KR20240073549A - 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 스마트 카드 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 반도체 패키지는 캐비티를 포함하는 패키지 기판, 상기 패키지 기판 상의 센싱 기판, 상기 센싱 기판은 서로 마주하는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 센싱 기판의 상기 제1 면 상의 컨트롤러 칩; 및 상기 센싱 기판의 상기 제1 면 및 상기 컨트롤러 칩을 덮는 몰딩막을 포함한다. 상기 센싱 기판의 상기 제2 면은 상기 캐비티에 의해 외부로 노출된다.
Description
본 발명의 기술분야는 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 스마트 카드에 관한 것이다.
지문 인식 기술은 사용자의 지문을 인식함으로써 등록 및 인증 절차를 거치게 하여 각종 보안 사고를 예방하는 데 이용되고 있다. 특히, 이는 개인 및 조직의 네트워크 방어, 각종 컨텐츠와 데이터의 보호, 금융 정보의 안전한 엑세스 등에 적용되고 있다. 지문 센서는 사용자의 지문 정보를 광학 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식, 열감지 방식 등을 이용하여 획득한다. 최근 지문 센서 산업의 추세는 지속적으로 제품을 소형화 및 박형화하면서도, 저비용화를 달성하는 것이다. 이에 따라, 지문 센서 패키지는 지문 정보의 획득의 신뢰성과 감도를 유지하고, 전체적인 크기와 높이를 줄이면서도, 동시에 경제성을 만족시킬 것이 요구되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 신뢰성이 향상된 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 스마트 카드를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 패키지는 캐비티를 포함하는 패키지 기판, 상기 패키지 기판 상의 센싱 기판, 상기 센싱 기판은 서로 마주하는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 센싱 기판의 상기 제1 면 상의 컨트롤러 칩; 및 상기 센싱 기판의 상기 제1 면 및 상기 컨트롤러 칩을 덮는 몰딩막을 포함하고, 상기 센싱 기판의 상기 제2 면은 상기 캐비티에 의해 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 지문 센서 패키지는 마주하는 제1 면 및 제2 면을 포함하는 코어 절연층, 상기 코어 절연층은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 관통하는 캐비티를 포함하고, 상기 코어 절연층의 상기 제1 면 상의 센싱 기판, 상기 코어 절연층의 상기 제2 면 상의 그라운드 베젤, 상기 코어 절연층 및 상기 센싱 기판 사이의 접착층, 상기 센싱 기판 상의 컨트롤러 칩, 및 상기 컨트롤러 칩, 상기 센싱 기판, 및 상기 코어 절연층의 상기 제1 면을 덮는 몰딩층을 포함하고, 상기 캐비티는 상기 센싱 기판과 수직으로 중첩할 수 있다.
본 발명에 따른 지문 센서 패키지는 캐비티를 포함하는 패키지 기판 및 상기 패키지 기판 상의 센싱 영역을 포함하는 센싱 기판을 포함할 수 있다. 센싱 영역은 상기 캐비티에 의해서 노출될 수 있다. 사용자는 센싱 영역 상에 지문을 직접 접촉시킬 수 있고, 지문 센서 패키지는 지문을 효과적으로 인식할 수 있다. 즉, 지문의 센싱 감도가 증가하고 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 카드를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 패키지의 일부 구성에 대한 레이아웃을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2의 II-II'' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 2의 AA로 표시된 영역을 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 패키지를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 BB로 표시된 영역을 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른 지문 센서 패키지의 단면도이다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 지문 센서 패키지의 단면도이다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 스마트 카드의 제조 방법을 순서에 따라 나타내는 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 패키지의 일부 구성에 대한 레이아웃을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2의 II-II'' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 2의 AA로 표시된 영역을 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 패키지를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 BB로 표시된 영역을 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른 지문 센서 패키지의 단면도이다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 지문 센서 패키지의 단면도이다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 스마트 카드의 제조 방법을 순서에 따라 나타내는 도면들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 카드(1)를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 스마트 카드(1)는 지문 센서 패키지(10), 시큐리티(Security) 칩(11), 표시부 버튼(13)을 포함할 수 있다. 스마트 카드(1)는 카드 번호 식별부, 유효 기간 식별부, 사용자 성명 등과 같은 종의 신용 카드 또는 체크 카드에 표시되는 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 스마트 카드(1) 은 RF 칩을 더 포함할 수 있다. 지문 센서 패키지(10)는 사용자가 지문 센서에 자신의 지문을 접촉시킨 경우, 접촉한 지문을 인식할 수 있다. 상기 지문 센서 패키지(10)는 인식된 지문과 등록된 지문을 비교하여, 인식된 지문과 등록된 지문의 일치 여부를 판단할 수 있다. 상기 지문 센서 패키지(10)는 스마트 카드(1) 가 온(on) 상태로 전환된 후에 작동할 수 있다. 시큐리티 칩(11)은 암호화된 금융정보를 저장할 수 있다. 인식된 지문과 등록된 지문이 일치하는 경우, 상기 시큐리티 칩(11)은 스마트 카드(1)의 사용자에게 결제 권한을 부여할 수 있다. 예를 들어, 스마트 카드(1)는 상기 지문 센서 패키지(10)의 인식 결과에 기초하여, 상기 시큐리티 칩(11)이 사용자에게 결제 권한을 부여함으로써, 도난 또는 분실에 의한 금융사고를 예방할 수 있다. 표시부(12)는 인식된 지문과 등록된 지문의 일치 여부, 온/오프 여부 등을 표시할 수 있다. 상기 표시부는 문자, 숫자, 특수 기호 등을 표시할 수 있으며, 경우에 따라 발광부를 더 포함할 수 있다. 다만, 스마트 카드(1)의 종류에 따라 상기 표시부(12)는 존재하지 않을 수 있다. 스마트 카드(1)는 RF 리더기에 접촉하는 경우에 무선 충전 방식으로 전원이 공급되어 지문을 인증할 수 있다. 따라서, PIN 번호 유출 등에 대해 보안성이 높을 수 있다.
