CN111126215A - 功能模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种功能模组及电子设备,其中,功能模组包括:保护层;与所述保护层相连的封装层,所述封装层中设有预设芯片和连接线;与所述封装层相连的连接层,所述预设芯片上远离所述连接层的端角处设有向所述连接层凹陷的台阶状结构,所述连接线的第一端与所述台阶状结构相连,所述连接线的第二端与所述连接层相连;其中,所述连接线上的点与所述连接层之间的最大距离值小于或等于所述预设芯片的上表面与所述连接层之间的最大距离值;所述预设芯片的上表面为所述预设芯片上背离所述连接层的表面。本方案能够保证降低封装层的厚度的同时,不影响功能模组的功能,从而较好的实现针对功能模组厚度的降低。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域,尤其涉及一种功能模组及电子设备。
背景技术
随着智能化的推进,电子设备产品已经成为人们生活中的一部分,同时对电子设备产品的要求越来越高,如对电子设备的小型化长续航以及耐用可靠的需求越来越高,即需要将器件设计尽量小型化模块化的同时,还需保证模组的可靠性强度做到更好;但是,在保证小型化模块化和可靠性强度的同时,会带来一些其他问题:以电容指纹模组为例,为了保证电子设备的小型化模块化和可靠性强度,目前的电容指纹模组设计均为芯片封装成LGA(栅格阵列封装)后再组装成模组,然而各叠层厚度均固定无法大范围调整,导致模组结构可靠性无法进一步提升,模组厚度无法进一步降低,无法最大程度的满足用户需求。
也就是,现有的功能模组存在厚度无法降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功能模组及电子设备,以解决现有技术中功能模组的厚度无法降低的问题。
为了解决上述技术问题,本发明是这样实现的:
第一方面,本发明实施例提供了一种功能模组,包括:
保护层;
与所述保护层相连的封装层,所述封装层中设有预设芯片和连接线;
与所述封装层相连的连接层,所述预设芯片上远离所述连接层的端角处设有向所述连接层凹陷的台阶状结构,所述连接线的第一端与所述台阶状结构相连,所述连接线的第二端与所述连接层相连;
其中,所述连接线上的点与所述连接层之间的最大距离值小于或等于所述预设芯片的上表面与所述连接层之间的最大距离值;
所述预设芯片的上表面为所述预设芯片上背离所述连接层的表面。
第二方面,本发明实施例还提供了一种电子设备,包括:上述的功能模组。
在本发明实施例中,通过设置保护层;与所述保护层相连的封装层,所述封装层中设有预设芯片和连接线;与所述封装层相连的连接层,所述预设芯片上远离所述连接层的端角处设有向所述连接层凹陷的台阶状结构,所述连接线的第一端与所述台阶状结构相连,所述连接线的第二端与所述连接层相连;其中,所述连接线上的点与所述连接层之间的最大距离值小于或等于所述预设芯片的上表面与所述连接层之间的最大距离值;所述预设芯片的上表面为所述预设芯片上背离所述连接层的表面;能够保证降低封装层的厚度的同时,不影响功能模组的功能,从而较好的实现针对功能模组厚度的降低。
附图说明
图1为本发明实施例的功能模组结构示意图一;
图2为本发明实施例的功能模组结构示意图二;
图3为本发明实施例的功能模组结构示意图三;
图4为本发明实施例的功能模组结构示意图四;
图5为本发明实施例的功能模组结构示意图五;
图6为本发明实施例的功能模组尺寸示意图;
图7为现有的功能模组尺寸示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明针对现有的技术中功能模组的厚度无法降低的问题,提供一种功能模组,如图1至图6所示,包括:
保护层1;
与所述保护层1相连的封装层2,所述封装层2中设有预设芯片3和连接线4;
与所述封装层2相连的连接层5,所述预设芯片3上远离所述连接层的端角处设有向所述连接层5凹陷的台阶状结构6,所述连接线4的第一端与所述台阶状结构6相连,所述连接线4的第二端与所述连接层5相连;
其中,所述连接线4上的点与所述连接层5之间的最大距离值小于或等于所述预设芯片3的上表面与所述连接层5之间的最大距离值;
所述预设芯片3的上表面为所述预设芯片3上背离所述连接层5的表面。
