KR20130023901A - 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 기판에 솔더링이 가능하도록 형성되는 다리부와, 상기 다리부의 상측에 연결되며 개구가 형성된 덮개부를 구비하는 하우징 및 상기 덮개부의 내측에서 상기 개구에 대응되도록 연결되어 상기 덮개부에 형성된 개구를 통해 신호를 감지하는 센서칩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 하우징 중 개구가 형성된 덮개부에 센서칩을 직접 연결시켜 와이어 본딩에 필요한 공간 및 패키지 하측과 캡과의 사이에 필요한 공간이 제거되며, 이로부터, 초박형 센서용 칩 패키지의 제조가 가능한 효과가 있다.

Description

센서용 칩 패키지 및 그 제조방법{CHIP PACKAGE FOR SENSOR AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하우징 중 개구가 형성된 덮개부에 센서칩이 직접 연결되어 하우징 내부공간의 감소를 통해 초박형으로 제조가능한 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 센서는 측정의 대상이 되는 특정한 물리적·화학적 계측량에 감응하여 그에 대응한 신호(주로 전기적 신호)를 전달하는 장치를 의미한다.
이러한 센서는 민생용, 산업용, 방송용, 군사용 등 매우 다양한 응용 분야를 가지고 있다.
여기서, 상기 센서에 해당되는 센서칩은 상기 센서칩으로부터 나온 전기적인 신호를 처리하기 위해 디지털 신호 처리기(digital signal processor,DSP)와 전기적으로 접속(interconnection)될 수 있다.
또한, 센서칩은 외부의 충격 및 환경으로부터 보호되고, 외부와 전기적인 신호를 주고 받기 위해 패키지 형태로 구성될 수 있다.
한편, 종래 센서용 칩 패키지는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 또는 리드 프레임 상에 센서칩을 탑재하고, 와이어 본딩(Wire Bonding)을 사용하여 센서칩의 본딩 패드와 기판의 연결 패드를 전기적으로 연결하였다.
그러나, 와이어 본딩을 사용하는 패키지 방식은 와이어(Wire)의 루프 높이(loop height)로 인하여 패키지의 두께를 얇게 하는데 근본적으로 한계가 있었다.
즉, 도 1 또는 도 2를 참조하면, 센서칩(12)의 상부면 가장자리에는 복수의 본딩 패드(12a)들이 형성되어 있으며, 센서칩(12)이 패키지 하측(11a)의 접착체(16) 위에 올려진다.
한편, 패키지 하측(11a)에는 복수의 외부 리드(15)와 내부 리드(17)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 외부 리드(15)는 인쇄회로기판(도시 안됨)의 특정 회로와 전기적으로 연결될 수 있는 접촉부 역할을 한다.
또한, 상기 내부 리드(17)는 센서칩(12)의 상부 가장자리를 따라 형성된 복수의 본딩 패드(12a)와 본딩 와이어(13)에 의해 전기적으로 연결될 수 있는 접촉부 역할을 한다.
여기서, 센서칩(12)으로부터 이격되어 패키지 하측(11a)에 연결되는 패키지 벽체부(11b)가 형성되며, 패키지 벽체부(11b)의 상측으로는 각종 신호가 유입되는 개구(18)가 형성된 캡(14)이 설치되어 있다.
그러나, 종래의 센서칩 패키지는 와이어 본딩을 위한 공간이 필요하며, 상기 패키지 하측(11a)과 상기 캡(14)사이에 소정의 공간이 형성되어야 하므로 초박형의 센서용 칩 패키지를 제조하는데 한계가 있었다.
