CN117293093A - 指纹传感器封装结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种指纹传感器封装结构及其制作方法。其中，该结构包括：相对设置的指纹传感器芯片和基板；指纹传感器芯片朝向基板的一侧设置有多个金属凸起部，基板朝向指纹传感器芯片的一侧设置有多个焊盘；金属凸起部和焊盘一一对应；基板上还设置有通孔，且焊盘均位于通孔的周向上，以使手指由基板背离指纹传感器芯片的一侧穿过通孔与指纹传感器芯片接触；将基板覆盖在指纹传感器芯片的正面，使焊盘和金属凸起部一一对应焊接，通过基板上的开孔将指纹传感器芯片的正面暴露出来，省去了打线连接的结构，大大减少了手指与指纹传感器芯片接触的距离，提高了指纹图像感应的灵敏度，提高了浅指纹识别的成功率，提升了用户体验。

Description

指纹传感器封装结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，尤其是涉及一种指纹传感器封装结构及其制作方法。
背景技术
指纹传感器是实现指纹采集的关键器件。现有指纹传感器芯片从工厂加工出来以后采用打线的方式将指纹传感器芯片跟封装底板上的金手指连接，然后再将这些金手指通过封装底板上的金属走线引到封装底板的背面，形成对外的焊接盘。打完线后的指纹传感器芯片和封装底板，需要用树脂保护打线，由于封装打线需要一定的弧高，所以这个树脂密封就需要超过这个高度才能把产品保护起来，现有的封装厂能量产的最小高度为50微米左右，所以树脂保护至少需要50微米的厚度。
然而，指纹识别是通过手指触摸芯片正面表面时，指纹传感器芯片内的电容上的电荷变化量来感测指纹图像的，这个变化量随着手指距离指纹传感器芯片正面的距离增大而减小，而指纹纹路带来的电荷变化量本来都很小了，所以这个距离就变得尤为关键，每增加10-20微米的厚度，都对感应的指纹图像有很大的削弱，甚至会导致很多浅指纹的手指都采不到指纹图像，用户体验不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种指纹传感器封装结构及其制作方法，将基板覆盖在指纹传感器芯片的正面，使基板上的焊盘和指纹传感器芯片上的金属凸起部一一对应焊接，通过基板上的开孔将指纹传感器芯片的正面暴露出来，省去了打线连接的结构，大大减少了手指与指纹传感器芯片接触的距离，提高了指纹图像感应的灵敏度，提高了浅指纹识别的成功率，提升了用户体验。
第一方面，本发明提供的一种指纹传感器封装结构，该指纹传感器封装结构包括：相对设置的指纹传感器芯片和基板；指纹传感器芯片朝向基板的一侧设置有多个金属凸起部，基板朝向指纹传感器芯片的一侧设置有多个焊盘；金属凸起部和焊盘一一对应；基板上还设置有通孔，且焊盘均位于通孔的周向上，以使手指由基板背离指纹传感器芯片的一侧穿过通孔与指纹传感器芯片接触。
在本发明一些较佳的实施例中，指纹传感器封装结构还包括：保护层；保护层设置于指纹传感器芯片和基板之间的留置部中；其中，保护层覆盖在指纹传感器芯片朝向基板的一侧，保护层与通孔相对。
在本发明一些较佳的实施例中，通孔的形状为正方形、圆形或条形。
在本发明一些较佳的实施例中，指纹传感器芯片朝向基板的一侧设置有锡球；金属凸起部包括锡球。
在本发明一些较佳的实施例中，指纹传感器芯片朝向基板的一侧设置有铜柱；金属凸起部包括铜柱。
在本发明一些较佳的实施例中，基板还包括外接元件；外接元件的引脚与基板的焊盘连接。
在本发明一些较佳的实施例中，基板为硬板、软板或软硬结合板。
在本发明一些较佳的实施例中，保护层为盖板或涂膜。
第二方面，本发明提供的一种指纹传感器封装结构的制作方法，用于获取上述任一项的指纹传感器封装结构；指纹传感器的封装结构的制作方法包括：获取晶圆；在晶圆的正面设置多个金属凸起部；按照预设的尺寸将晶圆裁剪成多个指纹传感器芯片；其中，指纹传感器芯片朝向基板的一侧设置有多个金属凸起部；在基板朝向指纹传感器芯片的一侧设置多个焊盘；其中，焊盘与金属凸起部一一对应；在基板上设置通孔，且焊盘均位于通孔的周向上，以使手指由基板背离指纹传感器芯片的一侧穿过通孔与指纹传感器芯片接触，得到最终的指纹传感器封装结构。
在本发明一些较佳的实施例中，指纹传感器封装结构的制作方法还包括：在指纹传感器芯片和基板之间的留置部中设置保护层；其中，保护层覆盖在指纹传感器芯片朝向基板的一侧，保护层与通孔相对。
本发明带来以下有益效果：
本发明实施例提供了一种指纹传感器封装结构，包括：相对设置的指纹传感器芯片和基板；指纹传感器芯片朝向基板的一侧设置有多个金属凸起部，基板朝向指纹传感器芯片的一侧设置有多个焊盘；金属凸起部和焊盘一一对应；基板上还设置有通孔，且焊盘均位于通孔的周向上，以使手指由基板背离指纹传感器芯片的一侧穿过通孔与指纹传感器芯片接触；将基板覆盖在指纹传感器芯片的正面，使基板上的焊盘和指纹传感器芯片上的金属凸起部一一对应焊接，通过基板上的开孔将指纹传感器芯片的正面暴露出来，省去了打线连接的结构，大大减少了手指与指纹传感器芯片接触的距离，提高了指纹图像感应的灵敏度，提高了浅指纹识别的成功率，提升了用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种指纹传感器封装结构的俯视图；
