KR101090990B1

KR101090990B1 - Geomagnetic sensor and manufacturing method thereof

Info

Publication number: KR101090990B1
Application number: KR1020090102075A
Authority: KR
Inventors: 변용찬; 장길재; 여인태; 강대희
Original assignee: 주식회사 아모센스
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2011-12-13
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: KR20110045474A

Abstract

A triaxial geomagnetic sensor capable of miniaturization without yield reduction and a manufacturing method thereof are provided. The proposed method of manufacturing a geomagnetic sensor includes a PCB manufacturing step of manufacturing a PCB having conductive patterns formed on upper and lower portions of an insulating body in which a sensor driving IC is embedded, and the conductive patterns and sensor driving ICs electrically connected to each other; And a geomagnetic sensor chip mounting step of mounting a plurality of geomagnetic sensor chips for sensing geomagnetism in different axial directions on one surface of the manufactured PCB. Since the sensor driver IC is embedded in the substrate PCB, it is possible to surface mount a plurality of geomagnetic sensor chips (for example, about three) on the upper portion of the sensor driver IC. In particular, there is an effect of size reduction to approximately 36% of the area of the sensor module manufactured by the existing method.

Description

Geomagnetism sensor and method of manufacturing the geomagnetism sensor

본 발명은 지자기 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3축의 지자기 센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a geomagnetic sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a triaxial geomagnetic sensor and a manufacturing method thereof.

지자기 센서는 주변의 지자계의 자속밀도에 반응하여 센서신호를 출력하는 것으로서, 전자 나침반, 항공기 등의 항법 시스템 등에서 위치 및 방향 검출을 위해 주로 사용된다. The geomagnetic sensor outputs a sensor signal in response to the magnetic flux density of the surrounding geomagnetic field, and is mainly used for position and direction detection in a navigation system such as an electronic compass or an aircraft.

이와 같은 지자기 센서는 통상적으로 칩 형태의 자기센서를 이용하여 만들게 된다. 3축 지자기 센서의 경우 3개의 칩 형태의 자기센서를 이용하게 된다.Such a geomagnetic sensor is typically made using a magnetic sensor in the form of a chip. In the case of a three-axis geomagnetic sensor, a three-chip magnetic sensor is used.

도 1에서, 종래 자기센서(3,4,5)는 각각 X,Y,Z축중 해당하는 방향의 자기를 센싱한다. 종래의 자기센서(3,4,5)는 기판 PCB(2)에 표면실장되어 있다. 센서 구동IC(1)는 기판 PCB(2)상에 설치된 후에 와이어 본딩된다.In FIG. 1, the conventional magnetic sensors 3, 4 and 5 sense magnetism in the corresponding directions among the X, Y and Z axes, respectively. The conventional magnetic sensors 3, 4 and 5 are surface mounted on the substrate PCB 2. The sensor drive IC 1 is wire bonded after being installed on the substrate PCB 2.

도 1과 같은 종래의 구조에서는 기판 PCB(2)와 같은 평면상에 3개의 칩 형태의 자기센서(3,4,5)가 펼쳐진 형태로 되어 있다. In the conventional structure as shown in FIG. 1, three chip-shaped magnetic sensors 3, 4, and 5 are unfolded on the same plane as the substrate PCB 2.

이와 같은 종래의 구조에서는, 각 부품간에 공정이 가능하도록 일정 간격을 유지해야 되므로 전체 사이즈를 축소하는데에는 한계가 있다.In such a conventional structure, there is a limit in reducing the overall size because it is necessary to maintain a constant interval so as to enable the process between the parts.

아울러, 자기센서(3,4,5)는 표면실장되는 구조이므로 원천적으로 센서 구동IC(1)위에 스택(stack)이 불가능하다.In addition, since the magnetic sensors 3, 4, and 5 are surface mounted, stacking on the sensor driving IC 1 is not possible.

최근 휴대폰에 요구되는 지자기센서 및 모션센서는 극소형화가 대세이다. 따라서, 지자기센서 및 모션센서의 극소형화를 위해서는 센서 구동 IC(1)의 극소형화 또는 센서 구동 IC(1)에 자기센서를 내장(embedded)시킨 하이브리드 IC가 요구되고 있다.Recently, geomagnetic sensors and motion sensors required for mobile phones are miniaturized. Therefore, in order to miniaturize the geomagnetic sensor and the motion sensor, a miniaturization of the sensor driving IC 1 or a hybrid IC in which a magnetic sensor is embedded in the sensor driving IC 1 is required.

