WO2022065881A1 - Ultrasonic sensor for establishing three-dimensional fingerprint information - Google Patents

Ultrasonic sensor for establishing three-dimensional fingerprint information Download PDF

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WO2022065881A1
WO2022065881A1 PCT/KR2021/012966 KR2021012966W WO2022065881A1 WO 2022065881 A1 WO2022065881 A1 WO 2022065881A1 KR 2021012966 W KR2021012966 W KR 2021012966W WO 2022065881 A1 WO2022065881 A1 WO 2022065881A1
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electrode
nanorods
flip
nanorod
chip
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PCT/KR2021/012966
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Korean (ko)
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김경국
오세미
김소현
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한국산업기술대학교 산학협력단
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    • H10N30/30Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
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    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive element covered by groups H10N30/00 – H10N35/00

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic sensor, and more particularly, to an ultrasonic sensor that can be manufactured by packaging by flip-chip bonding and can construct three-dimensional fingerprint information.
  • Fingerprint recognition is one of the most effective and popular ways to identify yourself. There are several methods of recognizing a fingerprint, and most fingerprint authentication methods including smartphones up to now employ the electrostatic method.
  • the capacitive capacitive method is the most common fingerprint recognition method, but there is a drawback that a fingerprint can be copied and used, so the need for a fingerprint method with enhanced security is increasing. Accordingly, a fingerprint recognition method that has recently received attention is a fingerprint recognition method using ultrasonic waves.
  • a sensor For ultrasonic fingerprint recognition, a sensor must be constructed using a material called lead zirconate titanate (PZT).
  • PZT materials are commonly known as piezoelectric materials.
  • a piezoelectric material is a material in which mechanical force is converted into an electrical signal or, conversely, a mechanical change is generated by an electrical signal.
  • the method of emitting ultrasonic waves using PZT material and detecting fingerprints with reflected and returned ultrasonic information is collectively called the ultrasonic fingerprint method.
  • the ultrasonic sensor is implemented as an ultrasonic sensor through the packaging process of mounting the die provided with the sensor element for sensing on the PCB board.
  • the PCB board and the sensor element must be electrically connected.
  • Methods of electrical connection in such a packaging process include a wire bonding method and a flip chip bonding method.
  • Flip-chip bonding refers to a method of bonding a semiconductor chip to a circuit board without using an additional connection structure such as a metal lead wire or an intermediate medium such as a ball grid array (BGA), but using an electrode pattern on the bottom of the chip as it is. It is also called a leadless semiconductor, and since the package is the same size as the chip, it is advantageous for miniaturization and weight reduction, and it is a bonding method that can reduce the distance between electrodes.
  • BGA ball grid array
  • the conventional ultrasonic fingerprint sensor is manufactured using a micro-mechanical (MEMS) process. In this case, it is necessary to proceed with a process with a height difference of 100 ⁇ m or more. However, there is a disadvantage that a step difference of 100 ⁇ m or more cannot be overcome with the general thin film process, so a new process must be applied. In this regard, the present applicant has proposed a method of manufacturing an ultrasonic sensor of a new process, and the related applicant's prior patent (Korean Patent No. 10-2070851) will be described later.
  • the security problem in the above case is because the two-dimensional ultrasonic fingerprint recognition method is applied to fingerprint authentication. Recently, in 2020, Samsung is reporting to the media that the Galaxy Note 20 will be equipped with an improved ultrasonic fingerprint recognition technology called 3D Sonic max from Qualcomm. However, as for the currently reported 3D Sonic Max's ultrasonic fingerprint recognition method, the technical details that 3D fingerprint mapping was chosen to enhance security have not been disclosed, while the method of performing security recognition with one fingerprint is not disclosed. By detecting fingerprints at the same time and checking with AND conditions, security is improved and improvements are being announced.
  • Qualcomm's ultrasonic fingerprint sensor does not use a method of detecting the valleys and ridges of a fingerprint with a nano-rod structure.
  • Qualcomm's prior patent discloses that an ultrasonic sensor is used, but the ultrasonic sensor is capacitively detected as a fingerprint authentication principle. Therefore, the conventional ultrasonic sensor uses an ultrasonic sensing method using a PZT element as a sensing principle, but maps a fingerprint in two dimensions by capacitive sensing similar to a capacitive sensing method. Therefore, authentication is performed only when a finger is in contact despite the ultrasonic principle.
  • the performance of software that determines the degree of capacitiveness is important in determining the security of a fingerprint as the 'capacitiveness' of ultrasound is ultimately a factor that distinguishes fingerprints. For this reason, it is believed that Samsung's Galaxy 10 software security update has been carried out. Since the two-dimensional fingerprint mapping information is a method of reading the 'pattern' of a fingerprint, if another person's fingerprint is copied using a tape, etc., there is a limit to security because it cannot be distinguished from being duplicated.
  • the implementation of an ultrasonic sensor capable of three-dimensional fingerprint mapping can be a game changer in the conventional fingerprint recognition market.
  • the Applicant's Prior Registration Patent No. 10-2070851 Manufacturing method of an ultrasonic fingerprint sensor using a nanorod structure
  • the implementation of an array of a plurality of precise nanorods is It was confirmed that it is possible.
  • the applicant's prior patent discloses the possibility of an ultrasonic sensor capable of flip-chip bonding by suggesting a process completely different from the MEMS process.
  • the present applicant intends to propose an improved structure of an ultrasonic sensor die suitable for packaging and a structure of an ultrasonic sensor die in which flexibility can be secured, based on the prior art.
  • it is intended to provide an ultrasonic sensor for building three-dimensional fingerprint information by packaging the proposed sensor die.
  • An object of the present invention is to provide a sensor die and an ultrasonic sensor advantageous for manufacturing and mass production by bonding and packaging as a flip chip without wiring on a PCB substrate.
  • the present invention provides flip-chip bonding of a plurality of PZT nanorods by controlling a plurality of PZT nanorods as a single electrical contact in a bundle, rather than individually flip chip bonding a plurality of PZT nanorods in a flip chip sensor die.
  • Another object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor having a structure in which flexibility is secured so that it can be applied to a flexible display.
  • the present invention provides an ultrasonic sensor
  • a sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint, and a first electrode in electrical contact with the nanorods along a line in the first axial direction of the nanorods to constitute one surface of the sensing unit and a second electrode that is in electrical contact with the nanorod along a line in the second axial direction of the nanorod to configure the other surface of the sensing unit, and is in electrical contact with one end of the first electrode and is in electrical contact with the nanorod in the first axial direction
  • a first flip chip electrode for integrally distributing an electrical signal to the nanorods positioned at a sensor die configured with a second flip chip electrode; and a solder ball is formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the arrayed nanorods to contact the first flip chip electrode, and one end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorods or an ultrasonic sensor substrate having
  • the present invention is an ultrasonic sensor
  • a sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint, and a first electrode in electrical contact with the nanorods along a line in the first axial direction of the nanorods to constitute one surface of the sensing unit and a second electrode that is in electrical contact with the nanorod along a line in the second axial direction of the nanorod to configure the other surface of the sensing unit, and is in electrical contact with one end of the first electrode and is in electrical contact with the nanorod in the first axial direction
  • a first flip chip electrode for integrally distributing an electrical signal to the nanorods positioned at a sensor die configured with a second flip chip electrode;
  • a solder ball is formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the arrayed nanorods to contact the first flip chip electrode, and one end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorods or an ultrasonic sensor substrate having
  • the present invention is an ultrasonic sensor
  • a control unit that forms three-dimensional fingerprint data by mapping the height (z-axis) information of the valleys or ridges of
  • one flip-chip electrode collectively performs electrical bonding of nanorods arranged in a row or column for ultrasonic sensing. Accordingly, during packaging on the PCB sensor substrate, the area of the bump that is electrically contacted is reduced to less than half the number of the arrayed nanorods.
  • the coordinates of one nanorod can be estimated using two flip-chip electrodes, and one nanorod can transmit an ultrasonic telegram with the time difference of the pulse voltage, so that the two functions of the ultrasonic transmitter and the receiver are can be performed integrally. Accordingly, the configuration of the ultrasonic sensor die can be simplified.
  • the nanorods and adjacent electrodes that are in line contact are disposed in opposite directions, and the lengths of the exposed terminals are configured to be different from each other, so that the area of the electrical contact can be stably secured widely, so that the packaging of the fine nanorods There are advantages to being able to be angry.
  • the upper and lower electrodes that suppress the structural flexibility of the nanorods are provided in a twisted elastic structure.
  • the present invention has a stacked structure in which electrodes are bound on top and bottom of the nanorods, predetermined flexibility is secured, so that the application area can be expanded to flexible displays or wearable devices.
  • the present invention provides an ultrasonic sensor that is easily packaged by bonding to a PCB ultrasonic sensor substrate by flip-chip without wiring.
  • a three-dimensional ultrasonic fingerprint sensor cannot be duplicated, does not require a touch, and can map fingerprint information without a fingerprint contact.
  • there is no need to be exposed to the outer surface of the display because it is unnecessary to determine the capacitive or capacitive property that must be directly contacted, and it has an advantage that it can be designed by ambush at a desired location of the device.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a sensor die according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 shows a top view of the sensor die of Fig. 1;
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state in which three-dimensional fingerprint information is acquired through a fingerprint mapping process of a sensor die according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows the steps of a method for manufacturing a sensor die according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a top view of a sensor die according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 6 shows an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a sensor die 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor die 10 may include a sensing unit 11 , a first electrode 13 , a second electrode 15 , a flip chip electrode 17 , and a base plate 19 .
  • bumps soldered to the ultrasonic sensor substrate (PCB substrate) during packaging are limited to the flip-chip electrode 17 , so that the number of nanorods 100 of the sensing unit 11 is greater than that of the sensor die 10 . It may consist of few electrical contacts.
  • the flip-chip electrode 17 is a region in which electrical contact is made to the ultrasonic sensor substrate. Therefore, the operation of bonding each of the numerous nanorods 100 is not required.
  • the packaging of the sensor die 10 includes the flip chip electrode 17 of the sensor die 10 on the ultrasonic sensor substrate 30 ( FIG. 6 ) in which a conductive circuit is formed at a position corresponding to the flip chip electrode 17 .
  • This bonding is made, and flip-chip bonding may be performed by thermocompression or underfill technique.
  • the nanorod 100 which is a piezoelectric sensor, individually detects the height of the peak or valley of the fingerprint, and maps the user's fingerprint in three dimensions. Accordingly, the nanorods 100 of the sensor die 10 have a size corresponding to a pixel, which is a pixel during fingerprint mapping.
  • the nanorods 100 are provided in a size ranging from tens to hundreds of micrometers ( ⁇ m) to distinguish the sensitivity of the valleys and ridges of the fingerprint.
  • a sufficient number of nanorods 100 for detecting a fingerprint are arrayed in nxn to constitute a sensing region.
  • a region in which the nanorods 100 are arrayed to sense a user's fingerprint is defined as the sensing unit 11 .
  • each nanorod 100 may be bonded to a circuit board for transmitting and receiving electrical control and electrical signals.
  • a contact path must be formed. Since wiring bonding all of the numerous nanorods 100 in the 3D ultrasonic fingerprint sensor is a commercialized method that is close to impossible, the importance of implementing flip-chip bonding has been described above in the background.
  • the sensor die 10 integrates hundreds of nanorods 100 for each axis to integrate electrical signals and form bumps as a common electrical contact area.
  • the sensor die 10 is a flip-chip method in which bumps, which are common electrical contact areas, are soldered, and electrical signals are integrated into a single contact point with a plurality of nanorods 100 .
  • the electrical contact can be simplified and configured as an area outside the sensing unit 11 .
  • the electrical contacts share the plurality of nanorods 100 , a new technical issue of specifying each position of the nanorods 100 occurs.
  • a unique ultrasonic sensing algorithm capable of specifying the coordinates of each nanorod 100 even though the bump is configured as a common electrical contact area is presented.
  • a detailed configuration of the sensor die 10 will be described.
  • the sensing unit 11 may detect a user's fingerprint by arraying a plurality of nanorods 100 having a piezoelectric effect.
  • the sensing unit 11 may be filled with an insulating material 101 that insulates between the nanorods 100 for detecting the valleys and peaks of the user's fingerprint with ultrasonic waves and the nanorods 100 .
  • the configuration of the insulating material 101 is filled in order to insulate both the nanorods 100 and the pitch of the flip-chip electrode 17, but for the convenience of classification and explanation of the configuration, it is not shown in FIG. 1 and is expressed on the filled area. became
  • Nanorod 100 is a PZT (PbZrO 3 )-based compound, PST (Pb, Sc, Ta) O 3 -based compound, quartz, (Pb, Sm)TiO 3 -based compound, PMN-PT-based compound, PVDF-based compound, and PVDF At least one selected from the group consisting of -TrFe-based compounds may be used.
  • the piezoelectric material for ultrasonic sensing according to the present embodiment has a structure of a filler type, not a thin film type.
  • the insulating material 101 may be at least one selected from the group consisting of resin materials such as epoxy, polyimide, neoprene, polyethylene, PVDF, OCR, OCA, and RU.
  • the insulating material 101 is preferably selected from a flexible resin material or an epoxy-based material.
  • the nanorod 100 is a piezoelectric element, and may cause a piezoelectric effect for converting mechanical energy into electrical energy or an inverse piezoelectric effect for causing mechanical displacement by applying electrical energy.
  • a voltage is applied to the nanorod 100 according to the present embodiment through the first electrode 13 and the second electrode 15, and the applied voltage causes mechanical displacement to emit ultrasonic waves.
  • the nanorod 100 has a pillar-type structure and transmits ultrasonic waves on the same z-axis, and the emitted ultrasonic waves are reflected from the fingerprint.
  • the ultrasonic sensor substrate which is a PCB substrate on which the sensor die 10 is packaged, receives an output voltage.
  • the sensing unit 11 in which the nanorods 100 are arrayed in an nxn array 11 transmits ultrasonic waves from the nanorods 100 by application of a pulse voltage, and the transmitted ultrasonic waves are reflected from the user's fingerprint and are again received by the nanorods 100 .
  • the depth (z) information of the fingerprint may be sensed by using the pulse voltage generated by the nanorods 100 upon reception of ultrasonic waves.
  • the sensing unit 11 enables a three-dimensional mapping of a user's fingerprint with the plane coordinate (x-y) information and the depth (z) information of the arrayed nanorods 100 .
  • the sensing unit 11 is configured to receive the ultrasonic wave reflected from the user's fingerprint by means of which the ultrasonic wave was transmitted, so that the nanorod 100 serves as both the ultrasonic wave generating means and the receiving means.
  • an ultrasonic fingerprint sensor includes two components: an ultrasonic wave generating means and an ultrasonic wave receiving means.
  • the nanorod 100 functions by integrating an ultrasonic generator and a receiver.
  • a control unit provided on the ultrasonic sensor substrate so that the nanorod 100 functions both for generating and receiving ultrasonic waves controls the pulse voltage with a time difference.
  • the controller 50 ( FIG. 6 ) for controlling the sensor die 10 , which will be described later in this embodiment, applies a pulse voltage to the sensing unit 11 , the nanorods 100 generate ultrasonic waves and then ultrasonic waves A control voltage is applied in the form of a clock so that the pulse voltage is not applied until the time of receiving .
  • the control unit 50 (FIG. 6) detects the output voltage returned after a predetermined time in micro units from the point in time when the pulse voltage is applied to calculate the height information of the fingerprint.
  • the controller 50 controls the applied voltage by setting a clock with a time difference to receive the pulse voltage, the time in micro units may be delayed for fingerprint recognition, but the nanorod ( 100) will be able to combine the two functions of transmitting and receiving.
  • the first electrode 13 may be in electrical contact with one end of the nanorod 100 to be configured on one surface of the sensing unit 11 .
  • the first electrode 13 may be in contact with one surface of the A number of nanorods 100 arranged in a line of the first axis (x axis) in the array of the nanorods 100 of the sensing unit 11 .
  • the second electrode 15 may be in contact with the other surface of the B nanorods 100 arranged in a line of the second axis (y axis) in the array of the nanorods 100 of the sensing unit 11 . .
  • the first electrodes 13 are line-contacted along the first axis of the nanorods 100 arranged in a line on the upper surface of the nanorods 100 .
  • the first electrode 13 is in contact with the nanorods 100 of the first axis in the same direction as the upper surface of the nanorod 100 to constitute the upper surface of the sensing unit 11 .
  • the second electrode 15 is line-contacted along the second axis of the nanorods 100 arranged in a line on the lower surface of the nanorods 100 .
  • the first axis and the second axis may be orthogonal to each other.
  • the first axis and the second axis represent different axes, and the reason for having different axes is to specify the coordinates of the nanorods 100 later.
  • the second electrode 15 is in contact with the nanorods 100 of the second axis in the same direction as the lower surface of the nanorod 100 to constitute the lower surface of the sensing unit 11 .
