KR101552471B1 - 통합형 터치센서 패키지와 이를 포함하는 터치키 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치키 어셈블리를 개시한다. 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 어셈블리는, 빛이 통과하는 투광부와 상기 투광부의 주변에 각각 형성된 센서칩연결패턴 및 광원연결패턴을 포함하는 기판; 상기 투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되며, 상기 센서칩연결패턴과 전기적으로 연결되는 리드프레임과, 터치센서패턴과 상기 터치센서패턴에서 발생한 신호를 이용하여 터치여부를 판단하는 터치컨트롤러가 단일 기판에 형성되어 있고 상기 리드프레임에 실장되는 통합센서칩과, 상기 광원연결패턴과 전기적으로 연결되는 광원을 포함하는 통합형 터치센서 패키지를 포함한다.
본 발명에 따르면, 터치센서패턴과 터치컨트롤러IC가 일체로 형성된 통합형 터치센서 패키지를 사용함으로써 터치키 어셈블리의 제조공정을 보다 단순화시킬 수 있고, 이를 통해 제조비용을 절감하고 생산성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한 터치센서패턴과 터치컨트롤러IC가 서로 분리되어 있던 종래의 방식에 비해 터치키 어셈블리를 보다 컴팩트하게 제조할 수 있다.

Description

통합형 터치센서 패키지와 이를 포함하는 터치키 어셈블리{Integrated touch sensor package and touch key assembly comprising the same}

본 발명은 터치키 어셈블리에 관한 것으로서, 구체적으로는 터치센서와 터치컨트롤러IC가 일체로 형성된 통합형 터치센서 패키지를 사용함으로써 제조비용을 절감하고 생산성을 향상시킨 터치키 어셈블리에 관한 것이다.

최근 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 대부분의 휴대용 전자기기에는 터치스크린이 주 입력장치로 사용되고, 다수의 기능키(function key)가 보조 입력장치로 사용되고 있다.

예를 들어 도 1에 나타낸 휴대용 전자기기(10)를 살펴보면, 본체(20)의 전면에 디스플레이와 일체화된 터치스크린(22)이 배치되고, 터치스크린(22)의 하단에 홈키(24), 메뉴키(26), 백키(28) 등의 기능키가 배치되어 있다.

홈키(24)는 화면을 대기모드에서 활성모드로 전환하거나 초기화면으로 복귀시키는 명령을 입력하는 수단이고, 메뉴키(26)는 각종 선택메뉴를 화면에 표시하는 명령을 입력하는 수단이며, 백키(28)는 이전화면으로 되돌아가는 명령을 입력하는 수단이다. 도면에는 나타내지 않았으나 본체(20)의 측면에는 볼륨조절키, 전원키 등의 기능키가 설치되어 있다.

이러한 기능키(24,26,28)들은 기계적인 스위칭 방식이나 터치 방식으로 구현될 수 있는데, 일반적으로 홈키(24)는 기계적인 스위칭 방식으로 작동하는 버튼 형태로 제공되고, 메뉴키(26)와 백키(28)는 터치센서를 이용한 터치키의 형태로 제공되고 있다.

특히, 메뉴키(26)와 백키(28)의 기능은 터치스크린(22) 하단에 설치된 터치키 어셈블리(30)에 의해 구현되는데, 종래의 터치키 어셈블리(30)는 도 2의 분해 사시도와 도 3의 부분 단면도에 나타낸 바와 같이, 상하로 적층된 제1기판(31)과 제2기판(32)을 포함하며, 이때 제1 기판(31)과 제2기판(32)은 각각 플렉서블 기판(FPCB)으로 이루어진다.

제1기판(31)은 메뉴키(26)에 대응하는 위치에 형성된 제1관통부(33)와 백키(28)에 대응하는 위치에 형성된 제2관통부(34)를 포함한다. 제1관통부(33)와 제2관통부(34)의 주변에는 각각 사용자 접촉을 감지하는 터치센서패턴(35)이 형성되며, 제1기판(31)의 일단에는 각 터치센서패턴(35)에서 발생한 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 사용자 접촉여부를 판단하는 터치컨트롤러IC(36)가 장착된다.

또한 제1기판(31)에는 각 터치센서패턴(35)과 터치컨트롤러IC(36)를 전기적으로 연결하는 회로패턴(도면에는 나타내지 않았음)과, 터치컨트롤러IC(36)와 휴대용 전자기기(10)의 메인기판을 전기적으로 연결하는 회로패턴(도면에는 나타내지 않았음)이 형성된다.

또한 제2기판(32)에는 제1기판(31)의 제1관통부(33) 및 제2관통부(34)와 대응하는 위치에 각각 도광판(37)이 장착되고, 각 도광판(37)의 일측에는 광원(38)이 장착된다. 광원(38)에는 주로 LED가 사용된다.

