KR100972832B1

KR100972832B1 - 맥진 센서 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100972832B1
Application number: KR1020080097830A
Authority: KR
Inventors: 전영주; 이전; 이유정; 우영재; 유현희; 김종열
Original assignee: 한국 한의학 연구원
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2010-07-28
Also published as: KR20100038747A

Abstract

본 발명은 맥진 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피험자 손목의 맥동을 감지하기 위한 맥진 센서로 FDB방식으로 기판 일면에 센서 칩을 본딩하여 내구성을 높이고 크로스토크(Crosstalk)를 최소화하는 맥진 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

맥진 센서, 압력센서, FDB(Face Down Bonding), 솔더볼.

Description

맥진 센서 및 그 제조방법{PULSE DIAGNOSIS SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

일반적으로 한의학에서는 환자의 상태를 파악하기 위해서 망문문절의 사진 즉 보고, 만지고, 듣고, 냄새 맡고, 물어보는 방법 등을 사용하게 된다. 맥진은 환자를 직접 만져보아 진찰을 하게 되는 절진 방법 중 가장 중요한 것으로서 의사의 손가락을 환자 손목의 특정 부위에 접촉시켜 환자의 맥동을 느낌으로서 이루어 진다. 그러나 이러한 맥진은 주관적이고 형이상학적이어서 맥진의 발전을 위해서는 맥진의 객관화와 정량화가 이루어져야 한다.

최근에는 이러한 이유로 다양한 형태의 맥진기가 개발되고 있는데 맥진기는 크게 맥동 정보를 직접 감지하는 센서부와 이를 조작하기 위한 구동부, 얻어진 맥진 정보를 분석하는 처리부로 구성된다. 이중 센서는 환자의 맥동 정보를 직접 감 지하기 때문에 맥진기의 가장 중요한 부분이 된다.

도 1은 종래의 센서장치를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 기판(10) 상단에 센서 칩(20)을 탑재한다. 이때, 상기 센서 칩(20)은 접착부재(30)를 이용하여 상기 기판(10)에 탑재하여 고정하고, 상기 센서 칩(20)과 기판(10)은 본딩 와이어(40)로 전기적으로 연결한다. 이때, 상기 본딩 와이어(40)는 금, 알루미늄등과 같은 재료를 이용하여 와이어 본딩 공정을 형성한다.

또한, 상기 센서 칩(20) 및 본딩 와이어(40)를 보호하기 위해서 센서 칩(20) 및 본딩 와이어(40)를 소프트한 재료(50)로 감싼다.

