JP7210271B2 - ガスセンサーパッケージ及びこれを含むセンシング装置 - Google Patents

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Description

本発明はガスセンサーパッケージに係り、より具体的にガスセンサーパッケージのパッケージ基板に係る。
一般的に、ガスセンサーはガス分子の吸着に応じて電気伝導度又は電気抵抗が変化する特性を利用して分析対象ガスの量を測定する。金属酸化物半導体、固体電解質物質、又はその他の有機物質等を利用してガスセンサーが製作される。
空気が人体の健康に及ぼす影響は非常に大きい。室内空間の密閉化がさらに深化され、化学物質で構成された建築資材の使用が増加することによって、空気の汚染が社会問題として提起されている。ガスセンサーはより高い精密度及び機能を具現することが要求されている。携帯電話やウェアラブル（Ｗｅａｒａｂｌｅ）機器にガスセンサーを適用させる研究が進行されている。
韓国特許公開第１０－２０１５－００８９７４９号明細書
本発明が解決しようとする課題はセンシング正確度が向上されたガスセンサーパッケージ及びこれを含むセンシング装置を提供することにある。
本発明はガスセンサーパッケージ及びこれを含むセンシング装置に係る。本発明の実施形態に係るガスセンサーパッケージは、ホールを有するパッケージ基板と、前記パッケージ基板の前記ホール内に配置されたセンシング素子と、前記パッケージ基板の第１面上に配置され、その内部を貫通するベントホールを有する固定プレートであり、前記ホールと平面視で重畳された固定プレートと、前記固定プレート上に付着された保護フィルムと、を含み、前記ホールは前記パッケージ基板の前記第１面上に形成され、前記保護フィルムは前記ベントホールと平面視で重畳されることができる。
本発明の実施形態に係るセンシング装置は、エアーホール有するモジュールボードと、前記モジュールボード上に実装され、平面視で前記エアーホールと重畳されるガスセンサーパッケージと、を含み、前記エアーホールは前記モジュールボードを貫通し、前記ガスセンサーパッケージは、ホールを有するパッケージ基板と、前記パッケージ基板の前記ホール内に配置されたセンシング素子と、前記パッケージ基板の第１面上に配置され、ベントホールを有する固定プレートと、前記固定プレート上に付着された保護フィルムと、を含み、前記ホールは前記パッケージ基板の前記第１面に向かって開放され、前記固定プレートは前記ホールと平面視で重畳され、前記パッケージ基板の前記第１面は前記モジュールボードに向かうことができる。
本発明によれば、センシング素子がパッケージ基板のホール内に配置されて、ガスがセンシング素子により多く伝達されることができる。したがって、センシング素子は高いセンシング正確度を示すことができる。
実施形態によれば、保護フィルムが、不純物がホール内に流れ込むことを防止することができる。したがって、不純物によるセンシングノイズの発生及びセンシング素子の損傷が防止／減少されることができる。保護フィルムは固定プレートに堅固に固定されることができる。
実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した平面図である。 図１ＡのＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面である。 実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した断面図である。 実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した平面図である。 図２ＡのＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面である。 実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した断面図である。 実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した断面図である。 実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した断面図である。 実施形態に係るセンシング装置を示した断面図である。
添付された図面を参照して本発明の実施形態に対して説明する。明細書の全体にわたって同一な参照符号は同一な構成要素を指称することができる。
本発明の概念に係るガスセンサーパッケージ及びこれを含むセンシング装置を説明する。
図１Ａは実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した平面図である。図１Ｂは図１ＡのＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面である。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すれば、ガスセンサーパッケージ１０はパッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００を含む。制御素子２１０は、例えば制御回路を含み、センシング素子２２０はセンサーが形成された半導体集積回路チップを含む。固定プレート３００は均一な厚さを有する板状部材（ｐｌａｔｅ－ｌｉｋｅ ｍｅｍｂｅｒ）である。
パッケージ基板１００はホール１９０を有する。パッケージ基板１００は互いに反対側の第１面１００ａ及び第２面１００ｂを有する。第１面１００ａはパッケージ基板１００の上面であり、第２面２００ｂはパッケージ基板１００の下面である。ホール１９０はパッケージ基板１００の第１面１００ａに向かって開放されている。ホール１９０はパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に形成される。一例として、ホール１９０はパッケージ基板１００の一部が除去されて形成される。ホール１９０はパッケージ基板１００の一部を貫通する。ホール１９０の底面１９０ｂはパッケージ基板１００内に提供される。ホール１９０の底面１９０ｂはパッケージ基板１００の第２面１００ｂと離隔される。図１Ａのように、平面視で、ホール１９０はパッケージ基板１００のセンター部分に形成される。パッケージ基板１００がホール１９０を有し、キャビティ１９５が提供される。キャビティ１９５はパッケージ基板１００及び保護フィルム４００によって定義される。例えば、キャビティ１９５はパッケージ基板１００及び保護フィルム４００によって囲まれた空間である。キャビティ１９５はガスによって占有される。前記ガスは分析対象物質を含む。
