KR20070092317A

KR20070092317A - 적외선 검출기 및 적외선 검출기를 제조하는 공정

Info

Publication number: KR20070092317A
Application number: KR1020077017708A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 니시카와; 사다유키 스미; 도모히로 가미쓰; 료 다니구치; 마사야 히라타; 신 사토
Original assignee: 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2007-09-12
Also published as: TW200720638A; KR100870188B1; CN101111749B; US7671335B2; EP1952108A1; CN101111749A; US20080111087A1; TWI302195B; WO2007060861A1

Abstract

적외선 검출기는 적외선 센서 소자와 전자 부품을 실장한 회로 블록을 포함한다. 상기 회로 블록은 유전 수지층과, 회로 패턴이 형성되어 있고 상기 전자 부품이 실장된 제1 기판을 포함한다. 상기 유전 수지층의 상면에는 요부가 형성되어 있고, 상기 요부의 주변부에는 상기 적외선 센서 소자의 양단부를 지지하는 지지부(shoulder)가 형성되어 있다. 상기 제1 기판을 상기 유전 수지층의 하단(lower end)에 일체로 형성하고 상기 전자 부품 중 적어도 하나 이상을 상기 유전 수지층에 몰딩하여 상기 회로 블록을 일체화된 몰드 구조(unified mold structure)로 형성한다. 그러므로 상기 전자 부품의 상당 부분 또는 전체를 상기 절연층에 몰딩하여 상기 회로 블록을 단순하고 낮은 프로파일 구조로 실현할 수 있으며, 동시에 상기 적외선 센서 소자를 상기 전자 부품 및 관련 전자 회로로부터 충분히 떨어져서 유지할 수 있기 때문에, 구조가 단순하고 비용이 경제적이며 적외선 검출을 신뢰성 있게 수행할 수 있는 적외선 검출기를 제공할 수 있다.

적외선 센서 소자, 전자 부품, 유전 수지층, 회로 패턴

Description

적외선 검출기 및 적외선 검출기를 제조하는 공정{INFRARED DETECTOR AND PROCESS FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 적외선 검출기에 관한 것이며, 특히 단일의 회로 블록에 공통으로 실장된 적외선 센서 소자와 관련 전자 부품을 포함하는 적외선 센서, 및 이 적외선 센서를 제조하는 방법에 관한 것이다.

WO 2004/00198 A1에는 적외선 센서 소자를 포함하는 회로 블록과, 이 회로 블록을 내부에 수용하는 케이스를 포함하는 적외선 검출기에 대해 개시되어 있다. 상기 회로 블록은 주입 몰딩 플라스틱 바디, 또는 적외선 센서 소자 외에, 검출 출력을 제공하는 신호 처리 회로를 구성하는 다양한 전자 부품을 실장하기 위한 소위 몰딩 상호 접속 기기(MID)로서 준비된다. 상기 적외선 검출기를 콤팩트하게 하기 위해, 즉 다양한 전자 부품을 제한된 공간 내에 배치하기 위해, 상기 회로 블록을 상기 전자 부품의 수와 종류에 따라 오히려 복잡한 3차원 형상으로 특정적으로 설계하였으며, 이에 따라 제조 시 비용이 높아질 뿐이었다. 또한 상기 적외선 센서 소자와 상기 전자 부품과의 전기적 접속을 위해, 3차원 회로 블록을 그에 따라 복잡한 회로 패턴 또는 컨덕터와 통합해야만 하고 이에 따라 추가의 제조 비용이 부가되었다. 그러므로 콤팩트한 회로 블록 또는 적외선 검출기를 저렴한 비용으로 제조할 필요가 있다.

본 발명은, 전술한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 저비용으로 제조할 수 있고 동시에 최적의 성능을 보장할 수 있는 적외선 검출기를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 적외선 검출기는 적외선 센서 소자 및 전자 부품을 실장한 회로 블록, 및 상기 회로 블록을 에워싸는 케이스를 포함한다. 상기 회로 블록은, 유전 수지층과, 회로 패턴이 형성되어 있고 상기 전자 부품이 실장된 제1 기판으로 구성되어 있다. 상기 유전 수지층의 상면에는 요부가 형성되어 있고, 상기 요부의 주변부에는 상기 적외선 센서 소자의 양단부를 지지하는 지지부(shoulder)가 형성되어 있다. 상기 요부에는 상기 적외선 센서 소자 아래에 열 절연 공간부(heat insulation space)가 형성되어 상기 전자 부품에서 생기는 열로 인한 악영향을 주지 않으면서 신뢰성 있는 출력을 제공한다. 본 발명의 특징은, 상기 제1 기판을 상기 유전 수지층의 하단(lower end)에 일체로 형성하고 상기 전자 부품 중 적어도 하나 이상을 상기 요부의 아래에 상기 유전 수지층에 몰딩하여 상기 회로 블록을 일체화된 몰드 구조(unified mold structure)로 형성하는 것이다. 그러므로 상기 전자 부품의 상당 부분 또는 전체를 상기 절연층에 몰딩하여 상기 회로 블록을 단순하고 낮은 프로파일 구조로 실현할 수 있으며, 동시에 상기 적외선 센서 소자를 상기 전자 부품 및 관련 전자 회로로부터 충분히 떨어져서 유지할 수 있기 때문에, 구조가 단순하고 비용이 경제적이며 적외선 검출을 신뢰성 있게 수행할 수 있는 적외선 검출기를 제공할 수 있다.

