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KR20080094231A - 이미지 센서 모듈과 이를 구비한 카메라 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

이미지 센서 모듈과 이를 구비한 카메라 모듈 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20080094231A
KR20080094231A KR1020070038386A KR20070038386A KR20080094231A KR 20080094231 A KR20080094231 A KR 20080094231A KR 1020070038386 A KR1020070038386 A KR 1020070038386A KR 20070038386 A KR20070038386 A KR 20070038386A KR 20080094231 A KR20080094231 A KR 20080094231A
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KR
South Korea
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printed circuit
layer
circuit board
image sensor
pickup device
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KR1020070038386A
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KR101187899B1 (ko
Inventor
고현민
노부히로 하나이
Original Assignee
삼성테크윈 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것으로, 상세하게는 모듈의 박형화를 위하여 촬상소자를 인쇄회로기판에 내장한 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 입사되는 빛 에너지를 전기적인 신호로 변환하는 촬상 영역을 구비하는 촬상소자; 및 상기 촬상소자가 내장되는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 인쇄회로기판은, 광 투과 영역이 형성되고 저면에 상기 촬상소자가 결합하는 제1층과, 상기 촬상소자가 수용되도록 내부에 적어도 하나의 관통공이 형성되는 제2층을 포함하는 이미지 센서 모듈을 제공한다.
이미지 센서 모듈, 카메라 모듈

Description

이미지 센서 모듈과 이를 구비한 카메라 모듈 및 그 제조 방법{Image sensor module and camera module comprising the same and manufacturing method for the same}
도 1 및 도 2 각각은 종래의 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 카메라 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 카메라 모듈의 단면도이다.
도 5는 도 3의 카메라 모듈에 구비되는 이미지 센서 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 6의 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈의 제조 방법을 수행하는 각 단계를 도시한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 카메라 모듈 110: 이미지 센서 모듈
111: 인쇄회로기판 112: 촬상소자
113: 범프볼 114: 접착부재
115: IR 필터 116: 패드
117: 베이스 기판 118: 외부연결부재
120: 광학계
본 발명은 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것으로, 상세하게는 모듈의 박형화를 위하여 촬상소자를 인쇄회로기판에 내장한 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 동영상 및 사진 촬영을 하고 이를 전송할 수 있는 장치로서, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, PDA, 모니터 삽입용 카메라, 범퍼 장착용 자동차 후면 감시 카메라, 도어/인터폰용 카메라 등에 사용된다.
일반적으로 카메라 모듈은 촬상소자 및 기판으로 이루어진 이미지 센서 모듈과 렌즈로 이루어진 광학계로 이루어진다. 촬상소자와 기판과의 인터커넥션 형태(interconnection type)로는 와이어 본딩 형태(wire bonding type)와 플립 칩 형태(flip chip type)가 많이 사용되고 있다.
도 1 및 도 2에는 종래의 카메라 모듈의 구성을 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 여기서, 도 1은 와이어 본딩 형태로 촬상소자와 인쇄회로기판 사이의 인터커넥션이 이루어진 모습을 보여주는 단면도이고, 도 2는 플립 칩 본딩 형태로 촬상 소자와 인쇄회로기판 사이의 인터커넥션이 이루어진 모습을 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 카메라 모듈(10)(20)은 이미지 센서 모듈(11)(21), 하우징(17), 렌즈 조립체(19), IR-필터(16)를 포함한다.
이미지 센서 모듈(11)(21)은 인쇄회로기판(12)(22) 및 촬상소자(13)(23)를 포함한다. 촬상소자(13)(23)와 인쇄회로기판(12)(22) 사이의 결합은 도 1에 도시된 것과 같이 골드 와이어(14)를 사용하여 전기적으로 연결되는 와이어 본딩에 의해 이루어질 수도 있고, 도 2에 도시된 것과 같이 범프(24)를 형성하여 이루어지는 플립 칩 본딩으로 결합될 수도 있다.
한편, 하우징(17)은 전방에 렌즈 조립체(19)를 구비하고, 렌즈 조립체(19)는 하나 이상의 렌즈(18)를 포함하며, 하우징(17)의 내측 즉, 렌즈 조립체(19)의 후방에는 IR-필터(16)가 배치된다.
일반적으로 이미지 센서 모듈(11)(21)을 제조한 후에 다양한 형태의 렌즈와 하우징을 이미지 센서 모듈에 배치하여 카메라 모듈을 제조한다.
