CN110993632A - 一种光学指纹模组、光学指纹模组的制备方法和终端设备 - Google Patents

一种光学指纹模组、光学指纹模组的制备方法和终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学指纹模组、光学指纹模组的制备方法和终端设备。该光学指纹模组包括：微镜头、传感器芯片和基板，基板包括第一区域和围绕第一区域的第二区域；微镜头位于基板靠近终端屏幕的一侧、且位于第一区域内，传感器芯片位于基板背离终端屏幕的一侧；基板背离终端屏幕一侧表面形成有多个第一连接点和环形结构，多个第一连接点位于第二区域内，环形结构位于第一区域内；传感器芯片设置有感光区域，感光区域与微镜头对应，传感器芯片通过金属凸点与多个第一连接点电连接，感光区域在终端屏幕上的投影位于环形结构在终端屏幕上的投影内。在本发明实施例中，传感器芯片通过金属凸点连接在基板上，减小光学指纹模组的厚度。

Description

一种光学指纹模组、光学指纹模组的制备方法和终端设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光学指纹模组、光学指纹模组的制备方法和终端设备。
背景技术
随着通信技术的快速发展，越来越多的移动终端趋向于轻薄化。近几年，随着全面屏移动终端的普及，越来越多的开发商将按键式指纹识别模组更换为触摸式指纹模组，增大了移动终端的屏占比。
现有技术中，虽然采用了光学指纹模组替代传统的按键式指纹模组，但现有的光学指纹模组整体高度都超过0.8mm，厚度偏厚，严重影响手机内部的设计和布局，比如电池的布局，会导致指纹模块的位置只能放在屏幕的偏下方位置，且工艺比较复杂，成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种光学指纹模组、光学指纹模组的制备方法和终端设备，以减小光学指纹模组的厚度。
本发明实施例提供了一种光学指纹模组，包括：微镜头、传感器芯片和基板，所述基板包括第一区域和围绕所述第一区域的第二区域；
所述微镜头位于所述基板靠近终端屏幕的一侧、且位于所述第一区域内，所述传感器芯片位于所述基板背离所述终端屏幕的一侧；
所述基板背离所述终端屏幕一侧表面形成有多个第一连接点和环形结构，所述多个第一连接点位于所述第二区域内，所述环形结构位于所述第一区域内；
所述传感器芯片设置有感光区域，所述感光区域与所述微镜头对应，所述传感器芯片通过金属凸点与所述多个第一连接点电连接，所述感光区域在所述终端屏幕上的投影位于所述环形结构在所述终端屏幕上的投影内。
可选的，还包括形成在所述基板背离所述终端屏幕一侧表面的金属布线和多个第二连接点，所述金属布线和所述多个第二连接点位于所述第二区域内；
一个第一连接点与一个第二连接点通过所述金属布线连接。
可选的，还包括遮光层，所述遮光层位于所述基板靠近所述终端屏幕一侧，所述遮光层在所述微镜头与所述基板连接区域设置开口。
可选的，还包括功能层，所述功能层位于所述基板与所述遮光层之间；和/或，所述功能层位于所述基板与所述传感器芯片之间；
所述功能层为滤光层和/或增透层。
可选的，所述环形结构包括单环形结构或者多环形结构，所述环形结构的高度不高于所述金属布线的高度。
本发明实施例还提供了一种光学指纹模组的制备方法，包括：
在基板靠近终端屏幕的一侧、且在第一区域内制作微镜头，所述基板包括第一区域和围绕所述第一区域的第二区域；
在所述基板背离所述终端屏幕一侧表面形成多个第一连接点和环形结构，所述多个第一连接点位于所述第二区域内，所述环形结构位于所述第一区域内；
在所述基板背离所述终端屏幕一侧将多个所述第一连接点与传感器芯片电连接，所述传感器芯片的感光区域与所述微镜头对应，所述感光区域在所述终端屏幕上的投影位于所述环形结构在所述终端屏幕上的投影内。
可选的，还包括：
在所述基板背离所述终端屏幕一侧表面形成金属布线和多个第二连接点，所述金属布线和所述多个第二连接点位于所述第二区域内；
一个第一连接点与一个第二连接点通过所述金属布线连接。
