KR20140079254A - Fingerprint sensor package and manufacturing method therof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지문센서 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint sensor package and a manufacturing method thereof.
지문센서는 인간의 손가락 지문을 감지하는 센서로서, 최근에는 휴대폰(mobile terminal)이나 태블릿 피씨(tablet PC) 등의 휴대용 전자기기에서 보안성을 강화하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다. 즉, 지문센서를 통해 사용자 등록이나 인증 절차를 거치도록 함으로써, 휴대용 전자기기에 저장된 데이터를 보호하고, 보안사고를 미연에 방지하게 된다.Background Art [0002] A fingerprint sensor is a sensor for detecting fingerprints of a human being and is widely used as a means for enhancing security in portable electronic devices such as a mobile terminal and a tablet PC. That is, the user is registered and authenticated through the fingerprint sensor, thereby protecting the data stored in the portable electronic device and preventing the security accident in advance.
한편, 휴대용 전자기기에서는 커서와 같은 포인터의 조작을 수행하는 내비게이션 기능을 지문센서에 통합하기도 하는데, 이러한 형태의 지문센서를 바이오매트릭 트랙패드(BTP: Biometric Track Pad)라 한다. 그 외에도, 사용자로부터 정보를 입력받는 스위칭 기능을 지문센서에 통합하기도 한다.On the other hand, in a portable electronic device, a navigation function for performing operation of a pointer such as a cursor is integrated into a fingerprint sensor. Such a fingerprint sensor is referred to as a biometric track pad (BTP). In addition, a switching function that receives information from a user may be incorporated into the fingerprint sensor.
지문센서의 종류에는 정전용량식, 광학식, 초음파 방식, 열감지 방식, 비접촉 방식 등이 있으나, 감도가 우수하고 외부 환경변화에 강인하며 휴대용 전자기기에의 정합성이 우수한 정전용량 방식의 지문센서가 최근 많이 사용되고 있다.There are capacitive type, optical type, ultrasonic type, thermal type, non-contact type, and the like. However, capacitive type fingerprint sensor having excellent sensitivity, robust against external environment change and excellent in compatibility with portable electronic devices, It is widely used.
정전용량 방식의 지문센서의 경우, 센서의 동작성을 고려하여 기판 평면으로부터 패키지 또는 코팅을 진행할 수 있는 두께에 수치적 한계가 있다. 즉, 정전용량 방식의 지문센서에 있어서 패키지 또는 코팅을 일정 두께 이상으로 진행하면, 지문 인식 신호의 강도 저하 및 손실(loss)로 인해 센서의 동작이 불능으로 이어지는 경우가 발생한다. 이러한 문제를 회피하기 위해, 즉 센서의 동작성 확보를 위해, 패키지 또는 코팅을 얇게 진행하면, 칩 마크(chip mark)가 발생하거나 코팅이 부분 또는 전면적으로 미성형되는 등의 문제가 발생할 수 있다.In the case of a capacitive fingerprint sensor, there is a numerical limitation on the thickness at which the package or coating can proceed from the substrate plane in consideration of the operation of the sensor. That is, when the package or the coating is moved beyond a certain thickness in the capacitive fingerprint sensor, the sensor may be disabled due to a decrease in the strength of the fingerprint recognition signal and a loss. In order to avoid such a problem, that is, in order to secure the motion of the sensor, if the package or the coating is made thinner, a chip mark may be generated or a coating may not be partially or wholly formed.
한편, 지문센서를 각종 전자기기에 장착하기 위하여, 지문센서를 주변 부품이나 구조를 포함하는 패키지의 형태로 제조하게 되는데, 지문센서 패키지가 장착되는 전자기기의 색상과 지문센서의 색상을 일치시키기 위해, 또는 기타의 이유로 인해, 지문센서를 포함하는 지문센서 모재 상에 색상을 구현해야 할 필요가 있다.Meanwhile, in order to mount the fingerprint sensor on various electronic devices, the fingerprint sensor is manufactured in the form of a package including peripheral parts and structures. In order to match the color of the fingerprint sensor with the color of the electronic device on which the fingerprint sensor package is mounted , Or for other reasons, it is necessary to implement colors on the base material of the fingerprint sensor including the fingerprint sensor.
