KR20210071561A - 지문센서 패키지 - Google Patents

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KR20210071561A
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손동남
김산
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크루셜텍 (주)
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Abstract

본 발명의 일실시예는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 구비되어 지문을 감지하는 센서부; 및 상기 베이스 기판 및 상기 센서부를 덮는 봉지부를 포함하며, 상기 봉지부는 컬러 입자를 함유하는 것인 지문센서 패키지를 제공한다.

Description

지문센서 패키지{FINGERPRINT SENSOR PACKAGE}
본 발명은 지문센서 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저비용으로 제작될 수 있으면서도 센싱 성능이 향상된 지문센서 패키지에 관한 것이다.
반도체로 구성된 집적회로인 반도체 칩(Semiconductor Chip)은 다양한 전자기기에 사용되는 기본 소자로서 COB(Chip on Board), WLP(Wafer Level Package), QFP(Quad Flat Package) 등 일련의 공정으로 패키징된다.
이러한 반도체 칩은 휴대폰(Mobile Terminal)이나 PDA, 태블릿 PC 등의 전자기기에서 지문센서로 활용되고 있다.
이와 같은, 지문센서는 주변 부품이나 구조를 포함하는 모듈 형태의 센서 패키지로 제조될 수 있다. 이에, 지문센서는 각종 전자기기에 효과적으로 장착될 수 있다.
이러한 지문센서가 구비된 지문센서 패키지는 종류에 따라 정전용량식, 광학식, 초음파 방식, 열감지 방식, 비접촉 방식 등이 있으며, 감도가 우수하고 외부 환경변화에 강인하며 전자기기와의 정합성이 우수한 정전용량 방식의 지문센서 패키지가 최근 많이 사용되고 있다.
도 1은 종래의 지문센서 패키지(1)를 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 종래의 지문센서 패키지(1)는 베이스 기판(10), 센서부(20), 봉지부(30) 및 후가공층(40)을 포함한다.
베이스 기판(10)에는 센서부(20)가 실장된다. 이러한 베이스 기판(10)은 와이어(W)를 통해 센서부(20)와 전기신호를 주고받을 수 있다.
센서부(20)는 베이스 기판(10) 상에 구비된다. 이러한 센서부(20)는 정전용량 방식의 지문센서일 수 있다.
봉지부(30)는 베이스 기판(10)과 센서부(20)를 덮도록 이루어진다. 이러한 봉지부(30)는 검은색 계열의 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)로 이루어진다.
그리고 봉지부(30)의 상부에는 컬러를 구현하기 위한 후가공층(40)이 더 구비된다.
후가공층(40)은 컬러를 구현하기 위해 접착층(41), 컬러층(42) 및 보호층(43)을 포함한다.
구체적으로, 접착층(41)은 봉지부(30)와 컬러층(42)의 사이에 위치하여 컬러층(42)과 봉지부(30)를 접착시킬 수 있다.
이때 컬러층(42)은 컬러 도료로 이루어지므로, 봉지부(30)에 비해 경도가 낮다. 즉, 컬러층(42)은 외부로부터 가해지는 충격 또는 스크래치에 비교적 취약하므로, 컬러층(42)을 보호하기 위한 보호층(43)이 필요하다.
한편, 접착층(41), 컬러층(42) 및 보호층(43)을 구비하기 위해선 복수의 제조 공정이 필요하다.
일 예로, 통상적인 스프레이 방식을 사용하여 후가공층(40)을 구비하는 경우, 접착층(41), 컬러층(42) 및 보호층(43)을 이루는 각각의 물질 별로 스프레이 분사 공정이 필요하다. 또한, 컬러층(42)의 경우, 제조 사양에 부합하는 컬러를 구현하기 위해서는 복수의 스프레이 분사 공정이 필요하다.