パッケージ基板１００はベース層１１０及び導電構造体１２０を含む。一例として、印刷回路基板（ＰＣＢ）がパッケージ基板１００として使用される。ベース層１１０は非導電性物質を含む。ベース層１１０はセラミック、炭素含有物質（例えば、グラファイト又はグラフェン）、又はポリマーを含む。ベース層１１０は複数のベース層１１０を含む。他の例として、基板１００に含まれたベース層１１０は単数である。導電構造体１２０は導電パターン１２１及び導電ビア１２３を含む。導電パターン１２１はベース層１１０の間又はベース層１１０のうち最上部の層上に提供される。導電ビア１２３はベース層１１０のうち少なくとも１つを貫通し、導電パターン１２１と電気的に連結される。本明細書で電気的に連結される／接続するということは直接的な連結／接続又は他の導電構成要素を通じた間接的な連結／接続を含む。電気的に連結されるということは電気的信号が構成要素の間で伝達されるということを意味する。導電パターン１２１及び導電ビア１２３は銅又はアルミニウムのような金属を含む。実施形態によれば、導電構造体１２０はパッケージ基板１００の第２面１００ｂ及びホール１９０の底面１９０ｂの間にさらに提供される。したがって、パッケージ基板１００内の電気的信号の通路が多様になることができる。保護層１５０がパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に提供される。保護層１５０はソルダレジスト物質を含む。
外部連結パッド１３０がパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に配置される。外部連結パッド１３０は保護層１５０によって露出される。外部連結パッド１３０は導電構造体１２０と電気的に連結される。導電構造体１２０は外部連結パッド１３０を通じて外部装置と電気的に連結される。したがって、ガスセンサーパッケージ１０が外部装置と電気的に連結されることができる。外部連結パッド１３０は銅又はアルミニウムのような金属を含む。図示しないが、ソルダが外部連結パッド１３０上にさらに提供される。
ボンディングパッド１４０がホール１９０の底面１９０ｂ上に提供される。ボンディングパッド１４０は導電構造体１２０と電気的に連結される。ボンディングパッド１４０の平面的配置は図１Ａに図示されたことに制限されなく、多様に変形されることができる。実施形態によれば、ボンディングパッド１４０の表面積は導電パターン１２１の表面積より小さい。例えば、ボンディングパッド１４０の各々の長さは導電パターン１２１の長さより小さい。前記長さはホール１９０の底面１９０ｂに対して平行である方向で測定されたものである。
素子の多様なパッドは素子の内部配線と連結された導電端子であり、素子の内部構成要素と外部ソースとの間で信号及び／又は供給電圧を伝達する。前記素子の内部構成要素は内部配線及び／又は内部回路を含む。例えば、半導体チップのチップパッドは前記半導体チップと電気的に連結される素子及び半導体チップの内部集積回路の間で供給電圧及び／又は信号を伝達する。多様なパッドは素子の外部面上に又は外部面と隣接して提供された平面積を有して，端子（例えば、バンプ、ソルダボール、及び／又は外部配線）との連結を促進する。前記平面積は連結される内部配線の平面積より大きい。
素子２１０、２２０がホール１９０の底面１９０ｂ上に配置される。素子２１０、２２０はホール１９０の側壁と離隔される。素子２１０、２２０は制御素子２１０及びセンシング素子２２０を含む。制御素子２１０及びセンシング素子２２０はロジック回路、マイクロプロセッサ、ハード－ワイヤ回路、及び配線連結によって物理的に具現されることができ、半導体に基づいた製造技術又は他の製造技術によって形成されることによって物理的に具現されることができる。
制御素子２１０は半導体チップを含む。制御素子２１０はその内部にＣＭＯＳトランジスタのような集積回路を含む。制御素子２１０はコントローラである。制御素子２１０はセンシング素子２２０を制御する。センシング素子２２０は制御素子２１０の上面上に積層される。センシング素子２２０はガスセンサーチップを含んで、ガスをセンシングする。センシング素子２２０は複数のセンシング素子２２０を含む。センシング素子２２０の上面２２０ａはセンシング面として機能する。例えば、センシング素子２２０はセンシング電極（図示せず）を含み、前記センシング電極はセンシング素子２２０の上面２２０ａ上に又は上面２２０ａと隣接して提供される。センシング素子２２０の各々はその上面２２０ａ上に配置されたセンシング部２２５及びチップパッド２４０を含む。各センシング素子２２０のセンシング部２２５及びチップパッド２４０は互いに水平方向に所定の間隔に離隔される。水平方向はホール１９０の底面１９０ｂに平行である。センシング部２２５及びチップパッド２４０はセンシング素子２００の上面２２０ａの反対側のエッジ上に提供される。センシング部２２５は分析対象ガスが吸着されるように構成されたセンシングパッドを含む。
