CN107293524A - 一体化压感指纹封装结构及指纹模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将压力感应模块和指纹生物识别模块集成封装在同一个结构中的一体化压感指纹封装结构及一体化压感指纹模组，这是一种全新的指纹封装方式，即将传统方式压力感应模块(薄膜压感片)与指纹识别模块(指纹晶片)这两个模块集成在同一个封装结构中，使其具备压力感应薄膜应力感应特性和硅片指纹生物识别两种特性，可以有效的提高压力和指纹的使用灵敏度和可靠性，这样，即减小了设计空间又大大的提高了性能，给各类电子交互设备带来一种新的交互体验，在移动互联网交互的设备更加有效快捷。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，具体是涉及一种一体化压感指纹封装结构及一体化压感指纹模组。
背景技术
传统的具有压力感应和指纹识别两个模块的电子设备结构如图1所示：包括指纹识别芯片100、压力感应芯片300、线路板200和压力支撑件500(通常为橡胶材质)，指纹识别芯片通过SMT方式焊接连接到指纹线路板的正面，压力感应芯片嵌入压力支撑件正面后，通过SMT方式焊接连接到线路板的背面，压力支撑件使用胶水400连接到指纹线路板的背面，用于控制指纹识别芯片和压力感应芯片的电子器件600(包含控制电路)通过SMT焊接在线路板的延伸位置。这种两个模块的上下堆叠方式，在实际设计中因为厚度比较厚有很大的局限性，且在使用过程中，压力支撑件存在一定程度的变形和位置移动，从而导致电子设备使用灵敏度降低，出现卡顿等不良现象。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种将压力感应模块和指纹生物识别模块集成封装在同一个结构中的一体化压感指纹封装结构及一体化压感指纹模组，可以有效的提高压力和指纹的使用灵敏度和可靠性。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种一体化压感指纹封装结构，包括基板、指纹晶片、塑封体、薄膜压感片和盖板，所述指纹晶片贴装于所述基板中部，所述指纹晶片通过打金线方式电性连接至所述基板，所述塑封体塑封在所述基板上面，将所述指纹晶片及金线完全包裹在其内部，所述薄膜压感片设于所述塑封体上面，所述薄膜压感片中部形成对应指纹晶片有效区域的缺口，所述薄膜压感片通过RDL引线方式电性连接至所述基板，所述盖板贴合于所述薄膜压感片及所述塑封体上。
进一步的，所述薄膜压感片和所述指纹晶片分别使用独立电源驱动。
进一步的，所述薄膜压感片和所述指纹晶片连接到同一驱动电源。
进一步的，所述指纹晶片具有TX端，所述TX端经由一触摸检测区，分别连接到关联指纹晶片的第一触发检测端和关联薄膜压感片的第二触发检测端，当所述第一触发检测端和所述第二触发检测端接收到的来自于所述TX端的信号改变，所述指纹晶片和所述薄膜压感片从休眠状态被激活，在所述驱动电源驱动下开始进行指纹和压感的检测。
进一步的，所述TX端输出一方波信号。
进一步的，所述盖板的材质为玻璃、陶瓷和塑料中一种，所述塑封体的材质为EMC。
进一步的，所述基板为PCB板，所述PCB板上预设有金属线路及焊盘，所述指纹晶片通过打金线方式电性连接至基板上对应的焊盘。
一种一体化压感指纹模组，包括金属环、FPC线路板、支撑钢片和一体化压感指纹封装结构，所述支撑钢片设于所述FPC线路板的下侧，所述一体化压感指纹封装结构设于线路板的上侧，并通过SMT焊接焊锡方式与所述FPC线路板电性连接，且所述一体化压感指纹封装结构与所述FPC线路板之间的SMT焊接面和侧面通过底部填充胶进行密封，所述金属环套设于一体化压感指纹封装结构外，并通过胶层与所述FPC线路板连接；还包括对所述指纹晶片和所述薄膜压感片进行电路控制的电子器件，所述电子器件通过SMT焊接焊锡方式与所述FPC线路板电性连接。
进一步的，所述一体化压感指纹封装结构为圆形或方形或跑道形，所述金属环也对应设置为圆形或方形或跑道形。
本发明的有益效果是：本发明提出一种将压力感应模块和指纹生物识别模块集成封装在同一个结构中的一体化压感指纹封装结构及一体化压感指纹模组，这是一种全新的指纹封装方式，即将传统方式压力感应模块(薄膜压感片)与指纹识别模块(指纹晶片)这两个模块集成在同一个封装结构中，使其具备压力感应薄膜应力感应特性和硅片指纹生物识别两种特性，可以有效的提高压力和指纹的使用灵敏度和可靠性，这样，即减小了设计空间又大大的提高了性能，给各类电子交互设备带来一种新的交互体验，在移动互联网交互的设备更加有效快捷。
附图说明
