sensor), 및 AF 위치 센서가 배치되고 하우징 또는/및 베이스에 배치 또는 장착되는 회로 기판을 더 포함할 수도 있다. 다른 실시 예에서는 AF 위치 센서가 보빈에 배치되고, 센싱 마그네트가 하우징에 배치될 수도 있다.
필터(400)는 회로 기판(300) 상에 배치될 수 있다.
이를 위해, 회로 기판(300)은 상기 필터(400)가 안착되는 안착 공간을 제공할 수 있다.
상기 회로 기판(300) 상에는 접착 부재가 배치되고, 상기 접착 부재를 이용하여 상기 필터(400)를 상기 회로 기판(300)에 부착할 수 있다. 또한, 상기 회로 기판(300) 상에는 상기 렌즈 구동 장치(100)를 상기 회로 기판(300) 상에 고정 또는 결합하기 위한 접착 부재가 더 포함될 수 있다.
상기 접착 부재는 상기 렌즈 구동 장치(100) 또는 필터(400)를 상기 회로 기판(300)에 고정하는 기능 외에 렌즈 구동 장치(100) 내부로 이물질이 유입되지 않도록 하는 역할을 할 수도 있다. 예컨대, 상기 접착 부재는 에폭시, 열경화성 접착제, 자외선 경화성 접착제 등일 수 있다.
상기 필터(400)는 상기 회로 기판(300)에 형성된 안착부에 배치될 수 있다. 상기 안착부는 상기 회로 기판(300) 상에 돌출된 돌출부이거나, 상기 회로 기판의 상면에서 하측 방향으로 함몰된 홈(recess), 캐비티(cavity), 또는 홀(hole)일 수도 있다.
상기 안착부는 상기 렌즈 또는 렌즈 배럴(200)의 하단이 상기 필터(400)와 접촉 또는 충돌하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 상기 안착부는 필터(400)의 측면을 따라 광축 방향으로 돌출 또는 함몰되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 안착부는 상기 필터(400)의 측면을 감싸도록 필터(400)의 측면 주위에 배치될 수 있다.
필터(400)는 렌즈 또는 렌즈 배럴(200)을 통과하는 광에서의 특정 주파수 대역의 광이 이미지 센서(500)로 입사하는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다.
예컨대, 필터(400)는 적외선 차단 필터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 필터(400)는 광축(OA)과 수직한 x-y 평면과 평행하도록 배치될 수 있다.
필터(400)는 UV 에폭시 등과 같은 접착 부재(미도시)에 의하여 상기 회로 기판(300)에 부착될 수 있다.
회로 기판(300)은 상기 렌즈 구동 장치(100) 및 홀의 하부에 배치될 수 있다.
회로 기판(300)은 상기 렌즈 또는 렌즈 배럴(200)과 광축 방향으로 중첩되는 관통 홀(303)을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(300)의 관통 홀(303)은 캐비티라고도 할 수 있다. 상기 관통 홀(303)은 광축 방향으로 상기 회로 기판(300)을 관통하는 관통 홀 형태일 수 있다.
상기 회로 기판(300)의 안착부는 상기 관통 홀(303)과 인접한 상기 회로 기판(300)의 상측에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 필터(400)는 상기 회로 기판(300)의 안착부에 안착되어 상기 관통 홀(303)과 수직방향으로 중첩되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터(400)는 상기 회로 기판(300)의 상기 관통 홀(303) 상에 배치될 수 있다.
한편, 이미지 센서(500)는 상기 회로 기판(300)의 상기 관통 홀(303) 내에 배치될 수 있다. 이때, 이미지 센서(500)는 상기 관통 홀(303) 내측에 배치될 수 있다. 상기 관통 홀(303)은 광축 방향으로 단차를 가질 수 있다. 그리고, 상기 이미지 센서(500)는 상기 단차를 가지는 관통 홀(303)의 내측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 관통 홀(303)은 광축 방향으로 복수의 파트로 구분될 수 있다.
상기 관통 홀(303)은 상기 회로 기판(300)의 상면에 인접하게 형성된 제1 파트(301)를 포함할 수 있다. 상기 관통 홀(303)의 제1 파트(301)의 폭은 상기 필터(400)의 폭보다 작을 수 있다. 그리고, 상기 안착부는 상기 관통 홀(303)의 제1 파트(301)에 인접하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 필터(400)는 적어도 일부가 상기 회로 기판(300)의 안착부 상에 배치된 상태에서, 나머지 일부가 상기 관통 홀(303)의 제1 파트(301)와 광축 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 회로 기판(300)의 관통 홀(303)은 상기 회로 기판(300)의 하면에 인접하게 형성된 제2 파트(302)를 포함할 수 있다. 상기 제2 파트(302)는 상기 제1 파트(301)의 폭보다 큰 폭을 가질 수 있다. 그리고 상기 제1 파트(301) 및 제2 파트(302)의 폭 차이에 의해 상기 회로 기판(300)의 관통 홀(303)은 광축 방향으로 단차를 가질 수 있다.
상기 관통 홀(303)의 제2 파트(302)는 상기 관통 홀(303)의 제1 파트(301)와 연결된다. 상기 제2 파트(302)는 상기 이미지 센서(500)가 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 관통 홀(303)의 제2 파트(302)는 상기 회로 기판(300)에 상기 이미지 센서(500)를 플립칩 본딩하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 상기 관통 홀(303)의 제2 파트(302)는 상기 제1 파트(301)와 광축 방향으로 중첩되는 중첩 영역 및 상기 제1 파트(301)와 광축 방향으로 중첩되지 않는 상기 중첩 영역 이외의 비중첩 영역을 포함한다. 그리고, 상기 이미지 센서(500)는 상기 제1 파트(301)의 상기 비중첩 영역에서 플립칩 본딩될 수 있다.
예를 들어, 상기 회로 기판(300)은 상기 이미지 센서(500)와 전기적으로 연결되는 패드(304)를 포함할 수 있다. 상기 패드(304)는 상기 금속 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로 기판(300)의 패드(304)는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 회로 기판(300)의 상기 패드(304)는 본딩력이 우수한 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu), 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질을 포함하는 페이스트 또는 솔더 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(300)의 패드(304)는 전기전도성이 높으면서 가격이 비교적 저렴한 구리(Cu)로 형성될 수 있다.
상기 회로 기판(300)의 패드(304)는 상기 관통 홀(303)의 제2 파트(302)의 상기 비중첩 영역에 형성될 수 있다.
상기 이미지 센서(500)는 상기 회로 기판(300)의 패드(304)와 전기적으로 연결되는 단자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 단자는 상기 이미지 센서(500)의 상면에 배치될 수 있다.
