KR20170103531A - 지문센서 모듈 - Google Patents

지문센서 모듈 Download PDF

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KR20170103531A
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Abstract

본 발명은 지문센서 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 지문센서 모듈은, 메인기판, 지문센서, 몰딩부를 포함한다. 그리고 몰딩부는 강유전체로 코팅된 유전체를 포함한다.

Description

지문센서 모듈 {FINGERPRINT SENSOR MODULE}
본 발명은 지문센서 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내구성과 센싱 감도를 동시에 높일 수 있는 지문센서 모듈에 관한 것이다.
최근 스마트폰(Smartphone)이나 태블릿 피씨(Tablet PC)를 비롯한 휴대용 전자기기에 대하여 대중들의 관심이 집중되면서, 관련 기술분야에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.
휴대용 전자기기는 사용자로부터 특정한 명령을 입력 받기 위한 입력장치의 ㄸ하나로서 표시장치인 디스플레이와 일체화된 터치스크린(Touch Screen)을 내장하는 경우가 많다. 또한 휴대용 전자기기는 터치스크린 이외의 입력장치로서 각종 기능키(Function Key)나 소프트키(Soft Key)를 구비하기도 한다.
이러한 기능키나 소프트키는 홈 키로서 동작할 수 있는데, 예를 들면, 실행 중인 애플리케이션을 빠져 나와 초기 화면으로 돌아가는 기능을 수행하거나, 유저 인터페이스를 한 계층 전으로 돌아가게 하는 백(BACK)키 또는 자주 쓰는 메뉴를 호출하는 메뉴키로서 동작할 수 있다. 이러한 기능키나 소프트키는 물리적 버튼으로 구현될 수 있다. 또한, 이러한 기능키나 소프트키는 도전체의 정전 용량을 감지하는 방식, 또는 전자기펜의 전자기파를 감지하는 방식 또는 이 두 가지 방식이 모두 구현된 복합 방식으로 구현될 수 있다.
한편, 최근 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기의 용도가 보안이 필요한 서비스로 급격히 확장됨에 따라, 지문 센서를 휴대용 전자기기에 장착하려는 추세가 늘고 있다. 일 예로, 지문센서는 물리적인 기능키에 일체화되어 구현될 수 있다.
지문센서, 특히 정전용량 방식의 지문센서에 있어서, 지문센서를 보호하거나, 색상을 구현하기 위하여 지문센서 상에 몰딩재 등이 구성될 수 있는데, 몰딩재의 두께는 지문센서의 내구성 및 센싱 감도에 영향을 미치게 된다.
즉, 종래에는 지문센서 상의 몰딩재가 두꺼워질수록 지문센서의 내구성은 높아지지만, 센싱 감도가 약해지고, 이와 반대로 충분한 센싱 감도를 얻기 위하여 몰딩재를 얇게 형성할 경우 지문센서의 내구성이 떨어지는 기술적 모순이 존재하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 내구성과 센싱 감도를 동시에 높일 수 있는 지문센서 모듈을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 메인기판; 상기 메인기판에 실장되는 지문센서; 그리고, 상기 지문센서를 덮도록 형성되는 몰딩부;를 포함하며 상기 몰딩부는 강유전체로 코팅된 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문센서 모듈을 제공한다.
본 발명은 몰딩부 내의 유전체에 강유전체를 코팅하여 지문센서 모듈의 내구성과 센싱 감도를 동시에 높일 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서 모듈을 나타낸 단면 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩부를 나타낸 단면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문센서 모듈을 나타낸 단면 예시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문센서 모듈을 나타낸 단면 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실 시예로 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서 모듈(100)을 나타낸 단면 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서 모듈(100)은 메인기판(110), 지문센서(120), 및 몰딩부(130)를 포함할 수 있다.
메인기판(110)은 지문센서(120)를 실장할 수 있으며, 전기신호정보를 전달할 수 있는 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)일 수 있다.
