CN110027283B - 用于指纹识别传感器芯片的增强膜、及包括其的指纹识别传感器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于指纹识别传感器芯片的增强膜、其制备方法及应用其的指纹识别传感器模块，更具体而言，涉及能够通过将上述增强膜直接应用于指纹识别传感器来提供轻薄短小化的指纹识别传感器模块的发明。

Description

用于指纹识别传感器芯片的增强膜、及包括其的指纹识别传 感器模块
技术领域
本发明涉及由软质层和硬质层构成的用于指纹识别传感器芯片的增强膜、其制备方法及使用其来实现轻薄短小化的指纹识别传感器模块。
背景技术
指纹识别技术主要用于经过用户注册和认证程序来预防各种安全事故的技术。尤其，指纹识别技术是应用于个人和组织网络的保护、各种内容和数据的保护及安全访问控制等的技术。
近年来，随着包括智能手机和平板电脑等在内的各种便携式设备的用户数激增，与用户的意图不同地，经常发生记录并存储在便携式设备中的个人信息和内容泄露到外部的事故。在现有手机的情况下，仅有限地用于语音呼叫，而在个人计算机的情况下，也被布置在家庭或办公室中以供少数用户使用。然而，在最近推出的智能手机和平板电脑的情况下，摆脱以往的手机和个人电脑的有限使用形态，采用可随时随地由用户携带的紧凑的形式制造，从而成为忙碌的现代人在日常生活中总是携带的必需品的概念。随着移动技术的发展和计算机装置的发展，如智能手机和平板电脑等的便携式装置中内装有大容量数据存储介质、高性能计算处理单元以及高速通信模块等，从而能够执行仅通过现有PC可实施的操作。如果上述的便携式装置丢失或移交给恶意的人，如各种个人信息和商业机密等需要保密的信息就会泄露给不特定的第三方。并且，在许多情况下使用便携式装置进行个人金融交易，此时，如果个人财务信息泄露给他人，就可能会导致严重金融事故的风险。
由此，指纹识别传感器相关技术不断发展，最近，如智能手机等的便携式装置变得越来越轻薄短小，随之对在便携式装置中使用的指纹识别传感器模块的轻薄短小化需求也不断增长。到目前为止开发并应用的指纹识别传感器简单地用环氧树脂封装材料密封指纹识别传感器的芯片，但这种现有技术导致由于指纹识别传感器的轻薄短小化引起的耐久性降低。
(现有文献)
(专利文献)
韩国授权专利号10-1368264(公告日：2014.02.28)
发明内容
发明要解决的问题
本发明人为解决由指纹传感器的轻薄短小化引起的如耐久性等的物理性能的劣化而努力，结果，开发出能够以直接接触的方式应用于指纹识别传感器的芯片上部的包括硬质层和软质层的双重结构的新颖的增强膜。也就是说，本发明的目的在于提供用于指纹识别传感器芯片的增强膜及其制备方法。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明涉及用于指纹识别传感器芯片的增强膜(下面称为“增强膜”)，上述增强膜的特征在于，在应用于指纹识别传感器芯片时，从芯片侧起层叠有平均厚度为10μm～25μm的处于B阶段(stage)状态的软质层和平均厚度为10μm～25μm的硬质层。
作为本发明的一优选实施例，在本发明的增强膜中，各个上述软质层和上述硬质层在固化之后的储能模量可以满足下述方程式1。
[方程式1]
15＜{硬质层在25℃下的储能模量值(Mpa)/软质层在25℃下的储能模量值(Mpa)}＜30
在方程式1中，上述储能模量值在180℃下固化宽度为20mm且长度为5mm的样品2小时之后，通过使用动态热机械分析仪(珀金埃尔默股份有限公司，Diamond DMA)来在测定温度为-30℃～300℃(升温速度为10℃/分钟)、测定频率为10Hz的条件下测定而获得。
作为本发明的一优选实施例，上述软质层的储能模量可以满足下述方程式2。
[方程式2]
20≤软质层在25℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)/软质层在130℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)≤90
在方程式2中，上述储能模量值在180℃下固化宽度为20mm且长度为5mm的样品2小时之后，通过使用动态热机械分析仪(珀金埃尔默股份有限公司，Diamond DMA)来在测定温度为-30℃～300℃(升温速度为10℃/分钟)、测定频率为10Hz的条件下测定而获得。
作为本发明的一优选实施例，上述软质层在260℃下的在固化之后的储能模量值可以为3MPa或更大。
作为本发明的一优选实施例，上述软质层在固化之后在25℃下的粘合强度可以为150～400N/m，上述软质层在固化之后在260℃下的粘合强度可以为20～120N/m。
作为本发明的一优选实施例，当基于透过度测定法(Haze meterNDH-7000，日本电色工业株式会社)测定时，上述硬质层的透过度可以为15％或更小。
作为本发明的一优选实施例，上述软质层可以包括：数均分子量为600,000～1,000,000的热塑性树脂；环氧树脂；固化剂；无机填料；固化促进剂；及偶联剂。
作为本发明的一优选实施例，上述软质层可以包括60～75重量百分比的上述热塑性树脂、10～25重量百分比的上述环氧树脂、2～10重量百分比的固化剂、4～15重量百分比的无机填料、0.1～2重量百分比的固化促进剂及0.1～4重量百分比的偶联剂。
作为本发明的一优选实施例，在软质层成分中，上述环氧树脂可以以1：0.2～1的重量比包括双酚类环氧树脂和甲酚酚醛清漆类环氧树脂。
