KR102163694B1 - 지문인식센서 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 지문인식센서 패키지는, 중심에 개구부를 가지고 상면에 본딩 패드를 포함하는 인쇄회로기판, 개구부에 배치되고 상면에 지문인식을 위한 센서부 및 상부 전극 패드를 포함하는 지문인식센서 칩, 본딩 패드와 상부 전극 패드를 연결하는 본딩 와이어, 그리고 본딩 패드, 상부 전극 패드, 및 본딩 와이어를 덮으며 지문인식센서 칩의 주위에 형성되는 몰딩 부재를 포함하고, 인쇄회로기판의 하면, 지문인식센서 칩의 하면, 및 몰딩 부재의 하면은 공면(coplanar)이고, 센서부는 몰딩 부재로부터 오픈되며, 지문인식센서 칩에서 센서부가 위치하는 면과 본딩 와이어가 부착되는 면은 서로 동일한 것을 특징으로 한다.

Description

지문인식센서 패키지{FINGERPRINT RECOGNITION SENSOR PACKAGE}
본 발명의 기술적 사상은 지문인식센서 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 패키지의 전체 두께를 줄일 수 있는 지문인식센서 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
지문인식센서는 인간의 손가락 지문을 감지하는 센서로서, 최근에는 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기에서 보안성을 강화하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다. 즉, 지문인식센서를 통해 사용자 등록이나 보안 인증 절차를 거치도록 함으로써, 휴대용 전자기기에 저장된 데이터를 보호하고, 보안 사고를 미연에 방지할 수 있다. 일반적으로 스마트폰의 전면 하단에는 홈 키가 마련되어 있다. 홈 키는 스마트폰의 다양한 기능을 원터치 방식으로 구현하여, 사용 편의성을 향상시킨다. 한편, 태블릿 컴퓨터는 전술한 스마트폰과 유사하게 본체의 전면 하단에 홈 키가 마련되어 있다. 이와 같이, 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터에서 홈 키는 휴대용 전자기기를 통해 설정된 동작을 구현하도록 해주는데, 예를 들어, 휴대용 전자기기의 사용 중 홈 키를 누르거나 터치하면 초기 화면으로 복귀하는 것과 같은 편의적인 기능을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 패키지의 전체 두께를 줄일 수 있는 지문인식센서 패키지 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지는, 중심에 개구부를 가지고, 상면에 본딩 패드를 포함하는 인쇄회로기판; 상기 개구부에 배치되고, 상면에 지문인식을 위한 센서부 및 상부 전극 패드를 포함하는 지문인식센서 칩; 상기 본딩 패드와 상기 상부 전극 패드를 연결하는 본딩 와이어; 및 상기 본딩 패드, 상기 상부 전극 패드, 및 상기 본딩 와이어를 덮으며, 상기 지문인식센서 칩의 주위에 형성되는 몰딩 부재;를 포함하고, 상기 인쇄회로기판의 하면, 상기 지문인식센서 칩의 하면, 및 상기 몰딩 부재의 하면은 공면(coplanar)이고, 상기 센서부는 상기 몰딩 부재로부터 오픈되며, 상기 지문인식센서 칩에서, 상기 센서부가 위치하는 면과 상기 본딩 와이어가 부착되는 면은 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지는, 중심에 개구부를 가지고, 상면에 본딩 패드를 포함하는 인쇄회로기판; 상기 개구부에 배치되고, 상면에 전극 패드를 포함하는 컨트롤러 칩; 상기 컨트롤러 칩 상에 적층되고, 상면에 지문인식을 위한 센서부 및 상부 전극 패드를 포함하는 지문인식센서 칩; 상기 본딩 패드와 상기 전극 패드를 전기적으로 연결하는 제1 연결 부재; 상기 전극 패드와 상기 상부 전극 패드를 전기적으로 연결하는 제2 연결 부재; 및 상기 본딩 패드, 상기 전극 패드, 상기 상부 전극 패드, 상기 제1 연결 부재, 및 상기 제2 연결 부재를 덮으며, 상기 컨트롤러 칩 및 상기 지문인식센서 칩의 주위에 형성되는 몰딩 부재;를 포함하고, 상기 인쇄회로기판의 하면, 상기 컨트롤러 칩의 하면, 및 상기 몰딩 부재의 하면은 공면이고, 상기 센서부는 상기 몰딩 부재로부터 오픈되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지는, 중심에 개구부를 가지고, 하면에 본딩 패드를 포함하는 인쇄회로기판; 상기 개구부에 배치되고, 상면에 지문인식을 위한 센서부 및 상부 전극 패드, 하면에 하부 전극 패드, 상기 상부 전극 패드와 상기 하부 전극 패드를 연결하는 관통 전극을 포함하는 지문인식센서 칩; 상기 본딩 패드와 상기 하부 전극 패드를 연결하는 본딩 와이어; 및 상기 본딩 패드, 상기 하부 전극 패드, 및 상기 본딩 와이어를 덮으며, 상기 지문인식센서 칩의 주위에 형성되는 몰딩 부재;를 포함하고, 상기 인쇄회로기판의 상면, 상기 지문인식센서 칩의 상면, 및 상기 몰딩 부재의 상면은 공면이고, 상기 지문인식센서 칩의 하면은 상기 몰딩 부재로 덮이며, 상기 지문인식센서 칩에서 상기 센서부가 위치하는 면과 상기 본딩 와이어가 부착되는 면은 서로 대향하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 지문인식센서 패키지는, 지문인식센서 칩의 상면 및 하면을 몰딩 부재로부터 오픈시킴으로써, 패키지의 전체 두께를 줄일 수 있는 지문인식센서 패키지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예들에 따른 지문인식센서 패키지를 나타내는 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지가 적용된 휴대용 전자기기를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 본 발명의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
첨부한 도면들에서, 예를 들어, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들어, 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 지문인식센서 패키지(10)는, 인쇄회로기판(100), 지문인식을 위한 센서부(210)를 포함하는 지문인식센서 칩(200), 본딩 와이어(BW), 및 몰딩 부재(MB)를 포함한다.
