KR20160000247A

KR20160000247A - 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기

Info

Publication number: KR20160000247A
Application number: KR1020140077403A
Authority: KR
Inventors: 손동남; 박영문
Original assignee: 크루셜텍 (주)
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2016-01-04
Also published as: KR101613082B1

Abstract

본 발명의 일실시예는 지문센서와, 상기 지문센서와 이격된 메탈패드가 기판의 하부에 실장된 지문센서 모재; 상기 메탈패드를 제외한 상기 지문센서 모재의 하면을 덮는 절연층; 상기 메탈패드와 연결되며, 상기 절연층의 하면에 구비되는 메탈 접속부; 그리고, 상기 메탈 접속부의 단부에 결합되는 솔더볼을 포함하는 지문센서 모듈, 이를 구비한 휴대용 전자기기 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기{FINGERPRINT SENSOR MODULE AND PORTABLE ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 센싱 감도를 가지는 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기에 관한 것이다.

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 사용자등록이나 인증 절차를 거치도록 함으로써, 휴대용 전자기기에 저장된 데이터를 보호하고, 보안사고를 미연에 방지하게 된다.

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.

이러한 지문센서는 지문센서와 IC, 베젤 등을 통합한 형태의 모듈로 제조되어 전자기기에 장착된다.

한편, 지문센서를 각종 전자기기에 장착하기 위하여, 지문센서를 주변 부품이나 구조를 포함하는 모듈의 형태로 제조하게 되는데, 지문센서 모듈이 장착되는 전자기기의 색상과 지문센서의 색상을 일치시키기 위해, 또는 기타의 이유로 인해, 지문센서를 포함하는 지문센서 모듈 상에 색상을 구현해야 할 필요가 있다.

이러한 지문센서 모듈 상의 색상 구현을 위하여, 종래에는 유색 도료를 이용한 도장, 자외선(UV) 증착 등의 방법이 사용되었다. 그런데, 종래의 방법으로 지문센서 모듈 상에 색상을 구현하는 경우, 도막의 층간 구성 및 두께를 적절히 보장해야하는 제한이 생기게 된다. 즉, 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.

한편, 정전 방식의 지문센서에 있어서는, 지문센서 모듈 상의 도막 두께에 따라 동작성에 변화가 생기게 된다. 특히, 지문센서 모듈 상의 도막이 두꺼워질수록 지문센서의 센싱 응답 특성이 나빠지기 때문에, 색상을 구현하는 도막의 두께에 제한이 생기게 된다.

이와 같이, 종래에는 색상 구현을 위해 지문센서 모듈 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 존재한다.

도 1은 종래의 지문센서 모듈을 나타낸 예시도로, 도 1의 지문센서 모듈(10)은 베이스 기판(1), 지문센서(2), 본딩 와이어(3), 봉지부(4) 및 코팅부(5)를 포함한다.

베이스 기판(1)은 지문센서(2) 등을 실장하고, 전기신호 정보가 전달되는 기판이다. 예컨대, 베이스 기판(1)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 또는 연성회로기판(FPC: Flexible Printed Circuit)일 수 있다.

지문센서(2)는 베이스 기판(1) 상에 마련되어 지문을 감지한다.

본딩 와이어(3)는 지문센서(2)와 베이스 기판(1)을 전기적으로 연결하는 구성으로, 지문센서(2) 상의 전극과 베이스 기판(1) 상의 전극을 전기적으로 연결하게 된다. 즉, 지문센서(2)는 구동신호에 응답하는 사용자의 손가락(U) 지문 정보를 수신하여 베이스 기판(1)으로 전송하게 된다. 이러한 본딩 와이어(3)는 골드 와이어(gold wire)일 수 있다.

봉지부(4)는 베이스 기판(1)과 지문센서(2) 및 본딩 와이어(3)를 봉지(封止)하는(덮는) 구성요소로서, 각종 전기적 부품들을 보호한다.

코팅부(5)는 봉지부(4)의 상부에 더 구비될 수 있으며, 봉지부(4)를 보호함과 동시에 지문센서 모듈(10)의 색상을 구현하도록 이루어질 수 있다.

