CN216250727U - 芯片封装结构和电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种芯片封装结构和电子设备,能够优化电子设备的整体性能且降低其整体厚度。该芯片封装结构用于设置在电子设备的显示屏的下方,包括:指纹传感器芯片,用于接收显示屏的第一光信号经过显示屏上方手指之后返回的指纹光信号以进行指纹检测;生命体征检测传感器芯片及光源,光源用于向手指发出第二光信号,生命体征检测传感器芯片用于接收第二光信号经过显示屏上方手指返回的生命体征光信号以进行生命体征检测;柔性电路板,指纹传感器芯片设置于柔性电路板的第一窗口中并与其电连接;支撑板,用于支撑柔性电路板和指纹传感器芯片;硬性电路板,设置于光源下方,用于电连接且支撑光源,且硬性电路板的厚度小于柔性电路板与支撑板的厚度之和。
Description
本申请要求于2021年2月5日提交中国国家知识产权局、申请号为PCT/CN2021/075643、发明名称为“芯片封装结构和电子设备”的国际申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及电子技术领域,并且更具体地,涉及一种芯片封装结构和电子设备。
背景技术
随着消费电子行业的发展,尤其是移动通讯设备的快速发展,如何提升移动通讯设备的用户体验以及移动通讯设备的整体性能,是行业内持续关注的问题。
目前,市面上大部分的移动通讯设备,由于多种因素制约,其具备的功能有限且整体厚度较厚。因此,如何优化电子设备,尤其是移动通讯设备的整体性能、降低其整体厚度,是一项待解决的技术问题。
实用新型内容
本申请提供一种芯片封装结构和电子设备,能够优化电子设备的整体性能且降低其整体厚度。
第一方面,提供一种芯片封装结构,用于设置在电子设备的显示屏的下方,包括:指纹传感器芯片,用于接收显示屏的第一光信号经过显示屏上方手指之后返回的指纹光信号,以进行指纹检测;生命体征检测传感器芯片及光源,光源用于向手指发出第二光信号,生命体征检测传感器芯片用于接收第二光信号经过显示屏上方手指返回的生命体征光信号,以进行生命体征检测;柔性电路板,其中设置有第一窗口,指纹传感器芯片设置于第一窗口中,并与柔性电路板电连接;支撑板,设置于柔性电路板下方,用于对柔性电路板以及指纹传感器芯片进行支撑;硬性电路板,设置于光源下方,用于电连接且支撑光源,且硬性电路板的厚度小于柔性电路板与支撑板的厚度之和。
通过本申请实施例的技术方案,提供一种用于显示屏下方的芯片封装结构,该芯片封装结构可同时包括:指纹传感器芯片和生命体征检测传感器芯片,因此该芯片封装结构可用于提供指纹识别以及生命体征检测两种功能,有利于提升电子设备的整体性能。为了实现芯片的封装,本申请实施例还提供柔性电路板与指纹传感器芯片电连接,且支撑板用于对柔性电路板以及指纹传感器芯片进行支撑,且柔性电路板中设置有第一窗口,指纹传感器芯片设置于该第一窗口中,因而可以降低指纹传感器芯片在显示屏下的整体封装厚度,有利于芯片封装结构的轻薄化设计。为了配合生命体征检测传感器芯片的生命体征检测,芯片封装结构还包括光源,向用户手指发射用于生命体征检测的光信号,为了降低该光源在显示屏下的封装厚度,光源设置于硬性电路板,该硬性电路板的厚度小于上述柔性电路板与支撑板的厚度之和,因此,相比于将光源设置于柔性电路板的技术方案,本申请实施例直接将光源设置于硬性电路板的技术方案可以降低光源在显示屏下的封装厚度。
基于上述方案,本申请实施例可以提供一种厚度较小的芯片封装结构,能够方便的安装于电子设备的显示屏下方,有利于电子设备的小型化和轻薄化发展。另外,在厚度较小的情况下,芯片封装结构中的各部分可控制与显示屏保持一定间距,从而降低芯片封装结构顶撞显示屏的风险,提升芯片封装结构在显示屏下的使用可靠性。
在一些可能的实施方式中,硬性电路板还设置于生命体征检测传感器芯片下方,用于电连接且支撑生命体征检测传感器芯片;或者,柔性电路板中还设置有第二窗口,生命体征检测传感器芯片设置于第二窗口中,并与柔性电路板电连接,支撑板用于对生命体征检测传感器芯片进行支撑。
在一些可能的实施方式中,生命体征检测传感器芯片和光源的距离在4mm至6mm之间。
在一些可能的实施方式中,柔性电路板对应设置于支撑板上方,硬性电路板设置于柔性电路板与支撑板的一侧;芯片封装结构还包括电连接件,硬性电路板通过电连接件连接至柔性电路板。
在一些可能的实施方式中,电连接件包括:设置于硬性电路板的第一金手指、各向异性导电胶膜ACF和设置于柔性电路板的第二金手指。
在一些可能的实施方式中,柔性电路板对应设置于支撑板和硬性电路板的上方;硬性电路板表面设置有金属区域,柔性电路板中设置有与金属区域对应的通孔,通孔中设置有导电材料,导电材料用于连接金属区域以电连接柔性电路板与硬性电路板。
在一些可能的实施方式中,柔性电路板对应设置于支撑板和硬性电路板的上方;芯片封装结构还包括导电胶层,柔性电路板通过导电胶层与硬性电路板电连接。
在一些可能的实施方式中,支撑板为柔性电路板的补强板。
在一些可能的实施方式中,支撑板与硬性电路板为一体的硬性电路板。
在一些可能的实施方式中,硬性电路板的厚度与支撑板的厚度相同。
在一些可能的实施方式中,硬性电路板的基材为金属基材。
在一些可能的实施方式中,芯片封装结构还包括:环境光传感器芯片,用于接收环境光穿过显示屏的第三光信号,以进行环境光检测。
在一些可能的实施方式中,环境光传感器芯片设置于指纹传感器芯片的一侧,环境光传感器芯片还用于接收指纹光信号,以判断指纹光信号的颜色信息,指纹光信号的颜色信息用于进行指纹防伪。
在一些可能的实施方式中,芯片封装结构还包括:控制芯片,设置于指纹传感器芯片的一侧,并电连接于柔性电路板;控制芯片用于控制指纹传感器芯片运行,和/或,对指纹传感器芯片产生的信号进行处理以进行指纹检测。
在一些可能的实施方式中,控制芯片还用于控制生命体征检测传感器运行,和/或,对生命体征检测传感器产生的信号进行处理以进行生命体征检测。
在一些可能的实施方式中,芯片封装结构还包括:环境光传感器芯片,控制芯片还用于控制环境光传感器芯片运行,和/或,对环境光传感器芯片产生的信号进行处理以进行环境光检测和指纹防伪检测。
在一些可能的实施方式中,芯片封装结构还包括:泡棉层,设置于生命体征检测传感器芯片及光源之间,和/或,设置于指纹传感器芯片四周。
在一些可能的实施方式中,泡棉层设置于柔性电路板表面,且抵靠于显示屏。
在一些可能的实施方式中,芯片封装结构还包括:遮光层,设置于指纹传感器芯片中感光区域上方的四周。
在一些可能的实施方式中,芯片封装结构还包括:控制芯片,控制芯片设置于指纹传感器芯片的一侧,且遮光层覆盖设置于控制芯片的上方。
在一些可能的实施方式中,芯片封装结构还包括:保护胶层,设置于遮光层下方,用于支撑遮光层。
在一些可能的实施方式中,保护胶层还设置于指纹传感器芯片的四周,用于保护指纹传感器芯片,和/或,保护胶层包覆指纹传感器芯片连接至柔性电路板的引线,用于保护引线。
在一些可能的实施方式中,支撑板和硬性电路板设置于电子设备的中框的盲孔,以将芯片封装结构设置于显示屏下方。
在一些可能的实施方式中,芯片封装结构对应设置于显示屏的中部区域或者中下部区域的下方。
第二方面,提供一种电子设备,包括:显示屏;以及第一方面或第一方面任一可能的实施方式中的芯片封装结构,该芯片封装结构设置于显示屏下方,用于接收经过显示屏上方手指返回并穿过显示屏的光信号,以进行指纹检测和生命体征检测。
附图说明
图1为本申请可以适用的一种电子设备的正面示意图。
图2为图1所示的电子设备的一种示意性剖面示意图。
图3为根据本申请实施例提供的一种芯片封装结构的结构示意图。
