WO2019017524A1 - 지문 센서 패키지 - Google Patents

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WO2019017524A1
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layer
polyimide film
adhesive layer
colored
coating layer
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김태원
오준혁
박정수
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주식회사 파트론
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor package, and more particularly, to a fingerprint sensor package capable of efficiently transmitting light while reducing manufacturing cost by using a colorless transparent polyimide film.
  • a fingerprint sensor is a sensor that detects fingerprints of a person and is widely used as a means for enhancing the security of portable electronic devices such as smart phones and tablet PCs.
  • Such a fingerprint sensor can be classified into an optical system for optically recognizing and analyzing ridges and ridges of a fingerprint, and an RF system for sensing a change in current by flowing a surface current along ridges and ridges including the inside and the surface of the fingerprint.
  • the optical method is relatively easy to counterfeit and modulate, and recently, the RF type fingerprint sensor is mainly used.
  • the RF type fingerprint recognition module is an electrostatic method using alternating current and outputs AC current of about 40 kHz to 150 kHz band to the surface of the fingerprint and uses the surface current flowing along the ridges and ridges of the fingerprint including the inside and the surface of the fingerprint The shape of the fingerprint is read.
  • a process of mounting a fingerprint sensor on a printed circuit board including electronic components in a package form is preceded.
  • a protective layer for protecting the fingerprint sensor and the colored layer is formed on the colored layer.
  • the protective layer may be formed of a film or glass, a dielectric material such as silicon dioxide (SiO 2), sapphire, plastic, polymer, ). At this time, the protective layer needs to be formed of a transparent material so that the color of the colored layer can be recognized from the outside.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-2015-0016028 discloses a method of constructing such a protective layer with sapphire glass
  • Patent Document 10-1473175 discloses a structure in which a protective layer is formed using ceramics.
  • glass or ceramics are made of a transparent material and are efficient in transmitting light, but are difficult to process and expensive, which raises the price of a fingerprint sensor package.
  • the present invention provides a fingerprint sensor package capable of efficiently transmitting light while reducing the manufacturing cost of a sensor package by using a colorless transparent polyimide film as a protective film on a sensor chip It has its purpose.
  • the sensor package of the present invention includes a chip package including a sensor chip and a molding part for sealing the sensor chip, a colorless transparent adhesive layer located on the chip package, A colorless transparent polyimide film formed to cover the chip package and bonded to the top of the chip package by the adhesive layer and a colored layer disposed between the chip package and the polyimide film.
  • the colored layer may be positioned between the chip package and the adhesive layer.
  • the colored layer may be positioned between the adhesive layer and the polyimide film.
  • the color of the colored layer may be transmitted to the outside through the adhesive layer and the polyimide film.
  • the colored layer may be formed to be opaque to prevent the color of the upper surface of the chip package from being reflected.
  • the colored layer may be a colored ink layer or a colored epoxy material applied on the upper surface of the chip package.
  • the adhesive layer may be a die attach film.
  • the thickness of the polyimide film may be greater than the sum of the thickness of the colored layer and the thickness of the adhesive layer.
  • the thickness of the polyimide film may be 50 to 60 ⁇ .
  • the total thickness of the colored layer and the adhesive layer may be 30 to 40 ⁇ .
  • the polyimide film may have colorless transparency with a total light transmittance of 88% or more and a yellowness degree of 3 or less.
  • the polyimide film may have a total light transmittance of 85% or more at 380 to 780 nm when measured with a UV spectrometer based on a film thickness of 50 to 100 ⁇ ⁇ , and a yellowness of 15 or less based on a film thickness of 50 to 100 ⁇ ⁇ .
  • the polyimide film has a total light transmittance of at least 88% at 551 to 780 nm, a total light transmittance of at least 88% at 550 nm, and a total light transmittance of at least 85% at 500 nm when measured by a UV spectrometer based on a film thickness of 50 to 100 ⁇ , Or more, and the total light transmittance at 420 nm may be 50% or more.
  • the polyimide film may be prepared by preparing a polyamic acid derivative by combining an aromatic dianhydride with an aromatic diamine or an aromatic diisocyanate in solution, and then dehydrating and cyclizing at a high temperature.
  • the chip package may be an LGA (Land Grid Array) type in which a conductive pad for inputting and outputting an electric signal is formed on a lower surface thereof.
  • LGA Land Grid Array
  • the sensor chip may be a fingerprint sensor chip capable of recognizing a pattern of a fingerprint located on the polyimide film.
  • the electrical signal of the fingerprint recognition sensor chip is output from a transmitting terminal of the fingerprint recognition sensor chip, passes through the colored layer, the adhesive layer, and the polyimide film to reach the fingerprint, The intermediate film, the adhesive layer, and the colored layer to reach the receiving end of the fingerprint recognition sensor chip.
  • a non-conductive coating layer may be formed on the lower surface of the polyimide film.
  • the non-conductive coating layer may be formed of a tin or tin-indium thin film.
  • the non-conductive coating layer may be formed by a non-conductive vacuum metalization (NCVM) method or a non-conductive optical coating (NCOC) method.
