KR20110051875A - 관성센서 패키지 및 관성센서 패키지의 제조 방법 - Google Patents

관성센서 패키지 및 관성센서 패키지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 관성센서 패키지의 제조 방법은 기판부 상부에 드라이 필름층을 라미네이팅 처리하는 단계; 상기 기판부의 상부 면이 노출되도록 상기 드라이 필름층의 일부를 오픈하는 단계; 및 내부 공간에 관성을 센싱하기 위한 질량체가 형성되는 관성 센서부를 상기 드라이 필름층을 매개로 상기 기판부 상에 접착시키는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

관성센서 패키지 및 관성센서 패키지의 제조 방법{Inertial sensor package and manufacturing method thereof}
본 발명은 관성센서 패키지 및 관성센서 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 관성센서를 패키지 함에 있어서 그 제조가 간단한 관성센서 패키지 및 이를 제조하는 관성센서 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
관성 센서란 이동체의 선형 운동에 따른 가속도 및 회전에 따른 각속도등을 감지하기 위한 센서를 의미할 수 있다.
일반적으로 이러한 관성 센서는 선형 운동을 측정할 수 있는 가속도 센서와 회전 운동을 측정할 수 있는 각속도 센서로 구분될 수 있으며, 제조 공정에 따라 세라믹 센서와 멤스(MEMS) 센서로 구분될 수 있다.
또한, 멤스(MEMS) 센서는 센싱 원리에 따라 정전형(Capacitive type), 압저항형(Piezo resistive type), 압전형(Piezoelectric type) 등으로 구분될 수 있다.
최근에는 이러한 관성 센서는 인공위성이나 미사일, 무인 항공기 등의 군수용 목적으로부터 에어 백(Air bag), ESC(Electronic Stability Control), 차량용 Black box 등 자동차용, 캠코더의 손떨림 장지용, 핸드폰이나 게임기의 모션 센싱 용, 네비게이션용 등 다양한 용도로 사용되어 지고 있다.
이러한 관성 센서를 접착하는 관성센서 패키지는 일반 기판에 센서를 접합시키기 위해 액상 또는 겔 형태의 접착제를 사용하여 접합하게 된다. 그러나, 이러한 액상의 접착제를 사용하여 관성 센서를 접착시키는 경우에는 관성센서의 평형도를 유지하기가 어렵고, 경화 전에 접착제가 질량체로 흘러서 질량체의 운동을 방해할 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 음극 접합 방법이나 공융 접합(eutectic) 방법 등을 사용할 수 있으나, 이러한 공정 조건은 고온에서 이루어짐으로서 압전막 성능 열화에 의해서 제품 성능에는 악영향을 미칠 수 있으며, 그 재료 비용이 고가라는 단점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결해야 할 기술들이 요구되고 있다.
본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 관성센서를 패키지 함에 있어서 그 제조가 간단한 관성센서 패키지 및 이를 제조하는 관성센서 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 관성센서 패키지의 제조 방법은 기판부 상부에 드라이 필름층을 라미네이팅 처리하는 단계; 상기 기판부의 상부 면이 노출되도록 상기 드라이 필름층의 일부를 오픈하는 단계; 및 내부 공간에 관성력을 센싱하기 위한 질량체가 형성되는 관성 센서부를 상기 드라이 필름층을 매개로 상기 기판부 상에 접착시키는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 관성센서 패키지의 제조 방법은 상기 드라이 필름층의 일부를 오픈하는 단계는 감광성 재질의 상기 드라이 필름층 상에 사진 식각 처리를 하여 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 관성센서 패키지의 제조 방법의 상기 관성 센서 웨이퍼를 상기 기판부에 접착하는 단계에서는 약 50도~200도의 열을 가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 관성센서 패키지는 내부 공간에 관성을 센싱하기 위한 질량체가 형성되며, 일면이 상기 질량체가 노출 되도록 개방되는 관성 센서부; 상 기 질량체가 노출되는 면에 접착되어 장착되는 기판부; 및 상기 기판부의 일면에 형성되며 상기 관성 센서부 및 상기 기판부를 서로 접착시키기 위한 드라이 필름층;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 관성센서 패키지의 상기 드라이 필름층은 기 관성 센서부의 저면과 접촉되는 부분에 대응되도록 오픈 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 관성 센서 패키지의 상기 관성 센서부는 상기 질량체에 인접한 면에 형성되는 압전 엑츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 관성센서 패키지 및 그 관성센서 패키지의 제조 방법은 관성 센서부와 기판부 사이에 개재되는 드라이 필름층을 포함하므로 접착 공정 시 저온에서 공정이 가능하여 보다 경제적이며, 질량체가 드라이 필름층에 의해서 자동적으로 일정 두께 이상으로 이격되므로 접착 공정에서 접착제에 유동에 의해서 질량체의 운동이 방해받는 문제점을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 관성센서 패키지 및 그 관성센서 패키지의 제조 방법은 도 1 내지 도 4를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일 또는 유사한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관성 센서 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 관성 센서 패키지는 관성 센서부(110), 기판부(120) 및 드라이 필름층(130)을 포함할 수 있다.
