KR20050025413A - Package structre and packaging method for vibration sensor - Google Patents

Package structre and packaging method for vibration sensor Download PDF

Info

Publication number
KR20050025413A
KR20050025413A KR1020030062466A KR20030062466A KR20050025413A KR 20050025413 A KR20050025413 A KR 20050025413A KR 1020030062466 A KR1020030062466 A KR 1020030062466A KR 20030062466 A KR20030062466 A KR 20030062466A KR 20050025413 A KR20050025413 A KR 20050025413A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
sensor chip
sensor
silicon rubber
vibration
Prior art date
Application number
KR1020030062466A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
신종천
정영배
Original Assignee
주식회사 아이에스시테크놀러지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아이에스시테크놀러지 filed Critical 주식회사 아이에스시테크놀러지
Priority to KR1020030062466A priority Critical patent/KR20050025413A/en
Publication of KR20050025413A publication Critical patent/KR20050025413A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3114Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP

Abstract

A package structure of a vibration sensor and a method for packaging the vibration sensor are provided to improve the productivity by changing a silicon rubber damping structure into a spring damping structure. A package structure of a vibration sensor includes a substrate(12). A sensor chip(22) is positioned above a hole formed at the substrate(12) in such a manner that the sensor chip(22) is separated from the substrate(12). The sensor chip(22) is bonded with a wire(24). A silicon rubber(26) is filled in the hole formed in the substrate(12). The sensor chip(22) does not directly make contact with the substrate(12), but is elastically fixed by means of the silicon rubber(26). The silicon rubber(26) acts as a damper capable of absorbing vibration.

Description

진동센서의 패키지구조 및 패키징 방법 {Package structre and packaging method for vibration sensor}Package structure and packaging method for vibration sensor

본 발명은 진동센서, 자이로센서 소자의 패키지구조 및 패키징방법에 관한 것이다.The present invention relates to a package structure and a packaging method of a vibration sensor, a gyro sensor element.

진동센서는 진동을 감지하는 소자를 의미한다. 즉, 물리적 진동을 감지하여 그 진동에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 소자이다. 자이로센서는 각속도센서라고도 부르며, 캠코더에서 손떨림 보상용이나 소형항공기의 자세 제어용, 자동차 항법장치의 위치제어용으로 사용되는 센서이다. 현재, 이들 진동센서나 자이로센서는 반도체기술에 힘입어 초소형으로 제조되고 있다.The vibration sensor refers to a device for detecting vibration. That is, the device detects a physical vibration and outputs an electrical signal corresponding to the vibration. Gyro sensor, also called angular velocity sensor, is a sensor used in camcorder for image stabilization, small aircraft attitude control, and car navigation system. At present, these vibration sensors and gyro sensors are manufactured in miniatures thanks to semiconductor technology.

진동센서나 자이로센서는, 그 센서가 장착된 기구의 접촉에 따른 진동이나 음파에 의한 진동은 최대한 흡수하는 반면에, 기구가 움직이거나 흔들리는 경우에는 동작 상태의 변위(각속도, 중력가속도, 회전각 등)를 감지하여야 한다. 이를 위해서 종래에는 도1a,b과 같이 금속 스프링을 댐퍼로서 사용하여 센서 외부로부터 전달되는 불필요한 진동을 감쇄시키고 있다. Vibration sensors and gyro sensors absorb the vibration caused by the contact of the instrument on which the sensor is mounted or vibration by sound waves as much as possible, while displacement of the operation state (angular velocity, gravity acceleration, rotation angle, etc.) when the instrument is moving or shaking. ) Should be detected. To this end, conventionally, a metal spring is used as a damper to dampen unnecessary vibration transmitted from the outside of the sensor as shown in FIGS. 1A and 1B.

