KR100673643B1 - 카메라모듈 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

카메라모듈 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라 모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 광축 틀어짐 현상을 방지하여 고해상도 및 해상도 관련 불량률을 감소시킬 수 있으며 모듈 자체의 사이즈를 감소시켜 소형화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합을 용이하게 하여 품질 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.
이를 위한 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지는, 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴; 상기 렌즈배럴을 통과한 광을 이미지로 변환하기 위한 이미지센서와, 상기 이미지센서와 접착수단에 의하여 플립칩 본딩되며 실질적으로 상기 이미지센서와 동일한 크기로 형성된 FPCB로 이루어진 이미지센서 모듈; 상기 렌즈배럴과 결합하며, 그 하단부 외주면에 홈이 형성된 상부하우징; 및 상기 이미지센서 모듈을 안착한 상태에서 상기 상부하우징에 형성된 홈과 결합하고, 상기 이미지센서 모듈의 접착수단 위치와 대응하는 부분이 일부 면취된 하부하우징을 포함한다.
카메라 모듈 패키지, 이미지센서 모듈, COF, 상부하우징, 하부하우징

Description

카메라모듈 패키지 및 그 제조방법{CAMERA MODULE PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 COF 패키징 방식에 따른 카메라 모듈 패키지에 대한 도면으로서,
도 1a는 COF 패키징 방식에 의한 공정과 상기 공정 수행시 발생되는 공차를 설명하기 위한 도면이며, 도 1b는 상기 방식에 의한 카메라 모듈 패키지의 정면도이며, 도 1c는 상기 방식에 의한 공차에 의하여 발생되는 광축 틀어짐 현상을 나타내는 도면.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 실시예에 의한 카메라 모듈 패키지의 정면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 적용되는 하부 하우징의 평면도 및 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 하부 하우징의 평면도 및 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지에 있어서의 광축 일치를 나타내는 모식도.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지의 제조방법을 나타내기 위한 공정도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10 : 렌즈부(렌즈배럴) 20 : 상부 하우징(Housing)
21 : 결합용 홈 30 : 이미지센서 모듈
31 : FPCB(Flexible Printed Circuit Board)
32 : 윈도우창 33 : 이미지센서(Image sensor)
34 : 적층형 세라믹 커패시터(MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor) 또는 전자부품
35 : 접착수단 40 : 적외선 차단용 필터(IR cut filter)
60, 70 : 하부 하우징 61 : 기저부
62, 72 : 연장부 63, 73 : 돌기부
80, 90 : 접착수단
본 발명은 디지털 카메라, 모바일 기기 또는 각종 감시장치 등에 사용되는 이미지센서 모듈을 포함하는 카메라모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보 다 구체적으로 기존의 패키징 방식에 의하여 발생되는 공정상 공차를 최소화하여 광축 틀어짐, 틸팅 및 로테이팅 현상을 방지하고 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합을 용이하게 하여 품질 향상을 도모할 수 있는 이미지센서 크기의 카메라모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전에 의하여 데이터 통신 속도의 향상이나 데이터 통신량의 확대가 실현되고, 휴대전화나 노트북 등의 모바일계의 전자기기에는 CCD 이미지센서나 CMOS 이미지센서 등의 촬상소자가 실장되는 것이 보급되고 있으며, 이들은 문자 데이터 외에 카메라 모듈에 의하여 촬상된 화상 데이터를 실시간 처리로 송신할 수 있게 된다.
일반적으로 카메라용 이미지센서를 패키징하는 방식은 플립칩(Flip-Chip) 방식의 COF(Chip On Flim) 방식, 와이어 본딩 방식의 COB(Chip On Board) 방식, 그리고 CSP(Chip Scale Package) 방식 등이 있으며, 이 중 COF 패키징 방식과 COB 패키징 방식이 널리 이용된다.
특히, 외부 돌출 접합부를 가진 범프를 기초로 한 COF 방식은, COB 방식에 비하여 무엇보다 와이어를 부착할 공간이 필요하지 않으므로 패키지 면적이 줄어들고, 경통의 높이를 낮출 수가 있어 경박 단소가 가능하다는 장점이 있다. 그리고 얇은 필름(film)이나 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board; 이하, 'FPCB'라 함)을 사용하기 때문에 외부 충격에 견디는 신뢰성 있는 패키지가 가능하며 공정이 상대적으로 간단한 장점이 있다. 그리고, 상기 COF 방식은 소형화와 더 불어 저항의 절감으로 인한 신호의 고속처리, 고밀도, 다핀화 추세에도 부응한다.
