CN107016328A - 指纹辨识装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种指纹辨识装置，包含：一指纹辨识集成电路芯片，该指纹辨识集成电路芯片包含一接合面及多个金属凸块，该多个金属凸块设置于该接合面上；一超薄基板，包含一第一表面、与该第一表面相对的第二表面及多个导电垫，该多个导电垫设置于该超薄基板的该第一表面，至少部份的该多个导电垫与该多个金属凸块电气连接，一保护层，包含一安装面，该保护层的安装面与该超薄基板的该第二表面相邻；及多个导电电极，该多个导电电极设置于该超薄基板与该保护层之间。指纹辨识集成电路芯片的金属凸块因为并非直接压合或是压焊在保护层上，因此可避免破坏保护层上的透明导电接线，借以提高封装良率。
Description
技术领域
本发明有关于一种指纹辨识装置，特别是一种低成本且可提高封装良率的指纹辨识装置。
背景技术
由于电子商务的兴起，远程支付的发展一日千里，故而生物辨识的商业需求急速膨胀，而生物辨识技术又可区分为指纹辨识技术、虹膜辨识技术、DNA辨识技术等。考虑效率、安全、与非侵入性等要求，指纹辨识已成为生物辨识之首选技术。指纹辨识技术又有光学式、热感应式、超音波式与电容式；其中又以电容式技术在装置体积、成本、省电、可靠、防伪等综合考虑下脱颖而出。
现有的电容式指纹辨识技术有滑动式、全指按压式等形式；其中，又以全指按压式在辨识度、效率及方便性中胜出。然而由于感应讯号极其微小与周遭噪声繁杂巨大等因素，全指按压式的指纹辨识技术通常将感应电极与感应电路等一并做在一个集成电路芯片上；现有的全指按压式的指纹辨识技术往往在行动装置的显示屏幕的保护玻璃上开孔以安装指纹辨识集成电路芯片，且以蓝宝石薄膜覆保护该芯片，并利用硅穿孔等技术将出线引至集成电路基板的背面，凡此种种繁复封装方式莫不造成生产良率下降与成本的居高不下，所以业界莫不致力于如何简化指纹感测集成电路的封装结构，并提升感测灵敏度，盼能将其置于保护玻璃下，方可巨幅降低成本并增进产品的寿命与耐受性，故指纹辨识装置仍有很大的改进空间。
发明内容
为改善上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可提高封装良率的指纹辨识装置。
为达成本发明的上述目的，本发明的一种指纹辨识装置，包含：一指纹辨识集成电路芯片，该指纹辨识集成电路芯片包含一接合面及多个金属凸块，该多个金属凸块设置于该接合面上；一超薄基板，包含一第一表面、与该第一表面相对的第二表面及多个导电垫，该多个导电垫设置于该超薄基板的该第一表面，至少部份的该多个导电垫与该多个金属凸块电气连接；保护层，包含一安装面，该保护层的安装面与该超薄基板的该第二表面相邻；及多个导电电极，该多个导电电极设置于该超薄基板与该保护层之间。
再者，如上所述的指纹辨识装置，还包含：一软性电路板，该软性电路板电性链接至该超薄基板。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该指纹辨识集成电路芯片的该多个金属凸块与该超薄基板的至少部份的该多个导电垫的位置呈一对一对应。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中，该多个导电电极设置在该保护层的安装面上，该超薄基板的至少部份的该多个导电垫与该保护层的该多个导电电极的位置呈一对一对应。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该超薄基板是以胶合于该保护层上。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该指纹辨识集成电路芯片是经一导电异相胶压合于该超薄基板上或是经一低温熔合金属材料压焊于该超薄基板上。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该保护层是一显示屏幕的保护玻璃或是一显示屏幕的薄膜晶体管基板。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该保护层的材质是玻璃、陶磁、蓝宝石或高分子材料。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该超薄基板是一高分子薄膜基板。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该指纹辨识集成电路芯片还包含一指纹感测电路，该指纹感测电路还包含至少一个自电容侦测电路。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该超薄基板是一厚度为10至100微米之间之基板。