作为本发明的一优选实施例，上述硬质层可以由含有黑色颜料的聚酰亚胺薄膜或含有黑色颜料的聚醚醚酮(polyetherether ketone，PEEK)薄膜构成。
作为本发明的一优选实施例，本发明的增强膜还可包括用于覆盖的粘合剂层，上述用于覆盖的粘合剂层布置在层叠于上述软质层的硬质层的上部，上述用于覆盖(cover)的粘合剂层在固化之后的储能模量可以满足7,000～8,000Mpa。
作为本发明的一优选实施例，软质层在固化之后在25℃下的储能模量和用于覆盖的粘合剂层在固化之后在25℃下的储能模量的比率可以为1∶25～40倍。
作为本发明的一优选实施例，上述用于覆盖的粘合剂层可以包括15～30重量百分比的热塑性树脂、15～40重量百分比的上述环氧树脂、4～15重量百分比的固化剂、40～60重量百分比的无机填料、0.1～2重量百分比的固化促进剂及0.5～5重量百分比的偶联剂。
作为本发明的一优选实施例，在上述用于覆盖的粘合剂层上部还可包括覆盖膜层。
作为本发明的一优选实施例，在软质层下部还可包括离型膜层。
本发明的另一目的涉及如上所述的各种形式的增强膜的制备方法，上述增强膜的制备方法可以包括：步骤1，准备用于软质部的树脂；及步骤2，在硬质膜的上部铸造(casting)上述用于软质部的树脂之后，干燥以在硬质膜的上部形成B阶段的软质部。
并且，本发明的增强膜的制备方法可以包括：步骤1，准备用于软质部的树脂；及步骤2，在离型膜的上部铸造上述用于软质部的树脂之后，干燥以形成B阶段的软质部，然后在硬质膜的上部层叠上述软质部。
本发明的再一目的涉及应用如上所述的各种形式的增强膜的指纹识别传感器模块，上述指纹识别传感器模块可以包括：印刷电路板(printed circuit board，PCB)；环氧树脂模塑料(Epoxy Molding Compound，EMC)模塑部；指纹识别传感器芯片；及上述增强膜。
作为本发明的一优选实施例，在指纹识别传感器模块中，上述增强膜可以形成在环氧树脂模塑料模塑部和指纹识别传感器芯片的上部，增强膜的软质部可以与环氧树脂模塑料模塑部和指纹识别传感器芯片部直接粘合。
作为本发明的一优选实施例，在指纹识别传感器模块中，上述环氧树脂模塑料模塑部和指纹识别传感器芯片可以形成在印刷电路板上部。
作为本发明的一优选实施例，本发明的指纹识别传感器模块还可包括柔性电路板(flexible printed circuit board，FPCB)，上述印刷电路板可以形成在柔性电路板的上部。
作为本发明的一优选实施例，本发明的指纹识别传感器模块还可包括电线(wire)。
发明的效果
本发明的用于指纹识别传感器芯片不仅具有优异的物理性能，如耐久性、抗压性、抗冲击性和粘合强度等，而且，具有适当的介电常数，因此适合应用于指纹识别传感器模块的传感器保护增强膜，应用本发明的增强膜的指纹识别传感器模块无需用EMC模塑以保护指纹识别传感器芯片，因此，可以提供轻薄短小化的指纹识别传感器模块。
附图说明
图1为现有指纹识别传感器模块的一般结构的示意性截面图。
图2为应用本发明的指纹识别传感器的指纹识别传感器模块结构的示意性截面图。
图3a和图3b为本发明的用于指纹识别传感器芯片的增强膜的示意性截面图。
符号说明
1：软质层
2：硬质层(或者硬质膜)
3：用于覆盖的粘合剂层
4：覆盖膜层
5：离型膜层
10、10’：用于指纹识别传感器芯片的增强膜
20：印刷电路板
30：环氧树脂模塑料模塑部
40：指纹识别传感器芯片部
具体实施方式
如本文所用，术语“在固化之前”是指软质部处于B阶段状态，“在固化之后”是指软质部处于C阶段状态。
下面，进一步具体说明本发明。
如图1示意性所示，现有指纹识别传感器模块以使环氧树脂模塑料埋没(密封)指纹识别传感器的方式进行模塑来制造，以保护指纹识别传感器芯片。为了从外部冲击等保护指纹识别传感器芯片，环氧树脂模塑料的厚度应厚，如70μm～100μm等。
对此，本发明人开发出机械性能、附着力及电性能优异的用于指纹识别传感器芯片的增强膜，且将其应用于指纹识别传感器模块，从而，如图2示意性所示，旨在提供具有不同于现有指纹识别传感器模块的结构且轻薄短小化的指纹识别传感器模块。
如上所述的本发明的指纹识别传感器模块包括：印刷电路板20；环氧树脂模塑料模塑部30；指纹识别传感器芯片40；及用于指纹识别传感器芯片的增强膜10。
在应用本发明的增强膜10的指纹识别传感器模块中的环氧树脂模塑料模塑部30的高度可以似乎相同于指纹识别传感器芯片40的模块的高度(参照图2)，从形成有环氧树脂模塑料模塑部和指纹识别传感器芯片的印刷电路板的一面，环氧树脂模塑料模塑部和指纹识别传感器芯片的高度差为1μm或更小，优选地，0.5μm或更小，更优选地，0.1μm或更小。
如图3a示意性所示，上述用于指纹识别传感器芯片的增强膜10由软质层1和硬质层2构成。
并且，如图3b示意性所示，用于指纹识别传感器芯片的增强膜10可在硬质部2上部还可包括用于覆盖的粘合剂层3，在上述用于覆盖的粘合剂层3的上部还可包括覆盖膜层4。
并且，当应用于指纹识别传感器模块时，用于指纹识别传感器芯片的增强膜10在软质部1下部还可包括离型膜层5。
具体而言，上述增强膜10形成在环氧树脂模塑料模塑部30和指纹识别传感器芯片40的上部，增强膜10的软质层1与环氧树脂模塑料模塑部30和指纹识别传感器芯片部40都直接粘合，上述环氧树脂模塑料模塑部30和指纹识别传感器芯片40可以形成在印刷电路板20上部。