그러나, 종래의 발명과 같이 와이어 본딩 공정에 의해 형성된 센서에 와이어가 연결되어 상단으로 소프트한 재료를 도포하여 감싼 경우 사용 빈도가 높아짐에 따라 본딩 와이어가 끊어지는 문제가 발생하고 충격이나 진동 등에 의해서도 본딩 와이어가 손상될 수 있는 것과 같이 내구성이 낮은 단점이 있으며, 공정상에서 불량이 발생하면 전체 모듈이 불량 처리되어 생산성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같이 소프트한 재료로 센서 칩 전체에 도포함으로써 압력 전달 면적이 넓게 분포되어 크로스토크(Crosstalk)현상이 발생하여 정확한 맥의 위치를 찾을 수 없을 뿐만 아니라 정확한 데이터를 얻기 어렵다는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 FDB 방식을 이용하여 센서 칩과 기판을 결합하여 와이어(Wire)를 형성하지 않음으로써, 내구성을 향상 시킬 수 있는 맥진센서를 형성하는 맥진 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 하드(Hard)한 댐(Dam)을 이용하여 각각 센서에 압력 신호를 각각 전달할 수 있어 크로스토크(Crosstalk)를 최소화하고, 외부 충격이나 진동으로도 안전하며, 맥의 정확한 위치와 맥의 정확한 데이터를 파악할 수 있도록 하는 맥진 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 맥진 센서 제조방법은 맥진 센서 제조방법에 있어서, 홀이 형성된 기판 일면에 센서 칩을 본딩하되 상기 홀과 센서 칩을 맞물리도록 하는 제1 단계와; 상기 기판 타면에 기판과 같은 형태의 홀이 형성된 댐(DAM)을 접착하는 제2 단계와; 상기 센서 칩과 센서 칩 사이의 공간 및 센서 칩 외부 둘레에 에폭시를 도포하여 경화시키는 제3 단계와; 상기 기판과 댐(DAM)의 홀에 압력전달을 위해 겔을 충진하는 제4 단계; 및 상기 겔이 충진된 댐(DAM) 상단으로 돌기가 형성된 패드를 삽입하여 결합하는 제5 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 단계에서 상기 센서 칩은 산화된 알루미늄을 제 거하고 아연을 도금하여 아연 도금층을 형성하는 단계와; 상기 아연 도금층을 제거하고 니켈을 도금하여 니켈 도금층을 형성하는 단계와; 상기 니켈 도금층 상단에 산화방지를 위해 금을 도금하여 금 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 금 도금층 상단에 플럭스를 도포하고 Reflow Furnace를 통해 솔더볼을 접합하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 센서 칩은 화학반응을 통해 도금되는 무전해 도금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 또 다른 맥진 센서는 피험자의 맥을 측정하는 맥진 센서에 있어서, 홀이 형성된 기판과; 상기 기판 일면에 본딩하여 압력 변화를 감지하는 센서 칩과; 상기 기판과 센서 칩을 고정하도록 도포하여 경화하는 에폭시와; 상기 기판 타면에 센서 칩 크로스토크 (Crosstalk)를 최소화하기 위해 센서 칩을 격리하는 댐(DAM)과; 상기 댐 및 기판 내부에 주입되어 압력 변화를 상기 센서 칩에 전달하도록 하는 겔; 및 상기 댐(DAM)을 감싸고 상단 및 하단에 돌기를 형성하는 패드;로 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 센서 칩은 복수개의 센서를 구비하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 패드에 형성된 돌기는 패드의 상단 및 하단에 3*3형식으로 구비하여 패드의 일편이 피부에 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 맥진 센서 및 그 제조방법은 FDB 방식을 이용하여 와이 어(Wire)를 형성하지 않아 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 댐(Dam)을 이용하여 각각 센서에 전달하는 압력 신호를 각각 전달할 수 있도록 격리시켜 크로스토크(Crosstalk)를 최소화할 수 있으며, 맥의 정확한 위치 및 맥의 정확한 데이터를 파악할 수 있다.

또한, 본 발명은 공정상에서 불량이 발생한 센서 칩을 재용융처리하여 떼어낼 수 있어 쉽게 리페어(Repair)가 가능해 생산성 향상에 효과적이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 맥진 센서 제조방법을 나타내는 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 맥진 센서의 센서 칩 구성을 나타내는 흐름도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 맥진 센서를 형성하는 제조방법은 먼저, 홀이 형성된 기판(210) 일면에 센서 칩(220)을 본딩(Bonding)하되 상기 기판(210)의 홀과 센서 칩(220)이 서로 맞닿도록 한다(a). 이때, 상기 센서 칩(220)을 형성하는 방법은 도 3에 도시한 바와 같으며, 도 3을 설명하면 다음과 같다.

(a1) 센서 칩(220)에 산화된 알루미늄을 제거하고 아연을 도금하여 아연 도금층(221)을 형성한다. 이때, 상기 아연 도금층(221)은 알루미늄 상단에 바로 니켈을 도금할 수 없어 니켈과 치환하기 위해 아연 도금층(221)을 형성한다.

(a2) 상기 아연 도금층(221)을 제거하고 니켈을 도금하여 니켈 도금층(222) 을 형성한다. 이때, 상기 니켈 도금층(222)은 범프로 사용되는 솔더의 금속간 확산을 저지시키는 역할을 한다. 또한, 상기 니켈 도금층(222)의 두께는 솔더의 금속간 확산을 고려한 1um 내지 3um 범위인 것이 바람직하다.

(a3) 상기 니켈 도금층(222) 상단에 산화방지를 위해 금을 도금하여 금 도금층(223)을 형성한다.

