KR20160018256A - 온도 센서 패키지 - Google Patents

온도 센서 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR20160018256A
KR20160018256A KR1020140102600A KR20140102600A KR20160018256A KR 20160018256 A KR20160018256 A KR 20160018256A KR 1020140102600 A KR1020140102600 A KR 1020140102600A KR 20140102600 A KR20140102600 A KR 20140102600A KR 20160018256 A KR20160018256 A KR 20160018256A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
chip
vent hole
upper space
thermopile
Prior art date
Application number
KR1020140102600A
Other languages
English (en)
Inventor
김태원
최지원
김기현
Original Assignee
(주)파트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)파트론 filed Critical (주)파트론
Priority to KR1020140102600A priority Critical patent/KR20160018256A/ko
Publication of KR20160018256A publication Critical patent/KR20160018256A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/04—Casings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0801—Means for wavelength selection or discrimination
    • G01J5/0802—Optical filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

온도 센서 패키지가 개시된다. 본 발명의 온도 센서 패키지는 기판, 상기 기판의 상부 공간에 위치하는 써모파일, 상기 써모파일의 상부에 위치하고, 적외선 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 광학 필터, 상기 기판의 하부 공간에 위치하고, 상기 기판을 관통하는 비아 홀에 의해 상기 써모파일과 전기적으로 연결되는 IC칩 및 상기 기판의 하부에 형성되는 지지 부재를 포함한다.

Description

온도 센서 패키지{TEMPERATURE SENSOR PACKAGE}
본 발명은 온도 센서 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정 정확도를 높이고 소형화가 가능한 온도 센서 패키지에 관한 것이다.
비접촉식 온도 센서는 접촉식 온도 센서에 비해 상대적으로 측정이 간편하고 형태에 대한 제한이 적다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해, 비접촉식 온도 센서는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 전자 장치, 냉난방 장치 등의 가전제품 및 자동차의 전장 장치 등의 전자 장치에 폭 넓게 활용되고 있다.
비접촉식 온도 센서는 광기전력 방식, 광전도 방식, 초전 방식, 써모파일 방식 등이 존재하나 최근에는 비교적 정확성이 높으면서도 경제성이 있는 써모파일 방식이 널리 사용되는 추세이다.
써모파일 방식은 피측정체의 표면에서 방사되는 적외선을 감지하여 온도를 측정하는 방식으로, 제벡효과(Seebeck effect)에 기반하고 있다. 제벡효과는 한 쪽은 접촉 시키고, 다른 한 쪽은 떨어져 있는 전도체 또는 반도체에서 두 부분에 온도차가 생기면 그 온도차에 비례하여 열기전력이 발생하는 것이다.
써모파일은 낮은 열전도도와 낮은 열 커패시턴스를 갖는 얇은 다이어프램 위에 두 개의 서로 다른 열전 재료를 위치시킨 것이다. 실리콘부는 패키지에 부착되어 주위온도와 동일한 온도를 유지하는 저온부(cold junction)를 이루며, 멤브레인부는 열적고립을 위하여 최대한 얇게 제작되고 입력되는 적외선을 잘 흡수하기 위한 흑체(black body)를 포함하여 저온부에 비하여 상대적으로 고온부(hot junction)를 이룬다. 적외선이 센서의 고온부에 입사될 때, 고온부에 형성된 흑체는 입사된 적외선을 흡수하게 되고, 저온부 부위의 온도 성분은 실리콘을 통하여 힛싱크(heat sink)되어 고온부와 저온부의 온도차에 의하여 기전력이 여기된다.
도 1은 종래의 써모파일 방식의 온도 센서 패키지의 측면도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 온도 센서 패키지는 내부 공간을 형성하는 패키지 하우징(11, 12), 상기 내부 공간(13)에 수용되는 써모파일(20)과 상기 써모파일(20)과 전기적으로 연결하여 신호를 처리하는 IC칩(40)을 포함한다. 여기서 써모파일(20)과 IC칩(40)은 패키지 하우징(11, 12)의 내부 공간(13)에 함께 존재한다.
