CN106328609A - 封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种封装结构用于超声波指纹传感器，其包括基板、控制芯片、超声波探头及封装材料。所述基板包括基板顶面，所述基板顶面设置有多个第一连接电极。所述控制芯片包括芯片底面，所述芯片底面设置有多个第二连接电极，所述控制芯片通过倒装芯片安装技术连接所述基板使得所述第二连接电极与所述第一连接电极对应连接。所述超声波探头设置在所述控制芯片上，所述超声波探头用于在所述基板及所述控制芯片的控制下发射超声波并检测反射回来的超声波。所述封装材料通过模压技术覆盖所述基板及所述控制芯片并固定所述超声波探头。上述封装结构中，由于采用倒装芯片安装技术连接控制芯片及基板，使得封装结构的体积较小。

Description

封装结构
技术领域
本发明涉及超声波指纹传感器，具体涉及一种用于超声波指纹传感器的封装结构。
背景技术
现有的超声波传感器的封装结构包括基板、控制芯片及超声波探头，控制芯片与基板连接，并与基板配合共同控制超声波探头。控制芯片与基板通过引线键合工艺连接，导致封装结构体积较大。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种封装结构。
本发明实施方式的封装结构用于超声波指纹传感器，其包括基板、控制芯片、超声波探头及封装材料。所述基板包括基板顶面，所述基板顶面设置有多个第一连接电极。所述控制芯片包括芯片底面，所述芯片底面设置有多个第二连接电极，所述控制芯片通过倒装芯片安装技术连接所述基板使得所述第二连接电极与所述第一连接电极对应连接。所述超声波探头设置在所述控制芯片上，所述超声波探头用于在所述基板及所述控制芯片的控制下发射超声波并检测反射回来的超声波。所述封装材料通过模压技术覆盖所述基板及所述控制芯片并固定所述超声波探头。
上述封装结构中，由于采用倒装芯片安装技术连接控制芯片及基板，使得封装结构的体积较小。
在某些实施方式中，所述封装结构包括连接所述基板顶面及所述芯片底面的第一粘胶层。
在某些实施方式中，所述第一粘胶层包括富马酸二烯丙酯胶或液态非导电胶。
在某些实施方式中，所述控制芯片在所述基板顶面的正投影落在所述基板顶面内。
在某些实施方式中，所述基板包括与所述基板顶面相背的基板底面，所述基板包括形成于所述基板底面的第三连接电极，所述基板内形成预定电路以预定的方式连接所述第一连接电极及所述第三连接电极以实现预定功能。
在某些实施方式中，所述第三连接电极为触点阵列封装焊垫。
在某些实施方式中，所述控制芯片包括与所述芯片底面相背的芯片顶面，所述芯片顶面形成有多个第四连接电极，所述第四连接电极通过硅通孔技术与部分所述第二连接电极对应相连。
在某些实施方式中，所述超声波探头包括压电层、发射极点及接收极线。所述压电层由压电柱阵列构成。所述发射极点形成于所述压电层下方，每个所述发射极点与对应的一根所述压电柱连接。所述接收极线形成于所述压电层上方，每条所述接收极线与对应的一行所述压电柱连接。
在某些实施方式中，所述发射极点设置有探头连接电极。所述控制芯片包括芯片顶面，所述控制芯片包括形成于所述芯片顶面的第五连接电极。所述探头连接电极与所述第五连接电极对应连接。
在某些实施方式中，所述超声波探头采用倒装芯片安装技术与所述控制芯片贴合。
在某些实施方式中，所述超声波探头包括远离所述基板的探头顶面，所述封装材料与所述探头顶面齐平。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的封装结构的平面示意图。
图2是本发明实施方式的基板的平面示意图。
图3是本发明实施方式的控制芯片的平面示意图。
图4是本发明实施方式的超声波探头的平面示意图。
图5是本发明实施方式的封装结构的另一平面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，本发明实施方式的封装结构10包括基板12、控制芯片14、超声波探头18及封装材料11。基板12包括基板顶面122，基板顶面122设置有多个第一连接电极124。控制芯片14包括芯片底面142，芯片底面142设置有多个第二连接电极144，控制芯片14通过倒装芯片安装技术连接基板12使得第二连接电极144与第一连接电极142对应连接。超声波探头18设置在控制芯片14上，超声波探头18用于在基板12及控制芯片14的控制下发射超声波并检测反射回来的超声波。封装材料11通过模压技术覆盖基板12及控制芯片14并固定超声波探头18。
本发明实施方式的封装结构10采用倒装芯片安装技术连接控制芯片14及基板12，使得封装结构10的体积较小。
在某些实施方式中，基板12可以是印刷电路板或者是形成有电路的硅基底。
在某些实施方式中，封装结构10包括连接基板顶面122及芯片底面142的第一粘胶层13。
也即是说，控制芯片14通过第一粘胶层13固定在基板12上，如此，结构简单，便于加工，可以进一步降低成本。同时，采用胶粘的连接方式能够使控制芯片14与基板12固定连接占用的空间较小，进而使得封装结构10的体积更小。