그런데, 도 1에 도시된 종래의 카메라 모듈은 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB) 또는 리드 프레임 상에 이미지 센서용 칩을 탑재하고, 와이어 본딩을 이용하여 칩의 패드와 기판의 연결 패드를 전기적으로 연결하여 제작된다. 그러나 이와 같은 종래의 와이어 본딩에 의한 패키지 방식은 와이어의 루프 높이(loop height; 와이어 본딩되는 칩의 표면으로부터 본딩되는 와이어의 최대 높이까지의 거리)로 인하여 패키지의 두께를 얇게 하는 데 어려움이 있다.
또한 이미지 센서용 칩의 전기적 특성에 맞추어 인쇄회로기판상에 수동소자가 장착되기도 하는데, 종래의 와이어 본딩에 의한 카메라 모듈 구조에서는 기판 상에 수동소자가 설치되는 면적과 두께만큼의 추가적인 영역이 확보되어야 한다. 따라서 수동소자의 크기에 대응하여 기판의 폭과 두께도 증가할 수밖에 없으므로 카메라 모듈의 크기를 증가시키는 요인으로 작용하였다.
한편, 작고 얇은 카메라 모듈을 구현하기 위한 다른 방법으로 도 2에 도시된 바와 같이 플립 칩 패키지가 이용되기도 한다. 상술한 도 1의 와이어 본딩에 의한 패키지 방법에서는 경질의 인쇄회로기판(hard printed circuit board; HPCB) 상에 이미지 센서용 칩을 장착하는 칩 온 보드(chip on board; COB) 방식이 주로 사용된다. 이에 반해 플립 칩 패키지 방법에서는 칩 온 필름(chip on film; COF) 방식이 사용된다. 칩 온 필름 방식은 유연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board; FPCB) 상에 이미지 센서용 칩을 장착하는 방식이다.
이와 같은 플립 칩 패키지 방법은 와이어 본딩 방식에 비해 얇은 카메라 모듈을 구현하기 위해 사용되는 기술이지만, 카메라 모듈의 두께를 현저히 낮추는 데에는 한계가 있다. 즉 플립 칩 패키지 방법에 의한 카메라 모듈에서도 이미지 센서용 칩과 인쇄회로기판이 차례로 적층되기 때문에, 이미지 센서용 칩과 인쇄회로기판의 각각의 두께를 더한 것보다 얇은 카메라 모듈의 구현은 불가능하였다.
최근에는 회로가 복잡해지고 고밀도 및 소형화 회로에 대한 요구가 증가함으로 인해 배선을 다층으로 형성한 다층 인쇄회로기판(multi layered board)이 많이 사용되고 있다. 이로 인해 인쇄회로기판이 더욱 두꺼워져 카메라 모듈의 전체 두께도 증가하고 있는데, 이와 같은 기술적 한계를 극복하여 카메라 모듈을 더욱 얇게 제작할 수 있는 기술이 더욱 요구되고 있다.
본 발명은 카메라 모듈이 장착되는 기기의 초소형화 및 박형화 경향에 맞춰 카메라 모듈의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있는 이미지 센서 모듈 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 입사되는 빛 에너지를 전기적인 신호로 변환하는 촬상 영역을 구비하는 촬상소자; 및 상기 촬상소자가 내장되는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 인쇄회로기판은, 광 투과 영역이 형성되고 저면에 상기 촬상소자가 결합하는 제1층과, 상기 촬상소자가 수용되도록 내부에 적어도 하나의 관통공이 형성되는 제2층을 포함하는 이미지 센서 모듈을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2층에서 상기 제1층이 형성되는 면과 대향되는 면에는, 상기 제2층과 상기 촬상소자를 지지하는 제3층이 더 결합될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1층에 형성되어 있는 광 투과 영역에는 IR 필터가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판과 상기 촬상소자는 플립 칩 본딩에 의하여 결합될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판에는 영상처리프로세서(Image signal processor)가 더 내장될 수 있다.
다른 측면에 관한 본 발명은 상기 구조를 가진 이미지 센서 모듈; 및 상기 이미지 센서 모듈의 상측에서 상기 이미지 센서 모듈과 결합하고, 외부의 영상을 받아들여 상기 촬상 영역에 결상하는 광학계를 포함할 수 있다.
