CN104615980B - 一种指纹识别装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种指纹识别装置及其制作方法，其中，所述指纹识别装置包括基板、指纹识别芯片、保护盖板和金属支架，所述基板具有第一通孔；所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接；所述金属支架位于所述基板上，且与所述基板电连接，所述金属支架具有与所述第一通孔相对应的第二通孔；所述保护盖板位于所述指纹识别芯片的感应区上方，用于保护所述指纹识别芯片的感应区。本发明减小了手指接触面到指纹识别芯片感应区之间的距离，提升了识别效率，且所述指纹识别模组的结构简单，便于进行组装。

Description

一种指纹识别装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造领域，具体涉及一种指纹识别装置及其制作方法。
背景技术
由于指纹具有终身不变性、唯一性和方便性等特性，通过指纹识别系统能够将采集到的指纹进行处理后快速准确的进行身份认证。
首先通过指纹识别模组采集指纹信号，之后将采集到的指纹信号输入指纹识别系统中进行识别和处理，因此，指纹信号的质量会直接影响到识别的精度以及指纹识别系统的处理速度，因此，指纹识别模组是指纹识别系统中的关键部件之一。
图1是现有技术中指纹识别装置的结构图。如图1所示，所述指纹识别装置包括：设置有通孔的金属支架1，位于金属支架通孔中的蓝宝石盖板2、指纹识别芯片3、与指纹识别芯片3电连接的焊线4、填充于金属支架1和指纹识别芯片3之间的塑封材料5，以及通过焊线4与指纹识别芯片3电连接的基板6，且基板6与金属支架1电连接。现有的指纹识别模组的手指接触面与指纹识别芯片的感应面之间间隔了蓝宝石盖板和塑封材料，指纹识别模组的厚度较厚，使得采集到的指纹信号衰减，灵敏度降低，识别效率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种指纹识别装置及其制作方法，以解决现有的指纹识别装置的灵敏度和识别效率低的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种指纹识别装置，包括：基板、指纹识别芯片、保护盖板和金属支架；其中，
所述基板具有第一通孔；
所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接；
所述金属支架位于所述基板上，且与所述基板电连接，所述金属支架具有与所述第一通孔相对应的第二通孔；
所述保护盖板位于所述指纹识别芯片的感应区上方，用于保护所述指纹识别芯片的感应区。
进一步地，还包括位于所述指纹识别芯片上的连接衬垫，所述指纹识别芯片通过所述连接衬垫与所述基板电连接。
进一步地，还包括填充层，所述填充层覆盖所述指纹识别芯片。
进一步地，所述保护盖板位于所述第一通孔和所述第二通孔中，且所述保护盖板贴附于所述指纹识别芯片的感应区上。
进一步地，所述保护盖板位于所述第二通孔中。
进一步地，所述基板为柔性电路板。
第二方面，本发明实施例提供了一种指纹识别装置的制作方法，用于制作第一方面所述的指纹识别装置，包括：
提供基板，所述基板具有第一通孔；
利用芯片倒装工艺，将所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接；
将形成有保护盖板的金属支架形成于所述基板上，且所述金属支架与所述基板电连接，所述金属支架具有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述保护盖板位于所述指纹识别芯片的感应区上方，用于保护所述指纹识别芯片的感应区。
进一步地，利用芯片倒装工艺，将所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接之前，所述方法还包括：
在晶圆级指纹识别芯片上形成电连接衬垫；
切割具有电连接衬垫的晶圆级指纹识别芯片形成具有电连接衬垫的指纹识别芯片。
进一步地，利用芯片倒装工艺，将所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接之后，将形成有保护盖板的金属支架形成于所述基板上，且所述金属支架与所述基板电连接之前，所述方法还包括：
在所述指纹识别芯片和所述基板上形成填充层。
本发明实施例提供的指纹识别装置及其制作方法，通过将指纹识别芯片贴附于所述基板下方，且与所述基板电连接，所述指纹识别芯片的感应区与基板的第一通孔相对应，金属支架位于所述基板上且与所述基板电连接，金属支架具有与所述第一通孔相对应的第二通孔，保护盖板位于所述指纹识别芯片的感应区上方，用于保护所述指纹识别芯片的感应区。由此，本发明实施例提供的指纹识别模组的手指接触面与指纹识别芯片的感应区之间不需要设置塑封材料，减小了手指接触面到指纹识别芯片的感应区之间的距离，提升了指纹识别模组的灵敏度和识别效率，且指纹识别模组的结构简单，便于组装。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：
