CN106356348A - 电容式传感器结构、具电容式传感器的电路板结构以及电容式传感器的封装结构 - Google Patents

电容式传感器结构、具电容式传感器的电路板结构以及电容式传感器的封装结构 Download PDF

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Abstract

本案提供一种电容式传感器结构、具电容式传感器的电路板结构以及电容式传感器的封装结构，其电容式传感器结构主要包含：一基板；一多层导线结构，设置于该基板上而构成一无源感应电路；以及一半导体芯片，其上完成有一控制器电路，该半导体芯片固设于该基材表面并与该多层导线结构完成电性连接。

Description

电容式传感器结构、具电容式传感器的电路板结构以及电容式传感器的封装结 构
技术领域
本发明系为一种电容式传感器结构、具电容式传感器的电路板结构以及电容式传感器的封装结构，尤指应用于指纹辨识的电容式传感器结构、具电容式传感器的电路板结构以及电容式传感器的封装结构。
背景技术
随着可携式装置的普及，例如人手一支的智能型手机，许多重要信息都被整合加载其中，尤其是行动支付的功能也即将被纳入。因此，使用者对于可携式装置的存取安全性也就愈发重视。而利用使用者的生理特征辨识来确认其真实身份的生物辨识(Biometrics)技术，便是一个逐渐被普遍应用的技术手段。目前生物辨识技术的种类包括脸部、虹膜辨识、静脉辨识以及指纹辨识等，而指纹辨识则是目前最为广泛，也是最容易以低成本实现的一项技术。由于人的指纹到成年后就几乎不会改变，而且每个人的指纹又几乎是独一无二的，完全相同的机率几乎是微乎其微，因此相当适合用来确认使用者的真实身份。
指纹传感器泛指一种能将指纹构造转换成电子信号的感测元件。一般指纹辨识技术中所使用的指纹传感器的分辨率需要能达到可区别出指纹中相邻两条凸起纹(ridge)的能力，而两条凸起纹(ridge)间距离约为300到500微米(μm)之间，凸起纹(ridge)与凹陷纹(valley)间的高低落差约为100到400微米之间。为能完成正确的辨识，指纹传感器所撷取的指纹影像通常需要1平方公分的面积以及约500dpi的分辨率。
目前应用于指纹传感器的技术手段主要有光学式、电容式等，早期的指纹传感器的技术多为光学式，其利用的是光学扫描方式，使用感光元件(电荷耦合器件(CCD)或金氧半影像传感器(CMOS Image Sensor)来采集凸起纹及凹陷纹(valley)的灰阶数字影像。但使用光学式指纹传感器来进行指纹辨识时，若手指上有轻微伤痕或尘埃，便会有辨别错误率较高的缺点。
至于电容式指纹传感器，其主要是由感应电路以及控制器电路组成，其中感应电路是感应电极形成的电容阵列，控制器电路则是用以驱动该感应电路而读取其电容值变化。传统的电容式指纹传感器的感应电路以及控制器电路均由同一硅芯片(chip)实现，该硅芯片表面再设置有绝缘层。当手指放在电容式指纹传感器上时，指纹的凸起纹及凹陷纹(valley)与感应电极间的距离不同，因而产生不同的感应电容。如上所述，指纹传感器所撷取的指纹影像通常需要1平方公分的面积，也就是说，实现传统电容式指纹感应器的硅芯片也需要1平方公分的面积。但是电路芯片的成本很大部份是来自其半导体芯片的面积与用以完成控制器电路所需的多道光罩高阶工艺，因此传统手段中用以完成指纹传感器的硅芯片(chip)将会造成过大的成本负担。如何发展一种可以设置到可携式装置或穿戴式装置上的电容式指纹传感器，实为目前迫切需要解决的问题，如何改善此一问题，便为发展本案的主要目的。
发明内容
本案的主要目的在于提供一种电容式传感器结构，可解决习知技术手段成本过高的缺失，并且可以广泛应用于造型多变的穿戴式装置或可携式装置，而且还可以维持相当好的设计弹性。
为达上述目的，本案系提供一种电容式传感器结构，其包含：一基板；一多层导线结构，设置于该基板中而构成一无源感应电路；以及一半导体芯片，其上完成有一控制器电路，该半导体芯片固设于该基板表面并与该多层导线结构完成电性连接。
根据上述构想，上述的电容式传感器结构，其中该基板的材料系为未经掺杂的本征半导体材料、高纯度氧化铝精密陶瓷基板、封装用的成型模材料、封装用胶状液体材料或是选自上述材料的堆叠。
根据上述构想，上述的电容式传感器结构，其中该多层导线结构系包含该无源感应电路中的多条感应电极与该等感应电极间的介电材料，该多层导线结构是以一重新分布层结构所完成，该半导体芯片上所完成的该控制器电路系为一指纹感测控制器电路。
根据上述构想，上述的电容式传感器结构，其中该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构来与该基板上的该多层导线结构完成电性接触，该半导体芯片与该基板之间更填充有一底部填充黏着层，该基板上更设置有至少一互连端子与一硬化金属环。
根据上述构想，上述的电容式传感器结构，其中该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构来与该基板上的该多层导线结构完成电性接触，该半导体芯片与该基板之间更填充有一底部填充黏着层，该基板上更设置有至少一直通基座穿孔来使该多层导线结构与该半导体芯片达成电性导通，并在该基板的上表面上方更设置有一保护层，该保护层系由陶瓷黏着材料及/或硬式涂层材料来完成。