양호하게, 상기 유전 수지층은 상기 회로 블록에 일체화된 구조를 제공하도록 혼합된 무기 필러(inorganic filler)와 혼합된 열강화성 수지(thermo-setting resin)로 이루어지고 상기 전자 부품을 매설하면서 성공적으로 동시에 상기 열강화성 수지를 경화시킨다.

상기 유전 수지층은 상기 요부가 형성되어 있는 제1 수지층 및 상기 전자 부품 중 상기 적어도 하나가 매설되어 있는 제2 수지층을 포함한다. 이러한 접속 관계에서 상기 회로 패턴의 회로 접지와의 접속을 위해 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층 사이에 차폐 층을 설치하며, 상기 차폐 층은 전자 부품으로부터 적외선 센서를 차폐하여 신뢰성 있는 적외선 검출을 제공한다.

상기 차폐 층은 양호하게 열강화성 수지로 이루어진 제2 기판의 상부에 형성되며, 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층 사이에 배치된다. 상기 제2 기판은 상기 제1 수지층 및 상기 제2 수지층과 일체화 되도록 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층과 함께 가열 프레스되어 상기 회로 블록을 실현한다.

대안으로, 상기 차폐 층은, 상기 제2 수지층 위에 형성된 동박(copper foil)으로 이루어지고, 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층을 가열 프레스에 의해 일체화할 때 상기 제1 수지층과 제2 수지층 사이에 개재하여 하여 상기 회로 블록을 형성한다.

또한, 상기 회로 블록에는 적외선 센서 소자, 차폐 층 및 회로 패턴과의 전기적 접속을 위해 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층을 통해 돌출하는 스루홀이 형성된다.

상기 전자 부품은 복수의 개별 칩으로 이루어지고, 상기 복수의 개별 칩은 상기 제1 기판 위의 상부 표면에 실장되고 상기 유전 수지층에 몰딩된다.

상기 전자 부품이 상기 제1 기판의 상부 표면에 실장된 복수의 개별 칩과, 상기 제1 기판의 하부 표면에 실장된 집적회로 칩으로 이루어질 때, 상기 복수의 개별 칩은 상기 유전 수지층에 몰딩되며, 상기 집적회로 칩은 상기 유전 수지층의 외부로 노출되는 것이 바람직하다.

상기 전자 부품이 모두 상기 집적회로 칩으로 조립될 때, 상기 집적회로 칩은 상기 유전 수지층으로 몰딩되는 것이 바람직하다.

양호하게, 상기 검출기의 베이스와 상기 회로 블록 사이에는 스페이서가 개재된다. 상기 회로 블록의 하면에는 형성한 랜드와 상기 베이스로부터 돌출된 단자 핀을 각각 전기적으로 접속하며, 상기 스페이서에 형성된 개구를 통해 상기 단자핀이 돌출하여 상기 랜드와 각각 접속된다. 그러므로 상기 절연층의 하측에 형성된 전자 회로는 단자핀에 적절한 방식으로 접속된다.

상기 베이스로부터는 전원 단자 핀, 접지 단자 핀, 및 신호 출력 단자 핀으로 이루어지는 출력핀들이 돌출한다. 상기 회로 블록으로부터 돌출하는 상기 단자 핀 중 적어도 하나는, 상기 적외선 센서 소자를 실장하도록 상기 제1 수지층의 상부에 형성된 랜드와 전기적으로 접속한다. 이 경우, 하나 이상의 단자 핀이 용이한 전기적 접속을 위해 회로 블록의 상부에 본딩될 수 있다.

양호하게, 상기 회로 블록의 상부에 상부 차폐(top shield)가 돌출하여 상기 전원 단자 핀과 상기 신호 출력 단자 핀 중 적어도 하나로부터 상기 적외선 센서 소자를 전기적으로 차폐하며, 이에 따라, 상기 적외선 센서 소자가 상기 단자 핀들을 통해 전송된 원하지 않는 전기 신호를 수신하는 것을 방지하여 상기 적외선 센서 소자에서 적외선 검출을 신뢰성 있게 할 수 있다.

상기 상부 차폐는 그 하단이 상기 회로 블록의 상단에 매설되어, 상기 회로 블록 내에서 폭넓은 범위를 차폐하여 차폐 효과를 향상시킨다.

양호하게, 상기 상부 차폐는 상기 차폐 층에 전기적으로 접속되어 있으며, 즉, 전자 회로의 회로 접에 접속되어 있다. 이러한 접속 관계에서, 상기 상부 차폐는 상기 차폐 층의 면에 대해 상기 차폐 층으로부터 수직으로 돌출하고, 상기 상부 차폐의 상단은 상기 적외선 센서 소자가 실장되어 있는 상기 제1 수지층의 상부 표면보다 높다.

상기 상부 차폐는 그 상부가 상기 제1 수지층의 돌출부(bulged portion)로 덮여 있어, 회로 블록과 일체화되고 상기 회로 블록의 상부 위의 컨덕터로부터 전기적으로 절연된다.

상기 상부 차폐는 상기 제1 수지층의 단부 벽(end wall) 상에 형성되어, 상기 단부 벽 위에 증착된 층의 형태로 용이하게 실현될 수 있다.

또한, 본 발명은 적외선 검출기의 독특한 제조 공정에 대해 개시한다.

