CN105404881A - 一种指纹传感器组件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种指纹传感组件及其制备方法，该指纹传感器组件包括两个独立的部分，第一部分为传感器注塑件，包括：半导体传感器管芯以及表面的感测像素阵列，用于承载传感器管芯并和传感器管芯的管脚电气连接的基板，用于电气连接传感器管芯的管脚和基板管脚的键合导线，包裹住传感器管芯(包含表面的感测像素阵列)、键合导线、基板的注塑材料；第二部分包括：用于承载传感器注塑件并与之电气连接的衬底，与该衬底相连的连接器，套嵌在传感器注塑件表面四周的金属框架。根据本发明的指纹传感器组件，可以大大减小指纹传感器模块的尺寸，尤其适合应用于对空间尺度有严苛要求的移动终端或设备上。

Description

一种指纹传感器组件及其制备方法

技术领域

本发明涉及集成电路封装，尤其涉及用于射频式半导体指纹传感器的注塑封装技术及相关方法，更特别地，涉及一种指纹传感器组件及其制备方法。

背景技术

近年来随着指纹识别技术的发展，指纹识别系统越来越多地应用在日常生活中，例如指纹识别门禁系统、指纹门锁、指纹保险箱柜等；以及在出入境检查处、机场以及对私人设备例如笔记本电脑、超级笔记本电脑、平板电脑、手机、个人PDA设备、指纹USBKey、指纹U盘、指纹移动硬盘等验证人的身份的目的而变得常见。

指纹传感器按传感原理，即指纹成像原理和技术，分为光学指纹传感器、半导体电容传感器、半导体热敏传感器、半导体压感传感器、超声波传感器和RF射频传感器等；按外观形状又可分为条状指纹传感器和面状指纹传感器；按采集方式又可分为划擦式和按压式。

光学指纹传感器因为体积大、功耗高无法应用在对空间尺寸有严苛要求的设备中；半导体热敏传感器因为易受环境温度的影响而没有实际应用；半导体压感传感器、超声波传感器因制造工艺复杂、良率低而没有商用；现在市面上大规模推广的是半导体电容传感器，但该类传感器易受指纹残留的影响，使其灵敏度降低。

并且，现有的半导体指纹传感器封装技术较为复杂而且结构较大，难以安装到对空间尺度有严苛要求的移动设备中，还有封装工艺复杂而导致良率比较低。因此，RF射频式指纹传感器应运而生。

基于半导体工艺的RF射频式指纹传感器包括硅材质的管芯，其正面形成有传感器采集单元阵列、驱动电路、驱动电极和读出电路。RF射频式指纹传感器可深入皮肤内层采集图像，即发射RF信号到人体手指的真皮层，其以波长远大于指纹间距的低能量射频信号激励真皮层，利用该RF信号来检测真指纹层与传感器电容阵列之间形成的不同的微弱电容，在临近皮肤表面的电磁场中得到反映并由微型阵列天线予以检测，从而实现真指纹检测的技术，该技术可有效杜绝假手指，同时还能有效避免指纹残的影响。封装后，传感器单元阵列裸露出来，以供与用户手指接触；或者其上覆盖保护材料与手指接触，从而保护传感器不受物理和环境损伤、磨损等。

美国专利No.5,963,679和6,259,804中公开了指纹感测的一种方法，指纹传感器是这样的集成电路传感器：其使用电场信号驱动用户的手指并使用集成电路基板上的电场阵列感测像素来感测该电场。美国专利No.2005/0089202公开了另外一种手指感测集成电路和方法。

许多现有技术请参阅文献公开了各种类型的IC传感器的封装。例如，Wu等人的美国专利No.6,646,316公开了包括感测晶粒(sensingdie)的光学传感器，在其上表面具有接合焊盘(bondpad)。柔性电路板(flexiblecircuitboard)耦接到接合焊盘，并在感测表面之上具有开口。透明玻璃层覆盖柔性电路板中的开口。Manansala的美国专利No.6,924,496公开了附接到指纹传感器的类似的柔性电路附加装置，但是将表面上方的区域留为敞口。