  • NCVM non-conductive vacuum metalization
  • NCOC non-conductive optical coating
  • the sensor package may further include a curable coating layer formed on an upper surface of the polyimide film.
  • the curable coating layer may be made of sapphire, zirconium oxide or ceramics.
  • the curable coating layer may comprise a first layer comprising sapphire, zirconium oxide or diamond-like carbon, and a second layer comprising aluminum nitride.
  • the thickness of the curable coating layer may be 100 [mu] m to 500 [mu] m.
  • the sensor package may further include a functional coating layer formed on the curable coating layer.
  • the functional coating layer may be an anti-fingerprint layer, an anti-smudge layer, a light anti-glare layer, or an anti-reflection layer.
  • the fingerprint sensor package according to the embodiment of the present invention can reduce the production cost of the fingerprint sensor package by using the colorless transparent polyimide film as the protective layer on the sensor chip, .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a sensor package according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a sensor package according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exemplary cross-sectional view of a chip package in a fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a sensor package according to another embodiment of the present invention.
  • the fingerprint sensor package of the present invention includes a fingerprint recognition sensor capable of recognizing a fingerprint of a user.
  • various types of sensors such as a pressure sensor and an optical sensor, It is possible to apply the technique.
  • the fingerprint sensor package 100 of the present invention may include a chip package 110, a colored layer 120, an adhesive layer 130, and a polyimide film 140.
  • the chip package 110 may include a fingerprint sensor chip and a molding part for sealing the fingerprint sensor chip.
  • the configuration of the chip package 110 will be described in more detail below.
  • the colored layer 120 is located on the upper surface of the chip package 110 and is formed opaque to block the color of the upper surface of the chip package 110 from shining.
  • the colored layer 120 may be formed by applying a colored ink layer or a colored epoxy material to the upper surface of the chip package 110.
  • a colorless transparent adhesive layer 130 may be formed on the upper portion of the colored layer 120.
  • the adhesive layer 130 may be formed of a die attach film.
  • a die attach film may be used to attach the upper polyimide film 140 to the underlying colored layer 120.
  • the die attach film serves to bond the upper polyimide film 140 and the lower colored layer 120 through the curing process when heat is applied in a state where the polyimide film 140 is attached to the upper side.
  • Such a die attach film may serve as a functional part of the fingerprint sensor package as well as acting as an adhesive.
  • the adhesive layer 130 may be formed of a colorless transparent material so that the color of the colored layer 120 can be transmitted to the outside.
  • the polyimide film 140 may be formed so as to cover the colored layer 120 with the adhesive layer 130 interposed therebetween. Like the adhesive layer 130, the polyimide film 140 is made of a colorless transparent material so that the color of the colored layer 120 can be transmitted to the outside.
  • the polyimide film may have colorless transparency with a total light transmittance of 88% or more and a YI (yellow index) value (yellow degree) of 3 or less.
  • the total light transmittance at 380 to 780 nm may be 85% or more when measured with a UV spectrometer on the basis of a film thickness of 50 to 100 ⁇ ⁇ , and the yellowness may be 15 or less based on a film thickness of 50 to 100 ⁇ ⁇ .
  • the total light transmittance when measured with a UV spectrometer based on a film thickness of 50 to 100 ⁇ , the total light transmittance is at least 88% at 550 nm, the total light transmittance at 550 nm is at least 88%, the total light transmittance at 500 nm is at least 85% Nm and a total light transmittance of 50% or more.
  • it can be made of a high-heat-resistant polyimide resin which is prepared by preparing a polyamic acid derivative by combining an aromatic dianhydride and an aromatic diamine or an aromatic diisocyanate in solution, and then dehydrating and cyclizing at a high temperature to imidize it.
  • the thickness of the polyimide film 140 is preferably larger than the sum of the thickness of the colored layer 120 and the thickness of the adhesive layer 130. For example, when the total thickness of the colored layer 120 and the adhesive layer 130 is 30 to 40 ⁇ ⁇ , it is effective to form the polyimide film 140 to a thickness of 50 to 60 ⁇ ⁇ .
  • the fingerprint sensor package 100 of the present invention forms the colorless transparent adhesive layer 130
  • the adhesive layer 130 is formed on the chip package 110 and the colored layer 120 is formed on the adhesive layer 130 Structure.
  • the fingerprint sensor package 100 of the present invention includes a chip package 110, an adhesive layer 130, a colored layer 120, and a polyimide film 140 formed on the chip package 110 in order .
  • the material and thickness of the chip package 110, the adhesive layer 130, the colored layer 120, and the polyimide film 140 form the same structure as in Fig.
  • the adhesive layer 130 is used to attach the upper colored layer 120 to the lower chip package 110, and may serve as a functional part of the fingerprint sensor package together with the adhesive.
  • the chip package 110 of the present invention may include a base substrate 112, a sensor chip 114, and a molding part 118.
  • the base substrate 112 is formed under the chip package 110.
  • a plurality of passive elements may be mounted on the base substrate 112, including the fingerprint sensor chip 114.
  • the base substrate 112 receives an electric signal from an electronic device on which the fingerprint sensor package 100 is mounted and transmits the electric signal generated by the fingerprint sensor package 100 to the electronic device on which the fingerprint sensor package 100 is mounted do.
