KR20140101454A - 센서 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20140101454A
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Abstract

본 발명은 센서 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 센서 패키지는 멤스 기술을 이용한 음향 센서, 압력 센서 등으로 구비된다. 센서 패키지는 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재와, 평판 형상으로 측벽부재의 상부면을 덮는 절연 코팅된 커버를 구비한다. 센서 패키지는 복수 개의 기판들이 배열되게 제작된 기판 어레이와, 복수 개의 커버들이 배열되게 제작된 커버 어레이를 이용하여 각 구성 부품들을 조립, 결합하고, 센서 패키지의 크기 및 형상에 적합하게 절단하여 단품 제작된다. 본 발명에 의하면, 기판과 커버 간의 조립 공차를 줄일 수 있어 패키지의 소형화가 가능하다. 또한 본 발명에 의하면, 방진, 발수를 목적으로 하는 내열성 부직포 부착 공정을 제외할 수 있어, 센서 패키지의 대량 생산 및 자동화 생산에 용이하다.

Description

센서 패키지 및 그 제조 방법{SENSOR PACKAGE AND METHOD FOR PRODUCTING OF THE SAME}
본 발명은 센서 패키지에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 대량 생산에 적합하며, 소형화가 가능하도록 하기 위하여, 평판 형상의 커버와 기판 사이에 결합되는 측벽부재를 이용하여 커버와의 조립 공차를 줄이는 센서 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근들어, 휴대폰, 스마트폰 등의 이동 통신용 단말기나, 타블랫 PC, MP3 플레이어 등과 같은 소형 전자 장치들은 보다 소형화 및 경량화되고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라 소형 전자 장치들을 구성하는 부품 또한 더욱 소형화 및 경량화되어가고 있다. 그러나 소형 전자기기에 사용되던 센서는 기계적인 가동 부위가 포함되어 있기 때문에 최소한의 크기 이하로는 더 이상 축소가 어려운 물리적 한계가 있다.
따라서 센서 크기의 물리적 한계를 해결할 수 있는 멤스(Micro Electro Mechanical System : MEMS) 기술 개발이 집중적으로 이루어지고 있다. 예를 들어 멤스 기술이 적용된 음향 센서, 압력 센서 등이 있다.
멤스 기술이란, 반도체 공정 특히, 집적 회로 기술을 응용한 마이크로 머시닝(micro machining) 기술을 이용하여 마이크로 단위의 초소형 센서나 액츄에이터 및 전기 기계적 구조체물을 제작하는데 일반적으로 응용된다. 이와 같은 멤스 기술이 적용된 실시예로 멤스 마이크로폰은 초소형의 소자를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 기판 예컨대, 실리콘 웨이퍼 상에서 복수개의 멤스 마이크로폰을 제조할 수 있어 대량 생산이 가능하다. 또한, 멤스 마이크로폰의 대량 생산으로 인한 생산성 향상으로 제조 단가를 절감할 수 있다.
이러한 멤스 마이크로폰을 포함한 센서는 신호를 받아들이기 위하여 프론트(front) 타입으로서 하우징 또는 케이스의 전면에 음향홀 또는 압력홀을 구비하거나, 리어(rear) 타입으로서 인쇄 회로 기판의 후면에 음향홀 또는 압력홀을 구비한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적으로 멤스 기술이 적용된 센서 패키지(2)는 외부로부터 음향 신호를 내부로 인가하는 음향홀(32)이 커버(30)의 전면에 배치되는 프론트(front) 타입의 멤스 마이크로폰(MEMS microphone)으로, 기판(10)과, 멤스 트랜스듀서(20), 반도체 회로 소자(22) 및 커버(30)를 포함한다.
기판(10)은 예를 들어, 반도체 기판, 세라믹 기판 등으로 구비되며, 상부면에 멤스 트랜스듀서(20)와 반도체 회로 소자(22)가 표면 실장되는 칩 본딩 패드(12, 14)가 구비된다.