관성 센서부(110)는 지지부(116), 질량체(118) 및 고정단(114)을 포함할 수 있다.
지지부(116)는 기판부(120) 상에 배치되어 드라이 필름층(130)에 의해서 기판부(120)와 서로 접착될 수 있다. 이때, 지지부(116)의 단면은 일측이 질량체(118)가 형성된 내부 공간으로 돌출되도록 형성될 수 있는 것이다.
이때, 지지부(116)는 질량체(118)와 동일한 높이로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않으모 설계자의 의도에 따라 그 높이는 다양하게 설정될 수 있다.
질량체(118)는 지지부(116) 사이에 배치되며, 지지부(116) 사이의 내부 공간 을 이동 가능하다. 따라서, 관성의 발생 시에 질량체(118)의 움직임을 감지하므로 그 값을 측정하게 되는 것이다.
그리고, 고정단(114)은 지지부(116) 및 질량체(118)의 상부에 형성되어 상기 지지부(116) 및 질량체(118)를 고정하며, 질량체(118)의 움직임을 감지하기 위해서 절연층, 진동부(112), 전극 패턴 등으로 이뤄질 수 있다. 이때, 진동부(112)는 압전 엑츄에이터를 사용할 수 있으며, 분극 처리되어 진동이나 충격이 가해지면 전하가 발생되도록 형성될 수 있는 것이다. 그러나, 고정단(114)은 이에 한정되지 않으며 설계자의 의도에 따라 그 구조는 다양하게 설계될 수 있다.
기판부(120)는 관성 센서부(110)의 저면에 드라이 필름층(130)에 의해서 접착될 수 있다. 이때, 기판부(120) 상에는 드라이 필름층(130)이 먼저 라미네이팅 공정으로 형성될 수 있으나, 이러한 구조에 한정되지 않으며 설계자의 의도에 따라 드라이 필름층(130)이 관성 센서부(110)의 지지부(116)에 형성되도록 설계될 수 있다.
여기서, 기판부(120)는 실리콘 웨이퍼, 직접 회로, 인쇄 회로 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 세라믹 기판일 수 있다.
드라이 필름층(130)은 앞서 설명한 바와 같이, 기판부(120)의 상면에 형성되어 관성 센서부(110)를 서로 접착시키는 기능을 한다.
그리고, 드라이 필름층(130)의 두께는 대략 70㎛ 이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기의 두께보다 더 얇은 두께로 드라이 필름층(130)이 형성되면, 질량체(118)의 움직임에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
이때, 드라이 필름층(130)을 접착시키는 공정은 대략 80도에서 200도 사이의 온도에서 형성될 수 있다. 일반적으로 음극 접합 방법이나 공융 접합(eutectic) 방법 등으로 제조되는 경우에는 그 제조 온도가 대략 300도 정도이므로 압전 엑츄에이터의 성능에 악영향을 미칠 수 있다.
그러나, 본 실시예에서는 드라이 필름층(130)을 사용하여 기판부(120)와 관성 센서부(110)를 서로 접착시키므로 낮은 온도에서도 그 제조가 가능하며, 이에 따라 고온에서 이루어질 때 발생할 수 있는 압전막 성능 열화에 의해서 제품 성능에 악영향 등을 방지하며, 고가의 재료 비용이 아닌 저렴하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관성 센서 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2를 참조하면, 관성센서 패키지의 제조 방법은 기판부(120)의 상부에 드라이 필름층(130)을 라미네이팅 공정하는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 기판부(120)의 상부 면에는 전체적으로 드라이 필름층(130)이 형성될 수 있는 것이다. 여기서, 드라이 필름층(130)은 감광성 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 드라이 필름층(130)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 기판부(120)의 상부면에는 질량체(118)가 위치하는 내부 공간 만큼 오픈되도록 사진 식각 공정을 행하게 된다. 이때, 이러한 사진 식각 공정은 마스크를 이용하여 노광하여 형성할 수 있다.
따라서, 기판부(120)의 상부면에는 관성 센서부(110)의 지지부(116)와 접촉되도록 양 측부에만 드라이 필름층(130)이 남게 된다.
그리고, 도 4에서 도시된 바와 같이, 관성 센서부(110)를 기판부(120)의 상부에 위치시킨 후에 관성 센서부(110)와 기판부(120)를 서로 접촉시키게 된다.
이때, 관성 센서부(110)와 기판부(120)는 드라이 필름층(130)에 의해서 서로 접착되게 되는데, 이러한 접착 공정은 앞서 설명한 바와 같이, 대략 80도에서 200도 사이의 온도에서 형성될 수 있다.
따라서, 고체의 드라이 필름층(130)은 이러한 접착 공정에 의해서 유동하지 않으므로 유체의 접착제를 쓰는 경우에 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
또한, 본 실시예에서는 드라이 필름층(130)을 사진 식각 공정을 통해서 간단하게 제조할 수 있으며, 그 두께도 자동적으로 결정되기 때문에 접착 공정에서 접착제에 유동에 의해서 질량체의 운동이 방해받는 문제점을 해결하며, 그 제조가 간단하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관성 센서 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관성 센서 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110.... 관성 센서부 116.... 지지부
118.... 질량체 120.... 기판부
130.... 드라이 필름층