为达成本发明的上述目的，本发明的一种指纹辨识装置，包含: 一指纹辨识集成电路芯片，该指纹辨识集成电路芯片包含一接合面及多个金属凸块，该多个金属凸块设置于该接合面上；一转接层，包含一第一表面、与该第一表面相对的第二表面及多个导电垫，该多个导电垫分别位于该第一表面及该第二表面上，部份在该第一表面及该第二表面上的该多个导电垫呈一对一对应且彼此由对应的金属柱电连接；其中在该转接层的该第一表面上，至少部份的该多个导电垫与该多个金属凸块是电气连接；及一保护层，包含一安装面，该保护层的安装面与该转接层的该第二表面相邻。
再者，如上所述的指纹辨识装置，还包含一软性电路板，该软性电路板电性链接于该转接层。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该指纹辨识集成电路芯片的金属凸块与该转接层的该第一表面上的至少一部份多个导电垫的位置呈一对一对应。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该保护层的该安装面上设置有多个导电电极；且该多个导电电极与该转接层的该第二表面上的至少一部份多个导电垫的位置呈一对一对应。
再者，如上所述的指纹辨识装置，其中该指纹辨识集成电路芯片是经导电异相胶压合于该转接层上；或是经低温熔合金属材料压焊于该转接层上。
再者，如上所述的指纹辨识装置，该保护层是一显示屏幕的保护玻璃。
再者，如上所述的指纹辨识装置，该保护层的材料是玻璃、陶磁、蓝宝石或高分子材料。
再者，如上所述的指纹辨识装置，该指纹辨识集成电路芯片包含一指纹感测电路，该指纹感测电路又包含至少一个自电容侦测电路。
本发明的功效在于简化该指纹辨识装置结构的封装体积，借由该指纹辨识集成电路芯片、该超薄基板(或该转接层)及该保护层的贴合，提高该指纹辨识装置结构的生产良率，以降低该指纹辨识装置结构的生产成本。
附图说明
图1为本发明的第一具体实例的指纹辨识装置结构的示意图。
图2为本发明的第二具体实例的指纹辨识装置结构的示意图。
图3为本发明的一具体实例的自电容侦测电路 示意图。
图4为本发明的第三具体实例的指纹辨识装置结构的示意图。
图5为本发明的第四具体实例的指纹辨识装置结构的示意图。
【符号说明】
指纹辨识装置10；
指纹辨识集成电路芯片100；
接合面100a；
金属凸块102；
指纹感测电路104；
自电容侦测电路106；
超薄基板200；
转接层220；
第一表面200a, 220a；
第二表面200b, 220b；
导电垫202, 222；
导电垫204, 224；
导电接线206, 226；
保护层300；
安装面300a；
操作面300b；
导电电极302；
软性电路板400；
导电垫402；
差动放大器500；
第一阻抗502；
第二阻抗504；
第一电容506；
感应电极508；
讯号源510；
接脚512；
第一杂散电容514；
第二杂散电容516；
第三阻抗518；
第一输入端600；
第二输入端602；
输出端604；
导电电极700。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
请参考图1，其为依据本发明的第一具体实例的指纹辨识装置的示意图。本发明揭露的指纹辨识装置10应用于生物辨识技术，该指纹辨识装置10包含一指纹辨识集成电路芯片100、一超薄基板200、一保护层300及多个导电电极700。该指纹辨识集成电路芯片100包含一接合面100a、多个金属凸块102、一指纹感测电路104及一自电容侦测电路106，其中该多个金属凸块102设置于该指纹辨识集成电路芯片100的接合面100a上。该超薄基板200包含一第一表面200a、与该第一表面200a相对的一第二表面200b及多个导电垫202，其中该多个导电垫202设置于该超薄基板200的第一表面200a上。该保护层300包含一安装面300a、与该安装面300a相对的一操作面300b，该保护层300的安装面300a与该超薄基板200的该第二表面200b相邻。该多个导电电极700设置于该超薄基板200与该保护层300之间。如图1所示，使用者的手指在该保护层300的操作面300b上操作。
该超薄基板200的第一表面200a的至少部份导电垫202与该指纹辨识集成电路芯片100的该多个金属凸块102电气连接；例如该指纹辨识集成电路芯片100经一导电异相胶压合于该超薄基板200上，或者该指纹辨识集成电路芯片100经一低温熔合金属材料压焊于该超薄基板200上，以使至少部份导电垫202能电连接到对应的金属凸块102。此外，该指纹辨识集成电路芯片100的该多个金属凸块102与该超薄基板200的部份该多个导电垫202的位置呈一对一对应。该超薄基板200的另一部份导电垫202可电连接到一软性电路板400的对应导电垫402，以使指纹辨识集成电路芯片100的指纹辨识讯号能通过该超薄基板200而传送到软性电路板400做进一步处理。如图1所示，软性电路板400的导电垫402可经由该超薄基板200的导电垫202及导电接线(trace)206而电连接到该指纹辨识集成电路芯片100，以达成上述的讯号连接。该指纹辨识集成电路芯片100还包含一指纹感测电路104，且该指纹感测电路104还包含至少一个自电容侦测电路106，此自电容侦测电路106的细节可参见同一申请人的中国台湾发明专利I473001微量阻抗变化检测装置所揭露的自电容侦测电路技术。为了使说明完整，对于自电容侦测电路106部份叙述可参见后面配合图3所作的说明。此外，上述的超薄基板200是一厚度为10至100微米之间的基板，例如高分子薄膜基板。
