CN111344718B - 具有期望的部件轮廓的指纹传感器封装以及用于制造该指纹传感器封装的方法 - Google Patents

具有期望的部件轮廓的指纹传感器封装以及用于制造该指纹传感器封装的方法 Download PDF

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Abstract

一种制造具有用于集成到电子设备(1)中的部件轮廓的指纹传感器部件(5)的方法，该方法包括以下步骤：提供指纹传感器封装(17)，该指纹传感器封装(17)具有感测表面(19)、与感测表面(19)相对的连接表面(21)以及连接感测表面与连接表面的侧边(23)，连接表面(21)具有用于允许指纹传感器部件(5)到电子设备(1)的电连接的连接器(25)；将指纹传感器封装(17)布置在临时载体(49)上，其中连接表面(21)面向临时载体(49)；以及至少在指纹传感器封装(17)的侧边(23)周围添加材料(27；45，47)，同时保持指纹传感器封装(17)的连接表面(21)不被覆盖。

Description

具有期望的部件轮廓的指纹传感器封装以及用于制造该指纹 传感器封装的方法
技术领域
本发明涉及用于集成在电子设备中的指纹传感器部件，并且涉及制造这种指纹传感器部件的方法。
背景技术
生物计量系统被广泛用作用于增加诸如移动电话等的个人电子设备的便利性和安全性的手段。特别地，如今在所有新发布的个人通信设备(例如移动电话)的大部分中包括有指纹感测系统。
指纹传感器通常被包括在用户交互装置(例如电子设备的外壳中的按钮或类似物)中。
随着改进的指纹传感器和生物计量算法的最新发展，可以将更小的指纹传感器集成在上文提及的用户交互装置中。
更小的指纹传感器的使用提供了指纹感测系统的成本降低。然而，还会期望提供进一步的成本降低。
发明内容
鉴于现有技术的上文提及的缺陷和其他缺陷，本发明的目的是提供改进的指纹传感器部件，特别地，提供更具成本效益的指纹传感器部件。
根据本发明的第一方面，因此提供了一种制造具有用于集成到电子设备中的部件轮廓的指纹传感器部件的方法，该方法包括以下步骤：提供指纹传感器封装，该指纹传感器封装具有感测表面、与感测表面相对的连接表面以及连接感测表面和连接表面的侧边，连接表面具有用于允许指纹传感器部件到电子设备的电连接的连接器；将指纹传感器封装布置在临时载体上，其中连接表面面向临时载体；以及至少在指纹传感器封装的侧边周围添加材料，同时保持指纹传感器封装的连接表面不被覆盖。
应当理解，有意将指纹传感器部件集成到其中的电子设备可以是例如个人通信设备或诸如所谓的智能卡等的令牌。替选地，电子设备可以是要被包含在另一电子设备中的指纹传感器模块。
临时载体可以是适合于制造过程的任何载体，并且可以包括在所谓的晶圆级扇出过程或在(例如用于薄膜电子设备)的面板生产过程中使用的任何载体。临时载体可以例如包括由临时接合膜(载带)覆盖的相对刚性的基底。相对刚性的基底可以由与特定制造过程兼容的任何材料制成，并且因此可以例如由硅、玻璃、聚合物或金属制成。替选地，临时载体可以是载带。
应当注意，除非明确或暗含地要求，否则根据本发明的实施方式的方法的步骤不一定需要以任何特定顺序执行。
本发明基于以下认识：与在单一封装过程中将小指纹传感器封装成期望的部件轮廓相比，将已封装的小指纹传感器再封装成期望的部件轮廓可能具有更大的成本效益。特别地，本发明人已经认识到，根据本发明的实施方式的“再封装”使得对密集布置的小指纹传感器执行相对高成本的处理步骤(集成电路(IC)裸片的初始封装)，而可以对较不密集布置的指纹传感器封装执行成本更低的处理步骤(已封装的IC裸片的后处理)。
根据本发明的实施方式，因此可以更有效地利用指纹传感器IC的尺寸减小来实现具有适合于其中将集成有指纹传感器部件的电子设备的(横向)部件轮廓的指纹传感器部件的增加的成本降低。这样的部件轮廓通常可以由电子设备的制造商指定以与电子设备的设计相协调和/或提供与电子设备的有利的用户交互。
