KR102195088B1 - 지문인식 센서 패키지 - Google Patents

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KR102195088B1
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Abstract

본 발명은 지문인식 센서 패키지에 관한 것으로서, 상기 지문인식 센서 패키지는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 위치하는 지문인식 센서 모듈, 상기 베이스 기판 위에 위치하는 발광소자, 상기 발광소자와 상기 지문인식 센서 모듈 위에 위치하는 광 확산부, 상기 광 확산부의 측면에 위치하는 측면 반사층 및 상기 지문인식 센서 모듈과 상기 발광소자 위에 위치하고 개구 영역을 구비하는 차광부를 포함한다.

Description

지문인식 센서 패키지{FINGERPRINT RECOGNITION SENSOR PACKAGE}
본 발명은 지문인식 센서 패키지에 관한 것이다.
기술 보호나 업무상의 비밀을 보호하기 위한 보안 장치가 널리 사용되고 있다. 보안 장치는 미리 정해진 사람만이 사용되는 패스워드(password)를 설정하게 되는데, 패스워드는 단순한 문자나 숫자를 이용하는 것에서 최근에는 지문이나 홍채와 같은 사람의 신체 정보를 이용하여 보안성을 향상시키고 있다.
지문을 이용하여 패스워드를 설정하는 지문인식 센서 패키지는 지문을 검출하기 위해, 손가락의 접촉 여부에 따른 커패시턴스(capacitance)를 이용하는 용량성 센서, 빛을 이용한 광학 센서 또는 초음파를 이용한 초음파 센서를 이용한다.
이러한 지문인식 센서 패키지는 출입문이나 보관함뿐만 아니라 스마트폰(smart phone)이나 웨어러블 기기(wearable device) 등과 같은 휴대 기기 및 각종 제품의 구동 스위치와 같이 다양한 분야와 장치에 사용된다.
따라서, 해당 기기나 장치의 보안성을 높여 지문이 등록되어 있지 않는 타인의 사용으로 인한 도난이나 도난으로 인한 사고 발생의 위험을 방지하고, 사용의 편리성을 높이고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0099062(공개일자:10-2010-0099062, 발명의 명칭: 지문 감지 장치) 대한민국 공개특허 제10-2017-0104314(공개일자: 2017년 09월 15일, 발명의 명칭: 지문 감지 센서)
본 발명이 해결하려는 과제는 지문인식 센서 패키지의 심미성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 지문인식 센서 패키지의 지문 인식의 정확도를 높이기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 지문인식 센서 패키지는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 위치하는 지문인식 센서 모듈, 상기 베이스 기판 위에 위치하는 발광소자, 상기 발광소자와 상기 지문인식 센서 모듈 위에 위치하는 광 확산부, 상기 광 확산부의 측면에 위치하는 측면 반사층 및 상기 지문인식 센서 모듈과 상기 발광소자 위에 위치하고 개구 영역을 구비하는 차광부를 포함한다.
상기 측면 반사층은 지면에 대해 수직인 면을 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 지문인식 센서 패키지는 상기 측면 반사층의 외벽에 위치하고 있는 차광막을 더 포함할 수 있다.
상기 측면 반사층은 지면에 대해 경사진 면을 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 지문인식 센서 패키지는 상기 베이스 기판의 가장자리 부분에 위치하고 상기 측면 반사층을 내부면에 포함하는 반사 격벽을 더 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 지문인식 센서 패키지는 상기 베이스 기판의 가장자리 부분에 상기 광 확산부과 이격되게 상기 광 확산부를 에워싸게 위치하는 반사 격벽을 더 포함할 수 있고, 상기 측면 반사층은 상기 광 확산부와 상기 반사 격벽 사이에 충진되어 위치할 수 있다.
상기 측면 반사층의 상단 높이는 상기 광 확산부와 상기 반사 격벽의 각 상단 높이보다 높은 수 있다.
상기 특징에 따른 지문인식 센서 패키지는 상기 반사 격벽의 외벽에 위치하고 있는 차광막을 더 포함할 수 있다.
상기 광 확산부는 광 확산 수지나 광 확산 에폭시로 이루어질 수 있다.
상기 광 확산부는 위치에 무관하게 동일한 높이의 상면을 가질 수 있다.
상기 특징에 따른 지문인식 센서 패키지는 상기 차광부 위와 상기 개구 영역을 통해 노출되는 상기 광 확산부 위에 위치하는 보호막을 더 포함할 수 있다.