그러나 지문센서 모듈(10)은 지문센서(2)와 베이스 기판(1)을 연결하는 본딩 와이어(3)가 루프(loop) 형태를 이룸에 따라 봉지부(4)의 상단면으로부터 지문센서(2)까지의 거리가 길게 형성되는 문제가 있다. 이러한 본딩 와이어(3)가 구비된 지문센서 모듈(10)은 지문센서(2)로부터 봉지부(4)의 상단면까지의 최소 거리는 100㎛ 이상이 된다. 따라서, 지문센서(2)로부터 사용자의 신체가 접촉되는 코팅부(5)의 상면까지의 간격 즉, 센싱 간격(D1)(Sensing Clearance)이 커지게 되어, 지문센서(2)의 센싱 응답이 떨어지는 문제가 있다.

이와 같이, 사용자의 손가락(U)이 접하는 지문센서 모듈(10)의 상단면으로부터 지문센서(2)까지의 센싱 간격(D1)은 전자기기의 기능(예를 들어, 지문 센싱 감도)에 큰 영향을 미치므로, 센싱 간격(D1)을 줄이기 위한 다양한 기술 요구된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 우수한 센싱 감도를 가지는 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 지문센서와, 상기 지문센서와 이격된 메탈패드가 기판의 하부에 실장된 지문센서 모재; 상기 메탈패드를 제외한 상기 지문센서 모재의 하면을 덮는 절연층; 상기 메탈패드와 연결되며, 상기 절연층의 하면에 구비되는 메탈 접속부; 그리고, 상기 메탈 접속부의 단부에 결합되는 솔더볼을 포함하는 지문센서 모듈을 제공한다.

본 발명의 일실시예는 상기 메탈 접속부는, 상기 메탈패드와 연결되는 메탈라인;과 상기 메탈라인의 단부에 구비되는 메탈범프를 포함하며, 상기 메탈범프는 상기 솔더볼과 결합될 수 있다.

본 발명의 일실시예는 상기 메탈라인과 절연층의 하부를 덮는 보호층이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일실시예는 상기 지문센서와 사용자의 손가락이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)은 80㎛ 이하로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일실시예는 상기 솔더볼과 전기적 연결이 이루어지도록 결합되어, 상기 솔더볼을 지지하는 두께 보강부;와 상기 지문센서 모재와 두께 보강부를 감싸는 봉지부가 더 포함되며, 상기 봉지부의 상면은 상기 지문센서 모재의 상면과 동일선상에 위치되고, 상기 봉지부의 하면은 상기 두께 보강부의 하면과 동일선상에 위치될 수 있다.

본 발명의 일실시예는 상기 두께 보강부는, 상기 솔더볼이 결합되는 위치에 형성된 비아홀의 내측면에 구비되는 절연막;과 상기 비아홀에 충전되는 도전 충전재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예는 상기 두께 보강부는 메탈 리드 프레임을 구비하고, 상기 메탈 리드 프레임은 상기 솔더볼과 결합될 수 있다.

본 발명의 일실시예는 상기 봉지부와 두께 보강부는 일체로 결합될 수 있다.

본 발명의 일실시예는 지문센서 모듈을 구비한 휴대용 전자기기를 제공한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 지문센서와 사용자의 손가락과 접하는 최종 커버까지의 센싱 간격을 줄여 지문센서의 센싱 응답 특성을 높일 수 있다. 즉, 루프 형태를 갖는 본딩 와이어를 사용하지 않고, BGA(Ball Grid Array) 방식이 적용된 지문센서 모듈을 사용함으로써 지문센서의 센싱 감도를 높일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 지문센서와 집적회로(IC : Integrated Circuit)의 영역을 분리시킴으로써 지문센서 모듈의 소형화를 이룰 수 있다. 또한, 지문센서 모듈의 제조 공정을 단순화할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 지문센서 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 상면에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 하면에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ에 대한 지문센서 모듈의 제조 과정을 보여주는 단면 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 봉지부와 두께 보강부가 결합되는 지문센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 봉지부와 두께 보강부의 결합 상태를 보여주는 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 지문센서 모듈을 제조하는 과정을 나타낸 순서도이다.

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.

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.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 상면에서 바라본 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 하면에서 바라본 사시도이며, 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ에 대한 지문센서 모듈의 제조 과정을 보여주는 단면 예시도이다.

도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 제1 지문센서 모듈(1000)은 지문센서 모재(100), 절연층(200), 메탈 접속부(300) 및 솔더볼(400)을 포함할 수 있다.

이러한 제1 지문센서 모듈(1000)은 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 휴대 가능한 전자기기를 포함하는 것으로 이해해야 한다.