상기 공정은 단지 단순한 몰딩 및 매설 기술을 통해서 복수의 회로 블록을 제조하는 데 특히 이롭다. 상기 공정은 제1 수지 시트, 복수 세트의 개별 회로 패턴이 형성된 제1 기판, 및 제2 수지 시트를 사용한다. 상기 공정은 상기 복수의 개별 회로 패턴 각각에 전자 부품을 실장하는 단계, 상기 제1 수지 시트와 상기 제1 기판을 그 사이에 제2 수지 시트를 개재하여 적층하는 단계를 포함한다. 그런 다음, 상기 제1 수지 시트, 상기 제2 수지 시트, 및 상기 제1 기판을 가열 프레스하여, 상기 전자 부품을 경화된 제2 수지층 또는 제2 수지층에 몰딩하여 일체화된 바디(consolidated body)를 형성한다. 상기 일체화된 바디에 드릴링(drilling)을 수행하여 스루홀(through-holes)을 형성하고, 뒤이어 그 상부에 복수 세트의 랜드를 형성한다. 상기 스루홀을 통해 상기 랜드의 각각의 세트를 상기 회로 패턴의 각각의 대응하는 패턴에 상호접속시킨다. 상기 랜드의 각각의 세트에 적외선 센서 소자를 실장하여 전기적 접속시킨 후, 상기 일체화된 바디를 상기 적외선 센서 소자와 각각의 상기 회로 패턴을 각각 가지는 복수의 회로 블록으로 절단한다. 그러므로 단순한 몰딩 기술에 의해 복수의 회로 블록을 얻을 수 있고 동시에 전자 부품을 회로 블록 각각에 일체화할 수 있다. 그후, 상기 회로 블록 각각을 베이스에 실장하고,

상기 스루홀 및 상기 베이스에 복수의 단자 핀을 각각 삽입하여 상기 복수의 단자 핀과 전자 회로 사이에 전기적 접속이 이루어진다.

대안으로, 상기 일체화된 바디를 복수의 회로 블록으로 절단한 후 상기 회로 블록 각각에 적외선 센서 소자를 실장할 수도 있다.

본 발명의 상기 이점 및 다른 이로운 특징은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 분명하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 검출기의 사시도이다.

도 2는 상기 적외선 검출기의 분해 사시도이다.

도 3은 상기 적외선 검출기의 회로도이다.

도 4는 상기 적외선 검출기에서 사용된 회로 블록의 분해 사시도이다.

도 5는 상기 회로 블록의 단면도이다.

도 6a 및 도 6b는 상기 회로 블록의 일부를 형성하는 제1 기판의 상면 및 하면 상의 회로 패턴을 각각 도시하는 평면도이다.

도 7a 내지 도 7e는 상기 회로 블록을 제조하는 공정을 나타내는 단면도이다.

도 8a 내지 도 8c는 상기 회로 블록의 하부에서의 전기적 접속을 나타내는 사시도이다.

도 9는 상기 회로 블록의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 10은 상기 회로 블록의 다른 변형예를 나타내는 분해 사시도이다.

도 11은 상기 회로 블록의 또 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 12는 상기 회로 블록의 또 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 검출기의 사시도이다.

도 14는 상기 적외선 검출기의 분해 사시도이다.

도 15는 상기 적외선 검출기의 단면도이다.

도 16a 내지 도 16e는 상기 적외선 검출기에서 사용된 회로 블록의 제조를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 검출기 유닛이 도시되어 있다. 적외선 검출기는 적외선 방사를 방출하는 대상체 또는 신체의 존재를 판단하도록 설계되어 있으며, 열적외선 센서 소자(100) 및 상기 열적외선 센서 소자로부터의 센서 출력을 수신하고 상기 열적외선 센서 소자에서 수신된 적외선 방사의 양을 분석하여 상기 대상체의 존재를 판단하도록 구성된 신호 처리 회로(200)를 포함한다. 상기 열적외선 센서 소자(100)는 상기 신호 처리 회로(200)에서 약 4000배 증폭된, 수 피코암페어 정도의 미세 전류를 제공하여 상기 대상체의 존재를 나타내는 출력 신호를 생성한다. 상기 신호 처리 회로(200)는 전자 부품으로 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서 출력을 대응하는 전압으로 변환시키는 전류/전압 변환 회로(202), 상기 전압을 소정의 주파수 범위 내에서 증폭하는 대역 통과 증폭기(204), 및 상기 증폭된 전압을 소정의 임계치와 비교하여 상기 출력 신호를 생성하는 윈도 비교기(window comparator)(206)를 포함한다. 상기 열적외선 센서 소자(100)는 입사 적외선 방사의 양 또는 세기에 비례하여 가변 전기 저항을 제공하는, 질화 티타늄와 같은 금속으로 이루어져 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 적외선 검출기는, 회로 블록(10)를 지지하고, 복수의 단자 핀, 즉 전원 단자 핀(302), 신호 출력 핀(304), 및 접지 단자 핀(306)이 돌출되어 있는 베이스(300) 및 상기 회로 블록(10)을 에워싸는 베이스(300)에 맞추어지는 캡(310)을 포함한다. 캡(310)의 상부에는 상기 열적외선 센서 소자(100)에 대한 적외선 방사를 수집하는 광학 렌즈(314)를 수용하기 위한 개구(312)가 형성되어 있다.