  • the base substrate 112 may be formed of a flexible printed circuit board (FPCB) or an insulating material such as polyimide or PET (PolyEthylene Terephthalate).
  • a sensor chip 114 is disposed on one surface of the upper portion of the base substrate 112.
  • the sensor chip 114 recognizes the pattern of the fingerprint when the finger is positioned on the upper portion of the polyimide film 140.
  • the electrical signal output from the sensor chip 114 passes through the colored layer 120, the adhesive layer 130 and the polyimide film 140 to reach the fingerprint fingerprint and the received signal generated from the fingerprint is again transmitted to the polyimide film 140, the adhesive layer 130, and the colored layer 120 to the sensor chip 114.
  • a conductive wire 116 for electrical connection with the base substrate 112 may be formed on the upper surface of the sensor chip 114.
  • the molding part 118 encapsulates the structure located on the upper surface of the base substrate 112 on the upper surface of the sensor chip 114. Specifically, the molding part 118 encapsulates the base substrate 112 and the sensor chip 114 and the conductive wire 116 located on the upper surface of the base substrate 112.
  • the molding part 118 is preferably formed of a material that is non-conductive and has excellent heat resistance and chemical resistance.
  • the molding part 118 may be formed of a material such as an epoxy molding compound (EMC) or an epoxy.
  • EMC epoxy molding compound
  • the epoxy molding compound has a relatively higher relative dielectric constant than other resin materials and is thus easy to transfer signals from the fingerprint to be recognized to the sensor chip 114.
  • the molding part 118 is formed so as not to exceed the upper surface of the base substrate 112 and to seal the sensor chip 114 and the conductive wire 116.
  • the molding part 118 is formed by a method of applying a predetermined thickness and then polishing the upper surface to a desired thickness. This is because, when the molding part 118 is too thick, a trouble may occur in the transmission and reception of the electrical signal transmitted between the sensor chip 114 and the fingerprint to be recognized.
  • the molding part 118 is preferably formed to have a thickness of 300 mu m or less from the upper surface of the sensor chip 114 within a range in which the conductive wire 118 is not exposed.
  • the base substrate 112 may be a land grid array (LGA) package including a plurality of conductive pads 113 capable of inputting or outputting an electrical signal to a lower surface thereof.
  • LGA land grid array
  • chip electrodes are formed on the lower surface of the base substrate 112 in the form of a grid having a constant arrangement.
  • the LGA package forms a path through which the chip package 110 can be electrically connected to an external circuit.
  • the fingerprint sensor package 100 of the present invention includes a chip package 110, a colored layer 120, an adhesive layer 130, a nonconductive coating layer 150, a polyimide film 140, (160), and a functional coating layer (170).
  • the chip package 110, the colored layer 120, the adhesive layer 130 and the polyimide film 140 are the same as those described in FIG. 1, the non-conductive coating layer 150 and the curable coating layer 160 I will explain it mainly.
  • a nonconductive coating layer 150 may be added between the adhesive layer 130 and the polyimide film 140.
  • the non-electro-conductive coating layer 150 can prevent the signal disruption by making the signal of the sensor chip less disturbed, and can provide the metallic texture and the external shine. In addition, there is an effect that occurrence of scratches in the use process of the electronic apparatus can be suppressed.
  • the nonconductive coating layer 150 may be formed by a non-conductive vacuum metalization (NCVM) method or a non-conductive optical coating (NCOC) method using a tin (Sn) or indium (In)
  • NCOC a non-conductive optical coating
  • an oxide film layer formed of Ti 3 O 5 and SiO 2 material may be repeatedly formed.
  • an oxide layer of Ti 3 O 5 and SiO 2 may be repeatedly deposited six to eight times to form NCOC.
  • a curable coating layer 160 may be further formed on the upper surface of the polyimide film 140.
  • the curable coating layer 160 may be made using a single material or may be made of more than two layers using a plurality of materials.
  • the curable coating layer 160 may be made of sapphire, zirconium oxide, ceramics, aluminum nitride or diamond-like carbon.
  • the thickness of the curable coating layer 160 may be between 100 [mu] m and 500 [mu] m.
  • the upper layer may be formed of sapphire of 150 ⁇ m and the lower layer may be formed of aluminum nitride of 300 ⁇ m.
  • the curable coating layer 160 is formed of a double layer, it is possible to maintain a sufficiently high hardness and dielectric strength while reducing the cost.
  • the curable coating layer 160 is made of a material having a higher strength than the polyimide film 140, and it is effective to have a surface strength of preferably 2H or 4H or more.
  • the functional coating layer 170 may be additionally formed to provide various tactile sensations to the user's fingers, anti-fingerprint, or anti-smudge.
  • the functional coating layer 170 may also be formed for anti-glare or anti-reflection purposes.
  • the functional coating layer 170 may be formed by a method of forming a water repellent or oil repellent coating layer.
  • the functional coating layer 170 has a high contact angle with respect to moisture and oil, so that it can be easily removed even if the surface is adhered with fat.
  • Such a water-repellent or oil repellent coating layer can be formed by a vacuum evaporation method, or a wet coating method such as immersion, printing, or spraying.
