CN104303287A - 指纹传感器封装件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种具有新结构的指纹传感器封装件及其制造方法，所述指纹传感器封装件能够通过最小化指纹传感器中的感测部的顶(top)面和指纹之间的距离来获取准确的指纹图像数据，由此与现有的指纹传感器封装件相比提高机械强度及针对静电放电的耐受性(tolerance)。为此，本发明提供一种指纹传感器封装件及其制造方法，其特征在于，所述指纹传感器被构成为包括：指纹传感器，具有用于感测指纹数据的像素按阵列型布置的感测部；贯通框架，在所述指纹传感器的周围相隔而布置并且具有通孔；导电图案，构成连接电极和驱动电极，所述连接电极使为了外部连接而设置于所述指纹传感器的上面的焊盘和贯通框架的通孔电连接，所述驱动电极用于产生所述指纹传感器驱动信号；塑封体，被形成为使所述指纹传感器和贯通框架构成为一体；保护层，被形成为覆盖所述指纹传感器的上面。

Description

指纹传感器封装件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种指纹传感器封装件，更具体地讲，涉及一种用于指纹识别的指纹传感器的封装件结构及其制造方法。
背景技术
通常，指纹识别技术作为主要用于通过用户注册及认证程序来预防安全事故的技术，被应用于个人及组织的网络防御、内容和数据的保护、计算机或移动装置等的安全访问(access)控制等。
最近，随着移动技术的发展，利用手指指纹的图像数据进行鼠标指针操作的定位设备也应用指纹识别技术等，其应用范围在进一步扩大。
为了这样的指纹识别技术而使用指纹传感器，所述指纹传感器是用于识别人体手指的指纹的图案的装置，指纹传感器根据感测原理而被分为光学式传感器、电式、超音波方式传感器、热感式传感器，各种类型的指纹传感器根据各自的驱动原理从手指获取指纹图像数据。
此外，这样的指纹传感器与普通的半导体芯片一样通过环氧塑封料(EMC：Epoxy Molding Compound)等树脂材料被密封，并作为指纹传感器封装件而装配于电子设备的主板。
这样的指纹传感器封装件只有最小化指纹传感器的感测部的顶(top)面和指纹之间的间隔才能获取准确的指纹图像数据。
此外，针对指纹数据的获取灵敏度越高，则相比于以往可使针对指纹传感器的感测部的保护涂层更厚，由此可提高指纹传感器封装件的机械强度及针对静电放电(electrostatic discharge)的耐受性。
进而，如果提高指纹传感器的指纹数据获取灵敏度，则在每单位面积具有相同的像素数量的情况下，可获取与现有的指纹传感器相比进一步改善的图像数据，并且在需要获取与现有的指纹传感器相同的品质的图像数据的情况下，可使像素数量减少，因此可使指纹传感器封装件的尺寸与现有的相比更小。
因此，实际情况为，需要开发出能够提高指纹传感器的获取灵敏度的新结构的指纹传感器封装件。
发明内容
技术问题
本发明用于解决上述提出的问题，其目的在于，提供一种具有新结构的指纹传感器封装件及其制造方法，所述指纹传感器封装件能够通过最小化指纹传感器中的感测部的顶(top)面和指纹之间的距离来获取准确的指纹图像数据，由此与现有的指纹传感器封装件相比可提高机械强度及针对静电放电的耐受性(tolerance)。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种指纹传感器封装件，其特征在于，被构成为包括：指纹传感器，具有用于感测指纹数据的像素按阵列型排列的感测部；贯通框架，在所述指纹传感器的周围相隔而布置并且具有通孔；导电图案，构成连接电极和驱动电极，所述连接电极使为了进行外部连接而设置于所述指纹传感器的上面的焊盘和贯通框架的通孔电连接，所述驱动电极用于产生所述指纹传感器驱动信号；塑封体，被形成为使所述指纹传感器和贯通框架构成为一体；保护层，被形成为覆盖所述指纹传感器的上面。
