KR20010053523A - 바이오메트릭 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도전성 범프(9) 형태의 접속 콘택(5)을 가진 센서 칩(2)이 제공되는, 바이오메트릭 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 센서 칩(2)은 칩 케이스(1) 내에 장착되며, 상기 칩 케이스(1) 내에서 범프(9)가 상기 칩 케이스(1)의 해당 접속선(5)에 접촉하는 된다. 상기 접촉과 동시에 센서 판(8)을 빈틈없이 둘러싸는 접착층을 통해 센서 칩(2)이 칩 케이스(1)에 접착된다.

Description

바이오메트릭 센서 및 그 제조 방법{BIOMETRIC SENSOR AND CORRESPONDING PRODUCTION METHOD}

지문과 같은 개인적인 특성을 통해 신원을 확인할 수 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 이와 같은 신원 확인은 예컨대, 핸드폰이나 컴퓨터, 자동차, 열쇠 등에 사용될 수 있다. 특히 핸드폰과 같은 특정 적용 분야에 있어서 장착을 가능케 하기 위해 칩 케이스를 가능한 한 소형화하는 것이 필수적이다. 이 경우 무엇보다도 부품의 크기를 최소화하는 것이 바람직하다.

EP 0 789 334 A2에는 센서 칩이 리드 프레임(leadframe)상에 부착된 바이오메트릭 센서가 공지되어있다. 여기서는 센서 칩이 와이어 본딩 공정을 통해 전기 접촉되고, 모울드-접지에 의해 센서 표면이 상기 모울드-접지 내 해당 리세스를 통해 접근될 수 있도록 캡슐화된다.

공지된 상기 센서는 그 크기가 비교적 크고, 제조하기도 매우 복잡하다는 단점이 있다.

본 발명은 센서 칩 및 상기 센서 칩이 부착되어 있는 칩 케이스가 구비된 바이오메트릭 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오메트릭 센서의 분해도.

도 2는 제 1 도에 도시된 센서의 부분 투시 단면도.

도 3은 도 4의 축(A-A)을 따르는, 도 2의 센서의 수직 종단면도.

도 4는 도 2의 센서의 평면도.

도 5는 도 2의 센서의 수직 종단면의 확대도.

따라서, 본 발명의 목적은 도입부에서 언급한 방식, 즉 가능한 한 크기가 작고 제조가 간단한 바이오메트릭 센서 및 상기 바이오메트릭 센서를 가능한 한 간단하게 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1항 내지 6항 또는 9항의 특징들에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 기술된다.

본 발명에 따른 바이오메트릭 센서는,

- 센서 칩이 전도성 범프 형태의 접속 콘택들을 포함하고,

- 상기 센서 칩의 상부에 긁힘 방지용 커버가 있으며,

- 범프가 칩 케이스 안이나 옆에 제공되는 접속선에 접촉되고,

- 상기 긁힘 방지용 커버와 칩 케이스 사이에 적어도 센서 표면을 둘러싸는 접착층이 존재하며, 상기 접착층의 두께는 센서 칩과 칩 케이스 사이가 밀접하게 결합되도록 범프의 높이에 매칭되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바이오메트릭 센서에서 특이할 만한 점은 칩 케이스가 미리 정해진 자리에 센서 칩용 접속 콘택들을 포함한다는 것이다. 칩은 칩 케이스에 장착될 때, 상응하는 자리에 위치한 범프와 함께 자동적으로 칩 케이스의 접속 콘택과 연결되어 차후의 와이어 본딩 과정이 완전히 생략된다. 센서 칩은 칩 케이스 안에 단단하게 밀착되기 때문에 모울딩, 즉 플라스틱을 사용하여 칩을 캡슐화하는 작업이 필요없게 된다. 나아가 본 발명에 따른 바이오메트릭 센서는 매우 간단하고, 신속하며 불량률이 낮은 방법으로 제조될 수 있다. 여기서는 특히 범프가 칩 케이스의 접속 콘택에 접촉되며, 작업 과정에서 접착층을 통해 칩 케이스와 센서 칩 사이에 밀폐가 이루어진다는 점이 유리하다.