センシング部２２５に吸着されるガスはセンシング部２２５の物質に応じて決定される。センシング素子２２０のうちいずれか１つのセンシング部２２５の物質はセンシング素子２２０のうち他の１つのセンシング部２２５の物質と異なる。ここで、センシング部２２５の物質はセンシング部２２５に含まれたセンシングパッドの物質を意味する。前記いずれか１つのセンシング部２２５に吸着されるガスは前記他の１つのセンシング部２２５に吸着されるガスと異なる。したがって、センシング素子２２０は互いに異なるガスをセンシングすることができる。ガスセンサーパッケージ１０は多様な種類のガスを定量又は定性分析することができる。センシング素子２２０は第１ボンディングワイヤ２５１によって制御素子２１０と電気的に連結される。例えば、第１ボンディングワイヤ２５１はセンシング素子２００のチップパッド２４０及び制御素子２１０のチップパッド２４１と各々接続する。制御素子２１０は第２ボンディングワイヤ２５２によってボンディングパッド１４０と電気的に連結される。例えば、第２ボンディングワイヤ２５２は制御素子２１０のチップパッド２４１及びボンディングパッド１４０と各々接続する。したがって、制御素子２１０はパッケージ基板１００の導電構造体１２０と電気的に連結される。センシング素子２２０は制御素子２１０を通じてパッケージ基板１００と電気的に連結される。他の例として、制御素子２１０及びセンシング素子２２０のうち少なくとも１つはフリップチップ方式によってパッケージ基板１００と電気的に連結される。本明細書でパッケージ基板１００と電気的に連結されるということはパッケージ基板１００の導電構造体１２０と電気的に連結されることを意味する。制御素子２１０／センシング素子２２０と電気的に連結されるということは制御素子２１０／センシング素子２２０の集積回路と電気的に連結されるということを意味する。図示されたことと異なり、センシング素子２２０のうち少なくとも１つはホール１９０の底面１９０ｂ上で制御素子２１０と横に離隔配置されてもよい。
固定プレート３００がパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に配置される。固定プレート３００の幅Ｗ１は図１Ａのようにホール１９０の幅Ｗ２より大きい。固定プレート３００の長さＬ１はホール１９０の長さＬ２より大きい。固定プレート３００は金属のような導電性物質を含む。他の例として、固定プレート３００はポリマー又はシリコンのような非導電性物質を含む。固定プレート３００は少なくとも１つのベントホール３９０を有する。固定プレート３００のベントホール３９０は図１Ａのように平面視でパッケージ基板１００のホール１９０と重畳される。固定プレート３００は互いに反対側の上面３００ａ及び下面３００ｂを有する。固定プレート３００の下面３００ｂはパッケージ基板１００に向かう。固定プレート３００の上面３００ａはパッケージ基板１００とは反対側である。ベントホール３９０は固定プレート３００の上面３００ａ及び下面３００ｂを貫通する。例えば、ベントホール３９０は固定プレート３００の上面３００ａと下面３００ｂとの間に延在される。固定プレート３００のベントホール３９０はガスセンサーパッケージ１０の外部と連結される。外部の物質は固定プレート３００のベントホール３９０内に流れ込む。前記外部の物質はガス及び不純物を含む。前記不純物は水分又はほこりを含む。
保護フィルム４００が固定プレート３００上に提供される。例えば、保護フィルム４００は固定プレート３００の下面３００ｂ上に付着される。保護フィルム４００は固定プレート３００のベントホール３９０と平面視で重畳される。外部のガスは保護フィルム４００を通過して、パッケージ基板１００のホール１９０内に流れ込む。外部のガスは分析対象物質を含む。保護フィルム４００を通過するというのは保護フィルム４００の気孔（ｐｏｒｅ、図示せず）を通過することを意味する。センシング素子２２０はキャビティ１９５内のガスを測定する。外部の不純物は保護フィルム４００の孔を通過するのが難い。保護フィルム４００の物質が調節されて、保護フィルム４００を通過する物質が制御される。例えば、保護フィルム４００が疎水性物質を含んで、水分のような親水性不純物がホール１９０内に流れ込むことを防止する。前記疎水性ポリマーは例えば、Ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）（ＰＴＦＥ）を含む。保護フィルム４００は防水フィルムとして機能する。保護フィルム４００は同一な物質で均一に形成される。
保護フィルム４００を通過するというのは保護フィルム４００の気孔（図示せず）を通過することを意味する。保護フィルム４００の気孔（図示せず）が約０．１μｍ未満の直径を有すれば、ガスが保護フィルム４００を通過するのが難い。保護フィルム４００の気孔が約１０μｍより大きい直径を有すれば、不純物が保護フィルム４００の気孔を通過する。保護フィルム４００の気孔の直径は０．１μｍ乃至１０μｍである。ガスは保護フィルム４００を通過するが、不純物は保護フィルム４００を通過するのが難い。保護フィルム４００の厚さが調節されて、保護フィルム４００を通過するガスが制御される。保護フィルム４００の厚さは１０μｍ乃至５００μｍである。保護フィルム４００はガスを選択的に通過させる。
センシング素子２２０の上面２２０ａは保護フィルム４００に向かう。本発明によれば、不純物によるセンシングノイズの発生が防止されて、センシング素子２２０のセンシング正確度が向上されることができる。さらに、不純物によるセンシング素子２２０の損傷が防止／減少されることができる。固定プレート３００は外部のストレスから保護フィルム４００が損傷されることを防止することができる。外部ストレスは、例えば物理的な衝撃である。
保護フィルム４００はフレキシブルであるか、或いは比較的に柔らかい。保護フィルム４００は固定プレート３００に堅固に固定される。接着フィルム５１０が固定プレート３００及び保護フィルム４００の間に介在される。接着フィルム５１０はポリマーを含む。保護フィルム４００は接着フィルム５１０を通じて固定プレート３００に付着される。接着フィルム５１０は保護フィルム４００及び固定プレート３００の間を密封する。接着フィルム５１０により、外部の不純物がホール１９０内に流れ込むのがさらに難しい。接着フィルム５１０はベントホール３９０内に延在されなくともよい。接着フィルム５１０の底面は保護フィルム４００の上面と接触し、固定プレート３００の底面３００ｂは接着フィルム５１０の上面と接触する。
