CN101216877A - 滑动式指纹感测元件及其制造方法 - Google Patents

滑动式指纹感测元件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种滑动式指纹感测元件，该元件包含：一基板；一个滑动式指纹感测芯片，其安装于并电连接至基板上；至少一导电结构，其安装于并电连接至基板上，并位于滑动式指纹感测芯片的一侧；一封胶体，其局部包覆滑动式指纹感测芯片以及导电结构，并使滑动式指纹感测芯片的一芯片表面以及导电结构的一第一表面露出，以能使接近指纹感测元件的一静电电荷从导电结构转移至基板，芯片表面用以与一手指接触以感测所述手指的指纹。

Description

滑动式指纹感测元件及其制造方法
技术领域
本发明有关于一种滑动式指纹感测元件及其制造方法，尤其关于一种可防止静电电荷放电破坏的滑动式指纹感测元件及其制造方法。
背景技术
传统的半导体芯片在封装后必须进行静电放电测试，以保证产品设计不会因为一般的静电放电而破坏。放电模式有空气模式(Air Mode)及接触模式(Contact Mode)两种。接触模式的静电放电为较为严苛的测试。探针需要顶在封装体的导电部分来进行静电放电测试。
举例而言，半导体指纹感测芯片必须提供一个裸露的芯片表面以与手指接触。裸露于外界的芯片表面，很容易受到外界因素的干扰，譬如手指的油脂及污垢残留，以及静电放电所造成的破坏等都是很严重的问题。
为了使具有外露芯片表面的譬如指纹传感器的封装体能通过接触模式的静电放电测试，传统的作法是在芯片表面制作一裸露金属层，使靠近芯片表面的静电可以导通至系统的接地端，但是这样的方法对于严苛的接触模式的静电放电是无法通过测试标准，因为芯片表面的导电金属层与底层的集成电路距离太近了，静电测试的电磁波会导致集成电路产生闩锁(latch-up)的问题，使芯片无法正常工作甚至永久损坏。
另一种做法是在封装体外面套上一个金属外壳，以使静电电荷可以通过金属外壳接地。然而，套上金属外壳的动作，需要由人工来进行，因此组装过程费时费力，使得生产成本升高。此外，金属外壳与封装体分别电连接至印刷电路版，使得焊接过程显格外复杂。
因此，如何提供一种能降低生产成本且有利于自动化生产的半导体元件及其制造方法，实为本发明所欲解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能降低生产成本且有利于自动化生产的滑动式指纹感测元件及其制造方法。
为达上述目的，本发明提供一种滑动式指纹感测元件，该指纹感测元件包含：
一基板，其上形成有包含多个输出接点的一电气输出部，用以供电连接至一电路板；
一个滑动式指纹感测芯片，其安装于所述基板上并电连接至所述基板的所述电气输出部；
至少一导电结构，其电连接至所述基板的所述电气输出部；
一封胶体，其接触所述滑动式指纹感测芯片以及所述至少一导电结构，并使所述滑动式指纹感测芯片的一芯片表面以及所述至少一导电结构的一第一表面露出，使接近所述滑动式指纹感测元件的一静电电荷从所述至少一导电结构转移至所述基板的所述电气输出部，所述芯片表面用以与一手指接触以感测所述手指的指纹。
所述封胶体局部包覆所述滑动式指纹感测芯片以及所述至少一导电结构，且所述至少一导电结构安装于所述基板上。
所述至少一导电结构是由一金属片弯折成一第一种三维结构。
所述封胶体的两侧部分高于所述封胶体的一中间部分、所述芯片表面及所述第一表面。
所述至少一导电结构局部包覆所述封胶体。
所述至少一导电结构局部包覆所述封胶体及所述基板。
所述至少一导电结构是由导电塑料所模塑成型。
本发明也提供一种滑动式指纹感测元件的制造方法，该方法包含以下步骤：
于一基板上形成有一接地焊垫组；
将一导电结构组形成并电连接至所述接地焊垫组；
将一个滑动式指纹感测芯片安装至所述基板上；
以一模具挚压所述滑动式指纹感测芯片及所述导电结构组并包围所述滑动式指纹感测芯片及所述导电结构组而形成一灌注空间；
灌注一封胶材料至所述灌注空间以局部包覆所述导电结构组及所述滑动式指纹感测芯片；
使所述封胶材料硬化以形成一封胶体；
将所述模具移离所述封胶体。
所述接地焊垫组包含一第一接地焊垫，而所述导电结构组包含安装至所述第一接地焊垫的一第一导电结构。