인쇄회로기판(100)은 지문인식센서 칩(200)을 실장하는 배선 기판(101)을 포함한다. 상기 인쇄회로기판(100)은 중심에 개구부(101G)가 존재한다. 상기 인쇄회로기판(100)의 상면(101T) 상에, 지문인식센서 칩(200)과 본딩 와이어(BW)를 통하여 전기적으로 연결되는 본딩 패드(120)가 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(100)은 하면(101B) 상에 배치되는 외부 접속 패드(130)를 통해, 외부 전원으로부터 지문인식센서 칩(200)에 전원을 인가하고, 외부 장치와 지문인식센서 칩(200)에 전기적 신호를 주고 받는 역할을 한다. 또한, 인쇄회로기판(100)은 지문인식센서 칩(200)에서 발생하는 열을 외부로 발산시키는 역할을 할 수 있다.
상기 인쇄회로기판(100)은 예를 들어, 단면 기판(single-sided PCB) 또는 양면 기판(double-sided PCB)일 수 있고, 인쇄회로기판(100) 내부에 하나 이상의 내부 배선 패턴(110)을 포함한 다층기판(multi-layer PCB)일 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(100)은 경성 인쇄회로기판(rigid PCB) 또는 연성 인쇄회로기판(flexible PCB)일 수 있다.
지문인식센서 칩(200)은 지문인식 반도체 칩일 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)은 상면(201T), 하면(201B), 및 반도체 기판(201)으로 구성될 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T) 상에, 지문을 인식하기 위한 센서부(210) 및 상기 센서부(210)와 전기적으로 연결되는 상부 전극 패드(220)가 형성될 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)은 일반적인 메모리 반도체 칩 등과는 달리, 센서부(210)가 지문을 인식할 수 있는 위치에 배치되어야 한다. 즉, 상기 센서부(210)는 몰딩 부재(MB)로부터 오픈되도록 배치될 수 있다.
상기 상부 전극 패드(220)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 전극 패드(220)는 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 및 아연(Zn) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
지문인식센서 칩(200)은, 예를 들어, 광학식 지문인식센서, 정전 용량성 지문인식센서, 전기 전도성 지문인식센서, 초음파 지문인식센서, 및 열감지 지문인식센서 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)은 손가락으로 센서부(210)를 미끄러지듯이 움직이는 동안 지문 정보를 획득하는 스와이프 센서, 또는 손가락의 전면을 터치하여 지문 정보를 획득하는 에어리어 센서 등을 포함할 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)은 지문 영상 데이터를 획득할 수 있으며, 상기 획득된 지문 영상 데이터는 라이브러리에 이미 등록된 사용자의 지문 영상 데이터와 비교하는데 이용될 수 있다.
본딩 와이어(BW)는 일반적으로 금(Au) 와이어를 사용하지만 통전성이 우수하고 비용이 저렴한 구리(Cu) 와이어 또는 은(Ag) 와이어를 사용하기도 한다. 상기 본딩 와이어(BW)는 상기 지문인식센서 칩(200)의 상부 전극 패드(220) 및 상기 상부 전극 패드(220)에 대응하는 상기 인쇄회로기판(100)의 본딩 패드(120)를 전기적으로 연결한다. 상기 본딩 와이어(BW)는 상기 본딩 패드(120)에 볼 또는 스티치 형상을 형성하여 연결될 수 있다.
지문인식센서 패키지(10)에서, 상기 센서부(210)가 위치하는 면과 상기 본딩 와이어(BW)가 부착되는 면은 서로 동일할 수 있다. 즉, 상기 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T) 상에 상기 센서부(210) 및 상기 본딩 와이어(BW)가 모두 제공될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 외부 접속 부재가 인쇄회로기판(100)의 하면(101B)에 형성된 외부 접속 패드(130)에 부착되며, 지문인식센서 칩(200)을 외부 장치와 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 외부 접속 부재는 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 구리(Cu), 및 주석(Sn) 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 두 가지 이상의 물질이 조합되어 볼 또는 필라 형태로 제공될 수 있다.