  • the flip-chip electrodes 17 soldered to the ultrasonic sensor substrate during packaging may be formed to be less than 1/2 of the total number (AxB) of the nanorods 100 .
  • AxB the total number of the nanorods 100 .
  • the first and second electrodes 13 and 15 are contacted with a line by integrating all the nanorods 100 in one column or row along different axes (x-axis and y-axis). Accordingly, the exposed ends of the first and second electrodes 13 and 15 to be terminals are reduced to less than 1/2 of the total number AxB of the nanorods 100 .
  • FIG. 2 shows a top view of the sensor die 10 of FIG. 1 .
  • a coupling relationship between the first electrode 13 , the second electrode 15 , and the flip-chip electrode 17 will be described with reference to FIG. 2 .
  • the first electrode 13 may alternately be in line contact with the nanorod array so that an end of the electrode exposed to be in electrical contact with the flip chip electrode 17 faces in a direction opposite to the adjacent first electrode 13 .
  • the first electrode 13 is in line contact with the nanorod 100 in the direction of the first axis, is formed to have a length longer than the first axis of the sensing unit 11, and one end is exposed. It is preferable that the end of the first electrode 13 is exposed to only one of both sides of the sensing unit 11 . The end exposed to one side functions as a terminal.
  • the terminal is connected to the flip chip electrode 171 .
  • the exposed terminals of the first electrode 13 are staggered so as to face different sides among both sides of the sensing unit 11 . Accordingly, the interval between the flip chip electrodes 171, which will be described later, may be twice as wide as the pitch interval of the nanorod 100 array.
  • the first electrode 13 has an exposure length different from that of the adjacent first electrode 13 in which an end of the electrode exposed in order to make electrical contact with the flip chip electrode 171 is exposed in the same direction.
  • the adjacent first electrodes 13 with the ends of the first electrodes 13 exposed in the same direction correspond to the second spaced apart first electrodes 13 . This is because the ends of the first electrodes 13 spaced apart from each other are staggered in different directions.
  • the second electrode 15 may be electrically contacted to the other end of the nanorod 100 to be configured on the other surface of the sensing unit 11 . 1 , the other end of the nanorod 100 may be the lower end of the nanorod 100 , and the other surface of the sensing unit 11 may be the lower surface of the sensing unit 11 .
  • the second electrode 15 may alternately be in line contact with the nanorod 100 array so that the end of the electrode exposed to make electrical contact with the flip chip electrode 17 faces in the opposite direction to the adjacent second electrode 15 . there is.
  • the second electrode 15 is line-contacted with the nanorod 100 in the direction of the second axis, is formed to have a length longer than the second axis of the sensing unit 11, and one end is exposed. It is preferable that an end of the second electrode 15 is exposed to only one of both sides of the sensing unit 11 . The end exposed to one side functions as a terminal.
  • the terminal is connected to the flip chip electrode 173 .
  • the exposed terminals of the second electrode 15 face different sides among both sides of the sensing unit 11 . Accordingly, the interval between the flip chip electrodes 173, which will be described later, may be twice as wide as the pitch interval of the nanorod 100 array.
  • the second electrode 15 has an exposure length different from that of the adjacent second electrode 15 in which an end of the electrode exposed in order to make electrical contact with the flip chip electrode 17 is exposed in the same direction.
  • the adjacent second electrodes 15 with the ends of the second electrodes 15 exposed in the same direction correspond to the second electrodes 15 spaced apart from each other. This is because the ends of the second electrodes 15 spaced apart first are displaced in different directions.
  • the difference between the exposure lengths of the terminals and the adjacent first electrodes 15 in which the ends of the second electrodes 15 are exposed in the same direction provide a wider gap to the flip-chip electrode 173, which will be described later. Accordingly, bonding can be facilitated during packaging of the sensor die 10 and contact defects can be minimized.
  • the flip-chip electrode 17 may be in electrical contact with one end of the first electrode 13 or the second electrode 15 , so that electrical signals of the N nanorods 100 may be integrally energized.
  • the flip-chip electrode 17 may be divided into a first flip-chip electrode 171 and a second flip-chip electrode 173 .
  • the flip chip electrode 17 may be provided as a conductive material including a material selected from the group consisting of Si, GaAs, InAs, InN, Ge, ZnO, and Ga 2 O 3 .
  • the sheet resistance shrinkage is 100 ⁇ or less, and the shrinkage ratio is 3 to 5%.
  • the first flip-chip electrode 171 is an electrode that is bound to the first electrode 13 and applies a voltage to the first electrode 13 .
  • the second flip-chip electrode 173 is an electrode coupled to the second electrode 15 to apply a voltage to the second electrode 15 .
  • the flip chip electrode 17 may be provided to have the same pillar structure as that of the nanorod 100 when it is bound to an electrode positioned on the upper surface of the nanorod 100 .
  • the flip-chip electrode 17 may refer to a bump region formed in the terminal of the electrode that is in line contact with the lower surface of the nanorod 100 .
  • the flip-chip electrode 17 refers to an electrical contact area for flip-chip bonding the exposed terminals of the first and second electrodes 13 and 15 described above.
  • the flip-chip electrode 17 is disposed on the outside of the nanorod 100 and provides a bonding area as an outer area of the sensing unit 11 .
  • the flip chip electrode 17 may be manufactured based on a conductive mold. In this regard, it will be described later with reference to FIG. 4 .
  • the flip chip electrode 17 is in electrical contact with the nanorods 100 in an N:1 relationship by integrally applying a pulse voltage for ultrasonic generation to the N nanorods 100 . Accordingly, in the sensor die 10 according to the present embodiment, the bumps soldered to the ultrasonic sensor substrate during packaging are limited to the flip-chip electrodes 17 , so that the number of electrical contacts of the sensing unit 11 is smaller than the number of nanorods 100 . can be composed of
  • the base plate 19 may insulate the lower surface of the second electrode 15 located in the sensing unit 11 among regions of the second electrode 15 configured on the other surface of the sensing unit 11 . At this time, one end of the second electrode 15 is exposed to the outside of the sensing unit 11 in the axial direction, and bumps are formed at the exposed end of the second electrode 15 to form the flip-chip electrode 173 . configurable.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state in which three-dimensional fingerprint information is acquired through a fingerprint mapping process of the sensor die 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor die 10 is packaged on a PCB ultrasonic sensor substrate, and a pulse voltage is applied from the controller.
  • the pulse voltage is applied to the soldered flip-chip electrode 17 to form a voltage difference in the nanorods 100 .
  • the nanorods 100 emit ultrasonic waves toward the user's fingerprint 3 by a piezoelectric effect.
  • a parallax is formed when the ultrasonic waves reflected from the user's fingerprint 3 reach the nanorods 100 according to the height difference between the valleys or the peaks of the fingerprint 3 .
  • the nanorod 100 that has received the ultrasonic wave reflected from the fingerprint 3 generates a pulse signal with an inverse piezoelectric effect and outputs it to the controller of the PCB ultrasonic sensor substrate.
  • the control unit calculates height information of the fingerprint 3 based on the parallax and intensity of the output pulse signal.
  • the nanorods 100 are manufactured by using a conductive substrate to be etched with the flip chip electrode 17 as a mold as a mold.
  • the method for manufacturing the sensor die 10 includes a conductive mold generation step, a nanorod generation step, a side electrode generation display step, a conductive mold etching step, an insulating material filling step, a lower electrode forming step, a dummy substrate bonding step, and an upper electrode forming step. may include steps.
  • a plurality of rod generation holes spaced apart from each other by etching the conductive substrate are generated.
  • the nanorods 100 are created by filling the plurality of rod generating holes with a nano piezoelectric material.
  • the step of displaying the side electrode generating unit is a step of marking the position of the side electrode on the edge of the conductive mold on one side of the rod generating hole.
  • the side electrode may be the flip-chip electrode 17 described above.
  • the remaining conductive molds are first etched to generate nanorods and side electrodes, except for the nanorods, the marked side electrode generating part, and the conductive substrate base connecting them.
  • the insulating material filling step the insulating material is filled in the portion etched through the conductive mold etching step.
  • the lower electrode forming step secondary etching is performed so that one end of the nanorod and the side electrode surrounded by the insulating material is exposed by filling the insulating material, and a lower electrode is formed at one end of the exposed nanorod and the side electrode.
  • the dummy substrate is adhered to the surface on which the lower electrode is formed.
  • the dummy substrate may be the above-described base plate 19 .
  • the upper electrode is formed at the other end of the exposed nanorod and the side electrode by removing the conductive substrate base connecting the nanorod and the side electrode.
  • the manufacturing process of the sensing unit 11 using the conductive mold according to the embodiment of FIG. 4 is a completely different approach from the conventional MEMS process, and the substrate is etched through a photolithography method to fabricate a nanorod based on a mold.
  • FIG. 5 shows a top view of a sensor die according to another embodiment of the present invention.
  • the sensor die 10 includes a sensing unit 11 in which a plurality of nanorods 100 having a piezoelectric effect are arrayed to detect a user's fingerprint; a first electrode 13 that is in electrical contact with the nanorod 100 along a line in the first axial direction of the nanorod 100 to form one surface of the sensing unit 11; a second electrode 15 that is in electrical contact with the nanorod 100 along a line in the second axial direction of the nanorod 100 to configure the other surface of the sensing unit 11; a first flip-chip electrode 171 that is in electrical contact with one end of the first electrode 13 and integrally distributes an electrical signal to the nanorods 100 positioned in a line in the first axial direction; and a second flip-chip electrode 173 that is in electrical contact with one end of the second electrode 15 and integrally distributes an electrical signal to the nanorods 100 positioned in a line in the second axis direction.
  • the sensing unit 11 and the flip-chip electrode 17 are the same as those described above in the embodiments of FIGS. 1 to 4 , and overlapping references are omitted.
  • the structure of the first and second electrodes 13 and 15 for flexibility is presented.
  • the sensor die 10 has a pillar-type structure in which both the nanorods 100 and the flip-chip electrodes 171 have a micro or nano-scale thickness.
  • both the nanorods 100 and the flip-chip electrodes 171 have a micro or nano-scale thickness.
  • the nanorods 100 are arrayed at a fine pitch interval and a known flexible insulating material is filled between the pitches, there is no problem in the flexibility of the nanorods 100 and the flip chip electrode 171 .
  • the ultrasonic sensor module according to the present embodiment has a structure in which the electrodes 13 and 15 are coupled to the upper and lower surfaces of the nanorods 100 in different axes. In the embodiment of FIG. 1 , it is difficult to form flexibility due to the structure of the electrodes 13 and 15 stacked on the top and bottom of the nanorod 100 .
  • the first electrode 13 or the second electrode 15 of the present embodiment is provided in a twisted shape in which a line extending along an axis in electrical contact with the nanorod 100 imparts a predetermined elasticity in the axial direction.
  • the twisted shape of the electrode referred to in this specification refers to a serpentine or zigzag shape.
  • the first electrode 13 or the second electrode 15 can be easily manufactured because the line width and shape can be freely changed during the forming process after the mold is etched.
  • the sensor die 10 according to the present embodiment does not necessarily require the user's fingerprint 3 to come into contact with the sensing unit 11 according to the three-dimensional ultrasonic sensing principle.
  • the sensor die 10 may be installed to be buried under various devices and displays requiring security. In addition, as flexible displays and devices have recently diversified, it is desirable that the ultrasonic sensor be implemented to ensure flexibility.
  • the sensing unit 11 is not provided in a plate shape, but as an array of fine nanorods, and the stacked electrode structure also has a predetermined elasticity, so it can be applied to a flexible device. .
  • FIG 6 shows an ultrasonic sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic sensor 1 may be manufactured by flip-chip bonding the sensor die 10 described above in FIGS. 1 to 5 to the ultrasonic sensor substrate 30 .
  • the detailed configuration of the sensor die 10 omits the use of overlapping bar as described above.
  • the ultrasonic sensor substrate 10 is a circuit board to which the sensor die 10 is bonded, and the solder balls 31 are formed at the positions of the flip-chip electrodes 171 and 173 of the sensor die 10 and include the control unit 50 .
  • the solder ball 31 is formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the nanorod 100 .
  • the solder ball 31 is formed at one end or the other end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorod 100 .
  • solder ball 31 is a terminal of the substrate that is in electrical contact with the first flip-chip electrode 171 or the second flip-chip electrode 173 , the arrangement of the solder ball 31 is the same as the arrangement of the flip-chip electrode 17 described above. same. Accordingly, the solder balls 31 are alternately arranged in adjacent arrays. This is because the first flip-chip electrode 171 or the second flip-chip electrode 173 are alternately disposed at one end or the other end based on the same axis.
  • solder balls 31 are arranged in a zigzag with respect to the arrayed axis.
  • the solder balls 31 formed on one end or the other end of the first axis are arranged in the second axis direction.
  • the solder balls 31 adjacent to each other in the second axial direction become the second spaced solder balls 31 due to the above-described misalignment relationship.
  • the positions of the solder balls 31 arranged in the second axis direction are also arranged in a zigzag manner. Accordingly, each of the solder balls 31 has a sufficient print area.
  • the ultrasonic sensor substrate 30 is connected to the contact point of the solder ball 31 , and may be a PCB substrate on which a circuit pattern is designed and printed in consideration of element arrangement.
  • the control unit 50 may be configured as a module on the PCB substrate of this embodiment.
  • the control unit 50 calculates the position of the nanorods 100 of the ultrasonic signal transmitted and received by the coordinate combination of the solder ball 31 formed in the first axis direction line and the solder ball 31 formed in the second axis direction line. there is.
  • the controller 50 may control an applied voltage for driving the nanorods 100 .
  • the controller 50 may apply a pulse voltage for driving the piezoelectric element in the form of a clock.
  • the control unit 50 sets the duty ratio including a delay time in consideration of the time until a predetermined electrical signal is applied from the nanorod 100 after the pulse voltage of the clock signal is applied. can be set.
  • the controller 50 may consider an electrical signal returned after a predetermined time (in ⁇ m unit) after application of the pulse voltage as an output signal for fingerprint mapping.
  • the control unit 50 may include a first operation module 501 and a second operation module 503 .
  • the first operation module 501 may calculate the position P of the nanorods 100 as the axial intersection between the solder ball x of the first axis and the solder ball y of the second axis.
  • all of the nanorods 100 of the sensing unit 11 transmit ultrasonic waves when a pulse voltage is applied to receive ultrasonic waves reflected at different times.
  • the time of the received ultrasound is determined from the depth information of the valleys and ridges of the fingerprint.
  • a pulse voltage is again output through the solder ball 31 .
  • the corresponding signal may be specified as being the nanorod 100 located at the p point.
  • the nanorod 100 located at the p point may be set to coordinates (x,y).
  • the second operation module 503 maps the height (z-axis) information of the valleys or ridges of the fingerprint by using the ultrasound signal received at the position coordinates (x, y) of the nanorods 100 of the first operation module 501 . can do.
  • the received ultrasonic signal may be an electrical signal formed as mechanical displacement is generated in the nanorods 100 by reflected ultrasonic waves.
  • the height (z-axis) information of the valleys or ridges of the fingerprint may be calculated from the information of the electrical signal.
  • the second operation module 503 may calculate the z-axis information by measuring the time difference of the electrical signal received through the solder ball 31 .
  • This embodiment is another embodiment, and by applying a more complex algorithm, the strength of the electrical signal or the use of voltage or current information is not limited.
  • control unit 50 may construct 3D fingerprint information of (x, y, z).
  • the control unit 50 forms three-dimensional fingerprint data as a result of the first operation module 501 and the second operation module 503 , and may be provided as a security verification means capable of recognizing a fingerprint even in a non-contact state.
  • the packaging of the ultrasonic sensor is easy, the fingerprint is detected in a 3D non-contact method, and it can be implemented by being inserted as an under-display in various devices such as monitors and smart phone terminals.

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Abstract

The present invention provides an ultrasonic sensor comprising: a sensor die including a sensing unit in which a plurality of nano-rods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint, a first electrode that is in electrical contact with the nano-rods along a line of the nano-rods in a first axial direction so as to form one surface of the sensing unit, a second electrode that is in electrical contact with the nano-rods along a line of the nano-rods in a second axial direction so as to form the other surface of the sensing unit, a first flip-chip electrode that is in electrical contact with one end of the first electrode so as to integrally distribute an electrical signal to the nano-rods located in the line in the first axial direction, and a second flip-chip electrode that is in electrical contact with one end of the second electrode so as to integrally distribute an electrical signal to the nano-rods located in the line in the second axial direction; and an ultrasonic sensor substrate having solder balls formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axial direction of the arrayed nano-rods so as to be in contact with the first flip-chip electrode and solder balls formed at one end or the other end of the second axis in the line in the second axial direction of the nano-rods so as to be in contact with the second flip-chip electrode, wherein the solder balls bonded to the sensor die is provided in a number equal to or less than half of the number of the arrayed nano-rods, wherein the sensor die is flip-chip bonded to the ultrasonic sensor substrate.

