KR102480378B1 - Package module, method for manufacturing the same, and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기재, 기재의 일면에 형성되는 픽셀부, 픽셀부와 상호 마주보도록 배치되는 발광 소자, 픽셀부의 주위를 커버하도록 기재의 일면에 접합되며, 외부로부터의 광 신호를 차단하는 기판부를 포함하는 패키지 모듈과 그 제조 방법 및 그 동작 방법으로서, 발광 소자로부터 픽셀부로의 광 신호의 진행 경로를 단순화시키도록 구조가 개선된 패키지 모듈, 그 제조 방법 및 그 동작 방법이 제시된다.The present invention includes a substrate, a pixel portion formed on one surface of the substrate, a light emitting element disposed to face each other with the pixel portion, and a substrate portion bonded to one surface of the substrate to cover the periphery of the pixel portion and blocking light signals from the outside. A package module having an improved structure to simplify a path of an optical signal from a light emitting element to a pixel unit, a manufacturing method thereof, and an operation method thereof are proposed.
Description
본 발명은 패키지 모듈, 그 제조 방법 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광 소자로부터 픽셀부로의 광 신호의 진행 경로를 단순화시키도록 구조가 개선된 패키지 모듈, 그 제조 방법 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a package module, a manufacturing method thereof, and an operation method thereof, and more particularly, a package module having an improved structure to simplify a path of an optical signal from a light emitting element to a pixel unit, a manufacturing method therefor, and an operation method therefor. It is about.
포토센서 칩은 대상의 이미지를 촬영하는 기능을 가진 반도체 소자이고, 패키지 모듈의 형태로 제작되며 디지털 카메라 및 스마트 폰을 포함하는 각종 모바일 기기에 탑재된다. 이러한 포토센서 칩은 센서 기술이 현저하게 향상됨에 따라 전자 판독 시의 노이즈가 거의 없는 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 포토센서 칩의 사용이 보안 분야로까지 확대되는 추세이다.The photosensor chip is a semiconductor device having a function of capturing an image of an object, is manufactured in the form of a package module, and is mounted in various mobile devices including digital cameras and smart phones. Such photosensor chips can produce image data with little noise in electronic readout as sensor technology has significantly improved. Therefore, the use of the photosensor chip tends to expand to the security field.
즉, 통신 내용의 암호화 및 암호키의 생성 등에 쓰이는 양자난수를 생성하는 것에도 포토센서 칩이 사용된다. 이 외에도, 포토센서 칩은 광 신호를 입력받는 것이 요구되는 각종 기술 분야에서 다양하게 사용되고 있다.That is, the photosensor chip is also used to generate quantum random numbers used for encryption of communication contents and generation of encryption keys. In addition to this, photosensor chips are variously used in various technical fields that require receiving optical signals.
한편, 포토센서 칩은 양자난수를 생성하기 위해서 양자난수 생성용 광 신호를 입력받아야 한다. 이에, 모바일 기기가 양자난수를 생성하기 위해서는 포토센서 칩 뿐만 아니라 광원 및 광학 장치 등 추가적인 하드웨어를 더 포함해야 한다. 이때, 포토센서 칩과 광원 및 광학 장치를 모바일 기기에 각각 탑재하기 위해서는 많은 공간이 필요하고, 복잡한 구조가 요구된다.Meanwhile, the photosensor chip needs to receive an optical signal for generating quantum random numbers in order to generate quantum random numbers. Therefore, in order for a mobile device to generate quantum random numbers, it must further include additional hardware such as a light source and an optical device as well as a photosensor chip. At this time, in order to mount the photosensor chip, the light source, and the optical device on the mobile device, a lot of space and a complicated structure are required.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.The background technology of the present invention is published in the following patent documents.
본 발명은 발광 소자로부터 픽셀부까지의 광 신호의 진행 경로를 단순화시킬 수 있는 패키지 모듈, 그 제조 방법 및 그 동작 방법을 제공한다.The present invention provides a package module capable of simplifying a path of an optical signal from a light emitting element to a pixel unit, a manufacturing method thereof, and an operation method thereof.
본 발명은 크기를 줄일 수 있는 패키지 모듈, 그 제조 방법 및 그 동작 방법을 제공한다.The present invention provides a package module capable of reducing the size, a manufacturing method thereof, and an operating method thereof.
본 발명은 웨이퍼 레벨에서 제조할 수 있는 패키지 모듈 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a package module that can be manufactured at a wafer level and a manufacturing method thereof.
본 발명의 실시 형태에 따른 패키지 모듈은, 기재; 상기 기재의 일면에 형성되는 픽셀부; 상기 픽셀부와 상호 마주보도록 배치되는 발광 소자; 상기 발광 소자가 접합되어 있고, 상기 픽셀부의 주위를 커버하도록 상기 기재의 일면에 접합되며, 외부로부터의 광 신호를 차단하는 기판부;를 포함한다.A package module according to an embodiment of the present invention includes a substrate; a pixel unit formed on one surface of the substrate; light emitting elements disposed to face each other with the pixel unit; and a substrate portion to which the light emitting element is bonded, bonded to one surface of the substrate so as to cover a periphery of the pixel unit, and to block an external light signal.
상기 기재는 웨이퍼를 포함하고, 상기 픽셀부와 상기 발광 소자는 상하방향의 동일선상에 수직 배치될 수 있다.The substrate may include a wafer, and the pixel unit and the light emitting element may be vertically disposed on the same line in a vertical direction.
상기 기재의 일면과 마주보는 상기 기판부의 타면에 오목부가 형성되고, 상기 오목부에 상기 발광 소자가 접합되어 있고, 상기 오목부를 제외한 나머지 부위가 상기 기재의 일면에 접합될 수 있다.A concave portion may be formed on the other surface of the substrate facing the one surface of the substrate, the light emitting element may be bonded to the concave portion, and portions other than the concave portion may be bonded to one surface of the substrate.
상기 기판부는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 기판부의 면적은 상기 픽셀부의 면적보다 크고, 상기 기재의 면적보다 작을 수 있다.The substrate portion may include a printed circuit board, and an area of the substrate portion may be larger than an area of the pixel portion and smaller than an area of the substrate.
상기 기판부는, 상기 픽셀부와 대향하도록 상기 기재의 일면상에 이격배치되는 제1기판; 상기 기재와 상기 제1기판 사이에 배치되고, 상기 제1기판의 가장자리에 접합되는 제2기판;을 포함할 수 있다.The substrate unit may include a first substrate disposed spaced apart on one surface of the substrate so as to face the pixel unit; A second substrate disposed between the substrate and the first substrate and bonded to an edge of the first substrate.
상기 발광 소자는 상기 제2기판에 의하여 둘러싸이며, 상기 제1기판에 접합될 수 있다.The light emitting element may be surrounded by the second substrate and bonded to the first substrate.
상기 제2기판의 두께가 상기 발광 소자의 두께보다 클 수 있다.A thickness of the second substrate may be greater than a thickness of the light emitting device.
상기 기판부의 둘레를 따라 연장형성되고, 상기 기재의 일면에 접합되는 실링 범프; 상기 실링 범프의 내측 또는 외측에서 상기 기판부와 상기 기재에 접합되는 입출력 범프; 상기 발광 소자와 상기 기판부의 외측에서, 상기 기재의 일면에 접합되는 솔더볼;을 포함할 수 있다.a sealing bump extending along the circumference of the substrate and bonded to one surface of the substrate; input/output bumps bonded to the substrate and the substrate inside or outside the sealing bump; A solder ball bonded to one surface of the substrate from the outside of the light emitting element and the substrate unit; may include.
상기 실링 범프와 상기 솔더볼 사이에서 상기 기판부에 접합되는 커패시터;를 더 포함할 수 있다.A capacitor bonded to the board portion between the sealing bump and the solder ball may be further included.
상기 기재의 일면과 상기 기판부 및 상기 커패시터를 커버하도록, 상기 기재의 일면에 형성되는 몰딩부;를 더 포함할 수 있다.A molding part formed on one surface of the substrate to cover one surface of the substrate, the substrate, and the capacitor may be further included.
본 발명의 실시 형태에 따른 패키지 모듈 제조 방법은, 일면에 픽셀부가 형성된 기재를 마련하고, 발광 소자가 접합된 기판부를 마련하는 과정; 및 상기 발광 소자가 상기 픽셀부를 마주보도록 상기 기판부를 상기 기재의 일면에 접합하는 과정;을 포함한다.A package module manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a substrate having a pixel portion formed on one surface thereof and preparing a substrate portion to which a light emitting element is bonded; and bonding the substrate part to one surface of the substrate so that the light emitting element faces the pixel part.
