CN211124064U - 接触传感器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种接触传感器及电子设备，该接触传感器包括电路板、设置于所述电路板上的晶圆裸片、设置于所述电路板上的至少一静电防护元件；所述静电防护元件位于所述晶圆裸片的周围，所述静电防护元件在电路板上的正投影与所述晶圆裸片在电路板上的正投影互不重叠，且所述静电防护元件具有尖端，所述尖端超过所述晶圆裸片的上表面。所述静电防护元件用于将静电进行泄放。电子设备包括该接触传感器。

Description

接触传感器及电子设备

技术领域

本实用新型涉及一种防静电的接触传感器及电子设备。

背景技术

顾名思义，接触传感器为在用户接触或接近时，对接触的物体进行感测的传感器。例如指纹传感器，能对接触或接近该传感器的物体进行感测，并获得指纹图像。

然而，人体为导体，在用户接触或接近该传感器时，人体静电会对传感器中的电路造成影响，导致该接触传感器感测效率降低甚至失效。

实用新型内容

本实用新型实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型实施方式需要提供一种接触传感器及电子设备。

本实用新型实施方式的接触传感器，包括：电路板、设置于所述电路板上的晶圆裸片、设置于所述电路板上的至少一静电防护元件；所述静电防护元件位于所述晶圆裸片的周围，所述静电防护元件在电路板上的正投影与所述晶圆裸片在电路板上的正投影互不重叠，且所述静电防护元件具有尖端，所述尖端超过所述晶圆裸片的上表面。

本实用新型实施方式通过将静电防护元件设置于电路板上，且位于晶圆裸片的外侧，同时静电防护元件相对于电路板的垂直高度还大于晶圆裸片相对于电路板的垂直高度，因此当物体接触该生物传感芯片时，静电防护元件相对晶圆裸片更靠近物体，物体产生的静电先通过静电防护元件进行泄放，从而避免了静电经过晶圆裸片而对晶圆裸片造成影响。另外，由于静电防护元件位于晶圆裸片的外侧，从而该静电防护元件不会影响晶圆裸片的生物感测，从而提高了生物感测效果。再者，由于静电防护元件通过高度设置来实现静电泄放，因此该静电防护元件能设置为较小体积的导电件，从而节省了生物传感芯片的制造成本。

在某些实施方式中，所述静电防护元件为导线。通过导线结构的静电防护元件不但结构简单，而且材料用量少，从而减少材料成本。另外，该导线结构的静电防护元件位于晶圆裸片的外侧，不但不影响晶圆裸片的正常线路，而且设置于晶圆裸片外侧的导线，可以实现短距离设计以及提高导线的支撑强度。

在某些实施方式中，所述静电防护元件通过打线的方式设置于所述电路板上。通过打线的方式实现静电防护元件，制作工艺简单快捷，而且易于实现。

在某些实施方式中，所述静电防护元件通过所述电路板直接或间接连接于地。

在某些实施方式中，所述电路板上对应所述静电防护元件设有两个焊盘，该静电防护元件一端连接于一焊盘，静电防护元件另一端连接于另一焊盘。

在某些实施方式中，所述静电防护元件包括多个，且分布于所述晶圆裸片的四周。如此，即使物体偏离接触该接触传感器，静电防护元件都能将静电更快地引导至地，从而提高了静电泄放效果。

在某些实施方式中，所述接触传感器还包括封装体，用于封装所述晶圆裸片、静电防护元件，以及填充所述晶圆裸片与所述静电防护元件之间的间隙。

在某些实施方式中，若所述封装体采用QFN封装，则所述电路板由引线框代替。

在某些实施方式中，所述封装体远离所述电路板的一侧表面用于接收物体的接触或接近输入，且所述晶圆裸片用于对接触或接近的物体进行信息感测。

在某些实施方式中，所述晶圆裸片感测的物体信息包括指纹、掌纹、耳纹、心率、血氧、血压、静脉、体温、湿度、压力中的一个或多个。

在某些实施方式中，所述晶圆裸片为至少一个。

在某些实施方式中，所述静电防护元件呈拱形或弧形。

本实用新型实施方式还提供了一种电子设备，包括外壳及上述任意一实施方式的接触传感器，且该接触传感器设置于外壳的开孔内或者外壳内侧。因此该电子设备具有上述接触传感器的所有有益效果。