根据上述构想，上述的电容式传感器结构，其中该基板上更设置有至少一直通基座穿孔来使该多层导线结构与该半导体芯片达成电性导通，该半导体芯片系以至少一打线来与该基板上的该直通硅晶穿孔完成电性接触，并在该基板的上表面上方更设置有一保护层，该保护层系由陶瓷黏着材料及/或硬式涂层材料来完成。
本案的另一方面是提供一种具电容式传感器的电路板结构，其包含：一基板；一多层导线结构，设置于该基板中而构成一无源感应电路；一电路板，其包含有一第一表面、一第二表面以及至少一直通穿孔，该基板设置于该第一表面上；以及一半导体芯片，其上完成有一控制器电路，该半导体芯片固设于该电路板的第二表面上并透过该直通穿孔而与该多层导线结构完成电性连接。
根据上述构想，上述的具电容式传感器的电路板结构，其中该基板的材料系为未经掺杂的本征半导体材料、高纯度氧化铝精密陶瓷基板、封装用的成型模材料、封装用胶状液体材料或是选自上述材料的堆叠。
根据上述构想，上述的具电容式传感器的电路板结构，其中该多层导线结构系包含该感应电路中的多条感应电极与该等感应电极间的介电材料，该多层导线结构是以一重新分布层结构所完成，该半导体芯片上所完成的该控制器电路系为一指纹感测控制器电路。
根据上述构想，上述的具电容式传感器的电路板结构，其中该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构来与该电路板的该直通穿孔完成电性接触，该半导体芯片与该电路板之间更填充有一底部填充黏着层。
根据上述构想，上述的具电容式传感器的电路板结构，其中该半导体芯片系以至少一第一打线来与该电路板上的该直通硅晶穿孔完成电性接触，并以一保护结构来将该第一打线、该半导体芯片加以包覆。
根据上述构想，上述的具电容式传感器的电路板结构，其中设置于该基板中的该多层导线结构具有一外露打线区，其系利用一第二打线电性连接至该电路板的第一表面。
本案的再一方面系为一种电容式传感器的封装结构，其包含：一基板；一多层导线结构，设置于该基板中而构成一无源感应电路；一有机基板，该基板设置于该表面上；以及一半导体芯片，其上完成有一控制器电路，该半导体芯片固设于该有机基板的表面上并与该多层导线结构完成电性连接。
根据上述构想，上述的电容式传感器的封装结构，其中该有机基板具一第一表面与一第二表面，该基板设置于该第一表面上方，而该半导体芯片的一第三表面透过一在线薄膜固接于该基板，且该半导体芯片的一第四表面固接至该第一表面上，该基板中的该多层导线结构系透过至少一第一打线电性连接至该第一表面，而该半导体芯片的该第三表面系透过至少一第二打线电性连接至该第一表面。
根据上述构想，上述的电容式传感器的封装结构，其中该有机基板具一第一表面与一第二表面，该基板设置于该第一表面上，而该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构来与该有机基板的该第二表面完成电性接触，该基板中的该多层导线结构系透过至少一第一打线电性连接至该第一表面。
根据上述构想，上述的电容式传感器的封装结构，其中该封装基板为一可挠基板，具有一第一表面与一第二表面，该基板设置于该第一表面上，而该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构来与该有机基板的该第二表面完成电性接触，该基板中的该多层导线结构系透过至少一第一打线电性连接至该第一表面。
根据上述构想，上述的电容式传感器的封装结构，其中更包含一支撑用金属板，设置在该半导体芯片的一侧。
根据上述构想，上述的电容式传感器的封装结构，其中该封装基板为一可挠基板，具有一第一表面与一第二表面，该基板设置于该第一表面上，而该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构来与该有机基板的该第一表面完成电性接触，该基板中的该多层导线结构系透过至少一第一打线电性连接至该第一表面。
附图说明
图1a，其系本案为了改善习知技术缺失所发展出来关于电容式指纹传感器的第一实施例的构造示意图。
图1b，其系本案所发展出来关于电容式指纹传感器的第二实施例的构造示意图。
图1c，其系本案所发展出来关于电容式指纹传感器的第三实施例的构造示意图。
图2a，其系本案所发展出来关于具电容式传感器的电路板结构的第四实施例的构造示意图。
图2b，其系本案所发展出来关于具电容式传感器的电路板结构的第五实施例的构造示意图。
图3a，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第六实施例示意图。
图3b，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第七实施例示意图。
图3c，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第八实施例示意图。
图3d，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第九实施例示意图。