그러나, 이는 큰 개발비용이 요구될 뿐만 아니라 하이브리드 IC의 경우 센서 구동 IC에 대한 수율 다시 내장된 센서의 수율까지 합해지기 때문에 극단적인 수율 저하 및 큰 개발비용에 따른 단가 경쟁력이 하락하는 단점이 있다.However, this requires not only a large development cost but also a hybrid IC, which combines the yield of the sensor-driven IC with the yield of the built-in sensor.

또한, 센서가 센서 구동 IC에 내장되면서 기존 센서에 적용되었던 요크의 적용이 불가능하여 센서의 출력이 저하되는 문제가 있다.In addition, since the sensor is embedded in the sensor driving IC, the yoke that is applied to the existing sensor cannot be applied, and thus the output of the sensor is reduced.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 수율 저하없이 극소형화가 가능한 3축의 지자기센서 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a three-axis geomagnetic sensor and a manufacturing method thereof that can be miniaturized without a decrease in yield.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 지자기센서는, 기판 PCB; 기판 PCB의 내부에 매립된 센서 구동 IC; 및 기판 PCB의 상면에 상호 이격되게 설치되고 센서 구동 IC에 전기적으로 연결되되, 서로 다른 축방향의 지자기를 센싱하는 복수의 지자기센서 칩을 포함한다.Geomagnetic sensor according to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, the substrate PCB; A sensor driver IC embedded in the substrate PCB; And a plurality of geomagnetic sensor chips installed on the upper surface of the substrate PCB and electrically connected to the sensor driving ICs and sensing geomagnetism in different axial directions.

복수의 지자기센서 칩은 3개의 지자기센서 칩을 포함한다.The plurality of geomagnetic sensor chips includes three geomagnetic sensor chips.

한편, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 지자기센서의 제조방법은, 센서 구동 IC가 내장된 절연 몸체의 상부 및 하부에 도전성 패턴이 형성되고 상부 및 하부의 도전성 패턴과 센서 구동 IC가 전기적으로 서로 연결된 PCB를 제조하는 PCB 제조 단계; 및 제조된 PCB의 일면에 서로 다른 축방향의 지자기를 센싱하는 복수의 지자기센서 칩을 실장하는 지자기센서 칩 실장 단계를 포함한다.On the other hand, in the manufacturing method of a geomagnetic sensor according to a preferred embodiment of the present invention, a conductive pattern is formed on the upper and lower portions of the insulating body in which the sensor driving IC is embedded, and the upper and lower conductive patterns and the sensor driving IC are electrically connected to each other. A PCB manufacturing step of manufacturing a PCB; And a geomagnetic sensor chip mounting step of mounting a plurality of geomagnetic sensor chips for sensing geomagnetism in different axial directions on one surface of the manufactured PCB.

PCB 제조 단계는, 베이스 동박의 상면에 구멍을 형성하는 단계; 구멍이 형성된 베이스 동박의 상면에 센서 구동 IC를 설치하는 단계; 절연재를 매개로 센서 구동 IC와 이격되게 센서 구동 IC의 상부에 상부 동박을 형성하는 단계; 베이스 동박 과 상부 동박에 패턴을 형성하는 단계; 센서 구동 IC의 패드에 비아홀을 형성하고 베이스 동박과 상부 동박을 수직으로 관통하는 스루홀을 형성하는 단계; 및 바이홀 및 스루홀을 통해 베이스 동박과 상부 동박 및 센서 구동 IC를 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.The PCB manufacturing step may include forming a hole in an upper surface of the base copper foil; Providing a sensor driving IC on an upper surface of the base copper foil having a hole; Forming an upper copper foil on an upper portion of the sensor driving IC to be spaced apart from the sensor driving IC through an insulating material; Forming a pattern on the base copper foil and the upper copper foil; Forming a via hole in a pad of the sensor driving IC and forming a through hole vertically penetrating the base copper foil and the upper copper foil; And electrically connecting the base copper foil, the upper copper foil, and the sensor driving IC through the through hole and the through hole.

