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KR101107747B1 - 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101107747B1 KR1020090069780A KR20090069780A KR101107747B1 KR 101107747 B1 KR101107747 B1 KR 101107747B1 KR 1020090069780 A KR1020090069780 A KR 1020090069780A KR 20090069780 A KR20090069780 A KR 20090069780A KR 101107747 B1 KR101107747 B1 KR 101107747B1
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Abstract

본 발명은, 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 3축 방향의 자계성분을 검출하는 박막형 3축 플럭스게이트(Fluxgate)를 포함하는 전자 나침반 패키지에 있어서, x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 범프(bump)가 형성되며, 상기 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자에 형성된 범프(bump)가 볼 그리드 배열(Ball Grid Array;BGA)로 실장되어, ASIC 구동소자의 각각의 전기단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지와 이를 제조하는 방법으로서, 이와 같은 본 발명에 의하면 전자나침반의 3축 플럭스게이트 소자를 플립 본딩 방식으로 베이스 기판에 실장하여 전자나침반의 전체 크기를 더욱 줄이면서 제조 공정을 간편화시켜 전자나침반의 제조 단가 및 제조 시간을 줄이는데 이바지 할 수 있다.
전자 나침반, 플럭스게이트 소자, 볼 그리드 배열, 범프, 플립본딩.

Description

플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 및 이의 제조 방법 {Electronic compass package having fluxgate device mounted by Flip Bonding type and Method of manufacturing electronic compass package having fluxgate device mounted by Flip Bonding type}
본 발명은 전자 나침반 패키지와 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 ASIC 구동소자의 상부에 수평방향으로 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자를 볼 그리드 배열로 실장하고, 전자나침반의 베이스 기판 상에 수직방향으로 z축 플럭스게이트 소자를 볼 그리드 배열로 실장한 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.
플렉스게이트(Fluxgate) 소자는 고투자율의 자심 둘레에 권선된 드라이브 코일에 교류전류를 인가하고, 이와 별도의 픽업 코일에 의하여 그 자심의 자기포화 및 비선형 자기 특성에 따라 지자계 등 외부 자계에 비례하는 2차 고조파 성분을 검출함으로써 외부 자계의 크기를 측정하는 장치이다.
이러한 플럭스게이트 소자는 여타의 자기소자에 비해 비교적 고감도이면서도 소형으로 제작할 수 있으며, 출력신호 안정도가 우수하여 휴대장치의 전자 나침반 기능, 광맥탐사, 표적탐지, 인공위성의 자세제어에 이르기까지 민간용 및 군사용으로 광범위하게 사용되고 있다.
하나의 플럭스게이트 소자를 구비한 전자 나침반으로 방위를 측정할 경우, 남극 또는 북극과의 편각의 크기는 측정할 수 있으나, 편향의 방향이 동쪽인지 또는 서쪽인지 여부는 파악할 수 없는 문제가 있다. 따라서 동서남북을 모두 파악하기 위하여 두 개의 플럭스게이트(2축 플럭스게이트)를 이용하여 지자계의 수평 성분(x ,y 축상의 성분)을 검출하여야 하며, 이때 각 플럭스게이트는 상호 직교하도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한 전자 나침반을 구성하는 플럭스게이트 소자는 지구 자장의 수평 성분만을 감지하는 소자이므로, 전자 나침반 소자를 지표면과 수평을 정확히 맞추어서 방향을 측정하지 않으면 상당한 방향 측정 오차가 발생한다. 따라서 지자계의 수직축 성분(즉, z측 성분)도 검출해서 플럭스케이트가 수평을 벗어났을 때의 오차를 보정해주어야 정확한 방위를 산출할 수 있으며, 이를 위해 3축 플럭스게이트가 사용될 수 있다.
