KR20170041010A - 지문센서용 기판, 지문센서 및 지문센서용 기판의 제조방법 - Google Patents

지문센서용 기판, 지문센서 및 지문센서용 기판의 제조방법 Download PDF

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KR20170041010A
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Abstract

지문센서용 기판, 지문센서 및 지문센서용 기판의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 지문센서용 기판은 코어, 코어의 일면에 형성되는 제1 도체패턴, 제1 도체패턴 상에 형성되는 제2 도체패턴, 제1 도체패턴과 제2 도체패턴 사이에 형성되는 절연층, 절연수지 및 절연수지에 분산된 유전체 필러를 각각 포함하고 제2 도체패턴을 커버하도록 제2 도체패턴 상에 형성되는 유전체층, 및 광경화성 수지를 포함하고 유전체층을 보호하도록 유전체층 상에 형성되는 보호층을 포함한다.

Description

지문센서용 기판, 지문센서 및 지문센서용 기판의 제조방법{PRINTED CIRCUIT BOARD FOR FINGERPRINT SENSOR, FINGERPRINT SENSOR AND MANUFACTURING METHOD OF PRINTED CIRCUIT BOARD FOR FINGERPRINT SENSOR}
본 발명은 지문센서용 기판, 지문센서 및 지문센서용 기판의 제조방법에 관한 것이다.
지문센서는 사람의 지문을 감지하는 센서로서, 기존에 널리 적용되던 도어락 등의 장치는 물론, 최근에는 전자 기기 전원의 온/오프 또는 슬립(sleep) 모드의 해제 여부를 결정하는 데에도 널리 이용되고 있다.
특히, 최근에는 작은 부피로 지문을 인식할 수 있는 스와이프(swipe) 타입의 지문센서가 개발됨으로써, 휴대용 전자 기기에도 지문센서가 적용되고 있고 그 비율은 점점 증가하고 있다.
지문센서는 동작 원리에 따라 초음파 방식, 적외선 방식, 정전용량 방식 등으로 구분할 수 있다.
한국공개특허 제10- 2014-0052539호 (2014. 05. 07. 공개)
본 발명의 실시예에 따르면, 지문센서용 기판에 유전체층을 보호하는 보호층을 형성함으로써 지문센서의 센싱감도 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판에 적용되는 제1 도체패턴과 제2 도체패턴을 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판에 후처리층이 형성된 것을 나타내는 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판의 제조 방법을 설명하기 위해 제조 공정을 순차적으로 나타내는 도면.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 지문센서용 기판, 지문센서 및 지문센서용 기판의 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
지문센서용 기판
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판에 적용되는 제1 도체패턴과 제2 도체패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판에 후처리층이 형성된 것을 나타내는 도면.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판(1000)은 코어(100), 제1 도체패턴(200), 절연층(300), 제2 도체패턴(400), 유전체층(500), 보호층(600), 제3 도체패턴(700) 및 비아(800)을 포함하고, 접착층(10) 및 컬러층(20)을 더 포함할 수 있다.
코어(100)는 통상의 인쇄회로기판의 코어재로 형성될 수 있다. 즉, 코어(100)는 절연수지에 유리섬유가 함침된 프리프레그로 형성되거나, 금속판을 이용해 형성될 수 있다. 후자의 경우, 코어(100)와 후술할 제1 도체패턴(200), 제3 도체패턴(700) 및 비아(800) 각각과 코어(100) 사이에 절연막이 형성될 수 있다.
한편, 도 1 등에는 도시하지 않았으나, 코어(100)의 내부에는 접지층이 형성될 수 있다.
제1 도체패턴(200)은 코어(100)의 일면에 형성된다. 제1 도체패턴은 코어(100)의 일면에 형성되어, 후술할 제2 도체패턴(400)과 함께 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
제1 도체패턴(200)은 전기전도성 물질로 형성될 수 있다. 예로써, 제1 도체패턴(200)은 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 등 다양한 전기전도성 물질로 형성될 수 있다.
절연층(300)은 제1 도체패턴(200)과 후술할 제2 도체패턴(400) 사이에 형성된다. 절연층(300)은 제1 도체패턴(200)과 제2 도체패턴(400)을 전기적으로 절연시킨다.
절연층(300)은 절연성 수지에 유리섬유가 함침된 프리프레그 또는 절연성 수지에 무기필러가 함유된 빌드업 필름으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 전기절연성 물질로 구성될 수 있으면 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
