JP2015159263A - 指紋認証チップ実装モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】指紋認証チップを保護するのに用いられることができる指紋認証チップ実装モジュール及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る指紋認証チップ実装モジュールは、基板、指紋認証チップ、封止層、着色層及び保護層を含む。基板は、一対の表面と複数の接続パッドとを有する。一対の表面はそれぞれ基板の対向する両側に位置する。接続パッドは前記一対の表面のうちの1つの表面に露出される。指紋認証チップは少なくとも1つの導線を介して基板に電気的に接続される。封止層は基板上に位置すると共に指紋認証チップ及び導線を被覆する。着色層は封止層上に位置する。保護層は着色層上に位置する。
【選択図】図1E
【解決手段】本発明に係る指紋認証チップ実装モジュールは、基板、指紋認証チップ、封止層、着色層及び保護層を含む。基板は、一対の表面と複数の接続パッドとを有する。一対の表面はそれぞれ基板の対向する両側に位置する。接続パッドは前記一対の表面のうちの1つの表面に露出される。指紋認証チップは少なくとも1つの導線を介して基板に電気的に接続される。封止層は基板上に位置すると共に指紋認証チップ及び導線を被覆する。着色層は封止層上に位置する。保護層は着色層上に位置する。
【選択図】図1E
Description
本発明は、チップ実装モジュール及びその製造方法に関し、特に指紋認証チップ実装モジュール及びその製造方法に関する。
現在の一般的な指紋認証チップ実装モジュールは、主として基板、チップ及び封止体を含む。チップは、基板に設けられると共に基板に電気的に接続される。封止体は、チップを固定すると共に導線を保護するために、基板の表面及び一部のチップを被覆する。また、封止体からチップのセンサ部が露出する。
一般的に、指がチップのセンサ部に触れると、チップは指からの力を受ける。従って、チップは、応力を繰り返し受けることによって亀裂が生じやすい。また、チップは指で触れることができるように空気中に曝されており、外部環境における粉塵の粒又は指上の油脂若しくは水分によってチップの認証率が低下する可能性がある。
本発明は、指紋認証チップを保護するのに用いられることができる指紋認証チップ実装モジュール及び当該指紋認証チップ実装モジュールの製造方法を提供することを課題とする。
本発明に係る指紋認証チップ実装モジュールは、基板、指紋認証チップ、封止層、着色層及び保護層を含む。基板は、一対の表面と複数の接続パッドとを有する。一対の表面はそれぞれ基板の対向する両側に位置する。接続パッドは前記一対の表面のうちの1つの表面に露出される。指紋認証チップは導線を介して基板に電気的に接続される。封止層は基板上に位置すると共に指紋認証チップ及び導線を被覆する。着色層は封止層上に位置する。保護層は着色層上に位置する。
本発明に係る指紋認証チップ実装モジュールの製造方法においては、まず一対の表面と複数の接続パッドとを有する基板を提供する。一対の表面はそれぞれ基板の両側に位置する。接続パッドは前記一対の表面のうちの1つの表面に露出される。次いで、基板上に指紋認証チップを設ける。更に、基板と指紋認証チップとに導線を逆ボンディングの方式でワイヤボンディングして電気的に接続する。ワイヤボンディングが完了した後、基板上に、指紋認証チップと導線とを被覆する封止層を形成する。封止層を形成した後、封止層上に着色層を形成する。着色層を形成した後、着色層上に保護層を形成する。
このように、本発明に係る指紋認証チップ実装モジュール及びその製造方法において、指紋認証チップ実装モジュールは、基板、指紋認証チップ、封止層、着色層及び保護層を含む。封止層、着色層及び保護層は指紋認証チップを被覆する。指紋認証チップ実装モジュールの製造方法では、逆ボンディングの方式で指紋認証チップと基板とを電気的に接続する工程を含むため、導線及び所要の封止層の高さを低減することができる。指が指紋認証チップ実装モジュールの保護層に触れると、指紋認証チップは使用者の指紋を認証することができる。また指紋認証チップ実装モジュールは、指紋認証チップ及び導線を固定すると共に保護することができる。