Kasuga等人的美国专利No.7,090,139公开了一种智能卡，该智能卡包括具有附接到布线膜的接合焊盘的手指传感器，并且还包括感测表面上方的窗口或开口。Kozlay的美国专利申请公开No.2005/0139685公开了用于指纹传感器的类似的布置。

Ryhanen等人的美国专利申请公开No.2005/0031174A1公开了覆盖用于电容电极指纹感测的ASIC的柔性电路板，其中，感测电极在柔性基板的表面上并被薄的保护聚合物层覆盖。在某些实施例中，传感器可以将柔性电路包裹在ASIC的后侧，从而以球格栅的形式附接到电路板上。

美国专利No.5,887,343公开了指纹传感器封装的实施例，其在指纹感测IC的手指感测区域的上面包括透明层。对于感测区域具有开口的芯片载体经由透明层的外围区域以电容或电气的方式耦接到IC上的接合焊盘。

标准IC封装方法是将包封材料完全包裹住硅芯片，而电容式指纹传感器表面的采集阵列单元的探测深度不够，不能有效穿过传感器硅芯片表面的包封材料。由于这样的原因，现今的封装工艺在封装后，会将传感器表面的采集单元阵列裸露出来，以供与用户手指接触；或者其上覆盖薄薄的保护材料，从而保护传感器不受物理和环境损伤、磨损等。

遗憾的是，虽然传感器表面的采集单元阵列覆盖有保护材料，因受制于传感器的探测深度该材料不能涂抹得很厚，小于20um。暴露在器件外表面的采集单元阵列很容易受到机械力、应力、静电放电(ESD)的损伤。例如，指甲的划刮，口袋或包中的物件对其的刮蹭、磨损、点冲撞、连续点压力和剪切冲击力等损伤。现有的指纹传感器封装技术不能为硅芯片提供移动终端或设备所需要的保护，而现有的传感器表面保护膜，保护膜的颜色就是其唯一选择，当该传感器和电子装置装配在一起的时候，这可能不能满足针对传感器电子装置的设计要求。例如，手机、平板电脑等移动终端对外观的要求非常高。

发明内容

鉴于前述背景，本发明的目的在于提供一种具有射频式半导体指纹传感器的移动终端或设备，可以方便地安装到移动终端上，具有增强的指纹探测深度能有效保护硅芯片，小体积、超薄厚度、外观美观的RF射频式指纹传感器的组件，以及相关方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种指纹传感器组件，包括两个独立的部分，第一部分为传感器注塑件，其包括：半导体传感器管芯以及表面的感测像素阵列，用于承载传感器管芯并和传感器管芯的管脚电气连接的基板，用于电气连接传感器管芯的管脚和基板的管脚的键合导线，包裹住传感器管芯(包含表面的感测像素阵列)、键合导线、基板的注塑材料，并且，覆盖于传感器管芯表面的注塑材料的厚度、表面平坦度被精确控制。可选的，所述传感器注塑件可以被注塑成长方形、长条形、圆形或其它可适用的形状。第二部分包括：用于承载传感器注塑件并与之电气连接的衬底、与该衬底相连的连接器和套嵌在传感器注塑件表面四周的金属框架。

在一些实施例中，传感器注塑件包括由注塑材料包裹的覆盖于传感器管芯表面(包含表面的感测像素阵列)、键合导线、基板以及基板周边的外缘部分并在外缘四周形成台阶，金属框架嵌套在台阶上。

可选的，注塑材料在传感器管芯以及基板外缘部分成一整体，金属框架可由注塑材料表面四周的导电镀层替代。传感器感测像素阵列被注塑材料完全覆盖，更特别地，覆盖于传感器管芯表面的注塑材料的厚度、表面平坦度被精确控制。

可选的，所述注塑件可以注塑成长方形、长条形、圆形或其它可适用的形状。在另一些实施例中，所述注塑件表面镀有一层薄薄的保护涂层，以使得指纹传感器组件表面有更好的耐酸碱、耐磨损、防指纹残留的特性。