本实用新型实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实施方式的实践了解到。

附图说明

本实用新型实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有的一种接触传感器的安装结构示意图；

图2为现有的另一种接触传感器的封装结构示意图；

图3为本实用新型一实施方式的接触传感器的侧面结构示意图；

图4为本实用新型接触传感器的静电防护元件的一种结构示意图；

图5a为本实用新型接触传感器中两个静电防护元件的一种分布结构示意图；

图5b为本实用新型接触传感器中两个静电防护元件的另一种分布结构示意图；

图5c为本实用新型生物传感芯片中两个静电防护元件的又一种分布结构示意图；

图6为本实用新型另一实施方式的接触传感器的结构示意图；

图7为本实用新型接触传感器中晶圆裸片一实施方式的结构；

图8为本实用新型一实施方式的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定，对应地，该定义适用于“多种”、“多条”等术语。“接触”或“触摸”包括直接接触或间接接触。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是电连接或可以相互通信；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本实用新型的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本实用新型。

本实用新型提出的接触传感器包括用于感测物体的指纹、掌纹、耳纹、心率、血氧、血压、静脉中一个或多个的生物传感器，或者用于感测物体的体温、湿度、压力中一个或多个的接触传感器。

参照图1，图1为现有的一种接触传感器的安装结构示意图。该接触传感器10在进行模组安装时，设置一金属环11，该金属环11通过导通线路12与地连接；而且该金属环11设有一中心孔，接触传感器10位于该金属环11的中心孔内。当用户接触或接近该接触传感器10时，人体静电将通过金属环11引导至地以进行泄放，从而避免人体静电流向接触传感器10而损坏接触传感器10。

参照图2，图2为现有的另一种接触传感器的封装结构示意图。该接触传感器10＇包括封装壳体13以及位于封装壳体13内的传感裸片14以及电路保护器件15，该电路保护器件15例如TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，当手指接触或接近该接触传感器10时，人体静电将通过该电路保护器件15的钳制，从而保护传感裸片14免受静电的损害。

虽然通过设置金属环11和电路保护器件15均能解决静电问题，但是设置金属环11和电路保护器件15都将增加接触传感器10、10＇的制造成本，如此本实用新型提出了一种具有新型静电防护结构的接触传感器，能降低接触传感器的制造成本。

参照图3，图3为本实用新型一实施方式的接触传感器的侧面结构示意图。本实用新型提出接触传感器2包括一电路板20以及设置于该电路板20上的晶圆裸片21、静电防护元件22，且静电防护元件22相对于电路板20的垂直高度h1大于晶圆裸片21相对于电路板20的垂直高度h2。

本实用新型实施方式相对于现有技术具有如下优点：

一、通过将静电防护元件设置于电路板上，且静电防护元件的垂直高度还大于晶圆裸片的垂直高度，因此当物体接触该生物传感芯片时，静电防护元件相对晶圆裸片更靠近物体，物体产生的静电先通过静电防护元件进行泄放，从而避免了静电经过晶圆裸片而对晶圆裸片造成影响。

二、由于静电防护元件位于晶圆裸片的外侧，从而该静电防护元件不会影响晶圆裸片的生物感测，从而提高了生物感测效果。

三、由于静电防护元件通过高度设置来实现静电泄放，因此该静电防护元件能设置为较小体积的导电件，从而节省了生物传感芯片的制造成本。

在某些实施方式中，该电路板20可以为刚性材质，也可以为柔性材质，例如柔性薄膜。晶圆裸片21设置于电路板20上后，晶圆裸片21通过导电线路202与电路板20 连接。

进一步地，静电防护元件22设置于晶圆裸片21的周边。而且，该电路板20上设置焊盘201，静电防护元件22通过焊盘201固定于电路板20上。所述静电防护元件22 在电路板20上的正投影与所述晶圆裸片21在电路板20上的正投影互不重叠。需要说明的是，这里的地包括接触传感器2的地，或者接触传感器2所应用的系统地或设备地。如此，通过静电防护元件22以及焊盘201与地之间的连接线路，将人体静电引导至地进行泄放。