图4为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图5为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图6为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图7为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图8为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图9为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图10为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图11为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图12为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图13为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的结构示意图。
图14为根据本申请实施例提供的一种芯片封装结构的示意性俯视图。
图15为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的示意性俯视图。
图16为根据本申请实施例提供的另一芯片封装结构的示意性俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备,尤其适用于电脑(Computer)及其周边、通讯(Communications)和消费电子(Consumer-Electronics)这三种类型相关的3C电子产品,例如,智能手机、笔记本电脑、平板电脑、智能穿戴设备、家电设备、游戏设备等等。此外,本申请实施例涉及的技术方案还涉及汽车电子等其他类型的电子设备,本申请实施例对此不做具体限定。
需要说明的是,为便于说明,在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
图1示出了本申请可以适用的一种电子设备10的正面示意图。
如图1所示,该电子设备10包括中框120和显示屏110,该显示屏110和中框120之间具有间隙区域130。其中,图1中所示的显示屏110所在区域为显示屏110的显示区域,间隙区域130中可设置有玻璃盖板(Cover Glass,CG),用于保护显示屏110且为用户手指140提供触摸界面。
可选地,显示屏110可以为自发光显示屏,其采用具有自发光的显示单元作为显示像素。比如显示屏110可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。在其他可替代实施例中,显示屏110也可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)或者其他被动发光显示屏,本申请实施例对此不做限制。进一步地,显示屏110还可以具体为触控显示屏,其不仅可以进行画面显示,还可以检测用户的触摸或者按压操作,从而为用户提供一个人机交互界面。比如,在一种实施例中,电子设备10可以包括触摸传感器,该触摸传感器可以具体为触控面板(Touch Panel,TP),其可以设置在所述显示屏110表面,例如,其可以集成设置于玻璃盖板层中,或者也可以部分集成或者整体集成到所述显示屏110内部,从而形成所述触控显示屏。
此外,图1中所示的中框120可包括电子设备10的外框,除图1中所示的外框以外,本申请实施例中的中框120还包括设置于显示屏110下方,用于承载电子设备内部各种组件的框架,其内部各种组件包括但不限于主板,电池、摄像头,排线,各种感应器,话筒,听筒等等零部件。
在一些相关技术中,电子设备10中设置有用于感应环境光的环境光传感器,目前主流的环境光传感器为平面网格阵列(Land Grid Array,LGA)封装方式或者方形扁平无引脚(Quad Flat No-leads,QFN)封装方式等具有封装体的封装方式,因而具有较大的厚度。
且由于在电子设备的整机设计时,会优先考虑摄像头,主板,扬声器,振动马达等较大元件的布置,类似于环境光传感器(Ambient Light Sensor,ALS)的小型传感器则一般设置于图1所示的第一区域101中,该第一区域101为上述间隙区域130中位于电子设备上部的局部区域。而随着电子设备的全面屏设计需求,上述间隙区域130,也即第一区域101的位置空间会越来越小,造成环境光传感器的布置受限。为了解决上述问题,在另一些相关技术中,环境光传感器单独设置于图1所示的第二区域102中,该第二区域102为显示屏110的上部区域。
上文两种实施方式中,环境光传感器单独设置,且具有较大的厚度和较高的成本,不利于电子设备的整机设计,对电子设备的整机性能和厚度造成制约和影响。
另外,随着生活水平的日益提升,人们对于自身的健康状态日益关注,如何在移动通讯设备等电子设备中集成能够用于检测生命体征信息的生命体征检测装置,便于向用户提供其自身的生命体征信息和健康状态,也是提升电子设备整体性能的一项设计。
在一些相关技术中,可采用生命体征检测传感器来检测用户的多种生命体征信息的检测,该生命体征信息包括但不限于是用户的血氧、心率、血压、呼吸频率等等,本申请实施例对此不做具体限定。
作为一种示例,该生命体征检测传感器可包括光感测器(Photo Detector,PD),其可利用血液对光吸收量的变化,测量氧合血红蛋白占全部血红蛋白的百分比,从而得到动脉血氧饱和度(SPO2),以检测得到用户的血氧信息,或者,且其还可利用脉搏跳动对于光信号的影响,测量一定时间范围内的光电容积脉搏波描记(Photoplethysmographic,PPG)信号,通过分析研究PPG信号中的特征,提取其中包含的多项生命体征信息,可便于用户随时了解其自身的身体状态,为心血管系统相关疾病的早期诊断和预防提供帮助。
一般情况下,生命体征检测传感器单独设置于电子设备的表面,例如,电子设备的侧面或者电子设备正面的非显示屏区域,该生命体征检测传感器需要占用一定的整机设计空间,且具有较大的厚度和较高的成本,同样不利于电子设备的整机设计,对电子设备的整机性能和厚度造成制约和影响。
基于上述问题,本申请提供一种芯片封装结构,其中包括多个芯片,该多个芯片包括指纹传感器芯片、环境光传感器芯片以及生命体征检测传感器中的至少两种,因而能够实现指纹检测、环境光检测以及生命体征检测中的至少两种功能,有利于提升电子设备的整体性能。进一步地,该芯片封装结构用于设置在电子设备的显示屏下方,不需要占用电子设备的表面空间以及显示屏和中框之间的间隙区域,也不需要额外的封装体,因而具有较薄的厚度,便于电子设备的整机设计,也有利于电子设备的轻薄化发展。
图2示出了图1所示的电子设备10沿A-A’方向的一种示意性剖面示意图。
如图2所示,本申请实施例提供一种芯片封装结构200,其用于设置在电子设备10的显示屏120的下方。
具体地,该芯片封装结构200用于设置在显示屏120的第三区域103的下方,该第三区域103为显示屏120中的中部区域或者中下部区域,其可为用户手指的常用触摸区域。
如图2所示,芯片封装结构200可包括:多个芯片,例如,图2所示的第一芯片210和第二芯片220,以及电路板230,该多个芯片的至少部分设置于电路板230上方,且该多个芯片封装于该电路板230。
其中,该多个芯片包括指纹传感器芯片、环境光传感器芯片以及生命体征检测传感器中的至少两种,该指纹传感器芯片用于接收经过显示屏上方手指并穿过显示屏的指纹光信号以进行指纹检测,该生命体征检测传感器用于接收经过手指并穿过显示屏的携带有手指的生命体征信息的光信号以进行生命体征信息检测,环境光传感器芯片用于接收穿过显示屏的环境光信号以进行环境光检测。
在本申请实施例中,多个芯片为未封装的裸芯片(die),或者也可称为裸晶片,其可通过板上芯片(Chip On Board,COB)封装方式设置于电路板230上。可选地,该电路板230包括但不限于为印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)、柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit,FPC)或者软硬结合板,多个芯片可通过导电胶层或非导电胶层粘附在电路板上,且通过引线键合(Wire Bonding,WB)方式实现芯片与电路板之间的电气连接。作为示例,该多个芯片可通过芯片贴合胶(Die Attach Film,DAF)、银胶、锡膏连接至电路板230。