또한, 실시 예의 카메라 모듈은 상기 이미지 센서(500)와 상기 회로 기판(300) 사이에 배치되는 제1 범프(600)를 포함한다. 상기 제1 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)의 단자와 상기 회로 기판(300)의 패드(304) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)의 단자와 상기 회로 기판(300)의 패드(304)를 전기적으로 연결하기 위한 본딩 범프일 수 있다.
상기 제1 범프(600)는 금속 범프일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 범프(600)를 골드 범프일 수 있다. 다만, 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 범프(600)는 솔더 범프일 수도 있다.
보강 플레이트(900)는 회로 기판(300) 아래에 배치된다.
상기 보강 플레이트(900)는 상기 회로 기판(300)의 하면에 배치되어, 상기 회로 기판(300)의 하부 영역을 커버할 수 있다. 또한, 상기 보강 플레이트(900)는 상기 회로 기판(300)의 측부 영역을 커버할 수 있다.
예를 들어, 상기 보강 플레이트(900)는 상기 회로 기판(300)의 하면 아래에 배치되는 제1 플레이트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 보강 플레이트(900)는 상기 제1 플레이트의 단부에서 상측 방향으로 연장되고, 상기 회로 기판(300)의 측면에 배치되는 제2 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보강 플레이트(900)는 상기 회로 기판(300)에 결합된 상기 이미지 센서(500)의 하부 영역을 덮을 수 있다.
실시 예의 카메라 모듈은 상기 보강 플레이트(900) 상에 배치되는 제2 범프(700)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 보강 플레이트(900)의 제1 플레이트의 상면에는 제2 범프(700)가 배치될 수 있다. 상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면에 결합 또는 고정될 수 있다.
상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면 중 상기 이미지 센서(500)와 수직 방향으로 중첩된 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)와 접촉할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)의 적어도 일부는 상기 이미지 센서(500)의 하면과 접촉할 수 있다. 이때, 상기 접촉한다는 것은 상기 제2 범프(700)와 상기 이미지 센서(500)가 물리적으로 직접 접촉하는 것을 의미한다.
상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면에 배치된 상태에서 상기 이미지 센서(500)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)가 하측 방향으로 처지는 휨 문제를 해결할 수 있다. 즉, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 휨 특성을 향상시키고, 이를 통해 상기 이미지 센서(500)에 의해 획득되는 이미지 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 범프(700)는 광축 방향으로 상기 회로 기판(300)의 상기 관통 홀(303)과 오버랩될 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 범프(700)는 광축 방향으로 상기 회로 기판(300)의 제1 파트(301)와 오버랩될 수 있다.
예를 들어, 상기 보강 플레이트(900)는 상기 회로 기판(300)과 광축 방향으로 오버랩되는 제1 영역과, 상기 회로 기판(300)의 관통 홀(303)의 관통 홀(303)과 오버랩되는 제2 영역을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900)의 상기 제2 영역 상에 배치될 수 있다.
상기 제2 범프(700)는 열 압착법 또는 초음파 압착법 등을 통해 상기 보강 플레이트(900)에 부착될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면에 와이어를 본딩하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면에 금속 와이어를 본딩하여 형성할 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 범프(700)는 스터드 범프일 수 있다.
실시 예는, 상기 보강 플레이트(900)에 상기 제2 범프(700)를 배치하고, 이에 따라 상기 제2 범프(700)가 배치된 상기 보강 플레이트(900)를 상기 회로 기판(300)의 하부에 부착할 수 있다.
이를 위해, 상기 보강 플레이트(900)와 상기 회로 기판(300) 사이에는 접착 부재(800)가 배치될 수 있다.
제1 실시 예의 상기 접착 부재(800)는 상기 회로 기판(300)의 상기 관통 홀(303)과 중첩되지 않을 수 있다. 구체적으로, 상기 접착 부재(800)는 상기 보강 플레이트(900)의 상기 제1 영역 상에 배치될 수 있다.
따라서, 상기 보강 플레이트(900)는 상기 제1 영역에서 상기 접착 부재(800)를 통해 상기 회로 기판(300)에 부착될 수 있다. 그리고, 상기 보강 플레이트(900)는 상기 제2 영역에 형성된 상기 제2 범프(700)를 이용하여 상기 이미지 센서(500)를 지지할 수 있다.
특히, 상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900) 상에 복수 개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면의 모서리 영역과 광축 방향으로 중첩될 수 있다. 이를 통해, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 모서리 영역이 하측 방향으로 처지거나 휘어지는 스마일 휨 문제를 해결할 수 있다.
나아가, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면의 중심 영역과 광축 방향으로 중첩될 수 있다. 이를 통해 실시 예는 상기 이미지 센서(500)의 하면의 중심 영역이 하측 방향으로 처지거나 휘어지는 크라이 휨 문제를 해결할 수 있다.
상기 이미지 센서(500)는 상기 회로 기판(300)에 결합된 상태에서 상기 보강 플레이트(900) 상에 배치된 상기 제2 범프(700)에 의해 지지되며, 이에 따라 보다 안정적인 상태에서 이미지 획득 동작을 수행할 수 있다. 이에 의해 실시 예는 상기 이미지 센서(500)의 동작 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제1 범프(600) 및 제2 범프(700)는 동일한 물질을 포함할 수 있고, 이와 다르게 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
다만, 상기 제1 범프(600)와 상기 제2 범프(700)는 서로 다른 기능을 할 수 있다.
즉, 상기 제1 범프(600)는 상기 회로 기판(300)의 패드(304)와 상기 이미지 센서(500)의 단자 사이를 전기적으로 연결하는 배선 기능을 할 수 있다.
이와 다르게, 상기 제2 범프(700)는 상기 회로 기판(300)에 실장된 상기 이미지 센서(500)를 지지하는 지지 기능을 할 수 있다. 즉 상기 제1 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)와 전기적으로 연결되는 반면에, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)와 전기적으로 연결되지 않는다.
즉, 상기 제1 범프(600)는 신호 전송 특성이 높은 금속 물질을 포함할 수 있다. 그리고 제2 범프(700)는 신호 전송 특성과는 무관하게 일정 탄성을 가지면서, 강성이 높은 금속 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 범프(600) 및 제2 범프(700)는 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 은(Ag) 중 적어도 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
한편, 보강 플레이트(900)는 기설정된 두께와 경도를 갖는 판재형 부재로서, 이미지 센서(500)를 안정적으로 지지할 수 있고, 외부로부터의 충격 또는 접촉에 의하여 이미지 센서가 파손되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 보강 플레이트(900)는 이미지 센서(500)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하는 방열 효과를 향상시킬 수 있다. 이를 위해, 보강 플레이트(900)는 열전도도가 높은 금속 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 플레이트(900)는 서스(SUS) 또는 알루미늄 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 실시 예에서의 보강 플레이트(900)는 글라스 에폭시, 플라스틱, 또는 합성 수지 등으로 형성될 수 있을 것이다.
