KR20130127740A - 지문센서 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지문 형상 스캔시 필요한 구동신호를 패키지 내에서 송출 가능하게 하면서 원활한 스윕(swipe)을 통해 지문센서의 획득 감도를 향상시킬 수 있으며, 구조적으로 단순하여 제조시 생산성을 향상시킬 수 있는 지문센서 패키지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 본드 핑거부를 포함하는 도전성 패턴이 형성되고 지문센서 안착부(die paddle)를 포함하는 내측 영역 및 상기 내측 영역 외곽에 위치하며 구동전극이 안착되는 구동전극 안착부를 포함하는 외측 영역으로 이루어지는 베이스 기판과; 상기 베이스 기판의 지문센서 안착부에 부착되며 상면에 센싱부 및 다수의 입출력 패드가 구비되는 지문센서와; 상기 지문센서와 베이스 기판의 본드 핑거부를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어와; 상기 베이스 기판상에 위치하는 지문센서와 구동전극을 일체화시키면서 외부환경으로부터 보호되도록 하는 몰드바디;를 포함하여 구성되되, 상기 구동전극은 몰드바디와 동일 높이로 이루어져 상기 구동전극의 표면이 몰드바디 외측으로 노출되고, 또한 상기 구동전극은 상기 지문센서 주위로 형성되며 베이스 기판의 도전성 패턴을 통해 상기 지문센서에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지 및 그 제조방법이 제공된다.

Description

지문센서 패키지 및 그 제조방법{Finger Print Sensor Package and Method for Fabricating The Same}
본 발명은 지문센서 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조적으로 단순하여 기계적 강도 및 정전방전에 대한 내구성이 향상되며 원활한 스윕(swipe)을 통해 지문센서의 획득 감도를 향상시킬 수 있는 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지문인식 기술은 사용자 등록 및 인증 절차를 거치게 해 보안사고를 예방하게 하는데 주로 사용하는 기술로서, 개개인들 및 조직의 네트워킹 방어, 컨텐츠와 데이터의 보호, 컴퓨터나 모바일 장치 등의 안전한 액세스(access) 제어 등에 적용된다.
최근 모바일 기술의 발달로 손가락 지문의 이미지 데이터를 이용하여 마우스 포인터의 조작을 하는 포인팅 장치로서도 바이오트랙패드(BTP) 등의 장치에도 지문인식 기술이 적용되는 등 그 활용 정도가 더욱 넓어지고 있다.
이러한 지문인식 기술을 위해서는 지문센서가 사용되는데, 상기 지문센서는 인간 손가락의 지문의 패턴을 인식하기 위한 장치로서, 지문센서는 감지 원리에 따라 광학식 센서, 전기식(정전용량방식 및 컨덕티브방식), 초음파 방식 센서, 열감지식 센서로 구분되며, 각 타입의 지문센서는 각각의 구동 원리에 의해 손가락으로부터 지문 이미지 데이터를 얻어내게 된다.
전자제품이 소형화와 다기능화가 될수록, 지문센서를 포함하는 반도체 패키지도 역시 소형화/고밀도화, 저전력, 다기능, 초고속 신호처리, 높은 신뢰성, 낮은 가격 및 선명한 화질 등이 요구되고 있다. 이러한 요구에 상응하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.
이와 같은 지문센서는, 일반적인 반도체 칩과 마찬가지로 EMC등의 수지재에 의해 밀봉되어, 지문센서 패키지로서 전자기기의 메인보드에 조립되는데, 기존에는 지문센서를 패키지 형태로 개발시, 지문 형상 스캔시 필요한 구동신호 송출을 위한 별도의 부품을 필요로 하는 단점이 있었다.
한편, 이러한 지문센서 패키지는 지문센서의 센싱부 탑(top)면과 지문 간의 간격이 최소화되어야만 정확한 지문의 이미지 데이터를 얻을 수 있다.
또한, 지문 데이터에 대한 획득 감도가 높을수록 기존에 비해 지문센서의 센싱부에 대한 보호코팅을 더 두껍게 할 수 있으며, 이를 통해 지문센서 패키지의 기계적 강도 향상 및 정전 방전(electrostatic discharge) 등에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
더 나아가 지문센서의 지문데이터 획득 감도를 높이게 되면 단위면적당 동일 픽셀의 수일 경우, 기존의 지문센서의 픽셀에 비해 픽셀수를 줄이더라도 동일 내지 더 향상된 이미지 데이터를 얻을 수 있게 되어, 지문센서 패키지의 사이즈를 줄일 수 있게 된다.
