KR20170095737A - 센서 패키지 - Google Patents

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KR20170095737A
KR20170095737A KR1020170017633A KR20170017633A KR20170095737A KR 20170095737 A KR20170095737 A KR 20170095737A KR 1020170017633 A KR1020170017633 A KR 1020170017633A KR 20170017633 A KR20170017633 A KR 20170017633A KR 20170095737 A KR20170095737 A KR 20170095737A
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light
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최용선
김도형
서귀범
전성수
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크루셜텍 (주)
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Abstract

본 발명의 일실시예는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 구비되며, 지문을 감지하는 제1 센서부; 상기 베이스 기판 상에 구비되며, 대상물에 광을 조사하는 광원부; 상기 베이스 기판 상에 구비되며, 상기 광원부로부터 조사되어 상기 대상물을 거친 광을 수광하여 광 출력값을 획득하고, 획득된 광 출력값으로부터 광 특성을 측정하는 제2 센서부; 상기 제1 센서부, 광원부 및 제2 센서부를 덮는 봉지부; 상기 봉지부의 상면에 구비되는 커버부; 및 상기 제2 센서부로부터 광 출력값을 전달받는 제어부를 포함하며, 사용자의 지문 등록시, 상기 제어부는 상기 제2 센서부로 획득된 광 출력값을 목표 광 출력값으로 자동 조정하기 위한 등록 설정이 이루어지는 것인 센서 패키지를 제공한다.

Description

센서 패키지{SENSOR PACKAGE}
본 발명은 센서 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보안성이 향상된 센서 패키지에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자기기에는 전화 또는 문자 메시지 전송 서비스와 같은 통신 기능뿐만 아니라, 모바일 뱅킹 등 개인 정보가 활용되는 다양한 부가 기능이 제공되고 있다. 이에 따라, 휴대용 전자기기의 잠금 장치에 대한 필요성이 더욱 중요하게 부각되고 있다.
휴대용 전자기기에 적용되는 종래의 잠금 장치는 비밀번호를 이용하는 방식이 있다. 그러나, 이러한 방식은 비밀번호가 노출되었을 때 무용지물이 된다.
따라서, 최근에는 이러한 방식을 보완하고 잠금 효과를 향상시키기 위하여, 휴대용 전자기기에 지문 인식을 통한 잠금장치가 장착되고 있다.
예로, 지문센서는 물리적인 기능키에 일체화되어 구현될 수 있다.
지문센서는 인간의 손가락 지문을 감지하는 센서로서, 지문센서를 통해 사용자 등록이나 인증 절차를 거치도록 함으로써, 휴대용 전자기기에 저장된 데이터를 보호하고, 보안사고를 미연에 방지할 수 있다.
지문센서는 주변 부품이나 구조를 포함하는 모듈의 형태로 제조될 수 있어, 각종 전자기기에 효과적으로 장착될 수 있다.
지문센서는 개개인의 지문이 가지는 특장점을 이용하여 코드로 변환할 수 있다. 이때, 변환되어 생성되는 코드가 다른 사람의 지문 코드와 동일하게 등록될 확률은 이론적으로 매우 낮기 때문에, 지문을 이용한 사용자 인증이 보편화될 수 있는 것이다.
그러나 실리콘 등으로 지문을 위조할 경우에는 지문센서는 위조 지문과 실제 생체 지문을 구분하지 못하기에 보안체계가 무력화되는 문제도 있다.
따라서, 등록 사용자의 지문 특장점을 이용한 위조 지문을 식별할 수 있는 기능에 대한 필요성이 대두되고 있다.
일반적으로, 휴대용 전자기기보다 큰 크기를 가지는 장치에 마련되는 광학식 지문센서 모듈은 모듈 크기에 대한 제약이 비교적 미약하기 때문에 별도 부품을 추가하여 위조 지문에 대한 검출 기능을 구현하고 있다.
국내 등록특허공보 제10-1436786호(선행문헌 1)에는 별도의 광원을 이용한 위조 지문 판별 장치가 개시된다. 그러나, 이러한 국내 등록특허공보 제10-1436786호(선행문헌 1)의 위조 지문 판별 장치는 휴대용 전자기기와 같은 소형 기기에 적용되기가 어려운 문제가 있다.
이에, 휴대용 전자기기와 같은 소형 기기에 장착되어, 지문 인식과 생체 인식을 함께 측정할 수 있는 센서 패키지에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
도 1은 종래의 센서 패키지를 보여주는 예시도로, 도 1의 (a)는 폴리싱 공정이 이루어지기 전의 센서 패키지이고, 도 1의 (b)는 폴리싱 공정이 이루어진 후의 센서 패키지를 보여주는 예시도이다.
도 1의 (a)를 참고하면, 센서 패키지(10)는 베이스 기판(20), 지문센서(30), 광원 모듈(40), 생체 인식 모듈(50) 및 봉지부(60)를 포함할 수 있다.
이러한 센서 패키지(10)는 베이스 기판(20) 상에 지문센서(30), 광원 모듈(40) 및 생체 인식 모듈(50)이 마련된 상태에서 사용자 인증을 수행하게 된다.
이와 같은, 센서 패키지(10)의 제조 과정을 살펴보면, 먼저, 베이스 기판(20) 상에 사용자의 지문을 인식하기 위한 지문센서(30)를 전기적으로 결합하게 된다.
다음으로, 광원 모듈(40) 및 생체 인식 모듈(50)을 베이스 기판(20) 상에 전기적으로 결합하게 된다. 이러한 광원 모듈(40) 및 생체 인식 모듈(50)은 사용자의 생체 인식 정보를 파악하게 된다. 즉, 센서 패키지(10)는 광원 모듈(40)로부터 대상물을 향해 조사된 광이 대상물을 거쳐 생체 인식 모듈(50)로 수광된 광의 특성을 분석하여 사용자를 인식하게 된다.
여기서, 광원 모듈(40)은 광원부(41)와 제1 광학 보호부(42)를 포함할 수 있다. 이때, 광원부(41)는 대상물을 향해 광을 조사하도록 이루어지고, 제1 광학 보호부(42)는 광원부(41)를 보호하도록 이루어진다. 이러한 제1 광학 보호부(42)는 대개 광원부(41)로부터 대상물로 광의 투과가 원활히 이루어질 수 있는 광학 EMC(EMC, Epoxy Molding Compound)로 이루어진다.
생체 인식 모듈(50)은 생체 인식센서(51)와 제2 광학 보호부(52)를 포함할 수 있다. 이때, 생체 인식센서(51)는 광원부(41)로부터 조사되어 대상물을 거친 광을 수광하도록 이루어지고, 제2 광학 보호부(52)는 생체 인식센서(51)를 보호하도록 이루어진다. 이러한 제2 광학 보호부(52)는 제1 광학 보호부(42)와 같이 광의 투과가 원활히 이루어질 수 있는 광학 EMC로 이루어질 수 있다.
다음으로, 베이스 기판(20) 상에 지문센서(30), 광원 모듈(40) 및 생체 인식 모듈(50)이 마련된 상태에서 봉지부(60)는 지문센서(30), 광원 모듈(40) 및 생체 인식 모듈(50)을 덮게 된다.
이때, 봉지부(60)는 제1 광학 보호부(42) 및 제2 광학 보호부(52)와 달리 차광이 가능하도록 이루어진다. 즉, 봉지부(60)는 지문센서(30)로 광이 전달되는 것을 방지하도록 이루어진다. 따라서, 봉지부(60)는 외부 광으로 인한 광전자의 발생으로 지문센서(30)의 오작동이 발생되는 것을 방지하게 된다. 이러한 봉지부(60)는 검은색을 띠는 반도체 EMC로 이루어질 수 있다.