接着部５２０がパッケージ基板１００及び固定プレート３００の間に提供される。固定プレート３００は接着部５２０を通じてパッケージ基板１００に付着される。接着部５２０は樹脂を含む。接着部５２０はパッケージ基板１００と固定プレート３００との間を密封する。外部の不純物はホール１９０内に流れ込むのがさらに難しい。固定プレート３００、パッケージ基板１００、保護フィルム４００、接着部５２０、及び接着フィルム５１０は制御素子２１０及びセンシング素子２２０を囲み、キャビティ１９５を密封する。ガスが保護フィルム４００の気孔を通じてキャビティ１９５に流れ込むことを除き、キャビティ１９５は密封される。
図１Ｃは実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した断面図であって、図１ＡのＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面に対応する。図１Ｃを参照すれば、ガスセンサーパッケージ１１はパッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００を含む。パッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００は先に図１Ａ及び図１Ｂで説明したことと同一である。但し、保護フィルム４００は固定プレート３００の上面３００ａ上に付着される。接着フィルム５１０は固定プレート３００の上面３００ａ及び保護フィルム４００の間に介在される。例えば、接着フィルム５１０の底面は固定プレート３００の上面３００ａと接触し、保護フィルム４００の底面は接着フィルム５１０の上面と接触する。
図２Ａは実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した平面図である。図２Ｂは図２ＡのＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面である。
図２Ａ及び図２Ｂを参照すれば、ガスセンサーパッケージ１２はパッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００を含む。制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００は先に図１Ａ及び図１Ｂで説明したことと実質的に同一である。パッケージ基板１００はベース層１１０及び複数の導電構造体１２０Ｇ、１２０Ｓを含む。導電構造体１２０Ｇ、１２０Ｓは信号構造体１２０Ｓ及び接地構造体１２０Ｇを含む。信号構造体１２０Ｓは信号パターン１２１Ｓ及び信号ビア１２３Ｓを含む。接地構造体１２０Ｇは信号構造体１２０Ｓと絶縁される。信号パターン１２１Ｓ及び信号ビア１２３Ｓの配置は図１Ａ及び図１Ｂの導電パターン１２１及び導電ビア１２３の例で説明したことと各々実質的に同一である。例えば、信号パターン１２１Ｓはベース層１１０の間に提供される。信号ビア１２３Ｓはベース層１１０のうち少なくとも１つを貫通し、信号パターン１２１Ｓと電気的に連結される。接地構造体１２０Ｇは接地パターン１２１Ｇ及び接地ビア１２３Ｇを含む。接地パターン１２１Ｇ及び接地ビア１２３Ｇの配置は図１Ａ及び図１Ｂの導電パターン１２１及び導電ビア１２３の例で説明したことと各々類似である。接地パターン１２１Ｇはベース層１１０の間又はベース層１１０のうち最上部の層上に提供される。前記最上部ベース層１１０上の接地パターン１２１Ｇは固定プレート３００と上下に重畳される。接地構造体１２０Ｇの一部（例えば、最上部ベース層１１０上の接地パターン１２１Ｇ）はパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に露出される。接地ビア１２３Ｇはベース層１１０のうち少なくとも１つを貫通し、接地パターン１２１Ｇと電気的に連結される。信号パターン１２１Ｓ、信号ビア１２３Ｓ、接地パターン１２１Ｇ、及び接地ビア１２３Ｇは銅又はアルミニウムのような金属を含む。
外部連結パッド１３０Ｓ、１３０Ｇは信号パッド１３０Ｓ及び接地パッド１３０Ｇを含む。信号パッド１３０Ｓ及び接地パッド１３０Ｇはパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に配置される。信号パッド１３０Ｓ及び接地パッド１３０Ｇは信号構造体１２０Ｓ及び接地構造体１２０Ｇと各々電気的に連結される。接地パッド１３０Ｇは信号パッド１３０Ｓと電気的に連結されないとし得る。接地パッド１３０Ｇの数は信号パッド１３０Ｓの数より少ない。信号ソルダ（図示せず）が信号パッド１３０Ｓ上にさらに提供され、接地ソルダ（図示せず）が接地パッド１３０Ｇ上にさらに提供される。
ボンディングパッド１４０Ｓ、１４０Ｇがホール１９０の底面１９０ｂ上に配置される。ボンディングパッド１４０Ｓ、１４０Ｇは信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇを含む。信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇは信号構造体１２０Ｓ及び接地構造体１２０Ｇと各々電気的に連結される。接地ボンディングパッド１４０Ｇは信号ボンディングパッド１４０Ｓと電気的に絶縁される。接地ボンディングパッド１４０Ｇの数は信号ボンディングパッド１４０Ｓの数より少ない。制御素子２１０は第２ボンディングワイヤ２５２によって信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇと連結される。例えば、第２ボンディングワイヤ２５２のうち少なくとも１つは接地ボンディングパッド１４０Ｇと接続する。第２ボンディングワイヤ２５２のうち一部は信号ボンディングパッド１４０Ｓに各々接続する。したがって、制御素子２１０が信号パッド１３０Ｓ及び接地パッド１３０Ｇと接続する。第１ボンディングワイヤ２５１がセンシング素子２００のチップパッド２４０及び制御素子２１０のチップパッド２４１と各々接続する。センシング素子２２０は制御素子２１０を通じて接地ボンディングパッド１４０Ｇ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇと連結される。したがって、センシング素子２２０が信号パッド１３０Ｓ及び接地パッド１３０Ｇと接続する。