본 실시예의 스마트 카드(1)는 지문 센서 패키지(10)를 포함하면서도 종래의 신용 카드 또는 체크 카드와 동일 한 수준의 두께를 가질 수 있으므로, 높은 수준의 사용자 경험을 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예의 스마트 카드(1)의 단면의 모습은 도 10f에 개략적으로 도시된 것과 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 패키지의 일부 구성에 대한 레이아웃을 개략적으로 나타내는 저면도이다. 도 3은 도 2의 I-I'' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 2의 II-II'' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 도 2의 AA로 표시된 영역을 확대하여 나타내는 확대도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 패키지를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 7은 도 6의 BB로 표시된 영역을 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 2, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 지문 센서 패키지(10)는 패키지 기판(100), 센싱 기판(200), 컨트롤러 칩(310), 수동 소자(320), 및 몰딩층(350)을 포함할 수 있다.
패키지 기판(100)은 코어 절연층(110), 제1 본딩 패드들(120), 외부 접속 패드들(130), 콘택층(140), 및 그라운드 베젤(150)을 포함할 수 있다. 패키지 기판(100)은 일 예로, 유연성 인쇄회로 기판(Flexible Printed Circuit Board(FPCB))일 수 있다.
코어 절연층(110)은 필름 또는 플레이트 형태를 가지며, 서로 마주하는 제1면(110a) 및 제2 면(110b)을 포함할 수 있다. 여기서, 코어 절연층(110)의 제1 면(110a)과 평행한 방향을 제1 방향(X)으로 정의하고, 상기 제1 면(110a)과 평행하고, 상기 제1 방향(X)과 교차하는 방향을 제2 방향(Y)으로 정의한다. 상기 제1 면(110a)과 수직한 방향을 제3 방향(Z)으로 정의한다.
코어 절연층(110)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 절연층(110)은 폴리이미드(polyimide)를 포함하는 플렉시블(flexible) 필름일 수 있다. 예를 들어, 코어 절연층(110)은 에폭시계 수지나 아크릴(acrylic), 폴리에테르니트릴(polyether nitrile), 폴리에테르술폰(polyether sulfone), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene cterephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이드(polyethylene naphthalate) 등의 합성수지로 형성될 수 있다.
패키지 기판(100)(또는 코어 절연층(110))은 이를 관통하는 캐비티(OP)를 포함할 수 있다.
패키지 기판(100)은 상기 캐비티(OP) 주위에 센싱 기판(200)이 실장되는 실장 영역을 포함할 수 있다. 제1 본딩 패드들(120)은 코어 절연층(110)의 제1 면(110a) 상에서 상기 실장 영역의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 본딩 패드들(120)은 코어 절연층(110)의 상기 실장 영역의 가장자리들을 따라서 배열될 수 있다. 제1 본딩 패드들(120)은 도전성 와이어들(340)에 연결되며, 도전성 와이어들(340)을 통해 센싱 기판(200)의 제2 본딩 패드들(221B)에 전기적으로 연결될 수 있다.
외부 접속 패드들(130)은 코어 절연층(110)의 제1 면(110a) 상에 배치될 수 있다. 외부 접속 패드들(130)은 코어 절연층(110)의 제1 면(110a)의 가장자리에 인접하게 배치되며, 코어 절연층(110)의 제1 면(110a)의 가장자리를 따라 배열될 수 있다. 외부 접속 패드(130)는 제1 본딩 패드(120)보다 코어 절연층(110)의 제1 면(110a)의 가장자리에 더 인접할 수 있다. 외부 접속 패드(130)는 외부 기기(예를 들어, 도 10e의 카드 본체(500))와 전기적 및 물리적으로 연결되는 패드일 수 있다. 외부 접속 패드(130)는 패키지 기판(100)에 구비된 도전성 패턴을 통해 제1 본딩 패드들(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 본딩 패드들(120) 및 외부 접속 패드들(130)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 주석(Sn), 납(Pb), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 인듐(In), 아연(Zn), 탄소(C), 및 이들의 합금 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 6과 같이, 그라운드 베젤(150)은 코어 절연층(110)의 제2 면(110b) 상에 배치되고 캐비티(OP)의 주변에 배치될 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 6을 참조하면, 캐비티(OP)가 코어 절연층(110)의 대략 중심부에 위치되었을 때, 그라운드 베젤(150)은 코어 절연층(110)의 제2 면(110b)의 외곽부에 배치될 수 있다. 그라운드 베젤(150)은 캐비티(OP)의 주변에 배치되어, 캐비티(OP)에 의해 노출되는 센싱 기판(200)의 센싱 영역(SR)에 사용자의 지문이 접촉되는 동안 센싱 노이즈를 줄이도록 기능할 수 있다. 예를 들어, 그라운드 베젤(150)은 도전성 물질, 예를 들어 구리(Cu), 알루미늄(Al)과 같은 금속을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 그라운드 베젤(150)은 벌크 형태의 금속층일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 7과 같이, 그라운드 베젤(150)은 격자 무늬의 금속 프레임(150a) 형태를 가질 수 있고, 인접한 격자들 사이에는 기공(150b)이 존재할 수 있다. 그라운드 베젤(150)의 평면적은 제1 본딩 패드(120)의 평면적보다 클 수 있다.