  • the adhesive layer 130 may be formed on the upper surface of the chip package 110, and the colored layer 120 may be formed on the adhesive layer 130. Referring to FIG. 1
  • base substrate 113 conductive pad

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Abstract

본 발명은 센서 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무색 투명의 폴리이미드 필름을 사용하여 보호층을 형성한 지문 센서 패키지에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 지문 센서 패키지는 센서 칩 상부의 보호층을 무색투명한 폴리이미드 필름을 사용함으로써, 지문 센서 패키지의 생산 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 지문 인식이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

지문 센서 패키지
본 발명은 센서 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무색 투명의 폴리이미드 필름을 사용함으로써, 제조 비용을 절감하면서 효율적인 빛의 전달이 가능한 지문 센서 패키지에 관한 것이다.
지문 센서는 사람의 손가락 지문을 감지하는 센서로서, 최근에는 스마트 폰이나 태블릿 PC 등 휴대용 전자 기기의 보안성을 강화하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다. 이러한 지문 센서는 지문의 융선과 골을 광학적으로 인식하여 분석하는 광학 방식과 지문의 내측과 표면을 포함하는 골과 융선을 따라 표면 전류를 흐르게 하여 전류의 변화를 감지하는 RF 방식으로 구분할 수 있다. 이 중에서 광학 방식은 상대적으로 위조나 변조가 용이해서 최근에는 RF 방식의 지문 센서가 주로 사용되고 있다. RF 방식의 지문인식 모듈은 교류 전류를 이용하는 정전 방식으로서, 약 40khz ~ 150khz 대역의 교류 전류를 지문의 표면으로 출력하고 지문의 내측과 표면을 포함한 지문의 골과 융선을 따라 흐르는 표면 전류를 이용하여 지문의 형상을 판독하게 된다.
이러한 지문 센서를 전자 기기에 장착하기 위해서는 전자 부품이 포함된 인쇄회로 기판에 지문 센서를 패키지 형태로 실장하는 과정이 선행된다. 이 때 지문 센서 패키지의 상부에는 지문 센서 칩을 몰딩하고 있는 몰딩부의 색을 차단하고, 전자 기기의 색상과 지문 센서의 색상을 일치시키기 위해서 전자 기기의 색상에 대응되는 유색층을 구현해야 할 필요가 발생한다. 유색층 상부에는 지문 센서와 유색층을 보호하기 위한 보호층이 형성되는데, 보호층은 필름이나 유리, 이산화규소(SiO2), 사파이어, 플라스틱, 폴리머, 또는 이와 유사한 재질의 절연체나 유전 재질(dielectric material)로 구성될 수 있다. 이 때, 보호층은 유색층의 색상이 외부에서 인지될 수 있도록 투명한 재질로 형성될 필요가 있다.
공개특허공보 제 10-2015-0016028 호 (모바일 장치용 지문 센서 모듈 및 이의 제조 방법) 는 이러한 보호층을 사파이어 글라스로 구성하는 방법을 개시하고 있으며, 등록특허공보 제 10-1473175 호 (지문센서 모듈, 이를 구비한 휴대용 전자기기 및 그 제조방법) 는 세라믹을 이용하여 보호층을 형성하는 구조를 개시하고 있다. 그러나, 글라스 또는 세라믹은 투명 재질로 이루어져서 빛을 투과하는데 효율적이지만, 가공이 어렵고 가격이 비싸서 지문 센서 패키지의 가격을 상승시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무색 투명의 폴리이미드 필름을 센서 칩 상부의 보호필름으로 사용함으로써, 센서 패키지의 제조 비용을 절감하면서 효율적인 빛의 전달이 가능한 지문 센서 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 센서 패키지는 센서 칩 및 상기 센서 칩을 봉지하는 몰딩부를 포함하는 칩 패키지와, 상기 칩 패키지의 상부에 위치하는 무색투명한 접착제층과, 상기 접착제층을 덮도록 형성되고, 상기 접착제층에 의해 상기 칩 패키지의 상부에 결합되는 무색투명한 폴리이미드 필름과, 상기 칩 패키지와 상기 폴리이미드 필름 사이에 위치하는 유색층을 포함할 수 있다.
상기 유색층은 상기 칩 패키지와 상기 접착제층 사이에 위치할 수 있다.
상기 유색층은 상기 접착제층과 상기 폴리이미드 필름 사이에 위치할 수 있다.
상기 유색층의 색은 상기 접착제층 및 상기 폴리이미드 필름을 통과하여 외부로 투과될 수 있다.
상기 유색층은 불투명하게 형성되어 상기 칩 패키지의 상면의 색이 비치는 것을 차단할 수 있다.
상기 유색층은 상기 칩 패키지의 상면에 도포된 유색의 잉크층 또는 유색의 에폭시 재질일 수 있다.
상기 접착제층은 다이 부착 필름(die attach film)일 수 있다.
상기 폴리이미드 필름의 두께는 상기 유색층 및 상기 접착제층의 두께의 합보다 더 두껍게 형성될 수 있다.
상기 폴리이미드 필름의 두께는 50 ~ 60 ㎛로 형성될 수 있다.