이러한 지문센서 모재 상의 색상 구현을 위하여, 종래, 유색 도료를 이용한 도장, 자외선(UV) 증착 등의 방법이 사용되었다. 그런데, 종래의 방법으로 지문센서 모재 상에 색상을 구현하는 경우, 도막의 층간 구성 및 두께를 적절히 보장해야 하는 제한이 생기게 된다. 도막이 충분한 두께로 형성되지 않을 경우, 색상 구현이 어려울 뿐만 아니라, 지문센서 상에 표면 오염, 스크래치, 찍힘 등의 손상이 발생하게 될 가능성이 높아진다. 이러한 손상들은 지문센서로 센싱한 지문의 이미지에 악영향을 끼치게 된다. 그 실제 예가 도 1의 실측 이미지에 잘 나타나 있다.For color implementation on such a base material of a fingerprint sensor, a method of painting using ultraviolet paint, ultraviolet (UV) vapor deposition or the like has been conventionally used. However, when hue is implemented on the base material of the fingerprint sensor by the conventional method, there arises a restriction that the interlayer structure and the thickness of the coating film must be properly ensured. If the coating film is not formed to a sufficient thickness, it is not only difficult to implement colors, but also increases the possibility of surface contamination, scratches, scratches, and the like on the fingerprint sensor. These damages adversely affect the image of the fingerprint sensed by the fingerprint sensor. An actual example thereof is well shown in the actual image of Fig.
한편, 지문센서, 특히 정전 방식의 지문센서에 있어서는, 지문센서 모재 상의 도막 두께에 따라 동작성에 변화가 생기게 된다. 특히, 지문센서 모재 상의 도막이 두꺼워질수록 지문센서의 센싱 응답 특성이 나빠지기 때문에, 색상을 구현하는 도막의 두께에 제한이 생기게 된다.On the other hand, in the case of a fingerprint sensor, in particular, an electrostatic-type fingerprint sensor, there is a change in the operation of the fingerprint sensor according to the thickness of the coating on the base material of the fingerprint sensor. In particular, as the thickness of the coating on the base material of the fingerprint sensor increases, the sensing response characteristic of the fingerprint sensor deteriorates, so that the thickness of the coating film that implements the color is limited.
이와 같이, 종래에는 색상 구현을 위해 지문센서 모재 상에 충분한 두께의 도막을 형성하는 경우, 지문센서의 동작성이 악화되고, 이와 반대로 지문센서의 동작성에 문제가 없는 정도로 얇은 도막을 형성하면, 원하는 정도로 색상 구현이 어려워지거나, 내마모성이 나빠지는 등의 기술적 모순이 존재하였다.As described above, when a coating film having a sufficient thickness is formed on the base material of the fingerprint sensor for color implementation, if the thickness of the coating film is reduced to such an extent that the fingerprint sensor is not damaged, There were technical contradictions such as difficulty in color implementation to a desired extent and poor abrasion resistance.
한편, 종래에 실크스크린(silk screen) 법을 이용하여 지문센서 모재 상에 도막을 형성하는 방법도 사용되었으나, 이 경우에는 도막의 두께는 얇게 할 수 있는 반면, 내마모성과 내열성이 현저히 악화되는 문제가 있었다.Meanwhile, a conventional method of forming a coating film on a base material of a fingerprint sensor by using a silk screen method has also been used. However, in this case, the thickness of the coating film can be made thin, while the problem of abrasion resistance and heat resistance is remarkably deteriorated there was.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 지문센서의 동작성이 악화되지 않으면서도 색상 구현이 가능한 얇은 코팅층을 지문센서 모재 상에 형성하는 지문센서 패키지의 제조방법 및 그러한 방법으로 제조된 지문센서 패키지를 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a fingerprint sensor package that forms a thin coating layer on a fingerprint sensor base material capable of color implementation without deteriorating the operation of the fingerprint sensor, To provide a fingerprint sensor package manufactured by the method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예는 정전용량 방식의 지문센서 패키지로서, 베이스 기판, 및 상기 베이스 기판 상에 마련되어 지문을 감지하는 센서부를 포함하는 지문센서 모재; 및 상기 지문센서 모재 상에 마련되는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층인 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is a fingerprint sensor package of a capacitive type, comprising: a fingerprint sensor base material including a base substrate and a sensor unit provided on the base substrate to sense a fingerprint; And a coating layer provided on the base material of the fingerprint sensor, wherein the coating layer is a ceramic coating layer including ceramics.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은, 상기 센서부의 구동 주파수에 따라 미리 결정되는 유전율을 가지며, 또한 도색성을 가진 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ceramic coating layer may have a predetermined permittivity depending on the driving frequency of the sensor unit, and may have colorability.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 15 내지 40㎛일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the coating layer may be 15 to 40 탆.