지문인식센서 패키지(10)는 솔더 볼과 같은 상기 외부 접속 부재를 통하여 외부 장치의 메인 보드에 BGA(ball grid array) 방식으로 실장될 수 있다. 또는, 지문인식센서 패키지(10)는 다른 실장 방법, 예를 들어, LGA(Land grid array) 방식, PGA(pin grid array) 방식, TCP(tape carrier package) 방식, COB(chip-on-board) 방식, QFN(quad flat non-leaded) 방식, QFP(quad flat package) 방식 등으로 외부 장치의 메인 보드에 실장될 수 있다. 외부 장치와 지문인식센서 칩(200)은 상기 외부 접속 부재로 이어지는 경로를 통하여 전기적 신호를 주고 받을 수 있으며, 상기 경로는 지문인식센서 칩(200)을 접지시키는데 이용될 수 있다.
몰딩 부재(MB)는 열전이, 습도 흡수율, 유연성, 인장 강도, 열전도 효율 및 접착성 등에 따라 다양한 물질로 형성될 수 있다. 몰딩 부재(MB)는, 예를 들어, 실리콘(silicone) 계열 물질, 열경화성 물질, 열가소성 물질, UV 처리 물질 등으로 형성될 수 있다. 또한, 몰딩 부재(MB)는 에폭시(epoxy) 수지 계열의 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound, EMC)가 사용될 수 있다.
상기 몰딩 부재(MB)는 상기 지문인식센서 칩(200) 및 상기 본딩 와이어(BW)를 외부의 오염이나 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 따라서, 상기 지문인식센서 칩(200)의 주위에 몰딩 부재(MB)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 몰딩 부재(MB)는 상기 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T) 상에 형성되는 두께를 최소로 하여 센서부(210)의 지문 인식률을 높일 수 있다. 따라서, 상기 몰딩 부재(MB)는 지문인식센서 칩(200)의 보호 및 지문 인식률을 위하여 최적의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 지문인식센서 패키지(10)에서, 지문인식센서 칩(200)은 인쇄회로기판(100)의 개구부(101G)에 안착하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 인쇄회로기판(100)의 하면(101B), 상기 지문인식센서 칩(200)의 하면(201B), 및 상기 몰딩 부재(MB)의 하면(MBB)은 공면(coplanar)을 이루도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 지문인식센서 칩(200)의 하면(201B)은 몰딩 부재(MB)로부터 오픈될 수 있다.
이에 따라, 지문인식센서 패키지(10)의 총 두께는 종래의 지문인식센서 패키지의 총 두께와 비교하여, 상기 인쇄회로기판(100)의 두께만큼 줄어들 수 있다. 왜냐하면, 종래의 지문인식센서 패키지는 인쇄회로기판 상에 지문인식센서 칩이 배치(인쇄회로기판 두께와 지문인식센서 칩 두께의 합)되는 반면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 지문인식센서 패키지(10)는 인쇄회로기판(100)의 개구부(101G)에 지문인식센서 칩(200)이 배치(오직 지문인식센서 칩 두께)되기 때문이다.
궁극적으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 지문인식센서 패키지(10)는 지문인식센서 칩(200)의 하면(201B) 및 센서부(210)가 배치되는 상면(201T)을 몰딩 부재(MB)로부터 오픈시킴으로써, 패키지의 전체 두께가 상대적으로 줄어드는 장점을 가질 수 있다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예들에 따른 지문인식센서 패키지를 나타내는 단면도들이다.
이하에서 설명하는 지문인식센서 패키지들(20 내지 80)을 구성하는 상당수의 구성 요소 및 상기 구성 요소를 이루는 물질은 앞서 도 1에서 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서, 설명의 편의를 위하여, 앞서 도 1에서 설명한 지문인식센서 패키지(10)와 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 지문인식센서 패키지(20)는, 인쇄회로기판(100), 지문인식을 위한 센서부(210)를 포함하는 지문인식센서 칩(200), 본딩 와이어(BW), 몰딩 부재(MB), 콜리메이터(collimator)(310), 및 복수의 렌즈 구조체(320)를 포함한다.
콜리메이터(310)는 센서부(210)가 손가락에 의해서 반사된 광만을 수신할 수 있도록 광을 필터링하기 위한 구성 요소이다. 상기 콜리메이터(310)는 복수의 개구부 또는 슬릿이 형성된 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 상기 복수의 개구부 또는 슬릿은 입사된 광 중 소정의 파장을 가지는 광만을 통과시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 따라서, 손가락에 의해서 반사되어 입사되는 광 이외의 광이 상기 센서부(210)로 입사되는 것을 방지할 수 있으므로, 센서부(210)의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다.
복수의 렌즈 구조체(320)는 상기 콜리메이터(310) 상에 배치될 수 있다. 상기 복수의 렌즈 구조체(320) 각각은 반구형의 마이크로 렌즈일 수 있다. 상기 복수의 렌즈 구조체(320)는 손가락에 의해서 반사되어 입사되는 광의 경로를 변경시켜 센서부(210)로 더욱 많은 광을 집광시킬 수 있으므로, 센서부(210)의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 렌즈 구조체(320)는 생략될 수 있다.