그라운드 베젤(150)은 전기적으로 그라운드될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 도 4와 같이, 그라운드 베젤(150)은 코어 절연층(110)을 관통하는 도전성 비아(170)를 통해 기준 전위를 인가받도록 구성될 수 있다. 상기 도전성 비아(170)는 그라운드 베젤(150)과 외부 접속 패드(130) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성되며, 상기 그라운드 베젤(150)로 기준 전위를 전달하는 전기적 경로로 이용될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 도 2 및 도 4와 같이, 상기 패키지 기판(100)은 각각의 모서리(CN)가 모두 라운드진 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 패키지 기판(100)의 모서리(CN)의 곡률 반경은 약 0.1㎜ 내지 약 2㎜의 범위를 가질 수 있다. 패키지 기판(100)의 모서리(CN)가 라운드진 형상을 가짐으로써, 펀칭 설비(PM, 도 10d 참조)를 이용하여 제1 패널 기판(100P, 도 10d 참조)을 절삭하는 과정 중, 상기 모서리(CN)에서 발생할 수 있는 크랙을 효율적으로 방지할 수 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 센싱 기판(200)은 패키지 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 센싱 기판(200)은 코어 절연층(110)의 제1 면(110a)의 실장 영역 상에 실장될 수 있다.
센싱 기판(200)과 코어 절연층(110)의 제1 면(110a) 사이에는 접착층(390)이 개재될 수 있다. 접착층(390)은 센싱 기판(200)을 코어 절연층(110)에 부착시킬 수 있다. 접착층(390)은 절연성 접착제를 포함할 수 있다. 접착층(390)은 일 예로 에폭시 계열의 접착제를 포함할 수 있다. 접착층(390)의 두께(T1)는 10μm 내지 80 μm의 두께를 가질 수 있다.
앞서 지문 센서 패키지(10)가 스마트 카드(1)에 적용되는 경우에, 접착층(390)이 10μm 내지 80 μm의 두께를 가짐으로써, 스마트 카드(1)가 구부러지는 경우에도 센싱 기판(200)에 응력이 직접적으로 가해지는 것을 방지할 수 있다. 특히 패키지 기판(100)보다 상대적으로 덜 유연한 센싱 기판(200)의 크랙(Crack) 발생이 방지될 수 있다.
센싱 기판(200)은 인쇄회로기판(PCB)을 포함할 수 있다. 센싱 기판(200)은 마주하는 제3 면(200a) 및 제4 면(200b)을 포함할 수 있다. 센싱 기판(200)의 제3 면(200a)은 컨트롤러 칩(310) 등의 부품이 실장되는 표면이고, 제4 면(200b)은 상면은 패키지 기판(100)에 접하는 표면일 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 센싱 기판(200)은 리지드 타입(rigid type)의 기판을 포함할 수 있다. 상기 센싱 기판(200)은 대략 직사각 평면 형상 또는 정사각 평면 형상을 가질 수 있다.
센싱 기판(200)은 도전성 와이어들(340)을 통해 패키지 기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 센싱 기판(200)은 복수개의 절연층들(210), 및 복수개의 도전 구조체들(220)을 포함할 수 있다. 즉, 센싱 기판(200)은 다층 구조의 PCB일 수 있다. 절연층들(210)은 서로 동일한 물질을 포함할 수도 있고, 다른 물질을 포함할 수도 있다. 절연층들(210)은 기존의 공지된 리지드 타입의 PCB에서 사용되는 절연 물질을 포함할 수 있다.
센싱 기판(200)의 탄성 계수(elastic modulus)는 패키지 기판(100)의 탄성 계수보다 클 수 있다.
복수개의 도전 구조체들(220)은 도전층들(221)과, 상기 도전층들(221) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 도전성 비아들(222)을 포함할 수 있다. 상기 도전층들(221) 및 도전성 비아들(222)은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 주석(Sn), 납(Pb), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 인듐(In), 아연(Zn), 탄소(C), 및 이들의 합금 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
센싱 기판(200)은 센싱 영역(SR) 및 상기 센싱 영역(SR)을 둘러싸는 주변 영역(ER)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 센싱 영역(SR)은 지문 인식을 위한 제1 센싱 패턴들(225R) 및 제2 센싱 패턴들(227T)이 배치되는 영역일 수 있다.
주변 영역(ER)은 제1 센싱 패턴들(225R)과 컨트롤러 칩(310)의 연결을 위한 도전 구조체들(220), 제2 센싱 패턴들(227T)과 컨트롤러 칩(310)의 연결을 위한 도전 구조체들(220)이 배치되는 영역일 수 있다. 또한 기준 전위 제공 및 센싱 노이즈 차폐를 위한 도전 구조체들(220)이 제공되는 영역일 수 있다.