在实施方式中，添加材料的步骤可以包括涂敷介电材料以至少覆盖指纹传感器封装的侧边的步骤。
如本领域技术人员将知道的，至少覆盖指纹传感器封装的侧边的介电材料可以是适合于特定制造过程的任何介电嵌入材料。因此，介电材料可以是非导电粘合剂，或者是可以例如以颗粒或液体形式提供的模制材料。替选地，介电材料可以被提供为在临时载体上布置的指纹传感器封装上层压的膜的形式，介电材料可以在涂敷之后被固化。
可以涂敷介电材料以覆盖指纹传感器封装的侧边和感测表面；并且该方法还可以包括至少在指纹传感器封装上方至少部分地去除介电材料的步骤。
可以以使得通过去除过程形成指纹传感器部件的平坦且光滑的上表面的方式来至少部分地去除介电材料。本身公知的各种材料去除方法包括磨削、抛光/研磨和蚀刻。
可以有利地去除足够厚度的介电材料，以使指纹传感器封装的感测表面露出。
在实施方式中，在至少部分地去除介电材料的同时，可以以使得形成新感测表面的方式减薄指纹传感器封装。换句话说，指纹传感器部件中包括的指纹传感器封装可以在用于至少部分地去除所涂敷的介电材料的同一过程中被减薄。这些实施方式可以允许指纹传感器部件的灵敏度得以改进和/或允许在制成指纹传感器封装时使用更具成本效益的制造方法，因为可以通过根据本发明的方法的实施方式中的材料去除步骤来限定指纹传感器封装/指纹传感器部件中的指纹传感器IC上的保护涂层的重要厚度。
根据各种实施方式，至少在指纹传感器封装的侧边周围添加材料的步骤可以包括以下步骤：在临时载体上布置至少一个间隔构件以至少部分地围绕指纹传感器封装。
应当注意，可以在将指纹传感器封装布置在临时载体上的步骤之前或之后，将上述至少一个间隔构件布置在临时载体上。上述至少一个间隔构件可以例如由塑料或层压件制成。上述至少一个间隔构件可以同时执行以下功能：更具成本效益地提供期望的指纹传感器部件轮廓，以及为指纹传感器封装在临时载体上的定位提供帮助。
上述至少一个间隔构件可以有利地包括围绕所述指纹传感器封装(或者在临时载体上互相横向间隔开地布置有多个指纹封装的实施方式中，围绕每个指纹封装)的框架。
在临时载体上布置有至少一个间隔构件以围绕指纹传感器封装的实施方式中，可以在指纹传感器封装与间隔构件之间的空间中分配非导电粘合剂。
在未在临时载体上提供至少一个间隔构件的实施方式中，可以使用本身已知的模制过程例如转移模制或压缩模制来包覆模制(overmold)指纹传感器封装。在包括在临时载体上提供至少一个间隔构件的实施方式中，也可以包覆模制指纹传感器封装和间隔构件。
根据本发明的实施方式的方法还可以包括以使得实现部件轮廓的方式去除指纹传感器封装周围的材料的步骤。
可以例如使用机械锯切或划片、激光切割、水射流切割和蚀刻等来实现这种材料去除。
有利地，可以在临时载体上布置大量指纹传感器封装，可以使用以上描述的任何不同过程或其组合在每个指纹传感器封装周围添加材料，以形成面板或所谓的条带，并且可以对该面板或条带进行切割(优选地使用以上描述的去除介电材料的方法之一)以将该面板或条带分割成具有期望的部件轮廓的指纹传感器部件。
作为去除材料以实现期望的部件轮廓的替选方案，可以以使得实现部件轮廓的方式在指纹传感器封装周围添加材料。这可以例如使用具有根据期望的部件轮廓塑形的一个或几个模具腔的模具来实现。
此外，根据各种实施方式，指纹传感器封装可以包括：封装基板，其具有裸片支承侧和与裸片支承侧相对的外部连接侧；指纹传感器裸片，其电且机械地连接至封装基板的裸片支承侧；以及保护涂层，其覆盖指纹传感器裸片和封装基板，指纹传感器封装的连接器被布置在封装基板的外部连接侧上。