此外，根据用于实现上述目的的本发明的其他形态，提供一种指纹传感器封装件制造方法，其特征在于，包括如下步骤：准备具有可导电的通孔且表面上具有中空部的贯通框架；在将裸片设置于所述贯通框架的中空部的状态下执行利用模制树脂使裸片和贯通框架一体化的裸片塑封；使第一保护层形成于包含被塑封的所述裸片的结构体的焊盘形成面侧的整个区域；对于所述第一保护层的预定区域执行选择性去除；在所述第一保护层上形成将构成使裸片的焊盘和通孔连接的连接电极及产生指纹传感器驱动信号的驱动电极的导电图案；针对形成有所述导电图案的结构体的上面整个区域形成第二保护层；在所述第二保护层上形成黑色或者白色或者具有色彩的涂层。
此外，根据用于实现上述目的的本发明的指纹传感器封装件制造方法的其他形态，其特征在于，包括如下步骤：准备具有可导电的通孔且表面上具有中空部的贯通框架；附着用于裸片粘接及裸片塑封的塑封带(molding tape)以覆盖所述贯通框架的中空部；在所述塑封带中央部使裸片的焊盘被附着为与塑封带相面对；利用模制树脂(环氧树脂模塑料(EMC：Epoxy MoldingCompound))使所述裸片被模制为与贯通框架形成为一体；去除所述塑封带；使第一保护层形成于包含被塑封的所述裸片的结构体的塑封带被去除的上面，且避免第一保护层形成于通孔上部区域及焊盘区域；在所述第一保护层上形成使裸片的焊盘和通孔连接的连接电极及产生指纹传感器驱动信号的驱动电极；针对形成有所述导电图案的结构体的上面整个区域形成第二保护层；在所述第二保护层向上形成黑色或者白色或者具有色彩的涂层。
有益效果
本发明的指纹传感器封装件及其制造方法的有益效果如下。
首先，根据本发明，指纹传感器封装件的超薄化是可行的。即，由于本发明消除了由钢丝套圈导致的塑封高度，因此对实现指纹传感器的超薄化非常有效。
然后，根据本发明，能够通过最小化指纹传感器中的感测部的顶(top)面和指纹之间的距离来获取更加清晰且准确的指纹图像数据，由此充分地确保了涂层厚度而与现有的指纹传感器封装件相比能够提高机械强度及针对静电放电的耐受性。
此外，本发明的指纹传感器具有如下效果：通过消除由钢丝套圈导致的塑封高度来去除指纹传感器的感测单元周围的模制树脂的高度差，从而更容易地实现用于指纹识别的手指移动。
此外，当本发明实现超薄型的指纹传感器封装件时，可与不是个别封装的晶圆级封装一样进行制造。
即，在具有能够制造多个封装件的程度的宽面积的贯通框架的歌中空部上布置预先准备的指纹传感器，并个别地进行塑封、导电图案的形成、保护层的形成等封装工艺，然后执行分离成个别封装件的分离(Singulation)工艺，从而在制造指纹传感器时可有助于提高生产率。
附图说明
图1是示出根据本发明的指纹传感器封装件的构成的剖面图。
图2是沿着图1中的A-A'线的横剖面图。
图3是图1的俯视图及仰视图。
图4a及图4b示出根据本发明的指纹传感器封装件的制造工艺，图4a中的(a)至(e)中，
(a)是示出准备好贯通框架(Via-Frame)的状态的图；
(b)是示出用于裸片粘接及裸片封装的封装带贴附于贯通框架(Via-Frame)的状态的图；
(c)是示出裸片附着于塑封带的状态的图；
(d)是示出用模制树脂(EMC)塑封裸片的状态的图；
(e)是示出在塑封之后翻转被塑封的整体而去除塑封带之后的状态的图，
图4b中的(f)至(j)中，
(f)是示出在包含裸片的上面形成第一保护层的状态的图；
(g)是示出形成导电图案之后的状态的图；
(h)是示出形成第二保护层之后的状态的图；
(i)是示出在第二保护层向上执行黑色涂布之后的状态的图；
(j)是示出通过激光钻孔而使用于贴装到主板的焊接区(Solder Land)暴露的状态的图。
图5是示出根据本发明的根据指纹传感器封装件的另一个实施例的构成的图，是对应于图2的横剖面图。
图6是示出本发明的指纹传感器封装件的又一个实施例的剖面图。
图7是图6的俯视图及仰视图。
具体实施方式
以下，将参照附图1至图7对本发明的指纹传感器封装件及制造方法的几个实施例进行详细说明。
[实施例1]