应用于上述指纹识别传感器模块的增强膜的软质部1和硬质部2的总厚度为20～45μm，因此，与现有环氧树脂模塑料模塑部中嵌入指纹识别传感器芯片的形式的模块相比，可以减小模块的整个厚度。
对本发明的上述增强膜10的制备方法进行说明如下。
本发明的增强膜的制备方法可以包括：步骤1，准备用于软质部的树脂；及步骤2，在硬质膜的上部铸造(casting)上述用于软质部的树脂之后，干燥以在硬质膜的上部形成B阶段的软质部(制备方法1)。
并且，本发明的增强膜的制备方法可以包括：步骤1，准备用于软质部的树脂；及步骤2，在离型膜的上部铸造(casting)上述用于软质部的树脂之后，干燥以形成B阶段的软质部，然后在硬质膜的上部层叠上述软质部(制备方法2)。
而且，上述制备方法还可包括在通过制备方法1和制备方法2制备的增强膜的硬质膜上部铸造用于覆盖的粘合剂层用树脂来进行干燥的步骤3。
并且，上述制备方法还可包括在上述用于覆盖的粘合剂层上部进一步层叠覆盖膜的步骤4。
在制备方法1和制备方法2中，步骤1的上述用于软质部的树脂可以将包括热塑性树脂、环氧树脂、固化剂、无机填料、固化促进剂及偶联剂的组合物混合来制备。
上述热塑性树脂的数均分子量可以为600,000～1,000,000，优选地，上述热塑性树脂的数均分子量可以为700,000～900,000，更优选地，上述热塑性树脂的数均分子量可以为740,000～870,000，此时，若热塑性树脂的数均分子量小于600,000，则因耐热性不足而可靠性会降低，若热塑性树脂的数均分子量大于1,000,000，则因凝聚力过大而初始粘合特性会降低。
作为如上所述的热塑性树脂，可以使用丙烯酸共聚物树脂，优选地，可以使用玻璃态转变温度为10～20℃的丙烯酸共聚物树脂，更优选地，可以使用玻璃态转变温度为12～18℃的丙烯酸共聚物树脂。而且，上述丙烯酸共聚物树脂可以为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸缩水甘油酯及丙烯腈的共聚物，此时，作为上述共聚物的单体的丙烯酸缩水甘油酯和丙烯腈可以以6.5～12的重量比共聚，更优选地，丙烯酸缩水甘油酯和丙烯腈可以以8～10的重量比共聚。
而且，在用于软质部的树脂的总重量中，热塑性树脂的含量为60～75重量百分比，优选为62～74重量百分比，更优选为65～72重量百分比，若热塑性树脂含量小于60重量百分比，则由于增强膜在固化之前的弹性不足，因此粘合效果差且难以制备，若热塑性树脂含量大于75重量百分比，则由于热固化部的含量不足，总交联度低，因此存在固化后的粘合力降低和耐热性不足的问题。
并且，在用于软质部的树脂成分中，上述环氧树脂可以通过以1∶0.2～1.2的重量比混合双酚类环氧树脂和甲酚酚醛清漆类环氧树脂来使用。此时，若甲酚酚醛清漆类环氧树脂的使用量小于0.2重量比，则由于缺乏形成三维交联的交联点，耐热性可能会不足，若甲酚酚醛清漆类环氧树脂使用量大于1.2重量比，则交联度过高，因此耐冲击性会差。而且，上述双酚类环氧树脂优选使用当量为400～500g/eq且软化点为57℃～70℃的双酚A环氧树脂，更优选地，使用当量为440～495g/eq且软化点为60℃～68℃的双酚A环氧树脂。并且，上述甲酚酚醛清漆类环氧树脂可以使用当量为150～250g/eq且软化点为48℃～54℃的甲酚酚醛清漆环氧树脂，更优选地，使用当量为180～220g/eq且软化点为50℃～54℃的甲酚酚醛清漆环氧树脂。而且，在用于软质部的树脂的总重量中，环氧树脂的含量为10～25重量百分比，优选为12～22重量百分比，更优选为15～20重量百分比，若环氧树脂含量小于10重量百分比，则增强膜在固化之后的粘合力会不足，若环氧树脂含量大于25重量百分比，则由于在固化之前后的脆性强而出现在剪裁时粘合效果降低的现象，且在固化之后的耐冲击性会存在问题。
并且，在软质部树脂成分中，上述固化剂可以为在本领域中使用的常规固化剂，优选地，可以使用OH当量为95～120g/eq且软化点为110℃～130℃的苯酚酚醛清漆树脂，更优选地，可以使用OH当量为100～110g/eq且软化点为115℃～125℃的苯酚酚醛清漆树脂。而且，在用于软质部的树脂的总重量中，固化剂的含量为2～10重量百分比，优选为3～8重量百分比，更优选为4～7.5重量百分比，若固化剂含量小于2重量百分比，则增强膜在固化之后的交联密度太低，导致粘合强度不足，若固化剂含量大于10重量百分比，由于剩余的未反应固化剂而可能降低可靠性。
并且，在软质部树脂成分中，上述无机填料用来弥补尺寸稳定性和耐热性，可以使用选自由二氧化硅、氧化铝、炭黑、二氧化钛及钛酸钡组成的组中的一种以上。而且，上述无机填料的平均粒径为10～100nm，优选为10～50nm。而且，在用于软质部的树脂的总重量中，无机填料的含量为4～15重量百分比，优选为6～13重量百分比，更优选为7～12.5重量百分比，若无机填料含量小于4重量百分比，则热膨胀系数增加，且基板之间的粘合力由于热膨胀和收缩而降低，若无机填料含量大于15重量百分比，则粘合力显著降低。
并且，在软质部树脂成分中，上述固化促进剂用来在处于B阶段状态的软质层应用于指纹识别传感器芯片之后施加热量来固化时，促进固化。可以使用咪唑类固化促进剂或磷类固化促进剂，优选使用咪唑类固化促进剂。此时，上述咪唑类固化促进剂可以包括选自四国公司的2E4MZ、2E4MZ-A、2E4MZ-CN、2PZ、2PZ-CN、2P4MZ、C11Z、C11Z-CN、C11Z-CNS、C17Z、2MZ、2MZ-H、2PHZ-S、2PHZ-PW、P4MHZ-PW及TBZ中的一种以上。而且，上述磷类固化促进剂可以包括选自三苯基膦、三丁基膦、三甲苯基膦、三甲硅烷基膦、氧化膦、三苯基硼酸三苯基鏻、四苯基鏻及四苯基磷酸酯中的一种以上。
