KR102616022B1 - 광학센서 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학센서 패키지에 관한 것으로서, 상기 광학센서 패키지는 경성 부분과 연성 부분을 구비하는 회로기판, 상기 연성 부분의 후면에 부착되어 있는 적어도 하나의 전기전자 부품, 상기 적어도 하나의 전기전자 부품을 완전히 뒤덮고 그 내부에 상기 적어도 하나의 전기전자 부품을 매립하고 있는 몰딩부, 상기 회로기판의 상부면 위에 위치하는 보강부 및 상기 보강부 위에 위치하는 광학 센서를 포함하고, 상기 보강부는 적어도 일부가 상기 연성 부분의 상부에 위치하고 상기 광학 센서가 위치하는 본체 부분과 상기 본체 부분의 측면에서 외측으로 돌출되어 인접한 경성 부분에 결합하는 복수 개의 연결 부분을 포함한다.

Description

광학센서 패키지{OPTICAL SENSOR PACKAGE}

본 발명은 광학센서 패키지에 관한 것이다.

최근의 전자장치는 카메라 기능과 가능과 같은 많은 기능을 구비하고 있으면서도 슬림(slim)하면서도 유려한 디자인을 갖도록 설계하여, 기능뿐만 아니라 디자인면에서도 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있도록 한다.

하지만, 이러한 전자장치는 구비된 많은 기능을 수행하기 위해 내장되는 부품의 개수 역시 크게 증가하게 된다.

감지 대상물인 피감지체에서 방출하거나 반사되는 빛을 감지하는 광학센서는 카메라 기능 등을 위해 최근의 전자장치에서 널리 사용되는 부품이고, 전자 장치의 슬림화 추세에 맞춰 이러한 광학센서를 구비한 광학센서 패키지 역시 슬림화가 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1457069호(공고일자: 2014년10월31일, 발명의 명칭: 광학 근조도 센서)

본 발명이 해결하려는 과제는 광학센서가 구비된 광학센서 패키지의 크기를 줄이기 위한 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 광학센서 패키지에 실장되는 광학센서의 위치를 안정적으로 유지시키기 위한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 광학센서 패키지는 경성 부분과 연성 부분을 구비하는 회로기판, 상기 연성 부분의 후면에 부착되어 있는 적어도 하나의 전기전자 부품, 상기 적어도 하나의 전기전자 부품을 완전히 뒤덮고 그 내부에 상기 적어도 하나의 전기전자 부품을 매립하고 있는 몰딩부, 상기 회로기판의 상부면 위에 위치하는 보강부 및 상기 보강부 위에 위치하는 광학 센서를 포함하고, 상기 보강부는 적어도 일부가 상기 연성 부분의 상부에 위치하고 상기 광학 센서가 위치하는 본체 부분과 상기 본체 부분의 측면에서 외측으로 돌출되어 인접한 경성 부분에 결합하는 복수 개의 연결 부분을 포함한다.

상기 몰딩부는 수지재로 이루어질 수 있다.

상기 보강부는 스테인리스 강으로 이루어져 있거나 함유할 수 있다.

인접한 두 연결 부분 사이의 경성 부분에 복수 개의 연결부가 위치할 수 있고, 상기 광학 센서는 와이어 본딩을 통해 상기 연결부와 연결될 수 있다.

상기 연성 부분은 커넥터를 포함할 수 있다.

몰딩부의 하부면의 높이는 인접한 상기 경성 부분의 하부면의 높이보다 높거나 같을 수 있다.

상기 연성 부분의 상부면과 상기 경성 부분의 상부면의 높이 차이보다 상기 연성 부분의 하부면과 상기 경성 부분의 하부면의 높이 차이가 더 클 수 있다.

이러한 특징에 따르면, 위치에 따라 두께가 다른 경연성 회로기판에서 주변보다 얇은 두께를 갖는 연성 부분에 전기전자 부품을 실장할 수 있다.

이처럼, 사용되지 않고 방치되었던 연성 부분의 후면 쪽에 광학센서 패키지의 동작에 필요한 전기전자 부품을 실장하므로, 전기전자 부품의 실장에 필요한 영역으로 인해 광학센서 패키지의 크기와 부피가 증가하는 문제가 발생하지 않고, 오히려 해당 전기전자 부품이 안착될 공간이 줄어들어 광학센서 패키지의 면적이 크게 감소하는 효과가 발휘된다.