图1是示出根据本发明的指纹传感器封装件的构成的剖面图，图2是沿着图1中的A-A'线的横剖面图，图3是图1的俯视图及仰视图。
参照附图，根据本发明的指纹传感器封装件被构成为包括：指纹传感器1，具有用于感测指纹数据的像素按阵列型布置的感测部100；贯通框架2，在所述指纹传感器1的周围相隔而布置并且具有通孔200；导电图案3，该导电图案3构成连接电极300和驱动电极310，所述连接电极300使为了进行外部连接而设置于所述指纹传感器1的上面的焊盘(bonding pad)110和贯通框架2的通孔200电连接，所述驱动电极310用于产生所述指纹传感器驱动信号；塑封体4，被形成为使所述指纹传感器1和贯通框架2构成为一体；保护层5，被形成为覆盖所述指纹传感器1的上面。
这里，驱动电极310向诸如手指的媒介物辐射驱动信号。所述驱动信号为包含RF的电信号，以用于产生指纹的脊和谷的电特性差异。例如，产生因指纹的脊和谷的高度差而引起的静电容量的差异。
此时，构成所述导电图案3的连接电极300和驱动电极310彼此绝缘。
并且，在贯通框架2的通孔200中，与所述指纹传感器1的焊盘110通过连接电极300而电连接的部分(即，指纹传感器1上面的连接部)的相反侧被构成为使焊接区200a向塑封体4外侧暴露。即，通孔200下部侧没有被所述塑封体4覆盖而是暴露于其外侧以容易地贴装于主板(未示出)。
并且，所述保护层5被构成为包括：第一保护层500，作为形成于除导电图案3之外的上面整个区域的绝缘层；第二保护层510，作为形成于包含所述第一保护层500及导电图案3的上面整个区域的绝缘层；黑色涂层520，形成于所述第二保护层510的上面整个区域。
虽然例示出了涂布在所述第二保护层510上的黑色涂层520，但是该涂层可以是白色涂层或者是被涂布成适合于其他的将应用指纹传感器封装件的产品的设计规格的彩色的涂层。这同样也适用于后述的其他实施例。
此外，图2中的导电图案未形成区域A是指除连接通孔200和焊盘110的连接电极300之外的部分为绝缘区域的意思。
指纹传感器1通过前述的电特性差异来生成图像或者其样板(template)。生成的指纹图像或者样板不仅用于识别、认证指纹而且还追踪手指的移动。
本说明书中将识别、认证、用于导航的移动的追踪全都执行的装置统称为“指纹传感器”。
将参照图4a及图4b中示出的(a)至(j)对如上所述构成的本发明的指纹传感器封装件的制造工艺进行说明。
首先，准备贯通框架2。所述贯通框架2为形成有可导电的通孔200的一种基板，在表面上具有中空部210(参照图4a的(a))。
接下来，将塑封带7附着到所述贯通框架2以覆盖所述贯通框架2的中空部210(参照图4a的(b))。所述塑封带7用于裸片粘接及裸片封装。
接下来，将裸片(即，指纹传感器1)附着于所述塑封带7的中央部(参照图4a的(c))。此时，所述裸片1被附着为焊盘110与塑封带7相面对。
并且，在完成裸片附着之后，利用模制树脂(mol resin)(环氧树脂模塑料(EMC：Epoxy Molding Compound))使附着于所述塑封带(tape)7的裸片1被塑封为与贯通框架形2构成为一体(参照图4a的(d))。此时，优选为所述塑封带7位于下侧而形成底面。
并且，在完成裸片塑封之后，去除塑封带7，与此同时翻转被塑封的裸片而使焊盘110朝向上方(参照图4a的(e))。这里，当然，在翻转被塑封的裸片而使焊盘110朝向上方的状态下，还可以进行塑封带7的去除。
接下来，使第一保护层500形成于包含被塑封的所述裸片的结构体的上面(参照图4a的(f))。所述第一保护层500可由聚合物或者聚酰亚胺(Polyimide)之类的材料形成。
此时，考虑到将进行的导电图案形成工艺，通过掩膜使得保护层不形成于通孔上部区域及焊盘区域。
并且，在对于所述第一保护层500执行选择性去除之后，在所述第一保护层500上形成导电图案3(参照图4b的(g))。
导电图案3包括用于连接裸片1的焊盘110和通孔200连接的连接电极300及用于产生指纹传感器驱动信号的驱动电极310，所述导电图案3可在所述第一保护层500上覆盖金属薄膜之后通过选择性蚀刻等来形成图案，从而形成连接电极300及驱动电极310。