图3e，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第十实施例示意图。
图3f，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第十一实施例示意图。
图3g，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第十二实施例示意图。
图3h，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第十三实施例示意图。
图3i，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第十四实施例示意图。
图3j，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第十五实施例示意图。
图3k，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第十六实施例示意图。
图3l，其系本案所发展出来关于电容式传感器的封装结构的第十七实施例示意图。
图4a，其系本案所发展出来多层导线结构的构造示意图。
图4b，其系为本案所发展出来多层导线结构的上视示意图。
图4c，其系本案所发展出来多层导线结构的再一构造示意图。
图4d，其系本案所发展出来多层导线结构的又一构造示意图。
符号说明
电容式指纹传感器 1、2、3
基板 10
多层导线结构 11
半导体芯片 12
底部填充黏着层 18
接线垫结构 19
基板 20
多层导线结构 21
半导体芯片 22
保护层 27
底部填充黏着层 28
接线垫结构 29
半导体芯片 32
绝缘黏着层 33
保护结构 37
打线 39
基板 40
多层导线结构 41
半导体芯片 42
电路板 45
保护层 47
底部填充黏着层 48
接线垫结构 49
半导体芯片 52
绝缘黏着层 53
保护结构 57
打线 59
半导体芯片 62
绝缘黏着层 63
有机基板所完成的双面薄基板 65
在线薄膜 66
保护结构 67
半导体芯片 72
底部填充黏着层 78
接线垫结构 79
基板 80
硬化金属环 82
底部填充黏着层 83
背面保护层 86
硅基材 90
绝缘层 91
铜层 92
绝缘护层材料 93
打线 94
基材 95
半导体芯片 97
打线 99
介电材料 100
互连端子 101
硬化金属环 102
上表面 109
介电材料 200
互连端子 201
直通基座穿孔 208
打线 408
打线区 409
外露打线区 411
打线 412
第一表面 451
第二表面 452
直通基座穿孔 458
硬化金属环 502
互连端子 601
打线 621
上表面 651
下表面 652
打线区 809
直通硅晶穿孔 810
铜柱结构 811
直通模穿孔 840
预焊结构 841
黏胶层 842
双面软性电路板 850
金属板 851
导线 921
第一组电极 931
第二组电极 932
导通孔 950
上表面 951
下表面 952
第一组电极 961
第二组电极 962
绝缘层 963
第一组电极 981
第二组电极 982
绝缘结构 983
接线垫 9310、9320
具体实施方式
可以实现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的申请专利范围，且其中的说明及图式在本质上是当作说明之用，而非用以限制本案。
请参阅图1a，其系本案为了改善习知技术缺失所发展出来关于电容式指纹传感器1的第一实施例的构造示意图，本实施例主要包含有一基板10，其材料可以是未经掺杂的本征半导体材料，例如硅，氧化铝(Al2O3)，也可以是封装用的成型模材料(molding compound)或封装用胶状液体材料(liquid compound)，或是选自上述材料的组合本发明得以使用陶瓷材料、封装用的成型模材料(molding compound)、封装用胶状液体材料(liquid compound)或是封装绝缘树脂材料、涂料、合成纤维等复合材料作为基板，可增加产品制作的弹性。
由于电容式指纹传感器1中的感应电路(sensing circuit)为由多条感应电极与介电材料所交错形成的电容阵列，系属于线宽限制较为宽松的无源电路(passive circuit)。因此，本实施例系于该基板10上设置该多层导线结构11，形成电容式指纹传感器中感应电路(sensing circuit)的感应电极。而设置于该等感应电极间的介电材料100则可以利用该基板10的材料本身或是该材料的再加工成品，例如，介电材料100可以是上述本征半导体材料、陶瓷材料、封装用的成型模材料(molding compound)或封装用胶状液体材料(liquid compound)，也可以是将硅进行氧化后所得到的氧化硅材料，亦或是封装绝缘树脂材料、涂料、合成纤维等复合材料。由于此无源感应电路主要就是由导线构成，其中并不包括需要电源才能作动的主动电路，其制造成本较为低廉。