그러나, 상기 COF 방식은 경박 최소의 칩 사이즈 웨이퍼 레벨 패키지로 집약되고 있으나 공정 비용이 고가이며, 납기대응이 불안정하다는 단점으로 이미지 센서용으로는 한계를 가지고 있다. 또한, COF 방식은 단층 구조로 인하여 현재 다양한 기능들이 추가되고 있는 메가(Mega)급 이상의 센서를 사용하는 모듈에서는 COF 방식의 장점이었던 모듈 소형화가 더이상 기능을 발휘하지 못하고 COB 방식보다 더 크게 설계될 수밖에 없었다. 현재는 양면 연성인쇄회로기판(FPCB)를 사용하여 COB 방식에서와 비슷한 크기를 사용할 수 있으나 상술한 바와 같은 COF 방식의 장점인 소형화에 못 미치기 때문에 점차 COB를 사용하는 추세로 진행되으므로, COF 방식의 장점인 소형화를 살리기 위한 설계 및 공정상의 기술개발 등이 요구되고 있다.
한편, 카메라 모듈에 있어서, 렌즈와 배선기판에 장착되는 이미지센서의 수광면이, 렌즈의 광축이 이미지센서의 중심에 정확하게 위치 결정되도록 조립될 필요가 있다. 그러나, 상술한 COF 방식을 포함하는 기존의 카메라 모듈의 패키징 방법은, 여러가지 패키징 공정을 거치면서 카메라 모듈에 있어서 가장 중요한 화질에 영향을 미치는 광축 틀어짐, 틸팅(tilting) 및 로테이팅(rotating) 현상을 포함하고 있다. 이는 각각의 공정상에서 발생되는 공차와 모듈을 이루는 구성부품들 자체의 공차들이 더해져서 결과적으로 광축이 크게 틀어지고 있다.
이러한 광축 틀어짐 현상의 방지를 위해서 여러가지 방법들이 제안되고 있으며, 일 예로서 일본국 특허 공개공보 제2004-55574호 등에 관련기술이 개시되어 있으나, 이들 또한 설계 난이도가 높으며 공정상의 관리가 어려워 20㎛ 이하로 관리 할 수 없는 실정이다.
그러면, 이하 첨부도면을 참조하여 COF 방식을 이용한 종래의 카메라 모듈에 대해 설명하고 그 문제점에 대해 알아보기로 한다.
도 1는 종래의 COF 패키징 방식에 따른 카메라 모듈에 대한 도면으로서, 도 1a는 COF 패키징 방식에 의한 공정과 상기 공정 수행시 발생되는 공차를 설명하기 위한 도면이며, 도 1b는 상기 방식에 의한 카메라 모듈 패키지의 정면도이며, 도 1c는 상기 방식에 의한 공차에 의하여 발생되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 나타내는 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, COF 패키징 방식은, 먼저 렌즈부를 통과한 광이 통과할 수 있는 윈도우 창을 구비한 FPCB(300)의 일면(하면)에 이미지센서(320)를 부착한다. 다음 소정의 크기로 가공된 IR 필터(330)를 이미지센서(320)가 부착된 FPCB(300)의 일면의 반대쪽 면(상면)에 부착한다. 그 후 FPCB(300)에 부착된 IR 필터(330)의 외주면을 가이드면으로 하여 상기 외주면에 렌즈부(100)를 포함하는 하우징(200)의 하부 개방부의 내주면이 서로 밀착되도록 하여 결합 및 접착한다.
이러한 COF 패키징 방식에 있어서는 도 1b에 도시된 바와 같이 이미지센서 및 수동소자를 보호하기 위하여 사이드필링(side filling) 접착공정이 요구되어 전체적인 모듈크기가 커지는 문제점 이외에도, 크게 2가지의 공차가 발생되어 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 수광부에 정확하게 위치하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 하우징(200)을 가이드하는 IR 필터(330)의 외주면 가공시 발생되는 IR 필터(330) 사이즈 공차와, 상기 가공된 IR 필터(330)를 FPCB(300) 상에 부착할 경우 IR 필터(330)가 틀어져서 부착됨으로 인하여 발생되는 IR 필터 위치공차가 발생된다.
마찬가지로 상술한 요인에 의한 공차들의 누적으로 인하여 도 1c에 도시된 바와 같이 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상이 발생된다.
나아가, 상술한 종래의 COF 패키징 방식, 즉 FPCB에 부착된 IR 필터의 외주면을 가이드면으로 하여 상기 외주면에 렌즈부를 포함하는 하우징의 하부 개방부의 내주면이 서로 밀착되도록 하여 결합 및 접착하는 방식에 있어서는, FPCB에 부착된 IR 필터로 인하여 적층형 세라믹 커패시터(MLCC) 등과 같은 소자들이 카메라 모듈의 하우징 내부에 위치하도록 실장될 수 없고, 부득이하게 이미지센서가 부착된 면과 동일한 면상에 또는 하우징 외부에 위치하도록 실장될 수밖에 없어 결과적으로 필요한 FPCB의 크기가 커져 전체 이미지센서 모듈의 크기가 커질 수밖에 없는 단점이 있다.