根据本发明的第二方面，提供了一种具有用于集成到电子设备中的部件轮廓的指纹传感器部件，该指纹传感器部件包括：指纹传感器封装，其具有感测表面、与感测表面相对的连接表面以及连接感测表面与连接表面的侧边，连接表面具有用于允许指纹传感器部件到电子设备的电连接的连接器，指纹传感器封装具有与部件轮廓不同的指纹传感器封装轮廓；以及材料，其至少被添加在指纹传感器封装的侧边周围，同时保持指纹传感器封装的连接表面不被覆盖，该材料限定了指纹传感器部件的部件轮廓。
此外，根据本发明的各种实施方式的指纹传感器部件可以被有利地包括在电子设备中，该电子设备还包括处理电路，该处理电路通过指纹传感器部件中包括的指纹传感器封装的连接表面上的连接器电耦接至指纹传感器部件。
本发明的其他实施方式以及通过本发明的该第二方面获得的效果很大程度上类似于以上针对本发明的第一方面描述的那些实施方式和效果。
附图说明
现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图来更详细地描述本发明的这些和其他方面，在附图中：
图1是包括根据本发明的实施方式的指纹传感器部件的移动电话形式的示例性电子设备的图示；
图2是图1的移动电话中包括的指纹传感器模块的示意性图示；
图3A从包括在图2的指纹传感器模块中的指纹传感器部件的指纹感测侧(顶部)以及从指纹传感器部件的连接器侧(底部)示意性地示出了该指纹传感器部件；
图3B是图3A中的指纹传感器部件的第一实施方式的示意性截面图；
图3C是图3A中的指纹传感器部件的第二实施方式的示意性截面图；
图4是示出根据本发明的制造方法的第一示例实施方式的流程图；
图5A至图5D示意性地示出了图4的流程图中的各个方法步骤；
图6是示出根据本发明的制造方法的第二示例实施方式的流程图；以及
图7A至图7D示意性地示出了图6的流程图中的各个方法步骤。
具体实施方式
在本详细描述中，主要参照包括有基于半导体的电容式指纹传感器集成电路(IC)的指纹传感器部件来描述根据本发明的指纹传感器部件的各种实施方式。应当注意，包括其他的指纹传感器类型或配置的指纹传感器部件也落入权利要求书所限定的范围内。例如，指纹传感器部件中包括的指纹传感器可以利用一种或几种其他测量原理(例如超声、热或光学测量)来感测放置在传感器上的手指的指纹。
图1在此以移动电话1的形式示意性地示出了包括有指纹传感器模块3的电子设备，该指纹传感器模块3包括根据本发明的实施方式的指纹传感器部件。该指纹传感器部件可以被包括在集成到移动电话1中的指纹传感器模块3中，或者可以被直接集成到移动电话1中。在任一情况下，指纹传感器部件的感测侧可以如图1的示例中那样处于移动电话1的背面上，或者可以处于移动电话1的正面上，或者处于侧边上。
图2示意性地示出了可以被包括在图1的移动电话1中的示例指纹传感器模块3。参照图2，指纹传感器模块3包括：以上提及的指纹传感器部件5，该指纹传感器部件5包括指纹传感器IC 7(由图2中的虚线框示意性表示)；电源调制IC 9；以及用于允许指纹传感器部件5与其中包括有指纹传感器部件5的电子设备(移动电话1)之间的电连接的柔性膜连接器11。
电源调制IC 9可以与电子设备1的参考电位相关地调制指纹传感器IC 7的参考电位，例如US 9 383 876中所描述的那样。
图3A从图2中的指纹传感器部件5的指纹感测侧13(顶部)以及从指纹传感器部件的连接器侧15(底部)示意性地示出了指纹传感器部件5。
参照图3A，指纹传感器部件5包括指纹传感器封装17，该指纹传感器封装17具有感测表面19、与感测表面19相对的连接表面21以及连接感测表面19与连接表面21的侧边23。连接表面21具有用于允许指纹传感器部件5到电子设备(移动电话1)的其余部分的电连接的连接器25。除了指纹传感器封装17之外，指纹传感器部件5还包括至少被添加在指纹传感器封装17的侧边23周围的材料27，以及覆盖上文提及的材料27和指纹传感器封装17的感测表面19的可选的介电顶部涂层29。如通过研究图3A可以理解的，已经使用至少被添加在指纹传感器封装17的侧边周围的材料27实现了适合于电子设备1的部件轮廓(此处为圆形)。