또한, 상기 콜리메이터(310)의 상면의 레벨은 몰딩 부재(MB)의 상면(MBT)의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 상기 복수의 렌즈 구조체(320)는 상기 몰딩 부재(MB)의 상면(MBT)보다 돌출되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 지문인식센서 패키지(20)는, 콜리메이터(310) 및 상기 콜리메이터(310) 상에 배치된 복수의 렌즈 구조체(320)를 이용하여, 지문인식센서 칩(200)의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 지문인식센서 패키지(30)는, 인쇄회로기판(100), 지문인식을 위한 센서부(210)를 포함하는 지문인식센서 칩(200), 본딩 와이어(BW), 몰딩 부재(MB), 콜리메이터(310), 복수의 렌즈 구조체(320), 및 투광 덮개(410)를 포함한다.
콜리메이터(310) 및 복수의 렌즈 구조체(320)에 대한 설명은 도 2를 참조하여 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로 여기서는 생략한다.
투광 덮개(410)는 지지 블럭(420) 상에 배치될 수 있다. 상기 지지 블럭(420)은 몰딩 부재(MB)의 상면(MBT)의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 상기 몰딩 부재(MB), 상기 지지 블럭(420), 및 상기 투광 덮개(410)가 형성하는 빈 공간(VS)은 진공 상태로 유지될 수 있다. 상기 투광 덮개(410)는 상기 몰딩 부재(MB)의 상면(MBT) 및 상기 콜리메이터(310)의 상면을 모두 덮도록 배치될 수 있다.
상기 투광 덮개(410)는 투명, 반투명, 또는 불투명의 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 유리로 형성될 수 있다. 상기 투광 덮개(410)는 손가락 자체 및/또는 손가락에 의해서 발생하는 오염원으로 인하여 센서부(210)의 센싱 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 지문인식센서 패키지(30)는, 투광 덮개(410) 및 지지 블럭(420)을 이용하여, 지문인식센서 칩(200)의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 지문인식센서 패키지(40)는, 인쇄회로기판(100), 지문인식을 위한 센서부(210)를 포함하는 지문인식센서 칩(200), 본딩 와이어(BW), 제2 본딩 와이어(BW2), 몰딩 부재(MB), 및 컨트롤러 칩(500)을 포함한다.
지문인식센서 패키지(40)는, 도 1에서 설명한 지문인식센서 패키지(10)와 달리, 컨트롤러 칩(500)이 인쇄회로기판(100)의 개구부(101G)에 안착하도록 배치될 수 있고, 상기 컨트롤러 칩(500)의 상면(501T) 상에 지문인식센서 칩(200)이 적층되도록 배치될 수 있다.
컨트롤러 칩(500)은 지문인식센서 칩(200)을 제어하며, 상기 지문인식센서 칩(200)으로부터 획득된 지문 영상 데이터를 분석하여, 라이브러리에 이미 등록된 사용자의 지문 영상 데이터와 비교하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 컨트롤러 칩(500)은 상면(501T)에 전극 패드(520)를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러 칩(500)은 상면(501T), 하면(501B), 및 반도체 기판(501)으로 구성될 수 있다.
본딩 와이어(BW)는 상기 컨트롤러 칩(500)의 전극 패드(520) 및 상기 전극 패드(520)에 대응하는 상기 인쇄회로기판(100)의 본딩 패드(120)를 전기적으로 연결한다. 상기 본딩 와이어(BW)는 상기 본딩 패드(120)에 볼 또는 스티치 형상을 형성하여 연결될 수 있다. 상기 본딩 와이어(BW)는 제1 연결 부재로 지칭될 수 있다.
또한, 제2 본딩 와이어(BW2)는 상기 지문인식센서 칩(200)의 상부 전극 패드(220) 및 상기 상부 전극 패드(220)에 대응하는 상기 컨트롤러 칩(500)의 전극 패드(520)를 전기적으로 연결한다. 상기 제2 본딩 와이어(BW2)는 상기 상부 전극 패드(220)에 볼 또는 스티치 형상을 형성하여 연결될 수 있다. 상기 제2 본딩 와이어(BW2)는 상기 본딩 와이어(BW)와 동일한 물질로 구성될 수 있다. 상기 제2 본딩 와이어(BW2)는 제2 연결 부재로 지칭될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 지문인식센서 패키지(40)에서, 컨트롤러 칩(500)은 인쇄회로기판(100)의 개구부(101G)에 안착하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 인쇄회로기판(100)의 하면(101B), 상기 컨트롤러 칩(500)의 하면(501B), 및 상기 몰딩 부재(MB)의 하면(MBB)은 공면을 이루도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 컨트롤러 칩(500)의 하면(501B)은 몰딩 부재(MB)로부터 오픈될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 지문인식센서 패키지(50)는, 인쇄회로기판(100), 지문인식을 위한 센서부(210)를 포함하는 지문인식센서 칩(200), 본딩 와이어(BW), 솔더 볼(SB), 몰딩 부재(MB), 및 컨트롤러 칩(500)을 포함한다.
