CN109918966B - 指纹识别装置及其制造方法、移动终端及指纹锁 - Google Patents

指纹识别装置及其制造方法、移动终端及指纹锁 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种指纹识别装置及其制造方法、移动终端及指纹锁，涉及指纹识别技术领域。所述装置包括：基板，所述基板表面上具有凸点；指纹芯片，包括：通过穿过衬底通孔结构与所述凸点连接的信号处理电路、与所述信号处理电路连接的多个感应电极和覆盖所述多个感应电极的保护层；以及位于所述保护层之上的触摸盖板。

Description

指纹识别装置及其制造方法、移动终端及指纹锁
技术领域
本公开涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别装置及其制造方法、移动终端及指纹锁。
背景技术
随着移动终端的发展，指纹识别功能逐渐成为移动终端的标准配置，电容识别是指纹识别中的一个主要方式。
以手机为例，手机的趋势是全屏，且需要指纹芯片置于显示屏下。但是，由于指纹芯片在封装时需要较厚的封装材料层，且显示屏较厚，这就造成手指到指纹芯片的距离加大，降低了指纹芯片的灵敏度。
发明内容
本公开的一个目的在于提高指纹芯片的灵敏度。
根据本公开实施例的一方面，提供了一种指纹识别装置，包括：基板，所述基板表面上具有凸点；指纹芯片，包括：通过穿过衬底通孔结构与所述凸点连接的信号处理电路、与所述信号处理电路连接的多个感应电极，和覆盖所述多个感应电极的保护层；以及位于所述保护层之上的触摸盖板。
在一些实施例中，所述保护层具有延伸到每个感应电极的第一开口；所述装置还包括：填充所述第一开口的导电材料，所述触摸盖板位于所述导电材料上。
在一些实施例中，所述装置还包括：位于所述保护层上的缓冲层，从所述缓冲层的表面延伸到每个感应电极具有第二开口；填充所述第二开口的导电材料，所述触摸盖板位于所述导电材料上。
在一些实施例中，所述导电材料包括软性导电材料。
在一些实施例中，所述软性导电材料包括石墨或导电银浆。
在一些实施例中，所述缓冲层包括有机聚合物。
根据本公开实施例的另一方面，提供了一种移动终端，包括：上述任意一个实施例所述的指纹识别装置。
根据本公开实施例的又一方面，提供了一种指纹锁，包括：上述任意一个实施例所述的指纹识别装置。
根据本公开实施例的再一方面，提供了一种指纹识别装置的制造方法，包括：在基板的表面上形成凸点；形成指纹芯片，所述指纹芯片包括：通过穿过衬底通孔结构与所述凸点连接的信号处理电路、与所述信号处理电路连接的多个感应电极和覆盖所述多个感应电极的保护层；在所述保护层之上形成触摸盖板。
在一些实施例中，所述保护层具有延伸到每个感应电极的第一开口；在所述保护层之上形成触摸盖板之前，所述方法还包括：形成填充所述第一开口的导电材料，所述触摸盖板形成在所述导电材料上。
在一些实施例中，所述保护层具有延伸到每个感应电极的第一开口；所述在所述保护层之上形成触摸盖板包括：在所述保护层上形成填充所述第一开口的缓冲层；形成从所述缓冲层的表面延伸到每个感应电极的第二开口；形成填充所述第二开口的导电材料；在所述导电材料上形成所述触摸盖板。
在一些实施例中，所述第二开口和所述第一开口对准。
在一些实施例中，所述在所述保护层之上形成触摸盖板包括：在所述保护层上形成缓冲层；形成从所述缓冲层的表面延伸到每个感应电极的开口；形成填充所述开口的导电材料；在所述导电材料上形成所述触摸盖板。
在一些实施例中，所述导电材料包括软性导电材料。
在一些实施例中，所述软性导电材料包括石墨或导电银浆。
在一些实施例中，所述缓冲层包括有机聚合物。
本公开实施例中，指纹芯片中的信号处理电路通过穿过衬底通孔结构与基板上的凸点连接，通过凸点即可对指纹芯片施加电信号。另外，触摸盖板可以起到对指纹芯片的封装作用。因此，无需在指纹芯片的保护层上形成封装层，进而在封装层上形成引脚，减小了指纹芯片的厚度，减小了手指与感应电极之间的距离，提升了指纹芯片的灵敏度。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理，在附图中：
图1A是根据本公开一个实施例的指纹识别装置的结构示意图；
图1B是根据本公开另一个实施例的指纹识别装置的结构示意图；
图1C是根据本公开又一个实施例的指纹识别装置的结构示意图；