다음으로, 폴리싱(Polishing) 공정을 통해 지문센서(30)와 사용자의 손가락이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)을 조절하게 된다. 이때, 폴리싱 공정시 센서 패키지(10)의 상면이 평평하도록 봉지부(60), 제1 광학 보호부(42) 및 제2 광학 보호부(52)를 함께 제거하게 된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 물성이 같은 제1 광학 보호부(42)와 제2 광학 보호부(52)는 광학 보호부의 간략한 용어로 설명하기로 한다.
그러나, 열과 압력이 수반되는 폴리싱 공정시, 서로 다른 물성을 갖는 봉지부(60)와 광학 보호부(42, 52) 사이에는 단차가 발생하는 문제가 있다.
도 1의 (b)에서와 같이, 폴리싱 공정이 이루어진 후의 센서 패키지(10)는 봉지부(60)와 광학 보호부(42, 52) 간에 단차가 발생된다. 이와 같은, 봉지부(60)와 광학 보호부(42, 52) 간의 단차는 상부에 코팅층을 더 형성하더라도 코팅층의 상면에는 동일한 단차가 발생되는 문제가 있다. 이로 인해, 센서 패키지(10)에는 외관 불량이 발생된다.
도 2는 종래의 또 다른 센서 패키지를 보여주는 예시도이다.
도 2는 도 1에서와 달리 폴리싱 공정시, 봉지부(60), 제1 광학 보호부(42) 및 제2 광학 보호부(52)를 함께 제거하지 않고, 제1 광학 보호부(42) 및 제2 광학 보호부(52)가 노출되지 않는 범위에서 봉지부(60)만을 제거하였다.
그러나, 이 경우에도 폴리싱 공정에서 서로 다른 물성(탄성 계수 및 열팽창 계수)을 갖는 봉지부(60)와 광학 보호부(42, 52) 간에는 단차가 발생하는 문제가 있다.
이와 같은 문제로 인해, 베이스 기판(20) 상에 지문센서(30), 광원부(41) 및 생체 인식센서(51)를 실장한 상태에서 단일의 봉지부(60)를 사용하여 센서 패키지(10)를 제조할 수도 있으나, 봉지부(60)가 반도체 EMC인 경우에는 광 투과율 문제로 인해 광원부(41) 및 생체 인식센서(51)의 작동상 어려움이 있고, 봉지부(60)가 광학 EMC인 경우에는 광원부(41) 및 생체 인식센서(51) 간의 직접 광이 전달되어 정확한 생체 인식 측정에 어려움에 있으며, 지문센서(30)의 오작동 발생 우려가 높다.
한편, 종래의 센서 패키지(10)에 구비되는 제어부(미도시)는 광원 모듈(40)과 생체 인식 모듈(50)을 함께 제어하도록 이루어진다. 즉, 제어부는 광원 모듈(40)과 생체 인식 모듈(50)을 동시에 제어하며 사용자의 생체 인식 정보를 분석하게 된다.
이와 같이, 센서 패키지(10)가 사용자의 생체 인식 정보를 분석함에 있어, 제어부는 광원 모듈(40)과 생체 인식 모듈(50)을 동시에 제어해야되기에, 제어부에는 과부하가 걸릴 수 있다. 이에, 제어부의 처리 속도가 느려지게 되어, 센서 패키지(10)가 사용자를 인증하는데 걸리는 시간이 길어지는 문제가 있다.
그리고 종래의 센서 패키지(10)에 구비되는 제어부는 봉지부(60)의 상면에 구비되는 커버부(미도시)의 소재 및 색상에 맞춰 보정값을 설정한 상태로 센서 패키지(10)에 장착하게 된다.
다시 말해서, 광원 모듈(40)로부터 사용자를 거쳐 생체 인식 모듈(50)로 수광된 광 출력값은 커버부의 소재 및 색상에 따라 달라지기에, 제어부는 커버부의 소재 및 색상에 따라 보정값이 맞춰진 상태로 센서 패키지(10)에 장착된다.
이와 같이, 종래의 센서 패키지(10)는 커버부의 소재 및 색상이 결정되면 그에 맞게 보정값이 설정된 제어부만을 센서 패키지(10)에 장착하였다. 이에 따라, 종래의 센서 패키지(10)는 제조 과정이 복잡하고, 제조 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
선행문헌 1 : 국내 등록특허공보 제10-1436786호(2014.09.11.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 보안성이 향상된 센서 패키지를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 구비되며, 지문을 감지하는 제1 센서부; 상기 베이스 기판 상에 구비되며, 대상물에 광을 조사하는 광원부; 상기 베이스 기판 상에 구비되며, 상기 광원부로부터 조사되어 상기 대상물을 거친 광을 수광하여 광 출력값을 획득하고, 획득된 광 출력값으로부터 광 특성을 측정하는 제2 센서부; 상기 제1 센서부, 광원부 및 제2 센서부를 덮는 봉지부; 상기 봉지부의 상면에 구비되는 커버부; 및 상기 제2 센서부로부터 광 출력값을 전달받는 제어부를 포함하며, 사용자의 지문 등록시, 상기 제어부는 상기 제2 센서부로 획득된 광 출력값을 목표 광 출력값으로 자동 조정하기 위한 등록 설정이 이루어지는 것인 센서 패키지를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제어부의 등록 설정은 상기 광원부의 광량을 조절하거나 상기 제2 센서부로 수광된 광 출력값을 조정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제어부의 등록 설정은 상기 커버부의 소재 및 색상이 다르더라도 상기 제2 센서부로 수광된 광 출력값을 목표 광 출력값으로 자동 조정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 사용자의 지문 등록시, 상기 제어부는 목표 광 출력값을 기준으로 광 출력값의 인증 범위를 등록할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 사용자의 지문 인증시, 상기 제어부는 상기 제2 센서부로 획득된 광 출력값이 기 등록된 광 출력값의 인증 범위에 해당되지 않는 경우, 위조 지문으로 인식할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 사용자의 지문 인증시, 상기 제어부는 사용자의 지문 등록시 저장된 등록 설정을 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제2 센서부는 상기 제어부의 작동에 의해 상기 광원부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제어부는 제2 센서부와 광원부를 함께 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 센서부는 상기 광원부와 제2 센서부 사이에 구비되며, 상기 제1 센서부, 광원부 및 제2 센서부의 상면은 동일한 높이를 갖도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 센서부에서 측정되는 지문 정보와 상기 제2 센서부에서 측정되는 광 특성을 기 등록된 지문 정보 및 광 특성과 비교하여 측정되는 지문의 위조 여부를 식별할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광 특성은 맥파, 심장 박동, 심전도, 근전도, 산소 포화도, 광량, 색온도, 파장 및 편광성분 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 봉지부는 상기 광원부로부터 상기 제2 센서부로 직접 광이 전달되는 것을 방지하도록 광 투과율이 조정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 봉지부의 조성물은, 에폭시 수지 3 ~ 13 wt%, 경화제 3 ~ 7 wt%, 경화 촉매제 0.1 ~ 0.3 wt%, 착색제 0.06 ~ 0.08 wt% 및 나머지는 충진재를 포함하며, 상기 충진재는 실리카로 이루어지고, 상기 착색제는 카본블랙으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 커버부는, 상기 봉지부의 상면에 구비되는 광학투명점착제; 상기 광학투명점착제의 상면에 구비되는 PET 필름; 상기 PET 필름의 상면에 구비되며 컬러를 구현하는 컬러도료층; 및 상기 컬러도료층의 상면에 구비되는 보호막층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제2 센서부는 수광된 광 출력값을 미리 정해진 값으로 나눈 후, 나뉜 광 출력값을 상기 제어부로 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제2 센서부에는 처리부가 구비되며, 상기 처리부는 미리 정해진 시간내에서 미리 정해진 횟수로 측정된 광 출력값을 합산한 후, 합산된 광 출력값을 상기 제어부로 전송할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 센서 패키지의 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 사용자의 지문 등록시, 제어부는 획득된 광 출력값을 목표 광 출력값으로 자동 조정하기 위한 등록 설정이 이루어진다. 즉, 제어부는 커버부의 소재 및 색상에 상관없이 사용자의 지문 등록시, 오토게인(autogain)을 통해 제2 센서부로 획득된 광 출력값을 목표 광 출력값으로 자동 조정하게 된다.
