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KR100541654B1 - 배선기판 및 이를 이용한 고체 촬상용 반도체 장치 - Google Patents

배선기판 및 이를 이용한 고체 촬상용 반도체 장치 Download PDF

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KR100541654B1
KR100541654B1 KR1020030086828A KR20030086828A KR100541654B1 KR 100541654 B1 KR100541654 B1 KR 100541654B1 KR 1020030086828 A KR1020030086828 A KR 1020030086828A KR 20030086828 A KR20030086828 A KR 20030086828A KR 100541654 B1 KR100541654 B1 KR 100541654B1
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KR
South Korea
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semiconductor chip
lead
solid
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body portion
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KR1020030086828A
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목승곤
노영훈
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

소형화된 고체 촬상용 반도체 장치가 제공된다. 이 고체 촬상용 반도체 장치는, 반도체 칩이 실장되는 소정의 부분에 개구부가 형성된 몸체부와, 몸체부의 내측면으로부터 내측으로 돌출하여 형성된 리드 또는/및 타이바로 이루어진 배선기판을 포함한다.
고체 촬상, LCC, 리드, 타이바

Description

배선기판 및 이를 이용한 고체 촬상용 반도체 장치{Wiring substrate and solid-state imaging apparatus using thereof}
도 1은 종래의 고체 촬상용 반도체 장치의 개략적 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 2c는 도 2a의 배선기판만을 나타낸 부분절개 사시도이다.
도 2d 및 도 2e는 도 2a의 A부분에 대한 변형 실시예들을 나타낸 부분확대도이다.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 제4 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단 면도이다.
도 5b는 도 5a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 제5 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 6c는 도 6a의 배선기판만을 나타낸 부분절개 사시도이다.
도 7a는 본 발명의 제6 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 제7 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 제8 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9b는 도 9a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 제9 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 10c는 도 10a의 배선기판만을 나타낸 부분절개 사시도이다.
도 11a는 본 발명의 제10 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 11b는 도 11a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 12a는 본 발명의 제11 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12b는 도 12a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
도 12c는 도 12a의 배선기판만을 나타낸 제1 부분절개 사시도이다.
도 12d는 도 12a의 배선기판만을 나타낸 제2 부분절개 사시도이다.
도 13a는 본 발명의 제12 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치를 나타낸 단면도이다.
도 13b는 도 13a의 반도체 칩과 몸체부의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
본 발명은 고체 촬상용 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 몸체부로부터 돌출한 리드(Lead)와 전기적으로 접합하는 수광소자를 갖는 반도체 칩과 고체 촬상용 렌즈를 일체로 한 고체 촬상용 반도체 장치에 관한 것이다.
PDA(Personal Digital Assistant), DSC(Digital Still Camera), 이동전화기(Mobile Phone) 등의 모바일 장치에는, 보통 고체 촬상용 반도체 칩과 렌즈를 조합시킨 형태의 고체 촬상용 반도체 장치가 탑재되어 있다. 이러한 소형 카메라를 구비한 이동전화기는 통화자의 영상을 소형 카메라에 의해서 촬상하여 화 상 데이터로서 입력하여, 통화 상대방에게 그 화상 데이터를 송신한다.
이러한 모바일 장치의 소형화가 더욱 진행되고 있으며, 이들에 사용되는 고체 촬상용 반도체 장치도 소형화가 요구되고 있다. 이와 같은 고체 촬상용 반도체 장치의 소형화의 요구를 만족시키기 위해서, 렌즈와 고체 촬상용 반도체 칩을 일체화하여 형성된 반도체 장치가 개발되고 있다.
도 1은 종래의 고체 촬상용 반도체 장치의 개략적 구성을 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 고체 촬상용 반도체 장치(100)는 고체 촬상용 렌즈(115)가 부착된 렌즈부(110), 인쇄회로기판(Printed circuit board, 이하 PCB)(150), 고체 촬상용 반도체 칩(130) 및 화상처리용 반도체 칩(140)으로 구성된다.
여기서, 고체 촬상용 렌즈(115)와 적외선 차단용 필터(IR cut filter)(120)가 부착되어 있는 렌즈부착부(110)가 인쇄회로기판(150)의 상부 일면에 접착제에 의해 고착되어 있다. 고체 촬상용 반도체 칩(130)은 고체 촬상용 렌즈(115)로부터의 광을 화상신호로 변환하는 광전변환소자군으로 이루어진 칩으로서, 인쇄회로기판(150)의 상부에 위치하고 인쇄회로기판(150)의 상면의 소정의 부분에 형성된 패드와 와이어본딩(Wire bonding)(135)되어 있다.
