KR20150059341A - 지문인식 센서 모듈 - Google Patents

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KR20150059341A
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이수길
송용환
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(주)파트론
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Abstract

지문인식 센서 모듈이 개시된다. 본 발명에 따른 지문인식 센서 모듈은 상면과 하면을 구비하는 제1 기판, 상기 제1 기판의 하면과 결합되고, 중심부에 개구부를 구비하는 지지 부재 및 상기 제1 기판의 하면 중심부에 결합되는 돔키를 포함한다.

Description

지문인식 센서 모듈{FINGERPRINT SENSOR MODULE}
본 발명은 지문인식 센서 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전자 장치 등에 장착되어 지문을 인식하여 전기 신호로 변환할 수 있는 지문인식 센서 칩을 구비하는 모듈에 관한 것이다.
최근의 스마트폰 등 모바일 전자 장치는 단순한 통화나 SMS 송수신 기능뿐만 아니라 전자 우편 송수신, 인터넷 뱅킹 및 온라인 주식 거래 등 다양한 기능이 복합적으로 수행될 수 있다. 따라서 모바일 전자 장치에 있어서 보안의 중요성이 날이 갈수록 증대되고 있다. 이러한 추세에 따라 종래의 비밀번호 및 패턴키 등의 인증 방법보다 강력한 보안성을 가지는 생체 인식 방식이 도입되고 있으며, 가장 일반적인 생체 인식 방식이 지문인식 보안 시스템이다.
최근 모바일 전자 장치는 박형화 및 외관의 단순화를 통해 심미적 효과를 달성하고 있다. 이에 따라 모바일 전자 장치에 장착되는 지문인식 센서 모듈에 있어서도 디자인적 제약이 많고, 두께가 얇아야 한다는 제약이 있다. 또한, 외부로 노출되는 키 버튼과 지문인식 센서 모듈이 일체로서 기능하는 것을 요구받기도 한다.
종래의 지문인식 센서 모듈에 관련해서는 대한민국 공개특허공보 10-2012-0134080호(2012년 12월 11일 공개), 대한민국 등록특허공보 10-1317248호(2013년 10월 04일 등록) 및 대한민국 등록특허공보 10-1317249호(2013년 10월 04일 등록) 등에 개시되어 있다.
그러나 최근 더욱 복잡해지고 박형화되고 있는 모바일 전자 장치의 변화 추세에 따라 더욱 작고 얇으면서 다양한 기능이 부가되는 지문인식 센서 모듈이 요구되고 있다. 따라서 이러한 요구를 만족시킬 수 있는 새로운 구조의 지문인식 센서 모듈에 대한 필요성이 증대되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 지문인식 센서 칩 및 회로 소자를 포함하면서도 두께를 얇게 유지할 수 있는 지문인식 센서 모듈을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 외부로 노출되는 부분의 형상을 일정하게 유지하면서도 회로 소자 등이 실장될 수 있는 공간이 확보되는 지문인식 센서 모듈을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 돔키가 일체형으로 형성되어 키 버튼 기능을 수행할 수 있으면서 두께를 얇게 유지할 수 있는 지문인식 센서 모듈을 제공하는 것에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지문인식 센서 모듈은 상면과 하면을 구비하는 제1 기판, 상기 제1 기판의 하면과 결합되고, 중심부에 개구부를 구비하는 지지 부재 및 상기 제1 기판의 하면 중심부에 결합되는 돔키를 포함한다.
일 측에 있어서, 상기 제1 기판의 상면 중심부에 결합하는 제2 기판, 상기 제1 기판의 상면 주변부에 실장되는 회로 소자, 상기 제2 기판의 상면에 실장되는 지문인식 센서 칩, 상기 제1 기판의 상면 주변부 및 제2 기판의 상면에 형성되어 상기 회로 소자 및 상기 지문인식 센서 칩을 봉지하는 몰딩부 및 상기 몰딩부의 외곽부에 결합된 베젤부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1 기판은 가요성 기판일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1 기판은 상면에 제1 컨택트 패드를 구비하고, 상기 제2 기판은 상면에 지문인식 센서 칩이 실장되는 본딩 패드 및 하면에 상기 제1 컨택트 패드와 맞닿으며 결합하는 제2 컨택트 패드를 구비하고, 상기 본딩 패드 및 상기 제2 컨택트 패드는 상기 제2 기판 내부에서 전기적으로 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1 기판의 일 측단에서 연장되고, 상기 지문인식 센서 칩과 전기적으로 연결되어 신호를 입출력하는 단자부를 구비하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 몰딩부는 EMC(Epoxy Molding Compound) 재질로 형성될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 몰딩부는 외부 표면에 형성된 코팅층을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 지지 부재가 결합된 상기 제1 기판의 하면 중 일부는 상기 제2 기판이 결합된 상기 제1 기판의 상면 중 일부와 수직으로 투영되어 겹칠 수 있다.