더 다른 측면에 관한 본 발명은 인쇄회로기판의 제1층에 광 투과 영역을 형성하는 단계; 상기 광 투과 영역의 저면에 촬상소자를 결합하는 단계; 및 상기 제1층의 하부에, 상기 촬상소자가 수용되도록 적어도 하나의 관통공이 형성되어 있는 제2층을 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서 모듈의 제조 방법은, 상기 광 투과 영역에 IR 필터를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광 투과 영역의 저면에 촬상소자를 결합하는 단계는, 상기 촬상소자의 일 측에 범프볼이 형성되고, 상기 광 투과 영역의 일 측에 패드가 형성되어, 상기 범프볼과 패드가 플립 칩 본딩에 의하여 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서 모듈의 제조 방법은, 상기 인쇄회로기판에 영상처리프로세서(Image signal processor)를 내장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 카메라 모듈의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 카메라 모듈의 단면도이고, 도 5는 도 3의 카메라 모듈에 구비되는 이미지 센서 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 카메라 모듈(100)은 이미지 센서 모듈(110) 및 광학계(120)를 포함한다.
이미지 센서 모듈(110)은, 인쇄회로기판(111), 촬상소자(112), 범프볼(113), 접착부재(114), IR 필터(115) 및 패드(116)를 포함한다.
인쇄회로기판(111)은 적어도 두 층 이상의 인쇄회로기판이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이러한 각 층의 인쇄회로기판(111)으로는 경질의 인쇄회로기판(hard printed circuit board; HPCB)이나 유연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board; FPCB)을 사용할 수 있다.
여기서, 본 발명은 촬상소자(112)가 인쇄회로기판(111) 내부에 내장되는 것을 일 특징으로 한다. 상세히, 도 1에 도시된 카메라 모듈에서는 인쇄회로기판의 상측에 촬상소자가 별도로 결합하도록 구성되어 있었다. 그리고, 인쇄회로기판 및 촬상소자의 상측에 결합되는 광학계의 일 측에 IR 필터가 결합되어 있었다. 이와 같은 종래의 카메라 모듈에서는 인쇄회로기판과 촬상소자 각각의 두께만큼 이미지 센서 모듈의 전체적인 두께가 두꺼워지는 문제점이 존재하였다. 또한 이미지 센서 모듈과 IR 필터 사이의 간격이 별도로 요구되기 때문에, 이미지 센서 모듈과 IR 필터 사이의 간격만큼 이미지 센서 모듈의 전체적인 두께가 더 두꺼워지는 문제점이 존재하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 인쇄회로기판의 내부에 촬상소자 및 IR 필터가 내장되도록 하여, 카메라 모듈의 전체적인 두께가 획기적으로 감소하는 이미지 센서 모듈을 제공한다.
인쇄회로기판(111) 내부에 촬상소자(112)가 내장되는 과정을 살펴보면, 먼저 인쇄회로기판(111)의 최상층을 이루는 제1층(111a)의 중앙부에는 광 투과 영 역(111a_1)이 형성된다. 그리고, 제1층(111a)에서 광 투과 영역(111a_1)이 형성되어 있는 주변부에 촬상소자(112)가 장착된다. 여기서, 광 투과 영역(111a_1)은 일반적인 프레스(press)공정 등에 의하여 형성될 수 있다. 광 투과 영역(111a_1)은 촬상소자(112)보다 작도록 형성되어, 촬상소자(112)가 광 투과 영역(111a_1)을 통하여 탈거되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 광 투과 영역(111a_1)이 형성되어 있는 제1층(111a)의 하부, 즉 인쇄회로기판(111)의 내측 방향으로 촬상소자(112)가 결합된다. 인쇄회로기판(111)과 촬상소자(112)의 결합은 패드(116)와 범프볼(113)을 접속시키는 플립 칩 (flip chip) 방식에 의해 이루어질 수 있다.
여기서, 촬상소자(112)에는 범프볼(113)이 구비되고, 인쇄회로기판(111)에는 패드(116)가 구비된다. 그리고, 범프볼(113)과 패드(116)는 촬상소자(112)와 인쇄회로기판(111)을 전기적으로 연결함과 동시에 물리적으로 고정하는 기능을 한다. 여기서, 촬상소자(112)와 인쇄회로기판(111) 사이의 결합을 위해 접착부재(114)가 사용될 수 있다. 이러한 접착부재(114)로는 NCP(Non conductive paste), NCF(Non conductive film), ACF(Anisotropic conductive film) 또는 ACP(Anisotropic conductive paste) 등이 사용될 수 있다.