또한, 보강 플레이트(900)는 회로 기판(300)의 접지 패드와 연결될 수 있다.
이를 통해, 상기 보강 플레이트(900)는 ESD(Electrostatic Discharge Protection)로부터 카메라 모듈을 보호하기 위한 그라운드(Ground) 역할을 할 수도 있다.
이를 위해, 상기 회로 기판(300)의 하면에는 그라운드 패드가 노출될 수 있다. 그리고 상기 접착 부재(800)는 상기 회로 기판(300)의 그라운드 패드와 상기 보강 플레이트(900) 사이에 배치될 수 있다.
상기 보강 플레이트(900)는 상면에 표면 처리층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 플레이트(900)는 표면에 니켈(Ni)을 포함하는 금속 물질로 형성된 표면 처리층을 포함할 수 있다. 상기 표면 처리층은 상기 보강 플레이트(900)의 상면의 전체 영역에 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 표면 처리층은 상기 보강 플레이트(900)의 상면의 일부 영역에 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 표면 처리층은 상기 보강 플레이트(900)의 상면 중 상기 제2 범프(700)가 배치될 영역에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 표면 처리층은 상기 제2 범프(700)와 상기 보강 플레이트(900) 사이의 접착력 또는 밀착력을 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900) 상에 금속 와이어를 이용하여 형성된 스터드 범프 및 와이어 범프 중 어느 하나이다.
이때, 상기 제2 범프(700)는 금(Au)을 포함할 수 있다.
상기 보강 플레이트(900)는 SUS 또는 알루미늄을 포함할 수 있다.
이때, 상기 금(Au)을 포함하는 금속 와이어를 상기 보강 플레이트(900)에 바로 본딩하는 경우, 본딩성이 저하될 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 플레이트(900)에 상기 제2 범프(700)를 바로 형성하는 경우, 상기 보강 플레이트(900)와 상기 제2 범프(700) 사이의 접합력이 저하될 수 있다. 이를 위해, 실시 예는 상기 보강 플레이트(900)의 상면에 표면 처리층을 형성한다. 상기 보강 플레이트(900)의 표면 처리층은 상기 금속 와이어와의 본딩성이 높은 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 처리층은 니켈을 포함하는 니켈 금속층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 처리층은 보강 플레이트(900)의 상면에 배치되는 니켈(Ni)을 포함하는 제1 표면처리층과, 상기 제1 표면처리층 위에 배치된 팔라듐(Pd)을 포함하는 제2 표면 처리층을 포함할 수 있다. 상기 보강 플레이트(900)의 표면 처리층은, 상기 회로 기판(300)의 관통 홀(303)을 통해 노출되는 보강 플레이트(900)의 상면의 산화를 방지하면서, 상기 제2 범프(700)와의 결합성을 향상시킬 수 있는 금속을 포함할 수 있다.
이하에서는 회로 기판(300), 필터(400), 이미지 센서(500), 제1 범프(600), 제2 범프(700) 및 보강 플레이트(900) 사이의 배치 관계를 더욱 상세히 설명한다.
이미지 센서(500)는 필터(400)를 통과한 광이 입사하여 광이 포함하는 이미지가 결상되는 부위일 수 있다. 회로 기판(300)은 이미지 센서(500)에 결상되는 이미지를 전기적 신호로 변환하여 외부장치로 전송하기 위해, 각종 회로, 소자, 제어부 등이 구비될 수도 있다. 회로 기판(300)에는 이미지 센서, 및 각종 소자와 전기적으로 연결되는 회로 패턴이 형성될 수 있다.
이미지 센서(500)는 렌즈 구동 장치(100)를 통하여 입사되는 광에 포함되는 이미지를 수신하고, 수신된 이미지를 전기적 신호로 변환할 수 있다.
필터(400)와 이미지 센서(500)는 광축(OA) 방향 또는 제1 방향으로 서로 대향되도록 이격하여 배치될 수 있다.
이미지 센서(500)는 제1 범프(600)에 의해 상기 회로 기판(500)의 패드(304)에 전기적으로 결합된 상태에서, 상기 제2 범프(700)에 의해 지지 또는 고정될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(500)의 하면의 적어도 일부는 상기 제2 범프(700)와 직접 접촉할 수 있다. 즉, 제1 실시 예에서의 접착 부재(800)는 상기 이미지 센서(500)의 하면과 광축으로 중첩되지 않는 영역에 배치된다. 예를 들어, 제1 실시 예에서의 접착 부재(800)는 상기 이미지 센서(500)와 광축 방향으로 중첩되지 않은 영역에서, 상기 회로 기판(300) 및 상기 보강 플레이트(900) 사이에 배치된다.
이에 따라, 상기 이미지 센서(500)의 하면은 상기 접착 부재(800)와 접촉하지 않을 수 있다. 상기 접착 부재(800)는 경화 과정에서 팽창 및 수축이 발생하고, 이에 의해 상기 이미지 센서(500)의 휨 특성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 제1 실시 예에서의 상기 접착 부재(800)는 상기 이미지 센서(500)와 광축 방향으로 중첩되지 않을 수 있다.
상기 이미지 센서(500)의 하면의 적어도 일부는 상기 제2 범프(700)와 직접 접촉한다. 즉, 상기 이미지 센서(500)는 상기 회로 기판(300)의 패드(304)에 전기적으로 결합된 상태에서, 상기 제2 범프(700)에 의해 지지될 수 있다.
이때, 상기 제2 범프(700)는 금속 물질을 포함한다. 그리고 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면과 직접 접촉한다.
이에 따라 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)가 틸트되는 것을 방지하면서, 상기 이미지 센서(500)로부터 발생하는 열을 효율적으로 외부로 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)를 지지하면서, 상기 이미지 센서(500)에서 발생하는 열을 상기 보강 플레이트(900)로 전달하는 기능을 할 수 있다.
이에 따라, 실시 예에서는 상기 제2 범프(700)를 이용하여, 상기 이미지 센서(500)의 휨 특성을 향상시키면서, 상기 이미지 센서(500)의 방열특성을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 범프(700)는 스터드 범프이다. 바람직하게, 상기 제2 범프(700)는 와이어 스터드 범프이다.
따라서, 상기 제2 범프(700)는 복수의 부분으로 구분될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 몸체부(701) 및 상기 몸체부(701)로부터 연장되는 연장부(702)를 포함할 수 있다.
