CN117975516A - 一种指纹传感器的封装结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种指纹传感器的封装结构及方法，解决现有指纹传感器在封胶过程中封胶材料容易溢胶，沾染指纹传感芯片的感应区，使得指纹传感芯片的灵敏度较低的问题。该结构包括基板、指纹传感芯片、金属导线和绝缘密封树脂；指纹传感芯片的第一面固定在基板的上表面的凹槽内，指纹传感芯片的第二面包括具有电性焊盘区的指定区域和感应区，电性焊盘区通过金属导线与基板电连接；绝缘密封树脂覆盖基板的上表面、指定区域和金属导线，且绝缘密封树脂形成使感应区暴露出的开槽。本发明通过将绝缘密封树脂覆盖基板的上表面、指定区域和金属导线，暴露出感应区，使得封装结构的绝缘密封树脂不沾染到感应区上，提高指纹传感芯片检测指纹信息的灵敏度。

Description

一种指纹传感器的封装结构及方法

技术领域

本发明涉及指纹传感器封装技术领域，尤其涉及一种指纹传感器的封装结构及方法。

背景技术

由于每个人的遗传基因都不相同导致了指纹的不同，使得指纹具有终身不变性、唯一性等特性。随着当今科技的进步，指纹识别技术逐渐被应用于保护个人隐私及信息安全的各个领域，尤其是笔记本电脑、智能手机、智能门锁等。指纹传感器装配到移动设备上，当用户手指接触到指纹识别芯片感应区时，便能读取到用户的指纹信息，通过对指纹信息的比对认证可以进行解锁，极大地提高了移动电子设备的安全性与便捷性。

指纹传感器主要由指纹传感芯片完成对指纹信息的采集和比对。指纹识别传感芯片包含感应区与电性焊盘区，通常使用封胶的方式将指纹传感芯片进行包裹保护。但封胶材料流动性大，在封胶过程中封胶材料容易溢出到指纹传感芯片的感应区，从而影响指纹传感芯片的灵敏度，同时损失生产良率。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有指纹传感器在封胶过程中封胶材料容易溢胶，沾染指纹传感芯片的感应区，使得指纹传感芯片的灵敏度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种指纹传感器的封装结构及方法，以解决现有技术中存在的现有指纹传感器在封胶过程中封胶材料容易溢胶，沾染指纹传感芯片的感应区，使得指纹传感芯片的灵敏度较低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种指纹传感器的封装结构，包括：基板、指纹传感芯片、金属导线和绝缘密封树脂；

所述指纹传感芯片的第一面固定在所述基板的上表面的凹槽内，所述指纹传感芯片的第二面包括具有电性焊盘区的指定区域和感应区，所述电性焊盘区通过所述金属导线与所述基板电连接；

所述绝缘密封树脂覆盖所述基板的上表面、所述指定区域和所述金属导线，且所述绝缘密封树脂形成使所述感应区暴露出的开槽。

优选的，所述指纹传感芯片的侧边与所述凹槽的对应的槽壁之间的距离为100微米至200微米，所述绝缘密封树脂覆盖所述指纹传感芯片的侧边与所述凹槽的对应的槽壁之间的间隙空间。