또한, 인쇄회로기판(150)의 후면의 소정의 부분에 형성된 패드와 화상처리용 반도체 칩(140)이 와이어본딩(145)된다. 그리고, 화상처리용 반도체 칩(140)은 트랜스퍼몰드 기술에 의한 절연성 봉지수지(160)에 의해 봉지된다. 여기서, 화상처리용 반도체 칩(140)은 고체 촬상용 반도체 칩(130)으로부터의 이미지신호를 처리하 는 역할을 한다.
인쇄회로기판(150)과 플랙시블 배선기판(flexible cable, 170)은 배선접합부(175)에 의하여 전기적으로 연결된다.
도 1에 도시된 바와 같은 고체 촬상용 반도체 장치는 고체 촬상용 반도체 칩(130)과 화상처리용 반도체 칩(140)을 각각 인쇄회로기판(150)의 상면, 하면에 접착하고 와이어본딩(135, 145)에 의해서 전기적으로 연결하기 때문에, 제조공정이 용이하고 조립하는 비용이 저렴하다. 하지만, 인쇄회로기판(150)의 하부에 있는 화상처리용 반도체 칩(140)과 절연성 봉지수지(160)로 인하여 카메라 모듈의 두께가 두꺼워지게 되어 카메라 모듈의 소형화에 장애가 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 두께가 얇고 소형화된 고체 촬상용 반도체 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 고체 촬상용 반도체 장치에 적합한 배선기판을 제공하고자 하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상용 반도체 장치는, 고체 촬상용 렌즈를 구비하는 렌즈부와, 개구부가 형성된 몸체부와 일단은 상기 몸체부의 내측면으로부터 상기 개구부 안으로 돌출하고 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 리드를 구비하며 상기 고체 촬상용 렌즈와 상기 개구부가 대향하도록 상기 렌즈부와 연결된 배선 기판과, 상기 개구부 내에 배치되고 상기 리드의 일단과 전기적으로 연결되고 상기 고체 촬상용 렌즈로부터의 광을 화상신호로 변환하고 상기 화상신호를 처리하는 반도체 칩을 포함한다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상용 반도체 장치는, 고체 촬상용 렌즈를 구비하는 렌즈부와, 개구부가 형성되고 내측면에 단차부가 형성된 몸체부와 일단은 상기 몸체부의 상부 내측면으로부터 상기 개구부 안으로 돌출하고 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 제1 리드와 일단은 상기 몸체부의 단차부로부터 상기 개구부 안으로 돌출하고 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 제2 리드를 구비하며 상기 고체 촬상용 렌즈와 상기 개구부가 대향하도록 상기 렌즈부와 연결된 배선 기판과, 상기 개구부 내에 배치되고 상기 제1 리드의 일단과 전기적으로 연결되고 상기 고체 촬상용 렌즈로부터의 광을 화상신호로 변환하는 제1 반도체 칩과, 상기 개구부 내에 상기 제1 반도체 칩 하부에 배치되고 상기 제2 리드의 일단과 전기적으로 연결되고 상기 화상신호를 처리하는 제2 반도체 칩을 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배선기판은 반도체 칩이 실장되는 영역을 정의하는 개구부를 구비하는 몸체부와, 일단은 상기 몸체부의 내측면으로부터 상기 개구부 안으로 돌출하고, 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 리드를 포함한다.
또한, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 배선기판은, 반도체 칩이 실장되는 영역을 정의하는 개구부가 형성되고 내측면에 단차부가 형성된 몸체부와, 일단은 상기 몸체부의 상부 내측면으로부터 상기 개 구부 안으로 돌출하고 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 제1 리드와, 일단은 상기 몸체부의 단차부로부터 상기 개구부 안으로 돌출하고 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 제2 리드를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알여주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예를 도 2a 내지 도 2e에 근거하여 설명한다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(200)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 2b는 도 2a의 반도체 칩(230)과 몸체부(250)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 2c는 도 2a의 배선기판(205)만을 나타낸 부분절개 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고체 촬상용 반도체 장치(200)는 고체 촬상용 렌즈(215)가 부착된 렌즈부(210), 배선기판(205) 및 반도체 칩(230)으로 구성된다.
여기서, 렌즈부(210)는 광이 지나가는 부분에 수광홀이 형성된다.
렌즈부(210)의 수광홀에는 고체 촬상용 렌즈(215)가 부착되어 있다. 바람직하게는, 렌즈부(210) 내에 위치하고, 고체 촬상용 렌즈(215)와 소정의 간격을 두고 대향하며 고체 촬상용 렌즈(215)의 하부에 위치하여, 고체 촬상용 렌즈(215)를 통과한 광이 지나가는 부분에 위치하는 적외선 차단용 필터(IR cut filter, 220) 또는 고주파 차광용 필터가 설치된다. 본원에서는 설명의 편의를 위하여 적외선 차단용 필터를 이용하여 설명하기로 한다.