상기 센싱 영역(SR)은 센싱 기판(200)의 중심부에 배치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 센싱 영역(SR)은 평면적 관점에서 직사각 또는 정사각 형상일 수 있다. 복수의 제1 센싱 패턴들(225R)은 제1 방향(X)으로 이격되며 각각은 제2 방향(Y)을 따라 연장되는 라인 형상을 가질 수 있다. 복수의 제2 센싱 패턴들(227T)은 제2 방향(Y)으로 이격되며 각각은 제1 방향(X)을 따라 연장되는 라인 형상을 가질 수 있다.
제2 센싱 패턴들(227T)은 상부의 절연층(210)을 사이에 두고 상기 제1 센싱 패턴들(225R)과 제3 방향(Z)으로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제2 센싱 패턴들(227T)은 상기 절연층(210)에 의해 상기 제1 센싱 패턴들(225R)로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 센싱 패턴들(225R)은 커패시터의 제1 전극을 구성하고, 상기 절연층(210)은 커패시터의 유전층을 구성하고, 상기 제2 센싱 패턴들(227T)은 커패시터의 제2 전극을 구성할 수 있다. 즉, 센싱 기판(200) 내에 지문 센서를 구성하는 커패시터들이 형성될 수 있다.
센싱 기판(200)은 콘택층(219)을 더 포함할 수 있다. 콘택층(219)은 센싱 영역(SR) 상에 배치될 수 있다. 콘택층(219)은 사용자의 지문에 접촉되는 부분으로서, 지문 인식에 적합한 유전율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 평면적 관점에서, 콘택층(219)은 센싱 기판(200)의 센싱 영역(SR)을 전체적으로 덮을 수 있다. 상기 콘택층(219)은 상기 센싱 영역(SR)을 오염, 충격, 스크래치 등과 같은 외부 영향으로부터 보호할 수 있다. 이에 따라, 상기 콘택층(219)은 고강도의 유리 및/또는 플라스틱을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 콘택층(140)은 지문의 인식에 적합한 유전율을 갖는 물질(예를 들어, 고유전 물질)을 포함할 수 있다.
도 5와 같이, 상기 제1 센싱 패턴들(225R)은 제1 방향(X)에 따른 폭인 제1 폭(P1)을 가질 수 있고, 상기 제2 센싱 패턴들(227T)은 제2 방향(Y)에 따른 폭인 제2 폭(P2)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 폭(P1)은 제2 폭(P2)보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 제1 폭(P1)은 제2 폭(P2)의 약 2배 내지 4배의 범위를 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 폭(P1)은 약 40㎛ 내지 약 70㎛ 사이의 범위를 가질 수 있고, 제2 폭(P2)은 약 5㎛ 내지 약 25㎛ 사이의 범위를 가질 수 있다. 상기 제1 센싱 패턴들(225R)과 상기 제2 센싱 패턴들(227T)이 제3 방향(Z)으로 중첩되는 부분은 픽셀들(PX)을 구성할 수 있다. 상기 픽셀들(PX)의 중심(PXC)간의 제1 방향(X)의 제1 피치(PIX)는 상기 픽셀들(PX)의 중심(PXC)간의 제2 방향(Y)의 제2 피치(PIY)와 서로 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 피치(PIX) 및 제2 피치(PIY) 각각은 약 50㎛ 내지 약 90㎛의 범위를 가질 수 있다.
상기 픽셀들(PX)은 서로 중첩되는 상기 제1 센싱 패턴들(225R)과 상기 제2 센싱 패턴들(227T)에 의한 면적 커패시턴스(Area capacitance)(AC) 및 상기 제1 센싱 패턴들(225R)과 상기 제2 센싱 패턴들(227T)에 의한 프린징 커패시턴스(Fringing capacitance)의 합성 커패시턴스 수치를 가질 수 있다.
사용자의 지문이 센싱 기판(200)의 콘택층(219) 또는 센싱 영역(SR)과 접촉하게 되는 경우, 제2 센싱 패턴들(227T)과 사용자의 지문 사이에 유도된 커패시턴스에 의해, 상기 픽셀들(PX) 각각에 대응되는 커패시턴스 수치가 변하게 된다. 상기 커패시턴스 수치의 변화는, 사용자 지문의 형상에 따라 결정되는 것이므로, 상기 컨트롤러 칩(310)은 상기 픽셀들(PX)의 커패시턴스 수치의 변화로부터 사용자의 지문을 식별할 수 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 컨트롤러 칩(310) 및 수동 소자(320)는 센싱 기판(200)의 제3 면(200a) 상에 배치될 수 있다. 상기 컨트롤러 칩(310)은 센싱 기판(200)의 제3 면(200a) 상에 플립 칩 방식으로 실장될 수 있다. 컨트롤러 칩(310)과 센싱 기판(200) 사이에는, 컨트롤러 칩(310)과 센싱 기판(200) 사이를 전기적 및 물리적으로 연결시키는 연결 범프들(315)이 배치될 수 있다. 연결 범프들(315)은 도전층(221)의 일부 패턴들과 컨트롤러 칩(310)의 칩 패드들(311) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 컨트롤러 칩(310)과 센싱 기판(200) 사이에 언더필 패턴(317)이 개재될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 컨트롤러 칩(310)은 전체적으로 또는 부분적으로 센싱 영역(SR)의 내에 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 컨트롤러 칩(310)은 전체적으로 센싱 영역(SR)의 외부에 배치될 수도 있다. 상기 컨트롤러 칩(310)은 메모리 칩 및/또는 프로세서 칩과 같이, 픽셀들(PX)의 커패시턴스 수치의 변화로부터 사용자의 지문을 인식하기 위한 연산을 수행하기에 요구되는 임의의 구성을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수동 소자(320)는 커패시터를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 커패시터는 MLCC(Multi-layer ceramic capacitor)를 포함할 수 있다.