따라서, 광학센서 패키지의 부피, 크기 및 면적이 종래에 비해 감소할 수 있어, 사용자의 만족도가 증가할 수 있고, 제조 비용 역시 감소할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학센서 패키지의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 광학센서 패키지를 한 방향으로 잘라 획득된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학센서 패키지에서, 제1 부분의 제2 부분 장착 공간에 제2 부분이 부착된 회로기판의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학센서 패키지에서, 제2 부분의 후면에 전기전자 부품이 장착된 후 몰딩부가 위치한 회로기판의 저면 부분에 대한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 설명되는 각 단계들은 특별한 인과관계에 의해 나열된 순서에 따라 수행되어야 하는 경우를 제외하고, 나열된 순서와 상관없이 수행될 수 있다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광학센서 패키지(1)에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학센서 패키지(1)는 제1 부분(11)과 제2 부분(12)을 구비하는 회로기판(10), 회로기판(10)의 제2 부분(12)의 하부면에 위치하는 적어도 하나의 전기전자 부품(20), 적어도 하나의 전기전자품을 매립하고 있는 몰딩부(30), 회로기판(10) 위 즉, 제1 부분(11)과 제2 부분(12)의 상부면에 위치하는 보강부(40) 및 보강부(40) 위에 위치하는 광학 센서(50)를 구비할 수 있다.

회로기판(10)은 경성 부분과 연성 부분을 구비하고 있는 경연성 인쇄회로기판(10)(RFPCB, rigid flexible printed circuit board)일 수 있다.

본 예에서, 회로기판(10)의 경성 부분은 제1 부분(11)일 수 있고, 연성 부분은 제2 부분(12)일 수 있다.

따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 연성 부분(12)보다 강한 강도를 갖는 경성 부분(11)의 두께는 연성 부분(12)의 두께보다 두껍기 때문에, 본 예의 회로기판(10)은 위치에 따라 서로 다른 두께를 가질 수 있다.

이때, 연성 부분인 제2 부분(12)의 상부면의 높이는 인접한 경성 부분인 제1 부분(11)의 상부면의 높이와 실질적으로 동일하므로, 제2 부분(12)의 후면에는 경제1 부분(11)으로 적어도 일부가 에워싸여진 빈 공간이 존재할 수 있다.

도 1에 도시한 것처럼, 본 예의 회로기판(10)의 경성 부분인 제1 부분(11))은 일측의 일 부분이 개방되어 해당 부분에 대략 사각형의 평면 형상으로 개방된 빈 공간(이하, 이 빈 공간을 '제2 부분 장착 공간'이라 함)을 가질 수 있고, 연성 부분인 제2 부분(12)은 개방된 제2 부분 장착 공간에 위치하여 주변의 제1 부분(11)과 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.

도 2에 도시한 것처럼, 제2 부분(12)의 하부면의 높이는 제1 부분(11)의 하부면의 높이보다 높고 제2 부분(12)의 상부면의 높이는 제1 부분(11)의 상부면의 높이와 동일하거나 높을 수 있다.

또한, 제2 부분(12)의 상부면과 제1 부분(11)의 상부면의 높이 차이는 제2부분의 하부면과 제1 부분의 하부면의 높이 차이보다 작을 수 있다(즉, 연성 부분(12)의 상부면과 경성 부분(11)의 상부면의 높이 차이 < 연성 부분(12)의 하부면과 경성 부분(11)의 하부면의 높이 차이).

이러한 제1 부분(11)과 제2 부분(12)의 상부면과 하부면의 위치 관계로 인해, 인접한 제1 부분(11)의 하부면 사이를 가상으로 연결하여 제2 부분(12)의 하부에 위치하는 빈 공간을 가상으로 덮는 가상 평면(L1)과 제2 부분(12)의 하부면 사이에는 빈 공간[이하, 가상 평면과 제2 부분(12)의 하부면 사이에 존재하는 빈 공간은 '부품 실장 공간'이라 칭함](S10)이 존재하고, 이 부품 실장 공간(S10) 내에 적어도 하나의 전기전자 부품(20)이 존재할 수 있다.