상기 제2 범프(700)는 일정 굵기를 가지는 금속 와이어를 이용하여 형성되며, 이에 따라 몸체부(701) 및 연장부(702)로 구분될 수 있다.
상기 제2 범프(700)의 몸체부(701)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면에 배치된다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)의 몸체부(701)는 상기 보강 플레이트(900)의 표면 처리층 상에 배치될 수 있다.
상기 몸체부(701)는 상기 보강 플레이트(900) 상에 금속 와이어를 위치시킨 상태에서 가압하고, 상기 가압한 상태에서 본딩을 진행하는 것에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 몸체부(701)는 상기 보강 플레이트(900)에 금속 와이어를 가압한 상태에서 본딩함에 따라 상기 금속 와이어가 뭉쳐진 부분을 의미할 수 있다.
상기 제2 범프(700)의 몸체부(701)의 수직 단면은 사각 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)의 몸체부(701)의 수직 단면은 일 측면에서 플랫하고, 다른 일 측면에서 곡면을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)의 몸체부(701)의 수직 단면은 타원형을 가질 수도 있을 것이다.
상기 제2 범프(700)의 상기 연장부(702)는 상기 몸체부(701)로부터 절곡되어 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 연장부(702)는 상기 몸체부(701)의 상면에서 광축 방향으로 연장되는 제1 부분과, 상기 제1 부분에서 광축과 수직한 방향으로 연장되는 제2 부분과, 상기 제2 부분에서 다시 상기 광축 방향으로 연장되는 제3 부분을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 연장부(702)의 제3 부분의 단부는 상기 보강 플레이트(900)에 결합될 수 있다. 상기 보강 플레이트(900)를 상기 회로 기판(300)에 결합하는 과정에서, 상기 제2 범프(700)의 연장부(702)는 가압될 수 있다. 그리고, 상기 가압에 의해 상기 연장부(702)는 제2 부분과 제3 부분만을 포함할 수 있다. 상기 제2 범프(700)에 상기 이미지 센서(500)를 접촉시킬 때, 상기 연장부(702)는 상기 제2 범프(700)에 탄성을 부여할 수 있고, 이에 따라 상기 이미지 센서(500)가 상기 제2 범프(700) 상에 안정적으로 지지될 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라, 실시 예는 상기 보강 플레이트(900)와 상기 회로 기판(300)을 결합하는 과정에서 상기 이미지 센서(500)에 데미지가 발생하는 것을 최소화할 수 있고, 이에 따른 카메라 모듈의 물리적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 범프(600) 및 제2 범프(700)는 각각 상기 이미지 센서(500) 상에 복수 개 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 범프(600)는 복수 개의 그룹으로 구분할 수 있다.
상기 제1 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)의 단자와 상기 회로 기판(300)의 패드(304) 사이를 전기적으로 연결한다.
상기 이미지 센서(500)는 상면(500T) 및 하면(500B)을 포함한다.
그리고, 상기 이미지 센서(500)의 상면(500T)에는 상기 제1 범프(600)가 배치된다.
상기 이미지 센서(500)의 상면(500T)은 복수의 가장자리 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(500)는 복수의 제1 내지 제4 측면을 가질 수 있다. 그리고, 상기 이미지 센서(500)의 상면(500T)는 제1 측면과 인접한 제1 가장자리 영역, 제2 측면과 인접한 제2 가장자리 영역, 제3 측면과 인접한 제3 가장자리 영역 및 제4 측면에 인접한 제4 가장자리 영역을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)의 상면(500T)의 제1 내지 제4 가장자리 영역의 각각에 복수 개 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)의 상면의 제1 가장자리 영역에 배치된 제1 그룹의 제1 범프(600a)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)의 상면의 제2 가장자리 영역에 배치된 제2 그룹의 제1 범프(600b)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)의 상면의 제3 가장자리 영역에 배치된 제3 그룹의 제1 범프(600c)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 범프(600)는 상기 이미지 센서(500)의 상면의 제4 가장자리 영역에 배치된 제4 그룹의 제1 범프(600d)를 포함할 수 있다.
이때, 도면상에는 상기 제1 내지 제4 그룹의 제1 범프(600a, 600b, 600c, 600d)가 각각 4개씩 구성되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제4 그룹의 제1 범프(600a, 600b, 600c, 600d)의 전체 개수는 상기 회로 기판(300)과 상기 이미지 센서(500) 사이의 통신 채널 수에 대응할 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제4 그룹의 제1 범프(600a, 600b, 600c, 600d)는 서로 동일한 개수를 가질 수 있고, 이와 다르게 서로 다른 개수를 가질 수도 있을 것이다.
한편, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)에 배치된다.
상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)은 복수의 모서리 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어 이미지 센서(500)의 하면(500B)는 상기 제1 내지 제4 측면의 사이 영역과 각각 인접한 제1 내지 제4 모서리 영역을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2 범프(700)는 상기 제1 내지 제4 모서리 영역에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 제1 모서리 영역에 배치된 제2-1 범프(700a)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 제2 모서리 영역에 배치된 제2-2 범프(700b)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 제3 모서리 영역에 배치된 제2-3 범프(700c)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 제4 모서리 영역에 배치된 제2-4 범프(700d)를 포함한다. 이에 따라, 실시 예는 상기 이미지 센서(500)의 각각의 모서리 영역을 각각 지지할 수 있다.
또한, 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 중앙 영역에 배치된 제2-5 범프(700e)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 범프(700)의 개수 및 배치 위치는 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 각각의 모서리 영역에 복수 개 배치될 수 있다.
또한, 제2 범프(700)는 서로 이웃하는 모서리 영역의 사이 영역에 추가 배치될 수 있다.
한편, 상기 제2 범프(700)가 몸체부(701) 및 연장부(702)를 포함한다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 도 9의 (a)와 같이, 상기 제2 범프(700)는 연장부를 포함하지 않는 몸체(700-1)만을 포함할 수 있다.
또한, 도 9의 (b)와 같이, 상기 제2 범프(700)는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)과 상기 보강 플레이트(900)의 상면 사이의 이격 거리가 클 경우, 스터드 범프 타입으로 상기 이격 거리에 대응하는 두께를 가진 몸체를 형성하기 어려울 수 있다. 따라서, 실시 예는 상기 제2 범프(700)가 복수의 층으로 구성될 수 있도록 한다. 예를 들어, 실시 예의 제2 범프(700)는 제1 몸체(700-2) 및 상기 제1 몸체(700-2) 상의 제2 몸체(700-3)를 포함할 수 있다.