또는 준비된 촬상소자(112)에 인쇄회로기판(111)을 직접 접합하는 방식도 가능하며, 경우에 따라서는 와이어 본딩(Wire bonding) 방식으로도 구현될 수 있으나, 와이어 본딩 방식의 경우 크기가 기존의 카메라 모듈과 차이가 나지 않을 수도 있다.
그리고, 제1층(111a)의 하측으로 제2층(111b) 및 제3층(111c)이 차례로 결합하여 인쇄회로기판(111)을 형성함으로써, 인쇄회로기판(111)의 내부에 촬상소자(112)가 내장될 수 있다. 여기서, 제2층(111b)의 중앙부에는 촬상소자(112)가 수용 가능하도록 관통공(111b_3)이 형성될 수 있다. 여기서, 제1층(111a), 제2층(111b) 및 제3층(111c) 사이의 결합은 일반적인 인쇄회로기판의 제작 공정과 같이 진공에서 열간 프레스(hot press)에 의하여 수행될 수 있다.
촬상소자(112)는 입사되는 빛 에너지를 전기적인 신호로 변화하는 촬상영역을(112a) 구비한다. 이와 같은 촬상소자(112)는 상술한 바와 같이 인쇄회로기판(111)의 내부에 배치된다.
촬상소자(112)는 광학정보를 전기신호로 변화하는 반도체 소자로서, CCD(Charge Coupled Device, 전하결합소자) 이미지 센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 상보성 금속산화물반도체) 이미지 센서 등이 사용될 수 있으나, 카메라 폰의 소형화 및 다기능화에 의한 카메라 모듈의 경박단소화를 위해 COF(Chip On Film) 방식을 사용하기에 적합한 CMOS 방식의 이미지 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 보호 범위는 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
IR 필터(115)는 인쇄회로기판(111)의 광 투과 영역(111a_1)에 배치될 수 있다.
상세히, IR 필터(115)는 렌즈(123)를 통과한 빛 중에 적외선 영역의 빛을 차단하는 역할을 한다. 촬상소자(112)의 촬상영역(112a)에서 사용되는 포토 다이오 드(미도시)는 적외선 영역까지 투과시키는데, 포토 다이오드를 투과한 적외선은 이미지를 붉게 보이게 함으로 이러한 현상을 막기 위해 IR 필터(115)가 사용된다. 이를 위해 IR 필터(115)의 상면에는 적외선 차단 코팅(IR-Cut coating)이 형성된다. 또한, IR 필터(115)는 내부로 입사된 빛이 반사되는 것을 방지하는 기능을 한다. 이를 위해 IR 필터(115)의 하면에는 반사 방지를 위한 반사 방지 코팅(Anti-Reflecting coating)이 형성된다. IR 필터(115)는 종래의 카메라 모듈에서는 하우징의 개구부의 하면에 실장되었다. 그러나, 본 발명에 따른 카메라 모듈(100)에서는 IR 필터(115)가 상술한 바와 같이 이미지 센서 모듈(110)에 실장된다. 따라서, 하우징에 적외선 필터를 실장하기 위한 공간을 따로 구비할 필요가 없으므로 카메라 모듈을 소형화하는데 유리하다. 여기서 IR 필터(115)는 UV 본딩 등에 의하여 인쇄회로기판(111)에 결합될 수 있다. IR 필터(115)는 실제 인쇄회로기판(111)의 광 투과 영역(111a_1)의 치수와 IR 필터(115)의 치수 공차가 있기 때문에, IR 필터(115)와 인쇄회로기판(111)의 접합시에는 IR 필터(115)를 떠 있는 상태로 유지시키고, 광 투과 영역(111a_1)과 IR 필터(115)와의 사이에 UV 접착제를 도포하는 방식으로 결합시킨다.