该保护层300以面朝下方式贴合于该超薄基板200的一表面（例如以光学胶而胶合），亦即以该保护层300的安装面300a贴合于该超薄基板200的第二表面200b，以经由该超薄基板200而达成该保护层300及该指纹辨识集成电路芯片100之间的讯号传递。更具体而言，该多个导电电极700及上述的部份导电垫202（与金属凸块102电连接者）的位置是一对一对应，在本实施例中，该多个导电电极700可以设置于该保护层300的安装面300a上，或设置于该超薄基板200的第二表面200b上。在使用者的手指按压在该保护层300的操作面300b上时，使用者手指接触点及对应的该多个导电电极700之间会形成一第一电容C1，而在对应的该多个导电电极700及导电垫202之间会形成一第二电容C2。因为该超薄基板200的厚度远小于该保护层300的厚度，使得第二电容会远大于第一电容。换言之，第一电容在与第二电容串接后数值几乎不会改变；因此在本发明的指纹辨识装置中，于保护层300及指纹辨识集成电路芯片100之间加入超薄基板200，不会影响指纹辨识的精确度。此外，本发明的指纹辨识集成电路芯片100的金属凸块102是经一导电异相胶压合于该超薄基板200上，或者经一低温熔合金属材料压焊于该超薄基板200上，再将该超薄基板200与该保护层300贴合，而非直接压合或是压焊在保护层300上，因此，当该保护层为一显示屏幕的保护玻璃时，便不会破坏保护层300的安装面300a上的透明导电接线（ITO）。上述的保护层300是一显示屏幕的保护玻璃；或者该保护层300也可为一显示屏幕的薄膜晶体管基板；于其它可能实施例中，该保护层300也可以是其它尺寸足以覆盖该指纹辨识集成电路芯片100，且是耐刮擦材料的薄膜或薄片，如玻璃，陶磁，蓝宝石，或高分子材料。
请参考图2，其为依据本发明的第二具体实例的指纹辨识装置结构的示意图。此指纹辨识装置结构10与图1大部分相同，唯一差异点在于该指纹辨识装置结构10的该超薄基板200还包含多个导电垫204；此时导电电极设立在该保护层300上而为该保护层300的导电电极302；该多个导电垫204设置于该超薄基板200的第二表面200b，该多个导电电极302设置于该保护层300的安装面300a；该超薄基板200的该多个导电垫204与该保护层300的该多个导电电极302的位置呈一对一对应，且又与部份该多个导电垫202及部份该多个金属凸块亦呈一对一对应；亦即以该保护层300的安装面300a贴合于该超薄基板200的第二表面200b的该多个导电垫204上。同样地，图2所示的指纹辨识装置结构10也可达成以简易封装方式，将指纹辨识集成电路芯片100封装于保护层300之下的功效，及提高封装良率。于其它可能实施例，图2中的该多个导电电极302可以不设置，且该保护层300可改成经由涂布或物理沉积方法形成于该超薄基板200的第二表面200b上。
请参考图3，其为本发明的一具体实例的自电容侦测电路的示意图。该自电容侦测电路106包含一差动放大器500、一第一阻抗502、一第二阻抗504、一第一电容506、一感应电极508、一讯号源510、一第一杂散电容514、一第二杂散电容516及一第三阻抗518；其中该差动放大器500包含一第一输入端600、一第二输入端602及一输出端604。
该讯号源510电性连接至该第三阻抗518；该第三阻抗518电性连接至该第一阻抗502及该第二阻抗504；该第一阻抗502电性连接至该第一电容506；该第一电容506电性连接至该差动放大器500的该第一输入端600；该第二阻抗504电性连接至该差动放大器500的该第二输入端602；该感应电极508经由该自电容侦测电路106的一接脚512连接至该第二阻抗504及该差动放大器500的该第二输入端602；该第一杂散电容514电性连接至该接脚512；该第二杂散电容516电性连接至该感应电极508。