최근에는 휴대폰, PDA 등과 같은 휴대 단말을 통해 지리 정보 서비스(Geographic Information Services)의 제공이 보편화되는 추세에 있으며, 이를 보다 편리하게 이용하기 위해서는 휴대 단말의 디스플레이에 표시되는 지도(map)의 방향을 사용자의 방향과 일치시킬 필요가 있다. 이를 위해 휴대용 단말에 장착되어 사용자의 방향을 탐지할 수 있는 초소형 전자나침반이 요구되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 3축 박막 플럭스게이트 센서를 채용한 전자나침반의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 3차원 측정용 전자나침반은 기판(10)상에 배치된 3개의 플럭스게이트 소자(12,14,16)와 이를 구동하는 ASIC 구동 소자(18)로 구성된다. 3개의 플럭스게이트 소자(12,14,16)는 기판 상에 x,y,z 축으로 배열되며, 플럭스게이트 소자(12,14,16)와 ASIC 구동소자(18)의 단자(20)는 도선용 와이어를 통해 상호 전기적으로 연결되게 된다.
이와 같은 종래기술은 소자면이 측면을 향하는 z축용 박막 플럭스게이트 소자의 경우에 통상의 수직 이동형 와이어 본딩 머신으로는 단자의 도선 연결을 용이하게 수행할 수 없어 전기적 접촉을 형성시키는데 어려움을 해결하고자 z축 박막 플럭스게이트 소자(16)가 소자면과 90도를 이루는 소자체 상부에 당해 박막 소자의 단자와 전기적으로 연결된 도전 박막을 추가로 형성함으로써 기판(10)과 평행한 소자체 상부에 박막 소자로부터 연장되어 나온 별도의 전기 단자를 구비하고 있다.
도 2는 상기 종래기술의 z축 박막 플럭스게이트 소자의 연결을 도시하는데, 도 2를 통해 이를 좀 더 살펴보면, z축용 박막 플럭스 게이트 소자(16)의 연결단자와 ASIC 구동 소자(18)의 단자간 와이어 본딩이 이루어지는 본딩면은 x,y,z축용 박막 플럭스 게이트 소자와 ASIC 구동소자의 와이어 본딩면과 마찬가지로 기판과 평행을 이루도록 추가적인 와이어 본딩 패드(36)를 형성시켜 통상의 수직 이동형 와 이어 본딩 머신으로는 단자의 도선 연결을 용이하게 수행할 수 있도록 하였다.
그러나 이와 같은 종래기술은 z축 박막 플럭스게이트 소자의 제작공정이 복잡하여 생산단가가 높아지는 문제점이 있으며, 또한 추가적인 본딩 패드의 막박이 측면에 형성되는데, 이같은 측면에 형성되는 박막의 경우 일정한 막품질을 보장하기 어려운 공법이기 때문에 와이어 본딩 접합 신뢰성에 문제가 발생되어 양산성이 떨어지게 된다.
본 발명은 3축 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반의 제작 공정의 단순화 및 제작 시간을 단축시켜 생산단가를 낮출 수 있는 전자 나침반 패키지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
나아가서 전자나침반의 전체 크기를 더욱 줄이면서 z축 플럭스게이트 소자를 수직방향으로 장착함에 있어서 와이어 본딩 공정에 따른 z축 플럭스게이트 소자 장착의 어려움을 해결하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 3축 방향의 자계성분을 검출하는 박막형 3축 플럭스게이트(Fluxgate)를 포함하는 전자 나침반 패키지에 있어서, x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자 에 범프(bump)가 형성되며 상기 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자에 형성된 범프(bump)가 볼 그리드 배열(Ball Grid Array;BGA)로 실장되어, ASIC 구동소자의 각각의 전기단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지이다.
바람직하게는 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자는, 수평방향으로 상기 ASIC 구동소자의 상부에 장착되되, 상기 ASIC 구동소자의 상부의 x축 전기단자 및 y축 전기단자에 각각 대응되어 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자에 각각 형성된 범프가 수직으로 볼 그리드 배열로 실장될 수 있다.
또한 상기 z축 플럭스게이트 소자가 전자 나침반의 베이스 기판 상에 수직방향으로 장착되되, 상기 전자 나침반의 베이스 기판 상에 형성된 z축 연결단자에 대응하여 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 형성된 범프가 수평으로 접하도록 볼 그리드 배열로 실장되고, 상기 z축 연결단자는 상기 ASIC 구동소자의 z축 전기단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
나아가서 상기 베이스 기판의 z축 연결단자는 상기 ASIC 구동소자와 와이어 본딩으로 연결될 수 있다.