(a4) 상기 금 도금층(223) 상단에 플럭스를 도포하고 Reflow Furnace를 통해 솔더 볼(Solder ball, 225)을 접한다. 이때, 상기 플럭스의 두께는 0.2mm 내지 0.25mm범위 인 것이 바람직하다.

이때, 상기 센서 칩(220)은 화학반응을 통해 도금되는 무전해 도금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 기판(210) 타면에 기판(210)과 같은 형태의 홀이 형성된 댐(DAM, 230)을 접착한다(b). 이때, 상기 댐을 형성함으로써 국부적으로 센서 칩에 압력 신호를 각각 전달할 수 있어 크로스토크(Crosstalk)를 최소화하고, 외부 충격이나 진동으로부터 안전하며, 맥의 정확한 위치와 맥의 정확한 데이터를 파악할 수 있다.

이어서, 상기 센서 칩(220)과 센서 칩(220) 사이의 공간 및 센서 칩(220) 외부 둘레에 에폭시(260)를 도포하여 경화시킨다(c). 이때, 상기 센서 칩(220)은 5개 내지 9개로 구성하며, 더욱 바람직하게 본 발명에서는 9개의 센서 칩(220)을 이용하였으며 3*3형식으로 배열하여 형성하되 상기 복수개의 센서 칩(220)을 고정하기 위해 상기 에폭시(260)를 도포한다. 이때, 상기 에폭시(260)는 기판(210)과 센서 칩(220) 사이에는 도포되지 아니하며 그 이유는 센서 칩(220)과 기판(210) 사이에 에폭시(260)가 도포되면 센서 칩(220)에 전달되는 힘이 약해지기 때문이다.

이어서, 상기 기판(210) 및 댐(DAM, 230)의 홀에 압력을 전달하기 위해 겔(GEL, 240)을 충진 한다(d). 이때, 상기 겔(240)은 본 발명에서는 실리콘 겔을 사용하는 것이 바람직하나 실리콘 겔로 한정하지는 아니한다. 또한, 상기 겔을 상기 기판 및 댐에 충진 함으로써, 상기 패드(250)와 센서 칩(220)의 연결을 도와준다.

마지막으로, 상기 겔(240)이 충진된 댐(DAM, 230) 상단으로 돌기(251)가 형성된 패드(250)를 삽입하여 결합한다(e). 이때, 상기 패드(250)의 돌기(251)는 패드(250)의 상단 및 하단에 형성하며, 일편에 돌기(251)를 가압하면 타편의 돌기(251)가 댐에 삽입되어 충진 된 겔(240)이 가압 되고, 상기 센서 칩(220)에 압력 신호가 전달 된다.

또한, 상기 패드(250)의 상단 및 하단에 형성된 돌기(251)는 서로 대칭되도록 형성하며 일편의 돌기(251)의 수는 센서 칩(220)의 수와 같다.

도 4는 본 발명에 따른 맥진 센서를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 맥진 센서를 나타내는 전개도이다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명은 기판(410), 센서 칩(420), 댐(DAM, 430), 겔(GEL, 440), 패드(450), 및 에폭시(460)로 구성한다.

여기서, 상기 기판(410)은 센서 칩(420)에 압력이 전달 될 수 있도록 센서 칩(420)과 맞물리는 위치에 홀을 형성한다.

여기서, 상기 센서 칩(420)은 상기 기판(410) 일면에 본딩하여 압력 변화를 감지한다. 이때, 상기 센서 칩(420)은 효과적으로 맥진을 측정하기 위해 5개 내지 9개의 센서 칩(420)을 배열하는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같이, FDB(Face Down Bonding)방식을 이용하여 센서 칩(420)과 기판(410)을 본딩(Bonding)함으로써 내구성이 뛰어나다는 이점을 가지고 있다.

여기서, 상기 에폭시(460)는 상기 기판(410)과 센서 칩(420) 사이에 도포하고 경화하여 센서 칩(420)을 상기 기판에 고정하되, 복수 개로 형성되는 센서 칩(420)들을 고정하는 역할을 한다.