在本申请实施例中,通过采用COB封装方式对多个芯片进行封装,使得封装后的芯片封装结构200具有较小的厚度,实现芯片封装结构200的超薄设计。
且相比于相关技术中,多个不同功能的芯片单独设置于电子设备不同区域的情况,本申请实施例将多个不同功能的芯片均集成设置于同一芯片封装体中,可采用同一封装工序执行多个不同功能芯片的封装,因而可以有效降低封装工序,从而提高生产效率且降低生产成本。
进一步地,本申请实施例中,芯片封装结构200可仅包括一个接口模块,例如连接器(Connector),即可实现多个不同功能的芯片与电子设备中其它功能模块的信息交互,且多个不同功能的芯片所需要的辅助电学元器件,例如电阻、电容、电感等被动元件(PassiveComponents)可视具体情况相互共用。相比于多个不同功能的芯片单独设置的情况,本申请实施例的技术方案进一步降低了工艺成本,减小了多个不同功能的芯片在电子设备中占用的空间,因而可更有利于电子设备的整机设计和电子设备的轻薄化发展。
作为一种可选的实施方式,图3示出了本申请实施例提供的一种芯片封装结构200的结构示意图。
如图3所示,在芯片封装结构200中,多个芯片可包括指纹传感器芯片201和生命体征检测传感器芯片202,作为示例,在图3所示实施方式中,指纹传感器芯片201和生命体征检测传感器芯片202均封装于柔性电路板(FPC)232,便于该指纹传感器芯片201和生命体征检测传感器芯片202通过FPC 232与电子设备中的其它电学模块进行连接。
一般来讲,FPC的材质较软,其机械强度较低且不具有支撑力,因此,FPC的下方一般配置有补强板233,以为FPC提供支撑和补强,进一步地,为封装于FPC 232上的指纹传感器芯片201和生命体征检测传感器芯片202提供支撑和补强。
可选地,如图3所示,为了配合本申请实施例中生命体征检测传感器芯片202检测生命体征信息,芯片封装结构200还包括:光源203,用于发射光信号至用户手指,产生经过用户手指140的光信号,并被生命体征检测传感器芯片202接收,以进行生命体征检测。
作为示例,该光源203包括但不限于是至少一个发光二极管(Light EmittingDiode,LED)。具体地,如图3所示,该LED的阴极通过导电胶层连接于FPC 232,该LED的阳极通过引线键合至FPC 232,从而实现LED与FPC 232的电气连接。
而为了降低生命体征检测传感器芯片202和指纹传感器芯片201在显示屏下的封装厚度,在图3所示实施例中,FPC 232中形成有开窗,生命体征检测传感器芯片202和指纹传感器芯片201位于开窗中,且通过胶层直接设置于补强板233上方,该生命体征检测传感器芯片202和指纹传感器芯片201可通过引线键合连接至FPC 232。
通过上述实施方式,芯片(包括生命体征检测传感器芯片202和指纹传感器芯片201)在显示屏下的封装厚度为芯片厚度、芯片与补强板之间胶层厚度以及补强板厚度之和,而光源203在显示屏下的封装厚度为光源厚度,光源与FPC之间胶层厚度、FPC厚度、FPC与补强板之间胶层厚度以及补强板厚度之和,通常来讲,若光源203选择厚度较小的LED,则芯片的厚度略大或近似于LED的厚度,但该芯片与LED的厚度差却远小于FPC的厚度。
因此,光源203在显示屏下的封装厚度会大于芯片在显示屏下的封装厚度,不仅造成芯片封装结构200的整体封装厚度较大,且造成光源203与显示屏110的距离较近,增加了光源203顶撞显示屏110的风险,可能造成芯片封装结构200和显示屏110的损坏,降低芯片封装结构200在显示屏下的使用可靠性。
为了解决上述问题,图4示出了本申请实施例提供的另一芯片封装结构400的示意性结构图。该芯片封装结构400可用于设置在电子设备的显示屏的110下方,可选地,该芯片封装结构400可设置于上述图2所示的第三区域103的下方。
如图4所示,芯片封装结构400可包括:
指纹传感器芯片401,用于接收显示屏的第一光信号经过显示屏上方手指之后返回的指纹光信号,以进行指纹检测;
生命体征检测传感器芯片402及光源403,该光源403用于向手指发出第二光信号,生命体征检测传感器芯片402用于接收该第二光信号经过显示屏上方手指返回的生命体征光信号,以进行生命体征检测;
柔性电路板(FPC)411,其中设置有第一窗口,指纹传感器芯片401设置于该第一窗口中,并与柔性电路板411电连接;
支撑板412,设置于柔性电路板411下方,用于对柔性电路板411以及指纹传感器芯片401进行支撑;
硬性电路板420,设置于光源403下方,用于电连接且支撑光源403,该硬性电路板420的厚度小于上述柔性电路板411与支撑板412的厚度之和。
通过本申请实施例的技术方案,提供一种用于显示屏下方的芯片封装结构,该芯片封装结构可同时包括:指纹传感器芯片和生命体征检测传感器芯片,因此该芯片封装结构可用于提供指纹识别以及生命体征检测两种功能,有利于提升电子设备的整体性能。
另外,为了实现芯片的封装,本申请实施例还提供柔性电路板与指纹传感器芯片电连接,且支撑板用于对柔性电路板以及指纹传感器芯片进行支撑,进一步地,柔性电路板中设置有第一窗口,指纹传感器芯片设置于该第一窗口中,因而可以降低指纹传感器芯片在显示屏下的整体封装厚度,有利于芯片封装结构的轻薄化设计。
为了配合生命体征检测传感器芯片的生命体征检测,芯片封装结构还包括光源,向用户手指发射用于生命体征检测的光信号,为了降低该光源在显示屏下的封装厚度,光源设置于硬性电路板,该硬性电路板具有一定的刚性和强度,其既具有电性连接功能,也能为设置于其上方的光源提供支撑作用。另外,在本申请实施例中,硬性电路板的厚度小于上述柔性电路板与支撑板的厚度之和,因此,相比于将光源设置于柔性电路板的技术方案,本申请实施例直接将光源设置于硬性电路板的技术方案可以降低光源在显示屏下的封装厚度,且硬性电路板的厚度也可设计的较厚,例如,其厚度可与柔性电路板的支撑板厚度相近,从而具有较高的刚性和强度,在降低光源的封装厚度的同时,提高芯片封装结构整体的刚性和强度。
基于上述方案,本申请实施例可以提供一种厚度较小的芯片封装结构,能够方便的安装于电子设备的显示屏下方,有利于电子设备的小型化和轻薄化发展。另外,在厚度较小的情况下,芯片封装结构中的各部分可控制与显示屏保持一定间距,从而降低芯片封装结构顶撞显示屏的风险,提升芯片封装结构在显示屏下的使用可靠性。
可选地,在本申请实施例中,硬性电路板420可具有刚性的基材以及用于电信号传输的至少一层金属线路层。可选地,该硬性电路板420包括但不限于是PCB。该硬性电路板420可以为单层电路板或者也可以为多层电路板。
作为一种示例,本申请实施例提供的硬性电路板420的厚度可与支撑板412相同或相近,作为示例,硬性电路板420的厚度与支撑板412的厚度之差的绝对值在一定阈值以内,该阈值例如可以为20μm。可选地,硬性电路板420和支撑板412的厚度可均在100μm左右。
则在该实施方式中,硬性电路板420的厚度和支撑板412的厚度相同或相近,且设置于硬性电路板420和支撑板412上方的器件厚度也近似,因而,整个芯片封装结构400的整体厚度较小且较为均匀,便于芯片封装结构400在显示屏下方的安装。
可选地,硬性电路板420的基材可为相关技术中的各种材料,例如电木板、玻璃纤维板,以及各式的塑胶板等等。较优的,本申请实施例中硬性电路板420的基材可为金属材料,例如铝、铁、铜、钼合金等等,采用金属基材的硬性电路板具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性能,能够进一步提升芯片封装结构的整体性能。需要说明的是,若硬性电路板420为金属基材电路板,则该电路板的基材与线路层之间还设置有绝缘层,以实现电路板的电学传输。
作为示例,如图4所示,硬性电路板420表面可形成有裸露的金属区域(也可称为焊盘),该金属区域可用于电连接外部器件与硬性电路板420内部的线路层,实现外部器件通过硬性电路板420进行电信号传输。