固定プレート３００がパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に配置される。固定プレート３００は金属のような導電性物質を含む。金属はステンレススチールを含む。固定プレート３００は導電性を有して、ガスセンサーパッケージ１２の電磁干渉（ＥＭＩ；Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を遮蔽する。電磁干渉というのは電気的要素から放射又は伝導される電磁波が他の電気的要素の受信／送信機能に障害を誘発させることを意味する。固定プレート３００によって、制御素子２１０及びセンシング素子２２０の動作が他のパッケージの動作を妨害するか、又は他のパッケージによって妨害されるかすることが防止され得る。
固定プレート３００は接着部５２０によってパッケージ基板１００に付着される。接着部５２０は導電性接着剤を含む。例えば、接着部５２０は絶縁樹脂及び前記絶縁樹脂内に分散された導電粒子を含む。絶縁樹脂はエポキシ系樹脂を含み、導電粒子は金属を含む。接着部５２０は接地パターン１２１Ｇ及び固定プレート３００の間に延長され、前記接地パターン１２１Ｇはパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に露出された接地パターン１２１Ｇである。固定プレート３００は接着部５２０を通じて接地構造体１２０Ｇと電気的に連結される。したがって、固定プレート３００が接地される。接着部５２０は信号パッド１３０Ｓと離隔配置される。固定プレート３００は信号構造体１２０Ｓ及び信号パッド１３０Ｓと絶縁される。固定プレート３００が導電性物質を含む場合、固定プレート３００が接地されなければ、電荷が固定プレート３００内に蓄積される。固定プレート３００内に一定量以上の電荷が蓄積されると、電荷が固定プレート３００から他の導電性構成要素に流れてそれらの導電性構成要素を損傷させることがある。この時、導電性構成要素は制御素子２１０内の集積回路、センシング素子２２０内の集積回路、信号構造体１２０Ｓ、接地構造体１２０Ｇ、第１ボンディングワイヤ２５１、及び第２ボンディングワイヤ２５２のうち少なくとも１つを含む。実施形態によれば、固定プレート３００は接地構造体１２０Ｇを通じて接地パッド１３０Ｇに電気的に連結される。したがって、ガスセンサーパッケージ１２の信頼性が向上されることができる。保護層１５０はパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に露出された接地パターン１２１Ｇ及び固定プレート３００の間に延長されない。
他の例として、保護フィルム４００は図１Ｃで説明したように固定プレート３００の上面上に配置されることができる。
図３は実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した断面図であって、図１ＡのＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面に対応する。以下、先に説明したことと重複される内容は省略する。以下、単数の信号ボンディングパッド１４０Ｓに対して記述する。
図３を参照すれば、ガスセンサーパッケージ１３はパッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００に加えて、支持基板６００を含む。パッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００は先に図１Ａ乃至図２Ｂで説明したことと実質的に同一である。但し、ホール１９０はパッケージ基板１００の第１面１００ａ及び第２面１００ｂを貫通する。
支持基板６００がパッケージ基板１００の第２面１００ｂ上に配置される。支持基板６００は平面視でホール１９０と重畳される。一例として、印刷回路基板、金属プレート、又は非導電性プレートが支持基板６００として使用される。支持基板６００、パッケージ基板１００、及び保護フィルム４００によってキャビティ１９５が定義される。例えば、キャビティ１９５は支持基板６００、パッケージ基板１００、及び保護フィルム４００によって囲まれた空間である。
信号構造体１２０Ｓ及び接地構造体１２０Ｇは支持基板６００と電気的に連結されない。これと異なり、信号構造体１２０Ｓ又は接地構造体１２０Ｇは支持基板６００内の導電性構成要素と電気的に連結されてもよい。前記導電性構成要素は配線又はビアを含む。この場合、支持基板６００内導電性構成要素は信号構造体１２０Ｓ又は接地構造体１２０Ｇの電気的通路の役割をさらに遂行する。
制御素子２１０は支持基板６００の上面６００ａ上に配置される。センシング素子２２０は制御素子２１０上に配置される。支持基板６００の上面６００ａの一部はホール１９０の底面１９０ｂに該当する。制御素子２１０及びセンシング素子２２０はホール１９０内に提供される。信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇは支持基板６００の上面６００ａ上に配置される。制御素子２１０及びセンシング素子２２０の各々は信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇと電気的に連結される。信号パターン１２１Ｓがホール１９０の底面１９０ｂに沿って延長されて、信号ボンディングパッド１４０Ｓと接続する。接地パターン１２１Ｇがホール１９０の底面１９０ｂに沿って延長されて、及び接地ボンディングパッド１４０Ｇと接続する。他の例として、信号構造体１２０Ｓ及び接地構造体１２０Ｇは支持基板６００内の導電性構成要素を通じて、信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇと各々接続する。
図４は実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した断面図であって、図１ＡのＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面に対応する。以下、先に説明したことと重複される内容は省略する。