따라서, 서로 다른 사양(커버부와 봉지부의 소재 및 색상 등)을 갖는 센서 패키지라도 사용자의 지문 등록시, 제어부는 동일한 목표 광 출력값이 획득되도록 자동 조정이 이루어질 수 있다. 이에, 사양이 다른 센서 패키지라도 동일한 조건에서 위조 지문 식별이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 제2 센서부는 대상물에 대한 광 특성을 측정할 경우에만 광원부의 작동을 제어하게 된다. 따라서, 광원부의 전력 소비는 최소화될 수 있다.
그리고 제어부는 광 출력값을 획득함에 있어, 제2 센서부와 광원부를 동시에 제어하지 않고, 제2 센서부만을 제어하면 되기에 제어부에 발생되는 부하는 줄어들 수 있다. 이와 같이, 제어부에 발생되는 부하가 낮아짐으로써, 제어부의 처리 속도는 개선되어 사용자 인증 시간은 줄어들 수 있다.
본 발명에 따르면, 광 특성은 맥파, 심장 박동(혈류), 심전도, 근전도, 산소 포화도, 광량, 색온도, 파장, 편광성분 중 하나 이상으로 이루어지기 때문에, 강화된 보안 기능이 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서 패키지는 베이스 기판 상에 제1 센서부, 광원부 및 제2 센서부가 전기적으로 연결된 상태에서 광 투과율이 조정된 단일의 봉지부로만 덮도록 이루어진다.
따라서, 폴리싱 공정시 센서 패키지의 상면은 단차없이 평평하게 제조될 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서 패키지에 구비된 봉지부는 광 투과율의 조정을 통해 광원부로부터 제2 센서부로 직접 광이 전달되는 것을 방지함과 동시에, 광전자로 인한 노이즈 발생으로 제1 센서부의 오작동이 발생되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 센서 패키지는 지문 정보 및 광 특성 정보를 효과적으로 측정할 수 있다.
또한, 센서 패키지에는 종래의 광학 EMC 및 반도체 EMC가 각각 구비되지 않아도 되기에 센서 패키지의 구조가 단순하며, 제조 과정도 수월하다.
본 발명에 따르면, 센서 패키지는 대상물의 지문 정보와 함께 광 특성을 측정하고, 측정된 지문 정보 및 광 특성을 기 등록된 지문 정보 및 광 특성과 비교하여 위조 지문을 식별할 수 있기에, 보안성이 향상될 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 센서 패키지를 보여주는 예시도이다.
도 2는 종래의 또 다른 센서 패키지를 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패키지의 사용 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패키지의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부가 광 출력값을 전달받는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광원부와 제2 센서부의 작동 상태를 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 센서부로 전달된 광 출력값을 개략적으로 보여주는 예시도이다.
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 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패키지의 사용 상태도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패키지의 예시도이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 센서 패키지(1000)는 베이스 기판(100), 제1 센서부(200), 광원부(300), 제2 센서부(400) 및 봉지부(500)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 센서 패키지(1000)는 휴대폰, 스마트폰, PDA, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터, 휴대용 음원재생기(MP3 플레이어) 등의 전자기기에 구비될 수 있다. 센서 패키지(1000)는 생체 정보(Biometric Information)를 측정하도록 이루어진다.
베이스 기판(100)은 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400) 등과 전기신호 정보가 전달되는 기판일 수 있다. 베이스 기판(100)은 예컨대 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 또는 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
제1 센서부(200)는 베이스 기판(100) 상에 마련될 수 있다. 이러한 제1 센서부(200)는 생체 정보, 예를 들면, 지문정보를 감지할 수 있다.
이러한 제1 센서부(200)는 센싱 픽셀을 가질 수 있으며, 센싱 픽셀은 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 예를 들면, 센싱 픽셀은 어레이(Array) 형태로 배치되는 센싱 영역을 가질 수 있다.
이러한 제1 센서부(200)는 지문정보를 감지함에 있어, 정전용량 방식, 광학식, 초음파 방식, 열감지 방식, 비접촉 방식 등의 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 센서부(200)는 정전용량식으로 설명하기로 한다.
정전용량 방식의 제1 센서부(200)는 대상물(P, 손가락)과 정전용량을 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 센서부(200)의 각각의 센싱 픽셀은 사용자 손가락과의 관계에서 정전용량을 형성할 수 있다. 이러한 제1 센서부(200)는 정전용량의 크기를 측정함으로써, 해당 픽셀 상부에서의 사용자 손가락의 지문에 따른 정전용량의 차이를 찾을 수 있다.
이를 통해, 제1 센서부(200)는 사용자의 손가락의 접근 여부나 그 움직임에 따른 정전용량의 변화를 감지할 수 있으며, 접촉되거나 또는 근접하게 이격된 사용자 손가락의 지문을 감지할 수 있다.
또한, 제1 센서부(200)는 지문을 감지하는 지문 감지 기능과 포인터 조작 기능을 가지는 바이오매트릭 트랙패드(BTP:Biometric Track Pad)일 수 있다. 더하여, 제1 센서부(200)는 사용자의 손가락의 접근 여부나 그 움직임에 따른 입력정보나 정전용량을 감지하고, 그 움직임을 기초로 커서와 같은 포인터를 움직이는 포인터 조작 기능을 가질 수 있다.
이러한 제1 센서부(200) 및 베이스 기판(100)은 본딩 와이어(미도시)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 본딩 와이어는 제1 센서부(200)의 전극과 베이스 기판(100)의 전극을 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 본딩 와이어는 봉지부(500)에 의해 덮일 수 있다.
대상물(P)의 지문을 센싱하는 제1 센서부(200)는 본딩 와이어에 의한 전기적 연결 구성에 의해 사용자의 손가락을 향하여 구동신호가 송출될 수 있고, 또한 송출된 구동신호에 응답하여 사용자의 손가락의 지문 정보가 수신될 수 있다. 여기서 본딩 와이어는 골드 와이어(Gold Wire)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 제1 센서부(200)는 WLP(Wafer Level Package), COB(Chip On Board), QFP(Quad Flat Package), BGA(Ball Grid Array) 등의 다양한 형태(Type)로 형성될 수 있다.
또한, 제1 센서부(200)는 본딩 와이어에 의해 베이스 기판(100)과 전기적으로 연결되지 않고, 베이스 기판(100)의 상부에 표면실장기술(SMT: Surface Mounting Technology)에 의해 부착될 수 있고, ACF(Anisotropic Conductive Film bonding) 본딩을 통해 부착될 수도 있는 등 제1 센서부(200)는 다양한 방식을 통해 베이스 기판(100)과 전기적 연결이 이루어질 수도 있음은 물론이다.