상기 기재를 마련하는 과정은, 웨이퍼를 마련하는 과정; 상기 웨이퍼의 일면의 픽셀 영역에 픽셀부를 형성하는 과정; 상기 웨이퍼의 일면의 단자 영역에 단자부를 형성하는 과정; 상기 단자 영역에서 상기 단자부의 일부와 상기 픽셀부를 감싸도록, 상기 웨이퍼의 일면에 실링 범프를 형성하는 과정; 상기 실링 범프의 내측 또는 외측에서, 상기 단자부에 입출력 범프를 형성하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of preparing the substrate may include preparing a wafer; forming a pixel part in a pixel area on one surface of the wafer; forming a terminal part in a terminal area on one surface of the wafer; forming a sealing bump on one surface of the wafer to surround a portion of the terminal portion and the pixel portion in the terminal area; The method may include forming input/output bumps on the terminal part inside or outside the sealing bump.
상기 기판부를 마련하는 과정은, 제1기판을 마련하는 과정; 상기 발광 소자보다 두께가 크고, 개구가 구비된 제2기판을 마련하는 과정; 상기 제1기판에 상기 제2기판을 접합하는 과정; 상기 제2기판의 개구의 내측에서, 상기 제1기판에 상기 발광 소자를 접합하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of preparing the substrate unit may include preparing a first substrate; preparing a second substrate having a thickness greater than that of the light emitting device and having an opening; bonding the second substrate to the first substrate; A process of bonding the light emitting element to the first substrate inside the opening of the second substrate; may include.
상기 기판부를 상기 기재의 일면에 접합하는 과정은, 동일선상에서 상기 발광 소자와 상기 픽셀부가 수직하게 마주보도록, 상기 기판부를 상기 기재의 일면상에 이격배치하는 과정; 천이액상확산접합(TLP) 방식으로, 상기 기판부의 제2기판을 상기 실링 범프와 상기 입출력 범프에 접합하여 상기 발광 소자와 상기 픽셀부를 외부로부터 고립시키는 과정;을 포함할 수 있다.The process of bonding the substrate part to one surface of the base material may include disposing the substrate part spaced apart from one surface of the base material so that the light emitting element and the pixel part vertically face each other on the same line; A process of isolating the light emitting element and the pixel unit from the outside by bonding the second substrate of the substrate unit to the sealing bump and the input/output bump using a transitional liquid phase diffusion bonding (TLP) method.
상기 기판부로부터 이격되도록 상기 기재의 일면에 솔더볼을 접합하는 과정;을 포함할 수 있다.A process of bonding a solder ball to one surface of the base material so as to be spaced apart from the substrate part; may include.
상기 기판부에 커패시터를 접합하는 과정;을 더 포함할 수 있다.A step of bonding a capacitor to the substrate part may be further included.
상기 기재의 일면과 상기 기판부 및 상기 커패시터를 커버하도록, 상기 기재의 일면에 에폭시 수지를 도포하여 몰딩부를 형성하는 과정;을 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a molding part by applying an epoxy resin to one surface of the substrate so as to cover one surface of the substrate, the substrate, and the capacitor.
본 발명의 실시 형태에 따른 패키지 모듈 동작 방법은, 포토센서를 포함하는 패키지 모듈의 동작 방법으로서, 포토센서의 발광 소자로부터 광 신호를 방출하는 과정; 포토센서의 픽셀부로 광 신호를 수광하는 과정;을 포함하고, 상기 발광 소자 및 상기 픽셀부는 동일한 기재 상부에서 상하로 배치되어 있다.A method of operating a package module according to an embodiment of the present invention is a method of operating a package module including a photosensor, comprising: emitting an optical signal from a light emitting device of the photosensor; and receiving light signals with the pixel unit of the photosensor, wherein the light emitting element and the pixel unit are vertically disposed on the same substrate.
상기 광 신호를 방출하는 과정과 광 신호를 수광하는 과정 사이에, 상기 발광 소자와 상기 픽셀부의 사이에 형성되며 외부로부터 고립된 내부 공간 내에서 광 신호를 직진시키는 과정;을 포함할 수 있다.Between the process of emitting the light signal and the process of receiving the light signal, a process of straight forwarding the light signal in an internal space formed between the light emitting element and the pixel unit and isolated from the outside may be included.
상기 광 신호를 방출하는 과정은, 상기 발광 소자를 상기 기재의 일면에 접합시키는 실링 범프 및 기판부를 이용하여 외부로부터의 광 신호가 상기 픽셀부로 진행하는 것을 차단하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of emitting the light signal may include a process of blocking an external light signal from propagating to the pixel part by using a sealing bump and a substrate part for bonding the light emitting element to one surface of the substrate.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 기재의 일면에 형성되어 있는 픽셀부를 감싸도록 발광 소자를 접합하여, 픽셀부와 발광 소자를 수직하게 배치시킴으로써, 발광 소자와 픽셀부 및 기재를 웨이퍼 레벨에서 모듈화할 수 있고, 기재 상에서 발광 소자로부터 픽셀부까지의 광 신호의 진행 경로를 단순화시킬 수 있고, 이로부터 제조되는 패키지 모듈의 크기를 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the light emitting element, the pixel part, and the substrate can be modularized at the wafer level by bonding the light emitting element so as to surround the pixel part formed on one surface of the substrate and arranging the pixel part and the light emitting element vertically. In addition, it is possible to simplify the path of the light signal from the light emitting element to the pixel unit on the substrate, and reduce the size of the package module manufactured therefrom.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 광 신호가 굴절 및 반사됨이 없이 직선으로 이동하여 픽셀부에 수광되기 때문에, 광 손실 및 왜곡이 방지될 수 있다. 또한, 발광 소자가 픽셀부를 마주보도록 배치되어 발광 소자에 의해 픽셀부가 커버되기 때문에, 발광 소자가 외부로부터의 광 신호를 차단할 수 있고, 외부로부터의 광 신호가 픽셀부로 수광되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, light loss and distortion can be prevented because an optical signal travels in a straight line without being refracted or reflected and is received by the pixel unit. In addition, since the light emitting element is arranged to face the pixel unit and the pixel unit is covered by the light emitting element, the light emitting element can block the light signal from the outside and prevent the light signal from the outside from being received by the pixel unit.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 패키지 모듈의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 패키지 모듈의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 패키지 모듈의 개략도이다.
도 4 내지 도 13은 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.1 is a schematic diagram of a package module according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a package module according to a second embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a package module according to a third embodiment of the present invention.
4 to 13 are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing a package module according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and will be implemented in a variety of different forms. Only the embodiments of the present invention are provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention. In order to explain an embodiment of the present invention, the drawings may be exaggerated, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements.
본 발명의 실시 예에 따른 패키지 모듈은 예컨대 웨이퍼 레벨 포토센서 쉬링키지 패키지 모듈 혹은 웨이퍼 레벨 QRNG 포토센서 쉬링키지 패키지 모듈이라고 지칭할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 패키지 모듈은 보안 및 양자암호통신 등의 각종 기술분야에서 양자난수를 생성하는 것에 사용될 수 있다.A package module according to an embodiment of the present invention may be referred to as, for example, a wafer level photosensor shrinkage package module or a wafer level QRNG photosensor shrinkage package module. The package module according to this embodiment of the present invention can be used to generate quantum random numbers in various technical fields such as security and quantum cryptography communication.
웨이퍼 레벨은 웨이퍼 상에 웨이퍼보다 작은 크기로 소자 및 인쇄회로기판을 접합함으로써, 웨이퍼 상태에서 패키지 모듈을 제조하는 것을 의미한다.The wafer level refers to manufacturing a package module in a wafer state by bonding devices and a printed circuit board on a wafer to a smaller size than the wafer.
양자난수('순수난수'라고도 한다)는 예컨대 양자암호통신, 수치 시뮬레이션, 통계분석 등 난수성(randomness)을 필요로 하는 다양한 분야에서 사용된다.Quantum random numbers (also referred to as 'pure random numbers') are used in various fields requiring randomness, such as quantum cryptographic communication, numerical simulation, and statistical analysis, for example.
