KR101613082B1 - Fingerprint sensor module and portable electronic device having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예는 지문센서와, 상기 지문센서와 이격된 메탈패드가 기판의 하부에 실장된 지문센서 모재; 상기 메탈패드를 제외한 상기 지문센서 모재의 하면을 덮는 절연층; 상기 메탈패드와 연결되며, 상기 절연층의 하면에 구비되는 메탈 접속부; 그리고, 상기 메탈 접속부의 단부에 결합되는 솔더볼을 포함하는 지문센서 모듈, 이를 구비한 휴대용 전자기기 및 그 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a fingerprint sensor, comprising: a fingerprint sensor; a fingerprint sensor base material having a metal pad spaced apart from the fingerprint sensor; An insulating layer covering a bottom surface of the base material of the fingerprint sensor except for the metal pad; A metal connection part connected to the metal pad and provided on a lower surface of the insulating layer; A fingerprint sensor module including a solder ball coupled to an end of the metal connection part, a portable electronic device having the fingerprint sensor module, and a method of manufacturing the same are provided.
Description
본 발명은 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 센싱 감도를 가지는 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
지문센서는 인간의 손가락 지문을 감지하는 센서로서, 최근에는 휴대폰(mobile terminal)이나 태블릿 피씨(tablet PC) 등의 휴대용 전자기기에서 보안성을 강화하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다. 즉, 지문센서를 통해 사용자등록이나 인증 절차를 거치도록 함으로써, 휴대용 전자기기에 저장된 데이터를 보호하고, 보안사고를 미연에 방지하게 된다.Background Art [0002] A fingerprint sensor is a sensor for detecting fingerprints of a human being and is widely used as a means for enhancing security in portable electronic devices such as a mobile terminal and a tablet PC. That is, the user is registered and authenticated through the fingerprint sensor, thereby protecting the data stored in the portable electronic device and preventing the security accident in advance.
한편, 휴대용 전자기기에서는 커서와 같은 포인터의 조작을 수행하는 내비게이션 기능을 지문센서에 통합하기도 하는데, 이러한 형태의 지문센서를 바이오매트릭 트랙패드(BTP: Biometric Track Pad)라 한다. 그 외에도, 사용자로부터 정보를 입력받는 스위칭 기능을 지문센서에 통합하기도 한다.On the other hand, in a portable electronic device, a navigation function for performing operation of a pointer such as a cursor is integrated into a fingerprint sensor. Such a fingerprint sensor is referred to as a biometric track pad (BTP). In addition, a switching function that receives information from a user may be incorporated into the fingerprint sensor.
이러한 지문센서는 지문센서와 IC, 베젤 등을 통합한 형태의 모듈로 제조되어 전자기기에 장착된다.Such a fingerprint sensor is manufactured as an integrated module of a fingerprint sensor, an IC, and a bezel, and is mounted on an electronic device.
한편, 지문센서를 각종 전자기기에 장착하기 위하여, 지문센서를 주변 부품이나 구조를 포함하는 모듈의 형태로 제조하게 되는데, 지문센서 모듈이 장착되는 전자기기의 색상과 지문센서의 색상을 일치시키기 위해, 또는 기타의 이유로 인해, 지문센서를 포함하는 지문센서 모듈 상에 색상을 구현해야 할 필요가 있다.Meanwhile, in order to mount a fingerprint sensor on various electronic devices, a fingerprint sensor is manufactured in the form of a module including peripheral parts and structures. In order to match the color of the fingerprint sensor with the color of the electronic device on which the fingerprint sensor module is mounted , Or for other reasons, it is necessary to implement color on a fingerprint sensor module that includes a fingerprint sensor.
이러한 지문센서 모듈 상의 색상 구현을 위하여, 종래에는 유색 도료를 이용한 도장, 자외선(UV) 증착 등의 방법이 사용되었다. 그런데, 종래의 방법으로 지문센서 모듈 상에 색상을 구현하는 경우, 도막의 층간 구성 및 두께를 적절히 보장해야하는 제한이 생기게 된다. 즉, 도막이 충분한 두께로 형성되지 않을 경우, 색상 구현이 어려울 뿐만 아니라, 지문센서 상에 표면 오염, 스크래치, 찍힘 등의 손상이 발생하게 될 가능성이 높아진다. 이러한 손상들은 지문센서로 센싱한 지문의 이미지에 악영향을 끼치게 된다.For color implementation on such a fingerprint sensor module, painting using ultraviolet paint or ultraviolet (UV) vapor deposition has been conventionally used. However, when hue is implemented on the fingerprint sensor module by the conventional method, there arises a restriction that the interlayer structure and the thickness of the coating film should be properly ensured. That is, when the coating film is not formed to a sufficient thickness, it is not only difficult to implement colors, but also increases the possibility of causing surface contamination, scratches, scratches, and the like on the fingerprint sensor. These damages adversely affect the image of the fingerprint sensed by the fingerprint sensor.