図４を参照すれば、ガスセンサーパッケージ１４はパッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００を含む。パッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００は先に図１Ａ乃至図２Ｂで説明したことと実質的に同一である。ベース層１１０は積層された第１下部ベース層１１１、第２下部ベース層１１２、第１上部ベース層１１３、及び第２上部ベース層１１４を含む。パッケージ基板１００のホール１９０は第１及び第２上部ベース層１１３、１１４内に提供される。ホール１９０は第１及び第２下部ベース層１１１、１１２内に提供されなくともよい。第２上部ベース層１１４は第１上部ベース層１１３と階段状構造をなす。第２上部ベース層１１４内のホール１９０の幅は第１上部ベース層１１３内のホール１９０の幅より大きい。第２上部ベース層１１４は第１上部ベース層１１３の上面の少なくとも一部を露出させる。第１上部ベース層１１３の上面の一部はホール１９０に露出される。信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇは第１上部ベース層１１３の露出された上面に配置される。第１上部ベース層１１３上の信号パターン１２１Ｓが延長されて、信号ボンディングパッド１４０Ｓと接続する。第１上部ベース層１１３上の接地パターン１２１Ｇが延長されて、接地ボンディングパッド１４０Ｇと接続する。制御素子２１０は第２ボンディングワイヤ２５２を通じて信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇと電気的に連結される。センシング素子２２０は第１ボンディングワイヤ２５１、制御素子２１０、及び第２ボンディングワイヤ２５２を通じて信号ボンディングパッド１４０Ｓ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇと電気的に連結される。
他の例として、第１上部ベース層１１３は複数の層を含むか、或いは第２上部ベース層１１４は複数の層を含むことができる。その他の例として、第１下部ベース層１１１及び第２下部ベース層１１２のうち少なくとも１つは省略されることができる。その他の例として、固定プレート３００は接地されなくともよい。その他の例として、保護フィルム４００は固定プレート３００の上面３００ａ上に配置されることができる。
図５は実施形態に係るガスセンサーパッケージを示した断面図である。以下、先に説明したことと重複される内容は省略する。図５を参照すれば、ガスセンサーパッケージ１５はパッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００を含む。パッケージ基板１００、制御素子２１０、センシング素子２２０、固定プレート３００、及び保護フィルム４００は先に図１Ａ乃至図２Ｂで説明したことと実質的に同一である。第１下部ベース層１１１、第２下部ベース層１１２、第１上部ベース層１１３、及び第２上部ベース層１１４は図４で説明したことと実質的に同一である。但し、信号構造体１２０Ｓは信号パターン１２１Ｓ及び信号ビア１２３Ｓに加えて、信号再配線パターン１２５Ｓをさらに含む。信号再配線パターン１２５Ｓは信号パターン１２１Ｓ及び信号ビア１２３Ｓと電気的に連結される。信号再配線パターン１２５Ｓは第１上部ベース層１１３の上面、ホール１９０の側壁の一部（例えば、第１上部ベース層１１３の側面）及びホール１９０の底面１９０ｂに沿って延長される。信号再配線パターン１２５Ｓは信号ボンディングパッド１４０Ｓと接続する。接地構造体１２０Ｇは接地パターン１２１Ｇ及び接地ビア１２３Ｇに加えて、接地再配線パターン１２５Ｇをさらに含む。接地再配線パターン１２５Ｇは第１上部ベース層１１３の上面上に提供されて、接地パターン１２１Ｇと電気的に連結される。接地再配線パターン１２５Ｇはホール１９０の側壁の一部（例えば、第１上部ベース層１１３の側面）及びホール１９０の底面１９０ｂに沿って延長される。接地再配線パターン１２５Ｇは接地ボンディングパッド１４０Ｇと接続する。接地再配線パターン１２５Ｇは信号再配線パターン１２５Ｓと離隔配置される。接地再配線パターン１２５Ｇは信号再配線パターン１２５Ｓと電気的に連結されないとし得る。再配線パターン１２５Ｓ、１２５Ｇは銅又はアルミニウムのような金属を含む。
図示されたことと異なり、信号再配線パターン１２５Ｓ及び接地再配線パターン１２５Ｇは第２上部ベース層１１４の上面上に配置され、第１及び第２上部ベース層１１３、１１４の側面及びホール１９０の底面１９０ｂに沿って延長されることができる。この場合、信号再配線パターン１２５Ｓは信号パッド１３０Ｓ及び信号ボンディングパッド１４０Ｓと連結される。接地再配線パターン１２５Ｇは接地パッド１３０Ｇ及び接地ボンディングパッド１４０Ｇと連結される。
第２上部ベース層１１４上の接地パターン１２１Ｇは接地パッド１３０Ｇと直接接続する。他の例として、接地ビア１２３Ｇが図４に図示されたように第２上部ベース層１１４上の接地パターン１２１Ｇ及び第１上部ベース層１１３上の接地パターン１２１Ｇの間にさらに提供され、第２上部ベース層１１４上の接地パターン１２１Ｇは同一の前記接地ビア１２３Ｇを通じて接地パッド１３０Ｇと接続することができる。
図６は実施形態に係るセンシング装置を示した断面図である。以下、先に説明したことと重複される内容は省略する。図６を参照すれば、センシング装置１０００はモジュールボード２０、ガスセンサーパッケージ１２、及びフレーム３０を含む。センシング装置１０００はガスをセンシングする。実施形態によれば、センシング装置１０００は携帯電話のような電子機器である。この場合、前記電子機器はガスセンシング機能を遂行する。