양자난수를 생성하는 반도체 소자로 QRNG(Quantum Random Number Generator) 포토센서 칩이 있다. QRNG 포토센서 칩은 양자광학에 기초하여 양자난수를 생성한다. QRNG 포토센서 칩은 광원으로부터 안정적으로 광 신호를 받아야 고품질의 양자난수를 생성할 수 있다. 그렇지 않으면, 광 신호를 입력받은 이후의 후처리 단계의 알고리즘이 복잡해질 수 있고, 생성되는 양자난수의 난수성의 품질이 저하될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 예컨대 QRNG 포토센서 칩을 웨이퍼 레벨에서 패키지 모듈로 제조할 수 있다. 이에, 패키지 모듈의 전체 높이를 줄일 수 있고, 패키지 모듈의 제조 과정을 간소화할 수 있다. 또한, QRNG 포토센서 칩의 발광 소자 및 픽셀부가 패키지 모듈의 내부에서 광 신호를 주고 받을 수 있으므로, 발광 소자의 광 신호를 픽셀부에 안정적으로 송신할수 있다.As a semiconductor device that generates quantum random numbers, there is a QRNG (Quantum Random Number Generator) photosensor chip. The QRNG photosensor chip generates quantum random numbers based on quantum optics. The QRNG photosensor chip can generate high-quality quantum random numbers by receiving a stable optical signal from a light source. Otherwise, an algorithm in a post-processing step after receiving an optical signal may be complicated, and the quality of randomness of generated quantum random numbers may be degraded. In an embodiment of the present invention, for example, a QRNG photosensor chip may be manufactured as a package module at a wafer level. Accordingly, the overall height of the package module may be reduced, and the manufacturing process of the package module may be simplified. In addition, since the light emitting element and the pixel unit of the QRNG photosensor chip can transmit and receive optical signals inside the package module, the light signal of the light emitting element can be stably transmitted to the pixel unit.
본 발명의 실시 예에 따른 패키지 모듈은 광 신호를 전기 신호로 변환할 수 있는 다양한 패키지 모듈로서 사용될 수도 있다.A package module according to an embodiment of the present invention may be used as various package modules capable of converting an optical signal into an electrical signal.
본 발명의 실시 예에 따른 패키지 모듈은 발광 소자로부터 픽셀부까지의 광 신호의 진행 경로를 단순화시킬 수 있고, 외부의 광 신호를 차단할 수 있고, 전체 크기를 줄일 수 있고, 웨이퍼 레벨에서 제조할 수 있는 기술적인 특징을 제시한다.The package module according to an embodiment of the present invention can simplify the path of an optical signal from a light emitting element to a pixel unit, block external optical signals, reduce overall size, and can be manufactured at a wafer level. presents technical features.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 패키지 모듈의 개략도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 패키지 모듈의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 패키지 모듈의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a package module according to a first embodiment of the present invention. 2 is a schematic diagram of a package module according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a package module according to a third embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈은, 기재(100)와, 기재(100)의 일면에 형성되는 픽셀부(210)와, 픽셀부(210)와 상호 마주보도록 배치되는 발광 소자(220)와, 발광 소자(220)가 접합되어 있고, 픽셀부(210)의 주위를 커버하도록 기재(100)의 일면에 접합되며, 외부로부터의 광 신호를 차단하는 기판부(230)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the package module according to the exemplary embodiments of the present invention includes a
또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈은, 기재(100)의 일면에 형성되고, 기재(100)의 일면상에서 픽셀부(210)의 둘레를 감싸며, 기판부(230)가 접합되는 단자부(240), 기재(100)의 일면의 가장자리측에서 단자부(240)에 접합되는 솔더볼(500)을 포함할 수 있다.In addition, the package module according to the embodiments of the present invention is formed on one surface of the
여기서, 픽셀부(210), 발광 소자(220), 기판부(230) 및 단자부(240)가 포토센서(200)를 형성할 수 있다. 이러한 포토센서(200)를 포토센서 칩 또는 QRNG 포토센서 칩이라고 지칭할 수도 있다.Here, the
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1실시 예에 따른 패키지 모듈을 상세하게 설명한다.Hereinafter, referring to FIG. 1, a package module according to a first embodiment of the present invention will be described in detail.
기재(100)는 웨이퍼를 포함할 수 있다. 기재(100)는 상하 방향으로 대향하는 일면 및 타면과, 일면 및 타면을 연결하는 측면을 포함할 수 있다. 기재(100)는 수평방향 및 상하방향으로 연장형성되어 소정 면적 및 소정 두께를 가질 수 있다. 기재(100)는 예컨대 사각 플레이트 형상일 수 있다. 물론, 기재(100)의 형상은 다양할 수 있다.The
기재(100)는 일면의 소정 위치에 소정 면적으로 픽셀 영역(S1)이 형성될 수 있다. 또한, 기재(100)는 일면의 소정 위치에 소정 면적으로 단자 영역(S2)이 형성될 수 있다. 이때, 픽셀 영역(S1)의 중심은 기재(100)의 일면의 중심으로부터 소정 거리만큼 이격될 수 있다. 물론, 픽셀 영역(S1)의 중심과 기재(100)의 일면의 중심이 일치할 수도 있다. 단자 영역(S2)은 픽셀 영역(S1)의 주위를 감쌀 수 있다. 즉, 픽셀 영역(S1)을 제외한 기재(100)의 일면의 나머지 면적이 단자 영역(S2)으로 형성될 수 있다. 여기서, 픽셀 영역(S1)에는 픽셀부(210)가 형성될 수 있고, 단자 영역(S2)에는 단자부(240)가 형성될 수 있다.A pixel region S1 may be formed with a predetermined area at a predetermined location on one surface of the
픽셀부(210)는 포토센서(200)의 수광부의 역할을 하는 소자로서, 기재(100)의 일면의 픽셀 영역(S1) 내에 형성된 복수개의 포토 다이오드, 포토 다이오드상에 형성된 컬러 필터, 및 컬러 필터상에 형성된 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.The
