KR101188046B1

KR101188046B1 - 카메라 모듈 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR101188046B1
Application number: KR1020110049034A
Authority: KR
Inventors: 서동현
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2012-10-08
Also published as: CN102547082A; US20120170923A1; DE102011018885A1; US8559806B2; KR20120076285A

Abstract

본 발명은 카메라 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 광축을 따라 적층된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 유닛, 상기 렌즈 유닛의 물체측에 배치되며 상기 렌즈 유닛의 초점을 자동 조정하는 오토 포커싱 유닛, 상기 렌즈 유닛을 통해 입사되는 광을 수광하는 이미지 센서 유닛, 및 상기 오토 포커싱 유닛의 전기적 연결을 위하여 상기 렌즈 유닛에 두께 방향으로 관통 형성된 적어도 하나의 비아를 포함할 수 있다.

Description

카메라 모듈 및 이의 제조 방법 {Camera module and method for manufacturing the same}

본 발명은 카메라 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 모듈의 오토 포커싱 유닛의 전기적 연결 구조를 개선하여 카메라 모듈의 소형화 및 생산성 향상이 가능한 카메라 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어 휴대가 용이하면서 음성정보 및 데이터의 송수신 기능이 강화된 각종 모바일 기기의 기술이 급속도로 발전?보급되고 있으며, 특히 디지털 카메라 기술기반의 카메라 모듈을 휴대용 무선 통신 단말기에 병합하여 피사체의 동화상, 정지화상을 찍어 보관하고, 상대방에게 전송하는 카메라기능이 병합된 카메라 모듈 장착 단말기가 상용화되고 있다.

소형 휴대 단말기용 카메라 모듈 등의 광학기구는 최근의 기술 개발과 더불어 700만 화소 이상의 고화소 중심으로 변화됨과 동시에 오토 포커싱(Autofocusing), 광학 줌(Optical zoom) 등과 같은 다양한 부가 기능이 구현 가능한 구조로 변화되고 있다.

특히, 오토 포커싱을 구현하기 위한 렌즈 이송 수단으로는 액추에이터가 주로 사용되고 있으며, 대표적인 액추에이터의 종류로는 VCA(Voice Coiled Actuator)와 압전 액추에이터(Piezoelectric Actuator)가 있다.

그러나 이와 같은 액추에이터는 렌즈 또는 렌즈 배럴을 이송하기 위하여 렌즈 또는 렌즈 배럴의 외측에 마련되는 것이 일반적이며, 또한 액추에이터의 전기적 연결을 위하여 별도의 도체 패턴을 필요로 하므로, 카메라 모듈의 전체적인 크기가 커진다는 문제가 있다.