도 4 및 도 5에 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 회로 블록(10)은 제1 기판(20), 및 제1 수지층(30)과 제2 수지층(40)으로 이루어진 유전층을 포함하며, 상기 제1 기판(20)과 상기 유전층은 일체화된 구조로 집적되어 상기 베이스(300) 위에 조립된다. 상기 제1 기판(20)에는 전자 부품이 실장되는 회로 패턴이 형성되어 신호 처리 회로(200)를 형성한다. 본 실시예에서, 전자 부품은 상기 제1 기판의 상부에 실장된 복수의 개별 칩(22), 및 상기 제1 기판의 하부에 실장된 집적회로 칩(24)로 이루어져 있다. 이 목적을 위해, 상기 제1 기판(20)의 상부 및 하부에는 각각 회로 패턴(26 및 28)이 형성되어 있고 상기 회로 패턴(26 및 28)은 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 복수의 개별 칩(22) 및 상기 집적회로 칩(24)와 전기적으로 접속되어, 신호 처리 회로(200)를 형성한다. 제1 기판(20)은 이하 상세히 후술되는 바와 같이, 제2 수지층(40)의 하단(lower end)에 집적되고 상기 복수의 개별 칩(22)은 제2 수지층(40)에 몰딩된다.

제1 수지층(30)은 그 중앙부에 요부(recess)(32)가 형성되어 있고, 상기 요부의 주변부에는 상기 열적외선 센서 소자(100)의 양단부를 지지하는 지지부(shoulder)가 형성되어 있다. 상기 제1 수지층(30)의 상부에도 상기 지지부를 포함하는 부분에 랜드(lands)(34)가 형성되어 상기 열적외선 센서 소자(100)뿐만 아니라 상기 제1 기판(20) 위의 신호 처리 회로(200)과 전기적으로 접속된다. 상기 요부(32)는 상기 열적외선 센서 소자(100)가 상기 회로 블록(10)의 하단에서 상기 신호 처리 회로(200)과 열적으로 효과적으로 격리되게 하는 에어 갭(air gap)을 형성하며, 이에 따라 전자 부품에서 발생된 열과 관계 없이 적외선 검출을 신뢰성 있게 할 수 있게 한다.

상기 제1 수지층(30)과 상기 제2 수지층(40) 사이에는 제2 기판(50)이 개재되고 이 제2 기판의 상부에는 상기 회로 패턴(26 미 28)과 접속되는 차폐 층(52)이 형성되어 상기 신호 처리 회로(200)의 회로 접지를 형성하고 상기 신호 처리 회로(200)로부터 상기 열적외선 센서 소자(100)를 차폐하며, 특히 상기 열적외선 센서 소자와 상기 신호 처리 회로(200) 사이의 용량성 결합(capacitive coupling)을 방지한다. 그러므로 상기 열적외선 센서 소자(100)는 상기 신호 처리 회로(200)로부터의 노이즈(noise)나 누설(leak)로부터 보호되어 적외선 검출을 신뢰성 있게 한다. 제2 기판(50)은 제1 수지층(30), 제2 수지층(40), 및 제1 기판(20)과 함께 조립되어 일체화된 구조를 형성한다. 차폐 층(52)에는 부가적으로 상부 차폐들(54)이 형성되며 상기 상부 차폐들(54)은 상기 제1 수지층(30)을 통해 위쪽으로 돌출하여 사기 열적외선 센서 소자(100)를 상기 전원 단자 핀(302)의 상단과 상기 신호 처리 회로(304)로부터 효과적으로 차폐한다. 이 목적을 위해, 각각의 상부 차폐(54)는 상기 차폐 층(52)의 면에 수직으로 돌출하여 그 상단이 상기 단자 핀들의 상단뿐만 아니라 상기 단자 핀들과 상기 열적외선 센서 소자를 접속하는 랜드(34)보다 높게 돌출되어 있다. 상기 상부 차폐들(54)은 상기 열적외선 센서 소자(100)가, 상기 제1 수지층(30)의 상부에 노출되어 상기 신호 처리 회로(200)로 이끄는 상기 단자 핀들과의 용량성 결합이 이루어지지 않게 하는 부가적인 차폐 효과를 제공하는 데, 상기 단자 핀들이 그 각각의 상단에서 상기 회로 블록(10)의 상부 상의 랜드(34)에 대해 땜납될 때 특히 효과적이다.

상기 회로 블록(10)에는 복수의 도금된 스루홀(12, 14 및 16)이 형성되며, 상기 복수의 도금된 스루홀은 상기 단자 핀들(302, 304 및 306) 각각을 수용하여 상기 열적외선 센서 소자(100)와 상기 제1 기판(20) 위의 신호 처리 회로(200)가 전기적으로 접속되게 한다. 상기 스루홀 중 하나 이상은 대응하는 랜드(34)에 접속되어 상기 열적외선 센서 소자(100)가 신호 처리 회로(200)와 전기적으로 접속되게 한다.

상기 베이스(300)와 상기 회로 블록(10) 사이에 스페이서가 형성되어 이 스페이서에는 상기 회로 블록(10)의 하부에서 돌출하는 집적회로 칩(24)을 수용하기 위한 중앙 캐비티(center cavity)(62)가 형성되어 상기 집적회로 칩(24)과 관련 회로 패턴(28)를 상기 베이스(300)로부터 전기적으로 격리시킨다.

도 7a 및 도 7b를 참조하여 회로 블록(10)의 제조에 대해 상세히 설명한다. 회로 블록(10)의 제조 공정을 설명하기 전에, 상기 제1 기판(20)의 상부에 회로 패턴을 각각 형성하는 복수 세트의 개별 회로 패턴이 형성되어 있는 제1 벌크 기판, 및 복수의 차폐 층(52)이 형성되어 있는 제2 벌크 기판을 사용하여 회로 블록의 복수의 반제품을 단일 몰딩 공정으로 동시에 제조한다는 것에 유념하라. 즉, 상기 제1 벌크 기판 및 상기 제2 벌크 기판은 각각 제1 기판(20)의 집성체이고 제2 기판(50)의 집성체이다. 설명의 편의상, 도면에는 회로 블록의 하나의 반제품만이 도시되어 있다. 이러한 접속 관계에서는, 제1 벌크 기판 및 제2 벌크 기판을 각각 단순히 제1 기판 및 제2 기판으로 언급할 수 있다.