도1a에서 센서와 센서구동 부품을 탑재하고 있는 센서패키지(10)의 기재(substrate)(일반적으로 PCB가 사용됨)(12) 바닥에 다수의 댐퍼스프링(14)가 접촉되어 있는 형상으로 설치된다. 즉, 센서패키지(10)가 댐퍼스프링(14)에 의해 떠있는 형태로 설치된다. 보다 자세한 설치구조는 도1b와 도1c에 나타내었다. 도1b는 댐퍼스프링(14)의 평면도로서 중앙부(14a)가 주변부(14b)로부터 나선형으로 형성되어 중앙부(14a)가 탄성을 갖고 있다. 도1c는 댐퍼스프링(14)의 측면도로서 센서패키지의 기재(12)와 댐퍼스프링의 중앙부(14a)가 탄성적으로 접합되어 있는 것을 볼 수 있다. 이 댐퍼스프링(14)에 의해 센서패키지(10)가 기구물로부터 일정 간격 떨어진 상태에서 댐핑작용을 하여 계측에 의미없는 진동이나 접촉을 흡수하게 되는 것이다. In FIG. 1A, a plurality of damper springs 14 are installed on the bottom of a substrate (generally a PCB) 12 of a sensor package 10 on which a sensor and a sensor driving component are mounted. That is, the sensor package 10 is installed in a floating form by the damper springs 14. More detailed installation structure is shown in Figs. 1b and 1c. FIG. 1B is a plan view of the damp spring 14, in which a central portion 14a is formed helically from the peripheral portion 14b, and the central portion 14a has elasticity. 1C is a side view of the damper spring 14, and it can be seen that the substrate 12 of the sensor package and the central portion 14a of the damper spring are elastically bonded. The damping spring 14 damps the sensor package 10 in a state spaced apart from the apparatus at a predetermined interval to absorb vibrations or contacts that are meaningless for measurement.

그러나, 위와 같은 종래의 구조에서는 스프링의 중앙부(14a)를 기재의 접합패드에 납땜 또는 스폿용접 등으로 전기적인 연결을 해야 하므로 제조원가가 상승하고 불량률이 증가하며 패키지 사이즈가 커지는 단점을 가지고 있다.However, in the conventional structure as described above, since the central portion 14a of the spring must be electrically connected to the bonding pad of the substrate by soldering or spot welding, the manufacturing cost increases, the defective rate increases, and the package size increases.

본 발명은 기존의 스프링 댐퍼 방식에서 실리콘러버 타입으로 교체하여 제조성 향상 및 생산원가를 줄이며 궁극적으로는 기재 상에 센서를 탑재하여 패키지 사이즈를 최소화하는 것을 목적으로 한다. The present invention aims to minimize the package size by replacing the conventional spring damper method with a silicon rubber type to improve the manufacturability and reduce the production cost and ultimately mount the sensor on the substrate.

본 발명은 상술한 종래기술의 단점을 개선하고 특히, 패키지 사이즈를 얇고 작게 하기 위한 방법으로 센서칩을 기재(Substrate) 상에서 직접 와이어본딩하되, 센서칩 (Die)이 기재와 이격된 상태에서 탑재되고 그 이격된 공간에 실리콘러버를 채워서 센서칩에 미치는 진동을 실리콘러버로 감쇄시키도록 하는 반도체 패키지 구조 및 패키징 방법에 관한 것이다. The present invention improves the above-mentioned disadvantages of the prior art and, in particular, wire-bonds the sensor chip directly on the substrate in a method for thinning and reducing the package size, while the sensor chip (Die) is mounted while being spaced apart from the substrate. The present invention relates to a semiconductor package structure and packaging method for filling a silicon rubber in the spaced space so as to reduce the vibration of the sensor chip with the silicon rubber.

위와 같은 발명의 개념을 구체화하는 실시예로서 두 가지 경우가 있다. 도2a는 제1실시예로서, 기재(substrate)(12)에 홀(20)이 형성되어 있는 위치의 상부에 기재(12)로부터 이격되도록 센서칩(22)을 높고 와이어(24)로 본딩을 하고, 그 위에 실리콘러버(26)를 채운다. 따라서, 센서칩은 기재와 직접 닿지 않고 실리콘러버를 통해 떠있는 상태로 탄성적으로 고정되고, 실리콘러버가 댐퍼로서 작용하여 계측에 무의미한 진동을 흡수할 수 있다. 제1실시예는 센서칩이 기재의 한 면에만 위치하게 되므로 기재의 공간활용이 용이해지지만 센서칩이 일정 거리 만큼 기재로부터 떠있으므로 패키지의 두께가 높아지는 단점이 있다. There are two cases as an embodiment embodying the concept of the above invention. 2A shows a first embodiment, in which the sensor chip 22 is raised and bonded with wires 24 so as to be spaced apart from the base 12 at an upper portion where the hole 20 is formed in the base 12. Then, the silicon rubber 26 is filled thereon. Therefore, the sensor chip is elastically fixed in a floating state through the silicon rubber without directly contacting the substrate, and the silicon rubber can act as a damper to absorb vibrations that are meaningless for measurement. In the first embodiment, since the sensor chip is located only on one side of the substrate, space utilization of the substrate is facilitated, but the thickness of the package is increased because the sensor chip is separated from the substrate by a predetermined distance.