在一些实施例中，指纹感测区域包括传感器管芯表面的感测像素电极阵列。指纹传感器组件可以包括嵌套在注塑材料形成的台阶上的金属框架，该金属框架至少有一条边框和传感器的RF射频电极相连，所述金属框架定义为RF射频电极。指纹传感器组件还可以包括嵌套在注塑材料形成的台阶上的金属框架，该金属框架至少有一条边框和传感器组件的系统大地相连，所述金属框架定义为静电泄放(ESD)电极。

在一些实施例中，指纹传感器组件包括具有实现指纹感测电路的本领域所公知的硅材质的半导体指纹传感器管芯，所述管芯可以是面状或长条状。进一步的，所述传感器管芯是长条状的，指纹传感器组件定义为滑动/刮擦式；用户手指需要在覆盖于传感器像素阵列上方的注塑材料表面滑动以产生手指图像的片段，并由传感器自身或和传感器配合使用的处理器将一定序列的指纹图像片段拼接成一副完整的指纹图像。所述传感器管芯是面状的，指纹传感器组件定义为面阵/按压式；用户手指仅需按压覆盖于传感器像素阵列上方的注塑材料表面就能生成一副完整的指纹图像。

在一些实施例中，指纹传感器组件还包括用于承载传感器注塑件并与之电气连接的衬底，该衬底位于传感器注塑件的下方并通过其上形成的焊盘与传感器注塑件电气连接。所述衬底可以是柔性电路板(FPC)或者印制电路板(PCB)，进一步地，优选柔性电路板(FPC)，以使得指纹传感器组件更方便灵活地安装到移动终端设备中。所述衬底连接有连接器，在一些实施例中，连接器采用连接片的形式通过其上形成的导电连接片(金手指)提供外部连接。在另一些实施例中，连接器采用接插座或者插头的形式提供外部连接。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种制备指纹传感组件的方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：制备指纹传感器组件第一部分的传感器注塑件，传感器注塑件的制备过程具体包括通过粘合剂将半导体传感器管芯固定在基板上，半导体传感器管芯(包含表面的感测像素阵列)用于采集指纹，通过键合导线将传感器管芯和基板电气连接，注塑材料包裹住半导体传感器管芯、键合导线、基板以形成注塑件，并且，覆盖于传感器管芯表面的注塑材料的厚度、表面平坦度被精确控制；

步骤S2：将传感器注塑件安装在衬底之上并与之电气连接；

步骤S3：将金属框架套嵌在注塑件表面四周以形成电极，该电极可被定义为RF射频驱动电极或静电泄放(ESD)电极。

需要说明的是，本发明的指纹传感器组件可以运用于移动终端中，所述移动终端可以是但不限于手机、平板电脑、个人PDA设备、指纹USBKey、指纹U盘、指纹移动硬盘等便携式电子装置。该移动终端包括一个壳体和包含在其中的电子电路，所述壳体具有一个指纹传感器组件尺寸大小的开槽且至少有一个开口，以将指纹传感器组件固定在开槽内，并使指纹传感器组件的指纹采集面与壳体开槽面处于同一水平面。该指纹传感器组件至少包含一个柔性电路板(FPC)以及与之相连的连接器，该连接器穿过开槽的开口并将指纹识别组件与壳体内部的电子电路电气连接到一起。

附图说明

通过结合附图详细描述示范性实施例，本发明的上述特点和优点将变得更加明显，在附图中，在各个附图之间采用类似的附图标记表示类似的元件。所述附图只是示范性的而不是按比例绘制的。在附图中：