Claims (6)

  1. 기판부 상부에 드라이 필름층을 라미네이팅 공정으로 형성시키는 단계;
    상기 기판부의 상부 면이 노출되도록 상기 드라이 필름층의 일부를 오픈하는 단계; 및
    내부 공간에 관성을 센싱하기 위한 질량체가 형성되는 관성 센서부를 상기 드라이 필름층을 매개로 상기 기판부 상에 접착시키는 단계;
    를 포함하는 관성센서 패키지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드라이 필름층의 일부를 오픈하는 단계는,
    감광성 재질의 상기 드라이 필름층 상에 사진 식각 처리를 하여 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서 패키지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관성 센서 웨이퍼를 상기 기판부에 접착하는 단계에서는 약 50~200도 사이의 열을 가하는 것을 특징으로 하는 관성센서 패키지의 제조방법.
  4. 내부 공간에 발생되는 관성력을 센싱하기 위한 질량체가 형성되며, 일면이 상기 질량체가 노출되도록 개방되는 관성 센서부;
    상기 질량체가 노출되는 면에 접착되어 장착되는 기판부; 및
    상기 기판부의 일면에 형성되며 상기 관성 센서부 및 상기 기판부를 서로 접착시키기 위한 드라이 필름층;
    을 포함하는 관성센서 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 드라이 필름층은,
    상기 관성 센서부의 저면과 접촉되는 부분에 대응되도록 오픈 형성되는 것을 특징으로 하는 관성 센서 패키지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 관성 센서부는,
    상기 질량체에 인접한 면에 형성되는 압전 엑츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서 패키지.
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KR101321270B1 (ko) * 2011-10-28 2013-11-04 삼성전기주식회사 관성센서
CN105241476A (zh) * 2015-09-25 2016-01-13 杭州士兰微电子股份有限公司 惯性传感器及其制作方法

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