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 지문센서 모재는 상기 베이스 기판 및 센서부를 덮는 봉지부를 더 포함하며, 상기 코팅층은 상기 봉지부 상에 마련될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the base material of the fingerprint sensor may further include an encapsulation portion covering the base substrate and the sensor portion, and the coating layer may be provided on the encapsulation portion.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 봉지부는 도전성 폴리머를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sealing portion may include a conductive polymer.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다른 일실시예는 정전용량 방식의 지문센서 패키지의 제조방법으로서, 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 마련되어 지문을 감지하는 센서부를 포함하는 지문센서 모재를 마련하는 단계; 및 상기 지문센서 모재 상에 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitive fingerprint sensor package, including: forming a base substrate and a fingerprint sensor base material on the base substrate, ; And applying a ceramic coating layer including ceramics on the base material of the fingerprint sensor.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은, 상기 센서부의 구동 주파수에 따라 미리 결정되는 유전율을 가지며, 또한 도색성을 가진 재료로 선택되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ceramic coating layer may have a dielectric constant determined in advance according to a driving frequency of the sensor unit, and may be selected from a material having colorability.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 세라믹 코팅층 도포 단계는, 세라믹 도료를 준비하는 단계; 상기 지문센서 모재를 예열하는 단계; 상기 지문센서 모재의 표면 상에 상기 세라믹 도료를 스프레이하는 단계; 및 상기 세라믹 도료가 스프레이된 상기 지문센서 모재를 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the applying the ceramic coating layer comprises: preparing a ceramic coating; Preheating the fingerprint sensor base material; Spraying the ceramic paint onto the surface of the fingerprint sensor base material; And heat treating the fingerprint sensor base material to which the ceramic paint is sprayed.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 세라믹 도료 준비 단계는, 둘 이상의 용액을 교반하여 세라믹을 제조하는 졸-겔(sol-gel) 법을 이용하여 세라믹 도료를 준비하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ceramic paint preparation step may include preparing a ceramic paint using a sol-gel method of producing a ceramic by stirring two or more solutions.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 지문센서 모재는 상기 베이스 기판 및 센서부를 덮는 봉지부를 더 포함하며, 상기 세라믹 코팅층은 상기 봉지부 상에 도포될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the base material of the fingerprint sensor further includes an encapsulation portion covering the base substrate and the sensor portion, and the ceramic coating layer may be applied on the encapsulation portion.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 봉지부는 도전성 폴리머를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sealing portion may include a conductive polymer.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지문센서 모재 상에 색상을 구현하는 방법으로 세라믹 코팅층을 적용함으로써, 보다 얇은 도막을 구현하면서도 지문센서의 동작성을 개선하였다.According to an embodiment of the present invention, by applying a ceramic coating layer as a method of embodying colors on a base material of a fingerprint sensor, a thinner coating is realized while improving the operation of the fingerprint sensor.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 세라믹의 우수한 내열성으로 표면실장기술(SMT)의 적용이 가능하게 되어, 공정 간소화 및 비용절감을 이루게 된다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the surface mount technology (SMT) can be applied with excellent heat resistance of ceramic, thereby simplifying the process and reducing the cost.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 종래의 지문센서에서 표면 손상으로 인해 센싱 특성이 악화됨을 나타내는 실측 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지의 제조과정을 나타낸 개략적인 흐름도이다.
도 4는 졸-겔 법으로 세라믹 도료를 준비하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지를 이용하여 지문을 실측한 이미지이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예와 비교예에서의 지문 인식 신호의 변화 양상을 나타낸 도면이다.1 is an actual image showing that the sensing characteristic deteriorates due to surface damage in a conventional fingerprint sensor.
2 is a schematic cross-sectional view of a fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of a fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view showing a process of preparing a ceramic paint by a sol-gel method.