图1为根据本发明一个实施例的指纹传感器组件的俯视图，示出置于衬底之上的指纹传感器组件第一部分的注塑件和金属框架

图2为图1的指纹传感器组件的剖切侧视图，进一步示出该组件各个元件的结构

图3为图1根据本发明另一个实施例的指纹传感器组件的剖切侧视图，进一步示出该组件各个元件的结构

图4为图3的指纹传感器组件的底部示意图，进一步示出该组件底部的接插头/座的结构

图5为图1的指纹传感器组件第一部分的注塑件剖切侧视图，进一步示出注塑材料密封包裹住的该组件的各个元件

图6为图5根据本发明一个实施例的指纹传感器组件第一部分的注塑件底部示意图

图7为图5根据本发明另一个实施例的指纹传感器组件第一部分的注塑件底部示意图

图8为图7的指纹传感器组件第一部分的注塑件侧视图

图9为根据本发明一个实施例的指纹传感器组件的制造步骤示意图

图10为根据本发明一个实施例的移动设备的结构示意图

图11为根据本发明的电子装置的一部分的横截面图，该电子装置包括电气连接到其上的指纹传感器组件的一个实施例

图中符号说明

10.半导体指纹传感器管芯

11.传感器管芯正面的感测像素阵列

12.传感器管芯的管脚

20.传感器注塑件

21.基板

22.基板正面的管脚

23.键合导线

24.基板背面的焊盘

24a.基板背面的焊球

25.注塑材料

25a.注塑材料形成的台阶

26.保护层

27.粘合剂

30.衬底

31.衬底背面的刚性补强板

32.衬底正面的焊盘

33.衬底正面的RF射频电极

34.导电走线

35.导电连接片(金手指)

40.金属框架

41.接插片

42.刚性补强板

43.接插座/头

44.金属氧化物镀膜

50.ESD保护电路

51.RF射频电极驱动电路

60.移动设备

61.印制电路板(PCB)

62.安装于印制电路板上的接插器件

63.安装于印制电路板上的其它电子元件

100.指纹传感器组件

101.外壳

102.触摸屏面板

103.显示区域

104.非显示区域

105.手指

具体实施方式

需要说明的是，下面将参照附图更全面地描述本发明，附图中示出本发明的优选实施例。然而，本发明能以许多不同形式体现且不应理解为局限于这里阐述的实施例。提供这些实施例使得本公开将彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相似的附图标记始终指示相似的元件。

首先，请参阅图1～2，图1为根据本发明一个实施例的指纹传感器组件的俯视图，示出置于衬底之上的指纹传感器组件第一部分的注塑件和金属框架；图2为图1的指纹传感器组件的剖切侧视图，进一步示出该组件各个元件的结构。如图所示，在本发明的实施例中，指纹传感器组件100包括两个独立的部分：第一部分的传感器注塑件20和第二部分的用于承载传感器注塑件20和金属框架40的衬底30，以及置于衬底30背面的刚性补强板31；衬底30正面/背面或两面覆有多条导电走线34，该导电走线与衬底30正面一端的焊盘32和RF射频电极33相连还与另一端接插片41正面上的导电连接片(金手指)35相连。衬底30背面的刚性补强板31采用铝质或者其它合金材质，以使指纹传感器组件100能够承受手指105在传感器表面滑动或者按压所产生的垂直或者水平方向上的应力。接插片41用于提供外部连接，例如，零插入力(ZIF)连接器接口。

现在请参照图3～4，图3为图1根据本发明另一个实施例的指纹传感器组件的剖切侧视图，进一步示出该组件各个元件的结构；图4为图3的指纹传感器组件的底部示意图，进一步示出该组件底部的接插头/座的结构。该指纹传感器组件100的另一个实施例与前面的实施例的不同之处在于指纹传感器组件100包括：第一部分的传感器注塑件20和第二部分的用于承载传感器注塑件20和金属框架40的衬底30，置于衬底30背面的刚性补强板31；衬底30正面/背面或两面覆有多条导电走线34，该导电走线与衬底30正面一端的焊盘32和RF射频电极33相连还与另一端的衬底30背面的接插座或者插头43相连，与该接插座或者插头43相反面的衬底30上安装有刚性补强板42。接插座或者插头43提供外部连接，本领域技术人员将会认识到：接插座、插头是配套使用的，例如，若指纹传感器组件提供接插座则与之相连的外部连接器需提供插头，反之亦然。该衬底30背面的刚性补强板31采用铝质或者其它合金材质，以使指纹传感器组件100能够承受手指105在传感器表面滑动或者按压所产生的垂直或者水平方向上的应力。该刚性补强板42采用铝质或者其它合金材质，以使指纹传感器组件100和外部连接器进行电气互连的时候能承受足够的机械应力。

具体而言，衬底30可以是柔性电路板(FPC)或者印制电路板(PCB)，进一步地，优选柔性电路板(FPC)或者刚挠结合电路板，以使得指纹传感器组件100能更方便灵活地安装到移动终端设备中。该金属框架40可以是长条形或方形结构，并采用铝质或者其它导电的合金材质。