도2b는 제2실시예로서, 기재(12)에 형성된 홀(20')의 내부공간에 센서칩(22)이 들어가는 구조이다. 즉, 기재에는 센서칩보다 크게 홀이 형성되고, 이 홀 내부공간에 기재와 접촉되지 않도록 센서칩이 위치한 상태로 와이어본딩이 이루어지고 나서 기재와 센서칩 사이에 실리콘러버(26)가 채워진다. 즉, 센서칩이 기재의 홀 내부에서 기재와 접촉되지 않도록 실리콘러버를 통해 장착된다. 제2실시예의 경우에는 센서칩이 기재로부터 떠있는 것이 아니라 기재와 동일한 평면에 위치하게 되므로 최종 패키지의 두께가 감소하는 장점이 있는 반면에, 센서칩이 기재의 양면을 모두 점유하게 되므로 기재의 공간활용도를 저하시키는 단점이 있다. FIG. 2B shows a structure in which the sensor chip 22 enters the inner space of the hole 20 'formed in the base 12 as the second embodiment. That is, a hole is formed in the substrate to be larger than a sensor chip, and wire bonding is performed while the sensor chip is positioned so that the substrate does not come into contact with the substrate, and then the silicon rubber 26 is filled between the substrate and the sensor chip. That is, the sensor chip is mounted through the silicon rubber so as not to contact the substrate in the hole of the substrate. In the second embodiment, since the sensor chip is not floating from the substrate but positioned in the same plane as the substrate, the thickness of the final package is reduced, while the sensor chip occupies both sides of the substrate, so that the space of the substrate is reduced. There is a disadvantage in reducing the utilization.

상기 실시예는 본 발명의 개념을 구현하는데 바람직한 실시예를 예시한 것에 불과하므로, 본 발명의 기술적 범위가 위 실시예에 한정되는 것이 아님은 자명하다. Since the above embodiments merely illustrate preferred embodiments for implementing the concept of the present invention, it is obvious that the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments.

한편, 본 발명에 따른 패키지구조를 제조하기 위한 패키징방법을 설명한다.Meanwhile, a packaging method for manufacturing a package structure according to the present invention will be described.

본 발명의 패키징 방법은 도3a의 1~4 공정단계 및 도3b의 5~8 공정단계로 차례로 이루어진다. 도3a와 도3b에서 각 공정단계 중 위에 위치하는 것은 측면도, 아래에 위치하는 것은 평면도를 의미한다. 도3a와 도3b는 본 발명의 패키지 구조중 제2실시예의 경우를 예로 들고 있지만, 제1실시예의 경우에도 유사하게 적용된다. 이러한 변경실시는 당업자에게 자명하다. The packaging method of the present invention consists of the steps 1 to 4 of FIG. 3A and the 5 to 8 steps of FIG. 3B. 3A and 3B, the upper side of each process step means a side view, and the lower side means a plan view. 3A and 3B illustrate the case of the second embodiment of the package structure of the present invention as an example, but the same applies to the case of the first embodiment. Such modifications will be apparent to those skilled in the art.

1공정: 기재(12)에 센서칩의 크기보다 큰 홀(20)을 형성한다. 이 홀에 센서칩이 들어가서 공간이 남도록 형성하면 되는데, 홀의 형상과 크기는 센서칩의 형상, 크기, 진동흡수 정도 등에 따라서 결정될 수 있다. Step 1: A hole 20 larger than the size of the sensor chip is formed in the base 12. The sensor chip enters the hole so that a space remains. The shape and size of the hole may be determined according to the shape, size, vibration absorption degree, and the like of the sensor chip.