상기 보호막은 자외선 경화 수지로 이루어질 수 있다.
상기 특징에 따른 지문인식 센서 패키지는 상기 지문인식 센서 모듈의 노출된 표면에 위치하는 제1 반사층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 반사층은 상기 베이스 기판의 노출된 표면에 추가로 위치할 수 있다.
상기 제1 반사층은 도전성 물질을 함유할 수 있다.
상기 제1 반사층은 비전도 증착(non-conductive vacuum metallization, NCVM) 공정, 비전도 광학 코팅(non-conductive optical coating, NCOC) 공정 또는 분사공정으로 형성될 수 있다.
상기 특징에 따른 지문인식 센서 패키지는 상기 광 확산부와 상기 차광부 사이에 위치하는 제2 반사층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 반사층은 반사 물질을 함유한 도료의 분사 공정이나 도포 공정으로 형성될 수 있다.
이러한 본 발명의 특징에 따르면, 빛을 반사하는 제1 반사층이 지문인식 센서 모듈 표면에 위치하므로, 지문인식 센서 모듈로 흡수되는 발광소자의 빛의 양이 크게 감소하므로, 개구 영역을 통해 외부로 출력되는 빛의 양은 크게 증가하게 된다.
더욱이, 제1 반사층이 베이스 기판의 표면에 추가로 위치하는 경우, 베이스 기판에 의해 흡수되는 빛의 양이 역시 줄어든다.
따라서, 지문인식 센서 모듈과 베이스 기판에 흡수되지 않고 제1 반사층에 의한 빛의 반사 동작으로 인해 차광부의 개구 영역을 통과하여 외부로 출력되는 빛의 양이 크게 증가한다.
따라서, 차광부의 개구 영역을 통해 표출되는 글자나 문양의 선명도가 증가하여 본 발명의 지문인식 센서 패키지를 구비한 제품의 심미성이 향상된다.
더욱이, 광 확산부로 인한 빛의 확산 동작으로 인하여, 외부로 출력되는 빛의 세기가 균일하여 외부로 출력되는 빛의 품질이 향상되므로, 제품의 심미성은 더욱 증가한다
또한, 차광부의 하부, 즉 광 확산부의 상면과 측면에 위치하는 제2 반사층에 의해 빛샘 현상이 방지되며 차광부의 개구 영역을 통해 배출되는 빛의 양은 더욱 증가하여, 지문 인식의 정확도가 증가한다.
보호막은 제2 반사층과 차광부의 개구 영역에도 위치하여 공기층의 형성이 차단되므로, 지문 인식의 정확도는 더욱 높아진다.
또한, 차광벽에 의해 지문인식 센서 패지의 측면을 통한 빛의 손실량은 더욱 감소한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 지문인식 센서 패키지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문인식 센서 패키지의 단면도이다.
도 3은 도 2의 차광벽의 한 예를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문인식 센서 패키지의 다른 예의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문인식 센서 패키지의 다른 예의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 지문인식 센서 패키지에 대해서 설명하도록 한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 지문인식 센서 패키지(1)를 설명한다.
도 1에 도시한 것처럼, 본 예의 지문인식 센서 패키지(1)는 베이스 기판(base plate)(10), 베이스 기판(10)에 위치하는 지문인식 센서 모듈(20), 베이스 기판(10)에 위치하는 적어도 하나의 발광소자(30), 노출된 베이스 기판(10)과 노출된 지문인식 센서 모듈(20)의 표면 위에 위치하는 제1 반사층(41), 제1 반사층(41) 위와 노출된 발광소자(30)의 표면 위에 위치하는 광 확산부(50), 광 확산부(50)의 측면 및 상면에 위치하는 제2 반사층(42), 광 확산부(50)의 상면에 위치한 제2 반사층(42) 위에 위치하는 차광부(60), 차광부(60) 위에 위치하는 보호막(70) 및 상기 제2 반사층(42) 위에 위치하는 차광층(90)을 구비한다.
베이스 기판(10)은 본 예의 지문인식 센서 패키지(1)의 바닥면을 이루는 부분일 수 있고, 경성 인쇄회로기판(HPCB)와 같은 인쇄회로기판(PCB), 세라믹 기판 또는 금속 기판 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 베이스 기판(10)은 그 위에 실장되어 있는 지문인식 센서 모듈(20) 및 발광소자(30)와 같은 전기전자 소자와 집적 회로 등의 전기적 및 물리적인 연결을 위해 절연층, 신호선 등을 위한 도체 패턴 및 패드(pad) 등을 구비할 수 있다.