한편, 광원부(300)는 베이스 기판(100) 상에 마련되며, 대상물(P)을 향해 광을 조사하도록 이루어진다. 이러한 광원부(300)는 다양한 광을 조사할 수 있다. 예로, 광원부(300)는 IR(Infrared Ray)광, VHF(Very High Frequency)광, RF(Radio Frequency)광 중 어느 하나의 광을 조사하도록 이루어질 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 광원부(300)는 IR광을 조사할 수 있는 IR광원을 예를 들어 설명하기로 한다. 이러한 광원부(300)는 대상물(P)를 향해 IR광을 조사할 수 있도록 상측을 향하여 설치된다.
여기서 광원부(300)는 제1 센서부(200)와 같이 본딩 와이어를 통해 베이스 기판(100)과 전기적 결합이 이루어질 수도 있고, 표면실장기술 또는 ACF 본딩 등의 다양한 방식을 통해 부착될 수도 있다.
한편, 제2 센서부(400)는 베이스 기판(100) 상에 마련된다. 이러한 제2 센서부(400)는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 광센서인 포토다이오드(Photodiode)를 포함할 수 있으며, 제2 센서부(400)는 광원부(300)로부터 조사되어 대상물(P)을 거친 후 수광된 광으로부터 광 특성을 측정하도록 이루어진다.
광 특성은 맥파(PPG: Photo PlethysmoGraph), 심장 박동(HR: Heart Rate), 심전도, 근전도, 산소 포화도, 광량, 색온도, 파장, 편광성분 중 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 예로, 제2 센서부(400)는 수광된 광으로부터 맥파를 측정할 수 있는 센서(예를 들면, PPG 센서)와 심장 박동(혈류)를 측정할 수 있는 센서(예를 들면, HR 센서)가 함께 구비될 수도 있다.
이와 같이, 제2 센서부(400)는 광원부(300)로부터 조사되어 대상물(P)을 거친 후 수광된 광으로부터 맥파, 심장 박동, 심전도, 근전도, 산소 포화도, 광량, 색온도, 파장, 편광성분 등의 다양한 광 특성을 측정하게 된다.
여기서 제2 센서부(400)가 맥파를 측정할 수 있는 센서 또는, 심장 박동(혈류)을 측정할 수 있는 센서를 포함하는 경우, 제2 센서부(400)는 광원부(300)로부터 조사되어 대상물(P)을 거친 후 수광된 광을 통해 맥파 또는 심장 박동(혈류)의 측정이 이루어질 수 있다. 즉, 제2 센서부(400)는 광원부(300)로부터 조사되어 대상물(P)을 거친 후 수광된 광을 펄스 신호로 변환함으로써, 맥파 또는 심장 박동(혈류)을 측정할 수 있다.
이때, 제2 센서부(400)로부터 변환된 펄스 신호의 크기는 사용자의 요구사항에 따라 선택적인 증폭이 이루어질 수도 있다. 이는, 펄스 신호의 크기 증폭을 통해 대상물(P)의 맥파 또는 심장 박동(혈류)을 보다 정확하게 측정하기 위함이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부가 광 출력값을 전달받는 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광원부와 제2 센서부의 작동 상태를 보여주는 예시도이다.
도 5와 도 6을 참고하면, 제2 센서부(400)는 광원부(300)를 제어하도록 이루어진다. 즉, 제2 센서부(400)는 대상물(P)에 대한 광 특성을 측정할 경우, 광원부(300)의 작동을 제어하게 된다. 이와 같이, 광원부(300)는 제2 센서부(400)에 의해 광 특성을 측정할 경우에만 작동되기에 광원부(300)의 전력 소비는 최소화될 수 있다.
구체적으로, 제어부(700)가 제2 센서부(400)로 광 특성 요청에 대한 작동 명령을 전달하면, 제2 센서부(400)는 제어부(700)로부터 전달받은 작동 명령에 따라 광원부(300)의 작동을 제어하게 된다. 즉, 광원부(300)는 제2 센서부(400)의 작동 명령에 따라 발광하게 된다. 이때, 광원부(300)는 미리 정해진 시간 간격으로 발광하게 된다.
여기서 광원부(300)로부터 제2 센서부(400)가 광 출력값을 획득하는 과정을 개략적으로 살펴보면, 광원부(300)가 대상물(P)을 향해 1차로 광을 조사한 후, 꺼지게 된다.
다음으로, 제2 센서부(400)는 광원부(300)로부터 조사되어 대상물(P)을 거친 광을 수광하게 된다.
다음으로, 제2 센서부(400)는 수광된 광을 디지털 신호로 변환시킨다. 즉, 제2 센서부(400)는 아날로그디지털 변환기(ADC)를 통해 제2 센서부(400)로 수광된 광을 디지털 데이터 값인 광 출력값으로 변환시키게 된다. 이와 같이, 제2 센서부(400)는 수광된 광으로부터 획득된 광 출력값을 통해 다양한 광 특성을 측정하게 된다. 이러한 광 특성에 대한 내용은 상술된 바 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 제2 센서부(400)는 광 출력값을 제어부(700)로 전송하게 된다.
이때, 광원부(300)가 대상물(P)을 향해 광을 조사한 후, 제2 센서부(400)가 광 출력값을 제어부(700)로 전송하는 단계까지가 1 사이클(cycle)이 될 수 있다.
이러한 1 사이클 완료된 후, 광원부(300)는 다시 대상물(P)을 향해 2차로 광을 조사한 후, 꺼지게 된다. 다음으로, 제2 센서부(400)는 또 다른 광 출력값을 획득한 후 제어부(700)로 광 출력값을 전송하게 된다.
이와 같이, 광원부(300)는 제2 센서부(400)가 광 출력값을 획득한 후, 획득된 광 출력값을 제어부(700)로 전송하는 과정에서 지속적으로 광을 조사하지 않는다. 즉, 광원부(300)는 미리 정해진 시간 간격으로 발광이 이루어지게 된다. 따라서, 광원부(300)의 전력 소모는 줄어들 수 있다.
그리고 제2 센서부(400)로부터 제어부(700)로 광 출력값을 전송하는 과정에서 제2 센서부(400)는 매 사이클마다 광 출력값을 제어부(700)로 전송할 수도 있고, 예를 들어 1 사이클 ~ 4 사이클의 4개의 사이클에서 획득된 광 출력값을 취합한 후, 취합된 광 출력값을 제어부(700)로 전송할 수도 있다.
이와 같이, 각각의 사이클에서 획득된 광 출력값을 취합 상태에서 제어부(700)로 광 출력값을 전송할 경우에는 제2 센서부(400)와 제어부(700) 간의 통신 횟수가 줄게 되어 센서 패키지(1000)의 전력 소모는 줄어들게 된다.
이러한 본 발명에 따른 제어부(700)는 광원부(300)와 제2 센서부(400)를 동시에 제어하는 종래의 제어부와 달리 제2 센서부(400)만 제어하고도 광 출력값의 획득이 가능하기에 제어부(700)에 발생되는 부하는 최소화될 수 있다. 따라서, 제어부(700)의 처리 속도가 빨라지게 되어, 사용자 인증 시간은 줄어들 수 있다.
여기서 본 발명에 따른 제어부(700)는 반드시 제2 센서부(400)만을 제어하도록 이루어진 것으로 한정되지 않으며, 제2 센서부(400)와 광원부(300)를 동시에 제어할 수도 있음은 물론이다.
한편, 제어부(700)는 제2 센서부(400)로부터 획득된 광 출력값으로부터 위조 지문을 분석하게 된다.