멤스 트랜스듀서(MEMS transducer)(20)는 음향홀(32)을 통해 유입되는 음향 신호를 전기적인 신호로 변환하고, 반도체 회로 소자(22)로 전기적인 신호를 제공한다. 반도체 회로 소자(22)는 멤스 트랜스듀서(20)로부터 제공되는 전기적인 신호를 받아서 증폭 및 신호 처리한다. 이를 위해 멤스 트랜스듀서(20)와 반도체 회로 소자(22), 반도체 회로 소자(22)와 기판(10) 사이에는 복수 개의 금속 와이어(wire)(24)들을 통해 전기적으로 연결된다.
커버(30)는 예컨대, 금속 재질 등을 이용하여 단일층으로 형성되는 캔(can) 타입으로 구비되며, 하부면이 개방되고, 상부면의 일측에서 상하로 관통되는 음향홀(32)을 구비한다. 커버(30)는 상부면이 대체로 평편한 형상으로 제공된다. 또 커버(30)는 측벽을 통하여 하부에 기판(10)의 가장자리(16)와 결합된다. 커버(30)와 기판(10)은 실링부재(미도시됨)에 의해 결합 밀폐된다. 커버(30)와 기판(10)이 결합된 내부 공간에는 멤스 트랜스듀서(20)와 반도체 회로 소자(22)가 수용된다.
상술한 바와 같이, 종래기술의 센서 패키지(2)는 기판(10)의 상부에 부품(20, 22)들을 보호하기 위한 캔 타입의 커버(30)를 용이하게 조립하고, 내부의 와이어(24)와의 쇼트를 방지하기 위하여, 커버(30)의 측벽과 와이어(24) 사이의 공간이 필요하며, 이로 인해 커버(30)와 기판(10) 간의 조립 공차가 필요하므로 소형화가 어렵다.
또한, 종래기술의 센서 패키지(2)는 복수 개의 기판(10)들을 포함하는 기판 어레이(미도시됨)를 설계 제작하여 패키징하지만, 나머지 구성 요소들 예컨대, 커버(30)는 단품으로 제작되므로, 대량 생산 및 자동화 생산에 어려움이 따른다.
뿐만 아니라, 종래기술의 캔 타입의 센서 패키지(2)에서는 음향홀(32) 크기의 소형화의 한계에 따른 방진, 방수 기능의 부재로 인해, 캔 내부, 캔 외부 또는 외부에 구비되는 러버 홀더(rubber holder)(미도시됨)에 내열성 부직포를 부착하는 공정을 추가해야 하므로, 센서 패키지(2)의 대량 생산 및 자동화 생산에 어려움이 따른다.
본 발명의 목적은 대량 생산이 용이한 센서 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소형화가 가능한 센서 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 패키지 내부 공간을 확보하여 부품 소자의 탑재, 와이어 본딩 등 후속 공정을 용이하게 할 수 있는 센서 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 평판 형상의 커버를 구비하는 센서 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 평판 형상의 커버에 구비되는 음향홀의 크기 및 갯수를 조정하여, 발수, 방진 및 센서의 고역 주파수 음역대의 특성을 조율할 수 있는 센서 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 센서 패키지는 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재와, 평판 형상으로 측벽부재의 상부면을 덮는 커버를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 센서 패키지는 기판과 커버 간의 조립 공차를 줄일 수 있어 패키지의 소형화가 가능하다.
이 특징에 따른 본 발명의 센서 패키지는, 기판과; 상기 기판 상에 실장되어 외부로부터 입력되는 신호를 감지하도록 처리하는 멤스 트랜스듀서를 포함하는 적어도 하나의 부품 소자와; 상기 기판의 상부 가장자리에 결합되어 상기 센서 패키지의 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재 및; 상기 부품 소자에 대응하여 복수 개의 관통홀들이 미세 가공된 평판 형상으로 구비되어 상기 측벽부재의 상부면을 덮는 커버를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 측벽부재는 카르복시메틸 셀룰로오스 재질의 몰드 사출물로 구비된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 커버는 외부면이 금속 재질 또는 절연 코딩된 금속 재질로 구비된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 커버는; 상기 부품 소자의 센싱 주파수 응답 특성을 조율하기 위해 상기 관통홀들의 갯수와 직경 및 상기 관통홀들이 형성되는 면적을 조절하여 제조된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 소형화 및 대량 생산이 가능한 센서 패키지의 제조 방법이 제공된다.