フレーム３０はセンシング装置１０００のケースである。モジュールボード２０がフレーム３０内に提供される。モジュールボード２０は印刷回路基板を含むが、これに制限されない。モジュールボード２０は互いに反対側の一面２０ｂ及び他面２０ａを有する。モジュールボード２０の一面２０ｂはパッケージ基板１００に向かい、他面２０ａはパッケージ基板１００とは反対側である。モジュールボード２０はエアーホール（ａｉｒ ｈｏｌｅ）２９を有し、エアーホール２９はモジュールボード２０の一面２０ｂ及び他面２０ａを貫通する。導電パッド２１Ｓ、２１Ｇがモジュールボード２０の一面２０ｂ上に配置される。導電パッド２１Ｓ、２１Ｇは信号導電パッド２１Ｓ及び接地導電パッド２１Ｇを含む。
ガスセンサーパッケージ１２がモジュールボード２０上に実装される。ガスセンサーパッケージ１２はエアーホール２９と平面視で重畳される。ガスセンサーパッケージ１２は図２Ａ及び図２Ｂで説明したガスセンサーパッケージ１２である。図示されたことと異なり、図１Ａ及び図１Ｂのガスセンサーパッケージ１０、図１Ｃのガスセンサーパッケージ１１、図３のガスセンサーパッケージ１３、図４のガスセンサーパッケージ１４、又は図５のガスセンサーパッケージ１５がモジュールボード２０上に実装されることができる。
パッケージ基板１００の第１面１００ａがモジュールボード２０に向かうように、ガスセンサーパッケージ１２がモジュールボード２０上に配置される。ソルダ４０Ｓ、４０Ｇがパッケージ基板１００の第１面１００ａ上に提供される。ソルダ４０Ｓ、４０Ｇはパッケージ基板１００及びモジュールボード２０の間に介在されて、ガスセンサーパッケージ１２をモジュールボード２０と電気的に連結させる。ソルダ４０Ｓ、４０Ｇは信号ソルダ４０Ｓと接地ソルダ４０Ｇとを含む。信号ソルダ４０Ｓは信号パッド１３０Ｓと信号導電パッド２１Ｓとの間に介在される。センシング素子２２０及び制御素子２１０から出力された電気信号は信号構造体１２０Ｓ、信号ソルダ４０Ｓ、及びモジュールボード２０を通じて外部装置（図示せず）に伝達される。前記電気信号はセンシング素子２２０で測定したガスセンシング結果に関する信号を含む。接地ソルダ４０Ｇが接地パッド１３０Ｇと接地導電パッド２１Ｇとの間に介在される。接地ソルダ４０Ｇは接地パッド１３０Ｇ及び接地導電パッド２１Ｇと接続する。センシング素子２２０、制御素子２１０、及び固定プレート３００は接地ソルダ４０Ｇを通じて接地電圧が印加される。信号ソルダ４０Ｓ及び接地ソルダ４０Ｇは金属、例えば、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、又はこれらの合金を含む。
センシング素子２２０の上面２２０ａはフレーム３０の内面３０ｂに向かう。センシング素子２２０の上面２２０ａは先に説明したようにセンシング面として機能する。外部ガスはフレーム３０の外部ベントホール３９を通じてセンシング装置１０００内に流れ込む。センシング素子２２０に伝達されるガスが多いほど、センシング素子２２０のセンシング正確度が向上される。ガスセンサーパッケージ１２がモジュールボード２０の他面２０ａ上に実装される場合、センシング素子２２０及びフレーム３０の間の間隔はモジュールボードの他面２０ａ及びフレーム３０の間の間隔Ａ２より小さい。実施形態によれば、ガスセンサーパッケージ１２はモジュールボード２０の一面２０ｂ上に実装されることができる。センシング素子２２０及びフレーム３０の間の間隔Ａ１はモジュールボード２０の他面２０ａ及びフレーム３０の間の間隔Ａ２より大きい。本発明によれば、センシング素子２２０がパッケージ基板１００のホール１９０内に配置されて、センシング素子２２０がフレーム３０からさらに離隔される。実施形態によれば、センシング素子２２０及びフレーム３０の間の間隔Ａ１は、モジュールボード２０の他面２０ａ及びフレーム３０の間の間隔Ａ２とモジュールボード２０の他面２０ａ及びセンシング素子２２０の上面２２０ａの間の間隔Ａ３との和と実質的に同一である。外部ベントホール３９を通じて流れ込んだガスはエアーホール２９、ベントホール３９０、保護フィルム４００、及びホール１９０を通じてセンシング素子２２０に伝達される。センシング素子２２０に伝達されるガスの量が増加されて、センシング素子２２０は高いセンシング正確度を示す。
半導体素子（図示せず）がモジュールボード２０の一面２０ｂ又は他面２０ａ上にさらに実装されることができる。前記半導体素子はメモリ素子及びロジック素子のうちいずれか１つを含む。
以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図がなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で多様な他の組合、変更及び環境で使用することができる。添付された請求の範囲は他の実施状態も含むこととして解析しなければならない。
１０ ガスセンサーパッケージ
１００ パッケージ基板
１１０ ベース層
１２０ 導電構造体
１２１ 導電パターン
１２３ 導電ビア
１３０ 外部連結パッド
１４０ ボンディングパッド
１５０ 保護層
１９０ ホール
１９５ キャビティ
２００ センシング素子
２１０ 制御素子
２２０ センシング素子
２２５ センシング部
２４０ チップパッド
３００ 固定プレート
３９０ ベントホール
４００ 保護フィルム
５１０ 接着フィルム
５２０ 接着部

Claims (18)

  1. ガスセンサーパッケージであって、
    ホールを有するパッケージ基板であり、前記ホールは、当該パッケージ基板の第１面から、該第１面とは反対側の当該パッケージ基板の第２面に向かって延在し、前記ホールは、前記第１面に開口を形成し且つ前記第１面と前記第２面との間の位置に閉じた底面を持つ、パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の前記ホール内に配置された第１のガスセンサーと、
    前記パッケージ基板の第１面上に配置された固定プレートであり、当該固定プレートは、当該固定プレートの頂面と当該固定プレートの底面との間を延在するベントホールを有し、当該固定プレートの前記底面は前記パッケージ基板に面し、当該固定プレートの前記頂面は前記パッケージ基板に面さず、当該固定プレートは、平面視で前記ホールと重なる、固定プレートと、
    前記固定プレート上に付着された保護フィルムと、