可选的，所述在在基板靠近终端屏幕的一侧、且在第一区域内制作微镜头之前还包括：
在所述基板靠近所述终端屏幕一侧形成遮光层，并在所述微镜头与所述基板连接区域设置开口。
可选的，所述在所述基板靠近所述终端屏幕一侧形成遮光层之前还包括：
在所述基板靠近所述终端屏幕一侧形成功能层；和/或，在所述基板背离所述终端屏幕的一侧形成功能层，所述功能层为滤光层和/或增透层。
本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：所述终端设备包括上述实施例任一所述的光学指纹模组。
本发明实施例中，通过在基板靠近终端屏幕的一侧制作微镜头，在基板背离终端屏幕一侧表面形成多个第一连接点和环形结构，传感器芯片通过金属凸点与多个第一连接点电连接形成光学指纹模组，降低了光学指纹模组的厚度。基于此，光学指纹模组的微镜头位于基板的第一区域内，传感器芯片上设置感光区域且与微镜头对应，可保证光学指纹模组检测和识别的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例中的光学指纹模组的结构示意图；
图2为本发明实施例图1提供的光学指纹模组沿剖面线A-A’的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例中的又一光学指纹模组的结构示意图；
图4为本发明实施例中的光学指纹模组的制备方法的流程示意图；
图5为本发明实施例中的又一光学指纹模组的制备方法的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的光学指纹模组的结构示意图，图2是图1提供的光学指纹模组沿剖面线A-A’的剖面结构示意图，如图1和图2所示，光学指纹模组包括：微镜头10、传感器芯片20和基板30，基板30包括第一区域310和围绕第一区域310的第二区域320；微镜头10位于基板30靠近终端屏幕的一侧、且位于第一区域310内，传感器芯片20位于基板30背离终端屏幕的一侧；基板30背离终端屏幕一侧表面形成有多个第一连接点31和环形结构32，多个第一连接点31位于第二区域320内，环形结构32位于第一区域310内；传感器芯片20设置有感光区域210，感光区域210与微镜头10对应，传感器芯片20通过金属凸点21与多个第一连接点31电连接，感光区域210在终端屏幕上的投影位于环形结构32在终端屏幕上的投影内。
结合图1和图2，通过在基板30靠近终端屏幕的一侧制作微镜头10，在基板30背离终端屏幕一侧表面形成多个第一连接点31和环形结构32，传感器芯片20通过金属凸点21与多个第一连接点31电连接形成光学指纹模组，取代传统工艺中光学指纹模组需要传感器芯片、PCB板和镜头组装制成，光学指纹模组厚度较厚，工艺复杂，可有效减小光学指纹模组的厚度。基于此，光学指纹模组的微镜头10位于基板的第一区域内310，传感器芯片20上设置感光区域210且与微镜头10对应，可保证光学指纹模组检测和识别的准确性。
本实施例的技术方案，一方面，通过在基板靠近终端屏幕的一侧制作微镜头，在基板背离终端屏幕一侧表面形成多个第一连接点和环形结构，传感器芯片通过金属凸点与多个第一连接点电连接形成光学指纹模组，减小了光学指纹模组的厚度。另一方面，光学指纹模组的镜头为微镜头，且微镜头位于基板的第一区域内，传感器芯片上设置感光区域且与微镜头对应，可保证光学指纹模组检测和识别的准确性。
需要说明的是，基板30可以是光玻璃，也可以是其它有机薄膜或可以透过指定波长的基板。其中基板30的厚度一般在0.05-1.5mm之间，基板30的形状可以是圆形，可以是方形，也可以是其他形状，本发明实施例不对基板30的形状进行限定。
微镜头10可通过压印、有机光学材料的光刻、热回流、干法蚀刻和灰阶mask等技术实现。微镜头10的高度一般为1～100um，直径一般为3～1000um，各个微镜头10之间的间距一般为0.5～10000um，在具体实施例中，可根据光学指纹模组的具体尺寸调整微镜头的尺寸。而传统透镜是由多层滤光片组成，整体较厚，通过选取微镜头作为光学指纹模组的聚光接收信号去，可以减小光学指纹模组的整体厚度。