图1为现有技术中指纹模组结构示意图；
图2为本发明一体化压感指纹封装结构示意图；
图3为根据本发明优选实施例的一体化压感指纹封装的电源驱动示意图；
图4为本发明一体化压感指纹模组示意图；
结合附图，作以下说明：
1-基板，2-指纹晶片，3-塑封体，4-薄膜压感片，401-缺口，5-盖板，6-金线，7-RDL引线，8-金属环，9-FPC线路板，10-支撑钢片，11-焊锡，12-电子器件，T1-第一触发检测端，T2-第二触发检测端，100-指纹识别芯片，200-线路板，300-压力感应芯片，400-胶水，500-压力支撑件，600-电子器件。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
如图2所示，一种一体化压感指纹封装结构，包括基板1、指纹晶片(die)2(即处于未封装状态下的指纹传感器芯片sensor)、塑封体3、薄膜压感片4和盖板5，所述指纹晶片贴装于所述基板中部，所述指纹晶片通过打金线6方式电性连接至所述基板，所述塑封体塑封在所述基板上面，将所述指纹晶片及金线完全包裹在其内部，所述薄膜压感片设于所述塑封体上面，所述薄膜压感片中部形成对应指纹晶片有效区域的缺口401，所述薄膜压感片通过再分布层(RDL)引线7电性连接至所述基板，所述盖板贴合于所述薄膜压感片及所述塑封体上。
薄膜压感片4和指纹晶片2可以分别使用独立电源进行驱动，即薄膜压感片4连接到第一电源，在第一电源的驱动下工作，指纹晶片2连接到第二电源，在第二电源的驱动下工作。
优选的，薄膜压感片4和指纹晶片2可以共用同一路电源进行驱动,即薄膜压感片4和指纹晶片2连接到同一驱动电源。图3示出了根据本发明优选实施例的一体化压感指纹封装的电源驱动示意图。如图3所示，薄膜压感片4和指纹晶片2可以共用同一路电源进行驱动。指纹晶片2具有TX端，指纹晶片2的TX端经由一触摸检测区，分别连接到用于关联指纹晶片2的第一触发检测端T1和关联薄膜压感片4的第二触发检测端T2。在图示实施例中，触发检测端T1和T2可位于一MCU(微处理器控制单元)之上，MCU同时连接到指纹晶元2和薄膜压感片4，用于通过固件控制实现信号检测，分别激活或休眠指纹晶元2和薄膜压感片4的指纹检测和压感检测功能。MCU可以独立于一体化压感指纹封装而设置。在其它实施例中，触发检测端T1和T2也可以分别位于指纹晶元2和薄膜压感片4之上，或者同时位于指纹晶元2和薄膜压感片4的其中之一之上。
优选的，指纹晶片2的TX端在工作时输出一路方波信号。
当压感指纹封装结构处于工作状态时，如果没有手指靠近，TX端输出的方波信号恒定，此时第一触发检测端T1和第二触发检测端T2接收到来自TX端的恒定方波信号后，指纹晶片2和薄膜压感片4处于休眠状态，不受驱动电源驱动。当手指靠近触摸检测区时，TX端输出的方波信号经过在手指作用下(例如手指产生电容效应)而发生改变，例如出现上升沿和下降沿交换形成反相信号，或者占空比发生变化等等。此时，第一触发检测端T1和第二触发检测端T2接收到的来自于Tx的信号改变，指纹晶片2和薄膜压感片4从休眠状态激活，在驱动电源驱动下开始进行指纹和压感的检测。
优选的，所述盖板的材质为玻璃、陶瓷和塑料中一种，所述塑封体的材质为EMC。
优选的，所述基板为PCB板，所述PCB板上预设有金属线路及焊盘，所述指纹晶片通过打金线方式电性连接至基板上对应的焊盘。
具体实施时，指纹晶片(die)下侧与PCB板上面通过芯片胶膜(DAF)粘合。指纹晶片上面的焊垫面通过打金线(wire bonding)方式与PCB板上面预设金属线路的焊盘电连接。PCB板的上面和指纹晶片的正面通过塑封材料EMC(塑封体)将指纹晶片保护起来。塑封材料EMC的正面增加薄膜压感片，薄膜压感片中心设置缺口(gap)，以避开指纹晶片有效区域(active area)，薄膜压感片的信号网络通过RDL铜引线方式与PCB板电连接。薄膜压感片的正面及塑封体正面使用DAF胶贴合保护盖板。
如图4所示，本发明一个实施例还披露了一种一体化压感指纹模组，包括金属环8、FPC线路板9、支撑钢片10和上述一体化压感指纹封装结构，所述支撑钢片设于所述FPC线路板的下侧，所述一体化压感指纹封装结构设于线路板的上侧，并通过SMT焊接焊锡11方式与所述FPC线路板电性连接，且所述一体化压感指纹封装结构与所述FPC线路板之间的SMT焊接面和侧面通过底部填充胶进行密封，所述金属环套设于一体化压感指纹封装结构外，并通过胶层与所述FPC线路板连接；还包括对所述指纹晶片和所述薄膜压感片进行电路控制的电子器件12，所述电子器件通过SMT焊接焊锡方式与所述FPC线路板电性连接。
