KR101247744B1 - 몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초소형으로 만드는 것이 가능하여 단위면적당 배열 수를 증대시킬 수 있어 압력감지 능력을 대폭 향상시킬 수 있고, 안정적이 우수한 작동력을 보장할 수 있도록 한 몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조방법에 관한 것으로서,
준비된 압력센서와 기판을 솔더범프를 이영하여 전기적으로 도통 될 수 있도록 연결하는 칩마운팅공정과, 솔더범프를 보호할 수 있도록 보호막을 형성하는 댐공정과, 압력센서모듈의 전체 형상을 만들기 위한 금형을 장착하는 금형장착공정과, 대상체로부터 압력을 전달받을 수 있도록 금형에 겔 타입의 압력인수수단을 채우는 키핑공정과, 압력인수수단이 제 형상을 유지할 수 있도록 경화시키는 경화공정과, 압력인수수단의 경화가 완료된 후 금형을 제거하는 탈형공정으로 완성하는 것이 특징이다.

Description

몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조방법{PRESSURE SENSOR MODULE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 내구성을 향상시키고 제조원가를 절감하면서 좁은 면적에 많은 수를 배치하여 특히 맥박상태를 용이하게 측정할 수 있는 개선된 압력센서모듈의 제조방법의 제공에 관한 것이다.

통상적으로 사용되는 와이어 본딩 방식으로 만들어지는 압력센서모듈(1)은 도 4에 도시된 바와 같이, 저항을 가지는 압력센서(2)를 기판(3)에 안치하고, 상기 기판(3)의 가장자리에는 케이스(4)를 구비한다.

상기 압력센서(2)와 기판(3)은 와이어(5)를 이용하여 전기적으로 연결하여 압력센서(2)의 압력변화를 기판(3)으로 인가하여 압력정보를 얻을 수 있도록 하고, 상기 케이스(4) 내부에는 겔 타입의 실리콘(6)을 채워넣어 경화시켜 압력에 대하여 변화할 수 있는 쿠션을 가지도록 완성한다.

상기와 같은 압력센서모듈은 다양한 분야에 사용될 수 있으나, 말초 동맥의 압력을 측정하여 맥박의 상태를 정확하게 측정할 수 있는 맥진(맥박진동)을 위하여 사용되는 것이 일반적이다.

맥진이란 맥박이 말초 신경까지 전하여지면서 이루는 파동 또는 동맥을 통하여 혈류가 이동할 때 일어나는 진동을 말하는 것으로서, 일반적으로 맥진은 양의학/한의학(이하 의학이라 한다.)에서 진단의 기초자료로 활용되고 있으며, 맥진의 검출상태에 따라 개인의 건강상태를 반영하고 있는 것으로 알려져 있다.

이에 따라, 의학 분야에서는 측정된 맥진을 활용하여 피검자의 정확한 건강정보를 분석할 목적으로 맥파를 정량적으로 정확히 측정할 수 있는 수단이 요청되고 있는 실정이다.

상기와 같은 압력센서모듈을 이용하여 맥진을 수행하기 위한 맥진센서는 손가락의 끝 마디와 같은 좁은 면적(약 1.5 ∼ 2.0㎠)에 가급적이면 많은 수의 압력센서모듈을 배치하여 맥진센서를 동맥이 지나는 위치에 밀착시켰을 때, 맥진센서에 구비되는 압력센서모듈 중 어느 하나로부터 맥박의 상태를 얻을 수 있도록 하고 있다.

그러나, 종래 기술이 적용되는 압력센서모듈의 경우에는, 완성된 하나의 압력센서모듈의 크기가 가로5㎜ 세로5㎜이기 때문에 좁은 면적(약 1.5 ∼ 2.0㎠)에 압력센서모듈을 4개 내지 5개 정도밖에 배치하지 못하게 되므로 결국에는 맥진 정보를 읽어들이는 효율성이 떨어지게 된다.

맥진센서를 구성하는 검측부의 형상이 사각형이 아닌 원형으로 구비되는 특성으로 인하여 사각형상의 압력센서모듈을 사각형이 아닌 원형으로 배열하여야 하고, 압력센서모듈과 압력센서모듈과 소정의 간격을 가지도록 배치하여야 하기 때문에 실제 배치되는 압력센서모듈은 언급한 바와 같이 4 ∼ 5개에 지나지 않기 때문에 실제 신체의 맥박부위에 근접시켰을 때 맥박을 감지하여 읽어들이는 정보력이 떨어지는 원인이 되는 것이다.