제2 도체패턴(400)은 제1 도체패턴(200) 상에 형성된다. 구체적으로, 제1 도체패턴(200)을 커버하도록 제1 도체패턴(200) 상에 형성된 절연층(300) 상에 형성된다.
제2 도체패턴(400)은 전기전도성 물질로 형성될 수 있다. 예로써, 제2 도체패턴(400)은 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 등 다양한 전기전도성 물질로 형성될 수 있다.
제2 도체패턴(400)은 제1 도체패턴(200)과 더불어, 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 이를, 도 2를 참조하여 설명한다. 한편, 도 2에는 제1 도체패턴(200)과 제2 도체패턴(400)의 배치를 설명하기 위해 상호 간의 배치 구조를 간략히 도시한 것으로, 절연층(300)은 생략되었다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 지문센서용 기판(1000)에 적용되는 제1 도체패턴(200)과 제2 도체패턴(400)은 서로 교차하는 형상으로 형성된다. 제1 도체패턴(200)과 제2 도체패턴(400)은 절연층(도 1의 300)을 매개로 서로 전기적으로 분리되어 있다. 제1 도체패턴(200)과 제2 도체패턴(400)에 서로 다른 전하가 인가되면, 제1 도체패턴(200)-절연층(300)-유전체층(도 1의 500)-보호층(도 1의 600)-지문의 산과 골-유전체층(도 1의 500)-제2 도체패턴(400)을 따라 정전용량이 형성된다. 이 때, 사용자의 지문에는 요철(산과 골)이 형성되어 있으므로, 지문의 골을 거치는 경로와 지문의 산을 거치는 경로는 서로 다른 정전용량값을 가지게 된다. 이러한 원리를 이용하여, 사용자의 지문을 인식할 수 있다.
유전체층(500)은 절연수지 및 절연수지에 분산된 유전체 필러를 각각 포함하고, 제2 도체패턴(400)을 커버하도록 제2 도체패턴(400) 상에 형성된다. 지문의 산과 골의 정전용량 차이를 극대화하여 센싱감도를 향상시키도록 유전체층(500)은 유전상수값이 높은 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
절연수지는 에폭시 계열의 폴리머인 열경화성 수지인 것이 바람직하다. 또한, 유전체 필러는 티탄산바륨(BaTiO3), 실리카(SiO2), 티탄산지르콘산납(Pb[ZrXTi1-X]O3) 및 티탄산납(PbTiO3) 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 하지만, 상기의 예에 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
보호층(600)은 광경화성 수지를 포함하고, 유전체층(500)을 보호하도록 유전체층(500) 상에 형성된다. 즉, 보호층(600)은 열경화성 수지를 포함하는 유전체층(500) 상에 형성되어, 후술할 솔더레지스트층(SR)을 형성하는 노광공정에서 함께 경화되어 미경화상태의 유전체층(500)을 보호할 수 있다.
광경화성 수지는 우레탄 아크릴레이트 계열의 폴리머일 수 있으나, 다른 계열의 광중합된 폴리머와 광개시제를 포함한 광경화성 수지도 이에 포함될 수 있다.
제3 도체패턴(700)은 코어(100)의 타면에 형성되고, 제1 접속패드(710)와 제2 접속패드(720)를 포함한다. 제3 도체패턴(700)은, 본 실시예에 따른 지문센서용 기판(1000)이 IC칩(미도시)과 결합하는 제1 접속패드(710) 및 패키지용 기판(미도시)과 결합되는 제2 접속패드(720)를 각각 포함할 수 있다.
제3 도체패턴(700)은 전기전도성 물질로 형성될 수 있다. 예로써, 제3 도체패턴(700)은 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 등 다양한 전기전도성 물질로 형성될 수 있다.
한편, 도 1 등에는 제1 도체패턴(200)과 제3 도체패턴(700)이 각각 코어(100)의 일면과 타면 상에 돌출 형성되는 것을 도시하고 있다. 하지만, 본 명세서 상에서 코어란 용어는, 제1 도체패턴(200) 등이 코어를 중심으로 형성됨을 의미하도록 사용하는 것이므로, 통상의 코어리스 인쇄회로기판과 같이 제1 도체패턴(200) 및/또는 제3 도체패턴(700)은 코어(100)의 일면 또는 타면에 매립된 형태로 형성될 수도 있다.
비아(800)는 제1 도체패턴(200) 및/또는 제2 도체패턴(400)을 제3 도체패턴(700)에 연결하도록 코어(100)를 관통하여 형성된다. 즉, 비아(800)는 코어(100)를 관통하고 전기전도성 물질로 형성되므로, 제3 도체패턴(700)에 결합되는 IC칩 및/또는 패키지용 기판과 제1 도체패턴(300) 및/또는 제2 도체패턴(400)을 서로 전기적으로 연결한다.
도 1 등에는 비아(800)가 제1 도체패턴(200)과 제2 접속패드(720)를 서로 연결하는 것으로 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하고, 비아(800)는 제1 도체패턴(200)과 제1 접속패드(710)를 연결할 수도 있다. 그리고/또는, 비아(800)는 제2 도체패턴(400)과 제1 접속패드(710) 및/또는 제2 접속패드(720)를 전기적으로 연결할 수도 있다.