도면에는 나타내지 않았으나 제2기판(32)에는 빛이 새는 것을 방지하기 위하여 도광판(37)과 LED(38)의 측면을 둘러싸는 차광부재가 장착된다. 제2기판(32)은 빛이 통과하지 않는 불투과성 재질이거나 불투과성 필름이 부착된다. 제2기판(32)에는 각 광원(38)과 휴대용 전자기기(10)의 메인기판을 전기적으로 연결하는 회로패턴(도면에는 나타내지 않았음)이 형성된다.

또한 제2기판(32)에는 홈키(24)에 의한 스위칭 동작을 수행하는 홈키접속패턴(39)이 구비되며, 제1기판(31)에는 홈키(24)가 삽입되는 관통부(41)가 형성된다.

이러한 터치키 어셈블리(30)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 사용자가 본체(20)의 전면에서 메뉴키(26) 또는 백키(28)에 대응하는 부분을 터치하면, 터치센서패턴(35)에 연결된 터치컨트롤러IC(36)가 접촉감지신호를 생성하여 휴대용 전자기기(10)의 제어부(도면에는 나타내지 않았음)로 전송한다. 휴대용 전자기기(10)의 제어부(도면에는 나타내지 않았음)는 메뉴키(26) 또는 백키(28)를 통한 입력에 따라 디스플레이를 제어하여 화면을 갱신하는 한편 제2기판(32)으로 전력을 공급하여 광원(38)을 발광시킨다.

광원(38)의 빛은 도광판(37)의 반사패턴에 의해 상부로 반사된 후 본체(20) 전면의 보호유리(도 3의 21)에 형성된 메뉴키 패턴과 백키 패턴을 통해 외부로 출사되며, 이에 따라 사용자가 메뉴키 패턴과 백키 패턴을 선명하게 볼 수 있게 된다.

그런데 종래의 터치키 어셈블리(30)는 다음과 같은 몇 가지 문제점을 안고 있다.

첫째, 터치센서패턴(35)과 터치컨트롤러IC(36)가 서로 이격되어 있기 때문에 설치공간을 많이 차지하고, 이로 인해 터치키 어셈블리(30)를 컴팩트하게 제조하는데 어려움이 있다.

둘째, 터치키 어셈블리(30)를 제조하기 위해서는, 제1기판(31)에 대해서는 터치센서패턴(35)을 형성하는 공정과 터치컨트롤러IC(36)의 실장공정을 각각 진행해야 하고, 제2기판(32)에 대해서는 도광판(37), 광원(38), 차광부재 등을 실장하는 공정을 각각 진행해야 하며, 제1기판(31)과 제2기판(32)을 접합하는 공정도 진행해야 하므로 전체 공정이 매우 복잡하여 제조비용이 증가하고 생산성이 저하되는 문제가 있다.

한편, 특허문헌 1은 하나의 기판에 터치센서패턴과 광원 등이 결합된 터치키 어셈블리를 소개하고 있다. 그런데 특허문헌 1에 따른 터치키 어셈블리는 하나의 기판을 사용하는 점에서는 일정한 장점이 있으나, 기판에 터치센서패턴을 형성하는 공정, 터치컨트롤러IC를 결합하는 공정, 기판 하부에 광원(LED), 불투과성테두리, 도광판, 반사시트, 불투과성 밑판 등을 결합하는 공정을 각각 별도로 진행해야 하므로 여전히 제조공정이 복잡한 단점이 있다. 또한 터치컨트롤러IC와 터치센서패턴이 서로 이격되어 있어 터치키 어셈블리를 컴팩트하게 제조하기 어려운 문제도 여전히 안고 있다.

한국등록특허 제10-1410015호(2014.06.20 공고)