제2 본딩 패드들(221B)은 도전성 와이어들(340)에 연결되며, 도전성 와이어들(340)을 통해 패키지 기판(100)의 제1 본딩 패드들(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 본딩 패드들(221B)은 외부기기로부터 제공된 전력(예를 들어, 전원 전위)이 인가되는 전원 패드, 기준 전위가 인가되는 그라운드 패드, 및 지문 센서 패키지(10)의 지문 인식 결과를 외부(예를 들어, 도 1의 스마트 카드(1)의 표시부(12))로 출력하기 위한 출력 패드를 포함할 수 있다. 컨트롤러 칩(310)은 제2 본딩 패드들(221B) 중 일부의 패드 및 이와 연결된 배선을 통해 전원 전위를 전달 받고, 제2 본딩 패드들(221B) 중 일부의 패드 및 이와 연결된 배선을 통해 기준 전위를 전달 받을 수 있다. 또한, 컨트롤러 칩(310)은 제1 및 제2 센싱 패턴들(225R, 227T)에서 인식된 신호를 전달 받을 수 있다.
몰딩층(350)은 패키지 기판(100) 상에 배치되어, 센싱 기판(200), 컨트롤러 칩(310), 수동 소자(320), 및 도전성 와이어(340)를 덮을 수 있다. 상기 몰딩층(350)은 센싱 기판(200), 상기 컨트롤러 칩(310), 상기 수동 소자(320), 및 도전성 와이어(340)를 오염, 충격 등과 같은 외부 영향으로부터 보호할 수 있다.
또한, 몰딩층(350)은 코어 절연층(110)의 제1 면(110a) 상에 배치된 제1 본딩 패드들(120)은 덮되, 외부 접속 패드들(130)은 외부에 노출되도록 덮지 않을 수 있다. 몰딩층(350)은 코어 절연층(110)의 제1 면(110a) 상에서, 제1 본딩 패드들(120)이 배치된 영역과 외부 접속 패드들(130)이 배치된 영역 사이의 경계를 따라 연장될 수 있다. 몰딩층(350)은 센싱 기판(200)의 측면으로부터 제1 본딩 패드(120)를 덮도록 측 방향으로 연장하되, 외부 접속 패드들(130)로부터 이격될 수 있다. 상기 몰딩층(350)은 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)로 형성될 수 있다. 또는, 상기 몰딩층(350)은, 에폭시 계열 물질, 열경화성 물질, 열가소성 물질, UV 처리 물질 등으로 형성될 수 있다.
다시 도 2 내지 도 4 및 도 6을 참조하면, 패키지 기판(100)의 캐비티(OP)는 센싱 기판(200)의 제4 면(200b)을 외부로 노출시킬 수 있다. 캐비티(OP)는 센싱 기판(200)의 센싱 영역(SR)을 외부로 노출시킬 수 있다. 캐비티(OP)는 센싱 기판(200)의 콘택층(219)을 외부로 노출시킬 수 있다.
캐비티(OP)는 센싱 기판(200)과 수직으로 중첩할 수 있다. 구체적으로, 캐비티(OP)는 센싱 기판(200)의 센싱 영역(SR)과 수직으로 중첩하되, 주변 영역(ER)의 적어도 일부와는 수직으로 중첩하지 않을 수 있다. 평면적 관점에서, 주변 영역(ER)의 적어도 일부는 상기 캐비티(OP)를 둘러쌀 수 있다.
캐비티(OP)는 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)에 따른 제1 폭(W1)을 가질 수 있다. 센싱 기판(200)은 상기 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)에 따른 제2 폭(W2)을 가질 수 있다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)보다 작을 수 있다. 제1 폭(W1)은 1mm 내지 50mm일 수 있다. 제1 폭(W1)이 제2 폭(W2)보다 작기 때문에 지문 센서 패키지(10)의 사용 과정에서, 접착층(390)의 접착력이 약해지는 경우에도 센싱 기판(200)은 캐비티(OP)를 통하여 외부로 유실되지 않을 수 있다.