본 실시예에 따른 지문센서용 기판(1000)은 보호층 상에 후처리층을 더 포함할 수 있다. 후처리층은 접착층(10)과 컬러층(20)을 포함할 수 있다.
접착층(10)은 보호층(600)과 후술할 컬러층(20)을 접착시키도록 보호층(600)과 컬러층(20) 사이에 형성된다. 접착층(10)은 카본 블랙 및/또는 산화철을 포함하여 흑색으로 형성될 수 있다. 접착층(10)이 흑색으로 형성될 경우, 후술할 컬러층(20)의 색깔이 보다 선명하게 구현될 수 있다.
접착층(10)은 에폭시 수지에 카본 블랙 및/또는 산화철이 분산되어 함유될 수 있다.
컬러층(20)은 보호층(600) 상에 형성된다. 컬러층(20)은 다양한 색깔의 염료를 포함할 수 있으므로 사용자의 취향에 맞게 다양한 색깔로 구현될 수 있다.
지문센서용 기판의 제조 방법
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판의 제조 방법을 설명하기 위해 제조 공정을 순차적으로 나타내는 도면.
도 4을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판의 제조 방법은, 코어에 제1 도체패턴, 제3 도체패턴 및 비아를 형성하는 단계, 제1 도체패턴 상에 절연층을 형성하는 단계 및 절연층 상에 제2 도체패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
우선, 코어에 제1 도체패턴, 제3 도체패턴 및 비아를 형성한다. 이를, 간략히 설명한다. 프리프레그인 코어(100)에 비아홀을 가공한 후 비아홀의 내측면을 포함하는 코어(100)의 표면에 무전해도금과 전해도금을 수행하여 코어(100)에 제1 도체패턴(200), 제3 도체패턴(700) 및 비아(800)를 형성할 수 있다. 또는, 동박적층판(CCL)인 코어(100)를 선택적으로 에칭 및 도금하여 코어(100)에 제1 도체패턴(200), 제3 도체패턴(700) 및 비아(800)를 형성할 수 있다. 또는, 금속판에 비아홀을 가공하고 비아홀의 내측면을 포함하는 코어(100)의 표면에 절연막을 형성한 후 절연막 상에 무전해도금과 전해도금을 수행하여 제1 도체패턴(200), 제3 도체패턴(700) 및 비아(800)를 형성할 수도 있다.
다음으로, 제1 도체패턴(200) 상에 절연층(300)을 형성한다. 절연층(300)은 제1 도체패턴(200) 상에 반경화상태(B-stage)인 절연필름을 라미네이션하여 형성될 수 있다. 즉, 절연층(300)은 제1 도체패턴(200) 상에 절연필름을 정렬한 후 절연필름을 가압 및 가열함으로써 형성될 수 있다. 상술한 절연층(300) 형성방법은 예시적인 것으로 스핀코팅 등의 방식으로 절연층(300)을 형성할 수도 있다.
다음으로, 절연층(300) 상에 제2 도체패턴(400)을 형성한다. 제2 도체패턴(400)은 서브트랙티브법 또는 애더티브법 등 공지의 회로패턴 형성방법으로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 도체패턴(400)은 제1 도체패턴(200)과 교차하는 형상으로 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서용 기판의 제조 방법은, 제2 도체패턴 상에 유전체층과 보호층을 순차적으로 형성하고 제3 도체패턴 상에 솔더레지스트층을 형성하는 단계를 포함한다.
우선, 도 5를 참조하면, 제2 도체패턴 상에 반경화상태의 유전체 필름(500')과 반경화상태의 광경화 필름(600')을 형성하고, 제3 도체패턴 상에 솔더레지스트 필름(SR')을 형성한다. 즉, 코어(100)의 일면 측에 유전체 필름(500')과 광경화 필름(600')을, 코어(100)의 타면 측에 솔더레지스트 필름(SR')을 각각 형성한다.
유전체 필름(500'), 광경화 필름(600') 및 솔더레지스트 필름(SR') 각각은 후속되는 공정을 거쳐 유전체층(500), 보호층(600) 및 솔더레지스트층(SR)이 된다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 광경화 필름(600')과 솔더레지스트 필름(SR')을 노광하여 각각 보호층(600)과 솔더레지스트층(SR)을 형성한 후 유전체 필름(500')을 열경화하여 유전체층(500)을 형성한다.
솔더레지스트 필름(SR')의 패터닝을 위해, 솔더레지스트 필름(SR')을 노광하여 특정 부분을 광경화시키는 과정이 필요한데, 이 공정에서 광경화 필름(600')은 광경화되어 보호층(600)이 될 수 있다. 이렇게 함으로써, 반경화상태인 유전체 필름(500')이 외부에 노출되어 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이 후, 도시하지는 않았으나, 보호층(600) 상에 접착층(10)과 컬러층(20)을 포함하는 후처리층이 형성될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
SR: 솔더레지스트층
SR': 솔더레지스트 필름
10: 접착층
20: 컬러층
100: 코어
200: 제1 도체패턴
300: 절연층
400: 제2 도체패턴
500: 유전체층
500': 유전체 필름
600: 보호층
600': 광경화 필름
700: 제3 도체패턴
710: 제1 접속패드
720: 제2 접속패드
800: 비아
1000: 지문센서용 기판