한편, 정전 방식의 지문센서에 있어서는, 지문센서 모듈 상의 도막 두께에 따라 동작성에 변화가 생기게 된다. 특히, 지문센서 모듈 상의 도막이 두꺼워질수록 지문센서의 센싱 응답 특성이 나빠지기 때문에, 색상을 구현하는 도막의 두께에 제한이 생기게 된다.On the other hand, in the case of the electrostatic-type fingerprint sensor, there is a change in the operation according to the thickness of the film on the fingerprint sensor module. In particular, as the thickness of the coating film on the fingerprint sensor module increases, the sensing response characteristic of the fingerprint sensor deteriorates, so that the thickness of the coating film that implements the color is limited.
이와 같이, 종래에는 색상 구현을 위해 지문센서 모듈 상에 충분한 두께의 도막을 형성하는 경우, 지문센서의 동작성이 악화되고, 이와 반대로 지문센서의 동작성에 문제가 없는 정도로 얇은 도막을 형성하면, 원하는 정도로 색상 구현이 어려워지거나, 내마모성이 나빠지는 등의 기술적 모순이 존재한다.In this way, when a coating film having a sufficient thickness is formed on the fingerprint sensor module for color implementation, if the thickness of the coating film is reduced to such an extent that the fingerprint sensor does not cause problems in operation, There are technical contradictions such as difficulty in color implementation to a desired degree and poor wear resistance.
도 1은 종래의 지문센서 모듈을 나타낸 예시도로, 도 1의 지문센서 모듈(10)은 베이스 기판(1), 지문센서(2), 본딩 와이어(3), 봉지부(4) 및 코팅부(5)를 포함한다.1 is a view showing an example of a conventional fingerprint sensor module. The
베이스 기판(1)은 지문센서(2) 등을 실장하고, 전기신호 정보가 전달되는 기판이다. 예컨대, 베이스 기판(1)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 또는 연성회로기판(FPC: Flexible Printed Circuit)일 수 있다.The
지문센서(2)는 베이스 기판(1) 상에 마련되어 지문을 감지한다.The
본딩 와이어(3)는 지문센서(2)와 베이스 기판(1)을 전기적으로 연결하는 구성으로, 지문센서(2) 상의 전극과 베이스 기판(1) 상의 전극을 전기적으로 연결하게 된다. 즉, 지문센서(2)는 구동신호에 응답하는 사용자의 손가락(U) 지문 정보를 수신하여 베이스 기판(1)으로 전송하게 된다. 이러한 본딩 와이어(3)는 골드 와이어(gold wire)일 수 있다.The
봉지부(4)는 베이스 기판(1)과 지문센서(2) 및 본딩 와이어(3)를 봉지(封止)하는(덮는) 구성요소로서, 각종 전기적 부품들을 보호한다.The
코팅부(5)는 봉지부(4)의 상부에 더 구비될 수 있으며, 봉지부(4)를 보호함과 동시에 지문센서 모듈(10)의 색상을 구현하도록 이루어질 수 있다.The
그러나 지문센서 모듈(10)은 지문센서(2)와 베이스 기판(1)을 연결하는 본딩 와이어(3)가 루프(loop) 형태를 이룸에 따라 봉지부(4)의 상단면으로부터 지문센서(2)까지의 거리가 길게 형성되는 문제가 있다. 이러한 본딩 와이어(3)가 구비된 지문센서 모듈(10)은 지문센서(2)로부터 봉지부(4)의 상단면까지의 최소 거리는 100㎛ 이상이 된다. 따라서, 지문센서(2)로부터 사용자의 신체가 접촉되는 코팅부(5)의 상면까지의 간격 즉, 센싱 간격(D1)(Sensing Clearance)이 커지게 되어, 지문센서(2)의 센싱 응답이 떨어지는 문제가 있다.However, the
이와 같이, 사용자의 손가락(U)이 접하는 지문센서 모듈(10)의 상단면으로부터 지문센서(2)까지의 센싱 간격(D1)은 전자기기의 기능(예를 들어, 지문 센싱 감도)에 큰 영향을 미치므로, 센싱 간격(D1)을 줄이기 위한 다양한 기술 요구된다.The sensing interval D1 from the upper surface of the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 우수한 센싱 감도를 가지는 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a fingerprint sensor module having excellent sensing sensitivity and a portable electronic device having the same.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 지문센서와, 상기 지문센서와 이격된 메탈패드가 기판의 하부에 실장된 지문센서 모재; 상기 메탈패드를 제외한 상기 지문센서 모재의 하면을 덮는 절연층; 상기 메탈패드와 연결되며, 상기 절연층의 하면에 구비되는 메탈 접속부; 그리고, 상기 메탈 접속부의 단부에 결합되는 솔더볼을 포함하는 지문센서 모듈을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fingerprint sensor comprising: a fingerprint sensor; a fingerprint sensor base material having a metal pad spaced apart from the fingerprint sensor; An insulating layer covering a bottom surface of the base material of the fingerprint sensor except for the metal pad; A metal connection part connected to the metal pad and provided on a lower surface of the insulating layer; The fingerprint sensor module includes a solder ball coupled to an end of the metal connection part.