所述第一导电结构是由一第一金属片弯折成一第一种三维结构。
所述第一导电结构高于所述滑动式指纹感测芯片并具有弹性。
所述接地焊垫组包含一第一接地焊垫及一第二接地焊垫，而所述导电结构组包含安装至所述第一接地焊垫的一第一导电结构及安装至所述第二接地焊垫的一第二导电结构。
所述第一导电结构是由一第一金属片弯折成一第一种三维结构，而所述第二导电结构是由一第二金属片弯折成一第二种三维结构。
所述滑动式指纹感测芯片的一厚度大于所述第一金属片的一厚度以及所述第二金属片的一厚度。
所述第一导电结构高于所述滑动式指纹感测芯片并具有弹性，且所述第二导电结构高于所述滑动式指纹感测芯片并具有弹性。
于以所述模具挚压所述滑动式指纹感测芯片及所述导电结构组时，所述模具是先挚压到所述导电结构组使所述导电结构组变形后，再挚压到所述滑动式指纹感测芯片。
所述导电结构组是由转移成型而形成。
由上所述，本发明的制造方法，可以采用现有半导体封装技术来对本发明的滑动式指纹感测芯片进行自动化封装，因此可以节省人力成本，提升产品的竞争力。
附图说明
图1显示依据本发明第一实施例的滑动式指纹感测元件的剖面图。
图2至图5以立体图来显示依据本发明第一实施例的滑动式指纹感测元件的制造方法。
图6至图8以局部剖视及侧视图来显示依据本发明第一实施例的滑动式指纹感测元件的制造方法。
图9至图12以局部剖视及侧视图来显示依据本发明第二实施例的滑动式指纹感测元件的制造方法。
附图标号：
1：滑动式指纹感测元件
2：电路板
2A、2B：接点
3：导线
10：基板
10A、10B：金属柱
11：电气输出部
11A：输出接点
11B：输出接点
12：接地焊垫组
12A：第一接地焊垫
12B：第二接地焊垫
13：芯片焊垫
20、20’：导电结构组
20A、20A’：第一导电结构
20AA：第一金属片
20AS、20AS’：第一表面
20B、20B’：第二导电结构
20BB：第二金属片
20BS、20BS’：第二表面
30：滑动式指纹感测芯片
30S：芯片表面
40：模具
50：灌注空间
60：封胶体
62：中间部分
64：两侧部分
具体实施方式
图1显示依据本发明第一实施例的滑动式指纹感测元件的剖面图。如图1所示，本发明的一种滑动式指纹感测元件1包含一基板10、一个滑动式指纹感测芯片30、一第一导电结构20A及一封胶体60，以形成一封装体。基板10上形成有包含多个输出接点11A与11B的一电气输出部11，其中一个接点11A用以供电连接至一电路板2的一接点2A。滑动式指纹感测芯片30安装于基板10上并通过导线3及金属柱(Via)10B而电连接至基板10的电气输出部11的输出接点11B。输出接点11B可以直接电连接至电路板2上的接点2B。第一导电结构20A通过第一接地焊垫12A及金属柱(Via)10A而电连接至基板10的电气输出部11。封胶体60接触滑动式指纹感测芯片30以及第一导电结构20A，并使滑动式指纹感测芯片30的一芯片表面30S以及第一导电结构20A的一第一表面20AS露出，以能使接近滑动式指纹感测元件的一静电电荷从第一导电结构20A转移至基板10的电气输出部11。芯片表面30S用以与一手指接触以感测所述手指的指纹。
本发明的滑动式指纹感测芯片可于本发明人所提出的下述相关专利中找到：(a)中国发明专利申请案号02105960.8，申请日为2002年4月10日，发明名称为「电容式指纹读取芯片」，公开号为1450489；(b)中国发明专利申请案号02123058.7，申请日为2002年06月13日，发明名称为「压力式指纹读取芯片及其制造方法」，公开号为1464471；(c)中国发明专利申请案号02124906.7，申请日为2002年06月25日，发明名称为「温度传感器及其运用该温度传感器的指纹辨识芯片」，公开号为1463674；(d)中国发明专利申请案号02132054.3，申请日为2002年09月10日，发明名称为「电容式压力微感测元及其应用的指纹读取芯片结构」，公开号为1482440；(e)中国发明专利申请案号01119057.4，申请日为2001年5月25日，发明名称为「电容式压力微传感元件及制造方法与信号读取方法」，公开号为1388360。
