KR101864577B1 - 센서 모듈 및 센서 모듈의 제조 방법 - Google Patents

센서 모듈 및 센서 모듈의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가속, 압력 또는 자기장 및 그와 같은 것을 측정하기 위한 센서 모듈(M)의 제조 방법에 관한 것으로,
- 제 1 집적 회로 상에 적어도 하나의 마이크로-전기 기계 부재를 배치하는 단계,
- 특히 와이어 본딩을 이용하여 금속 캐리어의 접촉면과 적어도 상기 마이크로-전기 기계 부재를 접촉하는 단계,
- 적어도 집적 회로 및 특히 와이어 본딩을 인케이싱하는 단계, 및
- 적어도 하나의 리와이어링 층을 이용하여 적어도 집적 회로와 특히 적어도 하나의 접촉면을 접촉하는 단계를 포함한다.

Description

센서 모듈 및 센서 모듈의 제조 방법{Sensor module and method for producing a sensor module}
본 발명은 가속, 압력 또는 자기장 및 그와 같은 것을 측정하기 위한 센서 모듈의 제조 방법 및 해당 센서 모듈에 관한 것이다.
가속, 압력 또는 자기장을 측정하기 위한 센서 모듈은 특히 자동차 분야에서 사용된다. 가속 센서로서 상기 센서는 예컨대 차량에서 액티브 서스펜션 시스템과 상호 작용한다. 가속 센서들의 다른 사용 분야는 충돌 테스트이고, 상기 테스트에서 가속 센서들은 모형으로 사용된다.
EP 1 923 627 A1호에는 LED 모듈의 제조 방법이 공지되어 있다. LED-칩을 가진 다수의 LED 모듈이 부착되는 금속 리드 프레임이 사용된다. 리드 프레임은 평행한 다수의 조립 웨브들을 포함하고, 상기 조립 웨브들 내에 각각 조립 개구가 형성된다. 조립 개구에 의해 리드 프레임이 하우징 내에 장착될 수 있다. 또한, 2개의 웨브들 사이에서 얇은 지지 암에 의해 캐리어 부재들이 지지된다. 캐리어 부재들의 표면에 LED 모듈이 예컨대 납땜에 의해 장착된다. LED 모듈은 또한 접속 보드를 포함하고, 상기 접속 보드는 LED 모듈의 제어를 위한 제어 유닛에 연결된다.
본 발명의 과제는 가속, 압력 또는 자기장 및 그와 같은 것을 측정하기 위한 센서 모듈의 제조 방법 및 센서 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항에 따른 센서 모듈의 제조 방법 및 청구범위 제 9 항에 따른 센서 모듈에 의해 해결된다.
가속, 압력 또는 자기장 및 그와 같은 것을 측정하기 위한 센서 모듈의 제조 방법은
- 임시 캐리어에 금속 캐리어를 제공하는 단계,
- 상기 임시 캐리어 상에 적어도 간접적으로, 특히 직접 적어도 하나의 집적 회로를 배치하는 단계,
- 임시 캐리어 상에 적어도 간접적으로 적어도 하나의 마이크로-전기 기계 부재를 배치하는 단계,
- 적어도 마이크로-전기 기계 부재가 바람직하게 와이어 본딩을 이용하여 금속 캐리어의 접촉면과 접촉하는 단계,
- 적어도 집적 회로 및/또는 마이크로-전기 기계 부재 및/또는 특히 와이어 본딩을 인케이싱하는 단계, 및
- 적어도 제 1 집적 회로가 적어도 하나의 리와이어링 층을 이용하여 특히 접촉면과 접촉하는 단계를 포함한다.
특히 청구범위 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 센서 모듈은,
- 특히 금속 캐리어의 적어도 하나의 접촉면,
- 적어도 하나의 집적 회로,
- 적어도 하나의 마이크로-전기 기계 부재,
- 마이크로-전기 기계 부재와 적어도 하나의 접촉면의 전기 접촉을 위한 특히 와이어 본딩 형태의 접촉부,
- 집적 회로와 적어도 하나의 접촉면의 접촉을 위한 리와이어링 층을 포함하고, 특히 마이크로-전기 기계 부재는 집적 회로 상에 배치된다.
