KR101443220B1

KR101443220B1 - 접촉힘 센서 패키지, 이를 구비한 혈압 측정계, 및 상기접촉힘 센서 패키지 제조방법

Info

Publication number: KR101443220B1
Application number: KR1020080001429A
Authority: KR
Inventors: 김종팔
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2014-09-22
Also published as: KR20090075537A; US8800377B2; US20090177096A1

Abstract

본 발명은, 상측면에 진동 감지부 및 전기적 연결 단자(端子)인 제1 접합 패드를 구비한 기판층; 상기 제1 접합 패드에 대응되는 위치에 마련되고 상기 제1 접합 패드와 전기적으로 연결되는 제2 접합 패드를 구비한 유연성(flexible) 회로기판층; 일측은 상기 진동 감지부에, 타측은 인체에 접촉되어 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 진동 감지부에 전달하는 진동 전달부; 및, 상기 기판층과 유연성 회로기판층 간의 접합력을 강화하기 위하여 상기 기판층과 유연성 회로기판층 사이에 형성되되, 적어도 상기 진동 전달부과 겹쳐지는 영역에는 형성되지 않는 접합층(adhesion layer);을 구비한 접촉힘 센서 패키지와, 이를 구비한 혈압 측정계와, 상기 접촉힘 센서 패키지 제조방법을 제공한다.

Description

접촉힘 센서 패키지, 이를 구비한 혈압 측정계, 및 상기 접촉힘 센서 패키지 제조방법{Contact force sensor package, blood pressure measuring device with the same, and method for fabricating the contact force sensor package}

본 발명은 혈압 측정을 위하여 인체의 맥파(sphygmus wave)를 감지하는 접촉힘 센서 패키지와, 이를 구비한 혈압 측정계와, 상기 접촉힘 센서 패키지의 제조방법에 관한 것이다.

심장의 반복적인 수축 및 확장으로 인한 혈액의 맥파(sphygmus wave)와 혈압의 관계를 이용하여 혈압을 측정하는 혈압 측정계가 개발되고 있으며, 이 혈압 측정계는 접촉힘 센서 패키지를 구비한다.

도 1은 전형적인 접촉힘 센서 패키지의 일 예를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 접촉힘 센서 패키지(50)는 요골 동맥(radial artery, 5)이 통과하는 손목(1) 부근에 접촉시키고 맥파를 감지하게 된다. 상기 접촉힘 센서 패키지(50)는 박막(55)이 구비된 기판층(54)이 회로기판층(51) 상에 탑재되고, 상기 박막(55)이 구비된 기판층(54)과 상기 회로기판층(51)이 본딩 와이어(bonding wire, 60)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 상기 본딩 와이어(60)를 보호하기 위 하여 상기 기판층(54)의 주위는 실리콘 젤(silicone gel, 65) 등의 탄성 재료로 밀봉된다.

요골 동맥(5)으로부터 인가된 진동, 즉 맥파는 상기 실리콘 젤(65)을 통하여 상기 박막(55)에 전달된다. 상기 박막(55)의 변화를 통하여 혈압이 측정된다. 그런데, 상기 본딩 와이어(60)는 수십 ㎛ 정도의 두께에 불과하여 충격에 취약하므로, 상기 실리콘 젤(65)에 전달되는 진동에 의한 본딩 와이어(60)의 단선을 방지하기 위하여, 상기 박막(55) 위의 실리콘 젤(65)의 두께(M)를 두껍게 형성한다.

이러한 이유로,상기 접촉힘 센서 패키지의 크기를 작게 하기 어렵고, 요골 동맥과 박막 사이의 거리도 멀어져 맥파 감지의 민감도가 저하되고 있다

본 발명은 소형화되고, 맥파 감지 민감도가 향상된 접촉힘 센서 패키지와, 이를 구비한 혈압 측정계와, 상기 접촉힘 센서 패키지의 제조방법을 제공한다.

본 발명은, 상측면에 진동 감지부 및 전기적 연결 단자(端子)인 제1 접합 패드를 구비한 기판층; 상기 제1 접합 패드에 대응되는 위치에 마련되고 상기 제1 접합 패드와 전기적으로 연결되는 제2 접합 패드를 구비한 유연성(flexible) 회로기판층; 일측은 상기 진동 감지부에, 타측은 인체에 접촉되어 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 진동 감지부에 전달하는 진동 전달부; 및, 상기 기판층과 유연성 회로기판층 간의 접합력을 강화하기 위하여 상기 기판층과 유연성 회로기판층 사이에 형성되되, 적어도 상기 진동 전달부과 겹쳐지는 영역에는 형성되지 않는 접합층(adhesion layer);을 구비한 접촉힘 센서 패키지를 제공한다.