Description

3차원의 지문정보를 구축하는 초음파 센서Ultrasonic sensor that builds 3D fingerprint information
본 발명은 초음파 센서에 관한 것으로서, 특히 플립칩 본딩으로 패키징되어 제조가 가능하고 3차원의 지문정보를 구축할 수 있는 초음파 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic sensor, and more particularly, to an ultrasonic sensor that can be manufactured by packaging by flip-chip bonding and can construct three-dimensional fingerprint information.
지문인식 방식은 본인을 확인할 수 있는 가장 효과적이고 대중적인 방법 중 하나이다. 지문을 인식하는 방식은 여러 가지가 있으며, 현재까지 스마트폰을 포함한 대다수의 지문인증 방식은 정전방식을 채용하고 있다. 용량성 정전방식은 가장 일반적인 지문인식 방식이나, 지문을 복사해서 사용할 수 있는 단점이 있어 보안성이 강화된 지문방식의 필요성이 증가하고 있다. 이에 최근 주목받고 있는 지문인식 방식은 초음파를 이용한 지문인식 방식이다. Fingerprint recognition is one of the most effective and popular ways to identify yourself. There are several methods of recognizing a fingerprint, and most fingerprint authentication methods including smartphones up to now employ the electrostatic method. The capacitive capacitive method is the most common fingerprint recognition method, but there is a drawback that a fingerprint can be copied and used, so the need for a fingerprint method with enhanced security is increasing. Accordingly, a fingerprint recognition method that has recently received attention is a fingerprint recognition method using ultrasonic waves.
초음파 지문인식을 위해서는 티탄산 지르콘산 연[PZT, lead zirconate titanate]라는 소재를 사용해서 센서를 구성해야 한다. PZT 소재는 흔히 압전소재로 알려져 있다. 압전소재는 기계적인 힘을 전기적인 신호로 바꾸거나, 이와는 반대로 전기적인 신호로 기계적인 변화가 발생되는 소재이다. PZT소재를 이용하여 초음파를 방출하고, 반사되어 회신 된 초음파 정보로 지문을 감지하는 방식을 총괄하여 초음파 지문방식으로 부른다. For ultrasonic fingerprint recognition, a sensor must be constructed using a material called lead zirconate titanate (PZT). PZT materials are commonly known as piezoelectric materials. A piezoelectric material is a material in which mechanical force is converted into an electrical signal or, conversely, a mechanical change is generated by an electrical signal. The method of emitting ultrasonic waves using PZT material and detecting fingerprints with reflected and returned ultrasonic information is collectively called the ultrasonic fingerprint method.
그러나, 현재까지 초음파를 이용한 3차원의 지문방식은 제품화에 이르지 못하고 있다. 제품화에 어려운 이유로, 첫째는 초음파로 3차원의 지문방식을 구현하기 위해 PZT 초음파 센서를 지문의 골과 대응되는 미세한 나노 로드로 다수개를 정밀하게 구현해야 하는 점이 지적된다. However, up to now, a three-dimensional fingerprint method using ultrasound has not been commercialized. For reasons of difficulty in commercialization, first, it is pointed out that in order to implement a three-dimensional fingerprint method with ultrasound, a large number of PZT ultrasonic sensors must be precisely implemented with fine nanorods corresponding to the valleys of the fingerprint.
둘째로, 정밀하게 나노 로드를 구현했을지라도 미세한 나노 로드 각각을 PCB 기판에 패키징하는 과정에서 와이어 본딩이 이루어져야 한다. 미세한 나노 로드 각각은 와이어링의 전기 접합 과정이 어렵기 때문에 결국은 플립칩 방식이 가능하도록 초음파 센서를 구현해야 한다.Second, even if the nanorods are precisely implemented, wire bonding must be performed in the process of packaging each of the microscopic nanorods on the PCB substrate. Since the electrical bonding process of wiring is difficult for each of the microscopic nanorods, an ultrasonic sensor must be implemented to enable the flip-chip method in the end.
초음파 센서는 센싱을 위한 센서 소자가 마련된 다이를 PCB 보드에 장착하는 패키징 공정을 통해 초음파 센서로 구현되는데, PCB 보드 장착하는 과정에서 PCB보드와 센서의 소자를 전기적으로 연결해야 한다. 이러한 패키징 공정에서 전기적 연결의 방법으로는 와이어 본딩 방식과 플립칩 본딩 방식이 있다. The ultrasonic sensor is implemented as an ultrasonic sensor through the packaging process of mounting the die provided with the sensor element for sensing on the PCB board. In the process of mounting the PCB board, the PCB board and the sensor element must be electrically connected. Methods of electrical connection in such a packaging process include a wire bonding method and a flip chip bonding method.
플립칩 본딩이란 반도체 칩을 회로 기판에 부착시킬 때 금속 리드 와이어와 같은 추가적인 연결 구조나 볼 그리드 어레이(BGA)와 같은 중간 매체를 사용하지 않고 칩 아랫면의 전극 패턴을 이용해 그대로 융착시키는 방식을 말한다. 선 없는(leadless) 반도체라고도 하며, 패키지가 칩 크기와 같아 소형, 경량화에 유리하고 전극 간 거리의 미세화가 가능한 본딩 방식이다.Flip-chip bonding refers to a method of bonding a semiconductor chip to a circuit board without using an additional connection structure such as a metal lead wire or an intermediate medium such as a ball grid array (BGA), but using an electrode pattern on the bottom of the chip as it is. It is also called a leadless semiconductor, and since the package is the same size as the chip, it is advantageous for miniaturization and weight reduction, and it is a bonding method that can reduce the distance between electrodes.
종래의 초음파 센서는 플립칩 방식이 적용될 수 있는 다이 구조를 제시하지 못한다. 종래에는 초음파 센서 구현시 나노 로드 구조가 아닌 메쉬 구조나 판상형 PZT 센서를 구성하였다. 이에 따라, 종래의 초음파 센서는 회신된 초음파의 용량성으로 정전식과 유사한 지문인식 과정을 수행하였다. 결국, 종래의 초음파 센서는 초음파 원리를 사용함에도 지문의 높이 정보를 직접적으로 측정할 수 없어 2차원의 지문 맵핑을 수행해야 하였다. Conventional ultrasonic sensors do not provide a die structure to which a flip chip method can be applied. Conventionally, when implementing an ultrasonic sensor, a mesh structure or a plate-shaped PZT sensor is configured instead of a nanorod structure. Accordingly, the conventional ultrasonic sensor performs a fingerprint recognition process similar to that of the capacitive type using the capacitive response of the ultrasonic wave. As a result, the conventional ultrasonic sensor cannot directly measure the height information of a fingerprint even using the ultrasonic principle, so two-dimensional fingerprint mapping has to be performed.
종래의 초음파 지문인식 센서는 제작시 초소형정밀기계(MEMS) 공정이 적용된다. 이 경우 100㎛ 이상의 높이 차이가 나는 공정을 진행해야 하는데, 일반 박막 공정으로는 100㎛ 이상의 단차를 극복할 수 없는 단점이 있어 새로운 공정이 적용되어야 한다. 이와 관련, 본 출원인은 새로운 공정의 초음파 센서 제작 방법을 제안하였으며, 관련 본 출원인의 선행특허(한국등록특허 제10-2070851호)는 후술한다.The conventional ultrasonic fingerprint sensor is manufactured using a micro-mechanical (MEMS) process. In this case, it is necessary to proceed with a process with a height difference of 100 μm or more. However, there is a disadvantage that a step difference of 100 μm or more cannot be overcome with the general thin film process, so a new process must be applied. In this regard, the present applicant has proposed a method of manufacturing an ultrasonic sensor of a new process, and the related applicant's prior patent (Korean Patent No. 10-2070851) will be described later.
연구된 3차원의 초음파 센서가 상용화에 어려움을 겪는 기술적 이유는 플립칩 본딩이 가능한 센서 다이가 제시되어야 하며, 제작된 센서 다이의 패키징 기술이 뒷받침되어야 하기 때문으로 정리될 수 있다.The technical reason that the studied 3D ultrasonic sensor has difficulties in commercialization can be summarized as a sensor die capable of flip-chip bonding must be presented and the packaging technology of the manufactured sensor die must be supported.
3차원의 초음파 센서가 아직 도입되지 못한 배경으로 현재의 기술동향을 살펴보면 다음과 같다. 2019년 국내에서 초음파 지문인식 방식을 도입하였던 삼성 스마트폰 갤럭시10에 등록하지 않은 지문이나 실리콘 케이스와 같은 물질로도 지문보안이 해제되는 오류가 발생 된 사건이 이슈가 되었다. 이와 관련하여, 삼성측은 소프트웨어를 업데이트하여 보안을 보강하였다. The current technology trend with the background that the 3D ultrasonic sensor has not yet been introduced is as follows. In 2019, an error occurred in which fingerprint security was released even with an unregistered fingerprint or silicone case, which was not registered in the Samsung smartphone Galaxy 10, which introduced the ultrasonic fingerprint recognition method in Korea, became an issue in 2019. In this regard, Samsung has enhanced security by updating its software.
상기 사례의 보안 문제는, 지문인증에 2차원의 초음파 지문인식 방식이 적용되었기 때문이다. 최근인 2020년 삼성은 갤노트20에 퀄컴의 3D 소닉맥스(3D Sonic max)라는 개선된 초음파 지문인식 기술을 탑재할 것으로 언론에 보도하고 있다. 그러나, 현재 보도된 3D 소닉맥스의 초음파 지문인식 방식 사항으로는 3차원의 지문 맵핑을 택하여 보안을 강화했다는 기술적 사항은 공개되지 않고 있는 반면, 1개의 지문으로 보안인식을 수행하던 방식을 2개의 지문을 동시에 감지하여 AND 조건으로 체크함에 따라 보안성을 향상시킨 것으로 개선됨을 발표하고 있는 실정이다.The security problem in the above case is because the two-dimensional ultrasonic fingerprint recognition method is applied to fingerprint authentication. Recently, in 2020, Samsung is reporting to the media that the Galaxy Note 20 will be equipped with an improved ultrasonic fingerprint recognition technology called 3D Sonic max from Qualcomm. However, as for the currently reported 3D Sonic Max's ultrasonic fingerprint recognition method, the technical details that 3D fingerprint mapping was chosen to enhance security have not been disclosed, while the method of performing security recognition with one fingerprint is not disclosed. By detecting fingerprints at the same time and checking with AND conditions, security is improved and improvements are being announced.
최근 공개된 퀄컴의 선행특허인 US 2020-0175291호(2020.06.04.공개)를 살표보면, 퀄컴의 초음파 지문인식 센서는 나노 로드 구조로 지문의 골과 마루를 탐지하는 방식을 사용하지 않는다. 퀄컴의 선행특허는 초음파 센서를 사용하지만 초음파를 용량성으로 감지하는 것을 지문인증 원리로 개시하고 있다. 따라서, 종래의 초음파 센서는 센싱 원리로 PZT 소자를 이용한 초음파 감지 방식을 사용하고는 있으나, 정전식과 유사한 용량성 감지로 지문을 2차원으로 맵핑한다. 따라서, 초음파 원리임에도 손가락이 접촉되어야 인증이 수행된다.Looking at Qualcomm's recently published prior patent, US 2020-0175291 (published on June 4, 2020), Qualcomm's ultrasonic fingerprint sensor does not use a method of detecting the valleys and ridges of a fingerprint with a nano-rod structure. Qualcomm's prior patent discloses that an ultrasonic sensor is used, but the ultrasonic sensor is capacitively detected as a fingerprint authentication principle. Therefore, the conventional ultrasonic sensor uses an ultrasonic sensing method using a PZT element as a sensing principle, but maps a fingerprint in two dimensions by capacitive sensing similar to a capacitive sensing method. Therefore, authentication is performed only when a finger is in contact despite the ultrasonic principle.
종래의 2차원 초음파 센서는 초음파의 ‘용량성’이 결국 지문을 구분하는 요소가 됨에 따라 용량성의 정도를 판단하는 소프트웨어의 성능이 지문의 보안성 결정에 중요하다. 이러한 이유로, 삼성의 갤럭시10의 소프트웨어 보안 업데이트가 진행된 것으로 판단된다. 2차원의 지문 맵핑 정보는 지문의 ‘무늬’를 읽는 방식이므로 타인의 지문을 테이프 등을 이용하여 복사한 경우 복제를 구분할 수 없어 보안에 한계가 있다. In the conventional two-dimensional ultrasonic sensor, the performance of software that determines the degree of capacitiveness is important in determining the security of a fingerprint as the 'capacitiveness' of ultrasound is ultimately a factor that distinguishes fingerprints. For this reason, it is believed that Samsung's Galaxy 10 software security update has been carried out. Since the two-dimensional fingerprint mapping information is a method of reading the 'pattern' of a fingerprint, if another person's fingerprint is copied using a tape, etc., there is a limit to security because it cannot be distinguished from being duplicated.
종래의 기술동향을 고려하면, 3차원의 지문맵핑이 가능한 초음파 센서의 구현은 종래의 지문인식 시장에 게임체인저가 될 수 있다. 이와 관련, 본 출원인의 선행등록특허 제10-2070851호(나노로드 구조를 이용한 초음파 지문센서의 제조방법)는 미세한 나노 로드를 몰딩을 통한 충진-소결 방식으로, 정밀한 다수개의 나노 로드의 어레이 구현이 가능함을 확인하였다. 본 출원인의 선행특허는 MEMS 공정과는 전혀 다른 공정을 제시하여 플립칩 본딩이 가능한 초음파 센서의 일 가능성을 개시하였다. Considering the conventional technology trends, the implementation of an ultrasonic sensor capable of three-dimensional fingerprint mapping can be a game changer in the conventional fingerprint recognition market. In this regard, the Applicant's Prior Registration Patent No. 10-2070851 (Manufacturing method of an ultrasonic fingerprint sensor using a nanorod structure) is a filling-sintering method through molding fine nanorods, and the implementation of an array of a plurality of precise nanorods is It was confirmed that it is possible. The applicant's prior patent discloses the possibility of an ultrasonic sensor capable of flip-chip bonding by suggesting a process completely different from the MEMS process.
이에, 본 출원인은 종래의 선행특허 기술을 기반으로, 패키징에 적합한 개선된 초음파 센서 다이의 구조와 나아가 유연성(flexiblity)이 확보될 수 있는 초음파 센서 다이의 구조를 제시하고자 한다. 또한, 제안된 센서 다이를 패키징하여 3차원의 지문 정보를 구축하는 초음파 센서를 제공하고자 한다.Accordingly, the present applicant intends to propose an improved structure of an ultrasonic sensor die suitable for packaging and a structure of an ultrasonic sensor die in which flexibility can be secured, based on the prior art. In addition, it is intended to provide an ultrasonic sensor for building three-dimensional fingerprint information by packaging the proposed sensor die.
본 발명은 PCB 기판에 와이어링 없이 플립칩으로 본딩되어 패키징됨에 따라 제조와 양산에 유리한 센서 다이 및 초음파 센서를 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a sensor die and an ultrasonic sensor advantageous for manufacturing and mass production by bonding and packaging as a flip chip without wiring on a PCB substrate.
본 발명은 플립칩 방식의 센서 다이에 있어서, 다수개의 PZT 나노 로드를 개별적으로 플립칩 본딩하지 않고, 복수개인 PZT 나노 로드를 묶음으로 하나의 전기적 접점으로 제어하여 다수의 PZT 나노 로드를 플립칩 본딩할 수 있으며, 이 과정에서도 각각의 나노 로드의 위치를 특정하여 3차원으로 지문을 맵핑할 수 있는 초음파 센서를 제공하고자 한다.The present invention provides flip-chip bonding of a plurality of PZT nanorods by controlling a plurality of PZT nanorods as a single electrical contact in a bundle, rather than individually flip chip bonding a plurality of PZT nanorods in a flip chip sensor die. In this process, we want to provide an ultrasonic sensor that can map a fingerprint in three dimensions by specifying the position of each nanorod.
또한 본 발명은 플렉서블 디스플레이에 적용될 수 있도록 유연성이 확보되는 구조의 초음파 센서를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor having a structure in which flexibility is secured so that it can be applied to a flexible display.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 초음파 센서에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic sensor,
압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부와, 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 일면을 구성하는 제1 전극과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 타면을 구성하는 제2 전극, 상기 제1 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제1축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제1 플립칩 전극과, 상기 제2 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제2축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제2 플립칩 전극이 구성된 센서 다이; 및 어레이된 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인에서 제1축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 형성되어 상기 제1 플립칩 전극과 접점되고, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인에서 제2축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 형성되어 상기 제2 플립칩 전극과 접점되며, 상기 센서 다이와 본딩되는 상기 솔더볼이 어레이된 상기 나노 로드 개수의 1/2이하로 형성된 초음파 센서 기판을 포함하여, 상기 센서 다이가 상기 초음파 센서 기판에 플립칩 본딩된 것을 일 특징으로 한다.A sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint, and a first electrode in electrical contact with the nanorods along a line in the first axial direction of the nanorods to constitute one surface of the sensing unit and a second electrode that is in electrical contact with the nanorod along a line in the second axial direction of the nanorod to configure the other surface of the sensing unit, and is in electrical contact with one end of the first electrode and is in electrical contact with the nanorod in the first axial direction A first flip chip electrode for integrally distributing an electrical signal to the nanorods positioned at a sensor die configured with a second flip chip electrode; and a solder ball is formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the arrayed nanorods to contact the first flip chip electrode, and one end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorods or an ultrasonic sensor substrate having a solder ball formed on the other end to make contact with the second flip-chip electrode, and including an ultrasonic sensor substrate formed to be less than 1/2 of the number of the nanorods in which the solder balls bonded to the sensor die are arrayed, wherein the sensor die is the It is characterized in that it is flip-chip bonded to the ultrasonic sensor substrate.
