CN208547960U - 一种超薄指纹识别芯片的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超薄指纹识别芯片的封装结构，属于指纹识别芯片封装领域。其正面再布线金属层(6)分布于所述指纹感应识别区域(12)的正面的垂直区域之外的芯片电极(14)的一侧，并与芯片电极(14)连接，金属连接件(5)设置于指纹识别传感器芯片(1)的一侧且就近设置于芯片电极(14)旁，其顶部穿过绝缘层(31)直达正面再布线金属层(6)的下表面，其底部露出包封体(4)，背面再布线金属层(7)的一端设置焊球，其另一端与金属连接件(5)的底部连接，指纹识别传感器芯片(1)的正面先设置介电层(35)再在介电层(35)上键合减薄的复合保护膜(91)。本实用新型解决了产品外观不良，提高了产品良率。

Description

一种超薄指纹识别芯片的封装结构

技术领域

本实用新型涉及一种超薄指纹识别芯片的封装结构，属于指纹识别芯片封装领域。

背景技术

指纹是人体独一无二的特征，指纹识别技术是当今生物识别技术的关键。如今手机成了人们日常生活中不可缺少的一部分，由于使用次数频繁，反复输入密码也让人感觉很不方便，有了指纹识别系统，让用户感觉更方便快捷安全。

但指纹识别芯片的可靠性性能不能满足测试要求，需要对其进行二次封装并在指纹识别产品表面贴复合保护膜，以使其能够满足可靠性、超薄、屏下等符合当前手机发展趋势的要求。目前指纹识别领域普遍采用Substrate封装，但在实际生产过程中，发现在指纹识别产品表面直接贴复合保护膜会有大量的外观不良，如图1所示的Die Mark (芯片痕迹)和Dent（凹凸点）。

发明内容

本实用新型主要针对现有封装结构的不足，提出了一种改善外观不良的超薄指纹识别芯片的封装结构。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型一种超薄指纹识别芯片的封装结构，其包括指纹识别传感器芯片和包封体，所述指纹识别传感器芯片的正面设有指纹感应识别区域和若干个芯片电极，所述芯片电极设置于指纹感应识别区域的一侧，

所述包封体包封所述指纹识别传感器芯片和金属连接件，其上表面露出指纹识别传感器芯片的正面，所述指纹识别传感器芯片的正面和包封体的上表面覆盖图案化的绝缘层，且于所述芯片电极处开设绝缘层开口，所述绝缘层的上表面选择性地设置正面再布线金属层，所述正面再布线金属层分布于所述指纹感应识别区域的正面的垂直区域之外的芯片电极的一侧，并通过绝缘层开口与芯片电极连接，所述指纹识别传感器芯片的正面涂布介电层，所述介电层覆盖正面再布线金属层和绝缘层，所述金属连接件设置于指纹识别传感器芯片的一侧且就近设置于芯片电极旁，且与芯片电极的个数一一对应，其顶部穿过绝缘层直达正面再布线金属层的下表面，其底部露出包封体，

所述包封体的下表面设置背面再布线金属层和背面塑封层，所述背面再布线金属层的一端设置焊球，其另一端与金属连接件的底部连接，所述背面塑封层覆盖背面再布线金属层、包封体与介电层的四壁并仅露出焊球的焊接面，其正面与介电层的上表面齐平，

还包括设置于介电层上的复合保护膜，所述复合保护膜包括基层和半固化树脂层，所述半固化树脂层与介电层、背面塑封层的正面键合连接，所述复合保护膜减薄至20微米+/-2微米本实用新型所述金属连接件呈实心或空心柱状。

本实用新型所述金属连接件为再布线金属层，且与背面再布线金属层为一体结构。

本实用新型所述基层的材质为聚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯。

本实用新型所述基层的外侧和/或内侧设置一层耐磨聚氨酯形成耐磨层，其硬度为2H或3H。

本实用新型所述基层材质中含有雾化颗粒，雾度3~5%，透过率95~98%。

本实用新型所述半固化树脂层为PSA或硅酮胶。

本实用新型所述指纹识别传感器芯片呈长方形。

有益效果

本实用新型一种超薄指纹识别芯片的封装结构获得了复合保护膜与塑封料、介电层之间的可靠的结合力，解决了产品外观不良，提升了产品的良率；减薄后的复合保护膜,实现了指纹识别芯片的超薄封装结构，与耐磨层的结合，加强了其封装结构的可靠性和耐磨性。