본 발명은 이러한 배경에서 안출된 것으로서, 터치키 어셈블리의 제조공정을 보다 단순화하고 제조비용을 절감함으로써 생산성을 높이는데 그 목적이 있다. 또한 터치키 어셈블리를 보다 컴팩트하게 제조할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 빛이 통과하는 투광부와, 상기 투광부의 주변에 각각 형성된 센서칩연결패턴 및 광원연결패턴을 포함하는 기판; 상기 투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되며, 상기 센서칩연결패턴과 전기적으로 연결되는 리드프레임과, 터치센서패턴과 상기 터치센서패턴에서 발생한 신호를 이용하여 터치여부를 판단하는 터치컨트롤러가 단일 기판에 형성되어 있으며 상기 리드프레임에 실장되는 통합센서칩과, 상기 광원연결패턴과 전기적으로 연결되는 광원을 포함하는 통합형 터치센서 패키지를 포함하는 터치키 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 일 양상에 따른 터치키 어셈블리에서, 상기 통합형 터치센서 패키지는, 상기 투광부와 대향하는 면에 설치되어 상기 광원에서 출사된 빛이 상기 투광부를 향하도록 하는 광가이드수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은, 빛이 통과하는 투광부와, 상기 투광부의 주변에 각각 형성된 센서칩연결패턴 및 광원연결패턴을 포함하는 기판; 상기 투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되며, 상기 센서칩연결패턴과 전기적으로 연결되는 리드프레임과, 터치센서패턴과 상기 터치센서패턴에서 발생한 신호를 이용하여 터치여부를 판단하는 터치컨트롤러가 단일 기판에 형성되어 있으며 상기 리드프레임에 실장되는 통합센서칩과, 상기 투광부와 대향하는 면에 설치되며 일측면이 외부로 노출된 광가이드수단을 포함하는 통합형 터치센서 패키지; 상기 통합형 터치센서 패키지의 일측에서 상기 광원연결패턴과 연기적으로 연결되고, 상기 광가이드수단의 노출된 상기 일측면으로 빛을 출사하는 광원을 포함하는 터치키 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 다른 양상에 따른 터치키 어셈블리는 상기 광원을 둘러싸는 차광부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상 또는 다른 양상에 따른 터치키 어셈블리에서, 상기 리드프레임은 주변부에서 상기 기판을 향해 구부러져 연장된 연결단자부를 포함하고, 상기 연결단자부의 상단은 상기 리드프레임을 둘러싸는 몰딩부의 외부로 노출되어 상기 센서칩연결패턴과 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상은, 리드프레임; 터치센서패턴과 상기 터치센서패턴에서 발생한 신호를 이용하여 터치여부를 판단하는 터치컨트롤러가 단일 기판에 형성되어 있고, 상기 리드프레임에 실장되는 통합센서칩; 상기 리드프레임과 상기 통합센서칩을 연결하는 전기적 연결수단; 상기 리드프레임을 둘러싸서 지지하는 몰딩부; 상기 몰딩부의 상단에 결합된 광가이드수단을 포함하는 통합형 터치센서 패키지를 제공한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 통합형 터치센서 패키지에서, 상기 통합센서칩의 상기 터치센서패턴은 상기 기판의 제1영역에 형성되고, 상기 터치컨트롤러는 상기 제1영역을 둘러싸는 제2영역에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 통합형 터치센서 패키지의 상기 몰딩부는, 바닥부와 상기 바닥부의 주변에서 상부로 연장되는 측벽을 포함하고, 상기 측벽의 상단 내측에는 단차면이 형성되며, 상기 측벽의 일부는 상기 단차면과 같은 높이로 형성되고, 상기 광가이드수단은 주변부가 상기 단차면에 거치되고, 일측면이 상기 단차면과 같은 높이를 갖는 측벽의 상단을 통해 외부로 노출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 통합형 터치센서 패키지는, 상기 광가이드수단의 일측면을 향해 빛을 출사하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 통합형 터치센서 패키지의 상기 몰딩부는, 바닥부와 상기 바닥부의 주변에서 상부로 연장되는 측벽을 포함하고, 상기 측벽의 상단 내측에는 단차면이 형성되며, 상기 측벽의 일부는 상기 단차면과 같은 높이로 형성되고, 상기 광원은 상기 단차면과 같은 높이를 갖는 측벽의 상단에 장착되고, 상기 광가이드수단은 주변부가 상기 단차면에 거치된 상태에서 상기 광원의 내측에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 통합형 터치센서 패키지의 상기 리드프레임은, 주변부에서 상부로 구부러져 연장된 연결단자부를 포함하고, 상기 연결단자부의 상단은 상기 몰딩부의 외부로 노출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 통합형 터치센서 패키지의 상기 광가이드수단은, 일면에 반사패턴이 형성되고 빛이 통과할 수 있는 투명재질의 투광판 또는 반사패턴을 구비한 반사시트를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 터치센서패턴과 터치컨트롤러IC가 일체로 형성된 통합형 터치센서 패키지를 사용함으로써 터치키 어셈블리의 제조공정을 보다 단순화시킬 수 있고, 이를 통해 제조비용을 절감하고 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한 터치센서패턴과 터치컨트롤러IC가 서로 분리되어 있던 종래의 방식에 비해 터치키 어셈블리를 보다 컴팩트하게 제조할 수 있다.