상기 벌크 기판의 상부에, 즉 제1 기판(20) 각각의 위에 전자 부품 칩(22)을 땜납한 후, 도 7a에 도시된 바와 같이, 실리카(SiO₂)의 유기 필러(organic filler)로 포화된 에폭시 수지의 가공재(prepreg)의 형태로 각각 되어 있는 복수의 열강화성 수지 시트(42), 복수 세트의 차폐 층(52)을 갖는 상기 제2 벌크 기판, 및 동일한 가공재로 이루어진 또 다른 세트의 열강화성 수지 시트(33)와 함께 몰딩 다이(molding die)로 유지되어, 상기 몰드에 스택을 제공한다. 그런 다음, 상기 스택을 100℃에서 3 MPa의 압력으로 진공 상태에서 가열 프레스하여, 상기 수지 시트(43 및 33)을 용해시킴으로써 상기 개별 칩들(22)이 용해된 수지 시트(43)에 몰딩된다. 동시에, 상기 상부 차폐(54)는 상기 용해된 수지 시트(32)를 통해 돌출한다. 그런 다음, 상기 스택을 175℃의 온도까지 가열하여 상기 용해된 수지 시트(33 및 43)를 경화시킴으로써 일체화된 바디를 제공하며, 상기 일체화된 바디에서는, 제1 기판(20)이 상기 경화된 수지 시트(43)로 이루어진 제2 수지층(40)을 통해 상기 제2 기판에 고착되고 반면 상기 개별 칩들(22)은 상기 제2 수지층(40)에 몰딩되며, 또한 상기 경화된 수지 시트(33)로 이루어진 제1 수지층(30)은 상기 제2 기판(50)의 상부에 고착되고 상기 상부 차폐(54)는 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 수지층(30)보다 높게 돌출한다. 이러한 몰딩 공정에서, 상기 제1 수지층(30)에는 요부들(32)이 형성된다. 상기 유기 필러는 상기 에폭시 수지에서 양호하게는 고충전(high proportion)으로, 예를 들어 85wt%의 양으로 혼합되어, 결과적으로 생성된 상기 경화된 층들에 강인성(toughness) 및 충분한 인장 강도를 제공한다.

그런 다음, 드릴링을 수행하여 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 일체화된 바디를 통해 수직으로 연장하는 복수의 스루홀(12, 14 및 16)을 생성한다. 이어서, 상기 일체화된 바디의 상면 및 하면에 각각 구리로 된 전도층을 형성하고, 예를 들어 상기 전도층은 이어서 에칭되어 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 수지층(30) 위에는 랜드(34)를 제공하고 상기 제1 기판(20)의 하부에는 회로 패턴(28)을 제공한다. 이 공정에서, 스루홀(12, 14, 16)을 도금함으로써 상기 랜드와 상기 제1 기판(20) 상의 회로 패턴 사이에 전기적 상호접속이 이루어진다. 그후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 소위 플립-칩 실장법(flip-chip mounting)에 의해 각각의 회로 패턴(28) 상에 집적회로 칩(24)을 부착하고, 각각의 상기 열적외선 센서 소자(100)는 대응하는 요부(32)를 걸쳐 브릿징하고 그 양단부가 상기 요부의 주변부 상의 랜드(34)에 고착되는 식으로 해서 상기 제1 수지층(30) 위에 상기 열적외선 센서 소자(100)가 실장된다. 이와 같이 얻어진 일체화된 바디는 그런 다음 복수의 회로 블록(100으로 절단되고 이어서 상기 복수의 회로 블록(10)은 베이스(300) 위에 실장되고 단자 핀들(302, 304, 306)은 대응하는 스루홀(12, 14, 16)을 통해 돌출하고 스페이스(60)는 베이스(300)와 회로 블록(10) 사이에 개재된다. 상기 단자 핀들은 그 상단이 상기 회로 블록(10) 위의 대응하는 랜드(34)에 대해 땜납되어, 상기 회로 블록(10)의 상부 위의 열적외선 센서 소자(100)와 상기 회로 블록(10)의 하부 상의 신호 처리 회로(200) 사이의 전기적 접속이 완료된다. 마지막으로, 상기 회로 블록(10)을 에워싸도록 상기 베이스(300)에 캡(310)이 피착되어 적외선 검출기가 실현된다.

대안으로, 상기 일체화된 바디를 회로 블록들(10)로 절단한 후, 상기 제1 수지층(30) 위에 열적외선 센서 소자(100)를 실장할 수도 있다.

신호 처리 회로(200)를 형성하는 전자 부품을 개별 칩들(22)만으로 구성할 때는, 상기 제1 기판(20)의 상부에만 회로 패턴을 형성한다. 이 경우, 스페이서(60)는 필요하지 않기 때문에 검출기의 전체 높이를 낮출 수 있다.

도 8a 내지 도 8c는 상기 실시예의 변형예를 도시하며, 이 변형예에서는 집적회로 칩(24)이 상기 회로 블록(10) 또는 상기 제1 기판(20)의 하부에 와이어로 결합되어 있다. 이 경우, 스페이서(60)의 중앙 캐비티(62)는 수지(64)로 채워져서 상기 스페이서(60) 내의 칩(24)을 캡슐화한다.