而且，在软质部树脂的总重量中，固化促进剂的含量为0.1～2重量百分比，优选为0.1～1重量百分比，更优选为0.1～0.8重量百分比，若固化促进剂小于0.1重量百分比，则在工序中产品固化时间变得太长，导致生产率显著降低，若固化促进剂大于1重量百分比，则由于缺乏时效稳定性而使用期限会缩短。
并且，在软质部树脂成分中，上述偶联剂用来通过无机填料的表面和有机物质之间的化学结合提高粘合力，可以为在本领域中使用的常规偶联剂，优选地，可以为硅烷偶联剂。而且，在用于软质部的树脂的总重量中，偶联剂的含量为0.1～4重量百分比，优选为0.5～2.5重量百分比，更优选为0.5～2重量百分比，若偶联剂含量小于0.1重量百分比，则由于无法充分包围无机填料表面而粘合力会降低，若偶联剂含量大于4重量百分比，则挥发性低分子物质的含量变得太高，由于剩余的偶联剂而降低可靠性。
在制备方法1和制备方法2中，上述硬质膜可以使用含有黑色颜料的聚酰亚胺薄膜、含有黑色颜料的聚醚醚酮薄膜(polyetherether ketone，PEEK)或含有黑色颜料的聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate film，PEN)薄膜。在硬质膜中黑色颜料的含量为使得当根据透过度测定法(Haze meter NDH-7000，日本电色工业株式会社)进行测定时，硬质膜的透过度为15％或更小，优选地，透过度为0～5％，更优选地，满足1％或更小的透过度。此时，若使用少量的黑色颜料使得透射率大于15％，则可见光的屏蔽力降低，使得从外部看到指纹识别传感器芯片，因此商品性会降低，而且，若黑色颜料含量过高，则脆性太强，因此薄膜的可操作性会降低。
在制备方法1和制备方法2中，步骤2的干燥可以通过在本领域使用的常规方法执行，优选地，作为上述干燥，可在120～150℃温度下热风干燥3分钟～8分钟来形成处于B阶段状态的软质部，更优选地，可在130～145℃温度下热风干燥4分钟～6分钟来形成处于B阶段状态的软质部。此时，若干燥温度小于120℃，则干燥时间变得太长，且可能会发生如软质部的表面变得粗糙等形状变形，若干燥温度大于150℃，由于过度急剧干燥而可能会难以调解为B阶段状态。
如图3a示意性示出，通过如上所述的方法制备的本发明的增强膜通过层叠处于B阶段状态的软质层和平均厚度为12μm～25μm的硬质层(或者硬质膜层)而成。而且，当应用于指纹识别传感器芯片时，软质层是与芯片直接粘合的部位。
上述软质层是起到缓冲冲击、将芯片和环氧树脂模塑料模塑部粘合的作用的层，上述软质层的平均厚度为10μm～25μm，优选为12μm～20μm，更优选为15μm～20μm，若上述软质层的平均厚度小于10μm，则可能无法确保增强膜的充分的耐冲击性，若上述软质层的平均厚度大于25μm，则不利于薄片化。
而且，硬质层起到增强强度的作用，其平均厚度为10～25μm，优选为12～23.5μm，更优选为15μm～22μm，若硬质层的厚度小于10μm，则可能无法确保充分的耐久性和强度，若硬质层的厚度大于25μm，则厚度不必要地变厚，因此不利于薄片化。
本发明的增强膜的各个上述软质层和上述硬质层的在固化之后的储能模量可以满足下述方程式1。
[方程式1]
15＜{硬质层在25℃下的储能模量值(Mpa)/软质层在25℃下的储能模量值(Mpa)}＜30，优选地，16＜{硬质层在25℃下的储能模量值(Mpa)/软质层在25℃下的储能模量值(Mpa)}＜29，更优选地，16.5＜{硬质层在25℃下的储能模量值(Mpa)/软质层在25℃下的储能模量值(Mpa)}＜28.5。
在方程式1中，上述储能模量值在180℃下固化宽度为20mm且长度为5mm的样品2小时之后，通过使用动态热机械分析仪(珀金埃尔默股份有限公司，Diamond DMA)来在测定温度为-30℃～300℃(升温速度为10℃/分钟)、测定频率为10Hz的条件下测定而获得。此时，若方程式1的值大于30，则因在收到外部冲击时变形严重而覆盖层破损或难以保持形状，若方程式1的值小于15，增强膜的抗冲击性会降低。
而且，软质层的储能模量可以满足下述方程式2。
[方程式2]
20≤软质层在25℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)/软质层在130℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)≤90，优选地，25≤软质层在25℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)/软质层在130℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)≤85，更优选地，30≤软质层在25℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)/软质层在130℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)≤80。