优选的，所述电性焊盘区与所述感应区之间的距离为200微米至500微米。

优选的，还包括粘结层，所述指纹传感芯片的第一面通过所述粘结层与所述凹槽固定连接。

优选的，所述感应区上表面与所述绝缘密封树脂上表面的垂直高度为50微米至200微米。

优选的，所述金属导线的最高点与所述绝缘密封树脂上表面之间的垂直高度不低于10微米。

一种指纹传感器的封装方法，用于制成上述任一项所述的指纹传感器的封装结构，所述方法包括：

准备基板和具有阻挡层的指纹传感芯片，并将所述指纹传感芯片的第一面固定在所述基板的凹槽内，其中，所述阻挡层位于所述指纹传感芯片的感应区上；

采用金属导线将所述指纹传感芯片的电性焊盘区与所述基板电连接；

使用绝缘密封树脂将所述基板的上表面、所述指纹传感芯片的指定区域和所述金属导线进行塑封并固化；

移除所述感应区上的阻挡层，使所述绝缘密封树脂形成使所述感应区暴露出的开槽，完成指纹传感器的封装。

优选的，所述准备具有阻挡层的指纹传感芯片，包括：

准备传感芯片晶圆，所述传感芯片晶圆包括多个相同的指纹传感芯片；

在所述传感芯片晶圆中的每个所述指纹传感芯片的指定区域上形成保护层；

在所述传感芯片晶圆中的每个所述指纹传感芯片的感应区上形成阻挡层；

在所述感应区上形成阻挡层后，将所述指定区域上形成保护层去除；

将所述传感芯片晶圆背面减薄并进行划片切割，形成多个具有阻挡层的所述指纹传感芯片。

优选的，所述在所述传感芯片晶圆中的每个所述指纹传感芯片的感应区上形成阻挡层，包括：

将所述传感芯片晶圆中的每个所述指纹传感芯片的感应区上均匀涂布液态可剥胶；

对所述感应区上均匀涂布的液态可剥胶进行烘烤，形成固态的阻挡层，所述阻挡层的厚度小于或等于所述指定区域上的所述保护层的厚度。

优选的，所述将所述指纹传感芯片的第一面固定在所述基板的凹槽内，包括：

使用粘结层将所述指纹传感芯片的第一表面内嵌在所述基板的凹槽内，所述指纹传感芯片的侧边与所述凹槽的对应的槽壁之间的距离为100微米至200微米。

实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本发明通过将绝缘密封树脂覆盖基板的上表面、指定区域和金属导线，暴露出感应区，使得封装结构的绝缘密封树脂不沾染到感应区上，提高指纹传感芯片检测指纹信息的灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，附图中：

图1是本发明指纹传感器的封装结构实施例的结构示意图；

图2是本发明指纹传感器的封装方法实施例的第一流程图；

图3是本发明指纹传感器的封装方法实施例的第二流程图；

图4是本发明指纹传感器的封装方法实施例的结构示意图。

图中：1、基板；2、粘结层；3、金属导线；4、绝缘密封树脂；5、指纹传感芯片；6、感应区；7、电性焊盘区；8、阻挡层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，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元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

实施例一：

如图1所示，本发明提供了一种指纹传感器的封装结构，包括：基板1、指纹传感芯片5、金属导线3和绝缘密封树脂4。指纹传感芯片5的第一面固定在基板1的上表面的凹槽内，指纹传感芯片5的第二面包括具有电性焊盘区7的指定区域和感应区6，电性焊盘区7通过金属导线3与基板1电连接。绝缘密封树脂4覆盖基板1的上表面、指定区域和金属导线3，且绝缘密封树脂4形成使感应区6暴露出的开槽。具体的，指纹传感芯片5的第一面内嵌在基板1的上表面的凹槽内，通过基板1的上表面的凹槽对指纹传感芯片5进行包裹保护，方便封装指纹传感芯片5，同时能够降低封装结构的厚度，缩小封装结构的体积。基板1具备导电性，如PCB板、封装载板。指定区域上设置有电性焊盘区7，金属导线3的第一端与电性焊盘区7相连，金属导线3的第二端与基板1相连。进一步地，本实施例的金属导线3包括但不限于金线、合金线、靶铜线或铝线。

绝缘密封树脂4覆盖基板1的上表面、指定区域和金属导线3，且绝缘密封树脂4形成使感应区6暴露出的开槽，使得绝缘密封树脂4不沾染指纹传感芯片5的感应区6，提高指纹传感芯片5检测指纹信息的灵敏度。同时用户的手指能够通过绝缘密封树脂4形成的开槽接触指纹传感芯片5的感应区6，进行指纹信息的检测。

本发明通过将绝缘密封树脂4覆盖基板1的上表面、指定区域和金属导线3，暴露出指纹传感芯片5的感应区6，使得封装结构的绝缘密封树脂4不沾染到感应区6上，提高指纹传感芯片5检测指纹信息的灵敏度。