따라서, 휴대용 단말기와 같은 제한된 공간 내에 카메라 모듈의 장착 시, 단말기 본체내의 카메라 모듈 장착 공간의 부족에 따른 조립성의 어려움이 도출되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전체적인 크기의 증가를 최소화하면서 오토 포커싱 기능을 구현할 수 있는 카메라 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 광축을 따라 적층된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 유닛, 상기 렌즈 유닛의 물체측에 배치되며 상기 렌즈 유닛의 초점을 자동 조정하는 오토 포커싱 유닛, 상기 렌즈 유닛을 통해 입사되는 광을 수광하는 이미지 센서 유닛, 및 상기 오토 포커싱 유닛의 전기적 연결을 위하여 상기 렌즈 유닛에 두께 방향으로 관통 형성된 적어도 하나의 비아를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 적어도 하나의 비아는 상기 렌즈 유닛을 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 관통홀에 도전성 물질을 충진하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 적어도 하나의 비아는 상기 이미지 센서 유닛의 웨이퍼에 형성된 제1의 전극 패드와 상기 오토 포커싱 웨이퍼에 형성된 제2의 전극패드를 전기적으로 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 이미지 센서 유닛은 상기 렌즈 유닛을 통과한 광이 결상되는 이미지 결상 영역을 덮는 커버 글래스를 포함할 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 비아는 상기 커버 글래스를 두께 방향으로 관통하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 적어도 하나의 비아는 상기 렌즈 유닛의 모서리에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 적어도 하나의 렌즈 각각은 렌즈 기능부와 상기 렌즈 기능부의 외곽을 이루는 플랜지부를 구비할 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 비아는 상기 플랜지부에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 오토 포커싱 유닛은 액체 렌즈를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 오토 포커싱 유닛은 인가되는 힘에 의해 형태가 탄력적으로 변화하는 실리콘 폴리머(silicone polymer) 렌즈를 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법은 다수의 렌즈가 배열되어 있는 렌즈 웨이퍼를 광축을 따라 하나 이상 적층하는 단계, 상기 적층된 렌즈 웨이퍼의 물체측에 상기 렌즈의 초점을 자동 조정하는 오토 포커싱 웨이퍼를 적층하는 단계, 상기 오토 포커싱 웨이퍼를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 적층된 렌즈 웨이퍼를 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 비아를 형성하는 단계, 상기 적층된 렌즈 웨이퍼의 상(像)측에 상기 렌즈로부터 입사되는 광을 수광하는 이미지 센서 웨이퍼를 적층하는 단계, 및 상기 적층된 렌즈 웨이퍼, 오토 포커싱 웨이퍼, 및 이미지 센서 웨이퍼를 개별 모듈별로 절단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 비아를 형성하는 단계는 상기 적층된 렌즈 웨이퍼를 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 관통홀을 형성하는 단계 및 상기 관통홀에 도전성 물질을 충진하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 비아를 형성하는 단계는 상기 이미지 센서 웨이퍼에 형성된 제1의 전극패드와 상기 오토 포커싱 웨이퍼에 형성된 제2의 전극패드를 전기적으로 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 비아를 형성하는 단계는 상기 이미지 센서 웨이퍼의 이미지 결상 영역을 덮는 커버 글래스 웨이퍼를 두께 방향으로 관통하도록 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 비아를 형성하는 단계는 상기 비아를 상기 렌즈 웨이퍼의 단위 렌즈의 모서리 부분에 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 카메라 모듈 및 이의 제조방법에 의하면, 전체적인 크기의 증가를 최소화하면서 오토 포커싱 기능을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 렌즈 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 오토 포커싱 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서 렌즈 웨이퍼를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서 커버 글래스 웨이퍼를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서 이미지 센서 웨이퍼를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서 오토 포커싱 웨이퍼를 나타내는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 형태에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 형태를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시 형태의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 렌즈 유닛을 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서 유닛을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 오토 포커싱 유닛을 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 유닛(20), 렌즈 유닛으로부터 입사되는 광을 수광하는 이미지 센서 유닛(30), 렌즈 유닛의 초점을 조정하는 오토 포커싱 유닛(40), 및 렌즈 유닛(20), 이미지 센서 유닛(30) 및 오토 포커싱 유닛(40)을 수용하는 하우징(10)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 렌즈 유닛(20)은 물체측에서부터 상측으로 순차로 형성된 제1 렌즈(21), 제2 렌즈(22), 및 제3 렌즈(23)를 포함한다. 제1 내지 제3 렌즈(12~23)는 광축을 따라 순차로 적층되어 있다. 본 실시예에서는 렌즈 유닛(20)이 3 개의 렌즈를 포함하는 것을 설명하고 도시하지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며 3 개 이하 또는 3 개 이상의 렌즈를 포함할 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는 렌즈 유닛(20)이 다수의 렌즈가 적층된 구조로 도시하고 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 다수의 렌즈가 렌즈 배럴에 삽입되어 조립된 구조일 수도 있으며, 렌즈 어셈블리의 구조는 설계 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

렌즈는 투명한 재질을 구면 또는 비구면으로 만들어 물체로부터 입사되는 광을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하는 것이다. 렌즈에는 플라스틱 렌즈와 글래스 렌즈가 있는데, 플라스틱 렌즈는 수지를 몰드에 넣어 가압 및 경화하여 웨이퍼 스케일로 제작한 후 개별화하는 것으로 제조 비용이 저렴하고 대량 생산이 가능하며, 글래스 렌즈는 고해상도의 구현에는 유리하나 유리를 절삭 및 연마하여 제조되기 때문에 공정이 복잡하고 단가가 높으며 구형 또는 평면 이외의 렌즈 구현이 어렵다는 단점이 있다.

본 실시예에서는 웨이퍼 스케일로 제작되는 플라스틱 렌즈를 사용하고 있으며, 제1 내지 제3 렌즈(21, 22, 23)는 중앙에 렌즈 기능부(21a만 표시)가 구면 또는 비구면으로 형성되어 있으며, 렌즈 기능부(21a)의 주변을 이루는 플랜지부(21b만 표시)가 형성되어 있다.