在方程式2中，上述储能模量值在180℃下固化宽度为20mm且长度为5mm的样品2小时之后，通过使用动态热机械分析仪(珀金埃尔默股份有限公司，Diamond DMA)来在测定温度为-30℃～300℃(升温速度为10℃/分钟)、测定频率为10Hz的条件下测定而获得。此时，若方程式2的值大于90，则可能存在由于热变形引起的翘曲的发生增加的问题，若方程式2的值小于20，则因常温储能模量过低而难以从外部冲击保护芯片。
并且，上述软质层在260℃下的在固化之后的储能模量值可以为3Mpa或更大，优选地，可以为4Mpa～30Mpa。
并且，在上述软质层的厚度为20μm时，上述软质层在固化之后在25℃下的粘合强度可以为150～400N/m，优选地，可以为180～350N/m。而且，在上述软质层的厚度为20μm时，上述软质层在固化之后在260℃下的粘合强度可以为20～120N/m，优选地，可以为30～100N/m。
当根据网络分析仪(Network analyzer)方法进行测定时，如上所述的本发明的增强膜在1GHz下的介电常数可以为3～15，优选地，可以为3.0～7.0，更优选地，可以为3.0～5.0。此时，若介电常数小于3，则指纹识别的信号传达不足，导致传感效率降低，若介电常数大于15，则由于过度高的灵敏度而可能会发生指纹识别噪声。
并且，在本发明的增强膜中，在层叠于上述软质层的硬质层上部还包括用于覆盖的粘合剂层时，用于覆盖的粘合剂层的厚度优选为10μm～40μm，此时，若用于覆盖的粘合剂层的厚度小于10μm，则粘合剂层的填充性有可能降低，导致粘合特性降低，若用于覆盖的粘合剂层的厚度大于40μm，则指纹识别传感器模块的总厚度增加，因此难以薄膜化，还可能发生粘合剂层过度泄露的问题。
而且，上述用于覆盖(cover)的粘合剂层在固化之后的储能模量可以满足7,000～8,000Mpa，优选地，可以满足7,100～7,900Mpa，更优选地，可以满足7,150～7,750Mpa。
而且，在本发明的增强膜中，软质层在固化之后在25℃下的储能模量值和用于覆盖的粘合剂层在固化之后在25℃下的储能模量值的比率可以为1∶25～40倍，优选地，可以为27～39倍，更优选地，可以为30～39倍。此时，若储能模量比率大于40，则由于增强膜的变形，通过外部冲击可能出现位于最外围的覆盖层受损的问题，若储能模量比率小于25，则冲击吸收作用甚微，导致发生增强膜的耐冲击性降低的问题。
下面，将通过实施例更具体地描述本发明。然而，以下实施例不应解释为限制本发明的范围，而应解释为有助于理解本发明。
[实施例]
准备例1-1：用于软质层的树脂和软质膜的制备
混合67重量百分比的作为热塑性树脂的数均分子量为800,000且玻璃态转变温度为15℃且含有3重量百分比的丙烯酸缩水甘油酯的丙烯酸共聚物(N公司，产品名称：SG-P3)、8重量百分比的当量为475g/eq且软化点为65℃的双酚A环氧树脂(K化学公司，产品名称：YD-011)、8重量百分比的当量为200g/eq且软化点为52℃的甲酚酚醛清漆环氧树脂(K化学公司，产品名称：YDCN 1P)、6重量百分比的作为固化剂的OH当量为106g/eq且软化点为120℃的苯酚酚醛清漆树脂(可隆油化公司，产品名称：KPH-F2004)、9.5重量百分比的平均粒径为15～17nm的二氧化硅(E公司的
Figure BDA0001906574570000131
R 972)、0.5重量百分比的作为固化促进剂的咪唑化合物(四国化成工业公司的Curezol 2PH)及1重量百分比的硅烷偶联剂(信越化学公司的KBM-303)，以准备用于软质层的树脂。
其次，在经过离型处理的聚酯薄膜上铸造上述用于软质层的树脂之后，在140℃下热风干燥5分钟，从而制备平均厚度为20μm的B阶段的用于软质层的软质膜。
准备例1-2～准备例1-7和比较准备例1-1～比较准备例1-6
除了制备具有如下表1所示的组成和组成比的树脂，然后使用其来分别制备软质膜之外，其余以与上述准备例1-1相同的方法制备用于软质层的树脂和软质膜，从而分别实施准备例1-2～1-7和比较准备例1-1～1-6。
表1
Figure BDA0001906574570000141
实验例1：软质膜的物理性能测定
通过如下方法对在准备例和比较准备例中制备的软质膜的物理性能即储能模量和粘合强度进行测定，其结果示于下表2中。
(1)储能模量测定
储能模量值通过使用动态热机械分析仪(珀金埃尔默股份有限公司，DiamondDMA)来在测定温度为-30℃～300℃(升温速度为10℃/分钟)、测定频率为10Hz的条件下根据测定方法测定宽度为20mm、长度为5mm、厚度为20μm的堆叠成50层的样品而获得。而且，测定在25℃下和在130℃下的在固化之前的处于B阶段状态的软质膜的储能模量，并且，测定在将相同组成的软质膜固化之后在25℃下和在260℃下的处于C阶段状态的软质膜的储能模量。表2的储能模量值是通过将测定的储能模量值除以样品的厚度而获得的值。
(2)粘合强度测定
粘合强度在将增强膜切成宽度为10mm、长度为10mm、厚度为20μm的大小之后，在130℃下用卷层压机将样品粘合到硅晶圆，在180℃下固化样品2小时后，以50mm/分钟的速度通过180度剥离方法测定粘合强度。此时，对在固化之前在25℃下的在固化之前的处于B阶段状态的软质膜和在固化之后的处于C阶段状态的软质膜在260℃下的粘合强度进行测定。
表2
Figure BDA0001906574570000151
参照上表2的测定结果，准备例1-1～1-7的软质膜在固化之前后的储能模量和粘合强度整体上显示适当范围。