在某些实施方式中，控制芯片14与基板12也可以采用其他方式连接，或者通过封装材料11使控制芯片14与基板12紧密贴合。
在某些实施方式中，第一粘胶层13为富马酸二烯丙酯胶或液态非导电胶。
如此，第一粘胶层13具有良好的粘接性能，进而使得控制芯片14与基板12粘接的稳定性更高。同时大批量生产中使用上述类型的胶粘接控制芯片14与基板12的成本较低，从而降低了封装结构10的封装成本。
在其他实施方式中，第一粘胶层13的材料不限于上述讨论的实施方式，也可以根据实际情况设置。
在某些实施方式中，控制芯片14在基板顶面122的正投影落在基板顶面122内。
如此，封装材料11可以与基板顶面122接触，从而提高封装材料11的封装强度。
在某些实施方式中，基板12及控制芯片14可以基本呈矩形片状。控制芯片14的尺寸小于基板12的尺寸，控制芯片14对齐设置在基板12的中心位置，因此，控制芯片14在基板顶面122的正投影落在基板顶面122内。
请参阅图2，在某些实施方式中，电路基板12包括与基板顶面122相背的基板底面126，电路基板12包括形成于基板底面126的第三连接电极128，电路基板12内形成预定电路以预定的方式连接第一连接电极124及第三连接电极128以实现预定功能。
如此，电路基板12为外部电路(图未示)提供连接的连接点，从而外部电路可以通过第三连接电极与电路基板12连接，也即是第三连接电极128的设置使得封装结构10可以与外部电路连接。
在某些实施方式中，第三连接电极128为触点阵列封装焊垫(Land Grid Array，LGA)。
如此，第三连接电极128与外部电路之间的电连接适用于表面贴装技术工艺。因此电路基板12与外部电路的可以通过触点连接，避免使用焊接的方式连接，进而便于封装结构10的安装、拆卸及更换。
在某些实施方式中，第三连接电极128设置在基板12内，第三连接电极128远离基板12的侧面128a与基板底面126齐平。
可以理解，触点124与基板底面126的位置关系可以根据实际情况设置，而不限于上述讨论的实施方式。
在某些实施方式中，控制芯片14包括与芯片底面142相背的芯片顶面146，芯片顶面146形成有多个第四连接电极148，第四连接电极148通过硅通孔技术与部分第二连接电极144对应相连。
如此，使得第四连接电极148能够在芯片底面142与第一连接电极142连接，避免使用连接线连接，进而使得控制芯片14的外形尺寸更小，并使得封装结构10的体积更小。同时通过硅通孔技术连接第四连接电极148与第二连接电极144，使得控制芯片14与基板12能够通过倒装芯片安装技术贴合。
请参阅图4及图5，在某些实施方式中，超声波探头18包括压电层182、发射极点184及接收极线186。压电层182由压电柱182a阵列构成。发射极点184形成于压电层182下方，每个发射极点184与对应的一根压电柱182a连接。接收极线186形成于压电层182上方，每条接收极线186与对应的一行压电柱182a连接。
如此，发射极点184可以单独对某一根压电柱182a进行激发，避免行激发多个压电柱182a而产生较大的侧向噪声，进而确保超声波探头18能够更准确地识别指纹。同时由于点激发的功率较小，因而超声波探头18的能耗较小。此外，当发射极点184与控制芯片14进行粘接时，可以通过点对点的粘接。
在某些实施方式中，压点柱182a之间设置有隔离层188，隔离层188为环氧树脂材质。
如此，利用绝缘材料将压电柱182a之间的间隙进行填充，可以防止压电柱182a之间对超声波发射和接收过程产生影响，进而减少侧向噪声。
在某些实施方式中，发射极点184为合金层184a，合金层184a的材料可以为铜、镍或银等金属材料制成。
如此，使得发射极点184具有较好的导电性能。
在某些实施方式中，发射极点184包括设置在合金层184a下方的金属垫块184b。
如此，金属垫块184b垫高整个超声波探头18，便于发射极点184与控制芯片14连接。
请参阅图3，在某些实施方式中，发射极点184设置有探头连接电极(图未示)。控制芯片14包括芯片顶面146，控制芯片14包括形成于芯片顶面146的第五连接电极(图未示)；探头连接电极与第五连接电极对应连接。
如此，便于实现超声波探头18与控制芯片14实现紧密贴合，进而实现稳定的电连接。
请参阅图5，在某些实施方式中，第五连接电极设置在控制芯片14内，控制芯片14在第五连接电极的上方形成有孔，探头连接电极嵌设在孔内。
如此，便于超声波探头18的探头连接电极与第五连接电极之间的连接。
可以理解，在其他实施方式中，第五连接电极与控制芯片14的位置关系可以根据实际情况设置，而不限于上述讨论的实施方式。
在某些实施方式中，控制芯片14内形成预定电路以预定的方式连接第二连接电极144及第五连接电极以实现预定功能。
如此，控制芯片14为超声波探头18提供连接的连接点，从而超声波探头18可以通过第五连接电极连接控制芯片14。