이와 같은 복수회의 스프레이 분사 공정은 지문센서 패키지(1)의 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다. 또한, 스프레이 분사 공정이 복수회 이루어짐으로써 지문센서 패키지(1) 상면의 평탄도가 낮아질 수 있는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저비용으로 제작될 수 있으면서도 센싱 성능이 향상된 지문센서 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 구비되어 지문을 감지하는 센서부; 및 상기 베이스 기판과 상기 센서부를 덮는 봉지부를 포함하며, 상기 봉지부는 컬러 입자를 함유하는 것인 지문센서 패키지를 제공한다.
상기 봉지부의 상면은 상기 지문센서 패키지의 최상단에 위치하여 상기 지문센서 패키지의 외관을 이룰 수 있다.
상기 봉지부는 단일의 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 봉지부를 이용하여 센서 패키지의 컬러를 구현할 수 있으므로, 지문센서 패키지가 낮은 비용으로 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 컬러를 구현하기 위한 별도의 후가공층이 불필요하므로 대상물과 센싱부 사이의 거리가 최소화될 수 있다. 즉, 지문센서 패키지의 센싱 감도는 향상될 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 종래의 지문센서 패키지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 제조 방법을 통해 제조된 지문센서 패키지를 도시한 도면이다.
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(접속, 접촉, 결합)"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.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지(1000)를 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지문센서 패키지(1000)는 베이스 기판(100), 센서부(200) 및 봉지부(300)를 포함할 수 있다.
베이스 기판(100)은 전기신호를 전달할 수 있다. 일 예로, 베이스 기판(100)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 또는 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
그리고 센서부(200)는 베이스 기판(100) 상에 구비될 수 있으며, 센서부(200)의 상부에는 센싱부(210)가 구비될 수 있다.
센싱부(210)는 생체 정보, 예를 들면, 지문정보를 감지할 수 있다.
센싱부(210)는 센싱 픽셀을 가질 수 있다. 이러한 센싱 픽셀은 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 예를 들면, 센싱 픽셀은 어레이(Array) 형태로 배치되는 센싱 영역을 가질 수 있다.
또한, 센서부(200)는 정전용량 방식의 지문센서일 수 있으며, 센싱부(210)는 사용자 손가락과 정전용량을 형성하게 된다. 이 경우, 센싱부(210)의 각각의 픽셀은 사용자 손가락과의 관계에서 정전용량을 형성할 수 있다. 이러한 센싱부(210)는 정전용량의 크기를 측정함으로써, 해당 픽셀 상부에서의 사용자 손가락의 지문에 따른 정전용량의 차이를 찾을 수 있다.
이를 통해, 센서부(200)는 사용자의 손가락의 접근 여부나 그 움직임에 따른 정전용량의 변화를 감지하며, 센서부(200)에 접촉되거나 근접하게 이격된 사용자 손가락의 지문을 감지하게 된다.
또한, 센서부(200)는 지문을 감지하는 지문 감지 기능과 포인터 조작 기능을 가지는 바이오매트릭 트랙패드(BTP)일 수 있다. 더하여, 센서부(200)는 사용자의 손가락의 접근 여부나 그 움직임에 따른 입력정보나 정전용량을 감지하고, 그 움직임을 기초로 커서와 같은 포인터를 움직이는 포인터 조작 기능을 가질 수도 있다.
전술한 센싱부(210)의 구성은 예시적인 것으로, 센싱부(210)는 전술한 센싱 픽셀을 가지는 형태로만 한정되지 않으며 다른 형태로도 이루어질 수 있다.
센서부(200)는 베이스 기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 센서부(200)와 베이스 기판(100)의 전기적 연결은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
일 예로, 센서부(200)의 전극(미도시)과 베이스 기판(100)의 전극(미도시)은 본딩 와이어(W)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 본딩 와이어(W)는 봉지부(300)에 의해 덮일 수 있다. 이러한 본딩 와이어(W)는 골드 와이어(Gold Wire)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 봉지부(300)는 베이스 기판(100) 상에 구비되어 센서부(200)를 덮을 수 있다. 즉, 봉지부(300)는 베이스 기판(100) 및 센서부(200)를 외부의 충격 또는 이물로부터 보호할 수 있다. 이러한 봉지부(300)는 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)로 이루어질 수 있다.