与此相反，在热塑性树脂含量小于60重量百分比的比较准备例1-1的情况下，由于在固化之前缺乏弹性，粘合剂层容易破裂，因此难以制备，由此无法测定储能模量。在热塑性树脂含量大于75重量百分比的比较准备例1-2的情况下，由于热固化部的含量不足，总交联度低，因此在固化之后的粘合力降低且耐热性不足。并且，在环氧树脂中不使用甲酚酚醛清漆类树脂的比较准备例1-3的情况下，由于缺乏形成三维交联的交联点，存在耐热性和粘合性不足的问题。在甲酚酚醛清漆类环氧树脂的使用量大于1.2重量比的比较准备例1-4的情况下，储存模量和粘合强度总体上优异，但交联度太高，因此耐冲击性可能会差。
在无机填料的含量小于4重量百分比的比较准备例1-5的情况下，热膨胀系数增加，导致由于在固化之后在260℃下的热膨胀和收缩而基材之间的粘合力降低，在无机填料的含量大于15重量百分比的比较准备例1-6的情况下，存在在低温下的粘合力显著下降的问题。
准备例2-1～2-3和比较准备例2-1～2-4：硬质膜的准备
将通过调节黑色颜料的含量而具有不同透明度的聚酰亚胺膜(S公司的GC膜)如下表3所示分别准备成硬质膜。
而且，准备例2-1～2-3和比较准备例2-1～2-2的黑色颜料的含量相同，但仅厚度不同，比较准备例2-3具有不同的黑色颜料含量，因此具有不同的透过度。
下表3的透过度是根据透过度测定法(Haze meter NDH-7000，日本电色工业株式会社)来测定的。
而且，储能模量是通过与上述实验例1相同的方法测定的。
表3
Figure BDA0001906574570000161
实施例1：用于指纹识别传感器芯片的增强膜的制备
通过将上述准备例1-1中制备的处于B阶段状态的软质膜和上述准备例2-1的硬质膜粘合来制备具有B阶段的软质层和硬质层结构的增强膜。
此时，软质层的厚度为20μm，硬质层的厚度为20μm。
实施例2～实施例9和比较例1～6
除了调节用于软质层的树脂的铸造量之外，其余以与上述实施例1相同的方法分别制备具有如下表4所示的厚度的增强膜，以执行实施例2～9和比较例1～6。
实验例2：增强膜的物理性能测定1
在上述实施例和比较例中制备的增强膜在25℃下的储能模量比率和介电常数示于下表4中。
此时，介电常数是根据网络分析仪(Network analyzer)方法在1GHz下进行测定的介电常数。
表4
Figure BDA0001906574570000171
Figure BDA0001906574570000181
参照上表4的实验结果，实施例1～9显示各个软质层和硬质层的在固化之后的储能模量(25℃)比率满足15～30的结果。
而且，在使用厚度为9μm的硬质膜的比较例1的情况下，无法起到充分的指纹识别传感器强度增强作用，导致覆盖层破裂，在比较例2的情况下，不利于指纹识别传感器的薄片化，且存在储能模量比率大于40的问题。而且，在使用透过度为17％的比较准备例2-3的硬质膜的比较例3的情况下，不仅PI的介电常数增加，当从外部观察时，目视观察到内部传感器芯片的轮廓，存在功能性问题。并且，在作为软质膜使用比较准备例1-4的比较例4和比较例5的情况下，储能模量比率小于15，但在介电常数方面显示与实施例类似的结果。
实验例3：增强膜的芯片耐冲击性测定
对应用上述实施例1～9和比较例1～5的增强膜的芯片的耐冲击性进行测定，其结果示于下表5中。
芯片的耐冲击性在将增强膜附着到厚度为100μm、宽度为9mm、长度为12mm的硅晶圆芯片之后，进行固化，将直径为50mm且重量为500g的珠子从250mm的高度自由下落，用显微镜观察下端部硅晶圆芯片的裂缝，根据是否发生1mm以上大小的裂缝，将发生裂缝的晶圆芯片判定为X、将未发生裂缝的晶圆芯片判定为O。
表5
Figure BDA0001906574570000182
Figure BDA0001906574570000191
应用实施例1～7和比较例1～3的芯片呈现优异的耐冲击性结果。与此相反，在软质层在固化之后在25℃下的储能模量和硬质层在固化之后在25℃下的储能模量的比率小于1∶15倍的比较例4和比较例5的情况下，发生芯片破裂的问题，这是因为，软质层的储能模量太高，上端层和下端层之间的强度差异变小，以至于在下端层抵消外部冲击的效果变得甚微，而无法吸收从外部传递的冲击，从而发生下端芯片破裂之故。
实施例10：用于指纹识别传感器的增强膜的制备2
(1)用于覆盖的粘合剂的制备
混合21重量百分比的作为热塑性树脂的数均分子量为800,000且玻璃态转变温度为15℃且含有3重量百分比的丙烯酸缩水甘油酯的丙烯酸共聚物(N公司，产品名称：SG-P3)、10重量百分比的当量为475g/eq且软化点为65℃的双酚A环氧树脂(K化学公司，产品名称：YD-011)、10重量百分比的当量为200g/eq且软化点为52℃的甲酚酚醛清漆环氧树脂(K化学公司，产品名称：YDCN 1P)、8重量百分比的作为固化剂的OH当量为106g/eq且软化点为120℃的苯酚酚醛清漆树脂(可隆油化公司，产品名称：KPH-F2004)、50重量百分比的平均粒径为16μm的二氧化硅(E公司的
Figure BDA0001906574570000192
R 972)、0.5重量百分比的作为固化促进剂的咪唑化合物(四国化成工业公司的Curezol2PH)及1重量百分比的硅烷偶联剂(信越化学公司的KBM-303)，以准备用于覆盖的粘合剂用树脂。
其次，在覆盖膜(离型PET薄膜)上铸造上述用于覆盖的粘合剂用树脂，然后在140℃下热风干燥4分钟，以制造覆盖膜和层叠于其上的用于覆盖的粘合剂层(平均厚度为13μm，B阶段)。
(2)增强膜的制备