여기서, 상기 댐(DAM, 430)은 상기 기판(410) 타면에 부착하되, 상기 기판(410)의 홀과 댐의 홀이 연결되어 국부적인 압력 전달 경로를 형성함으로써 센서 칩(420)들 간의 크로스토크(Crosstalk)를 최소화 할 수 있다. 이때, 상기 댐(430)은 상기 기판(410)의 홀과 같은 위치에 홀을 형성하여 부착하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 겔(GEL, 430)은 상기 기판(410)과 타면에 부착된 댐(430)과 상기 기판(410)에 주입하여 압력 변화를 상기 센서 칩(420)에 전달할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 패드(PAD, 450)는 상단 및 하단에 돌기(451)를 형성하고, 상기 겔(430)이 주입된 댐(430) 상단으로 일단의 돌기(451)를 삽입하여 함께 경화한다. 이때, 상기 패드(450)에 돌기(451)를 구비함으로써 정확한 맥의 위치를 파악할 수 있으며, 이때, 맥의 정확한 위치를 파악하기 위해 패드(450)에 형성된 3*3의 돌기(451) 중 중앙의 돌기(451)를 동맥이 지나는 위치 놓아 맥의 정확한 데이터를 측 정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래의 센서장치를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 맥진 센서 제조방법을 나타내는 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 맥진 센서의 센서 칩을 구성을 나타내는 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 맥진 센서를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 맥진 센서를 나타내는 전개도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

210, 410 : 기판 220,420 : 센서 칩

221 : 아연 도금층 222 : 니켈 도금층

223 : 금 도금층 225 : 솔더볼

230, 430 : 댐(DAM) 240, 440 : 겔(GEL)

250, 450 : 패드(PAD) 251, 451 : 돌기

260, 460 : 에폭시 400 : 맥진 센서

Claims

맥진 센서 제조방법에 있어서,

홀이 형성된 기판 일면에 센서 칩을 본딩하되 상기 홀과 센서 칩을 맞물리도록 하는 제1 단계와;

상기 기판 타면에 기판과 같은 형태의 홀이 형성된 댐(DAM)을 접착하는 제2 단계와;

상기 센서 칩과 센서 칩 사이의 공간 및 센서 칩 외부 둘레에 에폭시를 도포하여 경화시키는 제3 단계와;

상기 기판과 댐(DAM)의 홀에 압력전달을 위해 겔을 충진하는 제4 단계; 및

상기 겔이 충진된 댐(DAM) 상단으로 돌기가 형성된 패드를 삽입하여 결합하는 제5 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 FDB 방식을 이용한 맥진 센서 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 제1 단계에서 상기 센서 칩은

산화된 알루미늄을 제거하고 아연을 도금하여 아연 도금층을 형성하는 단계와;

상기 아연 도금층을 제거하고 니켈을 도금하여 니켈 도금층을 형성하는 단계와;

상기 니켈 도금층 상단에 산화방지를 위해 금을 도금하여 금 도금층을 형성하는 단계; 및

상기 금 도금층 상단에 플럭스를 도포하고 Reflow Furnace를 통해 솔더볼을 접합하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 맥진 센서 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 센서 칩은 화학반응을 통해 도금되는 무전해 도금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 맥진 센서 제조방법.
피험자의 맥을 측정하는 맥진 센서에 있어서,

홀이 형성된 기판과;

상기 기판 일면에 본딩하여 압력 변화를 감지하는 센서 칩과;

상기 기판과 센서 칩을 고정하도록 도포하여 경화하는 에폭시와;

상기 기판 타면에 센서 칩 크로스토크(Crosstalk)를 최소화하기 위해 센서 칩을 격리하는 댐(DAM)과;

상기 댐 및 기판 내부에 주입되어 압력 변화를 상기 센서 칩에 전달하도록 하는 겔; 및

상기 댐(DAM)을 감싸고 상단 및 하단에 돌기를 형성하는 패드;로 구성하는 것을 특징으로 하는 맥진 센서.
제 4항에 있어서,

상기 센서 칩은 복수개의 센서를 구비하여 형성하는 것을 특징으로 하는 맥진 센서.
제 4항에 있어서,

상기 패드에 형성된 돌기는 패드의 상단 및 하단에 3*3형식으로 구비하여 패드의 일편이 피부에 접촉하는 것을 특징으로 하는 맥진 센서.