附图说明

图1是现有指纹识别芯片的封装外观不良图；

图2为本实用新型一种超薄指纹识别芯片的封装结构的实施例的示意图；

图3为图2的金属连接物与芯片电极、感应元件区域的位置关系的正视的示意图；

图4为图2的金属连接物与背面再布线金属层的位置关系的仰视的示意图；

图5是本实用新型一种超薄指纹识别芯片的封装结构的外观效果图；

其中，

指纹识别传感器芯片1

芯片本体10

指纹感应识别区域12

芯片电极14

绝缘层31

介电层35

包封体4

金属连接件5

正面再布线金属层6

背面再布线金属层7

焊球71

背面塑封层78

复合保护膜91

基层911

半固化树脂层912。

具体实施方式

为了详细阐述本实用新型的精神实质，帮助本领域技术人员切实、全面的理解本实用新型的完整技术方案，下面将结合实施例和附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。

实施例

本实用新型一种超薄指纹识别芯片的封装结构，其指纹识别传感器芯片1呈长方形，其剖面示意图如图2所示，指纹识别传感器芯片1的芯片本体10的正面设有指纹感应识别区域12和若干个芯片电极14，芯片电极14设置于指纹感应识别区域12的一侧，以使指纹感应识别区域12的有效探测面积尽可能的大，图中以设置于指纹感应识别区域12一侧的6个芯片电极14示意，感应元件设置于指纹感应识别区域12内，其电路与芯片电极14的电路设置于指纹识别传感器芯片1的内部。

包封材料包封指纹识别传感器芯片1和金属连接件5，包封材料的材质目前以环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂和不饱和聚酯树脂最为常用。包封材料包封、固化完成后，呈固状的包封体4，可以起到防水、防潮、防震、防尘、散热、绝缘等作用。同时通常为了减小包封材料本身的热膨胀系数问题，提升结构的热机械可靠性，在包封材料内还添加有氧化硅、氮化硅等填充料。

包封体4的上表面露出指纹识别传感器芯片1的正面。指纹识别传感器芯片1的正面和包封体4的上表面覆盖图案化的绝缘层31，且于芯片电极14处开设绝缘层开口311。绝缘层31的材质为氧化硅、氮化硅等。绝缘层31的上表面选择性地设置正面再布线金属层6，正面再布线金属层6分布于该指纹感应识别区域12的正面的垂直区域之外的芯片电极14的一侧，并通过绝缘层开口311与芯片电极14连接，正面再布线金属层6一般采用导电性能良好的铜Cu、铁Fe、镍Ni等材质。其具体层数可按照产品要求设置为一层或多层，通常的，正面再布线金属层6为高密度布线层，即线宽/线距在5um以下。所述指纹识别传感器芯片1的正面涂布介电层35，所述介电层35覆盖正面再布线金属层6和绝缘层31。

金属连接件5设置于指纹识别传感器芯片1的旁侧，以金属连接件5设置于指纹识别传感器芯片1的芯片电极14的同侧为佳。金属连接件5呈实心或空心柱状，其材质为铜Cu、镍Ni、钒V、钛Ti、钯Pd、金Au、银Ag等。或者，金属连接件5为再布线金属层，且与背面再布线金属层7为一体结构。金属连接件5的顶部穿过绝缘层31直达正面再布线金属层6的下表面，与正面再布线金属层6实现连接。金属连接件5的个数与芯片电极14的个数无绝对对应关系，根据实际需要设计。图3中为清楚地说明金属连接件5与芯片电极14的连接关系，以金属连接件5的个数与芯片电极14的个数一一对应示意。金属连接件5的底部露出包封体4。

包封体4的下表面设置背面再布线金属层7。背面再布线金属层7一般采用导电性能良好的铜Cu、铁Fe、镍Ni等金属制作。其具体层数可按照产品要求设置为一层或多层，通常的，背面再布线金属层7为高密度布线层，即线宽/线距在5um以下，以提高电学的可靠性。背面再布线金属层7的一端设置焊球71，其另一端与金属连接件5的底部连接。相当于将指纹识别传感器芯片1的正面的芯片电极引至指纹识别传感器芯片1的背面与基板导通。因此，与指纹识别传感器封装结构的现有技术相比，本实用新型的该方案同样减小了指纹识别传感器需要的垂直空间量，以便于指纹识别传感器设计在更靠近用户手指的位置，有效地提升了指纹识别传感器接触的灵敏性。

上述指纹识别传感器芯片1的正面涂布介电层35，介电层35的介电常数为4.5~6，以减小电路结构的寄生电阻、电容和电感，同时保证线路具有良好的绝缘性能。

所述背面塑封层78覆盖背面再布线金属层7、包封体4与介电层Ⅰ35的四壁并仅露出焊球71，其正面与介电层35的上表面齐平。经背面打磨后，焊球71露出其焊接面，以备使用时与PCB板或基板连接。背面塑封层78的材料通常包括氧化硅、氮化硅或树脂类介电材料。对应不同的基板，焊球71的位置可以灵活设置，其形状也可灵活设计，一般地，焊球71呈阵列状排列，且越大越好，一方面便于连接，另一方面，也是封装结构的散热通道之一。根据不同的焊球71布局，如图4所示，焊球71以3*2的阵列排布示意，再布线金属层7以最便捷的布线方案实现焊球71与金属连接件5的电气连接，以节约生产成本。