여기서 상기 범프는, Au 범프 또는 솔더 범프로 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 베이스 기판의 상부면으로부터 상기 3축 플럭스게이트 소자 및 상기 ASIC 구동소자가 포함되도록 수지로 몰딩될 수 있다.
또한 3축 방향의 자계성분을 검출하는 박막형 3축 플럭스게이트(Fluxgate)를 포함하는 전자 나침반 패키지를 제조하는 방법에 있어서, x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자에 범프를 형성하는 범프 형성 단계; 및 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자를 수평방향으로, z축 플럭스게이트 소자를 수직방향으로 볼 그리드 배열(Ball Grid Array;BGA)로 실장하여, 상기 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자가 ASIC 구동소자와 전기적으로 연결하는 플럭스게이트 소자 실장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 방법이다.
바람직하게는 상기 플럭스게이트 소자 실장 단계는, 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자에 형성된 범프가 상기 ASIC 구동소자의 상부에 형성된 x축 전기단자 및 y축 전기단자에 각각 대응되도록 볼 그리드 배열(Ball Grid Array;BGA)로 실장하고, 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 형성된 범프가 상기 전자 나침반의 베이스 기판 상에 형성된 z축 연결단자에 대응되도록 볼 그리드 배열(Ball Grid Array;BGA)로 실장할 수 있다.
여기서 상기 범프 형성 단계는, 상기 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자 상부에 Au 범프(Au bump) 또는 솔더 범프(Solder bump)를 형성시킬 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 플럭스게이트 소자 실장 단계는, 상기 전자 나침반의 베이스 기판 상에 상기 ASIC 구동 소자를 장착하는 단계; 상기 ASIC 구동소자의 상부의 x축 전기단자 및 y축 전기단자에 각각 대응되게 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자에 각각 형성된 범프가 수직으로 장착하는 단계; 및 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자에 각각 형성된 범프와 상기 ASIC 구동소자의 x축 전기단자 및 y축 전기단자를 융착시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 플럭스게이트 소자 실장 단계는, 상기 전자 나침반의 베이스 기판에 상기 z축 플럭스게이트 소자가 장착될 부근에 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 대응되는 z축 연결단자를 솔더 크림(Solder Cream)으로 형성하는 단계; 상기 z축 연결단자에 대응하여 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 형성된 범프가 수평으로 접하도록 상기 전자 나침반의 베이스 기판 상에 상기 z축 플럭스게이트 소자를 위치시키는 단계; 상기 z축 연결단자와 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 형성된 범프를 융착시키는 단계; 및 상기 z축 연결단자와 상기 ASIC 구동 소자의 z축 전기단자를 와이어 본딩으로 연결시키는 단계를 포함할 수 있다.
나아가서 상기 전자 나침반의 베이스 기판의 상부면으로부터 상기 3축 플럭스게이트 소자 및 상기 ASIC 구동소자가 포함되도록 수지로 몰딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 전자나침반의 3축 플럭스게이트 소자를 플립 본딩 방식으로 베이스 기판에 실장하여 전자나침반의 전체 크기를 더욱 줄이면서 제조 공정을 간편화시켜 전자나침반의 제조 단가 및 제조 시간을 줄이는데 이바지 할 수 있다.
또한 본 발명은, z축 플럭스게이트 소자를 수직방향으로 장착함에 있어서 범프 볼을 이용한 플립 본딩 방식을 적용하여 기존의 와이어 본딩 공정에 따른 z축 플럭스게이트 소자 장착의 어려움을 극복하였다.
나아가서 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자의 장착시에도 범프 볼을 이용한 플립 본딩 방식을 적용함으로써 제작 공정을 더욱 간편화시키면서 플립 본딩 방식의 장점이 전자나침반의 크기를 줄일 수 있으며, 전자나침반에 실장되는 소자들을 포함하도록 전자나침반을 수지로 몰딩하여 외부 충격에도 접합부위가 단락되지 않는 강인한 전자나침반 패키지를 제공할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
본 발명은 자계성분을 검출하는 3축 플럭스게이트(Fluxgate)인 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 범프(bump)를 형성시켜, 상기 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자에 형성된 범프가 볼 그리드 배열(Ball Grid Array;BGA)로 실장되어, ASIC 구동소자의 각각의 전기단자와 전기적으로 연결된 플 립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지와 이를 제조하는 방법이다.