배선기판(205)은 몸체부(250)와 리드(Lead)(240)로 구성된다. 몸체부(250)는 렌즈부(210)의 하부에 접착제로 고정된다. 몸체부(250)는 고체 촬상용 렌즈(215)의 수직하부에 개구부(255)를 구비한다. 본원에서 사용되는 몸체부로는 인쇄회로기판(PCB), 세라믹 리드리스 칩 캐리어(Ceramic Leadless Chip Carrier) 또는 프리몰디드 리드리스 칩 캐리어(Pre-Molded Leadless Chip Carrier) 등이 사용될 수 있다. 여기서, 프리몰디드 리드리스 칩 캐리어는 EMC (Epoxy Molding compound)와 같은 물질이 사용된다. 다만, 위에서 언급한 몸체부는 예시적인 것에 불과하다.
그리고, 리드(240)는 몸체부(250)의 내부를 관통하여 형성된다. 리드(240)의 일단(240a)은 몸체부(250)의 내측면으로부터 개구부(255) 안으로 돌출하여 형성된다. 그리고, 리드(240)의 타단(240b)은 몸체부(250)의 저면과 연결된다. 리드(240)의 재료는 크게 Cu 또는 합금(Ni과 Fe)이 있으며, 제조 방법은 에칭타입(Etching Type, 원판을 필요한 형태만 남기고 식각하여 제조하는 방법)과 스탬핑타입(Stamping Type, 금형을 이용하여 원판을 필요한 형태로 압력을 가하여 제조하는 방법)이 있다. 이러한 리드(240)는 Ni, Au와 같은 귀금속(noble metal)으로 도금되는 것이 바람직하다.
도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(230)은 고체 촬상용 렌즈(215)의 수직하부에 위치하여 몸체부(250)의 개구부(255) 내에 안착되고, 리드(240)의 일단(240a)는 몸체부(250)의 내측면으로부터 개구부(255) 안으로 돌출하여 형성되고, 반도체 칩(230)의 상면 가장자리와 접착제(235)로 접합된다. 따라서, 반도체 칩(230)은 리드(240)와의 접합에 의하여 몸체부(250)의 개구부(255) 내에 고정위치한다. 그리고, 반도체 칩(230) 상면에 형성된 전극패드(미도시)와 리드(240)의 일단(240a)은 전기적 접속수단(245)에 의해 전기적으로 연결된다.
여기서, 반도체 칩(230)은 고체 촬상용 반도체 소자와 화상처리용 반도체 소자를 하나의 반도체 칩에 구현한 것이다.
고체 촬상용 반도체 소자는 고체 촬상용 렌즈(215)로부터의 광을 화상신호로 변환하는 광전변환소자군으로 이루어진다. 고체 촬상용 반도체 소자에는 예를 들면 CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor, CIS)를 구성하는 2차원으로 배열된 광전변환소자군으로 이루어지는 광전변환부(센서부)와, 광전변화소자군을 차례로 구동하여 신호전하를 얻는 구동회로부와, 신호전하를 디지털신호로 변환하는 A/D변환부와, 디지탈신호를 영상신호출력으로 만드는 신호처리부와, 디지탈신호의 출력레벨을 토대로 전기적으로 노광시간을 제어하는 노광제어수단을 동일한 반도체 칩상에 형성한 반도체회로부 등이 설치되어 있다. 물론 고체 촬상용 반도체 소자는 CCD(Charged Coupled Device)를 포함한다.
그리고, 화상처리용 반도체 소자는 고체 촬상용 반도체 소자로부터의 화상신호를 처리하는 역할을 한다.
따라서, 본 발명에 의한 반도체 칩(230)은 고체 촬상용 렌즈(215) 및 적외선 차단용 필터(220)를 통하여 반도체 칩(230)에 있어서의 센서부에 피사체상을 결상시켜서 광전변환함으로써 예를 들면 디지털 또는 아날로그의 화상신호를 출력한 후, 이러한 화상신호를 처리하여 리드(240)로 출력하는 역할을 한다.
그리고, 반도체 칩(230)의 센서부는 고체 촬상용 렌즈(215)의 수직하부에 위치하도록 한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 리드(240)의 일단(240a)과 반도체 칩(230) 상면에 형성된 전극패드(미도시)를 연결하는 전기적 접속수단(245)은 와이어 본딩인 것이 바람직하다.
그리고, 도 2d는 본 발명의 전기적 접속수단에 대한 다른 실시예를 도시한 것으로서, 도 2a의 A부분을 확대한 부분확대도이다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 전기적 접속수단(245a)으로서 범프(Bump) 또는 솔더볼(Solder Ball) 등이 사용될 수 있다.