도 1은 종래 휴대용 전자기기를 예시한 도면
도 2는 종래 터치키 어셈블리를 예시한 분해 사시도
도 3은 도 2에 따른 종래 터치키 어셈블리의 부분 단면도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지의 단면도
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지의 평면도
도 6은 통합센서칩의 개략 평면도
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지를 포함하는 터치키 어셈블리의 단면도
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지의 변형예를 나타낸 단면도
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지의 단면도 및 평면도
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지를 포함하는 터치키 어셈블리의 부분 단면도
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지의 변형예를 나타낸 단면도
도 13 및 도 14는 각각 통합형 터치센서 패키지의 몰딩부의 여러 변형예를 나타낸 단면도
도 15는 통합형 터치센서 패키지의 연결단자부의 변형예를 나타낸 단면도

본 발명은 터치센서패턴과 터치컨트롤러IC가 일체로 형성된 통합형 터치센서 패키지를 이용한 터치키 어셈블리에 관한 것이며, 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저 첨부된 도면에는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 실제 제품의 크기나 비율과 다르게 나타낸 부분이 많은데 이로 인해 본 발명의 권리범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 됨을 미리 밝혀둔다.

제 1 실시예

도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지(100)의 단면도와 평면도이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지(100)는 리드프레임(110), 리드프레임(110)의 상면에 실장되는 통합센서칩(120), 리드프레임(110)과 통합센서칩(120)을 전기적으로 연결하는 본딩와이어(130), 리드프레임(110)을 둘러싸서 지지하는 몰딩부(140), 몰딩부(140)의 상단에 순차적으로 결합된 반사시트(170)와 투광판(160), 반사시트(170) 및 투광판(160)의 일측에 설치된 광원(150)을 포함한다.

리드프레임(110)은 금속재질이며 통합센서칩(120)이 결합되는 실장면(115)과 본딩와이어(130)의 일단이 접합되는 와이어접합면(116)을 포함한다. 또한 리드프레임(110)은 주변부에서 상부로 구부러져 연장된 연결단자부(112)를 포함하며, 연결단자부(112)의 상단은 외부로 노출되어 터치키 어셈블리(도 7의 200)의 기판(210)에 형성된 센서칩연결패턴(도 7의 234)과 전기적으로 연결된다.

연결단자부(112)는 도 5에 나타낸 바와 같이 통합형 터치센서 패키지(100)의 주변부를 따라 다수 개가 불연속적으로 형성될 수도 있고, 이와 달리 일체형으로 형성될 수도 있다.

몰딩부(140)는 리드프레임(110)을 보호함과 동시에 외부와 절연시키는 역할을 하며, 리드프레임(110)에서 실장면(115), 와이어접합면(116), 연결단자부(112)의 상단 등과 같이 전기적 연결이 필요한 영역을 제외한 모든 부분을 둘러싸는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1실시에에서는 몰딩부(140)가 바닥부(142)와 바닥부(142)의 주변에서 상부로 연장된 측벽(144)을 포함한다. 따라서 몰딩부(140)는 바닥부(142)와 측벽(144)으로 둘러싸인 내부공간이 상부로 개방된 통 형상을 갖게 된다.

몰딩부(140)의 바닥부(142)는 실장면(115)과 와이어접합면(116)을 노출시킨 상태로 리드프레임(110)을 둘러싸고, 측벽(144)은 연결단자부(112)의 상단을 노출시킨 상태로 연결단자부(112)의 양측을 둘러싼다.

도면에는 몰딩부(140)가 전체적으로 대략 사각 통 형상으로 나타나 있으나, 몰딩부(140)의 형상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 리드프레임(120)의 형상에 따라 달라질 수 있다.

측벽(144)의 상단 내측에는 단차면(146)이 형성된다. 본 발명의 실시예와 같이 몰딩부(140)가 사각 통 형상인 경우에는 3개 측벽(144)의 상단에 단차면(146)을 형성하고 하나의 측벽(144)은 단차면(146)과 같은 높이로 형성하는 것이 바람직하다.

단차면(146)과 같은 높이로 형성된 측벽(144)의 상단에는 광원(150)이 설치되고, 광원(150)과 나머지 3개 측벽(144)에 의해 둘러싸인 부분에는 반사시트(170)와 투광판(160)이 설치된다.

이때 반사시트(170)의 가장자리는 3개 측벽(144)의 단차면(146)에 거치되고, 반사시트(170)의 상부에 반사시트(170)와 동일한 면적을 갖는 투광판(160)이 설치된다. 따라서 반사시트(170)와 투광판(160)의 일 측면은 광원(150)에 접하거나 매우 근접하게 된다. 반사시트(170)의 저면 가장자리는 접착제를 이용하여 단차면(146)에 결합될 수 있다. 또한 투광판(160)의 저면 가장자리도 접착제를 이용하여 반사시트(170)의 상면 가장자리에 결합될 수 있다.

한편 반사시트(170)가 설치된 경우에는 투광판(160)을 생략할 할 수도 있으나, 반사시트(170)의 오염과 손상을 방지하기 위해서는 투광판(160)을 설치하는 것이 보다 바람직하다.

측벽(144)의 단차면(146)은 연결단자부(112)의 내측에 형성되어야 한다. 그래야만 단차면(146)에 반사시트(170)와 투광판(160)이 놓여지더라도 도 5에 나타낸 바와 같이 연결단자부(112)의 상단이 외부로 노출될 수 있기 때문이다.