플립 본딩 방식은, 장착되는 전자 소자와 기판을 서로 마주보는 상태로 하여 장착되는 전자 소자의 패드에서 기판으로의 접속을 솔더 범프(Solder bump) 등을 이용하여 접속하는 방법으로서, 장착되는 전자 소자의 입출력 단자인 AL 전극에 도전성 범프(BUMP)를 형성하고 배선 판 위의 전극단자인 도체 패드(Pad)와 전기적 접속을 형성하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지의 실시예에 대한 사시도를 나타낸다.
본 발명에 따른 볼 그리드 배열 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지는, 볼 그리드 배열 방식으로 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자를 실장하는데, 도 2의 실시예와 같이 x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)의 각각의 전기 단자에 범프를 형성시키고 각각의 범프를 통해 x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)를 실장시키고 ASIC 구동소자(300)의 각각의 전기단자에 대응하여 x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)의 각각의 전기단자가 전기적으로 연결된다.
도 3의 실시예에서는 x축 플럭스게이트 소자(500)와 y축 플럭스게이트 소자(400)가 수평방향으로 ASIC 구동소자(300)의 상부에 장착되며, ASIC 구동소 자(300)의 상부의 x축 전기단자 및 y축 전기단자에 각각 대응되어 x축 플럭스게이트 소자(500) 및 y축 플럭스게이트 소자(400)에 각각 형성된 범프가 수직으로 실장되어 있다.
또한 z축 플럭스게이트 소자(200)는 전자 나침반의 베이스 기판(100) 상에 수직방향으로 장착되는데, 이를 위하여 베이스 기판(100)에는 z축 연결단자(150)가 형성되고, z축 플럭스게이트 소자(200)의 전기단자에 형성된 범프가 z축 연결단자(150)에 수평으로 접하도록 볼 그리드 배열 방식으로 실장되게 된다.
그리고 z축 연결단자(150)는 ASIC 구동소자(300)의 z축 전기단자(350)와 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결되어 ASIC 구동소자(300)가 z축 플럭스게이트 소자(300)를 구동시킨다.
나아가서 베이스 기판(100)에는 ASIC 구동소자(300)를 구동시키기 위한 구동 단자(110)가 형성되어 있으며, 베이스 기판(100)의 구동 단자(110)에 대응하여 ASIC 구동소자(300)의 상부에 형성된 ASIC 구동소자(300)의 구동 단자(310)가 와이어 본딩으로 전기적으로 연결된다.
도 3의 본 발명에 따른 실시예에서는 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자를 ASIC 구동소자의 상부에 플립 본딩 방식으로 실장하였으나, 베이스 기판 상에 각각의 플럭스게이트 소자가 장착되기 위한 각각의 연결단자가 형성되고 각각의 연결단자에 대응되도록 각각의 플럭스게이트 소자가 플립 본딩 방식으로 장착될 수도 있다.
그럼 이하에서는 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지의 제조 방법을 자세히 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지의 제조 방법의 개략적인 흐름도를 나타낸다.
본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지의 제조 방법은, 개략적으로 x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)의 각각의 전기단자에 범프를 형성하는 단계와 x축 플럭스게이트 소자(500)와 y축 플럭스게이트 소자(400)를 수평방향으로, z축 플럭스게이트 소자(200)를 수직방향으로 볼 그리드 배열로 실장하여 x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)를 ASIC 구동소자(300)를 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 제조 공정을 도 4의 흐름도를 통해 살펴보면, x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)의 각각의 전기단자에 범프를 형성(S110)시키는데, 여기서 상기 각각의 전기단자 상부에 Au 범프(Au bump) 또는 솔더 범프(Solder bump)를 형성시키게 된다.