도 2e는 본 발명의 전기적 접속수단에 대한 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 도 2a의 A부분을 확대한 부분확대도이다. 도 2e에 도시된 바와 같이, 전기적 접속수단(245b, 245c)으로서 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film, 이하 ACF) 또는 이방성 전도 수지(Anisotropic Conductive Paste, 이하 ACP) 등이 사용 될 수 있다. 여기서, 필름 또는 수지(245b)내에 포함된 전도성 물질(245c)에 의해 리드(240)의 일단(240a)과 반도체 칩(230)의 전극패드(미도시)가 전기적으로 연결된다.
그리고, 반도체 칩(230)과 몸체부(250) 사이는 절연성 봉지수지(260)로 봉지한다. 절연성 봉지수지(260)는 전기적으로 접합된 부분의 신뢰성의 향상과 접합 부분의 강도의 보강을 도모한다. 절연성 봉지수지(260)로는 절연성의 에폭시 수지, 절연성의 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.
몸체부(250)의 하부에 형성된 리드(240)의 타단(240b)은 플렉시블 PCB(Flexible PCB, 미도시)와 전기적으로 연결되어, 고체 촬상용 반도체 장치(200)와 외부 본체가 전기적으로 이어지도록 한다.
이와 같은, 본 발명의 고체 촬상용 반도체 장치(200)에 의하면 몸체부(250)를 관통하는 개구부(205)가 형성되어 있고, 이 개구부(205)에 반도체 칩(230)이 안착되어 있어서 고체 촬상용 반도체 장치(200)의 상하 길이를 작게 할 수 있다. 그리고, 반도체 칩(230)과 전기적으로 접합하는 리드(240)가 몸체부(250) 상에만 형성되어 있지 않고 반도체 칩(230)으로 돌출하여 형성되어 있어서, 몸체부(250) 상에 리드(240)와 반도체 칩(230) 간의 접합을 위한 공간이 필요하지 않게 되므로 몸체부(250)의 좌우 길이를 줄일 수 있다. 따라서 고체 촬상용 반도체 장치(200)의 좌우 길이를 작게 할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예를 도 3a 및 도 3b에 근거하여 설명한다. 제2 실시예의 설명에 있어서, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 제1 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(300)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 3b는 도 3a의 반도체 칩(230)과 몸체부(305)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
제1 실시예와 다른 점은, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 리드(240)는 몸체부(305)의 내부를 관통하여 형성되고, 리드(240)의 일단(240a)은 몸체부(305)의 상면으로부터 돌출한 후 내측으로 꺾여 개구부(255) 안으로 돌출하여 형성된다. 그리고, 리드(240)의 타단(240b)은 몸체부(305)의 저면과 연결된다.
이 실시예에서도 전기적 접합수단(245)은 와이어 본딩, 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제3 실시예를 도 4a 및 도 4b에 근거하여 설명한다. 제3 실시예의 설명에 있어서, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 제1 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(310)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 4b는 도 4a의 반도체 칩(230)과 몸체부(315)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
제1 실시예와 다른 점은, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 몸체부(315)의 상면에서 렌즈부(210)의 내부에 수동소자(320)가 탑재되어 있다. 이 수동수자(320)는 저항(resistor), 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor) 등을 포함한다. 수동소자(320)의 하부에 형성된 전극(322)와 리드(240)는 와이어본딩(324)에 의해 전기 적으로 접속된다.
이 실시예에서도 전기적 접합수단(245)은 와이어 본딩, 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제4 실시예를 도 5a 및 도 5b에 근거하여 설명한다. 제4 실시예의 설명에 있어서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 제3 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 5a는 본 발명의 제4 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(330)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 5b는 도 5a의 반도체 칩(230)과 몸체부(315)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
제3 실시예와 다른 점은, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 수동소자(320)는 몸체부(315)의 상면에서 렌즈부(210)의 외부에 탑재되어 있다. 이 수동수자(320)는 저항, 커패시터, 인덕터 등을 포함한다. 수동소자(320)의 하부에 형성된 전극(332)와 리드(240)는 와이어본딩(334)에 의해 전기적으로 접속된다.
이 실시예에서도 전기적 접합수단(245)은 와이어 본딩, 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제5 실시예를 도 6a 내지 도 6c에 근거하여 설명한다. 제5 실시예의 설명에 있어서, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 제1 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 6a는 본 발명의 제5 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(400)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 6b는 도 6a의 반도체 칩(230)과 몸체부(410)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 6c는 도 6a의 배선기판(405)을 나타낸 부분절개 사시도이다.