并且，在形成所述导电图案3之后，针对封装件上面整个区域形成第二保护层510(参照图4b的(h))。与第一保护层一样，所述第二保护层510可由聚合物或者聚酰亚胺之类的材料形成。
接下来，执行在所述第二保护层510上形成黑色涂层520的工艺(参照图4b的(i))。虽然示出了执行黑色涂布的示例，但是可以涂布成白色或者涂布成符合于其他产品的颜色。所述黑色或者白色涂层或者其他颜色的涂层在提供对指纹传感器封装件的产品识别力的同时起到增强指纹传感器封装件的机械强度及耐受性的作用。
此外，在完成黑色涂布之后，可通过激光钻孔使用于贴装于主板的焊接区200a从模制树脂暴露(参照图4b的(j))。
通过如上所述的工艺来完成的指纹传感器封装件可贴装于包含移动设备及计算机在内的电器电子产品而执行自身的功能。
[实施例2]
图5是示出根据本发明的根据指纹传感器封装件的另一个实施例的构成，是对应于图2的横剖面图。
根据本实施例的指纹传感器封装件的基本构成与上述的[实施例1]相同，区别仅在于，所述贯通框架2上的通孔200外侧区域上的结构。
即，根据本实施例的指纹传感器封装件在所述贯通框架2的通孔200外侧区域形成多个补偿孔(Compensation Hole)6，用于防止因模制树脂和形成于所述贯通框架2上面的导电图案3之间的热膨胀系数差异而引起的指纹传感器封装件的翘曲(Warpage)现象，所述模制树脂用于使裸片1和贯通框架2一体化。
即，补偿孔6例如以矩阵式形成在图5中的补偿孔形成区域B。
如上所述构成的本实施例的指纹传感器封装件的制造工序也与上述的[实施例1]基本上相同，区别仅在于，在该制造工艺中添加了在通孔200外侧区域形成补偿孔6的工序。
此外，所述补偿孔6的形成工艺可在完成图4b的(g)示出的导电图案形成步骤之后被执行，且由于所述补偿孔6，在操作指纹传感器封装件时，使模制树脂和形成于所述贯通框架2上面的导电图案3之间的接触面积最小化，从而可有效地减少因热膨胀系数差异而引起的指纹传感器封装件的翘曲(Warpage)现象。
[实施例3]
图6是示出根据本发明的又一个实施例的指纹传感器封装件的构成的剖面图。图7是图6的俯视图及仰视图。
根据本实施例的指纹传感器封装件的基本构成与上述的[实施例1]相同，区别仅在于如下特征，因驱动电极310的一部分被暴露而从上部观察时形成方形环形态之类的几何图案，或者形成特定文字或者商标的形状。
即，在根据本实施例的指纹传感器封装件中，位于预定区域上部的黑色涂层520及第二保护层510的相应区域(corresponding area)被开口(open)以使驱动电极310的所述预定区域被暴露，并且因被开口的部分310a而从上部观察时被暴露的驱动电极310的预定区域形成如图6中所示的方形环形态或者其他多种几何图案。
此外，因所述黑色涂层520及第二保护层510的开口而暴露的驱动电极310的预定区域可形成制造商名称或者特定商标或者特定纹理。
此外，本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明的技术构思的范围的情况下，可以以各种形态进行变更及修改。
因此，应当认为，所述实施例不是限制性的而是示例性的，由此本领域技术人员应该理解，本发明不限于上述说明，在不脱离由权利要求及其等同物范围的情况下可以进行修改。
产业上的可利用性
本发明通过最小化指纹传感器中的感测部的顶(top)面和指纹之间的距离来获取准确的指纹图像数据，由此与现有的指纹传感器封装件相比能够提高机械强度及针对静电放电的耐受性，从而可有效地应用于需要利用通过指纹识别的认证及指纹识别的指针功能的移动设备或者计算机在内的各种设备，因此是产业上的可利用性很高的发明。

Claims (10)

1.一种指纹传感器封装件，其特征在于，被构成为包括：
指纹传感器，具有用于感测指纹数据的感测部；
贯通框架，在所述指纹传感器的周围相隔而布置并且具有通孔；