또한, 종래의 센서용 칩 패키지는 캡을 접착하는 공정이 더 요구될뿐만 아니라 와이어 본딩을 위한 공정이 복잡하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 센서용 칩 패키지는 제품 소형화의 한계로 인해 비용이 증가하고, 캡 제작에 필요한 비용으로 인해 전체 제조 비용이 상승된다는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 다음과 같은 과제해결을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 와이어 본딩에 필요한 공간 및 패키지 하측과 캡과의 사이에 필요한 공간을 제거하여 초박형으로 제조가 가능한 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 플립 본딩(Flip Bonding)방식을 사용할뿐만 아니라 캡을 접착하는 공정이 필요치 않아서 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 제품의 소형화가 가능해지고 캡 제작에 요구되는 비용이 필요치 않아서 제조 비용을 절감할 수 있는 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 센서용 칩 패키지는 기판에 솔더링(Soldering)이 가능하도록 형성되는 다리부와, 상기 다리부의 상측에 연결되며 개구가 형성된 덮개부를 구비하는 하우징 및 상기 덮개부의 내측에서 상기 개구에 대응되도록 연결되어 상기 덮개부에 형성된 개구를 통해 신호를 감지하는 센서칩을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지는 상기 센서칩을 상기 덮개부 내측에 연결시, 접합력 향상을 위해 상기 센서칩과 상기 덮개부 사이에 도포되는 보호수지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지에서 상기 보호수지는 금속 친화성을 가지는 에폭시 수지로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지에서 상기 센서칩은 플립 본딩 방식에 의해 상기 덮개부 내측에 연결되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지 제조방법은 기판에 솔더링이 가능하도록 형성되는 다리부와, 상기 다리부의 상측에 연결되며 개구가 형성된 덮개부를 구비하는 하우징을 준비하는 단계, 상기 덮개부가 상기 다리부 하측에 위치하도록 상기 하우징을 뒤집어 배치하는 단계, 상기 덮개부에 형성된 개구에 대응되도록 상기 덮개부의 내측에 센서칩을 연결하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지 제조방법은 상기 센서칩이 상기 덮개부에 연결된 후 상기 센서칩과 상기 덮개부 사이에 보호수지를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지 제조방법에서 상기 센서칩은 플립 본딩 방식에 의해 상기 덮개부 내측에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법은 하우징 중 개구가 형성된 덮개부에 센서칩을 직접 연결시켜 와이어 본딩에 필요한 공간 및 패키지 하측과 캡과의 사이에 필요한 공간이 제거되며, 이에 의해, 초박형 센서용 칩 패키지의 제조가 가능한 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법은 플립 본딩 방식을 사용할뿐만 아니라 캡을 접착하는 공정이 필요치 않아서, 와이어 본딩방식에 비해 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법은 제품의 소형화가 가능해지고 캡 제작에 요구되는 비용이 필요치 않아서 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1과 도 2는 종래의 센서용 칩 패키지의 실시예에 대한 각각의 단면도와 사시도이다.
도 3(a)는 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지의 사시도이고, 도 3(b)는 도 3(a)에서 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 4(a) 내지 도 4(d)는 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지의 형성과정에 대한 일실시예를 도시한 도면이다.
도 5(a) 또는 또 도 5(b)는 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지가 완성되어 기판에 결합된 실시예를 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다", "구비한다", "갖다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하면서 센서용 칩 패키지 및 그 제조방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3 또는 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지는 기판(990)에 솔더링(112)이 가능하도록 형성되는 다리부(110)와, 상기 다리부(110)의 상측에 연결되며 개구(122)가 형성된 덮개부(120)를 구비하는 하우징(100)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지는 상기 덮개부(120)의 내측에서 상기 개구(122)에 대응되도록 연결되어 상기 덮개부(120)에 형성된 개구(122)를 통해 신호를 감지하는 센서칩(200)을 포함한다.
이하, 각 구성별로 상세히 설명한다.
도 3 또는 도 5를 참조하면, 하우징(100)은 기판(990)에 솔더링(112)이 가능하도록 형성되는 다리부(110)와, 상기 다리부(110)의 상측에 연결되며 개구(122)가 형성된 덮개부(120)로 형성될 수 있다.
한편, 상기 하우징(100)은 측면에 다리부(110)가 형성될 수 있으며, 상기 다리부(110)의 하측은 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(990)에 솔더링(112)이 가능하도록 마련된다.
여기서, 상기 솔더링(112)은 도선과 도선, 도선과 도체 또는 도체와 도체를 전기적으로 접속되는 것을 의미한다.
상기 다리부(110)의 상측에는 개구(122)가 형성된 덮개부(120)가 결합되어 있다(도 3 또는 도 5 참조). 여기서, 상기 다리부(110)와 상기 덮개부(120)는 일체로 형성될 수 있으며, 상기 덮개부(120)에 형성된 개구(122)를 통해 다양한 종류의 신호가 유입될 수 있다.
한편, 상기 덮개부(120)의 내측에는 후술하는 바와 같이, 상기 덮개부(120)에 형성된 개구(122)에 대응되도록 센서칩(200)이 연결되어 있으므로, 상기 개구(122)를 통해 유입되는 다양한 종류의 신호가 상기 센서칩(200)을 통해 감지되도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 하우징(100)은 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 일측이 개방된 형태로 형성될 수 있으며, 상기 개방된 일측을 통해 상기 하우징(100) 내부로 상기 센서칩(200)이 인입된 후 상기 덮개부(120)의 내측에 연결되도록 마련될 수 있다.
도 3 또는 도 5를 참조하면, 덮개부(120)는 다리부(110)의 상측에 연결되며 개구(122)가 형성되도록 마련된다. 여기서, 상기 덮개부(120)는 상기 다리부(110)와 일체로 형성되도록 마련될 수 있다.
상기 덮개부(120)의 내측에는 상기 개구(122)에 대응되도록 연결되는 센서칩(200)이 설치된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 센서칩(200)은 상기 다리부(110)와 상기 덮개부(120)가 연결되어 형성되는 공간의 내부에서 상기 덮개부(120)에 직접 연결된다.