在一实施例中，多层导线结构11的制造可以的重新分布层(ReDistributionLayer，简称RDL)工艺作为主要技术手段。由于重新分布层(RDL)工艺通常仅需要三道光罩便可完成，也不需要在高硬件成本建置的大型晶圆厂才能进行制造，相较于完成控制器电路所需的多道光罩高阶工艺，其所需工时与复杂度可大幅下降，有利于产品成本的降低。在另一实施例中，多层导线结构11可以其它较低阶的工艺作为主要手段形成，不限于重新分布层(RDL)工艺。
有别于多层导线结构11使用较低阶的重新分布层(ReDistribution Layer，简称RDL)工艺，属于主动电路的电容式指纹传感器中的指纹感测控制器电路(controller circuit)则可使用多道光罩的高阶工艺，并形成于半导体芯片12上。而半导体芯片12则可以封装至该基板10上，并透过半导体芯片12与基板10双方所分别设置的接线垫结构19进行电性连接。在本实施例中，半导体芯片12以覆晶(Flip Chip)的方式与该基板10上的多层导线结构11完成电性连接，进而共同构成该电容式指纹传感器，而且半导体芯片12与基板10之间填充有底部填充黏着层(Under-fill)18来确保其可靠度。另外，基板10上还可形成有互连端子(terminal for interconnection)101，多层导线结构11上可形成硬化金属环(stiffener metal ring)102，其中互连端子(terminal for interconnection)101用以与外部电路板(本图未示出)电性连接，而硬化金属环(stiffener metal ring)102则作为封装支撑与接地传导路径(ground path)之用。在本例中，由于多层导线结构11设置于在基板10的上表面109的下方，所以可以直接利用基板10的上表面109来当作手指置放处。因此，此类可被称为感应面朝上(Face Up)的类型，可以不需要另外的保护玻璃的设置，可有效地降低制造手续与成本。
如此一来，利用上述的制造技术与封装结构便可完成一个电容式指纹传感器1，该电容式指纹传感器1因为利用线宽限制较为宽松的无源电路(passivecircuit)完成设置于基板10上的多层导线结构11，所以所需工时与复杂度可大幅下降，而且上下迭构的方式还让半导体芯片12与多层导线结构11间信号传输路径可以有效缩短，有利于维持信号传输的质量。
再请参阅图1b，其系本案为了改善习知技术缺失所发展出来关于电容式指纹传感器2的第二实施例的构造示意图，本实施例也是属于感应面朝上(FaceUp)的类型，同样包含有基板20，该基板20的材料可以是未经掺杂的本征半导体材料，例如硅，氧化铝(Al2O3)，也可以是封装用的成型模材料(moldingcompound)或封装用胶状液体材料(liquid compound)，或是选自上述材料的组合。
本实施例中的感应电路(sensing circuit)，也是由多条感应电极与介电材料所交错形成的电容阵列。本实施例的多层导线结构21设置于该基板20上，作为电容式指纹传感器中感应电路(sensing circuit)所需的感应电极。而设置于该等感应电极间的介电材料200同样可以利用该基板20的材料本身或是该材料的再加工成品，例如，介电材料200可以是上述本征半导体材料、陶瓷材料、封装用的成型模材料(molding compound)或封装用胶状液体材料(liquidcompound)，也可以是将硅进行氧化后所得到的氧化硅材料。
多层导线结构21也是以重新分布层(ReDistribution Layer，简称RDL)工艺为主要技术手段形成的多层导线结构，而本实施例的特点则是基板20中设有直通基座穿孔(Through-Bases Via，简称TBV)208来导通多层导线结构与半导体芯片22，并在多层导线结构的上方另外设置有一保护层27，而该保护层27系由陶瓷黏着材料(Ceramic adhesive material)及/或硬式涂层材料(hard coatingmaterial)来完成，用以防止手指对下方电极可能产生的损坏。
至于接线垫结构29、底部填充黏着层(Under-fill)28与互连端子(terminal forinterconnection)201的设置与描述皆与第一实施例相同，故不再予以赘述，至于硬化金属环(stiffener metal ring)则可因为保护层27的设置而予以省略。如此一来，第二实施例的电容式指纹传感器2同样可降低所需工时与复杂度，而且半导体芯片22与多层导线结构21间信号传输路径同样可以缩短到有利于维持信号传输的质量。
至于图1c所示的第三实施例，与第二实施例间的差异则是从原本覆晶(Flip Chip)的方式，改成以打线(wire)39将半导体芯片32与基板20上的直通基座穿孔(Through-Bases Via，简称TBV)208电性连接，进而与多层导线结构21一起构成电容式指纹传感器3。并以成型模材料(molding compound)或封装用胶状液体材料(liquid compound)所形成的保护结构37包覆半导体芯片32与打线(wire)39。半导体芯片32与基板20间的连接材料则可以是单纯的绝缘黏着层33。至于其它构造则与前一个实施例大致相同，故不再赘述。另外，上述保护层27表面上可以透过印刷等方式来进行的图案点缀,只需以非导体的绝缘漆原料来进行即可，在不影响电容式指纹辨识的条件下，可以提供设计者发挥的空间。