其中,保护层可具体为盖板,连接线可为金线,台阶状结构具体可设在预设芯片的裸片Die上,在此不作限定。预设芯片可为指纹芯片,也可为其他功能芯片,在此不作限定。
本发明实施例提供的所述功能模组通过设置保护层;与所述保护层相连的封装层,所述封装层中设有预设芯片和连接线;与所述封装层相连的连接层,所述预设芯片上远离所述连接层的端角处设有向所述连接层凹陷的台阶状结构,所述连接线的第一端与所述台阶状结构相连,所述连接线的第二端与所述连接层相连;其中,所述连接线上的点与所述连接层之间的最大距离值小于或等于所述预设芯片的上表面与所述连接层之间的最大距离值;所述预设芯片的上表面为所述预设芯片上背离所述连接层的表面;能够保证降低封装层的厚度的同时,不影响功能模组的功能,从而较好的实现针对功能模组厚度的降低。
本发明实施例中,针对连接层的具体实现提供以下两种示例:
第一种示例,如图1至图4以及图6所示,所述连接层5为柔性电路板FPC层。
该种示例能够保证指纹功能正常实现的同时进一步降低模组厚度。这种示例下FPC替代基板功能,连接线直接打在FPC上。
第二种示例,如图5所示,所述连接层5包括基板7和与所述基板7的下表面相连的柔性电路板FPC层8;其中,所述封装层2与所述基板7的上表面相连。
该种示例能够保证指纹功能正常实现。
本发明实施例中,针对封装层的具体实现提供以下两种示例:
第一种示例,如图1、图2、图5和图6所示,所述封装层2为树脂填充层。
该种示例能够防止连接线被氧化或应力损伤。
本发明实施例中,所述封装层2还可以为预设材质填充层:其中,预设材质可以为金属基复合材料、环氧玻璃、陶瓷和金刚石等不导电材质;在此不作限定。
第二种示例,如图3和图4所示,所述封装层2为密封圈结构,所述密封圈结构的内部设有容置空间9,所述预设芯片3和连接线4置于所述容置空间9内。
该种示例能够防止连接线被氧化或应力损伤,并降低工序难度和成本。
密封圈的材质可以为树脂材料、金属基复合材料、环氧玻璃、陶瓷和金刚石等不导电材质;在此不作限定。
为了最大程度的降低模组厚度,如图1、图3、图5和图6所示,所述封装层2的上表面与所述预设芯片3的上表面相齐平;其中,所述封装层2的上表面为所述封装层2上背离所述连接层5的表面。
如图1、图3、图5和图6所示,所述的功能模组,还包括:与所述连接层5相连的补强板10。
这样能够将连接层展平及加强,从而增加模组的结构强度。
具体的,如图1、图3和图6所示,在所述连接层5为柔性电路板FPC层的情况下,所述封装层2、所述FPC层和补强板10依次相连;或者,
如图5所示,在所述连接层5包括基板7和与所述基板7相连的FPC层8的情况下,所述封装层2、所述基板7、所述FPC层8和补强板10依次相连。
如图1至图5所示,所述的功能模组,还包括:与所述连接层5相连的连接器11。图中的BTB表示Board-to-Board Connectors,即连接器。
这样能够连接功能模组到主板的通讯。
如图1至图5所示,本发明实施例中,所述连接层5包括柔性电路板FPC层,所述连接器11设于所述FPC层上;具体的,如图1至图4所示,在所述连接层5为柔性电路板FPC层的情况下,所述连接器11设于FPC层上;或者,如图5所示,在所述连接层5包括基板7和与所述基板7相连的FPC层8的情况下,所述连接器11设于FPC层8上。
本发明实施例中,如图6和图7所示,所述保护层1的厚度A大于第一阈值,所述第一阈值为常规保护层厚度A’。
这样能够保证加厚保护层的同时不会导致指纹信号弱影响指纹识别率甚至无法识别。
其中,如图6和图7所示,保护层1与连接层5之间通过可通过贴合胶连接,本发明实施例中的贴合胶的厚度B可类似于常规贴合胶厚度B’;本发明实施例中的封装层5的厚度C小于常规封装层厚度C’;连接线4上的第一点与第二点之间的距离H可类似于常规距离H’,所述第一点即与预设芯片3接触的点,所述第二点即连接线4上超出预设芯片3上表面最高的点,也可理解为连接线4弧形的最高点;本发明实施例中的预设芯片的厚度G可类似于常规预设芯片厚度G’;预设芯片3与连接层5之间可通过焊锡连接,本发明实施例中的焊锡的厚度I可类似于常规焊锡厚度I’;本发明实施例中,在连接层5为FPC层的情况下,可减少基板及焊锡的厚度D’。
下面对本发明实施例提供的功能模组进行进一步举例说明,关于功能模组以指纹模组为例,预设芯片以指纹芯片为例,保护层以盖板为例,保护层的厚度A以大于第一阈值为例,连接层以第一种示例为例。
