KR20120132636A - 지문 센서 등을 위한 일체로 몰드된 다이 및 베젤 구조 - Google Patents

Abstract

지문 센서와 같은 생체인식 센서 디바이스는 센서 어레이 및 적어도 하나의 전도성 베젤이 형성되는 다이에 장착되는 기판을 포함한다. 다이 및 베젤은 기계적 손상, 전기적 손상, 및 환경적 손상으로부터 이들 엘리먼트를 보호하도록 단일 캡슐화 구조에 둘러싸여 지지만, 그러나 캡슐화 또는 다른 코팅 물질 구조에 의해 최대한 얇게 커버링되거나 또는 노출된 베젤 및 센서 어레이의 일부를 가진다.

Description

지문 센서 등을 위한 일체로 몰드된 다이 및 베젤 구조{INTEGRALLY MOLDED DIE AND BEZEL STRUCTURE FOR FINGERPRINT SENSORS AND THE LIKE}

본 발명은 집적 회로 패키징에 관한 것으로, 더 구체적으로 지문 센서 및 그와 유사한 것을 위해 각각이 노출된 부분 또는 최대한 얇게 커버링된 부분을 갖는 다이 및 하나 이상의 베젤 구조를 일체로 몰딩하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

오늘날 하나의 상대적으로 흔한 생체인식 센싱 디바이스는 지문 센서이다. 이들 디바이스는 사용자의 지문을 스캐닝하고 그것을 지문 이미지의 인증 세트와 비교하는 것에 의해 컴퓨터 및 이동 전화기와 같은 전자 디바이스, 금고, 빌딩, 차량 등에 대한 접근을 제어하는데 사용된다. 인증되도록 내밀어진 (생체) 지문이 미리등록된 인증된 지문의 세트 내의 하나와 매칭된다면, 접근이 승인될 수 있다. 지문 센서는 PC 주변기기와 같은 다른 디바이스에 일체화되는 독립형 디바이스일 수 있고, 또는 접근을 제어하는 디바이스에 일체화될 수 있다. 센서는 광학적이거나 전기적(예, 저항성, 용량성 등)일 수 있다.

오늘날 일반적인 전기-기반 지문 센서는 센서 엘리먼트의 어레이 및 관련된 회로가 형성되는 반도체 몸체, 또는 다이를 포함한다. 패키징될 때, 센서 엘리먼트는 보호 물질을 통해 또는 사용자의 손가락과 접촉하도록 종종 노출된다. 일반적으로, 센서는 사용자의 지문의 이미지를 구성하기 위해 사용자의 손가락의 영역과 센서 표면 사이의 거리를 사용하는 원칙에 따라서 작동한다. 그러한 센서의 정확한 작동은 단지 센서 표면과 감지되는 지문 사이의 최소 갭을 수용할 수 있을 뿐이다. 따라서, 센서 표면 자체는 대개 자주 커버링되지 않은 채로 남겨지고, 사용자는 지문 감지의 프로세스에서 그것과의 접촉에 손가락을 직접적으로 위치시킨다. 그러나, 특정 지문 센서 설계는 물리적 손상 및 환경적 손상, 마모 등으로부터 센서를 보호하기 위해 센서 표면 위에 얇은 보호 오버코트를 포함한다.

반도체 다이는 탑(top) 표면 상에 사진석판술적으로(또는 그와 반대로) 형성된 센서 어레이를 일반적으로 가진다. 센서 다이는 일반적으로 상당히 작고, 대응하게 작은 접촉 패드를 가지며, 조립체가 사용을 위해 부착되는 인쇄 회로 기판(PCB)과 다이 사이에 실제 전기적 연결을 구성하도록 이차적 구조의 사용을 필요하게 한다. 그러한 이차적 구조는 리드 프레임, 칩 캐리어, 및 그와 유사한 것을 포함한다. 보통 어플리케이션에서, 다이는 리드 프레임에 부착되고, 미세 와이어(와이어본드)는 리드 프레임의 매크로-스케일 본딩 리드와 다이의 마이크로-스케일 본딩 패드 사이의 전기적 인터커넥션을 구성한다. 와이어본드 및 다른 구성요소를 보호하기 위해, 다이, 리드 프레임, 및 와이어본드는 일반적으로 캡슐화 물질에 둘러싸인다. 이것은 몰드에 본딩되고 연결된 다이 및 리드 프레임을 위치시키고, 몰드에 캡슐화 물질을 주입하고, 캡슐화 물질을 경화시키는 것에 의해 달성된다. 일반적으로 이것은 다이의 센서 어레이 부분이 캡슐화 물질에 의해 커버링되지 않은 채 남겨지도록 수행된다. 그런 후에 캡슐화된 다이 구조는 이어지는 조립 단계에 사용되는 구성요소를 형성할 수 있다.