在某些实施方式中，该静电防护元件22包括设置于电路板20上的凸起部，并直接或间接连接于地，例如，该静电防护元件22通过连接线路直接与地连接，或者通过其他电路(例如，调制电路)与地间接连接，以将静电防护元件22上接收到的静电传导至地，实现静电泄放。该静电防护元件22相对于电路板20的垂直高度大于晶圆裸片21 相对于电路板20的垂直高度。

进一步地，该凸起部呈尖角或弧形，以利用避雷针原理将物体静电经凸起部流向地，从而防止静电对晶圆裸片21造成影响。

在某些实施方式中，参照图4，图4为本实用新型接触传感器的静电防护元件的一种结构示意图。该静电防护元件22例如为导线。静电防护元件22的凸起部例如通过打线形成。在某些实施方式中，用于静电防护元件22的导线为金属线，该金属线的材料例如为金、铜、铝等，当然还可以为其他合适的导电材料。通过导线结构的静电防护元件22不但结构简单，而且材料用量少，从而减少材料成本。另外，该静电防护元件22 通过打线的方式即可实现，制作工艺简单快捷，而且易于实现。

具体地，继续参照图4，需要说明的是，图4中示出了两个静电防护元件22，当然也可以仅设置一个静电防护元件22，或者设置两个以上的静电防护元件22。如图4所示，该电路板20上设有第一焊盘201a和第二焊盘201b、第三焊盘201c、第四焊盘201d。通过打线的方式将第一导电线的一端连接至第一焊盘201a，第一导电线的另一端连接至第二焊盘201b，从而形成静电防护元件22a。该第一导电线呈一弧形，且该第一导电线相对于电路板20的垂直高度的最大值h1大于晶圆裸片21相对于电路板20的垂直高度 h2。通过打线的方式将第二导电线的一端连接至第三焊盘201c，第二导电线的另一端连接至第四焊盘201d，从而形成静电防护元件22b。该第二导电线也呈一弧形，且该第二导电线相对于电路板20的垂直高度的最大值大于晶圆裸片21相对于电路板20的垂直高度。在本实施方式中，静电防护元件22a相对于电路板20的垂直高度和静电防护元件22b相对于电路板20的垂直高度相等或者在允许的偏差范围内。当然，也可以设置为高度不同的静电防护元件22。

在某些实施方式中，焊盘的材料例如包括铝、铜、金、银、铂、钯、镍等中的一种或两种以上。当然，焊盘材料还可以为其他合适的材料。

进一步地，在某些实施方式中，静电防护元件22均设置于晶圆裸片的外侧。若静电防护元件22为两个，该两个静电防护元件22可以设置在晶圆裸片21的相对两侧或者相邻两侧。参照图5a及图5b，图5a为本实用新型的接触传感器中两个静电防护元件的一种分布结构示意图；图5b为本实用新型的接触传感器中两个静电防护元件的另一种分布结构示意图；图5c为本实用新型的生物传感芯片中两个静电防护元件的又一种分布结构示意图。如图5a所示，该晶圆裸片21在基板20上的投影面为四边形，当然，晶圆裸片21在基板20上的投影面还可以为其他形状，例如三角形、多边形、圆形、椭圆形等等。该晶圆裸片21包括相对设置的第一侧21a和第二侧21b，以及相对设置的第三侧21c和第四侧21d，静电防护元件22a和静电防护元件22b均设置于晶圆裸片21的第一侧21a。可以理解的是，该静电防护元件22a和静电防护元件22b也可以设置于晶圆裸片21的第二侧21b、第三侧21c和第四侧21d。

如图5b所示，静电防护元件22a设置于晶圆裸片21的第一侧21a，静电防护元件22b设置于晶圆裸片21的第二侧21b。可以理解的是，该静电防护元件22a和静电防护元件22b也可以对应设置于晶圆裸片21的第三侧21c和第四侧21d。

通过将静电防护元件设置于晶圆裸片21的同一侧，结构简洁紧凑，而且不会影响晶圆裸片21与基板20之间的导线线路。

如图5c所示，静电防护元件22a设置于晶圆裸片21的第一侧21a和第三侧21c形成的拐角处，静电防护元件22b设置于晶圆裸片21的第二侧21b和第四侧21d形成的拐角处。具体地，该静电防护元件22a一端设置于晶圆裸片21的第一侧21a，静电防护元件22a另一端设置于晶圆裸片21的第三侧21c；静电防护元件22b一端设置于晶圆裸片21的第二侧21b，静电防护元件22b另一端设置于晶圆裸片21的第四侧21d。可以理解的是，该静电防护元件22a和静电防护元件22b也可以设置在晶圆裸片21的另外两个相对的拐角处。