如以下将参照图3B和图3C更详细地描述的，指纹传感器封装17包括上文提及的指纹传感器IC 7，如图3A中示意性表示的，该指纹传感器IC 7被保护涂层31覆盖。
图3B是图3A中的指纹传感器部件5的第一实施方式的沿图3A中的线A-A'的示意性截面图，在该实施方式中，至少被添加在指纹传感器封装17的侧边23周围的材料27被提供为固化的模制料形式。为简单起见，图3B中所示的截面中未示出图3A中的可选的介电顶部涂层29。
如图3B中示意性示出的，指纹传感器部件5中包括的指纹传感器封装17包括封装基板33，该封装基板33具有裸片支承侧35和与裸片支承侧35相对的外部连接侧37。封装基板包括：在裸片支承侧35上的裸片连接焊盘39，以及用于裸片连接焊盘39与封装基板33的外部连接侧37上的连接器25之间的电连接的通孔41。
参照图3B，指纹传感器裸片7附接至封装基板33的裸片支承侧35，并且指纹传感器裸片7上的连接焊盘43在此通过接合线46电连接至裸片连接焊盘39。
图3C是图3A中的指纹传感器部件5的第二实施方式的沿图3A中的线A-A′的示意性截面图，在该实施方式中，至少被添加在指纹传感器封装17的侧边23周围的材料27被提供为围绕指纹传感器封装17的塑料框架45以及指纹传感器封装17与塑料框架45之间的间隙中的粘合剂47的形式。
尽管在图3A至图3C中示出了指纹传感器IC 7使用接合线46电连接至封装基板33，但是应当理解，可以使用任何其他合适的连接技术(例如使用穿过指纹传感器IC 7的导电通孔和指纹传感器IC 7的背侧的焊盘或凸起等)来实现该电连接。此外，封装基板33不需要是如此处所示意性示出的电路板类型的基板，而可以例如是金属基板，例如所谓的引线架或类似物。
现在将参照图4中的流程图以及图5A至图5D中的随附图示来描述根据本发明的第一实施方式的制造图3B中的指纹传感器部件5的方法。
在第一步骤401中，利用粘合剂层在载带49上布置多个指纹传感器封装17，该粘合剂层用于在随后的处理期间将指纹传感器封装17保持在适当的位置。在图5A中示意性地示出了该步骤。
此后，在步骤402中，用介电材料27覆盖布置在载带49上的指纹传感器封装17。
如本领域技术人员将知道的，介电材料27可以是适合于特定制造过程的任何介电嵌入材料。因此，介电材料可以是可以例如以颗粒或液体形式提供的模制材料。替选地，介电材料可以被提供为在载带49上布置的指纹传感器封装17上层压的膜的形式。
在随后的步骤403中，通过从指纹传感器封装面板51的顶侧减薄指纹传感器封装面板51来去除在步骤402中添加的介电材料27中的一些材料，如图5C示意性示出的那样。有利地，指纹传感器封装面板51可以被减薄到足以至少使每个指纹传感器封装17的感测表面露出。在实施方式中，继续进行减薄过程从而以使得形成新的感测表面的方式将指纹传感器封装17减薄可能是有利的。本身公知的各种减薄方法包括磨削、抛光/研磨和蚀刻。
在该步骤之后，已经形成面板或所谓的条带53，其可以包括数百个再封装的指纹传感器封装17。在实施方式中，制造方法可以在此处结束，并且可以交付条带53以用于另一工厂处的进一步处理。
可选地，在步骤404中，可以通过切穿相邻的指纹传感器封装17之间的介电材料27以形成多个单独的指纹传感器部件5的方式分割条带。在图5D中示意性地示出了该步骤。应当理解，可以在将条带布置在载带49上时或者在将条带从载带49脱粘之后分割条带。
现在将参照图6中的流程图以及图7A至图7D中的随附图示来描述根据本发明的第二实施方式的制造图3C中的指纹传感器部件5的方法。