또한, 상술한 종래의 COF 패키징 방식에 의한 이미지센서 모듈에 있어서는, 사용자(User)의 요청에 의하여 카메라 모듈의 크기를 일정한 크기로 제한하게 되면, 제한된 카메라 모듈의 크기 내에서 제품을 설계하기 위해서는 부득이하게 상기 이미지센서 모듈로부터 적층형 세라믹 커패시터(MLCC) 등을 포함하는 능동 또는 수동소자를 빼야 하는 경우가 있었다. 이때, 이미지 센서 모듈로부터 가령 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)를 빼게 되면 화면 노이즈 문제가 발생하지만, 하우징을 포함하는 카메라 모듈의 전체 크기를 축소하기 위해서는 이러한 문제를 감수할 수밖 에 없었다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 광축 틀어짐 현상을 방지하여 고해상도 및 해상도 관련 불량률을 감소시킬 수 있으며 모듈 자체의 사이즈를 감소시켜 소형화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합을 용이하게 하여 품질 향상을 도모할 수 있는 카메라 모듈 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 카메라모듈 패키지는, 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴; 상기 렌즈배럴을 통과한 광을 이미지로 변환하기 위한 이미지센서와, 상기 이미지센서와 접착수단에 의하여 플립칩 본딩되며 실질적으로 상기 이미지센서와 동일한 크기로 형성된 FPCB로 이루어진 이미지센서 모듈; 상기 렌즈배럴과 결합하며, 그 하단부 외주면에 홈이 형성된 상부하우징; 및 상기 이미지센서 모듈을 안착한 상태에서 상기 상부하우징에 형성된 홈과 결합하고, 상기 이미지센서 모듈의 접착수단 위치와 대응하는 부분이 일부 면취된 하부하우징을 포함한다.
여기서, 상기 FPCB는, 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)인 것이 바람직하며, 또한, 상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면의 반대면 상에 적어도 하나 이상 실장된 전자부품을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접착수단은, 이방성도전필름(ACF), 비전도성필름(NCF) 및 비전도성패이스트(NCP)로 이루어진 그룹 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 상부하우징은 그 내부에 적외선 차단용 필터(IR CUT FILTER)를 장착한 것을 특징으로 하거나, 상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면의 반대면 상에 적외선 차단용 필터가 부착된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하부하우징은, 상기 이미지센서의 저면 일부와 접촉하는 중공형상의 기저부(BASE PLATE); 상기 기저부로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 이미지센서의 측면 일부와 접촉하고, 상기 접착수단의 위치와 대응하는 그 상단부의 내측면이 일부 면취된 연장부; 및 상기 연장부로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 상부하우징의 홈과 결합하는 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부하우징은, 상기 이미지센서의 끝단부 위치와 동일한 하단부를 갖고, 상기 이미지센서의 측면과 접촉하고, 상기 접착수단의 위치와 대응하는 그 상단부의 내측면이 일부 면취된 중공형상의 기저부; 및 상기 기저부로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 상부하우징의 홈과 결합하는 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 하부하우징과 이미지센서가 접하는 부분, 및 상기 하부하우징과 상부하우징이 접하는 부분은, 별도의 접착수단에 의하여 서로 부착됨과 동시에 밀봉되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 카메라모듈 패키지 제조방법은, 이미지센서와, 상기 이미지센서와 실질적으로 동일한 크기의 FPCB를 접착수단을 통하여 압착하여 이미지센서 모듈을 제공하는 단계; 상기 압착단계에 의하여 상기 이미지센서 외주면의 외부로 돌출되는 접착수단 부분에 대응하는 내주면 부분이 일부 면취된 하부하우징 내부에, 상기 이미지센서 모듈을 안착하여 서로 결합하여 부착하는 단계; 및 상기 이미지센서 모듈이 안착된 하부하우징과, 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴이 결합된 상부하우징을 서로 결합하여 부착하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 이미지센서와 상기 FPCB를 서로 가압 및 부착하는 단계는, 상기 FPCB와 이미지센서 사이에 상기 접착수단으로서 이방성도전성필름(ACF), 비전도성필름(NCF) 및 비전도성패이스트(NCP)로 이루어진 그룹 중 어느 하나를 삽입한 후 압착하여 부착하는 방법인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 FPCB로서, 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 이미지센서 모듈 제공단계는, 상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면의 반대면 상에 적어도 하나 이상의 전자부품을 실장하되, 상기 전자부품은 상기 FPCB에 형성된 윈도우창과 상기 이미지센서의 외주면과의 사이에 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부하우징과 하부하우징을 결합하기 전에, 상기 이미지센서가 부착되는 FPCB 면의 반대면 상에 적외선 차단용 필터를 부착하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 이미지센서 모듈 제공단계는, 상기 상부하우징 내부에 적외선 차단용 필터를 장착하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이미지센서 모듈이 안착된 하부하우징과, 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴이 결합된 상부하우징과의 결합은, 요철결합에 의하여 계합되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 이미지센서 모듈이 안착된 하부하우징과 상기 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴이 결합된 상부하우징과의 부착은, 상기 하부하우징 상에 별도의 접착수단을 도포한 후 상기 하부하우징과 이미지센서 모듈 사이에 상기 접착수단이 충분히 스며들도록 하여 밀봉하는 것을 특징으로 한다.