상기 유색층 및 상기 접착제층의 두께의 합은 30 ~ 40 ㎛로 형성될 수 있다.
상기 폴리이미드 필름은 전광선 투과율이 88% 이상이고, 황색도가 3 이하인 무색 투명성을 가질 수 있다.
상기 폴리이미드 필름은 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 UV 분광계로 측정시 380 ~ 780 ㎚에서의 전광선 투과율이 85% 이상이고, 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 황색도가 15 이하일 수 있다.
상기 폴리이미드 필름은 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 UV 분광계로 측정시 551 ~ 780 ㎚에서 전광선 투과율이 88% 이상이고, 550 ㎚에서 전광선 투과율이 88% 이상, 500 ㎚에서 전광선 투과율이 85% 이상, 420 ㎚에서 전광선 투과율이 50% 이상일 수 있다.
상기 폴리이미드 필름은 방향족 디안하이드라이드와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 용액중합하여 폴리아믹산 유도체를 제조한 후, 고온에서 폐환 탈수시켜서 이미드화하여 제조될 수 있다.
상기 칩 패키지는 하면에 전기적 신호를 입출력할 수 있는 도전성 패드가 형성되는 LGA(Land Grid Array) 타입일 수 있다.
상기 센서 칩은 상기 폴리이미드 필름의 상부에 위치하는 지문의 패턴을 인식할 수 있는 지문인식 센서 칩일 수 있다.
상기 지문인식 센서 칩의 전기적 신호는 상기 지문인식 센서 칩의 송신단에서 출력되어 상기 유색층, 상기 접착제층 및 상기 폴리이미드 필름을 통과하여 상기 지문까지 도달하고, 상기 지문에서 생성된 수신 신호는 상기 폴리이미드 필름, 상기 접착제층 및 상기 유색층을 통과하여 상기 지문인식 센서 칩의 수신단까지 도달할 수 있다.
상기 폴리이미드 필름의 하면에는 비전도 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 비전도 코팅층은 주석 또는 주석-인듐 박막으로 형성될 수 있다.
상기 비전도 코팅층은 NCVM (Non-Conductive Vacuum Metallization) 또는 NCOC (Non-Conductive Optical Coating) 방법으로 형성될 수 있다.
상기 센서 패키지는 상기 폴리이미드 필름의 상면에 형성되는 경화성 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 경화성 코팅층은 사파이어, 산화 지르코늄 또는 도자기로 제조될 수 있다.
상기 경화성 코팅층은 사파이어, 산화 지르코늄 또는 다이아몬드형 탄소를 포함하는 제 1 층과, 질화 알루미늄이 포함되는 제 2 층으로 구성될 수 있다.
상기 경화성 코팅층의 두께는 100 μm 내지 500 μm 일 수 있다.
상기 센서 패키지는 상기 경화성 코팅층의 상부에 형성되는 기능 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 기능 코팅층은 지문 방지(anti-fingerprint) 층, 오염 방지 (anti-smudge) 층, 빛 굴절 차단(anti-glare) 층, 또는 반사광 방지(anti-reflection) 층일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지문 센서 패키지는 센서 칩 상부의 보호층을 무색투명한 폴리이미드 필름을 사용함으로써, 지문 센서 패키지의 생산 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 지문 인식이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서 패키지의 단면도,
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 센서 패키지의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지문 센서 패키지에 있어서, 칩 패키지의 예시 단면도,
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 센서 패키지의 단면도이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정한 성격, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 그 밖의 다른 특정한 성격이나, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다. 한편, 본 발명의 지문 센서 패키지는 사용자의 지문을 인식할 수 있는 지문 인식 센서를 포함하는 경우를 예로 들어서 설명하지만, 지문 인식 센서 이외에 압력 센서, 광학 센서 등 다양한 종류의 센서에 대해서도 본 발명의 패키지 기술을 적용하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지문 센서 패키지의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 지문 센서 패키지(100)는 칩 패키지(110), 유색층(120), 접착제층(130), 및 폴리이미드 필름(140)을 포함할 수 있다.
칩 패키지(110)는 지문 센서 칩과, 지문 센서 칩을 봉지하는 몰딩부를 포함할 수 있다. 칩 패키지(110)의 구성은 아래에서 좀 더 자세히 설명하도록 한다.
유색층(120)은 칩 패키지(110)의 상면에 위치하며, 불투명하게 형성되어 칩 패키지(110)의 상면의 색이 비치는 것을 차단한다. 유색층(120)은 칩 패키지(110)의 상면에 유색의 잉크층 또는 유색의 에폭시 재질을 도포함으로써 형성할 수 있다.
유색층(120)의 상부에는 무색의 투명한 접착제층(130)이 형성될 수 있다. 접착제층(130)은 다이 부착 필름(die attach film)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다이 부착 필름은 상부의 폴리이미드 필름(140)을 하부의 유색층(120)에 부착시키는데 이용될 수 있다. 다이 부착 필름은 상부에 폴리이미드 필름(140)이 부착된 상태에서 열이 인가되면, 경화 과정을 통해 상부의 폴리이미드 필름(140)과 하부의 유색층(120)을 결합시키는 역할을 한다. 이러한 다이 부착 필름은 접착제의 역할과 함께, 지문 센서 패키지의 기능적 부분을 담당할 수도 있다. 접착제층(130)은 유색층(120)의 색상이 외부에 투과될 수 있도록 무색투명한 재질의 필름으로 형성될 수 있다.