지문센서(120)는 지문을 감지할 수 있는 센서로서, 다양한 감지 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 지문센서(120)의 감지 방식에는 정전용량 방식, 광학 방식, 초음파 방식, 열감지 방식, 비접촉 방식 등이 있는데, 이하에서는 설명의 편의상 지문센서(120)가 정전용량 방식인 경우로 예를 들어 설명하도록 한다.
상세히, 지문센서(120)는 지문의 산과 골의 높이에 따른 정전용량의 차이를 감지할 수 있으며, 감지한 신호를 제어부(미도시)로 전달함으로써, 최종적으로 제어부가 지문의 이미지를 획득하도록 할 수 있다.
지문센서(120)는 지문을 감지하기 위해 다양한 형태의 센싱구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지문센서(120)는 2차원적으로 배열된 복수개의 센싱 픽셀을 포함할 수 있다. 또한, 지문센서(120)는 라인 타입의 복수개의 구동 전극 및 수신 전극을 포함할 수도 있다. 또한, 지문센서(120)는 AREA 타입인 복수개의 이미지 수신부를 포함할 수도 있다.
몰딩부(130)는 지문센서(120)를 덮는 형상으로서, 지문센서(120)를 고정 및 보호할 수 있으며, 사용자의 요구사항에 따른 색상을 구현할 수 있다.
몰딩부(130)의 상부에는 추가의 색상층(미도시) 또는 커버용 부재(미도시)가 위치할 수 있다. 몰딩부(130)의 상부는 외부로 노출되어 표면오염 또는 스크래치 등이 발생할 수 있는데, 추가의 색상층 또는 커버용 부재가 위치함으로써 이를 방지할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 손가락(p)이 지문센서 모듈(100)의 상부에 위치하는 경우, 몰딩부(130)는 손가락(p)과 지문센서(120)의 사이에서 유전체의 역할을 할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 몰딩부(130)가 손가락(p)과 지문센서(120) 사이에서 유전체의 역할을 함으로써, 손가락(p)과 지문센서(120) 사이에 정전용량을 형성할 수 있다. 그리고, 손가락(p)과 지문센서(120) 사이의 정전용량은 몰딩부(130)의 유전율에 따라 변화될 수 있다.
여기서, 손가락(p)과 지문센서(120) 사이의 정전용량 변화는 지문센서(120)가 지문을 감지하는 데 영향을 미칠 수 있는데, 손가락(p)과 지문센서(120) 사이의 정전용량이 증가할수록 지문센서(120)가 지문을 보다 정확히 감지할 수 있다.
즉, 몰딩부(130)의 유전율을 높임으로써, 지문센서(120)가 지문을 보다 정확히 감지할 수 있는데, 본 실시예에서는 몰딩부(130)가 7 내지 13의 유전율을 가질 수 있다.
몰딩부(130)는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC : Epoxy Molding Compound), 유브이(UV) 몰딩, 세라믹 몰딩 중 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서는 설명의 편의상 에폭시 몰딩 컴파운드를 예로 들어 설명하도록 한다.
몰딩부(130)가 에폭시 몰딩 컴파운드로 이루어지는 경우, 몰딩부(130)는 기계적, 전기적 성능 향상을 위하여 필러를 포함할 수 있다. 여기서, 필러는 무기재료, 유전재료 등을 포함할 수 있는데, 본 실시예에서는 무기재료인 실리카(Silica)를 채용하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩부(130)를 나타낸 단면 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 몰딩부(130)는 유전체(131), 강유전체(132), 몰딩부재(133)를 포함할 수 있다.
유전체(131)는 유전재료라면 다양하게 적용될 수 있는데, 이하의 실시예에서는 설명의 편의상 유전체(131)를 몰딩부(130)에 포함된 필러로 예를 들어 설명하도록 한다.
강유전체(132)는 몰딩부(130)에 포함될 수 있으며, 몰딩부(130)의 전체적인 유전율을 증가시킬 수 있다.
강유전체(132)에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 강유전체(132)는 전기적으로 절연체인 유전체(131)의 일종이며, 외부에서 전압을 걸지 않아도 스스로 양과 음의 전기분극 현상이 일어나는 물질들을 통칭한다. 그 대표적인 물질로는 Al2O3, BaTio3 (BTO), SrTio3 (STO), (Ba,Sr)Tio3 (BST) 등이 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 강유전체(132)는 유전체(131)의 외부를 코팅할 수 있다. 강유전체(132)가 유전체(131)의 외부를 코팅한 경우, 강유전체(132)는 몰딩부(130)의 상단부터 하단에 걸쳐 박막형태의 멀티 레이어를 구성할 수 있다. 그리고, 몰딩부(130) 전체의 유전율은 강유전체(132)가 단일 레이어를 구성하는 경우에 비하여, 박막형태의 멀티 레이어를 구성하는 경우에 더 증가할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 강유전체(132)의 분극현상은 강유전체(132)가 단일레이어로 구성되는 경우에 비해, 강유전체(132)가 박막형태의 멀티 레이어로 구성되는 경우에 극대화 될 수 있다.