예를 들어, 베이스 기판(10)의 상면에는 패드가 마련되어, 베이스 기판(10)은 지문인식 센서 모듈(20)과는 LGA(land grid array) 방식으로 전기적으로 연결되고 발광소자(30)와는 와이어(wire)를 이용한 와이어 본딩 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다.
하지만, 지문인식 센서 모듈(20)과 발광소자(30)는 이러한 방식 이외에 다양한 방식으로 베이스 기판(10)과 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
또한, 베이스 기판(10)의 하면 즉, 지문인식 센서 모듈(20)이 실장되어 있는 상면의 반대편에서 위치하여 상면과 마주보고 있는 면에도 적어도 하나의 패드(미도시)가 마련되어 본 예의 지문인식 센서 패키지(1)에 전기 신호를 전달하거나 전력을 공급할 수 있다.
베이스 기판(10)의 상면에는 실장 영역이 마련되어 있고, 이 실장 영역에 지문인식 센서 모듈(20)과 발광소자(30) 등이 위치하게 된다. 베이스 기판(10)의 상면에 위치한 패드는 실장 영역이나 실장 영역 주변에 위치하여 실장 영역에 위치하고 있는 지문인식 센서 모듈(20) 및 발광소자(30)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
지문인식 센서 모듈(20)은 차광부(60) 위에 접촉 대상물인 손가락의 지문을 감지하기 위한 것으로서, 하부 기판(21), 하부 기판(21) 위에 위치하는 지문인식 센서(22), 노출된 하부 기판(21)의 상면과 지문인식 센서(22)의 노출된 측면 및 상면에 위치하는 몰딩부(23)를 구비한다.
하부 기판(21)은 칩 다이(chip die)인 지문인식 센서(22)가 위치하는 기판으로서, 경성 인쇄회로기판(HPCB)와 같은 인쇄회로기판, 세라믹 기판 또는 금속 기판 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 하부 기판(21)은 지문인식 센서(22) 및 베이스 기판(10)과의 전기적 및 물리적인 연결을 위해, 하부 기판(21)의 하면과 상면에는 각각 패드가 위치한다.
본 예에서, 지문인식 센서(22)는 다이 부착 필름(DAF, die attach film)을 이용하여 하부 기판(21) 위에 위치할 수 있다.
다이 부착 필름은 폴리이미드부와 폴리이드부의 하부면과 상부면에 각각 도포되어 있는 접착막을 구비한다.
따라서, 하부 기판(21)과 지문인식 센서(22)가 서로 중첩되게 위치하는 부분에 다이 부착 필름을 위치시킨 후, 열을 가하여 다이 부착 필름의 경화시킨다. 이러한 다이 부착 필름의 경화 동작에 의해, 다이 부착 필름의 하면과 상면의 접착막과 접해 있는 하부 기판(21)과 지문인식 센서(22)는 접착막의 해당 부분에 부착되게 된다.
하지만, 대안적인 예에서, 지문인식 센서(22)와 하부 기판(21)은 와이어 본딩, BGA(ball grid array), LGA, DIP(dual in-line package) 등과 같은 다양한 방식으로 연결될 수 있다.
하부 기판(21)와 베이스 기판(10)과의 전기적 및 물리적 연결 역시 와이어 본딩, BGA, LGA, DIP 등과 같은 다양한 방식으로 연결될 수 있다.
지문인식 센서(22)는 차광부(60) 위의 손가락의 존재 여부에 따라 전기적인 신호를 생성하여 도시하지 않는 신호 처리 장치로 출력하여, 차광부(60) 위에 위치하는 손가락의 지문을 감지할 수 있도록 한다.
이러한 지문인식 센서(22)는 손가락의 존재 여부에 따라 변하는 커패시턴스를 이용하여 지문을 감지하는 용량성 센서이거나, 초음파 송신기와 초음파 수신기를 구비하여 수신된 초음파를 이용하여 지문을 감지하는 초음파 센서일 수 있다.
본 예의 지문인식 센서(22)는 이미 기술한 것처럼 칩 다이로서, 하부 기판(21)의 실장 영역에 실장된다.
몰딩부(23)는 노출된 하부 기판(21)의 부분과 지문인식 센서(21)를 외부 충격이나 이물질로부터 보호하기 위한 것으로서, EMC(epoxy molding compound)로 이루어질 수 있다.