그리고, 압력센서모듈을 구성하는 압력센서와 기판의 전기적인 신호를 전달하기 위한 도전수단으로 와이어로 연결하고 있어 가격이 낮으면서 소량의 수동 공정이 가능하고 작업시간이 짧다는 장점이 있으나, 패키징 된 압력센서모듈에 가해지는 압력에 따라서 와이어가 움직이면서 끊어져 정확한 센싱을 불가능하게 되는 문제를 야기시킨다.

또한, 압력센서와 기판을 와이어로 연결하는 과정에서 작업자의 숙련도에 따라서 내구성에 큰 차이를 가지기 때문에 완성된 압력센서모듈이 균일한 품질을 가지는 것으로 보장하기 힘들게 되므로, 대외적인 경쟁력이 취약한 것은 물론, 무엇보다도 압력정보를 정확하게 검출하는 것이 어렵게 되는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 준비된 압력센서와 기판을 솔더범프를 이영하여 전기적으로 도통 될 수 있도록 연결하는 칩마운팅공정과, 솔더범프를 보호할 수 있도록 보호막을 형성하는 댐공정과, 압력센서모듈의 전체 형상을 만들기 위한 금형을 장착하는 금형장착공정과, 대상체로부터 압력을 전달받을 수 있도록 금형에 겔 타입의 압력인수수단을 채우는 키핑공정과, 압력인수수단이 제 형상을 유지할 수 있도록 경화시키는 경화공정과, 압력인수수단의 경화가 완료된 후 금형을 제거하는 탈형공정으로 압력센서모듈을 완성하여, 초소형으로 만드는 것이 가능하여 단위면적당 배열 수를 증대시킬 수 있어 압력감지 능력을 대폭 향상시킬 수 있고, 안정적이 우수한 작동력을 보장할 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 초소형으로 만드는 것이 가능하여 단위면적당 배열 수를 증대시킬 수 있어 압력감지 능력을 대폭 향상시킬 수 있고, 압력변화를 전기적인 신호로 인가하기 위한 수단을 개선하여 작동과정에서 단락의 우려를 배제하여 안정된 품질을 유지할 수 있는 것은 물론, 압력센서모듈의 품질을 향상시킬 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조과정을 도시한 공정블록도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조과정을 도시한 공정 도해도.
도 3은 본 발명의 기술에 의하여 제조된 몰딩형 반도체 압력센서모듈을 도시한 단면 구성도.
도 4는 종래 기술에 의하여 제조된 몰딩형 반도체 압력센서모듈을 도시한 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조과정을 도시한 공정블록도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조과정을 도시한 공정 도해도, 도 3은 본 발명의 기술에 의하여 제조된 몰딩형 반도체 압력센서모듈을 도시한 단면 구성도로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 몰딩형 반도체 압력센서모듈(100)은, 준비된 압력센서(101)와 기판(102)을 전기적으로 도통 될 수 있도록 연결하는 칩마운팅공정(S1)과, 칩마운팅된 부위를 보호할 수 있도록 수행하는 댐공정(S2)과, 압력센서모듈의 형상을 만들기 위한 금형을 장착하는 금형장착공정(S3)과, 금형에 겔타입의 압력인수수단을 채워 압력을 전달받을 수 있도록 하는 키핑공정(S4)과, 겔 타입의 압력인수수단을 경화시키는 경화공정(S5)과, 압력인수수단의 경화가 완료된 후 금형을 제거하는 탈형공정(S6)으로 완성하게 된다.

상기 칩마운팅공정(S1)에서는, 상면에 저항을 가지는 압력센서(101)를 역방향으로 기판(102)과 근접시켜 전기적으로 도통 될 수 있도록 하는 데, 압력센서(101)과 기판(102) 사이에 솔더범프(Solder Bump, 103)를 개재시켜 전기적인 연결을 수행한다.

상기 댐공정(S2)에서는, 압력센서(101)와 기판(102)을 전기적으로 연결하는 솔더범프(103)가 손상되거나 변형되는 것을 방지하면서 할 수 있도록 소프트실리콘과 같은 재질로 보호막(104)을 형성하도록 한다.

상기 금형장착공정(S3)에서는, 기판(102)의 외부에 압력센서모듈(100)의 전체 형상을 만들 수 있는 금형(105)을 장착하고, 금형(105)의 내 표면에는 후공정에서 채워지는 압력인수수단과 쉽게 분리될 수 있도록 하기 위한 코팅과 같은 표면처리를 수행할 수 있을 것이다.

또한, 금형(105)의 형상은 본 발명의 도면에서는 하측이 넓고 상측이 좁은 육면체 형상으로 구성하고 있으나, 기판(102)의 형상과 모양에 따라 도시하고 있지 않으나 다양한 형상과 모양으로 구성할 수 있음은 당연할 것이다.