可选地,在本申请实施例中,光源403包括但不限于是至少一个发光二极管(LED)。具体地,LED的阴极可直接焊接于硬性电路板420表面的金属区域,LED的阳极通过引线键合至硬性电路板420表面的金属区域,从而实现LED与硬性电路板420的电气连接。
可选地,在一些实施方式中,如图4所示,上述硬性电路板420还设置于生命体征检测传感器芯片402下方,用于电连接且支撑该生命体征检测传感器芯片402。
或者,在另一些实施方式中,如图5所示,上述柔性电路板411中还设置有第二窗口,生命体征检测传感器芯片402设置于该第二窗口中,并与柔性电路板电连接,支撑板412用于对生命体征检测传感器芯片402进行支撑。
在图5所示实施方式中,将生命体征检测传感器芯片402与光源403设置于不同电路板,在安装不同电路板时,不同电路板之间的相对位置改变会导致生命体征检测传感器芯片402与光源403之间的相对位置改变,因而安装时的相对误差会影响生命体征检测传感器芯片402的检测性能。
而在图4所示实施方式中,生命体征检测传感器芯片402与光源403一起设置于硬性电路板420,两者之间的相对位置较为固定,硬性电路板420的安装位置不会引起生命体征检测传感器芯片402与光源403之间的相对位置变化,因此,通过该实施方式的技术方案,有利于基于生命体征检测传感器芯片与光源之间较为固定的位置关系,对生命体征检测传感器芯片进行调试和校准,提升生命体征检测传感器芯片的检测性能。
作为示例,生命体征检测传感器芯片402与光源403之间的距离为4mm至6mm之间,以保证生命体征检测传感器芯片具有较优的检测性能。具体地,若生命体征检测传感器芯片与光源之间的距离较远,例如大于6mm,则光源发出的光信号在传播中会有损失,造成生命体征检测传感器芯片接收的光信号较少,影响生命体征检测传感器芯片的检测性能。而若生命体征检测传感器芯片与光源之间的距离较近,例如小于4mm,则为了防止光源的光信号直接进入生命体征检测传感器芯片带来噪声信号,生命体征检测传感器芯片与光源之间设置有光阻挡件(例如泡棉等),在生命体征检测传感器芯片与光源之间的距离较近的情况下,光阻挡件也会距离生命体征检测传感器芯片较近,影响生命体征检测传感器芯片的视场,从而影响生命体征检测传感器芯片的检测性能。
可选地,在本申请实施例中,生命体征检测传感器芯片与光源之间的距离可为在平行于显示屏所在平面的方向上,生命体征检测传感器芯片与光源之间的水平距离,作为示例,如图4和图5所示,生命体征检测传感器芯片402与光源403之间的距离为距离D1,D1可在4mm至6mm之间。
可选地,在一些实施方式中,指纹传感器芯片401可与生命体征检测传感器芯片402相邻设置,在垂直于显示屏110的方向上,该两个芯片能够位于手指的正投影中,当手指按压于显示屏110时,指纹传感器芯片401和生命体征检测传感器芯片402均能接收经过手指后的光信号,以在手指按压时,能够同时检测得到指纹信息和生命体征信息,以执行指纹检测和生命体征检测两种功能。
在另一些实施方式中,指纹传感器芯片401与生命体征检测传感器芯片402也可间隔一定的距离设置,当手指按压于显示屏110的第一区域时,指纹传感器芯片401可接收经过手指后的光信号,而当手指按压于显示屏110的第二区域时,生命体征检测传感器芯片402可接收经过手指后的光信号。在该实施方式中,生命体征检测传感器芯片402和指纹传感器芯片401可分别用于接收经过手指后的光信号,分别进行指纹检测和生命体征检测。
在该实施方式中,生命体征检测传感器芯片402和指纹传感器芯片401的感光区域可设计的较大,因而能够接收的光信号量较大,从而提升指纹检测和生命体征检测的准确度。
在本申请实施例中,生命体征检测传感器芯片402可包括光感测器,例如,该光感测器包括但不限于是至少一个光电二极管(photodiode,PD),上述生命体征检测传感器芯片402的感光区域可理解为生命体征检测传感器芯片402中光感测器的所在区域。
具体地,光源403向按压于显示屏上方的手指发射第二光信号后,生命体征检测传感器芯片402用于接收经过手指并穿过显示屏后返回的生命体征光信号,若手指为活体手指,则该生命体征光信号可携带有活体手指的血氧、脉搏、血压、呼吸频率等生命体征信息,该生命体征检测传感器芯片402接收该生命体征光信号后可将其转换为对应的电信号,该电信号可用于处理得到血氧饱和度或者脉搏值、血压值、呼吸频率值等生命体征参数。
可选地,为了使得生命体征光信号携带更多的生物信息,光源403包括但不限于是红外光源,用于发射穿透力较强的红外光,该红外光透过显示屏到达手指后,可穿透手指皮肤到达手指内部的血管、血液等部位,经过手指内部散射或透射后返回的生命体征光信号携带有手指的血管、血液等生物信息,因而,生命体征检测传感器芯片402可接收该生命体征光信号以进行生命体征检测。当然,在其它实施方式中,光源403也可以包括可见光光源,例如红光光源或绿光光源等等,用于生命体征检测传感器芯片402进行生命体征检测。
在本申请实施例中,指纹传感器芯片401可包括:多个像素(pixel)形成的像素阵列,以及控制该像素阵列的相关电路结构,其中,每个像素可包括对应一个光感测器(例如PD)。上述指纹传感器芯片401的感光区域可理解为指纹传感器芯片401中像素阵列的所在区域。
具体地,指纹传感器芯片401复用显示屏作为光源,即显示屏向手指发射第一光信号,由于手指表面的指纹脊和指纹谷对第一光信号的反射和/或散射效果不同,该第一光信号经过手指并穿过显示屏后返回的指纹光信号中携带有指纹脊和指纹谷的相关信息,指纹传感器芯片401可接收该指纹光信号以实现指纹检测和指纹识别。
可以理解的是,该指纹传感器芯片401和生命体征检测传感器芯片402除了包括光检测器以外,还可以包括其它相关的信号处理电路、信号控制电路等辅助电路,该信号处理电路的局部电路或者全部电路可集成设置于指纹传感器芯片401和生命体征检测传感器芯片402中,或者该信号处理电路的局部电路或者全部电路也可单独形成一个芯片,设置于指纹传感器芯片401和生命体征检测传感器芯片402之外。
上文图4和图5所示实施例中,芯片封装结构400包括两种类型的电路板以连接指纹传感器芯片、生命体征检测传感器芯片以及光源,其中,两种电路板均需通过电连接件连接至芯片封装结构400所在的电子设备的其它外部电学部件(例如,电子设备的主控单元等)。
可选地,柔性电路板中可设置有连接器或者其它类型的电连接件,其具有一定的柔性,可直接方便的外部电学部件连接,而硬性电路板则需额外的柔性电连接部件以实现硬性电路板与外部电学部件的电连接。
在一些实施方式中,硬性电路板可单独通过电连接件连接至外部电学部件,例如,信号线等等,或者,在另一些实施方式中,硬性电路板也可连接至指纹传感器芯片所在的柔性电路板,以连接至外部电学部件。
作为示例,图6示出了本申请实施例提供的另一芯片封装结构400的示意性结构图。
如图6所示,柔性电路板411对应设置于支撑板412上方,而非对应设置于硬性电路板420上方,硬性电路板420设置于柔性电路板411与支撑板412的一侧,并通过电连接件480连接至柔性电路板411,电连接件480用于实现将设置于硬性电路板420的器件(例如:生命体征检测传感器芯片402与光源403)的电信号通过柔性电路板411传输至外部电学器件。
可选地,在图6所示实施例中,电连接件480包括设置于硬性电路板420的第一金手指481、各向异性导电胶膜(Anisotropic Conductive Film,ACF)482,以及设置于柔性电路板411的第二金手指483。具体地,通过所述各向异性导电胶膜482,能够将柔性电路板411的第二金手指483压合至硬性电路板420的第一金手指481,以实现硬性电路板420和柔性电路板411的电连接。
可以理解的是,柔性电路板411上还设置有连接器等电连接件,用于连接至芯片封装结构400的外部电学部件,例如,连接至电子设备的主控单元,使得主控单元可对芯片封装结构400中的各器件进行控制,可选地,主控单元也可作为芯片封装结构400中各芯片的控制器和/或处理器,用于控制各芯片的运行,和/或,处理各芯片的信号以得到检测结果。