한편, 인쇄회로기판(111)의 하부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 별도의 베이스 기판(117)이 더 형성될 수 있다. 그리고, 베이스 기판(117)은 적어도 어느 한 측면으로 연장된 연장부(117a)를 가질 수 있고, 연장부(117a)의 일 단부에는 외부 회로와 연결되는 커넥터(connector) 또는 소켓(socket) 등의 외부연결부재(118)가 더 형성될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만 인쇄회로기판(111)의 전면에는 커패시터와 같은 수동소자(미도시)가 실장될 수도 있다. 그리고, 인쇄회로기판(111)의 후면에는 영상처리프로세서(ISP : Image signal processor)가 더 내장될 수도 있다. 이러한 영상처리프로세서는 종래의 카메라 모듈 공정과 같이 인쇄회로기판(111)의 일 면 상에 실장될 수 있다. 또는 상술한 촬상소자(112)와 같이 인쇄회로기판(111)에 내장되는 것도 가능하다 할 것이다. 즉, 인쇄회로기판(111)을 구성하는 적어도 한 층에 관통공을 형성하여 영상처리프로세서를 인쇄회로기판(111) 내부에 수용하도록 구성될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 인쇄회로기판(111)에는 비아 홀(via hole)이 형성되고 그 내부를 관통하는 연결 단자가 배치되어, 필요에 따라 여러 연결 단자들 간의 연결이나 인쇄회로기판(111)에 설치되는 수동 소자와 연결되는 연결 단자들의 연결이 가능하도록 한다. 또한, 여기에서 예를 들어 설명하는 단자들 간의 연결 외에도 다양한 3차원적인 회로의 구성이 필요에 따라 가능하다.
한편, 광학계(120)는 렌즈 하우징(121), 보호 커버(122) 및 렌즈(123)를 구비한다. 보호 커버(122)는 렌즈 하우징(121)을 지지하고, 외부로부터 원하지 않는 경로로 빛이 들어오는 것을 차단할 수 있다. 보호 커버(122)에는 렌즈 하우징(121)이 삽입되는 개구부가 형성된다. 보호 커버(122)는 촬상소자(112)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 렌즈 하우징(121)은 적어도 하나의 렌즈(123)를 내장한 후, 보호 커버(122)의 개구부에 설치된다.
이와 같은 구성에 의하여, 카메라 모듈(100)의 전체적인 크기가 감소되어 카 메라 모듈이 장착되는 기기의 초소형화 및 박형화를 수행하는 효과를 가질 수 있다. 다시 말하면, 종래 카메라 모듈의 경우 인쇄회로기판과 촬상소자가 별도의 층으로 형성되어, 인쇄회로기판과 촬상소자 각각의 두께의 합만큼의 공간이 필수적으로 요구되었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 인쇄회로기판 내부에 촬상소자를 내장함으로써, 이미지 센서 모듈의 전체적인 크기가 감소되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 인쇄회로기판(111) 내에 IR 필터(115)가 내장 가능하도록 형성되어, 광학계(120) 내부에 IR 필터와 촬상소자 사이의 간격 확보를 위한 별도의 공간이 불필요하게 됨으로써, 카메라 모듈(100) 전체의 높이가 더욱 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 관한 이미지 센서 모듈과 이를 구비한 카메라 모듈의 제조 방법에 대하여 살펴본다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 관한 이미지 센서 모듈과 이를 구비한 카메라 모듈의 제조 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 7a 내지 도 7g는 도 6의 이미지 센서 모듈과 이를 구비한 카메라 모듈의 제조 방법을 수행하는 각 단계를 도시한 도면들이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 이미지 센서 모듈과 이를 구비한 카메라 모듈의 제조 방법은 인쇄회로기판(111)의 제1층(111a)에 광 투과 영역(111a_1)을 형성하는 단계(S210 단계)와, 광 투과 영역(111a_1)이 형성되어 있는 제1층(111a)의 일 측에 촬상소자(112)를 결합하는 단계(S220 단계)와, 인쇄회로기판(111)의 제2층(111b)에 관통공(111b_3)을 형성하는 단계(S230 단계)와, 인쇄회로기판(111)의 각 층을 서로 결합하는 단계(S240 단계)를 포함한다.
도 7a는 인쇄회로기판(111)의 제1층(111a)에 광 투과 영역(111a_1)을 형성하는 단계(S210 단계)를 나타내는 도면이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(111)의 최상층을 이루는 제1층(111a)의 중앙부에는 촬상소자(112)가 장착되는 광 투과 영역(111a_1)이 형성된다. 여기서, 광 투과 영역(111a_1)은 일반적인 프레스(press)공정 등에 의하여 형성될 수 있다.