픽셀부(210)는 발광 소자(220)로부터 진행되는 광 신호를 입력받을 수 있고, 양자난수 생성을 위한 전기 신호를 생성할 수 있다. 픽셀부(210)는 기재(100)의 일면상에 형성된 소정의 박막 패턴(미도시)를 통하여 단자부(240)와 전기적으로 연결될 수 있다. 픽셀부(210)는 단자부(240)에 접합된 솔더볼(500)을 통하여 외부로 전기 신호를 송신할 수 있다.The
한편, 기재(100)의 일면과 기판부(230) 사이에는 내부 공간(V)이 형성될 수 있다. 또한, 내부 공간(V)은 기재(100)의 일면과 기판부(230)와 실링 범프(300)에 둘러싸임으로써 외부로부터 고립될 수 있다. 픽셀부(210)는 내부 공간(V)에 수용되어 외부로부터 고립될 수 있다.Meanwhile, an internal space V may be formed between one surface of the
발광 소자(220)는 1㎛ 초과 200㎛ 이하의 크기로 형성된 마이크로 LED(Micro Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 발광 소자(220)는 픽셀부(210)의 상측으로 이격배치될 수 있고, 기판부(230)에 접합되어 지지될 수 있다. 상세하게는 발광 소자(220)는 픽셀부(210)와 상하방향으로 마주보도록 기판부(230)에 접합될 수 있다. 발광 소자(220)는 기판부(230)와 단자부(240)를 통하여 광 신호를 생성하기 위한 소정의 전력 및 제어 신호를 입력받을 수 있다. 발광 소자(220)는 기재(100)의 일면과 기판부(230) 사이의 내부 공간(V)에 수용될 수 있다. 발광 소자(220)로부터 생성되는 광 신호는 내부 공간(V) 내에서 진행되어 픽셀부(210)로 입사될 수 있다.The
발광 소자(220)의 크기가 1㎛ 미만이면 제작이 어려울 수 있다. 또한, 발광 소자(220)의 크기가 200㎛ 이 되면 픽셀부(210)의 모든 면적에 광 신호를 충분하게 수직 입사시킬 수 있으므로, 발광 소자(220)의 크기를 200㎛보다 크게 하지 않아도 된다.If the size of the
발광 소자(220)는 플립 칩 본딩(flip chip bonding)에 의해 기판부(230)에 접합될 수 있다. 즉, 발광 소자(220)의 상부에는 금속패턴(221)이 구비될 수 있다. 또한, 금속패턴(221)이 기판부(230)에 필립 칩 본딩 방식으로 접합될 수 있다.The
한편, 발광 소자(220)는 양자난수를 생성하는 것에 사용되는 광의 종류에 따라 마이크로 LED 외에도 다양한 종류가 적용될 수 있다.Meanwhile, various types of light emitting
픽셀부(210)와 발광 소자(220)는 상하방향의 동일선상에 수직 배치될 수 있다. 즉, 픽셀부(210)와 발광 소자(220)는 기재(100)의 동일면상에서 수직하게 배치될 수 있다. 이때, 픽셀부(210)가 기재(100)상에 위치하고, 발광 소자(220)가 기재(100)로부터 이격배치될 수 있다. 이에, 기재(100)의 동일면상에서 하나의 포토센서(200)의 구조가 완성될 수 있다. 이로부터 패키지 모듈의 크기 예컨대 패키지 모듈의 폭을 줄여줄 수 있다. 또한, 발광 소자(220)로부터 픽셀부(210)로 광 신호가 진행하는 거리를 줄여줄 수 있고, 광 신호가 진행하는 경로를 직선화시킬 수 있다. 이에 광 신호의 손실을 억제 혹은 방지할 수 있다.The
기판부(230)는 픽셀부(210)를 커버하도록 단자부(240)에 접합될 수 있다. 이때, 기재(100)의 일면과 마주보는 기판부(230)의 타면에 오목부가 형성될 수 있다. 상세하게는 기판부(230)는 타면의 소정 면적이 상방으로 오목하게 형성되어 오목부가 형성될 수 있다. 이때, 오목부는 기판부(230)의 타면의 가장자리로부터 이격될 수 있다.The
기판부(230)의 타면의 오목부에 발광 소자(220)가 접합될 수 있다. 또한, 기판부(230)의 타면의 오목부를 제외한 나머지 부위가 기재(100)의 일면에 접합될 수 있다.The
이러한 기판부(230)은 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판은 예컨대 기재(100)의 열팽창계수(CTE:Coefficient of Thermal Expansion)와 유사한 열팽창계수를 가질 수 있다. 예컨대 인쇄회로기판은 0ppm 초과 5ppm 이하의 열팽창계수를 가질 수 있다.The
기판부(230)의 면적은 픽셀부(210)의 면적보다 크고, 기재(100)의 면적보다 작을 수 있다. 기판부(230)의 면적은 픽셀부(210)의 면적보다 작거나 같으면, 실링 범프(300)와 입출력 범프(400)를 접합시킬 공간을 확보하기 어렵다. 기판부(230)의 면적이 기재(100)의 면적보다 크거나 같으면, 솔더볼(500)을 접합시킬 공간을 확보하기 어렵다.An area of the
또한, 기판부(230)의 두께는 50㎛ 내지 200㎛의 범위일 수 있다. 이때, 기판부(230)의 두께가 50㎛ 미만이면, 발광 소자(220)를 지지하기 위한 소정의 강성을 확보하기 어렵다. 기판부(230)의 두께가 증가할수록 기판부(230)가 발광 소자(220)를 안정적으로 지지할 수 있다. 기판부(230)의 두께가 200㎛를 초과하면 패키지 모듈의 전체 두께가 원하는 두께보다 커지게 됨으로써, 패키지 모듈을 모바일 기기에 탑재하는 것에 어려움이 있다.In addition, the thickness of the
기판부(230)는, 픽셀부(210)와 대향하도록 기재(100)의 일면상에 이격배치되는 제1기판(231), 기재(100)의 일면을 향하는 제1기판(231)의 타면의 가장자리에 접합되는 제2기판(232), 제1기판(231)과 제2기판(232) 사이에서 제1기판(231)의 타면을 따라 연장형성되며 일부가 제2기판(232)의 외부로 노출되는 배선층(233), 제2기판(232)을 관통하도록 형성되고, 배선층(233)과 연결되는 도전성 부재(234), 기재(100)의 일면을 향하는 제2기판(232)의 타면의 소정 위치에 형성되고, 도전성 부재(234)와 연결되는 제1접속 패드(235) 및 제2기판(232)의 타면의 가장자리를 따라 연장형성되는 폐루프 형상의 제2접속 패드(236)를 포함할 수 있다.The
제1기판(231)은 기판부(230)의 본체로서, 소정의 두께와 소정의 면적으로 형성될 수 있다. 제1기판(231)은 사각 플레이트 형상일 수 있다. 물론, 제1기판(231)의 형상은 다양할 수 있다. 제1기판(231)의 타면에는 배선층(233)이 연장형성될 수 있다. 배선층(233)은 구리 재질을 포함할 수 있다. 배선층(233)의 최소 두께는 5㎛일 수 있다. 또한, 배선층(233)의 최대 두께는 5㎛보다 큰 소정의 두께일 수 있다.The
배선층(233)의 일부는 제2기판(232)에 의해 커버될 수 있고, 나머지는 제2기판(232)의 외부에 노출될 수 있다. 배선층(233)은 노출된 부분이 발광 소자(220)와 접합될 수 있고, 커버된 부분이 도전성 부재(234)와 연결될 수 있다. 제2기판(232)은 제1기판(231)의 타면의 가장자리를 따라 폐루프 형상으로 연장형성될 수 있다. 이에, 발광 소자(220)는 제2기판(232)에 의하여 둘러싸이며, 제1기판(231)의 타면에 접합될 수 있다. 이때, 제2기판(232)의 두께는 100㎛ 내지 200㎛의 범위일 수 있고, 발광 소자(220)의 두께보다 클 수 있다.Part of the
제1접속 패드(235)는 발광 소자(220)와 가까운 제2기판(232)의 타면의 소정 위치에 형성될 수 있다. 또한, 제2접속 패드(236)는 제2기판(232)의 타면의 가장자리에 가까운 소정 위치에 형성될 수 있다. 제1 및 제2접속 패드(235, 236)는 배선층(233)과 동일한 재질을 포함할 있다. 제1접속 패드(235)에는 입출력 범프(400)가 접합될 수 있다. 또한, 제2접속 패드(236)에는 실링 범프(300)가 접합될 수 있다.The
단자부(240)는 픽셀부(210)에서 생성된 전기 신호를 외부로 송신할 수 있고, 외부의 제어 신호를 발광 소자(220)로 송신할 수 있고, 외부로부터 공급되는 전력을 픽셀부(210)로 전달해줄 수 있다.The terminal unit 240 can transmit an electrical signal generated in the
단자부(240)는 표면실장패턴(241), 입출력패턴(242), 제1패시베이션막(243), 제1접합패턴(244), 제2접합패턴(245), 제3접합패턴(246), 및 제2패시베이션막(247)을 포함할 수 있다. 표면실장패턴(241), 입출력패턴(242), 제1접합패턴(244), 제2접합패턴(245), 제3접합패턴(246)은 금속 예컨대 구리 재질을 포함할 수 있다. 제1패시베이션막(243), 제2패시베이션막(247)은 폴리머(polymer) 재질을 포함할 수 있다.The terminal unit 240 includes a
표면실장패턴(241)은 픽셀 영역(S1)과 가까운 단자 영역(S2)의 소정 위치에 형성될 수 있다. 또한, 입출력 패턴(242)은 기재(100)의 일면의 가장자리에 가까운 단자 영역(S2)의 소정 위치에 형성될 수 있다. 이때, 표면실장패턴(241) 및 입출력 패턴(242)은 일면이 기재(100)의 일면과 동일 높이일 수 있고, 타면이 기재(100)의 일면보다 낮은 높이일 수 있다. 높이는 기재(100)의 일면으로부터의 높이일 수 있다.The
물론, 표면실장패턴(241) 및 입출력 패턴(242)은 기재(100)의 일면으로부터 상방으로 볼록하게 형성되거나, 하방으로 오목하게 형성될 수도 있다.Of course, the