그러나 써모파일(20)의 고온부는 입력되는 적외선에 의해 열을 흡수하는 부분으로서, 주변의 온도 환경 변화에 민감하다. 고온부가 위치한 부분이 주변의 온도 환경 변화에 따라 온도가 급격하게 변화되면 온도 센서의 측정 정확도가 떨어질 수 있다. 그러나 도 1과 같이 써모파일(20)과 IC칩(40)이 동일한 공간에 수용되면 IC칩(20)에서 발생한 열이 써모파일(20)의 고온부에 영향을 줄 수 있어 측정 정확도가 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 써모파일(20)과 IC칩(40)이 도 1과 같이 동일한 평면에 병설되는 구조는 온도 센서 패키지의 크기를 최소화하는 데는 한계가 있었다. 그러나 최근 온도 센서 패키지가 탑재되는 전자 장치가 소형화 및 박형화됨에 따라 온도 센서 패키지의 소형화에 대한 필요성이 증대되고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 써모파일과 IC칩을 포함하는 온도 센서 패키지에 있어서, 써모파일을 열적으로 고립시켜 외부의 온도 변화에 따른 측정의 정확도 감소를 최소화할 수 있는 온도 센서 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 소형화 및 박형화된 전자 장치에서도 공간 활용을 극대화할 수 있는 소형의 온도 센서 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 결합 과정에서 발생할 수 있는 가스의 배출을 용이하게 하여 측정의 정확도를 향상시킬 수 있는 온도 센서 패키지를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온도 센서 패키지는, 기판, 상기 기판의 상부 공간에 위치하는 써모파일, 상기 써모파일의 상부에 위치하고, 적외선 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 광학 필터, 상기 기판의 하부 공간에 위치하고, 상기 기판을 관통하는 비아 홀에 의해 상기 써모파일과 전기적으로 연결되는 IC칩 및 상기 기판의 하부에 형성되는 지지 부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 부재는 하단이 상기 IC칩의 하단보다 하측에 위치하도록 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 부재는 하단에 전원 또는 신호의 입출력 단자가 형성되어 있고, 상기 입출력 단자는 상기 IC칩과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 기판의 하면의 일부에서 하방으로 돌출되어 형성되는 복수의 기둥을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 기판의 하면에서 돌출되어 형성되고, 상기 하부 공간을 측면에서 둘러싸는 측벽부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판의 상면에서 돌출되어 형성되는 돌출 부재를 더 포함하고, 상기 광학 필터는 상기 돌출 부재에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 돌출 부재는 상기 상부 공간을 측면에서 둘러싸는 측벽부재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 공간은 상기 측벽부재 및 상기 광학 필터에 의해 밀봉될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 필터는 외부에서 상기 상부 공간으로 조사되는 광을 굴절시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 공간을 상기 상부 공간의 외부로 연통시키는 벤트 홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벤트 홀은 상기 기판을 관통하여 상기 상부 공간과 상기 하부 공간을 연통할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벤트 홀을 밀폐하는 밀폐 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 밀폐 부재는 상기 벤트 홀의 상기 외부 측에서 주입된 수지재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 IC칩은 봉지재에 의해 봉지되어 있을 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온도 센서 패키지의 제조 방법은 기판을 포함하고, 상기 기판을 기준으로 하여 상부 공간과 하부 공간이 형성되고, 상기 상부 공간을 상기 상부 공간의 외부로 연통시키는 벤트 홀을 포함하는 패키지 하우징을 준비하는 단계, 상기 상부 공간에 써모파일을 실장하는 단계, 상기 하부 공간에 IC칩을 실장하는 단계, 광학 필터를 상기 상부 공간의 개구부에 결합하는 단계 및 상기 벤트 홀을 밀폐하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벤트 홀은 상기 기판을 관통하여 상기 상부 공간과 상기 하부 공간을 연통할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 필터를 결합하는 단계는 상기 광학 필터와 상기 패키지 하우징의 접합면에 접착제를 도포하는 단계 및 상기 접착제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벤트 홀을 밀폐하는 단계는 상기 광학 필터를 결합하는 단계가 수행된 이후에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벤트 홀을 밀폐하는 단계는 상기 벤트 홀의 상기 외부 측에서 주입된 밀폐 부재에 의해 상기 벤트 홀이 밀폐될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 IC칩을 봉지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지는 써모파일을 열적으로 고립시켜 외부의 온도 변화에 따른 측정의 정확도 감소를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지는 소형화 및 박형화된 전자 장치에서도 공간 활용을 극대화할 수 있도록 소형으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지는 결합 과정에서의 가스의 배출이 용이하여 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 써모파일 방식의 온도 센서 패키지의 측면도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 온도 센서 패키지를 A방향에서 바라본 배면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 온도 센서 패키지를 A방향에서 바라본 배면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 온도 센서 패키지를 A방향에서 바라본 배면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 패키지 하우징을 준비하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 써모파일과 IC칩을 실장하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 광학 필터를 결합하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 벤트 홀을 밀폐하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 IC칩을 봉지하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 완성된 온도 센서 패키지를 실장면에 실장한 것을 설명하기 위한 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.
본 발명은 피측정체의 표면으로부터 방사되는 적외선을 감지하여 피측정체의 온도를 측정하는 온도 센서의 패키지에 관한 것이다.
이하, 첨부한 도 2 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 온도 센서 패키지를 A방향에서 바라본 배면도이다. 도 3에서 실장면은 도시되지 않았다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 온도 센서 패키지는 기판(110), 써모파일(200), 광학 필터(300), IC칩(400), 돌출 부재(120) 및 지지 부재(130)를 포함한다.