이에 의해, 상기 센서칩(200)과 상기 덮개부(120) 사이에는 공간이 필요하지 않으며, 따라서, 종래기술에 비해 소형의 센서용 칩 패키지의 제공이 가능해진다.
한편, 종래의 센서용 칩 패키지는 도 1에 도시된 바와 같이, 센서칩(12)을 패키지 하측(11a)에 연결시키고 상측에는 개구(18)가 형성된 캡(14)을 결합하여 상기 센서칩(12)을 보호하는 한편, 상기 캡(14)에 형성된 개구(18)를 통해 각종의 신호를 감지하도록 마련되었다.
하지만, 본 발명에 따른 센서용 칩 패키지는 상기 센서칩(200)이 덮개부(120)의 내측에 직접 결합되며, 상기 다리부(110)는 기판(990)에 솔더링(112)되도록 마련되므로, 종래 센서용 칩 패키지와 비교하여 캡부분이 필요치 않게 된다.
이에 의해, 캡을 제작하기 위한 비용이 감소되는 효과가 있고, 또한, 캡을 하우징(100)에 접착하는 공정이 불필요하므로 공정이 간소화되는 효과가 있다.
상기 다리부(110)의 상측에 상기 덮개부(120)가 연결된 하우징(100)이 준비되며(도 4(a) 참조), 상기 하우징(100)을 뒤집어 배치하게 되면, 상기 덮개부(120)가 상기 다리부(110)의 하측에 위치하게 된다(도 4(b) 내지 도 4(d) 참조).
여기서, 상기 센서칩(200)은 플립 본딩 방식에 의해 상기 덮개부(120)의 내측에 결합하게 되며, 이 경우, 상기 센서칩(200)은 개구(122)에 대응되게 연결된다(도 4(b) 참조).
이에 의해, 상기 센서칩(200)은 상기 개구(122)를 통해 인입되는 다양한 종류의 신호를 감지하게 된다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 센서칩(200)은 상기 덮개부(120)에 형성된 개구(122)에 대응되도록 연결되어 각종의 신호를 감지한다.
여기서, 상기 센서칩(200)은 다양한 종류로 마련가능하다. 즉, 상기 센서칩(200)은 광센서, 적외선센서, 온도센서, 습도감지센서, 열감지센서 또는 냄새감지센서 등으로 마련될 수 있다.
다만, 상기의 센서에 한정되지 않으며, 상기 센서칩(200)은 상기 덮개부(120)에 형성된 개구(122)를 통해 감지가능한 다른 종류의 센서도 포함될 수 있음을 밝혀 둔다.
한편, 상기 센서칩(200)이 상기 덮개부(120) 내측에 연결되는 경우, 상기 센서칩(200)과 상기 덮개부(120) 사이의 접합력을 향상시키기 위해 상기 센서칩(200)과 상기 덮개부(120) 사이에 보호수지(300)가 도포될 수 있다.
이에 의해, 상기 센서칩(200)이 상기 덮개부(120)의 내측에 연결되는 경우, 센서칩(200)과 덮개부(120) 사이의 내구성이 증가하여 결합이 계속 유지될 수 있으며, 전체적으로 제품의 신뢰성이 향상되는 장점이 있게 된다.
한편, 상기 보호수지(300)가 센서칩(200)과 덮개부(120) 사이에 도포되는 경우, 상기 보호수지(300)가 센서칩(200)의 중심부까지 퍼지게되면, 상기 센서칩(200)의 성능이 저해되므로, 상기 보호수지(300)의 점도를 조절하여 보호수지(300)가 센서칩(200)으로 스며들지 않도록 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보호수지(300)를 도포하였으나 도포량이 과대한 경우, 상기 덮개부(120)에 형성된 상기 개구(122)를 통해 상기 보호수지(300)가 흘러나가도록 마련될 수 있으며, 이에 의해, 적절한 양의 보호수지(300)가 상기 센서칩(200)과 상기 덮개부(120) 사이에서 유지될 수 있다.
여기서, 상기 보호수지(300)는 금속친화성을 가지면서, 굽힘강도·굳기 등의 기계적 성질이 우수하고, 경화 시에 휘발성 물질의 발생 및 부피의 수축이 없으며, 경화될 때 재료면에서 큰 접착력을 가질 수 있는 에폭시 수지로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 센서칩(200)은 플립 본딩 방식에 의해 덮개부(120) 내측에 연결될 수 있다.
여기서, 플립 본딩 방식은 센서칩(200)의 표면 전극을 절연 기판 또는 패키지 배선용 전극에 직접 접속하는 방식으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 센서칩(200)에 형성된 범프(Bump)(950)가 상기 덮개부(120)에 직접 연결되도록 본딩(Bonding)하는 방식이다.