렌즈 기능부(21a)는 물체측으로 볼록 또는 오목한 형태의 메니스커스 형상, 상측으로 볼록 또는 오목한 형태의 메니스커스 형상, 또는 중심부에서는 상측으로 오목한 형태의 메니스커스 형상을 갖다가 플랜지부로 갈수록 상측으로 볼록한 형태의 메니스커스 형상을 갖는 등 다양한 형태의 형상을 가질 수 있다. 또한, 플랜지부(21b)는 인접하는 렌즈의 적층시 렌즈 기능부를 이격시키는 스페이서로서의 역할도 할 수 있다.

본 실시예에서, 제1 내지 제3 렌즈(21~23)는 사각 형상으로 형성되어 있으며, 각 렌즈의 모서리에 비아(50)를 형성하기 위한 제1의 관통홀(24)이 형성된다. 즉, 제1의 관통홀(24)은 렌즈 유닛(20)의 플랜지부(21b)를 두께 방향으로 천공하여 형성되며, 제1의 관통홀(24)에 도전성 페이스트를 충진하여 비아(50)를 형성할 수 있다.

도 3을 참조하면, 이미지 센서 유닛(30)은 렌즈 유닛(20)을 통과한 광이 결상되는 이미지 결상 영역을 구비하는 이미지 센서 칩(32)을 포함하는 칩 스케일 패키지(chip scale package, CSP)일 수 있다.

칩 스케일 패키지(또는 칩 사이즈 패키지)는 근간에 개발되어 제안되고 있는 새로운 패키지 유형으로서, 전형적인 플라스틱 패키지에 비하여 많은 장점들을 가지고 있다. 칩 스케일 패키지의 가장 큰 장점은 바로 패키지의 크기이다. JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council), EIAJ(Electronic Industry Association of Japan)와 같은 국제 반도체 협회의 정의에 따르면, 칩 스케일 패키지는 일반적으로 칩 크기의 1.2배 이내의 크기의 패키지에 대한 분류명이다. 칩 스케일 패키지는 디지털 캠코더, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, 메모리 카드 등과 같이 소형화, 이동성이 요구되는 제품들에 주로 사용되며, DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), 마이크로 컨트롤러(micro controller) 등과 같은 반도체 소자들이 칩 스케일 패키지 안에 실장된다. 또한, DRAM(dynamic random access memory), 플래쉬 메모리(flash memory) 등과 같은 메모리 소자를 실장한 칩 스케일 패키지의 사용도 확대되고 있다.

이미지 센서 칩(32)은 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 소자이다. 동작 및 제작방법에 따라 CCD센서 칩과 CMOS센서 칩으로 분류할 수 있다. CCD(Charge Coupled Device) 센서 칩은 아날로그 회로에 기반을 두고 있으며, 렌즈 유닛(20)으로 들어온 광이 여러 셀에 뿌려져 각 셀이 그 광에 대한 전하를 저장하고 이 전하의 크기로 명암 정도를 판단한 후, 변환장치로 보내 색상을 표현하는 방식이다. 선명한 화질 표현이 가능하나 데이터 저장용량 및 전력소비량 커, 고화질을 요하는 디지털 카메라 쪽에서 많이 사용한다. CMOS(Complementary Metal Oxide Semi-conductor)센서 칩은 반도체에 아날로그 신호와 디지털 신호처리 회로를 한 곳에 집적시킨 것이다. CCD센서 칩에 대비하여 전력소비가 1/10 정도에 불과하며, 전체적으로 필요한 부분이 한 개의 칩으로 구성되어 있어 보다 소형 제품 제작 가능. 최근 기술수준의 향상으로 이러한 장점 외에 고화질까지 갖춰 디지털 카메라, 카메라폰, PMP(Personal Media Player) 등 여러 분야로 사용처가 많아지고 있다.

이미지 센서 칩(32)은 상면에 이미지 센서가 구비된 웨이퍼를 포함하며, 이미지 센서 칩(32)의 하면에는 카메라가 실장되는 메인 기판(미도시)의 단자와 접속될 수 있도록 접속 부재(33)가 형성된다.