需要说明的是，本发明实施例微镜头10的排列可以是阵列式的，也可以有不同的排列，微镜头10的底部形状可以是圆形，也可以是方形，图1示例性表示微镜头10的底部是圆形，本发明实施例不对微镜头的排列方式和底部形状进行限定。
传感器芯片20通过金属凸点21与基板30上的多个第一连接点21电连接，通过在传感器芯片20的焊点上制作金属凸点21，实现传感器芯片20与基板30的电连接。其中金属凸点21可以通过电镀铜、置焊锡球或引线等方式来实现，金属凸点21的直径一般为30-150um，高度一般为2-50um。在完成传感器芯片20的金属凸点21的制作后，通过机械研磨和干法蚀刻工艺将传感器芯片21减薄到一定厚度，厚度一般为50-300um，可减小光学指纹模组的厚度。
需要说明的是，传感器芯片21通过制作金属凸点21工艺、减薄工艺后，最后通过机械切割或激光切割等方式将整片传感器芯片切割成单个传感器芯片21，实现传感器芯片20的批量生产，减少了工艺流程，提高了光学指纹模组的制备效率。
可选的，继续参见图2，基板30还包括形成在基板30背离终端屏幕一侧表面的金属布线33和多个第二连接点34，金属布线33和多个第二连接点34位于第二区域内320；一个第一连接点31与一个第二连接点34通过金属布线33连接。
在基板30表面通过PVD、电镀、光刻、湿法蚀刻、化镀等工艺制作一层金属布线33，其中金属布线33可以是Ti-Cu-Ni-Au结构，也以为Al-Ni-Au结构，金属布线厚度为2-20um。根据制作的金属布线33形成第一连接点31、第二连接点34，且第一连接点31和第二连接点34通过金属布线33电连接。第二连接点34作为后续光学指纹模组在封装时PCB板与基板30的连接点。
在上述实施例的基础上，图3为本发明实施例提供的另一光学指纹模组的结构示意图，如图3所示，光学指纹模组还包括遮光层40，遮光层40位于基板30靠近终端屏幕一侧，遮光层40在微镜头10与基板30连接区域设置开口。
在基板30靠近终端屏幕一侧的表面上制作一层遮光层40，主要是为了遮挡一定波长的光线使其不能透过。
需要说明的是，通过在基板30靠近终端屏幕一侧的表面上制作一层遮光层40去遮挡一定波长的光线不能透过，遮光层40可根据光学指纹模组的实际制备需求选取进而实现对不同波长的光线选择性透过，满足不同光学指纹模组的需求，本发明不对遮光层40遮挡光线的波长进行限定。
通过在遮光层40在微镜头10与基板30连接区域设置开口，可用于后续在基板30靠近屏幕终端一侧制作微镜头10，避免因遮光层40布满整个基板30，微镜头10失效。其中，遮光层40可通过蒸镀、丝网印刷、旋转涂布、喷涂和半导体光刻等单种工艺或多种工艺复合实现，遮光层40的厚度一般为0.1um～20um。
需要说明的是，遮光层40的材质可以是一层有机膜，也可以是金属膜(如黑铬)，本发明不对遮光层40的材质进行具体限定。
可选的，光学指纹模组包括功能层50，功能层50位于基板30与遮光层40之间；和/或，功能层50位于基板30与传感器芯片20之间；功能层50为滤光层和/或增透层。
图3示例性的表示功能层50位于基板30与遮光层40之间，通过在光学指纹模组基板30与遮光层40之间设置功能层50，一方面实现对特殊波长的光线进行过滤，另一方面减少光线在基板30表面的反射。其中，功能层50包括滤光层51和增透层52，滤光层51的主要作用是过滤掉特殊波长范围的光，让其他波段的光可以进入，为了达到滤光要求，滤光层51可以是在基板30的一侧，或是基板30的两侧都有。增透层52主要用于减少光线在基板30界面的反射，增加光线入射量，增透层52可以是在基板30的一侧，或是基板30的两侧都有。
需要说明的是，图3示例性的在基板30与遮光层40之间设置功能层50，功能层50也可以位于基板30与传感器芯片20之间，作用与设置在基板30与遮光层40之间的作用一致。