온도 센서 패키지는 써모파일(200)과 IC칩(400)을 패키지 하우징(100)에 수용하는 구조를 가진다. 패키지 하우징(100)의 내부 공간을 형성하고, 상기 내부 공간에 써모파일(200)과 IC칩(400)을 수용한다. 패키지 하우징(100)에는 써모파일(200)에 조사되는 광을 통과시키는 개구부가 형성되어 있다. 상기 개구부에는 광학 필터(300)가 결합되어 조사되는 광을 파장에 따라 선택적으로 투과시킨다.
본 발명에서 패키지 하우징(100)은 기판(110), 돌출 부재(120) 및 지지 부재(130)를 포함한다. 여기서, 기판(110), 돌출 부재(120) 및 지지 부재(130)는 일체로서 형성될 수도 있고 적어도 일부가 분리되어 형성된 후 결합되는 구조일 수도 있다.
기판(110)에는 써모파일(200)과 IC칩(400)이 실장되어 기판(110)과 전기적으로 연결된다. 돌출 부재(120)는 기판(110)의 기판(110)의 상면에서 돌출되어 형성된 구조물이다. 지지 부재(130)는 기판(110)의 하부에 형성된 구조물이다. 지지 부재(130)는 온도 센서 패키지가 실장면(500)에 실장되는 경우 실장면(500)과 직접 맞닿으며 기판(110)을 지지한다.
이하, 기판(110), 돌출 부재(120) 및 지지 부재(130)를 포함하는 패키지 하우징(100)과 써모파일(200), 광학 필터(300) 및 IC칩(400)에 대해서 구체적으로 설명하도록 한다.
기판(110)은 상면(101)과 하면(105)을 구비하는 판 형태로 형성된다. 기판(110)의 상면(101)에는 써모파일(200)이 실장되고, 하면(105)에는 IC칩(400)이 실장된다. 기판(110)의 상하면(101, 102)에는 각각 써모파일(200)과 IC칩(400)이 실장되기 위한 실장 단자(103)가 형성되어 있다. 기판(110)은 상하면(101, 102)의 실장 단자(103)를 전기적으로 연결하고, 기판(110)의 상하면(101, 102)을 관통하는 비아 홀(104)을 적어도 하나 이상 포함하고 있다.
기판(110)의 상부 공간(102)은 기판(110)의 상면(101) 상의 공간을 의미하고, 기판(110)의 하부 공간(106)은 기판(110)의 하면(105) 아래의 공간을 의미한다. 더욱 구체적으로는 수직 방향으로 투시하여 봤을 때, 각각 기판(110)의 상면(101)과 하면(105)에 오버랩 되는 공간으로 한정될 수 있다.
기판(110)은 적어도 하나의 벤트 홀(ventilation hole)(107)을 포함한다. 벤트 홀(107)은 상부 공간(102)을 상부 공간(102)의 외부로 연통시킨다. 예를 들어, 벤트 홀(107)은 상부 공간(102)과 패키지 하우징(100)의 외부 공간 또는 하부 공간(106)을 연통시킬 수 있다. 본 발명에서 첨부된 도면에서 벤트 홀(107)은 기판(110)을 관통하여 상부 공간(102)과 하부 공간(106)을 연통한다. 벤트 홀(107)에 의해 후술할 광학 필터(300)와 패키지 하우징(100)을 결합하는 접착제(121)의 경화 과정에서 발생하는 가스가 상부 공간(102)에서 배출된다.
벤트 홀(107)은 가스가 배출된 이후에 밀폐 부재(108)에 의해 밀폐된다.
밀폐 부재(108)는 벤트 홀(107) 내부에 충진되어 벤트 홀(107)을 밀폐한다. 구체적으로, 밀폐 부재(108)는 벤트 홀(107)의 상부 공간(102)의 외부 측에서 주입된 수지재일 수 있다. 첨부된 도면에서, 밀폐 부재(108)는 벤트 홀(107)의 하부 공간(106) 측에서 주입된 것이다.
밀폐 부재(108)는 경화 단계에서 가스가 최소한으로 발생하는 재질이 사용되는 것이 바람직하다. 그러나 경우에 따라서 에폭시 등의 수지재가 사용될 수도 있다. 밀폐 부재(108)로 사용되는 수지재는 그 양이 소량이어서 경화 과정에서 발생하는 가스의 양이 적기 때문이다. 소량의 가스는 써모파일(200)의 측정 정확도에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.
돌출 부재(120)는 기판(110)의 상면(101)에서 수직 방향으로 돌출되어 형성된다. 돌출 부재(120)는 기판(110)의 상면(101)의 테두리 부분에서 돌출되는 측벽 부재의 형태일 수 있다. 이러한 경우, 기판(110)의 상부 공간(102)은 측면에서 측벽 부재 형태의 돌출 부재(120)에 의해 둘러싸이게 된다.
써모파일(200)은 상기 기판(110)의 상부 공간(102)에 위치한다. 구체적으로는 써모파일(200)의 하면이 기판(110)의 상면(101)에 직접 또는 다른 부재를 매개로 하여 결합되는 형태이다. 써모파일(200)의 입출력 단자와 기판(110)의 상면에 형성된 실장 단자(103)는 다양한 방식으로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 예를 들면, 표면실장방식(SMT) 또는 와이어 본딩 방식 등으로 연결되어 있을 수 있다.