청구범위 제 1 항에 규정된, 가속, 압력 또는 자기장 및 그와 같은 것을 측정하기 위한 센서 모듈의 제조 방법 및 청구범위 제 9 항에 따른 해당 센서 모듈은, 센서 모듈의 제조 시, 특히 다양한 집적 회로와 마이크로-전기 기계 부재들의 배치 시 현저히 높아진 융통성을 가능하게 하는 장점을 갖는다. 따라서 예컨대 소위 칩-스태킹(chip stacking)도 간단하게 가능한데, 그 이유는 이를 위해 관통 접속 또는 이와 유사한 것이 필요하지 않기 때문이다. 접촉면, 소위 랜드, 즉 리드 프레임이라고도 하는 금속 캐리어를 사용함으로써 예컨대 집적 회로 또는 마이크로-전기 기계 부재의 납땜을 위한 두꺼운 구리면도 가능하다. 이것은 각각의 땜납 연결부와 전체적인 센서 모듈의 신뢰성을 현저히 높인다.
예컨대 다음 프린트 회로기판에 대한 접촉면의 접촉은 공지된 표준화된 납땜 방법 또는 접착 방법에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따라, 마이크로-전기 기계 부재는 집적 회로 상에 배치된다. 이 경우 바람직하게, 마이크로-전기 기계 부재의 간단하고 저렴한 고정이 가능해진다. 동시에 집적 회로 및/또는 마이크로-전기 기계 부재를 임시 캐리어에 배치하기 위한 필요 공간이 감소한다.
본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따라, 분사, 갈바니 전기 또는 플라즈마 지지식 파우더 쉘링(shelling)에 의한 리와이어링 층이 제조된다. 이 경우 바람직하게, 간단하고 저렴한 방법이 이용될 수 있으므로, 리와이어링 층에 의한 접촉의 신뢰성이 증가된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 사출 성형, 바람직하게 트랜스퍼 성형 또는 쉬트 성형에 의한 인케이싱이 이루어진다. 이 경우 바람직하게, 간단하고 저렴하며 입증된 인케이싱 방법, 즉 하우징 또는 캡슐화 방법이 이용될 수 있으므로, 센서 모듈은 간단하고 안전하게 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따라, 금속 캐리어는 한 측면만 접착되는 적어도 하나의 포일에 임시로 장착된다. 이 경우 바람직하게, 추가의 영구 캐리어 베이스가 사용되지 않아도 되며, 따라서 재료 및 비용이 절약될 수 있다. 또한, 포일은 다시 간단하고 잔류물 없이 제거될 수 있으므로, 금속 캐리어를 복잡하게 재가공하기 위한 단계들이 생략된다. 또한, 잔류물이 남는 경우에는 정화 단계를 실시할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따라, 금속 리드 프레임에 다수의 센서 모듈들이 배치된다. 이 경우 바람직하게, 연속적으로 신속하게 다수의 센서 모듈들이 제조될 수 있으며, 이는 개별 센서 모듈의 제조 비용을 현저히 감소시킨다.
본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따라, 센서 모듈은 특히 소잉(sawing)에 의해 분리된다. 이 경우 바람직하게, 상기 센서 모듈들은 간단하고 신속하게 분리될 수 있으며, 후속 가공을 위해 직접 그리고 차량 내에 장착하기 위해 더 신속하게 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 도면에 도시되고 하기에 설명된다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예(도 5a) 및 제 2 실시예(도 5b)에 따른 센서 모듈의 제조 단계를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 센서 모듈의 상이한 실시예를 가진 금속 캐리어를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 센서 모듈을 도시한 도면.
도면에서 동일한 또는 동일한 기능을 하는 부재들은 달리 설명되지 않는 한 동일한 도면 부호를 갖는다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예(도 5a) 및 제 2 실시예(도 5b)에 따른 센서 모듈의 제조 단계들을 도시한다.
도 1에는 금속 캐리어 리드 프레임 또는 소위 리드 프레임(2)이 도시되고, 상기 리드 프레임은 접촉면, 소위 랜드(1)와 함께 예비 구조화된다. 좌측에서 우측으로 나란히 배치된 소위 4개의 반복 영역들(N)이 도시되고, 상기 반복 영역들은 각각 다수의 랜드(1)를 포함한다. 각각의 반복 영역(N)에 의해 하나 또는 다수의 센서 모듈(M)이 형성될 수 있다. 도 8에 따른 분리 후에 랜드(1)를 가진 다수의 금속 캐리어 프레임(2)과 해당하는 집적 회로(3a) 및 마이크로-전기 기계 부재들(3b) 등을 가진 센서 모듈(M;도 8 및 도 9 참조)이 제공된다.
하기에서 도 2 내지 도 7 및 도 9에 따른 개별 센서 모듈(M)의 제조가 설명된다.