可选的，环形结构32包括单环形结构或者多环形结构，环形结构32的高度不高于金属布线33的高度。
继续参见图2，图2示例性的表示两个环形结构32的高度与金属布线33的高度一致，在基板30背离终端屏幕一侧表面的形成金属布线33中需要增加单层或多层环形结构32，且环形结构32位于第一区域310内。通过在基板30背离终端屏幕一侧表面形成单层或多层环形结构32，可使得在传感器芯片20与基板30连接后，光学指纹模组的后续工艺中胶水渗入传感器芯片20的感光区域210，降低光学指纹模组检测和识别的准确性。其中环形结构32的高度不高于金属布线33的高度，优选的，设置环形结构的高度与金属布线33的高度一致，通过设置环形结构32的高度可以与金属布线33高度一样，可以降低因环形32结构的高度较高，整个光学指纹模组的整体厚度增加。
需要说明的是，环形结构32的材料可以是网版印刷有机材料、光刻光敏材料或金属材料，本发明不对环形结构的材料进行限制。
需要说明的是，本发明不对环形结构32的具体数量限定，环形结构32越多，可更好的避免后续工艺中胶水渗入传感器芯片20的感光区域210。
在上述实施例的基础上，图4为本发明实施例还提供了一种的光学指纹模组的制备方法的流程示意图，如图4所示，光学指纹模组的制备方法包括：
S100、在基板靠近终端屏幕的一侧、且在第一区域内制作微镜头，基板包括第一区域和围绕第一区域的第二区域。
在基板表面通过PVD、电镀、光刻、湿法蚀刻、化镀等工艺制作一层金属布线，其中金属布线可以是Ti-Cu-Ni-Au结构，也以为Al-Ni-Au结构，金属布线厚度为2-20um。根据制作的金属布线形成第一连接点、第二连接点，且第一连接点和第二连接点通过金属布线电连接，第二连接点作为后续光学指纹模组在封装时PCB板与基板的连接点，根据制作工艺对基板划分第一区域和围绕第一区域的第二区域。
S200、在基板背离终端屏幕一侧表面形成多个第一连接点和环形结构，多个第一连接点位于第二区域内，环形结构位于第一区域内。
通过设置环形结构位于第一区域内，可避免后续工艺中胶水渗入传感器芯片的感光区域。
可选的，在基板背离终端屏幕一侧表面形成金属布线和多个第二连接点，金属布线和多个第二连接点位于第二区域内；一个第一连接点与一个第二连接点通过金属布线连接。
S300、在基板背离终端屏幕一侧将多个第一连接点与传感器芯片电连接，传感器芯片的感光区域与微镜头对应，感光区域在终端屏幕上的投影位于环形结构在终端屏幕上的投影内。
传感器芯片通过金属凸点与基板上的多个第一连接点电连接，通过在传感器芯片的焊点上制作金属凸点，实现传感器芯片与基板的电连接。通过设置传感器芯片的感光区域与微镜头对应，感光区域在终端屏幕上的投影位于环形结构在终端屏幕上的投影内，保证光学指纹模组检测和识别的准确性。
本发明实施例，通过在基板靠近终端屏幕的一侧制作微镜头，在基板背离终端屏幕一侧表面形成多个第一连接点和环形结构，传感器芯片通过金属凸点与多个第一连接点电连接形成光学指纹模组，减小了光学指纹模组的厚度。光学指纹模组的镜头为微镜头，且微镜头位于基板的第一区域内，传感器芯片上设置感光区域且与微镜头对应，可保证光学指纹模组检测和识别的准确性。
图5为本发明实施例提供了又一种的光学指纹模组的制备方法的流程示意图，如图5所示，光学指纹模组的制备方法包括：
S101、在基板靠近终端屏幕一侧形成功能层；和/或，在基板背离终端屏幕的一侧形成功能层，功能层为滤光层和/或增透层。
通过在光学指纹模组基板与遮光层之间设置功能层，一方面实现对特殊波长的光线进行过滤，另一方面减少光线在基板表面的反射。其中，功能层包括滤光层和/或增透层，滤光层的主要作用是过滤掉特殊波长范围的光，让其他波段的光可以进入。增透层主要用于减少光线在基板界面的反射，增加光线入射量。
S102、在基板靠近终端屏幕一侧形成遮光层，并在微镜头与基板连接区域设置开口。
在基板靠近终端屏幕一侧的表面上制作一层遮光层，主要是为了遮挡一定波长的光线使其不能透过。
S103、在基板靠近终端屏幕的一侧、且在第一区域内制作微镜头，基板包括第一区域和围绕第一区域的第二区域；