2공정: 센서칩을 수용할 수 있는 오목홈(28)이 형성되어 있는 돌출부(30)가 있는 지그(32)를 기재(12)의 하부에서 상부로 삽입한다. 센서칩과 기재의 홀과의 간격을 띄워야 하기 때문에 지그의 상부에 있는 돌출부의 둘레는 기재의 홀 내부에 밀착되는 크기인 것이 바람직하며, 상기 돌출부에 형성되는 오목홈은 센서칩이 밀착 수용될 수 있는 크기인 것이 바람직하다. Step 2: The jig 32 having the protrusion 30 in which the concave groove 28 is formed to accommodate the sensor chip is inserted from the bottom of the base 12 to the top. Since the distance between the sensor chip and the hole of the substrate should be increased, the periphery of the protrusion on the upper part of the jig is preferably sized to be in close contact with the inside of the hole of the substrate, and the recessed groove formed in the protrusion may be accommodated in close contact with the sensor chip. It is desirable that the size.

3공정: 기재(12)의 홀에 삽입한 지그의 돌출부의 오목홈에 센서칩(22)을 올려놓는다. 이 상태로 센서칩과 기재와는 소정 간격으로 이격되게 된다. 이격 간격(d)은 센서칩의 진동흡수 특성, 와이어, 실리콘러버 등의 특성에 의해서 결저될 수 있다. Step 3: The sensor chip 22 is placed in the concave groove of the protrusion of the jig inserted into the hole of the base 12. In this state, the sensor chip and the substrate are spaced apart at a predetermined interval. The separation distance d may be determined by the vibration absorption characteristics of the sensor chip, wire, silicon rubber, and the like.

4공정: 센서칩의 본딩패드(미도시)와 기재의 패드(미도시) 사이를 와이어(24)로 본딩한다. 이 와이어본딩은 반도체소자 제조에 있어서 공지기술이다. Step 4: Bonding is performed between the bonding pads (not shown) of the sensor chip and the pads (not shown) of the substrate with a wire 24. This wire bonding is a known technique in the manufacture of semiconductor devices.

5공정: 와이어본딩된 센서칩(22)에 액상의 실리콘러버(26)를 도포한다. 실리콘러버의 점도는 센서칩의 진도흡수 특성에 따라 결정될 것이다. 전자차폐 목적을 위해 전도성 미분가루가 섞인 것을 사용할 수도 있다(실드용 전도성 미분가루). 실리콘러버는 센서칩과 기재 사이에 매개되어 댐퍼역할을 하는 것이다. Step 5: The liquid silicon rubber 26 is applied to the wire bonded sensor chip 22. The viscosity of the silicon rubber will be determined by the intensity absorption characteristics of the sensor chip. It is also possible to use a mixture of conductive fine powder for the purpose of electronic shielding (conductive fine powder for shielding). The silicon rubber acts as a damper between the sensor chip and the substrate.

6공정: 전기로에서 큐어링(curing)을 한다. Step 6: Curing in Electric Furnace

7공정: 7공정은 통상의 패키지 공정과 같은 것이다. 7공정은 패시베이션 공정으로서 에폭시 수지(34) 등으로 센서칩과 기재를 씌우는 공정으로서 용도에 따라서 생략가능한 공정이다.7 process: 7 process is the same as a normal package process. Step 7 is a passivation step, in which an epoxy resin 34 or the like is used to cover the sensor chip and the base material.

8공정: 지그의 제거. 지그를 제거하면 센서칩이 기재와 접촉하지 않고 실리콘러버에 의해서만 지지되므로 실리콘러버의 댐핑작용에 의해 센서칩에 진동이 영향을 주지 않도록 흡수한다.Step 8: Remove Jig. When the jig is removed, the sensor chip is supported only by the silicon rubber, not in contact with the substrate, so that the damping action of the silicon rubber absorbs the vibration to the sensor chip.

본 발명에 따르면, 기존의 스프링 댐퍼 방식에서 실리콘러버 댐핑 방식으로 변경하여 제조성 향상 및 생산원가 절감효과를 얻을 수 있으며 궁극적으로는 기재상에 센서를 탑재하므로 두께를 낮추고 패키지사이즈를 최소화시킬 수 있다. According to the present invention, the change from the existing spring damper method to the silicon rubber damping method can improve the manufacturability and reduce the production cost, and ultimately, since the sensor is mounted on the substrate, the thickness can be reduced and the package size can be minimized. .