图1是现有技术中指纹识别模组的结构图；
图2是本发明实施例提供的指纹识别装置的一种结构图；
图3是本发明实施例提供的指纹识别装置的另一种结构图；
图4是本发明实施例提供的指纹识别装置的制作方法的流程图。
图中的附图标记所分别指代的技术特征为：
基板、11；指纹识别芯片、12；保护盖板、13；金属支架、14；连接衬垫、15；填充层、16。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，并且附图中所显示的结构的尺寸和大小，并非实际的或与实际成比例的结构的大小。
图2是本发明实施例提供的指纹识别装置的一种结构图，所述指纹识别装置可应用于手机、平板电脑、笔记本电脑或媒体播放器等移动终端中，也可应用于ATM机等金融终端设备中。如图2所示，所述指纹识别装置包括基板11、指纹识别芯片12、保护盖板13和金属支架14。
所述基板11具有第一通孔，所述指纹识别芯片12贴附于所述基板11下方，所述指纹识别芯片12的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片12与所述基板11电连接。
在本实施例中，所述基板11可以是柔性印刷电路板(Flexible Flat Cable，简称FPC)也可以是刚性印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，优选的，所述基板11为柔性印刷电路板，柔性印刷电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高可靠性和较高曲绕性的印制电路板。这种电路板散热性好，即可弯曲、折叠、卷挠，又可在三维空间随意移动和伸缩。可利用FPC缩小体积，实现轻量化、小型化、薄型化。
优选的，所述指纹识别装置还包括位于所述指纹识别芯片12上的连接衬垫15，所述指纹识别芯片12通过所述连接衬垫15与所述基板11电连接。
具体地，所述连接衬垫15可以为金属衬垫、金属凸块或焊球中的任意一种，所述基板11与所述连接衬垫15对应的区域设置有焊点，可以采用芯片倒封装的工艺，将所述焊点和所述连接衬垫15进行焊接，从而实现所述基板11与所述指纹识别芯片12的电连接。当所述连接衬垫15是焊球的时候，可通过球栅阵列(Ball Grid Array，简称BGA)工艺在晶圆级指纹识别芯片上形成焊球阵列，之后对具有焊球阵列的晶圆级指纹识别芯片进行切割，形成一颗颗具有焊球的指纹识别芯片12。
所述金属支架14位于所述基板11上，且与所述基板11电连接，所述金属支架14具有与所述第一通孔相对应的第二通孔。
在本实施例中，所述金属支架14与所述基板11连接的一端具有焊点，所述基板11上也具有与所述金属支架14相对应的焊点，通过所述焊点可以将所述金属支架14与所述基板11电连接。优选的，为了增加金属支架14与基板11连接的可靠性，可通过粘合材料将所述金属支架14固定到所述基板11上。所述金属支架14具有与所述第一通孔对应的第二通孔，即所述金属支架14的第二通孔也与所述指纹识别芯片12的感应区相对应。
所述保护盖板位于所述指纹识别芯片12的感应区上方，用于保护所述指纹识别芯片12的感应区。
在本实施例中，所述保护盖板13的材料可以为强化的玻璃材料、玻璃陶瓷材料或掺杂的环氧树脂材料。其中，所述强化的玻璃材料具有高强度和热稳定性的特点；所述玻璃陶瓷材料是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料，具有机械强度高、热膨胀性能可调、耐热冲击、耐化学腐蚀、低介电损耗等优越性能；所述掺杂的环氧树脂可以在环氧树脂中掺杂石英粉、瓷粉、铁粉、水泥或金刚砂使其具有很强的硬度。当然，还可以通过化学气相沉积法(Chemical vapor deposition，简称CVD)或物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition，简称PVD)在所述保护盖板13的表面上镀上类金刚石薄膜、氮化硅薄膜、碳化硅薄膜等硬膜来进一步加强保护盖板13的硬度。所述保护盖板13还可以是蓝宝石保护盖板13。
具体来说，如图2所示，所述保护盖板13位于所述第一通孔和第二通孔中，且所述保护盖板13贴附于所述指纹识别芯片12的感应区上。
在本实施例中，将所述保护盖板13粘合到所述金属支架14的第二通孔中以后，将具有保护盖板13的金属支架14组装到所述基板11上，并将所述保护盖板13贴合到所述指纹识别芯片12的感应区上，用于保护所述指纹识别芯片12的感应区，所述指纹识别芯片12的感应区与所述基板11的第一通孔相对应。为了增加所述保护盖板13与所述指纹识别芯片12之间的可靠性，可通过粘合材料使得所述保护盖板13粘贴到所述指纹识别芯片12的感应区上。所述金属支架14与所述基板11电连接，具体地，所述基板11可具有与所述金属支架14相对应的凹槽，所述凹槽和所述金属支架14上均具有焊点，通过所述焊点将所述金属支架14与所述基板11电连接。为了增加指纹识别装置的可靠性和稳定性，可以通过粘合材料将所述金属支架14和所述基板11进一步固定。