이미지센서 모듈
먼저, 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합을 용이하게 하여 품질 향상을 도모할 수 있는 카메라 모듈 패키지 및 그 제조방법을 설명하기에 앞서, 본 발명에 적용될 수 있는 이미지센서 모듈에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 의한 이미지센서 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 패키지의 정면도이다.
일반적으로 하우징의 하부 개구부에 결합되는 이미지센서 모듈(30)은, 렌즈부를 통과한 광이 통과될 수 있는 윈도우창(32)을 구비한 FPCB(31)와, 상기 윈도우 창(32)을 통과한 광을 수광하고 처리하기 위하여 상기 FPCB(31)에 부착되는 이미지센서(33)를 포함한다. 또한 상기 FPCB(31)의 일단은 커넥터(미도시)와 연결된다.
상기 FPCB(31)의 일례로서 가요성을 갖는 폴리이미드(polyimide) 등의 수지기판이 사용될 수 있다. 후술하겠지만, FPCB(31)로 양면 연성인쇄회로기판(two-layered FPCB) 또는 경연성인쇄회로기판(RFPCB)을 사용할 경우, 상기 이미지센서(33)가 부착된 FPCB(31)의 일면(하면)의 반대쪽 면(상면) 상에 적어도 하나 이상의 전자부품(34)을 실장할 수 있어서, 전체 이미지센서 모듈의 크기를 줄일 수 있게 된다.
상기 이미지센서(33)는, 상기 FPCB(31)의 폭과 실질적으로 동일한 크기로 형성[상기 FPCB(31)의 폭은 상기 이미지센서(33)의 폭보다 0 내지 50㎛ 큰 범위 내에 있음]되어 상기 FPCB(31)의 일면에 부착되며, 렌즈부(10)의 집광렌즈로부터 받아들여진 빛을 수광하고 광전변환을 행하는 수광부(pixel area)와, 상기 수광부에 의하여 발생한 신호를 화상 데이터로서 송신하는 등의 신호처리부(ISP)로 구성된다. 상기 FPCB(31)의 일면과 부착되는 면에 다수의 전극 패드(미도시)가 형성되며, 상기 전극패드에는 범프(bump)가 형성된다. 이때, 상기 이미지센서(33)를 COF 플립칩 방식으로 부착할 경우, 전극 패드 외관에 돌출시킨 범프와 이방성 전도성 필름(ACF: Anisotropic Condunctive Film) 또는 비전도성 패이스트(NCP: Non-Conductive Paste) 또는 비전도성 필름(NCF: Non-Conductive Film)을 사용하여 부착한다. 상기 범프는 스터드형 범프, 무전해형 범프, 전해형 범프 중 어느 하나로 구성할 수 있으며, 이 중 스터드형 범프는 플립칩 가압시 범프의 높이를 줄일 수 있어 세라믹 리드간 단차를 개선시킬 수 있기 때문에 제품의 신뢰성 향상면에서도 유리하다.
한편, 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 이미지센서 모듈에 있어서, 상기 이미지센서(33)는 일반적으로 화소수에 따라서 그 크기가 정해져 있기 때문에, 상기 소정 크기의 이미지센서(33)의 크기에 맞추어 상기 FPCB(31)의 크기를 동일하게 제조하여 서로 부착한다. 즉, 본 발명에 적용되는 이미지센서 모듈은 FPCB의 크기가 이미지센서의 크기와 실질적으로 동일하다. 이와 같이 FPCB(31)의 크기를 이미지센서(33)의 크기와 동일하게 형성하여 이미지센서(33)의 절단면을 하우징과의 결합시 직접 또는 간접적인 가이드로써 사용하면, 종래의 COF 패키징 방식에 있어서의 2가지의 공차, 즉 하우징을 가이드하는 IR 필터의 외주면 가공시 발생되는 IR 필터 사이즈 공차와, 상기 가공된 IR 필터를 FPCB 상에 부착할 경우 IR 필터가 틀어져서 부착됨으로 인하여 발생되는 IR 필터 위치공차로 인하여, 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 적용될 수 있는 이미지센서 모듈은, FPCB의 크기가 이미지센서의 크기와 실질적으로 동일하기 때문에, 이미지센서 모듈의 크기의 소형화를 도모할 수 있으며 결국 전체 카메라 모듈 패키지의 크기 또한 작게 할 수 있다.