导电图案，构成连接电极和驱动电极，所述连接电极使为了进行外部连接而设置于所述指纹传感器的上面的焊盘和贯通框架的通孔电连接，所述驱动电极与所述连接电极绝缘并且用于产生所述指纹传感器驱动信号；
塑封体，被形成为使所述指纹传感器和贯通框架构成为一体；
保护层，被形成为覆盖所述指纹传感器的上面。
2.根据权利要求1所述的指纹传感器封装件，其特征在于，
在通孔中，通过连接电极而与指纹传感器的焊盘电连接的连接部的相反侧被构成为使焊接区向塑封体外侧暴露。
3.根据权利要求1所述的指纹传感器封装件，其特征在于，
所述保护层被构成为包括：
第一保护层，形成于除导电图案之外的上面整个区域；
第二保护层，形成于包含所述第一保护层及导电图案的上面整个区域；
黑色或者白色或者具有色彩的涂层，形成于所述第二保护层上面整个区域。
4.根据权利要求1所述的指纹传感器封装件，其特征在于，
在所述贯通框架上的与指纹传感器的焊盘电连接的通孔外侧区域，形成多个补偿孔，用于防止因模制树脂和形成于所述贯通框架上面的导电图案之间的热膨胀系数差异而引起的指纹传感器封装件的翘曲现象，所述模制树脂用于进行指纹传感器和贯通框架的一体化。
5.根据权利要求3所述的指纹传感器封装件，其特征在于，
位于预定区域上部的涂层及第二保护层的相应区域被开口以使所述驱动电极的所述预定区域被暴露。
6.一种指纹传感器封装件制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
准备具有可导电的通孔且表面上具有中空部的贯通框架；
在将裸片设置于所述贯通框架的中空部的状态下执行利用模制树脂使裸片和贯通框架一体化的裸片塑封；
使第一保护层形成于包含被塑封的所述裸片的结构体的焊盘形成面侧的整个区域；
对于所述第一保护层的预定区域执行选择性去除；
在所述第一保护层上形成将构成使裸片的焊盘和通孔连接的连接电极及产生指纹传感器驱动信号的驱动电极的导电图案；
针对形成有所述导电图案的结构体的上面整个区域形成第二保护层；
在所述第二保护层上形成黑色或者白色或者具有色彩的涂层。
7.一种指纹传感器封装件制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
准备具有可导电的通孔且表面上具有中空部的贯通框架；
附着用于裸片粘接及裸片塑封的塑封带以覆盖所述贯通框架的中空部；
在所述塑封带中央部使裸片的焊盘被附着为与塑封带相面对；
利用模制树脂将所述裸片塑封为与贯通框架形成为一体；
去除所述塑封带；
使第一保护层形成于包含被塑封的所述裸片的结构体的塑封带被去除的上面，且避免第一保护层形成于通孔上部区域及焊盘区域；
在所述第一保护层上形成使裸片的焊盘和通孔连接的连接电极及产生指纹传感器驱动信号的驱动电极；
针对形成有所述导电图案的结构体的上面整个区域形成第二保护层；
在所述第二保护层向上形成黑色或者白色或者具有色彩的涂层。
8.根据权利要求6或7所述的指纹传感器封装件制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：
通过激光钻孔使用于贴装于主板的焊接区暴露。
9.根据权利要求6或7所述的指纹传感器封装件制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：
在所述贯通框架上的与指纹传感器的焊盘电连接的通孔外侧区域，形成多个补偿孔，用于防止因模制树脂和形成于所述贯通框架上面的导电图案之间的热膨胀系数差异而引起的指纹传感器封装件的翘曲现象，所述模制树脂用于进行指纹传感器和贯通框的一体化。
10.根据权利要求6或7所述的指纹传感器封装件制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：
使位于所述驱动电极的预定区域上部的涂层及第二保护层的相应区域开口，以使所述驱动电极的预定区域被暴露。
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