또한, 본 발명은 초음파 센서에 있어서, In addition, the present invention is an ultrasonic sensor,
압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부와, 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 일면을 구성하는 제1 전극과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 타면을 구성하는 제2 전극, 상기 제1 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제1축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제1 플립칩 전극과, 상기 제2 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제2축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제2 플립칩 전극이 구성된 센서 다이; 어레이된 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인에서 제1축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 형성되어 상기 제1 플립칩 전극과 접점되고, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인에서 제2축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 형성되어 상기 제2 플립칩 전극과 접점되는 초음파 센서 기판; 및 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼의 좌표 조합으로 송수신된 초음파 신호의 상기 나노 로드의 위치를 산출하는 제어부를 포함하여, 상기 센서 다이가 상기 초음파 센서 기판에 플립칩 본딩된 것을 다른 특징으로 한다.A sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint, and a first electrode in electrical contact with the nanorods along a line in the first axial direction of the nanorods to constitute one surface of the sensing unit and a second electrode that is in electrical contact with the nanorod along a line in the second axial direction of the nanorod to configure the other surface of the sensing unit, and is in electrical contact with one end of the first electrode and is in electrical contact with the nanorod in the first axial direction A first flip chip electrode for integrally distributing an electrical signal to the nanorods positioned at a sensor die configured with a second flip chip electrode; A solder ball is formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the arrayed nanorods to contact the first flip chip electrode, and one end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorods or an ultrasonic sensor substrate having a solder ball formed on the other end and contacting the second flip-chip electrode; and a control unit for calculating the position of the nanorod of the ultrasonic signal transmitted and received by a coordinate combination of a solder ball formed in a line in the first axis direction of the nanorod and a solder ball formed in a line in the second axis direction of the nanorod , wherein the sensor die is flip-chip bonded to the ultrasonic sensor substrate.
또한, 본 발명은 초음파 센서에 있어서,In addition, the present invention is an ultrasonic sensor,
압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부와, 상기 센싱부에 전압을 인가하는 제1, 2 전극과, 상기 제1, 2 전극의 플립칩 본딩을 위해 상기 센싱부의 외부로 전기적 신호가 통전되는 범프를 형성하는 플립칩 전극을 포함하는 센서 다이; 상기 센서 다이의 플립칩 본딩시 상기 플립칩 전극과 맞닿아 전기적 신호가 통전되는 솔더볼이 형성되고, 상기 솔더볼은 배열된 축을 기준으로 지그재그로 형성된 초음파 센서 기판; 및 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼의 좌표 조합으로 송수신된 초음파 신호의 상기 나노 로드의 위치를 산출하고, 상기 나노 로드의 위치 좌표에서 수신된 초음파 신호를 이용해 지문의 골 또는 마루의 높이(z축) 정보를 맵핑하여 3차원의 지문 데이터를 형성하는 제어부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.A sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint, first and second electrodes applying a voltage to the sensing unit, and the sensing for flip-chip bonding of the first and second electrodes a sensor die including flip-chip electrodes forming bumps through which electrical signals are passed to the outside of the negative electrode; an ultrasonic sensor substrate formed in a zigzag shape with respect to an axis in which the solder ball is in contact with the flip chip electrode and through which an electrical signal is passed during flip chip bonding of the sensor die; and a coordinate combination of a solder ball formed in a line in the first axial direction of the nanorod and a solder ball formed in a line in the second axial direction of the nanorod to calculate the position of the nanorod of the ultrasonic signal transmitted and received, and the nanorod It is another feature to include a control unit that forms three-dimensional fingerprint data by mapping the height (z-axis) information of the valleys or ridges of the fingerprint using the ultrasonic signal received at the position coordinates of .
본 발명에 따르면, 초음파 센싱을 위해 어레이된 나노 로드들을 행 또는 열의 한 라인을 총괄하여 하나의 플립칩 전극이 전기 접합을 통합적으로 수행한다. 이에 따라, PCB 센서 기판에 패키징시 전기 접점되는 범프의 영역이 어레이된 나노 로드의 개수보다 절반 이하로 감소된다. According to the present invention, one flip-chip electrode collectively performs electrical bonding of nanorods arranged in a row or column for ultrasonic sensing. Accordingly, during packaging on the PCB sensor substrate, the area of the bump that is electrically contacted is reduced to less than half the number of the arrayed nanorods.
또한, 본 발명에 따르면, 2개의 플립칩 전극을 이용하여 하나의 나노 로드 좌표를 추정할 수 있고, 하나의 나노 로드는 펄스 전압의 시차로 초음파 전보를 전송할 수 있으므로 초음파 송신기와 수신기의 두 가지 기능을 통합적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 초음파 센서 다이의 구성을 간소화할 수 있다. In addition, according to the present invention, the coordinates of one nanorod can be estimated using two flip-chip electrodes, and one nanorod can transmit an ultrasonic telegram with the time difference of the pulse voltage, so that the two functions of the ultrasonic transmitter and the receiver are can be performed integrally. Accordingly, the configuration of the ultrasonic sensor die can be simplified.
또한, 본 발명에 따르면, 나노 로드와 라인 접점 되는 인접한 전극이 서로 엇방향으로 배치되고, 노출되는 단자의 길이가 서로 다르게 구성되어 전기 접점의 영역을 안정적으로 넓게 확보할 수 있어 미세 나노 로드의 패키징화가 가능해지는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, the nanorods and adjacent electrodes that are in line contact are disposed in opposite directions, and the lengths of the exposed terminals are configured to be different from each other, so that the area of the electrical contact can be stably secured widely, so that the packaging of the fine nanorods There are advantages to being able to be angry.
또한, 본 발명에 따르면 나노 로드가 갖는 구조적 유연성을 억제하는 상부하부의 전극이 트위스팅된 탄성형 구조로 제공된다. 본 발명은 나노 로드의 위아래로 전극이 결속된 적층 구조임에도 소정의 유연성이 확보되어, 플렉서블 디스플레이나 웨어러블 기기 등으로 적용 영역이 확장될 수 있다. In addition, according to the present invention, the upper and lower electrodes that suppress the structural flexibility of the nanorods are provided in a twisted elastic structure. Although the present invention has a stacked structure in which electrodes are bound on top and bottom of the nanorods, predetermined flexibility is secured, so that the application area can be expanded to flexible displays or wearable devices.
본 발명은 전술한 바와 같이 PCB 초음파 센서 기판에 와이어링 없이 플립칩으로 본딩되어 패키징이 용이한 초음파 센서를 제공한다. 이러한 3차원 초문파 지문 센서는 복제가 불가능할 뿐만 아니라 터치가 요구되지 않고, 지문의 접촉 없이도 지문 정보를 맵핑할 수 있다. 또한, 직접적으로 접촉되어야 하는 정전식 또는 용량성의 판정이 불요함으로 디스플레이의 외면에 노출될 필요가 없으며 기기의 원하는 위치에 매복하여 설계가 가능한 이점을 갖는다. As described above, the present invention provides an ultrasonic sensor that is easily packaged by bonding to a PCB ultrasonic sensor substrate by flip-chip without wiring. Such a three-dimensional ultrasonic fingerprint sensor cannot be duplicated, does not require a touch, and can map fingerprint information without a fingerprint contact. In addition, there is no need to be exposed to the outer surface of the display because it is unnecessary to determine the capacitive or capacitive property that must be directly contacted, and it has an advantage that it can be designed by ambush at a desired location of the device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 다이의 사시도를 나타낸다.1 shows a perspective view of a sensor die according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 센서 다이의 평면도를 나타낸다.Fig. 2 shows a top view of the sensor die of Fig. 1;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서 다이의 지문 맵핑 과정으로 3차원의 지문 정보를 취득하는 모습을 설명하기 위한 개요도이다.3 is a schematic diagram illustrating a state in which three-dimensional fingerprint information is acquired through a fingerprint mapping process of a sensor die according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서 다이를 제조하는 방법의 단계를 나타낸다.4 shows the steps of a method for manufacturing a sensor die according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 다이의 평면도를 나타낸다.5 shows a top view of a sensor die according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 센서를 나타낸다.6 shows an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals provided in the respective drawings indicate members that perform substantially the same functions.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.Objects and effects of the present invention can be naturally understood or made clearer by the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 다이(10)의 사시도를 나타낸다.1 shows a perspective view of a sensor die 10 according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 센서 다이(10)는 센싱부(11), 제1 전극(13), 제2 전극(15), 플립칩 전극(17), 및 베이스판(19)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 센서 다이(10)는 패키징시 초음파 센서 기판(PCB 기판)에 솔더링되는 범프가 플립칩 전극(17)으로 한정되어, 센싱부(11)의 나노 로드(100) 개수보다 적은 전기 접점으로 구성될 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 플립칩 전극(17)만이 초음파 센서 기판에 전기 접점되는 영역이 된다. 따라서, 수많은 나노 로드(100) 각각을 본딩하는 작업이 요구되지 않는다.Referring to FIG. 1 , the sensor die 10 may include a sensing unit 11 , a first electrode 13 , a second electrode 15 , a flip chip electrode 17 , and a base plate 19 . . In the sensor die 10 according to the embodiment of the present invention, bumps soldered to the ultrasonic sensor substrate (PCB substrate) during packaging are limited to the flip-chip electrode 17 , so that the number of nanorods 100 of the sensing unit 11 is greater than that of the sensor die 10 . It may consist of few electrical contacts. In other words, in the sensor die 10 according to the present embodiment, only the flip-chip electrode 17 is a region in which electrical contact is made to the ultrasonic sensor substrate. Therefore, the operation of bonding each of the numerous nanorods 100 is not required.
본 실시예에 따른 센서 다이(10)의 패키징은 플립칩 전극(17)의 대응되는 위치에 전도성 회로가 형성된 초음파 센서 기판(30, 도 6)에 센서 다이(10)의 플립칩 전극(17)이 접합되어 이루어지며, 플립칩 본딩은 열 압착 또는 언더필 기법이 적용될 수 있다.The packaging of the sensor die 10 according to the present embodiment includes the flip chip electrode 17 of the sensor die 10 on the ultrasonic sensor substrate 30 ( FIG. 6 ) in which a conductive circuit is formed at a position corresponding to the flip chip electrode 17 . This bonding is made, and flip-chip bonding may be performed by thermocompression or underfill technique.
본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 압전 센서인 나노 로드(100)가 개별적으로 지문의 마루 또는 골의 높이를 탐지하여, 사용자의 지문을 3차원으로 맵핑한다. 따라서, 센서 다이(10)의 나노 로드(100)는 지문 맵핑시 화소인 픽셀에 해당하는 크기를 갖는다. 나노 로드(100)는 지문의 골과 마루의 민감도를 구분할 수 있도록 수십에서 수백의 마이크로미터(㎛) 범위의 크기로 제공된다. 센서 다이(10)는 지문을 감지하기 위한 충분한 수의 나노 로드(100)가 nxn으로 어레이되어 센싱 영역을 구성한다. 이하, 나노 로드(100)가 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 영역을 센싱부(11)로 정의한다.In the sensor die 10 according to the present embodiment, the nanorod 100, which is a piezoelectric sensor, individually detects the height of the peak or valley of the fingerprint, and maps the user's fingerprint in three dimensions. Accordingly, the nanorods 100 of the sensor die 10 have a size corresponding to a pixel, which is a pixel during fingerprint mapping. The nanorods 100 are provided in a size ranging from tens to hundreds of micrometers (㎛) to distinguish the sensitivity of the valleys and ridges of the fingerprint. In the sensor die 10, a sufficient number of nanorods 100 for detecting a fingerprint are arrayed in nxn to constitute a sensing region. Hereinafter, a region in which the nanorods 100 are arrayed to sense a user's fingerprint is defined as the sensing unit 11 .
본 실시예에 따른 3차원 초음파 지문 감지를 위해서는 미세한 나노 로드(100)가 적게는 수백여개 배열되어야 하며, 각각의 나노 로드(100)에 전기적 제어와 전기적 신호를 송수신하는 회로 기판과 본딩될 수 있도록 접점 경로를 형성해야 한다. 3차원 초음파 지문 센서에서 수많은 나노 로드(100)를 모두 와이어링 본딩하는 것은 불가능에 가까운 상용화 방법이므로, 플립칩 본딩이 가능하도록 구현하는 것이 중요함은 배경기술에서 전술한 바 있다. For three-dimensional ultrasonic fingerprint sensing according to the present embodiment, at least several hundred fine nanorods 100 should be arranged, and each nanorod 100 may be bonded to a circuit board for transmitting and receiving electrical control and electrical signals. A contact path must be formed. Since wiring bonding all of the numerous nanorods 100 in the 3D ultrasonic fingerprint sensor is a commercialized method that is close to impossible, the importance of implementing flip-chip bonding has been described above in the background.
플립칩 본딩 방식을 택한다 할지라도, 미세한 피치 간격을 갖는 수백여개의 나노 로드(100)는 각각의 나노 로드(100)를 접합부의 불량 없이 기판에 본딩시키는 것이 기술적으로 쉽지 않다. 초음파 센서 PCB 기판의 회로선을 마이크로 단위로 인쇄해야 하고, 회로의 피치 간 절연도 완벽해야 하며, 본딩시 열 압착에 의한 미세한 솔더링 확장으로 발생될 수 있는 합선도 방지해야 하기 때문이다.Even if the flip-chip bonding method is adopted, it is not technically easy to bond each of the nanorods 100 to the substrate without a defect in the bonding portion for hundreds of nanorods 100 having a fine pitch interval. This is because the circuit lines of the ultrasonic sensor PCB board must be printed in micro units, the insulation between the pitches of the circuits must be perfect, and short circuits that can occur due to microscopic soldering expansion caused by thermocompression during bonding must be prevented.
이에 본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 수백여개의 나노 로드(100)를 축 별로 통합하여 전기적 신호를 통합하고, 공통된 전기 접점 영역으로 범프를 형성한다. 센서 다이(10)는 공통된 전기 접점 영역인 범프가 솔더링되는 플립칩 방식으로 여러개의 나노 로드(100)가 하나의 접점으로 전기적 신호가 통합된다. Accordingly, the sensor die 10 according to the present embodiment integrates hundreds of nanorods 100 for each axis to integrate electrical signals and form bumps as a common electrical contact area. The sensor die 10 is a flip-chip method in which bumps, which are common electrical contact areas, are soldered, and electrical signals are integrated into a single contact point with a plurality of nanorods 100 .
따라서, 수백여개의 나노 로드(100)를 본딩하지 않아도 되며, 센싱부(11)의 외측의 영역으로 전기 접점을 간소화하여 구성시킬 수 있다. 이 경우, 전기적 접점이 다수개의 나노 로드(100)를 공유하게 됨에 따라 나노 로드(100)의 각 위치를 특정하는 새로운 기술적 이슈가 발생된다. 이하의 본 실시예에서는, 공통된 전기 접점 영역으로 범프가 구성됨에도 각각의 나노 로드(100)의 좌표를 특정할 수 있는 특유의 초음파 감지 알고리즘을 제시한다. 이하에서, 센서 다이(10)의 세부 구성을 설명한다.Therefore, it is not necessary to bond hundreds of nanorods 100 , and the electrical contact can be simplified and configured as an area outside the sensing unit 11 . In this case, as the electrical contacts share the plurality of nanorods 100 , a new technical issue of specifying each position of the nanorods 100 occurs. Hereinafter, in the present embodiment, a unique ultrasonic sensing algorithm capable of specifying the coordinates of each nanorod 100 even though the bump is configured as a common electrical contact area is presented. Hereinafter, a detailed configuration of the sensor die 10 will be described.