复合保护膜91包括基层911和半固化树脂层912。基层911的材质为Polyimde（聚酰亚胺）、 PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）等，具有非常好的抗冲击性和抗撕裂性。其基层911材质中含有雾化颗粒，雾度3~5%，透过率95~98%，光在哑光基材内的漫反射均匀，可以遮蔽整个超薄指纹识别芯片的封装结构存在的凹凸点、die mark等瑕疵。为加强PEN的抗磨性，基层911的外侧和/或内侧设置薄薄的一层耐磨聚氨酯形成耐磨层，其硬度在2H或3H，可以进一步防止膜面被划伤。半固化树脂层912为具有粘性的PSA、silicone adhesive（硅酮胶）等，其厚度5微米~18微米，其在加热加压下会软化，具有粘性，冷却后会反应固化。通过模压塑封成型工艺（C-mold），复合保护膜91的半固化树脂层912侧与指纹识别传感器芯片1的正面的介电层35、背面塑封层78的正面键合连接，可以获得复合保护膜与超薄指纹识别封装结构的可靠的结合力，提高了产品的封装良率。

复合保护膜91的厚度减薄至20微米+/-2微米，一方面获得超薄的封装厚度，另一方面可以去掉复合保护膜91表面的瑕疵，同时，提高指纹芯片的灵敏度快速响应的速度。

上述屏下超薄指纹识别封装结构的封装厚度300um以下，该封装结构完全顺应了这一发展趋势。

上述一种超薄指纹识别芯片的封装结构，可以获得复合保护膜91与产品的塑封层之间可靠的结合力，解决了产品外观不良，提高了产品的封装良率。如图5所示，在超薄指纹识别芯片的封装结构的表面观察其外观，没有Dent（凹凸点），也没有Die Mark（芯片印记）。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步地详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超薄指纹识别芯片的封装结构，其包括指纹识别传感器芯片(1) 和包封体(4)，所述指纹识别传感器芯片(1)的正面设有指纹感应识别区域(12)和若干个芯片电极(14)，所述芯片电极(14)设置于指纹感应识别区域(12)的一侧，

其特征在于：所述包封体(4)包封所述指纹识别传感器芯片(1)和金属连接件(5)，其上表面露出指纹识别传感器芯片(1)的正面，所述指纹识别传感器芯片(1)的正面和包封体(4)的上表面覆盖图案化的绝缘层(31)，且于所述芯片电极(14)处开设绝缘层开口(311)，所述绝缘层(31)的上表面选择性地设置正面再布线金属层(6)，所述正面再布线金属层(6)分布于所述指纹感应识别区域(12)的正面的垂直区域之外的芯片电极(14)的一侧，并通过绝缘层开口(311)与芯片电极(14)连接，所述指纹识别传感器芯片(1)的正面涂布介电层(35)，所述介电层(35)覆盖正面再布线金属层(6)和绝缘层(31)，所述金属连接件(5)设置于指纹识别传感器芯片(1)的一侧且就近设置于芯片电极(14)旁，且与芯片电极(14)的个数一一对应，其顶部穿过绝缘层(31)直达正面再布线金属层(6)的下表面，其底部露出包封体(4)，

所述包封体(4)的下表面设置背面再布线金属层(7)和背面塑封层(78)，所述背面再布线金属层(7)的一端设置焊球(71)，其另一端与金属连接件(5)的底部连接，所述背面塑封层(78)覆盖背面再布线金属层(7)、包封体(4)与介电层(35)的四壁并仅露出焊球(71)的焊接面，其正面与介电层(35)的上表面齐平，

还包括设置于介电层(35)上的复合保护膜(91)，所述复合保护膜(91)包括基层(911)和半固化树脂层(912)，所述半固化树脂层(912)与介电层(35)、背面塑封层(78)的正面键合连接，所述复合保护膜(91)减薄至20微米+/-2微米。

2.根据权利要求1所述的超薄指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述金属连接件(5) 呈实心或空心柱状。

3.根据权利要求1所述的超薄指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述金属连接件(5)为再布线金属层，且与背面再布线金属层(7)为一体结构。

4.根据权利要求1所述的超薄指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述基层(911)的材质为聚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯。

5.根据权利要求4所述的超薄指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述基层(911)的外侧和/或内侧设置一层耐磨聚氨酯形成耐磨层，其硬度为2H或3H。

6.根据权利要求5所述的超薄指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述基层（911）的雾度3~5%，透过率95~98%。

7.根据权利要求1所述的超薄指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述半固化树脂层(912)的材质为PSA或硅酮胶。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的超薄指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述指纹识别传感器芯片(1)呈长方形。