KR102192817B1 - 광센서 패키지 제조방법 - Google Patents

광센서 패키지 제조방법 Download PDF

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Abstract

리드프레임과 출력단자를 배치하는 베이스단계 상기 리드프레임에 IR대역 신호를 수신하는 수신소자와 증폭소자를 배치하는 소자배치단계 상기 수신소자와 증폭소자를 와이어로 연결하고, 상기 증폭소자를 상기 출력단자와 와이어로 연결하는 연결단계 상기 수신소자와 증폭소자가 내측에 배치되고, 일면에 개구부가 형성되는 실드케이스를 측부가 상기 리드프레임과 맞닿도록 배치하는 케이스배치단계 및 상기 개구부로 IR코팅제를 주입하여 상기 실드케이스 내부에 IR코팅제를 주입하는 코팅제주입단계를 포함하는 광센서 패키지 제조방법이 개시된다.

Description

광센서 패키지 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF LIGHTING SENSOR PACKAGE}
본 기술은 광센서 패키지 제조방법에 관한 것이다.
특히 IR대역의 신호와 가시광 대역의 신호를 수신하는 소자가 하나의 프레임에 실장된 광센서 패키지의 제조방법에 관한 것이다.
기술의 진보는 사용자에게 편의성을 가져다주지만 기술자에게는 해결하여야 하는 문제점을 가져다준다. 종래의 디스플레이(예를 들면 CRT)는 축적된 기술을 바탕으로 제품 자체의 성능에서도 발색 능력이 뛰어나 색 표현이 정확하고 용이하게 이루어진다는 등의 장점을 가지고 있지만, 큰 부피를 차지하며, 사용자에게 더욱 선명한 화질을 선보이지 못하는 단점을 가지고 있어서, 최근에는 고화질을 구현하면서도 그 부피가 매우 작은 TFT-LED 및 4K, 8K수준의 고화질을 구현 하는 OLED(Organic Light-Emitting Diode)및 QLED(Quantum dot Light-Emitting Diode) TV 주목받고 있다.
최근의 디스플레이는 디지털 신호를 기반으로 구동됨에 따라서 아날로그형 장비에 비하여 색상의 보정이나 전력이 쉽게 제어될 수 있다. 디스플레이의 색상 보정 및 위치 변환 등을 위하여 주변의 밝기를 감지하기 위한 조도 또는 칼라센서와 상기 조도, 칼라센서의 밝기감지레벨에 따른 색상보정 및 필요에 따른 기타 장비의 제어를 위하여 장착되는 리모컨센서가 설치된다. 아울러 현재 출시되는 디스플레이 제품 중에서 상기 리모컨센서의 수신을 발광표시하는 발광수단이 장착되기도 한다.
디스플레이의 부피가 작다는 것은 사용자에게 미감을 도모하며, 특정 위치에 구애받지 않고 설치될 수 있다는 편의성을 제공하지만 기술자의 입장에서는 부품을 설치할 위치가 줄어든다는 문제점을 야기한다. 부품의 크기를 줄이기 위한 가장 좋은 방법은 서로 다르게 제조되는 두 제품을 하나의 기판에 설치하여 일체형 패키지로 제조하는 것이다. 즉, 리모컨센서와 조도 또는, 칼라센서를 하나의 패키지로 제조하는 것이다.
그러나 이러한 일체형 패키지를 제조하기 위하여는 커다란 문제점이 존재하였는데, 리모컨센서와 조도 또는 칼라센서가 서로 다른 대역의 신호를 수신하기 때문이다.
리모컨센서는 가시광 대역의 신호가 수신되면 오동작을 하게 되므로 IR대역의 신호만을 수신하기 위하여 하우징의 외부 전체를 IR대역의 신호만 투과시키는 검정색의 IR코팅제가 코팅되어 있었다. 즉, 리모컨센서를 포함하는 패키지는 하우징 자체가 가시광을 차단하도록 형성되어 있었다.
조도 또는 칼라센서는 이와 반대로 가시광 대역, 즉, 모든 대역의 신호가 투과되어야 하므로 투명한 하우징으로 제조된다.
하우징의 차이는 조도 또는 칼라센서와 리모컨센서를 하나의 기판에 실장 하기에 큰 문제점으로 작용한다. 조도 또는 칼라센서를 리모컨센서가 동작되도록 IR코팅제가 도포된 리모컨센서의 하우징 내에 배치하면 조도 또는 칼라센서에 가시광 대역의 신호가 도달되지 못하며, 이와 반대로 투명한 하우징에 리모컨센서를 배치하면 가시광 대역의 신호가 리모컨센서에 도달하여 리모컨센서가 오동작을 일으키게 된다.
이를 해결하기 위하여 조도 또는 칼라센서와 리모컨센서를 하나의 기판에 배치하고 이를 각각 몰딩하여 하우징을 형성하면 된다고 생각할 수 있지만 이 경우 몰딩에서 새로운 난관에 부딪히게 된다.
조도 또는 칼라센서, 리모컨센서 모두 아주 미시적인 소자로 하우징을 제조하기 위하여는 캐비티를 가지는 금형에 배치되고, 캐비티를 몰딩제로 채워 넣는 방식으로 제조된다.