再请参见图2a，其系将本案技术手段应用到具有电容式指纹传感器的电路板组装的第四实施例构造示意图，基本上，保护层47、基板40与多层导线结构41的组合与第一实施例及第二实施例的构造系属于同一概念，但是为了设置在电路板45的第一表面451上，本实施例改变如下，设置于基板40上的多层导线结构41系具有外露打线区411，并透过打线412而电性连接至电路板45上的信号线(图未示出)而外接至外部电路(图未示出)。半导体芯片42封装至电路板45的第二表面452上，并透过半导体芯片42与电路板45双方分别设置的接线垫结构49电性连接。在本实施例中，半导体芯片42以覆晶(Flip Chip)的方式与该电路板45上的信号线(图未示出)电性连接，而且半导体芯片42与电路板45之间填充有底部填充黏着层(Under-fill)48来确保其可靠度。另外，电路板45中设有直通基座穿孔(Through-Bases Via，简称TBV)458用以导通两个表面上的多层导线结构与半导体芯片42。如此将可以把电容式指纹传感器与电路板整合在一模块中，而电路板可以是硬式电路板(PCB)、软式电路板(FPC)或是软硬结合电路板(RFPC)。
再请参见图2b，其系将本案技术手段应用到具有电容式指纹传感器的电路板组装的第五实施例构造示意图。设置于基板40上的多层导线结构41仍具有外露打线区411，并透过打线412而电性连接至电路板45的第一表面451上的信号线(图未示出)而外接至外部电路(图未示出)。其与第四实施例构造不同处主要在于以成型模材料(molding compound)或封装用胶状液体材料(liquidcompound)所形成的保护结构57一次完整包覆打线412、半导体芯片52与打线(wire)59，仅露出手指按压处。而半导体芯片52则可以是以覆晶(Flip Chip)的方式或是正面接合并以打线(wire)59来电性连接半导体芯片52与电路板45中的直通基座穿孔(Through-Bases Via，简称TBV)458，透过直通基座穿孔(Through-Bases Via，简称TBV)458再电性连接电路板45第一表面451上的信号线(图未示出)以及多层导线结构41。而半导体芯片52与电路板45间的绝缘黏着层53可以视采用覆晶(Flip Chip)或是正面接合的方式选用不同的材料。至于其它构造则与前一个实施例大致相同，故不再赘述。保护结构57上还可完成有硬化金属环(stiffener metal ring)502，主要是用来作为封装支撑与接地传导路径(ground path)之用。
再请参见图3a，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到有机基板进行封装的第六实施例构造示意图，基本上，保护层47、基板40以及多层导线结构(本图未示出)的组合与第一实施例及第二实施例的构造系属于同一概念，而半导体芯片62的下表面与有机基板所完成的双面薄基板65的上表面651间的连接材料可以是单纯的绝缘黏着层63，而半导体芯片62的上表面与基板40则是透过在线薄膜(Film Over Wire，简称FOW)66来进行接合，而打线621部份被在线薄膜66包覆但最后从在线薄膜66穿出而电性接触有机基板所完成的双面薄基板65的上表面651的导线(本图未示出)。另外，多层导线结构表面未被保护层47覆盖的打线区409也是透过打线408电性接触至有机基板所完成的双面薄基板65上的导线(本图未示出)，而且可以使用成型模材料(molding compound)或封装用胶状液体材料(liquid compound)所形成的保护结构67包覆打线408、621以及打线区409及有机基板所完成的双面薄基板65的表面，仅露出保护层47以供手指按压。至于有机基板所完成的双面薄基板65的底部则完成有互连端子(terminal for interconnection)601。保护层47可以是额外利用陶瓷接着剂(Ceramic adhesive)所完成的硬镀层(hardcoating)，当然也可以是完成上述的保护结构67时，利用同一材料来一起完成。
再请参见图3b，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到有机基板进行封装的第七实施例构造示意图，基本上，其与第六实施例的差异点在于半导体芯片72系以覆晶的方式，透过双方所分别设置的接线垫结构79来与有机基板所完成的双面薄基板65的下表面652间完成电性连接，并与基板40透过有机基板所完成的双面薄基板65上的导通透孔(本图未示出)完成电性连接。而且半导体芯片72与有机基板所完成的双面薄基板65的下表面652之间填充有底部填充黏着层(Under-fill)78来确保其可靠度，至于其它部份则大同小异，故不再赘述。同样地，此例中的保护层47可以是额外利用陶瓷接着剂(Ceramic adhesive)所完成的硬镀层(hard coating)，当然也可以是完成上述的保护结构67时，利用同一材料来一起完成。