돌출 부재(120)가 측벽 부재의 형태로 형성되는 경우, 써모파일(200)은 기판(110)의 상면(101)과 측벽 부재에 의해 한정되는 내부 공간에 수용된다.
써모파일(200)은 주위 온도와 동일한 온도를 유지하는 저온부(cold junction)와 피측정체의 표면으로부터 방사되는 적외선을 흡수할 수 있는 흑체(black body)를 포함하는 고온부(hot junction)를 포함한다. 상기 흑체는 써모파일(200)이 기판(110)에 실장되었을 때 상방을 향하도록 배치된다. 본 발명의 써모파일(200)은 상방에서 조사되는 적외선을 측정하도록 형성되는 것이다.
피측정체의 표면으로부터 방사되는 적외선에 의해 흑체의 온도가 상승하면 저온부와의 사이에서 온도차가 발생한다. 상기 온도차에 의해 써모파일(200)에는 기전력이 여기된다.
광학 필터(300)는 써모파일(200)의 상부에 위치하여, 상방에서 써모파일(200)로 조사되는 광을 필터링한다. 구체적으로, 광학 필터(300)는 적외선 대역의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다.
광학 필터(300)는 돌출 부재(120)와 결합되어 써모파일(200)의 상부에 위치한다. 구체적으로, 광학 필터(300)의 테두리 부분이 돌출 부재(120)의 상단과 결합된다. 광학 필터(300)와 써모파일(200)은 소정의 거리만큼 이격되게 된다. 경우에 따라서 광학 필터(300)는 투과되어 상부 공간(102)으로 조사되는 광을 굴절 시킬 수 있다. 통상의 경우에 양의 굴절력을 가지는 렌즈의 형상으로 형성되어 투과되는 광을 집광하여 써모파일(200)의 흑체에 조사한다.
광학 필터(300)는 돌출 부재(120)와 결합되어 상부 공간(102)을 밀봉할 수 있다. 이에 따라 상부 공간(102)은 기판(110)의 상면, 돌출 부재(120) 및 광학 필터(300)에 의해 둘러싸여 외부와 차단될 수 있다. 밀봉된 상부 공간(102)은 기밀(氣密)하게 밀봉되어 외부의 공기가 유입되지 않도록 형성될 수 있다.
광학 필터(300)와 돌출 부재(120)는 에폭시 등의 수지재 접착제(121)를 매개로 하여 결합될 수 있다. 접착제(121)는 액상의 상태로 광학 필터(300)와 돌출 부재(120)의 접합면에 도포된다. 이후, 접착제(121)는 경화 과정을 통해 경화된다. 경화 과정에서 접착제(121)에서 가스가 발생할 수 있다. 상기 가스는 상부 공간(102)에 잔여할 경우 써모파일(200)의 측정 정확도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 본 발명에서 가스는 벤트 홀(107)을 통해 하부 공간(106)으로 배출된다. 가스가 배출된 후 벤트 홀(107)은 밀폐 부재(108)에 의해 밀폐된다.
IC칩(400)은 기판(110)의 하부 공간(106)에 위치한다. 구체적으로는 IC칩(400)의 상면이 기판(110)의 하면(105)에 직접 또는 다른 부재를 매개로 하여 결합되는 형태이다. IC칩(400)의 입출력 단자와 기판(110)의 하면(105)에 형성된 실장 단자(103)는 다양한 방식으로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 예를 들면, 표면실장방식(SMT) 또는 와이어 본딩 방식 등으로 연결되어 있을 수 있다.
IC칩(400)은 하부 공간(106)에서 봉지재(410)에 의해 봉지되어 있을 수 있다. 봉지재(410)는 IC칩(400)의 표면을 덮도록 도포되어 IC칩(400)이 외부로 노출되지 않도록 한다. 따라서 IC칩(400)이 외부의 충격이나 자극으로부터 보호될 수 있다. 봉지재(410)는 그롭-탑 방식으로 IC칩(400)을 봉지(glob top encapsulation)한다.
IC칩(400)은 기판(110)을 관통하는 비아 홀(104)에 의해 써모파일(200)과 전기적으로 연결된다. 이로 인해 IC칩(400)은 써모파일(200)에서 여기되는 기전력에 의한 신호를 수신할 수 있다. IC칩(400)은 수신한 신호를 처리하여 온도 센서 패키지의 외부로 출력할 수 있다.