폴리이미드 필름(140)은 유색층(120)과의 사이에 접착제층(130)을 두고 유색층(120)을 덮도록 형성될 수 있다. 폴리이미드 필름(140)은 접착제층(130)과 마찬가지로, 유색층(120)의 색상이 외부에 투과될 수 있도록 무색투명한 재질로 이루어진다.
예를 들어, 폴리이미드 필름은 전광선 투과율이 88% 이상, YI(Yellow Index) 값(황색도)이 3 이하인 무색 투명성을 가질 수 있다. 또는, 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 UV 분광계로 측정시 380 ~ 780 ㎚에서의 전광선 투과율이 85% 이상일 수 있으며, 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 황색도가 15 이하일 수 있다. 또는, 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 UV 분광계로 측정시 551 ~ 780 ㎚에서 전광선 투과율이 88% 이상이고, 550 ㎚에서 전광선 투과율이 88% 이상, 500 ㎚에서 전광선 투과율이 85% 이상, 420 ㎚에서 전광선 투과율이 50% 이상의 특성을 나타낼 수 있다. 이를 위해, 방향족 디안하이드라이드와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 용액중합하여 폴리아믹산 유도체를 제조한 후, 고온에서 폐환 탈수시켜서 이미드화하여 제조되는 고내열 폴리이미드 수지로 이루어질 수 있다.
이러한 폴리이미드 필름(140)은 내열성이 우수하기 때문에, 일정 두께로 형성하는 경우에 본 발명의 지문 센서 패키지(100)가 전자 기기에 실장되는 과정에서 열에 의해 용융되는 것을 예방할 수 있다. 이 때, 폴리이미드 필름(140)의 두께는 유색층(120)의 두께와 접착제층(130)의 두께를 합한 것보다 더 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유색층(120)과 접착제층(130)의 두께 합을 30 ~ 40 ㎛로 형성하는 경우에, 폴리이미드 필름(140)은 50 ~ 60 ㎛의 두께로 형성하는 것이 효과적이다.
본 발명의 지문 센서 패키지(100)는 무색 투명한 접착체층(130)을 형성하기 때문에, 칩 패키지(110)의 상부에 접착제층(130)을 형성하고, 그 상부에 유색층(120)을 형성하는 구조로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 지문 센서 패키지의 단면도를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 지문 센서 패키지(100)는 칩 패키지(110)와, 그 상부에 접착제층(130), 유색층(120), 및 폴리이미드 필름(140)이 순서대로 형성될 수 있다.
이 때, 칩 패키지(110)와 접착제층(130), 유색층(120), 및 폴리이미드 필름(140)의 재질이나 그 두께는 도 1과 동일한 구조를 형성한다.
다만, 접착제층(130)은 상부의 유색층(120)을 하부의 칩 패키지(110)에 부착시키는데 이용되며, 접착제의 역할과 함께, 지문 센서 패키지의 기능적 부분을 담당할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지문 센서 패키지에 있어서, 칩 패키지의 예시 단면도를 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 칩 패키지(110)는 베이스 기판(112), 센서 칩(114), 및 몰딩부(118)를 포함할 수 있다.
베이스 기판(112)은 칩 패키지(110)의 하부에 형성된다. 베이스 기판(112)에는 지문 센서 칩(114)을 포함하여, 여러 가지 수동 소자들이 실장될 수 있다. 베이스 기판(112)은 지문 센서 패키지(100)가 장착되는 전자 기기로부터 전기 신호를 입력 받고, 지문 센서 패키지(100)에서 생성된 전기 신호를 다시 지문 센서 패키지(100)가 장착된 전자 기기로 전달한다. 베이스 기판(112)은 연성을 가지는 인쇄 회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)으로 형성될 수 있으며, 폴리이미드 또는 PET(PolyEthylene Terephthalate) 등의 절연 재질의 필름으로 이루어질 수 있다.
베이스 기판(112)의 상부 중 일면에는 센서 칩(114)이 위치된다. 센서 칩(114)은 폴리이미드 필름(140)의 상부에 손가락이 위치하는 경우에, 손가락 지문의 패턴을 인식한다. 센서 칩(114)에서 출력되는 전기적 신호는 유색층(120), 접착제층(130) 및 폴리이미드 필름(140)을 통과하여 손가락 지문까지 도달하고, 지문에서 생성된 수신 신호는 다시 폴리이미드 필름(140), 접착제층(130), 및 유색층(120)을 통과하여 센서 칩(114)으로 전달된다.
이 때, 센서 칩(114)의 상면에는 베이스 기판(112)와의 전기적 연결을 위한 도전성 와이어(116)가 형성될 수 있다.