다수의 지문 센서 회로 설계는 감지되는 손가락에 작은 전류를 주입하는 것에 의해 작동한다. 그러한 회로의 일례가 미국 특허 제6,512,381호에 개시되고, 참조에 의해 여기에 병합된다. 요구되는 전류로 사용자의 손가락을 구동하기 위해, 역시 참조에 의해 여기에 병합되는 미국 특허 제6,636,053호에 개시된 바와 같이 예를 들어, 접촉 구조가 제공될 수 있다. 접촉 구조는 다이의 에지 부근에 위치된 베젤의 형태를 취할 수 있다. 베젤은 다이의 상부 표면의 평면과 평행하거나 또는 동일 평면상에 있는 일반적으로 평면의 상부 표면을 가진다. 사용자는 손가락끝을 예를 들어, 스트립 센서 위에 스와이핑하는 동작에서 또는 에어리어(area) 센서 상의 배치에 의해 다이의 표면에 적용시키기 때문에, 손가락끝은 동시에 다이의 표면(즉, 다이의 탑 표면 상에 형성된 센서 어레이) 및 베젤의 표면과의 물리적 접촉 및 전기적 접촉에 있고, 후자는 감지 프로세스 동안 손가락끝을 전기적으로 구동한다.

종래에, 베젤 및 캡슐화된 다이는 각각 별개의 엘리먼트였고, 센서 장치를 조립하거나 패키징하는 프로세스에서 합쳐졌다. 즉, 베젤 및 다이는 함께 캡슐화되지 않는다. 하나의 공지된 실시예에서, 베젤은 에지에서 동그랗게 말리도록 굽혀진 금속 시트이고, 기판의 바닥 측면과의 전기적 연결을 구성한다. 베젤은 캡슐화된 다이의 탑 표면의 평면에서 대략 탑, 접촉부를 나타내도록 기판의 측면 주위를 랩핑한다. 다른 실시예에서, 금속 스트립 또는 프레임은 기판의 탑 측면과의 접촉을 구성하고, 캡슐화된 다이의 탑 표면의 평면에서 대략 탑, 접촉부를 나타낸다.

현재의 지문 센서 구조는 다수의 이산적인 조립 단계를 요구한다. 이산적인 엘리먼트 및 제조 단계의 수가 증가하기 때문에, 제조 비용이 증가하고 제품 일관성에 부정적으로 영향을 미치는 부정확한 조립 또는 결함에 관한 잠재성 및 산출량 손실이 증가한다. 이산적인 엘리먼트 서브-어셈블리는 또한 일체화된 제조 프로세스보다 더 시간 소비적인 프로세스이다. IC 생산의 일반적인 기술에서와 같이, 비용, 구성요소의 수, 및 제조 단계의 수 및 복잡성, 및 완성된 구조의 크기를 감소시키는 것에 관한 상당하고 계속적인 상업적 압력이 있다.

뿐만 아니라, 별개의 베젤 및 캡슐화된 다이 구조는 종종 원치않게 큰 최종 디바이스이다. 더욱이, 베젤은 센서의 민감성을 최적화하도록 가능한 센서에 물리적으로 가까운 것이 요구된다. 그러나 공지된 별개의 베젤 및 캡슐화된 다이 설계는 최종 디바이스 크기 및 센서-베젤 간격의 가능한 선택을 제한한다.

본 발명의 목적은 선행기술이 지닌 문제를 피해서, 집적 회로 패키징, 그리고 더 구체적으로 지문 센서 및 그와 유사한 것을 위해 각각이 최대한 얇게 커버링되거나 또는 노출된 부분을 갖는 다이 및 하나 이상의 베젤 구조를 일체로 몰딩하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라서, 지문 센서와 같은 생체인식 센서 조립체는 센서 회로 및 적어도 하나의 전도성 베젤을 포함하는 다이에 장착되는 기판을 포함한다. 이어지는 설명 및 청구항에서 사용되는 바와 같이 "베젤"은 단일한, 실질적으로 균일하게 구성된 구조, 대개 일반적으로 금속 또는 전도성 플라스틱을 의미한다. 다이 및 베젤은 기계적 손상, 전기적 손상, 및 환경적 손상으로부터 이들 엘리먼트를 보호하도록 단일 캡슐화 구조에 둘러싸이지만, 그러나 캡슐화 또는 다른 코팅 물질 구조에 의해 최대한 얇게 커버링되거나 또는 노출된 베젤 및 다이의 표면의 일부를 가진다.

캡슐화 구조에서 센서 다이 및 베젤 모두를 둘러싸는 것에 의해, 이들 엘리먼트는 지금까지 가능한 것보다 더 가깝게 함께 있도록 할 수 있다. 게다가, 캡슐화 구조는 현재 공지된 디바이스 디자인으로는 가능하지 않은 방식으로, 베젤 및 센서 다이를 물리적으로 보호하고, 특히 그들 사이의 간격을 유지한다.