지지 부재(130)는 기판(110)의 하부에 형성된다. 지지 부재(130)는 온도 센서 패키지가 실장되는 경우 실장면(500)에 접하게 되어 기판(110)을 지지한다. 지지 부재(130)에 의해 온도 센서 패키지가 실장면(500)에 실장되었을 때, 기판(110)의 하면(105)과 실장면(500)은 서로 이격되게 된다. 이 이격된 공간이 하부 공간(106)에 해당한다. 상기 하부 공간(106)의 높이는 지지 부재(130)의 높이에 의해 결정된다. 상기 하부 공간(106)에 IC칩(400)이 위치하게 된다. 따라서 지지 부재(130)의 높이는 IC칩(400)이 하부 공간(106)에 위치할 수 있을 만큼으로 형성되어야 한다. 따라서 지지 부재(130)는 하단이 기판(110)의 하면에 결합된 IC칩(400)의 하면보다 하측에 위치하도록 연장된다.
경우에 따라서, IC칩(400)이 봉지재(410)에 의해 봉지되어 있는 경우 봉지재(410)와 실장면도 이격되도록 형성된다. 따라서 지지 부재(130)는 하단이 IC칩(400)을 봉지하는 봉지재(410)의 하면보다 하측에 위치하도록 연장될 수 있다.
도 3을 더 참조하여 설명하도록 한다. 도 3은 도 2에 도시된 온도 센서 패키지를 A방향에서 바라본 배면도이다. 도 3에서 실장면(500)은 도시되지 않았다. 지지 부재(130)는 기판(110)의 하면(105)에서 수직 방향으로 하방으로 돌출되어 형성된다. 여기서 지지 부재(130)는 기판(110)의 하면(105)의 테두리 부분에서 돌출되는 측벽 부재의 형태일 수 있다. 이러한 경우, 기판(110)의 하부 공간(106)은 측면에서 측벽 부재 형태의 지지 부재(130)에 의해 둘러싸이게 된다. 그리고 IC칩(400)은 지지 부재(130)에 의해 둘러싸인 하부 공간(106) 내부에 위치한다.
지지 부재(130)의 하단에는 신호 입출력 단자(131)가 형성되어 있다. 지지 부재(130)의 신호 입출력 단자(131)는 써모파일(200) 및/또는 IC칩(400)과 전기적으로 연결된다. 구체적으로 지지 부재(130)와 기판(110)에 신호 입출력 단자(131)와 써모파일(200) 및/또는 IC칩(400)을 전기적으로 연결할 수 있는 도전성 신호 라인이 형성되어 있다. 도전성 신호 라인은 비아 홀의 형태 또는 표면에 노출된 도전성 패턴의 형태일 수 있다. 온도 센서 패키지가 실장되는 경우, 실장면(500)의 단자와 전기적으로 연결된다. 따라서 온도 센서 패키지에 입력되는 전원을 전달하고, 써모파일(200) 또는 IC칩(400)의 신호를 출력한다. 이와 같은 지지 부재(130) 하단의 신호 입출력 단자(131)에 의해 온도 센서 패키지가 실장면(500)에 표면실장방식(SMT)으로 실장될 수 있다.
상술한 것과 같이, 써모파일(200)과 IC칩(400)이 기판(110)의 상하부에 위치하고, 돌출 부재(120)와 지지 부재(130)가 형성되어 있는 경우에는 써모파일(200)이 주변에서 발생하는 열로부터 차단될 수 있다. 따라서 써모파일(200)의 측정 정확도를 높일 수 있다. 또한, 이러한 구조는 전체적으로 온도 센서 패키지의 크기를 감소시킬 수 있다. 특히, 이러한 구조는 온도 센서 패키지의 높이를 줄일 수 있어, 최근의 박형화된 전자 장치에 탑재되는데 유리한 구조이다.
또한, 패키지 하우징(100)에 써모파일(200), 광학 필터(300) 및 IC칩(400)이 실장되는 과정에서 가스의 배출이 용이하여 측정 정확도를 높게 유지할 수 있는 구조이다.
이하, 첨부한 도 4 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지에 대해 설명한다. 다른 일 실시예를 설명하는데 있어서, 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지와 다른 점을 중심으로 설명한다. 이 다른 일 실시예는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 일 실시예와 지지 부재(130)의 형태가 상이하다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 온도 센서 패키지를 A방향에서 바라본 배면도이다. 도 5에서 실장면은 도시되지 않았다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 지지 부재(130)는 복수의 기둥을 포함하는 형태로 형성될 수 있다. 기둥은 기판(110)의 하면(105)의 일부에서 하방으로 돌출되어 형성된다. 기둥은 기판(110)의 하면(105) 중 테두리 부근에서 하방으로 돌출되는 것이 바람직하다. 복수의 기둥은 기판(110)의 하면(105)의 코너 부근에 각각 형성될 수 있다. 따라서 사각형 형태의 기판(110)인 경우 기둥은 4개의 코너 부근에서 4개가 형성되어 있을 수 있다.
복수의 기둥의 높이는 IC칩(400)이 실장된 높이보다 크게 형성되어 실장면(500)과 기둥에 의해 실장면(500)으로부터 이격된 기판(110)의 하면(105) 사이에 형성된 하부 공간(106)에 IC칩(400)이 위치한다. 이러한 경우 하부 공간(106)은 지지 부재(130)에 의해 측면의 일부만이 둘러싸이게 되고 기둥들 사이의 측면은 개방된 형태로 남겨진다.