再请参见图3c，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到有机基板进行封装的第八实施例构造示意图，基本上，其与第七实施例的差异点在于将基板40、与多层导线结构的外型构造稍微进行修改，本例中的基板80(作为前述基板40与多层导线结构的总称)则是利用蚀刻技术来形成面积较大但厚度较小的打线区809，其余部份则与第七实施例相同，故不再赘述。其中保护层47可以是额外利用陶瓷接着剂(Ceramic adhesive)所完成的硬镀层(hard coating)，当然也可以是完成上述的保护结构67时，利用同一材料来一起完成。
再请参见图3d，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到有机基板进行封装的第九实施例构造示意图，基本上，其与第七实施例的构造很接近，主要的差异点在于改用直通硅晶穿孔(Through-Silicon Via，简称TSV)810与铜柱结构811来取代原本的打线408，用以完成基板40上的多层导线结构(本图未示出)与有机基板所完成的双面薄基板65间的电性连接。而且有机基板所完成的双面薄基板65可以是低价的双层板，至于其它部份则与图3b大同小异，故不再赘述。而原本图3b中的保护层47则是改用与上述的保护结构67的同一材料来完成。
再请参见图3e，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到双面薄基板进行封装的第十实施例构造示意图，基本上，其与第九实施例的构造很接近，主要的差异点在于导入硬化金属环(stiffener metal ring)82以及底部填充黏着层(Under-fill)83。另外，也是使用陶瓷接着剂(Ceramic adhesive)所完成的硬镀层(hard coating)来做为保护层47，至于有机基板所完成的双面薄基板65可以利用有机保焊剂(Organic Solderability Preservatives，简称OSP)双面基板来完成。
再请参见图3f，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到双面薄基板进行封装的第十一实施例构造示意图，其与第十实施例的主要差异点在于将直通硅晶穿孔(Through-Silicon Via，简称TSV)810与铜柱结构811改成直通模穿孔(Through Mold Via，简称TMV)840与预焊(Pre-Solder)结构841。直通模穿孔(Through Mold Via，简称TMV)840将穿过以成型模材料(moldingcompound)或封装用胶状液体材料(liquid compound)所形成的保护结构67。而且保护结构67与有机基板所完成的双面薄基板65之间则利用黏胶层842来确保其接合的可靠度，至于其它部份则大同小异，故不再赘述。同样地，此例中的保护层47可以是额外利用陶瓷接着剂(Ceramic adhesive)所完成的硬镀层(hardcoating)，当然也可以是完成上述的保护结构67时，利用同一材料来一起完成，至于有机基板所完成的双面薄基板65可以利用有机保焊剂(OrganicSolderability Preservatives，简称OSP)双面基板来完成。
再请参见图3g，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到双面薄基板进行封装的第十二实施例构造示意图，基本上，其与第九实施例的构造很接近，主要的差异点在于基板40以及多层导线结构改以面朝下(facedown)的方式进行构装，其只需利用铜柱结构811来与有机基板所完成的双面薄基板65完成电性连接，至于其它部份则大同小异，故不再赘述。同样地，此例中的保护结构67时，是利用成型模材料(molding compound)或封装用胶状液体材料(liquid compound)来形成，至于有机基板所完成的双面薄基板65可以利用有机保焊剂(Organic Solderability Preservatives，简称OSP)双面基板来完成。
再请参见图3h，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到双面薄基板进行封装的第十三实施例构造示意图，基本上，其与第十实施例的构造很接近，同样具有硬化金属环(stiffener metal ring)82以及底部填充黏着层(Under-fill)83。而主要的差异点在于基板40以及多层导线结构改以面朝下(facedown)的方式进行构装，其只需利用铜柱结构811来与有机基板所完成的双面薄基板65完成电性连接，至于其它部份则大同小异，故不再赘述。同样地，此例中的保护层47可以是额外利用陶瓷接着剂(Ceramic adhesive)所完成的硬镀层(hard coating)，当然也可以是完成上述的保护结构67时，利用同一材料来一起完成，至于有机基板所完成的双面薄基板65可以利用有机保焊剂(OrganicSolderability Preservatives，简称OSP)双面基板来完成。
