KR101259189B1 - 렌즈 일체형 센서 패키지 장치 및 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈 일체형 센서 패키지 장치 및 제작방법에 관한 것으로 다수개의 평면 유리 원판이 가공되어 웨이퍼 형태로 구성되는 렌즈모듈를 포함하고, 상기 렌즈모듈의 하측 테두리 부분에 설치되며, 에어 갭을 형성시키는 스페이서를 포함한다. 그리고, 상기 스페이서를 포함한 상기 렌즈모듈과 접착되는 이미지 센서와 상기 이미지 센서의 하측에 부착되며, 상기 이미지 센서와 전기적으로 결합되는 회로기판으로 구성되는 센서모듈을 포함하며, 상기 스페이서를 포함한 상기 렌즈모듈과 상기 센서모듈을 기구적으로 결합시키며, 금속재료로 형성되는 커버를 포함한다. 본 발명에 의하면, 렌즈는 유리를 재료로 제작되고 기구 부품이 모두 제거됨으로써 구조가 단순화되어 상기 장치의 소형화에 유리하며, 모든 부품이 접착에 의해 단단히 결합되기 때문에 진동 및 충격에 대한 안정성이 증대된다. 또한, 리플로우 공정을 이용하여 메인보드에 곧바로 조립하는 경우에 상기 장치는 충분한 내열특성을 가짐으로 온도변화에 대한 안정성이 증대된다.

렌즈모듈, 센서모듈, 스페이서, 에어 갭

Description

렌즈 일체형 센서 패키지 장치 및 제작방법{Sensor package device include a lens and its produce method}

도 1 은 종래의 카메라 모듈을 나타낸 사시도.

도 2a 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈모듈의 단면도.

도 2b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈의 하단부의 평면도.

도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법을 나타낸 순서도.

도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 일체형 센서 패키지 장치의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 렌즈모듈 210 : 제 1 렌즈

220 : 제 2 렌즈 230 : 제 3 렌즈

240 : 스페이서 250 : 구경

260 : 무반사 코팅 270 : 적외선 분광 코팅

300 : 센서모듈 310 : 회로기판

320 : 이미지 센서 330 : 배선

340 : 커버 400 : 에어 갭

410 : 보강접착 420 : 유효 수광면

본 발명은 구조를 단순화하여 부품의 양을 줄여서 재료비 및 조립비용을 절감하는 동시에 성능 향상을 함께 이루고, 리플로우와 같은 고온 조립 공정에서도 안정적인 구조를 갖는 렌즈 일체형 센서 패키지 장치 및 제작방법에 관한 것이다.

휴대용 전자기기의 소형화가 발전함에 따라 카메라 기능 및 동영상 촬영 기능의 요구가 급증하고 있고, 그에 따라 CIF, VGA를 거쳐 Mega Pixel의 고용량, 고해상도 화질을 가진 전자기기에 대한 요구가 절실히 요구되고 있다.

휴대용 전자기기의 특성상 소형화가 가능하면서도 그 기능을 충실히 만족시키기 위해서는 비구면을 포함한 1장 이상의 렌즈를 기구 경통에 조립하여 구성한 초소형 렌즈모듈과 이미지 센서를 오염으로부터 차단하기 위한 밀봉기구를 포함한다.

그리고, 상기 렌즈모듈을 결합하기 위한 홀더 및 카메라를 메인보드와 회로적으로 연결하기 위한 배선과 커넥터 등 연결 수단을 구비한 PCB모듈을 포함하고, 상기 PCB 모듈상의 이미지 센서를 설치하여 PCB와 전기적으로 연결하고 상기 홀더를 통해 센서와 렌즈를 결합하는 형태로 구성한다.(도 1 참조)

그러나, 상기와 같은 방법은 카메라를 구성하는 부품 수가 많아서 재료비 및 조립 비용이 많이 들며, 세트에 조립 시 공간을 많이 차지하는 문제점이 있다.