조도 또는 칼라센서와 리모컨센서를 하나의 기판에 배치하여 일체형 패키지로 만들 때 하나의 패키지로 만들기 위하여 리모컨센서만을 둘러싸는 금형, 조도 또는 칼라센서만을 둘러싸는 금형을 각각 따로 만들어 소자를 이중 몰딩할 수도 있지만 이 경우 소자의 크기 때문에 원하는 형태의 금형을 만들기가 매우 어려우며 만약 만들었다 하여도 이중 몰딩하는 과정이 매우 어렵고 복잡하며, 제조단가가 상승되는 문제점이 발생된다.
국내 공개특허 출원번호 "10-2016-0004013" "일체형 광센서 패키지(Lighting Sensor of United Package Type)" 국내 등록특허 등록번호 "10-1487931" "조명용 광센서 패키지(Photo sensor package for lighting)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 서로 다른 대역의 신호를 수신하는 리모컨센서와 조도 또는 칼라센서를 일체형으로 패키지로 제조하는 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이중 몰딩을 위한 별도의 금형 제작이 필요하지 않아, 제조가 편의성이 도모되고, 제조단가의 상승이 방지된 광센서 패키지 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명인 광센서 패키지 제조방법은 리드프레임과 출력단자를 배치하는 베이스단계 상기 리드프레임에 IR대역 신호를 수신하는 수신소자와 증폭소자를 배치하는 소자배치단계 상기 수신소자와 증폭소자를 와이어로 연결하고, 상기 증폭소자를 상기 출력단자와 와이어로 연결하는 연결단계 상기 수신소자와 증폭소자가 내측에 배치되고, 일면에 개구부가 형성되는 실드케이스를 측부가 상기 리드프레임과 맞닿도록 배치하는 케이스배치단계 및 상기 개구부로 IR코팅제를 주입하여 상기 실드케이스 내부에 IR코팅제를 주입하는 코팅제주입단계를 포함한다.
케이스배치단계에서 상기 실드케이스는 상기 수신소자의 일면과 대응되는 부분에 개구부가 형성되고, 상기 증폭소자와 대응되는 부분에는 개구부가 형성되지 않은 것을 특징으로 한다.
케이스배치단계에서 상기 실드케이스는 상기 수신소자 또는 증폭소자의 측면에 배치되는 측부와 상기 측부와 연결되어 상기 수신소자의 상면과 대응되는 방향에 배치되는 상부를 포함하며, 상기 출력단자가 배치된 반대 측에서 상기 측부와 상부와 연결되는 폐쇄부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
케이스배치단계에서 상기 실드케이스의 개구부는 상기 측부의 일부 영역과 상기 상부의 일부 영역 또는 상기 상부의 일부 영역과 폐쇄부의 일부 영역을 개방하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
케이스배치단계에서 상기 리드프레임에는 고정홀이 형성되며 상기 측부에는 상기 고정홀에 배치되는 고정부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
케이스배치단계에서, 상기 고정부는 상기 고정홀에서 도전성 접착제에 의하여 고정되어, 상기 리드프레임에 상기 실드케이스가 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 리드프레임과 상기 실드케이스 중 상기 리드프레임과 맞닿지 않는 면 사이의 길이는 적어도 0.1mm보다 작지 않은 것을 특징으로 한다.
코팅제 주입단계에서, IR코팅액과 경화제를 1 : 0.7 내지 1의 비율로 혼합하여 가시광 대역의 신호를 차단하고 IR대역의 신호만이 통과되어 수신소자에 도달되도록 상기 IR코팅제를 제조하는 혼합단계를 포함한다.
코팅제 주입단계에서, IR코팅제는 상기 IR코팅액과 경화제를 1분 내지 10분 동안 믹싱하는 믹싱단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 5시간 이내에 사용하는 조건을 포함한다.
코팅제 주입단계에서, 상기 IR코팅제는, 상기 IR코팅액과 경화제를 혼합한 후 1분 내지 15분동안 공기를 제거하는 탈포단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
광센서 패키지 제조방법은, 오븐에 IR코팅제를 배치하고, 25도에서 160도까지 단계적으로 온도를 올리며 IR코팅제를 경화시키는 경화단계를 포함한다.
광센서 패키지 제조방법은, 상기 실드케이스의 개구부에 대응되는 위치에 렌즈가 형성된 투명하우징을 형성하는 투명몰딩단계를 포함한다.
본 발명은 실드케이스를 리모컨센서부 만을 IR코팅제로 몰딩하는 주형틀 로 이용하여, 리모컨센서와 조도 또는 칼라센서가 일체형으로 실장될 수 있다.
또한, 본 발명은 노이즈를 제거하기 위하여 필수적으로 설치되는 실드케이스를 몰드금형형식으로 활용하여 이중 몰딩을 하므로 제조의 편의성이 도모되고, 제조단가가 상승되지 않으며 일체형 광센서 패키지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 블록도이다.
도 2에서 (a)는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 베이스단계의 구성인 리드프레임, 출력단자, 접지단자의 사시도이며, (b)는 도 2의 (a)에서 A 방향을 따라 관찰된 것을 도시한 것이며, (c)는 도 2의 (a)에서 B 방향을 따라 관찰된 것을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 소자배치단계에서 각 구성이 배치된 상태에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 연결단계에서 각 구성을 연결하는 상태에 대한 사시도이다.
도 5에서 (a)는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법에서 이용되는 실드케이스의 사시도를 도시한 것이고, (b)는 도 5의 (a)를 A 방향에서 관찰한 것이며, (c)는 도 5의 (a)를 B방향에서 관찰한 것이다.