도 9는 상기 실시예의 또 다른 변형예이며, 이 변형예에서는 상부 차폐(54)의 상단이 제1 수지층(30)의 돌출부(bulged portion)(35)에 의해 덮여 있어, 상기 상부 차폐(54)를 상기 회로 블록(10)의 상부 상의 랜드(34)에 따른 원하지 않는 전도(conduction)를 방지한다.

상기 실시예에서는 상부 차폐(54)를 차폐 층(52)와 일체로 형성하였으나, 도 10에 도시된 바와 같이, 회로 블록(10)을 몰딩한 후, 상부 차폐(54)를 제1 수지층(30)의 대응하는 홀(37)에 삽입하는 것도 마찬가가지로 가능하다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 상부 차폐(54)는 차폐 층(52)으로부터 돌출하여 상기 요부(32)를 에워싸는 제1 수지층(30)의 단부 벽(end wall)을 따라 위쪽으로 연장하도록 구성될 수도 있다.

도 12는 상기 실시예의 또 다른 변형예를 도시하며 이 변형예에서 각각의 스 루홀(12, 14, 16)은, 열적외선 센서 소자(100)를 단자 핀의 움푹 들어간 상단으로부터 차폐시키는 기능을 하는 경사진 상부 에지를 도금된 경사진 차폐(18)로 코팅하여, 상기 열적외선 센서 소자(100)와 상기 신호 처리 회로(200)으로 돌출하는 상기 단자 핀 사이의 용량성 결합이 제거되도록 구성되어 있다. 상기 경사진 차폐(18)는 전원 단자 핀(302)과 신호 출력 단자 핀(304)를 각각 수용하는 스루홀(12 및 14) 중 하나에만 부가될 수 있거나 또는 양쪽 모두에 부가될 수도 있다.

도 13 내지 도 15는 제2 실시예에 따른 적외선 검출기를 도시하며, 이 제2 실시예는 제1 실시예와 기본적으로 동일하지만 단자 핀들(302, 304, 306)의 상단이 각각 회로 블록(10)의 하부 상에 형성된 대응하는 랜드에 접속되어 있고, 집적회로 칩(24)이 제2 수지층(40)에 몰딩되어 있다는 것이 다르다. 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 집적회로 칩(24)은 제1 기판(30) 상에 플립 실장되고 상기 제1 수지층(30)과 상기 제 수지층(40)을 몰딩 형성할 때 상기 제2 수지층(40)에 몰딩되며 이 결과적인 일체화된 구조에 상기 제1 기판(20)과 상기 제2 기판(50)을 일체화한다. 상기 제1 기판(20)의 하부에 또는 상기 일체화된 구조의 하부에 개별의 칩(22)을 실장한다. 상기 제1 기판(20)의 하부에 랜드(27)(단지 2개만이 도 15에 도시되어 있다)를 형성하며, 상기 랜드(27)는 회로 블록(10)을 베이스(300) 상에 실장할 때 각각의 단자 핀(302, 304, 306)의 상단에 땜납된다. 상기 개별의 칩들(22)은 상기 베이스(300)의 상단으로부터 떨어져 있도록 스페이서(60)의 캐비티 내에 유지된다. 스페이서(60)의 주변부에는 노치(63)가 형성되며 이 노치(63)를 통해 육안으로 볼 수 있도록 단자 핀이 연장되어 있다. 본 실시예에서는, 회로 블록(10)의 상부가 단자 핀들과 전기적으로 접속하지 않기 때문에, 제1 실시예에서 사용되는 것과 같은 상부 차폐는 필요하지 않다. 신호 처리 회로(200)를 형성하는 전자 부품 모두를 회로 블록(10)에 몰딩되는 집적회로 칩(24)로 실현할 때, 제1 기판(20)은 회로 패턴이 그 상부에만 형성되고 단자 핀들과의 접속을 위한 랜드(27)는 그 하부에만 형성된다.