도1a~c는 종래의 진동센서의 진동흡수 방식을 나타내는 도면.1a to c is a view showing a vibration absorption method of the conventional vibration sensor.

도2a는 본 발명의 제1실시예를 나타내는 구조도.2A is a structural diagram showing a first embodiment of the present invention.

도2b는 본 발명의 제2실시예를 나타내는 구조도.Fig. 2B is a structural diagram showing a second embodiment of the present invention.

도3a,b는 본 발명에 따른 진동센서 패키징 방법의 공정순서도.Figure 3a, b is a process flow diagram of a vibration sensor packaging method according to the present invention.

Claims (2)

센서칩을 기재(Substrate) 상에서 직접 와이어본딩하되, 센서칩 (Die)이 기재와 이격된 상태에서 탑재되고 그 이격된 공간에 실리콘러버를 채워서 센서칩에 미치는 진동을 실리콘러버로 감쇄시키는 진동센서 패키지 구조.The sensor chip is directly wire-bonded on the substrate, but the sensor chip (Die) is mounted in a state spaced apart from the substrate, and the vibration sensor package that attenuates the vibration on the sensor chip with the silicon rubber by filling the silicon rubber in the space separated from the substrate. rescue. 기재에 센서칩의 크기보다 큰 홀을 형성하는 단계, Forming a hole larger than the size of the sensor chip in the substrate, 센서칩을 수용할 수 있는 오목홈이 형성되어 있는 돌출부가 있는 지그를 기재에 삽입하는 단계, Inserting a jig having a protrusion in which a concave groove is formed to accommodate the sensor chip into a substrate; 기재의 홀에 삽입한 지그의 돌출부의 오목홈에 센서칩을 올려놓고, 센서칩의 본딩패드와 기재의 패드 사이를 와이어본딩하는 단계, Placing the sensor chip in the concave groove of the projection of the jig inserted into the hole of the substrate, and wirebonding between the bonding pad of the sensor chip and the pad of the substrate, 와이어본딩된 센서칩에 액상의 실리콘러버를 도포하고, 큐어링(curing)하는 단계를 포함하는, 진동센서의 패키징 방법.Applying a liquid silicon rubber to the wire-bonded sensor chip, and curing (curing), packaging method of a vibration sensor.
KR1020030062466A 2003-09-08 2003-09-08 Package structre and packaging method for vibration sensor KR20050025413A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030062466A KR20050025413A (en) 2003-09-08 2003-09-08 Package structre and packaging method for vibration sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030062466A KR20050025413A (en) 2003-09-08 2003-09-08 Package structre and packaging method for vibration sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050025413A true KR20050025413A (en) 2005-03-14

Family

ID=37383722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030062466A KR20050025413A (en) 2003-09-08 2003-09-08 Package structre and packaging method for vibration sensor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050025413A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7468552B2 (en) Physical quantity sensor
US7571647B2 (en) Package structure for an acceleration sensor
JP4701505B2 (en) Inertial transducer
CN105705950B (en) Inertial sensor
US9475694B2 (en) Two-axis vertical mount package assembly
JP5611369B2 (en) Sensor with buffer
JP2010181392A (en) Mechanical quantity sensor and method of manufacturing the same
US20150192602A1 (en) Inertial force sensor
JP2006003277A (en) Semiconductor acceleration sensor system and its manufacturing method
US10800651B2 (en) Low stress integrated device packages
US7100448B2 (en) Accelerometer
JP5257418B2 (en) Connection structure for vibration isolation target members
JP2007093329A (en) Angular velocity sensor device
JP2006194681A (en) Angular velocity sensor device
JP4786328B2 (en) Semiconductor package
JP2002098709A (en) Semiconductor acceleration sensor
JP2009041962A (en) External force detection device and method of manufacturing
JP2007248187A (en) Angular velocity sensor
KR20040097952A (en) Capacitance type dynamic quantity sensor
JP2008026183A (en) Ic-integrated acceleration sensor
KR20050025413A (en) Package structre and packaging method for vibration sensor
JP2008051658A (en) Ic-integrated acceleration sensor and its manufacturing method
JP5075979B2 (en) Magnetic sensor package
JP2007071672A (en) Angular velocity sensor
JP2006234462A (en) Inertial sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application