제1패시베이션막(243)은 단자 영역(S2)에서, 기재(100)의 일면과 표면실장패턴(241) 및 입출력 패턴(242)을 덮도록 형성될 수 있다. 이때, 기재(100)의 일면의 픽셀 영역(S1)은 제1패시베이션막(243)의 상방으로 노출될 수 있다. 또한, 제1패시베이션막(243)에는 복수개의 홀이 형성될 수 있고, 홀을 통하여 표면실장패턴(241) 및 입출력 패턴(242)의 각각의 일면이 제1패시베이션막(243)의 상방으로 노출될 수 있다.The
제1접합패턴(244)은 표면실장패턴(241)의 일면의 노출된 부위에 형성될 수 있다. 제2접합패턴(245)은 하부가 입출력 패턴(242)의 일면의 노출된 부위에 형성될 수 있고, 상부가 제1패시베이션막(243)의 일면을 따라 소정 면적으로 연장될 수 있다. 제3접합패턴(246)은 제1접합패턴(244)과 제2접합패턴(245) 사이에서 패루프 형상으로 연장형성될 수 있다.The
제2패시베이션막(246)은 단자 영역(S2)에서, 제1패시베이션막(243)의 일면과 제2접합패턴(245)을 덮도록 형성될 수 있다. 이때, 제1접합패턴(244)의 일면과 제3접합패턴(246)의 일면은 제2패시베이션막(246)의 상부로 노출될 수 있다.The
또한, 제1접합패턴(244)과 제3접합패턴(246) 주위의 제1패시베이션막(223)의 소정 면적은 제2패시베이션막(227)의 상부로 노출될 수 있다. 또한, 제2패시베이션막(246)에는 복수개의 홀이 형성될 수 있다. 제2패시베이션막(247)의 홀을 통하여 제2접합패턴(245)의 일면이 제2패시베이션막(247)의 상방으로 노출될 수 있다.In addition, a predetermined area of the first passivation layer 223 around the
실링 범프(300)는 제2기판(232)의 둘레를 따라 폐루프 형상으로 연장형될 수 있고, 일면이 제2접속 패드(236)에 접합될 수 있고, 타면이 제3접합패턴(246)에 접합될 수 있다. 이에, 실링 범프(300)는 기재(100)의 일면과 기판부(230) 사이의 내부 공간(V)을 외부로부터 고립시킬 수 있다. 실링 범프(300)는 외부로부터 내부 공간(V)으로 광 신호 및 이물이 침입하는 것을 방지할 수 있다.The sealing
실링 범프(300)는 구리층 및 주석-은 합금층을 포함할 수 있다. 이때, 구리층은 예컨대 10㎛ 내지 30㎛의 두께일 수 있고, 주석-은 합금층은 5㎛ 내지 12㎛의 두께일 수 있다. 구리 층이 제3접합패턴(246)에 접합될 수 있고, 주석-은 합금층이 제2접속 패드(236)에 접합될 수 있다.The sealing
입출력 범프(400)는 실링 범프(300)의 내측 또는 외측에서 기판부(230)와 기재(100)에 접합될 수 있다. 입출력 범프(400)는 실링 범프(300)와 픽셀부(210)의 사이에서 제2기판(232)과 기재(100)에 접합될 수 있다. 상세하게는, 입출력 범프(400)는 일면이 제1접속 패드(235)에 접합될 수 있고, 타면이 제1접합패턴(244)에 접합될 수 있다. 입출력 범프(400)를 통하여 발광 소자(220)로 제어 신호 및 전력이 공급될 수 있다.The input/
또한, 입출력 범프(400)는 실링 범프(300)의 외측에 배치될 수 있다. 예컨대 패키지 모듈에서 픽셀 영역(S1)과 단자 영역(S2)이 차지하는 면적의 비율, 실링 범프(300)와 발광 소자(220) 간의 거리 등의 이유로, 실링 범프(300)의 내측에 입출력 범프(400)를 배치하는 대신에, 실링 범프(300)의 외측에 입출력 범프(400)를 배치할 수 있다. 이 경우, 도전성 부재(234) 및 표면실장패턴(241)의 위치도 입출력 범프(400)를 배치할 위치를 따라 변경될 수 있다. 물론, 상술한 구조상의 이유 외에도 다양한 이유로 입출력 범프(400)를 실링 범프(300)의 외측에 배치할 수 있다.Also, the input/
솔더볼(500)은 발광 소자(220)와 기판부(230)의 외측에서, 기재(100)의 일면에 접합될 수 있다. 솔더볼(500)은 패키지 모듈을 모바일 기기에 접합시키는 역할을 한다. 솔더볼(500)은 소정 직경으로 형성되는 구 형상의 부재일 수 있다. 솔더볼(500)은 단자부(240)의 제2접속패턴(225)에 접합될 수 있다.The
솔더볼(500)은 주석-은-구리 합금(Sn-Ag-Cu)을 포함할 수 있다. 이러한 솔더볼(500)은 최적의 피치(fine pitch)와 높은 프로파일(high profile)을 위한 코어 볼(core ball) 구조일 수 있다. 여기서, 코어 볼은 상대적으로 높은 융점의 금속을 중심부에 코어로 가지는 구조를 의미한다. 이때, 코어는 주석-은-구리 합금보다 높은 융점을 가진 금속을 포함할 수 있고, 예컨대 구리(copper)를 포함할 수 있다.The
도 2를 참조하며, 본 발명의 제2실시 예에 따른 패키지 모듈을 설명한다. 본 발명의 제2실시 예에 따른 패키지 모듈은, 본 발명의 제1실시 예에 따른 패키지 모듈의 구성에 더하여, 기판부(230)에 접합되는 커패시터(600)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a package module according to a second embodiment of the present invention will be described. The package module according to the second embodiment of the present invention may further include a
커패시터(600)는 실링 범프(300)와 솔더볼(500) 사이에 배치될 수 있고, 기판부(230)에 접합될 수 있다. 즉, 커패시터(600)는 기판부(230)와 기재(100) 사이에서 실링 범프(300)의 외측에 배치되고, 제1기판(231)의 타면에 접합될 수 있다. 이때, 제1기판(231)은 가장자리 부분의 일부가 제2기판(232)의 외측으로 소정면적 돌출될 수 있고, 제1기판(231)의 돌출된 부위에는 커패시터(600)의 접합을 위한 배선층(233)이 더 형성될 수 있다. 커패시터(600)는 제2기판(232)의 외측, 구체적으로, 제2기판(232)과 솔더볼(500)의 사이에 배치되며, 제1기판(231)의 돌출된 부위에 형성된 배선층(233)에 접합되고, 발광 소자(220)로 전력을 공급해줄 수 있다. 이때, 커패시터(600)로부터 공급되는 전력은 배선층(233)을 통하여 발광 소자(220)로 공급될 수 있다. 한편, 입출력 범프(400)가 실링 범프(300)의 외측에 배치된 구조에서, 커패시터(600)가 입출력 범프(400)와 솔더볼(500) 사이에 배치되거나, 입출력 범프(400)와 실링 범프(300) 사이에 배치될 수 있다.The
도 3을 참조하여, 본 발명의 제3실시 예에 따른 패키지 모듈을 설명한다. 본 발명의 제3실시 예에 따른 패키지 모듈은, 본 발명의 제1실시 예에 따른 패키지 모듈 또는 본 발명의 제2실시 예에 따른 패키지 모듈의 구성에 더하여, 기판부(230)와 단자부(240)를 감싸는 몰딩부(700)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, a package module according to a third embodiment of the present invention will be described. The package module according to the third embodiment of the present invention, in addition to the configuration of the package module according to the first embodiment or the package module according to the second embodiment of the present invention, the
몰딩부(700)는 기재(100)의 일면 및 기판부(230)를 커버하도록 기재(100)의 일면에 형성될 수 있다. 또는, 몰딩부(700)는 기재(100)의 일면과 기판부(230) 및 커패시터(600)를 커버하도록 기재(100)의 일면에 형성될 수 있다.The
몰딩부(700)는 에폭시 수지 상세하게는 언더필 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 몰딩부(700)는 진공 적층(vacuum lamination) 방식으로 기재(100)의 일면상에 형성될 수 있다. 한편, 기재(100)의 일면을 기준으로 하였을 때, 몰딩부(700)의 일면의 높이는 솔더볼(500)의 일면의 높이보다 작을 수 있다. 따라서, 솔더볼(500)의 일면 예컨대 상면이 몰딩부(700)로부터 상방으로 돌출될 수 있다.The
한편, 몰딩부(700)의 상하방향의 두께의 최소 두께는 20㎛일 수 있고, 최대 두께는 20㎛보다 큰 소정의 두께일 수 있다.Meanwhile, the minimum thickness of the
도 4 내지 도 13은 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.4 to 13 are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing a package module according to embodiments of the present invention.