이러한 제어부(700)는 제1 센서부(200)로부터 전달된 지문 정보와 제2 센서부(400)로부터 전달된 광 특성을 기 등록된 지문 정보 및 광 특성과 비교하여 측정되는 지문의 위조 여부를 식별할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 사용자의 지문 등록시는 사용자의 위조 여부를 판단하기 위한 기준이 되는 지문 정보 및 광 출력값을 제어부(700)에 등록하는 과정이고, 사용자의 지문 인증시는 제어부(700)에 기 등록된 지문 정보 및 광 출력값이 저장된 상태에서 사용자를 인증하기 위한 지문 정보 및 광 출력값의 정보가 제어부(700)로 획득되는 과정을 말한다.
상세히, 제어부(700)는 사용자의 지문 등록시, 제1 센서부(200) 및 제2 센서부(400)에서 측정되는 지문 정보 및 광 출력값을 저장 등록하게 된다. 이렇게 기 등록된 지문 정보 및 광 출력값은 측정되는 대상물(P)의 위조 여부를 분석하는 기준이 된다.
여기서 사용자의 지문 등록시, 제어부(700)는 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값이 목표 광 출력값으로 자동 조정되도록 등록 설정이 이루어진다.
다시 말해서, 제어부(700)는 오토게인(autogain)을 통해 사용자의 지문 등록시 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값을 목표 광 출력값으로 자동 조정하기 위한 등록 설정이 이루어진다.
여기서 기 등록된 광 특성이 광량인 경우를 일예로 설명하면, 제2 센서부(400)에서 획득되는 광 출력값은 광량 값이 될 수 있다. 즉, 제어부(700)는 지문 이외에 제2 센서부(400)에서 획득된 광 출력값과 제어부(700)에 기 등록된 광 출력값과의 비교를 통해 지문의 위조 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 사용자의 지문 등록시, 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값이 40인 경우, 제어부(700)는 목표 광 출력값으로 획득된 광 출력값을 자동 조정하게 된다. 이때, 제어부(700)의 목표 광 출력값이 80이라면 제어부(700)는 등록 설정을 통해 제2 센서부(400)로 획득된 40의 광 출력값을 80의 목표 광 출력값으로 자동 조정하게 된다. 즉, 제어부(700)는 오토게인을 통해 제2 센서부(400)로 획득되는 광 출력값을 2배로 증대시키게 된다.
이때, 사용자의 지문 등록시, 제어부(700)에 저장된 등록 설정은 사용자의 지문 인증시에도 동일하게 적용된다. 즉, 사용자의 지문 등록시, 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값을 2배로 증대시키도록 등록 설정이 제어부(700)에 저장된 경우, 사용자의 지문 인증시에도 제어부(700)는 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값을 2배로 증대시키게 된다.
여기서 제어부(700)의 등록 설정은 광원부(300)의 광량을 조절하거나 제2 센서부(400)로 수광되는 광 출력값을 선택적으로 조절하도록 이루어질 수도 있다.
따라서, 서로 다른 사양(커버부와 봉지부의 소재 및 색상 등)을 갖는 센서 패키지(1000)라도 사용자의 지문 등록시, 제어부(700)는 동일한 목표 광 출력값이 획득되도록 자동 조정이 이루어짐에 따라 사양이 다른 센서 패키지(1000)라도 동일한 조건에서 위조 지문 식별이 이루어질 수 있다.
다시 말해서, 본 발명의 제어부(700)는 종래의 센서 패키지에 구비된 제어부와 달리 사용자의 지문 등록시, 제2 센서부(400)로 수광된 광 출력값에 대해 지정된 목표 광 출력값으로 오토게인이 이루어짐에 따라 제어부(700)는 커버부(600)의 소재 및 색상에 상관없이 다양한 센서 패키지(1000)에 사용될 수 있다.
일예로, 커버부(600)의 색상에 따른 투과율에 따라 제2 센서부(400)로 수광된 광 출력값은 달라지게 된다. 즉, IR 블랙은 화이트보다 광 투과율이 우수하고 화이트는 실버보다 광 투과율이 우수하다. 이와 같이, 커버부(600)의 소재 및 색상에 따라 광원부(300)로부터 대상물(P)을 거쳐 제2 센서부(400)로 수광된 광 출력값은 달라지게 된다.
이에, 종래에는 센서 패키지를 제조하는 과정에서 커버부의 소재 및 색상에 따라 제어부의 설정값을 각각 조절하거나 커버부의 소재 및 색상에 맞는 제어부를 별도로 제조해야되는 어려움이 있었다.
그러나 본 발명에 따른 제어부(700)는 커버부(600)의 소재 및 색상에 상관없이 사용자의 지문 등록시, 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값을 지정된 목표 광 출력값으로 자동 조정이 가능하도록 이루어짐에 따라 센서 패키지(1000)를 제조하는 과정에서 커버부(600)의 소재 및 색상에 맞는 맞춤 형태의 제어부를 센서 패키지(1000)에 장착할 필요가 없다. 따라서, 센서 패키지(1000)의 제조 과정이 단순하여 제조 시간은 단축될 수 있다.
앞의 예를 이어서 설명하면, 사용자의 지문 등록시, 제어부(700)가 목표 광 출력값을 80으로 설정한 경우, 제어부(700)는 목표 광 출력값을 기준으로 광 출력값의 인증 범위를 설정하게 된다. 즉, 제어부(700)는 사용자의 지문 인증시, 광 출력값의 오차가 발생될 수 있는 70 ~ 90의 광 출력값을 인증 범위로 설정할 수도 있다. 여기서 제어부(700)가 설정한 광 출력값의 오차 범위는 설명을 위한 일예일 뿐, 광 출력값의 인증 범위는 다양한 범위로 설정될 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 제어부(700)가 70 ~ 90의 광 출력값을 인증 범위로 설정한 상태에서, 사용자의 지문 인증시 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값이 72인 경우, 제어부(700)는 광 출력값에 있어서는 위조 지문이 아니라고 판단하게 된다.
여기서 제어부(700)는 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값으로부터 광량 이외의 맥파, 심장 박동, 심전도 등의 다양한 광 특성을 더 측정할 수 있음은 물론이다. 이와 같이, 센서 패키지(1000)가 2가지 이상의 광 특성을 측정하는 경우에는 더욱 정밀한 지문 위조 여부를 판단할 수 있다.
이때, 사용자의 지문 등록시, 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값을 2배로 증대시키도록 제어부(700)에 등록 설정이 저장된 경우, 사용자의 지문 인증시에도 제어부(700)는 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값을 2배로 증대시키게 된다. 즉, 사용자의 지문 인증시 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값이 72이라면 제2 센서부(400)에 획득된 72의 광 출력값은 제어부(700)에 의해 2배가 증대된 값이다.
한편, 사용자 지문 인증시 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값이 50인 경우, 사용자 지문 인증시 제2 센서부(400)로 획득된 광 출력값은 기 등록된 광 출력값의 인증 범위에 해당되지 않으므로, 제어부(700)는 위조 지문으로 판단하게 된다.
한편, 제2 센서부(400)는 수광된 광 출력값을 제어부(700)로 정확히 전송하도록 이루어질 수 있다. 즉, 제2 센서부(400)에는 분할부(미도시)가 구비되어, 사용자는 제2 센서부(400)로 전달된 광 출력값을 분할부로부터 미리 정해진 값으로 나눈 후, 나눠진 광 출력값을 외부 기기인 제어부(700)로 전송하도록 이루어질 수 있다.
이와 같이, 분할부가 구비된 제2 센서부(400)는 정확한 광 출력값을 제어부(700)로 전송하게 되어 잘못된 광 출력값이 제어부(700)로 전달되는 것을 방지하게 된다.