再请参见图3i，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到双面薄基板进行封装的第十四实施例构造示意图，基本上，其与第十一实施例的构造很接近，同样具有以成型模材料(molding compound)或封装用胶状液体材料(liquid compound)所形成的保护结构67，主要的差异点在于将基板40以及多层导线结构改以面朝下(face down)的方式进行构装，其只需利用铜柱结构811来与有机基板所完成的双面薄基板65完成电性连接，至于其它部份则大同小异，故不再赘述。至于有机基板所完成的双面薄基板65可以利用有机保焊剂(Organic Solderability Preservatives，简称OSP)双面基板来完成。
再请参见图3j，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到双面薄基板进行封装的第十五实施例构造示意图，基本上，其与第九实施例的构造很接近，主要的差异点在于将有机基板所完成的有机基板所完成的双面薄基板65改以双面软性电路板(COF或RFPC)850等可挠基板来完成，以及在半导体芯片72下方设有支撑用金属板851。至于其它部份则与图3d大同小异，故不再赘述。
再请参见图3k，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到双面薄基板进行封装的第十六实施例构造示意图，基本上，其与第十五实施例的构造很接近，同样以基板40以及多层导线结构面朝下(face down)的方式，利用铜柱结构811来与有机基板所完成的双面薄基板65电性连接，不同处在于基板40与半导体芯片72都设在双面软性电路板850的同一侧。至于其它部份则大同小异，故不再赘述。
再请参见图3l，其系将本案技术手段所完成的电容式指纹传感器应用到双面薄基板进行封装的第十七实施例构造示意图，基本上，其与第十六实施例的构造很接近，同样将基板40以及多层导线结构与半导体芯片72都设在双面软性电路板850的同一侧。主要的差异点在于将以陶瓷接着剂(Ceramic adhesive)为材料的硬镀层(hard coating)改用背面保护层(back side protection layer)86来取代。
至于图4a、图4b、图4c及图4d则分别表示出在基板上以重新分布层(RDL)工艺所完成的多层导线结构的构造示意图，其中图4a中系于硅基材90(基板40)上形成氧化硅层的绝缘层91以及铜层92，然后在铜层92上设置有绝缘护层材料93，然后在绝缘护层材料93上面与中间的铜层92分别形成第一组电极931与第二组电极932，如此将可以制作出上述各实施例中多层导线结构所完成的感应电路，至于打线94可以与铜层92达成电性接触，而打线99可以与第一组电极981达成电性接触。当然，多层导线结构的上方可以再覆盖如前所述的保护层27，但在此图未示出。
图4b系为图4a的上视示意图，其中可以看出铜层92被定义成多条独立的导线921，每条导线921与同一列的第二组电极932完成电性导通，而打线99与打线94则分别可以透过图中外露的接线垫9310、9320来与第一组电极981与第二组电极982达成电性接触。当然，接线垫9310、9320也可以透过直通基座穿孔(Through-Bases Via，简称TBV)改设于硅基材90的另一面，用以满足各种封装需求的弹性。
图4c则分别表示出在基板上完成多层导线结构的另一构造示意图，其中系于基材95(基板40)上表面951以间距50微米来交错形成第一组电极961与第二组电极962，第一组电极961与第二组电极962可利用绝缘层963予以隔开，而透过穿过基材95的导通孔950，便可将第一组电极961与第二组电极962与基材95下表面952上的半导体芯片97达成电性连接。
图4d则表示出在基板上完成多层导线结构的再一构造示意图，其中系于基材95(基板40)上表面951以间距50微米来交错形成第一组电极981与第二组电极982，第一组电极981与第二组电极982可利用绝缘结构983予以隔开，至于打线99可以与第一组电极981或第二组电极982电性连接。
为了能应用到其它的装置上。基板也可以是可挠的基板，例如可挠式薄基板(thin substrate)、软性电路板(Flexible Printed Circuit board,简称FPC)或是由可挠玻璃基材制成的基板，如此将可广泛应用到穿戴式装置上。
综上所述，本案可解决习知技术手段成本过高的缺失，并且可以广泛应用于造型多变的穿戴式装置或可携式装置，而且还可以维持相当好的设计弹性。另外，本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。

Claims (17)

1.一种电容式指纹传感器结构，其包含：
一基板；
一多层导线结构，设置于该基板上，包含多条感应电极而构成一无源感应电路；以及
一半导体芯片，固设于该基板表面并与该多层导线结构电性连接；
其中该多层导线结构是以一重新分布工艺形成。