따라서, 몰딩부(23)는 하부 기판(21)의 노출된 상면 및 지문인식 센서(20)의 측면과 상면을 덮고 있다.
발광소자(30)는 차광부(60) 쪽으로 빛을 조사하여 차광부(60)의 개구 영역을 통해 빛을 외부로 출력한다.
이러한 발광소자(30)는 정해진 색상의 빛을 조사하는 발광 다이오드(LED, light emitting diode)일 수 있다.
제1 반사층(41)은 빛의 반사가 이루어지는 반사 물질로 이루어져, 발광소자(30)에서 출력되는 빛을 보호막(70) 쪽으로 반사시켜 보호막(70)을 통과해 외부로 출력되는 빛의 출력량을 증가시키기 위한 것이다.
이러한 제1 반사층(41)은, 도 1에 도시한 것처럼, 노출된 베이스 기판(10)의 표면(즉, 상면) 및 노출된 지문인식 센서 모듈(20)의 표면(즉, 측면 및 상면)에 위치한다.
따라서, 발광소자(30)에서 출력되어 베이스 기판(10)의 표면과 지문인식 센서 모듈(20)의 표면 쪽으로 이동하는 빛은 제1 반사층(41)에 반사되어 보호막(70) 쪽으로 이동하게 된다.
이러한 제1 반사층(41)은 노출된 베이스 기판(10)의 표면과 지문인식 센서 모듈(20)의 표면에 반사 물질이 함유된 도료를 분사하거나 도포하여 형성되거나 분사 물질을 증착하여 형성될 수 있다.
하지만, 다른 대안적인 예에서는 베이스 기판(10)의 해당 부분에 위에 기재한 도포 공정, 분사 공정 또는 증착 공정을 통해 제1 반사층(41)이 형성되고, 또한, 지문인식 센서 모듈(20)의 해당 부분에 마찬가지로 위에 기재한 도포 공정, 분사 공정 또는 증착 공정을 통해 제1 반사층(41)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 반사층(41)을 구비한 베이스 기판(10)의 해당 위치에 각각 발광소자(30)과 제1 반사층(41)을 구비한 지문인식 센서 모듈(20)이 실장된다.
제1 반사층(41)을 이루는 반사 물질에는 금속 물질을 함유할 수 있고, 제1 반사층(41)은 물리적 기상 증착 방법(PVD, physical vapor deposition), 비전도 증착(non-conductive vacuum metallization, NCVM) 공정, 비전도 광학 코팅(non-conductive optical coating, NCOC) 공정, 스퍼터링 공정(sputtering) 등으로 형성될 수 있다.
비전도 증착 공정의 경우, Al2O3, In(인듐), Ti3O5와 SiO2 재질로 형성된 산화막층이 복수 번 반복적으로 적층되어 형성될 수 있다.
이와 같이, 지문인식 센서 모듈(20)의 노출된 표면인 측면과 상면에 제1 반사층(41)이 위치함에 따라 지문인식 센서 모듈(20)로 흡수되는 발광소자(30)의 빛의 양이 크게 줄어든다.
일반적으로 지문인식 센서 모듈(20)의 몰딩부(23)를 구성하는 몰딩 재료는 주로 검은색과 같이 빛의 흡수가 잘 이루어지는 색상을 띠고 있다.
따라서, 본 예와 같은 제1 반사층(41)이 지문인식 센서 모듈(20)에 존재하지 않을 경우, 발광소자(30)에서 출력되는 빛의 상당량이 지문인식 센서 모듈(20)에 흡수되고, 이로 인해, 외부로 출력되는 빛의 양은 크게 감소하게 된다.
하지만, 본 예와 같이, 지문인식 센서 모듈(20)의 표면에 제1 반사층(41)이 존재하면, 발광소자(30)에서 지문인식 센서 모듈(20) 쪽으로 입사되는 빛은 제1 반사층(41)에 의해 반사되므로 지문인식 센서 모듈(20)로의 흡수를 방지하게 된다.
따라서, 지문인식 센서 모듈(20)로 흡수되는 빛의 양이 크게 줄어들거나 방지되므로, 보호막(70)을 통과해 외부로 출력되는 빛의 양은 크게 증가하게 된다.