광원(150)은 내측 방향으로 빛을 출사하도록 장착된 LED일 수도 있고, 다른 종류의 발광수단일 수도 있다. 도면에는 나타내지 않았으나 광원(150)의 상단에는 후술하는 터치키 어셈블리(도 7의 200)의 기판(210)에 형성된 광원연결패턴(232)과 전기적으로 접속될 수 있는 연결회로패턴(도면에는 나타내지 않았음)이 구비되는 것이 바람직하다.

투광판(160)은 투명유리 또는 투명재질의 합성수지일 수 있다. 반사시트(170)는 표면에 반사패턴을 구비하며, 광원(150)에서 측방으로 출사된 빛을 상부로 반사시키는 역할을 한다. 따라서 광원(150)에서 발생한 빛은 반사시트(170)와 투광판(160)의 일 측면으로 입사된 후 반사시트(170)의 반사패턴에 반사되어 투광판(160)을 거쳐 상부로 출사된다.

통합형 터치센서 패키지(100)는 측벽(144)의 상단으로 노출된 연결단자부(112)가 기판(210)에 전기적으로 연결되어야 하므로 광원(150)과 투광판(160)의 상단은 측벽(144)의 상단보다 높게 돌출되지 않는 정도의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

한편 통합센서칩(120)은 단일 기판에 터치컨트롤러(122)와 터치센서패턴(124)이 일체로 형성된 점에서 종래의 터치컨트롤러IC(도 2의 36) 및 터치센서패턴(도 2의 35)과 차이가 있다.

이와 같이 통합센서칩(120)을 사용하면, 종래처럼 터치센서패턴 형성공정과 터치컨트롤러IC 실장공정을 따로 진행하는 경우에 비하여 터치키 어셈블리(200)의 크기를 줄일 수 있고, 공정 수가 줄어들기 때문에 터치키 어셈블리(200)의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

특히, 터치키 어셈블리(200)에 사용되는 터치센서패턴(124)은 매우 좁은 영역에서 터치여부만을 감지하기 위한 것이므로 터치스크린 등에 사용되는 센서패턴에 비해 상대적으로 간단한 공정을 거쳐 형성할 수 있으므로 단일 기판에 종래의 터치컨트롤러 IC 제조공정과 병행하거나 순차적으로 터치센서패턴(124)을 형성하는 것이 가능하다.

한편, 터치센서패턴(124)은 사용자의 터치에 따른 전기적 특성(정전용량, 저항, 전압 등)의 변화를 감지하는 수단이며, 감지방법이 특별히 제한되는 것은 아니므로 공지된 여러 감지방법에 대응하는 센서패턴이 선택적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 도 6의 평면도에 나타낸 바와 같이 기판의 중앙부에 터치센서패턴(124)을 형성하고 이를 둘러싸는 주변부에 터치컨트롤러(122)를 형성하였다. 그러나 이와 반대로 기판의 주변부에 터치센서패턴(124)을 형성하고 그 내측의 중앙부에 터치컨트롤러(122)를 형성할 수도 있고, 터치컨트롤러(122)의 일측에 터치센서패턴(124)를 형성할 수도 있다.

통합센서칩(120)을 제작하는 방법이나 순서는 특별히 제한되지 않는다. 일 예로서, 실리콘 등의 재질로 이루어진 기판의 중앙부에 종래의 터치센서패턴 제조공정을 적용하여 먼저 터치센서패턴(124)를 형성하고, 형성된 터치센서패턴(124)을 가린 상태에서 그 주변영역에 종래의 터치컨트롤러IC 제조공정을 적용하여 터치컨트롤러(122)를 형성할 수 있다.

다른 예로서 기판의 주변부에 종래의 터치컨트롤러IC 제조공정을 적용하여 터치컨트롤러(122)를 형성하고, 형성된 터치컨트롤러(122)를 가린 상태에서 기판의 중앙 영역에 종래의 터치센서패턴 제조공정을 그대로 적용하여 터치센서패턴(124)를 형성할 수도 있다.

또 다른 예로서, 연속 공정을 통해 터치컨트롤러(122)와 터치센서패턴(124)을 동시에 형성해 나갈 수도 있다.

어떠한 방식으로 제조하든, 터치센서패턴(124)과 터치컨트롤러(122)는 전기적으로 연결되어야 함은 물론이다.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 통합형 터치키 패키지(100)를 이용한 터치키 어셈블리(200)를 나타낸 단면도이다.