접속 부재(33)는 도전성 페이스트(conductive paste)로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 솔더 페이스트(solder paste) 또는 은 에폭시(Ag-epoxy) 수지일 수 있다. 또한 접속 부재(33)는 솔더볼(solder ball)의 형태일 수 있다.

이미지 센서 유닛(30)의 웨이퍼 상면에는 오토 포커싱 유닛(40)의 전기적 연결을 위하여 제1의 전극패드(35)가 형성되고, 제1의 전극패드(35)는 비아(50)의 형성 위치에 대응하는 위치에 형성된다.

이미지 센서 칩(32)의 상면에는 커버 글래스(31)가 형성될 수 있으며, 커버 글래스(31)는 일면에 IR 코팅이 되어 적외선 차단 필터로서 기능할 수 있다.

적외선 차단 필터는 렌즈를 거쳐 이미지 센서로 광 신호가 입력되기 전에 적외선 영역의 광 신호를 제거하여 가시광선 영역의 광 신호만을 받아들이게 함으로써, 실제와 가까운 색상의 화상을 획득할 수 있게 한다.

커버 글래스(31)는 이미지 센서 칩(32)의 렌즈 유닛(20)을 통과한 광이 결상되는 이미지 결상 영역을 보호한다. 예를 들어, 이미지 결상 영역으로 이물이 침입하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서, 커버 글래스(31)의 모서리 부분에 렌즈 유닛(20)에 형성된 제1의 관통홀(24)과 연통하는 제2의 관통홀(34)이 형성될 수 있다. 이들 제1 및 제2의 관통홀(24, 34)에 도전성 페이스트를 충진하여 비아(50)를 형성한다.

도 4를 참조하면, 오토 포커싱 유닛(40)은 렌즈 유닛(20)의 물체측에 배치되며 렌즈 유닛(20)의 초점을 자동으로 조정한다. 본 실시예에서, 오토 포커싱 유닛(40)은 VCA나 압전 액추에이터를 사용하지 않는 액티브 렌즈(Active Lens)를 사용하여 물체 거리에 따라 초점을 조정할 수 있다.

오토 포커싱 유닛(40)은 액체 렌즈(Liquid Lens)를 사용할 수 있으며, 액체 렌즈는 렌즈에 걸리는 전압에 따라, 극성 유체(도전성 액체)와 비극성 유체(절연성 액체)의 매질 경계 면에서 극성 유체가 강한 정전기의 끌림 현상으로 인하여 곡률이 변화하고, 이러한 곡률 변화는 렌즈의 굴절능을 변화시켜, 물체 거리 변화에 따른 자동 초점 조정을 수행하는 것이다.

또한, 오토 포커싱 유닛(40)은 인가되는 힘에 의해 형태가 탄력적으로 변화하는 물질로 이루어진 렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들어, 오토 포커싱 유닛(40)은 압전막에 실리콘 폴리머(silicone polymer) 렌즈가 부착된 구조를 가질 수 있다. 압전막에 전압이 인가되면, 압전막이 상하 굴곡 변형되고, 이에 의해 상기 실리콘 폴리머 렌즈의 두께가 변하여 렌즈의 초점거리를 조정할 수 있다.

또한, 오토 포커싱 유닛(40)은 물체 거리 변화에 따른 렌즈의 초점 이동을 위해, 굴절능을 변화시키기 위한 렌즈와, 이러한 굴절능 변화에 따른 수차 열화를 방지하기 위해, 위상을 제어하기 위한 렌즈로 액티브 렌즈를 구성할 수도 있다. 오토 포커싱 유닛(40)과 관련하여, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 요구되는 설계 조건에 의해 다양한 종류의 렌즈를 사용할 수 있음은 물론이다.

오토 포커싱 유닛(40)의 하면에는 이미지 센서 유닛(30)의 웨이퍼와 전기적 연결을 위하여 제2의 전극패드(45)가 형성된다. 제2의 전극패드(45)는 오토 포커싱 유닛(40)의 하면 모서리 부분에 형성될 수 있으며, 비아(50)의 형성 위치에 대응하는 위치에 형성된다.

따라서 오토 포커싱 유닛(40)은 제2의 전극패드(45)가 비아(50)를 통하여 이미지 센서 유닛(30)의 웨이퍼에 형성된 제1의 전극패드(35)와 전기적으로 접속함으로써 전기적 연결을 할 수 있다. 이미지 센서 유닛(30)의 웨이퍼에는 다양한 형태의 배선 패턴이 형성되어 있다.