于此的滑动式指纹感测芯片，譬如是一种半导体指纹感测芯片，其用以感测静置于其上的手指的全局指纹图像，或滑动通过其上的手指的片段指纹图像。因此，指纹感测芯片必须具有一个裸露的芯片表面，其需与手指直接接触以获得良好的感测效果。因此，即使指纹感测芯片被封装后，芯片表面仍需裸露在外。裸露在外的芯片表面容易受到静电放电破坏，因此需要对于指纹感测元件设计有静电放电结构，以避免产品的损坏。
如图1所示，封胶体60局部包覆滑动式指纹感测芯片30以及第一导电结构20A，且第一导电结构20A安装于基板10上。
于另一实施例中，第一导电结构20A也可以局部包覆封胶体60，或局部包覆封胶体60及基板10。亦即，第一导电结构20A套在封胶体60及基板10的外部。
图2至图5以立体图来显示依据本发明第一实施例的滑动式指纹感测元件的制造方法。图6至图8以侧视图来显示依据本发明第一实施例的滑动式指纹感测元件的制造方法。本发明提供一种滑动式指纹感测芯片30的制造方法包含以下步骤。
首先，如图2所示，于一基板10上形成有一接地焊垫组12。于本实施例中，接地焊垫组12包含一第一接地焊垫12A及一第二接地焊垫12B。然而，接地焊垫组12亦可以仅包含第一接地焊垫12A或第二接地焊垫12B。
接着，如图3所示，将一导电结构组20形成并电连接至接地焊垫组12。举例而言，可以用导电胶或焊锡将导电结构组20安装至并电连接至接地焊垫组12。于本实施例中，导电结构组20包含安装至第一接地焊垫12A的一第一导电结构20A及安装至第二接地焊垫12B的一第二导电结构20B。或者，导电结构组20也可以配合接地焊垫组12而仅包含第一导电结构20A或第二导电结构20B。第一导电结构20A是由一第一金属片20AA弯折成一第一种三维结构。
然后，如图4与图6所示，将一个滑动式指纹感测芯片30安装至基板10上。于本实施例中，滑动式指纹感测芯片30包含但不限于前述电容式、压力式、温差感应式等指纹感测芯片，且滑动式指纹感测芯片30是介于第一导电结构20A与第二导电结构20B之间。使用时，手指是沿着第一导电结构20A、滑动式指纹感测芯片30和第二导电结构20B顺向或逆向滑动。接着，完成滑动式指纹感测芯片30的打线动作，以将滑动式指纹感测芯片30电连接至基板10上的多个芯片焊垫13。第二导电结构20B是由一第二金属片20BB弯折成一第二种三维结构。值得注意的是，可以利用普遍的SMT的技术将导电结构组20及滑动式指纹感测芯片30安装于基板10上。值得注意的是，前述三维结构不一定要限于附图所示的封闭式结构，也可以是开放式结构，只要能达成弹性变形即可，抑或者只是一固定形状的导电结构。接着，如图7所示，以一模具40挚压滑动式指纹感测芯片30及导电结构组20并包围滑动式指纹感测芯片30及导电结构组20而形成一灌注空间50。第一导电结构20A高于滑动式指纹感测芯片30并具有弹性，且第二导电结构20B高于滑动式指纹感测芯片30并具有弹性。依据此特性，在以模具40挚压滑动式指纹感测芯片30及导电结构组20时，模具40是先挚压到导电结构组20使导电结构组20变形后，再挚压到滑动式指纹感测芯片30。
于另一实施例，导电结构的高度可以精密设计至与芯片约等同高度。于另一实施例，导电结构的高度可以高过芯片表面，当然芯片表面也可以高过导电结构。
然后，灌注一封胶材料至灌注空间50以局部包覆导电结构组20及滑动式指纹感测芯片30，并使封胶材料硬化以形成一封胶体60。
最后，将模具40移离封胶体60，以形成如图5与图8所示的滑动式指纹感测元件，其包含一基板10、一个滑动式指纹感测芯片30、一第一导电结构20A、一第二导电结构20B及一封胶体60。滑动式指纹感测芯片30安装于并电连接至基板10上。第一导电结构20A安装于并电连接至基板10上，并位于滑动式指纹感测芯片30的一侧。第二导电结构20B安装于并电连接至基板10上，并位于滑动式指纹感测芯片30的另一侧。第二导电结构20B可被省略。
封胶体60局部包覆滑动式指纹感测芯片30以及第一导电结构20A，并使滑动式指纹感测芯片30的一芯片表面30S以及第一导电结构20A的一第一表面20AS露出，以能使接近滑动式指纹感测元件的一静电电荷从第一导电结构20A转移至基板10。此外，封胶体60也局部包覆第二导电结构20B，并使第二导电结构20B的一第二表面20BS露出，以能使接近滑动式指纹感测元件的另一静电电荷从第二导电结构20B转移至基板10。