또한 본 발명은, 인체의 맥파(sphygmus wave)를 감지하는 적어도 하나의 상기 접촉힘 센서 패키지(contact force sensor package)를 구비하며 상기 감지된 맥파에 기초하여 혈압을 측정하는 혈압 측정 블록과, 상기 혈압 측정 블록과 인체의 접촉 상태를 유지시켜 주는 접촉 유지 수단을 구비한 혈압 측정계를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 전달부는 탄성 소재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 전달부의 탄성계수는 상기 진동 감지부의 탄성계수보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 전달부는 상기 진동 감지부에 접합되는, 상기 유연성 회로기판층의 일부분을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접촉힘 센서 패키지는 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드를 전기적으로 연결하기 위한 이방성 도전층(anisotropic conductive layer)을 더 구비하고, 상기 진동 전달부는 상기 진동 감지부에 접촉되는 상기 이방성 도전층의 일부분과, 상기 이방성 도전층의 일부분에 접촉되는 상기 유연성 회로기판층의 일부분을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유연성 회로기판층은 상기 진동 감지부가 노출되도록 형성된 개구(開口)를 구비하고, 상기 진동 전달부는 상기 개구에 형성되어 상기 진동 감지부에 접촉되며 상기 개구를 가릴 수 있는 진동 전달 부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 전달 부재는 탄성 소재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 전달부는 인체에 접촉되어도 무해(無害)한 탄성소재로 이루어진 최외곽층을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접촉힘 센서 패키지는 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드의 전기적 연결을 매개하는 메탈 범프(metal bump)를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접합층은 상기 기판층과 유연성 회로기 판층 사이에 주입된 액상 재료가 경화되어 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 감지부는 가해지는 접촉힘(contact force)에 의해 형태가 변화되는 형태 변형 요소를 포함하며, 상기 형태 변형 요소는 상기 접촉힘에 의하여 압저항(piezoresistance), 압전하(piezoelectricity) 및, 정전용량(capacitance) 중 적어도 하나가 측정 가능하게 변화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형태 변형 요소는 박막(薄膜), 외팔보(cantilever beam), 및 양단 지지보(bridge) 중 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혈압 측정 블록은 상기 접촉힘 센서 패키지를 복수 개 구비하고, 상기 복수의 접촉힘 센서 패키지 가운데 하나가 유효한 맥파를 감지하면 상기 감지된 맥파에 기초하여 혈압을 측정하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명은, 상측면에 진동 감지부 및 전기적 연결 단자(端子)인 제1 접합 패드를 구비한 기판층을 준비하는 기판층 준비 단계; 상기 제1 접합 패드와 겹쳐지는 위치에 제2 접합 패드를 구비한 유연성 회로기판층을 상기 기판층 상에 배치하고, 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드를 전기적으로 연결하는 유연성 회로기판층 탑재 단계; 일측은 상기 진동 감지부에, 타측은 인체에 접촉되어 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 진동 감지부에 전달하는 진동 전달부를 형성하는 진동 전달부 형성 단계; 및, 상기 기판층과 유연성 회로기판층 간의 접합력을 강화하기 위하여 액상 재료를 상기 기판층과 유연성 회로기판층 사이에 주입하고 경화하여 접합층(adhesion layer)을 형성하되, 적어도 상기 진동 감지부와 겹쳐지는 영역에 는 상기 액상 재료가 주입되지 않도록 주입하는 접합층 형성 단계;를 구비한 접촉힘 센서 패키지 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 전달부 형성 단계는 상기 유연성 회로기판층 탑재 단계와 동시, 그 이전, 및 그 이후 중 어느 한 때에 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 전달부 형성 단계는 상기 유연성 회로기판층의 일부분을 상기 진동 감지부에 접합하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유연성 회로기판층 탑재 단계 및 진동 전달부 형성 단계는 동시에 수행되고, 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드가 전기적으로 연결되도록 상기 유연성 회로기판층과 기판층 사이에 이방성 도전층(anisotropic conductive layer)을 개재하는 단계와, 상기 이방성 도전층의 일측이 상기 진동 감지부에 접촉되고 상기 이방성 도전층의 타측이 상기 유연성 회로기판층에 접촉되도록 상기 유연성 회로기판층을 상기 기판층을 향해 가압하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접촉힘 센서 패키지 제조방법은 상기 유연성 회로기판층에 상기 진동 감지부가 노출되도록 개구(開口)를 형성하는 단계를 더 구비하고, 상기 진동 전달부 형성 단계는 상기 진동 감지부에 접촉되며 상기 개구를 가릴 수 있는 진동 전달 부재를 상기 개구에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유연성 회로기판층 탑재 단계는 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드의 전기적 연결을 매개하는 메탈 범프(metal bump)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 접촉힘 센서 패키지와, 이를 구비한 혈압 측정계와, 상기 접촉힘 센서 패키지를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 측정계를 도시한 단면도이고, 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉힘 센서 패키지의 제조방법을 도시한 단면도이고, 도 3b는 완성된 접촉힘 센서 패키지를 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 혈압 측정계(10)는 맥파(sphygmus wave) 감지가 용이하도록 요골 동맥(5)이 통과하는 손목(1)에 착용할 수 있으며, 혈압을 측정하는 혈압 측정 블록(15)과, 상기 혈압 측정 블록(15)이 인체, 즉 손목(1)에 접촉된 상태를 유지시켜 주는 접촉 유지 수단을 구비한다. 도시된 예에서 접촉 유지 수단은 손목을 감싸는 밴드(band, 20)를 포함하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 혈압 측정 블록(15)은 상기 요골 동맥(5)의 진동을 통하여 인체의 맥파를 감지하는 복수 개의 접촉힘 센서 패키지(100A)와, 상기 감지된 맥파에 기초하여 혈압을 측정하는 프로세서(processor, 미도시)와, 측정된 혈압을 사용자에게 시각적으로 알려주기 위한 디스플레이 패널(미도시)를 구비한다. 상기 복수 개의 접촉힘 센서 패키지(100A)는 최소한의 간격을 두고 인접하여 배열되며, 그들 가운데 임의의 하나가 유효한 맥파를 감지하면 상기 프로세서가 감지된 맥파에 기초하여 혈압을 측정하도록 구성된다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 접촉힘 센서 패키지(100A)는 베이스층(101)과, 상기 베이스층(101) 상에 적층된 기판층(102)과, 상기 기판층(102) 상에 탑재된 유연성 회로기판층(110)과, 상기 기판층(102)과 유연성 회로기판층(110) 간의 접합력을 강화하기 위한 접합층(adhesion layer, 130A)를 구비한다.