또한, 봉지부(300)는 컬러 입자(310)를 함유할 수 있다.
컬러 입자(310)는 지문센서 패키지(1000)의 외관 사양에 따라 다양한 색상으로 이루어질 수 있다.
일 예로, 지문센서 패키지(1000)의 외관 사양이 블루 계열 색상인 경우, 컬러 입자(310)는 블루 계열의 색상을 갖는 입자일 수 있다. 이러한 컬러 입자(310)의 함유량은 지문센서 패키지(1000)의 외관 사양에 따라 조정될 수 있다.
또한, 컬러 입자(310)는 종래의 봉지부(300)가 함유하는 카본 블랙(Carbon Black)을 대체할 수도 있다. 이에 따르면, 봉지부(300)는 다양한 종류의 색상을 구현할 수 있다.
이러한 봉지부(300)는 지문센서 패키지(1000)의 최상단에 위치할 수 있으며, 단일의 소재로 이루어질 수 있다. 이는 봉지부(300)가 스스로 컬러를 구현하므로, 별도의 컬러층이 불필요하기 때문이다, 즉, 봉지부(300)는 지문센서 패키지(1000)의 외관을 이룰 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지(1000)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 하부 금형(J1)과 상부 금형(J2)이 마련될 수 있다.
하부 금형(J1)에는 몰딩액(M)을 수용하기 위한 수용부가 형성될 수 있다. 이때, 몰딩액(M)은 경화된 후, 지문센서 패키지(1000)의 봉지부(300)를 이루는 소재일 수 있다. 이러한 몰딩액(M)은 본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지(1000)의 봉지부(300)와 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
그리고, 수용부에 몰딩액(M)이 수용될 수 있다.
이때, 하부 금형(J1)과 몰딩액(M)의 사이에 이형 필름(미도시)이 위치할 수 있다.
이형 필름은 몰딩액(M)이 경화되어 봉지부(300)를 형성한 후, 봉지부(300)가 하부 금형(J1)으로부터 분리되는 것을 용이하게 할 수 있다.
또한, 이형 필름은 지문센서 패키지(1000)의 제조 사양에 따라 몰딩액(M)과 맞닿는 일면의 거칠기가 조정될 수 있다.
구체적으로, 몰딩액(M)은 이형 필름과 맞닿은 상태에서 경화되므로, 봉지부(300) 상면의 거칠기는 이형 필름 일면의 거칠기에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 봉지부(300)의 상면은 지문센서 패키지(1000)의 상면 즉, 외관을 이루게 되므로, 이형 필름 일면의 거칠기를 조정함으로써 지문센서 패키지(1000) 상면의 질감은 조정될 수 있다.
이때, 몰딩액(M)은 컬러 입자(310)를 포함할 수 있다. 그리고, 몰딩액(M)에 포함된 컬러 입자(310)는 지문센서 패키지(1000)의 제조 사양에 따라 달라질 수 있다.
일 예로, 도 3의 (a)의 몰딩액(Ma)은 제1 컬러 입자(310)를 포함할 수 있고, 도 3의 (b)의 몰딩액(Mb)은 제2 컬러 입자(310)를 포함할 수 있고, 도 3의 (c)의 몰딩액(Mc)은 제3 컬러 입자(310)를 포함할 수 있고, 도 3의 (d)의 몰딩액(Md)은 제4 컬러 입자(310)를 포함할 수 있다.
이에 따르면, 도 3의 (a)에서 제조된 지문센서 패키지(1000)는 제1 컬러 계열 색상의 외관을 가질 수 있다. 또한, 도 3의 (b)에서 제조된 지문센서 패키지(1000)는 제2 컬러 계열 색상의 외관을 가질 수 있다. 또한, 도 3의 (c)에서 제조된 지문센서 패키지(1000)는 제3 컬러 계열 색상의 외관을 가질 수 있다. 또한, 도 3의 (d)에서 제조된 지문센서 패키지(1000)는 제4 컬러 계열의 색상의 외관을 가질 수 있다.