이 특징에 따른 센서 패키지의 제조 방법은, 상기 센서 패키지를 각각 형성하는 복수 개의 기판들이 배열된 기판 어레이를 설계 제작하는 단계와; 상기 기판들 각각에 멤스 트랜스튜서를 포함하는 부품 소자들을 실장하는 단계와; 상기 센서 패키지에 대응하여 상기 기판과 상기 부품 소자들을 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩하는 단계와; 상기 기판들 각각에 상기 센서 패키지의 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재를 결합하는 단계와; 복수 개의 관통홀들이 형성되고 상기 측벽부재의 개방된 상부면을 각각 덮는 복수 개의 커버들이 배열된 커버 어레이를 상기 측벽부재의 상부에 부착하는 단계 및; 상기 기판 어레이 및 상기 커버 어레이를 절단하여 상기 센서 패키지를 단품 제작하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 측벽부재를 결합하는 단계는; 상기 측벽부재를 몰드 사출물로 구비하여 상기 기판 상에 직접 결합한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 방법은; 상기 부품 소자의 센싱 주파수 응답 특성을 조율하기 위해 상기 관통홀들의 갯수 및 직경을 조절하여 상기 커버 어레이를 제작하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 커버 어레이를 제작하는 단계는 상기 커버의 외부면이 금속 재질 또는 절연 코딩된 금속 재질로 제작하고, 상기 관통홀들을 미세 가공한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 소형화 및 정밀 공정에 적합한 센서 패키지의 제조 방법이 제공된다.
이 특징에 따른 센서 패키지의 제조 방법은, 음향 또는 음압을 받아들이는 복수 개의 관통홀들이 형성되어, 상기 센서 패키지의 상면을 덮는 커버를 설계 제작하는 단계와; 상기 커버의 일면 가장자리에 상기 센서 패키지의 측벽을 형성하는 측벽부재를 결합하는 단계와; 기판에 멤스 트랜스튜서를 포함하는 부품 소자들을 실장하고, 상기 기판과 상기 부품 소자들을 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩하는 단계 및; 상기 커버에 결합된 상기 측벽부재의 내부 공간에 상기 부품 소자들이 수용되도록 상기 기판과 결합하는 단계를 포함한다.
이 특징에 따른 한 실시예에 있어서, 상기 측벽부재를 결합하는 단계는; 상기 측벽부재를 몰드 사출하여 상기 커버의 상기 일면 가장자리에 결합한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 센서 패키지는 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재와, 평판 형상으로 측벽부재의 상부면을 덮는 절연 코팅된 커버를 구비함으로써, 내부에 수용되는 부품 소자들과 금속 와이어들 간의 쇼트(short)를 방지하는 절연 효과를 얻을 수 있고, 기판과 커버 간의 조립 공차를 줄일 수 있어 부품 소자의 실장이 용이하며, 패키지의 소형화가 가능하다.
또 본 발명의 센서 패키지는 내부에 표면 실장되는 부품 소자들이 센싱하는 주파수 응답 특성을 조율하기 위해 커버에 복수 개의 관통홀들을 구비하고, 관통홀의 갯수와 직경 및 관통홀들이 형성된 면적 등을 조절하여 미세 가공함으로써, 센서 패키지의 음향 또는 압력 센싱 품질을 향상시킬 수 있다.