도 7b는 광 투과 영역(111a_1)이 형성되어 있는 제1층(111a)의 일 측에 촬상소자(112)를 결합하는 단계(S220 단계)를 나타내는 도면이고, 도 7c는 제1층(111a)과 촬상소자(112)의 결합이 완료된 상태를 나타내는 도면이다. 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 광 투과 영역(111a_1)이 형성되어 있는 제1층(111a)의 배면이 상방을 향하도록 뒤집어 놓은 상태에서, 인쇄회로기판(111)에 구비되는 패드(116)와 촬상소자(112)에 구비되는 범프볼(113)을 이용하여, 인쇄회로기판(111)과 촬상소자(112)를 플립 칩 본딩(flip chip bonding)한다. 여기서, 촬상소자(112)에 구비되는 범프볼(113)은 금 재질이거나, 외측 면이 금으로 도금된 니켈 재질일 수 있다. 여기서, 촬상소자(112)와 인쇄회로기판(111) 사이의 결합을 위해 접착부재(114)가 사용될 수 있다. 이러한 접착부재(114)로는 NCP(Non conductive paste), NCF(Non conductive film), ACF(Anisotropic conductive film) 또는 ACP(Anisotropic conductive paste) 등이 사용될 수 있다.
상세히, 전자제품이 소형화 및 고기능화됨에 따라 전자제품의 핵심부분을 이루고 있는 반도체 칩도 고집적화 및 고성능화되고 있는 추세이다. 이러한 고집적화 및 고성능화되고 있는 반도체 칩을 먼지나 습기 또는 전기적, 기계적 부하 등의 각종 외부환경으로부터 보호해주는 반도체 패키지(package)의 제조에 있어서도 이와 같은 추세에 대응하여 경박단소화 및 다핀화 경향이 강화되고 있다. 이에, 반도체 패키지의 방식도 기존의 와이어 본딩(wire bonding) 방식으로는 경박단소화 및 다핀화되고 있는 추세에 대응하기 힘들다고 판단되어 이를 해결할 수 있는 새로운 방식들이 다양하게 모색되고 있으며, 그 중 한 가지 방식이 솔더 범프(solder bump) 방식이다.
솔더 범프 방식이란, 반도체 칩의 입출력 단자인 패드(pad) 위에 별도의 솔더 범프를 형성시킨 다음 이 반도체 칩을 뒤집어서 캐리어(carrier) 기판이나 서킷 테이프(circuit tape)의 회로패턴(pattern)에 직접 붙이는 방식으로, 반도체 칩이 뒤집혀진 상태로 본딩되기 때문에 '플립 칩 본딩'이라고 지칭되고 있다.
플립 칩 본딩 방식은 크게 열압착 방식과, 레이저(laser) 압착 방식 등으로 구분된다. 열압착 방식의 경우에는, 반도체 칩을 가열할 때 나타나는 열전달 부위에서의 높은 열손실로 인하여 장시간 반도체 칩을 가열해야 한다. 반면, 레이저 압착 방식은 반도체 칩의 솔더 범프들이 기판의 지정된 솔더 범프와 대향되도록 본드 포지션으로 이동한 후에 반도체 칩의 후면으로부터 반도체 칩을 가열하면서 가압하고, 반도체 칩을 레이저를 이용하여 가열하는 방식이다.
한편, 도 7c에 도시된 바와 같이, IR 필터(115)는 인쇄회로기판(111)의 광 투과 영역(111a_1)에 배치될 수 있다. 여기서 IR 필터(115)는 UV 본딩 등에 의하여 인쇄회로기판(111)에 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 카메라 모듈(100)에서는 IR 필터(115)가 이미지 센서 모듈(110)에 내장된다. 따라서, 하우징에 적외선 필터를 실장하기 위한 공간을 따로 구비할 필요가 없으므로 카메라 모듈을 소형화하는 효과를 얻을 수 있다.
도 7d는 인쇄회로기판(111)의 제2층(111b)에 관통공(111b_3)을 형성하는 단계(S230 단계)를 나타내는 도면이다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(111)의 제2층(111b)의 중앙부에는 촬상소자(112)가 수용 가능하도록 관통공(111b_3)이 형성될 수 있다. 여기서, 관통공(111b_3)은 일반적인 프레스(press)공정 등에 의하여 형성될 수 있다. 그리고, 인쇄회로기판(111)의 제2층(111b)은 다시 두 개 이상의 층(111b_1)(111b_2)이 결합하여 형성될 수 있다. 도 7d에는 제2층(111b)이 두 개의 층(111b_1)(111b_2)으로 구성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 카메라 모듈의 사양 및 사용 환경에 따라 제2층(111b)을 구성하는 적층 구조의 형상의 다양한 변형이 가능하다 할 것이다.