본 발명의 실시예에서 상기 베이스층(101)은 유리(glass)로 이루어질 수 있고, 상기 기판층(102)은 실리콘(Si)으로 이루어질 수 있다. 상기 기판층(102)은 그 상측면에 진동 감지부와, 전기적 연결 단자(端子)인 제1 접합 패드(107)를 구비한다. 상기 진동 감지부는 가해지는 접촉힘(contact force)에 의해 형태가 변화하는 형태 변형 요소를 포함하며, 상기 형태 변형 요소는 상기 접촉힘에 의하여 압저항(piezoresistance), 압전하(piezoelectricity) 및, 정전용량(capacitance) 중 적어도 하나가 측정 가능하게 변화한다. 도시된 실시예에서는 상기 형태 변형 요소로서, 박막(薄膜, 105)을 포함한다.다만, 상기 박막(105)은 상기 형태 변형 요소의 일 예에 불과하며, 외팔보(cantilever beam) 또는 양단 지지보(bridge)가 상기 형태 변형 요소로 채용될 수도 있다.

상기 기판층(102)의 내부에는 박막(105)을 형성하기 위한 캐비티(cavity, 103)가 형성되어 있다. 상기 박막(105)이 진동함에 따라 상기 박막(105)의 변형률에 민감한 가변저항(piezoresistive resister)이 변화하게 되며, 여기에 기지(旣知)의 전류를 인가하여 전압 변화를 감지하거나, 기지의 전압을 인가하여 전류 변화를 감지할 수 있다. 이 전압 또는 전류의 변화를 통하여 맥파(sphygmus wave)로 인한 박막(105)의 진동을 감지할 수 있다.

상기 접촉힘 센서 패키지(100A)의 제조방법을 살펴보면, 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 상기 기판층(102)을 준비하고 이를 상기 베이스층(101) 상에 적층한다. 다음으로, 상기 제1 접합 패드(107)에 대응되게 이와 겹쳐지는 위치에 제2 접합 패드(112)를 구비한 상기 유연성 회로기판층(110)을 상기 기판층(102) 상에 배치하고, 상기 제1 접합 패드(107)와 제2 접합 패드(112)를 일대일로 서로 전기적으로 연결하여 유연성 회로기판층(110)을 기판층(102) 상에 탑재한다. 상기 유연성 회로기판층(110)은 맥파를 감지하여 형성된 전기적 신호를 혈압 측정 블록(15, 도 2 참조)의 프로세서(미도시)에 전달한다. 상기 유연성 회로기판층(110)은 이물질이나 스크래치(scratch) 등의 충격으로부터 파열되기 쉬운 상기 박막(105)을 보호하는 기능도 수행한다.