Claims (12)

  1. 코어;
    상기 코어의 일면에 형성되는 제1 도체패턴;
    상기 제1 도체패턴 상에 형성되는 제2 도체패턴;
    상기 제1 도체패턴과 상기 제2 도체패턴 사이에 형성되는 절연층;
    절연수지 및 상기 절연수지에 분산된 유전체 필러를 각각 포함하고, 상기 제2 도체패턴을 커버하도록 상기 제2 도체패턴 상에 형성되는 유전체층; 및
    광경화성 수지를 포함하고, 상기 유전체층을 보호하도록 상기 유전체층 상에 형성되는 보호층;
    을 포함하는 지문센서용 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연수지는 열경화성 수지인, 지문센서용 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 에폭시 계열의 폴리머인, 지문센서용 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 필러는,
    티탄산바륨(BaTiO3), 실리카(SiO2), 티탄산지르콘산납(Pb[ZrXTi1-X]O3) 및 티탄산납(PbTiO3) 중 적어도 하나를 포함하는, 지문센서용 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 수지는 우레탄 아크릴레이트 계열의 폴리머인, 지문센서용 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 타면에 형성되고, 제1 접속패드와 제2 접속패드를 포함하는 제3 도체패턴; 및
    상기 제1 도체패턴 및/또는 상기 제2 도체패턴을 상기 제3 도체패턴에 연결하도록 상기 코어를 관통하여 형성되는 비아;
    을 더 포함하는, 지문센서용 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보호층 상에 형성되는 컬러층; 및
    상기 보호층과 상기 컬러층을 접착시키도록 상기 보호층과 상기 컬러층 사이에 형성되는 접착층;
    을 더 포함하는, 지문센서용 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접착층은, 카본 블랙 및/또는 산화철을 포함하는, 지문센서용 기판.
  9. 제6항에 따른 지문센서용 기판;
    상기 제1 접속패드에 결합하는 IC칩; 및
    상기 제2 접속패드에 형성되는 범프;
    를 포함하는 지문센서.
  10. 코어에 제1 도체패턴, 제3 도체패턴 및 비아를 형성하는 단계;
    상기 제1 도체패턴 상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 제2 도체패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 도체패턴 상에 유전체층과 보호층을 순차적으로 형성하고, 상기 제3 도체패턴 상에 솔더레지스트층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 지문센서용 기판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 솔더레지스트층을 형성하는 단계는,
    상기 제2 도체패턴 상에 반경화상태의 유전체 필름을 형성하는 단계;
    상기 유전체 필름 상에 반경화상태의 광경화 필름을 형성하는 단계;
    상기 제3 도체패턴 상에 솔더레지스트 필름를 도포하는 단계;
    상기 솔더레지스트 필름 및 상기 광경화 필름을 노광하는 단계; 및
    상기 유전체 필름을 열경화하는 단계;
    를 포함하는 지문센서용 기판의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 솔더레지스트층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 보호층 상에 접착층과 컬러층을 순차적으로 형성하는 단계;를 더 포함하는, 지문센서용 기판의 제조방법.
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