적어도 하나의 전기전자 부품(20)은 회로기판(10)의 제2 부분(12)의 하부면에 실장될 수 있고, 이로 인해, 이미 기술한 것처럼 제2 부분(12)의 하부에 존재하는 부품 실장 공간(S10)에 위치할 수 있다.

이러한 전기전자 부품(20)은 광학센서 패키지(1)의 동작에 필요한 전기 및 전자 부품으로서 몰딩부(30) 속에 매립되어 위치할 수 있다. 따라서, 회로기판(10)의 제2 부분(12)의 하부면에 실장되어 있는 전기전자 부품(20)은 몰딩부(30)에 의해 위치가 안정적으로 유지되며 수분이나 먼지와 같은 이물질로부터 안전하게 보호될 수 있다.

본 예에서, 전기전자 부품(20)은 표면 실장 기술(SMT)을 이용하여 회로기판(10)의 제2 부분(12)의 해당면, 즉 하부면에 실장될 수 있다.

몰딩부(30)는 위에서 기술한 것처럼 그 내부에 회로기판(10)의 제2 부분(12)의 하부면에 실장되어 있는 전기전자 부품(20)을 내장할 수 있다.

따라서, 이러한 몰딩부(30)는 전기전자 부품(20)이 위치하고 있는 부품 실장 공간(S10)에 위치하여, 부품 실장 공간(S10)의 제2 부분(12)의 하부면에 위치하고 있는 모든 전기전자 부품(20)을 완전히 덮을 수 있다.

이때, 몰딩부(30)는 부품 실장 공간(S10) 내에 위치하고 있는 전기전자 부품(20) 위에만 위치할 수 있지만, 대안적인 예에서, 몰딩부(30)는 전기전자 부품(20) 위 뿐만 아니라 전기전자 부품(20)이 위치하고 있지 않은 부품 실장 공간(S10)의 빈 부분에 위치할 수 있다.

따라서, 이러한 몰딩부(30)는 부품 실장 공간(S10)의 바닥면을 이룰 수 있다. 이때, 몰딩부(30)의 하부면은 인접하게 위치한 회로기판(10)의 제1 부분(11)의 하부면과 동일한 높이를 갖거나 좀 더 높은 높이를 가질 수 있다.

이러한 몰딩부(30)는 수지재 등과 절연 물질로 이루어져 있고, 구체적으로, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC, Epoxy Molding Compound) 재질로 형성될 수 있다.

보강부(40)는 광학 센서(50)가 위치하는 부분으로서, 회로기판(10)의 제2 부분 장착 공간에 위치하고 있는 제2 부분(12)의 적어도 일부와 이 제2 부분 장착 공간에 접해 있는 제1 부분(11) 위에 위치할 수 있다.

이러한 보강부(40)는 정해진 두께를 갖는 판 형상일 수 있고, 설정 크기 이상의 지지력을 가질 수 있어 그 위치에 위치하고 있는 광학 센서(50)가 안전하게 보강부(40) 위에 위치할 수 있도록 한다.

일 예로서, 본 예의 보강부(40)는 스테인리스 강(stainless steel, SUS)으로 이루어져 있거나 스테인리스 강을 함유할 수 있다.

도 1에 도시한 것처럼, 보강부(40)는, 하나의 예로서, 대략 사각형의 평면 형상을 갖는 본체 부분(41)과 이 본체 부분(41)의 측면(예, 모서리 부분)에서 외측으로 돌출되어 있고 사각형이나 원형과 같이 다양한 평면 형상을 갖는 복수 개의 연결 부분(42)을 구비할 수 있다.

본체 부분(41)은 광학 센서(50)가 위치하는 부분일 수 있고, 복수 개의 연결 부분(42)은 좀 더 안정적으로 회로기판(10) 위에 보강부(40)가 위치할 수 있도록 하는 부분일 수 있다.

따라서, 각 연결 부분(42)은 본체 부분(41)과 중첩하는 회로기판(10)의 제1 부분(11)의 부위보다 좀 더 외측으로 연장되게 제1 부분(11)의 해당 부위에 위치할 수 있다.