센싱부(11)는 압전효과를 갖는 나노 로드(100)가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지할 수 있다. 센싱부(11)에는 사용자의 지문의 골과 마루를 초음파로 탐지하는 나노 로드(100)와 나노 로드(100) 사이를 절연하는 절연재(101)가 충진될 수 있다. 절연재(101)의 구성은 나노 로드(100) 및 플립칩 전극(17)의 피치를 모두 절연하기 위해 충진되나, 구성의 분별 및 설명의 편의를 위해 도 1에서는 도시 생략하여 충진되는 영역상에 표현되었다.The sensing unit 11 may detect a user's fingerprint by arraying a plurality of nanorods 100 having a piezoelectric effect. The sensing unit 11 may be filled with an insulating material 101 that insulates between the nanorods 100 for detecting the valleys and peaks of the user's fingerprint with ultrasonic waves and the nanorods 100 . The configuration of the insulating material 101 is filled in order to insulate both the nanorods 100 and the pitch of the flip-chip electrode 17, but for the convenience of classification and explanation of the configuration, it is not shown in FIG. 1 and is expressed on the filled area. became
나노 로드(100)는 PZT(PbZrO3)계 화합물, PST(Pb, Sc, Ta) O3계 화합물, 석영, (Pb, Sm)TiO3계 화합물, PMN-PT계 화합물, PVDF계 화합물 및 PVDF-TrFe계 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다. 본 실시예에 따른 초음파 센싱을 위한 압전 소재는 박막 형이 아닌 필러(piller) 형의 구조를 갖는다. 절연재(101)는 에폭시계, 폴리이미드, 네오프렌, 폴리에틸렌, PVDF, OCR, OCA, RU 등의 레진 소재로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다. 절연재(101)는 플렉서빌리티가 있는 레진 소재나 에폭시계열로 선택됨에 바람직하다. Nanorod 100 is a PZT (PbZrO 3 )-based compound, PST (Pb, Sc, Ta) O 3 -based compound, quartz, (Pb, Sm)TiO 3 -based compound, PMN-PT-based compound, PVDF-based compound, and PVDF At least one selected from the group consisting of -TrFe-based compounds may be used. The piezoelectric material for ultrasonic sensing according to the present embodiment has a structure of a filler type, not a thin film type. The insulating material 101 may be at least one selected from the group consisting of resin materials such as epoxy, polyimide, neoprene, polyethylene, PVDF, OCR, OCA, and RU. The insulating material 101 is preferably selected from a flexible resin material or an epoxy-based material.
나노 로드(100)는 압전 소자로서, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 압전 효과 또는 전기적 에너지가 인가되어 기계적 변위를 일으키는 압전 역효과를 일으킬 수 있다. 본 실시예에 따른 나노 로드(100)는 제1 전극(13)과 제2 전극(15)을 통해 전압이 인가되며, 인가된 전압으로 기계적 변위를 일으켜 초음파를 방출시킨다. 나노 로드(100)는 필러(pillar)형 구조로 같은 z축상으로 초음파를 송출하며, 송출된 초음파는 지문으로부터 반사된다. The nanorod 100 is a piezoelectric element, and may cause a piezoelectric effect for converting mechanical energy into electrical energy or an inverse piezoelectric effect for causing mechanical displacement by applying electrical energy. A voltage is applied to the nanorod 100 according to the present embodiment through the first electrode 13 and the second electrode 15, and the applied voltage causes mechanical displacement to emit ultrasonic waves. The nanorod 100 has a pillar-type structure and transmits ultrasonic waves on the same z-axis, and the emitted ultrasonic waves are reflected from the fingerprint.
나노 로드(100)는 반사된 초음파로 기계적 변위가 발생되며 나노 로드(100)의 초음파 수신에 따른 기계적 변위로 제1 전극(13)과 제2 전극(15)을 통해 출력 전압이 발생된다. 센서 다이(10)가 패키징되는 PCB기판인 초음파 센서 기판은 출력 전압을 수신한다.Mechanical displacement of the nanorods 100 is generated by reflected ultrasonic waves, and an output voltage is generated through the first electrode 13 and the second electrode 15 due to the mechanical displacement according to the ultrasonic reception of the nanorods 100 . The ultrasonic sensor substrate, which is a PCB substrate on which the sensor die 10 is packaged, receives an output voltage.
나노 로드(100)가 nxn으로 어레이된 센싱부(11)는 펄스 전압의 인가로 나노 로드(100)에서 초음파가 송출되고, 송출된 초음파가 사용자의 지문으로부터 반사되어 재차 나노 로드(100)에 수신되며, 초음파의 수신으로 나노 로드(100)가 발생시킨 펄스 전압을 이용하여 지문의 깊이(z) 정보를 감지할 수 있다. 센싱부(11)는 어레이된 나노 로드(100)의 평면좌표(x-y) 정보와 상기 깊이(z) 정보로 사용자의 지문을 3차원으로 맵핑할 수 있도록 한다.The sensing unit 11 in which the nanorods 100 are arrayed in an nxn array 11 transmits ultrasonic waves from the nanorods 100 by application of a pulse voltage, and the transmitted ultrasonic waves are reflected from the user's fingerprint and are again received by the nanorods 100 . The depth (z) information of the fingerprint may be sensed by using the pulse voltage generated by the nanorods 100 upon reception of ultrasonic waves. The sensing unit 11 enables a three-dimensional mapping of a user's fingerprint with the plane coordinate (x-y) information and the depth (z) information of the arrayed nanorods 100 .
센싱부(11)는 초음파를 송신했던 수단으로 사용자의 지문에서 반사된 초음파를 수신하여, 나노 로드(100)가 초음파 발생 수단과 수신 수단을 겸용하도록 구성된다. 일반적으로 초음파 지문 센서는 초음파 발생 수단과 초음파 수신 수단의 2가지 구성을 포함한다. 본 실시예에 따른 센싱부(11)는 나노 로드(100)가 초음파 발생기와 수신기를 통합하여 기능한다. 나노 로드(100)가 초음파 발생 및 수신을 겸용하여 기능하도록 초음파 센서 기판에 마련되는 제어부는 시차를 두고 펄스 전압을 제어한다. The sensing unit 11 is configured to receive the ultrasonic wave reflected from the user's fingerprint by means of which the ultrasonic wave was transmitted, so that the nanorod 100 serves as both the ultrasonic wave generating means and the receiving means. In general, an ultrasonic fingerprint sensor includes two components: an ultrasonic wave generating means and an ultrasonic wave receiving means. In the sensing unit 11 according to the present embodiment, the nanorod 100 functions by integrating an ultrasonic generator and a receiver. A control unit provided on the ultrasonic sensor substrate so that the nanorod 100 functions both for generating and receiving ultrasonic waves controls the pulse voltage with a time difference.
즉, 본 실시예에서 후술하게 될 센서 다이(10)를 제어하는 제어부(50, 도 6)는 펄스 전압을 센싱부(11)에 인가할 때, 나노 로드(100)가 초음파를 발생시킨 후 초음파를 수신하기의 시간까지 펄스 전압이 인가되지 않도록 클럭의 형태로 제어 전압을 인가한다. 제어부(50, 도6)는 펄스 전압이 인가된 시점에서 소정의 마이크로 단위의 시간 후 회신되는 출력 전압을 감지하여 지문의 높이 정보를 산출한다. 결국, 본 실시예에서는 제어부(50, 도 6)가 펄스 전압의 수신을 위해 시차를 두고 클럭을 설정하여 인가 전압을 제어함에 따라, 지문 인식에 마이크로 단위의 시간이 지연될 수는 있으나 나노 로드(100)가 송신과 수신의 두 가지 기능을 겸용할 수 있게 된다. That is, when the controller 50 ( FIG. 6 ) for controlling the sensor die 10 , which will be described later in this embodiment, applies a pulse voltage to the sensing unit 11 , the nanorods 100 generate ultrasonic waves and then ultrasonic waves A control voltage is applied in the form of a clock so that the pulse voltage is not applied until the time of receiving . The control unit 50 (FIG. 6) detects the output voltage returned after a predetermined time in micro units from the point in time when the pulse voltage is applied to calculate the height information of the fingerprint. As a result, in this embodiment, as the controller 50 (FIG. 6) controls the applied voltage by setting a clock with a time difference to receive the pulse voltage, the time in micro units may be delayed for fingerprint recognition, but the nanorod ( 100) will be able to combine the two functions of transmitting and receiving.
제1 전극(13)은 나노 로드(100)의 일단에 전기 접점되어 센싱부(11)의 일면에 구성될 수 있다. 본 실시예로 제1 전극(13)은 센싱부(11)의 나노 로드(100)의 어레이에서 제1축(x축)의 라인으로 배열된 A개의 나노 로드(100)의 일면에 접점될 수 있다. 이 경우, 제2 전극(15)은 센싱부(11)의 나노 로드(100)의 어레이에서 제2축(y축)의 라인으로 배열된 B개의 나노 로드(100)의 타면에 접점될 수 있다. The first electrode 13 may be in electrical contact with one end of the nanorod 100 to be configured on one surface of the sensing unit 11 . In this embodiment, the first electrode 13 may be in contact with one surface of the A number of nanorods 100 arranged in a line of the first axis (x axis) in the array of the nanorods 100 of the sensing unit 11 . there is. In this case, the second electrode 15 may be in contact with the other surface of the B nanorods 100 arranged in a line of the second axis (y axis) in the array of the nanorods 100 of the sensing unit 11 . .
도 1의 예시에서, 제1 전극(13)은 나노 로드(100)의 상면에 라인으로 배열된 나노 로드(100)의 제1축을 따라 라인 접점된다. 제1 전극(13)은 나노 로드(100)의 상면에 같은 방향으로 제1축의 나노 로드(100)들과 접점되어 센싱부(11)의 상면을 구성한다. 제2 전극(15)은 나노 로드(100)의 하면에 라인으로 배열된 나노 로드(100)의 제2축을 따라 라인 접점된다. 본 실시예로, 제1축과 제2축은 서로 직교관계일 수 있다. 제1축과 제2축은 서로 다른 축을 나타내며, 서로 다른축을 갖는 이유는 추후 나노 로드(100)의 좌표를 특정하기 위함이다. 제2 전극(15)은 나노 로드(100)의 하면에 같은 방향으로 제2축의 나노 로드(100)들과 접점되어 센싱부(11)의 하면을 구성한다.In the example of FIG. 1 , the first electrodes 13 are line-contacted along the first axis of the nanorods 100 arranged in a line on the upper surface of the nanorods 100 . The first electrode 13 is in contact with the nanorods 100 of the first axis in the same direction as the upper surface of the nanorod 100 to constitute the upper surface of the sensing unit 11 . The second electrode 15 is line-contacted along the second axis of the nanorods 100 arranged in a line on the lower surface of the nanorods 100 . In this embodiment, the first axis and the second axis may be orthogonal to each other. The first axis and the second axis represent different axes, and the reason for having different axes is to specify the coordinates of the nanorods 100 later. The second electrode 15 is in contact with the nanorods 100 of the second axis in the same direction as the lower surface of the nanorod 100 to constitute the lower surface of the sensing unit 11 .
본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 패키징시 초음파 센서 기판에 솔더링되는 플립칩 전극(17)이 나노 로드(100) 총 개수(AxB)의 1/2이하로 형성될 수 있다. 전술한 제1, 2 전극(13, 15) 구조를 헤아려보면, 나노 로드(100)의 개수가 N개라 가정하고, 제1축의 나노 로드(100) 개수가 A개, 제2축의 나노 로드(100) 개수가 B개이면 N=AxB의 관계를 갖는다. 제1, 2 전극(13, 15)은 서로 다른 축(x축 y축)을 따라 하나의 열 또는 행의 모든 나노 로드(100)를 통합하여 라인으로 접점된다. 따라서, 단자가 될 제1, 2 전극(13, 15)의 노출 단부는 나노 로드(100) 총 개수(AxB)의 1/2이하로 감소된다.In the sensor die 10 according to the present embodiment, the flip-chip electrodes 17 soldered to the ultrasonic sensor substrate during packaging may be formed to be less than 1/2 of the total number (AxB) of the nanorods 100 . Counting the structures of the first and second electrodes 13 and 15 described above, it is assumed that the number of nanorods 100 is N, the number of nanorods 100 on the first axis is A, and the number of nanorods 100 on the second axis ), if the number is B, N = AxB. The first and second electrodes 13 and 15 are contacted with a line by integrating all the nanorods 100 in one column or row along different axes (x-axis and y-axis). Accordingly, the exposed ends of the first and second electrodes 13 and 15 to be terminals are reduced to less than 1/2 of the total number AxB of the nanorods 100 .
도 2는 도 1의 센서 다이(10)의 평면도를 나타낸다. 도 2를 참조하여, 제1 전극(13), 제2 전극(15), 및 플립칩 전극(17)의 결합 관계를 설명한다.FIG. 2 shows a top view of the sensor die 10 of FIG. 1 . A coupling relationship between the first electrode 13 , the second electrode 15 , and the flip-chip electrode 17 will be described with reference to FIG. 2 .
제1 전극(13)은 플립칩 전극(17)과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 인접한 제1 전극(13)과 반대 방향을 향하도록 나노 로드 어레이에 교번되어 라인 접점될 수 있다. 제1 전극(13)은 제1축의 방향으로 나노 로드(100)와 라인 접점되되, 센싱부(11)의 제1축보다 긴 길이로 형성되어 일단부가 노출된다. 제1 전극(13)은 센싱부(11)의 양측중 어느 일측으로만 단부가 노출됨이 바람직하다. 일측으로 노출된 단부는 단자로서 기능한다. 상기 단자는 플립칩 전극(171)과 접속된다.The first electrode 13 may alternately be in line contact with the nanorod array so that an end of the electrode exposed to be in electrical contact with the flip chip electrode 17 faces in a direction opposite to the adjacent first electrode 13 . The first electrode 13 is in line contact with the nanorod 100 in the direction of the first axis, is formed to have a length longer than the first axis of the sensing unit 11, and one end is exposed. It is preferable that the end of the first electrode 13 is exposed to only one of both sides of the sensing unit 11 . The end exposed to one side functions as a terminal. The terminal is connected to the flip chip electrode 171 .
이 때, 제1 전극(13)의 노출 단자는 센싱부(11)의 양측 중 서로 다른 측을 향하도록 엇배치됨이 바람직하다. 이에 따라, 후술하게 될 플립칩 전극(171) 사이의 간격이 나노 로드(100) 어레이의 피치 간격보다 2배 넓어질 수 있다. At this time, it is preferable that the exposed terminals of the first electrode 13 are staggered so as to face different sides among both sides of the sensing unit 11 . Accordingly, the interval between the flip chip electrodes 171, which will be described later, may be twice as wide as the pitch interval of the nanorod 100 array.
보다 바람직한 실시예로, 제1 전극(13)은 플립칩 전극(171)과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 같은 방향으로 노출된 인접한 제1 전극(13)과 서로 다른 노출 길이를 갖는다. 도 1을 기준으로, 제1 전극(13)의 단부가 같은 방향으로 노출된 인접한 제1 전극(13)은 두 번째로 이격된 제1 전극(13)에 해당한다. 첫 번째로 이격된 제1 전극(13)은 단부가 다른 방향으로 엇배치 되었기 때문이다. In a more preferred embodiment, the first electrode 13 has an exposure length different from that of the adjacent first electrode 13 in which an end of the electrode exposed in order to make electrical contact with the flip chip electrode 171 is exposed in the same direction. Referring to FIG. 1 , the adjacent first electrodes 13 with the ends of the first electrodes 13 exposed in the same direction correspond to the second spaced apart first electrodes 13 . This is because the ends of the first electrodes 13 spaced apart from each other are staggered in different directions.
제1 전극(13)의 단부가 같은 방향으로 노출된 인접한 제1 전극(13)과, 단자의 노출 길이가 서로 상이함은 후술하게 될 플립칩 전극(171)에 보다 넓은 간격을 부여한다. 이에 따라, 센서 다이(10)의 패키징시 본딩이 용이하고 접점 불량을 최소화할 수 있다.The fact that the adjacent first electrodes 13 with the ends of the first electrodes 13 exposed in the same direction and the exposure lengths of the terminals are different from each other gives a wider gap to the flip-chip electrode 171 , which will be described later. Accordingly, bonding can be facilitated during packaging of the sensor die 10 and contact defects can be minimized.
제2 전극(15)은 나노 로드(100)의 타단에 전기 접점되어 센싱부(11)의 타면에 구성될 수 있다. 도 1을 기준으로 나노 로드(100)의 타단은 나노 로드(100)의 하단이 될 수 있고, 센싱부(11)의 타면은 센싱부(11)의 하면이 될 수 있다.The second electrode 15 may be electrically contacted to the other end of the nanorod 100 to be configured on the other surface of the sensing unit 11 . 1 , the other end of the nanorod 100 may be the lower end of the nanorod 100 , and the other surface of the sensing unit 11 may be the lower surface of the sensing unit 11 .