여기에 개시된 하나의 변형에 따라서, 베젤은 기판에 고정된 전기적으로 전도성 아치-형상 구조일 수 있다. 기판은 베젤과 다른 회로 사이에 인터커넥션을 전기적으로 허용하도록 그 위에 형성된 리드라인 또는 그와 유사한 것을 가질 수 있다. 베젤은 대체적으로 솔리드 몸체이거나 베젤 프레임의 부분일 수 있다. 단일 베젤은 몰드되는 것에 의해 캡슐화 구조 또는 복수의 베젤에서 센서 다이와 함께 일체로 몰드될 수 있다. 베젤은 센서 다이의 단일 측면, 센서 다이의 여러 측면에 인접할 수 있고, 또는 센서 다이를 둘러쌀 수 있다.

베젤 및 센서 다이의 몰딩은 베젤의 탑 표면 및 센서 다이의 탑 표면이 동일 평면상에 있도록 될 수 있다. 대체적으로, 베젤의 탑 표면의 평면이 센서 다이의 탑 표면의 평면 약간 위에 있도록, 베젤의 탑 표면의 평면 및 센서 다이의 탑 표면의 평면은 일반적으로 평행할 수 있으나, 동일 평면상에 있지 않다. 이 경우에, 베젤의 탑 표면은 예를 들어, 사용자의 손가락에 의해 물리적 접촉을 개선하도록, 캡슐화 물질 약간 위로 돌출할 수 있다. 또한 이 경우에, 사용자 편의를 위해서, 디바이스 강건성을 위해서, 베젤 에지에서 오염물질의 축적을 피하기 위해서 등 약간 라운딩된 횡단면을 갖는 베젤을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

위의 내용은 본 발명에 관한 다수의 고유한 측면, 특징 및 이점의 요약이다. 그러나 이 요약은 완벽하지 않다. 따라서, 본 발명의 이들 그리고 다른 측면, 특징, 및 이점은 여기에 제공된 청구항의 관점에서 고려될 때, 다음의 구체적인 설명 및 첨부된 도면으로부터 더 명백해질 것이다.

본 발명에서, 캡슐화 구조에서 센서 다이 및 베젤 모두를 둘러싸는 것에 의해, 이들 엘리먼트는 지금까지 가능한 것보다 더 가깝게 함께 있도록 할 수 있다. 게다가, 캡슐화 구조는 현재 공지된 디바이스 디자인으로는 가능하지 않은 방식으로, 베젤 및 센서 다이를 물리적으로 보호하고, 특히 그들 사이의 간격을 유지한다.

여기에 첨부된 도면에서, 동일한 참조 번호는 다양한 도면들 사이에 동일한 엘리먼트를 나타낸다. 설명적인 반면에, 도면은 축척에 따라 그려지지 않는다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 일체로 몰드된 베젤 및 센서 다이를 갖는 생체인식 센서 조립체의 부분 컷어웨이 투시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 두 개의 실시예에 따라 기판 상에 위치된 두 개의 다른 베젤의 측면 입면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 베젤 프레임의 투시도이고 도 3b 및 도 3c는 각각 측면 입면도와 전면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 일체로 몰딩된 베젤 및 센서 다이를 갖는 생체인식 센서의 상면도 또는 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 일체로 몰딩된 베젤 및 센서 다이를 갖는 생체인식 센서의 상면도 또는 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 일체로 몰딩된 베젤 및 센서 다이를 갖는 생체인식 센서의 전면 입면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 본 발명의 다양한 실시예에 따라 일체로 몰딩된 베젤 및 센서 다이를 갖는 생체인식 센서의 세 개의 다른 실시예의 측면 입면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따라 일체로 몰딩된 베젤 및 센서 다이를 갖는 생체인식 센서의 또 다른 실시예의 상부 평면도 및 측면 입면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 일체로 몰딩된 베젤 및 센서 다이를 갖는 에어리어-기반 생체인식 센서의 상부 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 일체로 몰딩된 베젤 및 센서 다이를 갖는 에어리어-기반 생체인식 센서의 상부 평면도이다.

처음에 우리는 공지된 출발 물질, 처리 기법, 구성요소, 장비, 및 다른 공지된 세부사항이 본 발명의 세부사항을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 단지 요약되거나 또는 생략된다는 것을 지적한다. 따라서, 세부사항이 공지되어 있지 않다면, 우리는 이들 세부사항과 관련된 선택을 제안하거나 지시하도록 그것을 본 발명의 어플리케이션에 남겨둔다.

우선 도 1에 대한 참조와 함께, 제 1 실시예에 따라 생체인식 센서 조립체(10)의 부분 컷어웨이 투시도가 도 1에 도시된다. 조립체(10)는 기판(12)을 포함하고, 기판은 인쇄 회로 기판(PCB), 세라믹 몸체, 또는 그 위에 형성된, 그리고 가능하게 그것의 층에서 인터커넥션 리드(미도시)를 갖는 유사한 구조일 수 있다. 센서 집적 회로, 또는 다이(14)가 다이-수용 영역에서 기판(12)에 고정된다. 다이(14)는 일반적으로 그 위에 형성된 하나 이상의 층을 갖는 반도체 몸체이고, 트랜지스터, 커패시터, 인터커넥션 및 사진석판술적으로 또는 다른 반도체 제조 프로세스에 의해 형성된 그와 유사한 것과 같은 전기적 디바이스를 포함한다. 특히, 다이(14)는 그 위에 형성된 센서 픽셀 및 감지 회로의 2-차원 어레이(16)를 가진다. 다이(14)는 다이(14)의 바닥 측면과 기판(12)의 탑 측면 사이의 접착제에 의해 기판(12)에 물리적으로 연결될 수 있고, 다이(14)의 탑 측면에서 기판(12)의 탑 측면까지 복수의 와이어본드에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 방법 역시 선행 기술분야에 공지된 바와 같이 사용될 수 있다.