또한, 범프(950)는 플립 칩(Flip Chip)을 실장기판에 전기적으로 연결하기 위해 도금 혹은 인쇄방식으로 칩 위에 형성시킨 납 등의 돌출된 접속부위를 의미한다.
플립 본딩 방식은 와이어 본딩과 비교시, 와이어(Wire)가 연결되기 위한 공간이 불필요하므로, 소형의 센서용 칩 패키지의 제작이 가능해지는 장점이 있다.
이하, 센서용 칩 패키지에 대한 실시예의 작용효과를 설명한다.
우선, 도 3 또는 도 5를 참조하면, 하우징(100)은 다리부(110)와 개구(122)가 형성된 덮개부(120)로 구성되고, 상기 다리부(110)는 기판(990)에 솔더링(112)되며, 상기 덮개부(120)는 상기 다리부(110)의 상측에 연결된다.
여기서, 센서칩(200)은 덮개부(120)의 내측에 직접 연결되어 상기 덮개부(120)에 형성된 개구(122)를 통해 인입되는 다양한 종류의 신호를 감지한다. 한편, 보호수지(300)가 상기 센서칩(200)과 상기 덮개부(120) 사이에 도포되어 접착력이 강화되도록 마련될 수 있다.
이하, 센서용 칩 패키지 제조방법에 대한 실시예에 대해 살펴본다.
우선, 도 4(a)를 참조하면, 기판에 솔더링이 가능하도록 형성되는 다리부(110)와, 상기 다리부(110)의 상측에 연결되며 개구(122)가 형성된 덮개부(120)를 구비하는 하우징(100)을 준비한다. 여기서, 상기 다리부(110)와 상기 덮개부(120)는 일체로 형성될 수 있다.
다음, 도 4(b)를 참조하면, 상기 덮개부(120)가 상기 다리부(110) 하측에 위치하도록 상기 하우징(100)을 뒤집어 배치하게 되며, 상기 덮개부(120)에 형성된 개구(122)에 대응되도록 상기 덮개부(120)의 내측에 센서칩(200)을 연결하게 된다.
여기서, 상기 센서칩(200)은 플립 본딩 방식에 의해 상기 덮개부(120)의 내측에 연결될 수 있다.
다음, 도 4(c)(d)를 참조하면, 상기 센서칩(200)이 상기 덮개부(120)에 연결된 후 접착력이 증대되도록, 즉, 내구성 강화를 위해 상기 센서칩(200)과 상기 덮개부(120) 사이에 보호수지(300)를 도포할 수 있다.
다음, 도 5를 참조하면, 상기 덮개부(120)에 연결된 센서칩(200)을 포함하는 하우징(100)의 다리부(110)를 기판(990)에 솔더링(112)하게 된다. 여기서, 도 5(a)는 보호수지가 도포되지 않은 경우의 일실시예이며, 도 5(b)는 보호수지가 도포된 경우의 일실시예를 나타낸다.
본 발명의 명세서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 하우징 110 : 다리부
112 : 솔더링 120 : 덮개부
122 : 개구 200 : 센서칩
300 : 보호수지 950 : 범프
990 : 기판

Claims (7)

  1. 기판에 솔더링이 가능하도록 형성되는 다리부와, 상기 다리부의 상측에 연결되며 개구가 형성된 덮개부를 구비하는 하우징; 및
    상기 덮개부의 내측에서 상기 개구에 대응되도록 연결되어 상기 덮개부에 형성된 개구를 통해 신호를 감지하는 센서칩;을 포함하는 센서용 칩 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서칩을 상기 덮개부 내측에 연결시, 접합력 향상을 위해 상기 센서칩과 상기 덮개부 사이에 도포되는 보호수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서용 칩 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보호수지는 금속 친화성을 가지는 에폭시 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 센서용 칩 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서칩은 플립 본딩 방식에 의해 상기 덮개부 내측에 연결되는 것을 특징으로 하는 센서용 칩 패키지.
  5. 기판에 솔더링이 가능하도록 형성되는 다리부와, 상기 다리부의 상측에 연결되며 개구가 형성된 덮개부를 구비하는 하우징을 준비하는 단계;
    상기 덮개부가 상기 다리부 하측에 위치하도록 상기 하우징을 뒤집어 배치하는 단계;
    상기 덮개부에 형성된 개구에 대응되도록 상기 덮개부의 내측에 센서칩을 연결하는 단계;를 포함하는 센서용 칩 패키지 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서칩이 상기 덮개부에 연결된 후 상기 센서칩과 상기 덮개부 사이에 보호수지를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서용 칩 패키지 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 센서칩은 플립 본딩 방식에 의해 상기 덮개부 내측에 연결되는 것을 특징으로 하는 센서용 칩 패키지 제조방법.
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