비아(50)는 렌즈 유닛(20)과 커버 글래스(31)에 관통 형성되는 제1 및 제2의 관통홀(24, 34)에 도전성 페이스트를 충진하여 형성된다. 비아(50)의 형성은 제1 및 제2의 관통홀(24, 34)을 제외한 영역에 마스크를 형성한 후 스퀴즈로 도전성 페이스트를 인쇄하는 스크린 인쇄법에 의할 수 있다. 본 발명은 이에 한하지 않으며, 제1 및 제2의 관통홀(24, 34) 내에 도전성 물질을 충분히 충진할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않고, 가압 인쇄, 수쇄 (手刷) 인쇄, 진공 흡인 등의 방법을 사용할 수도 있다.

비아(50)를 형성하는 도전성 물질로는 Ag, Cu, Au, Ni, Pt, Pd, Ti, 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있다.

본 실시예에서 비아(50)가 커버 글래스(31)까지 형성되는 것을 도시하고 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 커버 글래스(31)가 구성되지 않는 경우에는 렌즈 유닛(20)에만 형성될 수도 있다.

본 실시예에서, 비아(50)의 위치 정밀도를 확보하기 위하여, 렌즈 유닛(20), 이미지 센서 유닛(30), 및 오토 포커싱 유닛(40)의 수평 단면적은 실질적으로 동일하게 형성할 수 있다.

하우징(10)은 내부 공간을 가지며 상?하부가 개구된 구조를 갖는다. 구체적으로는 렌즈 유닛(20), 이미지 센서 유닛(30), 및 오토 포커싱 유닛(40)을 수용하는 수용부(12) 및 오토 포커싱 유닛(40)의 일부를 덮도록 수용부(12)에서 절곡 형성되는 캐핑부(11)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 따르면, 오토 포커싱 유닛(40)의 전기적 연결을 위한 구성을 별도의 부재를 이용하여 카메라 모듈의 외측에 구비하는 것이 아니라, 렌즈 유닛 또는 렌즈 유닛과 커버 글래스에 구성함으로써 카메라 모듈의 전체적인 사이즈의 증가를 초래하지 않으며, 따라서 카메라 모듈의 초소형화가 가능해진다.

이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법을 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 있어서 렌즈 웨이퍼를 나타내는 도면이고, 도 6은 커버 글래스 웨이퍼를 나타내는 도면이며, 도 7은 이미지 센서 웨이퍼를 나타내는 도면이고, 도 8은 오토 포커싱 웨이퍼를 나타내는 도면이다.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 구성요소인 렌즈 유닛, 이미지 센서 유닛 및 오토 포커싱 유닛을 웨이퍼 스케일로 제작하여 유닛 별로 절단하고 적층하여 형성한다.

이때, 오토 포커싱 유닛을 전기적으로 연결하기 위한 비아 또한 웨이퍼 스케일로 제작될 수 있기 때문에 생산성이 향상되는 이점이 있다.

먼저, 도 5를 참조하면, 각각 다수의 렌즈가 배열되어 있는 제1 내지 제3 렌즈 웨이퍼(210~230)를 광축을 따라 적층한다. 본 실시예에서 렌즈 웨이퍼를 3장 적층하여 구성하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 3장 이상 또는 이하의 렌즈 웨이퍼를 적층할 수도 있다.

이렇게 적층된 렌즈 웨이퍼(200)에 렌즈 웨이퍼(200)를 두께 방향으로 관통하는 제1의 관통홀(240)을 형성한다. 관통홀의 형성은 마이크로 드릴을 사용하는 방법, 펀치를 사용하는 방법, 레이저 어블레이션에 의한 방법 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서 관통홀의 형성 방법은 이에 한하지 않으며, 각 렌즈 웨이퍼 형성을 위한 금형에 관통홀의 형상에 대응하는 돌기부를 형성하여 플라스틱 수지에 의한 렌즈 웨이퍼 형성과 동시에 형성할 수도 있다.