종래의 제2 센서부에는 이러한 분할부가 구비되어 있지 않아, 광 출력값이 정확히 제어부(700)로 전달되지 못하는 문제가 있었다. 예를 들어, 광원부(300)로부터 제2 센서부로 광 출력값이 전달됨에 있어, 제2 센서부로 전달되는 광은 광원부(300)로부터 대상물(P)을 거친 후, 제2 센서부로 전달되는 반사광과 광원부(300)로부터 제2 센서부로 광이 직접 전달되는 직접 광이 있을 수 있다. 이때, 예로 제2 센서부로 전달된 반사광의 광 출력값이 95이고, 직접 광의 광 출력값이 25인 경우, 제2 센서부로 전달되는 광 출력값은 120이 된다.
여기서 제2 센서부가 제어부(700)로 전송 가능한 최대 광 출력값이 100일 경우, 제2 센서부는 제어부(700)로 120의 광 출력값을 전송하지 못하고 100의 광 출력값을 전송하게 된다. 즉, 제2 센서부는 제어부(700)로 잘못된 광 출력값을 전송하는 문제가 발생하게 된다.
이에 반해, 본 발명의 제2 센서부(400)에는 분할부가 구비되어 있어, 제2 센서부(400)는 정확한 광 출력값을 제어부(700)로 전송하도록 이루어진다. 여기서 사용자는 제2 센서부(400)로 전달된 광 출력값을 선택적으로 분할 가능하도록 조정할 수 있다. 즉, 사용자는 제2 센서부(400)로 전달된 광 출력값을 미리 정해진 값으로 나누도록 설정할 수 있다. 이때, 분할부는 제2 센서부(400)로 전달된 광 출력값을 1/2, 1/3, 1/4 등 다양한 값으로 나눌 수 있음은 물론이다.
예로, 상기와 같이 제2 센서부(400)로 전달된 반사광의 광 출력값이 95이고, 직접 광의 광 출력값이 25인 경우, 제2 센서부(400)로 전달되는 광 출력값은 120이 된다. 만약, 분할부가 제2 센서부(400)로 전달된 광 출력값에 대해 1/2로 나누도록 설정된 경우, 제2 센서부(400)는 120의 광 출력값을 1/2로 나눈 60의 광 출력값을 제어부(700)로 전송하게 된다.
이와 같이, 제2 센서부(400)로 전달된 광 출력값이 제2 센서부(400)가 전송 가능한 광 출력값의 이상일 경우라도, 제2 센서부(400)에 구비된 분할부를 통해 광 출력값을 선택적으로 조절한 후, 제어부(700)로 전송할 수 있다. 따라서, 제어부(700)는 정확한 광 출력값을 전달받을 수 있다. 이때, 제어부(700)로는 분할부의 조정값 정보가 제공되어, 제어부(700)는 제2 센서부(400)로부터 실제로 측정된 광 출력값을 알 수 있다.
한편, 제2 센서부(400)에는 처리부(미도시)가 구비되어, 제2 센서부(400)와 제어부(700)간의 통신 소비전력을 낮출 수 있다. 즉, 제2 센서부(400)에 구비된 처리부는 제2 센서부(400)로 전달된 각각의 광 출력값을 실시간으로 전송하지 않고, 미리 정해진 시간 내에서 미리 정해진 횟수만큼 측정한 후, 측정된 광 출력값을 제어부(700)로 전송하도록 이루어진다.
따라서, 제2 센서부(400)와 제어부(700)의 통신 횟수를 줄임으로써, 제2 센서부(400)의 부하를 낮추며, 제2 센서부(400)의 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 센서부로 전달된 광 출력값을 개략적으로 보여주는 예시도이다.
도 7을 참고하면, 제2 센서부(400)는 광원부(300)의 작동시, 미리 정해진 시간마다 제2 센서부(400)로 전달되는 광 출력값을 측정한 후, 측정된 광 출력값을 외부 기기인 제어부(700)로 전송할 수 있다.
여기서, 도 7의 (a)는 비교예 따른 제2 센서부로 전달된 광 출력값을 개략적으로 보여주는 예시도이고, 도 7의 (b)는 실시예에 따른 제2 센서부(400)로 전달된 광 출력값을 개략적으로 보여주는 예시도이다.
비교예에 따른 일반적인 제2 센서부는 광원부(300)의 작동을 통해 제2 센서부로 전달되는 광 출력값을 실시간으로 제어부(700)로 전송하도록 이루어진다. 예로, 제2 센서부는 제1 시점(t1) 내지 제8 시점(t8)에서 측정된 각각의 광 출력값을 제어부(700)로 전송하도록 이루어진다.
이와 달리, 실시예에 따른 제2 센서부(400)는 광원부(300)의 작동을 통해 제2 센서부(400)로 전달되는 광 출력값에 대해 미리 정해진 횟수로 측정된 광 출력값을 합산한 후, 합산된 광 출력값을 제어부(700)로 전송하도록 이루어진다.
예로, 제2 센서부(400)의 처리부가 제1 시점(t1)으로부터 제4 시점(t4)까지의 4개의 측정 시점을 제1 구간(S1)으로 설정한 경우, 제2 센서부(400)는 제1 시점(t1)에서 측정된 광 출력값인 2, 제2 시점(t2)에서 측정된 광 출력값인 4, 제3 시점(t3)에서 측정된 광 출력값인 4, 제4 시점(t4)에서 측정된 광 출력값인 6의 각각의 광 출력값을 합산하게 된다. 즉, 처리부는 제1 시점(t1)으로부터 제4 시점(t4)까지의 제1 구간(S1)에서 측정된 각각의 광 출력값이 합산한 후, 합산된 광 출력값 16(2+4+4+6)을 제어부(700)로 전송하게 된다.
다음으로, 제2 센서부(400)는 제2 구간(S2)에서 측정된 광 출력값을 제어부(700)로 전송하게 된다.
이와 같이, 제2 센서부(400)는 제2 센서부(400)로 전달된 각각의 광 출력값을 실시간으로 전송하지 않고, 미리 정해진 시간 내에서 미리 정해진 횟수만큼 측정한 후, 측정된 광 출력값만을 제어부(700)로 전송하도록 이루어짐에 따라, 제2 센서부(400)의 부하를 낮춤과 동시에 제2 센서부(400)의 소비 전력을 효과적으로 줄일 수 있다.
다시 도 3과 도 4를 참고하면, 제2 센서부(400)는 제1 센서부(200)와 같은 방식으로 베이스 기판(100)과 전기적 결합이 이루어질 수 있다.
이때, 제2 센서부(400)는 광원부(300)와 미리 정해진 간격으로 이격된다. 즉, 광원부(300)와 제2 센서부(400)는 미리 정해진 간격으로 이격됨에 따라, 광원부(300)와 제2 센서부(400)는 직접 광의 전달로 인해 광 특성의 정확도를 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 여기서 직접 광은 광원부(300)로부터 조사된 광이 봉지부(500)를 통해 제2 센서부(400)로 직접적으로 안내되는 광을 말한다.
이러한 제2 센서부(400)는 광원부(300)로부터 전달되는 직접 광에 의해 크로스토크(cross-talk)가 발생되는 것이 방지될 수 있다.
여기서 광원부(300)로부터 제2 센서부(400)로 전달되는 직접 광을 막기 위해서는 광원부(300)와 제2 센서부(400)의 간의 이격된 거리인, 제2 거리(L)는 400㎛ 이상 떨어지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 광원부(300)와 제2 센서부(400) 간의 제2 거리(L)가 400㎛ 미만인 경우에는 제2 센서부(400)는 광원부(300)로부터 조사되는 직접 광에 영향을 받을 수 있기 때문이다.