절연재는 에폭시를 포함한다.Insulation material includes epoxy.

지자기센서 칩 실장 단계는 3개의 지자기센서 칩을 실장한다.In the geomagnetic sensor chip mounting step, three geomagnetic sensor chips are mounted.

바람직하게는, 복수의 지자기센서 칩이 실장된 PCB의 일면을 몰딩하는 몰딩 단계를 추가로 포함하여도 된다.Preferably, the method may further include a molding step of molding one surface of the PCB on which the plurality of geomagnetic sensor chips are mounted.

이러한 구성의 본 발명에 따르면, 센서 구동 IC가 기판 PCB에 매립되어 있기 때문에 복수(예컨대, 3개 정도)의 지자기센서 칩을 센서 구동 IC의 위 부분에 표면실장하는 것이 가능하다.According to the present invention having such a configuration, since the sensor driving IC is embedded in the substrate PCB, it is possible to surface mount a plurality of (eg, about three) geomagnetic sensor chips on the upper portion of the sensor driving IC.

특히, 기존 방법으로 제조된 센서 모듈의 면적 대비 대략 36%정도로 사이즈 축소의 효과가 있다.In particular, there is an effect of size reduction to approximately 36% of the area of the sensor module manufactured by the existing method.

또한, 극소형의 센서 구동 IC의 개발이 필요없고, 센서 구동 IC와 지자기센서 칩이 각각 구성되어 수율 저하가 없게 된다.In addition, there is no need to develop an extremely small sensor driving IC, and the sensor driving IC and the geomagnetic sensor chip are respectively configured so that there is no decrease in yield.

기존과 대비하여 수율 저하없이 극소형화가 가능할 뿐만 아니라 출력저하도 없어 단가 및 성능에 경쟁력을 갖추게 된다.Compared with the existing one, it is possible to miniaturize without lowering the yield and there is no output deterioration, so it is competitive in unit price and performance.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지자기 센서 및 그 의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, a geomagnetic sensor and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Prior to the detailed description of the present invention, the terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지자기 센서의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 "A"방향에서 바라본 단면도이다.2 is a perspective view showing the configuration of a geomagnetic sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view seen from the direction "A" of FIG.

센서 구동 IC(10)가 기판 PCB(20)의 내부에 매립된다. 기판 PCB(20)의 상면에는 3개의 지자기센서 칩(30, 40, 50)이 실장된다. 예를 들어, 지자기센서 칩(30)은 X축 방향의 지자기를 센싱한다. 지자기센서 칩(40)은 Y축 방향의 지자기를 센싱한다. 지자기센서 칩(50)은 Z축 방향의 지자기를 센싱한다. 미설명 부호 60은 센서 구동 IC(10)의 상면에 형성된 패드이고, 62는 기판 PCB(20)의 상면에 형성된 패드이다.The sensor drive IC 10 is embedded in the substrate PCB 20. Three geomagnetic sensor chips 30, 40, and 50 are mounted on the top surface of the substrate PCB 20. For example, the geomagnetic sensor chip 30 senses the geomagnetism in the X-axis direction. The geomagnetic sensor chip 40 senses the geomagnetism in the Y-axis direction. The geomagnetic sensor chip 50 senses the geomagnetism in the Z-axis direction. Reference numeral 60 denotes a pad formed on the upper surface of the sensor driving IC 10, and 62 denotes a pad formed on the upper surface of the substrate PCB 20.

본 발명의 실시예의 경우, 센서 구동 IC(10)가 기판 PCB(20)에 매립되어 있기 때문에 3개의 지자기센서 칩(30, 40, 50)을 센서 구동 IC(10)의 위 부분에 표면실장하는 것이 가능하다.In the embodiment of the present invention, since the sensor driving IC 10 is embedded in the substrate PCB 20, the three geomagnetic sensor chips 30, 40, 50 are surface mounted on the upper portion of the sensor driving IC 10. It is possible.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지자기 센서의 제조방법을 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining a method of manufacturing a geomagnetic sensor according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 4의 (a)에 도시된 RDL(Re-Distribution Land)(100)를 이용하여 센서 구동 IC(도시 생략)의 좁은 피치(pitch)로 된 패드(102; 60과 동일)를 재배열한다.First, rearranged pads 102 (same as 60) having a narrow pitch of a sensor driving IC (not shown) by using the re-distribution land (RDL) 100 shown in FIG. do.