제1 실시예와 다른 점은, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 반도체 칩(230)은 타이바(Tie bar)(430)에 의해 몸체부(410)에 고정위치한다. 즉, 타이바(430)의 일단(430a)은 몸체부(410)의 내측면으로부터 개구부(417) 안으로 돌출하여 형성되고, 타이바(430) 일단(430a)의 선단부는 반도체 칩(230)의 상면 가장자리와 접착제(435)로 접합된다. 그리고, 타이바(430)의 타단(430b)은 몸체부(410)의 내부에 위치하여 타이바(430) 전체의 위치를 고정시킨다. 본 발명의 제5 실시예에 있어서, 배선기판(405)는 몸체부(410), 리드(420) 및 타이바(430)로 구성된다.
타이바(430)은 반도체 칩(230)의 모서리 네 곳과 접합한다. 하지만, 타이바(430)의 개수와 위치는 본 실시예에 한정되지 아니한다. 다만, 타이바(430)는 리드(420)와 중복되지 않게 형성하고, 반도체 칩(230)을 몸체부(410)에 고정위치시킬 수 있을 정도의 개수로 형성하는 것이 바람직하다. 타이바(430)는 리드(420)를 형성할 때 함께 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 타이바(430)와 리드(420)는 동일 물질로 이루어진다.
리드(420)는 몸체부(410)의 내부를 관통하여 형성되고 리드(420)의 일단(420a)은 내측면으로부터 개구부(417) 안으로 돌출하여 형성된다. 그리고, 리드(420)의 타단(420b)은 몸체부(410)의 하부와 연결된다. 리드(420)의 일단(420a)은 반도체 칩(230)의 상면을 향해 돌출하여 형성되지만, 반도체 칩(230)의 상면과 접합할 필요는 없다.
이 실시예에서도 전기적 접합수단(425)은 와이어 본딩, 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제6 실시예를 도 7a 및 도 7b에 근거하여 설명한다. 제6 실시예의 설명에 있어서, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 제5 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 7a는 본 발명의 제6 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(440)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 7b는 도 7a의 반도체 칩(230)과 몸체부(445)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
제5 실시예와 다른 점은, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 리드(420)는 몸체부(445)의 내부를 관통하여 형성되고, 리드(420)의 일단(420a)은 몸체부(445)의 상면으로부터 돌출한 후 개구부(417) 안으로 꺾여 돌출하여 형성된다. 그리고, 리드(420)의 타단(420b)은 몸체부(445)의 저면과 연결된다.
이 실시예에서도 전기적 접합수단(425)은 와이어 본딩, 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제7 실시예를 도 8a 및 도 8b에 근거하여 설명한다. 제7 실시예의 설명에 있어서, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 제5 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 8a는 본 발명의 제7 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(450)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 8b는 도 8a의 반도체 칩(230)과 몸체부(455)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
제5 실시예와 다른 점은, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 몸체부(455)의 상면에서 렌즈부(210)의 내부에 수동소자(460)가 탑재되어 있다. 이 수동수자(460)는 저항, 커패시터, 인덕터 등을 포함한다. 수동소자(460)의 하부에 형성된 전극(462)와 리드(420)는 와이어본딩(464)에 의해 전기적으로 접속된다.
이 실시예에서도 전기적 접합수단(425)은 와이어 본딩, 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제8 실시예를 도 9a 및 도 9b에 근거하여 설명한다. 제8 실시예의 설명에 있어서, 도 8a 및 도 8b에 도시된 제7 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 9a는 본 발명의 제8 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(470)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 8b는 도 9a의 반도체 칩(230)과 몸체부(455)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
제7 실시예와 다른 점은, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 수동소자(460)는 몸체부(455)의 상면에서 렌즈부(210)의 외부에 탑재되어 있다. 이 수동수자(460)는 저항, 커패시터, 인덕터 등을 포함한다. 수동소자(460)의 하부에 형성된 전극(472)와 리드(420)는 와이어본딩(474)에 의해 전기적으로 접속된다.
이 실시예에서도 전기적 접합수단(425)은 와이어 본딩, 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 제9 실시예 내지 제12 실시예를 설명한다. 제9 실시예 내지 제12 실시예는 제1 실시예 내지 제8 실시예와 달리 고체 촬상용 반도체 칩(530)과 화상처리용 반도체 칩(540)을 각각 포함한다.
이하, 본 발명의 제9 실시예를 도 10a 내지 도 10c에 근거하여 설명한다.
제9 실시예의 설명에 있어서, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 제1 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 10a는 본 발명의 제9 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(500)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 10b는 도 10a의 반도체 칩들(530, 540)과 몸체부(550)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 10c는 본 발명의 제9 실시예에 의한 배선기판(505)만을 나타낸 부분절개 사시도이다.
