CN109300862B - 指纹感测芯片封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种指纹感测芯片封装结构，包括:金属基板，具有贯穿开口及自贯穿开口相对两侧延伸出的两个凹槽；指纹感测芯片，设置于贯穿开口之中，且具有上表面及下表面，下表面具有焊垫；盖板，固设于金属基板并覆盖指纹感测芯片的上表面；软性电路板，设置于指纹感测芯片的下表面，且具有第一表面及第二表面，第二表面具有第一金属接点；以及金属补强板，嵌入两个凹槽之中并覆盖贯穿开口；其中，焊垫通过导线与第一金属接点电性连接。

Description

指纹感测芯片封装结构
技术领域
本发明涉及一种芯片封装的应用领域，尤其涉及一种用于指纹感测芯片的封装结构。
背景技术
随着科技的进步，具指纹辨识功能的指纹辨识模块也已被广泛地设置于电子装置中，而成为电子装置的标准配备之一。而使用者可通过指纹辨识模块进行身分的识别，以进一步解除电子装置的锁定或进行软体界面的操作。
现有的技术中，如图1所示，图1为现有指纹感测芯片封装结构的剖面图。于图1中，指纹感测模块20由平面网格阵列封装(Land Grid Array,LGA) 技术封装制成，包括有:指纹感测芯片21、基板22、覆盖于指纹感测芯片21 及基板22之上的环氧模压树脂(EpoxyMolding Compound,EMC)层23、盖板 24、软性电路板25及补强板26。其中，指纹感测芯片21的上表面具有焊垫 211，基板25上具有金属接点221，焊垫211则通过导线W与金属接点221电性连接。
而于现有的技术中，指纹感测模块20的盖板24的厚度介于120μm～250 μm之间。基板22的厚度介于130μm～310μm之间。指纹感测芯片21的厚度介于150μm～400μm之间。而为保护导线W及维持其机械强度，环氧模压树脂层23的厚度通常为选用指纹感测芯片21的厚度再加上50μm。而软性电路板25及补强板26的厚度均为120μm。此外，在封装完成后，需再加上约20μm的灌封胶厚度及约60μm的锡焊厚度。在现今电子装置不断追求轻薄化的趋势中，虽以现有的封装技术封装制成的指纹感测模块20其厚度最薄可达770μm，然而，由于封装材料收缩的特性，可能会导致指纹感测模块20产生翘曲的现象，且让指纹感测模块20失去应有的机械强度。
有鉴于此，如何提供一种指纹感测芯片封装结构，使其于在薄型化的过程中，可同时维持其良好的机械强度，并避免翘曲情况的产生，为本发明欲解决的技术课题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种薄型化且同时维持良好机械强度的指纹感测芯片封装结构。
为达前述的目的，本发明提供一种指纹感测芯片封装结构，包括:
金属基板，具有贯穿开口及自贯穿开口相对两侧延伸出的两个凹槽；
指纹感测芯片，设置于贯穿开口之中，且具有上表面及下表面，下表面具有焊垫；
盖板，固设于金属基板并覆盖指纹感测芯片的上表面；
软性电路板，设置于指纹感测芯片的下表面，且具有第一表面及第二表面，第二表面具有第一金属接点；以及
金属补强板，嵌入两个凹槽之中并覆盖贯穿开口；
其中，焊垫通过导线与第一金属接点电性连接。
于上述较佳实施方式中，其中胶体涂布于焊垫、导线及第一金属接点，胶体为底部填充胶。
于上述较佳实施方式中，其中胶片层形成于金属基板与盖板之间，用以粘合金属基板及盖板。
于上述较佳实施方式中，其中盖板包括第一胶水层，形成于对应贯穿开口的位置，并用以粘合指纹感测芯片的上表面。
于上述较佳实施方式中，其中第二胶水层形成于指纹感测芯片的下表面与软性电路板的第一表面之间，并用以黏合指纹感测芯片及软性电路板。
于上述较佳实施方式中，其中软性电路板于相对于第一金属接点的另一端形成第二金属接点。
于上述较佳实施方式中，其中金属补强板具有线路开口。
于上述较佳实施方式中，其中软性电路板穿设线路开口。
于上述较佳实施方式中，其中软性电路板于线路开口位置形成弯折部。
于上述较佳实施方式中，其中胶体涂布于线路开口及弯折部，胶体为底部填充胶。
于上述较佳实施方式中，其中金属基板的材质为:不锈钢、钨钢、铝或马口铁。
于上述较佳实施方式中，其中盖板的材质为:陶瓷或玻璃。
于上述较佳实施方式中，其中金属补强板的材质为:不锈钢、钨钢、铝或马口铁。
于上述较佳实施方式中，其中金属基板的厚度介于430μm～450μm之间。
于上述较佳实施方式中，其中金属基板的厚度为440μm。
于上述较佳实施方式中，其中盖板的厚度介于110μm～130μm之间。
于上述较佳实施方式中，其中盖板的厚度为120μm。
附图说明
图1为现有指纹感测芯片封装结构的剖面图；
图2为本发明所提供的指纹感测芯片封装结构的立体分解图；
图3A为本发明所提供的指纹感测芯片封装结构的剖面图；
图3B为图3A中区域A的放大图；以及
图3C为图3A中区域B的放大图。
【符号说明】
A、B 区域
W 导线
G 胶体
10 指纹感测芯片封装结构
11、21 指纹感测芯片
111 上表面
112 下表面
1121、211 焊垫
12 金属基板
121 贯穿开口