请再参照图2，在一些使用电容探测的指纹传感器组件100的实施例中，指纹传感器组件100包括由衬底30的导电走线34耦合到传感器注塑件20的感测像素阵列11和ESD泄放管脚(未出示)、ESD保护电路50，还包括嵌套在传感器注塑件20的台阶25a上的金属框架40，该金属框架40至少有一条边框和传感器组件100的系统大地相连，该金属框架40定义为静电泄放(ESD)电极。可选的，金属框架40可由传感器注塑件20上表面四周的导电镀膜层(未出示)所替代。ESD保护电路50与传感器注塑件20和金属框架40或者导电镀膜层共同作用以感测用户指纹并提供额外的ESD保护。

请再参照图2，在另一些使用RF射频探测的指纹传感器组件100的实施例中，指纹传感器组件100包括由衬底30的导电走线34耦合到传感器注塑件20的感测像素阵列11、ESD泄放管脚(未出示)以及RF射频电极33、ESD保护电路50，还包括嵌套在传感器注塑件20的台阶25a上的金属框架40，该金属框架40至少有一条边框和衬底30正面的RF射频电极33相连，该金属框架40定义为RF射频驱动电极。可选的，金属框架40可由传感器注塑件20上表面四周的导电镀膜层(未出示)所替代。相比前面的电容探测实施例，RF射频驱动电极所发射的低电压(小于4V)RF信号到人体手指的真皮层，可深入皮肤内层采集图像，其探测深度远远大于电容探测的20um深度，可达到100um。

请再参照图3，在另一些使用RF射频探测的指纹传感器组件100的实施例中，指纹传感器组件100包括由衬底30的导电走线34耦合到传感器注塑件20的感测像素阵列11、ESD泄放管脚(未出示)以及RF射频电极33、ESD保护电路50、RF射频电极驱动电路51，还包括嵌套在传感器注塑件20的台阶25a上的金属框架40，该金属框架40至少有一条边框和RF射频电极驱动电路51的输出管脚相连，该金属框架40定义为RF射频驱动电极。进一步地，RF射频电极33通过RF射频电极驱动电路51后能发射高电压(12V～16V)的RF信号，提高电压的RF信号能更一步的提高指纹传感器组件的探测深度，其探测深度甚至能达200um。

需要说明的是，上面该的RF射频探测的指纹传感器，通过RF射频电极驱动电路51升压后施加到金属框架40的电压不能是无限的。通常，驱动电压不超过4伏的峰-峰电压。超过此电压可能将手指激励到过高的电压；过度的激励可使人感到“刺痛”或者不舒服。虽然不同的人可感受的刺痛随电压而有所不同，即相同的电压下有的人能感受到而有的人却不能，这是由于个体的人体电阻差异而致。但是4伏的峰-峰电压通常被视为阈值，超过该阈值可感受到这种感觉。更进一步的发现，因为人体电阻的差异，当不同的人的手指接触裸露的金属框架表面形成的接触电阻会有所不同，由指纹传感器采集到的图像质量会有所差异，尤其是极干燥皮肤的指纹图像质量会差很多。为解决上述两个问题，优选铝材质的金属框架40，本发明采用一种独特的微电弧氧化技术，经过高电压带来的瞬间高温烤制，在铝金属框架40表面覆盖了一层仅几微米厚度的以金属氧化物为主的镀膜44，让铝金属框架40的表面获得陶瓷一样的质感，被称作金属陶瓷，无论是手感还是质感都非常高且外观漂亮。通过金属框架40表面的绝缘的金属氧化物镀膜44，高电压的RF信号不会给人体带来“刺痛”或者不适感；有了这层金属氧化物镀膜，不同的人接触到驱动电极形成的接触电阻也会保持一致，这样对于干手指的指纹图像采集会有明显改善。