본 발명의 일실시예는 상기 메탈 접속부는, 상기 메탈패드와 연결되는 메탈라인;과 상기 메탈라인의 단부에 구비되는 메탈범프를 포함하며, 상기 메탈범프는 상기 솔더볼과 결합될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal connection part includes a metal line connected to the metal pad, and a metal bump provided at an end of the metal line, and the metal bump may be coupled to the solder ball.
본 발명의 일실시예는 상기 메탈라인과 절연층의 하부를 덮는 보호층이 더 포함될 수 있다.One embodiment of the present invention may further include a protective layer covering the metal line and the lower portion of the insulating layer.
본 발명의 일실시예는 상기 지문센서와 사용자의 손가락이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)은 80㎛ 이하로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sensing clearance between the fingerprint sensor and the finger of the user may be 80 μm or less.
본 발명의 일실시예는 상기 솔더볼과 전기적 연결이 이루어지도록 결합되어, 상기 솔더볼을 지지하는 두께 보강부;와 상기 지문센서 모재와 두께 보강부를 감싸는 봉지부가 더 포함되며, 상기 봉지부의 상면은 상기 지문센서 모재의 상면과 동일선상에 위치되고, 상기 봉지부의 하면은 상기 두께 보강부의 하면과 동일선상에 위치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the solder ball is electrically connected to the solder ball, and includes a thickness reinforcing portion for supporting the solder ball, and an encapsulating portion surrounding the fingerprint sensor base material and the thickness reinforcing portion. The lower surface of the sealing portion may be located on the same line as the lower surface of the thickness reinforcing portion.
본 발명의 일실시예는 상기 두께 보강부는, 상기 솔더볼이 결합되는 위치에 형성된 비아홀의 내측면에 구비되는 절연막;과 상기 비아홀에 충전되는 도전 충전재를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the thickness reinforcing portion may include an insulating layer provided on an inner surface of a via hole formed at a position where the solder ball is coupled, and a conductive filler filled in the via hole.
본 발명의 일실시예는 상기 두께 보강부는 메탈 리드 프레임을 구비하고, 상기 메탈 리드 프레임은 상기 솔더볼과 결합될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the thickness reinforcing portion may include a metal lead frame, and the metal lead frame may be coupled to the solder ball.
본 발명의 일실시예는 상기 봉지부와 두께 보강부는 일체로 결합될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sealing portion and the thickness reinforcing portion may be integrally combined.
본 발명의 일실시예는 지문센서 모듈을 구비한 휴대용 전자기기를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a portable electronic device having a fingerprint sensor module.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 지문센서 모듈 및 이를 구비한 휴대용 전자기기의 효과를 설명하면 다음과 같다.Effects of the fingerprint sensor module and the portable electronic device having the fingerprint sensor module according to the present invention will be described as follows.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지문센서와 사용자의 손가락과 접하는 최종 커버까지의 센싱 간격을 줄여 지문센서의 센싱 응답 특성을 높일 수 있다. 즉, 루프 형태를 갖는 본딩 와이어를 사용하지 않고, BGA(Ball Grid Array) 방식이 적용된 지문센서 모듈을 사용함으로써 지문센서의 센싱 감도를 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sensing response characteristic of the fingerprint sensor can be enhanced by reducing the sensing interval to the fingerprint sensor and the final cover contacting the user's finger. That is, by using a fingerprint sensor module using a ball grid array (BGA) method without using a bonding wire having a loop shape, the sensing sensitivity of the fingerprint sensor can be increased.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지문센서와 집적회로(IC : Integrated Circuit)의 영역을 분리시킴으로써 지문센서 모듈의 소형화를 이룰 수 있다. 또한, 지문센서 모듈의 제조 공정을 단순화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the size of the fingerprint sensor module can be reduced by separating the area of the fingerprint sensor and the integrated circuit (IC). Further, the manufacturing process of the fingerprint sensor module can be simplified.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 종래의 지문센서 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 상면에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 하면에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ에 대한 지문센서 모듈의 제조 과정을 보여주는 단면 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 봉지부와 두께 보강부가 결합되는 지문센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 봉지부와 두께 보강부의 결합 상태를 보여주는 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 지문센서 모듈을 제조하는 과정을 나타낸 순서도이다.1 is an exemplary view showing a conventional fingerprint sensor module.