나아가, 종래기술에 있어서는 FPCB에 부착된 IR 필터의 외주면을 가이드면으로 하여 상기 외주면에 렌즈부를 포함하는 하우징의 하부 개방부의 내주면이 서로 밀착되도록 하여 결합 및 접착하는 방식인 반면, 본 발명에 적용되는 이미지센서 모듈은, 이미지센서 자체의 외주면을 하우징 결합의 가이드면으로써 사용하고 있어서 IR 필터를 하우징 내부에 탑재하거나 FPCB에 형성된 윈도우창의 크기와 실질적으로 동일한 크기로 제조 및 부착할 수 있어 설계상의 공간확보 측면에서 유리하다. 그리고, FPCB로서 양면 연성인쇄회로기판(two-layered FPCB) 또는 경연성인쇄회로기판(RFPCB)을 사용할 경우 상기 이미지센서가 부착된 FPCB의 일면(하면)의 반대쪽 면(상면) 상에 적층형 세라믹 커패시터(MLCC) 등과 같은 적어도 하나 이상의 전자부품(34)을 하우징 내부에 포함되도록 실장할 수 있어서, 종래기술에 비하여 전체 이미지센서 모듈의 크기를 줄일 수 있게 된다.
상기 이미지센서 모듈(30) 상에 실장될 수 있는 전자부품(34)은 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)를 적어도 하나 이상 포함하며, 그 밖에 저항, 다이오드, 트랜지스터 등의 다른 전자부품도 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)는 카메라 모듈에서 발생하는 화면 노이즈(noise) 문제를 제거하는 역할을 하며, 그 밖에 사용된 다른 전자부품은 화면 노이즈 문제 이외의 다른 품질 개선을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)는 근래 반도체가 고성능, 고집적, 고속화 방향으로 발전함에 따라 단칩 패키지보다는 다칩 패키지와 다층화의 3차원 적층구조를 접목시킴으로써 경박단소 패키지를 실현할 수 있다.
한편, 상기 이미지센서 모듈(30)에 있어서, 상기 FPCB(31)에 배치 및 실장되는 전자부품(34)과 이미지센서(33)와의 구체적인 관계는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 FPCB(31)에 형성된 윈도우창(32)을 중심으로 하여 그 상부면에는 적층형 세라 믹 커패시터를 포함하는 전자부품(34)이 실장되며 그 하부면에는 이미지센서(33)가 부착되어 있다. 이때, 상기 전자부품(34)은 상기 이미지센서(33)가 부착되는 면의 내부, 즉 상기 윈도우창(32)과 상기 이미지센서(33) 외주면과의 사이에 위치하도록 실장하여 하우징과의 결합시 하우징 내부에 상기 전자부품(34)이 포함되도록 하는 것이 바람직하다.
카메라모듈 패키지
이하, 상술한 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합을 용이하게 하여 품질 향상을 도모할 수 있는 카메라 모듈 패키지에 대하여 설명하도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 실시예에 의한 카메라 모듈 패키지의 정면도를 나타내고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 적용되는 하부 하우징의 평면도 및 단면도, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 하부 하우징의 평면도 및 단면도를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈 패키지는, 크게 렌즈부(렌즈배럴; 10)와, 상기 렌즈부(10)가 그 상부 개방부로부터 삽입되어 장착되는 상부하우징(20), 및 상기 상부하우징(20)의 하부 개방부와 결합되며 앞서 상세히 설명한 이미지센서 모듈(30)이 안착된 하부하우징(60, 70)으로 구성된다.
렌즈부(10)는, 렌즈 홀더(lens holder)의 기능을 하며 통상적으로 폴리카보네이트(polycarbonate) 등과 같은 수지에 의해 형성되고, 상부하우징(20) 내부에 삽입되는 바닥부측에 어퍼처(aperture) 및 집광렌즈 등이 설치된다. 어퍼처는 집 광렌즈를 통과하는 빛의 통로를 규정하고, 집광렌즈는 어퍼처를 통과한 빛을 후술하는 이미지센서 소자의 수광부에 수광하도록 한다. 상기 렌즈부(10)의 상면에는 IR 코팅된 유리(IR coating glass)가 접착되어 있으며, 어퍼처나 집광렌즈 측으로 이물질이 침투하는 것을 방지하고 있다.