이후, 베이스 동박(7)에 센서 구동 IC(도시 생략)의 패드와 동일한 위치에 구멍(104)을 형성한다(도 4의 (b) 참조).Then, the hole 104 is formed in the base copper foil 7 at the same position as the pad of the sensor drive IC (not shown) (see FIG. 4B).

그리고 나서, 재배열된 센서 구동 IC(10)를 에폭시와 같은 절연재(106)를 이용하여 베이스 동박(7)상에 고정시킨다(도 4의 (c) 참조).Then, the rearranged sensor drive IC 10 is fixed on the base copper foil 7 using an insulating material 106 such as epoxy (see FIG. 4C).

이어, 도 4의 (d)에서처럼, 센서 구동 IC(10)를 포함한 절연재(106)의 상부에 상부 동박(12)을 형성시킨다. 이때, 상부 동박(12)은 에폭시와 같은 절연재(106)를 매개로 하여 센서 구동 IC(10)와 이격되어 그 센서 구동 IC(10)의 상부에 형성된다. 여기서, 센서 구동 IC(10)를 포함한 절연재(106)의 상부에 동일한 재질의 절연재(106)가 덮여지므로, 도 4의 (d)에 표시한 절연재(106)는 도 4의 (c)에 표시한 절연재(106)보다 더 큰 두께를 가지게 된다.Next, as shown in FIG. 4D, the upper copper foil 12 is formed on the insulating material 106 including the sensor driving IC 10. At this time, the upper copper foil 12 is spaced apart from the sensor driving IC 10 via an insulating material 106 such as epoxy and formed on the sensor driving IC 10. Here, since the insulating material 106 of the same material is covered on the upper part of the insulating material 106 including the sensor driving IC 10, the insulating material 106 shown in Fig. 4D is shown in Fig. 4C. It will have a larger thickness than one insulator 106.

그 후, 베이스 동박(7)의 하면과 상부 동박(12)의 상면에 소정의 패턴을 형성한다.Thereafter, a predetermined pattern is formed on the lower surface of the base copper foil 7 and the upper surface of the upper copper foil 12.

도 4의 (e)에서와 같이, 센서 구동 IC(10)의 재배열된 패드에 비아홀(108)을 형성하고, 베이스 동박(7)과 상부 동박(12)의 패턴들을 서로 연결시키기 위한 스루 홀(110)을 형성한다. 스루홀(110)은 베이스 동박(7)과 상부 동박(12)을 수직으로 관통한다. As shown in FIG. 4E, through holes 108 are formed in rearranged pads of the sensor driver IC 10, and through holes for connecting the patterns of the base copper foil 7 and the upper copper foil 12 to each other. Form 110. The through hole 110 penetrates the base copper foil 7 and the upper copper foil 12 vertically.

이어, 도 4의 (f)에서와 같이, 비아홀(108) 및 스루홀(110)의 내부를 도전성 물질로 충진하여 베이스 동박(7)과 상부 동박(12) 및 센서 구동 IC(10)를 전기적으로 연결시킨다. 물론, 비아홀(108) 및 스루홀(110)의 내측면을 도전성 물질로 피막처리하여도 된다.Subsequently, as shown in FIG. 4F, the inside of the via hole 108 and the through hole 110 is filled with a conductive material to electrically connect the base copper foil 7, the upper copper foil 12, and the sensor driver IC 10. Connect it. Of course, the inner surfaces of the via hole 108 and the through hole 110 may be coated with a conductive material.

이와 같이 도 4의 (a)에서 도 4의 (f)까지의 제조공정을 거치게 되면 본 발명의 실시예에서 필요로 하는 PCB(즉, 센서 구동 IC(10)가 내장된 PCB)가 완성된다.As such, when the manufacturing process of FIGS. 4A through 4F is completed, a PCB (that is, a PCB in which the sensor driving IC 10 is embedded) required by the embodiment of the present invention is completed.