2 is a perspective view of the fingerprint sensor module according to the first embodiment of the present invention as viewed from above.
3 is a perspective view of the fingerprint sensor module according to the first embodiment of the present invention as viewed from the bottom.
4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the fingerprint sensor module according to I-I of FIG.
5 is an exploded perspective view of a fingerprint sensor module in which an encapsulation portion and a thickness reinforcing portion are combined according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of II-II in Fig.
7 is an exploded perspective view of a fingerprint sensor module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an exemplary view showing an engagement state of the sealing portion and the thickness reinforcing portion according to the third embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a process of manufacturing the fingerprint sensor module according to the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 상면에서 바라본 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 하면에서 바라본 사시도이며, 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ에 대한 지문센서 모듈의 제조 과정을 보여주는 단면 예시도이다.FIG. 2 is a perspective view of the fingerprint sensor module according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of the fingerprint sensor module according to the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a fingerprint sensor module for I-I;
도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 제1 지문센서 모듈(1000)은 지문센서 모재(100), 절연층(200), 메탈 접속부(300) 및 솔더볼(400)을 포함할 수 있다.2 to 4, the first
이러한 제1 지문센서 모듈(1000)은 전자기기, 특히 휴대용 전자기기에 구비될 수 있다. 여기서, 휴대용 전자기기는 휴대폰, 스마트폰, PDA, 태블릿 피씨, 노트북 컴퓨터, 휴대용 음원재생기(MP3 플레이어) 및 이와 유사한 형태의 모든 휴대 가능한 전자기기를 포함하는 것으로 이해해야 한다.The first
다시, 도 2와 도 3을 참조하면, 지문센서 모재(100)는 기판(110), 지문센서(120) 및 메탈패드(130)를 포함할 수 있다.2 and 3, the fingerprint
기판(110)은 지문센서(120)와 메탈패드(130)를 하부에 실장하며 지문센서(120)와 메탈패드(130) 간에 전기신호 정보가 전달되도록 연결한다. 이러한 기판(110)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 또는 연성회로기판(FPC: Flexible Printed Circuit)으로 이루어질 수 있다. 이와 같은, 기판(110)은 지문센서 모재(100)의 외형을 이루며 실리콘(Silicon) 재질로 이루어진다.The
한편, 지문센서(120)는 기판(110)의 하부에 마련되어, 지문을 감지하게 된다.On the other hand, the
여기서, 지문을 감지하는 지문센서(120)는 기판(110)의 하부에 구비되지만, 기판(110)의 상부로부터 일정 두께만큼 폴리싱(Polishing) 제거 작업을 통해 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)을 최소화하게 된다. 이때의 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격은 80㎛ 이하로 조정될 수 있다.The
이러한 지문센서(120)는 지문 감지 기능과 포인터 조작 기능을 동시에 가지는 바이오매트릭 트랙패드(BTP)일 수 있다.The
구체적으로, 지문센서(120)는 도전체로 이루어진 구동 전극과 수신 전극을 포함하며 기판(110) 위에 위치한 손가락(U)의 지문의 산(valley)과 골(ridge)의 전기 신호의 차이를 수신하여 지문을 감지할 수 있다.Specifically, the
또한, 지문센서(120)는 센싱된 손가락의 움직임을 기초로 커서와 같은 포인터를 움직이는 포인터 조작 기능을 포함할 수 있다.In addition, the
메탈패드(130)는 지문센서(120)와 이격된 상태로 기판(110)의 하부에 실장된다. 이러한 메탈패드(130)는 지문센서(120)와 전기적으로 연결되어, 지문센서(120)로부터 획득된 데이터 자료를 메탈 접속부(300)로 안내하게 된다.The