다만, 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 상기 제2 범프(700)는 3층 이상의 몸체를 포함할 수도 있을 것이다.
한편, 도 10을 참조하면, 실시 예의 카메라 모듈은 추가적인 접착 부재를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 카메라 모듈은 제1 접착 부재(800) 및 제2 접착 부재(810)를 포함할 수 있다.
상기 제1 접착 부재(800)는 이전 도면에서 설명한 접착 부재(800)에 대응한다.
상기 제1 접착 부재(800)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면 중 상기 회로 기판(300)과 광축 방향으로 중첩되는 영역에 배치된다. 상기 제1 접착 부재(800)는 상기 보강 플레이트(900)와 상기 회로 기판(300) 사이에서 접합력을 제공할 수 있다.
제2 접착 부재(810)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면 중 상기 회로 기판(300)의 관통 홀(303) 및 상기 이미지 센서(500)와 광축 방향으로 중첩된 영역에 배치된다.
즉, 제2 실시 예에서는 상기 보강 플레이트(900)와 상기 이미지 센서(500) 사이에도 제2 접착 부재(810)를 배치한다. 이에 따라 상기 이미지 센서(500)와 상기 보강 플레이트(900) 사이의 접합력을 향상시킨다.
이때, 상기 설명한 바와 같이 상기 제2 접착 부재(810)에 의해 오히려 상기 이미지 센서(500)의 휨 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 실시 예는 상기 이미지 센서(500)의 휨 특성에 문제를 주지 않는 조건에서 상기 제2 접착 부재(810)를 배치한다.
그리고, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B) 중 상기 제2 접착 부재(810)와 광축 방향으로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 이미지 센서(500)의 면적은 상기 제2 접착 부재(810)의 면적보다 클 수 있다. 즉, 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 일부만이 상기 제2 접착 부재(810)와 접촉할 수 있다.
실시 예에 의한 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기는 제1 범프 및 제2 범프를 포함한다.
상기 제1 범프는 이미지 센서의 상면에 배치되고, 제2 범프는 상기 이미지 센서의 하면에 배치된다. 상기 제1 범프는 상기 이미지 센서와 회로 기판 사이를 전기적으로 연결하는 기능을 한다. 이와 다르게, 제2 범프는 상기 이미지 센서를 지지하는 기능을 한다. 상기 제2 범프는 보강 플레이트 상에 금속 와이어를 본딩하여 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제2 범프는 스터드 범프 또는 와이어 스터드 범프라 할 수 있다.
이때, 상기 제2 범프는 상기 이미지 센서의 하면과 직접 접촉한다.
따라서, 실시 예는 상기 이미지 센서의 적어도 일부분이 상기 제2 범프와 직접 접촉하여 지지될 수 있도록 한다. 이에 따라 실시 예는 이미지 센서의 휨을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 카메라 모듈의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 실시 예는 보강 플레이트와 이미지 센서 사이에는 접착 부재를 배치하지 않는다. 이에 따라 실시 예는 상기 접착 부재에 의해 상기 이미지 센서의 휨 특성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라 실시 예는 카메라 모듈의 동작 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
나아가, 실시 예에서는 상기 이미지 센서의 적어도 일부분이 상기 제2 범프 와 직접 접촉하고, 상기 제2 범프는 상기 보강 플레이트와 직접 접촉하도록 하여, 상기 이미지 센서로부터 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다.
한편, 실시 예는 상기 이미지 센서와 보강 플레이트 사이에 접착 부재를 배치할 수도 있다. 다만, 실시 예는 상기 이미지 센서의 휨 특성을 저하시키지 않는 조건에서 상기 접착 부재를 배치한다. 구체적으로, 실시 예의 이미지 센서의 하면에 배치되는 접착 부재의 면적이 상기 이미지 센서의 하면의 면적보다 작도록 한다. 이에 따르면, 실시 예에서는 상기 이미지 센서의 면적 대비 상기 접착 부재의 배치 면적이 증가함에 따라 발생하는 이미지 센서의 휨 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에서는 이미지 센서의 액티브 픽셀 영역의 모서리 영역의 적어도 일부가 광축 방향으로 상기 제2 범프에 지지될 수 있도록 한다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 액티브 픽셀 영역의 평탄도를 확보할 수 있으며, 이에 따른 상기 이미지 센서에 의해 획득되는 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 실시 예에 따른 제2 접착 부재(810)도 배치된 상태에서의 이미지 센서(500), 보강 플레이트(900) 및 제2 범프(700) 사이의 배치 관계에 대해 설명한다. 다만, 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이하에서 설명되는 제2 범프(700)의 배치 위치는 상기 제2 접착 부재(810)가 배치되지 않는 제1 실시 예에도 동일하게 적용할 수 있을 것이다.
도 11은 제1 실시 예의 보강 플레이트, 이미지 센서 및 제2 범프의 배치 관계를 보여주는 평면도이고, 도 12는 제2 실시 예의 보강 플레이트, 이미지 센서 및 제2 범프의 배치 관계를 보여주는 평면도이며, 도 13은 제2 접착 부재의 배치 형상에 다양한 실시 예를 나타낸 도면이고, 도 14는 제2 접착 부재의 배치 면적에 따른 휨 발생 정도를 나타낸 도면이며, 도 15는 제3 실시 예의 보강 플레이트, 이미지 센서 및 제2 범프의 배치 관계를 보여주는 평면도이다.
도 11을 참조하면, 보강 플레이트(900) 상에는 제2 범프(700)가 배치될 수 있다. 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 모서리 영역과 광축 방향으로 중첩된 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 보강 플레이트(900)의 상면의 일부에는 제2 접착 부재(810)가 배치될 수 있다.
즉, 상기 제2 접착 부재(810)는 상기 이미지 센서(500)와 광축 방향으로 중첩되는 전체 영역에 배치되지 않고 일부 영역에만 배치된다. 그리고 상기 제2 접착 부재(810)가 배치되지 않은 영역에는 상기 제2 범프(700)가 배치된다.
이때, 비교 예에서는 보강 플레이트 상에 제1 접착 부재를 형성하고, 이에 따라 제1 접착 부재 상에 이미지 센서를 부착하였다. 구체적으로, 비교 예에서는 이미지 센서와 광축 방향으로 중첩되는 전체 영역에 제1 접착 부재가 도포되었다.