제2 전극(15)은 플립칩 전극(17)과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 인접한 제2 전극(15)과 반대 방향을 향하도록 나노 로드(100) 어레이에 교번되어 라인 접점될 수 있다. 제2 전극(15)은 제2축의 방향으로 나노 로드(100)와 라인 접점되되, 센싱부(11)의 제2축보다 긴 길이로 형성되어 일단부가 노출된다. 제2 전극(15)은 센싱부(11)의 양측중 어느 일측으로만 단부가 노출됨이 바람직하다. 일측으로 노출된 단부는 단자로서 기능한다. 상기 단자는 플립칩 전극(173)과 접속된다.The second electrode 15 may alternately be in line contact with the nanorod 100 array so that the end of the electrode exposed to make electrical contact with the flip chip electrode 17 faces in the opposite direction to the adjacent second electrode 15 . there is. The second electrode 15 is line-contacted with the nanorod 100 in the direction of the second axis, is formed to have a length longer than the second axis of the sensing unit 11, and one end is exposed. It is preferable that an end of the second electrode 15 is exposed to only one of both sides of the sensing unit 11 . The end exposed to one side functions as a terminal. The terminal is connected to the flip chip electrode 173 .
이 때, 제2 전극(15)의 노출 단자는 센싱부(11)의 양측 중 서로 다른 측을 향하도록 엇배치됨이 바람직하다. 이에 따라, 후술하게 될 플립칩 전극(173) 사이의 간격이 나노 로드(100) 어레이의 피치 간격보다 2배 넓어질 수 있다. In this case, it is preferable that the exposed terminals of the second electrode 15 face different sides among both sides of the sensing unit 11 . Accordingly, the interval between the flip chip electrodes 173, which will be described later, may be twice as wide as the pitch interval of the nanorod 100 array.
보다 바람직한 실시예로, 제2 전극(15)은 플립칩 전극(17)과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 같은 방향으로 노출된 인접한 제2 전극(15)과 서로 다른 노출 길이를 갖는다. In a more preferred embodiment, the second electrode 15 has an exposure length different from that of the adjacent second electrode 15 in which an end of the electrode exposed in order to make electrical contact with the flip chip electrode 17 is exposed in the same direction.
도 1을 기준으로, 제2 전극(15)의 단부가 같은 방향으로 노출된 인접한 제2 전극(15)은 두 번째로 이격된 제2 전극(15)에 해당한다. 첫 번째로 이격된 제2 전극(15)은 단부가 다른 방향으로 엇배치 되었기 때문이다. 제2 전극(15)의 단부가 같은 방향으로 노출된 인접한 제1 전극(15)과 단자의 노출 길이가 서로 상이함은, 후술하게 될 플립칩 전극(173)에 보다 넓은 간격을 부여한다. 이에 따라, 센서 다이(10)의 패키징시 본딩이 용이하고 접점 불량을 최소화할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the adjacent second electrodes 15 with the ends of the second electrodes 15 exposed in the same direction correspond to the second electrodes 15 spaced apart from each other. This is because the ends of the second electrodes 15 spaced apart first are displaced in different directions. The difference between the exposure lengths of the terminals and the adjacent first electrodes 15 in which the ends of the second electrodes 15 are exposed in the same direction provide a wider gap to the flip-chip electrode 173, which will be described later. Accordingly, bonding can be facilitated during packaging of the sensor die 10 and contact defects can be minimized.
플립칩 전극(17)은 제1 전극(13)과 또는 제2 전극(15)의 일단부에 전기 접점되어, N개의 나노 로드(100)의 전기적 신호가 통합적으로 통전될 수 있다. 플립칩 전극(17)은 제1 플립칩 전극(171)과 제2 플립칩 전극(173)으로 구분될 수 있다. The flip-chip electrode 17 may be in electrical contact with one end of the first electrode 13 or the second electrode 15 , so that electrical signals of the N nanorods 100 may be integrally energized. The flip-chip electrode 17 may be divided into a first flip-chip electrode 171 and a second flip-chip electrode 173 .
플립칩 전극(17)은 Si, GaAs, InAs, InN, Ge, ZnO, 및 Ga2O3로 이루어진 군에서 선택된 물질이 포함된 전도성 소재로 제공될 수 있다. 플립칩 전극(17)의 물성으로, 면저항 수축률은 100Ω이하, 3~5%의 수축률을 갖는 것이 바람직하다. The flip chip electrode 17 may be provided as a conductive material including a material selected from the group consisting of Si, GaAs, InAs, InN, Ge, ZnO, and Ga 2 O 3 . As the physical properties of the flip-chip electrode 17, it is preferable that the sheet resistance shrinkage is 100 Ω or less, and the shrinkage ratio is 3 to 5%.
제1 플립칩 전극(171)은 제1 전극(13)에 결속되어 제1 전극(13)에 전압을 인가하는 전극이다. 제2 플립칩 전극(173)은 제2 전극(15)에 결속되어 제2 전극(15)에 전압을 인가하는 전극이다. The first flip-chip electrode 171 is an electrode that is bound to the first electrode 13 and applies a voltage to the first electrode 13 . The second flip-chip electrode 173 is an electrode coupled to the second electrode 15 to apply a voltage to the second electrode 15 .
플립칩 전극(17)은 나노 로드(100)의 상면에 위치한 전극에 결속되는 경우, 나노 로드(100)와 마찬가지인 필러(pillar) 구조를 갖도록 제공될 수 있다. 플립칩 전극(17)은 나노 로드(100)의 하면에 위치한 전극에 결속되는 경우, 나노 로드(100)의 하면에 라인 접점된 전극의 단자에 형성된 범프 영역을 지칭할 수 있다. 플립칩 전극(17)은 전술한 제1, 2 전극(13, 15)의 노출된 단자를 플립칩 본딩시키기 위한 전기 접점 영역을 지칭한다. The flip chip electrode 17 may be provided to have the same pillar structure as that of the nanorod 100 when it is bound to an electrode positioned on the upper surface of the nanorod 100 . When the flip-chip electrode 17 is bound to an electrode located on the lower surface of the nanorod 100 , it may refer to a bump region formed in the terminal of the electrode that is in line contact with the lower surface of the nanorod 100 . The flip-chip electrode 17 refers to an electrical contact area for flip-chip bonding the exposed terminals of the first and second electrodes 13 and 15 described above.
플립칩 전극(17)은 나노 로드(100)의 외측으로 배치되어 본딩되는 패키징 영역을 센싱부(11)의 외부 영역으로 제공한다. 플립칩 전극(17)은 전도성 몰드 기반으로 제작될 수 있다. 이와 관련, 도 4를 통해 후술한다.The flip-chip electrode 17 is disposed on the outside of the nanorod 100 and provides a bonding area as an outer area of the sensing unit 11 . The flip chip electrode 17 may be manufactured based on a conductive mold. In this regard, it will be described later with reference to FIG. 4 .
플립칩 전극(17)은 초음파 발생을 위한 펄스 전압을 N개의 나노 로드(100)에 통합적으로 인가하여 나노 로드(100)와 N:1의 관계로 전기 접점된다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 패키징시 초음파 센서 기판에 솔더링되는 범프가 플립칩 전극(17)으로 한정되어, 센싱부(11)의 나노 로드(100) 개수보다 적은 전기 접점으로 구성될 수 있다.The flip chip electrode 17 is in electrical contact with the nanorods 100 in an N:1 relationship by integrally applying a pulse voltage for ultrasonic generation to the N nanorods 100 . Accordingly, in the sensor die 10 according to the present embodiment, the bumps soldered to the ultrasonic sensor substrate during packaging are limited to the flip-chip electrodes 17 , so that the number of electrical contacts of the sensing unit 11 is smaller than the number of nanorods 100 . can be composed of
베이스판(19)은 센싱부(11)의 타면에 구성된 제2 전극(15)의 영역 중 센싱부(11)의 영역에 위치한 제2 전극(15)의 하면을 절연할 수 있다. 이 때, 제2 전극(15)은 축방향으로 센싱부(11)의 바깥으로 일단의 단부가 노출되고, 제2 전극(15)의 노출된 단부에 범프가 형성되어 플립칩 전극(173)을 구성할 수 있다.The base plate 19 may insulate the lower surface of the second electrode 15 located in the sensing unit 11 among regions of the second electrode 15 configured on the other surface of the sensing unit 11 . At this time, one end of the second electrode 15 is exposed to the outside of the sensing unit 11 in the axial direction, and bumps are formed at the exposed end of the second electrode 15 to form the flip-chip electrode 173 . configurable.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서 다이(10)의 지문 맵핑 과정으로 3차원의 지문 정보를 취득하는 모습을 설명하기 위한 개요도이다.3 is a schematic diagram illustrating a state in which three-dimensional fingerprint information is acquired through a fingerprint mapping process of the sensor die 10 according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 센서 다이(10)가 PCB 초음파 센서 기판에 패키징 되어, 제어부로부터 펄스 전압을 인가받는다. 펄스 전압은 솔더링 된 플립칩 전극(17)으로 인가되어 나노 로드(100)에 전압차를 형성시킨다. 나노 로드(100)는 압전 효과로 사용자의 지문(3)을 향해 초음파를 방출한다. 사용자의 지문(3)으로부터 반사된 초음파는 지문(3)의 골 또는 마루의 높이 차이에 따라 나노 로드(100)에 도달하는 시간에 시차가 형성된다. 지문(3)으로부터 반사된 초음파를 수신한 나노 로드(100)는 역 압전 효과로 펄스 신호를 발생시켜 PCB 초음파 센서 기판의 제어부로 출력한다. 제어부는 출력된 펄스 신호의 시차 및 강도를 기반으로 지문(3)의 높이 정보를 산출한다.Referring to FIG. 3 , the sensor die 10 according to the present embodiment is packaged on a PCB ultrasonic sensor substrate, and a pulse voltage is applied from the controller. The pulse voltage is applied to the soldered flip-chip electrode 17 to form a voltage difference in the nanorods 100 . The nanorods 100 emit ultrasonic waves toward the user's fingerprint 3 by a piezoelectric effect. A parallax is formed when the ultrasonic waves reflected from the user's fingerprint 3 reach the nanorods 100 according to the height difference between the valleys or the peaks of the fingerprint 3 . The nanorod 100 that has received the ultrasonic wave reflected from the fingerprint 3 generates a pulse signal with an inverse piezoelectric effect and outputs it to the controller of the PCB ultrasonic sensor substrate. The control unit calculates height information of the fingerprint 3 based on the parallax and intensity of the output pulse signal.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서 다이(10)를 제조하는 방법의 단계를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 후에 플립칩 전극(17)으로 식각 될 전도성 기판을 몰드로 하여 나노 로드(100)를 제조한다. 센서 다이(10)를 제조하는 방법은 전도성 몰드 생성 단계, 나노 로드 생성 단계, 측면전극 생성부 표시 단계, 전도성 몰드 식각 단계, 절연재 충진단계, 하부전극 형성 단계, 더미기판 접착 단계, 및 상부전극 형성 단계를 포함할 수 있다.4 shows the steps of a method for manufacturing a sensor die 10 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , in the sensor die 10 according to the present embodiment, the nanorods 100 are manufactured by using a conductive substrate to be etched with the flip chip electrode 17 as a mold as a mold. The method for manufacturing the sensor die 10 includes a conductive mold generation step, a nanorod generation step, a side electrode generation display step, a conductive mold etching step, an insulating material filling step, a lower electrode forming step, a dummy substrate bonding step, and an upper electrode forming step. may include steps.
전도성 몰드 생성 단계는 전도성 기판을 식각하여 일정 간격으로 이격된 복수의 로드 생성홀들을 생성한다. 나노로드 생성 단계는 상기 복수의 로드 생성홀들에 나노 압전물질을 충진하여 나노 로드(100)들을 생성한다. In the step of generating the conductive mold, a plurality of rod generation holes spaced apart from each other by etching the conductive substrate are generated. In the nanorod generating step, the nanorods 100 are created by filling the plurality of rod generating holes with a nano piezoelectric material.
측면전극 생성부 표시단계는 로드 생성홀 일측의 전도성 몰드 테두리부에 측면전극의 위치를 마킹하는 단계이다. 도 4에서 측면전극은 전술한 플립칩 전극(17)이 될 수 있다. The step of displaying the side electrode generating unit is a step of marking the position of the side electrode on the edge of the conductive mold on one side of the rod generating hole. In FIG. 4 , the side electrode may be the flip-chip electrode 17 described above.
전도성 몰드 식각 단계는 나노 로드와 마킹된 측면전극 생성부 및 이들을 연결하는 전도성 기판 베이스를 제외하고, 나머지 전도성 몰드를 1차 식각하여 나노 로드와 측면전극을 생성한다.In the conductive mold etching step, the remaining conductive molds are first etched to generate nanorods and side electrodes, except for the nanorods, the marked side electrode generating part, and the conductive substrate base connecting them.
절연재 충진 단계는 전도성 몰드 식각단계를 통해 식각된 부분에 절연재를 충진한다. In the insulating material filling step, the insulating material is filled in the portion etched through the conductive mold etching step.
하부전극 형성단계는 절연재의 충진에 의해 절연재로 둘러싸인 나노 로드 및 측면전극의 일단부가 노출되도록 2차 식각하고, 노출된 나노 로드 및 측면전극의 일단부에 하부 전극을 형성한다.In the lower electrode forming step, secondary etching is performed so that one end of the nanorod and the side electrode surrounded by the insulating material is exposed by filling the insulating material, and a lower electrode is formed at one end of the exposed nanorod and the side electrode.
더미기판 접착 단계는 하부전극이 형성된 표면에 더미기판을 접착한다. 더미기판은 전술한 베이스판(19)이 될 수 있다.In the step of bonding the dummy substrate, the dummy substrate is adhered to the surface on which the lower electrode is formed. The dummy substrate may be the above-described base plate 19 .
상부전극 형성단계는 나노 로드와 측면전극을 연결하는 전도성 기판 베이스를 제거하여 노출된 나노 로드와 측면전극의 타단부에 상부 전극을 형성한다.In the upper electrode forming step, the upper electrode is formed at the other end of the exposed nanorod and the side electrode by removing the conductive substrate base connecting the nanorod and the side electrode.
도 4의 실시예에 따른 전도성 몰드를 이용한 센싱부(11)의 제조 과정은 종래의 MEMS 공정과는 전혀 다른 접근으로, 포토리소그래피 방법을 통해 기판을 식각하여 몰드 기반으로 나노 로드를 제작한다. 본 제조기법 관련 본 출원인의 선행등록특허인 제10-2070851호가 참조될 수 있다.The manufacturing process of the sensing unit 11 using the conductive mold according to the embodiment of FIG. 4 is a completely different approach from the conventional MEMS process, and the substrate is etched through a photolithography method to fabricate a nanorod based on a mold. Reference can be made to the prior registered patent No. 10-2070851 of the present applicant related to this manufacturing technique.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 다이의 평면도를 나타낸다.5 shows a top view of a sensor die according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 압전효과를 갖는 나노 로드(100)가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부(11); 나노 로드(100)의 제1축 방향의 라인을 따라 나노 로드(100)와 전기 접점되어 센싱부(11)의 일면을 구성하는 제1 전극(13); 나노 로드(100)의 제2축 방향의 라인을 따라 나노 로드(100)와 전기 접점되어 센싱부(11)의 타면을 구성하는 제2 전극(15); 제1 전극(13)의 일단부에 전기 접점되어 제1축 방향의 라인에 위치한 나노 로드(100)에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제1 플립칩 전극(171); 및 제2 전극(15)의 일단부에 전기 접점되어 제2축 방향의 라인에 위치한 나노 로드(100)에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제2 플립칩 전극(173)을 포함할 수 있다. The sensor die 10 according to this embodiment includes a sensing unit 11 in which a plurality of nanorods 100 having a piezoelectric effect are arrayed to detect a user's fingerprint; a first electrode 13 that is in electrical contact with the nanorod 100 along a line in the first axial direction of the nanorod 100 to form one surface of the sensing unit 11; a second electrode 15 that is in electrical contact with the nanorod 100 along a line in the second axial direction of the nanorod 100 to configure the other surface of the sensing unit 11; a first flip-chip electrode 171 that is in electrical contact with one end of the first electrode 13 and integrally distributes an electrical signal to the nanorods 100 positioned in a line in the first axial direction; and a second flip-chip electrode 173 that is in electrical contact with one end of the second electrode 15 and integrally distributes an electrical signal to the nanorods 100 positioned in a line in the second axis direction.
도 5의 실시예에서, 센싱부(11)와 플립칩 전극(17)은 도 1 내지 4의 실시예에서 전술한 내용으로 중복 원용을 생략한다. 도 5의 실시예에서는 플렉서블을 위한 제1, 2 전극(13, 15)의 구조를 제시한다. In the embodiment of FIG. 5 , the sensing unit 11 and the flip-chip electrode 17 are the same as those described above in the embodiments of FIGS. 1 to 4 , and overlapping references are omitted. In the embodiment of FIG. 5 , the structure of the first and second electrodes 13 and 15 for flexibility is presented.