절연층(200)은 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 덮도록 이루어진다. 이러한 절연층(200)은 메탈패드(130)를 제외한 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 전체적으로 덮도록 이루어진다. 이때, 절연층(200)은 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 전체적으로 덮은 후 메탈패드(130) 부분만을 부분적으로 제거할 수도 있고, 메탈패드(130) 부분만을 제외한 상태로 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 덮도록 작업이 이루어질 수도 있다. 즉, 메탈패드(130)는 절연층(200)에 의해 덮혀지지 않은 상태인 개방된 상태를 유지하게 된다.The insulating
이와 같이, 절연층(200)이 덮히지 않은 개방된 상태의 메탈패드(130)의 하부에는 절연층(200)의 두께만큼 메탈패드(130)를 추가적으로 충전하게 된다.As described above, the
한편, 메탈 접속부(300)는 메탈패드(130)의 하부에 연결되며, 단부는 솔더볼(400)과 결합되도록 이루어진다. 이러한 메탈 접속부(300)는 메탈라인(310)과 메탈범프(320)를 포함할 수 있다.The
메탈라인(310)은 절연층(200)으로부터 노출된 메탈패드(130)와 연결되도록 이루어진다. 이러한 메탈라인(310)은 절연층(200)의 하면에 스퍼터링(Sputtering) 과정과 리소그래피(Lithography) 과정을 거쳐 형성될 수 있다.The
스퍼터링은 진공상태의 용기 안에 불활성기체를 채워 메탈라인(310)을 형성하는 코팅재료에 고전압을 걸어 방전시키면, 이온화된 불활성기체가 코팅재료에 충돌하게 되고, 이때 타깃물질의 이온이 튀어나와 절연층(200)에 달라붙도록 하는 증착 기술이다.When sputtering is performed by discharging a high voltage by applying a high voltage to a coating material forming the
리소그래피는 극히 미세하고 복잡한 전자회로를 반도체 기판에 만드는 기술로서, 가시광선, 자외선 및 전자 빔 등을 이용하여 미세한 메탈라인(310)의 패턴을 만들게 된다.Lithography is a technique for making a very fine and complicated electronic circuit on a semiconductor substrate, and a pattern of
메탈범프(320)는 스퍼터링과 리소그래피를 통해 메탈라인(310)과 함께 형성될 수 있으며, 그 후 메탈라인(310)과 메탈범프(320)는 산화 방지 물질로 도금처리가 이루어진다.The
보호층(350)은 메탈범프(320)를 제외한 절연층(200)의 하면, 메탈패드(130) 및 메탈라인(310)을 덮도록 이루어진다. 즉, 보호층(350)은 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면에 대한 밀폐기능을 강화하게 된다.The
한편, 솔더볼(400)은 2차원 어레이 상으로 줄지어 배열된 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array) 상태로 메탈범프(320)에 결합될 수 있다.Meanwhile, the
이와 같은, 제1 지문센서 모듈(1000)은 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격을 80㎛ 이하로 제조함에 따라 지문 센싱 감도를 높일 수 있다.The first
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 봉지부와 두께 보강부가 결합되는 지문센서 모듈의 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ의 단면도이다.FIG. 5 is an exploded perspective view of a fingerprint sensor module in which an encapsulation portion and a thickness reinforcing portion are combined according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of II-II in FIG.
도 5와 도 6에서 보는 바와 같이, 제2 지문센서 모듈(1100)은 제1 지문센서 모듈(1000)에서 봉지부(500)와 두께 보강부(600)가 더 구비된 형태이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.As shown in FIGS. 5 and 6, the second
제2 지문센서 모듈(1100)은 제1 지문센서 모듈(1000), 봉지부(500) 및 두께 보강부(600)를 포함할 수 있다.The second
봉지부(500)는 제1 지문센서 모듈(1000)과 두께 보강부(600)의 외측을 봉지(封止)하는(감싸는) 구성으로, 각종 전기적 부품들을 보호한다. 이러한 봉지부(500)는 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)일 수 있으며, 에폭시 몰딩 컴파운드와 같은 봉지부(500)의 재료에 대해서는 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The sealing
두께 보강부(600)는 솔더볼(400)과 전기적으로 연결되어 지문센서(120)로부터 감지된 전기적 신호정보를 집적회로(IC : Integrated Circuit) 등으로 안내하게 된다.The
구체적으로, 두께 보강부(600)는 솔더볼(400)이 결합되는 대응하는 위치에 비아홀(601)이 형성되어 솔더볼(400)로 전달되는 전기적 신호는 두께 보강부(600)를 통해 메인 PCB 또는 모바일(mobile) 기기 등으로 안내될 수 있다.The