본 발명의 지문인식 센서 모듈은 지문인식 센서 칩 및 회로 소자를 포함하면서도 두께를 얇게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 지문인식 센서 모듈은 외부로 노출되는 부분의 형상을 일정하게 유지하면서도 회로 소자 등이 실장될 수 있는 공간이 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 지문인식 센서 모듈은 돔키가 일체형으로 형성되어 키 버튼 기능을 수행할 수 있으면서 두께를 얇게 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 지문인식 센서 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 지문인식 센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 AA'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 일부를 확대한 도면이다.
도 5는 도 4의 분해 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타낸다.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 지문인식 센서 모듈의 바람직한 일 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 지문인식 센서 모듈의 사시도이다. 도 2는 도 1의 지문인식 센서 모듈의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 AA'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 3의 일부를 확대한 도면이다. 도 5는 도 4의 분해 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 지문인식 센서 모듈(900)은 제1 기판(100), 제2 기판(200), 회로 소자(300), 지문인식 센서 칩(400), 몰딩부(500), 베젤부(600), 지지 부재(700) 및 돔키(800)를 포함한다.
제1 기판(100)은 소정의 형상을 가지고 상면과 하면을 구비한다. 상면과 하면에는 회로 패턴 및 전도성 패드가 형성되어 있을 수 있다. 구체적으로, 제1 기판(100)은 인쇄회로기판(PCB ; Printed Circuit Board)일 수 있다. 더욱 구체적으로, 제1 기판(100)은 가요성 인쇄회로기판(FPCB ; Flexible PCB)일 수 있다.
제1 기판(100)의 상면 및 하면은 중심부와 중심부를 둘러싸인 주변부로 구분될 수 있다.
제1 기판(100)의 상면의 중심부에는 제2 기판(200)이 결합된다. 제1 기판(100)의 상면의 중심부에는 제1 컨택트 패드(110)가 구비되어 있고, 제2 기판(200)의 하면에는 제2 컨택트 패드(210)가 구비되어 있다. 제1 컨택트 패드(110)와 제2 컨택트 패드(210)가 솔더 등의 전도성 물질에 의해서 전기적으로 연결되는 것에 의해서 제1 기판(100)과 제2 기판(200)이 결합될 수 있다.
제1 기판(100)의 상면의 주변부에는 회로 소자(300)가 실장될 수 있다. 회로 소자(300)는 하나 이상이 실장될 있으며, 주로 지문인식 센서 칩(400)과 전기적으로 연결되어 지문인식 센서 칩(400)과 연동되어 작동하는 소자이다. 회로 소자(300)는 저항, 인덕터, 커패시터 등의 수동소자일 수도 있고, ASIC 등의 능동 소자일 수도 있다. 제1 기판(100)의 상면의 주변부에는 회로 소자(300)가 실장될 수 있는 전도성 패드(120)가 형성되어 있을 수 있다.
제1 기판(100)의 하면의 중앙부에는 돔키(800)가 결합될 수 있는 전도성 패드가 형성되어 있을 수 있다.
제1 기판(100)의 일 측단에서 연장되는 연결부(130)가 있을 수 있다. 연결부(130)는 제1 기판(100)과 일체로서 형성될 수 있다. 연결부(130)는 제1 기판(100)의 각종 전도성 패드들과 전기적으로 연결된 단자부(131)를 구비한다. 결과적으로 단자부(131)는 지문인식 센서 칩(400)과 전기적으로 연결되어 있다. 단자부(131)를 통해서 지문인식 센서 모듈(900)이 장착되는 전자 장치와 지문인식 센서 칩(400)이 신호를 입출력할 수 있고, 지문인식 센서 모듈(900)에 전원이 인가될 수 있다.
제2 기판(200)은 상술한 것과 같이 제1 기판(100)의 상면 중심부에 결합된다. 제2 기판(200)도 제1 기판(100)과 같이 인쇄회로기판일 수 있다. 그러나 제2 기판(200)은 제1 기판(100)과 달리 경성 인쇄회로기판(Rigid PCB)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 기판(200)의 상면에는 지문인식 센서 칩(400)이 실장된다. 지문인식 센서 칩(400)은 와이어 본딩(wire bonding), 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 또는 BGA(Ball Grid Array) 본딩 등 다양한 방식으로 실장될 수 있으며 실장 방식에 제한되는 것은 아니다.
제2 기판(200)의 상면에는 지문인식 센서 칩(400)이 실장되는 본딩 패드(220)가 구비되어 있고, 하면에는 상술한 제2 컨택트 패드(210)가 구비되어 있다. 본딩 패드(220)와 제2 컨택트 패드(210)는 제2 기판(200) 내부에서 전기적으로 연결된다. 결과적으로, 본딩 패드(220)에 실장되는 지문인식 센서 칩(400)과 제1 기판(100)의 제1 컨택트 패드(110)가 전기적으로 연결될 수 있다.