도 7e는 인쇄회로기판(111)의 제3층(111c)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 인쇄회로기판(111)의 제3층(111c)은 제1층(111a)에 결합된 촬상소자(112)가 안착되고, 제2층(111b)이 결합되는 베이스 부재의 역할을 수행할 수 있다. 도 7e에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(111)의 제3층(111c)은 다시 두 개 이상의 층(111c_1)(111c_2)이 결합하여 형성될 수 있다. 도 7e에는 제3층(111c)이 두 개의 층(111c_1)(111c_2)으로 구성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 카메라 모듈의 사양 및 사용 환경에 따라 제3층(111c)을 구성하는 적층 구조의 형상의 다양한 변형이 가능하다 할 것이다.
도 7f는 인쇄회로기판(111)의 각 층을 서로 결합하는 단계(S240 단계)를 나타내는 도면이고, 도 7g는 인쇄회로기판(111)의 각 층의 결합이 완료된 단계를 나타내는 도면이다. 도 7f 및 도 7g에 도시된 바와 같이, 제3층(111c)의 상부에 관통공(111b_3)이 형성되어 있는 제2층(111b)이 결합된다. 그리고, 제2층(111b)의 상부에는 촬상소자(112)가 결합되어 있는 제1층(111a)이 결합된다. 여기서, 촬상소자(112)는 제2층(111b)의 관통공(111b_3) 내에 수용될 수 있다. 그리고, 제1층(111a), 제2층(111b) 및 제3층(111c) 사이의 결합은 일반적인 인쇄회로기판의 제작 공정과 같이 진공에서 열간 프레스(hot press)에 의하여 수행될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 인쇄회로기판 내부에 촬상소자를 내장함으로써, 카메라 모듈(100)의 전체적인 크기가 감소되어 카메라 모듈이 장착되는 기기의 초소형화 및 박형화를 수행하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 촬상소자가 인쇄회로기판에 내장되기 때문에, 촬상소자가 외부의 충격으로부터 파손되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 카메라 모듈이 장착되는 기기의 초소형화 및 박형화 경향에 맞춰 카메라 모듈의 두께 및 크기가 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 입사되는 빛 에너지를 전기적인 신호로 변환하는 촬상 영역을 구비하는 촬상소자; 및
    상기 촬상소자가 내장되는 인쇄회로기판을 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은, 광 투과 영역이 형성되고 저면에 상기 촬상소자가 결합하는 제1층과, 상기 촬상소자가 수용되도록 내부에 적어도 하나의 관통공이 형성되는 제2층을 포함하는 이미지 센서 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2층에서 상기 제1층이 형성되는 면과 대향되는 면에는, 상기 제2층과 상기 촬상소자를 지지하는 제3층이 더 결합되어 있는 이미지 센서 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1층에 형성되어 있는 광 투과 영역에는 IR 필터가 형성되어 있는 이미지 센서 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 상기 촬상소자는 플립 칩 본딩에 의하여 결합되는 이미지 센서 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에는 영상처리프로세서(Image signal processor)가 더 내장되어 있는 이미지 센서 모듈.
  6. 제 1항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항의 구조를 가진 이미지 센서 모듈; 및
    상기 이미지 센서 모듈의 상측에서 상기 이미지 센서 모듈과 결합하고, 외부의 영상을 받아들여 상기 촬상 영역에 결상하는 광학계를 포함하는 카메라 모듈.
  7. 인쇄회로기판의 제1층에 광 투과 영역을 형성하는 단계;
    상기 광 투과 영역의 저면에 촬상소자를 결합하는 단계; 및
    상기 제1층의 하부에, 상기 촬상소자가 수용되도록 적어도 하나의 관통공이 형성되어 있는 제2층을 결합하는 단계를 포함하는 이미지 센서 모듈의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 모듈의 제조 방법은,
    상기 광 투과 영역에 IR 필터를 결합하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서 모듈의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 투과 영역의 저면에 촬상소자를 결합하는 단계는,
    상기 촬상소자의 일 측에 범프볼이 형성되고, 상기 광 투과 영역의 일 측에 패드가 형성되어, 상기 범프볼과 패드가 플립 칩 본딩에 의하여 결합하는 단계를 포함하는 이미지 센서 모듈의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 모듈의 제조 방법은,
    상기 인쇄회로기판에 영상처리프로세서(Image signal processor)를 내장하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서 모듈의 제조 방법.
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