지문인식센서 패키지(50)는, 도 1에서 설명한 지문인식센서 패키지(10)와 다르고 도 4에서 설명한 지문인식센서 패키지(40)와 유사하게, 컨트롤러 칩(500)이 인쇄회로기판(100)의 개구부(101G)에 안착하도록 배치될 수 있고, 상기 컨트롤러 칩(500)의 상면(501T) 상에 지문인식센서 칩(200)이 적층되도록 배치될 수 있다.
지문인식센서 칩(200)의 상면(201T) 상에, 지문을 인식하기 위한 센서부(210) 및 상기 센서부(210)와 전기적으로 연결되는 상부 전극 패드(220)가 형성될 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)의 하면(201B) 상에, 컨트롤러 칩(500)과 솔더 볼(SB)을 통하여 전기적으로 연결되는 하부 전극 패드(230)가 형성될 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)의 반도체 기판(201)에는 상기 상부 전극 패드(220)와 상기 하부 전극 패드(230)를 전기적으로 연결하는 관통 전극(240)이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 관통 전극(240)은 실리콘 관통 전극(Through Silicon Via, TSV)일 수 있다.
상기 상부 전극 패드(220), 상기 하부 전극 패드(230), 및 상기 관통 전극(240)은 적어도 하나의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 관통 전극(240)은 장벽 금속층 및 배선 금속층을 포함할 수 있다. 상기 장벽 금속층은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 질화티타늄(TiN), 및 질화탄탈륨(TaN) 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 상기 배선 금속층은 알루미늄(Al), 금(Au), 베릴륨(Be), 비스무트(Bi), 코발트(Co), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 인듐(In), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 납(Pb), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh), 레늄(Re), 루테늄(Ru), 탄탈륨(Ta), 텔륨(Te), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 아연(Zn), 및 지르코늄(Zr) 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
솔더 볼(SB)은 예를 들어, 필라 구조, 솔더 범프, 솔더 볼, 및 솔더 층 중 적어도 하나를 지칭하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, 상기 솔더 볼(SB)은 제2 연결 부재로 지칭될 수 있다.
본 발명의 지문인식센서 패키지(50)에서, 지문인식센서 칩(200)은 관통 전극(240)을 포함하고, 솔더 볼(SB)을 통하여 컨트롤러 칩(500)과 전기적으로 연결되므로, 몰딩 부재(MB)의 상면(MBT)의 레벨은 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T)의 레벨과 동일할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 몰딩 부재(MB)의 상면(MBT)의 가장자리를 따라 지지 블럭(420, 도 3 참조)이 배치될 수 있고, 투광 덮개(410, 도 3 참조)가 상기 지지 블럭(420, 도 3 참조) 상에 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 지문인식센서 패키지(60)는, 인쇄회로기판(100), 지문인식을 위한 센서부(210) 및 관통 전극(240)을 포함하는 지문인식센서 칩(200), 본딩 와이어(BW), 및 몰딩 부재(MB)를 포함한다.
지문인식센서 패키지(60)는, 도 1에서 설명한 지문인식센서 패키지(10)와 달리, 지문인식센서 칩(200)에서 센서부(210)가 위치하는 면과 본딩 와이어(BW)가 부착되는 면이 서로 대향할 수 있다. 즉, 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T) 상에 상기 센서부(210)가 제공되고, 하면(201B) 상에 상기 본딩 와이어(BW)가 제공될 수 있다.
지문인식센서 칩(200)의 상면(201T) 상에, 지문을 인식하기 위한 센서부(210) 및 상기 센서부(210)와 전기적으로 연결되는 상부 전극 패드(220)가 형성될 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)의 하면(201B) 상에, 인쇄회로기판(100)과 본딩 와이어(BW)를 통하여 전기적으로 연결되는 하부 전극 패드(230)가 형성될 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)의 반도체 기판(201)에는 상기 상부 전극 패드(220)와 상기 하부 전극 패드(230)를 전기적으로 연결하는 관통 전극(240)이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 관통 전극(240)은 실리콘 관통 전극일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 지문인식센서 패키지(60)에서, 지문인식센서 칩(200)은 인쇄회로기판(100)의 개구부(101G)에 안착하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 인쇄회로기판(100)의 상면(101T), 상기 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T), 및 상기 몰딩 부재(MB)의 상면(MBT)은 공면을 이루도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T)은 몰딩 부재(MB)로부터 오픈될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 지문인식센서 패키지(70)는, 인쇄회로기판(100), 지문인식을 위한 센서부(210) 및 관통 전극(240)을 포함하는 지문인식센서 칩(200), 본딩 와이어(BW), 솔더 볼(SB), 몰딩 부재(MB), 및 컨트롤러 칩(500)을 포함한다.