제1 실시예와 다른 점은, 도 10a에 도시된 바와 같이 본 발명의 고체 촬상용 반도체 장치(500)은 고체 촬상용 렌즈(215)가 부착된 렌즈부(210), 배선기판(505), 고체 촬상용 반도체 칩(530) 및 화상처리용 반도체 칩(540)으로 구성된다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 배선기판(505)은 몸체부(550), 제1 리드(534) 및 제2 리드(544)로 구성된다. 몸체부(550)는 렌즈부(210)의 하부에 접착제로 고정된다. 몸체부(550)는 고체 촬상용 렌즈(215)의 수직하부에 개구부(555)를 포함한다.. 그리고, 몸체부(550)의 개구부(555)가 형성된 내측면에는 단차부가 형성되어 있다.
제1 리드(534)는 몸체부(550)의 내부를 관통하여 형성되고, 제1 리드(534)의 일단(534a)은 몸체부(550)의 상부 내측면으로부터 개구부(555) 안으로 돌출하여 형성된다. 그리고, 제1 리드(534)의 타단(534b)은 몸체부(550)의 저면과 연결된다.
제1 리드(534)는 Ni, Au와 같은 귀금속(noble metal)으로 도금되는 것이 바 람직하다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 고체 촬상용 반도체 칩(530)은 고체 촬상용 렌즈(215)의 수직하부에 위치하여 몸체부(550)의 개구부(555) 내에 안착된다. 제1 리드(534)의 일단(534a)은 몸체부(550)의 내측면으로부터 개구부(555) 안으로 돌출하여 형성되고, 고체 촬상용 반도체 칩(530)의 상면 가장자리와 접착제(536)로 접합된다. 따라서, 고체 촬상용 반도체 칩(530)은 제1 리드(534)와의 접합에 의하여 몸체부(550)의 개구부(555) 내에 고정위치한다. 그리고, 고체 촬상용 반도체 칩(530) 상면에 형성된 전극패드(미도시)와 제1 리드(534)의 일단(534a)은 제1 전기적 접속수단(532)에 의해 전기적으로 연결된다.
여기서, 고체 촬상용 반도체 칩(530)은 고체 촬상용 렌즈(215)로부터의 광을 화상신호로 변환하는 광전변환소자군으로 이루어진다. 고체 촬상용 반도체 칩(530)은 고체 촬상용 렌즈(215) 및 적외선 차단용 필터(220)를 통하여 센서부에 피사체상을 결상시켜서 광전변환함으로써 예를 들면 디지털 또는 아날로그의 화상신호를 출력한다. 고체 촬상용 반도체 칩(530)은 CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor, CIS) 또는 CCD(Charged Coupled Device)를 포함한다.
그리고, 제1 전기적 접속수단(532)으로는 와이어 본딩 이외에도 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
제2 리드(544)는 몸체부(550)의 내부를 관통하여 형성되고, 제2 리드(544)의 일단(544a)은 몸체부(550)의 내측면의 단차부(557)로부터 내측으로 돌출하여 형성된다. 그리고, 제2 리드(544)의 타단(544b)은 몸체부(550)의 저면과 연결된다. 제2 리드(544)는 Ni, Au와 같은 귀금속(noble metal)으로 도금되는 것이 바람직하다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 화상처리용 반도체 칩(540)은 고체 촬상용 반도체 칩(530)의 하부에 위치하여 몸체부(550)의 개구부(555) 내에 안착된다.
몸체부(550)의 단차부(557)로부터 돌출하여 형성된 제2 리드(544)의 일단(544a)은 화상처리용 반도체 칩(540)의 상면 가장자리에 형성된 전극패드(미도시)와 제2 전기적 접속수단(542)에 의해 전기적으로 연결된다. 화상처리용 반도체 칩(540)과 제2 리드(544)와의 결합에 의해 화상처리용 반도체 칩(540)은 몸체부(550)의 개구부(555) 내에 고정위치된다.
여기서, 화상처리용 반도체 칩(540)은 고체 촬상용 반도체 칩(530)으로부터의 화상신호를 처리하는 역할을 한다.
그리고, 제2 전기적 접속수단(542)은 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
고체 촬상용 반도체 칩(530), 화상처리용 반도체 칩(540)과 몸체부(550) 사이는 절연성 봉지수지(560)로 봉지한다. 절연성 봉지수지(560)는 전기적으로 접합된 부분의 신뢰성의 향상과 접합 부분의 강도의 보강을 도모한다. 절연성 봉지수지(560)로는 절연성의 에폭시 수지, 절연성의 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제10 실시예를 도 11a 및 도 11b에 근거하여 설명한다.
제10 실시예의 설명에 있어서, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 제9 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 11a는 본 발명의 제10 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(600)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 11b는 도 11a의 반도체 칩들(530, 540)과 몸체부(550)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
제9 실시예와 다른 점은, 제2 전기적 접속수단(642)으로 와이어본딩을 사용한다.