도 2 및 도 4와 같이, 접착층(390) 및 그라운드 베젤(150)은 평면적 관점에서 캐비티(OP)를 둘러쌀 수 있다. 일 예로, 접착층(390) 및 그라운드 베젤(150)은 고리 형태로 상기 캐비티(OP)를 둘러쌀 수 있다. 상기 고리 형태는 도시된 바와 같이 사각형뿐만이 아니라, 캐비티의 평면적 형상에 따라, 원형, 기타 다각형의 형상을 가질 수 있다. 외부로부터 응력이 작용하는 경우 패키지 기판(100)은 센싱 기판(200)보다 상대적으로 크랙이 발생하지 않고 잘 휘어질 수 있다. 본 발명의 개념에 따르면 접착층(390)은 패키지 기판(100)에 센싱 기판(200)이 고정되는 면적을 감소시킴으로써, 센싱 기판(200)의 크랙을 방지시킬 수 있다. 또한 접착층(390)은 10μm 내지 80 μm의 두께를 가짐으로써, 센싱 기판(200)에 응력이 직접적으로 가해지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 지문 센서 패키지(10)는, 센싱 기판(200) 자체에 지문 인식 센서에 해당하는 센싱 영역(SR)이 포함되어 있으므로, 전체적인 두께를 줄일 수 있고, 종래의 신용 카드 및 체크 카드와 동등한 수준의 두께를 갖는 스마트 카드의 제조에 사용될 수 있다. 센싱 영역(SR)은 캐비티(OP)에 의해서 노출될 수 있다. 사용자는 센싱 영역(SR) 상에 지문을 직접 접촉시킬 수 있고, 지문 센서 패키지(10)는 지문을 효과적으로 인식할 수 있다. 지문의 센싱 감도가 증가하고 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 지문 센서 패키지(20)를 나타내는 단면도이다. 이하에서 설명하는 것들을 제외하면, 앞서 설명한 도 2 내지 도 4의 설명과 중복되므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 컨트롤러 칩(310)의 상면(310S)이 몰딩층(350)으로부터 노출될 수 있다. 컨트롤러 칩(310)의 상면(310S)이 노출됨으로써, 방열 효과가 증가할 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 지문 센서 패키지(30)를 나타내는 단면도이다. 이하에서 설명하는 것들을 제외하면, 앞서 설명한 도 2 내지 도 4의 설명과 중복되므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 지문 센서 패키지(30)는 컨트롤러 칩(310)을 덮는 내부 몰딩층(360)을 더 포함할 수 있다. 내부 몰딩층(360)은 몰딩층(350)과 컨트롤러 칩(310) 사이에 개재될 수 있다. 내부 몰딩층(360) 및 몰딩층(350) 사이에는 경계면이 관찰될 수 있다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 스마트 카드의 제조 방법을 순서에 따라 나타내는 도면들이다.
도 10a를 참조하면, 센싱 기판(200)을 준비하고, 센싱 기판(200) 상에 컨트롤러 칩(310) 및 수동 소자(320)를 실장한다. 컨트롤러 칩(310)은 플립 칩 방법으로 센싱 기판(200) 상에 실장될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 센싱 기판(200)이 실장될 제1 패널 기판(100P)을 준비한다. 제1 패널 기판(100P)을 구성하는 대부분의 구성 요소 및 상기 구성 요소를 이루는 물질은, 앞서 도 2 내지 도 7에서 설명한 지문 센서 패키지(10)의 패키지 기판(100)과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 다만, 제1 패널 기판(100P)은 복수의 센싱 기판들(200)이 실장될 수 있도록, 패키지 기판(100)보다 큰 평면적을 가질 수 있다. 제1 패널 기판(100P)은 복수개의 캐비티들(OP)을 포함할 수 있다. 제1 패널 기판(100P)은 와인딩 릴(winding reel) 설비에 탑재될 수 있으며, 상기 와인딩 링 설비에 의해 제1 패널 기판(100P)의 감김(reeling) 및 풀림(releasing)이 제어될 수 있다.
제1 패널 기판(100P)을 준비한 이후, 센싱 기판(200)을 코어 절연층(110)의 제1 면(110a)의 실장 영역 상에 실장한다. 센싱 기판들(200)은 상기 캐비티들(OP)의 각각과 수직으로 중첩할수 있도록 배치될 수 있다. 센싱 기판(200)은 접착층(390)에 의해 제1 패널 기판(100P) 상에 고정될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 센싱 기판(200)을 제1 패널 기판(100P) 상에 배치한 이후, 제1 패널 기판(100P)과 센싱 기판(200)을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 와이어(340)를 형성한다. 도전성 와이어(340)는 제1 패널 기판(100P)의 제1 본딩 패드(120)와 센싱 기판(200)의 제2 본딩 패드(221B) 사이에서 연장될 수 있다. 도전성 와이어(340)는 도전성 와이어 본딩 공정을 통해 형성될 수 있다.
이어서, 코어 절연층(110)의 제1 면(110a) 상에 몰딩층(350)을 형성한다. 몰딩층(350)은 센싱 기판(200), 컨트롤러 칩(310), 수동 소자(320), 및 도전성 와이어(340)를 덮을 수 있다. 또한, 몰딩층(350)은 제1 패널 기판(100P)의 제1 본딩 패드(120)는 덮되, 외부 접속 패드(130)는 덮지 않을 수 있다. 즉, 몰딩층(350)은 센싱 기판(200)의 측면으로부터 제1 본딩 패드(120)와 외부 접속 단자 사이의 경계까지 코어 절연층(110)의 제1 면(110a)을 따라 측방향으로 연장될 수 있다.
도 10d를 참조하면, 펀칭 설비(PM)를 이용하여, 제1 패널 기판(100P)을 쏘잉 라인(SL)을 따라서 절단할 수 있다. 펀칭 설비(PM)는 도 3 내지 도 4에서 설명된 지문 센서 패키지(10)가 형성되도록 제1 패널 기판(100P)을 절단할 수 있다. 제1 패널 기판(100P)이 절단됨에 따라, 제1 패널 기판(100P)으로부터 복수의 패키지 기판(도 3 및 도 4의 100)이 형성될 수 있다. 상기 펀칭 설비(PM)를 이용하여 제1 패널 기판(100P)을 절단하는 과정에서 발생할 수 있는 크랙을 효율적으로 방지하기 위하여, 상기 펀칭 설비(PM)는 패키지 기판(100)의 모서리가 라운드진 형상을 가지도록 제1 패널 기판(100P)을 절단할 수 있다.