경우에 따라서, IC칩(400)이 봉지재(410)에 의해 봉지되어 있는 경우 봉지재(410)와 실장면도 이격되도록 형성된다. 따라서 지지 부재(130)는 하단이 IC칩(400)을 봉지하는 봉지재(410)의 하면보다 하측에 위치하도록 연장될 수 있다.
이하, 첨부한 도 6 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지에 대해 설명한다. 또 다른 일 실시예를 설명하는데 있어서, 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지와 다른 점을 중심으로 설명한다. 이 또 다른 일 실시예는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 일 실시예와 지지 부재(130)의 형태가 상이하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 단면도이다. 도 7은 도 6에 도시된 온도 센서 패키지를 A방향에서 바라본 배면도이다. 도 7에서 실장면은 도시되지 않았다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 지지 부재(130)는 기판(110)의 하면(105)에 결합되어 있는 복수의 솔더볼(132)로 형성된다. 솔더볼(132)은 일단이 기판(110) 하면(105)에 형성된 복수의 단자와 각각 연결되고, 타단이 온도 센서 패키지의 실장면(500)의 단자와 전기적으로 연결된다. 솔더볼(132)은 온도 센서 패키지에 입력되는 전원을 전달하고, 써모파일(200) 또는 IC칩(400)의 신호를 출력한다.
솔더볼(132)은 앞서 설명한 것과 같이, 그 높이가 IC칩(400)이 실장된 높이보다 크게 형성되어 하부 공간(106)에 IC칩(400)이 위치한다. 복수의 솔더볼(132) 사이의 공간에 IC칩(400)이 위치한다.
경우에 따라서, IC칩(400)이 봉지재(410)에 의해 봉지되어 있는 경우 봉지재(410)와 실장면도 이격되도록 형성된다. 따라서 솔더볼(132)은 하단이 IC칩(400)을 봉지하는 봉지재(410)의 하면보다 하측에 위치하도록 연장될 수 있다.
이하, 첨부한 도 8 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 제조 방법에 대해 설명한다. 후술하는 온도 센서 패키지의 제조 방법은 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 온도 센서 패키지의 제조 방법에 해당한다. 따라서 설명의 편의성을 위해 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 온도 센서 패키지와 동일한 내용 중 일부는 생략하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 9 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 패키지의 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 구체적으로, 도 9는 패키지 하우징을 준비하는 단계을 설명하기 위한 단면도이다. 도 10은 써모파일과 IC칩을 실장하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 도 11은 광학 필터를 결합하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 도 12는 벤트 홀을 밀폐하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 도 13은 IC칩을 봉지하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 도 14는 완성된 온도 센서 패키지를 실장면에 실장한 것을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 온도 센서 패키지의 제조 방법은 패키지 하우징을 준비하는 단계(S100), 써모파일을 실장하는 단계(S200), IC칩을 실장하는 단계(S300), 광학 필터를 결합하는 단계 (S400), 벤트 홀을 밀폐하는 단계(S500) 및 IC칩을 봉지하는 단계(S600)를 포함한다.
도 8에 도시된 것과 이하의 설명은 상기의 각 단계가 일정한 순서에 의해 나열된다. 그러나 상기의 각 단계는 반드시 나열되거나 설명되는 순서에 따라서 순차적으로 수행되어야 하는 것은 아니다. 몇몇 경우에 있어서, 하나의 단계가 수행된 후 다른 단계가 후속적으로 수행되어야 하는 것도 있지만 특별한 언급이 없거나 반드시 순서에 따라 수행되어야 하는 인과관계가 없는 각 단계는 나열되거나 설명된 순서와 달리 수행될 수 있다. 각 단계의 순서는 설계자 또는 제조자의 기호 및 선택에 따라서 또는 구조 및 제조 공정의 상황 등에 따라서 변경될 수 있다.
도 9를 참조하면, 패키지 하우징을 준비하는 단계(S100)는 온도 센서 하우징의 써모파일(200), IC칩(400)이 실장될 패키지 하우징(100)을 준비하는 단계이다. 여기서, 패키지 하우징(100)은 기판(110)을 포함하고, 기판(110)을 기준으로 하여 상부 공간(102)과 하부 공간(106)이 형성되고, 상부 공간(102)을 상부 공간(102)의 외부로 연통시키는 벤트 홀(107)을 포함한다.
여기서, 벤트 홀(107)은 기판(110)을 관통하여 상기 상부 공간(102)과 상기 하부 공간(106)을 연통하는 것으로 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 써모파일을 실장하는 단계(S200)와 IC칩을 실장하는 단계(S300)는 패키지 하우징(100)의 상부 공간(102)과 하부 공간(106)에 각각 써모파일(200)과 IC칩(400)을 실장하는 단계이다.