상부하우징(20)은, 상기 렌즈부(10)와 결합하며, 그 내부에 적외선 차단용 필터(IR CUT FILTER)를 장착할 수 있다. 또는 상술한 바와 같이, 상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면의 반대면 상에 적외선 차단용 필터가 부착될 수도 있다. 한편, 상부하우징(20)의 하단부 외주면에 홈(21)이 형성되어 있어, 후술하는 하부하우징(60, 70)의 돌기부(61, 71)와 계합 결합관계를 이룬다.
하부하우징(60, 70)은, 앞서 상술한 이미지센서 모듈(30)을 감싸는 형상으로 안착 및 결합한 상태에서 상기 상부하우징(20)에 형성된 홈(21)과 결합하게 된다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 적용되는 하부 하우징의 평면도 및 단면도, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 하부 하우징의 평면도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 하부하우징(60)은, 상기 이미지센서의 저면 일부와 접촉하는 중공형상의 기저부(BASE PLATE; 61)와, 상기 기저부(61)로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 이미지센서(33)의 측면 일부와 접촉하고, 상기 이미지센서(33)와 FPCB(31)와의 접착을 위하여 사용된 접착수단(35)의 위치와 대응하는 그 상단부의 내측면이 일부 면취된 연장부(62), 및 상기 연장부(62)로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 상부하우징(20)의 홈(21)과 결합하는 돌기 부(63)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기저부(61)는 패키지가 낙하 등에 의한 외부 충격시 패키지 내부의 이미지센서를 보호해 주는 역할을 한다.
또한, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 하부하우징(70)은 상기 완충부 역할을 하는 부분이 생략된 구성으로 이루어질 수도 있다. 즉, 상기 하부하우징(70)은 상기 이미지센서(33)의 끝단부 위치와 동일한 하단부를 갖고, 상기 이미지센서(33)의 측면과 접촉하고, 상기 접착수단(35)의 위치와 대응하는 그 상단부의 내측면이 일부 면취된 중공형상의 연장부(72), 및 상기 연장부(72)로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 상부하우징(20)의 홈(21)과 결합하는 돌기부(73)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 이미지센서 모듈을 지지하는 부위가 종래기술과 같이 FPCB 외곽부가 아닌 이미지센서 그 자체이므로 도 5에 도시된 바와 같이 광축 어긋남을 최소화시킬 수 있는 이점이 있다. 한편, 도 5는 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지에 있어서의 광축 일치를 나타내는 모식도이다.
아울러, 이미지센서 모듈의 제조시, 상기 이미지센서(33)와 상기 FPCB(31)의 배면을, 접착수단(35)을 개재한 상태에서 가압하여 부착하는데, 이 과정에서 삽입된 접착수단(35)이 상기 이미지센서(33)와 상기 FPCB(31)의 외주면으로부터 소정의 길이만큼 외부 돌출되게 된다. 이러한 돌출부를 포함하는 이미지센서 모듈(30)과 하부하우징(60, 70)을 강제로 결합하고자 할 경우에는 카메라모듈 패키지의 불량의 원인이 되고 신뢰성 문제가 발생하게 된다. 따라서, 이러한 접착수단의 돌출부인 레진(RESIN) 성분이 안착될 수 있도록 그 대응위치인 안착부의 내주면에 면취부를 형성하여, 하우징 조립시 이물질 발생을 억제할 뿐만 아니라, 카메라모듈 패키지의 불량을 방지하여 고신뢰성의 패키지를 제조할 수 있게 된다.
한편, 상기 하부하우징(60, 70)과 이미지센서 모듈(30)이 접하는 부분, 및 상기 하부하우징(60, 70)과 상부하우징(20)이 접하는 부분은, 별도의 접착수단에 의하여 서로 부착됨과 동시에 밀봉되어, 패키지 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
카메라 모듈 패키지의 제조방법
이하, 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지의 제조방법에 대하여 도 6를 참고로 하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지의 제조방법을 나타내기 위한 공정도를 나타내는데, 크게 이미지센서 모듈 제조단계와, 상기 제조된 이미지센서 모듈과 하부하우징과의 결합 및 부착단계와, 상기 하부하우징과 렌즈부를 포함하는 상부하우징과의 결합 및 부착단계로 나눌 수 있다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 이미지센서 모듈 제조단계로서, 이미지센서 웨이퍼를 절단하여 소정 크기의 단위 이미지센서(33)를 준비한다. 이때 단위 이미지센서(33)의 절단공차는 양 폭방향으로 20㎛ 이하가 되도록 절단한다. 그 후, 상기 이미지센서(33)와 실질적으로 동일한 크기의 폭을 갖는 FPCB(31)를 준비한다. 상기 FPCB(31)에는 렌즈부(10)의 집광렌즈로부터 받아들여진 빛이 통과할 수 있도록 소정 크기의 윈도우창(32)이 형성되어 있다. 그 다음, 상기 이미지센서 (33)와 상기 FPCB(31)의 배면을, 접착수단(35)을 개재한 상태에서 가압하여 부착하는데, 상기 FPCB(31)의 배면과 상기 이미지센서(33) 사이에 상기 접착수단(35)으로서 이방성도전필름(ACF), 비전도성필름(NCF) 및 비전도성패이스트(NCP)로 이루어진 그룹 중 어느 하나를 삽입한 후 압착하여 부착할 수 있다.