    前記パッケージ基板の前記第１面上に配置された、当該ガスセンサーパッケージの外部への接続のための接地パッドと、を含み、
    前記保護フィルムは、平面視で前記ベントホールと重なり、
    前記固定プレートの前記底面は、前記第１のガスセンサーの頂面に面し、且つ前記第１のガスセンサーの前記頂面から離間され、
    前記パッケージ基板の前記第１面は、前記第１のガスセンサーの前記頂面よりも高い高さに置かれ、
    前記パッケージ基板は、
    前記第１のガスセンサーと電気的に連結された信号構造体であり、互いに電気的に連結された第１の導電パターン及び第１の導電ビアを含む信号構造体と、
    前記固定プレートと電気的に連結された接地構造体であり、当該接地構造体は、互いに電気的に連結された第２の導電パターン及び第２の導電ビアを含み、当該接地構造体は、前記信号構造体と絶縁されている、接地構造体と、を含み、
    前記接地パッドは、前記接地構造体を通じて前記固定プレートと電気的に連結される、
    ガスセンサーパッケージ。
  2. 前記固定プレートの前記ベントホールは、平面視で前記パッケージ基板の前記ホールと重なる、請求項１に記載のガスセンサーパッケージ。
  3. 前記第１の導電パターンは、前記第１の導電ビアの幅よりも小さい幅を有し、
    前記第２の導電パターンは、前記第２の導電ビアの幅よりも小さい幅を有する、請求項１に記載のガスセンサーパッケージ。
  4. 前記パッケージ基板の前記第１面及び前記固定プレートの間に介在された導電性接着部をさらに含み、
    前記接地構造体は、前記パッケージ基板の前記第１面上に露出された部分を有し、
    前記導電性接着部は、前記接地構造体の前記露出された部分と前記固定プレートとの間を延在する、請求項３に記載のガスセンサーパッケージ。
  5. 前記第１のガスセンサーは、前記接地構造体と電気的に連結される、請求項３に記載のガスセンサーパッケージ。
  6. 前記保護フィルムは、疎水性ポリマーを含み、
    前記保護フィルムは、ガスを透過させる、請求項１に記載のガスセンサーパッケージ。
  7. 前記パッケージ基板の前記ホール内で前記パッケージ基板の前記ホールの前記閉じた底面上に設けられた制御素子をさらに含み、
    前記第１のガスセンサーは、前記制御素子上に積層される、請求項１に記載のガスセンサーパッケージ。
  8. 前記制御素子を前記第１のガスセンサーと接続する第１ボンディングワイヤをさらに含む請求項７に記載のガスセンサーパッケージ。
  9. 前記制御素子上に積層された第２のガスセンサーをさらに含み、
    前記第１のガスセンサー及び前記第２のガスセンサーは、前記制御素子上で互いに離間されている、請求項７に記載のガスセンサーパッケージ。
  10. 前記パッケージ基板は、積層された第１ベース層及び第２ベース層を含み、
    前記第２ベース層は、前記第１ベース層の上面の一部を露出させ、
    ボンディングパッドが、前記第１ベース層の前記上面の露出された前記一部上に配置され、
    前記第１のガスセンサーは、前記ボンディングパッドと電気的に連結される、請求項１に記載のガスセンサーパッケージ。
  11. 第１のホールを有するモジュールボードであり、前記第１のホールは、当該モジュールボードの頂面と底面との間を延在する、モジュールボードと、
    前記モジュールボード上に実装され、平面視で前記第１のホールと重なるガスセンサーパッケージであり、
    第２のホールを有するパッケージ基板であり、前記第２のホールは、当該パッケージ基板の第１面に開いた端部を有する、パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の前記第２のホール内に配置されたガスセンサーと、
    前記パッケージ基板の第１面上に配置された固定プレートであり、当該固定プレートは、当該固定プレートの頂面と当該固定プレートの底面との間を延在するベントホールを有し、当該固定プレートの前記底面は前記パッケージ基板に面し、当該固定プレートの前記頂面は前記パッケージ基板に面さず、当該固定プレートは、平面視で前記第２のホールと重なる、固定プレートと、
    前記固定プレート上に付着された保護フィルムと、を含むガスセンサーパッケージと、
    前記パッケージ基板の前記第１面及び前記モジュールボードの間に提供される接地ソルダと、を含み、
    前記パッケージ基板の前記第１面は、前記モジュールボードに面し、
    前記固定プレートの前記底面は、前記ガスセンサーの頂面に面し、且つ前記ガスセンサーの前記頂面から離間され、
    前記固定プレートは、前記パッケージ基板を通じて前記接地ソルダと電気的に連結される、
    センシング装置。
  12. 前記ベントホールは、平面視で前記保護フィルムと重なり、
    前記パッケージ基板の前記第１面は、前記ガスセンサーの前記頂面よりも高い高さに置かれている、請求項１１に記載のセンシング装置。
  13. 前記パッケージ基板の前記第１面及び前記モジュールボードの間に提供される信号ソルダをさらに含み、
    前記信号ソルダは、前記固定プレートと絶縁される、請求項１１に記載のセンシング装置。
  14. 前記ガスセンサーは、前記接地ソルダと電気的に連結される、請求項１１に記載のセンシング装置。
  15. 前記ベントホールは、平面視で前記パッケージ基板の前記第２のホールと重なる、請求項１１に記載のセンシング装置。
  16. 前記ベントホールは、平面視で前記モジュールボードの前記第１のホールと重なる、請求項１１に記載のセンシング装置。
  17. 前記固定プレートの幅は、前記パッケージ基板の前記第２のホールの幅より大きい、請求項１１に記載のセンシング装置。
  18. 前記保護フィルムは、防水フィルムを含み、
    前記防水フィルムは、各々が０．１μｍから１０μｍの範囲の直径を持つ複数の気孔を有する、請求項１１に記載のセンシング装置。
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