CN204538013U - 指纹锁识别模组封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种指纹锁识别模组封装结构，包括指纹识别芯片、陶瓷盖板、PCB板和数据处理芯片，PCB板和数据处理芯片均电连接指纹识别芯片；指纹识别芯片下表面并与盲孔相背区域由外向内依次具有第一锥形盲孔、第二锥形盲孔，第二锥形盲孔位于第一锥形盲孔的底部，所述第一锥形盲孔、第二锥形盲孔的截面为锥形，第二锥形盲孔底部为指纹识别芯片的铝焊盘，盲孔内铝焊垫表面依次覆盖有镍金属层、金钯合金层，此镍金属层从盲孔中部延伸至指纹识别芯片上表面并形成凸起，形成焊盘增厚部，所述金钯合金层位于焊盘增厚部的表面。本实用新型将晶圆级芯片封装和硅通孔技术整合后形成一套新的工艺流程，大幅度提高了产品可靠性，减少了厚度，使产品总厚度大大降低。

Description

指纹锁识别模组封装结构

技术领域

本实用新型涉及一种指纹识别模组封装结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术

在指纹芯片的先进封装工艺方面，在美国苹果公司的iPhone5S及其配套的Touch ID指纹识别技术发布后，其公布了一种全新的指纹识别技术发布后，其公布了一种全新的指纹识别芯片，其采用了先使用晶圆级封装技术在每颗芯片的侧边进行挖槽，并重做焊垫，后期使用公知的低弧高（low loop height）焊线技术完成模组封装，以减少模组高度，是混合了晶圆级封装和传统封装的过渡性技术。苹果公司专利文本公布的Touch ID封装结构，采用焊线方式实现，只是在芯片表面上进行了挖槽，以降低焊线后模组高度，因此在先进指纹芯片的封装技术上，目前市场上还未看到真正采用晶圆级TSV封装技术的指纹识别芯片封装形式和专利。

如何将现有影像传感器芯片的晶圆级封装技术，重新针对指纹识别芯片封装的具体规格要求，开发全新的成套封装工艺，为指纹识别芯片封装应用拓展了新的技术方向，成为本领域普通技术人员努力的方向。

发明内容

本实用新型目的是提供一种指纹锁识别模组封装结构，该指纹锁识别模组封装结构将晶圆级芯片封装和硅通孔技术整合后形成一套新的工艺流程，直接省去传统封装打线步骤，减少了holder和FPC等厚度，使产品总厚度大大降低，该技术的使用使得0.5mm的封装体内可以有0.4mm的实心体，有利于满足工业设计造型并实现足够的产品强度，最终大幅度提高了产品可靠性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种指纹锁识别模组封装结构，包括指纹识别芯片、陶瓷盖板、PCB板和数据处理芯片，所述指纹识别芯片的感应区与陶瓷盖板之间设置有高介电常数层，所述PCB板和数据处理芯片均电连接指纹识别芯片；

所述指纹识别芯片上表面分布有若干个盲孔，所述指纹识别芯片的盲孔内具有铝焊盘，此铝焊盘从盲孔底部延伸至盲孔中部，盲孔内铝焊垫表面依次覆盖有镍金属层、金钯合金层，此镍金属层从盲孔中部延伸至指纹识别芯片上表面并形成凸起，形成焊盘增厚部，所述金钯合金层位于焊盘增厚部的表面；

所述指纹识别芯片下表面并与盲孔相背区域由外向内依次具有第一锥形盲孔、第二锥形盲孔，第二锥形盲孔位于第一锥形盲孔的底部，所述第一锥形盲孔、第二锥形盲孔的截面为锥形，第二锥形盲孔的开口小于第一锥形盲孔的开口，此第二锥形盲孔底部为指纹识别芯片的铝焊盘；