在某些实施方式中，控制芯片14可以是专用集成电路，用于控制超声波探头18。
在某些实施方式中，超声波探头18采用倒装芯片安装技术与控制芯片14贴合。
如此，使得超声波探头18与控制芯片14能够更好地贴合、占用的空间更小，进而减小了封装结构10的体积。同时确保超声波探头18与控制芯片14之间的电连接稳定性更高。
请参阅图1，在某些实施方式中，封装结构10包括第二粘胶层15，第二粘胶层15将超声波探头18粘接在控制芯片14上。
如此，使得超声波探头18与控制芯片14更紧密贴合，并稳固地固定在控制芯片14上。
在某些实施方式中，第二粘胶层15与第一粘胶层13的材料一致，以便于封装结构10的封装，并降低粘接成本。
在某些实施方式中，超声波探头18包括远离基板12的探头顶面181，封装材料11与探头顶面181齐平。
如此，减少了超声波探头18与外界接触，进而起到保护超声波探头18的作用。
在某些实施方式中，封装结构10呈长方体状，进而使得结构更加紧凑。可以理解，封装结构10的形状可以根据实际情况设置，而不限于上述实施方式讨论的形状。
在某些实施方式中，封装材料11为环氧树脂。
由于环氧树脂对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定等特点。如此，封装材料11使用环氧树脂作为填充介质，便于封装超声波传感器结构10并使得封装结构更加稳定。
在某些实施方式中，封装材料11的材料也可以为其它非导电性材料同时也可以是其他非压电性材料。
可以理解，封装材料11的材料可以根据实际情况设置，而不限于上述讨论的实施方式。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种封装结构，用于超声波指纹传感器，其特征在于，所述封装结构包括：
基板，所述基板包括基板顶面，所述基板顶面设置有多个第一连接电极；
控制芯片，所述控制芯片包括芯片底面，所述芯片底面设置有多个第二连接电极，所述控制芯片通过倒装芯片安装技术连接所述基板使得所述第二连接电极与所述第一连接电极对应连接；
超声波探头，所述超声波探头设置在所述控制芯片上，所述超声波探头用于在所述基板及所述控制芯片的控制下发射超声波并检测反射回来的超声波；及
封装材料，所述封装材料通过模压技术覆盖所述基板及所述控制芯片并固定所述超声波探头。
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括连接所述基板顶面及所述芯片底面的第一粘胶层。
3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述第一粘胶层包括富马酸二烯丙酯胶或液态非导电胶。
4.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述控制芯片在所述基板顶面的正投影落在所述基板顶面内。
5.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述基板包括与所述基板顶面相背的基板底面，所述基板包括形成于所述基板底面的第三连接电极，所述基板内形成预定电路以预定的方式连接所述第一连接电极及所述第三连接电极以实现预定功能。
6.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述第三连接电极为触点阵列封装焊垫。
7.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述控制芯片包括与所述芯片底面相背的芯片顶面，所述芯片顶面形成有多个第四连接电极，所述第四连接电极通过硅通孔技术与部分所述第二连接电极对应相连。
8.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述超声波探头包括：
压电层，所述压电层由压电柱阵列构成；
发射极点，所述发射极点形成于所述压电层下方，每个所述发射极点与对应的一根所述压电柱连接；及
接收极线，所述接收极线形成于所述压电层上方，每条所述接收极线与对应的一行所述压电柱连接。
9.如权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述发射极点设置有探头连接电极；
所述控制芯片包括芯片顶面，所述控制芯片包括形成于所述芯片顶面的第五连接电极；
所述探头连接电极与所述第五连接电极对应连接。
10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述超声波探头采用倒装芯片安装技术与所述控制芯片贴合。
11.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述超声波探头包括远离所述基板的探头顶面，所述封装材料与所述探头顶面齐平。
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