본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 나노 로드(100)와 플립칩 전극(171)이 모두 마이크로 또는 나노 단위를 갖는 미세한 두께를 갖는 필러형 구조로 구성된다. 또한, 미세 피치 간격으로 나노 로드(100)가 어레이되며, 피치 사이에는 유연성이 있는 주지의 절연 소재가 충진될 경우 나노 로드(100)와 플립칩 전극(171)의 플렉서빌리티에는 문제가 없다.The sensor die 10 according to the present embodiment has a pillar-type structure in which both the nanorods 100 and the flip-chip electrodes 171 have a micro or nano-scale thickness. In addition, when the nanorods 100 are arrayed at a fine pitch interval and a known flexible insulating material is filled between the pitches, there is no problem in the flexibility of the nanorods 100 and the flip chip electrode 171 .
다만, 본 실시예에 따른 초음파 센서 모듈은 나노 로드(100)의 상면과 하면에 서로 다른 축으로 전극(13, 15)이 결속되는 구조를 갖는다. 도 1의 실시예로는 나노 로드(100)의 위아래로 적층된 전극(13, 15) 구조로 인해 플렉서빌리티가 형성되기 어렵다. However, the ultrasonic sensor module according to the present embodiment has a structure in which the electrodes 13 and 15 are coupled to the upper and lower surfaces of the nanorods 100 in different axes. In the embodiment of FIG. 1 , it is difficult to form flexibility due to the structure of the electrodes 13 and 15 stacked on the top and bottom of the nanorod 100 .
이에, 본 실시예의 제1 전극(13) 또는 제2 전극(15)은 나노 로드(100)와 전기 접점되는 축을 따라 연장형성된 라인이 축방향으로 소정의 탄성을 부여하는 트위스팅된 형상으로 제공된다. 보다 상세하게, 본 명세서에서 지칭하는 전극의 트위스팅된 형상은 구불구불 또는 지그재그의 형상을 총칭한다. Accordingly, the first electrode 13 or the second electrode 15 of the present embodiment is provided in a twisted shape in which a line extending along an axis in electrical contact with the nanorod 100 imparts a predetermined elasticity in the axial direction. . More specifically, the twisted shape of the electrode referred to in this specification refers to a serpentine or zigzag shape.
전술한 도 4를 참조하면, 제1 전극(13) 도는 제2 전극(15)은 몰드의 식각 후 형성과정에서 얼마든지 선폭 및 모양을 변경할 수 있기에 제조에 무리가 없다. 본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 3차원 초음파 센싱 원리로 반드시 사용자의 지문(3)이 센싱부(11)에 접촉될 것을 요구하지 않는다. 센서 다이(10)는 보안이 요구되는 각종 기기 및 디스플레이의 하부로 매복되어 설치될 수 있다. 또한, 최근 플렉서블 디스플레이 및 기기가 다양해짐에 따라, 초음파 센서도 유연성이 확보되도록 구현됨이 바람직하다. Referring to FIG. 4 described above, the first electrode 13 or the second electrode 15 can be easily manufactured because the line width and shape can be freely changed during the forming process after the mold is etched. The sensor die 10 according to the present embodiment does not necessarily require the user's fingerprint 3 to come into contact with the sensing unit 11 according to the three-dimensional ultrasonic sensing principle. The sensor die 10 may be installed to be buried under various devices and displays requiring security. In addition, as flexible displays and devices have recently diversified, it is desirable that the ultrasonic sensor be implemented to ensure flexibility.
본 실시예에 따른 센서 다이(10)는 센싱부(11)가 판상형으로 제공되지 않고 미세한 나노 로드의 어레이로 제공되며, 적층된 전극 구조 또한 소정의 탄성을 갖고 있어 플렉서블 기기로의 적용이 가능하다. In the sensor die 10 according to this embodiment, the sensing unit 11 is not provided in a plate shape, but as an array of fine nanorods, and the stacked electrode structure also has a predetermined elasticity, so it can be applied to a flexible device. .
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 센서(1)를 나타낸다.6 shows an ultrasonic sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 초음파 센서(1)는 도 1 내지 도 5에서 전술한 센서 다이(10)가 초음파 센서 기판(30)에 플립칩 본딩되어 제작될 수 있다. 센서 다이(10)의 세부 구성은 전술한 바 중복 원용을 생략한다.Referring to FIG. 6 , the ultrasonic sensor 1 may be manufactured by flip-chip bonding the sensor die 10 described above in FIGS. 1 to 5 to the ultrasonic sensor substrate 30 . The detailed configuration of the sensor die 10 omits the use of overlapping bar as described above.
초음파 센서 기판(10)은 센서 다이(10)가 본딩되는 회로 기판으로 센서 다이(10)의 플립칩 전극(171, 173)의 위치에 솔더볼(31)이 형성되고, 제어부(50)를 포함할 수 있다.The ultrasonic sensor substrate 10 is a circuit board to which the sensor die 10 is bonded, and the solder balls 31 are formed at the positions of the flip- chip electrodes 171 and 173 of the sensor die 10 and include the control unit 50 . can
솔더볼(31)은 나노 로드(100)의 제1축 방향의 라인에서 제1축의 일단 또는 타단에 형성된다. 또한, 솔더볼(31)은 나노 로드(100)의 제2축 방향의 라인에서, 제2축의 일단 또는 타단에 형성된다. The solder ball 31 is formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the nanorod 100 . In addition, the solder ball 31 is formed at one end or the other end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorod 100 .
솔더볼(31)은 제1 플립칩 전극(171) 또는 제2 플립칩 전극(173)과 전기적으로 접촉되는 기판의 단자이므로, 솔더볼(31)의 배치는 전술한 플립칩 전극(17)의 배치와 동일하다. 따라서, 솔더볼(31)은 인접한 어레이에 교번적으로 배열된다. 이는 제1 플립칩 전극(171) 또는 제2 플립칩 전극(173)이 같은 축을 기준으로 일단 또는 타단으로 교번되어 배치되기 때문이다. Since the solder ball 31 is a terminal of the substrate that is in electrical contact with the first flip-chip electrode 171 or the second flip-chip electrode 173 , the arrangement of the solder ball 31 is the same as the arrangement of the flip-chip electrode 17 described above. same. Accordingly, the solder balls 31 are alternately arranged in adjacent arrays. This is because the first flip-chip electrode 171 or the second flip-chip electrode 173 are alternately disposed at one end or the other end based on the same axis.
또한, 솔더볼(31)은 어레이된 축을 기준으로 지그재그로 배치된다. 보다 상세하게, 제1축의 일단 또는 타단에 형성된 솔더볼(31)은 제2축 방향으로 어레이된다. 제2축 방향으로 인접한 솔더볼(31)은 전술한 엇배치 관계에 의하여 두 번째로 이격된 솔더볼(31)이 된다. 여기서, 제1, 2 전극(13, 15)의 노출 길이가 서로 다르기 때문에 제2축 방향으로 어레이된 솔더볼(31)의 위치도 지그 재그로 배치된다. 이에 따라, 솔더볼(31)은 각각 충분한 인쇄 영역을 갖게 된다. In addition, the solder balls 31 are arranged in a zigzag with respect to the arrayed axis. In more detail, the solder balls 31 formed on one end or the other end of the first axis are arranged in the second axis direction. The solder balls 31 adjacent to each other in the second axial direction become the second spaced solder balls 31 due to the above-described misalignment relationship. Here, since the exposure lengths of the first and second electrodes 13 and 15 are different from each other, the positions of the solder balls 31 arranged in the second axis direction are also arranged in a zigzag manner. Accordingly, each of the solder balls 31 has a sufficient print area.
초음파 센서 기판(30)은 솔더볼(31)의 접점과 연결되며, 소자 배치를 고려하여 회로 패턴이 설계 및 인쇄된 PCB 기판일 수 있다. 본 실시예의 PCB 기판에는 제어부(50)가 모듈로 구성될 수 있다.The ultrasonic sensor substrate 30 is connected to the contact point of the solder ball 31 , and may be a PCB substrate on which a circuit pattern is designed and printed in consideration of element arrangement. The control unit 50 may be configured as a module on the PCB substrate of this embodiment.
제어부(50)는 제1축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼(31)과 제2축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼(31)의 좌표 조합으로 송수신된 초음파 신호의 나노 로드(100)의 위치를 산출할 수 있다.The control unit 50 calculates the position of the nanorods 100 of the ultrasonic signal transmitted and received by the coordinate combination of the solder ball 31 formed in the first axis direction line and the solder ball 31 formed in the second axis direction line. there is.
제어부(50)는 나노 로드(100)를 구동시키는 인가전압을 제어할 수 있다. 제어부(50)는 압전 소자를 구동시키는 펄스 전압을 클럭의 형태로 인가할 수 있다. 제어부(50)는 클럭신호의 듀티비에 있어서, 클럭신호의 펄스 전압을 인가한 후, 나노 로드(100)로부터 소정의 전기적 신호를 인가받을 때까지의 시간을 고려한 딜레이 시간을 포함하여 듀티비를 설정할 수 있다. 제어부(50)는 펄스 전압의 인가 후, 소정의 시간(㎛단위) 이후 회신되는 전기적 신호를 지문 맵핑을 위한 출력 신호로 고려할 수 있다.The controller 50 may control an applied voltage for driving the nanorods 100 . The controller 50 may apply a pulse voltage for driving the piezoelectric element in the form of a clock. In the duty ratio of the clock signal, the control unit 50 sets the duty ratio including a delay time in consideration of the time until a predetermined electrical signal is applied from the nanorod 100 after the pulse voltage of the clock signal is applied. can be set. The controller 50 may consider an electrical signal returned after a predetermined time (in μm unit) after application of the pulse voltage as an output signal for fingerprint mapping.
제어부(50)는 제1 연산 모듈(501)과 제2 연산 모듈(503)을 포함할 수 있다.The control unit 50 may include a first operation module 501 and a second operation module 503 .
도 6을 참조하면, 제1 연산 모듈(501)은 제1축의 솔더볼(x)이 제2축의 솔더볼(y)의 축상 교점으로 나노 로드(100)의 위치(P)를 산출할 수 있다. 도 6의 예시에서, 센싱부(11)의 모든 나노 로드(100)들은 펄스 전압이 인가되었을 때 각각 초음파를 송출하여 제각각의 다른 시간으로 반사된 초음파를 수신한다. Referring to FIG. 6 , the first operation module 501 may calculate the position P of the nanorods 100 as the axial intersection between the solder ball x of the first axis and the solder ball y of the second axis. In the example of FIG. 6 , all of the nanorods 100 of the sensing unit 11 transmit ultrasonic waves when a pulse voltage is applied to receive ultrasonic waves reflected at different times.
수신된 초음파의 시간은 지문의 골과 마루의 깊이 정보로부터 정해진다. 초음파를 수신하면, 재차 솔더볼(31)을 통해 펄스 전압이 출력된다. 이 경우, x점의 솔더볼과 y점의 솔더볼에 펄스전압이 동시에 감지된 경우, 해당 신호는 p점에 위치한 나노 로드(100)인 것으로 특정할 수 있다. p점에 위치한 나노 로드(100)는 좌표 (x,y)로 설정될 수 있다.The time of the received ultrasound is determined from the depth information of the valleys and ridges of the fingerprint. When the ultrasonic wave is received, a pulse voltage is again output through the solder ball 31 . In this case, when a pulse voltage is simultaneously sensed at the solder ball at the x point and the solder ball at the y point, the corresponding signal may be specified as being the nanorod 100 located at the p point. The nanorod 100 located at the p point may be set to coordinates (x,y).
제2 연산 모듈(503)은 제1 연산 모듈(501)의 나노 로드(100)의 위치 좌표(x,y)에서 수신된 초음파 신호를 이용해 지문의 골 또는 마루의 높이(z축) 정보를 맵핑할 수 있다. 본 실시예로, 수신된 초음파 신호는 반사된 초음파로 나노 로드(100)에 기계적 변위가 발생됨에 따라 형성된 전기적 신호일 수 있다. The second operation module 503 maps the height (z-axis) information of the valleys or ridges of the fingerprint by using the ultrasound signal received at the position coordinates (x, y) of the nanorods 100 of the first operation module 501 . can do. In this embodiment, the received ultrasonic signal may be an electrical signal formed as mechanical displacement is generated in the nanorods 100 by reflected ultrasonic waves.
지문의 골 또는 마루의 높이(z축) 정보는 전기적 신호의 정보로부터 산출될 수 있다. 보다 상세하게, 제2 연산 모듈(503)은 솔더볼(31)을 통해 수신되는 전기적 신호의 시차를 측정하여 z축 정보를 산출할 수 있다. 본 실시예는 다른 실시예로서, 보다 복잡한 알고리즘을 적용하여 전기적 신호의 강도나 전압 또는 전류 정보가 이용되는 것을 제한하지 않는다.The height (z-axis) information of the valleys or ridges of the fingerprint may be calculated from the information of the electrical signal. In more detail, the second operation module 503 may calculate the z-axis information by measuring the time difference of the electrical signal received through the solder ball 31 . This embodiment is another embodiment, and by applying a more complex algorithm, the strength of the electrical signal or the use of voltage or current information is not limited.
제2 연산 모듈(503)의 수행으로, 제어부(50)는 (x, y, z)의 3차원 지문 정보를 구축할 수 있다. 제어부(50)는 제1 연산 모듈(501)의 결과와 제2 연산 모듈(503)의 결과로 3차원의 지문 데이터를 형성하여, 비접촉시에도 지문 인식이 가능한 보안검증 수단으로 제공될 수 있다.By performing the second operation module 503 , the control unit 50 may construct 3D fingerprint information of (x, y, z). The control unit 50 forms three-dimensional fingerprint data as a result of the first operation module 501 and the second operation module 503 , and may be provided as a security verification means capable of recognizing a fingerprint even in a non-contact state.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications are possible within the limits without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiments. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts as well as the claims to be described later.
3: 지문3: Fingerprint
1: 초음파 센서1: Ultrasonic sensor
10: 센서 다이10: sensor die
30: 초음파 센서 기판30: ultrasonic sensor board
31: 솔더볼31: solder ball
11: 센싱부11: Sensing unit
100: 나노 로드100: nano rod
101: 절연재101: insulation material
13: 제1 전극13: first electrode
15: 제2 전극15: second electrode
17: 플립칩 전극17: flip chip electrode
171: 제1 플립칩 전극171: first flip chip electrode
173: 제2 플립칩 전극173: second flip chip electrode
19: 베이스판19: base plate
50: 제어부50: control unit
501: 제1 연산 모듈501: first operation module
503: 제2 연산 모듈503: second operation module
본 발명에 의하면, 초음파 센서의 패키징이 용이하고 3D의 비접촉 방식으로 지문을 검출하여 모니터, 스마트폰 단말등 다양한 기기에 언더 디스플레이로 삽입되어 구현될 수 있다.According to the present invention, the packaging of the ultrasonic sensor is easy, the fingerprint is detected in a 3D non-contact method, and it can be implemented by being inserted as an under-display in various devices such as monitors and smart phone terminals.

Claims (19)

  1. 압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부와, 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 일면을 구성하는 제1 전극과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 타면을 구성하는 제2 전극, 상기 제1 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제1축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제1 플립칩 전극과, 상기 제2 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제2축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제2 플립칩 전극이 구성된 센서 다이; 및A sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint, and a first electrode in electrical contact with the nanorods along a line in the first axial direction of the nanorods to constitute one surface of the sensing unit and a second electrode that is in electrical contact with the nanorod along a line in the second axial direction of the nanorod to configure the other surface of the sensing unit, and is in electrical contact with one end of the first electrode and is in electrical contact with the nanorod in the first axial direction A first flip-chip electrode for integrally distributing an electrical signal to the nanorods positioned at a sensor die configured with a second flip chip electrode; and
    어레이된 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인에서 제1축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 형성되어 상기 제1 플립칩 전극과 접점되고, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인에서 제2축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 형성되어 상기 제2 플립칩 전극과 접점되며, 상기 센서 다이와 본딩되는 상기 솔더볼이 어레이된 상기 나노 로드 개수의 1/2이하로 형성된 초음파 센서 기판을 포함하여,A solder ball is formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the arrayed nanorods to be in contact with the first flip chip electrode, and one end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorods or Solder balls are formed at the other end to be in contact with the second flip-chip electrode, and include an ultrasonic sensor substrate formed to be less than 1/2 the number of the nanorods in which the solder balls bonded to the sensor die are arrayed,
    상기 센서 다이가 상기 초음파 센서 기판에 플립칩 본딩된 것을 특징으로 하는 초음파 센서.The ultrasonic sensor, characterized in that the sensor die is flip-chip bonded to the ultrasonic sensor substrate.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 초음파 센서 기판은,The ultrasonic sensor substrate,
    상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼의 좌표 조합으로 송수신된 초음파 신호의 상기 나노 로드의 위치를 산출하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.A control unit for calculating the position of the nanorod of the ultrasonic signal transmitted and received by a coordinate combination of a solder ball formed in a line in the first axis direction of the nanorod and a solder ball formed in a line in the second axis direction of the nanorod further comprising Ultrasonic sensor, characterized in that.