针对上述技术问题,本发明实施例提供了一种功能模组,具体可实现为一种指纹模组盖板加厚可靠性提升的结构设计方案,本方案通过新的堆叠结构及封装方式能够实现达到模组减薄同时盖板加厚以增加结构强度的目的,主要涉及以下几点:
第一点,基板Substrate和FPC可用FPC替代,取消Substrate基板,使得整体模组厚度更薄,成本更低。
第二点,采用trench(挖槽、台阶)的方式在指纹芯片上做台阶,可减薄指纹芯片SENSOR上的封装层EMC,关于减薄的部分可用于增加保护层Cover的厚度,以此来增加盖板的厚度,从而提升整个模组的强度。
通过上述的方式,可以在减薄模组的同时,加厚盖板厚度,从而减少使用过程中的盖板崩边或盖板裂概率,进而提升用户的使用体验和满意度,同时降低模组成本。
在此,首先对本发明实施例中涉及的各材料和词汇进行介绍说明:
LGA:Land Grid Array,栅格阵列封装,即指纹识别芯片。指纹识别的核心功能部件,将手指纹路转化为电信号并进行运算处理,再通过FPC(Flexible Printed Circuit,柔性电路板)与主板CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)实现电气连接并通信,完成指纹识别;
Cover:指纹模组中的保护层,用于保护指纹芯片,提升模组整体抗应力能力同时丰富模组的外观颜色;
EMC:Epoxy Molding Compound,指纹芯片的封装层,用于保护指纹芯片的金线,防止外力损伤及氧化;
Gold Wire:金线,连接指纹芯片及连接层(如连接层中的基板)的导线;
Substrate:基板,用于支撑指纹芯片及连接指纹芯片到FPC的电路板;
FPC:Flexible Printed Circuit,柔性线路板,用于连接指纹芯片及上位机的柔性板;
Stiffeners:补强板,用于增加连接层(如连接层中的FPC)及模组的结构强度;
Solder:焊锡,用于连接指纹芯片及连接层(如连接层中的FPC)电气特性的焊料;
Trench:挖槽工艺,本发明实施例通过该工艺可将芯片挖槽形成台阶状结构,使金线弧度不超过芯片表面,做到芯片减薄甚至裸芯片封装,使得在总体厚度不变的情况下通过减薄芯片上方封装层来为盖板厚度的增加提供空间。
SMT:Surface Mounting Technology,表面贴装技术,它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件安装在印制电路板的表面或其它基板的表面上,通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。
BTB:Board-to-board Connectors,用于连接指纹模组(指纹芯片)到主板的通讯。
下面对本发明实施例提供的方案进行具体举例说明:
举例一:连接层以及封装层均以第一种示例为例,连接线以金线为例;
如图1所示为所述指纹模组的侧视图,以及如图2所示为所述指纹模组的俯视图,一种减薄的指纹模组结构:包含保护层1、指纹芯片(预设芯片3)、封装层2、FPC和BTB11;
该模组相较于常规指纹模组取消基板和焊锡叠层;同时增加保护层的厚度,增加保护层厚度能够减少保护层崩边同时更好的保护模组及芯片,提升模组可靠性,进而提升用户的使用体验和满意度。
指纹芯片(预设芯片3)上做一个Trench,在Trench部位金线的高度低于指纹芯片(预设芯片3)的平面;保护金线的EMC高度不超过指纹芯片(预设芯片3)的平面(上表面)。指纹芯片(预设芯片3)上面减少的部分的EMC可以通过盖板加厚弥补,如上图1所示;
具体的,根据平行板电容公式:C=ε×ε0×S/d,考虑到玻璃盖板的相对介电常数ε比树脂材料的EMC的相对介电常数ε大2倍左右,故玻璃盖板加厚的厚度最多为EMC减薄厚度的两倍(即新增的玻璃盖板厚度最多为EMC减少的厚度的两倍),设计的灵活性更大,成本也更低。其中,ε0表示基准介电常数,S表示极板面积,d表示极板间距离。
图6和图7对应为两种结构堆叠的侧视图,还分别为本发明实施例的指纹模组尺寸链示意图以及现有的指纹模组尺寸链示意图,部分尺寸链说明如下:
A:表示本发明实施例的保护层1厚度,具体为毫米级;B:表示本发明实施例的贴合胶厚度,具体为微米级;C:表示本发明实施例的EMC2的厚度,具体为毫米级;H:表示本发明实施例的金线弧高,具体为微米级;
A’:表示现有的保护层厚度,具体为毫米级;B’:表示现有的贴合胶厚度,具体为微米级;C’:表示现有的EMC的厚度,具体为毫米级;H’:表示现有的金线弧高,具体为微米级;D’:表示现有的基板及焊锡的厚度,具体为毫米级;
通过如上尺寸链对比可知,本方案通过指纹芯片(预设芯片3)上做Trench,使金线埋到指纹芯片的上表面以下,以此减少C的尺寸(此部分尺寸用于增加A的尺寸),保护层1可以做到更厚,模组成本更优,可靠性更佳。
本方案通过将金线直接连到FPC上,减去基板,使整个模组更薄,工序更简单。此外,本发明实施例中封装的面积相较于现有的封装面积也大幅减小。
举例二:连接层以第一种示例为例,封装层以第二种示例为例,连接线以金线为例;
如图3所示为所述指纹模组的侧视图,以及如图4所示为所述指纹模组的俯视图,模组的设计和堆叠同举例一,在举例一的基础上将EMC封装树脂部分,改为密封圈将金线包围,以此来密封金线及保护模组。
该举例的方案免去封装层,直接通过密封圈(可以是树脂材料、金属基复合材料等)包围后搭盖板形成密封空间(即上述容置空间9)保护金线防止氧化以及应力损伤,工序更简单,成本部分可以做到更优。
由上可知,本发明实施例提供的方案可实现:
(1)指纹模组的盖板作为指纹芯片的保护层,采用Trench工艺后取消指纹芯片上的EMC,可将盖板做到更厚,更好的保护指纹芯片,提升模组的机械可靠性;
(2)可通过取消基板直接将金线做到FPC上,使整个模组的厚度做到更薄;
(3)取消基板及增加盖板厚度,对盖板及模组工艺要求更低,可进一步提升盖板及模组组装良率,并降低成本。
本发明实施例还提供了一种电子设备,包括:上述的功能模组。
本发明实施例提供的电子设备能够实现图1至图6的结构实施例中功能模组实现的各个过程,为避免重复,这里不再赘述。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本发明的保护之内。
Claims (11)
1.一种功能模组,其特征在于,包括:
保护层;
与所述保护层相连的封装层,所述封装层中设有预设芯片和连接线;
与所述封装层相连的连接层,所述预设芯片上远离所述连接层的端角处设有向所述连接层凹陷的台阶状结构,所述连接线的第一端与所述台阶状结构相连,所述连接线的第二端与所述连接层相连;
其中,所述连接线上的点与所述连接层之间的最大距离值小于或等于所述预设芯片的上表面与所述连接层之间的最大距离值;
所述预设芯片的上表面为所述预设芯片上背离所述连接层的表面。
2.根据权利要求1所述的功能模组,其特征在于,所述连接层为柔性电路板FPC层。
3.根据权利要求1所述的功能模组,其特征在于,所述连接层包括基板和与所述基板的下表面相连的柔性电路板FPC层;
其中,所述封装层与所述基板的上表面相连。
4.根据权利要求1所述的功能模组,其特征在于,所述封装层为树脂填充层。
5.根据权利要求1所述的功能模组,其特征在于,所述封装层为密封圈结构,所述密封圈结构的内部设有容置空间,所述预设芯片和连接线置于所述容置空间内。
6.根据权利要求1所述的功能模组,其特征在于,所述封装层的上表面与所述预设芯片的上表面相齐平;
其中,所述封装层的上表面为所述封装层上背离所述连接层的表面。
7.根据权利要求1所述的功能模组,其特征在于,还包括:与所述连接层相连的补强板。
8.根据权利要求7所述的功能模组,其特征在于,在所述连接层为柔性电路板FPC层的情况下,所述封装层、所述FPC层和补强板依次相连;或者,
在所述连接层包括基板和与所述基板相连的FPC层的情况下,所述封装层、所述基板、所述FPC层和补强板依次相连。
9.根据权利要求1所述的功能模组,其特征在于,还包括:与所述连接层相连的连接器。
10.根据权利要求9所述的功能模组,其特征在于,所述连接层包括柔性电路板FPC层,所述连接器设于所述FPC层上。
11.一种电子设备,其特征在于,包括:如权利要求1至10任一项所述的功能模组。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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