将上述用于覆盖的粘合剂层粘合到上述实施例1中制备的具有软质层和硬质层的两层结构的增强膜的硬质层上部，以制造按序层叠软质层-硬质层-用于覆盖的粘合剂层-覆盖膜层的形式的4层结构的增强膜。
实施例11～13
除了如下表6所示改变用于覆盖的粘合剂层的厚度之外，其余以上述实施例10相同的方法使用在实施例1中制备的增强膜来制备按序层叠软质层-硬质层-用于覆盖的粘合剂层-覆盖膜层的形式的4层结构的增强膜。
实施例14～15
除了代替实施例1的增强膜使用在实施例2中制备的增强膜之外，其余以上述实施例10相同的方法制备按序层叠软质层-硬质层-用于覆盖的粘合剂层-覆盖膜层的形式的4层结构的增强膜，如下表6所示。
实施例16
除了代替实施例1的增强膜使用在实施例3中制备的增强膜之外，其余以上述实施例10相同的方法制备按序层叠软质层-硬质层-用于覆盖的粘合剂层-覆盖膜层的形式的4层结构的增强膜，如下表6所示。
实施例17
除了代替实施例1的增强膜使用在实施例6中制备的增强膜之外，其余以上述实施例10相同的方法制备按序层叠软质层-硬质层-用于覆盖的粘合剂层-覆盖膜层的形式的4层结构的增强膜，如下表6所示。
实施例18
除了代替实施例1的增强膜使用在比较例4中制备的增强膜之外，其余以上述实施例10相同的方法制备按序层叠软质层-硬质层-用于覆盖的粘合剂层-覆盖膜层的形式的4层结构的增强膜，如下表6所示。
实验例4：增强膜在固化之后的储能模量测定
分别测定以上述实验例1相同的方法在实施例10～17中制备的增强膜中的软质层和用于覆盖的粘合剂层的储能模量，其结果示于下表6中。
表6
Figure BDA0001906574570000211
实验例5：增强膜和覆盖膜的覆盖耐冲击性测定
覆盖膜的耐冲击性在将上述实施例10～17的增强膜附着到厚度为100μm、宽度为9mm、长度为12mm的硅晶圆芯片之后，剥离增强膜的覆盖膜，然后，将厚度为130μm、宽度为9mm、长度为12mm的玻璃附着到用于覆盖的粘合剂层上，以进行固化。其次，将直径为50mm且重量为500g的珠子从500mm的高度自由下落，用显微镜观察下端部硅晶圆芯片的裂缝，根据是否发生1mm以上大小的裂缝，将发生裂缝的晶圆芯片判定为X、将未发生裂缝的晶圆芯片判定为O。
表7
分类 耐冲击性
实施例10 O
实施例11 O
实施例12 O
实施例13 O
实施例14 O
实施例15 O
实施例16 X
实施例17 X
实施例18 O
在软质层在固化之后在25℃下的储能模量和用于覆盖的粘合剂层在固化之后在25℃下的储能模量的比率大于1∶40倍的实施例16和实施例17的情况下，软质层的储能模量过低，因此由于从覆盖传递的冲击而软质层过度变形，从而覆盖层因缓冲效果而损坏。
而且，在软质层在固化之后在25℃下的储能模量和用于覆盖的粘合剂层在固化之后在25℃下的储能模量的比率小于1∶25倍的实施例18的情况下，覆盖层没有破损问题，但由于冲击吸收效果不足，发生下端部芯片产生裂缝的问题。
制备例：指纹识别传感器模块(半导体封装)的制备
应用上述实施例1的增强膜来制备如图2所示的形式的指纹识别传感器模块。
执行冲压(punching)工艺，使得芯片可以附接(attach)到工序用基板。其次，将模具用工序带层叠在经过冲压的工序用基板的背面上以进行结合。然后，在室温下将模具(die)排列和附接(attach)于模具用工序带上，以制造印刷电路板。
其次，用环氧树脂模塑料封装整个印刷电路板。然后，对环氧树脂模塑料表面进行研磨(grinding)直到工序用基板的高度，然后剥离模具用工序带。
之后，在130℃下将在实施例1中制备的增强膜的软质层以朝向芯片(chip)表面的方式层叠，然后，在180℃下施加热量2小时，以固化。
其次，将固化的产品切成单个芯片尺寸(chip size)并安装在印刷电路板基板上以制造指纹识别用模块(半导体封装)。

Claims (11)

1.一种用于指纹识别传感器芯片的增强膜，其特征在于，
在应用于指纹识别传感器芯片时，从指纹识别传感器芯片侧起层叠有平均厚度为10μm～25μm的处于B阶段状态的软质层和平均厚度为10μm～25μm的硬质层，各个上述软质层和上述硬质层在固化之后的储能模量满足下述方程式1，
其中，上述软质层包括：60～75重量百分比的数均分子量为600000～1000000的热塑性树脂；10～25重量百分比的环氧树脂；2～10重量百分比的固化剂；4～15重量百分比的无机填料；0.1～2重量百分比的固化促进剂；及0.1～4重量百分比的偶联剂；
上述环氧树脂以1:0.2～1.2及1:9/7的重量比包括双酚类环氧树脂和甲酚酚醛清漆类环氧树脂，
上述软质层在25℃下固化后，具有152～267Mpa的储能模量值；
[方程式1]
16.5≤{硬质层在25℃下的储能模量值(Mpa)/软质层在25℃下的储能模量值(Mpa)}≤27.4
在方程式1中，上述储能模量值在180℃下固化宽度为20mm且长度为5mm的样品2小时之后，通过使用买自珀金埃尔默股份有限公司的动态热机械分析仪即Diamond DMA来在测定温度为-30℃～300℃、升温速度为10℃/分钟、测定频率为10Hz的条件下测定而获得。
2.根据权利要求1所述的用于指纹识别传感器芯片的增强膜，其特征在于，上述软质层的储能模量满足下述方程式2，
[方程式2]
20≤软质层在25℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)/软质层在130℃下的在固化之前的储能模量值(Mpa)≤90