몰딩부(500)는 제1 기판(100)의 상면 주변부 및 제2 기판(200)의 상면에 형성된다. 몰딩부(500)는 제1 기판(100)의 상면 주변부에 실장된 회로 소자(300)와 제2 기판(200)의 상면에 형성된 지문인식 센서 칩(400)을 봉지하여 외부로 노출되지 않도록 한다.
몰딩부(500)는 제1 기판(100)의 상면을 측면으로 초과하지 않도록 제1 기판(100)의 상면 상에만 형성되는 것이 바람직하다. 몰딩부(500)의 상면은 평평하게 형성될 수 있다.
인식하려는 지문과 지문인식 센서 칩(400) 사이의 신호 전달이 원활하기 위해서 인식하려는 지문과 지문인식 센서 칩(400) 사이에 위치하는 몰딩부(500)의 정전용량(C)이 높아야 한다. 몰딩부(500)의 정전용량(C)은 아래의 식에 의해서 정해질 수 있다.
Figure pat00001
(C : 정전용량, εr: 비유전율, S : 면적, d : 거리)
상기의 식에 따르면 몰딩부(500)의 정전 용량(C)이 높기 위해서는 몰딩부(500)를 이루는 재질의 비유전율(εr)이 높거나 몰딩부(500)의 두께가 얇아 인식하려는 지문과 지문인식 센서 칩(400)까지의 거리(d)가 가까워야 한다.
따라서 몰딩부(500)는 비유전율(εr)이 높은 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 몰딩부(500)는 EMC(Epoxy Molding Compound) 재질로 형성될 수 있다. 몇몇 종류의 EMC는 4이상의 비유전율을 갖는다.
또한, 지문인식 센서 칩(400) 상면의 몰딩부(500)는 연마 과정에 의해 두께(d)가 얇게 형성될 수 있다. 구체적으로, 지문인식 센서 칩(400) 상면의 몰딩부(500)는 500㎛ 이하가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
몰딩부(500)의 상부 표면에 코팅층(510)이 더 구비될 수 있다. 코팅층(510)은 실리콘 재질이거나 UV 코팅 재질일 수 있다. 코팅층(510)에 의해 몰딩부(500) 상면의 색을 다양하게 구현할 수 있고, 몰딩부(500) 상면을 외부의 충격 등으로부터 보호할 수 있다. 코팅층(510)도 인식하려는 지문과 지문인식 센서 칩(400) 사이에 위치하므로 일정 수준 이상의 비유전율을 갖는 재질로 형성하여야 한다.
베젤부(600)는 몰딩부(500)의 외곽부에 결합된다. 구체적으로 베젤부(600)는 몰딩부(500)의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 베젤부(600)는 몰딩부(500)의 상면 중 외곽 부분의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 베젤부(600)는 몰딩부(500)의 상면보다 돌출되도록 형성될 수 있다.
상술한 것과 같이, 제2 기판(200)의 상면 상의 몰딩부(500)는 지문인식 센서 칩(400)으로부터 상부표면까지의 거리가 한정되어 있어 그 두께가 두꺼워질 수 없다. 또한, 몰딩부(500)의 상면은 지문인식 센서 모듈(900)이 전자 장치에 장착되었을 때 외부로 노출되는 부분이므로 그 형상을 자유롭게 변경할 수 없다. 게다가 몰딩부(500)의 측면에 베젤부(600)가 결합어야 한다. 이러한 연유로 제2 기판(200)의 상면 상에 지문인식 센서 칩(400) 이외의 다른 회로 소자(300)가 실장될 공간이 충분하지 않다.
제1 기판(100)의 상면 주변부에 실장된 회로 소자(300)는 제2 기판(200)과 베젤부(600) 사이의 공간에 실장된다. 이를 통해, 제2 기판(200) 상면 상의 몰딩부(500)의 두께를 유지하면서 또한 몰딩부(500)의 상면의 형상을 일정하게 유지하면서도 각종 회로 소자(300)를 모듈 내부에 실장할 수 있다.
지지 부재(700)는 제1 기판(100)의 하면과 결합된다. 지지 부재(700)는 제1 기판(100)과 결합하여 제1 기판(100)의 형상을 유지시킬 수 있는 금속 재질의 판 등이 사용될 수 있다. 지지 부재(700)의 외곽 형상은 제1 기판(100)의 형상과 대응되도록 형성될 수 있다.
지지 부재(700)는 제1 기판(100)이 가요성 인쇄회로기판인 경우 제1 기판(100)의 형상을 일정하게 유지하는 스티프너(stiffener)로 기능한다. 구체적으로, 제1 기판(100)의 상면 중심부에는 경성 인쇄회로기판이 결합되어 형상이 유지되나, 주변부는 그러하지 않아 형상이 유지될 수 없다. 따라서 지지 부재(700)가 결합되어 제1 기판(100)의 주변부의 형상을 유지시킬 수 있다.