그리고, 지문 인식을 위한 스윕 동작에 있어서, 센서부와 기타 다른 부위와의 높이 차가 없어야 원활하게 지문의 인식 동작을 할 수 있고, 정밀도가 높은 인식을 유지할 수 있다.
따라서, 지문 형상 스캔시 필요한 구동신호를 패키지 내에서 송출가능하게 하면서 지문센서의 획득 감도를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 지문센서 패키지의 개발이 요구되는 실정이다.
미국특허공보 5,940,526호(1999.08.17) 대한민국 등록특허공보 10-0805291호(2008.02.13)
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지문 형상 스캔시 필요한 구동신호를 패키지 내에서 송출 가능하게 하면서 원활한 스윕(swipe)을 통해 지문센서의 획득 감도를 향상시킬 수 있으며, 구조적으로 단순하여 제조시 생산성을 향상시킬 수 있는 지문센서 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 본드 핑거부를 포함하는 도전성 패턴이 형성되고 지문센서 안착부(die paddle)를 포함하는 내측 영역 및 상기 내측 영역 외곽에 위치하며 구동전극이 안착되는 구동전극 안착부(signal electrode paddle)를 포함하는 외측 영역으로 이루어지는 베이스 기판와; 상기 베이스 기판의 지문센서 안착부에 부착되며 상면에 센싱부 및 다수의 입출력 패드가 구비되는 지문센서와; 상기 지문센서와 베이스 기판의 본드 핑거부를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어와; 상기 베이스 기판의 상기 지문센서 주위에 구동신호 송출을 위해 배치되는 구동전극; 그리고 상기 베이스 기판상에 위치하는 지문센서와 구동전극을 일체화시키면서 외부환경으로부터 보호되도록 하는 몰드바디;를 포함하여 구성되되, 상기 구동전극은 몰드바디와 동일 높이로 이루어져 상기 구동전극의 표면이 몰드바디 외측으로 노출되고, 상기 구동전극은 상기 지문센서 주위에 배치되며 상기 지문센서에 전기적으로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지가 제공된다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 본드 핑거부를 포함하는 도전성 패턴이 형성되고 지문센서 안착부(die paddle)를 포함하는 내측 영역 및 상기 내측 영역 외곽에 위치하며 구동전극이 안착되는 구동전극 안착부(electrode paddle)을 포함하는 외측 영역으로 이루어지는 베이스 기판을 준비하는 단계와; 상기 베이스 기판의 지문센서 안착부에 지문센서를 부착하는 단계와; 상기 지문센서 주위에 구동신호 송출을 위한 구동전극을 부착하는 단계와; 상기 지문센서의 입출력 패드와 베이스 기판의 본드 핑거부를 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결하는 단계와; 상기 구동전극 표면이 노출되면서 상기 베이스 기판상에 위치하는 지문센서와 구동전극이 외부환경으로부터 보호되도록 봉지재로 몰딩하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지 제조방법이 제공된다.
본 발명의 지문센서 패키지 및 그 제조방법에 따른 효과는 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따르면, 지문센서 패키지의 구조를 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 지문센서의 센싱부 탑(top)면과 지문 간의 간격이 매우 작아서 더욱 선명하고 정확한 지문 이미지 데이터를 얻을 수 있게 되며, 이에 따라 코팅 두께를 충분히 확보하여 기존의 지문센서 패키지에 비해 기계적 강도 및 정전 방전에 대한 내성을 향상시킬 수 있을 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 지문센서 패키지는 몰드바디와 구동전극의 높이 차를 제거함으로써 지문인식을 위한 손가락 이동이 보다 쉽게 이루어지게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 초박형의 지문센서 패키지를 구현함에 있어서, 개별 패키징이 아닌 웨이퍼레벨 패키지 제조 방식과 마찬가지로 제작이 가능하다.