在方程式2中，上述储能模量值在180℃下固化宽度为20mm且长度为5mm的样品2小时之后，通过使用买自珀金埃尔默股份有限公司的动态热机械分析仪即Diamond DMA来在测定温度为-30℃～300℃、升温速度为10℃/分钟、测定频率为10Hz的条件下测定而获得。
3.根据权利要求1所述的用于指纹识别传感器芯片的增强膜，其特征在于，上述软质层在260℃下的在固化之后的储能模量值为3MPa或更大，
在上述软质层的厚度为20μm时，上述软质层在固化之后在25℃下的粘合强度为150～400N/m，上述软质层在固化之后在260℃下的粘合强度为20～120N/m。
4.根据权利要求1所述的用于指纹识别传感器芯片的增强膜，其特征在于，上述硬质层的透过度为15％或更小，
上述硬质层为含有黑色颜料的聚酰亚胺薄膜、含有黑色颜料的聚醚醚酮薄膜或含有黑色颜料的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜。
5.根据权利要求1所述的用于指纹识别传感器芯片的增强膜，其特征在于，还包括用于覆盖的粘合剂层，上述用于覆盖的粘合剂层布置在层叠于上述软质层的硬质层的上部，
上述用于覆盖的粘合剂层在固化之后的储能模量满足7,000～8,000Mpa。
6.根据权利要求5所述的用于指纹识别传感器芯片的增强膜，其特征在于，软质层在固化之后在25℃下的储能模量和用于覆盖的粘合剂层在固化之后在25℃下的储能模量的比率为1：25～40倍。
7.根据权利要求5所述的用于指纹识别传感器芯片的增强膜，其特征在于，上述用于覆盖的粘合剂层包括15～30重量百分比的热塑性树脂、15～40重量百分比的上述环氧树脂、4～15重量百分比的固化剂、40～60重量百分比的无机填料、0.1～2重量百分比的固化促进剂及0.5～5重量百分比的偶联剂。
8.一种指纹识别传感器模块，其特征在于，包括：
印刷电路板；
环氧树脂模塑料模塑部；
指纹识别传感器芯片；及
权利要求1至7中任一项所述的增强膜。
9.根据权利要求8所述的指纹识别传感器模块，其特征在于，
上述增强膜形成在环氧树脂模塑料模塑部和指纹识别传感器芯片的上部，增强膜的软质层与环氧树脂模塑料模塑部和指纹识别传感器芯片部直接粘合，
上述环氧树脂模塑料模塑部和指纹识别传感器芯片形成在印刷电路板上部。
10.一种用于指纹识别传感器芯片的增强膜的制造方法，其特征在于，包括：
步骤1，60～75重量百分比的数均分子量为600,000～1,000,000的热塑性树脂、10～25重量百分比的环氧树脂、2～10重量百分比的固化剂、4～15重量百分比的无机填料、0.1～2重量百分比的固化促进剂及0.1～4重量百分比的偶联剂混合来准备用于软质层的树脂；及
步骤2，在平均厚度为10μm～25μm的硬质层的上部铸造上述用于软质层的树脂之后，干燥以在硬质层的上部形成平均厚度为10μm～25μm的B阶段的软质层，
其中，上述硬质层包括含有黑色颜料的聚酰亚胺薄膜、含有黑色颜料的聚醚醚酮薄膜或含有黑色颜料的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜，且各个上述软质层和上述硬质层在固化之后的储能模量满足下述方程式1；
上述环氧树脂以1:0.2～1.2及1:9/7的重量比包括双酚类环氧树脂和甲酚酚醛清漆类环氧树脂，
上述软质层在25℃下固化后，具有152～267Mpa的储能模量值；
[方程式1]
16.5≤{硬质层在25℃下的储能模量值(Mpa)/软质层在25℃下的储能模量值(Mpa)}≤27.4
在方程式1中，上述储能模量值在180℃下固化宽度为20mm且长度为5mm的样品2小时之后，通过使用买自珀金埃尔默股份有限公司的动态热机械分析仪即Diamond DMA来在测定温度为-30℃～300℃、升温速度为10℃/分钟、测定频率为10Hz的条件下测定而获得。
11.一种用于指纹识别传感器芯片的增强膜的制造方法，其特征在于，包括：
步骤1，60～75重量百分比的数均分子量为600,000～1,000,000的热塑性树脂、10～25重量百分比的环氧树脂、2～10重量百分比的固化剂、4～15重量百分比的无机填料、0.1～2重量百分比的固化促进剂及0.1～4重量百分比的偶联剂混合来准备用于软质层的树脂；及
步骤2，在离型膜的上部铸造上述用于软质层的树脂之后，干燥以形成平均厚度为10μm～25μm的B阶段的软质层，然后在平均厚度为10μm～25μm的硬质层的上部层叠上述软质层，
其中，上述硬质层包括含有黑色颜料的聚酰亚胺薄膜、含有黑色颜料的聚醚醚酮薄膜或含有黑色颜料的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜，且各个上述软质层和上述硬质层在固化之后的储能模量满足下述方程式1；
上述环氧树脂以1:0.2～1.2及1:9/7的重量比包括双酚类环氧树脂和甲酚酚醛清漆类环氧树脂，
上述软质层在25℃下固化后，具有152～267Mpa的储能模量值；
[方程式1]
16.5≤{硬质层在25℃下的储能模量值(Mpa)/软质层在25℃下的储能模量值(Mpa)}≤27.4
在方程式1中，上述储能模量值在180℃下固化宽度为20mm且长度为5mm的样品2小时之后，通过使用买自珀金埃尔默股份有限公司的动态热机械分析仪即Diamond DMA来在测定温度为-30℃～300℃、升温速度为10℃/分钟、测定频率为10Hz的条件下测定而获得。
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