이후, 도 4의 (g)에서와 같이 완성된 PCB의 상면에 솔더 크림(14)을 프린트한다.Thereafter, the solder cream 14 is printed on the upper surface of the completed PCB as shown in FIG.

도 4의 (h)와 같이, 솔더 크림(14)이 프린트된 PCB의 상면에 복수의 지자기 센서 칩(30, 40, 50)을 마운트시킨다. As shown in FIG. 4H, the plurality of geomagnetic sensor chips 30, 40, and 50 are mounted on the upper surface of the PCB on which the solder cream 14 is printed.

도 4의 (i)에서와 같이, 리플로우를 진행하여 복수의 지자기 센서 칩(30, 40, 50)에 대한 표면실장을 마무리한다 As shown in (i) of FIG. 4, reflow is performed to finish surface mounting of the plurality of geomagnetic sensor chips 30, 40, and 50.

최종적으로, 도 4의 (j)에서와 같이, 복수의 지자기센서 칩(30, 40, 50)이 실장된 PCB의 상면을 EMC몰딩하여 마무리한다. 도 4의 (j)에서 참조부호 25는 EMC몰딩이 완료됨에 따라 형성된 몰딩부를 의미한다.Finally, as shown in FIG. 4 (j), the upper surface of the PCB on which the plurality of geomagnetic sensor chips 30, 40, and 50 are mounted is finished by EMC molding. In FIG. 4 (j), reference numeral 25 denotes a molding part formed as the EMC molding is completed.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited only to the above-described embodiments and can be carried out by modifications and variations within the scope not departing from the gist of the present invention, the technical idea that such modifications and variations are also within the scope of the claims Must see

도 1은 종래의 지자기 센서의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional geomagnetic sensor.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지자기 센서의 구성을 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view showing the configuration of a geomagnetic sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 "A"방향에서 바라본 단면도이다.3 is a cross-sectional view viewed from the direction “A” of FIG. 2.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

10 : 센서 구동 IC 20 : 기판 PCB10 sensor driving IC 20 PCB

30, 40, 50 : 자기센서 칩 60, 62 : 패드30, 40, 50: magnetic sensor chip 60, 62: pad

Claims

A PCB manufacturing step of forming a conductive pattern on the upper and lower portions of the insulating body in which a sensor driving IC is embedded and manufacturing the PCB such that the conductive patterns on the upper and lower portions of the insulating body and the sensor driving IC are electrically connected to each other; And

And a geomagnetism sensor chip mounting step of mounting a plurality of geomagnetism sensor chips for sensing geomagnetism in different axial directions on one surface of the manufactured PCB.

The method according to claim 1,

The PCB manufacturing step,

Forming a hole in an upper surface of the base copper foil;

Providing the sensor driving IC on an upper surface of the base copper foil having the hole;

Forming an upper copper foil on an upper portion of the sensor driving IC to be spaced apart from the sensor driving IC through an insulating material;

Forming a pattern on the base copper foil and the upper copper foil;

Forming a via hole in a pad of the sensor driving IC and forming a through hole vertically penetrating the base copper foil and the upper copper foil; And

And electrically connecting the base copper foil, the upper copper foil, and the sensor driving IC through the via hole and the through hole.

The method according to claim 2

The insulating material manufacturing method of a geomagnetic sensor, characterized in that it comprises an epoxy.

The method according to claim 1,

The geomagnetic sensor chip mounting step is a method of manufacturing a geomagnetic sensor, characterized in that to mount three geomagnetic sensor chips.

The method according to any one of claims 1 to 4,

And a molding step of molding one surface of the PCB on which the plurality of geomagnetic sensor chips are mounted.

A substrate PCB having an insulating body and conductive patterns formed on upper and lower portions of the insulating body;

A sensor driving IC embedded in the substrate PCB and electrically connected to the conductive pattern; And

And a plurality of geomagnetic sensor chips installed on the upper surface of the substrate PCB to be spaced apart from each other and electrically connected to the sensor driving ICs to sense geomagnetism in different axial directions.

The method according to claim 6,

The geomagnetic sensor chip comprises three geomagnetic sensor chips.