지지 부재(700)는 제1 기판(100)의 주변부의 형상을 유지하는 기능을 하므로, 중심부는 지지 부재(700)가 형성될 필요가 없다. 따라서 지지 부재(700)의 중심부에는 개구부가 구비될 수 있다.
지지 부재(700)가 결합된 제1 기판(100)의 하면 중 일부는 상기 제2 기판(200)이 결합된 상기 제1 기판(100)의 상면 중 일부와 수직으로 투영되어 겹치도록 형성될 수 있다. 이를 통해 제2 기판(200)에 의해 지지받지 못하는 제1 기판(100)의 주변부가 더욱 견고하게 지지될 수 있다. 개구부를 통해 제1 기판(100)의 하면 중심부 중 적어도 일부가 외부로 노출된다.
돔키(800)는 제1 기판(100)의 하면 중심부에 결합된다. 돔키(800)는 지지 부재(700)의 개구부에 의해 외부로 노출된다. 돔키(800)는 제1 기판(100)의 상면으로부터 하면 방향으로 누르는 힘에 의해 클릭되어 입력을 인식할 수 있는 소자이다.
돔키(800)가 제1 기판(100)의 하면 중심부와 결합하는 부분에는 전도성 패드가 형성되어 있어, 제1 기판(100)의 하면 중심부에 형성된 전도성 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 돔키(800)는 상기 전기적 연결에 의해 신호를 입출력할 수 있다. 돔키(800)의 신호는 연결부(110)를 통해 지문인식 센서 모듈(900)이 장착되는 전자 장치에 전해질 수 있다.
돔키(800)가 지문인식 센서 모듈(900)의 하부에 일체로서 장착되는 것에 의해 지문인식 센서 모듈(900)은 지문인식 센서로서 기능하면서, 전자 장치의 물리적인 버튼으로도 기능할 수 있다. 돔키(800)가 지문인식 센서 모듈(900)에 일체로서 장착되지 않는 경우라도, 지문인식 센서 모듈(900)이 장착되는 부분의 전자 장치의 회로 기판에 돔키(800)를 실장하여 동일한 기능을 구현할 수 있다. 그러나 돔키(800)가 지문인식 센서 모듈(900)에 일체로서 형성되는 것이 조립 공정을 간소화할 수 있고, 전체 두께를 줄일 수 있으며, 돔키(800)의 클릭 감각을 좋게 하는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 지문인식 센서 모듈의 다양한 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 제1 기판 200 : 제2 기판
300 : 회로 소자 400 : 지문인식 센서 칩
500 : 몰딩부 600 : 베젤부
700 : 지지 부재 800 : 돔키

Claims (8)

  1. 상면과 하면을 구비하는 제1 기판;
    상기 제1 기판의 하면과 결합되고, 중심부에 개구부를 구비하는 지지 부재; 및
    상기 제1 기판의 하면 중심부에 결합되는 돔키;
    를 포함하는 지문인식 센서 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상면 중심부에 결합하는 제2 기판;
    상기 제1 기판의 상면 주변부에 실장되는 회로 소자;
    상기 제2 기판의 상면에 실장되는 지문인식 센서 칩;
    상기 제1 기판의 상면 주변부 및 제2 기판의 상면에 형성되어 상기 회로 소자 및 상기 지문인식 센서 칩을 봉지하는 몰딩부; 및
    상기 몰딩부의 외곽부에 결합된 베젤부;
    를 더 포함하는 지문인식 센서 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 가요성 기판인 지문인식 센서 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상면에 제1 컨택트 패드를 구비하고,
    상기 제2 기판은 상면에 지문인식 센서 칩이 실장되는 본딩 패드 및 하면에 상기 제1 컨택트 패드와 맞닿으며 결합하는 제2 컨택트 패드를 구비하고,
    상기 본딩 패드 및 상기 제2 컨택트 패드는 상기 제2 기판 내부에서 전기적으로 연결되는 지문인식 센서 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 일 측단에서 연장되고, 상기 지문인식 센서 칩과 전기적으로 연결되어 신호를 입출력하는 단자부를 구비하는 연결부를 더 포함하는 지문인식 센서 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 몰딩부는 EMC(Epoxy Molding Compound) 재질로 형성된 지문인식 센서 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 몰딩부는 외부 표면에 형성된 코팅층을 포함하는 지문인식 센서 모듈.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 지지 부재가 결합된 상기 제1 기판의 하면 중 일부는 상기 제2 기판이 결합된 상기 제1 기판의 상면 중 일부와 수직으로 투영되어 겹치는 지문인식 센서 모듈.
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