즉, 복수의 패키지 제조가 가능하도록 넓은 면적을 갖는 베이스 기판상에 일정 패턴으로 배치된 다이 패들에 미리 준비된 지문센서를 배치하여 개별적으로 다이 어태치, 와이어 본딩, 몰딩 등 패키징 공정을 진행한 다음에, 개별 패키지로 분리하는 싱귤레이션 공정을 수행하여 지문센서 제조에 있어서 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 지문센서 패키지의 구성을 보여주는 단면도
도 2는 도 1의 평면도
도 3은 본 발명에 따른 지문센서 패키지의 다른 실시 예를 보여주는 단면도
도 4는 도 3의 평면도
도 5는 도 3의 지문센서 패키지가 메인보드에 실장되어 구동전극이 지문센서에 전기적으로 연결 가능하게 된 상태를 보여주는 단면도
이하, 본 발명의 실시 예들에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
[실시예1]
도 1은 본 발명에 따른 지문센서 패키지의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 지문센서 패키지는, 본드 핑거부(200)를 포함하는 도전성 패턴이 형성되고 지문센서 안착부(210)(die paddle)를 포함하는 내측 영역 및 상기 내측 영역 외곽에 위치하며 구동전극(3)이 안착되는 구동전극 안착부(220)(signal electrode paddle)을 포함하는 외측 영역으로 이루어지는 베이스 기판(2)과; 상기 베이스 기판(2)의 지문센서 안착부(210)에 부착되며 상면에 센싱부(100) 및 다수의 입출력 패드(110)가 구비되는 지문센서(1)와; 상기 지문센서(1)와 베이스 기판(2)의 본드 핑거부(200)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(4)와; 상기 베이스 기판(2)의 상기 지문센서(1) 주위에 구동신호 송출을 위해 배치되는 구동전극(3)과; 상기 베이스 기판(2)상에 위치하는 지문센서(1)와 구동전극(3)을 일체화시키면서 외부환경으로부터 보호되도록 하는 몰드바디(5)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 구동전극(3)은 몰드바디(5)와 실질적으로 동일한 높이로 이루어져 상기 구동전극(3)의 표면이 몰드바디(5) 외측으로 노출된다.
그리고, 상기 구동전극(3)은 베이스 기판(2)의 도전성 패턴을 통해 상기 지문센서(1)에 연결되도록 구성된다.
구동전극(3)은 베이스 기판(2)의 도전성패턴으로부터 구동신호를 공급받아 손가락과 같은 매질로 방사한다. 상기 구동신호는 RF를 포함하는 전기적 신호로서 지문의 산과 골의 전기적 특성 차이를 발생시킨다. 예를 들어, 지문의 산과 골의 높이차에 의한 정전용량의 차이를 발생시킨다.
한편, 상기 베이스 기판(2)은 수지층을 중심으로 상,하면에는 도전성 패턴이 형성되고, 상기 상,하면의 도전성 패턴은 도전성 비아홀(미도시)로 연결된다.
지문센서(1)는 전술한 전기적 특성 차이를 통해 이미지 또는 그 템플릿을 생성한다. 생성된 지문 이미지 또는 템플릿은 지문의 식별, 인증뿐만 아니라 손가락의 움직임을 추적하기도 한다.
본 명세서에서는 지문의 식별, 인증, 네비게이팅을 위한 움직임의 추적을 모두 수행하는 장치를 통칭하여 "지문센서"라 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 지문센서 패키지의 제조 공정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저 베이스 기판(2)을 준비한다. 상기 베이스 기판(2)은 도전성(導電性) 패턴이 형성된 회로기판으로서, 지문센서(1)에 비해 상대적으로 더 큰 면적을 갖는다.
즉, 본드 핑거부(200)를 포함하는 도전성 패턴이 형성되고 지문센서 안착부(210)(die paddle) 및 그 바깥의 구동전극 안착부(220)(electrode paddle)를 구비한 베이스 기판(2)을 준비한다.
다음, 상기 베이스 기판(2)의 지문센서 안착부(210)에 접착제를 도포한 다음, 지문센서(1)를 상기 지문센서 안착부(210)에 부착한다.
그리고, 상기 지문센서(1) 주위에 구동신호 송출을 위한 구동전극(3)을 부착한다.
그 다음, 상기 지문센서(1)의 입출력 패드(110)와 베이스 기판(2)의 본드 핑거부(200)를 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결한다.
그 다음, 봉지재로 몰딩하여 몰드바디(5)를 형성하게 되는데, 이때 몰딩은 상기 구동전극(3) 표면이 몰드바디(5) 외부로 노출되면서 상기 베이스 기판(2)상에 위치하는 지문센서(1)와 구동전극(3)이 외부환경으로부터 보호될 수 있도록 수행된다.