可选的，所述一体化压感指纹封装结构为圆形或方形或跑道形，所述金属环也对应设置为圆形或方形或跑道形。
具体实施时，支撑钢片贴装于FPC线路板的下方用于支撑整个模组结构平整。一体化压感指纹封装结构设于FPC线路板的上侧通过SMT焊接焊锡方式与FPC线路板连接，金属环与FPC线路板使用胶水连接，电子器件通过SMT焊接焊锡方式与FPC线路板连接，一体化压感指纹封装结构与FPC线路板之间的SMT焊接面和侧面通过点胶进行密封，以实现防水。
本发明上述一体化压感指纹封装结构，将压力感应模块(薄膜压感片或压力感应薄膜)和指纹生物识别模块(指纹晶片或指纹芯片)集成封装在同一个封装结构中，可以有效的提高压力和指纹的使用灵敏度和可靠性，使其具备压力感应薄膜应力感应特性和硅片指纹生物识别两种特性。
本发明一体化压感指纹模组集成化结构设计，既减小了设计空间又大大的提高了性能，给各类电子交互设备带来一种新的交互体验，在移动互联网交互的设备更加有效快捷。
本发明一体化压感指纹封装结构及一体化压感指纹模组将压力感应功能(薄膜压感片)和指纹识别功能(指纹晶片)集成化，实际使用中压力感应功能和指纹识别功能可以独立工作，也可以同时工作。比如，独立工作模式下，薄膜压感片的供电电源通过一路PMC电源管理控制，指纹晶片的供电电源使用另外一路PMC电源管理控制，薄膜压感片可以识别按压指纹模组的压力，不同的压力可以设定不同的控制功能，如照相，截屏，导航，关闭任务快捷功能；另外也可以设定为一键开启微信，支付宝等功能，配合指纹识别功能完成ID识别，密码认证，安全支付等，大大提高使用的灵活性。同步工作模式下，薄膜压感片的供电电源通过指纹晶片的TX信号触发来实现，即指纹晶片的TX作为薄膜压感片的信号触发。指纹晶片进入扫描TX驱动模式，薄膜压感片触发检测手指当时按压值，同时检测到压力值和指纹信号时指纹解锁，消费者使用过程中可以更加安全和可靠。
以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种一体化压感指纹封装结构，其特征在于：包括基板(1)、指纹晶片(2)、塑封体(3)、薄膜压感片(4)和盖板(5)，所述指纹晶片贴装于所述基板中部，所述指纹晶片通过打金线(6)方式电性连接至所述基板，所述塑封体塑封在所述基板上面，将所述指纹晶片及金线完全包裹在其内部，所述薄膜压感片设于所述塑封体上面，所述薄膜压感片中部形成对应指纹晶片有效区域的缺口(401)，所述薄膜压感片通过RDL引线(7)方式电性连接至所述基板，所述盖板贴合于所述薄膜压感片及所述塑封体上。
2.根据权利要求1所述的一体化压感指纹封装结构，其特征在于：所述薄膜压感片和所述指纹晶片分别使用独立电源驱动。
3.根据权利要求1所述的一体化压感指纹封装结构，其特征在于，所述薄膜压感片和所述指纹晶片连接到同一驱动电源。
4.根据权利要求3所述的一体化压感指纹封装结构，其特征在于，所述指纹晶片具有TX端，所述TX端经由一触摸检测区，分别连接到关联指纹晶片的第一触发检测端和关联薄膜压感片的第二触发检测端，当所述第一触发检测端和所述第二触发检测端接收到的来自于所述TX端的信号改变，所述指纹晶片和所述薄膜压感片从休眠状态被激活，在所述驱动电源驱动下开始进行指纹和压感的检测。
5.根据权利要求4所述的一体化压感指纹封装结构，其特征在于，所述TX端输出一方波信号。
6.根据权利要求1所述的一体化压感指纹封装结构，其特征在于：所述盖板的材质为玻璃、陶瓷和塑料中一种，所述塑封体的材质为EMC。
7.根据权利要求1所述的一体化压感指纹封装结构，其特征在于：所述基板为PCB板，所述PCB板上预设有金属线路及焊盘，所述指纹晶片通过打金线方式电性连接至基板上对应的焊盘。
8.一种一体化压感指纹模组，其特征在于：包括金属环(8)、FPC线路板(9)、支撑钢片(10)和权利要求1至4任一项所述的一体化压感指纹封装结构，所述支撑钢片设于所述FPC线路板的下侧，所述一体化压感指纹封装结构设于线路板的上侧，并通过SMT焊接焊锡(11)方式与所述FPC线路板电性连接，且所述一体化压感指纹封装结构与所述FPC线路板之间的SMT焊接面和侧面通过底部填充胶进行密封，所述金属环套设于一体化压感指纹封装结构外，并通过胶层与所述FPC线路板连接；还包括对所述指纹晶片和所述薄膜压感片进行电路控制的电子器件(12)，所述电子器件通过SMT焊接焊锡方式与所述FPC线路板电性连接。
9.根据权利要求8所述的一体化压感指纹模组，其特征在于：所述一体化压感指纹封装结构为圆形或方形或跑道形，所述金属环也对应设置为圆形或方形或跑道形。
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