도 2에는 접착 포일(K)이 도시되고, 상기 포일은 리드 프레임(2)을 접착하기 위해 한 면만 접착층을 갖거나 또는 추가로 캐리어 베이스(T)에 연결될 수 있도록 두 개의 면이 접착식으로 형성될 수 있다. 분리 가능한 이러한 접착 포일(K)은 자체가 임시 캐리어로서 사용되고, 캐리어 베이스(T)가 배치되지 않는다. 캐리어 베이스(T)가 사용되면, 접착 포일(K)은 캐리어 베이스(T)에도 분리 가능하게 배치된다. 센서 모듈(M)의 제조를 위해 예비 구조화된, 랜드(1)를 가진 금속 캐리어 프레임(2)은 접착 포일(K)의 접착층 상에 장착된다(도 3). 이 경우 접착 포일(K)도 집적 금속 캐리어 프레임(2) 상에 적층될 수 있다.
도 4 내지 도 9에는 더 이상 도시되지 않은 캐리어(T) 또는 캐리어 베이스(T)를 포함하지 않는 센서 모듈(M)의 제조가 도시된다. 접착 포일(K)의 접착면에 배치된 랜드들(1) 사이에 액티브 면(A1)을 포함하는 집적 회로(3a)가 배치된다. 상기 집적 회로(3a)의 상측면에 특히 접착 필름 형태, 페이스트 형태 또는 그와 같은 형태의 접착 연결부(5)에 의해 액티브 면(A2)을 포함하는 마이크로-전기 기계 부재(3b)가 배치된다. 2개의 액티브 면(A1,A2)은 각각의 집적 회로(3a) 또는 마이크로-전기 기계 부재(3b)의 (도시되지 않은) 접촉을 위한 적절한 접속부를 포함한다. 후속해서 접착 연결부(5)는 적절하게 경화된다.
물론, 마이크로-전기 기계식 부재(3b) 대신에 다른 집적 회로가 배치될 수도 있다.
도 5a에는 도 4와 달리, 마이크로-전기 기계 부재(3b)가 접착 연결부(5)에 의해 집적 회로(3a)에 간접 배치되는 것이 아니라, 2개의 랜드(1) 사이의 접착 포일(K) 상에 별도로 배치된다. 마이크로-전기 기계 부재(3b)의 액티브 면(A2)은 와이어 본딩(6)에 의해 랜드(1)에 전기 접속된다. 집적 회로(3a)의 액티브 면(A1)은 접착 포일(K) 상에 배치된다. 도 5b는 집적 회로(3a) 및 마이크로-전기 기계 부재(3b)가 도 4에 따라 상하로 구성된 것을 도시하고, 이 경우 추가로 액티브 면(A2), 정확히는 마이크로-전기 기계 부재(3b)의 액티브 면의 접속부는 와이어 본딩(6)에 의해 전기 접촉을 위해 랜드(1)에 접속된다.
도 6은 인케이싱 후에 도 5b에 따른 유사한 구성을 도시하고, 즉 적어도 하나의 랜드(1), 집적 회로(3a), 마이크로-전기 기계 부재(3b) 및 와이어 본딩(6)이 하우징(7) 내에 배치된다. 접착 포일(K)의 상측면은, 즉 랜드(1), 집적 회로(3a) 등이 배치된 측면에서 하우징(7)에 분리 가능하게 연결된다.
도 7에는 도 6에 따른 배치에서 접착 포일(K)의 제거를 도시한다. 랜드(1) 또는 하우징(7)의 하측면에 배치된 접착 포일(K)은 이를 위해 방향(R)으로 간단하게 제거된다. 접착 포일(K)의 제거를 용이하게 하기 위해, 접착 포일(K)의 제거는 경우에 따라서 높은 온도에서 이루어질 수 있다. 하우징(7) 또는 랜드(1)의 하측면에서 이렇게 분리된 면은 필요한 경우에 세척될 수 있고, 경우에 따라서 플라즈마에 의해 액티브화될 수 있다. 마지막 단계에서, 액티브 면(A1), 더 정확히는 상기 액티브 면의 접속부들이 랜드(1)에 적절하게 전기 접속하기 위해, 리와이어링 층(8;도 9 참조)이 랜드(1)의 하측면 또는 집적 회로(3a)의 액티브 면(A1)에 제공될 수 있다. 또한, 특히 QFN(Quad-Flat No Leads)와 함께 사용하기 위해 랜드(1)에는 다른 콘택, 예컨대 프린트 회로기판과 랜드(1)의 접촉을 위한 땜납 볼 또는 접착점(9)이 구현될 수 있다.