도시된 실시예에서 메탈 범프(metal bump, 120)가 상기 제1 접합 패드(107)와 제2 접합 패드(112)의 전기적 연결을 매개한다. 금(Au) 등의 전도성 금속을 용융하여 상기 제1 접합 패드(107) 상에 볼(ball) 형태로 드롭(drop)하여 상기 메탈 범프(120)를 형성할 수 있다.

다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 박막(105)에 전달하기 위한 진동 전달부(150A)를 형성한다. 도시된 실시예에서 상기 진동 전달부(150A)는 상기 박막(105)과 겹쳐지는 유연성 회로기판층(110)의 중앙부를 상기 박막(105)에 접합하여 형성된다. 상기 유연성 회로기판층(110)과 박막(105)의 접합은 가압, 가열, 초음파 용착, 화학적 결합, 접착제 도포 등의 방법에 의할 수 있다. 한편, 상기 진동 전달부(150A)의 형성은 반드시 유연성 회로기판 층(110)을 기판층(102) 상에 탑재한 이후에 수행되어야 하는 것은 아니며, 상기 유연성 회로기판층(110)을 기판층(102) 상에 탑재함과 동시에 수행될 수도 있고, 상기 유연성 회로기판층(110)의 탑재 이전에 수행될 수도 있다.

상기 진동 전달부(150A)의 저면은 상기 박막(105)에 접촉되고, 상면은 맥파 감지를 위해 인체, 즉 손목(1)에 접촉된다. 상기 유연성 회로기판층(110)이 유연성있는 탄성 소재이므로 맥파로 인한 요골 동맥(5)의 진동을 상기 박막(105)에 잘 전달할 수 있다. 진동 전달의 민감도 향상을 위하여 상기 진동 전달부(150A)의 탄성계수는 상기 진동 감지부의 형태 변형 요소, 즉 박막(105)의 탄성계수보다 작을 수 있다. 상기 접합부(130A)는 경화된 수지 또는 몰딩 컴파운드(molding compound)와 같은 상대적으로 비탄성이고 경성(硬性) 소재로 이루어지므로, 만약 상기 접합부(130A)가 상기 박막(105)과 겹쳐지도록 확장된다면 맥파 감지 성능이 저하될 수 있다. 이를 막기 위하여 도시된 실시예에서는 상기 접합부(130A) 형성에 앞서 유연성 회로기판층(110)의 중앙부를 상기 박막(105)에 접합하여 진동 전달부(150A)를 형성한다.

한편, 도시되진 않았으나 상기 진동 전달부(150A)는 유연성 회로기판층(110)의 외곽에 피부에 직접 접촉되는 최외곽층을 더 구비할 수 있다. 상기 최외곽층은 인체에 접촉되어도 무해(無害)한 탄성소재로 이루어질 수 있다.

다음으로, 예컨대 수지 또는 몰딩 컴파운드(molding compound) 등의 액상(液狀) 재료를 상기 기판층(102)과 유연성 회로기판층(110) 사이에 주입하고 적당한 조건으로 가열하여 경화함으로써 접합층(130A)을 형성한다. 상기 유연성 회로기판 층(110)과 기판층(102)의 상측면 사이의 간극(G1)은 수십 ㎛ 에 불과하므로 모세관력(capillary force)에 의해 상기 간극(G1)은 액상 재료에 의해 채워질 수 있다. 상기 접합층(130A)은 상기 기판층(102)과 유연성 회로기판층(110) 사이의 접합력을 강화하고 제1 접합 패드(107)와 제2 접합 패드(112) 사이의 접합 부분을 보호한다.

상기 접촉힘 센서 패키지(100A)는 얇은 유연성 회로기판층(110)과 기판층(102)을 맞대어 접합함으로써 요골 동맥(5)과 박막(105) 사이의 거리를 줄일 수 있다. 따라서 맥파 감지의 민감도가 향상된다. 또한, 와이어 본딩 방식의 종래의 접촉힘 센서 패키지에 비해 사이즈(size)를 줄일 수 있어, 혈압 측정 블록(15, 도 2 참조) 내에서 보다 촘촘하게 접촉힘 센서 패키지(100A)를 배열할 수 있다. 따라서, 혈압 측정계(10, 도 2 참조)를 착용하고 혈압을 측정하고자 할 때 측정 에러(error)의 발생 가능성이 낮아진다. 즉 혈압 측정 성능이 향상될 수 있다.