이러한 연결 부분(42)는 본체 부분(41)의 측면에서 외측으로 돌출되어 하부에 위치하고 있는 인접한 경성 부분, 즉 제1 부분(11)에 결합될 수 있다.

이러한 연결 부분(42)으로 인해, 보강부(40)는 경성 부분인 제1 부분(11)에 좀 더 안정적으로 위치하여 그 위에 위치한 광학 센서(50)의 장착 위치가 안전하고 견고하게 유지될 수 있도록 한다.

도 1에 도시한 것처럼, 인접한 두 연결 부분(42) 사이에는 복수 개의 패드와 같이 광학 센서(50)와의 전기적 및 물리적인 연결을 위한 연결부(13)가 존재할 수 있다.

광학 센서(50)는, 이미 기술한 것처럼, 보강부(40)의 본체 부분(41)의 해당 면(예, 상부면)에 위치할 수 있고, 수광면을 포함하는 이미지 센서(image sensor)와 같은 전자부품일 수 있다.

광학 센서(50)의 수광면은 외부에서 광학 센서(50)로 조사되는 빛을 감지하고 감지된 빛에 따라 해당 상태의 전기신호로 생성하여 출력할 수 있다.

따라서, 광학 센서(50)의 수광면에는 복수의 수광소자가 집적되어 위치할 수 있고, 이로 인해, 수광면은 광학 센서(50)의 액티브 영역(active area)으로 기능할 수 있다.

이러한 수광면은 미리 정해진 파장 대역에 가장 적합하게 동작하도록 정해져 있을 수 있다.

하지만, 대안적인 예에서, 수광면은 미리 정해진 파장대역의 빛만을 감지하는 것이 아니라 미리 정해진 파장대역 이외의 빛도 감지할 수 있고, 경우에 따라서 미리 정해진 파장대역 이외의 빛은 광학 센서(50)가 노이즈로 인식할 수 있다.

따라서 수광면은 광학 필터와 같은 필터(미도시)에 의해 덮여 있을 수 있다.

본 예에서, 회로기판(10)의 노출된 제1 부분(11)의 영역에는 배선 및 배선에 연결되어 있는 패드(pad) 등의 연결부(13)가 도전성 물질로 인쇄되어 존재할 수 있고, 이로 인해, 인쇄회로를 통해 광학 센서(50)와 전기전자 부품(20)에 대한 전기 신호의 입출력 동작과 전원 공급 등을 수행할 수 있다.

이미 기술한 것처럼, 복수 개의 패드(13)는 인접한 두 연결 부분(42) 사이에 위치할 수 있다.

따라서, 광학 센서(50)와 회로기판(10) 상에 위치한 연결부(13)와의 전기적 및 물리적인 연결은 와이어(wire)(W10)를 이용한 와이어 본딩 방식(wire bonding)을 이용하여 행해질 수 있다.

이와 같이, 본 예에 따른 광학센서 패키지(1)에서, 회로기판(10)은 경성 부분(11)과 연성 부분(12)을 구비하고 있는 경연성 인쇄회로기판(10)을 이용하여, 경성 부분인 제1 부분(11)과 연성 부분인 제2 부분(12)을 기능별로 나눠 적절히 이용할 수 있다.

예를 들어, 경성 부분인 제1 부분(11)은 광학 센서(50) 등의 동작에 필요한 배선과 패드(13)를 인쇄하는 부분으로 이용할 수 있고, 연성 부분인 제2 부분(12)은 외부 장치나 외부 부품 간의 전기적 및 물리적인 연결을 위한 커넥터(121)를 탑재하여 커넥터부로서 이용할 수 있다.

또한, 제1 부분(11)과 제2 부분(12)의 구조적인 차이로 인해 발생하는 빈 공간(즉, 제2 부분 장착 공간)에 광학센서 패키지(1)의 동작에 필요한 전기전자 부품(20)을 실장하므로, 전기전자 부품(20)을 실장하기 위한 추가적인 영역이 요구되지 않게 된다.