5 is an image of a fingerprint measured using the fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 6 and 7 are diagrams showing changes in the fingerprint recognition signal in the embodiment and the comparative example of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 지문센서 패키지(10)는 지문센서 모재(100)와 지문센서 모재 상에 마련된 코팅층(200)을 포함한다. 지문센서 모재(100)는 다시 베이스 기판(110), 베이스 기판(110) 상에 마련된 센서부(120), 센서부(120)와 베이스 기판(110) 상의 전극을 서로 연결하는 본딩 와이어(130), 및 베이스 기판(110)과 센서부(120)의 표면을 덮는 봉지부(140)를 포함할 수 있다.As shown, the
지문센서 패키지(10)는 전자기기, 특히 휴대용 전자기기에 구비될 수 있다. 여기서, 휴대용 전자기기는 휴대폰, 스마트폰, PDA, 태블릿 피씨, 노트북 컴퓨터, 휴대용 음원재생기(MP3 플레이어), 및 이와 유사한 형태의 모든 휴대가능한 전자기기를 포함하는 것으로 이해해야 한다.The
다시, 도 2를 참조하면, 베이스 기판(110)은 후술하는 센서부(120) 등을 실장하고, 전기신호 정보가 전달되는 기판이다. 베이스 기판(110)은 예컨대 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 또는 연성회로기판(FPC: Flexible Printed Circuit)일 수 있다. 도시되지는 않았으나, 베이스 기판(110)의 하부에는 수지 사출 또는 표면실장기술(SMT: Surface Mounting Technology)에 의해 리드 프레임이 부착될 수 있다.Referring again to FIG. 2, the
센서부(120)는 베이스 기판(110) 상에 마련되어 지문을 감지한다. 즉, 센서부(120)는 지문센서이며, 특히 지문 감지 기능과 포인터 조작 기능을 동시에 가지는 바이오매트릭 트랙패드(BTP)일 수 있다.The
구체적으로, 센서부(120)는 피사체인 사용자의 손가락의 접근 여부나 그 움직임에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 정전용량 방식의 지문센서로서, 센싱된 손가락의 움직임을 기초로 커서와 같은 포인터를 움직이는 포인터 조작 기능을 포함할 수 있다.Specifically, the
또한, 센서부(120)는 사용자가 원하는 정보 또는 명령을 입력받는 입력(input) 기능을 포함할 수 있다. 예컨대, 센서부(120)에는 포인팅된 메뉴나 아이콘을 선택하는데 이용되는 돔 스위치 등이 일체로 또는 별개로 설치될 수 있다.In addition, the
센서부(120)는 기본적으로 지문 감지 기능을 가진다. 이를 위해 센서부(120)는 지문의 특징점(예를 들면, 'Y' 지점과 같이 지문이 갈라지는 부분 등)에 대한 정보를 따로 저장해두고, 이러한 특징점을 비교하여 지문의 일치 여부 등을 감지할 수 있다. 이러한 경우, 지문 감지에 걸리는 시간이 단축될 수 있고, 프로세서의 단순화를 통해 소형화가 이루어질 수 있으므로, 전자기기에 대한 장착성이 향상될 수 있다.The
센서부(120)는 슬라이드 형으로 구현될 수 있다. 즉, 센서부(120)는 슬라이딩 방식으로 움직이는 손가락의 지문을 센싱하여 단편적인 지문 영상들을 읽어들인 후, 이 단편 지문 영상을 하나의 영상으로 정합하여 온전한 지문 영상을 구현하는 방식으로 지문 인식을 수행할 수 있다. 이러한 센서부(120)를 채택한 지문센서를 그 형태에 빗대어 "바(bar) 형" 또는 "일자형" 지문센서로 칭하기도 한다.The
한편, 센서부(120)는 예컨대 에폭시 접합에 의해 베이스 기판(110)에 실장될 수 있다.Meanwhile, the
본딩 와이어(130)는 센서부(120) 상의 전극(미도시)과 베이스 기판(110) 상의 전극(미도시)을 전기적으로 연결한다. 이러한 전기적 연결 구성에 의해 사용자의 손가락을 향하여 구동신호를 송출할 수 있고, 또한 송출된 구동신호에 응답하여 사용자의 손가락의 지문 정보가 수신될 수도 된다. 본딩 와이어(130)는 예컨대 골드 와이어(gold wire)일 수 있으나, 이러한 재료로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에서는 본딩 와이어(130)를 통한 전기적 연결을 예시로서 설명하였으나, 본딩 와이어(130)를 통하지 않고 센서부(120)와 베이스 기판(110)을 전기적으로 연결하는 것도 가능하다. 예컨대, 센서부(120)의 하단에 마련된 전극을 통해 직접 베이스 기판(110)과 전기적으로 연결할 수 있다(도 6 및 도 7 참조).The
봉지부(140)는 베이스 기판(110) 및 센서부(120)를 봉지(封止)하는(덮는) 구성요소로서, 각종 전기적 부품들을 보호한다. 봉지부(140)는 예컨대 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)일 수 있다. 에폭시 몰딩 컴파운드와 같은 봉지부(140)의 재료에 대해서는 잘 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.The sealing
한편, 센서부(120)의 측면에 베젤(bezel)이 마련되는 것도 가능하다(도 6 및 도 7의 도면부호 150 참조). 베젤은 구동신호를 송출하기 위한 전극 송신부의 역할을 가질 수도 있다.Meanwhile, a bezel may be provided on the side surface of the sensor unit 120 (refer to reference numeral 150 in FIGS. 6 and 7). The bezel may also serve as an electrode transmission unit for transmitting the driving signal.