图2为现有技术中一种指纹传感器封装结构的左视图；
图3为本发明实施例提供的一种指纹传感器封装结构的俯视图；
图4为本发明实施例提供的一种指纹传感器芯片的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种基板的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种指纹传感器的封装结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种指纹传感器的封装结构的制作方法的流程图。
图标：100-指纹传感器芯片；110-Pad点；120-打线；130-金属凸起部；200-封装底板；210-金手指；220-焊接盘；230-金属线；300-树脂；400-保护层；500-手指；600-基板；610-通孔；620-焊盘；630-外接引脚；700-外接元件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：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，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
指纹传感器是实现指纹采集的关键器件。参见图1所示的现有技术中一种指纹传感器封装结构的俯视图，现有指纹传感器芯片100从工厂加工出来以后采用打线120的方式将指纹传感器芯片100上的Pad点110跟封装底板200上的金手指210连接，参见图2所示的现有技术中一种指纹传感器封装结构的左视图，将这些金手指210通过封装底板200上的金属线230引到封装底板200的背面，形成对外的焊接盘220。打完线后的指纹传感器芯片100和封装底板200，需要用树脂300密封以保护打线120，由于封装打线120需要一定的弧高，所以这个树脂300密封就需要超过这个高度才能把产品保护起来，现有的封装厂能量产的最小高度为50微米左右，所以树脂300保护至少需要50微米的厚度，再在上面继续加盖保护层400。
然而，电容式指纹识别是通过手指500触摸芯片正面表面时，指纹传感器芯片100内的电容上的电荷变化量来感测指纹图像的，这个变化量随着手指500距离指纹传感器芯片100正面的距离增大而减小，而指纹纹路带来的电荷变化量本来都很小了，所以这个距离就变得尤为关键，每增加10-20微米的厚度，都对感应的指纹图像有很大的削弱，甚至会导致很多浅指纹的手指500都采不到指纹图像，用户体验不佳。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本发明实施例提供了一种指纹传感器封装结构，该指纹传感器封装结构包括：相对设置的指纹传感器芯片100和基板600；指纹传感器芯片100朝向基板600的一侧设置有多个金属凸起部130，基板600朝向指纹传感器芯片100的一侧设置有多个焊盘620；金属凸起部130和焊盘620一一对应；基板600上还设置有通孔610，且焊盘620均位于通孔610的周向上，以使手指500由基板600背离指纹传感器芯片100的一侧穿过通孔610与指纹传感器芯片100接触。
具体的，参见图3所示的本发明实施例提供的一种指纹传感器封装结构的俯视图，指纹传感器芯片100和基板600相对设置，示意性的，参见图4所示的本发明实施例提供的一种指纹传感器芯片的结构示意图，指纹传感器芯片100朝向基板600的一侧设置有多个金属凸起部130，图4中以6个金属凸起部130为例，示意其位置，金属凸起部130一般用于连接电源、接地、传输数据、连接时钟等；一般情况下，金属凸起部130的高度为1至15微米，优选的，为9微米。
进一步的，基板600朝向指纹传感器芯片100的一侧设置有多个焊盘620，参见图5所示的本发明实施例提供的一种基板600的结构示意图，以6个焊盘620为例，基板600上还设置有通孔610，且焊盘620均位于通孔610的周向上，金属凸起部130和焊盘620一一对应。
进一步的，参见图6所示的本发明实施例提供的一种指纹传感器的封装结构示意图，手指500可以由基板600背离指纹传感器芯片100的一侧穿过通孔610与指纹传感器芯片100接触。