이와 다르게, 실시 예에서는 상기 이미지 센서(500)의 하면 중 일부 영역에만 상기 제2 접착 부재(810)가 형성된다. 따라서, 실시 예에서의 상기 이미지 센서(500)의 하면의 면적은 상기 제2 접착 부재(810)의 상면의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 접착 부재(810)의 상면의 면적은 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 80% 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 접착 부재(810)의 상면의 면적은 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 면적의 70% 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 접착 부재(810)의 상면의 면적은 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 면적의 60% 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 접착 부재(810)의 상면의 면적은 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 면적의 50% 이하일 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 접착 부재(810)의 상면의 면적은 상기 이미지 센서(500)의 하면(500B)의 면적의 50% 이하가 되도록 한다. 이에 따르면, 실시 예에서는 상기 이미지 센서(500)의 면적 대비 상기 제2 접착 부재(810)의 배치 면적을 감소시키고, 이에 따라 상기 제2 접착 부재(810)의 면적의 비례하여 증가하는 휨 현상을 최소화할 수 있도록 한다.
이때, 도 13을 참조하면, (a), (b) 및 (c)에서와 같이 상기 제2 접착 부재(810)는 다양한 형상을 가지며 상기 보강 플레이트(900) 상에 도포될 수 있다. 다만, 실시 예에서의 제2 접착 부재(810)는 도 13의 (c)에서와 같은 눈꽃 모양을 가지도록 한다. 즉, 제2 접착 부재(810)의 도포 형상에 따라서도 휨 발생 정도의 변화가 발생하는 것이 확인되었으며, 도 13의 (c)와 같은 형상으로 상기 제2 접착 부재(810)가 도포되는 경우, 이에 따른 휨 발생 정도가 가장 낮게 나오는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 14를 참조하면, 제2 접착 부재(810)의 면적이 상기 이미지 센서(500)의 하면의 면적 대비 75% 이상인 경우에서의 상기 이미지 센서(500)의 휨 정도를 100이라고 하면, 상기 제2 접착 부재(810)의 면적이 상기 이미지 센서(500)의 하면의 면적 대비 50%인 경우에서의 이미지 센서(500)의 휨 정도는 100보다 작은 88로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
다시 말해서, 이미지 센서(500)와 접촉하는 제2 접착 부재(810)의 면적이 작아질수록, 이에 따른 열팽창계수의 영향이 줄어들어 휨 발생 정도가 작아지는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 이미지 센서(500)의 하면의 전체 면적 대비 제2 접착 부재(810)와 접촉하는 부분의 면적이 50% 이하가 되도록 하여, 이에 따른 이미지 센서(500)의 휨 발생을 최소화하도록 한다. 다만, 상기 제2 접착 부재(810)의 면적이 30% 이하로 낮아지는 경우, 상기 이미지 센서(500)의 부착력 또는 고정력이 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 제2 접착 부재(810)의 면적은 상기 이미지 센서(500)의 면적의 30% 내지 50%의 범위를 갖도록 한다.
상기와 같이, 실시 예에서는 이미지 센서(500)의 하면 중 일부 영역에서만 상기 제2 접착 부재(810)와 접촉하도록 하여, 이에 따른 이미지 센서(500)의 휨 발생을 최소화할 수 있어 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 특정 영역과 광축 방향으로 오버랩될 수 있다.
예를 들어, 상기 이미지 센서(500)는 렌즈를 통해 입사된 광 이미지(화상 정보)를 감지하는 복수의 픽셀로 이루어진 픽셀 영역(310)과, 상기 픽셀 영역 이외의 패시베이션 영역(320)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2 범프(700)는 상기 이미지 센서(500)의 모서리 영역에서, 상기 픽셀 영역(310)과 적어도 일부가 오버랩되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 범프(700)는 상기 보강 플레이트(900)의 상면 중 상기 이미지 센서(500)의 픽셀 영역(310)과 광축(OA) 방향으로 오버랩되는 영역에 형성될 수 있다. 이에 따라, 실시 예는 상기 이미지 센서(500)의 상기 픽셀 영역(310)의 휨 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 실시 예는 상기 이미지 센서(500)에서 획득되는 이미지 신호의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도 12를 참조하면 상기 픽셀 영역(310)은 복수의 영역으로 다시 구분될 수 있다.
예를 들어, 상기 픽셀 영역(310)은 실제 화상 정보를 감지하는데 사용되는 액티브 픽셀 영역(311)과, 상기 액티브 픽셀 영역(311) 이외의 더미 픽셀 영역(312)을 포함할 수 있다. 상기 액티브 픽셀 영역(311)은 입사되는 광을 이용하여 화상 정보를 생성하는데 사용될 수 있다. 상기 더미 픽셀 영역(312)은 화상 정보를 생성하는데 사용되지는 않지만, 상기 액티브 픽셀 영역(311)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 이미지 센서(500)는 화상 정보의 생성에 있어 신뢰성을 높이기 위해, 실제 화상 정보를 생성하는 액티브 픽셀 영역(311)과, 이의 보호를 위한 패시베이션 영역(320) 사이에 더미 픽셀 영역(312)을 포함한다.
그리고, 실시 예에서의 상기 제2 범프(700)는 광축 방향에서 상기 이미지 센서의 상기 액티브 픽셀 영역(311)의 모서리 영역과 오버랩될 수 있다. 즉, 이미지 센서(500)에서 평탄도가 가장 중요한 영역은 상기 액티브 픽셀 영역(311)이며, 상기 액티브 픽셀 영역(311)의 평탄도가 실질적으로 이미지 센서(500)의 성능 및 동작 신뢰성을 결정한다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 제2 범프(700)에 의해 상기 액티브 픽셀 영역(311)의 적어도 일부가 지지될 수 있도록 한다.
또한, 상기 실시 예에서의 제2 범프(700)는 광축 방향에서 상기 액티브 픽셀 영역(311)의 모서리 영역의 적어도 일부와 오버랩되도록 한다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 이미지 센서(500)의 하면 중 액티브 픽셀 영역(311)에 대응하는 하면이 상기 제2 범프(700)에 의해 지지될 수 있도록 하여, 상기 이미지 센서(500)의 상기 액티브 픽셀 영역(311)의 휨 발생을 최소화할 수 있도록 한다.
즉, 상기 제2 범프(700)가 광축 방향에서, 상기 액티브 픽셀 영역(311)과 오버랩되는 경우, 액티브 픽셀 영역(311)의 전체적인 평탄도를 유지시킬 수 있으며, 이에 따른 이미지 센서(500)의 휨 현상을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 제2 범프(700)의 수평 단면 형상은 원형일 수 있고, 이와 다르게 타원형일 수 있다. 즉, 이전 도면에서의 제2 범프(700)의 수평 단면 형상은 원형인 것으로 설명하였다.
이와 다르게, 도 15를 참조하면, 상기 제2 범프(700)의 수평 단면 형상은 타원형일 수 있다.