所述指纹识别芯片下表面、第一锥形盲孔、第二锥形盲孔表面具有绝缘层，所述第二锥形盲孔底部开设有若干个第三锥形盲孔，位于指纹识别芯片、第一锥形盲孔、第二锥形盲孔和第三锥形盲孔上方依次具有钛金属导电图形层、铜金属导电图形层，此钛金属导电图形层、铜金属导电图形层位于绝缘层与指纹识别芯片相背的表面，一防焊层位于铜金属导电图形层与钛金属导电图形层相背的表面，此防焊层上开有若干个通孔，一焊球通过所述通孔与铜金属导电图形层电连接；

所述PCB板和数据处理芯片均电连接指纹识别芯片的焊球，所述第三锥形盲孔贯穿所述铝焊盘并延伸至镍金属层的中部，所述金钯合金层由78~85%钯、15~22%金组成。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1. 上述方案中，所述焊盘增厚部厚度为3~4微米。

2. 上述方案中，所述第二锥形盲孔内具有至少三个第三锥形盲孔。

3. 上述方案中，所述指纹识别芯片的厚度为150~300微米。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：

1. 本实用新型指纹锁识别模组封装结构，其将晶圆级芯片封装和硅通孔技术技术整合后形成一套新的工艺流程，直接省去传统封装打线步骤，减少了holder和FPC等厚度，使产品总厚度大大降低，该技术的使用使得0.5mm的封装体内可以有0.4mm的实心体，有利于满足工业设计造型并实现足够的产品强度，最终大幅度提高了产品可靠性。

2. 本实用新型指纹锁识别模组封装结构，其指纹识别芯片、陶瓷盖板、PCB板和数据处理芯片，所述指纹识别芯片的感应区与陶瓷盖板之间设置有高介电常数层，所述PCB板和数据处理芯片均电连接指纹识别芯片，将数据处理芯片直接贴装到指纹芯片上此种模组组装结构在制造工艺上更加简单，数据处理芯片直接与指纹芯片直接相连增强数据处理速度与电性稳定性能。

3. 本实用新型低功耗指纹锁器件，其铝焊盘从盲孔底部延伸至盲孔中部，盲孔内铝焊垫表面依次覆盖有镍金属层、金钯合金层，此镍金属层从盲孔中部延伸至指纹识别芯片上表面并形成凸起，形成焊盘增厚部，所述第三锥形盲孔贯穿所述铝焊盘并延伸至镍金属层的中部，所述金钯合金层由78~85%钯、15~22%金组成，避免晶圆铝PAD直接暴露在空气中，增加互连导线接触面积提高导线连接稳定性与可靠性，采用WLCSP-TSV的先进技术，克服了传统的指纹识别芯片封装较厚的不足，实现了低功耗、小体积和高效率一体式指纹识别；采用三层结构铝焊盘、镍金属层、金钯合金层，防止镍金属氧化，并增加可靠性。

4. 本实用新型指纹锁识别模组封装结构，其指纹识别芯片下表面、第一锥形盲孔、第二锥形盲孔表面具有绝缘层，所述第二锥形盲孔底部开设有若干个第三锥形盲孔，位于指纹识别芯片、第一锥形盲孔、第二锥形盲孔和第三锥形盲孔上方依次具有钛金属导电图形层、铜金属导电图形层，既增加了金属层与Si基片的粘附力，由防止了铜和硅之间的电子迁移。

附图说明

附图1为本实用新型指纹锁识别模组封装结构局部结构示意图一；

附图2为本实用新型指纹锁识别模组封装结构局部结构示意图二；

附图3为附图2中A处局部结构放大示意图；

附图4为附图3中局部结构放大示意图；

附图5为本实用新型指纹锁识别模组封装结构结构示意图。

以上附图中：1、指纹识别芯片；2、盲孔；3、铝焊盘；4、镍金属层；5、焊盘增厚部；6、第一锥形盲孔；7、第二锥形盲孔；8、绝缘层；9、第三锥形盲孔；10、钛金属导电图形层；11、铜金属导电图形层；12、防焊层；13、通孔；14、焊球；15、陶瓷盖板；16、PCB板；17、数据处理芯片；18、高介电常数层；19、金钯合金层。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例1：一种指纹锁识别模组封装结构，包括指纹识别芯片1、陶瓷盖板15、PCB板16和数据处理芯片17，所述指纹识别芯片1的感应区与陶瓷盖板2之间设置有高介电常数层18，所述PCB板16和数据处理芯片17均电连接指纹识别芯片1；