封胶体60的两侧部分64高于封胶体60的一中间部分62、芯片表面30S、第一表面20AS及第二表面20BS。使用时，手指受限于两侧高度而沿着第一导电结构20A、滑动式指纹感测芯片30和第二导电结构20B顺向或逆向滑动。
滑动式指纹感测芯片30的芯片表面30S上具有一导电部分，譬如是静电放电金属网。或者，滑动式指纹感测芯片30的芯片表面30S也可以是不具有任何导电部分而属于一绝缘表面。
图9至图12以局部剖视及侧视图来显示依据本发明第二实施例的滑动式指纹感测元件的制造方法。如图9至图12所示，本发明提供另一种滑动式指纹感测芯片30的制造方法包含以下步骤。
首先，如图9所示，于一基板10上形成有一接地焊垫组12。于本实施例中，接地焊垫组12包含一第一接地焊垫12A及一第二接地焊垫12B。然而，接地焊垫组12也可以仅包含第一接地焊垫12A或第二接地焊垫12B。
接着，如图10所示，将一导电结构组20’形成并电连接至接地焊垫组12。于本实施例中，是以直接在接地焊垫组12上利用譬如导电塑料而以转移成型(transfer molding)的方式形成导电结构组20’以取代前述的金属结构。因此，导电结构组20’包含安装至第一接地焊垫12A的一第一导电结构20A’及安装至第二接地焊垫12B的一第二导电结构20B’。或者，导电结构组20’也可以配合接地焊垫组12而仅包含第一导电结构20A’或第二导电结构20B’。
然后，如图11所示，将一个滑动式指纹感测芯片30安装至基板10上。于本实施例中，滑动式指纹感测芯片30包含但不限于前述电容式、压力式、温差感应式等指纹感测芯片，且滑动式指纹感测芯片30是介于第一导电结构20A’与第二导电结构20B’之间。接着，完成滑动式指纹感测芯片30的打线动作，以将滑动式指纹感测芯片30电连接至基板10上的多个芯片焊垫13。
此外，前述的导电结构20A’或20B’分别位于基板10的两侧边上。接着，类似于图7所示，以一模具40挚压滑动式指纹感测芯片30及导电结构组20’并包围滑动式指纹感测芯片30及导电结构组20’而形成一灌注空间50。
然后，灌注一封胶材料至灌注空间50以局部包覆导电结构组20’及滑动式指纹感测芯片30，并使封胶材料硬化以形成一封胶体60。
最后，将模具40移离封胶体60，以形成如图12所示的滑动式指纹感测元件，其包含一基板10、一个滑动式指纹感测芯片30、一第一导电结构20A’、一第二导电结构20B’及一封胶体60。滑动式指纹感测芯片30安装于并电连接至基板10上。第一导电结构20A’安装于并电连接至基板10上，并位于滑动式指纹感测芯片30的一侧。第二导电结构20B’安装于并电连接至基板10上，并位于滑动式指纹感测芯片30的另一侧。第二导电结构20B’可被省略。
封胶体60局部包覆滑动式指纹感测芯片30以及第一导电结构20A’，并使滑动式指纹感测芯片30的一芯片表面30S以及第一导电结构20A’的一第一表面20AS’露出，以能使接近滑动式指纹感测元件的一静电电荷从第一导电结构20A’转移至基板10。此外，封胶体60也局部包覆第二导电结构20B’，并使第二导电结构20B’的一第二表面20BS’露出，以能使接近滑动式指纹感测元件的另一静电电荷从第二导电结构20B’转移至基板10。
封胶体60的两侧部分64高于封胶体60的一中间部分62、芯片表面30S、第一表面20AS’及第二表面20BS’。
滑动式指纹感测芯片30的芯片表面30S上具有一导电部分，譬如是静电放电金属网。或者，滑动式指纹感测芯片30的芯片表面30S也可以是不具有任何导电部分而属于一绝缘表面。
由本发明的制造方法，可以采用现有半导体封装技术来对本发明的滑动式指纹感测芯片进行自动化封装，因此可以节省人力成本，提升产品的竞争力。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖之范畴。

Claims (17)

1.一种滑动式指纹感测元件，其特征在于该指纹感测元件包含：
一基板，其上形成有包含多个输出接点的一电气输出部，用以供电连接至一电路板；
一个滑动式指纹感测芯片，其安装于所述基板上并电连接至所述基板的所述电气输出部；