이하, 도 4 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈의 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 13 , a manufacturing method of a package module according to embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈의 제조 방법은 일면에 픽셀부(210)가 형성된 기재(100)를 마련하고, 발광 소자(220)가 접합된 기판부(230)를 마련하는 과정과, 발광 소자(220)가 픽셀부(210)를 마주보도록 기판부(230)를 기재(100)의 일면에 접합하는 과정을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈의 제조 방법은 기재(100)의 일면에 솔더볼(500)을 접합하는 과정을 포함할 수 있다. 여기서, 기재(100)는 웨이퍼를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a package module according to embodiments of the present invention includes a process of preparing a
기재(100)를 마련하는 과정은, 웨이퍼를 마련하는 과정과, 웨이퍼의 일면의 픽셀 영역(S1)에 픽셀부(210)를 형성하는 과정과, 웨이퍼의 일면의 단자 영역(S2)에 단자부(240)를 형성하는 과정과, 단자 영역(S2)에서 단자부(240)의 일부와 픽셀부(210)를 감싸도록, 웨이퍼의 일면에 실링 범프(300)를 형성하는 과정, 및 실링 범프(300)의 내측에서, 단자부(240)에 입출력 범프(400)를 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 단자부(240)를 형성하는 과정 중의 소정 시점에, 실링 범프(300)를 형성하는 과정과 입출력 범프(400)를 형성하는 과정을 수행하고, 단자부(240)를 형성하는 나머지 과정을 이어서 수행할 수 있다.The process of preparing the
즉, 도 4를 참조하면, 소정 면적과 소정 두께의 웨이퍼를 마련한 후, 웨이퍼의 일면에 픽셀부(210)를 형성한다. 이때, 기재(100)의 일면의 소정 위치에 소정 면적으로 복수개의 포토 다이오드의 층을 형성하고, 포토 다이오드의 층상에 컬러 필터의 층을 형성한다. 그리고 컬러 필터의 층 상에 복수개의 마이크로 렌즈의 층을 형성한다. 여기서, 픽셀부(210)가 형성되는 기재(100)의 일면의 소정 영역을 픽셀 영역(S1)이라고 지칭할 수 있다.That is, referring to FIG. 4 , after preparing a wafer having a predetermined area and a predetermined thickness, a
이후, 웨이퍼의 일면에 단자부(240)를 형성한다. 이때, 단자부(240)는 픽셀 영역(S1)을 제외한 기재(100)의 일면의 나머지에 형성될 수 있다. 단자부(240)가 형성되는 기재(100)의 일면의 소정 영역을 단자 영역(S2)이라고 한다.Then, the terminal unit 240 is formed on one surface of the wafer. In this case, the terminal unit 240 may be formed on the rest of one side of the
즉, 도 4 및 도 5를 참조하면, 기재(100)의 일면의 단자 영역(S2)의 소정 위치에 표면실장패턴(241)을 형성한다. 이때, 표면실장패턴(241)은 픽셀부(210)와 가까운 소정 위치에 형성할 수 있다. 또한, 표면실장패턴(241)으로부터 이격된 기재(100)의 일면의 단자 영역(S2)의 소정 위치에 입출력 패턴(242)을 형성한다. 여기서, 입출력 패턴(242)은 픽셀부(210)로부터 멀리 이격되고, 기재(100)의 가장자리와 가까운 소정의 위치에 형성될 수 있다. That is, referring to FIGS. 4 and 5 , a
또한, 도 6을 참조하면, 기재(100)의 일면의 단자 영역(S2)에서, 기재(100)의 일면과 표면실장패턴(241) 및 입출력 패턴(242)을 덮도록 제1패시베이션막(243)을 형성하고, 제1패시베이션막(243)에 복수의 홀을 형성하여 표면실장패턴(241) 및 입출력 패턴(242)의 각각의 일면을 상방으로 노출시킨다.Also, referring to FIG. 6 , in the terminal region S2 on one surface of the
이후, 도 7을 참조하면, 표면실장패턴(241)의 일면의 노출된 부위에 제1접합패턴(244)을 형성한다. 또한, 입출력 패턴(242)의 일면의 노출된 부위에 제2접합패턴(245)을 형성한다. 이때, 제2접합패턴(245)의 일부를 제1패시베이션막(243)의 일면을 따라 소정 면적으로 연장시킬 수 있다. 또한, 제1접합패턴(244)과 제2접합패턴(245) 사이에서 제1페시베이션막(243)의 일면에 예컨대 폐루프 형상으로 제3접합패턴(246)을 형성한다. 이때, 제3접합패턴(246)은 제1접합패턴(244)과 가깝도록 형성할 수 있다.Then, referring to FIG. 7 , a
이후, 단자 영역(S2)에서 단자부(240)의 일부와 픽셀부(210)를 감싸도록, 웨이퍼의 일면에 실링 범프(300)를 형성한다. 구체적으로 제3접합패턴(246)상에 실링 범프(300)를 형성한다. 또한, 실링 범프(300)의 내측에서 단자부(240)에 입출력 범프(400)를 형성한다. 즉, 제1접합패턴(244)상에 입출력 범프(400)를 형성한다.Thereafter, sealing
이후, 도 8을 참조하면, 기재(100)의 일면의 단자 영역(S2)에서 제1패시베이션막(243)과 제2접합패턴(225)을 덮도록 제2패시베이션막(247)을 형성하고, 제2패시베이션막(247)에 복수의 홀을 형성하여 제2접합패턴(245)의 일면을 상방으로 노출시킨다. 이때, 실링 범프(300) 및 입출력 범프(400)의 부근에는 제2패시베이션막(247)을 형성하지 않을 수 있다.Then, referring to FIG. 8 , a
이러한 과정을 통하여 기재(100)의 일면상에 단자부(240)를 형성할 수 있다.Through this process, the terminal unit 240 may be formed on one surface of the
기판부(230)를 마련하는 과정은, 제1기판(231)을 마련하는 과정과, 발광 소자(220)보다 두께가 크고, 개구가 구비된 제2기판(232)을 마련하는 과정과, 제1기판(231)에 제2기판(232)을 접합하는 과정, 및 제2기판(232)의 개구의 내측에서, 제1기판(321)에 발광 소자(220)를 접합하는 과정을 포함한다.The process of preparing the
도 9를 참조하면, 소정 면적 및 소정 두께의 인쇄회로기판을 제1기판(231)으로 마련한다. 이후, 인쇄회로기판의 표면에 배선층(233)을 형성한다.Referring to FIG. 9 , a printed circuit board having a predetermined area and a predetermined thickness is provided as the
이후, 도 10을 참조하면, 발광 소자(220)보다 두께가 크고, 개구(H)가 구비된 인쇄회로기판을 제2기판(232)으로 마련한다. 이때, 제2기판(232)의 수평방향의 폭은 제1기판(231)의 수평방향의 폭와 같을 수 있다. 개구(H)의 수평방향의 폭은 발광 소자(220)의 수평방향의 폭보다 클 수 있다. 한편, 제1기판(231)의 수평방향의 폭이 제2기판(232)의 수평방향의 폭보다 클 수도 있다.Then, referring to FIG. 10 , a printed circuit board having a thickness greater than that of the
이후, 제2기판(232)을 제1기판(231)에 접합한다. 이때, 배선층(233)의 일부는 제2기판(232)에 의해 커버되고, 나머지는 제2기판(232)의 외부로 노출될 수 있다. 또한, 배선층(233)의 커버된 부분의 일부를 노출시키도록 제2기판(232)에 홀을 형성하고, 홀에 도전성 부재(234)를 삽입한다.After that, the
또한, 홀을 커버하도록 제2기판(232)의 표면에 제1접속 패드(235)를 형성하고, 도전성 부재(234)와 연결시키다. 또한, 제2기판(232)의 표면의 가장자리를 따라 폐루프 형상 예컨대 사각 링 형상으로 제2접속 패드(236)를 형성한다.In addition,
이후, 도 11을 참조하면, 제2기판(232)의 개구(H)의 내측에서, 제1기판(321)에 발광 소자(220)를 접합하는 과정을 포함한다. 즉, 소정 크기의 마이크로 LED를 발광 소자(220)로 준비하고, 발광 소자(220)의 표면에 금속패턴(221)을 형성한다. 그리고 플립 칩 본딩 방식으로 금속패턴(221)을 배선층(233)에 접합시킨다.Then, referring to FIG. 11 , a process of bonding the
기판부(230)를 기재(100)의 일면에 접합하는 과정은, 동일선상에서 발광 소자(220)와 픽셀부(210)가 수직하게 마주보도록, 기판부(230)를 기재(100)의 일면상에 이격배치하는 과정, 천이액상확산접합(TLP, Transients Liquid Phase bonding) 방식으로, 기판부(230)의 제2기판(232)을 실링 범프(300)와 입출력 범프(400)에 접합하여 상기 발광 소자(220)와 픽셀부(210)를 외부로부터 고립시키는 과정을 포함한다.In the process of bonding the
즉, 도 12를 참조하면, 기판부(230)의 타면이 기재(100)의 일면을 향하도록 대향배치시키고, 플립 칩 본딩 방식으로, 기판부(230)의 제1접속 패드(235)와 제2접속 패드(236)를 기재(100)의 일면상의 실링 범프(300)와 입출력 범프(400)에 접합시킨다.That is, referring to FIG. 12, the other surface of the
이후, 도 13을 참조하면, 기판부(100)로부터 이격되도록 기재(100)의 일면에 솔더볼(500)을 접합한다. 즉, 구 형상의 솔더볼(500)을 플립 칩 본딩 방식으로 단자부(240)의 제2접합패턴(245)에 접합시킬 수 있다.Then, referring to FIG. 13 , a
한편, 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈의 제조 방법은, 기판부(230)에 커패시터(600)를 접합하는 과정을 더 포함할 수 있다. 커패시터(600)를 접합하는 과정은, 제2기판(232)을 제1기판(231)에 접합하는 과정 이후에 수행될 수 있다. 즉, 제2기판(232)을 제1기판(231)에 접합하고 나서, 제2기판(232)의 외측에서 제1기판(231)에 형성된 배선층(233)에 커패시터(600)를 접합할 수 있다. 물론, 제2기판(232)의 외측에 위치하도록 제1기판(231)상의 배선층(233)에 커패시터(600)를 접합한 후 제2기판(232)을 제1기판(231)에 접합하는 등, 커패시터(600)를 접합하는 과정의 순서는 다양할 수 있다.Meanwhile, the manufacturing method of the package module according to embodiments of the present invention may further include a process of bonding the
또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈의 제조 방법은, 기재(100)의 일면과 기판부(230)를 커버하도록 기재(100)의 일면에 에폭시 수지를 도포하여 몰딩부(700)를 형성하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이때, 에폭시 수지는 액상으로 마련되어 기재(100) 상에 도포된 후 경화됨으로써 몰딩부(700)로 형성될 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a package module according to embodiments of the present invention, the
또는, 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈의 제조 방법은, 기재(100)의 일면과 기판부(230) 및 커패시터(600)를 커버하도록 기재(100)의 일면에 에폭시 수지를 도포하여 몰딩부(700)를 형성하는 과정을 더 포함할 수 있다.Alternatively, in the method of manufacturing a package module according to embodiments of the present invention, an epoxy resin is applied to one surface of the