所述指纹识别芯片1上表面分布有若干个盲孔2，所述指纹识别芯片1的盲孔2内具有铝焊盘3，此铝焊盘3从盲孔2底部延伸至盲孔2中部，盲孔2内铝焊垫3表面依次覆盖有镍金属层4、金钯合金层19 ，此镍金属层4从盲孔2中部延伸至指纹识别芯片1上表面并形成凸起，形成焊盘增厚部5，所述金钯合金层19 位于焊盘增厚部5的表面；

所述指纹识别芯片1下表面并与盲孔2相背区域由外向内依次具有第一锥形盲孔6、第二锥形盲孔7，第二锥形盲孔7位于第一锥形盲孔6的底部，所述第一锥形盲孔6、第二锥形盲孔7的截面为锥形，第二锥形盲孔7的开口小于第一锥形盲孔6的开口，此第二锥形盲孔7底部为指纹识别芯片1的铝焊盘3；

所述指纹识别芯片1下表面、第一锥形盲孔6、第二锥形盲孔7表面具有绝缘层8，所述第二锥形盲孔7底部开设有若干个第三锥形盲孔9，位于指纹识别芯片1、第一锥形盲孔6、第二锥形盲孔7和第三锥形盲孔9上方依次具有钛金属导电图形层10、铜金属导电图形层11，此钛金属导电图形层10、铜金属导电图形层11位于绝缘层8与指纹识别芯片1相背的表面，一防焊层12位于铜金属导电图形层11与钛金属导电图形层10相背的表面，此防焊层12上开有若干个通孔13，一焊球14通过所述通孔13与铜金属导电图形层11电连接；

所述PCB板16和数据处理芯片17均电连接指纹识别芯片1的焊球14， 所述第三锥形盲孔9贯穿所述铝焊盘3并延伸至镍金属层4的中部，所述金钯合金层19由78~85%钯、15~22%金组成；上述述焊盘增厚部5厚度为2微米。

实施例2：一种指纹锁识别模组封装结构，包括指纹识别芯片1、陶瓷盖板15、PCB板16和数据处理芯片17，所述指纹识别芯片1的感应区与陶瓷盖板2之间设置有高介电常数层18，所述PCB板16和数据处理芯片17均电连接指纹识别芯片1；

所述指纹识别芯片1上表面分布有若干个盲孔2，所述指纹识别芯片1的盲孔2内具有铝焊盘3，此铝焊盘3从盲孔2底部延伸至盲孔2中部，盲孔2内铝焊垫3表面依次覆盖有镍金属层4、金钯合金层19 ，此镍金属层4从盲孔2中部延伸至指纹识别芯片1上表面并形成凸起，形成焊盘增厚部5，所述金钯合金层19 位于焊盘增厚部5的表面；

所述指纹识别芯片1下表面并与盲孔2相背区域由外向内依次具有第一锥形盲孔6、第二锥形盲孔7，第二锥形盲孔7位于第一锥形盲孔6的底部，所述第一锥形盲孔6、第二锥形盲孔7的截面为锥形，第二锥形盲孔7的开口小于第一锥形盲孔6的开口，此第二锥形盲孔7底部为指纹识别芯片1的铝焊盘3；

所述指纹识别芯片1下表面、第一锥形盲孔6、第二锥形盲孔7表面具有绝缘层8，所述第二锥形盲孔7底部开设有若干个第三锥形盲孔9，位于指纹识别芯片1、第一锥形盲孔6、第二锥形盲孔7和第三锥形盲孔9上方依次具有钛金属导电图形层10、铜金属导电图形层11，此钛金属导电图形层10、铜金属导电图形层11位于绝缘层8与指纹识别芯片1相背的表面，一防焊层12位于铜金属导电图形层11与钛金属导电图形层10相背的表面，此防焊层12上开有若干个通孔13，一焊球14通过所述通孔13与铜金属导电图形层11电连接；