도 6에서 (a)는 실드케이스를 리드프레임에 설치한 상태의 사시도를 도시한 것이며, 도 6의 (b)는 도 6(a)를 A방향에서 관찰한 것을 도시한 것이다.
도 7은 실드케이스의 고정부를 리드프레임의 고정홀에 배치한 후 도전성 접착제를 도포한 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 코팅제주입단계에서 세부단계를 블록도로 도시한 것이다.
도 9에서 (a)는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 코팅제 주입단계에서 IR코팅제를 실드케이스 내부로 주입하여 몰딩한 상태의 사시도를 도시한 것이며, (b)는 도 9의 (a)를 A 방향에서 관찰한 것을 도시한 것이며, (c)는 도 9의 (a)를 B 방향에서 관찰한 것을 도시한 것이다.
도 10에서 (a)는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법에 의하여 제조되는 투명하우징의 사시도이며, (b)는 도 10의 (a)를 A 방향에서 관찰한 것을 도시한 것이며, (c)는 도 10의 (a)를 B방향에서 관찰한 것을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 일실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 설명의 편의를 위하여 도 3의 (a)를 기준으로 일측, 타측, 전측, 후측, 상측, 하측으로 구분토록 하겠다. 그러나 이는 설명의 편의를 위하여 구분한 것일 뿐, 위와 같은 한정 사항에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 블록도이다.
도 2에서 (a)는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 베이스단계의 구성인 리드프레임, 출력단자, 접지단자의 사시도이며, (b)는 도 2의 (a)에서 A 방향을 따라 관찰된 것을 도시한 것이며, (c)는 도 2의 (a)에서 B 방향을 따라 관찰된 것을 도시한 것이다.
본 발명인 광센서 패키지 제조방법은 베이스단계(S1), 소자배치단계(S2), 연결단계(S3), 케이스배치단계(S4), 코팅제주입단계(S5), 투명몰딩단계(S6)를 포함한다.
베이스단계(S1)는 패키지의 기본이 되는 리드프레임(100), 출력단자(200), 접지단자(300)를 배치하는 단계이다. 리드프레임(100)은 각각의 소자가 실장되는 패키지의 뼈대가 된다. 리드프레임(100)은 IR대역의 신호를 수신하는 수신소자(500), 수신소자(500)의 신호를 증폭하여 출력하는 증폭소자(600) 및 여분소자인 가시광 대역의 신호를 수신하는 수광소자(700) 및 수광소자(700)와 연결되어 수광소자(700)가 신호를 수신하면 발광하는 발광소자(800)가 실장된다.
리드프레임(100)은 중앙을 기준으로 일측에는 수신소자(500) 및 증폭소자(600)가 배치되고, 타측에는 발광소자(800)와 수광소자(700)가 배치된다. 리드프레임(100)의 일측에는 증폭소자(600)를 사이에 두고 두 개의 수신소자(500)가 배치된다.
리드프레임(100)은 설정된 두께를 가지고 일측에서 타측으로 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 그러나 리드프레임(100)은 직사각형의 형상으로 형성되지 않는다. 즉, 리드프레임(100)의 상측의 면과 하측의 면은 각각 평평하지만 각각의 소자의 크기에 대응되도록 전측의 돌출된 정도가 변형되도록 형성된다. 일예로 수신소자(500)의 크기는 증폭소자(600)의 크기보다 더 크게 형성된다. 이에 대응되어 리드프레임(100)은 전측이 돌출되는 정도가 상이하게 형성된다. 즉, 수신소자(500)가 배치되는 부분은 증폭소자(600)가 배치되는 부분보다 더욱 돌출되어 배치된다.
이와 같이 리드프레임(100)이 평평한 사각형으로 형성되는 것이 아닌 전측이 돌출되고 함몰되며 틈이 형성되는 이유는 리드프레임(100)이 하나의 피스가 아닌 두 개의 피스로 구성되는 이유와 그 궤를 같이한다.
리드프레임(100)은 제1본체부(110), 제2본체부(120)로 구성된다.
제1본체부(110)는 일측에서 타측으로 연장되어 형성되며 일측에서 타측으로 갈수록 수신소자(500), 증폭소자(600), 수신소자(500), 수광소자(700)가 배치된다. 제2본체부(120)는 증폭소자(600)를 기준으로 타측에 배치된 수신소자(500)와 수광소자(700) 사이에 발광소자(800)가 배치되도록 제1본체부(110)와 이격되어 배치된다. 제2본체부(120)가 배치되는 위치의 제1본체부(110)는 당연하게도 후측으로 함몰되어 형성된다.
이와 같이 제1본체부(110)와 제2본체부(120)가 이격되어 배치되는 이유는 후술할 고정홀(130)에 도전성 접착제(10)가 도포될 때 도전성 접착제(10)가 제2본체부(120)에 배치된 발광소자(800) 측으로 이동되어 발광소자(800)에 도전성 접착제(10)가 맞닿는 것을 방지하는 역할을 한다.
이는 수광소자(700)에 도전성 접착제(10)가 도포될 때도 마찬가지이다. 즉, 각각의 구성들을 리드프레임(100)에 배치하고, 이를 접착할 때 각각의 소자에 도포되는 도전성 접착제(10)가 구성으로 흘러서 두 구성이 도전성 접착제(10)에 의하여 연결되는 것이 방지될 수 있다.