상기 키핑공정(S4)에서는, 금형(105)의 내부에 외부의 압력을 전달받아 압력센서(101)를 구성하는 저항으로 전달할 수 있도록 하기 위한 압력인수수단(106)을 채워 넣는 데, 상기 압력인수수단(106)은 경화된 후에도 소정의 쿠션을 가질 수 있도록 겔 타입의 실리콘 러버(Silicone Rubber) 계통의 재질을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 압력인수수단(106)을 금형(105)에 채워 넣은 후에는 압력인수수단(106) 내부에 잔존하는 기포를 제거하여 성형 후 내부에 빈 공간이 형성되어 압력을 압력센서(101)의 저항으로 정상적으로 전달되는 것을 방해하는 요소가 없도록 기포를 제거하는 탈포를 수행하도록 한다.

상기 경화공정(S5)에서는, 압력인수수단(106)을 채우고 탈포가 완료된 상태에서 겔 타입의 압력인수수단(106)이 제 형상을 유지할 수 있도록 자연적인 상태 또는 통상적인 경화수단을 이용하여 경화시키도록 한다.

상기 탈형공정(S6)에서는, 경화과정을 거쳐 압력인수수단(106)이 제 형상을 가지게 되면 금형(105)을 분리하는 탈형을 거침으로서 소정의 형상을 가지는 압력센서모듈(100)을 얻을 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 기술이 적용되는 압력센서모듈(100)은, 압력센서(101)를 기판(102)의 상면에 역방향으로 연접시키고, 기판(102)과 압력센서(101)의 전기적인 연결은 솔더범퍼(103)를 통하여 이루어지도록 하고, 상기 솔더범퍼(103)의 외표면에는 보호막(104)을 형성한다.

상기 기판(102)의 상면과 압력센서(101)의 외면에는 경화된 상태에서도 소정의 쿠션을 가지고 외부압력을 압력센서(101)의 저항으로 전달하는 것을 용이하게 할 수 있도록 겔 타입의 실리콘 러버(Silicone Rubber)계통의 재질로 된 압력인수수단(106)을 채워 경화시켜 소정의 형상과 모양을 가지도록 구성한다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 압력센서모듈(100)은 가로 2.5∼3.0㎜의 크기를 가지게 되므로 종래 기술에 의하여 만들어지는 압력센서모듈의 크기(가로5㎜ 세로5㎜)에 비하여 상대적으로 작은 크기를 가지게 된다.

그러므로 좁은 면적(약 1.5 ∼ 2.0㎠)에 압력센서모듈을 7개 내지 8개 정도로 많이 배치할 수 있게 되므로 결국에는 압력정보를 읽어들이는 효율성이 높아지게 되므로 정밀성을 향상시키고 관련 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

특히, 압력센서(101)와 기판(102)을 전기적으로 연결하는 것은 종래와 같이 와이어에 의존하지 않고 압력센서(101)를 역방향으로 위치시켜 기판(102)과 연접되도록 하면서 기판(102)과 압력센서(101) 사이에 솔더범프(103)를 이용하여 압력센서(101) 외부로 노출되는 것을 최소화할 수 있어 결과적으로는 전체적인 설치공간을 최소화하여 압력센서모듈(100)의 크기(부피)를 최소화할 수 있는 것이다.

또한, 압력센서(101)와 기판(102)의 전기적인 연결을 솔더범프(103)로 하기 때문에 장기간 압력을 전달받아 작동하는 과정이 반복되더라도 솔더범프(103)의 손상이 없어 전기적인 단락현상이 없기 때문에 안정적인 압력감지가 가능하게 되는 등 다양한 장점을 가진다.

100; 압력센서모듈
101; 압력센서
102; 기판
103; 솔더범프
104; 보호막
105; 금형
106; 압력인수수단

Claims (2)

1. 준비된 압력센서와 기판을 솔더범프를 이용하여 전기적으로 도통 될 수 있도록 연결하는 칩마운팅공정과;
   솔더범프를 보호할 수 있도록 보호막을 형성하는 댐공정과;
   압력센서모듈의 전체 형상을 만들기 위한 금형을 장착하는 금형장착공정과;
   대상체로부터 압력을 전달받을 수 있도록 금형에 겔 타입의 압력인수수단을 채우고 기포를 제거하는 키핑공정과;
   압력인수수단이 제 형상을 유지할 수 있도록 경화시키는 경화공정과;
   압력인수수단의 경화가 완료된 후 금형을 제거하는 탈형공정으로 완성하는 것을 특징으로 하는 몰딩형 반도체 압력센서모듈 제조방법.
2. 삭제

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