그리고, 베이스 기판(100)은 일면에 센서부(200)를 실장한 상태일 수 있다. 이때, 베이스 기판(100)과 센서부(200)는 본딩 와이어(W)를 통해 전기적으로 연결된 상태일 수 있다.
그리고, 베이스 기판(100)은 타면이 상부 금형(J2)과 밀착될 수 있다. 이때, 상부 금형(J2)과 밀착되는 베이스 기판(100)의 타면은 센서부(200)가 실장된 베이스 기판(100) 일면의 반대면일 수 있다.
그리고, 상부 금형(J2)은 하부 금형(J1)을 향해 이동할 수 있으며, 이 과정에서 베이스 기판(100) 일면의 적어도 일부와 센서부(200)는 몰딩액(M)에 잠길 수 있다.
그리고, 몰딩액(M)이 경화됨으로써 봉지부(300)가 완성될 수 있다. 그리고, 베이스 기판(100)과 봉지부(300)는, 상부 금형(J2)과 하부 금형(J1)으로부터 분리될 수 있다.
이때, 베이스 기판(100)에는 복수의 센서부(200)가 실장된 상태일 수도 있다. 이러한 경우, 분리된 제품은 각 센서부(200) 단위별로 커팅될 수 있으며, 지문센서 패키지(1000)가 완성될 수 있다.
도 4는 도 3의 제조 방법을 통해 제조된 지문센서 패키지(1000)를 도시한 도면이다.
도 4의 (a)는 도 3의 (a)를 통해 제조된 지문센서 패키지(1000a)를 도시하였다. 그리고, 도 4의 (b)는 도 3의 (b)를 통해 제조된 지문센서 패키지(1000b)를 도시하였다. 그리고, 도 4의 (c)는 도 3의 (c)를 통해 제조된 지문센서 패키지(1000c)를 도시하였다. 그리고, 도 4의 (d)는 도 3의 (d)를 통해 조된 지문센서 패키지(1000d)를 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 도 4의 (a), (b), (c) 및 (d) 각각의 지문센서 패키지(1000a, 1000b, 1000c, 1000d)는 서로 다른 색상의 봉지부(300a, 300b, 300c, 300d)를 구비하므로, 제품 외관의 색상이 서로 다르다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 봉지부(300)에 함유된 컬러 입자(310)에 따라 지문센서 패키지(1000)의 색상은 다를 수 있다.
도 4의 지문센서 패키지(1000)를 도 1의 지문센서 패키지(1000)와 비교하면, 도4의 지문센서 패키지(1000)는 후가공층을 구비하지 않음에도 불구하고, 지문센서 패키지(1000)의 색상 구현이 가능하다.
이에 따르면, 지문센서 패키지(1000)의 제조비용은 절감될 수 있다.
또한, 도 4의 지문센서 패키지(1000)는 후가공층을 구비하지 않으므로, 대상물과 센서부(200) 사이의 거리는 최소화될 수 있다.
이때, 센서부(200)가 정전용량방식의 지문센서인 경우, 대상물과 센서부(200) 사이에 형성되는 정전용량은 대상물과 센서부(200) 사이의 거리가 가까울수록 높아진다. 이는 센서부(200)의 센싱 감도가 증가함을 의미한다.
이에 따르면, 지문센서 패키지(1000)는 대상물에 형성된 지문을 보다 정확히 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지(1000)는 별로의 후가공층을 구비하기 위한 스프레이 공정이 불필요하므로, 지문센서 패키지(1000) 상면의 평탄도는 높아질 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, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 베이스 기판 200 : 센서부
210 : 센싱부 300 : 봉지부
300 : 컬러 입자

Claims (3)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 구비되어 지문을 감지하는 센서부; 및
    상기 베이스 기판과 상기 센서부를 덮는 봉지부를 포함하며,
    상기 봉지부는 컬러 입자를 함유하는 것인 지문센서 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지부의 상면은 상기 지문센서 패키지의 최상단에 위치하여 상기 지문센서 패키지의 외관을 이루는 것인 지문센서 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 봉지부는 단일의 소재로 이루어지는 것인 지문센서 패키지.
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