더욱이, 제1 반사층(41)이 베이스 기판(10)의 표면에 추가로 형성되어 있으므로 베이스 기판(10)에 의해 흡수되는 빛의 양이 크게 줄어들어, 역시 보호막(70)을 통해 외부로 출력되는 빛의 양은 더욱 증가하게 된다.
광 확산부(50)는 발광소자(30)에서 출력되는 빛의 발광 효과를 높이기 위한 것으로서, 노출된 제1 반사층(40)의 표면과 발광소자(30)의 표면을 완전히 덮고 있고, 위치에 무관하게 동일한 높이의 상면을 갖고 있다.
이러한 광 확산부(50)는 광 확산 기능을 갖는 광 확산 수지(resin)나 광 확산 에폭시(epoxy) 등으로 이루어져 있고, 몰딩 공정을 통해 형성될 수 있다.
광 확산부(50)는 또한 빛의 투과가 이루어지는 투명한 재료로 이루어져 발광소자(30)에서 조사되는 빛이 보호막(70) 쪽으로 손실없이 조사될 수 있도록 한다.
따라서, 본 예의 광 확산부(50)에 의해 발광소자(30)에서 출력되는 빛은 고르게 확산되어 일정한 밝기를 갖고 보호막(70) 쪽으로 조사된다.
제2 반사층(42)은 제1 반사층(41)과 동일하게 빛을 반사하는 반사 물질로 이루어져 있고, 광 확산부(50)의 측면에 위치하는 반사층 부분(예, 측면 반사층)과 상면 일부에 위치하는 반사층 부분(예, 상면 반사층)을 구비한다.
이때, 광 확산부(50)의 상면 일부에 위치하는 제2 반사층(42)은 차광부(60) 하부에 위치한다.
이러한 제2 반사층(42)은 광 확산부(50)를 통과하여 차광부(60) 쪽으로 출력되는 빛을 다시 광 확산부(50) 쪽으로 반사시켜 차광부(60) 사이로 빛이 출력될 수 있도록 한다.
따라서, 제1 반사층(41)뿐만 아니라 제2 반사층(42)에 의해 외부로 출력되는 발광소자(30)의 빛의 양은 크게 증가한다.
이러한 제2 반사층(42)을 형성하는 한 예는 다음과 같다.
먼저, 광 확산부(50)의 상면에 마스크(mask)를 위치시켜 차광부(60)가 위치하는 광 확산부(50)의 상면 부분은 노출시키고 차광부(60)가 위치하지 않는 광 확산부(50)의 상면 부분은 덮는다.
그런 다음, 광 확산부(50)의 측면과 상면에 반사 물질을 함유한 도료를 도포하거나 분산하여 또는 반사 물질은 증착하여, 노출된 광 확산부(50)의 측면과 차광부(60)가 위치하지 않는 광 확산부(50)의 상면 부분에 제2 반사층(42)을 형성한다.
다음, 마스크를 제거하여, 차광부(60)가 위치하지 않는 광 확산부(50)의 상면 부분이 노출되도록 한다.
제1 반사층(41)과 유사하게, 이러한 제2 반사층(42)은 금속 물질을 함유할 수 있고, 물리적 기상 증착 방법(PVD), 비전도 증착(NCVM) 공정이나 비전도 광학 코팅(NCOC) 공정이나 스퍼터링 공정 등으로 형성될 수 있다.
제2 반사층(42) 위에 위치하는 차광부(60)는 발광소자(30)에서 출력되는 빛이 외부로 출력되는 것을 방지하는 막으로서, 이미 기술한 것처럼, 차광부(60)는 광 확산부(50)의 일부, 즉 제2 반사층(42) 상부에만 위치한다.
이러한 차광부(60)는 빛의 투과와 차광 동작에 의해, 원하는 문양이나 글자가 외부로 표출될 수 있도록 한다.
따라서, 차광부(60)가 위치하지 않아 광 확산부(40)가 노출되는 개구 영역을 통해 원하는 문양이나 글자가 표출된다.
본 예의 차광부(60)는 제2 반사층(42)과 함께 형성될 수 있고, 이러한 차광부(60)를 형성하는 제조 방법의 한 예는 다음과 같다.
즉, 외부로 노출되어 있는 광 확산부(40)의 상면과 측면에 빛의 반사가 이루어지는 반사 물질을 증착하여 반사막을 형성한다.