또 본 발명의 센서 패키지는 커버에 미세 가공된 복수 개의 관통홀들을 통해 외부로부터 이물질의 유입을 차단하고, 발수 효과를 얻을 수 있으며, 절연 코팅으로 인한 외부의 방수 및 부식 방지 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 센서 패키지는 패키지 공정 시, 방진 및 발수를 목적으로 하는 내열성 부직포 부착 공정을 제외할 수 있으므로, 센서 패키지의 대량 생산 및 자동화 생산이 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 센서 패키지의 구성을 도시한 분해 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 센서 패키지의 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 센서 패키지의 구성을 도시한 사시도;
도 4는 도 3에 도시된 센서 패키지의 상세한 구성을 나타내는 분해 사시도;
도 5는 도 3에 도시된 센서 패키지의 구성을 나타내는 단면도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 패키지의 제조 수순을 도시한 흐름도;
도 7은 도 6에 도시된 기판 어레이 설계 제작 수순에 따라 기판 어레이의 구성을 나타내는 도면;
도 8은 도 6에 도시된 기판 부품 실장 수순에 따라 기판 어레이 상의 기판에 부품이 실장된 상태를 나타내는 도면;
도 9는 도 6에 도시된 기판과 부품 와이어 본딩 수순에 따라 기판 어레이 상의 기판과 부품을 와이어 본딩한 상태를 나타내는 도면;
도 10은 도 6에 도시된 측벽 몰드 사출물을 기판에 결합 수순에 따라 기판 에 측벽 몰드 사출물을 결합한 상태를 나타내는 도면;
도 11은 도 6에 도시된 커버 부착 수순에 따른 기판 어레이 상에 측벽 몰드 사출물에 커버를 부착한 상태를 나타내는 도면;
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 패키지의 제조 수순을 도시한 흐름도; 그리고
도 13은 도 12에 도시된 센서 패키지 제조 수순을 설명하기 위한 센서 패키지의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 센서 패키지의 구성을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 센서 패키지의 상세한 구성을 나타내는 분해 사시도 그리고 도 5는 도 3에 도시된 센서 패키지의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 센서 패키지(100)는 멤스(MEMS) 기술이 적용된 센서로서, 음향 센서, 압력 센서 등에 적용된다.
본 발명의 센서 패키지(100)는 내부에 수용되는 부품 소자들 간의 쇼트(short)를 방지하고 부품 소자의 실장이 용이하며, 그리고 소형 제작이 가능하기 위해, 평판 형상의 커버(130)와, 기판(110)과 커버(130) 사이에 배치되어 센서 패키지(100)의 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재(120)를 구비한다. 또 본 발명의 센서 패키지(100)는 기판(110)에 실장되는 부품 소자들 즉, 멤스 트랜스듀서(140)와 반도체 집적 소자(142)를 포함한다.
기판(110)은 상부면에 센서 패키지(100)를 구성하는 적어도 하나의 부품 소자들이 실장되고, 상부면 가장자리에 측벽부재(120)가 결합 설치된다. 이를 위해 기판(110)은 상부면 일측에 구비되어 멤스 트랜스듀서(140)가 실장되는 제 1 칩 본딩 패드(114)와, 상부면 타측에 구비되어 반도체 회로 소자(142)가 실장되는 제 2 칩 본딩 패드(116) 및, 상부면 가장자리에 형성되어 측벽부재(120)의 하단이 결합되는 결합부(112)가 제공된다. 이러한 기판(110)은 하나의 모 기판에 복수 개가 가로 세로로 균등하게 배열되는 기판 어레이(도 7의 150) 형태로 제작하고, 이 기판 어레이(150)로부터 각각 절단되어 제작된다.