이와 달리, 도 2에 도시된 바와 같이, 베젤이 없는 형태로 지문센서 패키지(10)를 구성하는 것도 가능한데, 이 경우 봉지부(140) 자체가 구동신호를 송출하기 위한 전극 송신부로서의 기능을 가질 수 있다. 이를 위해, 봉지부(140)에 도전성 폴리머가 포함될 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 2, it is also possible to configure the
다음으로, 지문센서 모재(100) 상에는 코팅층(200)이 마련된다.Next, a
코팅층(200)은 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층이며, 코팅층(200)의 두께는 15 내지 40㎛일 수 있다. 코팅층(200)의 두께가 15㎛ 보다 작을 경우 색상 구현 효과가 발휘되지 않을 수 있으며, 또한 내마모성 및 내열성이 충분히 보장되지 않는다. 또한, 코팅층(200)의 두께가 40㎛ 보다 클 경우 지문 이미지에 대한 신호를 센서부(120)가 원활히 수신할 수 없게 된다. 즉, 지문센서의 동작성이 악화된다.The
코팅층(200)은 유전체층으로서의 기능을 갖는다. 이 때, 코팅층(200)의 유전율은 센서부(120)의 구동 주파수에 따라 미리 결정될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 지문센서 패키지(10)에 사용자의 손가락이 닿을 경우, 또는 지문 인식이 가능할 정도로 사용자의 손가락이 지문센서 패키지(10)에 충분히 접근한 경우, 센서부(120)로부터 사용자의 손가락을 향하여 송출한 구동신호는, 사용자를 거쳐 센서부(120)의 표면에 마련된 이미지 센싱 영역으로 수신된다. 이러한 센서부(120)의 구동 주파수에 적합한 유전율을 가진 유전체층(즉, 코팅층(200))을 사용할 경우, 신호는 유전체층에 보다 집중하게 되어 이미지 센싱 영역으로 수신된다. 따라서, 신호의 손실이 감소하여 센서부(120)의 동작성이 향상된다. 이에 대한 상세는 후술하기로 한다.The
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 지문센서 모재(100) 상에 세라믹 코팅층(200)을 형성함으로서, 다양한 색상 구현, 낮은 도막 두께, 내마모성 및 내열성 보장, 지문센서의 동작성 향상의 효과 뿐만 아니라, 지문센서의 신호 손실을 줄여 동작성이 향상되는 효과를 얻게 된다. 세라믹 코팅층(200)의 효과를 비롯한 보다 상세한 설명은 지문센서 패키지의 제조방법과 관련하여 설명하기로 한다.As described above, in the embodiment of the present invention, the
다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지의 제조방법을 살펴보기로 한다.Next, a method of manufacturing a fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지의 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지의 제조과정을 나타낸 개략적인 흐름도이다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of a fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 지문센서 패키지의 제조방법은 크게 지문센서 모재를 마련하는 단계(S10)와, 이 지문센서 모재 상에 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층을 도포하는 단계(S20~S50)로 대별된다.As shown in FIG. 2, the method of manufacturing a fingerprint sensor package includes steps (S10) of providing a fingerprint sensor base material, and steps (S20 to S50) of applying a ceramic coating layer containing ceramic on the fingerprint sensor base material .
먼저, 지문센서 모재를 마련하는 단계(S10)를 살펴본다. 지문센서 모재(100)는 베이스 기판(110) 및, 이 베이스 기판(110) 상에 마련되어 지문을 감지하는 센서부(120)를 포함한다(도 2 참조).First, a step (S10) of preparing a base material for a fingerprint sensor will be described. The fingerprint
지문센서 모재(100)는 베이스 기판(110) 및 센서부(120)를 덮는 봉지부(140)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 세라믹 코팅층(200)은 봉지부(140) 상에 도포된다(도 2 참조). 또한, 봉지부(140)는 도전성 폴리머를 포함할 수 있다. 지문센서 모재(100)의 구성에 대해서는 앞에서 상술하였으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The fingerprint
다음으로, 지문센서 모재 상에 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층을 도포하는 단계(S20~S50)를 살펴본다.Next, steps (S20 to S50) of applying a ceramic coating layer containing ceramic on the base material of the fingerprint sensor will be described.
먼저, 세라믹 도료를 준비한다(S20). 세라믹 도료는 예컨대, 둘 이상의 용액을 교반하여 세라믹을 제조하는 졸-겔(sol-gel) 법을 이용하여 준비할 수 있다.First, a ceramic paint is prepared (S20). The ceramic paint can be prepared, for example, by using a sol-gel method in which two or more solutions are stirred to produce a ceramic.