下面参照图5～8，更具体的描述本发明的指纹传感器组件100第一部分的传感器注塑件20，其包括：半导体传感器管芯10、基板21、注塑材料25；其中，半导体传感器管芯10包括感测像素阵列11和管脚12，基板21包括基板正面的管脚22、基板背面的焊盘24以及形成于内部的连接导线(未出示)，管芯10通过粘合剂27固定在基板21上且通过键合导线23将管芯10的管脚12与基板21正面的管脚22电气连接；将注塑材料25包裹密封住传感器管芯10(包含表面的感测像素阵列11)、键合导线23、基板21以及基板21周边的外缘部分并在外缘四周形成台阶25a；并且，覆盖于传感器管芯10表面的注塑材料25的厚度、表面平坦度被精确控制。

具体地，半导体传感器管芯10可以是长条形或方形，且管芯10可被减薄，管芯10正面中间区域有形成于其上的感测像素阵列11，且管芯10正面一侧或两侧设有管脚12。管芯10通常是具有形成于一层或多层的硅基半导体，该层包括如晶体管、电容、电阻等集成电路器件及互连线、通孔，该器件通过光刻或者其它半导体制造工艺形成。具体而言，管芯10具有形成于其上的图像存储单元(未出示)、图像读取电路(未出示)和感测像素阵列11。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，半导体传感器管芯10通过键合导线23将管芯10的管脚12与基板21的管脚23电气连接，其中，基板21可以是本领域所公知的树脂、塑料或陶瓷等绝缘材料，键合导线23可采用铝质或者金材质的金属，更为重要地，键合导线23的打线弧高被严格控制(不超过50um)。当然本发明不限于此，在另一些实施例中，传感器管芯10还可通过穿透硅通孔技术(TSV)与基板21电气连接，或者采用深刻蚀技术降低传感器管芯10管脚12的高度，再通过打线(wirebond)方式与基板21电气连接，从而避免控制弧高带来的工艺良率问题。

在本发明中采用本领域所公知的集成电路注塑模制工艺，如图5所示，注塑材料25包裹密封住传感器管芯10(包含表面的感测像素阵列11)、键合导线23、基板21以及基板21周边的外缘部分并在外缘四周形成台阶25a，需要注意地，基板21的底部不能被注塑材料25包裹以便暴露出其底部的焊盘24。可选的，基板21底部的焊盘可以是图6所示的连接盘栅格阵列24，也可以是图7、8所示的球栅阵列24a。其中，键合导线23是直径非常细且易断的元件，传感器管芯10是易碎的硅材质元件，基板21是减薄的元件，它们被注塑材料25包裹密封保护起来，不受机械、电和环境的损伤。更特别地，覆盖于传感器管芯10表面的注塑材料25具有各方向上相同的介电常数且厚度、表面平坦度被精确控制。

现有技术的集成电路注塑模制工艺所采用的注塑密封材料，如本领域所公知的环氧树脂，其介电常数(3.1～4.2)通常相当低，这意味着覆盖在传感器管芯10(包含表面的感测像素阵列11)表面的注塑材料25的厚度不能大于100um，由感测像素阵列11与手指105形成的探测电容不至于太小而不能被传感器探测到。并且为了保证探测电容的一致性，其表面平坦度也被精确控制。注塑材料非常适合于装置密封的其它方面，如：可模制性、耐久性等。在本发明的一些实施例中，环氧树脂或树胶等材料将被掺杂以提高其介电常数，掺杂后的注塑材料各方向上的介电常数能达到(7.3～10.0)，这意味着覆盖在传感器管芯10(包含表面的感测像素阵列11)表面的注塑材料25的厚度能达到200um以上。更进一步地，传感器管芯10表面的注塑材料25百微米数量级的厚度，可大大提高指纹传感器组件100抗静电放电(ESD)的能力。更优地，在封装工艺上可以采用标准的制模设备进行制模(Molding)，而无需使用昂贵的非标制模设备，大大降低了工艺难度及封装成本。

现有技术中的环氧树脂的硬度(4～5H)通常较低，作为传感器管芯10表面的保护材料而不够理想。指纹传感器组件100通常置于移动设备60的表面并暴露在各种环境之中，安装有指纹传感器组件的移动设备也能被放置于口袋或者包中，并与其中的钥匙、笔或其它坚硬物体接触、摩擦，传感器管芯表面10的保护材料硬度过低而容易被损伤。在本发明的一些实施例中，如图5所示，在传感器管芯10表面的注塑材料25的表面采用蒸镀、溅镀、物理气相沉积(PVD)或其它适合的方法，镀上一层厚度仅几微米的保护层26，该保护层26可以是无定形金刚石或类金刚石等硬度达到(8～9H)的材质，以提高指纹传感器组件100表面耐腐蚀、耐酸碱、耐磨等特性。