하나 이상의 베젤(18)이 기판(12) 상의 베젤 수용 영역(20)에 고정된다. 베젤(18)은 이산적인 개별 엘리먼트일 수 있고, 또는 베젤 프레임의 부분을 형성할 수 있다(아래에 더 설명됨). 베젤(18)은 예를 들어, 손가락이 2-차원 어레이(16)의 픽셀에 의해 감지될 때 사용자의 손가락에 전류를 주입하도록 사용되는 불투명한, 전도성 엘리먼트일 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 베젤(18)은 이산적인 아치(또는 반전된 "U") 형상 금속 구조이고, 베젤 수용 영역(20)에 개별적으로 고정될 수 있다. 도 1은 완성된 구조의 부분 컷어웨이이고 본 실시예에서 각각의 베젤은 적어도 하나, 일반적으로 두 개의 기판(12)과의 접촉 포인트를 가진다. 따라서, 하나의 그러한 접촉 포인트가 컷어웨이 부분에 도시되고, 반면에 다른 하나는 도 1에 도시된 캡슐화 구조(22)의 부분 내에 있고, 따라서 미도시된다. 선택적으로, 베젤(18)은 미국 특허 번호[아직 부여되지 않음]에 관해 앞서 언급된 출원에서 더 설명된 바와 같이, 조립체(10)와 연관된 시각 인디케이터 영역(미도시) 및 광원(역시 미도시)과 함께 제공될 수 있다.

다이(14) 및 베젤(18)은 베젤(18)의 탑 표면은 물론, 다이(14), 특히 어레이(16)의 탑 표면이 적어도 부분적으로 사용자에게 노출되도록 캡슐화 구조(22) 내에 임베딩된다. 이들 탑 표면은 동일 평면상에 있거나 또는 가깝게 이격 분리된, 평행한 평면에 있다. 이들 표면의 영역은 물질 형성 캡슐화 구조(22)에 의해 예를 들어, 캡슐화 구조(22)의 형성 동안 이들 영역 위로 마스킹하는 것에 의해, 커버링되지 않은 채로 남겨질 수 있다. 어레이(16) 및 베젤(18)의 탑 표면 중 하나 또는 모두는 대체적으로 어레이 및/또는 베젤 표면의 물리적 보호를 제공하기 위해, 그러나 그럼에도 지문 패턴의 용량성 감지 및/또는 베젤(18)과 사용자의 손가락 사이의 전도가 가능하도록, 물질 형성 캡슐화 구조(22)에 의해, 또는 다른 코팅 물질에 의해 매우 얇게 커버링될 수 있다.

물질 형성 캡슐화 구조(22)는 해당 기술분야에 공지된 바와 달리, 절연, 반투명 또는 불투명 수지 또는 플라스틱의 유형일 수 있다. 캡슐화는 트랜스퍼 몰딩 또는 다른 기법에 의해 달성될 수 있다. 해당 기술분야에 공지된 다양한 집적 회로 몰딩 기법 중 하나가 캡슐화 구조(22)를 형성하도록 사용될 수 있다. 미국 특허 제6,686,227호에 개시되고, 참조에 의해 여기에 병합된, 이들 기법 중 하나의 실시예에 따라서, 다이가 다이와 기판 사이에 전기적 연결을 구성하는 본딩 와이어(도 5에 관한 참조와 함께 더 설명됨)로 기판에 장착된다. 몰드 몸체가 제 위치에 조립체를 유지하도록 기판을 클램핑하도록, 다이 및 기판이 몰드 몸체에 위치된다. 캡슐화 물질이 몰드 몸체에 주입된다. 실(seal)은 몰드에 주입된 캡슐화 물질이 요구에 따라 노출되어야만 하는 표면의 영역, 본 경우에 다이(14) 및 베젤(18)의 상부 표면에 적용되는 것을 차단한다. 본딩 와이어는 보호를 위해 캡슐화 물질에 둘러싸이고, 그 위의 영역은 테이퍼드(tapered) 가이드 영역(24) 및 셸프(shelf) 영역(26)이 된다. 몰딩 프로세스에서 몰드 몸체 내에 베젤(18)을 포함하고, 베젤(18)의 상부 표면을 일반적으로 다이(14)의 상부 표면의 위치와 동일 평면상에 또는 평행한 평면에 위치시키는 것에 의해, 몰딩 프로세스는 다이(14) 및 베젤(18) 모두를 캡슐화 구조(22) 내에 효과적으로 캡슐화할 수 있고, 그런데도 다이(14) 및 베젤(18)의 요구되는 노출 표면 영역을 제공할 수 있다.