122 凹槽
13、24 盖板
131 胶片层
132 第一胶水层
14、25 软性电路板
141 第一表面
1411 第二胶水层
142 第二表面
1421 第一金属接点
1422 第二金属接点
143 弯折部
15 金属补强板
151 线路开口
20 指纹感测模块
22 基板
221 金属接点
23 环氧模压树脂层
26 补强板
具体实施方式
本发明的优点及特征以及达到其方法将参照例示性实施例及附图进行更详细的描述而更容易理解。然而，本发明可以不同形式来实现且不应被理解仅限于此处所陈述的实施例。相反地，对所属技术领域技术人员而言，所提供的此些实施例将使本公开更加透彻与全面且完整地传达本发明的范畴。
首先，请参阅图2所示，图2为本发明所提供的指纹感测芯片封装结构的立体分解图。于图2中，所述的指纹感测芯片封装结构10包括:指纹感测芯片11、金属基板12、盖板13、软性电路板(Flexible Print Circuit,FPC)14 以及金属补强板15。
请继续参阅图2，所述的指纹感测芯片11具有上表面111及下表面112，此外，可通过硅导通孔(Through Silicon Via,TSV)工艺技术及线路重布技术 (RedistributionLayer,RDL)工艺技术将指纹感测芯片11的焊垫1121布置于指纹感测芯片11的下表面112。所述的金属基板12则具有一个贯穿开口121 及自贯穿开口121相对的两侧延伸出的两个凹槽122。其中，贯穿开口121 用以容置指纹感测芯片11，而金属基板12的材质可为:不锈钢、钨钢、铝或马口铁。
所述的盖板13的一侧包括有胶片层131及第一胶水层132，胶片层131 用以将盖板13与金属基板12进行粘合；第一胶水层132则布置于对应贯穿开口121的位置，并用以粘合指纹感测芯片11的上表面111。其中，胶片层 131为一种热压型双面胶；第一胶水层132则为一种热固型水胶，盖板13 的材质则可为:陶瓷或玻璃，而于一较佳的实施方式中，盖板13由蓝宝石玻璃所制成。此外，本发明虽仅提出将胶片层131及第一胶水层132布置于盖板13的一侧的实施方式，但于实际应用时亦可将胶片层131布置于金属基板12的一侧，或将第一胶水层132布置于指纹感测芯片11的上表面111，而不以本发明所提出的实施方式为限。
所述的软性电路板14具有第一表面141、第二表面142及弯折部143。其中，第一表面141上布置有第二胶水层1411，并用以粘合指纹感测芯片 11的下表面112；第二表面142的一端则具有第一金属接点1421，而相对的另一端则具有第二金属接点1422。第二胶水层1411亦为一种热固型水胶。此外，本发明虽仅提出将第二胶水层1411布置于软性电路板14的第一表面 141的实施方式，但于实际应用时亦可将第二胶水层1411布置于指纹感测芯片11的下表面112，而不以本发明所提出的实施方式为限。
所述的金属补强板15则具有线路开口151，金属补强板15可嵌入并被收容于金属基板12的两个凹槽122之中，而线路开口151则供软性电路板 14穿设于其中。此外，金属补强板15材质可为:不锈钢、钨钢、铝或马口铁。
接着，请参阅图3A，图3A为本发明所提供的指纹感测芯片封装结构的剖面图。于图3A中，盖板13通过胶片层131的黏合使其可固设于金属基板 12的一侧。另一方面，盖板13亦覆盖指纹感测芯片11的上表面111，并利用第一胶水层132与指纹感测芯片11的上表面111相互黏合，以由此将指纹感测芯片11固定，如此便可将指纹感测芯片11设置于金属基板12的贯穿开口121之中。软性电路板14则设置于指纹感测芯片11的下表面112，并通过第二胶水层1411与指纹感测芯片11的下表面112相互黏合。此外，贯穿开口121的深度大于指纹感测芯片11及软性电路板14两者厚度的总和，使其可完整容置指纹感测芯片11及软性电路板14。而布置于指纹感测芯片 11的下表面112的焊垫1121则通过导线W与软性电路板14的第二表面142 的第一金属接点1421电性连接。随后，便可将金属补强板15嵌入金属基板 12的两个凹槽122之中，并且完整地覆盖金属基板12的个贯穿开口121。另一方面，金属补强板15可先以热固型导电胶(未示于图中)与软性电路板 14的第二表面142相互黏合，以由此提升软性电路板14的机械强度，随后再以雷射焊接或胶体黏合的方式将金属补强板15固定于金属基板12的两个凹槽122之中。
请继续参阅图3A，其中软性电路板14未与指纹感测芯片11的下表面 112粘合的部分则穿设于金属补强板15的线路开口151，且软性电路板14 的弯折部143设置于对应线路开口151的位置。而软性电路板14的第二金属接点1422则设置于指纹感测芯片封装结构10之外，并用以与电子装置(未示于图中)的主电路板的金属接点电性连接，由此将指纹感测芯片11所检测到的指纹信息输出至电子装置以进行后续指纹信息的处理程序。