在本发明的另一些实施例中，注塑材料25选用新型的水晶陶瓷材料，这种材料的持久性是高强度玻璃的两倍，表面强度是8H，优质玻璃则约在3～4H，而蓝宝石玻璃大约是9H(与其相近)。使用该材料仅需几十微米的厚度就能达到硬度要求，且大大减小指纹传感器组件100的封装尺寸。

请参阅图9，图9为根据本发明一个实施例的指纹传感器组件的制造步骤示意图。从图的左侧开始，首先，制备指纹传感器组件100第一部分的传感器注塑件20，包括，首先制造基板21其正面一侧或两侧设有管脚22、背面设有焊盘24、内部设有导电走线(未出示)；将传感器管芯10通过粘合剂27固定在基板21正面的中心区域，管芯10的感测像素阵列11位于正面，并使管芯10一侧或两侧的管脚12与基板21的管脚22相对应；再通过键合导线23将管芯10的管脚12和基板21的相对应的管脚22电连接；最后采用集成电路注塑模制工艺将注塑材料25包裹住管芯10、键合导线23和基板21以及基板21周边的外缘部分并在外缘四周形成台阶25a，并最终形成一个整体的注塑件。

再看图的右侧，从顶端开始，首先制备衬底30，其正面/背面或两面覆有多条导电走线34，该导电走线与衬底30正面一端的焊盘32和RF射频电极33相连还与另一端接插片41正面上的导电连接片(金手指)35相连，且衬底30背面安装有刚性补强板31；将第一部分的传感器通过其底部的焊盘24电气连接到衬底30正面相对应的焊盘32上，最后，如图最下方所示，将金属框架40通过银胶或者其它导电粘合材料电气连接到衬底30正面的至少一个RF射频电极33上，并使金属框架40嵌套在注塑件20的台阶25a上，还需使嵌套后的金属框架40表面和注塑件20的表面处于同一水平面。本领域技术人员将会认识得到，这只是一种可能的制造方法还有其它类似的组装方法。

参照图10，图10为根据本发明一个实施例的移动设备的结构示意图，也就是说，是安装有本发明指纹传感器组件100的移动设备60的一个实施例，指纹传感器组件100安装在移动设备60的非显示区域104的“Home键”位置，并裸露出来。指纹传感器组件100提高的耐磨、耐酸碱、耐候性、耐久性和坚固性将允许其即使在暴露时也被广泛应用。当然，本领域技术人员将会认识到，该移动设备60可以是诸如手机、平板电脑、个人PDA设备、笔记本电脑、超级笔记本电脑等电子设备。

请参照图10～11，移动设备60包括壳体101、由壳体承载的触摸屏面板102、粘合于触摸屏面板显示区域103之下的LCD显示屏(未出示)、由壳体承载的并安装于非显示区域104的指纹传感器组件100、安装于壳体内部的印制电路板61以及安装于印制电路板上的接插器件62和其它电子元件63。该壳体101和其承载的触摸屏面板102在非显示区域104处均设有开槽，其开槽大小略大于传感器组件100的外观尺寸，以使得传感器组件100能嵌入进摸屏面板102和壳体101的开槽里面，传感器组件100的正面暴露在外并略低于触摸屏面板102的开槽平面。

更具体地，将指纹传感器组件100通过粘合剂固定到移动设备60壳体101和触摸屏面板102的开槽里，开槽大小略大于传感器组件100的外观尺寸，以使得传感器组件100能嵌入进壳体101和触摸屏面板102非显示区域104的开槽里，传感器的正面暴露在外并略低于触摸屏面板非显示区域104的开槽平面。在该实施例中指纹传感器组件100的衬底30采用柔性电路板(FPC)，且柔性电路板一端带有连接片41，将连接片41连接至壳体101内部的印制电路板61上的接插器件62，由此将指纹传感器组件100和印制电路板61上装贴的其它电子元件63实现了电气互联。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (19)