S104、在基板背离终端屏幕一侧表面形成多个第一连接点和环形结构，多个第一连接点位于第二区域内，环形结构位于第一区域内；
S105、在基板背离终端屏幕一侧将多个第一连接点与传感器芯片电连接，传感器芯片的感光区域与微镜头对应，感光区域在终端屏幕上的投影位于环形结构在终端屏幕上的投影内。
在上述实施例的基础上，图6是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图，参见图6，终端设备可以包括本发明任意实施例所述的光学指纹模组11。需要说明的是，本发明实施例提供的终端设备可以为电脑、电视机、智能穿戴设备等，本发明实施例对此不作特殊限定。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种光学指纹模组，其特征在于，包括：微镜头、传感器芯片和基板，所述基板包括第一区域和围绕所述第一区域的第二区域；
所述微镜头位于所述基板靠近终端屏幕的一侧、且位于所述第一区域内，所述传感器芯片位于所述基板背离所述终端屏幕的一侧；
所述基板背离所述终端屏幕一侧表面形成有多个第一连接点和环形结构，所述多个第一连接点位于所述第二区域内，所述环形结构位于所述第一区域内；
所述传感器芯片设置有感光区域，所述感光区域与所述微镜头对应，所述传感器芯片通过金属凸点与所述多个第一连接点电连接，所述感光区域在所述终端屏幕上的投影位于所述环形结构在所述终端屏幕上的投影内。
2.根据权利要求1所述的光学指纹模组，其特征在于，还包括形成在所述基板背离所述终端屏幕一侧表面的金属布线和多个第二连接点，所述金属布线和所述多个第二连接点位于所述第二区域内；
一个第一连接点与一个第二连接点通过所述金属布线连接。
3.根据权利要求1所述的光学指纹模组，其特征在于，还包括遮光层，所述遮光层位于所述基板靠近所述终端屏幕一侧，所述遮光层在所述微镜头与所述基板连接区域设置开口。
4.根据权利要求3所述的光学指纹模组，其特征在于，还包括功能层，所述功能层位于所述基板与所述遮光层之间；和/或，所述功能层位于所述基板与所述传感器芯片之间；
所述功能层为滤光层和/或增透层。
5.根据权利要求1所述的光学指纹模组，其特征在于，所述环形结构包括单环形结构或者多环形结构，所述环形结构的高度不高于所述金属布线的高度。
6.一种光学指纹模组的制备方法，其特征在于，包括：
在基板靠近终端屏幕的一侧、且在第一区域内制作微镜头，所述基板包括第一区域和围绕所述第一区域的第二区域；
在所述基板背离所述终端屏幕一侧表面形成多个第一连接点和环形结构，所述多个第一连接点位于所述第二区域内，所述环形结构位于所述第一区域内；
在所述基板背离所述终端屏幕一侧将多个所述第一连接点与传感器芯片电连接，所述传感器芯片的感光区域与所述微镜头对应，所述感光区域在所述终端屏幕上的投影位于所述环形结构在所述终端屏幕上的投影内。
7.根据权利要求6所述的光学指纹模组的制备方法，其特征在于，还包括：
在所述基板背离所述终端屏幕一侧表面形成金属布线和多个第二连接点，所述金属布线和所述多个第二连接点位于所述第二区域内；
一个第一连接点与一个第二连接点通过所述金属布线连接。
8.根据权利要求6所述的光学指纹模组的制备方法，其特征在于，所述在在基板靠近终端屏幕的一侧、且在第一区域内制作微镜头之前还包括：
在所述基板靠近所述终端屏幕一侧形成遮光层，并在所述微镜头与所述基板连接区域设置开口。
9.根据权利要求8所述的光学指纹模组的制备方法，其特征在于，所述在所述基板靠近所述终端屏幕一侧形成遮光层之前还包括：
在所述基板靠近所述终端屏幕一侧形成功能层；和/或，在所述基板背离所述终端屏幕的一侧形成功能层，所述功能层为滤光层和/或增透层。
10.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括权利要求1至5任一所述的光学指纹模组。
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