이러한 두께 보강부(600)는 실리콘 관통 전극(TSV : Through silicon via)으로 형성되어 솔더볼(400)로부터 전달되는 전기적 신호를 집적회로 등으로 전달하게 된다. 즉, 도전 충전재(620)가 삽입되는 비아홀(601)은 레이저 드릴링 및 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 등을 통해 두께 보강부(600)에 관통 형성된다.The
이렇게 비아홀(601)이 형성된 두께 보강부(600)는 비아홀(601)의 내측면과 두께 보강부(600) 외측면에 절연막(610)을 형성하게 된다. 즉, 두께 보강부(600)는 전체적으로 절연막(610)이 덮혀지게 된다.The
도전 충전재(620)는 절연막(610)이 형성된 비아홀(601)에 삽입되어 솔더볼(400)과 전기적으로 연결되며, 솔더볼(400)로부터 전달되는 전기적 신호는 도전 충전재(620)를 통해 집적회로 등으로 전달될 수 있다.The
두께 보강부(600)는 솔더볼(400)을 지지 결합하며, 봉지부(500)에 결합되는 제1 지문센서 모듈(1000)의 하면을 지지하게 된다. 즉, 얇은 두께를 갖는 제1 지문센서 모듈(1000)이 각종 전자기기에 직접적으로 결합되기에는 어려움이 있으므로, 제1 지문센서 모듈(1000)의 하측에 두께 보강부(600)를 구비시켜, 제1 지문센서 모듈(1000)의 두께를 보상하게 된다. 이때, 봉지부(500)의 상면은 제1 지문센서 모듈(1000)의 상면과 동일선상에 위치되고, 봉지부(500)의 하면은 두께 보강부(600)의 하면과 동일선상에 위치되도록 봉지부(500)와 두께 보강부(600)의 두께는 선택적으로 조정될 수 있다.The
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문센서 모듈의 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 봉지부와 두께 보강부의 결합 상태를 보여주는 예시도이다.FIG. 7 is an exploded perspective view of a fingerprint sensor module according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an exemplary view showing a combined state of the sealing portion and the thickness reinforcing portion according to the third embodiment of the present invention.
도 7과 도 8에서 보는 바와 같이, 제3 지문센서 모듈(1200)은 제1 지문센서 모듈(1000)에 봉지부(500')와 두께 보강부(600')가 더 구비된 또 다른 형태이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.7 and 8, the third
제3 지문센서 모듈(1200)은 제1 지문센서 모듈(1000), 봉지부(500') 및 두께 보강부(600')를 포함할 수 있다.The third
두께 보강부(600')는 메탈 리드 프레임(630)을 구비한 상태에서 사출 성형에 의해 일체로 제조될 수 있다. 즉, 두께 보강부(600')에는 수지 사출 또는 표면실장기술(SMT: Surface Mounting Technology)에 의해 메탈 리드 프레임(630)이 구비될 수 있다. 이러한 메탈 리드 프레임(630)은 솔더볼(400, 도 4참조)과 맞닿도록 이루어져, 솔더볼(400)로부터 전달된 전기적 신호를 집적회로 등으로 안내하게 된다.The thickness reinforcing portion 600 'may be integrally manufactured by injection molding with the
한편, 봉지부(500')와 두께 보강부(600')는 사출 성형에 의해 일체로 제조될 수 있다. 즉, 금형틀에 메탈 리드 프레임(630)을 구비시킨 상태에서 사출 성형에 의해 봉지부(500'), 두께 보강부(600') 및 메탈 리드 프레임(630)을 일체로 제조할 수 있다. 이때, 메탈 리드 프레임(630)은 상부와 하부를 제외한 외측면에는 절연막을 형성시킨 상태에서 사출 성형에 의해 봉지부(500'), 두께 보강부(600') 및 메탈 리드 프레임(630)은 일체로 제조될 수도 있음은 물론이다.On the other hand, the sealing part 500 'and the thickness reinforcing part 600' can be integrally manufactured by injection molding. That is, the sealing part 500 ', the thickness reinforcing part 600' and the
이와 같이 전술된 각각의 지문센서 모듈(1000, 1100, 1200)은 전자기기, 특히 휴대용 전자기기에 구비될 수 있다. 여기서, 휴대용 전자기기는 휴대폰, 스마트폰, PDA, 태블릿 피씨, 노트북 컴퓨터, 휴대용 음원재생기(MP3 플레이어) 및 이와 유사한 형태의 모든 휴대 가능한 전자기기를 포함하는 것으로 이해해야 한다.Each of the
도 9는 본 발명에 따른 지문센서 모듈을 제조하는 과정을 나타낸 순서도로, 먼저, 지문센서 모듈은 지문센서(120)와, 지문센서(120)와 이격된 메탈패드(130)를 기판(110)의 하부에 구비시켜 지문센서 모재(100)를 생성하게 된다.(S10)9 is a flowchart illustrating a process of manufacturing the fingerprint sensor module according to the present invention. First, the fingerprint sensor module includes a