作为可选的实施方式，指纹传感芯片5的侧边与凹槽的对应的槽壁之间的距离为100微米至200微米，绝缘密封树脂4覆盖指纹传感芯片5的侧边与凹槽的对应的槽壁之间的间隙空间。具体的，如图1所示，指纹传感芯片5的侧边为A，该侧边A对应的槽壁为B。由于指纹传感芯片5粘贴在基板1的凹槽内时存在一定的偏移，在指纹传感芯片5的侧边与凹槽的对应的槽壁之间设置一定距离，可以防止在安装指纹传感芯片5时，指纹传感芯片5碰撞到凹槽的槽壁，能够很好的保护指纹传感芯片5，避免造成指纹传感芯片5损伤。指纹传感芯片5的侧边与凹槽的对应的槽壁之间的距离记为L，其中，L优选为100微米至200微米。绝缘密封树脂4覆盖指纹传感芯片5的侧边与凹槽的对应的槽壁之间的间隙空间，保证将指纹传感芯片5紧固稳定的封装在基板1的凹槽内。

作为可选的实施方式，电性焊盘区7与感应区6之间的距离为200微米至500微米。具体的，电性焊盘区7与感应区6之间的距离记为S，其中，S的范围为200微米至500微米。在电性焊盘区7与感应区6之间设置一定距离，防止干扰感应器对指纹信息的识别。由于电性焊盘区7与感应区6之间的距离较为接近，可以缩减指纹传感芯片5的第二面上除感应区6与电性焊盘区7以外区域的面积，减小指纹传感芯片5的尺寸，进而缩减指纹传感器的封装结构的体积。

作为可选的实施方式，还包括粘结层2，指纹传感芯片5的第一面通过粘结层2与凹槽固定连接。具体的，指纹传感芯片5的第一面通过粘结层2能够粘接固定在凹槽内，采用粘结层2，方便将指纹传感芯片5的第一面固定在凹槽内，同时能够保证指纹传感芯片5的稳定性。粘结层2为DAF（Die Attach Film，薄膜型粘合剂）或粘片胶，例如导电银胶、环氧树脂胶等。

作为可选的实施方式，感应区6上表面与绝缘密封树脂4上表面的垂直高度为50微米至200微米。具体的，感应区6上表面与绝缘密封树脂4上表面的垂直高度记为D，其中，D为50微米至200微米。

作为可选的实施方式，金属导线3的最高点与绝缘密封树脂4上表面之间的垂直高度不低于10微米。具体的，金属导线3的最高点（如图1中凸起的最高点）低于绝缘密封树脂4上表面，保证能够将金属导线3完全封装在封装结构内，不会使金属导线3裸露在封装结构外。金属导线3的最高点与绝缘密封树脂4上表面之间的垂直高度记为H，其中，H不低于10微米。

实施例二：

如图2所示，一种指纹传感器的封装方法，用于制成实施例一中的指纹传感器的封装结构，方法包括：

S100、准备基板和具有阻挡层的指纹传感芯片，并将指纹传感芯片的第一面固定在基板的凹槽内，其中，阻挡层位于指纹传感芯片的感应区上；

S200、采用金属导线将指纹传感芯片的电性焊盘区与基板电连接；

S300、使用绝缘密封树脂将基板的上表面、指纹传感芯片的指定区域和金属导线进行塑封并固化；

S400、移除感应区上的阻挡层，使绝缘密封树脂形成使感应区暴露出的开槽，完成指纹传感器的封装。具体的，准备具有阻挡层8的指纹传感芯片5，将具有阻挡层8的指纹传感芯片5固定在基板1的凹槽内后，电连接指纹传感芯片5和基板1。优选为采用引线键合的方式，利用金属导线3将指纹传感芯片5的电性焊盘区7与基板1电连接，此外，也可以根据实际需求，采用其他键合方式。绝缘密封树脂4可以使用转塑成型（transfer molding）或其他填充制程的方式对基板1的上表面、指纹传感芯片5的指定区域和金属导线3进行塑封并固化。

在使用液态的绝缘密封树脂4将基板1的上表面、指纹传感芯片5的指定区域和金属导线3进行塑封并固化时，需要保证金属导线3的最高点与绝缘密封树脂4上表面之间的垂直高度不低于10微米，同时满足绝缘密封树脂4的上表面高于感应区6的上表面，绝缘密封树脂4的上表面与感应区6的上表面的高度差为50微米至200微米。将基板1的上表面、指纹传感芯片5的指定区域和金属导线3进行塑封并固化时，由于指纹传感芯片5的感应区6上设有阻挡层8，能够避免使用绝缘密封树脂4进行塑封时发生溢胶，沾染到指纹传感芯片5的感应区6，从而提高指纹传感芯片5检测的灵敏度。完成S300步骤后的封装结构剖面图如图4所示。