이에 따라, 제2 범프(700)의 제2-1 내지 제2-4 범프(700a, 700b, 700c, 700d)는 타원형으로 형성되고, 이에 따라 이미지 센서(500)의 복수의 모서리 영역 중 서로 이웃하는 모서리 영역을 연결하는 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 제2-1 내지 제2-4 범프(700a, 700b, 700c, 700d) 중 서로 이웃하는 범프들은 서로 다른 방향으로 배열될 수 있다.
예를 들어, 제2-1 내지 제2-4 범프(700a, 700b, 700c, 700d)는 타원형을 가지며 이에 따라 장축 방향과 단축 방향으로 구분될 수 있다.
그리고, 제2-1 범프(700a)는 상기 보강 플레이트(900) 상에 장축이 가로 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제2-2 범프(700b)는 상기 보강 플레이트(900) 상에 장축이 세로 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제2-3 범프(700c)는 상기 보강 플레이트(900) 상에 장축이 가로 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제2-4 범프(700d)는 상기 보강 플레이트(900) 상에 장축이 세로 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다.
이에 의해, 실시 예에서는 상기 이미지 센서(500)를 보다 안정적으로 지지하여, 상기 이미지 센서(500)의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 카메라 모듈이 적용된 이동 단말기이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 실시 예의 이동 단말기(1500)는 후면에 제공된 카메라 모듈(1000), 플래쉬 모듈(1530), 자동 초점 장치(1510)를 포함할 수 있다. 실시예의 이동 단말기(1500)는 제2 카메라 모듈을 더 구비할 수 있다.
상기 카메라 모듈(1000)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 카메라 모듈(1000)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(1000)은 도 2에 도시된 카메라 모듈일 수 있다.
상기 카메라 모듈(1000)은 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 소정의 디스플레이부에 표시될 수 있으며, 메모리에 저장될 수 있다. 상기 이동 단말기 바디의 전면에도 카메라(미도시)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈(1000)은 제1 카메라 모듈과 제2 카메라 모듈을 포함할 수 있고, 상기 제1 카메라 모듈에 의해 AF 또는 줌 기능과 함께 OIS 구현이 가능할 수 있다.
상기 플래쉬 모듈(1530)은 그 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다.
상기 자동 초점 장치(1510)는 발광부로서 표면 광방출 레이저 소자의 패키지 중의 하나를 포함할 수 있다.
상기 자동 초점 장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(1510)는 상기 카메라 모듈(1000)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치(1510)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.
도 17은 실시 예에 따른 카메라 모듈이 적용된 차량의 사시도이다.
예를 들어, 도 17은 실시 예에 따른 카메라 모듈이 적용된 차량운전 보조장치를 구비하는 차량의 외관도이다.
도 17을 참조하면, 실시예의 차량(2100)은, 동력원에 의해 회전하는 바퀴(13FL, 13FR), 소정의 센서를 구비할 수 있다. 상기 센서는 카메라 센서(2000)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 카메라 센서(2000)는 실시 예에 따른 카메라 모듈(1000)이 적용된 카메라 센서일 수 있다.
실시 예의 차량(2100)은, 전방 영상 또는 주변 영상을 촬영하는 카메라 센서(2000)를 통해 영상 정보를 획득할 수 있고, 영상 정보를 이용하여 차선 미식별 상황을 판단하고 미식별시 가상 차선을 생성할 수 있다.
예를 들어, 카메라 센서(2000)는 차량(2100)의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하고, 프로세서(미도시)는 이러한 전방 영상에 포함된 오브젝트를 분석하여 영상 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 카메라 센서(2000)가 촬영한 영상에 차선, 인접차량, 주행 방해물, 및 간접도로 표시물에 해당하는 중앙 분리대, 연석, 가로수 등의 오브젝트가 촬영된 경우, 프로세서는 이러한 오브젝트를 검출하여 영상 정보에 포함시킬 수 있다.
이때, 프로세서는 카메라 센서(2000)를 통해 검출된 오브젝트와의 거리 정보를 획득하여, 영상 정보를 더 보완할 수 있다. 영상 정보는 영상에 촬영된 오브젝트에 관한 정보일 수 있다.
이러한 카메라 센서(2000)는 이미지 센서와 영상 처리 모듈을 포함할 수 있다. 카메라 센서(2000)는 이미지 센서(예를 들면, CMOS 또는 CCD)에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상을 처리할 수 있다. 영상 처리모듈은 이미지 센서를 통해 획득된 정지영상 또는 동영상을 가공하여, 필요한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 프로세서에 전달할 수 있다.
이때, 카메라 센서(2000)는 오브젝트의 측정정확도를 향상시키고, 차량(2100)과 오브젝트와의 거리 등의 정보를 더 확보할 수 있도록 스테레오 카메라를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예의 차량(2100)은 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)을 제공할 수 있다.
예를 들어, 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)으로는 충돌 위험시 운전자가 제동장치를 밟지 않아도 스스로 속도를 줄이거나 멈추는 자동 긴급제동 시스템(AEB: Autonomous Emergency Braking), 차선 이탈 시 주행 방향을 조절해 차선을 유지하는 주행 조향보조 시스템(LKAS: Lane Keep Assist System), 사전에 정해 놓은 속도로 달리면서도 앞차와 간격을 알아서 유지하는 어드밴스트 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC: Advanced Smart Cruise Control), 사각지대 충돌 위험을 감지해 안전한 차로 변경을 돕는 후측방 충돌 회피 지원 시스템(ABSD: Active Blind Spot Detection), 차량 주변 상황을 시각적으로 보여주는 어라운드 뷰 모니터링 시스템(AVM: Around View Monitor) 등이 있다.
이러한 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)에서 카메라 모듈은 레이더(Radar) 등과 함께 핵심 부품으로 기능을 하며 카메라 모듈이 적용되는 비중이 점차 넓어지고 있다.
예를 들어, 자동 긴급제동 시스템(AEB)의 경우 차량 전방 카메라 센서와 레이더 센서로 전방 차량이나 보행자를 감지, 운전자가 차량을 제어하지 않을 때 자동으로 긴급 제동해 줄 수 있다. 또는 주행 조향보조 시스템(LKAS)의 경우 카메라 센서를 통해 운전자가 방향지시 등 조작 없이 차로를 이탈하는지 감지하여 자동으로 핸들을 조향해 차로를 유지할 수 있도록 제어할 수 있다. 또한 어라운드 뷰 모니터링 시스템(AVM)의 경우 차량의 사방에 배치된 카메라 센서를 통해 차량 주변 상황을 시각적으로 보여줄 수 있다.
실시 예에 의한 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기는 제1 범프 및 제2 범프를 포함한다.