도 11을 참조하면, 광학 필터를 결합하는 단계(S400)는 광학 필터(300)를 상부 공간(102)의 개구부에 결합하는 단계이다. 여기서, 광학 필터를 결합하는 단계(S400)는 광학 필터(300)와 패키지 하우징(100)의 접합면에 접착제(121)를 도포하는 단계 및 접착제(121)를 경화시키는 단계를 포함한다.
광학 필터(300)와 개구부는 접착제(121)를 매개로 하여 결합된다. 여기서 접착제(121)는 에폭시 수지 등의 수지재가 사용될 수 있다. 수지재는 광학 필터(300)와 패키지 하우징(100)의 접합면에 접착제(121)로 도포된다. 이후 단계에서, 접착제(121)는 경화되어 광학 필터(300)와 개구부의 접합면을 기밀하게 결합시킨다. 그러나 접착제(121)는 경화 과정에서 가스가 발생할 수 있다. 이러한 가스는 써모파일(200)의 측정 정확도를 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다. 본 발명에서 접착제(121)의 경화 과정에서 발생하는 가스는 패키지 하우징(100)의 벤트 홀(107)을 통해 써모파일(200)이 실장되는 상부 공간(102)에서 배출된다.
도 12를 참조하면, 벤트 홀을 밀폐하는 단계(S500)는 벤트 홀(107)에 밀폐 부재(108)를 주입하여 벤트 홀(107)을 기밀하게 밀폐하는 단계이다. 벤트 홀을 밀폐하는 단계(S500)는 벤트 홀(107)의 상부 공간(102)의 외부 측에서 주입된 밀폐 부재(108)에 의해 상기 벤트 홀(107)이 밀폐된다. 밀폐 부재(108)는 경화 단계에서 가스가 최소한으로 발생하는 재질이 사용되는 것이 바람직하다. 그러나 경우에 따라서 에폭시 등의 수지재가 사용될 수도 있다. 밀폐 부재(108)로 사용되는 수지재는 그 양이 소량이어서 경화 과정에서 발생하는 가스의 양이 적기 때문이다. 소량의 가스는 써모파일(200)의 측정 정확도에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.
벤트 홀을 밀폐하는 단계(S500)는 수지재(121)의 경화 과정에서 발생하는 가스가 상부 공간(102)에서 배출된 이후에 수행되어야 한다. 따라서 패키지 하우징을 준비하는 단계(S100), 써모파일을 실장하는 단계(S200), 광학 필터를 결합하는 단계(S400) 및 벤트 홀을 밀폐하는 단계(S500)는 반드시 나열된 순서로 수행되어야 한다. 여기서, IC칩을 실장하는 단계(S300)는 패키지 하우징을 준비하는 단계(S100)가 수행된 이후에 후술할 IC칩을 봉지하는 단계(S600)가 수행되기 전에만 수행되면 되며, 써모파일을 실장하는 단계(S200), 광학 필터를 결합하는 단계(S400) 및 벤트 홀을 밀폐하는 단계(S500)와 수행되는 순서는 관련이 없다.
도 13을 참조하면, IC칩을 봉지하는 단계(S600)는 IC칩(400)이 외부로 노출되지 않도록 수지재를 도포하여 IC칩을 봉지하는 단계이다. 봉지재(410)는 그롭-탑 방식으로 IC칩을 봉지(glob top encapsulation)한다.
도 14를 참조하면, 이렇게 완성된 온도 센서 패키지가 실장면(500)에 실장된다. 온도 센서 패키지가 실장면(500)에 실장되었을 때, IC칩(400)의 하단 및 봉지재(410)의 하단과 실장면(500)에는 소정의 이격 거리가 형성된다.
이상, 본 발명의 온도 센서 패키지의 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: 패키지 하우징 107: 벤트 홀
108: 밀폐 부재 110: 기판
120: 돌출 부재 130: 지지 부재
200: 써모파일 300: 광학 필터
400: IC칩 500: 실장면

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판의 상부 공간에 위치하는 써모파일;
    상기 써모파일의 상부에 위치하고, 적외선 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 광학 필터;
    상기 기판의 하부 공간에 위치하고, 상기 기판을 관통하는 비아 홀에 의해 상기 써모파일과 전기적으로 연결되는 IC칩; 및
    상기 기판의 하부에 형성되는 지지 부재를 포함하는 온도 센서 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 하단이 상기 IC칩의 하단보다 하측에 위치하도록 연장되는 온도 센서 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 하단에 전원 또는 신호의 입출력 단자가 형성되어 있고,
    상기 입출력 단자는 상기 IC칩과 전기적으로 연결되는 온도 센서 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 기판의 하면의 일부에서 하방으로 돌출되어 형성되는 복수의 기둥을 포함하는 온도 센서 패키지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 기판의 하면에서 돌출되어 형성되고, 상기 하부 공간을 측면에서 둘러싸는 측벽부재를 포함하는 온도 센서 패키지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상면에서 돌출되어 형성되는 돌출 부재를 더 포함하고,
    상기 광학 필터는 상기 돌출 부재에 결합되는 온도 센서 패키지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 돌출 부재는 상기 상부 공간을 측면에서 둘러싸는 측벽부재인 온도 센서 패키지.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 상부 공간은 상기 측벽부재 및 상기 광학 필터에 의해 밀봉되는 온도 센서 패키지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 필터는 외부에서 상기 상부 공간으로 조사되는 광을 굴절시키는 온도 센서 패키지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 공간을 상기 상부 공간의 외부로 연통시키는 벤트 홀을 더 포함하는 온도 센서 패키지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 벤트 홀은 상기 기판을 관통하여 상기 상부 공간과 상기 하부 공간을 연통하는 온도 센서 패키지.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 벤트 홀을 밀폐하는 밀폐 부재를 더 포함하는 온도 센서 패키지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 밀폐 부재는 상기 벤트 홀의 상기 외부 측에서 주입된 수지재인 온도 센서 패키지.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 IC칩은 봉지재에 의해 봉지되어 있는 온도 센서 패키지.