图2是根据本公开一个实施例的指纹识别装置的制造方法的简化流程图；
图3A-图3C示出了根据本公开一个实施例的指纹识别装置的制造方法的各个阶段的示意图；
图4A-图4D示出了根据本公开另一个实施例的指纹识别装置的制造方法的各个阶段的示意图；
图5A-图5F示出了根据本公开又一个实施例的指纹识别装置的制造方法的各个阶段的示意图；
图6A-图6F示出了根据本公开再一个实施例的指纹识别装置的制造方法的各个阶段的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本公开范围的限制。
此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。
应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。
图1A是根据本公开一个实施例的指纹识别装置的结构示意图。
如图1A所示，指纹识别装置包括基板101、指纹芯片102和触摸盖板103。
基板101的表面上具有凸点11。在一些实施例中，凸点11可以是球状，例如铜球或金球等。
指纹芯片102可以包括信号处理电路112、与信号处理电路112连接的多个感应电极122和覆盖多个感应电极122的保护层132。信号处理电路112通过穿过衬底通孔(TSV)结构12与凸点11连接。例如，TSV结构12与金属层13连接，信号处理电路112可以通过导电栓塞14与金属层13连接，感应电极122可以通过导电栓塞14与金属层13连接。感应电极122可以感应手指的触摸，并与手指之间形成感应电容。信号处理电路112可以对感应电容信号进行处理，例如对感应电容信号进行放大等。作为一个示例，信号处理电路112可以是数字信号处理器(DSP)。
保护层132例如可以是硅的氧化物、硅的氮化物等绝缘材料，用于保护感应电极122、金属层13和导电栓塞14等。在一些实施例中，触摸盖板103可以是玻璃板或蓝宝石板等。在另一些实施例中，触摸盖板103可以包括显示面板，例如可以是有机发光二极管(OLED)面板、液晶显示面板等。
上述实施例中，指纹芯片中的信号处理电路通过TSV结构与基板上的凸点连接，通过凸点即可对指纹芯片施加电信号。另外，触摸盖板可以起到对指纹芯片的封装作用。因此，无需在指纹芯片的保护层上形成封装层，进而在封装层上形成引脚，减小了指纹芯片的厚度，减小了手指与感应电极之间的距离，提升了指纹芯片的灵敏度。
图1B是根据本公开另一个实施例的指纹识别装置的结构示意图。
下面仅重点介绍图1B所示实施例与图1A所示实施例的不同之处，其他相同或类似之处可以参见上面的描述。
与图1A所示实施例相比，图1B所示的指纹识别装置中，保护层132具有延伸到每个感应电极122的第一开口104。指纹识别装置还包括填充第一开口104的导电材料105。相应地，触摸盖板103位于导电材料105上。在一些实施例中，导电材料105可以包括软性导电材料，例如石墨或导电银浆等。软性导电材料可以避免对对指纹芯片造成机械损伤。
应理解，虽然图1B在相同的位置示出了第一开口104和导电材料105，但这并非必然表示导电材料105仅填充第一开口104。在一些实施例中，导电材料105还可以形成在保护层132上。
上述实施例中，在触摸盖板和感应电极之间形成了导电材料，由于导电材料比感应电极更靠近触摸盖板，在手指接触触摸盖板时，手指和感应电极之间的电容会增大，从而可以进一步提高指纹芯片的灵敏度。
图1C是根据本公开又一个实施例的指纹识别装置的结构示意图。
下面仅重点介绍图1C所示实施例与图1A和图1B所示实施例的不同之处，其他相同或类似之处可以参见上面的描述。
与图1B所示实施例相比，图1C所示的指纹识别装置还包括位于保护层132上的缓冲层106。缓冲层106可以包括有机聚合物，例如聚酰亚胺树脂等。
从缓冲层106的表面延伸到每个感应电极122具有开口107，开口107中填充有导电材料108。相应地，触摸盖板104位于导电材料108上。
上述实施例中，在触摸盖板和感应电极之间形成了导电材料，并且在触摸盖板和保护层之间设置有缓冲层，在进一步提高指纹芯片的灵敏度的情况下，可以减小指纹芯片的机械损伤。
本公开实施例提供的指纹识别装置可以应用于移动终端或指纹锁。
本公开还提供了一种移动终端，包括：上述任意一个实施例的指纹识别装置。
本公开还提供了一种指纹锁，包括：上述任意一个实施例的指纹识别装置。