캡슐화 구조(22)는 기판(12)의 탑 표면을 실질적으로 커버링할 것이다. 그것은 또한 기판(12)의 측면들로 연장할 수 있다. 기판(12)의 후면은 최종 디바이스 구조의 부분으로서 인쇄 회로 기판 또는 다른 구성요소 장착 조립체로의 후면 인터커넥션을 위해 전도성 범프 접촉(예, 볼 그리드 어레이 또는 랜드 그리드 어레이, 미도시)과 함께 제공될 수 있다. 대체적으로, 기판(12)의 후면 또는 탑 측면은 패드 또는 핀과의 접촉과 함께 제공될 수 있고, 그들은 또 다른 전기 시스템 내에 몰딩된 서브어셈블리의 전기적 인터커넥션을 허용하도록 몰딩 프로세스에 이어서 노출된 채로 남겨진다. 일체로 몰딩된 베젤 및 센서 다이를 갖는 완전한 생체인식 센서 조립체가 따라서 얻어진다.

생체인식 센서에 관한 위의 설명은 기판(12)에 장착되는 하나 이상의 베젤(18)을 포함한다. 도 2a는 측면에서 볼 때 아치(또는 반전된 "U") 형상을 갖는 베젤(18a)의 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 2b는 측면에서 볼 때, 예를 들어, 라운딩된 코너를 갖는 솔리드 직사각형 구조인 베젤(18b)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 어떠한 방식으로든 베젤(18)의 특정 횡단면 형상은 본 발명의 범위를 한정하지 않는 반면에, 본 발명은 근접한 센서 회로에 위치된 베젤이 캡슐화 구조 내에 단일하게 배치되는 구조 및 그 구조를 구성하는 방법이 제공된다는 점에서 고유하다. 조립체의 구조적 엘리먼트의 물리적 보호 및 환경적 보호가 캡슐화 구조에 의해 제공된다. 또한, 베젤은 지금까지 가능한 것보다 센서 다이에 훨씬 더 가깝게 위치될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예는 여기 본 발명의 하나의 변형에 따라서, 각각 기판(12) 상에 개별적 및 이산적으로 위치된 두 개의 베젤(18)을 포함하는 반면에, 단일 베젤만이 사용된다. 하나의 또 다른 변형에 따라서, 베젤(들)은 여기에 참조에 의해 병합된 미국 특허 출원 번호 제12/324,869호에 관한 출원에서 설명된 바와 같이 일체화된 리드 프레임 및 베젤 구조의 일부를 형성할 수 있다. 그러한 베젤 프레임(60)의 일례가 도 3a, 도 3b, 및 도 3c에 도시된다. 베젤 프레임(60)은 접촉 및 본딩 패드(68)에 베젤(62, 64)을 연결하는 연결 아암(66)을 갖는 제 1 베젤(62) 및 제 2 베젤(64)을 포함한다. 다시, 그러한 실시예가 별개로 도시되지 않음에도, 하나 또는 두 개 이상의 베젤이 유사하게 제공될 수 있다.

센서 다이를 갖는 일체로 몰드된 단일 베젤 또는 복수의 베젤의 경우에, 베젤(들)은 센서 다이의 측면(들)에 인접할 수 있다. 다시, 베젤(들)이 센서 다이의 몰딩에 앞서 센서 다이와 관련해서 위치된다는 사실로 인해, 베젤(들)은 지금까지 가능한 것보다 센서 다이에 더 가까워질 수 있다.

센서 다이의 측면에 근접해 위치되는 것으로 위에 설명된 반면에, 베젤(들)은 센서 다이를 완전히 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 베젤은 센서 다이가 위치되는 중심에 개구부를 갖는 직사각형, 타원형 등과 같은 폐쇄된 구조일 수 있다. 본 실시예는 도 4에 도시되고, 기판(30)은 그것에 고정된 센서 다이(32) 및 센서 다이(32)가 배치되고 센서 다이(32)의 상부 표면이 나타나는 개구부(36)를 갖는 폐쇄된 구조(34)(본 경우에 직사각형 평면도형임)를 가진다. 센서 다이(32) 및 베젤(34)의 탑 표면을 캡슐화 물질에 의해 최대한 얇게 커버링되거나 노출된 채로 남겨두면서, 센서 다이(32) 및 베젤(34)이 고정되는 기판(30)의 표면의 전체가 캡슐화 물질(미도시)로 커버링된다.