그리고, 카메라를 리플로우 공정을 이용하여 조립할 때, 사용하는 재료들의 내열특성이 떨어지는 관계로 고온을 견디지 못하고 변형을 일으켜 특성이 변화되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 불편함을 해결하기 위하여 구조를 단순화하여 부품의 양을 줄여서 재료비 및 조립비용을 절감하는 동시에 성능 향상을 함께 이루고, 리플로우와 같은 고온 조립 공정에서도 안정적인 구조를 갖는 렌즈 일체형 센서 패키지 장치 및 제작방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 렌즈 일체형 센서 패키지 장치 및 제작방법에 있어서, 구조를 단순화하여 부품의 양을 줄여서 재료비 및 조립비용을 절감하는 동시에 성능 향상을 함께 이루고, 리플로우와 같은 고온 조립 공정에서도 안정적인 구조를 갖는다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 렌즈 일체형 센서 패키지 장치에 있어서, 다수개의 평면 유리 원판이 가공되어 웨이퍼 형태로 구성되는 렌즈모듈을 포 함하고, 상기 렌즈모듈의 하측 테두리 부분에 설치되며, 에어 갭을 형성시키는 스페이서를 포함한다. 그리고, 상기 스페이서를 포함한 상기 렌즈모듈과 접착되는 이미지 센서와 상기 이미지 센서의 하측에 부착되며, 상기 이미지 센서와 전기적으로 결합되는 회로기판으로 구성되는 센서모듈을 포함하며, 상기 스페이서를 포함한 상기 렌즈모듈과 상기 센서모듈을 기구적으로 결합시키며, 금속재료로 형성되는 커버를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법에 있어서, 다수개의 평면 유리 원판을 가공한 후 정렬 또는 접착되어 렌즈모듈이 구성되는 단계를 포함하고, 이미지 센서가 회로기판에 부착되어 센서모듈이 구성되는 단계를 포함하며, 상기 렌즈모듈과 상기 센서모듈이 접착되는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 이미지 센서상의 패턴과 상기 회로기판상의 패턴이 도체를 사용하여 전기적으로 연결되는 단계를 포함하며, 상기 렌즈모듈과 상기 센서모듈 사이를 보강 접착하고 커버를 씌우는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 렌즈 일체형 센서 패키지로 구성된 소형 카메라 장치에 있어서, 다수개의 평면 유리가 가공되어 형성된 렌즈모듈을 포함하고, 회로기판과 상기 회로기판의 상부에 전기적으로 부착된 이미지 센서를 포함하는 센서모듈을 포함한다. 그리고, 상기 렌즈 모듈의 하부 테두리에 설치되며, 상기 센서 모듈과 접착되어 에어 갭을 형성하는 스페이서를 포함하며, 상기 렌즈모듈과 상기 센서모듈을 기구적으로 결합시키며, 금속재질로 형성된 커버를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2a 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈모듈의 단면도이다.

도 2a 를 참조하면, 렌즈모듈(100), 제 1 렌즈(210), 제 2 렌즈(220), 제 3 렌즈(230), 스페이서(240), 구경(250), 무반사 코팅(260) 및 적외선 분광 코팅(270)을 포함한다.

상기 렌즈모듈(100)은 상기 제 1 렌즈(210), 상기 제 2 렌즈(220), 상기 제 3 렌즈(230)를 포함하여 구성한다. 그리고, 상기 렌즈 모듈(100)은 웨이퍼 형태의 평면 유리 원판을 사용하여 여러 개가 동시에 제작할 수 있다.

상기 제 1 렌즈(210), 상기 제 2 렌즈(220), 상기 제 3 렌즈(230)는 소정의 두께를 갖는 평면 유리 원판에 에칭, 사출 자외선 엠보싱, 리플로우 및 다이렉트 드로등의 가공방법을 사용하여 굴절렌즈 또는 회절렌즈를 구성하여 사용한다.

상기 스페이서(240)는 구성된 상기 렌즈모듈(100)의 이미지 센서측의 유효 수광면 즉, 상기 렌즈모듈(100)의 하단부에 테두리 부분에 설치되며, 상기 렌즈모듈(100)과 상기 이미지 센서가 부착되었을 경우에 에어 갭(air gap)을 형성한다.

상기 구경(250)은 상기 렌즈모듈(100)의 상단에 설치되며, 상기 렌즈모듈(100)의 상측 테두리 부분에 설치됨으로써, 유효 구경을 형성한다.