通过上述实施方式,复用连接指纹传感器芯片的柔性电路板将硬性电路板连接至外部电学部件,简化芯片封装结构与外部电学部件连接的电气结构,仅通过柔性电路板即可实现整个芯片封装结构与外部的电气连接,从而降低芯片封装结构所在电子设备的制造成本,压缩芯片封装结构在电子设备中需要占用的安装空间。
可选地,如图6所示,在本申请实施例中,为了提升指纹传感器芯片401的性能,指纹传感器芯片401上方还设置有光学组件4012。该光学组件4012用于引导经过显示屏上方的手指反射或者散射后,再穿过显示屏的指纹光信号进入到指纹传感器芯片401的像素阵列4011中,以进行指纹检测。
作为示例,如图6所示,该光学组件4012可以包括:微透镜阵列以及设置于该微透镜阵列下方的至少一层光阑层。其中,微透镜阵列包括多个微透镜,每个微透镜用于将其上方的光信号进行会聚后传输至其下方的光阑层。光阑层为光吸收材料制备形成,其中设置有多个通光小孔,该多个通光小孔用于对微透镜会聚后的光信号进行方向选择,使得目标方向的光信号经过通光小孔进入至指纹传感器芯片401中,而非目标方向的杂散光信号则被非通过小孔所在区域的光吸收材料吸收,从而防止杂散光信号对指纹成像造成干扰。指纹传感器芯片401中的像素阵列4011用于将经过光阑层的光信号进行转换,以形成对应的指纹图像。
可选地,上述光学组件4012至少部分,例如至少一光阑层可以一体集成于该指纹传感器芯片401中,或者也可以独立设置于指纹传感器芯片401的外部。
可以理解的是,上述光学组件4012除了可以为图6中所示的结构以外,其还可以为其它光引导结构,例如准直器(collimator)层,具有多个准直单元或者微孔阵列,本申请实施例对该光学组件4012的具体结构不做限定。
在本申请实施例中,光学组件采用如图6所示的结构,相比于基于准直器层成像的指纹装置,其利用微透镜阵列进行光信号的会聚,且利用一层或者多层光阑层对光信号进行方向引导,能够进一步提高指纹光信号的质量,从而提高指纹传感器芯片401的指纹成像性能。
图6所示实施例中,通过包括金手指和ACF的电连接件连接硬性电路板420和柔性电路板411,在该实施例的实际生产过程中,需要使用对位设备,将柔性电路板411上的第二金手指483与硬性电路板420上的第一金手指481对准,然后再通过ACF进行压合连接,该对准操作的精度较高,因而会造成生产效率较低且影响生产良率。
基于此,图7示出了本申请实施例另一芯片封装结构400的示意性结构图。
在本申请实施例中,硬性电路板420不是通过包括金手指和ACF的电连接件连接至柔性电路板411,而是通过导电通孔413连接至柔性电路板411。具体地,如图7所示,柔性电路板411除了对应设置于支撑板412上方以外,还对应设置于硬性电路板420上方,且硬性电路板420通过胶层连接至柔性电路板411,以实现柔性电路板411和硬性电路板420的稳定连接,可选地,在本申请实施例中,该用于连接硬性电路板420和柔性电路板411的胶层可为非绝缘胶层。
在此基础上,继续参见图7,硬性电路板420表面的金属区域中,除了具有第一金属区域421用于连接光源403的阴极以外,还具有第二金属区域422。该第一金属区域421和第二金属区域422可理解为硬性电路板420的金属线路层中的部分区域,二者之间可相互电连接。柔性电路板411及其胶层在对应于硬性电路板420的区域中设置有导电通孔413,该导电通孔413可与第二金属区域422对应设置,且导电通孔413中填充有导电材料,用于与第二金属区域422电连接以电连接柔性电路板411与硬性电路板420,其中,导电通孔413中的导电材料包括但不限于是:锡膏或者银胶等等。
基于上述技术方案,通过增大柔性电路板411的面积,将其对应设置于硬性电路板420的上方,且通过导电通孔413实现柔性电路板411与硬性电路板420的电连接,在该技术方案中,不需要利用对位设备,将柔性电路板411上的第二金手指与硬性电路板420上的第一金手指对准,而直接在柔性电路板411上形成导电通孔即可实现柔性电路板411与硬性电路板420的电连接,该制造工艺简单且便于实现,也不需要使用对位机台,能够提升芯片封装结构的生产效率以及生产良率,并降低生产制造成本。
可选地,作为示例,在图7所示实施例中,导电通孔413可设置于光源403和生命体征检测传感器芯片402之间,除了该实施方式以外,导电通孔413还可设置于柔性电路板411中对应于硬性电路板420的其它区域,旨在实现与硬性电路板420表面的金属区域电连接即可。
另外,参见图7所示,当柔性电路板411对应设置于硬性电路板420时,其中除了设置有用于容纳指纹传感器芯片401的窗口以外,还设置有用于容纳光源403和生命体征检测传感器芯片402的窗口,可选地,光源403和生命体征检测传感器芯片402可分别位于柔性电路板411的两个窗口,也可位于柔性电路板411的同一个窗口。
另外,除了光源403的阴极通过导电胶直接连接至硬性电路板420表面的第一金属区域421以外,光源403的阳极以及生命体征检测传感器芯片402的引线可键合至柔性电路板411也可键合至硬性电路板420。
除了如图7所示的,利用导电通孔413实现柔性电路板411和硬性电路板420的电连接以外,在另一些实施方式中,也可以直接将柔性电路板411与硬性电路板420连接的胶层设置为导电胶层,换言之,若柔性电路板411对应设置于支撑板412和硬性电路板420的上方,柔性电路板411可直接通过导电胶层连接至硬性电路板420,进而,硬性电路板420表面的第二金属区域422可直接通过导电胶层连接至柔性电路板411,实现硬性电路板420和柔性电路板411的电连接。
在上文申请实施例中,支撑板412为具有一定强度和硬度的板状结构,在一些实施方式中,其可为柔性电路板411的补强板,例如补强钢板等等,或者,在另一些实施方式中,其也可为其它类型的板状材料,本申请实施例对此不做具体限定。
另外,上文申请实施例中,硬性电路板420仅用于支撑光源403和生命体征检测传感器芯片402,而指纹传感器芯片401单独利用支撑板412进行支撑,因此,在芯片封装结构400的安装过程中,需要分别对硬性电路板420和支撑板412进行安装。为了简化安装过程,可选地,可复用硬性电路板420作为指纹传感器芯片401的支撑板,即指纹传感器芯片401、生命体征检测传感器芯片402和光源403均设置于硬性电路板420,便于芯片封装结构400进行安装。
图8示出了本申请实施例另一芯片封装结构400的示意性结构图。
如图8所示,硬性电路板420复用为前述申请实施例中的支撑板412,换言之,上述支撑板412可与硬性电路板420形成为一体的硬性电路板。柔性电路板411堆叠设置于硬性电路板420上方。
可选地,在本申请实施例中,硬性电路板420与柔性电路板411的连接方式可参见上文图7所示实施例的相关描述,此处不做具体赘述。
通过本申请实施例的技术方案,将硬性电路板和支撑板形成为一体的硬性电路板,使得本申请实施例提供的芯片封装结构便于安装,提升芯片封装结构的安装效率。
可选地,在上述图4至图8所示实施例中,支撑板412和硬性电路板420可固定设置于电子设备的中框,以实现芯片封装结构在显示屏下方的安装。
在一些实施方式中,支撑板412和硬性电路板420可直接固定设置于中框的表面。
或者,在另一些实施方式中,中框中可设置有盲孔,支撑板412和硬性电路板420设置于该中框的盲孔,以将芯片封装结构设置于显示屏下方。
作为示例,如图8所示,中框120中可设置有盲孔,硬性电路板420固定设置于盲孔中,以增加硬性电路板420与显示屏110之间的距离,与此同时,节省了硬性电路板420在显示屏110下方的安装空间。
在上文所述实施例的基础上,本申请提供的芯片封装结构还可进一步包括环境光传感器芯片,以进一步提供环境光检测功能。
图9示出了本申请实施例提供的另一芯片封装结构400的示意性结构图。
如图9所示,该芯片封装结构400还包括:环境光传感器芯片404,用于接收环境光穿过显示屏110的第三光信号,以进行环境光检测。