본 발명에 따른 센서 칩은 그밖에도 양쪽 면을 다 쌀 필요가 없고, 개별 칩 케이스가 센서 칩의 형상과 향후 센서의 적용범위에 정확히 맞추어 질 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 센서는 상기한 센서 표면에 종래의 센서들보다 훨씬 소형으로 생산될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 접속선과 접촉하는 범프 외에 센서 칩의 상부에, 즉 센서 칩이 칩 케이스 쪽으로 기울어지는 것을 막아주는 자리에 코팅 범프가 최소한 하나 더 부착된다. 이와 같은 더미 범프("Dummy-Bump")는 센서 칩이 칩 케이스에 적당히 깊숙히 장착된 이후에 수평으로 칩 케이스 쪽을 향하도록 해 준다. 이를 통해 센서 칩의 모든 범프가 칩 케이스 접속선의 해당 접속 콘택과 하자 없이 접촉하는 일이 확실해진다.

접착층은 목적에 부합되도록 센서 칩의 센서 표면 주위를 둘러가며 부착되며 틀 형태의 순환하는 접착 랩으로 만들어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 칩 케이스는 사출 성형 케이스로 만들어진다. 여기에서 접속선은 칩 케이스의 재료 내에 매립되고, 칩 케이스의 외부 가장자리로 이어진다. 이를 통해서 차후에 발생 가능한 접속선 손상이 방지된다. 칩 케이스의 외부 가장자리에 놓이는 접속선은 플러그, 납땜 콘택 또는 조임 콘택으로 쓰일 수 있는 리드선(leads)나 작은 다리를 만든다.

청구항 제 6항에 따른 바이오메트릭 센서의 본 발명에 따른 제조 방법은 a) 전도성 범프를 웨이퍼의 센서 칩 접속 핀에 부착하는 단계; b) 긁힘 방지용 커버로 상기 웨이퍼의 전면을 덮는 단계; c) 상기 범프 상부에서 상기 긁힘 방지용 커버를 제거하는 단계; d) 상기 센서 칩을 분리하는 단계; e,f) 상기 접착층을 상기 센서 칩의 센서 표면에 둘러가며 부착하는 단계와; g,h,i) 상기 센서 칩을 전류가 흐르는 접속선이 있는 칩 케이스에 장착하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 센서 칩을 칩 케이스에 붙이는 단계와 범프를 칩 케이스의 접속선과 접촉하는 단계를 동시에 실행하는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써 본 발명에 따른 방법에서 특징적인 것은 이미 웨이퍼 생산 과정에 적합한 범프, 즉 혹 모양의 전도성 돌출부를 웨이퍼의 센서 칩 접속 콘택에 부착한다는 것이다. 이러한 작업은 예를 들어 스크린 인쇄(screen printing)를 사용하여 수행될 수 있다. 이어서 웨이퍼의 윗면(전면)은 주로 투명한 긁힘 방지용 커버가 씌워지는데, 이 덮개의 두께는 범프의 높이에 맞춰진다. 그러면 범프에서 주로 기계/화학적인 도장공정(CMP)을 통해 긁힘 방지용 커버와 경우에 따라 존재하는 산소층이 제거된다. 동시에 이 단계를 통해 범프의 균등화가 이루어진다. 다시 말해, 범프들 사이에 수평성이 생겨나 후속 과정에 대한 접촉성이 개선된다. 센서 칩의 분리 후 센서 표면 주위에 접착력이 있는 매개물, 주로 접착 랩이 부착되는데, 그 두께는 범프의 높이에 맞춰진다. 센서 칩은 이제 제품의 요구에 부합되는 케이스, 주로 사출 성형된 플라스틱 케이스에 설치되며, 이 때 센서 칩을 칩 케이스에 붙이기와 범프와 칩 케이스 사이의 전기 접촉은 한 단계에서 실행된다.

이렇게 하여 본 발명에 따른 방법에서는 수평성 달성을 위한 범프의 균등화와 웨이퍼 면의 보호막과 산소막 제거가 진행된다. 범프를 칩 케이스와 접촉시키기와 칩 케이스와 센서 칩 간의 밀폐는 하나의 실행 단계에서 이루어진다. 이런 방법으로 센서는 매우 간단하고도 저렴한 방식을 통해, 또한 초소형으로 생산된다.

웨이퍼 전면 전체가 긁힘 방지용 커버로 덮이고, 이 긁힘 방지용 커버가 차후에 범프 상부에서 다시 제거되는 상기한 단계 대신, 긁힘 방지용 커버를 웨이퍼 전면에 부착하여 범프 영역 내에서 적절히 가려줌으로써 긁힘 방지용 커버의 입구가 비고 뒤이어 마스크가 다시 제거된다.