지문인식센서 패키지(70)는, 도 1에서 설명한 지문인식센서 패키지(10)와 다르고 도 6에서 설명한 지문인식센서 패키지(60)와 유사하게, 지문인식센서 칩(200)에서 센서부(210)가 위치하는 면과 본딩 와이어(BW)가 부착되는 면이 서로 대향할 수 있다. 즉, 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T) 상에 상기 센서부(210)가 제공되고, 하면(201B) 상에 상기 본딩 와이어(BW)가 제공될 수 있다.
컨트롤러 칩(500)은 지문인식센서 칩(200)을 제어하며, 상기 지문인식센서 칩(200)으로부터 획득된 지문 영상 데이터를 분석하여, 라이브러리에 이미 등록된 사용자의 지문 영상 데이터와 비교하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 컨트롤러 칩(500)은 상면(501T)에 전극 패드(520)를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러 칩(500)은 상기 지문인식센서 칩(200)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 컨트롤러 칩(500)은 상면(501T), 하면(501B), 및 반도체 기판(501)으로 구성될 수 있다.
지문인식센서 칩(200)의 상면(201T) 상에, 지문을 인식하기 위한 센서부(210) 및 상기 센서부(210)와 전기적으로 연결되는 상부 전극 패드(220)가 형성될 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)의 하면(201B) 상에, 인쇄회로기판(100)과 본딩 와이어(BW)를 통하여 전기적으로 연결되는 하부 전극 패드(230) 및 컨트롤러 칩(500)과 솔더 볼(SB)을 통하여 전기적으로 연결되는 하부 전극 패드(230)가 형성될 수 있다. 상기 지문인식센서 칩(200)의 반도체 기판(201)에는 상기 상부 전극 패드(220)와 상기 하부 전극 패드(230)를 전기적으로 연결하는 관통 전극(240)이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 관통 전극(240)은 실리콘 관통 전극일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 지문인식센서 패키지(70)에서, 지문인식센서 칩(200)은 인쇄회로기판(100)의 개구부(101G)에 안착하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 인쇄회로기판(100)의 상면(101T), 상기 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T), 및 상기 몰딩 부재(MB)의 상면(MBT)은 공면을 이루도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T)은 몰딩 부재(MB)로부터 오픈될 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러 칩(500)의 하면(501B) 및 상기 몰딩 부재(MB)의 하면(MBB)은 공면을 이루도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 컨트롤러 칩(500)의 하면(501B)은 몰딩 부재(MB)로부터 오픈될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 지문인식센서 패키지(80)는, 인쇄회로기판(100), 지문인식을 위한 센서부(210) 및 관통 전극(240)을 포함하는 지문인식센서 칩(200), 본딩 와이어(BW), 솔더 볼(SB), 몰딩 부재(MB), 콜리메이터(310), 복수의 렌즈 구조체(320), 투광 덮개(410), 및 컨트롤러 칩(500)을 포함한다.
지문인식센서 패키지(80)는, 도 1에서 설명한 지문인식센서 패키지(10)와 다르고 도 7에서 설명한 지문인식센서 패키지(70)의 모든 구성 요소를 실질적으로 동일하게 포함하고 있다. 따라서, 지문인식센서 패키지(80)에 추가되는 구성 요소를 살펴보도록 한다.
투광 덮개(410)는 지지 블럭(420) 상에 배치될 수 있다. 상기 지지 블럭(420)은 인쇄회로기판(100)의 상면(101T)의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(100), 상기 지지 블럭(420), 및 상기 투광 덮개(410)가 형성하는 빈 공간(VS)은 진공 상태로 유지될 수 있다. 상기 투광 덮개(410)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상면(101T) 및 상기 지문인식센서 칩(200)의 상면(201T)을 모두 덮도록 배치될 수 있다.
상기 투광 덮개(410)는 투명, 반투명, 또는 불투명의 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 유리로 형성될 수 있다. 상기 투광 덮개(410)는 손가락 자체 및/또는 손가락에 의해서 발생하는 오염원으로 인하여 센서부(210)의 센싱 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 지문인식센서 패키지(80)는, 투광 덮개(410) 및 지지 블럭(420)을 이용하여, 지문인식센서 칩(200)의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 지문인식센서 패키지의 제조 방법(S10)은, 인쇄회로기판에 개구부를 형성하는 제1 단계(S110), 인쇄회로기판 상에 테이프를 접착하는 제2 단계(S120), 테이프 상에 지문인식센서 칩을 부착하는 제3 단계(S130), 인쇄회로기판과 지문인식센서 칩을 연결하는 본딩 와이어를 형성하는 제4 단계(S140), 인쇄회로기판과 지문인식센서 칩을 둘러싸는 몰딩 부재를 형성하는 제5 단계(S150), 테이프를 제거하는 제6 단계(S160), 및 지문인식센서 패키지로 개별화하는 제7 단계(S170)를 포함한다.
다시 도 1을 같이 참조하여, 지문인식센서 패키지의 제조 방법(S10)을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
상기 제1 단계(S110)는 인쇄회로기판(100)이 개구부(101G)를 가지도록 인쇄회로기판(100)의 일정 부분을 절삭할 수 있다.