상기 무반사 코팅(260)은 상기 렌즈모듈(100)의 하측에 설치된 상기 스페이서(240)를 포함한 렌즈모듈(100)의 이미지 센서 측면에 실시하여 광학 노이즈 발생을 억제한다.(도 2b 참조)

상기 적외선 분광 코팅(270)은 상기 렌즈모듈(100) 내에 있는 상기 제 1 렌즈(210)와 상기 제 2 렌즈(220) 또는 상기 제 2 렌즈(220)와 상기 제 3 렌즈(230) 사이에 코팅되며, 상기 렌즈모듈(100) 내에 적어도 1면에 실시되어 렌즈 사이로 적외선이 유입되는 것을 방지한다.

또한, 상기 적외선 분광 코팅(270) 외에 상기 렌즈모듈(100) 내에 적어도 1면에 코팅을 하거나 기구 차폐물을 설치하여 입사광을 부분적으로 차단하는 구조를 설치할 수 있다.

이에 따라, 상기 렌즈 모듈(100) 내에 적어도 1개 이상의 에어 갭(air gap)이 형성된다.

도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법을 나타낸 순서도이다.

도 3 을 참조하면, 렌즈모듈(200), 센서모듈(300), 회로기판(310), 이미지 센서(320), 배선(330) 및 커버(340)를 포함한다.

상기 렌즈모듈(200)은 웨이퍼 형태의 평면 유리 원판을 사용하여 여러 개를 동시에 제작할 수 있으며, 상기 렌즈모듈(200) 내에 하나 이상의 렌즈를 부착하여 사용한다.(S100 참조)

또한, 상기 렌즈모듈(200) 하측에는 스페이서가 부착되어 상기 센서모듈(300)과 부착될 때 에어 갭(air gap)을 형성한다.

상기 센서 모듈(300)은 메인 회로 배선 패턴이 형성되어 있는 상기 회로기판(310)과 상기 이미지 센서(320)를 접착하여 형성한다. 그리고, 상기 센서모듈(300) 구성시 상기 회로기판(310)의 회로 배선 형태와 상기 이미지 센서(320)의 배선 형태를 맞추어 구성한다.(S200 참조)

이렇게 구성된 상기 스페이서를 포함한 상기 렌즈모듈(200)의 하측과 상기 센서모듈(300)의 상기 이미지 센서(320)의 수광부와 접착한다. 이때, 상기 렌즈모듈(200)과 상기 이미지 센서(320)의 접착시 조정을 실시하여 정확한 결합과 최적의 초점 위치를 얻는다.(S300 참조)

상기 렌즈모듈(200)의 조립이 완료된 후에는 이미지 센서 상의 배선을 위한 패턴과 상기 회로기판상에 구성된 상기 이미지 센서의 패턴에 대응하는 패턴 사이를 금으로 이루어져 가느다란 실 모양의 와이어 본딩으로 형성된 상기 배선(330)을 사용하여 전기적으로 연결한다.(S400 참조)

상기 배선(330)을 마친 후 기계적인 안정성을 확보하기 위하여, 상기 렌즈모듈(200)과 상기 이미지 센서(320)를 포함한 상기 센서모듈(300) 사이에 보강접착을 한다.(S500 참조)

상기 렌즈모듈(200)과 상기 센서모듈(300)간의 기구적 결합과 및 이미지 센서와 회로기판 사이의 전기적 결합이 완료된 후에 상기 커버(340)를 씌워서 렌즈 일체형 센서 패키지 장치를 완성한다.(S600 참조)

상기 커버(340)는 금속 재료를 사용하여 구성함으로써, 상기 렌즈 일체형 센서 패키지 장치가 장착되는 메인 회로기판의 그라운드에 전기적으로 결합하여, 전기적인 차폐와 기구적인 보강 역할을 한다.

또한, 상기 커버(340)는 상기 렌즈모듈(200)의 상부가 상기 커버(340) 밖으로 나올 수 있도록 구멍이 형성된다.

도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 일체형 센서 패키지 장치의 단면도이다.

도 4 를 참조하면, 렌즈모듈(200), 스페이서(240), 회로기판(310), 이미지 센서(320), 배선(330), 커버(340), 에어 갭(400), 보강접착(410), 유효 수광면(420)을 포함한다.

상기 렌즈모듈(200)은 하나 이상의 렌즈를 접착 및 정렬하여 적어도 1면에 적외선 분광 코팅을 하여 적외선 유입을 방지하고, 무반사 코팅을 함으로써, 광학 노이즈 발생을 억제한다. 또한, 상기 하나 이상의 렌즈의 면과 면 사이에 적어도 1개 이상의 에어 갭(air gap)을 구성한다.