优选的，在图2所示的指纹识别装置中，还可包括覆盖所述指纹识别芯片12的填充层16。所述填充层16的材料可以为通常使用的塑封材料，例如：塑料或树脂等。在指纹识别芯片12上覆盖填充层16的好处在于能够增加指纹识别芯片12的抗电衰弱性能，从而使得指纹识别芯片12更稳定，可靠性更高。
较佳的，作为图2所示的指纹识别装置的一种变形，图3是本发明实施例提供的指纹识别装置的另一种结构图，如图3所示，所述保护盖板13位于所述第二通孔中。
具体地，将所述保护盖板13粘合到所述金属支架14的第二通孔中之后，将具有保护盖板13的金属支架14组装到所述基板11上，所述保护盖板13位于所述指纹识别芯片12的感应区上方，没有与所述指纹识别芯片12的感应区粘合。所述基板11不需要具备与所述金属支架14对应的凹槽，所述金属支架14和所述基板11表面具有相互对应的焊点，所述金属支架14和所述基板11通过所述焊点电连接在一起。为了增加指纹识别装置的可靠性和稳定性，可以通过粘合材料将所述金属支架14和所述基板11进一步固定。
需要说明的是，图3所示的指纹识别装置中，也可以设置有覆盖所述指纹识别芯片12的填充层16。
在本实施例中，所述指纹识别芯片12可以是电容式指纹识别芯片12，当手指放到所述保护盖板13上面时，所述手指构成电容的一个极，所述指纹识别芯片12的感应区中具有电容的另一极，通过人体带有微电场与指纹识别芯片12的感应区间形成微电流，指纹的波峰波谷与指纹识别芯片12的感应区之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。所述指纹识别芯片12将采集到的指纹图像传输到移动终端等设备中进行识别。所述金属支架14除了起到支撑和保护指纹识别芯片12的作用外，当手指接触到指纹识别芯片12感应区上方的保护盖板13的同时会接触到支架，形成脉冲回路，传导脉冲信号，起到驱动指纹识别芯片12作用，且能改善指纹识别芯片12的信噪比。需要说明的是，所述指纹识别芯片12还可以是光学式指纹识别芯片12或压感式指纹识别芯片12。
本发明实施例提供的指纹识别模组装置，所述指纹识别芯片12的感应区不需要设置填充材料进行塑封，保护盖板13直接位于所述指纹识别芯片12的感应区上方，使得指纹识别模组结构的厚度变薄，减小了手指接触面到指纹识别芯片12感应区之间的距离，提升了指纹识别模组的灵敏度和识别效率，且所述指纹识别模组的结构简单，便于进行组装，降低了成本。
图4是本发明实施例提供的指纹识别装置的制作方法的流程图，用于制作上述实施例中的指纹识别装置，所述方法包括：
步骤S1、提供基板，所述基板具有第一通孔。
所述基板可以是柔性印刷电路板(Flexible Flat Cable，简称FPC)也可以是刚性印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，优选的，所述基板为柔性印刷电路板，柔性印刷电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高可靠性和较高曲绕性的印制电路板。这种电路板散热性好，即可弯曲、折叠、卷挠，又可在三维空间随意移动和伸缩。可利用FPC缩小体积，实现轻量化、小型化、薄型化。
优选的，在步骤S2之前，所述方法还包括：
步骤S1a、在晶圆级指纹识别芯片上形成电连接衬垫。
具体地，所述连接衬垫可以为金属衬垫、金属凸块或焊球中的任意一种。当所述电连接衬垫是焊球时，可通过球栅阵列(Ball Grid Array，简称BGA)工艺在晶圆级指纹识别芯片上形成焊球阵列，以便后期形成指纹识别模组时能够与印刷电路板进行高效的组装，所述焊球的材料可以为锡，当然还可以是其他金属材料，在此不作限定。
步骤S1b、切割具有电连接衬垫的晶圆级指纹识别芯片形成具有电连接衬垫的指纹识别芯片。
利用切割刀具，例如：金刚石刀，对具有晶圆级连接衬垫的所述晶圆级指纹识别芯片进行切割，使得一颗颗指纹识别芯片进行分离，从而形成多个独立的具有连接衬垫的指纹识别芯片。
步骤S2、利用芯片倒装工艺，将所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接。
所述基板与所述指纹识别芯片的连接衬垫对应的区域设置有焊点，采用芯片倒装工艺，将基板上的焊点和所述指纹识别芯片上的连接衬垫进行焊接，从而实现所述基板与所述指纹识别芯片的电连接。
优选的，在步骤S2之后，在步骤S3之前，所述方法还包括：
步骤S2a、在所述指纹识别芯片和所述基板上形成填充层。
具体地，可采用涂覆的方法将填充材料覆盖到所述指纹识别芯片和所述基板上，所述填充材料可以为通常使用的塑封材料，例如：塑料或树脂等。这样处理的好处在于能够增加指纹识别芯片的抗电衰弱性能，从而使得指纹识别装置的可靠性更高。