使用绝缘密封树脂4进行塑封并固化后，移除感应区6上的阻挡层8，能够使绝缘密封树脂4形成使感应区6暴露出的开槽，方便用户的手指通过开槽触摸感应区6，实现对指纹信息的检测。移除感应区6上的阻挡层8的方式可以采用物理（如撕膜）或化学（如水解等）方式。

本发明的封装方法通过使用阻挡层8，能够有效防止封胶材料溢胶，沾染指纹传感芯片5的感应区6，提高指纹传感芯片5检测的灵敏度。

作为可选的实施方式，如图3所示，准备具有阻挡层的指纹传感芯片，包括：

S101、准备传感芯片晶圆，传感芯片晶圆包括多个相同的指纹传感芯片；

S102、在传感芯片晶圆中的每个指纹传感芯片的指定区域上形成保护层；

S103、在传感芯片晶圆中的每个指纹传感芯片的感应区上形成阻挡层；

S104、在感应区上形成阻挡层后，将指定区域上形成保护层去除；

S105、将传感芯片晶圆背面减薄并进行划片切割，形成多个具有阻挡层的指纹传感芯片。具体的，由于指定区域上的电性焊盘区7需要做引线键合，在传感芯片晶圆中的每个指纹传感芯片5的指定区域上形成保护层，是为了通过保护层防止在对传感芯片晶圆中的每个指纹传感芯片5的感应区6上形成阻挡层8时，形成阻挡层8的可剥胶覆盖在电性焊盘区7上，保证形成的阻挡层8不会影响基板1与指纹传感芯片5的键合。保护层材料优选为光敏材料，如光刻胶。在感应区6上形成阻挡层8后，将指定区域上形成保护层去除，是为了后续封装指纹传感芯片5时，将指定区域上的电性焊盘区7与基板1进行电连接。感应区6上形成阻挡层8是为了防止封装过程中绝缘密封树脂4溢胶到感应区6上。将传感芯片晶圆背面减薄有利于降低封装结构的总体厚度。将传感芯片晶圆进行划片切割，形成多个单颗具有阻挡层8的指纹传感芯片5，便于实现对每个具有阻挡层8的指纹传感芯片5进行单独封装。

作为可选的实施方式，在传感芯片晶圆中的每个指纹传感芯片的感应区上形成阻挡层，包括：

将传感芯片晶圆中的每个指纹传感芯片的感应区上均匀涂布液态可剥胶；

对感应区上均匀涂布的液态可剥胶进行烘烤，形成固态的阻挡层，阻挡层的厚度小于或等于指定区域上的保护层的厚度。具体的，在传感芯片晶圆中的每个指纹传感芯片5的感应区6上均匀涂布液态可剥胶，保证烘烤后形成的阻挡层8能够对感应区6进行完整的覆盖，从而保证后封装指纹传感芯片5时，通过阻挡层8的阻挡，绝缘密封树脂4不会溢胶而沾染到感应区6上。此外，也可以将液态可剥胶涂布在指纹传感芯片5除电性焊盘区7以外的所有区域上。阻挡层8的厚度小于或等于指定区域上的保护层的厚度，保证在涂布液态可剥胶，不会将液态可剥胶涂布到保护层上，在形成阻挡层8后，方便将指定区域上形成保护层去除。阻挡层8的厚度优选为50微米至200微米。涂布液态可剥胶的方式为通过网板印刷或者旋涂方式，采用可剥胶制成阻挡层8是为了方便封装后去除阻挡层8。阻挡层8可耐175℃以上高温。

作为可选的实施方式，将指纹传感芯片的第一面固定在基板的凹槽内，包括：使用粘结层将指纹传感芯片的第一表面内嵌在基板的凹槽内，指纹传感芯片的侧边与凹槽的对应的槽壁之间的距离为100微米至200微米。具体的，使用粘结层2将指纹传感芯片5的第一表面内嵌在基板1的凹槽内，方便安装指纹传感芯片5，保证指纹传感芯片5的稳定性。同时，在将指纹传感芯片5的第一表面内嵌在基板1的凹槽内时，需要满足指纹传感芯片5的侧边与凹槽的对应的槽壁之间的距离为100微米至200微米的限定条件。