이상에서와 같은 공정을 통해 완성된 본 실시 예의 지문센서 패키지는 모바일 기기 및 컴퓨터를 포함한 전기 전자제품의 메인보드(6)에 실장되어 제 기능을 수행하게 되는데, 본 실시 예의 지문센서 패키지는 지문 형상 스캔시 필요한 구동신호를 패키지 내에서 송출 가능하며, 상기 구동전극(3)과 몰드바디(5) 표면이 동일 높이를 이루게 됨으로써 원활한 스윕(swipe)을 통해 지문센서의 획득 감도를 향상시키게 된다.
[실시예2]
도 3은 본 발명에 따른 지문센서 패키지의 다른 실시 예를 보여주는 단면도이고, 도 4는 도 3의 평면도이며, 도 5는 도 3의 지문센서 패키지가 메인보드에 실장되어 구동전극이 지문센서에 전기적으로 연결 가능하게 된 상태를 보여주는 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 지문센서 패키지는, 본드 핑거부(200)를 포함하는 도전성 패턴이 형성되고 지문센서 안착부(210)(die paddle)를 포함하는 내측 영역 및 상기 내측 영역 외곽에 위치하며 구동전극(3)이 안착되는 구동전극 안착부(220)(signal electrode paddle)을 포함하는 외측 영역으로 이루어지는 베이스 기판(2)과; 상기 베이스 기판(2)의 지문센서 안착부(210)에 부착되며 상면에 센싱부(100) 및 다수의 입출력 패드(110)가 구비되는 지문센서(1)와; 상기 지문센서(1)와 베이스 기판(2)의 본드 핑거부(200)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(4)와; 상기 베이스 기판(2) 상면 가장자리에 구동신호 송출을 위해 배치되는 구동전극(3)과; 상기 베이스 기판(2)상에 위치하는 지문센서(1)와 구동전극(3)을 일체화시키면서 외부환경으로부터 보호되도록 하는 몰드바디(5)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 구동전극(3)은 몰드바디(5)와 동일 높이로 이루어져 상기 구동전극(3)의 표면이 몰드바디(5) 외측으로 노출된다.
한편, 이러한 기본적인 구성은 전술한 [실시예1]의 패키지와 동일하나, 본 실시 예의 지문센서 패키지는 [실시예1] 처럼 구동전극(3)과 지문센서(1)의 전기적 연결이 베이스 기판(2)의 도전성 패턴 및 본딩 와이어(4)에 의해 이루어지지 않고, 다른 경로를 거치게 된다.
즉, 본 실시 예의 지문센서 패키지는 메인보드(6)에 실장됨에 따라 상기 구동전극(3)이 메인보드(6)의 도전성패턴(미도시) 및 이에 전기적으로 연결된 베이스 기판(2)의 도전성 패턴을 통한 다음에 본딩 와이어에 의해 상기 지문센서(1)에 연결되도록 구성된다.
한편, 상기 베이스 기판(2)의 최외곽에 배치되는 구동전극(3)은 단면상 'ㄱ'자 형태를 이루게 하여, 몰드바디(5)에 대한 결합력을 높이게 된다.
요컨대, 본 실시 예에 따른 지문센서 패키지의 기본적인 구성 원리는 전술한 [실시예1]의 패키지와 유사하나, 상기 구동전극(3)의 위치 및 형상, 지문센서와의 전기적 연결관계에 있어서 구조적인 차이가 있다.
즉, 본 실시예에 따른 지문센서 패키지는, 상기 구동전극(3)을 지문센서(1) 주위에 형성하되, 몰드바디(5)를 둘러싸는 형태를 이루도록 베이스 기판(2)의 가장자리 상부측에 위치하도록 형성하고, 메인보드(6)에 실장시 지문센서(1)와 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 지문센서 패키지의 제조공정 역시 기본적으로 전술한 [실시예1]과 동일하며, 다만 그 제조 공정 중에 베이스 기판(2) 가장자리에 구동전극(3)이 위치하도록 하는 점에서만 차이가 있다.
이상에서와 같은 공정을 통해 완성된 본 실시예의 지문센서 패키지는, 도 5에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 및 컴퓨터를 포함한 전기 전자제품의 메인보드에 마운트 됨에 따라 비로소 구동전극(3)이 메인보드 및 베이스 기판을 통해서 지문센서(1) 측에 전기적으로 연결되어서 제 기능을 수행하게 된다.