제1의 관통홀(240)은 각각의 렌즈 유닛을 구획하는 경계부에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 렌즈 웨이퍼의 단위 렌즈의 모서리 부분에 형성된다. 이로써, 한번에 4 개의 렌즈 유닛에 관통홀을 형성할 수 있으므로 생산성이 향상될 수 있다.

제1의 관통홀(240)에 도전성 물질을 충진하여 비아를 형성한다. 도전성 물질로는 Ag, Cu, Au, Ni, Pt, Pd, Ti, 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있으며, 비아의 형성은 스크린 인쇄법을 사용할 수 있다. 본 발명은 이에 한하지 않으며, 비아의 형성을 위한 공지의 방법이 사용될 수 있음은 물론이다.

도 6을 참조하면, 커버 글래스 웨이퍼(310)에 제2의 관통홀(340)을 형성한다. 커버 글래스 웨이퍼(310)는 이미지 센서의 이미지 결상 영역을 보호하도록 이미지 센서 웨이퍼(320)의 상부에 적층되는 것이다.

본 발명은 커버 글래스 웨이퍼(310)를 반드시 필요로 하지는 않으며, 커버 글래스 웨이퍼(310)를 구성하지 않을 경우에는 제1의 관통홀(240)에만 충진된 도전성 물질에 의하여 비아를 형성할 수 있다.

제2의 관통홀(340)은 단위 모듈별 커버 글래스를 구획하는 경계부에 형성되며, 따라서 한번에 4 개의 커버 글래스에 관통홀을 형성할 수 있다.

제2의 관통홀(340)에 도전성 물질을 충진하여 비아를 형성할 수 있다. 비아는 렌즈 웨이퍼(200)에 형성된 제1의 관통홀(240)에 형성하고, 커버 글래스 웨이퍼(310)에 형성된 제2의 관통홀(340)에 형성한 후, 이들 웨이퍼를 적층하여 비아가 형성된 부분을 연결함으로써 형성할 수 있으며, 또는 제1의 관통홀(240)이 형성된 렌즈 웨이퍼(200)와 제2의 관통홀(340)이 형성된 커버 글래스 웨이퍼(310)를 적층한 후, 이들 관통홀(240, 340)에 동시에 도전성 물질을 충진하여 한번에 비아를 형성할 수도 있다.

제1 및 제2의 관통홀(240, 340)은 각각 형성되어 적층에 의해 서로 연통될 수 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 렌즈 웨이퍼(200)와 커버 글래스 웨이퍼(310)를 적층한 후, 제1 및 제2의 관통홀(240, 340)을 한 번의 천공에 의해 동시에 형성할 수도 있다. 이 경우, 비아 또한 제1 및 제2의 관통홀(240)에 동시에 형성할 수 있다.

도 7을 참조하면, 이미지 센서 웨이퍼(320)의 하면에 카메라 모듈이 실장되는 메인 기판(미도시)의 단자와 접속될 수 있도록 접속 부재(330)를 형성하고, 상면에 오토 포커싱 유닛을 이미지 센서의 회로 기판에 전기적으로 연결하기 위한 제1의 전극패드(350)가 형성된다.

접속 부재(330)는 도전성 페이스트(conductive paste)로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 솔더 페이스트(solder paste) 또는 은 에폭시(Ag-epoxy) 수지일 수 있다. 또한 접속 부재(330)는 솔더볼(solder ball)의 형태일 수 있다.

제1의 전극패드(350)는 제1 및 제2의 관통홀(240, 340)에 대응하는 위치에 형성될 수 있으며, 각 이미지 센서 유닛을 구획하는 경계부, 예를 들어 각 이미지 센서 유닛의 모서리 부분에 하나의 전극 패드로 형성된 후 다이싱 라인(DL)을 통한 절단에 의해 분리될 수 있다.

도 8을 참조하면, 오토 포커싱 웨이퍼(400)에 제2의 전극패드(450)를 형성한다. 제2의 전극패드(450)는 제1 및 제2의 관통홀(240, 340)에 대응하는 위치에 형성될 수 있으며, 오토 포커싱 웨이퍼(400)의 각 오토 포커싱 유닛을 구획하는 경계부, 예를 들어 각 오토 포커싱 유닛의 모서리 부분에 하나의 전극 패드로 형성된 후 다이싱 라인(DL)을 통한 절단에 의해 분리될 수 있다.