한편, 만약 상부하우징(20) 내부에 렌즈부(10)를 통과하는 입사광으로부터 적외선을 차단하기 위한 IR 차단용 필터가 장착되어 있지 않다면, 상기 완성된 이미지센서 모듈(30) 중 FPCB(31)의 배면의 반대면(상면)에 상기 윈도우창(32)을 덮을 정도의 크기로 형성된 IR 차단용 필터를 부착할 수도 있다. 상기 IR 차단용 필터는, 상기 렌즈부를 통과하는 입사광으로부터 가시광선만을 입사시키기 위한 것으로서, 종래기술과는 달리 하우징과의 결합을 위한 가이드로서의 역할을 수행하지 않기 때문에 하우징의 결합부와 크기가 동일할 필요는 없어 소자 배치의 자유도가 높다.
또한, 만약 상기 FPCB(31)로 경연성인쇄회로기판 또는 양면 연성인쇄회로기판을 사용한다면, 이미지센서 모듈 중 FPCB(31)의 배면의 반대면, 바람직하게는 상기 윈도우창(32)과 상기 이미지센서(33)의 외주면과의 사이 위치에 적층형 세라믹 커패시터 등과 같은 적어도 하나 이상의 전자부품(34)을 실장하는 단계가 추가될 수 있다. 일례로서, 상기 적층형 세라믹 커패시터(34)를 상기 FPCB(31)의 배면의 반대면에 부착하는 방법으로서, 상기 적층형 세라믹 커패시터(34)의 부착 부위에 솔더 크림(solder cream)을 도포한 후 경화 공정을 통해 부착하는 방법이 사용될 수 있는데, 다른 방법에 비해 제조 비용이 저렴한 솔더 크림을 이용하여 부착하는 것이 바람직하다.
다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 압착단계에 의하여 상기 이미지센서(33) 외주면의 외부로 돌출되는 접착수단 부분(35)에 대응하는 내주면 부분이 일부 면취된 하부하우징(60, 70) 내부에, 상기 이미지센서 모듈(30)을 안착하여 서로 결합하여 부착한다. 이때, 상기 이미지센서 모듈(30)이 안착된 하부하우징(60, 70)과, 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴(10)이 결합된 상부하우징(20)과의 결합은, 요철결합에 의하여 계합되는 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 하부하우징(60)의 기저부(61) 상에 또는 상기 하부하우징(70)의 연장부(72) 내측면상에 별도의 접착수단(80)을 도포 및 부착하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그 다음, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 하부하우징(60, 70) 상에 별도의 접착수단(90)을 충분히 도포하여 상기 하부하우징(60, 70)과 이미지센서 모듈(30) 사이에 상기 접착수단(90)이 충분히 스며들도록 하여 밀봉하고, 도 6d에 도시된 바와 같이 상기 접착수단이 도포된 하부하우징(60, 70)의 돌기부(61, 71)와 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴(10)이 결합된 상부하우징(20)의 홈(21)을 서로 결합 및 부착하여 카메라 모듈 패키지를 완성(도 6e 참조)하게 된다.
이와 같이, 상기 이미지센서 모듈(30)과 상부 및 하부하우징(20, 60, 70)과의 결합을 상기 이미지센서(33)의 외주면을 간접적인 가이드로 하여 수행하는 결과, 렌즈부를 통과하는 광축이 이미지센서의 픽셀 센터로부터 소정간격 이격되는 광축 틀어짐과 틸팅 및 로테이션 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 이미지센서 (33)의 외주면을 가이드로 하여 하우징을 결합하기 때문에 이미지센서 사이즈보다 최대 300㎛ 정도만이 큰 카메라 모듈 폭을 구현할 수 있다. 나아가, IR 필터 부착공정이 필수적인 구성은 아니게 되어, 그만큼 제조공정수를 단축할 수 있어 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.
한편, 이미지센서 모듈(30)과 상부 및 하부하우징(20, 60, 70)을 조립할 때에, 미리 상부하우징(20)의 상부 개구부로부터 어퍼처, 집광렌즈 등이 조립되는 렌즈부(10)가 장착되어 있어도 좋고, 이미지센서 모듈(30)과 상부 및 하부하우징(20, 60, 70)을 조립한 뒤에 렌즈부(10)를 장착하여도 상관없다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 카메라 모듈 패키지 및 그 제조방법에 의하면, 광축 틀어짐 현상을 방지하여 고해상도 및 해상도 관련 불량률을 감소시킬 수 있으며 모듈 자체의 사이즈를 감소시켜 소형화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 이미지센서 모듈과 하우징과의 결합을 용이하게 하여 품질 향상을 도모할 수 있는 효과를 창출하게 된다.