상기 제2 단계(S120)는 인쇄회로기판(100)의 하면(101B)에 테이프(미도시)를 접착할 수 있다.
상기 제3 단계(S130)는 인쇄회로기판(100)의 개구부(101G)에 지문인식센서 칩(200)이 안착하도록 배치하여, 테이프 상에 지문인식센서 칩(200)의 하면(201B)을 부착할 수 있다.
상기 제4 단계(S140)는 지문인식센서 칩(200)의 상부 전극 패드(220) 및 상기 상부 전극 패드(220)에 대응하는 인쇄회로기판(100)의 본딩 패드(120)를 전기적으로 연결하도록 본딩 와이어(BW)를 형성할 수 있다.
상기 제5 단계(S150)는 지문인식센서 칩(200) 및 본딩 와이어(BW)를 외부의 오염이나 충격으로부터 보호하도록, 지문인식센서 칩(200)의 주위에 몰딩 부재(MB)를 형성할 수 있다.
상기 제6 단계(S160)는 인쇄회로기판(100)의 하면(101B) 및 지문인식센서 칩(200)의 하면(201B)에서 테이프를 제거할 수 있다.
상기 제7 단계(S170)는 다이싱 라인(미도시)을 따라 절삭하여, 각각의 지문인식센서 패키지(10)로 개별화할 수 있다.
상기 지문인식센서 패키지의 제조 방법(S10)은 상기와 같은 공정 단계(S110 내지 S170)를 포함할 수 있고, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 단계는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
또한, 도 2 내지 도 8에 도시된 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 지문인식센서 패키지들(20 내지 80)은 앞서 설명한 제조 공정을 바탕으로 통상의 기술자가 유사하게 적용하여 제조할 수 있을 것으로 판단되므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 지문인식센서 패키지가 적용된 휴대용 전자기기를 나타내는 사시도이다.
도 10을 참조하면, 휴대용 전자기기(1000)의 일반적인 형상이 도시되어 있다. 예를 들어, 상기 휴대용 전자기기(1000)는 스마트폰일 수 있다. 휴대용 전자기기(1000)의 전면에는 디스플레이가 설치된다. 디스플레이는 정전용량 방식의 터치 스크린을 포함할 수 있고, 손가락 등과 같은 사용자의 신체가 디스플레이에 접촉하면, 내장된 커패시터의 정전 용량의 변화를 감지하여 터치 여부를 감지할 수 있다.
디스플레이에 설치된 터치 스크린 외에도 휴대용 전자기기(1000)는 기능키(1100)를 더 포함하여 부가적인 입력 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 기능키(1100)는 홈 키로써 동작하여 실행 중인 애플리케이션을 빠져나와 초기 화면으로 돌아가는 기능을 수행할 수 있다. 그리고 기능키(1100)는 유저 인터페이스를 한 단계 전으로 돌아가게 하는 용도 또는 자주 쓰는 메뉴를 호출하는 용도로써 동작할 수 있다. 상기 기능키(1100)는 물리 버튼으로 구현될 수 있다. 상기 기능키(1100)는 물리적 압력을 감지하는 방식, 도전체의 정전 용량을 감지하는 방식, 또는 전자기 펜의 전자기파를 감지하는 방식 또는 이들 방식이 모두 구현된 복합 방식으로 구현될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
최근 휴대용 전자기기(1000)의 용도가 보안이 필요한 서비스로 급격히 확장됨에 따라, 지문인식센서를 포함하는 기능키(1100)를 휴대용 전자기기(1000)에 장착하려는 추세가 늘고 있다. 지문인식센서는 기능키(1100)에 일체화되어 구현될 수 있다. 상기 기능키(1100)는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 지문인식센서 패키지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기능키(1100)는 도 1 내지 도 8에 예시한 지문인식센서 패키지들(10 내지 80) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80: 지문인식센서 패키지
100: 인쇄회로기판 200: 지문인식센서 칩
310: 콜리메이터 320: 렌즈 구조체
410: 투광 덮개 500: 컨트롤러 칩
BW: 본딩 와이어 SB: 솔더 볼
MB: 몰딩 부재

Claims (10)

  1. 중심에 개구부를 가지고, 상면에 본딩 패드를 포함하는 인쇄회로기판;
    상기 개구부에 배치되고, 상면에 지문인식을 위한 센서부 및 상부 전극 패드를 포함하는 지문인식센서 칩;
    상기 본딩 패드와 상기 상부 전극 패드를 연결하는 본딩 와이어;
    상기 본딩 패드, 상기 상부 전극 패드, 및 상기 본딩 와이어를 덮으며, 상기 지문인식센서 칩의 주위에 형성되는 몰딩 부재;
    상기 지문인식센서 칩 상에, 상기 센서부를 모두 덮도록 배치되는 콜리메이터(collimator); 및
    상기 콜리메이터 상에 배치되는 복수의 렌즈 구조체;를 포함하고,
    상기 인쇄회로기판의 하면, 상기 지문인식센서 칩의 하면, 및 상기 몰딩 부재의 하면은 공면(coplanar)이고,