请继续参阅图3A，于图3A中，盖板13的厚度介于110μm～130μm之间；胶片层131的厚度约为20μm；金属基板12的厚度介于430μm～450μm 之间；金属补强板15的厚度则介于110μm～130μm之间。由于金属补强板 15可嵌入并被收容于金属基板12的两个凹槽122之中，并不影响指纹感测芯片封装结构10整体的厚度，因此指纹感测芯片封装结构10整体的厚度可介于560μm～600μm之间。于一较佳的实施方式中，盖板13的厚度为120 μm；胶片层131的厚度约为20μm；金属基板12的厚度为440μm；金属补强板15的厚度为120μm。而指纹感测芯片封装结构10整体的厚度为580 μm。
请参阅图3B，图3B为图3A中区域A的放大图。于图3B中，可将胶体G涂布于焊垫1121、导线W及第一金属接点1421的位置，以保护导线 W，并由此提升导线W的机械强度及抗冲击能力。其中，胶体W为一种底部填充胶(underfill)。
接着，请参阅图3C，图3C为图3A中区域B的放大图。于图3C中，可将胶体G涂布于金属补强板15的线路开口151及软性电路板14的弯折部 143的位置，以由此密封指纹感测芯片封装结构10，如此便可避免外界环境中的水气或悬浮微粒由线路开口151进入指纹感测芯片封装结构10之中而影响其运作。其中，胶体W亦为一种底部填充胶。
相较于现有技术，本发明提供一种薄型化的指纹感测芯片封装结构，以减少电子装置配置指纹感测芯片时所需的容置空间，如此便可有效提升了电子装置内部电子线路配置的灵活性及自由度。另一方面，以金属基板作为主体的指纹感测芯片封装结构亦可在薄型化的同时维持的良好的机械强度，而不会产生外观翘曲的现象；故，本发明实为一极具产业价值的创作。
本发明得由熟悉本技艺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。

Claims (17)

1.一种指纹感测芯片封装结构，其特征在于，包括:
一金属基板，具有一贯穿开口及自该贯穿开口相对两侧延伸出的两个凹槽；
一指纹感测芯片，设置于该贯穿开口之中，且具有一上表面及一下表面，该下表面具有至少一焊垫；
一盖板，固设于该金属基板并覆盖该指纹感测芯片的该上表面；
一软性电路板，设置于该指纹感测芯片的该下表面，且具有一第一表面及一第二表面，该第二表面具有一第一金属接点；以及
一金属补强板，嵌入两个所述凹槽之中并覆盖该贯穿开口；
其中，该至少一焊垫通过一导线与该第一金属接点电性连接。
2.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中一胶体涂布于该至少一焊垫、该导线及该第一金属接点，该胶体为一底部填充胶。
3.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中一胶片层形成于该金属基板与该盖板之间，用以粘合该金属基板及该盖板。
4.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中该盖板包括一第一胶水层，形成于对应该贯穿开口的位置，并用以粘合该指纹感测芯片的该上表面。
5.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中一第二胶水层形成于该指纹感测芯片的该下表面与该软性电路板的该第一表面之间，并用以粘合该指纹感测芯片及该软性电路板。
6.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中该软性电路板于相对于该第一金属接点的另一端形成一第二金属接点。
7.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中该金属补强板具有一线路开口。
8.如权利要求7所述的指纹感测芯片封装结构，其中该软性电路板穿设该线路开口。
9.如权利要求8所述的指纹感测芯片封装结构，其中该软性电路板于该线路开口位置形成一弯折部。
10.如权利要求9所述的指纹感测芯片封装结构，其中一胶体涂布于该线路开口及该弯折部，该胶体为一底部填充胶。
11.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中该金属基板的材质为:不锈钢、钨钢、铝或马口铁。
12.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中该盖板的材质为:陶瓷或玻璃。
13.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中该金属补强板的材质为:不锈钢、钨钢、铝或马口铁。
14.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中该金属基板的厚度介于430μm～450μm之间。
15.如权利要求14所述的指纹感测芯片封装结构，其中该金属基板的厚度为440μm。
16.如权利要求1所述的指纹感测芯片封装结构，其中该盖板的厚度介于110μm～130μm之间。
17.如权利要求16所述的指纹感测芯片封装结构，其中该盖板的厚度为120μm。
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