  15. 기판을 포함하고, 상기 기판을 기준으로 하여 상부 공간과 하부 공간이 형성되고, 상기 상부 공간을 상기 상부 공간의 외부로 연통시키는 벤트 홀을 포함하는 패키지 하우징을 준비하는 단계;
    상기 상부 공간에 써모파일을 실장하는 단계;
    상기 하부 공간에 IC칩을 실장하는 단계;
    광학 필터를 상기 상부 공간의 개구부에 결합하는 단계; 및
    상기 벤트 홀을 밀폐하는 단계를 포함하는 온도 센서 패키지의 제조 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 벤트 홀은 상기 기판을 관통하여 상기 상부 공간과 상기 하부 공간을 연통하는 온도 센서 패키지의 제조 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 광학 필터를 결합하는 단계는 상기 광학 필터와 상기 패키지 하우징의 접합면에 접착제를 도포하는 단계 및 상기 접착제를 경화시키는 단계를 포함하는 온도 센서 패키지의 제조 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 벤트 홀을 밀폐하는 단계는 상기 광학 필터를 결합하는 단계가 수행된 이후에 수행되는 온도 센서 패키지의 제조 방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 벤트 홀을 밀폐하는 단계는 상기 벤트 홀의 상기 외부 측에서 주입된 밀폐 부재에 의해 상기 벤트 홀이 밀폐되는 온도 센서 패키지의 제조 방법.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 IC칩을 봉지하는 단계를 더 포함하는 온도 센서 패키지의 제조 방법.
KR1020140102600A 2014-08-08 2014-08-08 온도 센서 패키지 KR20160018256A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140102600A KR20160018256A (ko) 2014-08-08 2014-08-08 온도 센서 패키지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140102600A KR20160018256A (ko) 2014-08-08 2014-08-08 온도 센서 패키지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160018256A true KR20160018256A (ko) 2016-02-17

Family

ID=55457534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140102600A KR20160018256A (ko) 2014-08-08 2014-08-08 온도 센서 패키지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160018256A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170133825A (ko) * 2016-05-26 2017-12-06 엘지이노텍 주식회사 온도 센서 및 이를 포함하는 온도 감지 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170133825A (ko) * 2016-05-26 2017-12-06 엘지이노텍 주식회사 온도 센서 및 이를 포함하는 온도 감지 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102141444B (zh) 红外线传感器及红外线传感器模块
US10775407B2 (en) Sensor system and cover device for a sensor system
JP4335851B2 (ja) ガス濃度を分光学的に測定するためのガスセンサモジュール
CN110121634B (zh) 支持smd的红外热电堆传感器
KR101415559B1 (ko) 비접촉식 적외선 센서 모듈
JP2009049348A (ja) イメージセンサパッケージ及びそのパッケージを形成する方法
US20180114804A1 (en) High reliability housing for a semiconductor package
US9543282B2 (en) Optical sensor package
US20050081905A1 (en) Thermopile IR detector package structure
KR101727070B1 (ko) 체온센서 패키지
US20150308899A1 (en) Infrared Sensor Package
KR20160018256A (ko) 온도 센서 패키지
JP6221299B2 (ja) 気密封止体及び気密封止方法
US20200232853A1 (en) Non-contact type infrared temperature sensor module
JP5706217B2 (ja) 赤外線センサ
KR20160005317A (ko) 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치
WO2022042442A1 (zh) 红外测温模组、终端设备以及温度测量方法
JP2012103206A (ja) 赤外線センサモジュールおよびその製造方法
JP5558893B2 (ja) 光デバイスの製造方法
CN213239207U (zh) 传感器装配壳体、热电堆敏感芯片及无引线热电堆传感器
KR20150046564A (ko) 온도 센서 패키지
TW202306057A (zh) 熱感測封裝
CN115701268A (zh) 热感测封装
KR101661920B1 (ko) 센서 패키지
CN111735546A (zh) 传感器装配壳体、无引线热电堆传感器及制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application