그리고, 본 실시 예의 지문센서 패키지의 경우에도 지문 형상 스캔시 필요한 구동신호를 패키지 내에서 송출 가능하며, 상기 구동전극(3)과 몰드바디(5) 표면이 동일 높이를 이루게 됨으로써 원활한 스윕을 통해 지문센서의 획득 감도를 향상시키게 된다.
한편, 본 발명은 상기의 실시 예로 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한, 여러 가지 다양한 형태로 변경 및 수정하는 것이 가능함은 물론이다.
예컨대, 위의 실시 예에서는 구동전극의 상면이 노출되는 것을 예시하고 있으나, 상기 구동전극(3) 및 몰드바디(5) 상면에 블랙코팅 등의 코팅층(미도시)이 형성되어, 상기 구동전극이 노출되지 않도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
그러므로, 상기한 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨야하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있음은 당업자에게는 당연한 사항이라 할 것이다
본 발명은 구조적으로 단순하여 생산성이 향상될 수 있고, 지문센서의 센싱부 탑(top)면과 지문 간의 간격이 최소화되어 정확한 지문 이미지 데이터를 얻을 수 있으며, 기계적 강도 및 정전 방전에 대한 내성을 향상될 수 있어, 지문인식을 통한 인증 및 지문 인식을 이용한 포인팅 기능이 요구되는 모바일 혹은 컴퓨터를 비롯한 각종 기기에 효과적으로 적용 가능하므로 산업상 이용 가능성이 매우 높은 발명이다.
1: 지문센서 100:센싱부
110:본딩패드 2: 베이스 기판
200:본드 핑거부 210:지문센서 안착부
220:구동전극 안착부 3:구동전극
4:본딩 와이어 5:몰드바디
6:메인보드

Claims (7)

  1. 본드 핑거부를 포함하는 도전성 패턴이 형성되고 지문센서 안착부(die paddle)를 포함하는 내측 영역 및 상기 내측 영역 외곽에 위치하며 구동전극이 안착되는 구동전극 안착부을 포함하는 외측 영역으로 이루어지는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 지문센서 안착부에 부착되며 상면에 센싱부 및 다수의 입출력 패드가 구비되는 지문센서;
    상기 지문센서와 베이스 기판의 본드 핑거부를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어;
    상기 베이스 기판의 상기 지문센서 주위에 구동신호 송출을 위해 배치되는 구동전극; 그리고
    상기 베이스 기판상에 위치하는 지문센서와 구동전극을 일체화시키면서 외부환경으로부터 보호되도록 하는 몰드바디;를 포함하여 구성되되,
    상기 구동전극은 몰드바디와 실적적으로 동일한 높이로 이루어져 상기 구동전극의 표면이 몰드바디 외측으로 노출되고,
    상기 구동전극은 상기 지문센서 주위에 배치되어 접촉된 손가락을 매개로 하여 상기 지문센서에 구동신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동전극은 상기 베이스 기판의 도전성 패턴을 통해 상기 지문센서에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동전극은 지문센서 주위에 형성되되, 몰드바디를 둘러싸는 형태를 이루도록 베이스 기판의 가장자리에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동전극은 상기 베이스 기판의 메인보드에 실장됨에 따라 상기 메인보드 및 베이스 기판의 도전성 패턴과 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 최외곽에 배치되는 구동전극은 단면상 'ㄱ'자 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동전극 및 몰드바디 상면으로 코팅층이 형성되어, 상기 구동전극이 상기 코팅층 외부로 노출되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.
  7. 본드 핑거부를 포함하는 도전성 패턴이 형성되고 지문센서 안착부(die paddle)를 포함하는 내측 영역 및 상기 내측 영역 외곽에 위치하며 구동전극이 안착되는 구동전극 안착부(electrode paddle)을 포함하는 외측 영역으로 이루어지는 베이스 기판을 준비하는 단계와;
    상기 베이스 기판의 지문센서 안착부에 지문센서를 부착하는 단계와;
    상기 지문센서 주위에 구동신호 송출을 위한 구동전극을 부착하는 단계와;
    상기 지문센서의 입출력 패드와 베이스 기판의 본드 핑거부를 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결하는 단계와;
    상기 구동전극 표면이 노출되면서 상기 베이스 기판상에 위치하는 지문센서와 구동전극이 외부환경으로부터 보호되도록 봉지재로 몰딩하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지 제조방법.
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