在第一步骤601中，利用粘合剂层在载带49上布置多个指纹传感器封装17以及围绕所述指纹传感器封装17的至少一个框架45，该粘合剂层用于在随后的处理期间将指纹传感器封装17保持在适当的位置。图7A中示意性地示出了该步骤。应当理解，可以提供多个框架，例如为每个指纹传感器封装17提供一个框架。然而，有利地，一个框架45可以具有用于多个指纹传感器封装17的开口。框架45和指纹传感器封装17中的任一者可以首先被布置在载体49上。首先布置具有用于多个指纹传感器封装17的开口的框架45并且然后将指纹传感器封装17放置在开口中可能是有利的。
此后，在步骤602中，分配合适的介电材料例如粘合剂47以填充框架45与指纹传感器封装17之间的间隙。
在随后的步骤403中，通过从指纹传感器封装面板51的顶侧减薄指纹传感器封装面板51来去除框架45和粘合剂47中的一些，如图7C示意性示出的那样。有利地，指纹传感器封装面板51可以被减薄到足以至少使每个指纹传感器封装17的感测表面露出。在实施方式中，继续进行减薄过程从而以使得形成新的感测表面的方式将指纹传感器封装17减薄可能是有利的。本身公知的各种减薄方法包括磨削、抛光/研磨和蚀刻。
在该步骤之后，已经形成面板或所谓的条带53，其可以包括数百个再封装的指纹传感器封装17。在实施方式中，制造方法可以在此处结束，并且可以交付条带53以用于另一工厂处的进一步处理。
可选地，在步骤604中，可以通过切穿相邻的指纹传感器封装17之间的框架45以形成多个单独的指纹传感器部件5的方式分割条带。图7D中示意性地示出了该步骤。应当理解，可以在将条带布置在载带49上时或者在将条带从载带49脱粘之后分割条带。
在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“a”或“an”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这一事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (14)

1.一种制造指纹传感器部件(5)的方法，所述指纹传感器部件(5)具有用于集成到电子设备(1)中的部件轮廓，所述方法包括以下步骤：
提供指纹传感器封装(17)，所述指纹传感器封装(17)包括：
指纹传感器集成电路，其被具有感测表面(19)的保护涂层所覆盖；以及
封装基板，其具有用于支承所述指纹传感器集成电路的裸片支承侧以及与所述裸片支承侧相对的外部连接侧，所述封装基板的所述外部连接侧提供所述指纹传感器封装的连接表面(21)，所述连接表面具有用于允许所述指纹传感器部件到所述电子设备的电连接的连接器；
将所述指纹传感器封装(17)布置(401；601)在临时载体(49)上，其中所述连接表面(21)面向所述临时载体(49)；以及
在所述指纹传感器封装布置在所述临时载体上的情况下、至少在所述指纹传感器封装(17)的连接所述指纹传感器封装的所述感测表面与所述连接表面的侧边(23)周围添加(402；602)材料(27；45，47)，同时保持所述指纹传感器封装的所述连接表面(21)不被覆盖。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，添加材料的步骤(402；602)包括以下步骤：
涂敷介电材料(27；47)以至少覆盖所述指纹传感器封装(17)的所述侧边(23)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述介电材料(27)被涂敷成覆盖所述指纹传感器封装(17)的所述侧边(23)和所述感测表面(19)；并且
所述方法还包括以下步骤(403)：至少在所述指纹传感器封装(17)的上方至少部分地去除所述介电材料(27)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，足够厚度的所述介电材料(27)被去除以使所述指纹传感器封装(17)的所述感测表面(19)露出。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在至少部分地去除所述介电材料(27)的同时，以使得形成新的感测表面的方式减薄所述指纹传感器封装(17)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，添加材料的步骤包括以下步骤：