본 발명은 도면에 따라 실시예로서 하기에 자세히 설명된다.

도 1에서 도 5는 칩 케이스(1) 하나와 센서 칩(2) 하나로 이루어진 바이오메트릭 센서의 도면이다.

칩 케이스(1)는 위에서 보았을 때 직사각형 모양인 플라스틱 사출 성형 케이스로 되어 있다. 역시 직사각형이며 끊김 없이 이어진 칩 케이스(1)의 공간(3)은 지문이 있는 손가락 첫 마디를 올려놓을 수 있을 만한 크기다. 나아가 이 공간(3)은 확장되어 앞쪽 가장자리 부분과 양쪽 측면 가장자리 부분에는 좁은 공간(4)만이 존재한다. 칩 케이스(1)의 후면 가장자리 부분은 더 넓어져 이미 칩 케이스(1)에 통합된 여러 접속선(5)들이 나란히 놓인다. 이 접속선(5)들은 칩 케이스(1)의 후면에 보인 형상에서 연장된다. 그러나 이 접속선들은 케이스 안에 완전히 포함되어질 수 있어서 앞 뒤 끝 부분만이 접촉을 위해 남겨진다.

후면으로부터 칩 케이스(1) 안에 중심 홈(6) 하나가 형성된다. 따라서 밑으로 돌출 되고 순환하는 얇은 테두리가 만들어진다. 이 테두리는 장착된 센서 칩(2)을 측면에서 완전히 둘러싼다. 장착된 상태에서 센서 칩(2)의 아랫면이 순환하는 테두리(7)의 아랫면 쪽을 향해 직선으로 연장된다. 도면에서와 같이 테두리(7)의 넓이도 칩 케이스(1)의 앞 뒤 전면에 비해 좁아서 칩 케이스(1)의 전체 길이는 센서 칩(2)의 전체 길이보다 약간 더 길다.

센서 칩(2)은 칩 케이스(1)의 공간(2) 크기에 상응하는 직사각형 모양의 센서 판(8)을 구비한다. 센서 칩(2)이 장착된 상태에서 센서 판(8)은 칩 케이스(1)의 공간(2)을 향해 있어서 손가락을 놓았을 때 지문을 파악하는 데 필요한 최대한의 센서 판 면적이 확보된다.

센서 판(8)에서 빠져 나온(자세한 도면은 제시되지 않았음) 접속선들은 전도성 범프(9), 즉 혹 모양의 돌출부 형태로 만들어진 접속 콘택들이 여러 개로 나란히 정렬되어 센서 칩의 상부에까지 이른다. 이 범프(9)는 예를 들어 웨이퍼 위에 스크린 인쇄를 통해서 부착할 수 있다. 나아가 범프(9)는 센서 칩(2)이 장착된 상태에서 각각의 범프(9)가 칩 케이스(1)의 부속 접속선(5) 하나씩과 접촉하도록 배열되어 접속선(5)에 전류가 흐를 수 있게 된다.

센서 칩(2)의 상부에는 그밖에 도 1과 도 2에서 빗금으로 표시된 투명한 긁힘 방지용 커버(12)가 있다. 이 커버는 이미 웨이퍼 생산시 센서 칩(2) 위를 완전히 덮도록 부착된다. 긁힘 방지용 커버(12)의 높이는 범프(9)의 높이에 맞추어진다. 나아가 긁힘 방지용 커버(12)와 때에 따라 생기는 산소층은 예를 들어 기계/화학적 도장공정을 통해 범프(9)의 상부에서 다시 제거되어, 범프(9)와 접속선(5) 사이에 전도성이 있는 연결이 성립된다.

조립시 칩 케이스(1) 내에서 센서 칩(2)이 기울어지는 것을 방지하기 위해서 센서 칩(2)의 앞쪽 끝 부분에 코팅 범프가 장착된다. 이것은 범프(9)에는 부합되지만 전도성이 없고, 보호 기능만을 가진다.

웨이퍼에서 분리된 센서 칩(2) 또는 긁힘 방지용 커버(12) 위에는 틀 모양의 접착 랩 형태로 접착층(10)이 부착된다. 접착층(10)의 중앙 공간(11)은 센서 판(8) 또는 칩 케이스 공간(3)의 크기에 상응한다. 나아가 접착층(10)의 두께는 범프(9)의 높이에 따라 조절된다. 접착층(10)은 칩 케이스(1)에 센서 칩(2)을 붙이는데 쓰인다. 동시에 접착층(10)을 통해 칩 케이스(1)와 센서 칩(2) 사이를 둘러싸는 밀착 결합을 보장해 주는 순환 밀폐 프레임이 만들어진다.