2.如权利要求1所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该多层导线结构的材料包含未经掺杂的本征半导体材料、高纯度氧化铝精密陶瓷基板、封装用的成型模材料、封装用胶状液体材料至少之一。
3.如权利要求1所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构与该基板上的该多层导线结构电性连接。
4.如权利要求3所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该基板上更设置有至少一互连端子，一硬化金属环更形成于该多层导线结构上。
5.如权利要求3所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该基板上更设置有至少一直通基座穿孔以电性导通该多层导线结构与该半导体芯片，该基板的上表面上方更设置有一保护层，该保护层由陶瓷黏着材料及硬式涂层材料其中之一构成。
6.如权利要求1所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该基板上更设置有至少一直通基座穿孔，该半导体芯片以至少一打线与该基板上的该直通基座穿孔电性连接，并在该多层导线结构的上表面上方更设置有一保护层，该保护层由陶瓷黏着材料及硬式涂层材料其中之一构成。
7.一种电容式指纹传感器结构，其包含：
一基板；
一多层导线结构，设置于该基板上，包含多条感应电极而构成一无源感应电路；
一电路板，其包含有一第一表面、一第二表面以及至少一直通穿孔，该基板设置于该第一表面上；以及
一半导体芯片，固设于该电路板的第二表面上并透过该直通穿孔而与该多层导线结构电性连接；
其中该多层导线结构是以一重新分布工艺形成。
8.如权利要求7所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该多层导线结构的材料包含未经掺杂的本征半导体材料、氧化铝、封装用的成型模材料、封装用胶状液体材料至少之一。
9.如权利要求7所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构与该电路板的该直通穿孔电性连接，该半导体芯片与该电路板之间更填充有一底部填充黏着层。
10.如权利要求7所述的具电容式传感器的电路板结构，其特征在于，该半导体芯片以至少一第一打线与该电路板上的该直通硅晶穿孔电性连接，并以一保护结构包覆该第一打线以及该半导体芯片。
11.如权利要求7所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该多层导线结构具有一外露打线区，其利用一第二打线电性连接该电路板的第一表面。
12.一种电容式指纹传感器结构，其包含：
一封装基板；
一基板，设于该封装基板上方；
一多层导线结构，设置于该基板上而构成一无源感应电路；
一保护结构，设于封装基板上方，至少包覆该基板与该多层导线结构的一部分；以及
一半导体芯片，固设于该封装基板的一表面上并与该多层导线结构电性连接；
其中该多层导线结构是以一重新分布工艺形成。
13.如权利要求12所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该封装基板为一有机基板，具一第一表面与一第二表面，该基板设置于该第一表面上方，而该半导体芯片的一第三表面透过一在线薄膜固接于该基板，且该半导体芯片的一第四表面固接至该第一表面上，该多层导线结构透过至少一第一打线电性连接至该第一表面，而该半导体芯片的该第三表面透过至少一第二打线电性连接至该第一表面。
14.如权利要求12所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该封装基板为一有机基板，具一第一表面与一第二表面，该基板设置于该第一表面上，而该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构与该有机基板的该第二表面电性连接，该多层导线结构透过至少一第一打线电性连接至该第一表面。
15.如权利要求12所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该封装基板为一可挠基板，具有一第一表面与一第二表面，该基板设置于该第一表面上，而该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构与该有机基板的该第二表面电性连接，该多层导线结构透过至少一第一打线电性连接至该第一表面。
16.如权利要求15所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，更包含一支撑用金属板，设置于该半导体芯片的一侧。
17.如权利要求12所述的电容式指纹传感器结构，其特征在于，该封装基板为一可挠基板，具有一第一表面与一第二表面，该基板设置于该第一表面上，而该半导体芯片以覆晶的方式，透过至少一接线垫结构来与该有机基板的该第一表面完成电性接触，该多层导线结构透过至少一第一打线电性连接至该第一表面。
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