도 8에는 장착된 집적 회로 및 마이크로-전기 기계 부재들(3a1-3a6)을 가진, 도 1에 따른 금속 캐리어 리드 프레임(2)을 도시한다. 반복 영역(N)에 상이한 집적 회로들이 배치될 수 있고, 따라서 랜드(1)와 리와이어링 층(8)이 다양하게 접촉할 수 있다. 즉, 2개의 외부 반복 영역들에, 즉 도 8에 따라 좌측과 우측 외부에 2개의 상이한 집적 회로들(3a1, 3a2)이 배치되고, 상기 회로들은 리와이어링 층(8)에 의해 상이한 랜드(1)에 전기 접속된다. 도 8에 따라 좌측에 도시된 제 3 반복 영역에는 하나의 집적 회로(3a4)만 도시되고, 상기 회로는 리와이어링 층(8)에 의해 다양한 랜드(1)에 접속된다.
또한, 2개의 수평 방향으로 인접한 도 8의 반복 영역들(N) 사이에 파선으로 도시된, 수직 라인(L1)이 도시된다. 상기 라인(L1)을 따라 반복 영역들(N)이 서로 분리된다. 후속해서 다시 반복 영역들(N)이 소잉됨으로써, 개별 센서 모듈(M)이 서로 분리되므로, 집적 회로(3a1-3a6)와 여기에 접속된 랜드(1)는 하나 또는 다수의 센서 모듈(M)을 형성한다. 즉 도 8에 따른 좌측의 제 2 반복 영역(N)은 예컨대 수직 라인(L2)을 따라 소잉될 수 있으므로, 실질적으로 각각 집적 회로(3a3)을 가진 2개의 동일한 센서 모듈들(M1, M2)이 형성된다.
종합하면, 다수의 집적 회로를 하나의 반복 영역에 배치하는 것이 가능하고, 상기 반복 영역은 캐리어 리드 프레임으로부터 각각의 반복 영역을 분리한 후에, 다시 한 번 하나 또는 다수의 센서 모듈(M)로 분리될 수 있다. 물론, 하나의 반복 영역은 수평 또는 각각의 적합한 다른 방향으로 소잉에 의해 분리될 수 있다.
후속해서 각각의 센서 모듈(M)은 적절한 기능과 관련해서 테스트될 수 있다.
본 발명이 앞에서 바람직한 실시예들을 참고로 기술되지만, 상기 실시예들에 제한되는 것이 아니라 다양하게 변형될 수 있다.
M 센서 모듈
K 임시 캐리어
1 접촉면
2 캐리어
3a 회로
6 와이어 본딩
7 인케이싱

Claims (9)

  1. 가속, 압력 또는 자기장 및 그와 같은 것을 측정하기 위한 센서 모듈(M)의 제조 방법으로,
    - 임시 캐리어(K)에 금속 캐리어(2)를 제공하는 단계,
    - 상기 임시 캐리어(K) 상에 적어도 간접적으로 적어도 하나의 집적 회로(3a)를 배치하는 단계,
    - 상기 임시 캐리어(K) 상에 적어도 간접적으로 적어도 하나의 마이크로-전기 기계 부재(3b)를 배치하는 단계,
    - 적어도 하나의 마이크로-전기 기계 부재(3b)를 상기 금속 캐리어(2)의 접촉면(1)과 접촉하는 단계,
    - 적어도 하나의 집적 회로(3a) 및 상기 마이크로-전기 기계 부재(3b) 중 적어도 하나를 인케이싱(7)하는 단계, 및
    - 적어도 상기 집적 회로(3a)를 적어도 하나의 리와이어링 층(8)을 이용하여 접촉면(1)과 접촉하는 단계,를 포함하는 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로-전기 기계 부재(3b)는 상기 집적 회로(3a) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 리와이어링 층(8)은 분사에 의해, 갈바니 전기 지지식 또는 플라즈마 지지식 파우더 쉘링(shelling)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인케이싱(7)은 사출 성형에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 임시 캐리어(K)는 적어도 한 측면이 접착성이며 분리 가능한 포일(K)인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 다수의 센서 모듈(M)이 하나의 금속 캐리어-리드 프레임(2) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 센서 모듈들(M)은 소잉에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마이크로-전기 기계 부재(3b)를 상기 금속 캐리어(2)의 접촉면(1)과 접촉하는 단계는 와이어 본딩(6)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 센서 모듈(M)로서,
    - 금속 캐리어(2)의 적어도 하나의 접촉면(1),
    - 적어도 하나의 집적 회로(3a),
    - 적어도 하나의 마이크로-전기 기계 부재(3b),
    - 상기 마이크로-전기 기계 부재(3b)와 적어도 하나의 접촉면(1)의 전기 접촉을 위한 와이어 본딩(6) 형태의 접촉부, 및
    - 상기 집적 회로(3a)와 적어도 하나의 접촉면(1)의 접촉을 위한 리와이어링 층(8)을 포함하고, 상기 마이크로-전기 기계 부재(3b)는 상기 집적 회로(3a) 상에 배치되는 센서 모듈.
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