리드프레임(100)의 일측에는 고정홀(130)이 형성될 수 있다. 고정홀(130)은 원형이 아닌 타원형의 형태로 형성되며 리드프레임(100)의 일측에서 이격되어 두 개가 형성되되 그 형성되는 위치는 비대칭으로 형성될 수 있다.
고정홀(130)은 후술할 실드케이스(400)의 고정부(411)가 배치되어 실드케이스(400)의 위치를 고정하는 역할을 하며, 자세한 내용은 후술하여 설명하도록 하겠다.
리드프레임(100)의 전측에는 하측으로 연장되고 절곡되어 다시 연장된 형태의 출력단자(200)가 배치된다. 이 출력단자(200)는 리드프레임(100)의 전측과 각각 연결된다. 출력단자(200)는 "ㄴ"의 형상으로 관찰될 수 있다.
한편, 출력단자(200)의 형상과 대응되는 형상으로 형성되며 리드프레임(100)의 후측에 배치되는 접지단자(300)가 배치된다.
출력단자(200)는 일예시로 8개가 배치되고, 리드프레임(100)의 전측은 이와 대응되도록 8개의 돌출된 부분이 형성될 수 있으며, 접지단자(300)는 일예시로 2개가 배치되고, 리드프레임(100)의 후측은 이와 대응되도록 2개의 돌출된 부분이 형성될 수 있다.
출력단자(200)는 접지단자(300)와 대칭되어 형성되는데, 출력단자(200)와 접지단자(300)는 추후 투명몰딩단계(S6)를 거쳐 투명하우징(1000)이 형성될 때 투명하우징(1000)의 하면에서 일체형 광센서 패키지를 지지하는 지지 레그의 역할을 할 수 있다. 따라서 대칭되는 형상으로 형성됨이 바람직하다. 베이스단계(S1)는 이와 같이 형성된 리드프레임(100)과 출력단자(200), 접지단자(300)를 각각의 위치에 배치하는 기초단계이다.
도 3은 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 소자배치단계에서 각 구성이 배치된 상태에 대한 사시도이다.
소자배치단계(S2)는 수신소자(500), 증폭소자(600), 발광소자(800) 수광소자(700)를 리드프레임(100)에 배치하여 소자의 위치를 고정하는 단계이다.
리드프레임(100)의 일측에서부터 타측으로 수신소자(500), 증폭소자(600), 수신소자(500), 발광소자(800), 수광소자(700)가 배치된다. 각각의 소자들은 도전성 접착제(10)가 도포되어 리드프레임(100)에 연결될 수 있다. 도전성 접착제(10)는 리드프레임(100)과 각각의 소자들을 안정적으로 고정한다.
도 4는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 연결단계에서 각 구성을 연결하는 상태에 대한 사시도이다.
연결단계(S3)는 리드프레임(100)에 배치된 소자들을 연결하면서 출력단자(200)로 연결하는 단계이다. 여기서, 소자들의 연결, 소자와 출력단자(200)의 연결은 도전성을 가진 와이어(20), 일예시로 골드와이어(20)로 연결됨이 바람직하다.
리드프레임(100)의 일측에 배치된 수신소자(500)는 증폭소자(600)와 연결되고, 증폭소자(600)는 리드프레임(100) 및 출력단자(200)와 연결된다.
즉, 증폭소자(600)를 기준으로 일측에 배치된 수신소자(500)는 와이어(20)를 통하여 증폭소자(600)와 연결되고, 타측에 배치된 수신소자(500) 역시 와이어(20)를 통하여 증폭소자(600)와 연결된다. 증폭소자(600)는 와이어(20)를 통하여 리드프레임(100)과 연결되고, 전측의 서로 다른 출력단자(200)에 연결됨이 바람직하다.
발광소자(800)는 와이어(20)를 통하여 제1본체부(110)와 연결되며, 다른 와이어(20)를 통하여 제2본체부(120)의 전측에 배치된 출력단자(200)와 연결된다.
수광소자(700)는 4개의 와이어(20)를 통하여 어느 하나의 와이어(20)는 제1본체부(110)에 연결되고, 나머지 3개의 와이어(20)는 각각 다른 출력단자(200)에 연결된다.
리드프레임(100)에 배치된 각각의 소자를 와이어(20)를 통하여 연결한 후 실드케이스(400)를 배치한다.
도 5에서 (a)는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법에서 이용되는 실드케이스의 사시도를 도시한 것이고, (b)는 도 5의 (a)를 A 방향에서 관찰한 것이며, (c)는 도 5의 (a)를 B방향에서 관찰한 것이다.
도 6에서 (a)는 실드케이스를 리드프레임에 설치한 상태의 사시도를 도시한 것이며, 도 6의 (b)는 도 6(a)를 A방향에서 관찰한 것을 도시한 것이다.
도 7은 실드케이스의 고정부를 리드프레임의 고정홀에 배치한 후 도전성 접착제를 도포한 상태를 도시한 것이다.
케이스배치단계(S4)는 수신소자(500), 증폭소자(600)에 도달되는 노이즈를 차폐하는 실드케이스(400)를 설치한다. 실드케이스(400)는 단면이 90도로 회전된 "ㄷ"의 형상으로 형성된다. 실드케이스(400)는 측부(410), 상부(420), 폐쇄부(430)로 구성된다. 측부(410)는 실드케이스(400)의 일측과 타측에 형성되는 부분이고, 상부(420)는 실드케이스(400)의 상부(420)에 형성되는 부분이며, 폐쇄부(430)는 리드프레임(100)에 실드케이스(400)가 배치 시 후측에 형성되는 부분이다.