이때, 에폭시 수지를 진공 적층(vacuum lamination) 방식으로 기재(100)의 일면상에 도포하여 몰딩부(700)를 형성한 이후에, 에폭시 수지의 경화를 위한 베이킹 과정을 더 수행할 수 있다.In this case, after forming the
한편, 본 발명의 실시 예들에 따른 패키지 모듈 제조 방법은 기재(100)의 타면을 그라인딩하여 기재(100)의 두께를 조절하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이에, 패키지 모듈의 전체 높이를 원하는 높이로 조절할 수 있다. 이때, 상술한 패키지 모듈의 제조 과정들은 웨이퍼 레벨에서 수행될 수 있다.Meanwhile, the method of manufacturing a package module according to embodiments of the present invention may further include a process of adjusting the thickness of the
이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 포토센서를 포함하는 패키지 모듈의 동작 방법을 설명한다. 본 발명의 실시 예들에 따른 포토센서를 포함하는 패키지 모듈의 동작 방법은, 포토센서(200)의 발광 소자(220)로부터 광 신호를 방출하는 과정, 포토센서(200)의 픽셀부(210)로 광 신호를 수광하는 과정을 포함한다.Hereinafter, an operating method of a package module including a photosensor according to embodiments of the present invention will be described. A method of operating a package module including a photosensor according to embodiments of the present invention includes a process of emitting an optical signal from a
이때, 발광 소자(220) 및 픽셀부(210)는 동일한 기재(100) 상부에서 상하로 배치되어 있다. 상세하게는 픽셀부(210)는 기재(100)와 직접 접촉되는 상부에 위치하고, 발광 소자(220)는 기재(100)에서 이격된 상부에 위치하며, 픽셀부(210)와 발광 소자(220)가 상하로 배치될 수 있다. 이에, 픽셀부(210)와 발광 소자(220)가 상하로 신속하게 광 신호를 송수신할 수 있다.At this time, the
또한, 픽셀부(210)가 형성된 기재(100)의 일면과, 발광 소자(220)가 지지되어 있는 기판부(230) 사이에 내부 공간(V)이 형성되며, 형성된 내부 공간(V)은 실링 범프(300)에 의해 외부로부터 고립될 수 있다. 이에, 발광 소자(220) 및 픽셀부(210)는 동일한 내부 공간(V) 내에서 광 신호를 안전하게 송수신할 수 있다.In addition, an internal space V is formed between one surface of the
우선, 발광 소자(220)로부터 광 신호를 방출한다. 즉, 외부로부터 제어 신호를 생성하고, 솔더볼(500)과 단자부(240)를 통하여 발광 소자(220)에 제어 신호를 입력한다. 이에, 발광 소자(220)를 작동시켜 광 신호를 생성한다. 이때, 광 신호 생성에 필요한 전력은 외부 혹은 커패시터(600)로부터 공급받을 수 있다. 이에, 발광 소자(230)에서 광 신호가 생성되고, 생성된 광 신호(230)는 내부 공간(V) 내에 방출될 수 있다.First, a light signal is emitted from the
이후, 발광 소자(220)에서 생성된 광 신호를 내부 공간(V)의 내부에서 상하방향으로 직진시킨다. 즉, 발광 소자(220)와 픽셀부(210)의 사이에 형성되며 외부로부터 고립된 내부 공간(V) 내에서 광 신호를 직진시킬 수 있다. 이에, 광 신호가 반사 혹은 굴절 등에 의하여 손실되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.Thereafter, the light signal generated by the
한편, 광 신호를 방출하는 과정은, 발광 소자(220)를 기재(100)의 일면에 접합시키는 실링 범프(300)를 포함하는 기판부(230)를 이용하여 외부로부터의 광 신호가 픽셀부(210)로 진행하는 것을 차단하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 기판부(230)가 실링 범프(300)에 의해 기재(100)에 접합되는 구조와, 기판부(230)와 실링 범프(300)와 기재(100)의 사이에 발광 소자(220)가 배치되는 구조를 이용하여, 발광 소자(300)를 외부의 광 신호로부터 보호할 수 있다. 이때, 실링 범프(300)와 기판부(230)를 커버하는 몰딩부(700)를 이용하여, 외부로부터의 광 신호를 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.Meanwhile, in the process of emitting an optical signal, an optical signal from the outside is transmitted to the pixel unit ( 210) may include a process of blocking progress. That is, a structure in which the
여기서, "실링 범프(300)를 포함하는 기판부(230)" 의 의미는 "실링 범프(300)가 기판부(230)에 있는 상태에서 기판부(230)가 기재(100)에 접합되는 일련의 구조" 의 의미이다. 즉, 실링 범프(300)가 단독으로는 외부의 광 신호를 차단하기 어려우나, 기판부(230)에 실링 범프(300)가 있는 상태에서 기판부(300)가 기재(100)와 접합됨에 의해 이러한 구조를 가진 패키지 모듈은 외부로부터의 광 신호를 원천적으로 차단할 수 있다.Here, "
이후, 픽셀부(210)로 광 신호를 수광한다. 즉, 발광 소자(220)로부터 직진하여 진행하는 광 신호를 발광 소자(220)의 하측에 위치하는 픽셀부(210)에서 수광한다. 픽셀부(210)는 광 신호를 입력받아서 전기 신호를 생성하고, 생성된 전기 신호를 단자부(240)와 솔더볼(500)을 통하여 외부로 송신할 수 있다. 외부로 송신된 전기 신호는 양자난수 생성에 사용될 수 있다.Thereafter, the light signal is received by the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 패키지 모듈은 웨이퍼 레벨에서 패키지 모듈을 제조함으로써, 패키지 모듈의 전체 구조와 크기를 컴팩트하게 줄일 수 있다.As described above, the package module according to an embodiment of the present invention can compactly reduce the overall structure and size of the package module by manufacturing the package module at the wafer level.
또한, 패키지 모듈은 기판부와 기재 사이의 고립된 내부 공간에서 광 신호를 송신함으로써, 포토센서의 픽셀부가 외부의 광 신호에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있고, 광 신호를 내부 공간 내에서 직진시킴으로써, 광 신호의 손실을 억제 혹은 방지할 수 있다. 이에, 패키지 모듈을 구비하는 모바일 기기에서 고품질의 양자난수를 생성할 수 있다.In addition, the package module can prevent the pixel part of the photosensor from being contaminated by an external light signal by transmitting an optical signal in an isolated internal space between the substrate and the substrate, and by directing the optical signal in the internal space. , the loss of the optical signal can be suppressed or prevented. Accordingly, a high-quality quantum random number can be generated in a mobile device having a package module.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.The above embodiments of the present invention are for explanation of the present invention and are not intended to limit the present invention. It should be noted that the configurations and methods disclosed in the above embodiments of the present invention may be combined and modified in various forms by combining or crossing each other, and variations thereof may also be considered within the scope of the present invention. That is, the present invention will be implemented in a variety of different forms within the scope of the claims and equivalent technical ideas, and various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. will be able to understand
100: 기재
200: 포토센서
210: 픽셀부
220: 발광 소자
230: 기판부
240: 단자부
300: 실링 범프
400: 입출력 범프
500: 솔더볼
600: 커패시터
700: 몰딩부100: substrate
200: photosensor
210: pixel unit
220: light emitting element
230: board part
240: terminal part
300: sealing bump
400: I/O bump
500: solder ball
600: capacitor
700: molding part
Claims (20)
상기 기재의 일면에 형성되는 픽셀부;
상기 픽셀부와 상호 마주보도록 배치되는 발광 소자;
상기 발광 소자가 접합되어 있고, 상기 픽셀부의 주위를 커버하도록 상기 기재의 일면에 접합되며, 외부로부터의 광 신호를 차단하는 기판부;를 포함하고,
상기 기재의 일면과 마주보는 상기 기판부의 타면에 오목부가 형성되고,
상기 오목부에 상기 발광 소자가 접합되어 있고, 상기 오목부를 제외한 나머지 부위가 상기 기재의 일면에 접합되는 패키지 모듈.write;
a pixel unit formed on one surface of the substrate;
light emitting elements disposed to face each other with the pixel unit;
A substrate portion to which the light emitting element is bonded, bonded to one surface of the substrate so as to cover a periphery of the pixel portion, and to block an external light signal;
A concave portion is formed on the other surface of the substrate portion facing the one surface of the substrate,
The package module wherein the light emitting element is bonded to the concave portion, and a remaining portion except for the concave portion is bonded to one surface of the substrate.