下面结合不同实施例介绍图1A、图1B和图1C所示指纹识别装置的制造方法。
需要说明的是，在下面的描述中，不同实施例之间相同的步骤可以互相参考。
图2是根据本公开一个实施例的指纹识别装置的制造方法的简化流程图。图3A-图3C示出了根据本公开一个实施例的指纹识别装置的制造方法的各个阶段的示意图。
下面结合图1、图3A-图3C对根据本公开一个实施例的指纹识别装置的制造方法进行详细说明。
如图1所示，首先，在步骤202，在基板101的表面上形成凸点11，如图3A所示。例如，可以通过植球工艺等在封装基板101的表面上形成金属球作为凸点11。
在步骤204，形成指纹芯片102，如图3B所示。所形成的指纹芯片102包括通过TSV结构12与凸点11连接的信号处理电路112、与信号处理电路112连接的多个感应电极122、以及覆盖多个感应电极122的保护层132。
在步骤206，在保护层132之上形成触摸盖板103，例如玻璃板等，如图3C所示。
上述实施例可以形成图1A所示的指纹识别装置。指纹芯片中的信号处理电路通过TSV结构与基板上的凸点连接，通过凸点即可对指纹芯片施加电信号。另外，触摸盖板可以起到对指纹芯片的封装作用。因此，无需在指纹芯片的保护层上形成封装层，进而在封装层上形成引脚，减小了指纹芯片的厚度，减小了手指与感应电极之间的距离，提升了指纹芯片的灵敏度。
图4A-图4D示出了根据本公开另一个实施例的指纹识别装置的制造方法的各个阶段的示意图。
如图4A所示，在基板101的表面上形成凸点11。
如图4B所示，形成指纹芯片102。指纹芯片102包括通过TSV结构12与凸点11连接的信号处理电路112、与信号处理电路112连接的多个感应电极122、以及覆盖多个感应电极122的保护层132。这里，保护层132具有延伸到每个感应电极122的第一开口104。
如图4C所示，形成填充第一开口104的导电材料105。例如，导电材料105可以包括软性导电材料，软性导电材料可以包括石墨或导电银浆。应理解，导电材料105不限于仅填充第一开口104，还可以形成在保护层132上。
如图4D所示，在保护层132之上形成触摸盖板103。这里的触摸盖板形成在导电材料105上。
上述实施例可以形成图1B所示的指纹识别装置。在触摸盖板和感应电极之间形成了导电材料，由于导电材料比感应电极更靠近触摸盖板，在手指接触触摸盖板时，手指和感应电极之间的电容会增大，从而可以进一步提高指纹芯片的灵敏度。
图5A-图5F示出了根据本公开又一个实施例的指纹识别装置的制造方法的各个阶段的示意图。
如图5A所示，在基板101的表面上形成凸点11。
如图5B所示，形成指纹芯片102。指纹芯片102包括通过TSV结构12与凸点11连接的信号处理电路112、与信号处理电路112连接的多个感应电极122、以及覆盖多个感应电极122的保护层132。这里，保护层132具有延伸到每个感应电极122的第一开口104。
如图5C所示，在保护层132上形成填充第一开口104的缓冲层106。例如，缓存层106可以包括有机聚合物，例如树脂等。
如图5D所示，形成从缓冲层106的表面延伸到每个感应电极122的第二开口107。
在一个实施例中，第二开口107可以和第一开口104基本对准。换言之，在俯视时，第二开口107和第一开口104可以基本重合，也即，第一开口104可以作为第二开口107的下半部分。然而，应理解，本公开并不限于此，在其他的实施例中，在俯视时，第二开口107的尺寸可以大于第一开口104的尺寸，或者，第二开口107的尺寸也可以小于第一开口104的尺寸。
如图5E所示，形成填充第二开口107的导电材料108。与上类似地，导电材料108也可以形成在缓存层106上。
如图5F所示，在导电材料108上形成触摸盖板103。
上述实施例可以形成图1C所示的指纹识别装置。由于在触摸盖板和感应电极之间形成了导电材料，并且在触摸盖板和保护层之间形成了缓冲层，因此，在进一步提高指纹芯片的灵敏度的情况下，可以减小指纹芯片的机械损伤。
图6A-图6F示出了根据本公开再一个实施例的指纹识别装置的制造方法的各个阶段的示意图。
如图6A所示，在基板101的表面上形成凸点11。
如图6B所示，形成指纹芯片102。指纹芯片102包括通过TSV结构12与凸点11连接的信号处理电路112、与信号处理电路112连接的多个感应电极122、以及覆盖多个感应电极122的保护层132。