도 10e를 참조하면, 카드 기판(520), 접속 패드(530), 및 시큐리티 칩(11)을 포함하는 카드 본체(500)를 준비한다.
카드 본체(500)는 지문 센서 패키지(10)를 실장하기 위한 홈 영역(510)을 포함할 수 있다. 카드 본체(500)에는 카드 기판(520) 및 금융 정보를 저장하는 시큐리티 칩(11)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 카드 기판(520)은 FPCB가 사용될 수 있다. 시큐리티 칩(11)은 카드 기판(520) 상에 실장될 수 있다. 상기 시큐리티 칩(11)은 그 일면이 외부로 노출되도록 상기 카드 본체(500) 내에 배치될 수 있다. 또한, 상기 카드 기판(520)에는, 지문 센서 패키지(10)와 카드 본체(500) 내의 다른 부품과의 전기적 연결을 위한 접속 패드(530)가 배치될 수 있다. 접속 패드(530)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 센싱 영역(SR)이 외부로 노출될 수 있도록, 상기 지문 센서 패키지(10)를 상기 카드 본체(500)의 상기 홈 영역(510)에 정렬시킨다.
도 10f를 참조하면, 지문 센서 패키지(10)를 카드 본체(500)에 실장한다.
지문 센서 패키지(10)의 일부가 카드 본체(500)의 홈 영역(510)에 수용될 수 있다. 지문 센서 패키지(10)의 몰딩층(350)은 홈 영역(510) 내에 수용될 수 있고, 패키지 기판(100)의 외부 접속 패드(130)는 카드 기판(520)의 접속 패드(530)에 접합될 수 있다. 패키지 기판(100)의 외부 접속 패드(130)는 카드 기판(520)의 접속 패드(530)에 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지문 센서 패키지(10)의 몰딩층(350)에 의해 홈 영역(510)이 전부 채워지지 않으며, 지문 센서 패키지(10)의 몰딩층(350)과 카드 본체(500) 사이에 유동 공간이 형성될 수 있다. 상기 유동 공간은 스마트 카드(1)의 휨 정도에 따라, 상기 지문 센서 패키지(10)가 유연하게 대응할 수 있는 공간을 제공한다. 다른 실시예들에서, 상기 유동 공간에 접착제를 도포하여 채울 수도 있다.
다시 도 1을 같이 참조하면, 스마트 카드(1)는 지문 센서 패키지(10), 시큐리티 칩(11), 및 표시부(12)를 포함할 수 있다. 상기 스마트 카드(1)의 지문 센서 패키지(10)에 사용자가 지문을 접촉시킨 경우, 접촉한 지문을 인식할 수 있다. 인식된 지문과 등록된 지문이 일치하는 경우, 상기 시큐리티 칩(11)은 스마트 카드(1)의 사용자에게 결제 권한을 부여할 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다.
Claims (20)
- 캐비티를 포함하는 패키지 기판;
상기 패키지 기판 상의 센싱 기판, 상기 센싱 기판은 서로 마주하는 제1 면 및 제2 면을 포함하고,
상기 센싱 기판의 상기 제1 면 상의 컨트롤러 칩; 및
상기 센싱 기판의 상기 제1 면 및 상기 컨트롤러 칩을 덮는 몰딩막을 포함하고,
상기 센싱 기판의 상기 제2 면은 상기 캐비티에 의해 외부로 노출되는 지문 센서 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 센싱 기판의 상기 제1 면 상의 수동 소자를 더 포함하는 지문 센서 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 패키지 기판 및 상기 센싱 기판 사이에 개재되는 접착층을 더 포함하고,
상기 접착층은 상기 센싱 기판의 상기 제2 면과 접촉하는 지문 센서 패키지.
- 제3항에 있어서,
평면적 관점에서, 상기 접착층은 상기 캐비티를 고리 형상으로 둘러싸고,
상기 접착층은 10μm 내지 80 μm 의 두께를 가지는 지문 센서 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센싱 기판은:
상기 제1 면보다 상기 제2 면과 인접하게 배치되는 제1 센싱 패턴들 및 제2 센싱 패턴들을 포함하고,
상기 제1 센싱 패턴들은 제1 방향을 따라 이격되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 연장하고,
상기 제2 센싱 패턴들은 상기 제2 방향을 따라 이격되며 상기 제1 방향을 따라 연장하고,
상기 제1 센싱 패턴들 및 상기 제2 센싱 패턴들은 평면적 관점에서 서로 교차하는 지문 센서 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 패키지 기판의 일면 상의 제1 본딩 패드;
상기 센싱 기판의 상기 제1 면 상의 제2 본딩 패드; 및
상기 제1 본딩 패드 및 상기 제2 본딩 패드를 연결하는 도전성 와이어를 더 포함하고,
상기 몰딩막은 상기 제1 및 제 본딩 패드 및 상기 도전성 와이어를 덮는 지문 센서 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 패키지 기판의 상기 일면 상의 외부 접속 패드를 더 포함하고,
상기 외부 접속 패드는 상기 몰딩막으로부터 노출되는 지문 센서 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 패키지 기판의 상기 일면과 마주하는 타면 상의 그라운드 베젤을 더 포함하고,
상기 그라운드 베젤의 평면적은 상기 제1 본딩 패드의 평면적보다 큰 지문 센서 패키지.