다시, 도 2와 도 3을 참조하면, 지문센서 모재(100)는 기판(110), 지문센서(120) 및 메탈패드(130)를 포함할 수 있다.

기판(110)은 지문센서(120)와 메탈패드(130)를 하부에 실장하며 지문센서(120)와 메탈패드(130) 간에 전기신호 정보가 전달되도록 연결한다. 이러한 기판(110)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 또는 연성회로기판(FPC: Flexible Printed Circuit)으로 이루어질 수 있다. 이와 같은, 기판(110)은 지문센서 모재(100)의 외형을 이루며 실리콘(Silicon) 재질로 이루어진다.

한편, 지문센서(120)는 기판(110)의 하부에 마련되어, 지문을 감지하게 된다.

여기서, 지문을 감지하는 지문센서(120)는 기판(110)의 하부에 구비되지만, 기판(110)의 상부로부터 일정 두께만큼 폴리싱(Polishing) 제거 작업을 통해 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)을 최소화하게 된다. 이때의 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격은 80㎛ 이하로 조정될 수 있다.

이러한 지문센서(120)는 지문 감지 기능과 포인터 조작 기능을 동시에 가지는 바이오매트릭 트랙패드(BTP)일 수 있다.

구체적으로, 지문센서(120)는 도전체로 이루어진 구동 전극과 수신 전극을 포함하며 기판(110) 위에 위치한 손가락(U)의 지문의 산(valley)과 골(ridge)의 전기 신호의 차이를 수신하여 지문을 감지할 수 있다.

또한, 지문센서(120)는 센싱된 손가락의 움직임을 기초로 커서와 같은 포인터를 움직이는 포인터 조작 기능을 포함할 수 있다.

메탈패드(130)는 지문센서(120)와 이격된 상태로 기판(110)의 하부에 실장된다. 이러한 메탈패드(130)는 지문센서(120)와 전기적으로 연결되어, 지문센서(120)로부터 획득된 데이터 자료를 메탈 접속부(300)로 안내하게 된다.

절연층(200)은 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 덮도록 이루어진다. 이러한 절연층(200)은 메탈패드(130)를 제외한 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 전체적으로 덮도록 이루어진다. 이때, 절연층(200)은 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 전체적으로 덮은 후 메탈패드(130) 부분만을 부분적으로 제거할 수도 있고, 메탈패드(130) 부분만을 제외한 상태로 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 덮도록 작업이 이루어질 수도 있다. 즉, 메탈패드(130)는 절연층(200)에 의해 덮혀지지 않은 상태인 개방된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이, 절연층(200)이 덮히지 않은 개방된 상태의 메탈패드(130)의 하부에는 절연층(200)의 두께만큼 메탈패드(130)를 추가적으로 충전하게 된다.

한편, 메탈 접속부(300)는 메탈패드(130)의 하부에 연결되며, 단부는 솔더볼(400)과 결합되도록 이루어진다. 이러한 메탈 접속부(300)는 메탈라인(310)과 메탈범프(320)를 포함할 수 있다.

메탈라인(310)은 절연층(200)으로부터 노출된 메탈패드(130)와 연결되도록 이루어진다. 이러한 메탈라인(310)은 절연층(200)의 하면에 스퍼터링(Sputtering) 과정과 리소그래피(Lithography) 과정을 거쳐 형성될 수 있다.

스퍼터링은 진공상태의 용기 안에 불활성기체를 채워 메탈라인(310)을 형성하는 코팅재료에 고전압을 걸어 방전시키면, 이온화된 불활성기체가 코팅재료에 충돌하게 되고, 이때 타깃물질의 이온이 튀어나와 절연층(200)에 달라붙도록 하는 증착 기술이다.

리소그래피는 극히 미세하고 복잡한 전자회로를 반도체 기판에 만드는 기술로서, 가시광선, 자외선 및 전자 빔 등을 이용하여 미세한 메탈라인(310)의 패턴을 만들게 된다.

메탈범프(320)는 스퍼터링과 리소그래피를 통해 메탈라인(310)과 함께 형성될 수 있으며, 그 후 메탈라인(310)과 메탈범프(320)는 산화 방지 물질로 도금처리가 이루어진다.

보호층(350)은 메탈범프(320)를 제외한 절연층(200)의 하면, 메탈패드(130) 및 메탈라인(310)을 덮도록 이루어진다. 즉, 보호층(350)은 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면에 대한 밀폐기능을 강화하게 된다.