멤스 트랜스듀서(MEMS transducer)(140)는 제 1 칩 본딩 패드(114)에 표면 실장되어 관통홀(132)을 통해 유입되는 음향 또는 음압 신호를 감지한다. 멤스 트랜스듀서(140)는 반도체 회로 소자(142)와 전기적으로 연결되어 음향 또는 음압 신호를 감지하여 전기적인 신호를 반도체 회로 소자(142)로 제공한다. 이를 위해 멤스 트랜스듀서(140)는 반도체 회로 소자(142)와 복수 개의 금속 와이어(wire)(144)들을 통해 전기적으로 연결된다. 이러한 멤스 트랜스듀서(140)는 도면에는 도시되어 있지 않지만, 진동 플레이트(diaphragm plate)와 백 플레이트(back plate) 및 캐비티(cavity)로 구성되고, 진동 플레이트가 음향 또는 음압에 의해 진동되면, 백 플레이트와의 캐패시턴스 값을 측정하여 음향 신호를 센싱한다.
반도체 회로 소자(142)는 예컨대, 주문형 반도체 회로 소자(Application-Specific Integrated Circuit : ASIC)로 구비되며, 멤스 트랜스듀서(140)로부터 제공되는 전기적인 신호를 받아서 증폭 및 신호 처리한다. 반도체 회로 소자(142)는 기판(110)의 제 2 칩 본딩 패드(116)에 표면 실장되어 와이어(144)를 통해 기판(110)과 전기적으로 연결된다.
측벽부재(120)는 상부면 및 하부면이 개방된 몰드 사출물로 구비되어 기판(110)의 상부면 가장자리 즉, 결합부(112)에 결합된다. 이 실시예에서 측벽부재(120)는 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxy Methyl Cellulose : CMC) 재질의 몰드 사출물로 구비된다. 이러한 측벽부재(120)는 센서 패키지(100)의 내부 공간을 넓게 확보할 수 있어서 부품 소자들의 표면 실장이 용이하고, 와이어 본딩 공정이 용이하며, 그리고 기판(110)과 커버(130) 간의 조립 공차를 줄일 수 있으므로 센서 패키지(100)의 크기를 줄일 수 있다.
그리고 커버(130)는 내부의 와이어(144)들과 쇼트를 방지하도록 외부면이 금속 재질 또는 절연 코팅된 평판 형상의 금속 재질로 구비되고, 상하로 관통되어 외부로부터 음향 또는 음압을 받아들이는 복수 개의 관통홀(132)들이 형성된다. 이 실시예에서 커버(130)는 외부면이 절연 코팅되게 구비하고, 기판(110)과 대체로 유사한 금속 재질로 구비된다. 이 실시예에서 기판(110)은 예를 들어, 약 100 ~ 300 ㎛의 두께를 갖으며, 커버(130)는 예를 들어, 약 30 ㎛ 정도의 두께를 갖는 SUS 재질로 구비된다. 이러한 커버(130)는 하나의 원자재 즉, 절연 코팅된 금속 재질에 복수 개가 가로 세로로 균등하게 배열되는 커버 어레이(도 11의 160) 형태로 제작하고, 이 커버 어레이(160)로부터 각각 절단되어 제작된다. 물론 커버(130)는 측벽 부재(120)의 재질에 따라 측벽 부재(120)의 상단에 견고히 결합되도록 절연 코팅이 제거된 다양한 금속 재질로 구비될 수도 있다.
관통홀(132)들은 부품 소자(140, 142)들이 실장된 위치에 대응하여 구비되고, 부품 소자(140, 142)들이 센싱하는 예컨대, 멤스 트랜스듀서의 센싱 주파수 대역에 따라 센싱 주파수 응답 특성을 조율하기 위하여, 그 갯수와 직경 및 관통홀(132)들이 형성된 면적 등을 조절하여 미세 가공된다. 이로 인해 센서 패키지(100)의 음향 또는 압력 센싱 품질을 향상시킬 수 있다.