在所述临时载体(49)上布置(601)至少一个间隔构件(45)以至少部分地围绕所述指纹传感器封装(17)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个间隔构件(45)包括围绕所述指纹传感器封装(17)的框架。
8.根据权利要求1或2所述的方法，还包括以下步骤：
以使得实现所述部件轮廓的方式去除(404；604)所述指纹传感器封装(17)周围的材料。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述指纹传感器封装(17)包括：
指纹传感器裸片(7)，其电且机械地连接至所述封装基板(33)的所述裸片支承侧(35)，
所述保护涂层(31)覆盖所述指纹传感器裸片(7)和所述封装基板(33)，
所述指纹传感器封装(17)的所述连接器(25)被布置在所述封装基板(33)的所述外部连接侧(37)上。
10.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：
提供多个指纹传感器封装(17)，每个指纹传感器封装(17)具有感测表面(19)、与所述感测表面(19)相对的连接表面(21)、以及连接所述感测表面(19)与所述连接表面(21)的侧边(23)，所述连接表面(21)具有用于允许所述指纹传感器部件(5)到所述电子设备(1)的电连接的连接器(25)；
将所述多个指纹传感器封装中的每个指纹传感器封装(17)布置(401；601)在临时载体(49)上，其中所述连接表面(21)面向所述临时载体(49)；以及
至少在所述多个指纹传感器封装中的每个指纹传感器封装(17)的所述侧边(23)周围添加(402；602)材料(27；45，47)以实现所述部件轮廓，同时保持所述指纹传感器封装(17)的所述连接表面(21)不被覆盖。
11.一种具有用于集成到电子设备(1)中的部件轮廓的指纹传感器部件(5)，所述指纹传感器部件(5)包括：
指纹传感器封装(17)，其包括：
指纹传感器集成电路，其被具有感测表面(19)的保护涂层所覆盖；以及
封装基板，其具有用于支承所述指纹传感器集成电路的裸片支承侧以及与所述裸片支承侧相对的外部连接侧，所述封装基板的所述外部连接侧提供所述指纹传感器封装的连接表面(21)，所述连接表面具有用于允许所述指纹传感器部件到所述电子设备的电连接的连接器，所述指纹传感器封装(17)具有与所述部件轮廓不同的指纹传感器封装轮廓；以及
材料(27；45，47)，其至少被添加在所述指纹传感器封装(17)的连接所述指纹传感器封装的所述感测表面与所述连接表面的侧边(23)周围，同时保持所述指纹传感器封装(17)的所述连接表面(21)不被覆盖，所述材料(27；45，47)限定所述指纹传感器部件(5)的部件轮廓，所述部件轮廓包围比所述指纹传感器封装轮廓更大的区域。
12.根据权利要求11所述的指纹传感器部件(5)，其中，所述材料包括模制料(27)或粘合剂(47)。
13.根据权利要求11或12所述的指纹传感器部件(5)，其中，所述材料包括被布置成至少部分地围绕所述指纹传感器封装(17)的至少一个间隔构件(45)。
14.一种电子设备(1)，包括：
处理电路；以及
根据权利要求11至13中任一项所述的指纹传感器部件(5)，所述指纹传感器部件(5)通过所述指纹传感器部件(5)中包括的所述指纹传感器封装(17)的所述连接表面(21)上的所述连接器(25)电耦接至所述处理电路。
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