도 5, 도 6 및 도 7a 내지 7c에 관한 참조와 함께, 본 발명의 일 실시예에 따라서 지문 센서 및 그와 유사한 것을 위한 일체로 몰드된 다이 및 베젤 구조의 평면도 및 다수의 컷어웨이 횡단면도 각각이 도면에 나타난다. 더 구체적으로, 도 5는 도 1에 투시도에 도시된 생체인식 센서 조립체(10)의 평면도이다. 도 6은 사용자의 손가락(38)의 축 방향에서 본, 조립체(10)의 컷어웨이 횡단면도이다. 도 6에서 보여질 수 있는 바와 같이, 다이(14)는 기판(12)에 물리적으로 장착되고, 와이어본드(28)에 의해 기판에 전기적으로 연결된다. 대체적으로, 다이(14)는 접착제 및 와이어본드 각각에 의해 기판(12)에 물리적으로 전기적으로 연결될 수 있다. 다이(14), 베젤(18), 와이어본드(28) 등은 와이어본드(28) 및 가이드 영역(24)과 셸프 영역(26) 아래의 다이(14) 및 베젤(18)의 부분들을 보호하도록 몰드된다. 중요하게, 몰드된 바와 같이, 다이(14)의 상부 표면의 일부, 즉, 센서 다이(16)가 손가락(38)과의 물리적 접촉을 허용하도록 노출된다. 캡슐화 물질은 또한 센서 다이(16)의 감지 기능이 작동하는 작동 원칙들(예, 용량성 감지)이 제공되는 다이(14)의 이러한 영역을 얇게 커버링할 수 있고, 그것은 현저하게 저하되지 않는다.

도 7a 내지 도 7c에 관한 참조와 함께, 다이(14)의 탑 표면과 관련해 베젤(18)의 입면의 다양한 실시예가 도시될 수 있다. 도 7a에 도시된 실시예(40)에서, 몰딩은 베젤(18)의 탑 표면 및 다이(14)의 탑 표면이 동일 평면상에 있도록 될 수 있다. 본 실시예에서, 몰딩은 다이(14) 및 베젤(18)의 탑 표면이 노출되도록(즉, 캡슐화 물질에 의해 커버링되지 않음) 더 제어되고, 그래서 사용자의 손가락(미도시)이 그들과의 물리적 접촉에 있을 수 있다. 대체적으로, 도 7b에 도시된 실시예(42)에서, 다이(14) 및 베젤(18)의 탑 표면의 평면은 동일 평면상에 있는 반면에, 몰딩은 예를 들어, 센서 다이(16) 및/또는 베젤(18)의 물리적 보호를 위해, 캡슐화 물질(44)의 얇은 층(두께 t)이 그 위에 형성되도록 제어된다.

도 7c에 도시된 실시예(46)에서, 다이(14)의 탑 표면의 평면 및 베젤(18)의 탑 표면의 평면은 동일 평면상에 있지 않다. 베젤(18)의 탑 표면의 평면은 다이(14)의 탑 표면의 평면 약간 위에 있다(거리 d에 의함). 이 경우에, 베젤(18)의 탑 표면은 예를 들어, 사용자의 손가락(미도시)에 의한 그것과의 물리적 접촉을 개선하도록 캡슐화 물질(22) 약간 위로 돌출할 수 있다. 또한 이 경우에, 사용자 편의를 위해서, 디바이스 강건성을 위해서, 베젤 에지에서 오염물질의 축적을 피하기 위해서 등 약간 라운딩된 탑 표면(도 7c의 횡단면에 도시됨) 또는 코너들을 갖는 베젤(18)을 제공하는 것이 요구될 수 있다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 실시예(80)에서, 기판(82)은 그것에 물리적으로 연결된 다이(84)를 가진다. 연결은 또한 위에 설명된 바와 같이 전기적일 수 있다. 다이(84)는 역시 위에 설명된 바와 같이 그 안에 형성된 센서 영역(86)을 가진다. 베젤(88)은 또한 기판(82)에 물리적으로, 그리고 선택적으로 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 두 개의 베젤(18)이 나타나는 도 1에 도시된 실시예(10)와 비교해서, 실시예(80)에서는, 단일 베젤(88)만이 제공된다. 최종으로, 앞서 설명된 바와 같이, 다이(84) 및 베젤(88)은 캡슐화 물질(90)에 의해 둘러싸이고, 예를 들어, 테이퍼드 가이드 영역(92) 및 셸프 영역(94)을 형성하도록 몰딩된다. 다시, 다이(84) 및 베젤(88)은 베젤(88)의 탑 표면은 물론, 다이(84)의 탑 표면, 그리고 특히 어레이(86)가 사용자에게 적어도 부분적으로 노출되도록 캡슐화 구조(90) 내에 임베딩된다. 대체적으로, 다이(84) 및 베젤(88)의 탑 표면은 캡슐화 물질에 의해 얇게 커버링될 수 있다.