도 11a에 도시된 바와 같이 화상처리용 반도체 칩(540) 상에 회로가 형성된 일면이 아래로 향하도록하고 타면은 접착제(546)를 이용하여 고체 촬상용 반도체 칩(530)의 하면과 접착하여 고정위치시킨다. 여기서, 접착제(546)로는 은(Ag)을 포함한 에폭시 수지(epoxy resin) 접착제를 사용할 수 있다. 따라서, 제2 리드(644)의 일단(544a)은 화상처리용 반도체 칩(540)의 일면에 형성된 전극패드(미도시)와 제2 전기적 접속수단(642)에 의해 전기적으로 연결된다.
이하, 본 발명의 제11 실시예를 도 12a 내지 도 12d에 근거하여 설명한다.
제11 실시예의 설명에 있어서, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 제9 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 12a는 본 발명의 제11 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(700)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 12b는 도 12a의 반도체 칩들(530, 540)과 몸체부(550)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 12c 및 도 12d는 배선기판(705)만을 나타낸 부분절개 사시도이다.
제9 실시예와 다른 점은, 도 12b 내지 도 12d에 도시된 바와 같이 고체 촬상용 반도체 칩(530)은 타이바(610)에 의해 몸체부(550)에 고정위치한다. 즉, 타이바(610)의 일단(610a)는 몸체부(550)의 상부 내측면으로부터 돌출하여 형성되고, 타이바(610) 일단(610a)의 선단부는 고체 촬상용 반도체 칩(530)의 상면 가장자리와 접착제(615)로 접합된다. 그리고, 타이바(610)의 타단(610b)은 몸체부(550)의 내부에 위치하여 타이바(610) 전체의 위치를 고정시킨다.
본 발명의 제11 실시예에 있어서, 배선기판(705)는 몸체부(550), 제1 리드(734), 제2 리드(544) 및 타이바(610)로 구성된다. 타이바(610)은 반도체 칩(530)의 모서리 네 곳과 접합한다. 하지만, 타이바(610)의 개수와 위치는 본 실시예에 한정되지 아니한다. 다만, 타이바(610)는 제1 리드(734)와 중복되지 않게 형성하고, 고체 촬상용 반도체 칩(530)을 몸체부(550)에 고정위치시킬 수 있을 정도의 개수로 형성하는 것이 바람직하다. 타이바(610)는 제1 리드(734) 또는/및 제2 리드(544)를 형성할 때 함께 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 타이바(610)와 제1 리드(734) 또는/및 제2 리드(544)는 동일 물질로 이루어진다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 제1 리드(734)는 몸체부(550)의 내부를 관통하여 형성되고 제1 리드(734)의 일단(734a)은 상부 내측면으로부터 개구부(555) 안으로 돌출하여 형성된다. 그리고, 제1 리드(734)의 타단(734b)은 몸체부(550)의 저면과 연결된다. 제1 리드(734)의 일단(734a)은 고체 촬상용 반도체 칩(530)의 상면을 향해 돌출하여 형성되지만, 고체 촬상용 반도체 칩(530)의 상면과 접합할 필요는 없다.
이 실시예에서도 제1 전기적 접합수단(532)은 와이어 본딩, 범프, 솔더볼, ACF 또는 ACP 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제12 실시예를 도 13a 및 도 13b에 근거하여 설명한다.
제12 실시예의 설명에 있어서, 도 12a 내지 도 12d에 도시된 제11 실시예와 동일 또는 해당 부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 13a는 본 발명의 제12 실시예에 의한 고체 촬상용 반도체 장치(800)를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 13b는 도 13a의 반도체 칩들(530, 540)과 몸체부(550)의 전기적 연결을 나타낸 사시도이다.
제11 실시예와 다른 점은, 제2 전기적 접속수단(642)으로 와이어본딩을 사용한다.
제9 실시예 내지 제12 실시예에서는 두개의 독립적인 반도체 칩들(530, 540)이 일체로 형성된 배선기판의 개구부 내에 안착되는 구조를 설명하였으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 아니하고, 제1 실시예 내지 제8 실시예에서 설명한 하나의 반도체 칩과 배선기판이 결합된 구조를 두 개 결합하여 제9 실시예 내지 제12 실시예에서 설명한 구조를 동일한 구조를 구현할 수 있다.