이러한 반사막은 금속 물질을 함유할 수 있고, 이미 기술한 것처럼, 물리적 기상 증착 방법(PVD), 비전도 증착(NCVM) 공정이나 비전도 광학 코팅(NCOC) 공정이나 스퍼터링 공정이나, 또는 분사 및 도포 공정 등으로 형성될 수 있다.
다음, 광 확산부(50)의 상부에 위치한 반사막의 전체 상면에 차광 물질을 증착하거나 도포하여 차광막을 형성한다.
다음, 레이저 빔이나 식각 동작을 이용해 원하는 부분에 순차적으로 위치한 차광막과 반사막을 차례대로 제거하여, 해당 부분의 차광막과 반사막을 제거한다. 이때, 차광막과 반사막이 제거되는 부분은 원하는 문양이나 글자를 표기하고 싶은 부분이다.
이로 인해, 차광막과 반사막에는 각 해당 물질이 제거되어 광 확산부(50)를 노출하는 영역(즉, 개구 영역)과 해당 물질이 제거되지 않는 영역(즉, 비개구 영역)이 존재한다.
따라서, 차광부(60)와 광 확산부(50)의 상면에 위치하는 제2 반사층(42)은 동일한 위치에 서로 중첩되게 위치하며, 광 확산부(50)의 상면에서 차광부(60)와 광 확산부(50)가 위치하지 않고 광 확산부(50)를 노출하는 부분이 발광소자(30)의 빛을 통과시키는 부분이다.
따라서, 발광소자(30)의 출력 빛은 차광부(60)에 의해 흡수되는 양은 크게 감소하고, 반대로 광 확산부(50)를 노출하는 개구 영역 쪽으로 출력되는 빛의 양은 크게 증가하여, 차광부(60)의 개구 영역에서 출력되는 빛에 의해 표출되는 문양이나 글자는 더욱 선명하게 표출된다. 따라서, 지문인식 센서 패키지(1)를 장착한 제품의 고급화와 심미성이 향상된다.
또한, 광 확산부(50)의 측면에 위치한 제2 반사층(42)에 의해, 광 확산부(50)를 통과한 빛을 다시 광 확산부(50) 쪽으로 반사시켜 제2 반사층(42)과 차광부(60)의 개구 영역으로 출력되는 빛의 양을 증가시킨다. 또한, 발광소자(30)에서 출력되는 빛이 광 확산부(50)의 측면을 통해 개구 영역이 아닌 외부로 출력되는 빛샘 현상이 방지되어 손실되는 빛의 양이 감소한다.
다시 도 1로 돌아가, 보호막(70)은 제2 반사층(42)과 차광부(60)의 개구 영역과 차광부(60)의 상면에 위치하고 있고, 보호막(70)의 상면 높이는 위치에 따라 동일한 평탄한 면을 갖고 있다.
이러한 보호막(70)은 발광소자(30)의 조사 빛이 투과되도록 외부의 충격과 환경변화 그리고 흠집 등에 강한 재료로 이루어진다.
따라서, 이러한 보호막(70)은 자외선(UV)에 의해 경화가 이루어지는 UV 경화성 수지를 이용한 UV 몰딩 공정을 통해 형성될 수 있다.
본 예의 보호막(70)은, 도 1에 도시한 것처럼, 차광막(60) 위뿐만 아니라 제2 반사층(42)과 차광막(60)의 개구 영역에 의해 노출된 광 확산부(50)의 상면 부분에 위치한다. 따라서, 지문 인식 동작에 악영향을 미치는 공기층(air gap)이 발생하지 않는다.
또한, 보호막(70)의 비유전율은 그 하부에 위치하는 차광부(60)의 비율전유과 가능하면 동일한 값을 갖고 있어, 비유전율 차이로 인한 빛의 손실량을 가능한 한 감소시킨다. 이러한 보호막(70)에 의해, 외부 환경으로부터 차광부(60)가 보호되어 차광부(60)의 수명이 증가한다. 또한, 지문 인식을 위한 손가락이 차광부(60)에 직접 접촉되지 않고 보호막(70)에 접촉되어 지문 인식이 이루어지므로, 반복되는 지문 인식 동작에 의한 차광부(60)의 손상이 감소한다.
또한, 제2 반사층(42)과 차광부(60)의 개구 영역에 보호막(70)이 위치하여 공기층의 발생을 방지하므로, 본 예의 지문인식 센서 패키지(1)의 지문 인식 효율이 크게 향상된다.
반사층(90)은 제2 반사층(42)의 외벽에 위치하고 있고, 차광 물질이 도포되어 있거나 증착되어 형성된다.