지문센서(120)와 메탈패드(130)는 기판(110)에 실장되며, 지문센서(120)와 메탈패드(130)는 전기적 신호 정보가 전달되도록 연결된다. 이러한 지문센서 모재(1000)는 지문센서 모듈의 제조가 수월하도록 지문센서 모재(100)를 뒤집은 상태에서 제조 작업이 진행될 수 있음은 물론이다. 즉, 제문센서 모재(100)의 상부와 하부를 뒤집은 상태에서 지문센서 모듈을 제조할 수도 있다.The
다음으로, 지문센서 모재(100)의 하면에는 절연층(200)이 덮여진다. 이때, 절연층(200)은 메탈패드(130)를 제외한 지문센서 모듈의 하면을 전체적으로 덮도록 이루어진다. 즉, 메탈패드(130)가 구비된 부분은 절연층(200)이 형성되지 않는 개방된 형태를 이루게 된다.(S20)Next, the insulating
다음으로, 메탈패드(130)의 하부에는 절연층(200)의 두께만큼 메탈패드(130)를 추가적으로 충전하게 된다.Next, the
다음으로, 메탈패드(130)의 하부로 메탈 접속부(300)를 결합하게 된다. 메탈 접속부(300)는 메탈라인(310)과 메탈범프(320)를 포함할 수 있으며, 메탈라인(310)은 절연층(200)의 하면에 노출된 메탈패드(130)와 연결되도록 이루어진다.(S30)Next, the
메탈범프(320)는 스퍼터링과 리소그래피를 통해 메탈라인(310)과 함께 형성될 수 있으며, 그 후 메탈라인(310)과 메탈범프(320)는 산화 방지 물질로 도금처리가 이루어진다.The
다음으로, 보호층(350)은 메탈범프(320)를 제외한 기판(110)의 하면과 메탈라인(310)을 덮도록 이루어진다.(S40)Next, the
다음으로, 메탈범프(320)의 단부에 솔더볼(400)을 결합하게 된다.(S50)Next, the
다음으로, 기판(110)의 상부로부터 일정 두께만큼을 폴리싱(Polishing) 가공을 통해 기판(110)의 상부를 제거하게 된다. 이는, 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)을 최소화하기 위함이다. 이때의 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격은 80㎛ 이하로 조정될 수 있다.Next, the upper portion of the
여기서 폴리싱(Polishing) 가공은 기판(110)에 두께 보강부와 봉지부가 결합된 상태에서 기판(110), 두께 보강부 및 봉지부의 상부를 함께 제거할 수도 있음은 물론이다.In this case, it is of course possible to remove the
다음으로, 솔더볼(400)의 하부에는 도전 충전재(620) 또는 메탈 리드 프레임(630)이 구비된 두께 보강부를 결합하게 된다. 이때, 두께 보강부에 구비되는 도전 충전재(620) 또는 메탈 리드 프레임(630)은 솔더볼(400)과 접촉되도록 이루어진다.(S60)Next, a thickness reinforcing portion provided with the
예를 들어, 두께 보강부(600)에 도전 충전재(620)가 구비된 경우에는 솔더볼(400)이 결합되는 대응하는 위치에 비아홀(601)을 형성하게 된다. 그 후, 비아홀(601)의 내측과 두께 보강부(600)의 외면 전체에 절연막(610)을 형성하게 된다. 그리고 두께 보강부(600)는 비아홀(601)에 도전 충전재(620)를 충전시켜 솔더볼(400)로부터 전달된 전기적 신호를 집적회로 등으로 전달하게 된다.For example, when the
이와 달리, 두께 보강부(600')에 메탈 리드 프레임(630)이 구비된 경우에는, 두께 보강부(600')는 메탈 리드 프레임(630)과 사출 성형에 의해 일체로 제조될 수 있다. 이러한 메탈 리드 프레임(630)은 솔더볼(400)과 맞닿도록 이루어져, 솔더볼(400)로부터 전달된 전기적 신호를 집적회로 등으로 안내하게 된다.Alternatively, when the thickness reinforcing portion 600 'is provided with the
마지막으로, 봉지부(500, 500')는 제1 지문센서 모듈(1000)과 두께 보강부의 외측을 감싸도록 결합되어, 제1 지문센서 모듈(1000)과 두께 보강부를 외부로부터 보호하도록 이루어진다. 이때, 봉지부(500, 500')가 제1 지문센서 모듈(1000)과 두께 보강부의 외측에 결합됨에 있어, 봉지부(500, 500')의 상면은 제1 지문센서 모듈(1000)의 상면과 동일선상에 위치되고, 봉지부(500, 500')의 하면은 두께 보강부의 하면과 동일선상에 위치되도록 이루어져, 외부로부터 기판(110)과 두께 보강부를 안정적으로 보호하게 된다.(S70)Finally, the sealing
이러한 봉지부(500, 500')는 두께 보강부(600, 600')와 일체로 이루어질 수도 있음은 물론이다.It is needless to say that the sealing
이와 같이 상술된 지문센서 모듈(1000, 1100, 1200)은 지문센서(120)와 사용자의 손가락(U)이 맞닿는 센싱 간격을 80㎛ 이하로 제조함에 따라 지문 센싱 감도를 높일 수 있다. 나아가서는 지문센서 모듈은 지문센서(120)에 사용자의 손가락이 직접 맞닿도록 제조할 수도 있음은 물론이다.As described above, the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
100: 지문센서 모재 110: 기판
120: 지문센서 130: 메탈패드
200: 절연층 300: 메탈 접속부
310: 메탈라인 320: 메탈범프
350: 보호층 400: 솔더볼
500, 500': 봉지부 600, 600': 두께 보강부
1000, 1100, 1200: 지문센서 모듈100: fingerprint sensor base material 110: substrate
120: fingerprint sensor 130: metal pad