졸-겔 법을 이용한 세라믹 도료의 준비 과정은 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 도 4를 참조하여 2액형 도료의 졸-겔 법을 설명하면, 먼저 A액과 B액을 준비하고(a), A액을 소정시간(예컨대, 30분) 상하 좌우로 흔들어준다(b). 다음으로, A액에 B액을 혼합한 후 소정시간(예컨대, 5시간) 교반시킨다(c). 이러한 과정으로 2액형 세라믹 도료가 형성되면, 도포(스프레이) 이전에 충분히 흔들어준 후 사용하면 된다(d).The preparation process of the ceramic paint using the sol-gel method is schematically shown in Fig. The sol-gel method of the two-pack type paint will be described with reference to FIG. 4. First, the liquid A and the liquid B are prepared (a) and the liquid A is shaken up, down, left and right for a predetermined time (for example, 30 minutes) Next, the liquid B is mixed with the liquid A and stirred for a predetermined time (for example, 5 hours) (c). If a two-component ceramic paint is formed by this process, it should be used after being sufficiently shaken before application (spraying) (d).
다음으로, 지문센서 모재를 예열한다(S30). 도시하지는 않았으나, S30 단계 이전에 지문센서 모재를 대상으로 검사공정, 오일 등의 오염물 제거 공정, 건조공정, 샌드 블라스트(sand blast) 공정, 세정 공정 등을 거칠 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 범위를 넘어서므로 생략하기로 한다.Next, the fingerprint sensor base material is preheated (S30). Although not shown, the fingerprint sensor substrate may be subjected to an inspection process, a contamination removal process such as oil, a drying process, a sand blast process, a cleaning process, and the like before step S30. The detailed description thereof is omitted because it goes beyond the scope of the present invention.
다음으로, 지문센서 모재의 표면 상에 앞서 준비한 세라믹 도료를 스프레이한다(S40). 도시하지는 않았으나, S40 단계 이전에 에어 블로우잉(air-blowing) 공정을 거칠수도 있으나, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Next, the prepared ceramic paint is sprayed on the surface of the base material of the fingerprint sensor (S40). Although not shown, an air blowing process may be performed before step S40, but a detailed description thereof will be omitted.
세라믹 도료는 전술한 바와 같이 예컨대 졸-겔 법에 의해 만들어질 수 있으며, 이러한 세라믹 도료를 이용하여 지문센서 모재 상에 세라믹 코팅층이 15 내지 40㎛의 두께로 형성되도록 한다.The ceramic coating material may be prepared by, for example, a sol-gel method as described above, and a ceramic coating layer may be formed on the base material of the fingerprint sensor to a thickness of 15 to 40 탆 by using the ceramic coating material.
세라믹은 높은 유전율을 가지기 때문에 지문센서가 액티브(active) 상태에서 이미지를 받아들이는 신호의 손실을 줄여준다. 이로 인해 도막(코팅층)의 두께를 보다 자유롭게 구현할 수 있다. 또한, 세라믹은 내지문(anti-fingerprint)성과 발수성 등 내오염성이 높다. 따라서, 표면오염으로 인한 이미지의 번짐을 줄여 보다 또렷한 지문 이미지의 획득이 가능하게 된다. 또한, 세라믹 도료 내에 내열성, 은폐력, 내후성이 뛰어난 무기안료의 배합을 통해, 다양한 색상의 구현도 가능하게 된다.The ceramics have a high permittivity, which reduces the loss of the signal that the image sensor accepts in the active state of the fingerprint sensor. As a result, the thickness of the coating film (coating layer) can be more freely implemented. In addition, ceramics have high stain resistance such as anti-fingerprint and water repellency. Therefore, it is possible to obtain more clear fingerprint images by reducing image blurring due to surface contamination. In addition, it is possible to realize various colors by blending an inorganic pigment excellent in heat resistance, hiding power and weather resistance in the ceramic paint.
마지막으로, 세라믹 도료가 스프레이된 지문센서 모재를 열처리하여(S50), 지문센서 패키지의 제조를 완료한다.Finally, the fingerprint sensor base material having the ceramic paint sprayed thereon is heat-treated (S50) to complete the manufacture of the fingerprint sensor package.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지를 이용하여 지문을 실측한 이미지이다. 도 5와 도 1을 비교하면, 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지에 의하여 보다 선명한 우수한 지문 이미지의 획득이 실제로 가능하게 됨을 확인할 수 있다.5 is an image of a fingerprint measured using the fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention. 5 and FIG. 1, it can be seen that the fingerprint sensor package according to the embodiment of the present invention can actually obtain clearer fingerprint images.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예와 비교예에서의 지문 인식 신호의 변화 양상을 나타낸 도면이다. 비교예에 있어서 본 발명의 일실시예와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 도면부호를 부여하였다.FIGS. 6 and 7 are diagrams showing changes in the fingerprint recognition signal in the embodiment and the comparative example of the present invention. In the comparative example, the same or similar reference numerals are given to the same or similar components as in the embodiment of the present invention.