本发明的封装方法，通过使用阻挡层8，采用引线键合的方式，完成了指纹传感器的封装。相较于使用异形塑封模具或硅通孔（Through silicon via）将指纹传感芯片5的感应区6暴露的方式，本发明的封装方法降低了制造成本，减少了封装工艺步骤，提升了生产效率和产品的良率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种指纹传感器的封装结构，其特征在于，包括：基板（1）、指纹传感芯片（5）、金属导线（3）和绝缘密封树脂（4）；

所述指纹传感芯片（5）的第一面固定在所述基板（1）的上表面的凹槽内，所述指纹传感芯片（5）的第二面包括具有电性焊盘区（7）的指定区域和感应区（6），所述电性焊盘区（7）通过所述金属导线（3）与所述基板（1）电连接；

所述绝缘密封树脂（4）覆盖所述基板（1）的上表面、所述指定区域和所述金属导线（3），且所述绝缘密封树脂（4）形成使所述感应区（6）暴露出的开槽。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器的封装结构，其特征在于，所述指纹传感芯片（5）的侧边与所述凹槽的对应的槽壁之间的距离为100微米至200微米，所述绝缘密封树脂（4）覆盖所述指纹传感芯片（5）的侧边与所述凹槽的对应的槽壁之间的间隙空间。

3.根据权利要求1所述的指纹传感器的封装结构，其特征在于，所述电性焊盘区（7）与所述感应区（6）之间的距离为200微米至500微米。

4.根据权利要求1所述的指纹传感器的封装结构，其特征在于，还包括粘结层（2），所述指纹传感芯片（5）的第一面通过所述粘结层（2）与所述凹槽固定连接。

5.根据权利要求1所述的指纹传感器的封装结构，其特征在于，所述感应区（6）上表面与所述绝缘密封树脂（4）上表面的垂直高度为50微米至200微米。

6.根据权利要求1所述的指纹传感器的封装结构，其特征在于，所述金属导线（3）的最高点与所述绝缘密封树脂（4）上表面之间的垂直高度不低于10微米。

7.一种指纹传感器的封装方法，其特征在于，用于制成如权利要求1-6任一项所述的指纹传感器的封装结构，所述方法包括：

准备基板和具有阻挡层的指纹传感芯片，并将所述指纹传感芯片的第一面固定在所述基板的凹槽内，其中，所述阻挡层位于所述指纹传感芯片的感应区上；

采用金属导线将所述指纹传感芯片的电性焊盘区与所述基板电连接；

使用绝缘密封树脂将所述基板的上表面、所述指纹传感芯片的指定区域和所述金属导线进行塑封并固化；

移除所述感应区上的阻挡层，使所述绝缘密封树脂形成使所述感应区暴露出的开槽，完成指纹传感器的封装。

8.根据权利要求7所述的指纹传感器的封装方法，其特征在于，所述准备具有阻挡层的指纹传感芯片，包括：

准备传感芯片晶圆，所述传感芯片晶圆包括多个相同的指纹传感芯片；

在所述传感芯片晶圆中的每个所述指纹传感芯片的指定区域上形成保护层；

在所述传感芯片晶圆中的每个所述指纹传感芯片的感应区上形成阻挡层；

在所述感应区上形成阻挡层后，将所述指定区域上形成保护层去除；

将所述传感芯片晶圆背面减薄并进行划片切割，形成多个具有阻挡层的所述指纹传感芯片。

9.根据权利要求8所述的指纹传感器的封装方法，其特征在于，所述在所述传感芯片晶圆中的每个所述指纹传感芯片的感应区上形成阻挡层，包括：

将所述传感芯片晶圆中的每个所述指纹传感芯片的感应区上均匀涂布液态可剥胶；

对所述感应区上均匀涂布的液态可剥胶进行烘烤，形成固态的阻挡层，所述阻挡层的厚度小于或等于所述指定区域上的所述保护层的厚度。

10.根据权利要求7所述的指纹传感器的封装方法，其特征在于，所述将所述指纹传感芯片的第一面固定在所述基板的凹槽内，包括：

使用粘结层将所述指纹传感芯片的第一表面内嵌在所述基板的凹槽内，所述指纹传感芯片的侧边与所述凹槽的对应的槽壁之间的距离为100微米至200微米。