실드케이스(400)의 전측은 개방되어 있다. 즉, 비어있도록 형성된다. 이와 같은 이유는 각각의 소자가 전측에 배치된 출력단자(200)와 연결되어야 하므로 해당 부분이 개방되어 있어야 하기 때문이다. 이와 동시에 전측에서 오는 IR대역의 신호가 수신소자(500)로 도달되기 위함이다.
실드케이스(400)는 노이즈의 차폐의 역할을 하면서 동시에 금형의 역할을 수행하여 수신소자(500), 증폭소자(600)에 IR코팅제(900)가 몰딩되도록 할 수 있다. 실드케이스(400)의 측부(410)는 실드케이스(400)의 일측과 타측에 형성된 부분으로 하측에서 리드프레임(100)과 맞닿아 실드케이스(400)를 리드프레임(100)에 고정하는 역할을 한다.
보다 정확하게는 실드케이스(400)의 측부(410)의 하측에는 고정부(411)가 형성되는데, 이 고정부(411)는 리드프레임(100)에 형성된 고정홀(130)에 배치된다. 고정부(411)가 고정홀(130)에 배치되면 도전성 접착제(10)를 고정홀(130)에 채워 넣는다. 이와 같이 도전성 접착제(10)가 실드케이스(400)의 고정부(411)를 리드프레임(100)의 고정홀(130)에 부착시키므로 실드케이스(400)는 리드프레임(100)에 고정될 수 있다. 실드케이스(400)는 상측에 개구부(460)가 형성된 상부(420)가 형성된다.
상부(420)는 수신소자(500)에 대응되는 위치에 개구부(460)가 형성되고, 증폭소자(600)와 대응되는 위치에는 개구부(460)가 형성되지 않는다. 즉, 실드케이스(400)를 리드프레임(100)에 고정시키고 상측에서 하측을 향하여 이를 관찰 시 증폭소자(600)는 관찰되지 않는다.
실드케이스(400)의 상부(420)는 얇은 형상의 제1바(440)와 제2바(450)가 크로스되는 형상으로 형성되며 이 제1바(440)와 제2바(450)가 지나가지 않는 부분에 개구부(460)가 형성될 수 있다. 개구부(460)는 IR대역의 신호가 실드케이스(400)를 통과하여 수신소자(500)로 도달되도록 하는 역할을 한다. 한편, IR대역의 신호는 일측, 타측, 전측, 후측, 상측, 하측 등 다양한 방향에서 수신소자(500)로 송신될 수 있다.
실드케이스(400)는 전측이 개방되어 있으므로 전측에서 송신되는 IR대역의 신호는 문제가 되지 않으며, 하측에서 송신되는 IR대역의 신호는 각각의 수신소자(500)와 증폭소자(600)의 크기 차 때문에 형성된 전측을 향하여 돌출된 부분과 그렇지 않은 부분이 형성되므로 이 돌출 정도에 따라 형성된 틈으로 IR대역이 송신되므로 이 역시도 문제되지 않는다. 상부(420)는 제1바(440)와 제2바(450)가 배치되지 않은 부분이 개방되어 있으므로 문제되지 않는다.
문제가 되는 부분은 측부(410)와 폐쇄부(430)부분이다. 측부(410)와 폐쇄부(430)가 모두 막혀 있는 구조라면 일측, 타측, 그리고 후측에서 송신되는 IR대역의 신호는 실드케이스(400)에 막혀서 수신소자(500)로 전달되지 않을 수 있다.
따라서 개구부(460)는 측부(410)의 일부 영역과 상부(420)의 일부 영역을 연결하는 형태로 형성됨이 바람직하다. 또한, 폐쇄부(430)도 마찬가지이다. 즉, 폐쇄부(430)의 일부와 상부(420)의 일부 영역을 연결하는 형태로 개방되도록 개구부(460)가 형성됨이 바람직하다.
따라서 개구부(460)는 결국 상부(420), 폐쇄부(430), 측부(410)에 형성된다. 여기서, 상부(420)와 측부(410)가 연결된 부분, 폐쇄부(430)와 상부(420)가 연결된 부분에 모두 형성됨이 바람직하다. 한편, 그러면서 실드케이스(400)는 IR코팅제(900)가 주입 시 이를 가둬야 하는 금형의 역할을 하여야 한다. 그러므로 측부(410)와 폐쇄부(430)에 형성된 개구부(460)는 점성을 가지는 IR코팅제(900)가 흘러내리지 않는 크기를 가지도록 형성됨이 바람직하다.
폐쇄부(430)는 측부(410)의 길이보다 작게 형성된다. 따라서 실드케이스(400)의 고정부(411)가 고정홀(130)에 배치되고, 측부(410)가 리드프레임(100)과 맞닿아 배치되는 경우 폐쇄부(430)와 리드프레임(100) 사이에는 틈이 형성된다. 틈은 미세하게 형성되어 점성을 가지는 IR코팅제(900)가 흘러나올 정도는 아니다. 그러나 수신소자(500)가 IR대역의 신호를 수신하기에는 충분하다.