먼저, 도 6의 (a)에는 본 발명의 일실시예와 대비되는 비교예로서 지문센서 패키지(10’)가 도시되어 있으며, 도 6의 (b)에는 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지(10)가 도시되어 있다. 비교예에 의한 지문센서 패키지(10’)에 있어서, 베이스 기판(110) 및 센서부(120)의 상측에는 패키지부(140’)가 형성되어 있다. 이 패키지부(140’)는 봉지부와 봉지부 상측의 도막층 등을 포함하며, 패키지부(140’)의 두께는 본 발명의 일실시예에 의한 봉지부(140)와 코팅층(200)을 합한 영역의 두께보다 통상 크게 형성된다. 또한, 센서부(120) 및 패키지부(140’)의 측면에는 베젤(150)이 마련된다. 베젤(150)은 지문센서 패키지(10’)의 외형을 결정하며, 구동신호를 사용자의 손가락(20)으로 송출하는 전극 송신부의 기능을 가진다.6 (a) shows a fingerprint sensor package 10 'as a comparative example in comparison with an embodiment of the present invention, and FIG. 6 (b) shows a fingerprint sensor package 10' according to an embodiment of the present invention. The
도 6에서 도면부호 300 및 300’는 베젤(150)을 거쳐 사용자의 손가락(20) 또는 외측으로 작용하는 전기장(전계)에 의한 전기력선을 나타낸다. 전기력선(300; 300’)에서 실선으로 표시한 부분은 사용자의 손가락(20)을 거쳐 센서부(120)로 향하는 전기력선을 나타내며, 점선으로 표시한 부분은 사용자의 손가락(20)을 거쳐 외측으로 향하는 전기력선을 나타낸다. 즉, 점선으로 표시한 전기력선은 신호의 손실분에 해당하는 것이다.In FIG. 6,
도 6의 (a)와 (b)의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일실시예(도 6의 (b))에서는 세라믹을 포함하는 코팅층(200)이 유전체층으로 작용하기 때문에, 비교예(도 6의 (a))에 비하여 외측으로 향하는 전기력선(300; 점선으로 표시)보다 센서부(120)로 향하는 전기력선이 더 밀집하게 형성된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지(10)는 전계의 손실분이 감소하게 된다.6 (a) and 6 (b), in the embodiment of the present invention (FIG. 6 (b)), since the
이러한 사실은 도 7에서도 확인할 수 있다. 도 7의 (a)에는 본 발명의 일실시예와 대비되는 비교예로서 지문센서 패키지(10’)가 도시되어 있으며, 도 7의 (b)에는 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지(10)가 도시되어 있다.This fact can be confirmed also in Fig. 7 (a) shows a fingerprint sensor package 10 'as a comparative example in comparison with an embodiment of the present invention, and FIG. 7 (b) shows a fingerprint sensor package 10' according to an embodiment of the present invention. 10 are shown.
도 7에서, 베이스 기판(110)과 베젤(150)은 제1 전극(160a)에 의해 전기적으로 연결되며, 베이스 기판(110)과 센서부(120)는 제2 전극(160b)에 의해 전기적으로 연결된다. 참고로, 앞선 실시예에서는 베이스 기판(110)과 센서부(120)가 본딩 와이어(130)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있으나(도 2 참조), 이러한 구성과는 달리 또는 이러한 구성과 함께, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 전극(160b)에 의해 베이스 기판(110)과 센서부(120)가 서로 전기적으로 연결되는 것도 가능하다.7, the
도 7에서 도면부호 400 및 400’는 센서부(120), 베이스 기판(110), 베젤(150), 및 사용자의 손가락(미도시)을 거쳐 센서부(120)의 이미지 센싱 영역(image sensing are)(120a)으로 수신되는 센싱 신호를 의미한다. 여기서 센싱 신호(400; 400’)의 굵기는 신호의 강도를 의미한다.