이처럼, 사용되지 않고 있는 연성 부분의 후면 쪽 공간에 전기전자 부품(20)을 위치시키므로, 전기전자 부품(20)의 실장으로 인한 광학센서 패키지(1)의 크기나 부피의 증가가 발생하지 않거나 최소화시킬 수 있으며, 광학센서 패키지(1)의 면적 역시 감소한다.

이러한 광학센서 패키지(1)는 하나의 예로서 다음과 같이 제조될 수 있다.

먼저, 제2 부분 장착 공간에 제2 부분(12)이 장착되어 있는 회로기판(10)(도 3 참고)에서, 제2 부분(12)의 하부면에 해당 전기전자 부품(20)을 실장할 수 있다. 이대, 회로기판(10)의 제2 부분(12)에는 커넥터가 장착되어 있을 수 있다.

이를 위해, 제2 부분(12)의 하부면에 전기전자 부품(20)을 실장하기 위해, 제2 부분(12)이 장착된 회로기판(10)은 상하가 뒤집혀 상부 쪽으로 제2 부분(12)의 하부면이 노출되도록 한 후, 노출된 제2 부분(12)의 하부면에 원하는 전기전자 부품(20)을 실장할 수 있다.

다음, 제2 부분(12)이 장착된 회로기판(10)의 뒤집힌 상태를 유지한 후 몰딩부(30)의 재료를 전기전자 부품(20)이 장착된 부분에 위치시킨 후 열처리 등을 통해 전기전자 부품(20)을 완전히 덮는 몰딩부(30)가 형성될 수 있다(도 4).

이와 같이 몰딩부(30)가 형성되면, 제2 부분(12)과 몰딩부(30)를 구비한 회로기판(10)을 뒤집어 정상적으로 몰딩부(30)가 하부 쪽에 위치하도록 한 후, 노출된 회로기판(10)의 상부면의 해당 위치에 보강부(40)와 광학 센서(50)를 순차적으로 장착하고 전기적인 연결을 실시하여 광학센서 패키지(1)를 완성할 수 있다.

본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.

따라서, 각 실시예에서는 각각의 기술적 특징을 위주로 설명하지만, 각 기술적 특징이 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 서로 병합되어 적용될 수 있다.

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.

10: 회로기판 11: 경성 부분, 제1 부분
12: 연성 부분, 제2 부분 13: 패드, 연결부
20: 전기전자 부품 30: 몰딩부
40: 보강부 41: 본체 부분
42: 연결 부분 50: 광학 센서
W10: 와이어

Claims (7)

1. 경성 부분과 연성 부분을 구비하는 회로기판;
   상기 연성 부분의 후면에 부착되어 있는 적어도 하나의 전기전자 부품;
   상기 적어도 하나의 전기전자 부품을 완전히 뒤덮고 그 내부에 상기 적어도 하나의 전기전자 부품을 매립하고 있는 몰딩부;
   상기 회로기판의 상부면 위에 위치하는 보강부; 및
   상기 보강부 위에 위치하는 광학 센서를 포함하고,
   상기 보강부는 적어도 일부가 상기 연성 부분의 상부에 위치하고 상기 광학 센서가 위치하는 본체 부분과 상기 본체 부분의 측면에서 외측으로 돌출되어 인접한 경성 부분에 결합하는 복수 개의 연결 부분을 포함하는
   광학센서 패키지.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 몰딩부는 수지재로 이루어져 있는 광학센서 패키지.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 보강부는 스테인리스 강으로 이루어져 있거나 함유하는 광학센서 패키지.
4. 제3 항에 있어서,
   인접한 두 연결 부분 사이의 경성 부분에 복수 개의 연결부가 위치하고, 상기 광학 센서는 와이어 본딩을 통해 상기 연결부와 연결되어 있는 광학센서 패키지.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 연성 부분은 커넥터를 포함하고 있는 광학센서 패키지.
6. 제1 항에 있어서,
   몰딩부의 하부면의 높이는 인접한 상기 경성 부분의 하부면의 높이보다 높거나 같은 광학센서 패키지.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 연성 부분의 상부면과 상기 경성 부분의 상부면의 높이 차이보다 상기 연성 부분의 하부면과 상기 경성 부분의 하부면의 높이 차이가 더 큰 광학센서 패키지.

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