通过相对设置的静电防护元件22a和静电防护元件22b，使得即使偏离接触传感器2的触摸位置，也能达到静电泄放的目的。

当然，可变更地，上述静电防护元件22可以设置为4个，即对应设置在晶圆裸片 21的第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，或者对应设置在晶圆裸片21的四个拐角处。

在某些实施方式中，静电防护元件22还可以设置为其他数量，且按照规则或不规则的分布规则分布于晶圆裸片21的四周，以实现更好的静电泄放效果。例如，均匀分布于晶圆裸片21的外侧。换句话说，只要基板20上能设置静电防护元件的位置均可以进行设置，以提高静电泄放效果。

在某些实施方式中，当静电防护元件22包括至少两个时，用于固定静电防护元件22的两个焊盘在电路板20上的直线距离可以相等，当然也可以不相等。如图4所示，第一焊盘201a和第二焊盘201b之间的直线距离L1，与第三焊盘201c和第四焊盘201d 之间的直线距离L2相等。若静电防护元件22为导线，由于导线较细，且强度有限，因此通过设置较短的直线距离，可以加强该静电防护元件22的强度，同时还节省了导线的长度。另外，还可以在同一基板上设置更多数量的静电防护元件。

进一步地，参照图6，图6为本实用新型另一实施方式的接触传感器的结构示意图。上述接触传感器2还包括封装体23，该封装体23用于将晶圆裸片21、静电防护元件22 进行封装。该封装体23的材料例如为环氧树脂类材料或其他合适的绝缘材料。

该接触传感器的制作过程例如为：S1、按照预定的电路结构独立制成晶圆裸片；S2、提供一电路板20，该电路板20上预留有晶圆裸片21的位置，且在该预留位置外侧设置至少两个焊盘；S3、将晶圆裸片21对应贴装于电路板20的指定位置，且通过导电线路 202使得晶圆裸片21与电路板20形成电性连接；S4、通过打线的方式将静电防护元件 22两端连接至两焊盘，且静电防护元件22相对电路板20的高度大于晶圆裸片21相对电路板20的高度；S5、将承载晶圆裸片21和静电防护元件22的电路板20放置于装有环氧树脂类材料的注塑模具中；S6、通过合模以对模具腔内的晶圆裸片21以及静电防护元件22进行塑封成型。该塑封成型方式例如采用T mold或C mold。

然，可变更地，本实用新型接触传感器2的制作过程不局限于上述列出的步骤以及步骤之间的顺序，还可以是其他合适的步骤。

在某些实施方式中，上述接触传感器2的封装例如包括LGA、BGA、QFN等封装方式。当采用LGA或BGA的封装方式时，接触传感器2包括电路板；当采用QFN的封装方式时，接触传感器2不包括电路板，而是包括设置在晶圆裸片21四周的引线框。因此，当采用QFN的封装方式时，用于固定静电防护元件22的焊盘则设置于引线框上。

需要说明的是，上述接触传感器2中的封装体23具有一定的高度，以将晶圆裸片21和静电防护元件22进行塑封。当然，可变更地是，封装体23的封装面也可以与静电防护元件22的顶部基本齐平。即封装体23的封装高度等于或略大于静电防护元件22 的高度。

进一步地，上述封装体23远离电路板20的一侧表面S用于接收物体的接触或接近输入，定义该侧表面S为感测面。当物体接触或接近该感测面时，静电防护元件22相对晶圆裸片21更加接近物体，因此物体产生的静电将通过静电防护元件22引导至地，从而避免了静电进入晶圆裸片21而对晶圆裸片21造成损害。

在某些实施方式中，上述封装体23内的晶圆裸片21可以为一个，也可以为两个或多个，以实现相应的功能。对应地，可以针对每个晶圆裸片21来设置静电防护元件22，也可以多个晶圆裸片21共用同一静电防护元件22。