在图3所示的自电容侦测电路106中，该感应电极508感应手指或各类导体或对象的触碰而接收一触控讯号；该讯号源510是一周期性的输入讯号经由该第三阻抗518至该第一阻抗502及该第二阻抗504，且该第一阻抗502的阻抗值等于该第二阻抗504的阻抗值；该差动放大器500依据该输入讯号及该触控讯号使得该输出端604输出差动放大后的一触控讯号，该第一电容506的电容值等于该第一杂散电容514及该第二杂散电容516并联的电容值，当手指或各类导体或物件接近该感应电极508时，该第二杂散电容516的电容值会改变以使得该第一输入端600及该第二输入端602的电压值不同，经由该差动放大器500差动放大之后，该输出端604输出放大后的该触控讯号，通过量测该差动放大器500的输出变化，以分辨该感应电极508所产生的微量电容值改变，可以有效排除电路、电源等噪声所造成的干扰，并量测到微量电容值改变。
请参考图4，其为依据本发明的第三具体实例的指纹辨识装置的示意图。本发明揭露的指纹辨识装置10应用于生物辨识技术，该指纹辨识装置10包含一指纹辨识集成电路芯片100、一转接层220及一保护层300。该指纹辨识集成电路芯片100包含一接合面100a、多个金属凸块102、一指纹感测电路104及一自电容侦测电路106，其中该多个金属凸块102设置于该指纹辨识集成电路芯片100的接合面100a上。
该转接层220包含一第一表面220a、与该第一表面220a相对的一第二表面220b、多各位于第一及第二表面之间的金属柱221及多个导电垫222及 224，其中导电垫222设置于该转接层220的第一表面220a上，且部份与该多个金属柱221一对一对应；导电垫224设置于该转接层220的第二表面220b上，且与该多个金属柱221一对一对应。该保护层300包含一安装面300a及与该安装面300a相对的一操作面300b。如图4所示，使用者的手指在该保护层300的操作面300b上操作。
该转接层220的第一表面220a的至少部份导电垫222与该指纹辨识集成电路芯片100的该多个金属凸块102电气连接；例如该指纹辨识集成电路芯片100经一导电异相胶压合于该转接层220上，或者该指纹辨识集成电路芯片100经一低温熔合金属材料压焊于该转接层220上，以使部份导电垫222能电连接到对应的金属凸块102。此外，该指纹辨识集成电路芯片100的该多个金属凸块102与该转接层220的第一表面220a的至少部份的该多个导电垫222的位置呈一对一对应。该转接层220的第一表面220a的另一部份导电垫222可电连接到一软性电路板400的对应导电垫402，以使指纹辨识集成电路芯片100的指纹辨识讯号能通过该转接层220而传送到软性电路板400做进一步处理。如图4所示，软性电路板400的导电垫402可经由该转接层220的导电垫222及导电接线(trace)226而电连接到该指纹辨识集成电路芯片100，以达成上述的讯号连接。该指纹辨识集成电路芯片100还包含一指纹感测电路104，该指纹感测电路104还包含至少一个自电容侦测电路106，此自电容侦测电路106的细节可参见同一申请人的发明I473001微量阻抗变化检测装置所揭露的自电容侦测电路技术，此外为了使说明完整，对于自电容侦测电路106部份叙述可参见前述配合图3所作的说明。
该保护层300以面朝下方式贴合于该转接层220的一表面（例如以光学胶而胶合），其亦可以沉积或涂布方式形成于该转接层220的第二表面220b；亦即以该保护层300的安装面300a贴合于该转接层220的第二表面220b，以经由该转接层220而达成该保护层300及该指纹辨识集成电路芯片100之间的讯号传递。在使用者的手指按压在该保护层300的操作面300b上时，使用者手指接触点及转接层220的第二表面220b的对应导电垫224会形成一电容C，而在该对应导电垫224及导电垫222之间则因为有金属柱221而可达成直接的电连接，使得本发明的指纹辨识装置中，于保护层300及指纹辨识集成电路芯片100之间加入转接层220，不会影响指纹辨识的精确度。此外，本发明的指纹辨识集成电路芯片100的金属凸块102经一导电异相胶压合于该转接层220上，或者经一低温熔合金属材料压焊于该转接层220上，再将该转接层与该保护层300贴合，而非直接压合或是压焊在保护层300上，因此当该保护层为一显示屏幕的保护玻璃时，便不会破坏保护层300的安装面300a上的透明导电接线（ITO）。上述的保护层300是一显示屏幕的保护玻璃；或者该保护层300也可为一显示屏幕的薄膜晶体管基板。于其它可能实施例中，该保护层300也可以是其它尺寸大小足以覆盖该指纹辨识集成电路芯片100，且是耐刮擦材料的薄膜或薄片，例如玻璃，陶磁，蓝宝石，或高分子材料。