또 커버(130)는 미세 가공된 관통홀(132)을 통해 외부로부터 이물질의 유입을 차단하고, 발수 효과를 얻을 수 있다. 또 커버(130)는 절연 코팅으로 인한 외부의 방수 및 부식 방지 역할을 하며, 센서 패키지(100) 내부의 와이어(144)와의 쇼트를 방지하는 절연 효과를 얻을 수 있다. 다른 예로서, 커버(130)는 측벽 부재(120)의 상단과 결합이 용이하고 절연성을 갖는 금속 재질로 구비되어, 센서 패키지(100)를 견고하게 제작 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 센서 패키지(100)는 평판 형상의 커버(130)와 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재(120)를 구비함으로써, 센서 패키지(100)의 소형화 및 대량 생산이 가능하다.
그리고 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 패키지의 제조 수순을 도시한 흐름도이고, 도 7 내지 도 11은 도 6에 도시된 센서 패키지의 제조 수순에 따른 기판 어레이 및 커버 어레이의 구성을 나타내는 도면들이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 센서 패키지(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 단계 S200에서 센서 패키지(100)를 각각 형성하는 복수 개의 기판(110)들이 배열된 기판 어레이(150)를 설계 제작한다. 기판 어레이(150)는 센서 패키지(100)의 동작 회로 패턴을 설계하여 복수 개의 기판(110)들을 형성한다. 이 때, 각각의 기판(110) 상에는 부품 소자들이 표면 실장되는 칩 본딩 패드(114, 116)와 측벽부재(120)가 결합되는 결합부(112)가 형성된다.
단계 S210에서 기판 어레이(150)의 기판(110)들 각각에 도 8에 도시된 바와 같이, 부품 소자들 즉, 멤스 트랜스튜서(140) 및 반도체 회로 소자(142)를 표면 실장한다.
단계 S220에서 단품의 센서 패키지(100)에 대응하여 각각의 기판(110)과 부품 소자(140, 142)들을 도 9에 도시된 바와 같이, 복수 개의 와이어(144)들을 통해 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩한다.
단계 S230에서 기판(110)과 커버(130)를 조립하기 위해 도 10에 도시된 바와 같이, 센서 패키지(100)의 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재(120)를 기판(110)들 각각에 결합한다. 이 실시예에서 측벽부재(120)는 단품의 몰드 사출물로 구비하고, 이를 기판(110) 상에 결합하여 센서 패키지(100)의 외곽 측벽을 형성하거나, 또는 몰드 사출물을 기판(110) 상에 직접 결합하도록 형성할 수 있다. 이러한 측벽부재(120)는 센서 패키지(100)의 내부에 실장된 부품 소자(140, 142)들과, 본딩된 와이어(144)들을 보호하고, 외부에서 유입되는 이물질이나 충격으로부터 센서 패키지(100)를 보호하는 기능을 한다.
상술한 단계 S200 내지 단계 S230에서는 기판 어레이(150) 상에서 각 기판(110)들에 부품 소자(140, 142)들을 실장하고, 와이어(144) 본딩하며, 그리고 측벽부재(120)를 결합한다.
다시 도 6을 참조하면, 단계 S240에서 측벽부재(120)의 개방된 상부면을 각각 덮는 복수 개의 커버(130)들이 배열된 커버 어레이(160)를 도 11에 도시된 바와 같이, 설계 제작한다. 이를 위해 커버 어레이(160)는 절연성을 갖는 금속 재질 또는 외부면이 절연 코딩된 금속 재질의 원자재를 프레스(press), 레이저(laser), 에칭(etching) 등의 가공 공정을 이용하여 센서 패키지(100)의 형상 및 크기에 적합하도록 제작한다.
이 때, 커버(130)들 각각에는 복수 개의 관통홀(132)들이 미세 가공된다. 커버 어레이(160)는 멤스 트랜스듀서(140)의 센싱 주파수 응답 특성을 조율하기 위해 관통홀(132)의 갯수와 직경 및 형성 면적 등을 조절하여 커버(130)들을 설계 제작한다. 이 관통홀(132)들은 외부로부터 음향 또는 음압 신호를 받아서 멤스 트랜스듀서(140)로 전달한다.