터치키 어셈블리(200)는 도면에 나타낸 바와 같이, 빛이 통과할 수 있는 제1투광부(221) 및 제2투광부(222)가 형성된 기판(210)과, 제1투광부(221) 및 제2투광부(222)의 일측에 각각 결합된 통합형 터치키 패키지(100)를 포함한다. 기판(210)은 플렉서블 기판(FPCB)인 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 제1투광부(221)와 제2투광부(222)는 단순히 관통부일 수도 있고, 투명필름일 수도 있다.

도 7의 부분 확대도에 나타낸 바와 같이, 각 투광부(221, 222) 주변의 기판(210) 저면에는 광원연결패턴(232)과 센서칩연결패턴(234)이 형성된다.

광원연결패턴(232)은 통합형 터치키 패키지(100)의 광원(150)에 구비된 연결회로패턴과 전기적으로 연결되는 부분이며, 센서칩연결패턴(234)은 통합형 터치키 패키지(100)의 연결단자부(112)와 전기적으로 연결되는 부분이다.

도면에는 나타내지 않았으나, 기판(210)에는 광원연결패턴(232)과 휴대용 전자기기의 메인기판과 전기적으로 연결하는 회로패턴, 센서칩연결패턴(234)과 휴대용 전자기기의 메인기판과 전기적으로 연결하는 회로패턴 등이 형성된다.

이와 같이 통합형 터치키 패키지(100)를 사용하면 기판(210)의 일측에 패키지(100)를 실장하기만 하면 터치키 어셈블리(200)가 완성되므로 터치키 어셈블리(200)의 제조공정이 매우 간단해져 작업 생산성을 크게 높일 수 있다.

한편 터치키 어셈블리(200)는 기계식 스위칭 동작을 수행하는 홈키를 포함할 수 있다. 이 경우 기판(210)에는 홈키에 대응하는 위치에 홈키접속패턴(230)이 형성되어야 하고, 도면에는 나타내지 않았으나 홈키접속패턴(230)과 휴대용 전자기기의 메인기판을 전기적으로 연결하는 회로패턴이 형성되어야 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 터치키 어셈블리(200)의 동작을 설명한다. 사용자가 도 1과 같은 휴대용 전자기기(10)에서 터치키에 해당하는 메뉴키(26) 또는 백키(28)를 터치하면, 그 하부에 장착된 통합형 터치센서 패키지(100)에 구비된 통합센서칩(120)의 터치센서패턴(124)에서 전기적 특성변화에 대응하는 아날로그 신호가 생성되어 터치컨트롤러(122)로 전송된다.

터치컨트롤러(122)는 접촉 여부에 대한 디지털신호를 생성하고, 생성된 신호는 본딩와이어(130), 리드프레임(110), 연결단자부(112) 및 기판(210)을 통해 휴대용 전자기기의 메인기판에 구비된 제어부(도면에는 나타내지 않았음)로 전송된다.

휴대용 전자기기(10)의 제어부는 메뉴키(26) 또는 백키(28)를 통한 입력에 따라 디스플레이를 제어하여 화면을 갱신하는 한편 기판(210)으로 전력을 공급하여 광원(150)을 발광시킨다. 광원(150)에서 출사된 빛은 반사시트(170)에서 반사된 후 기판의 투광부(221,222)를 거쳐 본체(20) 전면의 보호유리(도 3의 21)에 형성된 메뉴키 패턴과 백키 패턴을 통해 외부로 출사되며, 이에 따라 사용자가 메뉴키 패턴과 백키 패턴을 선명하게 볼 수 있게 된다

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 터치센서패키지(100)는 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있다.

예를 들어 앞에서는 반사시트(170)가 광원(150)에서 측방으로 출사된 빛을 상방으로 반사시키는 광가이드수단(light guide means)으로 활용되었으나, 도 8의 통합형 터치센서 패키지(100a)에 나타낸 바와 같이 반사시트를 생략하고 투광판(160)의 저면에 광가이드 역할을 하는 반사패턴(162)을 직접 형성할 수도 있다.

제 2 실시예

본 발명의 제1실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지(100,100a)에는 광원(150)이 포함되어 있는데, 광원(150)을 별도로 제작하여 터치키 어셈블리(200)의 기판(210)에 실장할 수도 있다.

즉, 도 9의 단면도와 도 10의 평면도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지(100b)는 리드프레임(110), 리드프레임(110)의 상면에 실장되는 통합센서칩(120), 리드프레임(110)과 통합센서칩(120)을 전기적으로 연결하는 본딩와이어(130), 리드프레임(110)을 둘러싸서 지지하는 몰딩부(140), 몰딩부(140)의 상단에 순차적으로 결합된 반사시트(170) 및 투광판(160)을 포함할 수 있다.