  3. 제 2 항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 제어부는,The control unit is
    상기 제1축의 솔더볼이 상기 제2축의 솔더볼의 축상 교점으로 상기 나노 로드의 위치를 산출하는 제1 연산 모듈; 및a first arithmetic module for calculating the position of the nanorod at the axial intersection of the first axis solder ball and the second axis solder ball; and
    상기 제1 연산 모듈의 상기 나노 로드의 위치 좌표에서 수신된 초음파 신호를 이용해 지문의 골 또는 마루의 높이(z축) 정보를 맵핑하는 제2 연산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.and a second arithmetic module for mapping the height (z-axis) information of the valleys or ridges of the fingerprint using the ultrasonic signal received from the position coordinates of the nanorods of the first arithmetic module.
  4. 제 3 항에 있어서,4. The method of claim 3,
    상기 제어부는,The control unit is
    상기 제1 연산 모듈의 결과와 상기 제2 연산 모듈의 결과로 3차원의 지문 데이터를 형성하여,By forming three-dimensional fingerprint data with the result of the first calculation module and the result of the second calculation module,
    상기 센서 다이에 지문이 접촉되지 않아도 사용자의 지문 정보를 맵핑할 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.Ultrasonic sensor, characterized in that the user's fingerprint information can be mapped even if the fingerprint does not come into contact with the sensor die.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 솔더볼은,The solder ball is
    어레이된 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인에서 제1축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 교번적으로 형성되어 상기 제1 플립칩 전극과 접점되고, Solder balls are alternately formed on one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the arrayed nanorods to contact the first flip chip electrode,
    상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인에서 제2축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 교번적으로 형성되어 상기 제2 플립칩 전극과 접점되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.Solder balls are alternately formed on one end or the other end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorods to contact the second flip chip electrode.
  6. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5,
    상기 솔더볼은,The solder ball is
    배열된 축을 기준으로 지그재그로 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 센서.Ultrasonic sensor, characterized in that formed in a zigzag based on the arranged axis.
  7. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센서 다이에 구성된 상기 플립칩 전극은,The flip-chip electrode configured on the sensor die,
    초음파 발생을 위한 펄스 전압을 N개의 상기 나노 로드에 통합적으로 인가하여 상기 나노 로드와 N:1의 관계로 전기 접점되고, 패키징시 초음파 센서 기판에 솔더링되는 범프가 플립칩 전극으로 한정되어, 상기 센싱부의 나노 로드 개수보다 적은 전기 접점으로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파 센서.A pulse voltage for generating ultrasonic waves is integrally applied to the N nanorods to make electrical contact with the nanorods in an N:1 relationship, and bumps soldered to the ultrasonic sensor substrate during packaging are limited to flip-chip electrodes, and the sensing Ultrasonic sensor, characterized in that it consists of electrical contacts less than the number of negative nanorods.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센싱부는,The sensing unit,
    펄스 전압의 인가로 상기 나노 로드에서 초음파가 송출되고, 송출된 초음파가 사용자의 지문으로부터 반사되어 재차 상기 나노 로드에 수신되며, 초음파의 수신으로 상기 나노 로드가 발생시킨 펄스 전압을 이용하여 지문의 깊이(z) 정보를 감지하고, Ultrasound is transmitted from the nanorods by the application of a pulse voltage, the transmitted ultrasound is reflected from the user's fingerprint and received by the nanorod again, and the depth of the fingerprint is obtained using the pulse voltage generated by the nanorod upon receiving the ultrasound. (z) detect information;
    어레이된 상기 나노 로드의 평면좌표(x-y) 정보와 상기 깊이(z) 정보로 사용자의 지문을 3차원으로 맵핑하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.Ultrasonic sensor, characterized in that the three-dimensional mapping of the user's fingerprint with the plane coordinate (x-y) information and the depth (z) information of the arrayed nanorods.
  9. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센싱부는,The sensing unit,
    초음파를 송신했던 수단으로 사용자의 지문에서 반사된 초음파를 수신하여, 상기 나노 로드가 초음파 발생 수단과 수신 수단을 겸용하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.Ultrasonic sensor, characterized in that by receiving the ultrasonic wave reflected from the user's fingerprint by means of transmitting the ultrasonic wave, the nanorod serves as both an ultrasonic wave generating means and a receiving means.
  10. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 전극은,The first electrode is
    상기 센싱부의 상기 나노 로드의 어레이에서 제1축(x축)의 라인으로 배열된 A개의 상기 나노 로드의 일면에 접점되고, The sensing unit is in contact with one surface of the A number of nanorods arranged in a line of a first axis (x-axis) in the array of nanorods,
    상기 제2 전극은,The second electrode is
    상기 센싱부의 상기 나노 로드의 어레이에서 제2축(y축)의 라인으로 배열된 B개의 상기 나노 로드의 타면에 접점되어,The sensing unit is in contact with the other surface of the B nano-rods arranged in a line of a second axis (y-axis) in the array of nano-rods,
    패키징시 초음파 센서 기판에 솔더링되는 상기 플립칩 전극이 상기 나노 로드 총 개수(AxB)의 1/2이하로 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 센서.The ultrasonic sensor, characterized in that the flip chip electrode soldered to the ultrasonic sensor substrate during packaging is formed to be less than 1/2 of the total number (AxB) of the nanorods.
  11. 제 10 항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극은,The first electrode or the second electrode,
    축을 따라 연장형성된 라인이 축방향으로 소정의 탄성을 부여하는 트위스팅된 형상인 것을 특징으로 하는 초음파 센서.An ultrasonic sensor, characterized in that the line extending along the axis has a twisted shape imparting a predetermined elasticity in the axial direction.
  12. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 전극은,The first electrode is
    상기 플립칩 전극과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 인접한 제1 전극과 반대 방향을 향하도록 상기 나노 로드 어레이에 교번되어 라인 접점되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein an end of an electrode exposed to make electrical contact with the flip-chip electrode is alternately line-contacted with the nanorod array so as to face a direction opposite to an adjacent first electrode.
  13. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12,
    상기 제1 전극은,The first electrode is
    상기 플립칩 전극과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 같은 방향으로 노출된 인접한 제1 전극과 서로 다른 노출 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.An end portion of an electrode exposed to make electrical contact with the flip chip electrode has an exposure length different from that of an adjacent first electrode exposed in the same direction.
  14. 압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부와, 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 일면을 구성하는 제1 전극과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 타면을 구성하는 제2 전극, 상기 제1 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제1축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제1 플립칩 전극과, 상기 제2 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제2축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제2 플립칩 전극이 구성된 센서 다이;A sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint, and a first electrode in electrical contact with the nanorods along a line in the first axial direction of the nanorods to constitute one surface of the sensing unit and a second electrode that is in electrical contact with the nanorod along a line in the second axial direction of the nanorod to configure the other surface of the sensing unit, and is in electrical contact with one end of the first electrode and is in electrical contact with the nanorod in the first axial direction A first flip chip electrode for integrally distributing an electrical signal to the nanorods positioned at a sensor die configured with a second flip chip electrode;
    어레이된 상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인에서 제1축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 형성되어 상기 제1 플립칩 전극과 접점되고, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인에서 제2축의 일단 또는 타단에 솔더볼이 형성되어 상기 제2 플립칩 전극과 접점되는 초음파 센서 기판; 및A solder ball is formed at one end or the other end of the first axis in the line in the first axis direction of the arrayed nanorods to contact the first flip chip electrode, and one end of the second axis in the line in the second axis direction of the nanorods or an ultrasonic sensor substrate having a solder ball formed on the other end and contacting the second flip-chip electrode; and
    상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼의 좌표 조합으로 송수신된 초음파 신호의 상기 나노 로드의 위치를 산출하는 제어부를 포함하여,A control unit for calculating the position of the nanorod of the ultrasonic signal transmitted and received by a coordinate combination of a solder ball formed in a line in the first axis direction of the nanorod and a solder ball formed in a line in the second axis direction of the nanorod,
    상기 센서 다이가 상기 초음파 센서 기판에 플립칩 본딩된 것을 특징으로 하는 초음파 센서.The ultrasonic sensor, characterized in that the sensor die is flip-chip bonded to the ultrasonic sensor substrate.
  15. 압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부와, 상기 센싱부에 전압을 인가하는 제1, 2 전극과, 상기 제1, 2 전극의 플립칩 본딩을 위해 상기 센싱부의 외부로 전기적 신호가 통전되는 범프를 형성하는 플립칩 전극을 포함하는 센서 다이;A sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to detect a user's fingerprint, first and second electrodes applying a voltage to the sensing unit, and the sensing for flip-chip bonding of the first and second electrodes a sensor die including flip-chip electrodes forming bumps through which electrical signals are passed to the outside of the negative electrode;
    상기 센서 다이의 플립칩 본딩시 상기 플립칩 전극과 맞닿아 전기적 신호가 통전되는 솔더볼이 형성되고, 상기 솔더볼은 배열된 축을 기준으로 지그재그로 형성된 초음파 센서 기판; 및an ultrasonic sensor substrate formed in a zigzag shape with respect to an axis in which a solder ball is formed in contact with the flip chip electrode during flip-chip bonding of the sensor die and through which an electrical signal is passed; and
    상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼과, 상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인으로 형성된 솔더볼의 좌표 조합으로 송수신된 초음파 신호의 상기 나노 로드의 위치를 산출하고, 상기 나노 로드의 위치 좌표에서 수신된 초음파 신호를 이용해 지문의 골 또는 마루의 높이(z축) 정보를 맵핑하여 3차원의 지문 데이터를 형성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 기판.Calculating the position of the nanorod of the ultrasonic signal transmitted and received by a coordinate combination of a solder ball formed in a line in the first axis direction of the nanorod and a solder ball formed in a line in the second axis direction of the nanorod, An ultrasonic sensor substrate comprising: a controller for mapping the height (z-axis) information of the valleys or peaks of the fingerprint using the ultrasonic signal received from the position coordinates to form three-dimensional fingerprint data.
  16. 압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부; a sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint;
    상기 나노 로드의 일단에 전기 접점되어 상기 센싱부의 일면에 구성되는 제1 전극;a first electrode electrically contacted to one end of the nanorod and configured on one surface of the sensing unit;
    상기 나노 로드의 타단에 전기 접점되어 상기 센싱부의 타면에 구성되는 제2 전극; 및a second electrode in electrical contact with the other end of the nanorod and configured on the other surface of the sensing unit; and
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 일단부에 전기 접점되어, N개의 상기 나노 로드의 전기적 신호가 통합적으로 통전되는 플립칩 전극을 포함하고,and a flip-chip electrode that is electrically contacted to one end of the first electrode or the second electrode, and through which electrical signals of the N nanorods are integrally energized;
    상기 플립칩 전극은,The flip chip electrode is
    초음파 발생을 위한 펄스 전압을 N개의 상기 나노 로드에 통합적으로 인가하여 상기 나노 로드와 N:1의 관계로 전기 접점되고, 패키징시 초음파 센서 기판에 솔더링되는 범프가 플립칩 전극으로 한정되어, 상기 센싱부의 나노 로드 개수보다 적은 전기 접점으로 구성된 것을 특징으로 하는 플립칩 방식의 센서 다이.A pulse voltage for generating ultrasonic waves is integrally applied to the N nanorods to make electrical contact with the nanorods in an N:1 relationship, and bumps soldered to the ultrasonic sensor substrate during packaging are limited to flip-chip electrodes, and the sensing A flip-chip sensor die, characterized in that it has fewer electrical contacts than the number of negative nanorods.
  17. 압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부;a sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint;
    상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 일면을 구성하는 제1 전극;a first electrode in electrical contact with the nanorod along a line in the first axial direction of the nanorod to form one surface of the sensing unit;
    상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 타면을 구성하는 제2 전극;a second electrode in electrical contact with the nanorod along a line in the second axial direction of the nanorod to configure the other surface of the sensing unit;
    상기 제1 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제1축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제1 플립칩 전극; 및a first flip-chip electrode that is in electrical contact with one end of the first electrode and integrally distributes an electrical signal to the nanorods positioned in the line in the first axis direction; and
    상기 제2 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제2축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제2 플립칩 전극을 포함하고,a second flip-chip electrode that is in electrical contact with one end of the second electrode and integrally distributes an electrical signal to the nanorods positioned in the line in the second axis direction;
    상기 센싱부는,The sensing unit,
    상기 제1, 2 플립칩 전극을 통해 인가되는 펄스 전압이 클럭 신호로 인가되어 인가 이후 시차를 두고 펄스 전압을 같은 경로로 출력하여, 펄스 전압의 시차로 사용자 지문의 깊이 정보를 감지함에 따라, 상기 나노 로드가 초음파 발생 수단과 수신 수단을 겸용하는 것을 특징으로 하는 플립칩 방식의 센서 다이.A pulse voltage applied through the first and second flip-chip electrodes is applied as a clock signal, and after application, the pulse voltage is output in the same path with a time difference. A flip-chip type sensor die, characterized in that the nanorods serve both as an ultrasonic wave generating unit and a receiving unit.
  18. 압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부;a sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint;
    상기 나노 로드의 일단에 전기 접점되어 상기 센싱부의 일면에 구성되는 제1 전극;a first electrode electrically contacted to one end of the nanorod and configured on one surface of the sensing unit;
    상기 나노 로드의 타단에 전기 접점되어 상기 센싱부의 타면에 구성되는 제2 전극; 및a second electrode in electrical contact with the other end of the nanorod and configured on the other surface of the sensing unit; and
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 일단부에 전기 접점되어, N개의 상기 나노 로드의 전기적 신호가 통합적으로 통전되는 플립칩 전극을 포함하고,and a flip-chip electrode that is electrically contacted to one end of the first electrode or the second electrode, and through which electrical signals of the N nanorods are integrally energized;
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극은,The first electrode or the second electrode,
    상기 나노 로드와 전기 접점되는 축을 따라 연장형성된 라인이 축방향으로 소정의 탄성을 부여하는 트위스팅된 형상으로 제공되어 플렉서블이 가능하고, 패키징시 초음파 센서 기판에 솔더링되는 범프가 플립칩 전극으로 한정되어 와이어링 없이 칩본딩으로 패키징되는 것을 특징으로 하는 플립칩 방식의 센서 다이.A line extending along an axis in electrical contact with the nanorod is provided in a twisted shape that imparts a predetermined elasticity in the axial direction, making it flexible, and bumps soldered to the ultrasonic sensor substrate during packaging are limited to flip chip electrodes. A flip-chip sensor die, characterized in that it is packaged by chip bonding without wiring.
  19. 압전효과를 갖는 나노 로드가 다수개 어레이되어 사용자의 지문을 감지하는 센싱부;a sensing unit in which a plurality of nanorods having a piezoelectric effect are arrayed to sense a user's fingerprint;
    상기 나노 로드의 제1축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 일면을 구성하는 제1 전극;a first electrode in electrical contact with the nanorod along a line in the first axial direction of the nanorod to form one surface of the sensing unit;
    상기 나노 로드의 제2축 방향의 라인을 따라 상기 나노 로드와 전기 접점되어 상기 센싱부의 타면을 구성하는 제2 전극;a second electrode in electrical contact with the nanorod along a line in the second axial direction of the nanorod to configure the other surface of the sensing unit;
    상기 제1 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제1축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제1 플립칩 전극; 및a first flip-chip electrode that is in electrical contact with one end of the first electrode and integrally distributes an electrical signal to the nanorods positioned in the line in the first axis direction; and
    상기 제2 전극의 일단부에 전기 접점되어 상기 제2축 방향의 라인에 위치한 상기 나노 로드에 전기적 신호를 통합적으로 유통시키는 제2 플립칩 전극을 포함하고,a second flip-chip electrode that is in electrical contact with one end of the second electrode and integrally distributes an electrical signal to the nanorods positioned in the line in the second axis direction;
    상기 제1 전극은 상기 플립칩 전극과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 인접한 제1 전극과 반대 방향을 향하도록 상기 나노 로드 어레이에 교번되어 라인 접점되고,The first electrode is alternately line-contacted with the nanorod array so that an end of the electrode exposed to make electrical contact with the flip-chip electrode faces in a direction opposite to the adjacent first electrode,
    상기 제2 전극은 상기 플립칩 전극과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 인접한 제2 전극과 반대 방향을 향하도록 상기 나노 로드 어레이에 교번되어 라인 접점되고,The second electrode is alternately line-contacted with the nanorod array so that an end of the electrode exposed to be in electrical contact with the flip-chip electrode faces in a direction opposite to the adjacent second electrode;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 플립칩 전극과 전기 접점되기 위하여 노출되는 전극의 단부가 같은 방향으로 노출된 인접한 전극과 서로 다른 노출 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 플립칩 방식의 센서 다이.The flip-chip type sensor die, characterized in that the first electrode and the second electrode have different exposure lengths from an adjacent electrode exposed in the same direction at an end of the electrode exposed in order to make electrical contact with the flip-chip electrode.
PCT/KR2021/012966 2020-09-28 2021-09-23 Ultrasonic sensor for establishing three-dimensional fingerprint information WO2022065881A1 (en)

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