또한, 광원부(300)과 제2 센서부(400)가 베이스 기판(100) 상에 마련됨에 있어, 광원부(300)와 제2 센서부(400) 사이에는 제1 센서부(200)가 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 센서부(200)는 광원부(300)로부터 봉지부(500)를 통해 제2 센서부(400)로 안내되는 직접 광을 중간에서 차단할 수도 있다.
이러한 광원부(300)와 제2 센서부(400)의 사이에는 반드시 제1 센서부(200)가 배치되어야 하는 것은 아니며, 광원부(300)와 제2 센서부(400)는 미리 정해진 제2 거리(L)의 범위에서 다양한 위치에 배치될 수 있음은 물론이다.
또한, 베이스 기판(100) 상에 마련되는 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)는 베이스 기판(100)을 기준으로 동일한 높이를 갖도록 이루어질 수 있다. 즉, 폴리싱 공정이 이루어진 상태에서의 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)의 상면으로부터 봉지부(500)의 상면까지의 거리는 모두 동일하게 이루어질 수 있다. 따라서, 봉지부(500)가 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)를 전체적으로 덮은 상태에서 제1 센서부(200)는 대상물(P)의 지문을 센싱하고, 광원부(300)는 대상물(P)로 광을 조사하며, 제2 센서부(400)는 대상물(P)로부터 반사되는 광을 효과적으로 받아들일 수 있다.
이와 같이, 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)는 베이스 기판(100)을 기준으로 동일한 높이를 갖도록 이루어짐에 따라 지문 센싱 및 광 특성 정보의 획득이 수월하게 이루어질 수 있다. 여기서 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)의 높이는 반드시 동일한 높이로 이루어지지 않아도 되며, 지문 센싱 및 광 특성 정보의 획득이 가능한 범위에서 다양한 높이로 이루어질 수 있음은 물론이다.
한편, 봉지부(500)는 베이스 기판(100) 상에 마련되는 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)를 전체적으로 덮음으로써, 각종 전기적 부품들을 보호하게 된다.
일반적으로 종래의 봉지부는 반도체 EMC로 이루어진다. 이러한 종래의 봉지부를 살펴보면, 봉지부는 필러, 수지, 경화제, 난연제 및 착색제가 포함될 수 있다. 이때, 필러는 용융 실리카로 이루어질 수 있고, 구형상을 이루며 평균 크기는 12㎛이고, 최대 크기는 55㎛ 이루어질 수 있다. 이와 같은, 봉지부 중 필러의 함량은 88.5 wt%를 이룰 수 있다.
그리고 수지로는 에폭시 수지가 사용될 수 있으며, 경화제는 소수성(hydrophobic) 경화제가 사용될 수 있다. 한편, 착색제는 봉지부 중 0.6 ~ 0.8 wt%를 이루게 된다. 그러나 이와 같은, 종래의 봉지부를 본 발명에 적용할 경우, 광 투과율이 낮아 광원부(300)와 제2 센서부(400)의 작동상 어려움이 있다.
따라서, 본 발명에서는 봉지부(500)의 광 투과율 조정을 통해 광원부(300)로부터 제2 센서부(400)로 직접 광이 전달되는 것을 방지함과 동시에, 광전자로 인한 노이즈 발생으로 제1 센서부(200)의 지문 인식에 오작동이 발생되는 것을 방지하며, 지문정보 및 광 특성 정보를 효과적으로 측정하도록 이루어진다.
이와 같은, 광 투과율이 조정된 봉지부(500)의 조성물은 에폭시 수지 3 ~ 13 wt%, 경화제 3 ~ 7 wt%, 경화 촉매제 0.1 ~ 0.3 wt%, 착색제 0.06 ~ 0.08 wt% 및 나머지는 충진재를 포함할 수 있다.
여기서 에폭시 수지는 바이페닐 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지, 디사이클로펜타디에닐 에폭시 수지, 비스페놀 에폭시 수지, 테르펜 에폭시 수지, 아랄킬 에폭시 수지, 다기능성 에폭시 수지, 나프탈렌 에폭시 수지, 할로겐화 에폭시 수지 중 선택된 적어도 하나의 화합물일 수 있다. 이러한 에폭시 수지의 함량은 3 ~ 13 wt%로 이루어진다.
경화제는 페놀릭 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 다기능성 페놀릭 수지, 아르알킬 페놀릭 수지, 테르펜 페놀릭 수지, 디사이클로펜타디에닐 페놀릭 수지, 나프탈렌 페놀릭 수지 및 할로겐화 페놀릭 수지 중 선택된 적어도 하나의 화합물일 수 있다. 이러한 경화제의 함량은 3 ~ 7 wt%로 이루어진다.
경화 촉매제는 포스핀류나 아민류 등이 될 수 있으며, 경화 촉매제의 함량은 0.1 ~ 0.3 wt%로 이루어진다.
착색제는 카본블랙으로 이루어질 수 있으며, 이러한 착색제의 함량은 0.06 ~ 0.08 wt%로 이루어진다. 특히, 착색제는 봉지부(500)의 광투과율을 조정하는 매우 중요한 조성으로, 착색제의 함량이 0.06 wt% 미만인 경우에는 광 투과율이 너무 높아 광전자로 인한 노이즈 발생으로 지문을 인식하는 제1 센서부(200)에 오작동이 발생되는 문제가 있고, 착색제의 함량이 0.08 wt% 초과인 경우에는 광 투과율이 너무 낮아 광 특성 검사가 정확히 이루어지지 못하는 문제가 있다.
이와 같은, 본 발명의 봉지부에 포함된 착색제의 함량은 종래의 봉지부에 포함된 착색제의 함량에 비해 10% 범위로 이루어짐이 바람직하다.
이와 같이, 봉지부(500)에 구비되는 착색제의 함량은 0.06 ~ 0.08 wt%로 이루어짐으로써 센서 패키지(1000)는 지문 센싱 및 광 특성 검사가 원활히 이루어질 수 있다.
충진재는 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉매제 및 착색제 이외에 봉지부(500)를 구성하는 조성으로, 이러한 충진재는 실리카로 이루어질 수 있다.
이와 같은, 봉지부(500)는 상기 기재된 조성으로만 한정되지 않으며, 센서 패키지(1000)의 지문 센싱 및 광 특성 검사가 효과적으로 이루어질 수 있는 광 투과율이 조정된 경우라면 어떠한 조성이라도 상관없다.
이러한 봉지부(500)는 베이스 기판(100) 상에 마련되는 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)를 전체적으로 덮은 상태에서 폴리싱 공정이 이루어지게 된다.
이와 같이, 폴리싱 공정을 통해 제거된 봉지부(500)의 상면은 단차없이 평평하게 제조될 수 있다. 즉, 종래의 서로 다른 물성을 갖는 광학 EMC와 반도체 EMC가 구비된 센서 패키지의 폴리싱 공정시 발생되는 단차 문제가 해결될 수 있다.
이러한 봉지부(500)의 상면에는 커버부(600)가 더 구비될 수도 있다.
여기서 커버부(600)는 센서 패키지(1000)에 컬러를 구현하거나 센서 패키지(1000)의 강도를 보강하는 등의 다양한 기능을 하게 된다. 이러한 커버부(600)는 봉지부(500)의 상부에 마련될 수 있으며, 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)를 덮을 수 있다. 커버부(600)는 내구성과 외관이 우수한 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 커버부(600)는 글라스, 사파이어, 지르코늄 및 투명 수지 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 커버부(600)가 글라스로 이루어지는 경우, 소다라임 글라스기판, 무알칼리 글라스기판, 강화글라스기판 등 각종 글라스기판이 포함될 수 있다. 그리고 투명 수지로는 아크릴 등이 포함될 수도 있다.