도 4a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접촉힘 센서 패키지의 제조방법을 도시한 단면도이고, 도 4b는 완성된 접촉힘 센서 패키지를 도시한 단면도로서 도 3b에 도시된 접촉힘 센서 패키지(100A)와 마찬가지로 혈압 측정계(10, 도 2 참조)에 적용될 수 있다. 이하에서 도 3a 및 도 3b의 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 의미한다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 접촉힘 센서 패키지(100A)는 베이스층(101)과, 상기 베이스층(101) 상에 적층되고, 박막(105)과 제1 접합 패드(107)와 캐비티(103)를 구비한 기판층(102)과, 상기 기판층(102) 상에 탑재되고, 제2 접합 패드(112)를 구비한 유연성 회로기판층(110)과, 상기 기판층(102)과 유연성 회로기 판층(110) 간의 접합력을 강화하기 위한 접합층(adhesion layer, 130B)를 구비한다.

상기 접촉힘 센서 패키지(100B)의 제조방법을 살펴보면, 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 기판층(102)을 준비하고, 상기 베이스층(101) 상에 상기 기판층(102)을 적층한다. 다음으로, 상기 제1 접합 패드(107) 상에 메탈 범프(120)를 형성하고, 상기 유연성 회로기판층(110)과 제1 접합 패드(107) 사이에 이방성 도전층(anisotropic conductive layer, 135)을 개재한다. 상기 이방성 도전층(135)은 필름(film) 형태이다.

다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 이방성 도전층(135) 중앙부의 저면이 상기 박막(105)에 접촉되고, 상면은 상기 유연성 회로기판층(110)에 접촉되도록 상기 유연성 회로기판층(110)을 상기 기판층(102)을 향해 가압한다. 이로써 상기 제1 접합 패드(107)와 제2 접합 패드(112)는 상기 메탈범프(120) 및 이방성 도전층(135)을 매개로 전기적으로 연결된다.

제1 접합 패드(107)와 제2 접합 패드(112)이 전기적으로 연결됨과 동시에 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 박막(105)에 전달하기 위한 진동 전달부(150B)가 형성된다. 상기 진동 전달부(150B)는 상기 박막(105)에 접촉되는 상기 이방성 도전층(135)의 중앙부와, 맥파 감지를 위해 인체, 즉 손목(1)에 접촉되는 유연성 회로기판층(110)의 중앙부를 포함한다. 상기 이방성 도전층(135)과 유연성 회로기판층(110)이 모두 탄성 소재이고 그 탄성계수가 박막(105)의 탄성계수보다 작으며, 서로 밀착되어 있으므로 맥파로 인한 요골 동맥(5)의 진동을 상기 박막(105)에 잘 전달할 수 있다.

다음으로, 예컨대 수지 또는 몰딩 컴파운드 등의 액상(液狀) 재료를 상기 기판층(102)과 유연성 회로기판층(110) 사이에 주입하고 적당한 조건으로 가열하여 경화함으로써 접합층(130B)을 형성한다. 상기 접합층(130B)은 상기 기판층(102)과 유연성 회로기판층(110) 사이의 접합력을 강화한다.

상기 접촉힘 센서 패키지(100B)는 얇은 유연성 회로기판층(110)과 기판층(102)을 맞대어 접합함으로써 요골 동맥(5)과 박막(105) 사이의 거리를 줄일 수 있다. 따라서 맥파 감지의 민감도가 향상된다. 또한, 와이어 본딩 방식의 종래의 접촉힘 센서 패키지에 비해 사이즈(size)를 줄일 수 있어, 혈압 측정 블록(15, 도 2 참조) 내에서 보다 촘촘하게 접촉힘 센서 패키지(100B)를 배열할 수 있다. 따라서, 혈압 측정계(10, 도 2 참조)를 착용하고 혈압을 측정하고자 할 때 측정 에러(error)의 발생 가능성이 낮아진다. 즉 혈압 측정 성능이 향상될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 접촉힘 센서 패키지의 제조방법을 순차적으로 도시한 단면도이고, 도 5c는 완성된 접촉힘 센서 패키지를 도시한 단면도로서, 도 3b 및 도 4b에 도시된 접촉힘 센서 패키지(100A, 100B)와 마찬가지로 혈압 측정계(10, 도 2 참조)에 적용될 수 있다. 이하에서 도 3a 및 도 3b의 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 의미한다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상기 접촉힘 센서 패키지(100C)는 베이스층(101)과, 상기 베이스층(101) 상에 적층되고, 박막(105)과 제1 접합 패드(107)와 캐비티(103)를 구비한 기판층(102)과, 상기 기판층(102) 상에 탑재되는, 제2 접합 패드(112)를 구비한 유연성 회로기판층(110)과, 상기 기판층(102)과 유연성 회로기판층(110) 간의 접합력을 강화하기 위한 접합층(adhesion layer, 130C)과, 진동 전달 부재(150C)를 포함한다.