3축 플럭스게이트 소자에 범프를 형성시키는 하나의 실시예로서 도 5는 z축 플럭스게이트 소자에 범프를 형성시키는 공정도를 나타내며, 도 5에 도시된 바와 같이 z축 플럭스게이트 소자(200)에는 복수개의 전기단자(210)가 형성되어 있으며, 각각의 z축 플럭스게이트 소자(200)의 전기단자(210)의 상부에 각각 범프(22)를 형성시킨다. 또한 x축 플럭스게이트 소자(500) 및 y축 플럭스게이트 소자(400)의 각각의 전기단자에 범프를 형성시키는 과정도 z축 플럭스게이트 소자(200)의 전기단 자(210)에 범프를 형성시키는 과정과 동일하게 수행된다.
그리고 z축 플럭스게이트 소자 실장 단계와 x축, y축 플럭스게이트 소자 실장 단계를 거치게 되는데, 여기서 z축 플럭스게이트 소자 실장 단계와 x축, y축 플럭스게이트 소자 실장 단계는 서로 간의 우선 순위가 없으며 상황에 따라 어느 단계가 먼저 실시될 수 있다.
상기 도 4의 본 발명에 따른 제조 공정의 실시예에서는 z축 플럭스게이트 소자 실장 단계 후에 x축, y축 플럭스게이트 소자 실장 단계를 수행하였다.
우선 z축 플럭스게이트 소자 실장 단계를 살펴보자면, 도 6은 z축 플럭스게이트 소자 실장 단계를 나타내는 공정도로서, 베이스 기판(100)에 z축 플럭스게이트 소자(200)가 장착될 부근에 z축 플럭스게이트 소자(200)의 각각의 전기단자에 대응되는 z축 연결단자(150)를 형성(S210)하는데, 도 6의 (a)와 같이 z축 연결단자(150)는 z축 플럭스게이트 소자(200)의 장착시에 z축 연결단자(150)가 z축 플럭스게이트 소자(200)의 범프와 접할 수 있도록 솔더 크림(Solder Cream)을 이용하여 소정의 높이를 갖도록 형성할 수 있다.
그리고 도 6의 (b)와 같이 z축 플럭스게이트 소자(200)에 형성된 각각의 범프(220)가 베이스 기판(100) 상의 각각의 z축 연결단자(150)에 대응되어 닿을 수 있도록 베이스 기판(100) 상에 z축 플럭스게이트 소자(200)를 장착(S220)하는데, 이때 z축 플럭스게이트 소자(200)의 범프(220)가 z축 연결단자(150)에 수평으로 접하도록 z축 플럭스게이트 소자(200)를 장착하고 도 6의 (c)와 같이 z축 플럭스게이트 소자(200)의 범프(220)와 베이스 기판(100)의 z축 연결단자(150)가 융 착(250)(S230)되도록 리플로우 오븐(reflow oven)이나 적외선 히터로 열을 가하여 경화공정을 수행하게 된다.
도 6의 실시예에서는 z축 플럭스게이트 소자(200)의 실장을 위하여 곧바로 경화공정을 수행하는 것으로 도시되었으나, 제작 공정의 단순화를 위하여 x축 플럭스게이트 소자(500) 및 y축 플럭스게이트 소자(400)의 장착 후에 한번의 경화공정을 수행하여 3축 플럭스게이트 소자(200, 400, 500)에 각각 형성된 범프를 경화시킬 수도 있다.
상기 도 4의 실시예에 따른 제조 공정에 의해 z축 플럭스게이트 소자 실장 단계를 거치고 x축, y축 플럭스게이트 소자 실장 단계를 수행하는데, 도 7은 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 공정의 사시도를 나타내며, 도 8은 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 공정의 단면도를 나타낸다.
x축, y축 플럭스게이트 소자 실장 단계는, 도 7의 (a)와 같이 베이스 기판(100) 상에 ASIC 구동소자(300)를 장착(S310)하고, 도 7의 (b)와 같이 ASIC 구동소자(300)의 상부에 형성된 x축 전기단자(320)와 y축 전기단자(330)에 x축 플럭스게이트 소자(500)의 범프와 y축 플럭스게이트 소자(400)의 범프가 각각 대응되도록 x축 플럭스게이트 소자(500)와 y축 플럭스게이트 소자(400)를 장착(S320)한다.
이때 x축 플럭스게이트 소자(500) 및 y축 플럭스게이트 소자(400)에 각각 형성된 범프가 수직으로 x축 전기단자(320) 및 y축 전기단자(330)에 맞닿도록 x축 플 럭스게이트 소자(500)와 y축 플럭스게이트 소자(400)를 장착(S320)한다.