具体地,该环境光传感器芯片404中设置有感光区域4041,该感光区域可包括光感测器,例如,该光感测器包括但不限于是至少一个光电二极管。可选地,如图9所示,本申请实施例中,环境光传感器芯片404的感光区域4041上方还设置有光学层4042,该光学层4042包括但不限于是滤光层,用于通过目标波段的光信号进入到环境光传感器芯片404中。
作为一种示例,在本申请实施例中,光学层4042仅用于通过可见光,而阻挡非可见光,对应的,环境光传感器芯片404中的感光区域4041用于检测环境光中可见光的强度。
可选地,光学层4042中包括多种颜色的滤光层,该多种颜色的滤光层用于通过不同波段、不同颜色的光信号,环境光传感器芯片404中的感光区域4041用于接收该不同波段、不同颜色的光信号以进行环境光检测。
此外,本申请实施例提供的环境光传感器芯片404用于进行环境光检测的相关方案可以参见相关技术的具体方案,此处不做过多赘述。
对于本申请实施例中环境光传感器芯片404在芯片封装结构400中的具体封装方式,作为一种示例,如图9所示,该环境光传感器芯片404也设置于柔性电路板411的窗口中,并通过胶层设置于支撑板412的上方,另外,环境光传感器芯片404通过引线键合至柔性电路板411以实现与柔性电路板411的电连接。作为另一示例,环境光传感器芯片404也可设置于硬性电路板420,并通过引线键合至硬性电路板420以实现与硬性电路板420的电连接。通过上述两种示例中的实施方式,均可降低环境光传感器芯片404的封装厚度,并增大环境光传感器芯片404与显示屏110之间的距离。
对于本申请实施例中环境光传感器芯片404在芯片封装结构400中的具体设置方式,作为一种示例,如图9所示,环境光传感器芯片404可相邻设置于可指纹传感器芯片401的一侧。在一些实施方式中,环境光传感器芯片404可与指纹传感器芯片401设置于柔性电路板411的同一窗口中,或者,在另一些实施方式中,该环境光传感器芯片404也可与指纹传感器芯片401设置于柔性电路板411的不同窗口。
通过该实施方式,将环境光传感器芯片404与指纹传感器芯片401相邻设置,当用户手指按压于显示屏时,经过手指返回的指纹光信号除了可被指纹传感器芯片401接收以外,还可以被环境光传感器芯片404接收,该环境光传感器芯片404可基于接收的指纹光信号确定该指纹光信号的颜色信息,该颜色信息可用于进行真假手指判断即指纹防伪。因此,利用环境光传感器芯片404进行指纹防伪,结合指纹传感器芯片401的指纹检测,可以增强指纹识别的准确性,从而提高电子设备的安全性能。
可选地,在本申请实施例中,硬性电路板420可通过多种方式电连接至柔性电路板411,作为示例,如图9所示,硬性电路板420可通过电连接件480连接至柔性电路板411,具体地,该电连接件480的相关结构可参见图6中所示的具体方案,此处不做具体赘述。另外,在其它示例中,柔性电路板411可设置于硬性电路板420上方,硬性电路板420也可通过图7中所示的导电通孔413连接至柔性电路板411,且在该示例中,支撑板412可与硬性电路板420形成为一体的硬性电路板,柔性电路板411堆叠设置于该一体的硬性电路板上方。
图10示出了本申请实施例提供的另一芯片封装结构400的示意性结构图。
如图10所示,该芯片封装结构400还包括:控制芯片405,在一些实施方式中,该控制芯片405可为上述指纹传感器芯片401的驱动芯片,其设置于指纹传感器芯片401的一侧,且同样封装于柔性电路板411,该控制芯片405用于产生控制信号以控制指纹传感器芯片401的工作,和/或,对该指纹传感器芯片401产生的信号进行处理以进行指纹检测和指纹识别。
具体地,该控制芯片405同样可通过COB封装工艺封装于柔性电路板411,柔性电路板411用于实现该指纹传感器芯片401和控制芯片405之间的信号传输。作为示例,如图10所示,柔性电路板411中形成有窗口,该控制芯片405设置于柔性电路板411的窗口中,并通过胶层设置于支撑板412的上方,另外,控制芯片405通过引线键合至柔性电路板411以实现与柔性电路板411的电连接。通过该设置方式,可降低控制芯片405的封装厚度,并增大控制芯片405与显示屏110之间的距离。
在本申请实施例中,该控制芯片405包括但不限于是微控制单元(microcontroller unit,MCU),其还可以为数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、图像信号处理器(image signal processor,ISP)、专用集成电路(applicationspecific integrated circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gatearray,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件形成的芯片结构。
在本申请实施例中,将控制芯片405并排设置于指纹传感器芯片401的一侧,而不是设置在柔性电路板411的其它位置,可以减小控制芯片405与指纹传感器芯片401之间的走线距离,从而防止信号在传输过程中信号质量下降,影响指纹检测效果。
可选地,在一些实施方式中,该控制芯片405除了可作为指纹传感器芯片401的驱动芯片以外,还可以作为芯片封装结构400中其它芯片的驱动芯片,例如,其可作为生命体征检测传感器芯片402和/或环境光传感器芯片404的驱动芯片,用于控制生命体征检测传感器芯片402和/或环境光传感器芯片404的运行。可选地,控制芯片405还可以用于对生命体征检测传感器芯片402产生的电信号进行处理,得到用户的生命体征信息,和/或,对环境光传感器芯片产生的电信号进行处理,得到环境光信息和指纹防伪信息。
可选地,在本申请实施例中,如图10所示,环境光传感器芯片404可设置于硬性电路板420,或者,环境光传感器芯片404也可如图11所示,设置于柔性电路板411的支撑板412,且位于柔性电路板411的窗口中。
在一些实施方式中,如图10所示,硬性电路板420可通过电连接件480连接至柔性电路板411,具体地,该电连接件480的相关结构可参见图6中所示的具体方案,此处不做具体赘述。
或者,在另一些实施方式中,如图11所示,硬性电路板420通过导电通孔413连接至柔性电路板411。具体地,该导电通孔413的相关结构可参见图7中所示的具体方案,此处不做具体赘述。
当然,在图11所示实施例中,硬性电路板420也可复用为柔性电路板411的支撑板412,即支撑板412可与硬性电路板420形成为一体的硬性电路板,柔性电路板411堆叠设置于硬性电路板420上方。
在上述申请实施例的芯片封装结构的基础上,为了提高其中各芯片的性能,可选地,芯片封装结构还可包括光阻挡件(例如:泡棉),其根据需要设置在芯片的四周,能够吸收和/或阻挡杂散光信号,以防止杂散光对芯片的光检测功能造成干扰和影响。
图12示出了本申请实施例提供的另一芯片封装结构400的示意性结构图。
如图12所示,该芯片封装结构400还包括:泡棉层430,设置于生命体征检测传感器芯片402及光源403之间,和/或,设置于指纹传感器芯片401的四周。
具体地,该泡棉层430为黑色泡棉层,其具有光吸收和光阻挡的作用,将该泡棉层430设置于生命体征检测传感器芯片402及光源403之间,可以防止光源403的光信号直接进入生命体征检测传感器芯片402中,对生命体征检测传感器芯片402检测经过手指反射后的生命体征光信号造成干扰。另外,为了提高指纹检测的准确度,指纹传感器芯片401对于指纹光信号的检测也具有较高要求,该指纹传感器芯片401的四周也设置有泡棉层430,防止指纹传感器芯片401四周的杂散光信号进入指纹传感器芯片401,对指纹检测造成干扰。
可选地,如图12所示,本申请实施例的芯片封装结构400可包括环境光传感器芯片404和/或控制芯片405,该环境光传感器芯片404和/或控制芯片405设置于指纹传感器芯片404的周围,形成芯片集合,泡棉层430设置于该整个芯片集合的周围。换言之,在图12所示实施例中,指纹传感器芯片401与环境光传感器芯片404之间可不设置泡棉层430,和/或,指纹传感器芯片401与控制芯片405之间可不设置泡棉层430。