상기 접촉힘 센서 패키지(100C)의 제조방법을 살펴보면, 먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 기판층(102)을 준비하고, 베이스층(101) 상에 상기 기판층(102)을 적층한다. 다음으로, 상기 제1 접합 패드(107) 상에 메탈 범프(120)를 형성하고, 상기 제2 접합 패드(112)가 상기 메탈 범프(120)에 접촉되도록 유연성 회로기판층(110)을 기판층(102)을 향해 가압하여 상기 유연성 회로기판층(110)을 기판층(102) 상에 탑재한다. 이로써 상기 제1 접합 패드(107)와 제2 접합 패드(112)는 상기 메탈범프(120)를 매개로 전기적으로 연결된다. 한편, 상기 유연성 회로기판층(110)을 기판층(102) 상에 탑재하기에 앞서서 상기 박막(105)이 노출될 수 있도록 상기 유연성 회로기판층(110)에 개구(開口, 115)를 형성한다.

상기 유연성 회로기판층(110)을 기판층(102) 상에 탑재한 다음, 도 5b에 도시된 바와 같이 예컨대 수지 또는 몰딩 컴파운드 등의 액상(液狀) 재료를 상기 기판층(102)과 유연성 회로기판층(110) 사이에 주입하고 적당한 조건으로 가열하여 경화함으로써 접합층(130C)을 형성한다. 도 3b를 참조하여 설명한 바와 마찬가지로 상기 유연성 회로기판층(110)과 기판층(102)의 상측면 사이의 간극은 수십 ㎛ 에 불과하므로 모세관력(capillary force)에 의해 상기 간극은 액상 재료에 의해 채워질 수 있다. 그러나, 상기 개구(115)가 형성된 부분은 표면 장력으로 인해 액상 재료가 채워지지 않기 때문에 상기 박막(105)은 여전히 노출된 상태로 남겨질 수 있 다.

다음으로, 상기 박막(105)에 접촉 가능한 말단부(153)와, 상기 개구(115)를 가릴 수 있는 헤드부(154)를 구비한 진동 전달 부재(150C)의 상기 말단부(153)를 상기 개구(115)에 삽입하여 진동 전달부를 형성한다. 도 5c에 도시된 실시예에서 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 박막(105)에 전달하기 위한 진동 전달부는 상기 진동 전달 부재(150C)를 포함한다. 상기 개구(115)에 삽입된 진동 전달 부재(150C)의 말단부(153)는 상기 박막(105)에 접촉되고, 상기 헤드부(154)는 맥파 감지를 위해 인체, 즉 손목(1)에 접촉된다. 상기 진동 전달 부재(150C)는 예컨대, 고무(rubber), 실리콘 수지(silicone)와 같은 탄성계수가 상기 박막(105)의 탄성계수보다 작은 탄성 소재로 이루질 수 있다. 따라서, 맥파로 인한 요골 동맥(5)의 진동을 상기 박막(105)에 잘 전달할 수 있다.

상기 접촉힘 센서 패키지(100C)는 얇은 유연성 회로기판층(110)과 기판층(102)을 맞대어 접합함으로써 요골 동맥(5)과 박막(105) 사이의 거리를 줄일 수 있다. 따라서 맥파 감지의 민감도가 향상된다. 또한, 와이어 본딩 방식의 종래의 접촉힘 센서 패키지에 비해 사이즈(size)를 줄일 수 있어, 혈압 측정 블록(15, 도 2 참조) 내에서 보다 촘촘하게 접촉힘 센서 패키지(100C)를 배열할 수 있다. 따라서, 혈압 측정계(10, 도 2 참조)를 착용하고 혈압을 측정하고자 할 때 측정 에러(error)의 발생 가능성이 낮아진다. 즉 혈압 측정 성능이 향상될 수 있다.