상기 스페이서(240)는 상기 렌즈모듈(200)의 하측의 테두리 부분에 설치되어, 상기 렌즈모듈(200)과 상기 이미지 센서(320)를 접착할 때, 상기 이미지 센서(320)의 상기 유효 수광면(420)과 상기 렌즈모듈(200)의 유효면 사이에 에어 갭(400)을 확보한다.

상기 회로기판(310)은 회로 배선 패턴이 형성되어 있으며, 상기 이미지 센 서(320)와 부착되어, 금으로 이루어진 와이어 본딩으로 이루어진 상기 배선(330)을 사용하여 전기적으로 연결한다.

그리고, 상기 배선(330)이 끝난 후 상기 렌즈모듈(200)과 센서모듈(300)의 기계적인 안정성 확보를 위하여 상기 배선(330)을 포함하는 보강접착(410)을 하여 결합과 배선을 완료한다.

상기 커버(340)는 금속 재료로 구성하여 메인 회로기판의 그라운드에 전기적으로 결합하여 상기 렌즈 일체형 센서 패키지 장치가 메인 회로기판에 조립될 때 전기적인 차폐와 기구적 보강 역할을 한다.

본 발명에 의하면, 상기 렌즈 일체형 센서 패키지 장치를 사용함으로써, 구조의 단순화와 아울러 전 부품이 접착에 의해 단단히 결합되어 상기 장치에 가해지는 진동 및 충격뿐만 아니라 온도 변화에 대하서 안정성을 증대시킨다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 렌즈를 유리로 제작하고 기구 부품을 모두 제거함으로써, 구조를 단순화하여 카메라의 소형화를 구현하는 효과가 있다.

또한, 부품의 양이 감소함에 따라서 재료비 및 조립비용을 절감하는 효과가 있다.

그리고, 리플로우 공정에 의해 카메라를 메인보드에 바로 조립하는 경우에도 사용되는 재료가 내열 특성을 가짐으로써, 온도 변화에 대한 안정성을 증대시키는 효과가 있다.

게다가, 구조의 단순화와 더불어 전체 부품이 접착에 의하여 단순히 결합됨으로, 카메라에 가해지는 진동 및 충격에 대해 안정성을 증대시켜 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 다수개의 평면 유리 원판을 가공한 후 정렬 또는 접착되어 렌즈모듈을 제조하는 단계;

   이미지 센서를 회로기판에 부착하여 센서모듈을 제조하는 단계;

   상기 렌즈모듈과 상기 센서모듈을 접착하는 단계;

   상기 이미지 센서 상의 패턴과 상기 회로기판 상의 패턴을 도체를 사용하여 전기적으로 연결하는 단계; 및

   상기 렌즈모듈과 상기 센서모듈 사이를 보강 접착하고 커버를 씌우는 단계를 포함하고,

   상기 렌즈모듈과 상기 센서모듈이 접착되는 단계에서는 위치 정렬 및 초점 조정을 하는 것을 특징으로 하는 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서, 상기 렌즈모듈이 구성되는 단계에서는 상기 렌즈모듈의 하측 테두리 부분에 스페이서가 설치되어, 상기 이미지 센서와 부착될 때 에어 갭이 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 커버를 씌우는 단계에서는 상기 커버는 금속재료로 구성되며, 상기 렌즈모듈의 상부가 상기 커버 밖으로 나오도록 상기 커버의 위쪽이 뚫려있는 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 렌즈모듈은 에칭, 사출 자외선 엠보싱, 리플로우 및 다이렉트 드로의 가공법을 사용하는 것을 특징으로 하는 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 렌즈모듈은 상기 스페이서를 포함한 상기 렌즈모듈의 하면에 무반사 코팅을 하는 것을 특징으로 하는 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법.
12. 제 6 항에 있어서, 상기 렌즈모듈 내의 하나 이상의 면에 적외선 분광 코팅이 되는 것을 특징으로 하는 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법.
13. 제 6 항에 있어서, 상기 렌즈모듈 내의 하나 이상의 면에 코팅이 되거나 또 는 기구 차폐물이 설치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법.
14. 제 6 항에 있어서, 상기 렌즈모듈 내의 면과 면 사이에 한 개 이상의 에어 갭이 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 일체형 센서 패키지 제작방법.
15. 삭제

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