한편, 솔더볼(400)은 2차원 어레이 상으로 줄지어 배열된 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array) 상태로 메탈범프(320)에 결합될 수 있다.

이와 같은, 제1 지문센서 모듈(1000)은 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격을 80㎛ 이하로 제조함에 따라 지문 센싱 감도를 높일 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 봉지부와 두께 보강부가 결합되는 지문센서 모듈의 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ의 단면도이다.

도 5와 도 6에서 보는 바와 같이, 제2 지문센서 모듈(1100)은 제1 지문센서 모듈(1000)에서 봉지부(500)와 두께 보강부(600)가 더 구비된 형태이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제2 지문센서 모듈(1100)은 제1 지문센서 모듈(1000), 봉지부(500) 및 두께 보강부(600)를 포함할 수 있다.

봉지부(500)는 제1 지문센서 모듈(1000)과 두께 보강부(600)의 외측을 봉지(封止)하는(감싸는) 구성으로, 각종 전기적 부품들을 보호한다. 이러한 봉지부(500)는 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)일 수 있으며, 에폭시 몰딩 컴파운드와 같은 봉지부(500)의 재료에 대해서는 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

두께 보강부(600)는 솔더볼(400)과 전기적으로 연결되어 지문센서(120)로부터 감지된 전기적 신호정보를 집적회로(IC : Integrated Circuit) 등으로 안내하게 된다.

구체적으로, 두께 보강부(600)는 솔더볼(400)이 결합되는 대응하는 위치에 비아홀(601)이 형성되어 솔더볼(400)로 전달되는 전기적 신호는 두께 보강부(600)를 통해 메인 PCB 또는 모바일(mobile) 기기 등으로 안내될 수 있다.

이러한 두께 보강부(600)는 실리콘 관통 전극(TSV : Through silicon via)으로 형성되어 솔더볼(400)로부터 전달되는 전기적 신호를 집적회로 등으로 전달하게 된다. 즉, 도전 충전재(620)가 삽입되는 비아홀(601)은 레이저 드릴링 및 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 등을 통해 두께 보강부(600)에 관통 형성된다.

이렇게 비아홀(601)이 형성된 두께 보강부(600)는 비아홀(601)의 내측면과 두께 보강부(600) 외측면에 절연막(610)을 형성하게 된다. 즉, 두께 보강부(600)는 전체적으로 절연막(610)이 덮혀지게 된다.

도전 충전재(620)는 절연막(610)이 형성된 비아홀(601)에 삽입되어 솔더볼(400)과 전기적으로 연결되며, 솔더볼(400)로부터 전달되는 전기적 신호는 도전 충전재(620)를 통해 집적회로 등으로 전달될 수 있다.

두께 보강부(600)는 솔더볼(400)을 지지 결합하며, 봉지부(500)에 결합되는 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 지지하게 된다. 즉, 얇은 두께를 갖는 제1 지문센서 모듈(1000)이 각종 전자기기에 직접적으로 결합되기에는 어려움이 있으므로, 제1 지문센서 모듈(1000)의 하측에 두께 보강부(600)를 구비시켜, 제1 지문센서 모듈(1000)의 두께를 보상하게 된다. 이때, 봉지부(500)의 상면은 제1 지문센서 모듈(1000)의 상면과 동일선상에 위치되고, 봉지부(500)의 하면은 두께 보강부(600)의 하면과 동일선상에 위치되도록 봉지부(500)와 두께 보강부(600)의 두께는 선택적으로 조정될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문센서 모듈의 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 봉지부와 두께 보강부의 결합 상태를 보여주는 예시도이다.

도 7과 도 8에서 보는 바와 같이, 제3 지문센서 모듈(1200)은 제1 지문센서 모듈(1000)에 봉지부(500')와 두께 보강부(600')가 더 구비된 또 다른 형태이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제3 지문센서 모듈(1200)은 제1 지문센서 모듈(1000), 봉지부(500') 및 두께 보강부(600')를 포함할 수 있다.

두께 보강부(600')는 메탈 리드 프레임(630)을 구비한 상태에서 사출 성형에 의해 일체로 제조될 수 있다. 즉, 두께 보강부(600')에는 수지 사출 또는 표면실장기술(SMT: Surface Mounting Technology)에 의해 메탈 리드 프레임(630)이 구비될 수 있다. 이러한 메탈 리드 프레임(630)은 솔더볼(400, 도 4참조)과 맞닿도록 이루어져, 솔더볼(400)로부터 전달된 전기적 신호를 집적회로 등으로 안내하게 된다.