通过该实施方式,可以使得指纹传感器芯片401与环境光传感器芯片404之间的距离设计的较小,便于环境光传感器芯片404和指纹传感器芯片401共同接收经过手指后的指纹光信号。另外,也可使得指纹传感器芯片401与控制芯片405之间的距离设计的较小,从而减小指纹传感器芯片401与控制芯片405之间的走线距离,提高信号传输的质量以提高指纹检测效果。
在其它替代实施方式中,环境光传感器芯片404与指纹传感器芯片401之间也可设置有泡棉层430,以提高环境光传感器芯片404与指纹传感器芯片401的光检测效果。
可选地,在图12所示实施例中,泡棉层430可设置于柔性电路板411的表面,为了提高可靠性,泡棉层430可通过胶层设置于柔性电路板411,当芯片封装结构400安装于显示屏110下方时,泡棉层430可抵靠或接近于显示屏110,且芯片封装结构400中各芯片以及光源与显示屏110之间存在一定的空气间隙。
在该实施方式中,泡棉层430具有一定的厚度和弹性,当芯片封装结构400安装于显示屏110下方时,泡棉层430可抵靠或接近于显示屏110,当手指按压于显示屏110时,该泡棉层430可为显示屏110提供一定的支撑力,防止显示屏110接触于芯片封装结构400中的各芯片或光源,造成芯片或光源损坏,影响检测性能。
在上述申请实施例的基础上,为了进一步提高芯片封装结构400的检测性能和封装性能,本申请实施例提供的芯片封装结构400可进一步包括保护胶层和遮光层。
图13示出了本申请实施例提供的另一芯片封装结构400的示意性结构图。
如图13所示,该芯片封装结构400还包括:遮光层440,设置于指纹传感器芯片401中感光区域上方的四周。其中,该指纹传感器芯片401中感光区域可为上述像素阵列4011所在区域。可选地,该遮光层440可设置于上述光学组件4012的四周区域,作为一种示例,该遮光层440可为遮光油墨。
具体地,遮光层440也可用于吸收杂散光,防止杂散光进入至指纹传感器芯片401中,从而减小环境因素对指纹检测过程的干扰。进一步地,设置遮光层440也可以提升芯片封装结构200在显示屏下的外观问题,由于设置有遮光层440,其可以吸收从显示屏上方发射的光信号,减少反射回显示屏的光信号的强度,避免用户能够观察到显示屏下方的芯片封装结构,从而提高用户的使用体验。
可选地,如图13所示,若芯片封装结构400包括控制芯片405,则遮光层440覆盖设置于该控制芯片405的上方,以防止控制芯片405表面的反射光进入指纹传感器芯片401中,影响指纹传感器芯片401的检测结果。
可选地,如图13所示,若芯片封装结构400包括环境光传感器芯片404,该环境光传感器芯片404与指纹传感器芯片401之间设置有泡棉层430,以防止环境光传感器芯片404与指纹传感器芯片401之间相互的光信号干扰。
环境光传感器芯片404与指纹传感器芯片401之间,除了如图13所示设置有泡棉层430以外,该环境光传感器芯片404与指纹传感器芯片401之间也可不设置泡棉层430,该环境光传感器芯片404的感光区域4041上方的四周区域设置有遮光层440,可选地,环境光传感器芯片404的光学层4042的四周设置有遮光层440,以降低环境光传感器芯片404与指纹传感器芯片401之间相互的光信号干扰。
为了支撑上述遮光层440,可选地,如图13所示,芯片封装结构200还包括:保护胶层450,设置于上述遮光层440的下方,用于支撑上述遮光层440。
具体地,该保护胶层450可为芯片保护胶,其可通过点胶的方式设置于芯片四周,例如,设置于指纹传感器芯片401的四周,其可用于保护指纹传感器芯片401,且提高芯片的稳定性。可选地,若芯片封装结构包括控制芯片405,则保护胶层450可同时用于设置于控制芯片405的四周,乃至覆盖设置于控制芯片405,遮光层440设置于该保护胶层450的表面。在一些实施方式中,若遮光层440为遮光油墨,该遮光油墨可通过移印制程或者丝印制程制备于保护胶层450的表面。
可选地,如图13所示,该保护胶层450在包围设置于芯片四周的同时,可用作芯片引线的引线保护胶,该引线保护胶可完全包覆引线,以保证引线连接的稳定性与可靠性。
在本申请实施例中,利用保护胶层450,既能保护指纹传感器芯片401,也能保护指纹传感器芯片401的引线,且还能用作支撑遮光层440的支撑层,因此,通过本申请实施例的技术方案,复用同一保护胶层实现多种功能,且实现工艺较为方便,在提升芯片封装结构的性能的同时,还能够提高生产效率。
可选地,继续参见图13,保护胶层450除了设置于指纹传感器芯片401和控制芯片405四周以外,还可以设置于生命体征检测传感器芯片402及其光源403的引线处,以及设置于环境光传感器404的引线处,以保护生命体征检测传感器芯片402、光源403、以及环境光传感器404的引线。
可选地,如图12和图13所示,本申请实施例中芯片封装结构400设置于电子设备的中框120,具体地,可设置于中框120的凹槽中,以降低芯片封装结构400在显示屏110下方的安装厚度。
另外,图12和图13仅作为示例而非限定,芯片封装结构400中各芯片的设置方式可参见图11所示实施例的相关技术方案,除此之外,各芯片的设置方式也可参见图4至图10中任一实施例的相关技术方案。
上文结合图4至图13说明了本申请实施例提供的芯片封装结构400的多种示意性结构图,并说明了芯片封装结构400中各组件的封装方式。为了更为清楚的表示芯片封装结构400中各组件的相对位置关系,下面图14至图16示出了本申请实施例提供的芯片封装结构400的几种示意性俯视图或仰视图。
图14至图16示出了本申请实施例提供的芯片封装结构400的几种示意性俯视图。
如图14所示,在该申请实施例中,硬性电路板420可通过电连接件480连接至柔性电路板411,柔性电路板411部分区域覆盖于硬性电路板420的部分区域,以使得该柔性电路板411和硬性电路板420相互交叠的部分区域上设置的金手指能够相互连接。
如图15所示,在该申请实施例中,柔性电路板411可完全覆盖于硬性电路板420,且柔性电路板411可通过导电通孔413与硬性电路板420实现电连接。或者,在其它实施方式中,柔性电路板411也可局部覆盖于硬性电路板420,在二者交互交叠的区域,通过导电通孔413实现电连接。
在图14和图15所示两种实施例中,支撑板412对应设置于柔性电路板411中的局部区域,具体地,对应设置于指纹传感器芯片401、环境光传感器芯片404以及控制芯片405所在的局部区域,用于支撑该多个芯片。
如图16所示,在该申请实施例中,支撑板412与硬性电路板420形成为一体的硬性电路板,柔性电路板411堆叠设置于硬性电路板420上方。可选地,如图16所示,柔性电路板411可完全覆盖于硬性电路板420,且柔性电路板411可通过导电通孔413与硬性电路板420实现电连接。
另外,在图14至图16所示实施例中,柔性电路板411中还设置有多个被动元件,其可设置于柔性电路板411的被动元件区域460,以供配合于芯片封装结构400中各芯片的信号处理。另外,芯片封装结构400还可包括连接器,其可设置于柔性电路板411的补强区域470,便于通过该连接器将柔性电路板411电连接于电子设备的其它电学部件。
对比图14至图16,图16中芯片封装结构400的整体面积最小,且便于安装,能够极大的提升芯片封装结构400的安装效率,也便于减小芯片封装结构400在显示屏下的安装空间。
以上结合附图详细描述了本申请的优选实施方式,但是,本申请并不限于上述实施方式中的具体细节,在本申请的技术构思范围内,可以对本申请的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本申请的保护范围。
例如,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。
又例如,本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本申请的思想,其同样应当视为本申请所公开的内容。