상기 기재는 웨이퍼를 포함하고,
상기 픽셀부와 상기 발광 소자는 상하방향의 동일선상에 수직 배치되는 패키지 모듈.The method of claim 1,
The substrate includes a wafer,
The pixel unit and the light emitting element are vertically disposed on the same line in a vertical direction.
상기 기판부는 인쇄회로기판을 포함하고,
상기 기판부의 면적은 상기 픽셀부의 면적보다 크고, 상기 기재의 면적보다 작은 패키지 모듈.The method of claim 1,
The substrate portion includes a printed circuit board,
The package module according to claim 1 , wherein an area of the substrate portion is larger than an area of the pixel portion and smaller than an area of the substrate.
상기 기판부는,
상기 픽셀부와 대향하도록 상기 기재의 일면상에 이격배치되는 제1기판;
상기 기재와 상기 제1기판 사이에 배치되고, 상기 제1기판의 가장자리에 접합되는 제2기판;을 포함하는 패키지 모듈.The method of claim 1,
The board part,
a first substrate disposed spaced apart on one surface of the substrate to face the pixel unit;
A package module including a second substrate disposed between the substrate and the first substrate and bonded to an edge of the first substrate.
상기 발광 소자는 상기 제2기판에 의하여 둘러싸이며, 상기 제1기판에 접합되는 패키지 모듈.The method of claim 5,
The light emitting element is surrounded by the second substrate and bonded to the first substrate.
상기 제2기판의 두께가 상기 발광 소자의 두께보다 큰 패키지 모듈.The method of claim 6,
A package module wherein a thickness of the second substrate is greater than a thickness of the light emitting device.
상기 기판부의 둘레를 따라 연장형성되고, 상기 기재의 일면에 접합되는 실링 범프;
상기 실링 범프의 내측 또는 외측에서 상기 기판부와 상기 기재에 접합되는 입출력 범프;
상기 발광 소자와 상기 기판부의 외측에서, 상기 기재의 일면에 접합되는 솔더볼;을 포함하는 패키지 모듈.According to any one of claims 1, 2, 4 to 7,
a sealing bump extending along the circumference of the substrate and bonded to one surface of the substrate;
input/output bumps bonded to the substrate and the substrate inside or outside the sealing bump;
A package module comprising: a solder ball bonded to one surface of the base material outside the light emitting element and the substrate part.
상기 실링 범프와 상기 솔더볼 사이에서 상기 기판부에 접합되는 커패시터;를 더 포함하는 패키지 모듈.The method of claim 8,
The package module further includes a capacitor bonded to the substrate between the sealing bump and the solder ball.
상기 기재의 일면과 상기 기판부 및 상기 커패시터를 커버하도록, 상기 기재의 일면에 형성되는 몰딩부;를 더 포함하는 패키지 모듈.The method of claim 9,
The package module further comprising: a molding part formed on one surface of the substrate to cover one surface of the substrate, the substrate, and the capacitor.
상기 발광 소자가 상기 픽셀부를 마주보도록 상기 기판부를 상기 기재의 일면에 접합하는 과정;을 포함하고,
상기 기재를 마련하는 과정은,
웨이퍼를 마련하는 과정;
상기 웨이퍼의 일면의 픽셀 영역에 픽셀부를 형성하는 과정;
상기 웨이퍼의 일면의 단자 영역에 단자부를 형성하는 과정;
상기 단자 영역에서 상기 단자부의 일부와 상기 픽셀부를 감싸도록, 상기 웨이퍼의 일면에 실링 범프를 형성하는 과정;
상기 실링 범프의 내측 또는 외측에서, 상기 단자부에 입출력 범프를 형성하는 과정;을 포함하는 패키지 모듈 제조 방법.preparing a substrate having a pixel portion formed on one surface thereof, and preparing a substrate portion to which a light emitting element is bonded; and
A process of bonding the substrate part to one surface of the base material so that the light emitting element faces the pixel part;
The process of preparing the base material,
the process of preparing a wafer;
forming a pixel part in a pixel area on one surface of the wafer;
forming a terminal part in a terminal area on one side of the wafer;
forming a sealing bump on one surface of the wafer to surround a portion of the terminal portion and the pixel portion in the terminal area;
and forming input/output bumps on the terminal part inside or outside the sealing bump.
상기 기판부를 마련하는 과정은,
제1기판을 마련하는 과정;
상기 발광 소자보다 두께가 크고, 개구가 구비된 제2기판을 마련하는 과정;
상기 제1기판에 상기 제2기판을 접합하는 과정;
상기 제2기판의 개구의 내측에서, 상기 제1기판에 상기 발광 소자를 접합하는 과정;을 포함하는 패키지 모듈 제조 방법.The method of claim 11,
The process of preparing the substrate portion,
Preparing a first substrate;
preparing a second substrate having a thickness greater than that of the light emitting device and having an opening;
bonding the second substrate to the first substrate;
and bonding the light emitting element to the first substrate inside the opening of the second substrate.
상기 기판부를 상기 기재의 일면에 접합하는 과정은,
동일선상에서 상기 발광 소자와 상기 픽셀부가 수직하게 마주보도록, 상기 기판부를 상기 기재의 일면상에 이격배치하는 과정;
천이액상확산접합(TLP) 방식으로, 상기 기판부의 제2기판을 상기 실링 범프와 상기 입출력 범프에 접합하여 상기 발광 소자와 상기 픽셀부를 외부로부터 고립시키는 과정;을 포함하는 패키지 모듈 제조 방법.The method of claim 13,
The process of bonding the substrate to one surface of the substrate,
disposing the substrate part spaced apart on one surface of the substrate so that the light emitting element and the pixel part vertically face each other on the same line;
and isolating the light emitting element and the pixel unit from the outside by bonding the second substrate of the substrate unit to the sealing bump and the input/output bump using a transitional liquid phase diffusion bonding (TLP) method.
상기 기판부로부터 이격되도록 상기 기재의 일면에 솔더볼을 접합하는 과정;을 포함하는 패키지 모듈 제조 방법.The method of claim 11,
A method of manufacturing a package module comprising: bonding a solder ball to one surface of the substrate to be spaced apart from the substrate.
상기 기판부에 커패시터를 접합하는 과정;을 더 포함하는 패키지 모듈 제조 방법.The method of any one of claims 11 and 13 to 15,
The method of manufacturing a package module further comprising bonding a capacitor to the substrate.
상기 기재의 일면과 상기 기판부 및 상기 커패시터를 커버하도록, 상기 기재의 일면에 에폭시 수지를 도포하여 몰딩부를 형성하는 과정;을 더 포함하는 패키지 모듈 제조 방법.The method of claim 16
The method of manufacturing a package module further comprising forming a molding part by applying an epoxy resin to one surface of the substrate so as to cover one surface of the substrate and the substrate and the capacitor.
포토센서의 발광 소자로부터 광 신호를 방출하는 과정;
포토센서의 픽셀부로 광 신호를 수광하는 과정;을 포함하고,
상기 발광 소자 및 상기 픽셀부는 동일한 기재 상부에서 상하로 배치되어 있고,
상기 광 신호를 방출하는 과정은,
상기 발광 소자를 상기 기재의 일면에 접합시키는 실링 범프를 포함하는 기판부를 이용하여 외부로부터의 광 신호가 상기 픽셀부로 진행하는 것을 차단하는 과정;을 포함하는 패키지 모듈 동작 방법.As a method of operating a package module including a photosensor,
emitting an optical signal from a light emitting element of a photosensor;
Including; receiving a light signal to the pixel unit of the photosensor,
The light emitting element and the pixel unit are arranged vertically on the same substrate,
The process of emitting the optical signal,
and blocking an optical signal from the outside from propagating to the pixel unit by using a substrate portion including a sealing bump for bonding the light emitting element to one surface of the base material.
상기 광 신호를 방출하는 과정과 광 신호를 수광하는 과정 사이에,
상기 발광 소자와 상기 픽셀부의 사이에 형성되며 외부로부터 고립된 내부 공간 내에서 광 신호를 직진시키는 과정;을 포함하는 패키지 모듈 동작 방법.The method of claim 18
Between the process of emitting the optical signal and the process of receiving the optical signal,
and directing an optical signal in an internal space formed between the light emitting element and the pixel unit and isolated from the outside.
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