도 13a에 도시된 바와 같이 화상처리용 반도체 칩(540) 상에 회로가 형성된 일면이 아래로 향하도록하고 타면은 접착제(546)를 이용하여 고체 촬상용 반도체 칩(530)의 하면과 접착하여 고정위치시킨다. 여기서, 접착제(546)로는 은(Ag)을 포함한 에폭시 수지(epoxy resin) 접착제를 사용할 수 있다. 따라서, 제2 리드(644)의 일단(544a)은 화상처리용 반도체 칩(540)의 하면에 형성된 전극패드(미도시)와 제2 전기적 접속수단(642)에 의해 전기적으로 연결된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고체 촬상용 반도체 장치에 의하면, 몸체부에 개구부를 형성하고 개구부 내에 고체 촬상용 반도체 칩 또는 화상처리용 반도체 칩을 위치시킴으로써 종래기술보다 두께가 얇고 실장면적도 작은 고체 촬상용 반도체 장치를 제조할 수 있다. 또한, 반도체 칩과 전기적으로 접합되는 리드가 몸체부 상에만 형성되어 있지 않고 반도체 칩으로 돌출하여 형성되어 있어서 몸체부 상에 리드와 반도체 칩 간의 접합을 위한 공간이 필요하지 않게 되므로 몸체부의 좌우 길이가 줄어들고, 따라서 좌우 너비가 좁은 고체 촬상용 반도체 장치를 제조할 수 있다.

Claims (26)

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  3. 반도체 칩이 실장되는 영역을 정의하는 개구부가 형성되고, 내측면에 단차부가 형성된 몸체부;
    일단은 상기 몸체부의 상부 내측면으로부터 상기 개구부 안으로 돌출하여 일단의 상·하면이 노출되고, 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 제1 리드; 및
    일단은 상기 몸체부의 단차부로부터 상기 개구부 안으로 돌출하고, 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 제2 리드를 포함하고,
    상기 제1 리드의 일단은 상기 개구부 내에 배치되어 광을 화상신호로 변환하는 제1 반도체 칩과 본딩와이어, 범프, 솔더볼, 이방성 전도필름 또는 이방성 전도수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 전기적 접속 수단에 의해 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 리드의 일단은 상기 개구부 내에 상기 제1 반도체 칩의 하부에 배치되어 상기 화상신호를 처리하는 제2 반도체 칩과 본딩와이어, 범프, 솔더볼, 이방성 전도필름 또는 이방성 전도수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 전기적 접속 수단에 의해 전기적으로 연결되는 배선기판.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 몸체부의 상부 내측면으로부터 상기 개구부 안으로 돌출하여 형성되고, 그 선 단부가 상기 반도체 칩의 상면과 접착되는 타이바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배선기판.
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  15. 고체 촬상용 렌즈를 구비하는 렌즈부;
    개구부가 형성되고 내측면에 단차부가 형성된 몸체부와, 일단은 상기 몸체부의 상부 내측면으로부터 상기 개구부 안으로 돌출하여 일단의 상·하면이 노출되고 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 제1 리드와, 일단은 상기 몸체부의 단차부로부터 상기 개구부 안으로 돌출하고 타단은 상기 몸체부의 저면과 연결된 제2 리드를 구비하며, 상기 고체 촬상용 렌즈와 상기 개구부가 대향하도록 상기 렌즈부와 연결된 배선 기판;
    상기 개구부 내에 배치되고, 상기 제1 리드의 일단과 전기적으로 연결되고, 상기 고체 촬상용 렌즈로부터의 광을 화상신호로 변환하는 제1 반도체 칩; 및
    상기 개구부 내에 상기 제1 반도체 칩 하부에 배치되고, 상기 제2 리드의 일단과 전기적으로 연결되고, 상기 화상신호를 처리하는 제2 반도체 칩을 포함하고,
    상기 제1 리드의 일단과 상기 제1 반도체 칩은 본딩와이어, 범프, 솔더볼, 이방성 전도필름 또는 이방성 전도수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 전기적 접속 수단에 의해 연결되고,
    상기 제2 리드의 일단과 상기 제2 반도체 칩은 본딩와이어, 범프, 솔더볼, 이방성 전도필름 또는 이방성 전도수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 전기적 접속 수단에 의해 연결되는 고체 촬상용 반도체 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 리드의 일단은 상기 제1 반도체 칩의 상면과 접착되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상용 반도체 장치.
  17. 삭제
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  19. 제 15항에 있어서,
    상기 반도체 칩과 몸체부 사이는 절연성 봉지수지로 봉지되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상용 반도체 장치.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 고체 촬상용 렌즈와 소정의 간격을 두고 대향하며, 상기 고체 촬상용 렌즈와 상기 제1 반도체 칩 사이에 위치하고 상기 렌즈부 내에 고정 위치하는 적외선 차단용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상용 반도체 장치.
  21. 제 15항에 있어서,
    상기 몸체부의 내측면으로부터 상기 개구부 안으로 돌출하여 형성되고, 그 선단부가 상기 제1 반도체 칩의 상면과 접착되는 타이바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상용 반도체 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 타이바는 상기 리드와 동일물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상용 반도체 장치.
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