本申请实施例还提供了一种电子设备,该电子设备可以包括:
显示屏以及上述任一申请实施例的芯片封装结构400,该芯片封装结构设置于显示屏下方,用于接收经过显示屏上方手指返回并穿过显示屏的光信号,以进行指纹检测和生命体征检测。
该电子设备可以为任何具有显示屏的电子设备。该显示屏可以为OLED显示屏、LCD显示屏或者相关技术中其它类型的显示屏。具体可以对应于前述实施例中的显示屏110,其相关说明可以参考可以参照前述关于显示屏110的描述,为了简洁,在此不再赘述。
可选地,该芯片封装结构可设置于电子设的中框,以设置在显示屏的下方,在一些实施方式中,该芯片封装结构用于设置在显示屏的中部区域或者中下部区域的下方,以适应于用户的惯常按压区域。
可选地,该中框可以对应于前述实施例中的中框120,其相关说明可以参考可以参照前述关于中框120的描述,为了简洁,在此不再赘述。
应理解,本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例,而非限制本申请实施例的范围。
应理解,在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请实施例。例如,在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接,也可以是电的,机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分,或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (25)
1.一种芯片封装结构,其特征在于,用于设置在电子设备的显示屏的下方,包括:
指纹传感器芯片,用于接收所述显示屏的第一光信号经过所述显示屏上方手指之后返回的指纹光信号,以进行指纹检测;
生命体征检测传感器芯片及光源,所述光源用于向手指发出第二光信号,所述生命体征检测传感器芯片用于接收所述第二光信号经过所述显示屏上方手指返回的生命体征光信号,以进行生命体征检测;
柔性电路板,其中设置有第一窗口,所述指纹传感器芯片设置于所述第一窗口中,并与所述柔性电路板电连接;
支撑板,设置于所述柔性电路板下方,用于对所述柔性电路板以及所述指纹传感器芯片进行支撑;
硬性电路板,设置于所述光源下方,用于电连接且支撑所述光源,且所述硬性电路板的厚度小于所述柔性电路板与所述支撑板的厚度之和。
2.根据权利要求1所述的芯片封装结构,其特征在于,所述硬性电路板还设置于所述生命体征检测传感器芯片下方,用于电连接且支撑所述生命体征检测传感器芯片;或者,
所述柔性电路板中还设置有第二窗口,所述生命体征检测传感器芯片设置于所述第二窗口中,并与所述柔性电路板电连接,所述支撑板用于对所述生命体征检测传感器芯片进行支撑。
3.根据权利要求1所述的芯片封装结构,其特征在于,所述生命体征检测传感器芯片和所述光源的距离在4mm至6mm之间。
4.根据权利要求1所述的芯片封装结构,其特征在于,所述柔性电路板对应设置于所述支撑板上方,所述硬性电路板设置于所述柔性电路板与所述支撑板的一侧;
所述芯片封装结构还包括电连接件,所述硬性电路板通过所述电连接件连接至所述柔性电路板。
5.根据权利要求4所述的芯片封装结构,其特征在于,所述电连接件包括:设置于所述硬性电路板的第一金手指、各向异性导电胶膜ACF和设置于所述柔性电路板的第二金手指。
6.根据权利要求1所述的芯片封装结构,其特征在于,所述柔性电路板对应设置于所述支撑板和所述硬性电路板的上方;
所述硬性电路板表面设置有金属区域,所述柔性电路板中设置有与所述金属区域对应的通孔,所述通孔中设置有导电材料,所述导电材料用于连接所述金属区域以电连接所述柔性电路板与所述硬性电路板。
7.根据权利要求1所述的芯片封装结构,其特征在于,所述柔性电路板对应设置于所述支撑板和所述硬性电路板的上方;
所述芯片封装结构还包括导电胶层,所述柔性电路板通过所述导电胶层与所述硬性电路板电连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述支撑板为所述柔性电路板的补强板。
9.根据权利要求6或7所述的芯片封装结构,其特征在于,所述支撑板与所述硬性电路板为一体的硬性电路板。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述硬性电路板的厚度与所述支撑板的厚度相同。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述硬性电路板的基材为金属基材。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述芯片封装结构还包括:
环境光传感器芯片,用于接收环境光穿过所述显示屏的第三光信号,以进行环境光检测。
13.根据权利要求12所述的芯片封装结构,其特征在于,所述环境光传感器芯片设置于所述指纹传感器芯片的一侧,所述环境光传感器芯片还用于接收所述指纹光信号,以判断所述指纹光信号的颜色信息,所述指纹光信号的颜色信息用于进行指纹防伪。
14.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述芯片封装结构还包括:控制芯片,设置于所述指纹传感器芯片的一侧,并电连接于所述柔性电路板;
所述控制芯片用于控制所述指纹传感器芯片运行,和/或,对所述指纹传感器芯片产生的信号进行处理以进行指纹检测。
15.根据权利要求14所述的芯片封装结构,其特征在于,所述控制芯片还用于控制所述生命体征检测传感器运行,和/或,对所述生命体征检测传感器产生的信号进行处理以进行生命体征检测。
16.根据权利要求14所述的芯片封装结构,其特征在于,所述芯片封装结构还包括:环境光传感器芯片,所述控制芯片还用于控制所述环境光传感器芯片运行,和/或,对所述环境光传感器芯片产生的信号进行处理以进行环境光检测和指纹防伪检测。
17.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述芯片封装结构还包括:泡棉层,设置于所述生命体征检测传感器芯片及所述光源之间,和/或,设置于所述指纹传感器芯片四周。
18.根据权利要求17所述的芯片封装结构,其特征在于,所述泡棉层设置于所述柔性电路板表面,且抵靠于所述显示屏。
19.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述芯片封装结构还包括:遮光层,设置于所述指纹传感器芯片中感光区域上方的四周。
20.根据权利要求19所述的芯片封装结构,其特征在于,所述芯片封装结构还包括:控制芯片,所述控制芯片设置于所述指纹传感器芯片的一侧,且所述遮光层覆盖设置于所述控制芯片的上方。
21.根据权利要求19所述的芯片封装结构,其特征在于,所述芯片封装结构还包括:保护胶层,设置于所述遮光层下方,用于支撑所述遮光层。
22.根据权利要求21所述的芯片封装结构,其特征在于,所述保护胶层还设置于所述指纹传感器芯片的四周,用于保护所述指纹传感器芯片,和/或,
所述保护胶层包覆所述指纹传感器芯片连接至所述柔性电路板的引线,用于保护所述引线。
23.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述支撑板和所述硬性电路板设置于所述电子设备的中框的盲孔,以将所述芯片封装结构设置于所述显示屏下方。
24.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构,其特征在于,所述芯片封装结构对应设置于所述显示屏的中部区域或者中下部区域的下方。
25.一种电子设备,其特征在于,包括:显示屏;以及
如上述权利要求1至24中任一项所述的芯片封装结构,所述芯片封装结构设置于所述显示屏下方,用于接收经过所述显示屏上方手指返回并穿过所述显示屏的光信号,以进行指纹检测和生命体征检测。
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