측부(410)의 하측은 지지부와 경사부로 형성된다. 지지부는 고정부(411)가 고정홀(130)에 삽입되었을 때 리드프레임(100)과 맞닿아 지지하는 역할을 한다. 경사부는 상측으로 경사지도록 형성되어 리드프레임(100)과 실드케이스(400) 사이에 틈을 형성한다. 이 틈은 폐쇄부(430)와 리드프레임(100) 사이에 형성된 틈과 마찬가지로 IR코팅제(900)가 흘러 이동되기에는 좁되 IR대역의 신호가 통과되기에는 충분하다.
도 8은 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 코팅제주입단계에서 세부단계를 블록도로 도시한 것이다.
도 9에서 (a)는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법의 코팅제주입단계에서 IR코팅제를 실드케이스 내부로 주입하여 몰딩한 상태의 사시도를 도시한 것이며, (b)는 도 9의 (a)를 A 방향에서 관찰한 것을 도시한 것이며, (c)는 도 9의 (a)를 B 방향에서 관찰한 것을 도시한 것이다.
코팅제주입단계(S5)는 실드케이스(400)를 리드프레임(100)에 설치하고, 개구부(460)를 통하여 실드케이스(400) 내부에 IR코팅제(900)를 주입하는 단계이다. IR코팅제(900)는 가시광 대역의 신호를 차단하고 IR대역의 신호만이 통과되어 수신소자(500)에 도달되도록 한다.
IR코팅제(900)에 의하여 가시광 대역의 신호가 완벽히 차단되고 수신소자(500)에 IR대역의 신호만이 도달되기 위하여는 IR코팅제(900)는 설정된 두께 이상으로 수신소자(500)와 증폭소자(600)를 코팅하고 있어야 한다. 따라서 IR코팅제(900)가 이동되지 못하는 금형의 역할을 하는 실드케이스(400)는 설정된 크기를 가져야 한다. 바람직하게는 실드케이스(400)의 상부(420)의 내부면(하측의 면)과 리드프레임(100) 사이의 길이는 적어도 0.1mm보다 작지 않아야 한다. 바람직하게는 IR코팅제(900)는 0.1mm 내지 0.15mm 사이의 두께를 가지며 수신소자(500), 증폭소자(600)를 코팅하는 것이 바람직하다.
IR코팅제(900)가 0.1mm보다 두껍지 않은 크기로 수신소자(500), 발광소자(800)를 코팅하면 가시광 대역의 신호가 차단되지 않고 수신소자(500), 증폭소자(600)에 도달되어 오동작이 일어나므로 IR코팅제(900)는 0.1mm보다 적어도 두껍지 않은 크기를 가지며 각 소자에 도포되면 안된다.
이 IR코팅제(900)의 두께는 금형의 역할을 하는 실드케이스(400)의 크기, 보다 정확하게는 리드프레임(100)과 실드케이스(400)의 상부(420) 사이의 거리를 조절하여 조절될 수 있다.
IR코팅제(900)는 노즐에 의하여 실드케이스(400)의 상부(420)의 개구부(460)를 통하여 실드케이스(400)의 내부에 주입된다. 실드케이스(400)는 상부(420), 측부(410), 폐쇄부(430)를 통하여 폐쇄된 공간을 형성하지만 전측, 개구부(460), 경사부에서 개방된 공간이 형성되어 IR코팅제(900)가 흘러 이동될 수 있다. 만약 IR코팅제(900)가 이동되어 수광소자(700)에 닿게 되면 수광소자(700)는 가시광 대역이 차단될 것이다.
따라서 IR코팅제(900)가 점성을 가지도록 제조해야 한다. 이를 위하여 코팅제주입단계(S5)는 IR코팅제(900)를 주입하기 전 IR코팅제(900)를 제조하는 혼합단계(A1), 믹싱단계(A2), 탈포단계(A3), 경화단계(A4)를 포함한다.
혼합단계(A1)는 IR코팅액과 경화제를 혼합하여 주입될 IR코팅제(900)를 제조하는 단계이다. IR코팅액(단위 g)과 경화제(단위 g)는 1 : 0.7 내지 1의 비율로 혼합되어 제조되는 것이 바람직하다.
믹싱단계(A2)는 IR코팅액과 경화제를 혼합하여 IR코팅액을 제조하고, IR코팅액과 경화제가 잘 혼합되도록 믹싱하는 단계로 혼합단계(A1)와 같이 혼합 제조된 IR코팅액을 1분 내지 5분동안 믹싱한다. 1분 미만 또는 10분 초과로 믹싱을 IR코팅액과 경화제가 잘 혼합되지 않거나, 공기가 너무 많이 IR코팅제(900)로 유입되어 탈포시간이 길어지거나 IR코팅제(900) 그 자체에 불량이 발생되어 경화 시 문제가 발생되므로 1분이상 내지 15분이하로 믹싱하는 것이 바람직하다.
탈포단계(A3)는 믹싱단계(A2)에서 제조된 IR코팅액에서 공기를 빼내는 것으로 코팅액과 경화제가 1 : 0.7 내지 1의 비율로 혼합되고, 1분 내지 10분 사이에 믹싱단계(A2)를 거친 IR코팅제(900)를 2분 내지 15분동안 공기를 제거하는 단계이다.
혼합단계(A1), 믹싱단계(A2), 탈포단계(A3)를 거쳐서 제조된 IR코팅제(900)는 개구부(460)를 통하여 실드케이스(400)의 내부로 주입된다.