단계 S250에서 복수 개의 측벽부재(120)들이 결합된 기판 어레이(150)의 상부에 커버 어레이(160)를 부착한다. 이 때, 기판 어레이(150)와 커버 어레이(160)는 센서 패키지의 크기 및 형상에 대응하여 상호 일치시켜서 부착된다.
이 때, 커버 어레이(160)는 커버(130)들 각각의 외부면이 절연 코딩되게 구비하고, 커버(130)들 각각에 관통홀(132)들을 미세 가공하여 형성된다.
이어서 단계 S260에서 기판 어레이(150) 및 커버 어레이(160)를 단품 센서 패키지의 크기로 절단(sawing)하여 복수 개의 센서 패키지(100)들을 각각 제작한다.
계속해서 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 패키지의 제조 수순을 도시한 흐름도이고, 도 13은 도 12에 도시된 센서 패키지 제조 수순을 설명하기 위한 센서 패키지의 구성을 나타내는 도면이다. 이 실시예에 따른 센서 패키지의 구성 요소들에 대한 참조번호는 도 6 내지 도 11의 센서 패키지와 동일한 참조번호를 기재하여 설명한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 단계 S300에서 센서 패키지(100)의 상면을 덮는 커버(130)를 설계 제작한다(도 13의 a). 이 때, 커버(130)는 표면에 절연 처리되며, 복수 개의 관통홀(132)들이 미세 가공된다. 또 커버(130)는 측벽부재(120)의 재질에 따라 견고하게 결합될 수 있는 절연성의 금속 재질로 구비될 수 있다. 또 커버(130)는 센서 패키지(100)의 센싱 주파수 응답 특성을 조율하기 위해 관통홀(132)의 갯수와 직경 및 형성 면적 등을 조절하여 설계 제작된다.
단계 S310에서 커버(130)의 일면 가장자리에 몰드 사출된 측벽부재(120)를 결합한다(도 13의 b, c). 이 실시예에서 측벽부재(120)는 몰드 사출되어 형성되며, 커버(130)의 일면 가장자리에 직접 결합된다.
단계 S320에서 기판 상에 부품 소자(140, 142)들을 실장하고, 부품 소자(140, 142)들과 기판(110)을 와이어(144) 본딩하여 상호 전기적으로 연결시킨다(도 13의 d). 부품 소자들(140, 142)에는 음향 또는 음압을 감지하는 멤스 트랜스듀서(140)와, 멤스 트랜스듀서(140)로부터 감지된 신호를 전기적으로 변환하는 반도체 회로 소자(142) 등을 포함한다.
이어서 단계 S330에서 커버(130)와 결합된 측벽부재(120)를 부품 소자(140, 142)들이 실장된 기판(110)의 상면과 결합한다(도 13의 e, f). 이 때, 측벽부재(120)의 내부 공간에는 부품 소자(140, 142)들이 수용된다.
이 실시예에 따른 센서 패키지(100)의 제조 방법은 커버(130), 측벽부재(120), 기판(110) 등을 단품으로 각각 제작하여 결합되는 것으로 설명하였지만, 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 기판 어레이(150), 커버 어레이(160) 등으로 각각 제작하고, 기판 어레이(150) 상에 부품 소자(140, 142)들을 각각의 기판(110)에 대응하여 실장 및 와이어 본딩하고, 커버 어레이(160)에 측벽부재(120)를 부착하고, 이들을 결합하고 절단 공정을 통해 센서 패키지(100)를 단품 제작할 수 있음은 자명하다 하겠다.
따라서 본 발명에 따른 센서 패키지(100)의 제조 방법은 센서 패키지(100)의 측벽을 형성하는 측벽부재(120)를 구비함으로써, 센서 패키지(100)의 소형화가 가능하고, 공정이 간소화되며, 측벽부재(120)의 내부 공간으로 인하여 설계상 허용 가능한 조립 공차를 벗어나지 않으므로, 부품 소자들(140, 142)과의 간섭을 일으키지 않도록 제품 형합성이 향상될 수 있으며, 조립 공정 시, 공정 영역이 확보되므로 정밀 공정에 유리하다.