이렇게 제조된 각 웨이퍼를 적층한 후, 개별 모듈별로 다이싱 라인(DL)을 따라 절단하여 하우징에 삽입하면 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈이 완성된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 제조방법에 따르면, 카메라 모듈을 구성하는 각 유닛뿐만 아니라, 오토 포커싱 유닛을 전기적으로 연결하기 위한 구성 또한 웨이퍼 스케일로 제작할 수 있으므로, 생산성이 향상될 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 본 발명에서 비아의 형성 방법이나 카메라 모듈의 제조방법의 순서는 예시적인 것으로서, 다양한 방식으로 비아를 형성할 수 있으며, 카메라 모듈의 제조방법의 각 단계들은 요구되는 상황에 따라 다양한 순서로 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 하우징 11: 캐핑부
12: 수용부 20: 렌즈 유닛
21: 제1 렌즈 22: 제2 렌즈
23: 제3 렌즈 30: 이미지 센서 유닛
31: 커버 글래스 32: 이미지 센서 칩
33: 접속 부재 40: 오토 포커싱 유닛
50: 비아

Claims

광축을 따라 적층된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 유닛;
상기 렌즈 유닛의 물체측에 배치되며 상기 렌즈 유닛의 초점을 자동 조정하는 오토 포커싱 유닛;
상기 렌즈 유닛을 통해 입사되는 광을 수광하는 이미지 센서 유닛; 및
상기 오토 포커싱 유닛의 전기적 연결을 위하여 상기 렌즈 유닛에 두께 방향으로 관통 형성된 적어도 하나의 비아를 포함하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아는 상기 렌즈 유닛을 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 관통홀에 도전성 물질을 충진하여 형성되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아는 상기 이미지 센서 유닛의 웨이퍼에 형성된 제1의 전극 패드와 상기 오토 포커싱 유닛에 형성된 제2의 전극 패드를 연결하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 이미지 센서 유닛은 상기 렌즈 유닛을 통과한 광이 결상되는 이미지 결상 영역을 덮는 커버 글래스를 포함하는 카메라 모듈.
제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아는 상기 커버 글래스를 두께 방향으로 관통하여 형성되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아는 상기 렌즈 유닛의 모서리에 형성되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 렌즈 각각은 렌즈 기능부와 상기 렌즈 기능부의 외곽을 이루는 플랜지부를 구비하는 카메라 모듈.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아는 상기 플랜지부에 형성되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 오토 포커싱 유닛은 액체 렌즈를 사용하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 오토 포커싱 유닛은 인가되는 힘에 의해 형태가 탄력적으로 변화하는 실리콘 폴리머(silicone polymer) 렌즈를 사용하는 카메라 모듈.
다수의 렌즈가 배열되어 있는 렌즈 웨이퍼를 광축을 따라 하나 이상 적층하는 단계;
상기 적층된 렌즈 웨이퍼의 물체측에 상기 렌즈의 초점을 자동 조정하는 오토 포커싱 웨이퍼를 적층하는 단계;
상기 오토 포커싱 웨이퍼를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 적층된 렌즈 웨이퍼를 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 비아를 형성하는 단계;
상기 적층된 렌즈 웨이퍼의 상(像)측에 상기 렌즈로부터 입사되는 광을 수광하는 이미지 센서 웨이퍼를 적층하는 단계; 및
상기 적층된 렌즈 웨이퍼, 오토 포커싱 웨이퍼, 및 이미지 센서 웨이퍼를 개별 모듈별로 절단하는 단계;를 포함하는 카메라 모듈의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 비아를 형성하는 단계는 상기 적층된 렌즈 웨이퍼를 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 관통홀을 형성하는 단계 및 상기 관통홀에 도전성 물질을 충진하는 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 비아를 형성하는 단계는 상기 이미지 센서 웨이퍼에 형성된 제1의 전극패드와 상기 오토 포커싱 웨이퍼에 형성된 제2의 전극패드를 전기적으로 연결하는 카메라 모듈의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 비아를 형성하는 단계는 상기 이미지 센서 웨이퍼의 이미지 결상 영역을 덮는 커버 글래스 웨이퍼를 두께 방향으로 관통하도록 형성하는 카메라 모듈의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 비아를 형성하는 단계는 상기 비아를 상기 렌즈 웨이퍼의 단위 렌즈의 모서리 부분에 형성하는 카메라 모듈의 제조방법.