몰딩부(118)는 센서 칩(114)의 상면에서 베이스 기판(112)의 상면에 위치한 구성을 봉지한다. 구체적으로 몰딩부(118)는 베이스 기판(112)과 베이스 기판(112)의 상면에 위치하는 센서 칩(114), 및 도전성 와이어(116)를 봉지한다. 몰딩부(118)는 비도전성이면서 내열성 및 내화학성이 우수한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 몰딩부(118)는 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC, Epoxy Molding Compound) 또는 에폭시 등의 재질로 형성될 수 있다. 에폭시 몰딩 컴파운드는 다른 수지재보다 상대적으로 비유전율이 높아서 인식하려는 지문으로부터 센서 칩(114)까지 신호의 전달에 용이하다. 몰딩부(118)는 베이스 기판(112)의 상면을 초과하지 않도록 형성되면서, 센서 칩(114) 및 도전성 와이어(116)를 봉지하도록 형성된다. 이러한 몰딩부(118)는 일정한 두께로 도포한 이후 상면을 연마함으로써 원하는 두께로 가공하는 방법으로 형성된다. 이는 몰딩부(118)가 지나치게 두꺼운 경우에, 센서 칩(114)과 인식하려는 지문 사이에 전달되는 전기적 신호의 송수신에 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 몰딩부(118)는 도전성 와이어(118)가 노출되지 않는 범위 내에서 센서 칩(114)의 상부 표면으로부터 300㎛ 이하의 두께가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
베이스 기판(112)은 하면에 전기적 신호를 입력 또는 출력할 수 있는 복수의 도전성 패드(113)를 포함하는 LGA(Land Grid Array) 패키지로 이루어질 수 있다. LGA 패키지는 베이스 기판(112)의 하면에 칩 전극을 일정한 배열의 격자 형태로 형성한 것이다. LGA 패키지는 칩 패키지(110)가 외부의 회로와 전기적으로 연결될 수 있는 경로를 형성한다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 지문 센서 패키지의 단면도를 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 지문 센서 패키지(100)는 칩 패키지(110), 유색층(120), 접착제층(130), 비전도 코팅층(150), 폴리이미드 필름(140), 경화성 코팅층(160), 및 기능 코팅층(170)을 포함할 수 있다.
칩 패키지(110), 유색층(120), 접착제층(130), 및 폴리이미드 필름(140)은 도 1에서 설명한 내용과 동일하므로, 여기에서는 비전도 코팅층(150) 및 경화성 코팅층(160)을 중심으로 설명하기로 한다.
접착제층(130)과 폴리이미드 필름(140) 사이에는 비전도 코팅층(150)이 추가될 수 있다. 비전도 코팅층(150)은 센서 칩의 신호가 방해를 덜 받도록 함으로써 신호 끊김 현상을 방지할 수 있고, 금속 질감과 외형적 광채를 제공할 수 있다. 또한, 전자 기기의 사용 과정에서 흠집이 발생하는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다. 비전도 코팅층(150)은 주석(Sn) 이나 주석(Sn)-인듐(In) 박막을 이용하여 NCVM (Non-Conductive Vacuum Metallization) 또는 NCOC (Non-Conductive Optical Coating) 방법에 의해 형성될 수 있다. NCOC의 경우, Ti3O5와 SiO2 재질로 형성된 산화막층이 반복적으로 적층되어 형성될 수 있다. 예를 들어, Ti3O5와 SiO2 재질의 산화막층이 6번 내지 8번 정도 반복적으로 적층되어 NCOC를 형성할 수 있다.
또한, 폴리이미드 필름(140)의 상면에는 경화성 코팅층(160)이 추가로 형성될 수 있다. 경화성 코팅층(160)은 단일 재료를 사용하여 제조될 수도 있고, 복수의 재료를 사용하는 이중 층 이상으로 제조될 수도 있다. 예를 들어, 경화성 코팅층(160)은 사파이어, 산화 지르코늄, 도자기, 질화 알루미늄 또는 다이아몬드형 탄소로 제조될 수 있다. 이러한 경화성 코팅층(160)의 두께는 100 μm 내지 500 μm 사이에서 형성될 수 있다. 경화성 코팅층(160)을 이중층으로 형성하는 경우, 상층은 150 μm의 사파이어로 형성하고, 하층은 300 μm의 질화 알루미늄으로 형성할 수 있다. 경화성 코팅층(160)을 이중층으로 구성하는 경우에는 가격을 절감할 수 있으면서 충분히 높은 경도와 유전 강도를 유지할 수 있는 장점이 있다. 경화성 코팅층(160)은 폴리이미드 필름(140)보다 높은 강도의 재질로 구성하는데, 바람직하게는 2H 또는 4H 이상의 표면강도를 가지는 것이 효과적이다.
기능 코팅층(170)은 사용자의 손가락에 대하여 다양한 촉감을 제공하거나, 지문 방지(anti-fingerprint), 또는 오염 방지 (anti-smudge)를 위하여 추가적으로 형성될 수 있다. 기능 코팅층(170)은 그 밖에, 빛 굴절 차단(anti-glare) 또는 반사광 방지(anti-reflection) 목적으로 형성될 수도 있다.
이러한 기능 코팅층(170)은 발수 또는 발유성의 코팅층을 형성하는 방법으로 구성할 수 있으며, 수분 및 유분에 대한 접촉각이 높아 표면에 지방질이 부착되어도 용이하게 제거가 가능한 장점이 있다. 이러한 발수 또는 발유성의 코팅층은 진공 증착법, 또는 침지, 인쇄, 분사 등의 습식 코팅법에 의하여 형성될 수 있다.