도 7의 (a)와 (b)의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일실시예(도 7의 (b))에서는 봉지부(140) 상에 유전체층으로서의 코팅층(200)이 위치하며, 따라서 유전체층이 존재하지 않는 비교예(도 7의 (a))에 비해 센싱 신호(400)의 손실분이 감소하게 된다. 즉, 센싱 신호(400)는 패키지의 두께에 비례하여 신호의 세기가 저하되는데, 본 발명의 일실시예에 의한 지문센서 패키지(10)에서는 정전용량 방식의 센서 주파수에 적합한 유전체를 사용할 수 있기 때문에, 신호의 손실분이 감소하게 된다. 따라서, 지문센서의 동작성이 향상된다.7A and 7B, in the embodiment of the present invention (FIG. 7B), the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 지문센서 모재 상에 색상을 구현할 수 있는 세라믹 코팅층을 적용함으로써, 보다 얇은 도막을 형성하면서도 지문센서의 동작성과 품질을 개선시킬 수 있게 된다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by applying the ceramic coating layer capable of realizing colors on the base material of the fingerprint sensor, it is possible to improve the operability and quality of the fingerprint sensor while forming a thinner coating film.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
10: 지문센서 패키지
100: 지문센서 모재
110: 베이스 기판
120: 지문센서
130: 본딩 와이어
140: 봉지부
200: 코팅층10: fingerprint sensor package
100: fingerprint sensor base material
110: Base substrate
120: Fingerprint sensor
130: bonding wire
140:
200: Coating layer
Claims (11)
베이스 기판, 및 상기 베이스 기판 상에 마련되어 지문을 감지하는 센서부를 포함하는 지문센서 모재; 및
상기 지문센서 모재 상에 마련되는 코팅층을 포함하며,
상기 코팅층은 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층인 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.A capacitive fingerprint sensor package comprising:
A base substrate, and a sensor unit provided on the base substrate and sensing a fingerprint; And
And a coating layer provided on the base material of the fingerprint sensor,
Wherein the coating layer is a ceramic coating layer including ceramics.
상기 세라믹 코팅층은, 상기 센서부의 구동 주파수에 따라 미리 결정되는 유전율을 가지며, 또한 도색성을 가진 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the ceramic coating layer has a dielectric constant predetermined in accordance with a driving frequency of the sensor unit and has a coloring property.
상기 코팅층의 두께는 15 내지 40㎛인 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the coating layer is 15 to 40 占 퐉.
상기 지문센서 모재는 상기 베이스 기판 및 센서부를 덮는 봉지부를 더 포함하며, 상기 코팅층은 상기 봉지부 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the fingerprint sensor base material further comprises an encapsulation portion covering the base substrate and the sensor portion, and the coating layer is provided on the encapsulation portion.
상기 봉지부는 도전성 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지.5. The method of claim 4,
Wherein the sealing portion comprises a conductive polymer.
베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 마련되어 지문을 감지하는 센서부를 포함하는 지문센서 모재를 마련하는 단계; 및
상기 지문센서 모재 상에 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지의 제조방법.A method of manufacturing a capacitive fingerprint sensor package,
Providing a base material for a fingerprint sensor including a base substrate and a sensor unit provided on the base substrate and sensing a fingerprint; And
Further comprising the step of applying a ceramic coating layer including ceramics on the base material of the fingerprint sensor.
상기 세라믹 코팅층은, 상기 센서부의 구동 주파수에 따라 미리 결정되는 유전율을 가지며, 또한 도색성을 가진 재료로 선택되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the ceramic coating layer has a predetermined dielectric constant according to a driving frequency of the sensor unit and is selected from a material having colorability.
상기 세라믹 코팅층 도포 단계는,
세라믹 도료를 준비하는 단계;
상기 지문센서 모재를 예열하는 단계;
상기 지문센서 모재의 표면 상에 상기 세라믹 도료를 스프레이하는 단계; 및
상기 세라믹 도료가 스프레이된 상기 지문센서 모재를 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지의 제조방법.The method according to claim 6,
The step of applying the ceramic coating layer comprises:
Preparing a ceramic paint;
Preheating the fingerprint sensor base material;
Spraying the ceramic paint onto the surface of the fingerprint sensor base material; And
And thermally treating the fingerprint sensor base material on which the ceramic paint is sprayed.
상기 세라믹 도료 준비 단계는, 둘 이상의 용액을 교반하여 세라믹을 제조하는 졸-겔(sol-gel) 법을 이용하여 세라믹 도료를 준비하는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지의 제조방법.9. The method of claim 8,
Wherein the ceramic paint preparation step comprises preparing a ceramic paint using a sol-gel method for producing a ceramic by stirring two or more solutions.
상기 지문센서 모재는 상기 베이스 기판 및 센서부를 덮는 봉지부를 더 포함하며, 상기 세라믹 코팅층은 상기 봉지부 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the fingerprint sensor base material further comprises an encapsulation portion covering the base substrate and the sensor portion, and the ceramic coating layer is applied on the encapsulation portion.
상기 봉지부는 도전성 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문센서 패키지의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the sealing portion comprises a conductive polymer.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |