CN207743227U - 一种光学指纹芯片的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的光学指纹芯片的封装结构中，本实用新型技术方案通过具有通光口的封装电路板对指纹芯片进行封装，将具有通光孔的盖板以及光学指纹芯片分别绑定在所述通光口的两侧，复用盖板中通光孔需要预留的小孔成像的像距设置所述封装电路板，以便于光学指纹芯片与外部电路连接，降低了封装结构的厚度，而且通过所述盖板以及所述光学指纹芯片将所述通光口形成一个密封结构，无需单独设置异形密封外壳，降低了工艺难度以及制作成本。

Description

一种光学指纹芯片的封装结构

技术领域

本实用新型涉及芯片封装技术领域，更具体的说，涉及一种光学指纹芯片的封装结构。

背景技术

随着科学技术的不断进步，越来越多的电子设备广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。而随着电子设备功能的不断增加，电子设备存储的重要信息也越来越多，电子设备的身份验证技术成为目前电子设备研发的一个主要方向。

由于指纹具有唯一性和不变性，使得指纹识别技术具有安全性好、可靠性高以及使用简单等诸多优点。因此，指纹识别技术成为当下各种电子设备进行身份验证的主流技术。

目前，光学指纹芯片是现有电子设备常用的指纹识别芯片之一，其通过指纹识别区域的大量的感光像素来采集使用者的指纹信息，每个感光像素作为一个检测点。具体的，进行指纹识别时，光线照射至使用者的指纹面并经过指纹面反射至感光像素，感光像素将指纹的光信号转换为电信号，根据所有感光像素转换的电信号可以获取指纹信息。

光学指纹芯片需要通过封装形成相应的封装结构，以便于对光学指纹芯片进行保护以及以便于与电子设备的电路互联。现有的光学指纹芯片的封装结构指纹识别的准确度较低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型技术方案提供了一种光学指纹芯片的封装结构，避免了不同感光像素之间的串扰问题，提高了指纹识别的准确度。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光学指纹芯片的封装结构，所述封装结构包括：

封装电路板，所述封装电路板具有通光口；

光学指纹芯片，所述光学指纹芯片绑定在所述封装电路板的一侧；所述光学指纹芯片具有相对的正面以及背面；所述正面具有感光区域以及包围所述感光区域的非感光区域，所述感光区域具有多个阵列排布的感光像素，所述非感光区域具有与所述感光像素电连接的焊垫；所述感光区域与所述通光口正对设置；

盖板，所述盖板固定在所述封装电路板的另一侧；所述盖板覆盖所述通光口；所述盖板具有多个通光孔，所述通光孔用于调节入射光线的方向，使得预设方向的光线入射设定的所述感光像素。

优选的，在上述封装结构中，还包括：

触控面板，所述触控面板固定在所述盖板背离所述光学指纹芯片的一侧。

优选的，在上述封装结构中，所述盖板与所述触控面板之间通过透明粘结薄膜粘结固定。

优选的，在上述封装结构中，所述盖板为硅基板。

优选的，在上述封装结构中，所述光学指纹芯片用于感测目标光波段的光线；

所述封装结构还包括：位于所述盖板与所述光学指纹芯片之间的滤光片，所述滤光片用于滤除所述目标光波段之外的杂光。

优选的，在上述封装结构中，一个所述通光孔对应一个所述感光像素。

优选的，在上述封装结构中，所述封装电路板具有相对的第一表面以及第二表面，所述光学指纹芯片固定在所述第一表面，所述盖板固定在所述第二表面；

所述第一表面具有金属凸块，所述封装电路板内设置有与所述金属凸块电连接的互联电路；所述金属凸块用于与所述焊垫电连接。

优选的，在上述封装结构中，所述第一表面还设置有与所述互联电路电连接的连接端，所述连接端用于和外部电路电连接。

优选的，在上述封装结构中，所述光学指纹芯片背离所述封装电路板的一侧设置有FPC，所述连接端与所述FPC电连接，通过所述FPC与所述外部电路电连接。

优选的，在上述封装结构中，所述连接端为焊接凸起。

优选的，在上述封装结构中，还包括：位于所述第二表面第一绑定端，所述第一绑定端用于电连接外挂元件，所述第一绑定端与所述互联电路电连接。

优选的，在上述封装结构中，所述外挂元件包括电阻元件、电容元件以及存储器中的一种或是多种。

优选的，在上述封装结构中，还包括：位于所述第二表面的第二绑定端，所述第二绑定端与所述互联电路电连接，所述第二绑定端用于与外部电路电连接。

优选的，在上述封装结构中，所述第二表面设置有FPC，所述第二绑定端通过所述FPC与所述外部电路电连接。

实用新型通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的光学指纹芯片的封装结构中，通过具有通光口的封装电路板对指纹芯片进行封装，将具有通光孔的盖板以及光学指纹芯片分别绑定在所述通光口的两侧，复用盖板中通光孔需要预留的小孔成像的像距设置所述封装电路板，以便于光学指纹芯片与外部电路连接，降低了封装结构的厚度，而且通过所述盖板以及所述光学指纹芯片将所述通光口形成一个密封结构，无需单独设置异形密封外壳，降低了工艺难度以及制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为一种光学指纹芯片的封装结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种封装结构的结构示意图；

图3为图1所示封装结构中光学指纹芯片的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种封装结构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种封装结构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的又一种封装结构的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的又一种封装结构的结构示意图；

图8-图14为本实用新型实施例提供的一种封装方法的流程示意图；

图15-图18为本实用新型实施例提供的一种光学指纹芯片的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

对光学指纹芯片进行封装时，形成的封装结构一种方式如图1所示，图1为一种光学指纹芯片的封装结构的结构示意图，为了解决不同感光像素的串扰问题，采用非透明盖板12，所述非透明盖板12对应光学指纹芯片11的感光区域具有多个贯穿所述非透明盖板12的通孔121，通过所述通孔121对入射光线进行光路的调节控制，使得特定入射角度的照射对应的感光像素，以降低不同像素点的串扰问题，提高指纹识别的准确性。

光学指纹芯片11绑定在电路板13的表面，通过导线18将光学指纹芯片11和电路板13的互联电路连接，再通过绑定在电路板13另一侧表面的FPC19和外部电路连接。非透明盖板12和光学指纹芯片11之间具有滤光片14，用于滤除杂光，以提高指纹图像质量。非透明盖12背离光学指纹芯片11的一侧表面贴合固定有触控面板15，二者通过粘结薄膜16固定。通过密封外壳17对光学指纹芯片11、滤光片14以及非透明盖板12进行密封保护。

上述方式，利用非透明盖板12的小孔成像功能，调节控制入射光线的光路，使得特定角度的入射光线照射相应的感光像素，避免不同感光像素点之间的串扰问题，提高指纹识别的准确性。

上述实施方式中，在光学指纹芯片11和非透明盖板12之间需要预留设定的成像距离，以保证小孔成像的清晰度，在光学指纹芯片11的另一侧需要设置电路板13，会增加封装结构的厚度。而且需要异形密封外壳17进行密封，增加了工艺难度以及制作成本。

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种光学指纹芯片的封装结构，通过具有通光口的封装电路板对指纹芯片进行封装，将具有通光孔的盖板以及光学指纹芯片分别绑定在所述通光口的两侧，复用盖板中通光孔需要预留的小孔成像的像距设置所述封装电路板，以便于光学指纹芯片与外部电路连接，降低了封装结构的厚度，而且通过所述盖板以及所述光学指纹芯片将所述通光口形成一个密封结构，无需单独设置异形密封外壳，降低了工艺难度以及制作成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参考图2和图3，图2为本实用新型实施例提供的一种封装结构的结构示意图，图3为图1所示封装结构中光学指纹芯片的结构示意图，该封装结构包括：封装电路板23，所述封装电路板23具有通光口231；光学指纹芯片20’，所述光学指纹芯片20’绑定在所述封装电路板23的一侧；盖板22，所述盖板22固定在所述封装电路板23的另一侧。

所述光学指纹芯片20’具有相对的正面以及背面；所述正面具有感光区域以及包围所述感光区域的非感光区域，所述感光区域具有多个阵列排布的感光像素204，所述非感光区域具有与所述感光像素电连接的焊垫205；所述感光区域与所述通光口231正对设置。为了保证光学指纹芯片20’正面的平坦性，以便于和封装电路板23绑定，且为了避免其正面的感光像素204受到污损，其正面覆盖有保护层300。

所述盖板22覆盖所述通光口231；所述盖板22具有多个通光孔221，所述通光孔221用于调节入射光线的方向，使得预设方向的光线入射设定的所述感光像素204。所述通光孔221的孔径与所述感光像素204的尺寸处于相同数量级，孔径较小，具有小孔成像功能，可以用于调节入射光线的路径，使得特定入射方向的光线入射到设定的感光像素204，避免不同感光像素204之间的串扰问题。

可选的，所述盖板22背离所述光学指纹芯片20’的一侧表面贴合有透明粘结薄膜26，用于避免通光孔221收到污染以及避免污染物对光学指纹芯片20’表面造成污染。可以设置一个所述通光孔221对应一个所述感光像素204。透明粘结薄膜26可以为胶带层。

本实用新型实施所述封装结构中，所述盖板22为硅基板，可以通过刻蚀工艺形成所述通光孔221。

所述光学指纹芯片20’用于感测目标光波段的光线；所述封装结构还包括：位于所述盖板22与所述光学指纹芯片20’之间的滤光片24，所述滤光片24用于滤除所述目标光波段之外的杂光。所述滤光片24可以固定在所述光学指纹芯片20’的表面。可以设置一个所述通光孔221对应一个所述感光像素204，也可以设定一个所述通光孔221对应多个所述感光像素204。滤光片24的厚度小于预设的小孔成像的像距。

参考图4，图4为本实用新型实施例提供的另一种封装结构的结构示意图，基于图2所示实施方式，图4所示封装结构中，还包括：触控面板25，所述触控面板25固定在所述盖板22背离所述光学指纹芯片20’的一侧。所述触控面板25与所述盖板22可以通过透明粘结薄膜26粘结固定。

如图2和图4所示，在本实用新型实施例所述封装结构中，所述封装电路板23具有相对的第一表面以及第二表面，所述光学指纹芯片20’固定在所述第一表面，所述盖板22固定在所述第二表面。所述第一表面具有金属凸块30，所述封装电路板23内设置有与所述金属凸块30电连接的互联电路21；所述金属凸块30用于与所述焊垫205电连接。所述第一表面还设置有与所述互联电路电连接的连接端27，所述连接端27用于和外部电路电连接。在图1所示实施方式中，所述连接端27为焊接凸起，如可以为锡球，锡球下端的高度超过所述光学指纹芯片20’的背面。

参考图5，图5为本实用新型实施例提供的又一种封装结构的结构示意图，基于图4所示实施方式，图5所示封装结构中，所述光学指纹芯片20’背离所述封装电路板23的一侧设置有FPC29，所述连接端27与所述FPC29电连接，通过所述FPC29与所述外部电路电连接。

对于图2所示实施方式，同样可以通过设置在光学指纹芯片20’背离所述封装电路板23的一侧的FPC，以便于连接端27与外部电路电连接。

本实用新型实施例所述封装结构中，还包括：位于所述第二表面第一绑定端31，所述第一绑定端31用于电连接外挂元件28，所述第一绑定端21与所述互联电路电连接。所述第一绑定端31可以为焊盘、焊垫或是锡球等。所述外挂元件28包括电阻元件、电容元件以及存储器中的一种或是多种。同样，可以在图2和图4所示实施方式中绑定外挂元件28。

参考图6，图6为本实用新型实施例提供的又一种封装结构的结构示意图，该实施方式与图2所示方式不同在于连接端27的实现方式不同，图6中连接端27为金属凸块，用于连接外部电路，同样可以通过和FPC和外部电路连接。此时，由于连接端27的底面不超过光学指纹芯片20’的背面，需要在FPC和连接端27之间设置金属垫块使得连接端27和FPC焊接绑定。同样，图4和图5所示实施方式中可以采用金属凸块结构的连接端27。

在上述实施方式中，封装电路板23在其第一表面设置连接端27，用于连接外部电路，在其他实施方式中，还可以通过位于第二表面的第二绑定端和外部电路连接，此时无需在第一表面设置连接端，此时所述封装结构如图7所示。

参考图7，图7为本实用新型实施例提供的又一种封装结构的结构示意图，该封装结构包括：封装电路板23，所述封装电路板23具有通光口231；光学指纹芯片20’，所述光学指纹芯片20’绑定在所述封装电路板23的一侧；盖板22，所述盖板22固定在所述封装电路板23的另一侧。

图7所示实施方式中，位于所述封装电路板23的第二表面的第二绑定端32，所述第二绑定端32与所述封装电路板23内的互联电路21电连接，所述第二绑定端32用于与外部电路电连接。此时，所述第二表面设置有FPC29’，所述第二绑定端32通过所述FPC29’与所述外部电路电连接。该方式相对于在封装电路板23的第二表面设置连接端27的方式，降低了封装结构的厚度。

可选的，在图7所示方式中，可以通过第一绑定端31用于连接外挂元件28，和/或可以在盖板22背离光学指纹芯片20’的一侧贴合固定触控面板25。

本实用新型还提供了一种光学指纹芯片的封装方法，用于形成上述实施例所述的封装结构，所述封装方法如图8-图14所示，图8-图14为本实用新型实施例提供的一种封装方法的流程示意图，该封装方法包括：

步骤S11：如图8和图9所示，提供一封装电路板23。

图8为所述封装电路板23的俯视图，图9为图8所示封装电路板在PP’方向切面图。所述封装电路板23具有多个芯片绑定区域，每个芯片绑定区域均具有一个通光口231，相邻芯片绑定区域之间具有切割沟道300。通光口231小于芯片绑定区域，可以设定位于通光口231芯片绑定区域中间。

所述封装电路板具有多个芯片绑定区域，相邻芯片绑定区域

步骤S12：如图10和图11所示，在每个所述芯片绑定区域的两侧分别绑定光学指纹芯片20’以及盖板22。

光学指纹芯片20’同时进行绑定，盖板22同时进行绑定。光学指纹芯片20’和盖板22的绑定顺序不做限定，可以先绑定光学指纹芯片20’，也可以先绑定盖板22。可选的，所述盖板22为硅基板。

所述光学指纹芯片20’用于感测目标光波段的光线；所述封装方法还包括：在绑定所述光学指纹芯片20’之前，在所述光学指纹芯片20’感光侧固定滤光片24，所述滤光片24用于滤除所述目标光波段之外的杂光。

步骤S13：如图12所示，基于所述切割沟道300切割所述封装电路板23，形成多个单粒的封装结构。

切割前大尺寸的封装电路板23，进行切割后，分割为多个小尺寸的封装电路板23。形成的多个单粒的封装结构中，一个小尺寸的封装电路板23对应一个芯片绑定区域，两侧分别绑定有一个光学指纹芯片20’以及一个盖板22。

其中，所述光学指纹芯片20’的具有相对的正面以及背面；所述正面具有感光区域以及包围所述感光区域的非感光区域，所述感光区域具有多个阵列排布的感光像素，所述非感光区域具有与所述感光像素电连接的焊垫；所述感光区域与所述通光口231正对设置；所述光学指纹芯片20’具体结构可以如图3所示。

所述盖板22覆盖所述通光口231；所述盖板22具有多个通光孔221，所述通光孔221用于调节入射光线的方向，使得预设方向的光线入射设定的所述感光像素。一个所述通光孔221对应一个所述感光像素。

切割之后，在所述盖板22背离所述光学指纹芯片20’的一侧贴合透明粘结薄膜26形成如图2所示封装结构。

可选的，切割后，所述封装方法还包括：如图13和图14所示，在所述盖板背离所述光学指纹芯片的一侧固定触控面板25，可以形成如图4所示封装结构。所述盖板22与所述触控面板25之间通过透明粘结薄膜26粘结固定。

每个所述封装结构中，所述封装电路板23具有相对的第一表面以及第二表面，所述光学指纹芯片20’固定在所述第一表面，所述盖板22固定在所述第二表面；所述第一表面具有金属凸块30，所述封装电路板34内设置有与所述金属凸块30电连接的互联电路21；所述在所述封装电路板23的一侧绑定光学指纹芯片20’包括：将所述金属凸块30与所述焊垫电连接，可以通过焊接工艺将所述金属凸块30与所述焊垫焊接。

在上述封装方法中，所述第一表面还设置有与所述互联电路电连接的连接端27，所述连接端27用于和外部电路电连接。可选的，所述封装方法还包括：在所述光学指纹芯片20’背离所述封装电路板23的一侧设置FPC，所述连接端27与所述FPC电连接，通过所述FPC与所述外部电路电连接，形成如图5所示封装结构。

所述第二表面设置有第一绑定端31，所述第一绑定端31与所述互联电路电连接；所述封装方法还包括：在所述第二表面绑定外挂元件28，所述外挂元件28与所述第一绑定端电连接。所述外挂元件28包括电阻元件、电容元件以及存储器中的一种或是多种。

在上述封装方法中，通过流程图示出了封装电路板23通过位于其第一表面的连接端27与外部电路连接的实施方式。

其他实施方式中，所述第二表面设置有第二绑定端，所述第二绑定端与所述互联电路电连接，所述第二绑定端用于与外部电路电连接。可选的，该方式还包括：在所述第二表面设置FPC，所述第二绑定端通过所述FPC与所述外部电路电连接。当封装电路板23通过位于其第二表面的第二绑定端，通过所述第二绑定端与所述外部电路电连接时，封装方法可以参考上述描述，区别在于封装电路中的互联电路的布线方式以及外接端子的不同。

需要说明的是，本实用新型实施例所述封装方法中，由于触控面板25以及FPC的尺寸较大，故在切割之后固定所述触控面板25以及FPC。如果FPC绑定在第二表面，则为了便于绑定FPC，先绑定FPC，再固定所述触控面板。如果FPC绑定在第一表面，可以根据需求先绑定FPC，或是先固定触控面板25。外挂元件28可以在切割之前绑定，也可以切割之后绑定。

本实用新型实施例所述封装方法中，所述光学指纹芯片的制作方法如图15-图18所示：

首选，如图15和图16所示，提供一晶圆200，晶圆200具有多个光学指纹芯片20’，相邻光学指纹芯片20’之间具有切割沟道61。图15为晶圆200的俯视图，图16为图15在QQ’方向切面图。晶圆200的正面覆盖有保护层300，以使得各个学指纹芯片20’感光侧具有较好的平坦性，同时保护感光像素204。

然后，如图17所示，将晶圆200导致，使得光学指纹芯片20’正面朝下。可以通过粘结层62将晶圆200固定在一个水平承载板63上，以避免切割过程中污损光学指纹芯片20’的感光侧。

最后，基于切割沟道61分割所述晶圆200，形成多个单粒的光学指纹芯片20’。

本实用新型实施例所述封装方法可以形成上述实施例所述封装结构，制作工艺简单，制作成本低，形成的封装结构厚度较薄，避免了不同感光像素点之间的串扰问题，提高了指纹识别的准确性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的封装方法而言，由于其与实施例公开的封装结构相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见封装结构相关部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种光学指纹芯片的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：

封装电路板，所述封装电路板具有通光口；

光学指纹芯片，所述光学指纹芯片绑定在所述封装电路板的一侧；所述光学指纹芯片具有相对的正面以及背面；所述正面具有感光区域以及包围所述感光区域的非感光区域，所述感光区域具有多个阵列排布的感光像素，所述非感光区域具有与所述感光像素电连接的焊垫；所述感光区域与所述通光口正对设置；

盖板，所述盖板固定在所述封装电路板的另一侧；所述盖板覆盖所述通光口；所述盖板具有多个通光孔，所述通光孔用于调节入射光线的方向，使得预设方向的光线入射设定的所述感光像素。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，还包括：

触控面板，所述触控面板固定在所述盖板背离所述光学指纹芯片的一侧。

3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述盖板与所述触控面板之间通过透明粘结薄膜粘结固定。

4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述盖板为硅基板。

5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述光学指纹芯片用于感测目标光波段的光线；

所述封装结构还包括：位于所述盖板与所述光学指纹芯片之间的滤光片，所述滤光片用于滤除所述目标光波段之外的杂光。

6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，一个所述通光孔对应一个所述感光像素。

7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装电路板具有相对的第一表面以及第二表面，所述光学指纹芯片固定在所述第一表面，所述盖板固定在所述第二表面；

所述第一表面具有金属凸块，所述封装电路板内设置有与所述金属凸块电连接的互联电路；所述金属凸块用于与所述焊垫电连接。

8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述第一表面还设置有与所述互联电路电连接的连接端，所述连接端用于和外部电路电连接。

9.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述光学指纹芯片背离所述封装电路板的一侧设置有FPC，所述连接端与所述FPC电连接，通过所述FPC与所述外部电路电连接。

10.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述连接端为焊接凸起。

11.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，还包括：位于所述第二表面第一绑定端，所述第一绑定端用于电连接外挂元件，所述第一绑定端与所述互联电路电连接。

12.根据权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述外挂元件包括电阻元件、电容元件以及存储器中的一种或是多种。

13.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，还包括：位于所述第二表面的第二绑定端，所述第二绑定端与所述互联电路电连接，所述第二绑定端用于与外部电路电连接。

14.根据权利要求13所述的封装结构，其特征在于，所述第二表面设置有FPC，所述第二绑定端通过所述FPC与所述外部电路电连接。