200: insulating layer 300: metal connection
310: metal line 320: metal bump
350: protective layer 400: solder ball
500, 500 ': sealing
1000, 1100, 1200: Fingerprint sensor module
Claims (9)
상기 메탈패드를 제외한 상기 지문센서 모재의 하면을 덮는 절연층;
상기 메탈패드와 연결되며, 상기 절연층의 하면에 구비되는 메탈 접속부;
상기 메탈 접속부의 단부에 결합되는 솔더볼;
상기 솔더볼과 전기적 연결이 이루어지도록 결합되어, 상기 솔더볼을 지지하는 두께 보강부; 그리고,
상기 지문센서 모재와 두께 보강부를 감싸는 봉지부를 포함하며,
상기 봉지부의 상면은 상기 지문센서 모재의 상면과 동일선상에 위치되고, 상기 봉지부의 하면은 상기 두께 보강부의 하면과 동일선상에 위치되는 것인 지문센서 모듈.A fingerprint sensor base material having a fingerprint sensor and a metal pad spaced apart from the fingerprint sensor, the fingerprint sensor being mounted on a lower portion of the substrate.
An insulating layer covering a bottom surface of the base material of the fingerprint sensor except for the metal pad;
A metal connection part connected to the metal pad and provided on a lower surface of the insulating layer;
A solder ball coupled to an end of the metal connection;
A thickness reinforcing portion coupled to the solder ball so as to be electrically connected to the solder ball to support the solder ball; And,
And an encapsulating unit for enclosing the fingerprint sensor base material and the thickness reinforcing part,
Wherein the upper surface of the sealing part is located on the same line as the upper surface of the base material of the fingerprint sensor and the lower surface of the sealing part is located on the same line as the lower surface of the thickness reinforcing part.
상기 메탈 접속부는, 상기 메탈패드와 연결되는 메탈라인;과
상기 메탈라인의 단부에 구비되는 메탈범프를 포함하며,
상기 메탈범프는 상기 솔더볼과 결합되는 것인 지문센서 모듈.The method according to claim 1,
The metal connection part includes a metal line connected to the metal pad,
And a metal bump provided at an end of the metal line,
Wherein the metal bump is coupled to the solder ball.
상기 메탈라인과 절연층의 하부를 덮는 보호층이 더 포함되는 것인 지문센서 모듈.3. The method of claim 2,
And a protective layer covering the metal line and the lower portion of the insulating layer.
상기 지문센서와 사용자의 손가락이 맞닿는 센싱 간격(Sensing Clearance)은 80㎛ 이하로 이루어진 것인 지문센서 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the fingerprint sensor has a sensing clearance of 80 mu m or less.
상기 두께 보강부는, 상기 솔더볼이 결합되는 위치에 형성된 비아홀의 내측면에 구비되는 절연막;과
상기 비아홀에 충전되는 도전 충전재를 포함하는 것인 지문센서 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the thickness reinforcing portion includes an insulating film provided on an inner surface of a via hole formed at a position where the solder ball is coupled,
And a conductive filler filled in the via hole.
상기 두께 보강부는 메탈 리드 프레임을 구비하고, 상기 메탈 리드 프레임은 상기 솔더볼과 결합되는 것인 지문센서 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the thickness enhancing portion comprises a metal lead frame, and the metal lead frame is coupled to the solder ball.
상기 봉지부와 두께 보강부는 일체로 결합되는 것인 지문센서 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the sealing portion and the thickness reinforcing portion are integrally joined.
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