- 제8항에 있어서,
상기 그라운드 베젤은 격자 형태를 가지는 금속 프레임을 포함하는 지문 센서 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 몰딩막은 상기 컨트롤러 칩의 측면을 덮되, 상기 컨트롤러 칩의 상면을 노출시키는 지문 센서 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 몰딩막과 상기 컨트롤러 칩 사이의 내부 몰딩막을 더 포함하고,
상기 내부 몰딩막은 상기 컨트롤러 칩의 상면 및 측면을 덮는 지문 센서 패키지.
- 마주하는 제1 면 및 제2 면을 포함하는 코어 절연층, 상기 코어 절연층은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 관통하는 캐비티를 포함하고;
상기 코어 절연층의 상기 제1 면 상의 센싱 기판;
상기 코어 절연층의 상기 제2 면 상의 그라운드 베젤;
상기 코어 절연층 및 상기 센싱 기판 사이의 접착층;
상기 센싱 기판 상의 컨트롤러 칩; 및
상기 컨트롤러 칩, 상기 센싱 기판, 및 상기 코어 절연층의 상기 제1 면을 덮는 몰딩층을 포함하고,
상기 캐비티는 상기 센싱 기판과 수직으로 중첩하는 지문 센서 패키지.
- 제12항에 있어서,
평면적 관점에서:
상기 그라운드 베젤은 상기 캐비티를 고리 형상으로 둘러싸는 지문 센서 패키지.
- 제12항에 있어서,
상기 센싱 기판은 센싱 영역을 포함하고,
상기 센싱 영역에는 제1 방향을 따라 이격되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 연장되는 복수의 제1 센싱 패턴 및 상기 제2 방향을 따라 이격되며 상기 제1 방향을 따라 연장되는 복수의 제2 센싱 패턴들이 제공되는 지문 센서 패키지.
- 제12항에 있어서,
상기 코어 절연층의 상기 제1 면 상의 제1 본딩 패드 및 외부 접속 패드;
상기 센싱 기판 상의 제2 본딩 패드; 및
상기 제1 본딩 패드 및 상기 제2 본딩 패드를 연결하는 도전성 와이어를 더 포함하고,
상기 외부 접속 패드는 상기 코어 절연층의 가장자리 상에 배치되고, 상기 제1 본딩 패드를 사이에 두고 상기 센싱 기판과 이격하는 지문 센서 패키지.
- 제15항에 있어서,
상기 몰딩층은 상기 제1 본딩 패드, 상기 제2 본딩 패드, 및 상기 도전성 와이어를 덮되, 상기 외부 접속 패드를 노출시키는 지문 센서 패키지.
- 홈 영역 및 접속 패드를 포함하는 카드 본체;
상기 카드 본체 내에 배치된 시큐리티 칩; 및
사용자의 지문을 센싱하여 센싱 결과에 대한 신호를 상기 시큐리티 칩에 전송하는 지문 센서 패키지를 포함하고,
상기 지문 센서 패키지는:
캐비티를 포함하는 코어 절연층, 상기 코어 절연층의 상면 상의 제1 본딩 패드, 및 상기 코어 절연층의 상기 상면의 가장자리 상에 배치되는 외부 접속 패드를 포함하는 패키지 기판;
상기 코어 절연층의 상기 상면 상에 배치되며, 센싱 패턴들이 제공되는 센싱 영역, 및 제2 본딩 패드가 제공되고, 상기 센싱 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 센싱 기판;
상기 제1 본딩 패드와 상기 제2 본딩 패드 사이에서 연장되고, 상기 제1 본딩 패드와 상기 제2 본딩 패드를 연결하는 도전성 와이어;
상기 센싱 기판 상에 배치된 컨트롤러 칩; 및
상기 코어 절연층의 상기 상면 및 상기 센싱 기판 상의 몰딩층을 포함하고,
상기 몰딩층은 상기 센싱 기판 및 상기 제1 본딩 패드를 덮되, 상기 외부 접속 패드를 노출시키고,
상기 패키지 기판의 상기 외부 접속 패드는 상기 카드 본체의 상기 접속 패드와 접합하고,
상기 캐비티는 제1 방향에 따른 제1 폭을 가지고,
상기 센싱 기판은 상기 제1 방향에 따른 제2 폭을 가지고,
상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 큰 스마트 카드.
- 제17항에 있어서,
상기 센싱 기판의 상기 센싱 영역은 상기 캐비티로부터 노출되고,
평면적 관점에서, 상기 센싱 기판의 상기 주변 영역의 적어도 일부는 상기 캐비티를 둘러싸는 스마트 카드.
- 제17항에 있어서,
상기 캐비티의 상기 제1 폭은 1mm 내지 50mm인 스마트 카드.
- 제17항에 있어서,
상기 코어 절연층 및 상기 센싱 기판 사이의 접착층을 더 포함하고,
평면적 관점에서, 상기 접착층은 상기 캐비티를 고리 형상으로 둘러싸고,
상기 접착층은 10μm 내지 80 μm 의 두께를 가지는 스마트 카드.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220155522A KR20240073549A (ko) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 스마트 카드 |
| US18/223,853 US20240169756A1 (en) | 2022-11-18 | 2023-07-19 | Fingerprint sensor package and smart card including the same |
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|---|---|---|---|
| KR1020220155522A KR20240073549A (ko) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 스마트 카드 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220155522A KR20240073549A (ko) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 스마트 카드 |
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-
2023
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| US20240169756A1 (en) | 2024-05-23 |
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