进一步的，指纹传感器封装结构还包括：保护层400；继续参见图6保护层400设置于指纹传感器芯片100和基板600之间的留置部中；其中，保护层400覆盖在指纹传感器芯片100朝向基板600的一侧，保护层400与通孔610相对，保护层400对指纹传感器芯片100的表面进行保护，提高表面硬度防刮伤，增加耐磨，并且防止污损，提高抗腐蚀性等；保护层400的厚度小于指纹传感器芯片100和基板600之间距离，一般情况下，可以等于该距离，可以对金属凸起部130也进行保护。
进一步的，保护层400为盖板或涂膜，盖板一般是玻璃材质的，涂膜的材质有很多，可以是金属、玻璃，或者其他合成材料，起到保护、装饰标志和其他特殊功能，例如绝缘、防污、减阻、隔热、耐辐射、导电、抗电磁等。
进一步的，通孔610的形状为正方形、圆形或条形；具体的，根据不同的应用场景，将基板600上的通孔610设计成不同的形状，示例性的，在指纹锁上一般设计成圆形或者圆角矩形，在指纹卡上可以将通孔610设计成圆形；如果基板600采用软基板600，将指纹传感器用在柔性场景中，就可以将开孔设计成条形，只需要手指500的指纹可以接触到指纹传感器芯片100的感应面即可。
进一步的，指纹传感器芯片100朝向基板600的一侧设置有锡球；金属凸起部130包括锡球。
进一步的，指纹传感器芯片100朝向基板600的一侧设置有铜柱；金属凸起部130包括铜柱。
具体的，金属凸起部130还可以采用其他材质职称，比如，银、金、镍等；这些金属通常具有较高的导电性和导热性，可以有效地传输电流和散热，从而提高芯片的性能和稳定性。
进一步的，一些高端的指纹传感器芯片100还会采用镀金或镀银等特殊工艺来提高引脚的耐腐蚀性和导电性。这些特殊工艺可以确保引脚在长时间使用过程中不易受到氧化、腐蚀等影响，从而保证芯片的稳定性和可靠性。
进一步的，除了金属，还有一些导电性能较好的材料可以用于指纹传感器芯片100的引脚制造，例如：导电聚合物、纳米碳管和银纳米线。
导电聚合物是一种新型的导电材料，由聚合物和导电填料组成。它具有优异的导电性能、柔韧性和可塑性，可以定制各种形状和尺寸。导电聚合物还可以通过添加其他材料(如金属)来提高其导电性和导热性，以满足更复杂的设计需求。
碳纳米管是一种具有优异导电性能的纳米材料，由碳原子构成的管状结构。它可以在指纹传感器芯片100的引脚上用作导电填料，以提高芯片的传输速度和精度。此外，碳纳米管还具有高强度、高柔韧性和高热稳定性等优点，因此适用于一些高温、高压环境下的应用。
银纳米线是一种具有优异导电性能的纳米材料，由银原子构成的线状结构。它可以在指纹传感器芯片100的引脚上用作导电填料，以提高芯片的传输速度和精度。此外，银纳米线还具有高强度、高柔韧性和高热稳定性等优点，因此适用于一些高温、高压环境下的应用。
进一步的，基板600还包括外接元件700；外接元件700的引脚与基板600的焊盘620连接。
具体的，外接元件700可以是处理器、存储器等其他电器元件，根据场景的不同外接不同的元件，示例性的，在门锁中应用，一般需要外接处理器，对指纹进行分析，判断是否开启门锁。
处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)；网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)；专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)；现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件；分立门或者晶体管逻辑器件；分立硬件组件。
具体的，继续参见图3和图6，外接元件700设置在基板600朝向指纹传感器芯片100的一侧，外接元件700的引脚与基板600的焊盘620连接，外接元件700还与基板600上的外接引脚630连接。
进一步的，基板600为硬板、软板或软硬结合板。
具体的，软基板600、硬基板600和软硬结合板是PCB的三种类型。软基板600是指柔性电路板，硬基板600是指硬质电路板，而软硬结合板则是将柔性电路板与硬质电路板经过压合等工序，按相关工艺要求组合在一起，形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板。
本发明实施例提供了一种指纹传感器封装结构，包括：相对设置的指纹传感器芯片100和基板600；指纹传感器芯片100朝向基板600的一侧设置有多个金属凸起部130，基板600朝向指纹传感器芯片100的一侧设置有多个焊盘620；金属凸起部130和焊盘620一一对应；基板600上还设置有通孔610，且焊盘620均位于通孔610的周向上，以使手指500由基板600背离指纹传感器芯片100的一侧穿过通孔610与指纹传感器芯片100接触；将基板600覆盖在指纹传感器芯片100的正面，使基板600上的焊盘620和指纹传感器芯片100上的金属凸起部130一一对应焊接，通过基板600上的开孔将指纹传感器芯片100的正面暴露出来，省去了打线120连接的结构，大大减少了手指500与指纹传感器芯片100接触的距离，提高了指纹图像感应的灵敏度，提高了浅指纹识别的成功率，提升了用户体验。