상기 제1 범프는 이미지 센서의 상면에 배치되고, 제2 범프는 상기 이미지 센서의 하면에 배치된다. 상기 제1 범프는 상기 이미지 센서와 회로 기판 사이를 전기적으로 연결하는 기능을 한다. 이와 다르게, 제2 범프는 상기 이미지 센서를 지지하는 기능을 한다. 상기 제2 범프는 보강 플레이트 상에 금속 와이어를 본딩하여 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제2 범프는 스터드 범프 또는 와이어 스터드 범프라 할 수 있다.
이때, 상기 제2 범프는 상기 이미지 센서의 하면과 직접 접촉한다.
따라서, 실시 예는 상기 이미지 센서의 적어도 일부분이 상기 제2 범프와 직접 접촉하여 지지될 수 있도록 한다. 이에 따라 실시 예는 이미지 센서의 휨을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 카메라 모듈의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 실시 예는 보강 플레이트와 이미지 센서 사이에는 접착 부재를 배치하지 않는다. 이에 따라 실시 예는 상기 접착 부재에 의해 상기 이미지 센서의 휨 특성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라 실시 예는 카메라 모듈의 동작 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
나아가, 실시 예에서는 상기 이미지 센서의 적어도 일부분이 상기 제2 범프 와 직접 접촉하고, 상기 제2 범프는 상기 보강 플레이트와 직접 접촉하도록 하여, 상기 이미지 센서로부터 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다.
한편, 실시 예는 상기 이미지 센서와 보강 플레이트 사이에 접착 부재를 배치할 수도 있다. 다만, 실시 예는 상기 이미지 센서의 휨 특성을 저하시키지 않는 조건에서 상기 접착 부재를 배치한다. 구체적으로, 실시 예의 이미지 센서의 하면에 배치되는 접착 부재의 면적이 상기 이미지 센서의 하면의 면적보다 작도록 한다. 이에 따르면, 실시 예에서는 상기 이미지 센서의 면적 대비 상기 접착 부재의 배치 면적이 증가함에 따라 발생하는 이미지 센서의 휨 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에서는 이미지 센서의 액티브 픽셀 영역의 모서리 영역의 적어도 일부가 광축 방향으로 상기 제2 범프에 지지될 수 있도록 한다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 액티브 픽셀 영역의 평탄도를 확보할 수 있으며, 이에 따른 상기 이미지 센서에 의해 획득되는 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시 예를 한정하는 것이 아니며, 실시 예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 보강 플레이트;
    상기 보강 플레이트 상에 배치되고, 상면에 단자를 포함하는 이미지 센서;
    상기 보강 플레이트 및 상기 이미지 센서 상에 배치된 회로 기판;
    상기 이미지 센서와 상기 회로 기판 사이에 배치된 제1 범프; 및
    상기 이미지 센서와 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제2 범프를 포함하고,
    상기 제1 범프는,
    상기 이미지 센서의 상기 단자와 상기 회로 기판의 패드 사이를 전기적으로 연결하고,
    상기 제2 범프는,
    상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되지 않고, 상기 이미지 센서의 하면 및 상기 보강 플레이트의 상면과 직접 접촉하는,
    카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 범프는 스터드 범프 및 와이어 범프 중 어느 하나를 포함하는,
    카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은 관통 홀을 포함하고,
    상기 관통 홀은,
    상기 회로 기판의 하면에 인접하고 제1폭을 가지는 제1 파트; 및
    상기 회로 기판의 상면에 인접하고 상기 제1폭보다 작은 제2폭을 가지는 제2 파트를 포함하고,
    상기 이미지 센서는 상기 관통 홀의 상기 제1 파트 내에 배치되는,
    카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회로 기판의 패드는 상기 관통 홀의 상기 제1 파트에 배치되고,
    상기 제1 범프는,
    상기 관통 홀의 상기 제1 파트 내에서, 상기 이미지 센서의 상기 단자와 상기 회로 기판의 패드 사이를 전기적으로 연결하는,
    카메라 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 범프는 상기 제1 범프와 광축 방향으로 오버랩되지 않고,
    상기 제2 범프는 상기 제2 파트와 상기 광축 방향으로 오버랩되고,
    상기 제1 범프는 상기 제2 파트와 상기 광축 방향으로 오버랩되지 않는,
    카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판과 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제1 접착 부재; 및
    상기 이미지 센서와 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제2 접착 부재를 포함하고,
    상기 이미지 센서는 상기 제1 접착 부재와 광축 방향으로 오버랩되지 않고
    상기 제2 접착 부재의 면적은 상기 이미지 센서의 면적의 50% 이하인,
    카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 범프는 복수 개로 구성되고,
    상기 복수의 제2 범프는,
    상기 이미지 센서의 하면의 복수의 모서리 영역과 각각 광축 방향으로 중첩되는
    카메라 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 패시베이션 영역을 포함하고,
    상기 복수의 제2 범프는,
    상기 이미지 센서의 상기 픽셀 영역의 모서리 영역과 각각 상기 광축 방향으로 오버랩되는,
    카메라 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 상기 픽셀 영역은,
    액티브 픽셀 영역; 및
    상기 액티브 픽셀 영역과 상기 패시베이션 영역 사이의 더미 픽셀 영역을 포함하고,
    상기 복수의 제2 범프는 상기 액티브 픽셀 영역의 모서리 영역과 각각 상기 광축 방향으로 오버랩되는,
    카메라 모듈.
  10. 본체, 상기 본체에 배치되고 피사체의 영상을 촬영하는 카메라 모듈, 및 상기 본체에 배치되고 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 영상을 출력하는 디스플레이부를 포함하고,
    상기 카메라 모듈은,
    보강 플레이트;
    상기 보강 플레이트 상에 배치되고, 상면에 단자를 포함하는 이미지 센서;
    상기 보강 플레이트 및 상기 이미지 센서 상에 배치된 회로 기판;
    상기 회로 기판 상에 배치된 필터;
    상기 회로 기판 상에 배치되는 렌즈 구동 장치;
    상기 렌즈 구동 장치에 결합된 렌즈;
    상기 이미지 센서와 상기 회로 기판 사이에 배치된 제1 범프; 및
    상기 이미지 센서와 상기 보강 플레이트 사이에 배치된 제2 범프를 포함하고,
    상기 제1 범프는 상기 이미지 센서의 상기 단자와 상기 회로 기판의 패드 사이를 전기적으로 연결하고,
    상기 제2 범프는 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되지 않으며,
    상기 제2 범프는 상기 이미지 센서의 하면과 직접 접촉하고,
    상기 제2 범프는 스터드 범프를 포함하는,
    광학기기.
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