또한, 인체에 접촉되는 부분이 진동 전달 부재(150C)에 한정되므로, 여러 사람이 하나의 혈압 측정계(10, 도 2 참조)를 사용하더라도 상기 진동 전달 부 재(150C)만을 유연성 회로기판층(110)에서 분리하여 소독하고 재사용할 수 있어 위생상 유익하고, 유연성 회로기판층(110)의 고장을 회피할 수 있어 경제적으로도 유익하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 측정계를 도시한 단면도이다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉힘 센서 패키지의 제조방법을 도시한 단면도이고, 도 3b는 완성된 접촉힘 센서 패키지를 도시한 단면도이다.

도 4a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접촉힘 센서 패키지의 제조방법을 도시한 단면도이고, 도 4b는 완성된 접촉힘 센서 패키지를 도시한 단면도이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 접촉힘 센서 패키지의 제조방법을 순차적으로 도시한 단면도이고, 도 5c는 완성된 접촉힘 센서 패키지를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ...손목 5 ...요골 동맥

10 ...혈압 측정계 15 ...혈압 측정 블록

20 ...밴드 100A,100B,100C ...접촉힘 센서 패키지

101 ...베이스층 102 ...기판층

105 ...박막 107 ...제1 접합 패드

110 ...유연성 회로기판층 112 ...제2 접합 패드

115 ...개구 120 ...메탈 범프

130A,130B, 130C ...접합층 135 ...이방성 도전층

150A,150B ...진동 전달부 150C ...진동 전달 부재

Claims

상측면에 진동 감지부 및 전기적 연결 단자(端子)인 제1 접합 패드를 구비한 기판층;

상기 제1 접합 패드에 대응되는 위치에 마련되고 상기 제1 접합 패드와 전기적으로 연결되는 제2 접합 패드를 구비한 유연성(flexible) 회로기판층;

일측은 상기 진동 감지부에, 타측은 인체에 접촉되어 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 진동 감지부에 전달하는 진동 전달부; 및,

상기 기판층과 유연성 회로기판층 간의 접합력을 강화하기 위하여 상기 제1 및 제2 접합패드의 연결부 주위의 상기 기판층과 유연성 회로기판층 사이에 형성되되, 적어도 상기 진동 전달부과 겹쳐지는 영역에는 형성되지 않는 접합층(adhesion layer);을 구비한 접촉힘 센서 패키지.
제1 항에 있어서,

상기 진동 전달부는 탄성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제2 항에 있어서,

상기 진동 전달부의 탄성계수는 상기 진동 감지부의 탄성계수보다 작은 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제1 항에 있어서,

상기 진동 전달부는 상기 진동 감지부에 접합되는, 상기 유연성 회로기판층의 일부분을 포함한 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제1 항에 있어서,

상기 접촉힘 센서 패키지는 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드를 전기적으로 연결하기 위한 이방성 도전층(anisotropic conductive layer)을 더 구비하고,

상기 진동 전달부는 상기 진동 감지부에 접촉되는 상기 이방성 도전층의 일부분과, 상기 이방성 도전층의 일부분에 접촉되는 상기 유연성 회로기판층의 일부분을 포함한 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제1 항에 있어서,

상기 유연성 회로기판층은 상기 진동 감지부가 노출되도록 형성된 개구(開口)를 구비하고,

상기 진동 전달부는 상기 개구에 형성되어 상기 진동 감지부에 접촉되며 상기 개구를 가릴 수 있는 진동 전달 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제6 항에 있어서,

상기 진동 전달 부재는 탄성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 접촉힘 센 서 패키지.
제1 항에 있어서,

상기 진동 전달부는 인체에 접촉되어도 무해(無害)한 탄성소재로 이루어진 최외곽층을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제1 항에 있어서,

상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드의 전기적 연결을 매개하는 메탈 범프(metal bump)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제1 항에 있어서,

상기 접합층은 상기 기판층과 유연성 회로기판층 사이에 주입된 액상 재료가 경화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제1 항에 있어서,

상기 진동 감지부는 가해지는 접촉힘(contact force)에 의해 형태가 변화되는 형태 변형 요소를 포함하며, 상기 형태 변형 요소는 상기 접촉힘에 의하여 압저항(piezoresistance), 압전하(piezoelectricity) 및, 정전용량(capacitance) 중 적어도 하나가 측정 가능하게 변화하는 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지.
제11 항에 있어서,