进一步地，参照图7，图7为本实用新型接触传感器中晶圆裸片一实施方式的结构。该晶圆裸片21包括衬底210以及形成在衬底210上的传感单元211和检测电路212，传感单元211在检测电路212的驱动下进行工作，以对接触物体进行信息感测。以生物特征信息为例，该传感单元211例如包括光学传感单元、电容传感单元、超声波传感单元中的一种或多种。该传感单元211为阵列结构，包括多个传感器件，该多个传感器件按一定规则排列，例如矩阵排列。进一步地，该传感单元211还包括对应与多个传感器件电性连接的线路，该线路对应与检测电路212电性连接。

进一步地，上述衬底210为半导体衬底，例如硅电路板或其他合适的电路板。通过在该半导体衬底上形成传感单元211和检测电路212，从而形成晶圆裸片21。该晶圆裸片独立制作后，再贴装于电路板20上。

进一步地，请参图8，图8为本实用新型一实施方式的电子设备的结构示意图。本实用新型实施方式的一种电子设备3，包括如上任一实施方式的接触传感器2，不但实现对接触或接近该接触传感器2的物体信息进行感测，而且还实现了对物体产生的静电进行泄放的目的。

具体地，电子设备3如为消费性电子产品或家居式电子产品或车载式电子产品。其中，消费性电子产品如为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等各类应用生物识别技术的电子产品。家居式电子产品如为智能门锁、电视、冰箱、穿戴式设备等各类应用生物识别技术的电子产品。车载式电子产品如为车载导航仪、车载DVD 等。

在图8的示例中，电子设备3为手机，手机的正面设置有触摸屏及显示装置31，接触传感器2设置在电子设备3的前盖板下方。然，可变更地，在其它实施方式中，所述接触传感器2也可设置在触摸屏及显示装置31上。另外，所述接触传感器2还可对应设置在电子设备3的正面、背面、以及侧面等合适位置，且，既可曝露出电子设备3的外表面，例如电子设备外壳的开孔内，也可设置在电子设备3内部并邻近外壳，例如位于外壳的内侧。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种接触传感器，其特征在于：包括：电路板、设置于所述电路板上的晶圆裸片、设置于所述电路板上的至少一静电防护元件；所述静电防护元件位于所述晶圆裸片的周围，所述静电防护元件在电路板上的正投影与所述晶圆裸片在电路板上的正投影互不重叠，且所述静电防护元件具有尖端，所述尖端超过所述晶圆裸片的上表面。

2.如权利要求1所述的接触传感器，其特征在于：所述静电防护元件为导线。

3.如权利要求2所述的接触传感器，其特征在于：所述静电防护元件通过打线的方式设置于所述电路板上。

4.如权利要求1所述的接触传感器，其特征在于：所述静电防护元件通过所述电路板直接或间接连接于地。

5.如权利要求1所述的接触传感器，其特征在于：所述电路板上对应所述静电防护元件设有两个焊盘，该静电防护元件一端连接于一焊盘，静电防护元件另一端连接于另一焊盘。

6.如权利要求1所述的接触传感器，其特征在于：所述静电防护元件包括多个，且分布于所述晶圆裸片的四周。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的接触传感器，其特征在于：所述接触传感器还包括封装体，用于封装所述晶圆裸片、静电防护元件，以及填充所述晶圆裸片与所述静电防护元件的间隙。

8.如权利要求7所述的接触传感器，其特征在于：若所述封装体采用QFN封装，则所述电路板由引线框代替。

9.如权利要求7所述的接触传感器，其特征在于：所述封装体远离所述电路板的一侧表面用于接收物体的接触或接近输入，且所述晶圆裸片用于对接触或接近的物体进行信息感测。

10.如权利要求1所述的接触传感器，其特征在于：所述晶圆裸片感测的物体信息包括指纹、掌纹、耳纹、心率、血氧、血压、静脉、体温、湿度、压力中的一个或多个。

11.如权利要求1所述的接触传感器，其特征在于：所述静电防护元件呈拱形或弧形。

12.一种电子设备，其特征在于：包括外壳以及设置于所述外壳的开孔内或所述外壳内侧的接触传感器，且所述接触传感器为权利要求1-11中任意一项所述的接触传感器。

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