도 16a 내지 도 16e는 제1 기판(50)을 사용하지 않고 포일(foil) 형태의 차폐 층(52)를 사용하여 회로 블록을 형성하는 단계를 도시하고 있다. 첫째, 도 16a에 도시된 바와 같이, 차폐 층(52)이 제1 기판(20) 위에 적층되고 상기 제1 기판(20)에는 집적회로 칩(24)과 복수의 수지 시트(43)가 실장되며 상기 복수의 수지 시트(43) 각각은 가공재의 형태로 스택을 형성한다. 상기 스택은 몰딩 다이에 설치되고 제1 실시예를 참조하여 설명한 바와 같은 방식으로 가열 프레스되어 반 일체화된 바디(semi-consolidated body)를 생성하며, 상기 반 일체화된 바디에서는 도 16b에 도시된 바와 같이, 수지 시트(43)가 용해되고 경화되어 제2 수지층(40)을 형성하고 이 수지층(40)에 집적회로 칩(24)이 매설된다. 그런 다음, 도 16c에 도시된 바와 같이, 상기 반 일체화된 바디 위에 동박(39)이 적층되고, 상기 반 일체화된 바디와 상기 동박 사이에 추가적인 복수의 수지 시트(33)가 개재된다. 이와 같이 생성된 스택은 다시 가열 프레스되어 상기 추가적인 복수의 수지 시트(33)를 용해하고 경화시켜 일체화된 바디를 얻는 데, 이 일체화된 바디에서는 상기 동박(39)을 상기 반 일체화된 바디에 고착시키는 것에 의해 상기 추가적인 복수의 시트(33)를 경화시켜 제1 수지층(30)을 생성한다. 이어서, 상기 일체화된 바디 또는 회로 블록(10)에 대해 드릴링을 수행하여 도 16d에 도시된 바와 같이 스루홀(12)를 생성한다. 그후, 동박(39)을 에칭하여 회로 블록(10)의 상부에 랜드(34)를 생성함으로써 열적외선 센서 소자(100)와 전기적으로 접속하게 되며, 반면 도 16e에 도시된 바와 같이, 상기 제1 기판(30)의 하부에는 회로 패턴이 형성되고 상기 회로 패턴 위에 개별의 칩들(22)이 실장된다. 스루홀(12)을 도금하여 상기 회로 블록(10)의 하부에 상기 개별의 칩들(22 및 24)에 의해 실현된 신호 처리 회로와 상기 열적외선 센서 소자(100) 사이의 전기적 상호접속이 이루어지게 한다. 이와 같이 얻어진 회로 블록(10)을 베이스(300) 위에 실장하고 캡(310)으로 에워싸서 적외선 검출기를 생성한다. 이러한 접속 관계에서는 도 16a 내지 도 16e를 참조하여 설명된 프로세스와 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 설명된 프로세스를 적절하게 조합하여 제1 실시예 또는 제2 실시예의 회로 블록을 제조할 수 있음을 유념해야 한다.

전술한 실시예들에서는 입사 방사의 양 또는 변화 속도에 따라 가변하는 전기적 저항을 나타내는 적외선 센서 소자를 사용하였지만, 가변 유전율(varying permittivity)을 나타내는 유형이나, 열기전력(thermal electromotive force)을 발생하는 열전쌍열(thermopile) 유형이나, 또는 적외선 방사량의 변화 속도에 따라 전압차를 발생하는 초전기성(pyroelelctric) 유형의 적외선 센서를 사용하는 것도 마찬가지로 가능하다.

Claims

적외선 센서 소자 및 전자 부품을 실장한 회로 블록; 및

상기 회로 블록을 에워싸는 케이스

를 포함하며,

상기 회로 블록은, 유전 수지층과, 회로 패턴이 형성되어 있고 상기 전자 부품이 실장된 제1 기판을 포함하고,

상기 유전 수지층의 상면에는 요부가 형성되어 있고, 상기 요부의 주변부에는 상기 적외선 센서 소자의 양단부를 지지하는 지지부(shoulder)가 형성되어 있으며, 상기 요부에는 상기 적외선 센서 소자 아래에 열 절연 공간부(heat insulation space)가 형성되어 있는, 적외선 검출기에 있어서,

상기 제1 기판을 상기 유전 수지층의 하단(lower end)에 일체로 형성하고 상기 전자 부품 중 적어도 하나 이상을 상기 요부의 아래의 상기 유전 수지층에 몰딩하여 상기 회로 블록을 일체화된 몰드 구조(unified mold structure)로 형성하는, 적외선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 유전 수지층은 열강화성 수지(thermo-setting resin) 및 상기 열강화성 수지와 혼합한 무기 필러(inorganic filler)로 이루어지는, 적외선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 유전 수지층은 상기 요부가 형성되어 있는 제1 수지층 및 상기 전자 부품 중 상기 적어도 하나가 매설되어 있는 제2 수지층을 포함하며,

상기 회로 패턴의 회로 접지와의 접속을 위해 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층 사이에 차폐 층을 설치하고 있는, 적외선 검출기.
제3항에 있어서,

상기 차폐 층은, 열강화성 수지로 이루어진 제2 기판의 상부에 형성되어 있는, 적외선 검출기.
제4항에 있어서,

상기 제2 기판은, 열강화성 수지로 이루어지고, 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층 사이에 설치되며, 상기 제2 기판은 상기 제1 수지층 및 상기 제2 수지층과 일체화 되도록 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층과 함께 가열 프레스되어 상기 회로 블록을 실현하는, 적외선 검출기.
제3항에 있어서,

상기 차폐 층은, 상기 제2 수지층 위에 형성된 동박(copper foil)으로 이루어지는, 적외선 검출기.
제6항에 있어서,

상기 동박은 상기 제2 수지층 위에 형성되며 또한 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층을 가열 프레스에 의해 일체화하여 상기 회로 블록을 형성할 때, 상기 제1 수지층과 제2 수지층 사이에 개재하는, 적외선 검출기.
제3항에 있어서,

상기 적외선 센서 소자, 상기 차폐 층, 및 상기 회로 패턴은 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층을 각각 관통하는 스루홀(through-holes)에 의해 전기적으로 접속되는, 적외선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 전자 부품은 복수의 개별 칩으로 이루어지고, 상기 복수의 개별 칩은 상기 제1 기판 위의 상부 표면에 실장되고 상기 유전 수지층에 매설되어 있는, 적외선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 전자 부품은 상기 제1 기판의 상부 표면에 실장된 복수의 개별 칩과, 상기 제1 기판의 하부 표면에 실장된 집적회로 칩으로 이루어지며, 상기 복수의 개별 칩은 상기 유전 수지층에 몰딩되며, 상기 집적회로 칩은 상기 유전 수지층의 외부로 노출되는, 적외선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 전자 부품은 상기 유전 수지층으로 몰딩되는 집적회로 칩으로 조립되는, 적외선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 케이스는, 베이스와 상기 베이스에 맞추어지는 캡으로 구성되며,