그 후 리드프레임(100)과 실드케이스(400)의 내부에 IR코팅제(900)가 몰딩된 채 오븐으로 이동되어 IR코팅제(900)를 경화시키는 경화단계(A4)가 수행된다.
경화단계(A4)는 25도 내지 160도까지의 온도를 단계적으로 올리며 IR코팅제(900)를 경화시킨다. 제1시간은 제2시간과 다른 시간이며, 제3시간은 제1시간, 제2시간과 다른 시간이다. 이하에서 언급되는 제A시간은 A의 숫자가 다르면 다른 시간을 의미하며, 임의의 시간이다.
여기서 경화단계(A4)는 시간을 다르게 그리고 온도를 단계적으로 상승시킨다. 일예로 제1시간 동안 오븐을 25도로 유지하고, 제2시간동안 오븐을 40도로 유지하며, 제3시간동안 오븐을 60도로 유지하며 점진적으로 시간과 온도를 가열하고, 제4시간동안 오븐을 80도로 유지하여 최종적으로 제A시간동안 오븐을 160도로 유지하여 IR코팅제(900)를 경화시킨다.
위와 같이 본 발명인 광센서 패키지 제조방법은 실드케이스(400)를 금형으로 이용하고 그 내부공간을 캐비티와 같이 활용하여 IR코팅제(900)만이 수신소자(500), 증폭소자(600)를 몰딩할 수 있다. 즉, 별도의 금형이 아닌 원래 수신소자(500), 증폭소자(600)에 노이즈를 차단하기 위하여 설치되는 실드케이스(400)를 금형으로 활용함으로써 IR대역의 신호를 수신하는 소자와 가시광 대역을 수신하는 소자를 하나의 리드프레임(100)에 실장할 수 있다.
도 10에서 (a)는 본 발명인 광센서 패키지의 제조방법에 의하여 제조되는 투명하우징의 사시도이며, (b)는 도 10의 (a)를 A방향에서 관찰한 것을 도시한 것이며, (c)는 도 10의 (a)를 B방향에서 관찰한 것을 도시한 것이다.
IR코팅제(900)가 경화되면 최종적으로 투명하우징(1000)을 형성하는 투명몰딩단계(S6)를 수행한다. 투명몰딩단계(S6)는 별도의 금형틀에 경화단계(A4)를 거친 일체형 패키지를 금형에 배치한 후 투명몰딩제를 금형의 캐비티에 채워 넣은 후 경화시켜 투명하우징(1000)을 형성한다.
여기서, 투명하우징(1000)은 렌즈(1300), 제1돌기부(1100), 제2돌기부(1200)가 형성되도록 제조된다.
렌즈(1300)는 실드케이스(400)의 개구부(460)가 형성된 위치와 대응되는 위치, 즉, 수신소자(500)와 대응되는 위치의 상측에 형성된다. 렌즈(1300)는 IR대역의 신호가 투명하우징(1000)을 투과할 때 수신소자(500) 측으로 집중되도록 하는 역할을 한다. 따라서 수신소자(500)의 수에 맞춰 렌즈(1300)가 형성됨이 바람직하다. 일예시적으로 수신소자(500)가 2개인 경우 렌즈(1300)도 2개가 형성됨이 바람직하다.
투명몰딩단계(S6)에서 전측에서 하측과 후측으로 절곡된 형상의 출력단자(200)와 후측에서 하측과 전측으로 절곡된 형상의 접지단자(300)는 투명하우징(1000)의 외부로 돌출되도록 몰딩된다.
투명하우징(1000)의 제1돌기부(1100)는 투명하우징(1000)의 하측의 일측과 타측에 대칭되는 형태로 형성된다. 따라서 투명하우징(1000)의 하측은 전측에서 후측으로 절곡된 출력단자(200)와 후측에서 전측으로 절곡된 접지단자(300) 및 제1돌기부(1100)가 배치된다.
이를 통하여 본 발명인 일체형 광센서 패키지는 다른 기판에 표면실장형으로 형성될 수 있으며, 제1돌기부(1100)가 존재하므로 실장 시 다른 기판과 이격되므로 다른 기판에 회로를 추가로 프린팅 할 수 있는 장점이 있다.
제2돌기부(1200)는 투명하우징(1000)의 전측의 일측과 타측에 대칭되도록 형성된다. 이는 본 발명인 일체형 광센서 패키지가 전측이 다른 기판에 표면 실장 될 수 있다. 즉, 제2돌기부(1200)는 전측에서 돌출되어 형성되고, 제2돌기부(1200) 사이에는 전측에서 돌출되어 하측으로 향하다가 절곡되어 후측으로 절곡된 출력단자(200)의 하측으로 향하는 부분이 배치된다.
따라서 본 발명인 제조방법을 통하여 제조된 일체형 광센서 패키지는 전측을 다른 기판에 실장하여도 표면에 실장될 수 있다.