이러한 반사층(90)에 의해, 지문인식 센서 패키지(1)의 외부를 통해 면으로 입사되는 빛과 지문인식 센서 패키지(1)의 내부에서 측면을 통해 외부로 출력되는 빛의 양이 감소한다.
다음, 도 2 내지 도 5를 참고로 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문인식 센서 패키지(1a)를 설명한다.
이하에서, 도 1과 비교하여, 동일한 구조를 갖고 같은 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 도 1과 같은 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명도 생략한다.
도 2에 도시한 것처럼, 본 예의 지문인식 센서 패키지(1a)는, 도 1과 같이, 베이스 기판(10), 베이스 기판(10)에 위치하는 지문인식 센서 모듈(20), 베이스 기판(10)에 위치하는 적어도 하나의 발광소자(30), 베이스 기판(10)과 지문인식 센서 모듈(20)의 위에 위치하는 제1 반사층(41), 제1 반사층(41)과 발광소자(30)를 덮고 있는 광 확산부(50), 광 확산부(50)의 상면 일부에 위치하는 제2 반사층(42a), 제2 반사층(42a) 위에 위치하는 차광부(60), 그리고 차광부(60) 위 및 제2 반사층(42)과 차광부(60)가 위치하지 않아 노출된 광 확산부(50) 위에 위치하는 보호막(70)을 구비한다.
이에 더하여, 본 예의 지문인식 센서 패키지(1a)는 베이스 기판(10)의 가장자리 부분에 위치하는 반사 측벽(80)을 추가로 구비하고, 이때, 차광층(90)은 반사 측벽(80)의 외벽 위에 도포되어 있거나 증착되어 있다.
반사 측벽(80)은, 도 3에 도시한 것처럼, 가운데 빈 공간을 갖는 원형 링(ring)이나 사각형 링과 같은 다각형 링과 같은 링형 구조물로서, 지문인식 센서 패키지(1a)의 형상과 동일한 형상을 갖는다.
이러한 반사 측벽(80)은 본체(81)와 본체(81)의 내부면에 위치한 반사막(예, 측면 반사층)(82)을 구비한다.
본체(81)는 빛을 투과하지 않고 견고성이 양호한 금속 물질이나 플라스틱 등으로 이루어져 있다. 따라서, 본체(81)는 자신에 의해 에워싸여져 있는 부분으로 수분이나 먼지 등의 이물질로부터 보호하여 지문인식 센서 패키지(1a)의 내구성과 수명을 연장한다. 또한, 본체(81)에 의해 광확산부(50)의 측면에서 발생하는 빛샘 현상이 방지된다.
반사막(82)은 내부면에 스프레이(spray) 등을 이용하여 반사 물질을 함유한 도료를 분사하거나 도포하여 형성될 수 있다.
이처럼 반사 물질의 분사 동작에 의해 반사막(82)이 형성되는 경우, 도 2에 도시한 것처럼, 반사막(82)은 지면과 대략적으로 수직하게 위치한다. 이런 경우, 반사막(82)의 두께(T1)는 위치에 무관하게 동일할 수 있다.
반면, 반사 물질의 도포 동작에 의해 반사막(82)이 형성되는 경우, 도포된 반사 물질이 지면 쪽으로 흘러내리는 현상에 의해, 도 3에 도시한 것처럼 반사막(82)은 지면에 대해 경사진 면을 가지고 있고, 이때, 베이스 기판(40)과 가까울수록 반사막(82)의 두께(T1)는 증가할 수 있다.
따라서, 반사막(82)에 의해 광 확산부(50)의 측면으로 출력되는 빛이 광 확산부(50 쪽으로 반사되어 외부로 출력되는 빛의 양이 증가한다.
이처럼, 내부면에 반사막(82)을 구비하고 있는 반사 측벽(80)은 빈 공간 속에 지문인식 센서 패키지(1a)를 삽입하여 베이스 기판(10)의 가장자리 부분에 반사 측벽(80)을 위치시켜 장착하여, 광 확산부(50)의 측면이 반사 측벽(80)으로 에워싸질 수 있도록 한다.