앞서의 설명은 즉, 센서 디바이스가 위에서 볼 때, 대략적으로 평균 사용자의 손가락끝의 너비, 그러나 단지 수 픽셀 크기(tall), 일반적으로 1 내지 8 픽셀, 그리고 가능하게 많게는 16 픽셀 크기의 유형임을 추정한다. 그러한 센서는 일반적으로 스트립 센서로 언급된다. 작동에서, 사용자는 센서의 표면 위에 손가락을 스와이프한다. 센서는 손가락이 스와이프될 때 지문의 다수의 가는 스트립(thin strips)을 캡처하고, 완전한 지문이 인증에서의 사용을 위해 소프트웨어에서 조립된다. 그러한 센서 장치는 소형 센서가 요구될 때 일반적으로 바람직하다. 그러나, 본 발명은 스트립 센서로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 9에 관한 참조와 함께, 일체로 몰드된 베젤 및 센서 다이의 일 실시예(100)가 도면에 도시되고, 센서는 위에서 볼 때, 대략적으로 평균 사용자의 손가락끝의 너비와 길이인 유형이다. 작동에서, 사용자는 센서 에어리어 위의 제 위치에 손가락끝을 유지하고, 지문이 일반적으로 래스터(raster) 방식으로 스캐닝된다. 그러한 센서는 일반적으로 에어리어 센서로 언급된다. 도시 목적을 위해, 실시예(100)는 캡슐화 구조(106)에 일체로 몰드되는 단일 베젤(102) 및 에어리어 센서 다이(104)를 포함한다. 그러나 하나 이상의 베젤(102)이 유사한 실시예에서 사용될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 유사하게, 제 2 에어리어 센서 실시예(110)가 도 10에 도시되고, 여기서 직사각형 링의 형태인 베젤(112)이 에어리어 센서 다이(114)를 완전히 둘러싸며, 캡슐화 구조(116)에 일체로 몰드된다.

따라서, 지문 센서 및 그와 유사한 것을 위한 일체로 몰드된 다이 및 베젤 구조의 다양한 실시예가 개시된다. 이들 다양한 실시예는 이어지는 청구항의 범위 및 사상을 강조한다. 그러나 현대의 전기 디바이스의 물리학 및 그들의 생산 방법은 절대적인 것이 아니고, 그보다는 요구되는 디바이스 및/또는 결과를 생산하기 위한 통계적인 노력이다. 프로세스의 반복성에 소요되는 최대한의 관심에도, 출발 물질 및 처리 물질의 품질 등등, 변형 및 결함이 나타난다. 따라서, 본 발명 또는 청구항의 설명에서 어떠한 한정도 절대적인 것으로 이해될 수 없고 또는 이해되어서는 안 된다. 청구항의 한정은 이들 한정까지 그리고 그들을 포함하여, 본 발명의 경계를 규정하도록 의도된다. 이것을 더 강조하기 위해, 용어 "실질적으로"가 여기서 그리고 청구항 한정과 연관해서 종종 사용될 수 있다(변형 및 결함에 관한 고려가 그 용어와 함께 사용된 한정으로만 제한되지 않음에도). 본 발명의 한정 자체로 정확하게 규정하는 것이 어려운 한에는, 우리는 이 용어가 "큰 범위까지", "거의 실시가능한 만큼", "기술적 한정 내에서", 및 그와 유사한 것으로서 번역되는 것을 의도한다.

또한, 복수의 예시적인 실시예가 앞서의 구체적인 설명에서 제시되는 반면에, 다수의 변형이 존재하고, 이들 예시적인 실시예는 단지 대표적인 실시예이며, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위, 적용가능성 또는 구성을 한정하도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야만 한다. 위에 개시된 다양한 그리고 다른 특징 및 기능 또는 그것의 대체는 많은 다른 배열 또는 실시예로 요구에 따라 조합될 수 있고, 대체적인 어플리케이션을 잠재적으로 발견할 수 있다. 뿐만 아니라, 실시예에서 또는 실시예에 관한 다양한 현재 예상하지못하거나 또는 기대하지 않은 대체, 수정 변형 또는 개선이 해당 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이어서 이루어질 수 있고, 이들 역시 아래의 청구항에 의해 포함되도록 의도된다.

그러므로, 앞서의 설명은 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 실행에 관한 편리한 가이드를 제공하고, 설명된 실시예의 기능 및 배열에서 다양한 변경이 청구항에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다는 것을 고려한다.

Claims (21)