그리고 x축 플럭스게이트 소자(500) 및 y축 플럭스게이트 소자(400)에 각각 형성된 범프와 ASIC 구동소자(300)의 x축 전기단자(320) 및 y축 전기단자(330)가 융착(S330)되도록 리플로우 오븐(reflow oven)이나 적외선 히터로 열을 가하여 경화공정을 수행하게 된다. 여기서 경화공정은 앞서 살펴본 바와 같이 x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)를 모두 장착한 후 한번의 경화공정을 실시할 수도 있다.
이와 같이 x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)를 실장하고, 도 7의 (c)와 같이 베이스 기판(100) 상의 z축 연결단자(150)와 ASIC 구동소자(300)의 z축 전기단자(350)을 전기적으로 연결(S410)시키는데, 바람직하게는 z축 연결단자(150)와 z축 전기단자(350)를 와이어 본딩 방식으로 연결시킬 수 있다.
그리고 전자 나침반에 외부 구동신호를 쉽게 전달하기 위하여 베이스 기판(100)에 형성된 구동단자(110)와 ASIC 구동소자(300)의 구동단자(310)를 전기적으로 연결(S420)시킬 수 있는데, 베이스 기판(100)의 구동단자(110)와 ASIC 구동소자(300)의 구동단자(310)를 와이어 본딩 방식으로 연결시킬 수 있다.
나아가서 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 외부 충격으로부터 보호 및 외부 오염물질 등의 침투를 방지하기 위하여 전자 나침반의 베이스 기판(100) 상부면으로부터 3축 플럭스게이트 소자(200, 400, 500) 및 ASIC 구동소자(300)가 포함되도록 수지로 몰딩(S430)할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지의 제조 방법으로 제작된 전자 나침반 패키지의 실시예를 도시한다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지는, x축 플럭스게이트 소자(500), y축 플럭스게이트 소자(400) 및 z축 플럭스게이트 소자(200)의 각각의 전기단자에 범프를 형성시키고 플립 본딩 방식으로 각각의 플럭스게이트 소자를 실장하며, 제조 공정을 더욱 단순화 시키고 그 크기를 더욱 소형화시키기 위하여 x축 플럭스게이트 소자(500)와 y축 플럭스게이트 소자(400)는 ASIC 구동소자(300)의 상부에 직접 볼 그리드 배열 방식으로 실장하였으며, 또한 z축 플럭스게이트 소자(200)는 베이스 기판(100) 상에 형성된 z축 연결단자에 대응하여 볼 그리드 배열 방식으로 실장하였다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 전자나침반의 3축 플럭스게이트 소자를 플립 본딩 방식으로 베이스 기판에 실장하여 전자나침반의 전체 크기를 더욱 줄이면서 제조 공정을 간편화시켜 전자나침반의 제조 단가 및 제조 시간을 줄이는데 이바지 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따 라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 3축 박막 플럭스게이트 센서를 채용한 전자나침반의 구조를 나타내는 사시도이며,
도 2는 상기 종래기술의 z축 박막 플럭스게이트 소자의 연결을 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지의 실시예에 대한 사시도를 나타내며,
도 4는 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지의 제조 방법의 개략적인 흐름도를 나타내며,
도 5는 본 발명에 따른 z축 플럭스게이트 소자에 범프를 형성시키는 공정도를 나타내며,
도 6은 본 발명에 따른 z축 플럭스게이트 소자 실장 단계를 나타내는 공정도이며,
도 7은 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 공정의 사시도를 나타내며,
도 8은 본 발명에 따른 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 공정의 단면도를 나타내며,
도 9는 본 발명에 따른 몰딩 처리된 전자 나침반 패키지의 사시도를 나타낸다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
100 : 베이스 기판, 110 : 베이스 기판의 구동단자,
150 : z축 연결단자,
200 : z축 플럭스게이트 소자, 220 : 범프,
300 : ASIC 구동소자, 330 : 베이스 기판의 구동단자,
400 : y축 플럭스게이트 소자, 500 : x축 플럭스게이트 소자.