상기 베이스와 상기 회로 블록 사이에는 스페이서를 개재시키고,

상기 회로 블록의 하면에 형성한 랜드와 상기 베이스로부터 돌출된 단자 핀을 각각 전기적으로 접속하며,

상기 스페이서에 형성된 개구를 통해 상기 단자핀이 돌출하여 상기 랜드와 각각 접속되는, 적외선 검출기.
제3항에 있어서,

상기 케이스는 베이스와 상기 베이스에 맞추어지는 캡으로 구성되며, 상기 베이스로부터는 전원 단자 핀, 접지 단자 핀, 및 신호 출력 단자 핀이 돌출하고,

상기 회로 블록으로부터 돌출하는 상기 단자 핀 중 적어도 하나는, 상기 적외선 센서 소자를 실장하도록 상기 제1 수지층의 상부에 형성된 랜드와 전기적으로 접속하는, 적외선 검출기.
제13항에 있어서,

상기 회로 블록의 상부에 상부 차폐(top shield)가 돌출하여 상기 전원 단자 핀과 상기 신호 출력 단자 핀 중 적어도 하나로부터 상기 적외선 센서 소자를 전기적으로 차폐하는, 적외선 검출기.
제14항에 있어서,

상기 상부 차폐는 그 하단이 상기 회로 블록의 상단에 매설되어 있는, 적외선 검출기.
제14항에 있어서,

상기 상부 차폐는 상기 차폐 층에 전기적으로 접속되어 있는, 적외선 검출기.
제14항에 있어서,

상기 상부 차폐는 상기 차폐 층의 면에 대해 상기 차폐 층으로부터 수직으로 돌출하고, 상기 상부 차폐의 상단은 상기 적외선 센서 소자가 실장되어 있는 상기 제1 수지층의 상부 표면보다 높은, 적외선 검출기.
제14항에 있어서,

상기 상부 차폐는 그 상부가 상기 제1 수지층의 돌출부(bulged portion)으로 덮여 있는, 적외선 검출기.
제14항에 있어서,

상기 상부 차폐는 상기 제1 수지층의 단부 벽(end wall) 상에 형성되어 있는, 적외선 검출기.
적외선 검출기 제조 방법에 있어서,

제1 수지 시트를 준비하는 단계;

복수의 개별 회로 패턴이 형성된 제1 기판을 준비하는 단계;

상기 복수의 개별 회로 패턴 각각에 전자 부품을 실장하는 단계;

상기 제1 수지 시트와 상기 제1 기판을 그 사이에 제2 수지 시트를 개재하여 적층하는 단계;

상기 제1 수지 시트, 상기 제2 수지 시트, 및 상기 제1 기판을 가열 프레스하여, 상기 전자 부품을 경화된 제2 수지층에 몰딩하여 일체화된 바디(consolidated body)를 형성하는 단계;

상기 일체화된 바디에 스루홀(through-holes)을 형성하는 단계;

상기 일체화된 바디의 상부에 복수 세트의 랜드를 형성하는 단계;

상기 스루홀을 통해 상기 랜드의 각각의 세트를 상기 회로 패턴의 각각의 대응하는 패턴에 상호접속시키는 단계;

상기 랜드의 각각의 세트에 적외선 센서 소자를 실장하여 전기적 접속시키는 단계;

상기 일체화된 바디를 상기 적외선 센서 소자와 각각의 상기 회로 패턴을 각각 가지는 복수의 회로 블록으로 절단하는 단계;

상기 회로 블록 각각을 베이스에 실장하는 단계; 및

상기 스루홀에 복수의 단자 핀을 각각 삽입하여 상기 베이스를 통해 상기 복수의 단자 핀과 전자 회로 사이에 전기적 접속이 이루어지는 단계

를 포함하는 적외선 검출기 제조 방법.
적외선 검출기 제조 방법에 있어서,

제1 수지 시트를 준비하는 단계;

복수의 개별 회로 패턴이 형성된 제1 기판을 준비하는 단계;

상기 복수의 개별 회로 패턴 각각에 전자 부품을 실장하는 단계;

상기 제1 수지 시트와 상기 제1 기판을 그 사이에 제2 수지 시트를 개재하여 적층하는 단계;

상기 제1 수지 시트, 상기 제2 수지 시트, 및 상기 제1 기판을 가열 프레스하여, 상기 전자 부품을 경화된 상기 제2 수지 시트에 몰딩하여 일체화된 바디를 형성하는 단계;

상기 일체화된 바디에 스루홀을 형성하는 단계;

상기 일체화된 바디의 상부에 복수 세트의 랜드를 형성하는 단계;

상기 스루홀을 통해 상기 랜드의 각각의 세트를 상기 회로 패턴의 각각의 대 응하는 패턴에 상호접속시키는 단계;

상기 일체화된 바디를 각각의 상기 회로 패턴을 각각 가지는 복수의 회로 블록으로 절단하는 단계;

각각의 상기 회로 블록 상의 상기 랜드의 상기 세트에 적외선 센서 소자를 실장하여 전기적 접속시키는 단계;

상기 회로 블록 각각을 베이스에 실장하는 단계; 및

상기 스루홀에 복수의 단자 핀을 각각 삽입하여 상기 베이스를 통해 상기 복수의 단자 핀과 전자 회로 사이에 전기적 접속이 이루어지는 단계

를 포함하는 적외선 검출기 제조 방법.