1. 지문 센서 디바이스로서,
   제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 기판;
   내부에 지문 감지 회로를 형성하고 상기 기판의 상기 제 1 측면의 다이-수용 영역에 고정된 다이;
   상기 다이-수용 영역에 근접해서 상기 기판의 상기 제 1 측면의 제 1 베젤-수용 영역에 고정된 제 1 전도성 베젤; 및
   적어도 상기 다이의 일부 및 상기 제 1 전도성 베젤의 일부를 일체로 둘러싸는 캡슐화 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 캡슐화 구조는, 적어도 상기 제 1 전도성 베젤의 탑 표면이 둘러싸이지 않고 그로써 그 위에 하나 이상의 층의 물리적 접촉 또는 적용을 위해 노출되도록 상기 제 1 전도성 베젤을 부분적으로만 둘러싸는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 다이는 사용자의 지문 패턴을 감지하기 위해 표면 위에 형성된 센서 어레이를 갖고, 상기 캡슐화 구조는 상기 센서 어레이가 커버링되지 않고 물리적 접촉을 위해 노출되도록 상기 다이를 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 센서 어레이는 지문 스트립 센서의 구성요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 센서 어레이는 지문 에어리어 센서의 구성요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 캡슐화 구조는 상기 다이 및 상기 제 1 전도성 베젤의 각각의 탑 표면이 상기 캡슐화 구조의 나머지보다 상대적으로 훨씬 더 얇은 상기 캡슐화 구조의 일부에 의해 둘러싸이도록 상기 다이 및 상기 제 1 전도성 베젤을 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 다이는 사용자의 지문 패턴을 용량적으로 감지하기 위해 표면 상에 형성된 센서 어레이를 갖고, 상기 캡슐화 구조는 상기 센서 어레이 위의 상기 캡슐화 구조의 두께가 상기 센서 어레이 위의 상기 캡슐화 구조와의 물리적 접촉에서 손가락의 지문을 용량적으로 감지하는 상기 센서 어레이의 가능성을 차단하는 방법으로 상기 센서 어레이의 민감성을 감소시키지 않도록, 상기 센서 어레이가 상기 캡슐화 구조에 의해 얇게 둘러싸이도록, 상기 캡슐화 구조가 상기 다이를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 센서 어레이는 지문 스트립 센서의 구성요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 센서 어레이는 지문 에어리어 센서의 구성요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제 1 측면의 상기 제 2 베젤-수용 영역에 고정되는 제 2 전도성 베젤을 더 포함하고,
    상기 캡슐화 구조는 상기 다이 및 상기 제 1 전도성 베젤과 일체로 상기 제 2 전도성 베젤을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 전도성 베젤 및 상기 제 2 전도성 베젤은 베젤 프레임의 부분을 형성하고, 또한 상기 베젤 프레임은 상기 기판에 물리적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 베젤 프레임은 상기 기판을 거쳐 상기 다이에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전도성 베젤은 상기 기판을 거쳐 상기 다이에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
14. 제 1항에 있어서,
    상기 베젤은 상기 다이가 상기 베젤에 의해 둘러싸이도록 상기 다이가 위치되는 개구부를 규정하는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
15. 제 1항에 있어서,
    상기 다이는 제 1 평면에서 탑 표면을 갖고, 상기 베젤은 상기 제 1 평면에서 역시 탑 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
16. 제 1항에 있어서,
    상기 다이는 다이 평면에서 탑 표면을 갖고 상기 베젤은 베젤 탑 표면이 상기 다이 평면에, 그러나 지나지 않고, 있도록 탑 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
17. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제 1 측면은 제 1 평면에 있고, 상기 다이는 제 2 평면에서 탑 표면을 갖고, 상기 베젤은 탑 표면을 가지며, 또한 상기 다이 및 상기 베젤은 상기 제 1 평면과 베젤 탑 표면 사이의 거리가 상기 제 1 평면과 상기 제 2 평면 사이의 거리보다 더 크도록 서로에 관련해서 위치되는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 베젤 탑 표면은 볼록한 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
19. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전도성 베젤은 탑 표면 및 부착부를 갖는 두 개의 부착 풋을 갖는 아치-형상 측면 프로파일을 갖고, 상기 탑 표면과 상기 부착 풋은 그 사이에 내부 영역을 규정하며, 또한 상기 캡슐화 구조는 상기 내부 영역 안에 배치되어 상기 내부 영역을 채우는 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 센서 디바이스.
20. 지문 센서 조립체로서,
    제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 기판;
    지문 감지 어레이를 형성하고 상기 기판의 상기 제 1 측면의 다이-수용 영역에 고정된 다이;
    상기 다이-수용 영역에 근접해 상기 기판의 상기 제 1 측면의 제 1 베젤-수용 영역에 고정된 제 1 전도성 베젤;
    상기 다이 수용 영역이 상기 제 1 베젤-수용 영역과 제 2 베젤-수용 영역 사이에 있도록, 상기 다이-수용 영역에 근접해 상기 기판의 상기 제 1 측면의 상기 제 2 베젤-수용 영역에 고정되는 제 2 전도성 베젤; 및
    상기 다이, 상기 제 1 전도성 베젤, 및 상기 제 2 전도성 베젤을 일체로 캡슐화하는 캡슐화 구조를 포함하고, 상기 캡슐화 구조는 상기 지문 감지 어레이 및 상기 제 1 전도성 베젤과 상기 제 2 전도성 베젤의 각각의 탑 표면의 일부만이 상기 캡슐화 구조에 의해 둘러싸이지 않고 물리적 접촉을 위해 노출되도록 상기 다이 및 상기 제 1 전도성 베젤과 상기 제 2 전도성 베젤을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 지문 센서 조립체.
21. 제 20항에 있어서,
    상기 제 1 전도성 베젤 및 상기 제 2 전도성 베젤은 각각 상기 기판을 거쳐 상기 다이에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 지문 센서 조립체.

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