상기 형태 변형 요소는 박막(薄膜), 외팔보(cantilever beam), 및 양단 지지보(bridge) 중 하나인 것을 특징으로 하는 접촉힘 패키지.
인체의 맥파(sphygmus wave)를 감지하는 적어도 하나의 접촉힘 센서 패키지(contact force sensor package)를 구비하며 상기 감지된 맥파에 기초하여 혈압을 측정하는 혈압 측정 블록과, 상기 혈압 측정 블록과 인체의 접촉 상태를 유지시켜 주는 접촉 유지 수단을 구비하고, 상기 접촉힘 센서 패키지는, 상측면에 진동 감지부 및 전기적 연결 단자(端子)인 제1 접합 패드를 구비한 기판층; 상기 제1 접합 패드에 대응되는 위치에 마련되고 상기 제1 접합 패드와 전기적으로 연결되는 제2 접합 패드를 구비한 유연성(flexible) 회로기판층; 일측은 상기 진동 감지부에, 타측은 인체에 접촉되어 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 진동 감지부에 전달하는 진동 전달부; 및, 상기 기판층과 유연성 회로기판층 간의 접합력을 강화하기 위하여 상기 제1 및 제2 접합패드의 연결부 주위의 상기 기판층과 유연성 회로기판층 사이에 형성되되, 적어도 상기 진동 전달부과 겹쳐지는 영역에는 형성되지 않는 접합층(adhesion layer);을 구비한 혈압 측정계.
제13 항에 있어서,

상기 혈압 측정 블록은 상기 접촉힘 센서 패키지를 복수 개 구비하고, 상기 복수의 접촉힘 센서 패키지 가운데 하나가 유효한 맥파를 감지하면 상기 감지된 맥 파에 기초하여 혈압을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 혈압 측정계.
상측면에 진동 감지부 및 전기적 연결 단자(端子)인 제1 접합 패드를 구비한 기판층을 준비하는 기판층 준비 단계;

상기 제1 접합 패드와 겹쳐지는 위치에 제2 접합 패드를 구비한 유연성 회로기판층을 상기 기판층 상에 배치하고, 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드를 전기적으로 연결하는 유연성 회로기판층 탑재 단계;

일측은 상기 진동 감지부에, 타측은 인체에 접촉되어 인체의 맥파(sphygmus wave)를 상기 진동 감지부에 전달하는 진동 전달부를 형성하는 진동 전달부 형성 단계; 및,

상기 기판층과 유연성 회로기판층 간의 접합력을 강화하기 위하여 액상 재료를 상기 제1 및 제2 접합패드의 연결부 주위의 상기 기판층과 유연성 회로기판층 사이에 주입하고 경화하여 접합층(adhesion layer)을 형성하되, 적어도 상기 진동 감지부와 겹쳐지는 영역에는 상기 액상 재료가 주입되지 않도록 주입하는 접합층 형성 단계;를 구비한 접촉힘 센서 패키지 제조방법.
제15 항에 있어서,

상기 진동 전달부 형성 단계는 상기 유연성 회로기판층 탑재 단계와 동시, 그 이전, 및 그 이후 중 어느 한 때에 수행되는 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지 제조방법.
제15 항에 있어서,

상기 진동 전달부는 탄성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지 제조방법.
제15 항에 있어서,

상기 진동 전달부 형성 단계는 상기 유연성 회로기판층의 일부분을 상기 진동 감지부에 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지 제조방법.
제15 항에 있어서,

상기 유연성 회로기판층 탑재 단계 및 진동 전달부 형성 단계는 동시에 수행되고, 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드가 전기적으로 연결되도록 상기 유연성 회로기판층과 기판층 사이에 이방성 도전층(anisotropic conductive layer)을 개재하는 단계와, 상기 이방성 도전층의 일측이 상기 진동 감지부에 접촉되고 상기 이방성 도전층의 타측이 상기 유연성 회로기판층에 접촉되도록 상기 유연성 회로기판층을 상기 기판층을 향해 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지 제조방법.
제15 항에 있어서,

상기 접촉힘 센서 패키지 제조방법은 상기 유연성 회로기판층에 상기 진동 감지부가 노출되도록 개구(開口)를 형성하는 단계를 더 구비하고, 상기 진동 전달부 형성 단계는 상기 진동 감지부에 접촉되며 상기 개구를 가릴 수 있는 진동 전달 부재를 상기 개구에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지 제조방법.
제20 항에 있어서,

상기 진동 전달 부재는 탄성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지 제조방법.
제15 항에 있어서,

상기 유연성 회로기판층 탑재 단계는 상기 제1 접합 패드와 제2 접합 패드의 전기적 연결을 매개하는 메탈 범프(metal bump)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉힘 센서 패키지 제조방법.