至少一导电结构，其电连接至所述基板的所述电气输出部；
一封胶体，其接触所述滑动式指纹感测芯片以及所述至少一导电结构，并使所述滑动式指纹感测芯片的一芯片表面以及所述至少一导电结构的一第一表面露出，使接近所述滑动式指纹感测元件的一静电电荷从所述至少一导电结构转移至所述基板的所述电气输出部，所述芯片表面用以与一手指接触以感测所述手指的指纹。
2.如权利要求1所述的滑动式指纹感测元件，其特征在于：所述封胶体局部包覆所述滑动式指纹感测芯片以及所述至少一导电结构，且所述至少一导电结构安装于所述基板上。
3.如权利要求2所述的滑动式指纹感测元件，其特征在于：所述至少一导电结构是由一金属片弯折成一第一种三维结构。
4.如权利要求2所述的滑动式指纹感测元件，其特征在于：所述封胶体的两侧部分高于所述封胶体的一中间部分、所述芯片表面及所述第一表面。
5.如权利要求1所述的滑动式指纹感测元件，其特征在于：所述至少一导电结构局部包覆所述封胶体。
6.如权利要求1所述的滑动式指纹感测元件，其特征在于：所述至少一导电结构局部包覆所述封胶体及所述基板。
7.如权利要求1所述的滑动式指纹感测元件，其特征在于：所述至少一导电结构是由导电塑料所模塑成型。
8.一种滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于该方法包含以下步骤：
于一基板上形成有一接地焊垫组；
将一导电结构组形成并电连接至所述接地焊垫组；
将一个滑动式指纹感测芯片安装至所述基板上；
以一模具挚压所述滑动式指纹感测芯片及所述导电结构组并包围所述滑动式指纹感测芯片及所述导电结构组而形成一灌注空间；
灌注一封胶材料至所述灌注空间以局部包覆所述导电结构组及所述滑动式指纹感测芯片；
使所述封胶材料硬化以形成一封胶体；
将所述模具移离所述封胶体。
9.如权利要求8所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：所述接地焊垫组包含一第一接地焊垫，而所述导电结构组包含安装至所述第一接地焊垫的一第一导电结构。
10.如权利要求9所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：所述第一导电结构是由一第一金属片弯折成一第一种三维结构。
11.如权利要求10所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：所述第一导电结构高于所述滑动式指纹感测芯片并具有弹性。
12.如权利要求8所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：所述接地焊垫组包含一第一接地焊垫及一第二接地焊垫，而所述导电结构组包含安装至所述第一接地焊垫的一第一导电结构及安装至所述第二接地焊垫的一第二导电结构。
13.如权利要求12所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：所述第一导电结构是由一第一金属片弯折成一第一种三维结构，而所述第二导电结构是由一第二金属片弯折成一第二种三维结构。
14.如权利要求13所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：所述滑动式指纹感测芯片的一厚度大于所述第一金属片的一厚度以及所述第二金属片的一厚度。
15.如权利要求13所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：所述第一导电结构高于所述滑动式指纹感测芯片并具有弹性，且所述第二导电结构高于所述滑动式指纹感测芯片并具有弹性。
16.如权利要求8所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：于以所述模具挚压所述滑动式指纹感测芯片及所述导电结构组时，所述模具是先挚压到所述导电结构组使所述导电结构组变形后，再挚压到所述滑动式指纹感测芯片。
17.如权利要求8所述的滑动式指纹感测元件的制造方法，其特征在于：所述导电结构组是由转移成型而形成。
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