请参考图5，其为依据本发明的第四具体实例的指纹辨识装置结构的示意图。此指纹辨识装置结构10与图4大部分相同，唯一差异点在于该指纹辨识装置结构10的该保护层300还包含多个导电电极302，该多个导电电极302设置于该保护层300的安装面300a上，且在位置上与转接层220的第二表面220b的该多个导电垫224一对一对应。在使用者的手指按压在该保护层300的操作面300b上时，使用者手指接触点及安装面300a的对应导电电极302会形成一电容，而在该导电电极302及对应导电垫222之间则因为有对应导电垫224及对应金属柱221之间的一对一对应关系而可达成直接的电连接，使得本发明的指纹辨识装置中，于保护层300及指纹辨识集成电路芯片100之间加入转接层220，不会影响指纹辨识的精确度。同样地，图5所示的指纹辨识装置结构10也可达成以简易封装方式，将指纹辨识集成电路芯片100封装于保护层300之下的功效，及提高封装良率。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (19)
1.一种指纹辨识装置，其特征在于，包含：
一指纹辨识集成电路芯片，该指纹辨识集成电路芯片包含一接合面及多个金属凸块，该多个金属凸块设置于该接合面上；
一超薄基板，包含一第一表面、与该第一表面相对的第二表面及多个导电垫，该多个导电垫设置于该超薄基板的该第一表面，至少部份的该多个导电垫与该多个金属凸块电气连接；
一保护层，包含一安装面，该保护层的安装面与该超薄基板的该第二表面相邻；及
多个导电电极，该多个导电电极设置于该超薄基板与该保护层之间。
2.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，还包含：一软性电路板，该软性电路板电性链接至该超薄基板。
3.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，该指纹辨识集成电路芯片的该多个金属凸块与该超薄基板的至少部份的该多个导电垫的位置呈一对一对应。
4.如权利要求3所述的指纹辨识装置，其特征在于，该多个导电电极设置在该保护层的安装面上，该超薄基板的至少部份 该多个导电垫与该保护层的该多个导电电极的位置呈一对一对应。
5.如权利要求3所述的指纹辨识装置，其特征在于，该超薄基板胶合于该保护层上。
6.如权利要求3所述的指纹辨识装置，其特征在于，该指纹辨识集成电路芯片经一导电异相胶压合于该超薄基板上或是经一低温熔合金属材料压焊于该超薄基板上。
7.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，该保护层是一显示屏幕的保护玻璃或是一显示屏幕的薄膜晶体管基板。
8.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，该保护层的材质是玻璃、陶磁、蓝宝石或高分子材料。
9.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，该超薄基板是一高分子薄膜基板。
10.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，该指纹辨识集成电路芯片还包含一指纹感测电路，该指纹感测电路还包含至少一个自电容侦测电路。
11.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，该超薄基板是一厚度为10至100微米之间的基板。
12.一种指纹辨识装置，其特征在于，包含:
一指纹辨识集成电路芯片，该指纹辨识集成电路芯片包含一接合面及多个金属凸块，该多个金属凸块设置于该接合面上；
一转接层，包含一第一表面、与该第一表面相对的第二表面及多个导电垫，该多个导电垫分别位于该第一表面及该第二表面上，在该第一表面及该第二表面上的该多个导电垫呈一对一对应且彼此由对应的金属柱电连接；其中在该转接层的该第一表面上，至少部份的该多个导电垫与该多个金属凸块电气连接；及
一保护层，包含一安装面，该保护层的安装面与该转接层的该第二表面相邻。
13.如权利要求12所述的指纹辨识装置，其特征在于，还包含一软性电路板，该软性电路板电性链接于该转接层。
14.如权利要求12所述的指纹辨识装置，其特征在于，该指纹辨识集成电路芯片的金属凸块与该转接层的该第一表面上的至少一部份多个导电垫的位置呈一对一对应。
15.如权利要求14所述的指纹辨识装置，其特征在于，该保护层的该安装面上设置有多个导电电极；且该多个导电电极与该转接层的该第二表面上的至少一部份多个导电垫的位置呈一对一对应。
16.如权利要求14所述的指纹辨识装置，其特征在于，该指纹辨识集成电路芯片经导电异相胶压合于该转接层上；或是经低温熔合金属材料压焊于该转接层上。
17.如权利要求12所述的指纹辨识装置，其特征在于，该保护层是一显示屏幕的保护玻璃。
18.如权利要求12所述的指纹辨识装置，其特征在于，该保护层的材料是玻璃、陶磁、蓝宝石或高分子材料。
19.如权利要求12所述的指纹辨识装置，其特征在于，该指纹辨识集成电路芯片包含一指纹感测电路，该指纹感测电路又包含至少一个自电容侦测电路。
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