步骤S3、将形成有保护盖板的金属支架组装于所述基板上，且所述金属支架与所述基板电连接，所述金属支架具有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述保护盖板位于所述指纹识别芯片的感应区上方，用于保护所述指纹识别芯片的感应区。
具体地，将所述保护盖板粘合到所述金属支架的第二通孔中以后，可以将所述保护盖板贴合到所述指纹识别芯片的感应区上方，使得所述保护盖板位于所述第一通孔和所述第二通孔中，也可以将所述保护盖板不与所述指纹识别芯片的感应区贴合，所述保护盖板位于所述第二通孔中。所述金属支架和所述基板具有相互对应的焊点，通过所述焊点将所述金属支架和所述基板电连接。
所述指纹识别芯片可以是电容式指纹识别芯片，当手指放到所述保护盖板上面时，所述手指构成电容的一个极，所述指纹识别芯片的感应区中具有电容的另一极，通过人体带有微电场与指纹识别芯片的感应区间形成微电流，指纹的波峰波谷与指纹识别芯片的感应区之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。所述指纹识别芯片将采集到的指纹图像传输到移动终端等设备中进行识别。所述金属支架除了起到支撑和保护指纹识别芯片的作用外，当手指接触到指纹识别芯片感应区上方的保护盖板的同时会接触到支架，形成脉冲回路，传导脉冲信号，起到驱动指纹识别芯片作用，且能改善指纹识别芯片的信噪比。需要说明的是，所述指纹识别芯片还可以是光学式指纹识别芯片或压感式指纹识别芯片。
本发明实施例提供的指纹识别模组结构的制作方法，所述指纹识别芯片的感应区不需要设置填充材料进行塑封，保护盖板直接位于所述指纹识别芯片的感应区上方，使得指纹识别模组结构的厚度变薄，减小了手指接触面到指纹识别芯片感应区之间的距离，提升了指纹识别模组的灵敏度和识别效率，且所述指纹识别模组的结构简单，便于进行组装，降低了制作成本。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：基板、指纹识别芯片、保护盖板和金属支架；其中，
所述基板具有第一通孔；
所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接；
所述金属支架位于所述基板上，且与所述基板电连接，所述金属支架具有与所述第一通孔相对应的第二通孔；
所述保护盖板位于所述指纹识别芯片的感应区上方，用于保护所述指纹识别芯片的感应区。
2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括位于所述指纹识别芯片上的连接衬垫，所述指纹识别芯片通过所述连接衬垫与所述基板电连接。
3.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括填充层，所述填充层覆盖所述指纹识别芯片。
4.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述保护盖板位于所述第一通孔和所述第二通孔中，且所述保护盖板贴附于所述指纹识别芯片的感应区上。
5.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述保护盖板位于所述第二通孔中。
6.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述基板为柔性电路板。
7.一种指纹识别装置的制作方法，用于制作权利要求1-6任一所述的指纹识别装置，其特征在于，包括：
提供基板，所述基板具有第一通孔；
利用芯片倒装工艺，将所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接；
将形成有保护盖板的金属支架组装于所述基板上，且所述金属支架与所述基板电连接，所述金属支架具有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述保护盖板位于所述指纹识别芯片的感应区上方，用于保护所述指纹识别芯片的感应区。
8.根据权利要求7所述的指纹识别装置的制作方法，其特征在于，利用芯片倒装工艺，将所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接之前，所述方法还包括：
在晶圆级指纹识别芯片上形成电连接衬垫；
切割具有电连接衬垫的晶圆级指纹识别芯片形成具有电连接衬垫的指纹识别芯片。
9.根据权利要求7所述的指纹识别装置的制作方法，其特征在于，利用芯片倒装工艺，将所述指纹识别芯片贴附于所述基板下方，所述指纹识别芯片的感应区与所述第一通孔相对应，且所述指纹识别芯片与所述基板电连接之后，将形成有保护盖板的金属支架形成于所述基板上，且所述金属支架与所述基板电连接之前，所述方法还包括：
在所述指纹识别芯片和所述基板上形成填充层。
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