센서 칩(2)이 접착을 위해 칩 케이스(1)의 홈(6)에 장착되면, 범프(9)와 칩 케이스(1)의 접속선(5)과의 직접적인 전기 접촉과 센서 칩(2)과 칩 케이스(1)사이의 밀폐가 동시에 일어난다.

Claims (9)

1. 센서 칩(2)과, 상기 센서 칩이 장착되는 케이스(1)를 구비한 바이오메트릭 센서에 있어서,

   - 상기 센서 칩(2)은 전도성 범프 형태의 접속 콘택들을 포함하고,

   - 상기 센서 칩(2)의 상부에는 긁힘 방지용 커버(12)가 형성되며,

   - 상기 칩 케이스(1) 안이나 옆에 있는 접속선과 접촉되는 범프(9)를 가지고,

   - 상기 긁힘 방지용 커버(12)와 상기 칩 케이스(1) 사이에는 최소한 센서 판(8) 주위를 둘러싸는 접착층(10)이 존재하며, 상기 접착층의 두께는 상기 범프(9)의 높이에 매칭됨으로써, 상기 센서 칩(2)과 상기 칩 케이스(1) 사이가 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 바이오메트릭 센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접속선(5)과 접촉되는 범프(9) 외에 추가로, 센서 칩(2)의 상부, 즉 센서 칩(2)이 상기 칩 케이스 쪽으로 기울어지는 것을 방지할 수 있는 위치에 하나 이상의 코팅 범프가 부착되는 것을 특징으로 하는 바이오메트릭 센서.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 접착층(10)은 틀 모양의 접착 시이트로 만들어진 것을 특징으로 하는 바이오메트릭 센서.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 칩 케이스(1)가 사출 성형 케이스로 만들어지는 것을 특징으로 하는 바이오메트릭 센서.
5. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접속선(5)이 상기 칩 케이스(1)의 재료에 매립되고, 상기 칩 케이스(1)의 외부 가장자리까지 이어지는 것을 특징으로 하는 바이오메트릭 센서.
6. 바이오메트릭 센서의 제조 방법에 있어서,

   a) 전도성 범프(9)를 웨이퍼 센서 칩(2)의 접속 콘택에 부착하는 단계;

   b) 상기 웨이퍼 전면을 긁힘 방지용 커버(12)로 덮는 단계;

   c) 상기 긁힘 방지용 커버(12)를 상기 범프 상부에서 제거하는 단계;

   d) 센서 칩(2)을 분리하는 단계;

   e) 접착층(10)을 상기 센서 칩(2)의 센서 판(8) 둘레에 부착하는 단계;

   f) 전기 접속선(5)의 안이나 옆에 부착된 칩 케이스(1) 안에 센서 칩을 장착하고, 상기 센서 칩(2)을 상기 칩 케이스(1)에 접착하는 것과 상기 범프(9)를 상기 칩 케이스(1)의 접속선(5)과 접촉시키기는 것을 동시에 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 긁힘 방지용 커버(12)를 상기 범프의 상부에서 기계/화학적 도장공정(CMP)을 통해 분리하는 것을 특징으로 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 범프 상부가 노출된 범프 상부 전체가 동일한 선상에 놓이도록 노출되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 바이오메트릭 센서의 제조 방법에 있어서,

   a) 전도성 범프(9)를 웨이퍼 센서 칩(2)의 접속 콘택에 부착하는 단계;

   b) 긁힘 방지용 커버(12)를 상기 웨이퍼 전면에 부착하여, 상기 범프(9) 부분을 가림으로써 상기 긁힘 방지용 커버(12)의 입구를 비우는 단계;

   c) 센서 칩(2)을 분리하는 단계;

   d) 접착층(10)을 상기 센서 칩(2)의 센서 판(8) 주위에 둘러가며 부착하는 단계;

   e) 안이나 옆에 전도성 접속선(5)이 부착된 칩 케이스(1)에 상기 센서 칩(2)을 장착하며, 상기 센서 칩(2)을 상기 센서 케이스(1)에 접착하는 것과 상기 범프(9)를 상기 칩 케이스(1)의 접속선(5)과 접촉시키는 것을 동시에 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.