    상기 콜리메이터의 상면 및 상기 몰딩 부재의 상면은 공면이고,
    상기 센서부는 상기 몰딩 부재로부터 오픈되며,
    상기 지문인식센서 칩에서, 상기 센서부가 위치하는 면과 상기 본딩 와이어가 부착되는 면은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 부재의 상면의 가장자리를 따라 배치되는 지지 블럭; 및
    상기 지지 블럭 상에 배치되고, 상기 몰딩 부재의 상면 및 상기 콜리메이터의 상면을 모두 덮는 투광 덮개;를 더 포함하고,
    상기 몰딩 부재 상에, 상기 지지 블럭 및 상기 투광 덮개로 인해 형성되는 빈 공간은 진공 상태인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
  4. 중심에 개구부를 가지고, 상면에 본딩 패드를 포함하는 인쇄회로기판;
    상기 개구부에 배치되고, 상면에 전극 패드를 포함하는 컨트롤러 칩;
    상기 컨트롤러 칩 상에 적층되고, 상면에 지문인식을 위한 센서부 및 상부 전극 패드를 포함하는 지문인식센서 칩;
    상기 본딩 패드와 상기 전극 패드를 전기적으로 연결하는 제1 연결 부재;
    상기 전극 패드와 상기 상부 전극 패드를 전기적으로 연결하는 제2 연결 부재; 및
    상기 본딩 패드, 상기 전극 패드, 상기 상부 전극 패드, 상기 제1 연결 부재, 및 상기 제2 연결 부재를 덮으며, 상기 컨트롤러 칩 및 상기 지문인식센서 칩의 주위에 형성되는 몰딩 부재;를 포함하고,
    상기 인쇄회로기판의 하면, 상기 컨트롤러 칩의 하면, 및 상기 몰딩 부재의 하면은 공면이고,
    상기 센서부는 상기 몰딩 부재로부터 오픈되는 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연결 부재 및 상기 제2 연결 부재는 각각 본딩 와이어이고,
    상기 몰딩 부재의 상면의 레벨은 상기 지문인식센서 칩의 상면의 레벨보다 높고,
    상기 지문인식센서 칩에서, 상기 센서부가 위치하는 면과 상기 본딩 와이어가 부착되는 면은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 지문인식센서 칩은,
    하면에 하부 전극 패드; 및
    상기 상부 전극 패드와 상기 하부 전극 패드를 연결하는 관통 전극;을 더 포함하고,
    상기 제1 연결 부재는 본딩 와이어이고,
    상기 제2 연결 부재는 상기 하부 전극 패드에 부착되는 솔더 볼이고,
    상기 몰딩 부재의 상면의 레벨은 상기 지문인식센서 칩의 상면의 레벨과 동일한 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 몰딩 부재의 상면의 가장자리를 따라 배치되는 지지 블럭; 및
    상기 지지 블럭 상에 배치되고, 상기 몰딩 부재의 상면 및 상기 지문인식센서 칩의 상면을 모두 덮는 투광 덮개;를 더 포함하고,
    상기 몰딩 부재 상에, 상기 지지 블럭 및 상기 투광 덮개로 인해 형성되는 빈 공간은 진공 상태인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
  8. 중심에 개구부를 가지고, 하면에 본딩 패드를 포함하는 인쇄회로기판;
    상기 개구부에 배치되고, 상면에 지문인식을 위한 센서부 및 상부 전극 패드, 하면에 하부 전극 패드, 상기 상부 전극 패드와 상기 하부 전극 패드를 연결하는 관통 전극을 포함하는 지문인식센서 칩;
    상기 본딩 패드와 상기 하부 전극 패드를 연결하는 본딩 와이어; 및
    상기 본딩 패드, 상기 하부 전극 패드, 및 상기 본딩 와이어를 덮으며, 상기 지문인식센서 칩의 주위에 형성되는 몰딩 부재;를 포함하고,
    상기 인쇄회로기판의 상면, 상기 지문인식센서 칩의 상면, 및 상기 몰딩 부재의 상면은 공면이고,
    상기 지문인식센서 칩의 하면은 상기 몰딩 부재로 덮이며,
    상기 지문인식센서 칩에서 상기 센서부가 위치하는 면과 상기 본딩 와이어가 부착되는 면은 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지문인식센서 칩의 하부에 배치되고, 상면에 전극 패드를 포함하는 컨트롤러 칩; 및
    상기 하부 전극 패드 및 상기 전극 패드를 연결하는 솔더 볼;을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러 칩의 하면 및 상기 몰딩 부재의 하면은 공면인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상면의 가장자리를 따라 배치되는 지지 블럭; 및
    상기 지지 블럭 상에 배치되고, 상기 인쇄회로기판의 상면 및 상기 지문인식센서 칩의 상면을 모두 덮는 투광 덮개;를 더 포함하고,
    상기 지문인식센서 칩 상에, 상기 지지 블럭 및 상기 투광 덮개로 인해 형성되는 빈 공간은 진공 상태인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 패키지.
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