따라서 사용자의 선택에 따라 투명하우징(1000)의 하측이 다른 기판을 향하도록 배치할 수 있으며 그렇지 않고 전측이 다른 기판을 향하도록 배치할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S1 : 베이스단계 S2 : 소자배치단계
S3 : 연결단계 S4 : 케이스배치단계
S5 : 코팅제주입단계 S6 : 투명몰딩단계
A1 : 혼합단계 A2 : 믹싱단계
A3 : 탈포단계 A4 : 경화단계
10 : 도전성 접착제 20 : 와이어
100 : 리드프레임 110 : 제1본체부
120 : 제2본체부 130 : 고정홀
200 : 출력단자
300 : 접지단자
400 : 실드케이스 410 : 측부
411 : 고정부 420 : 상부
430 : 폐쇄부 440 : 제1바
450 : 제2바 460 : 개구부
500 : 수신소자 600 : 증폭소자
700 : 수광소자 800 : 발광소자
900 : IR코팅제
1000 : 투명하우징 1100 : 제1돌기부
1200 : 제2돌기부 1300 : 렌즈

Claims (9)

  1. 리드프레임과 출력단자를 배치하는 베이스단계;
    상기 리드프레임에 IR대역 신호를 수신하는 수신소자와 증폭소자를 배치하는 소자배치단계;
    상기 수신소자와 증폭소자를 와이어로 연결하고, 상기 증폭소자를 상기 출력단자와 와이어로 연결하는 연결단계;
    일부 영역에는 설정된 형상의 개구부가 되고 이외의 영역에는 개구부가 형성되지 않되, 상기 개구부에 설정된 두께를 가지며 상기 개구부를 가로질러 개구된 영역을 폐쇄하도록 제1바가 형성되고, 설정된 두께를 가지며 상기 제1바와 크로스되는 형태로 상기 개구부를 폐쇄하는 제2바를 포함하며 상부와 상기 상부의 양측면에서 하측으로 연장되도록 형성되어 양측면을 폐쇄하는 측부와 상기 상부와 상기 측부에서 연장 연결되어 후면을 폐쇄하는 폐쇄부로 구성된 실드케이스의 상기 측부의 하면을 상기 리드프레임의 상면과 맞닿도록 배치하되, 상기 수신소자의 상면이 상기 개구부의 아래에 위치하도록 배치하고 상기 상부의 개구부가 형성되지 않은 영역의 아래에 상기 증폭소자가 위치되도록 상기 수신소자와 상기 증폭소자의 각각의 양측과 후측을 폐쇄하도록 상기 실드케이스를 설치하는 케이스배치단계;
    상기 실드케이스를 주형 틀로 활용하여 상기 수신소자와 상기 증폭소자를 IR코팅제로 몰딩하기 위하여 상기 실드케이스의 상측에서 상기 제1바와 제2바에 의하여 폐쇄되지 않은 개구부를 통하여 실드케이스의 내부로 경화제가 포함된 액상의 IR코팅제를 주입하여 상기 IR코팅제가 상기 측부 및 상기 폐쇄부에 의하여 이동경로가 폐쇄되어 실드케이스의 내부에 채워져 상기 수신소자와 증폭소자를 몰딩하도록 하는 코팅제주입단계; 및
    상기 실드케이스의 내부를 IR코팅제로 채워넣은 후 오븐으로 이동시켜 상기 IR코팅제를 경화시키는 경화단계; 를 포함하고,
    상기 코팅제주입단계에서는
    IR코팅액과 경화제를 1 : 0.7 내지 1의 비율로 혼합하여 가시광 대역의 신호를 차단하고 IR대역의 신호만이 통과되어 수신소자에 도달되도록 상기 IR코팅제를 제조하는 혼합단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서 패키지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스배치단계에서
    상기 실드케이스의 개구부는
    상기 측부의 일부 영역과 상기 상부의 일부 영역 또는 상기 상부의 일부 영역과 폐쇄부의 일부 영역을 개방하도록 형성되는 것
    을 특징으로 하는 광센서 패키지 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스배치단계에서,
    상기 리드프레임에는 고정홀이 형성되며,
    상기 실드케이스의 측부의 하측에는 돌출된 형상의 고정부가 형성되며
    상기 고정부는 상기 고정홀에 배치되는 것
    을 특징으로 하는 광센서 패키지 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이스배치단계에서,
    상기 고정부는 상기 고정홀에서 도전성 접착제에 의하여 고정되어,
    상기 리드프레임에 상기 실드케이스가 고정되는 것
    을 특징으로 하는 광센서 패키지 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실드케이스의 폐쇄부의 길이는 상기 측부의 길이보다 작게 형성되어 상기 실드케이스의 측부가 리드프레임에 맞닿게 배치되면 상기 리드프레임과 상기 폐쇄부 사이에 틈이 형성되되
    상기 틈의 크기는 0.1mm보다 작은 것
    을 특징으로 하는 광센서 패키지 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코팅제주입단계에서,
    상기 IR코팅제는 상기 IR코팅액과 경화제를 1분 내지 10분동안 믹싱하는 믹싱단계를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 광센서 패키지 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 코팅제주입단계에서,
    상기 IR코팅제는,
    상기 IR코팅액과 경화제를 믹싱한 후 2분 내지 15분동안 공기를 제거하는 탈포단계를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 광센서 패키지 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 경화단계는
    오븐에 상기 IR코팅제를 배치하고, 25도에서 160도까지 단계적으로 온도를 올리며 IR코팅제를 경화시키는 경화단계
    를 포함하는 광센서 패키지 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광센서 패키지 제조방법은,
    상기 실드케이스의 개구부에 대응되는 위치에 렌즈가 형성된 투명하우징을 형성하는 투명몰딩단계
    를 포함하는 광센서 패키지 제조방법.
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