리드프레임(110), 통합센서칩(120), 본딩와이어(130) 및 몰딩부(140)는 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

다만, 본 발명의 제2실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지(100b)에는 광원이 없으며, 따라서 몰딩부(140)의 3개 측벽(144)의 단차면(146)에 거치된 반사시트(170)의 일측은 단차면(146)과 동일한 높이로 형성된 나머지 측벽(144)의 상단 가장자리까지 연장되어야 한다. 따라서 패키지의 크기가 동일하다고 하면, 제2실시예의 반사시트(170)의 면적이 제1실시예의 반사시트(170)보다 커지게 된다.

제2실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지(100b)에서도 반사시트(170)의 상부에 반사시트(170)와 동일한 면적을 갖는 투광판(160)이 설치될 수 있다. 따라서 제2실시예에 따른 통합형 터치센서 패키지(100b)에서는 반사시트(170)와 투광판(160)의 일 측면이 패키지(100b)의 일측으로 노출된 상태가 된다. 이 경우에도 필요에 따라서는 투광판(160)을 생략할 수도 있다.

이와 같이 통합형 터치센서 패키지(100b)가 광원을 포함하지 않는 경우에는, 도 11의 부분 단면도에 나타낸 바와 같이, 터치키 어셈블리(200)를 구성하는 기판(210)에 광원(150)을 별도로 결합해야 한다.

즉, 기판(210)의 투광부(221)의 일측에 통합형 터치센서 패키지(100b)를 결합하고, 통합형 터치센서 패키지(100b)의 일측에 LED 등의 광원(150)을 실장해야 한다. 이때 광원(150)은 광출사면이 반사시트(170)와 투광판(160)의 일 측면에 접하거나 매우 근접하도록 실장되어야 한다.

이 경우에도 광원(150)은 기판(210)의 저면에 형성된 광원연결패턴(232)과 전기적으로 연결되어야 한다.

한편 광원(150)을 기판(210)에 따로 실장할 때는 광원(150)에서 출사된 빛이 외부로 새지 않도록 하면서 광원(150)을 보호하는 차광부재(152)를 광원(150)의 둘레에 장착할 수도 있다.

또한 제1실시예에서도 설명한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 터치센서패키지(100b)에서도 반사시트(170)를 생략할 수 있다. 즉, 도 12의 통합형 터치센서 패키지(100c)에 나타낸 바와 같이 반사시트를 생략하고 투광판(160)의 저면에 광가이드 역할을 하는 반사패턴(162)을 직접 형성할 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다.

예를 들어, 전술한 제1 및 제2 실시예에서는 본딩와이어(130)가 몰딩부(140)의 외부로 노출되는 것으로 설명하였으나, 도 13의 통합형 터치센서 패키지(100d)에 예시한 바와 같이 통합센서칩(120)의 주변부와 본딩와이어(130)를 몰딩부(140)로 둘러싸고 통합센서칩(120)의 터치센서패턴(124)만을 상부로 노출시킬 수도 있다.

이와 달리 도 14의 통합형 터치센서 패키지(100e)에 예시한 바와 같이, 통합센서칩(120)과 본딩와이어(130) 전부를 몰딩부(140)로 둘러싸고, 몰딩부(140)의 상면에 형성된 단차면(146)의 전면에 걸쳐 반사시트(170)와 투광판(160)을 장착할 수도 있다. 다만 이 경우에는 몰딩부(140)가 통합센서칩(120)에 형성된 터치센서패턴(124)의 감도에 어느 정도의 영향을 미치는지 여부가 고려되어야 함은 물론이다.

또한 전술한 제1 및 제2 실시예에서는 리드프레임(110)의 주변부에서 연장된 연결단자부(112)의 상단이 측벽(144)의 상면으로 노출되는 것으로 설명하였다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 도 15의 통합형 터치센서 패키지(100f)에 예시한 바와 같이, 연결단자부(112)의 상단을 측벽(144)의 측방으로 돌출시켜 기판(210)의 센서칩연결패턴(234)과 전기적으로 연결되는 돌출단자(113)를 형성할 수도 있다.

또한 전술한 제1 및 제2 실시예에서는 리드프레임(110)과 통합센서칩(120)이 본딩와이어(130)를 통해 전기적으로 연결되는 것으로 설명하였으나, 전기적 연결수단이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 통합센서칩(120)의 저면에 구비된 솔더볼이나 연결패턴을 이용하여 리드프레임(110)과 통합센서칩(120)을 전기적으로 연결할 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 구체적인 적용 과정에서 다양하게 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

100: 통합형 터치센서 패키지 110: 리드프레임
112: 연결단자부 113: 돌출단자
115: 실장면 116: 와이어접합면
120: 통합센서칩 122: 터치컨트롤러
124: 터치센서패턴 130: 본딩와이어
140: 몰딩부 142: 바닥부
144: 측벽 146: 단차면
150: 광원 152: 차광부재
160: 투광판 162: 반사패턴
170: 반사시트 200: 터치키 어셈블리
210: 기판 221: 제1투광부
222: 제2투광부 230: 홈키접속패턴
232: 광원연결패턴 234: 센서칩연결패턴