如图6C所示，在保护层132上形成缓冲层106。
如图6D所示，形成从缓冲层106的表面延伸到每个感应电极122的开口107。例如，可以在缓冲层106上形成图案化的掩模层(未示出)，从而定义开口107的形状；然后，以图案化的掩模层为掩模、以感应电极122为蚀刻停止层，依次刻蚀缓冲层106和保护层132，从而形成开口107。
如图6E所示，形成填充开口107的导电材料108。
如图6F所示，在导电材料108上形成触摸盖板103。
上述实施例也可以形成图1C所示的指纹识别装置。由于在触摸盖板和感应电极之间形成了导电材料，并且在触摸盖板和保护层之间形成了缓冲层，因此，在进一步提高指纹芯片的灵敏度的情况下，可以减小指纹芯片的机械损伤。
至此，已经详细描述了根据本公开实施例的指纹识别装置及其制造方法、移动终端及指纹锁。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节，本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。另外，本说明书公开所教导的各实施例可以自由组合。本领域的技术人员应该理解，可以对上面说明的实施例进行多种修改而不脱离如所附权利要求限定的本公开的精神和范围。

Claims (14)

1.一种指纹识别装置，包括：
基板，所述基板表面上具有凸点；
指纹芯片，包括：
通过穿过衬底通孔结构与所述凸点连接的信号处理电路，
与所述信号处理电路连接的多个感应电极，和
覆盖所述多个感应电极的保护层，所述保护层具有延伸到每个感应电极的第一开口；
填充所述第一开口的导电材料；以及
位于所述导电材料之上且与所述导电材料接触的触摸盖板。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：
位于所述保护层上的缓冲层，从所述缓冲层的表面延伸到每个感应电极具有第二开口，所述第一开口作为所述第二开口的下半部分；
所述导电材料填充所述第二开口。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，
所述导电材料包括软性导电材料。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，
所述软性导电材料包括石墨或导电银浆。
5.根据权利要求2所述的装置，其中，
所述缓冲层包括有机聚合物。
6.一种移动终端，包括：权利要求1-5任意一项所述的指纹识别装置。
7.一种指纹锁，包括：权利要求1-5任意一项所述的指纹识别装置。
8.一种指纹识别装置的制造方法，包括：
在基板的表面上形成凸点；
形成指纹芯片，所述指纹芯片包括：
通过穿过衬底通孔结构与所述凸点连接的信号处理电路，
与所述信号处理电路连接的多个感应电极，和
覆盖所述多个感应电极的保护层，所述保护层具有延伸到每个感应电极的第一开口；
形成填充所述第一开口的导电材料；以及
在所述导电材料之上形成与所述导电材料接触的触摸盖板。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述形成填充所述第一开口的导电材料包括：
在所述保护层上形成填充所述第一开口的缓冲层；
形成从所述缓冲层的表面延伸到每个感应电极的第二开口；
形成填充所述第二开口的导电材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
所述第二开口和所述第一开口对准。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述在所述保护层之上形成与所述导电材料接触的触摸盖板包括：
在所述保护层上形成缓冲层；
形成从所述缓冲层的表面延伸到每个感应电极的开口，所述第一开口作为所述开口的下半部分；
形成填充所述开口的导电材料；
在所述导电材料上形成所述触摸盖板。
12.根据权利要求9-11任意一项所述的方法，其中，
所述导电材料包括软性导电材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，
所述软性导电材料包括石墨或导电银浆。
14.根据权利要求9或11所述的方法，其中，
所述缓冲层包括有机聚合物。
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