所述PCB板16和数据处理芯片17均电连接指纹识别芯片1的焊球14，所述第三锥形盲孔9贯穿所述铝焊盘3并延伸至镍金属层4的中部，所述金钯合金层19由78~85%钯、15~22%金组成。

上述焊盘增厚部5厚度为3.2微米。上述第二锥形盲孔7内具有四个第三锥形盲孔9。

采用上述指纹锁识别模组封装结构时，其将晶圆级芯片封装和硅通孔技术技术整合后形成一套新的工艺流程，直接省去传统封装打线步骤，减少了holder和FPC等厚度，使产品总厚度大大降低，该技术的使用使得0.5mm的封装体内可以有0.4mm的实心体，有利于满足工业设计造型并实现足够的产品强度，最终大幅度提高了产品可靠性。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种指纹锁识别模组封装结构，其特征在于：包括指纹识别芯片（1）、陶瓷盖板（15）、PCB板（16）和数据处理芯片（17），所述指纹识别芯片（1）的感应区与陶瓷盖板（2）之间设置有高介电常数层（18），所述PCB板（16）和数据处理芯片（17）均电连接指纹识别芯片（1）；

所述指纹识别芯片（1）上表面分布有若干个盲孔（2），所述指纹识别芯片（1）的盲孔（2）内具有铝焊盘（3），此铝焊盘（3）从盲孔（2）底部延伸至盲孔（2）中部，盲孔（2）内铝焊垫（3）表面依次覆盖有镍金属层（4）、金钯合金层（19 ），此镍金属层（4）从盲孔（2）中部延伸至指纹识别芯片（1）上表面并形成凸起，形成焊盘增厚部（5），所述金钯合金层（19 ）位于焊盘增厚部（5）的表面；

所述指纹识别芯片（1）下表面并与盲孔（2）相背区域由外向内依次具有第一锥形盲孔（6）、第二锥形盲孔（7），第二锥形盲孔（7）位于第一锥形盲孔（6）的底部，所述第一锥形盲孔（6）、第二锥形盲孔（7）的截面为锥形，第二锥形盲孔（7）的开口小于第一锥形盲孔（6）的开口，此第二锥形盲孔（7）底部为指纹识别芯片（1）的铝焊盘（3）；

所述指纹识别芯片（1）下表面、第一锥形盲孔（6）、第二锥形盲孔（7）表面具有绝缘层（8），所述第二锥形盲孔（7）底部开设有若干个第三锥形盲孔（9），位于指纹识别芯片（1）、第一锥形盲孔（6）、第二锥形盲孔（7）和第三锥形盲孔（9）上方依次具有钛金属导电图形层（10）、铜金属导电图形层（11），此钛金属导电图形层（10）、铜金属导电图形层（11）位于绝缘层（8）与指纹识别芯片（1）相背的表面，一防焊层（12）位于铜金属导电图形层（11）与钛金属导电图形层（10）相背的表面，此防焊层（12）上开有若干个通孔（13），一焊球（14）通过所述通孔（13）与铜金属导电图形层（11）电连接，所述PCB板（16）和数据处理芯片（17）均电连接指纹识别芯片（1）的焊球（14）；

所述第三锥形盲孔（9）贯穿所述铝焊盘（3）并延伸至镍金属层（4）的中部，所述金钯合金层（19）由78~85%钯、15~22%金组成。

2.根据权利要求1所述的指纹锁识别模组封装结构，其特征在于：所述焊盘增厚部（5）厚度为3~4微米。

3.根据权利要求1所述的指纹锁识别模组封装结构，其特征在于：所述第二锥形盲孔（7）内具有至少三个第三锥形盲孔（9）。

4.根据权利要求1所述的指纹锁识别模组封装结构，其特征在于：所述指纹识别芯片（1）的厚度为150~300微米。