즉, 강유전체(132)의 분극현상이 멀티 레이어 환경에서 극대화 됨으로써, 몰딩부(130) 전체의 유전율이 더욱 높아질 수 있으며, 손가락(p)과 지문센서(120) 사이의 정전용량 역시 더욱 증가할 수 있다. 이에 따르면, 적은 양의 강유전체로 높은 유전율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
요컨대, 강유전체(132)가 박막형태의 멀티레이어로 구성되어 몰딩부(130) 전체의 유전율을 높임으로써, 지문센서(120)가 지문을 보다 정확히 감지할 수 있다. 또한, 몰딩부(130) 전체의 유전율이 높아짐으로써, 몰딩부(130)를 보다 두껍게 설정할 수 있고, 나아가 지문센서 모듈(100)의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 적은 양의 강유전체로 높은 유전율을 확보할 수 있음으로써, 고가의 강유전체(132)로 인한 제품 단가를 절감할 수 있다.
몰딩부재(133)는 몰딩부(130)를 이루는 소재 중 강유전체(132)가 코팅된 유전체(131) 이외의 소재를 통칭하며, 몰딩부(130)가 에폭시 몰딩 컴파운드인 경우, 에폭시 수지, 페놀수지, 카본블랙, 난연제 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문센서 모듈(100)을 나타낸 단면 예시도이다.
도 3의 지문센서 모듈(100)은 강유전층(140)이 추가로 위치하는 것을 제외하고는 도 1 내지 2의 지문센서 모듈(100)과 실질적으로 동일하므로 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문센서 모듈(100)은 메인기판(110), 지문센서(120), 몰딩부(130), 강유전층(140)을 포함할 수 있다.
강유전층(140)은 몰딩부에 인접하여 위치할 수 있으며, 지문센서 모듈(100)의 설계사항에 따라 지문(p)과 지문센서(120) 사이의 유전율을 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문센서 모듈(100)을 나타낸 단면 예시도이다.
도 4의 지문센서 모듈은 강유전층(140)이 멀티 레이어로 구성되는 것을 제외하고는 도 3의 지문센서 모듈(100)과 실질적으로 동일하므로 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문센서 모듈(100)은 메인기판(110), 지문센서(120), 몰딩부(130), 강유전층(150)을 포함할 수 있다.
강유전층(150)은 몰딩부에 인접하거나 포함되어 멀티 레이어를 구성할 수 있으며, 지문센서 모듈(100)의 설계사항에 따라 손가락(p)과 지문센서(120) 사이의 유전율을 조절할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 강유전체(132)의 분극현상은 강유전체가 단일레이어로 구성되는 경우에 비해, 강유전체가 박막형태의 멀티 레이어로 구성되는 경우에 극대화 될 수 있다. 강유전체(132)의 분극현상이 극대화 됨으로써 몰딩부(130) 전체의 유전율이 더욱 높아질 수 있고, 손가락(p)과 지문센서(120) 사이의 정전용량 역시 더욱 증가할 수 있다.
도 4에서는 강유전층(140)이 2개의 레이어(141, 142)를 구성하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예의 강유전층(140)은 1개 이상의 레이어를 구성한 경우를 모두 포함할 수 있다.
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, 특허청구
범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 지문센서 모듈
110 : 메인기판
120 : 지문센서
130, 136, 137, 138 : 몰딩부
131 : 유전체
132 : 강유전체
133 : 몰딩부재
140, 141, 142 : 강유전층

Claims (1)

  1. 메인기판;
    상기 메인기판에 실장되는 지문센서; 그리고,
    상기 지문센서를 덮도록 형성되는 몰딩부;를 포함하며
    상기 몰딩부는 강유전체로 코팅된 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문센서 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110458036A (zh) * 2019-07-17 2019-11-15 武汉华星光电技术有限公司 指纹识别模组及其制备方法、相关装置

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