이상에서, 본 발명에 따른 센서 패키지의 구성 및 작용을 상세한 설명과 센서 패키지의 제조 방법을 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
100 : 센서 패키지 110 : 기판
112 : 결합부 114, 116 : 칩 본딩 패드
120 : 측벽부재 130 : 커버
132 : 관통홀 140 : 멤스 트랜스듀서
142 : 반도체 회로 소자 144 : 와이어
150 : 기판 어레이 160 : 커버 어레이

Claims (10)

  1. 센서 패키지에 있어서:
    기판과;
    상기 기판 상에 실장되어 외부로부터 입력되는 신호를 감지하도록 처리하는 멤스 트랜스듀서를 포함하는 적어도 하나의 부품 소자와;
    상기 기판의 상부 가장자리에 결합되어 상기 센서 패키지의 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재 및;
    상기 부품 소자에 대응하여 복수 개의 관통홀들이 미세 가공된 평판 형상으로 구비되어 상기 측벽부재의 상부면을 덮는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측벽부재는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose) 재질의 몰드 사출물로 구비되는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버는 외부면이 금속 재질 또는 절연 코딩된 금속 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 커버는;
    상기 부품 소자의 센싱 주파수 응답 특성을 조율하기 위해 상기 관통홀들의 갯수와 직경 및 상기 관통홀들이 형성되는 면적을 조절하여 제조되는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  5. 센서 패키지의 제조 방법에 있어서:
    상기 센서 패키지를 각각 형성하는 복수 개의 기판들이 배열된 기판 어레이를 설계 제작하는 단계와;
    상기 기판들 각각에 멤스 트랜스튜서를 포함하는 부품 소자들을 실장하는 단계와;
    상기 센서 패키지에 대응하여 상기 기판과 상기 부품 소자들을 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩하는 단계와;
    상기 기판들 각각에 상기 센서 패키지의 외곽 측벽을 형성하는 측벽부재를 결합하는 단계와;
    복수 개의 관통홀들이 형성되고 상기 측벽부재의 개방된 상부면을 각각 덮는 복수 개의 커버들이 배열된 커버 어레이를 상기 측벽부재의 상부에 부착하는 단계 및;
    상기 기판 어레이 및 상기 커버 어레이를 절단하여 상기 센서 패키지를 단품 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 측벽부재를 결합하는 단계는;
    상기 측벽부재를 몰드 사출물로 구비하여 상기 기판 상에 직접 결합하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지의 제조 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 방법은;
    상기 부품 소자의 센싱 주파수 응답 특성을 조율하기 위해 상기 관통홀들의 갯수 및 직경을 조절하여 상기 커버 어레이를 제작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 커버 어레이를 제작하는 단계는 상기 커버의 외부면이 금속 재질 또는 절연 코딩된 금속 재질로 제작하고, 상기 관통홀들을 미세 가공하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지의 제조 방법.
  9. 센서 패키지의 제조 방법에 있어서:
    음향 또는 음압을 받아들이는 복수 개의 관통홀들이 형성되어, 상기 센서 패키지의 상면을 덮는 커버를 설계 제작하는 단계와;
    상기 커버의 일면 가장자리에 상기 센서 패키지의 측벽을 형성하는 측벽부재를 결합하는 단계와;
    기판에 멤스 트랜스튜서를 포함하는 부품 소자들을 실장하고, 상기 기판과 상기 부품 소자들을 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩하는 단계 및;
    상기 커버에 결합된 상기 측벽부재의 내부 공간에 상기 부품 소자들이 수용되도록 상기 기판과 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측벽부재를 결합하는 단계는;
    상기 측벽부재를 몰드 사출하여 상기 커버의 상기 일면 가장자리에 결합하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지의 제조 방법.
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KR102106170B1 (ko) * 2018-12-14 2020-04-29 (주)파트론 마이크로폰 패키지 및 그 제조방법

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