Claims (12)

  1. 3축 방향의 자계성분을 검출하는 박막형 3축 플럭스게이트(Fluxgate)를 포함하는 전자 나침반 패키지에 있어서,
    x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 범프(bump)가 형성되며
    상기 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자에 형성된 범프(bump)가 볼 그리드 배열(Ball Grid Array;BGA)로 실장되어, ASIC 구동소자의 각각의 전기단자와 전기적으로 연결되되,
    상기 ASIC 구동소자의 상부의 x축 전기단자 및 y축 전기단자에 대응되도록 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자에 각각 형성된 범프가 수직으로 볼 그리드 배열로 실장되어, 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자가 수평방향으로 상기 ASIC 구동소자의 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 z축 플럭스게이트 소자가 전자 나침반의 베이스 기판 상에 수직방향으로 장착되되,
    상기 전자 나침반의 베이스 기판 상에 형성된 z축 연결단자에 대응하여 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 형성된 범프가 수평으로 접하도록 볼 그리드 배열로 실장되고,
    상기 z축 연결단자는 상기 ASIC 구동소자의 z축 전기단자와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 z축 연결단자는 상기 ASIC 구동소자와 와이어 본딩으로 연결된 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지.
  5. 제 1 항, 제3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 범프는, Au 범프 또는 솔더 범프로 형성된 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 상부면으로부터 상기 3축 플럭스게이트 소자 및 상기 ASIC 구동소자가 포함되도록 수지로 몰딩된 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지.
  7. 3축 방향의 자계성분을 검출하는 박막형 3축 플럭스게이트(Fluxgate)를 포함하는 전자 나침반 패키지를 제조하는 방법에 있어서,
    x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자에 범프를 형성하는 범프 형성 단계;
    상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자에 형성된 범프가 ASIC 구동소자의 상부에 형성된 x축 전기단자 및 y축 전기단자에 각각 대응되도록 볼 그리드 배열(Ball Grid Array;BGA)로 실장하고, 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 형성된 범프가 전자 나침반의 베이스 기판 상에 형성된 z축 연결단자에 대응되도록 볼 그리드 배열로 실장하여, 상기 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자를 상기 ASIC 구동소자와 전기적으로 연결하는 플럭스게이트 소자 실장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 범프 형성 단계는, 상기 x축 플럭스게이트 소자, y축 플럭스게이트 소자 및 z축 플럭스게이트 소자의 각각의 전기단자 상부에 Au 범프(Au bump) 또는 솔더 범프(Solder bump)를 형성시키는 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 플럭스게이트 소자 실장 단계는,
    상기 전자 나침반의 베이스 기판 상에 상기 ASIC 구동 소자를 장착하는 단계;
    상기 ASIC 구동소자의 상부의 x축 전기단자 및 y축 전기단자에 각각 대응되게 상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자에 각각 형성된 범프가 수직으로 장착하는 단계; 및
    상기 x축 플럭스게이트 소자 및 y축 플럭스게이트 소자에 각각 형성된 범프와 상기 ASIC 구동소자의 x축 전기단자 및 y축 전기단자를 융착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 플럭스게이트 소자 실장 단계는,
    상기 전자 나침반의 베이스 기판에 상기 z축 플럭스게이트 소자가 장착될 부근에 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 대응되는 z축 연결단자를 솔더 크림(Solder Cream)으로 형성하는 단계;
    상기 z축 연결단자에 대응하여 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 형성된 범프가 수평으로 접하도록 상기 전자 나침반의 베이스 기판 상에 상기 z축 플럭스게이트 소자를 위치시키는 단계;
    상기 z축 연결단자와 상기 z축 플럭스게이트 소자의 전기단자에 형성된 범프를 융착시키는 단계; 및
    상기 z축 연결단자와 상기 ASIC 구동 소자의 z축 전기단자를 와이어 본딩으로 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자 나침반의 베이스 기판의 상부면으로부터 상기 3축 플럭스게이트 소자 및 상기 ASIC 구동소자가 포함되도록 수지로 몰딩하는 단계를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 플립 본딩 방식으로 실장된 플럭스게이트 소자를 갖는 전자 나침반 패키지 제조 방법.
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