Claims (12)

1. 빛이 통과하는 투광부와, 상기 투광부의 주변에 각각 형성된 센서칩연결패턴 및 광원연결패턴을 포함하는 기판;
   상기 투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되며, 상기 센서칩연결패턴과 전기적으로 연결되는 리드프레임과, 터치센서패턴과 상기 터치센서패턴에서 발생한 신호를 이용하여 터치여부를 판단하는 터치컨트롤러가 단일 기판에 형성되어 있으며 상기 리드프레임에 실장되는 통합센서칩과, 상기 광원연결패턴과 전기적으로 연결되는 광원을 포함하는 통합형 터치센서 패키지
   를 포함하는 터치키 어셈블리
2. 제1항에 있어서,
   상기 통합형 터치센서 패키지는, 상기 투광부와 대향하는 면에 설치되어 상기 광원에서 출사된 빛이 상기 투광부를 향하도록 하는 광가이드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치키 어셈블리
3. 빛이 통과하는 투광부와, 상기 투광부의 주변에 각각 형성된 센서칩연결패턴 및 광원연결패턴을 포함하는 기판;
   상기 투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되며, 상기 센서칩연결패턴과 전기적으로 연결되는 리드프레임과, 터치센서패턴과 상기 터치센서패턴에서 발생한 신호를 이용하여 터치여부를 판단하는 터치컨트롤러가 단일 기판에 형성되어 있으며 상기 리드프레임에 실장되는 통합센서칩과, 상기 투광부와 대향하는 면에 설치되며 일측면이 외부로 노출된 광가이드수단을 포함하는 통합형 터치센서 패키지;
   상기 통합형 터치센서 패키지의 일측에서 상기 광원연결패턴과 연기적으로 연결되고, 상기 광가이드수단의 노출된 상기 일측면으로 빛을 출사하는 광원
   을 포함하는 터치키 어셈블리
4. 제3항에 있어서,
   상기 광원을 둘러싸는 차광부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치키 어셈블리
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 리드프레임은 주변부에서 상기 기판을 향해 구부러져 연장된 연결단자부를 포함하고, 상기 연결단자부의 상단은 상기 리드프레임을 둘러싸는 몰딩부의 외부로 노출되어 상기 센서칩연결패턴과 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 터치키 어셈블리
6. 리드프레임;
   상기 리드프레임에 실장되는 것으로서, 터치센서패턴과 상기 터치센서패턴에서 발생한 신호를 이용하여 터치여부를 판단하는 터치컨트롤러가 단일 기판에 형성되며, 상기 터치센서패턴은 상기 기판의 제1 영역에 형성되고 상기 터치컨트롤러는 상기 기판에서 상기 제1 영역의 측방에 위치하는 제2 영역에 형성되는 통합센서칩;
   상기 리드프레임과 상기 통합센서칩을 연결하는 전기적 연결수단;
   상기 리드프레임을 둘러싸서 지지하는 몰딩부;
   상기 몰딩부의 상단에 결합된 광가이드수단;
   을 포함하는 통합형 터치센서 패키지
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 몰딩부는 바닥부와 상기 바닥부의 주변에서 상부로 연장되는 측벽을 포함하고,
   상기 측벽의 상단 내측에는 단차면이 형성되며, 상기 측벽의 일부는 상기 단차면과 같은 높이로 형성되고,
   상기 광가이드수단은 주변부가 상기 단차면에 거치되고, 일측면이 상기 단차면과 같은 높이를 갖는 측벽의 상단을 통해 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 통합형 터치센서 패키지
9. 제6항에 있어서,
   상기 광가이드수단의 일측면을 향해 빛을 출사하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 터치센서 패키지
10. 제9항에 있어서,
    상기 몰딩부는 바닥부와 상기 바닥부의 주변에서 상부로 연장되는 측벽을 포함하고,
    상기 측벽의 상단 내측에는 단차면이 형성되며, 상기 측벽의 일부는 상기 단차면과 같은 높이로 형성되고,
    상기 광원은 상기 단차면과 같은 높이를 갖는 측벽의 상단에 장착되고, 상기 광가이드수단은 주변부가 상기 단차면에 거치된 상태에서 상기 광원의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 통합형 터치센서 패키지
11. 제6항에 있어서,
    상기 리드프레임은 주변부에서 상부로 구부러져 연장된 연결단자부를 포함하고, 상기 연결단자부의 상단은 상기 몰딩부의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 통합형 터치센서 패키지
12. 제6항에 있어서,
    상기 광가이드수단은, 일면에 반사패턴이 형성되고 빛이 통과할 수 있는 투명재질의 투광판 또는 반사패턴을 구비한 반사시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 터치센서 패키지

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