한편, 봉지부(500')와 두께 보강부(600')는 사출 성형에 의해 일체로 제조될 수 있다. 즉, 금형틀에 메탈 리드 프레임(630)을 구비시킨 상태에서 사출 성형에 의해 봉지부(500'), 두께 보강부(600') 및 메탈 리드 프레임(630)을 일체로 제조할 수 있다. 이때, 메탈 리드 프레임(630)은 상부와 하부를 제외한 외측면에는 절연막을 형성시킨 상태에서 사출 성형에 의해 봉지부(500'), 두께 보강부(600') 및 메탈 리드 프레임(630)은 일체로 제조될 수도 있음은 물론이다.

이와 같이 전술된 각각의 지문센서 모듈(1000, 1100, 1200)은 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 휴대 가능한 전자기기를 포함하는 것으로 이해해야 한다.

도 9는 본 발명에 따른 지문센서 모듈을 제조하는 과정을 나타낸 순서도로, 먼저, 지문센서 모듈은 지문센서(120)와, 지문센서(120)와 이격된 메탈패드(130)를 기판(110)의 하부에 구비시켜 지문센서 모재(100)를 생성하게 된다.(S10)

지문센서(120)와 메탈패드(130)는 기판(110)에 실장되며, 지문센서(120)와 메탈패드(130)는 전기적 신호 정보가 전달되도록 연결된다. 이러한 지문센서 모재(1000)는 지문센서 모듈의 제조가 수월하도록 지문센서 모재(100)를 뒤집은 상태에서 제조 작업이 진행될 수 있음은 물론이다. 즉, 제문센서 모재(100)의 상부와 하부를 뒤집은 상태에서 지문센서 모듈을 제조할 수도 있다.

다음으로, 지문센서 모재(100)의 하면에는 절연층(200)이 덮여진다. 이때, 절연층(200)은 메탈패드(130)를 제외한 지문센서 모듈의 하면을 전체적으로 덮도록 이루어진다. 즉, 메탈패드(130)가 구비된 부분은 절연층(200)이 형성되지 않는 개방된 형태를 이루게 된다.(S20)

다음으로, 메탈패드(130)의 하부에는 절연층(200)의 두께만큼 메탈패드(130)를 추가적으로 충전하게 된다.

다음으로, 메탈패드(130)의 하부로 메탈 접속부(300)를 결합하게 된다. 메탈 접속부(300)는 메탈라인(310)과 메탈범프(320)를 포함할 수 있으며, 메탈라인(310)은 절연층(200)의 하면에 노출된 메탈패드(130)와 연결되도록 이루어진다.(S30)

다음으로, 보호층(350)은 메탈범프(320)를 제외한 기판(110)의 하면과 메탈라인(310)을 덮도록 이루어진다.(S40)

다음으로, 메탈범프(320)의 단부에 솔더볼(400)을 결합하게 된다.(S50)

다음으로, 기판(110)의 상부로부터 일정 두께만큼을 폴리싱(Polishing) 가공을 통해 기판(110)의 상부를 제거하게 된다. 이는, 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)을 최소화하기 위함이다. 이때의 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격은 80㎛ 이하로 조정될 수 있다.

여기서 폴리싱(Polishing) 가공은 기판(110)에 두께 보강부와 봉지부가 결합된 상태에서 기판(110), 두께 보강부 및 봉지부의 상부를 함께 제거할 수도 있음은 물론이다.

다음으로, 솔더볼(400)의 하부에는 도전 충전재(620) 또는 메탈 리드 프레임(630)이 구비된 두께 보강부를 결합하게 된다. 이때, 두께 보강부에 구비되는 도전 충전재(620) 또는 메탈 리드 프레임(630)은 솔더볼(400)과 접촉되도록 이루어진다.(S60)

예를 들어, 두께 보강부(600)에 도전 충전재(620)가 구비된 경우에는 솔더볼(400)이 결합되는 대응하는 위치에 비아홀(601)을 형성하게 된다. 그 후, 비아홀(601)의 내측과 두께 보강부(600)의 외면 전체에 절연막(610)을 형성하게 된다. 그리고 두께 보강부(600)는 비아홀(601)에 도전 충전재(620)를 충전시켜 솔더볼(400)로부터 전달된 전기적 신호를 집적회로 등으로 전달하게 된다.