이러한 커버부(600)는 광학투명점착제(610), PET 필름(620), 컬러도료층(630) 및 보호막층(640)을 포함할 수도 있다. 이때, 커버부(600)는 광학투명점착제(610), PET 필름(620), 컬러도료층(630) 그리고 보호막층(640)의 순서로 형성될 수 있다.
이러한 광학투명점착제(OCA; optically clear adhesive)(610)는 봉지부(500)의 상면에 구비된다. 이때, 광학투명점착제(610)는 PET 필름과 봉지부(500)를 점착시키게 된다.
그리고 광학투명점착제(610)의 상면에는 PET(polyethylene terephthalate) 필름(620)이 구비된다. 이러한 PET 필름(620)은 컬러도료층(630)을 연결하게 되며, 컬러도료층(630)은 커버부(600)의 컬러를 구현하게 된다.
보호막층(640)은 유브이(UV) 보호막 또는 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층일 수 있다.
이러한 커버부(600)는 광원부(300)로부터 조사된 광이 대상물(P)로 전달되고, 대상물(P)로부터 반사된 광이 제2 센서부(400)로 원활히 전달될 수 있도록 이루어짐과 동시에 제1 센서부(200)는 대상물(P)의 지문 센싱이 원활히 이루어지도록 형성된다.
한편, 센서 패키지(1000)에는 제어부(700)가 구비될 수 있다.
제어부(700)는 메인 기판(1)에 결합되며, 제1 센서부(200), 광원부(300) 및 제2 센서부(400)와 전기적으로 연결된다. 이러한 제어부(700)는 제1 센서부(200)에서 측정되는 지문 정보 및 제2 센서부(400)에서 측정되는 광 특성을 전달받을 수 있다. 이와 같은, 제어부(700)는 전달된 지문 정보 및 광 특성을 기 등록된 지문 정보 및 광 특성과 비교하여 측정되는 지문의 위조 여부를 식별할 수 있다.
제어부(700)는 제1 센서부(200) 및 제2 센서부(400)에서 측정되는 지문 정보 및 광 특성을 저장하여 등록할 수 있으며, 이렇게 등록되는 지문 정보 및 광 특성은 인증된 사용자의 것으로 취급될 수 있다.
제어부(700)는 어떠한 대상물, 즉, 사람의 손가락 또는 지문이 부착된 물체로부터 측정되는 지문 정보 및 광 특성이 전달되면, 이를 등록된 지문 정보 및 광 특성과 비교하여 측정되는 지문의 위조 여부를 식별하게 된다. 즉, 제어부(700)는 측정되는 지문 정보 및 광 특성 중 하나 이상이 기 등록된 지문 정보 및 광 특성과 다를 경우, 측정되는 지문이 인증된 사용자의 지문이 아닌 것으로 간주하게 된다.
또한, 제어부(700)는 제1 센서부(200) 및 제2 센서부(400)를 제어하여 대상물(P)의 지문 정보 측정 및 광 특성 측정이 순차적으로 진행되도록 하거나, 또는 동시에 진행되도록 제어할 수 있다.
이러한 제어부(700)는 제2 센서부(400)에서 측정되어 전달되는 광 특성 및 제1 센서부(200)에서 전달되는 지문 정보를 기 등록된 광 특성 및 지문 정보와 비교하여 측정되는 지문의 위조 여부를 식별하여 센서 패키지(1000)의 보안성을 높이게 된다.
다만, 이는 본 발명의 바람직한 일실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 권리 범위가 이러한 실시예의 기재 범위에 의하여 제한되는 것은 아니다.
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.
1: 메인 기판 ` 100: 베이스 기판
200: 제1 센서부 300: 광원부
400: 제2 센서부 500: 봉지부
600: 커버부 700: 제어부
1000: 센서 패키지

Claims (16)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 구비되며, 지문을 감지하는 제1 센서부;
    상기 베이스 기판 상에 구비되며, 대상물에 광을 조사하는 광원부;
    상기 베이스 기판 상에 구비되며, 상기 광원부로부터 조사되어 상기 대상물을 거친 광을 수광하여 광 출력값을 획득하고, 획득된 광 출력값으로부터 광 특성을 측정하는 제2 센서부;
    상기 제1 센서부, 광원부 및 제2 센서부를 덮는 봉지부;
    상기 봉지부의 상면에 구비되는 커버부; 및
    상기 제2 센서부로부터 광 출력값을 전달받는 제어부를 포함하며,
    사용자의 지문 등록시, 상기 제어부는 상기 제2 센서부로 획득된 광 출력값을 목표 광 출력값으로 자동 조정하기 위한 등록 설정이 이루어지는 것인 센서 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부의 등록 설정은 상기 광원부의 광량을 조절하거나 상기 제2 센서부로 수광된 광 출력값을 조정하는 것인 센서 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부의 등록 설정은 상기 커버부의 소재 및 색상이 다르더라도 상기 제2 센서부로 수광된 광 출력값을 목표 광 출력값으로 자동 조정하는 것인 센서 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    사용자의 지문 등록시, 상기 제어부는 목표 광 출력값을 기준으로 광 출력값의 인증 범위를 등록하는 것인 센서 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    사용자의 지문 인증시, 상기 제어부는 상기 제2 센서부로 획득된 광 출력값이 기 등록된 광 출력값의 인증 범위에 해당되지 않는 경우, 위조 지문으로 인식하는 것인 센서 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    사용자의 지문 인증시, 상기 제어부는 사용자의 지문 등록시 저장된 등록 설정을 동일하게 적용하는 것인 센서 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 센서부는 상기 제어부의 작동에 의해 상기 광원부를 제어하는 것인 센서 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 센서부와 광원부를 함께 제어하는 것인 센서 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서부는 상기 광원부와 제2 센서부 사이에 구비되며, 상기 제1 센서부, 광원부 및 제2 센서부의 상면은 동일한 높이를 갖도록 이루어진 것인 센서 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 센서부에서 측정되는 지문 정보와 상기 제2 센서부에서 측정되는 광 특성을 기 등록된 지문 정보 및 광 특성과 비교하여 측정되는 지문의 위조 여부를 식별하는 것인 센서 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 특성은 맥파, 심장 박동, 심전도, 근전도, 산소 포화도, 광량, 색온도, 파장 및 편광성분 중 하나 이상인 것인 센서 패키지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 봉지부는 상기 광원부로부터 상기 제2 센서부로 직접 광이 전달되는 것을 방지하도록 광 투과율이 조정된 것인 센서 패키지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 봉지부의 조성물은,
    에폭시 수지 3 ~ 13 wt%, 경화제 3 ~ 7 wt%, 경화 촉매제 0.1 ~ 0.3 wt%, 착색제 0.06 ~ 0.08 wt% 및 나머지는 충진재를 포함하며, 상기 충진재는 실리카로 이루어지고, 상기 착색제는 카본블랙으로 이루어진 것인 센서 패키지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 커버부는,
    상기 봉지부의 상면에 구비되는 광학투명점착제;
    상기 광학투명점착제의 상면에 구비되는 PET 필름;
    상기 PET 필름의 상면에 구비되며 컬러를 구현하는 컬러도료층; 및
    상기 컬러도료층의 상면에 구비되는 보호막층을 포함하는 센서 패키지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 센서부는 수광된 광 출력값을 미리 정해진 값으로 나눈 후, 나뉜 광 출력값을 상기 제어부로 전송하도록 이루어진 것인 센서 패키지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 센서부에는 처리부가 구비되며, 상기 처리부는 미리 정해진 시간내에서 미리 정해진 횟수로 측정된 광 출력값을 합산한 후, 합산된 광 출력값을 상기 제어부로 전송하는 것인 센서 패키지.
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