Claims (17)

  1. 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴;
    상기 렌즈배럴을 통과한 광을 이미지로 변환하기 위한 이미지센서와, 상기 이미지센서와 접착수단에 의하여 플립칩 본딩되며 실질적으로 상기 이미지센서와 동일한 크기로 형성된 FPCB로 이루어진 이미지센서 모듈;
    상기 렌즈배럴과 결합하며, 그 하단부 외주면에 홈이 형성된 상부하우징; 및
    상기 이미지센서 모듈을 안착한 상태에서 상기 상부하우징에 형성된 홈과 결합하고, 상기 이미지센서 모듈의 접착수단 위치와 대응하는 부분이 일부 면취된 하부하우징;
    을 포함하는 카메라모듈 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPCB는, 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)인 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면의 반대면 상에 적어도 하나 이상 실장된 전자부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착수단은, 이방성도전필름(ACF), 비전도성필름(NCF) 및 비전도성패이스트(NCP)로 이루어진 그룹 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부하우징은 그 내부에 적외선 차단용 필터(IR CUT FILTER)를 장착한 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면의 반대면 상에 적외선 차단용 필터가 부착된 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부하우징은,
    상기 이미지센서의 저면 일부와 접촉하는 중공형상의 기저부(BASE PLATE);
    상기 기저부로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 이미지센서의 측면 일부와 접촉하고, 상기 접착수단의 위치와 대응하는 그 상단부의 내측면이 일부 면취된 연장부; 및
    상기 연장부로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 상부하우징의 홈과 결합하는 돌기부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부하우징은,
    상기 이미지센서의 끝단부 위치와 동일한 하단부를 갖고, 상기 이미지센서의 측면과 접촉하고, 상기 접착수단의 위치와 대응하는 그 상단부의 내측면이 일부 면취된 중공형상의 기저부; 및
    상기 기저부로부터 상방향으로 연장 형성되어 상기 상부하우징의 홈과 결합하는 돌기부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 하부하우징과 이미지센서가 접하는 부분, 및 상기 하부하우징과 상부하우징이 접하는 부분은, 별도의 접착수단에 의하여 서로 부착됨과 동시에 밀봉되는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지.
  10. 이미지센서와, 상기 이미지센서와 실질적으로 동일한 크기의 FPCB를 접착수단을 통하여 압착하여 이미지센서 모듈을 제공하는 단계;
    상기 압착단계에 의하여 상기 이미지센서 외주면의 외부로 돌출되는 접착수단 부분에 대응하는 내주면 부분이 일부 면취된 하부하우징 내부에, 상기 이미지센서 모듈을 안착하여 서로 결합하여 부착하는 단계; 및
    상기 이미지센서 모듈이 안착된 하부하우징과, 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴이 결합된 상부하우징을 서로 결합하여 부착하는 단계;
    를 포함하는 카메라모듈 패키지 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지센서와 상기 FPCB를 서로 가압 및 부착하는 단계는, 상기 FPCB와 이미지센서 사이에 상기 접착수단으로서 이방성도전성필름(ACF), 비전도성필름(NCF) 및 비전도성패이스트(NCP)로 이루어진 그룹 중 어느 하나를 삽입한 후 압착 하여 부착하는 방법인 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 FPCB로서, 경연성인쇄회로기판(RFPCB) 또는 양면 연성인쇄회로기판(TWO LAYERED FPCB)을 사용하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지센서 모듈 제공단계는, 상기 이미지센서가 부착된 FPCB 면의 반대면 상에 적어도 하나 이상의 전자부품을 실장하되, 상기 전자부품은 상기 FPCB에 형성된 윈도우창과 상기 이미지센서의 외주면과의 사이에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 상부하우징과 하부하우징을 결합하기 전에, 상기 이미지센서가 부착되는 FPCB 면의 반대면 상에 적외선 차단용 필터를 부착하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지센서 모듈 제공단계는, 상기 상부하우징 내부에 적외선 차단용 필터를 장착하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지 제조방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지센서 모듈이 안착된 하부하우징과, 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴이 결합된 상부하우징과의 결합은, 요철결합에 의하여 계합되는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지 제조방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지센서 모듈이 안착된 하부하우징과 상기 복수의 렌즈가 장착된 렌즈배럴이 결합된 상부하우징과의 부착은, 상기 하부하우징 상에 별도의 접착수단을 도포한 후 상기 하부하우징과 이미지센서 모듈 사이에 상기 접착수단이 충분히 스며들도록 하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 패키지 제조방법.
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