实施例二
在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了一种指纹传感器封装结构的制作方法，用于获取上述实施例中的指纹传感器封装结构，参见图7所示的本发明实施例提供的一种指纹传感器的封装结构的制作方法的流程图，指纹传感器的封装结构的制作方法包括：
步骤S202，获取晶圆；
具体的，晶圆(Wafer)是由纯硅(Si)构成的薄片，用于制造集成电路，一般分为6英寸、8英寸、12英寸规格不等。
步骤S204，在晶圆的正面设置多个金属凸起部130；
具体的，在晶圆的正面按照预先的设计设置多个金属凸起部130。
步骤S206，按照预设的尺寸将晶圆裁剪成多个指纹传感器芯片100；其中，指纹传感器芯片100朝向基板600的一侧设置有多个金属凸起部130；
具体的，按照预先的设计将晶圆进行裁剪，获得指纹传感器芯片100。
步骤S208，在基板600朝向指纹传感器芯片100的一侧设置多个焊盘620；其中，焊盘620与金属凸起部130一一对应；
步骤S210，在基板600上设置通孔610，且焊盘620均位于通孔610的周向上，以使手指500由基板600背离指纹传感器芯片100的一侧穿过通孔610与指纹传感器芯片100接触，得到最终的指纹传感器封装结构。
具体的，在基板600上设置焊盘620并开通孔610，将指纹传感器芯片100和基板600进行连接，连接的方法可以是焊接，热压接等。
进一步的，指纹传感器封装结构的制作方法还包括：在指纹传感器芯片100和基板600之间的留置部中设置保护层400；其中，保护层400覆盖在指纹传感器芯片100朝向基板600的一侧，保护层400与通孔610相对。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的指纹传感器封装结构的制作方法的具体工作过程，可以参考前述的指纹传感器封装结构的实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种指纹传感器封装结构，其特征在于，包括：相对设置的指纹传感器芯片和基板；所述指纹传感器芯片朝向所述基板的一侧设置有多个金属凸起部，所述基板朝向所述指纹传感器芯片的一侧设置有多个焊盘；
所述金属凸起部和所述焊盘一一对应；
所述基板上还设置有通孔，且所述焊盘均位于所述通孔的周向上，以使手指由基板背离所述指纹传感器芯片的一侧穿过所述通孔与所述指纹传感器芯片接触。
2.根据权利要求1所述的指纹传感器封装结构，其特征在于，所述指纹传感器封装结构还包括：保护层；
所述保护层设置于所述指纹传感器芯片和所述基板之间的留置部中；其中，所述保护层覆盖在所述指纹传感器芯片朝向所述基板的一侧，所述保护层与所述通孔相对。
3.根据权利要求1所述的指纹传感器封装结构，其特征在于，所述通孔的形状为正方形、圆形或条形。
4.根据权利要求1所述的指纹传感器封装结构，其特征在于，所述指纹传感器芯片朝向所述基板的一侧设置有锡球；所述金属凸起部包括所述锡球。
5.根据权利要求1所述的指纹传感器封装结构，其特征在于，所述指纹传感器芯片朝向所述基板的一侧设置有铜柱；所述金属凸起部包括所述铜柱。
6.根据权利要求1所述的指纹传感器封装结构，其特征在于，所述基板还包括外接元件；
所述外接元件的引脚与所述基板的焊盘连接。
7.根据权利要求1所述的指纹传感器封装结构，其特征在于，所述基板为硬板、软板或软硬结合板。
8.根据权利要求2所述的指纹传感器封装结构，其特征在于，所述保护层为盖板或涂膜。
9.一种指纹传感器封装结构的制作方法，其特征在于，用于获取权利要求1-8任一项所述的指纹传感器封装结构；所述指纹传感器的封装结构的制作方法包括：
获取晶圆；
在所述晶圆的正面设置多个金属凸起部；
按照预设的尺寸将所述晶圆裁剪成多个指纹传感器芯片；其中，所述指纹传感器芯片朝向所述基板的一侧设置有多个金属凸起部；
在基板朝向所述指纹传感器芯片的一侧设置多个焊盘；其中，所述焊盘与所述金属凸起部一一对应；
在所述基板上设置通孔，且所述焊盘均位于所述通孔的周向上，以使手指由基板背离所述指纹传感器芯片的一侧穿过所述通孔与所述指纹传感器芯片接触，得到最终的指纹传感器封装结构。
10.根据权利要求9所述的指纹传感器封装结构的制作方法，其特征在于，所述指纹传感器封装结构的制作方法还包括：
在所述指纹传感器芯片和所述基板之间的留置部中设置保护层；其中，所述保护层覆盖在所述指纹传感器芯片朝向所述基板的一侧，所述保护层与所述通孔相对。
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