또한, 반사막(82)을 형성하는 다른 예로서, 본체(81)만으로 이루어진 반사 측벽(80)을 광 확산부(50)을 구비하고 있는 미완성된 지문인식 센서 패키지에 삽입하여 베이스 기판(10)의 가장자리부 위에 장착한다. 이때, 반사 측벽(80)은 인접한 광 확산부(50)와 이격되게 광 확산부(50)를 에워싸게 위치한다. 이로 인해, 반사 측벽(80)과 광 확산부(50) 사이에는 빈 공간이 위치한다.
그런 다음, 반사 측벽(80)과 광 확산부(50) 사이의 빈 공간 속에 반사 물질을 함유한 도료를 주입하여 충진시킨 후 건조시켜 제2 반사막(82)을 형성한다.
이때, 빈 공간 속으로 주입되는 도로의 주입량에 따라 완성된 제2 반사막(82)은, 도 5에 도시한 것처럼, 반사 측벽(80)과 광 확산부(50)의 상단보다 높은 위치까지 튀어나와 제2 반사막(82)의 상단 높이는 반사 측벽(80)과 광 확산부(50)의 각 상단 높이보다 높은 위치에 위치할 수 있다. 있다.
이상, 본 발명의 지문인식 센서 패키지의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1, 1a: 지문인식 센서 패키지 10: 베이스 기판
20: 지문인식 센서 모듈 21: 하부 기판
22: 지문인식 센서 23: 몰딩부
30: 발광소자 41: 제1 반사층,
42: 제2 반사층 50: 광 확산부
60: 차광부 70: 보호막
80: 반사 측벽 81: 본체
82: 반사막 90: 차광층

Claims (18)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 위치하는 지문인식 센서 모듈;
    상기 베이스 기판 위에 위치하는 발광소자;
    상기 지문인식 센서 모듈의 상면 및 측면에 위치하는 제1 반사층;
    상기 발광소자와 상기 제1 반사층 위에 위치하는 상기 발광소자에서 출력되는 빛을 확산시키는 광 확산부;
    상기 광 확산부의 측면에 위치하는 측면 반사층; 및
    상기 지문인식 센서 모듈과 상기 발광소자 위에 위치하고 개구 영역을 구비하는 차광부
    를 포함하는 지문인식 센서 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 측면 반사층은 지면에 대해 수직인 면을 포함하는 지문인식 센서 패키지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 측면 반사층의 외벽에 위치하고 있는 차광막을 더 포함하는 지문인식 센서 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 측면 반사층은 지면에 대해 경사진 면을 포함하는 지문인식 센서 패키지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 가장자리 부분에 위치하고 상기 측면 반사층을 내부면에 포함하는 반사 격벽
    을 더 포함하는 지문인식 센서 패키지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 가장자리 부분에 상기 광 확산부과 이격되게 상기 광 확산부를 에워싸게 위치하는 반사 격벽
    을 더 포함하고,
    상기 측면 반사층은 상기 광 확산부와 상기 반사 격벽 사이에 충진되어 위치하는 지문인식 센서 패키지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 측면 반사층의 상단 높이는 상기 광 확산부와 상기 반사 격벽의 각 상단 높이보다 높은 지문인식 센서 패키지.
  8. 제5 항 또는 제6항에 있어서,
    상기 반사 격벽의 외벽에 위치하고 있는 차광막을 더 포함하는 지문인식 센서 패키지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 광 확산부는 광 확산 수지나 광 확산 에폭시로 이루어져 있는 지문인식 센서 패키지.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 광 확산부는 위치에 무관하게 동일한 높이의 상면을 갖는 지문인식 센서 패키지.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 차광부 위와 상기 개구 영역을 통해 노출되는 상기 광 확산부 위에 위치하는 보호막을 더 포함하는 지문인식 센서 패키지.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 보호막은 자외선 경화 수지로 이루어져 있는 지문인식 센서 패키지.
  13. 삭제
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사층은 상기 발광소자가 위치하지 않는 상기 베이스 기판의 노출된 표면에 추가로 위치하는 지문인식 센서 패키지.
  15. 제1 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 제1 반사층은 도전성 물질을 함유하고 있는 지문인식 센서 패키지.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 반사층은 비전도 증착(non-conductive vacuum metallization, NCVM) 공정, 비전도 광학 코팅(non-conductive optical coating, NCOC) 공정 또는 분사공정으로 형성된 지문인식 센서 패키지.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 광 확산부와 상기 차광부 사이에 위치하는 제2 반사층을 더 포함하는 지문인식 센서 패키지.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 반사 물질을 함유한 도료의 분사 공정이나 도포 공정으로 형성된 지문인식 센서 패키지.
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