1.一种指纹传感器组件，其特征在于，包括两个独立的部分：

第一部分的传感器注塑件；

第二部分的衬底和金属框架；

所述金属框架，套嵌在所述传感器注塑件的表面四周，并与所述传感器注塑件的上表面处于同一水平面。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器组件，其特征在于，所述第一部分的传感器注塑件包括：

半导体传感器管芯以及表面的感测像素阵列，所述感测像素阵列用于感测邻近的手指。

用于承载传感器管芯并和传感器管芯的管脚电气连接的基板；

用于电气连接传感器管芯的管脚和基板的管脚的键合导线；

包裹住包含所述感测像素阵列的所述传感器管芯、键合导线、基板的注塑材料。

3.根据权利要求2所述传感器注塑件，其特征在于，所述基板其上表面承载所述半导体传感器管芯，所述基板一部分被所述注塑材料包裹而底部被裸露出来。

4.根据权利要求2所述传感器注塑件，其特征在于，所述键合导线用于电气连接所述半导体传感器管芯和所述基板且完全被所述注塑材料完全包裹密封保护。

5.根据权利要求2所述传感器注塑件，其特征在于，所述注塑材料用于包裹密封住所述半导体传感器管芯、键合导线、基板以及基板周边的外缘部分并在外缘四周形成台阶。

6.根据权利要求1所述的指纹传感器组件，其特征在于，所述衬底为柔性电路板且包括连接器部分，其上表面承载所述注塑材料和所述金属框架而与之相反的一面有刚性补强板。

7.根据权利要求1所述的指纹传感器组件，其特征在于，所述金属框架包括实心的金属材质的结构。

8.根据权利要求1所述的指纹传感器组件，其特征在于，所述金属框架包括在所述注塑材料上的导电层。

9.根据权利要求1所述的指纹传感器组件，其特征在于，所述金属框架的至少一条边框耦合到静电泄放保护电路从而被定义为静电泄放电极。

10.根据权利要求1所述的指纹传感器组件，其特征在于，所述金属框架的至少一条边框耦合到RF射频电极驱动电路从而被定义为RF射频驱动电极。

11.一种指纹传感器组件，其特征在于，包括两个独立的部分：

第一部分的传感器注塑件；

以及在所述传感器注塑件上表面的保护层；

第二部分的衬底和金属框架；

所述金属框架，套嵌在所述传感器注塑件的表面四周，并与所述传感器注塑件的上表面处于同一水平面。

12.一种制造指纹传感器组件的方法，其特征在于，包括：

步骤S1：制备所述指纹传感器组第一部分的传感器注塑件；所述传感器注塑件的制备过程具体包括：

将半导体传感器管芯定位在基板上，该传感器管芯的上表面有用于感测手指的感测像素阵列；

用键合导线连接所述传感器管芯和所述基板；

用所述注塑材料包裹密封住所述半导体传感器管芯、键合导线、基板以及基板周边的外缘部分并在外缘四周形成台阶，并最终形成一个整体的注塑件；

步骤S2：再将传感器注塑件定位第二部分的在衬底上；

步骤S3：将第二部分的金属框架嵌套在传感器注塑件的台阶上，并使金属框架表面和注塑件的上表面处于同一水平面。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，包含所述感测像素阵列的所述半导体传感器管芯的上表面被所述注塑材料完全覆盖，其周边部分也被所述注塑材料完全包裹密封住。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基板其上表面承载所述半导体传感器管芯，所述基板一部分被所述注塑材料包裹而底部被裸露出来。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述传感器注塑件上表面的注塑材料被覆盖一层保护层。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述衬底为柔性电路板且包括连接器部分，其上表面承载所述注塑材料和所述金属框架而与之相反的一面有刚性补强板。

17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述金属框架嵌套在传感器注塑件的台阶上，并使金属框架表面和注塑件的上表面处于同一水平面。

18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述金属框架的至少一条边框耦合到静电泄放保护电路从而被定义为静电泄放电极。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述金属框架的至少一条边框耦合到RF射频电极驱动电路从而被定义为RF射频驱动电极。