이와 달리, 두께 보강부(600')에 메탈 리드 프레임(630)이 구비된 경우에는, 두께 보강부(600')는 메탈 리드 프레임(630)과 사출 성형에 의해 일체로 제조될 수 있다. 이러한 메탈 리드 프레임(630)은 솔더볼(400)과 맞닿도록 이루어져, 솔더볼(400)로부터 전달된 전기적 신호를 집적회로 등으로 안내하게 된다.

마지막으로, 봉지부(500, 500')는 제1 지문센서 모듈(1000)과 두께 보강부의 외측을 감싸도록 결합되어, 제1 지문센서 모듈(1000)과 두께 보강부를 외부로부터 보호하도록 이루어진다. 이때, 봉지부(500, 500')가 제1 지문센서 모듈(1000)과 두께 보강부의 외측에 결합됨에 있어, 봉지부(500, 500')의 상면은 제1 지문센서 모듈(1000)의 상면과 동일선상에 위치되고, 봉지부(500, 500')의 하면은 두께 보강부의 하면과 동일선상에 위치되도록 이루어져, 외부로부터 기판(110)과 두께 보강부를 안정적으로 보호하게 된다.(S70)

이러한 봉지부(500, 500')는 두께 보강부(600, 600')와 일체로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

이와 같이 상술된 지문센서 모듈(1000, 1100, 1200)은 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격을 80㎛ 이하로 제조함에 따라 지문 센싱 감도를 높일 수 있다. 나아가서는 지문센서 모듈은 지문센서(120)에 사용자의 손가락이 직접 맞닿도록 제조할 수도 있음은 물론이다.

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.

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.

100: 지문센서 모재 110: 기판
120: 지문센서 130: 메탈패드
200: 절연층 300: 메탈 접속부
310: 메탈라인 320: 메탈범프
350: 보호층 400: 솔더볼
500, 500': 봉지부 600, 600': 두께 보강부
1000, 1100, 1200: 지문센서 모듈

Claims

지문센서와, 상기 지문센서와 이격된 메탈패드가 기판의 하부에 실장된 지문센서 모재;
상기 메탈패드를 제외한 상기 지문센서 모재의 하면을 덮는 절연층;
상기 메탈패드와 연결되며, 상기 절연층의 하면에 구비되는 메탈 접속부; 그리고,
상기 메탈 접속부의 단부에 결합되는 솔더볼을 포함하는 지문센서 모듈.
제1항에 있어서,
상기 메탈 접속부는, 상기 메탈패드와 연결되는 메탈라인;과
상기 메탈라인의 단부에 구비되는 메탈범프를 포함하며,
상기 메탈범프는 상기 솔더볼과 결합되는 것인 지문센서 모듈.
제2항에 있어서,
상기 메탈라인과 절연층의 하부를 덮는 보호층이 더 포함되는 것인 지문센서 모듈.
제1항에 있어서,
상기 지문센서와 사용자의 손가락이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)은 80㎛ 이하로 이루어진 것인 지문센서 모듈.
제1항에 있어서,
상기 솔더볼과 전기적 연결이 이루어지도록 결합되어, 상기 솔더볼을 지지하는 두께 보강부;와
상기 지문센서 모재와 두께 보강부를 감싸는 봉지부가 더 포함되며,
상기 봉지부의 상면은 상기 지문센서 모재의 상면과 동일선상에 위치되고, 상기 봉지부의 하면은 상기 두께 보강부의 하면과 동일선상에 위치되는 것인 지문센서 모듈.
제5항에 있어서,
상기 두께 보강부는, 상기 솔더볼이 결합되는 위치에 형성된 비아홀의 내측면에 구비되는 절연막;과
상기 비아홀에 충전되는 도전 충전재를 포함하는 것인 지문센서 모듈.
제5항에 있어서,
상기 두께 보강부는 메탈 리드 프레임을 구비하고, 상기 메탈 리드 프레임은 상기 솔더볼과 결합되는 것인 지문센서 모듈.
제5항에 있어서,
상기 봉지부와 두께 보강부는 일체로 결합되는 것인 지문센서 모듈.
제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 의한 지문센서 모듈을 구비한 휴대용 전자기기.