한편, 앞서 도 2에서 설명한 바와 같이, 접착제층(130)이 칩 패키지(110)의 상부에 형성되고, 유색층(120)이 접착제층(130)의 상부에 형성되는 구조도 가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 센서 패키지 110: 칩 패키지
112: 베이스 기판 113: 도전성 패드
114: 센서 칩 116: 도전성 와이어
118: 몰딩부 120: 유색층
130: 접착제층 140: 폴리이미드 필름
150: 비전도 코팅층 160: 경화성 코팅층
170: 기능 코팅층

Claims (26)

  1. 센서 칩 및 상기 센서 칩을 봉지하는 몰딩부를 포함하는 칩 패키지;
    상기 칩 패키지의 상부에 위치하는 무색투명한 접착제층;
    상기 접착제층을 덮도록 형성되고, 상기 접착제층에 의해 상기 칩 패키지의 상부에 결합되는 무색투명한 폴리이미드 필름; 및
    상기 칩 패키지와 상기 폴리이미드 필름 사이에 위치하는 유색층을 포함하는 센서 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유색층은 상기 칩 패키지와 상기 접착제층 사이에 위치하는 센서 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유색층은 상기 접착제층과 상기 폴리이미드 필름 사이에 위치하는 센서 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유색층의 색은 상기 접착제층 및 상기 폴리이미드 필름을 통과하여 외부로 투과되는 센서 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유색층은 불투명하게 형성되어 상기 칩 패키지의 상면의 색이 비치는 것을 차단하는 센서 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유색층은 상기 칩 패키지의 상면에 도포된 유색의 잉크층 또는 유색의 에폭시 재질인 센서 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제층은 다이 부착 필름(die attach film)인 센서 패키지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름의 두께는 상기 유색층 및 상기 접착제층의 두께의 합보다 더 두껍게 형성되는 센서 패키지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름의 두께는 50 ~ 60 ㎛로 형성되는 센서 패키지.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 유색층 및 상기 접착제층의 두께의 합은 30 ~ 40 ㎛로 형성되는 센서 패키지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름은 전광선 투과율이 88% 이상이고, 황색도가 3 이하인 무색 투명성을 가지는 센서 패키지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름은 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 UV 분광계로 측정시 380 ~ 780 ㎚에서의 전광선 투과율이 85% 이상이고, 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 황색도가 15 이하인 센서 패키지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름은 필름 두께 50 ~ 100 ㎛를 기준으로 UV 분광계로 측정시 551 ~ 780 ㎚에서 전광선 투과율이 88% 이상이고, 550 ㎚에서 전광선 투과율이 88% 이상, 500 ㎚에서 전광선 투과율이 85% 이상, 420 ㎚에서 전광선 투과율이 50% 이상인 센서 패키지.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름은 방향족 디안하이드라이드와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 용액중합하여 폴리아믹산 유도체를 제조한 후, 고온에서 폐환 탈수시켜서 이미드화하여 제조되는 센서 패키지.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩 패키지는 하면에 전기적 신호를 입출력할 수 있는 도전성 패드가 형성되는 LGA(Land Grid Array) 타입인 센서 패키지.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 칩은 상기 폴리이미드 필름의 상부에 위치하는 지문의 패턴을 인식할 수 있는 지문인식 센서 칩인 센서 패키지.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 지문인식 센서 칩의 전기적 신호는 상기 지문인식 센서 칩의 송신단에서 출력되어 상기 유색층, 상기 접착제층 및 상기 폴리이미드 필름을 통과하여 상기 지문까지 도달하고, 상기 지문에서 생성된 수신 신호는 상기 폴리이미드 필름, 상기 접착제층 및 상기 유색층을 통과하여 상기 지문인식 센서 칩의 수신단까지 도달하는 센서 패키지.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름의 하면에는 비전도 코팅층이 형성되는 센서 패키지.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 비전도 코팅층은 주석 또는 주석-인듐 박막으로 형성되는 센서 패키지.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 비전도 코팅층은 NCVM (Non-Conductive Vacuum Metallization) 또는 NCOC (Non-Conductive Optical Coating) 방법으로 형성되는 센서 패키지.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름의 상면에 형성되는 경화성 코팅층을 더 포함하는 센서 패키지.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 경화성 코팅층은 사파이어, 산화 지르코늄, 도자기, 질화 알루미늄 또는 다이아몬드형 탄소로 제조되는 센서 패키지.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 경화성 코팅층은 2H 또는 4H 이상의 표면강도를 가지는 센서 패키지.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 경화성 코팅층의 두께는 100 μm 내지 500 μm 인 센서 패키지.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 경화성 코팅층의 상부에 형성되는 기능 코팅층을 더 포함하는 센서 패키지.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 기능 코팅층은 지문 방지(anti-fingerprint) 층, 오염 방지 (anti-smudge) 층, 빛 굴절 차단(anti-glare) 층, 또는 반사광 방지(anti-reflection) 층인 센서 패키지.
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