本発明の特徴及び技術内容をより深く理解することができるように、以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。但し、これらの説明及び図面は本発明の説明のために提供するものに過ぎず、本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。
図1A乃至1Eは、本発明の第1の実施例に係る指紋認証チップ実装モジュール100の製造フローを示した図である。図1Eは、指紋認証チップ実装モジュール100の断面を示した図である。図1Eに示すように、指紋認証チップ実装モジュール100は、基板110、指紋認証チップ120、封止層130、着色層140及び保護層150を含む。
基板110は、指紋認証チップ120が配置されるキャリア用基板として用いられる。基板110は、一対の表面110a、110bと複数の接続パッド112とを有する。表面110a、110bは、それぞれ基板110の両側に位置する。接続パッド112は、表面110aに露出される。基板110は、プリント回路基板(Printed circuit board、PCB)又はフレキシブルプリント回路基板(flexible printed circuit board、FPCB)であってもよい。複数の接続パッド112は、指紋認証チップ120の配置上の需要に応じて設けることができる。また、本実施例においては、基板110は方形板であってもよいが、本発明はこれに限定されない。他の実施例において、基板110の形状は円形板、楕円形板、正方形板、長方形板又は三角形板であってもよく、基板110の形状は実際の使用上の需要に応じて調整することができる。
指紋認証チップ120は、導線W1を介してワイヤボンディング方式(Wire bonding)で基板110上の接続パッド112と電気的に接続される。他の実施例において、指紋認証チップは、フリップチップ接合方式(Flip chip)又はその他の実装方法で基板と電気的に接続されるようにしてもよい。但し、本発明は指紋認証チップ120を基板110と電気的に接続させる方式を制限するものではない。導線W1の表面110aに対する最高点から指紋認証チップ120頂面までの間の最短距離h1、即ち垂直距離は、20〜30μmである。
また、封止層130は、表面110a上に配置され、表面110a上に位置する指紋認証チップ120及び導線W1を被覆する。本実施例において、封止層130の材質は例えば酸化アルミニウムであってもよい。封止層130の表面から指紋認証チップ120までの最短距離h2、即ち垂直距離は、25〜50μmである。封止層130が指紋認証チップ120全体を覆う構成としているため、指紋認証チップ120を保護することができる。
図1Eに更に示すように、指紋認証チップ実装モジュール100は、着色層140及び保護層150を更に含む。着色層140は封止層130の上方に設けられる。保護層150は着色層140の上方に設けられる。詳しく言えば、本実施例において、着色層140は例えば酸化アルミニウムと非金属材料との組み合わせからなるものであってもよく、例えば酸化アルミニウムの封止層130表面に着色された非金属層が形成されたものであってもよい。非金属材料はシリコン又は黒鉛等であってもよい。これら非金属材料によって酸化アルミニウムの表面が例えば白色、金色、紫色、オレンジ色、緑色、赤色又は黒色などの様々な色を呈することができるようにすることで、着色層140が形成される。換言すれば、着色層140は、指紋認証チップ実装モジュール100の色を提供することができる。着色層140の色は、実際の需要に応じて調整することができ、本発明は上記の色に限定されない。
本実施例において、保護層150は、酸化アルミニウムを含むと共に、無色透明である。保護層150は、着色層140を保護するのに用いられる。実際の運用において、保護層150は、使用者の指による引っ掻き、摩耗又はその他不適切な使用方法によって着色層140の表面が破壊され、ひいては剥離することを低減することができる。また保護層150は、無色透明であるため保護層150下方に位置する着色層140の色を表出することができる。
続いて、指紋認証チップ実装モジュール100の製造フローを説明する。図1A乃至1Eは、本発明の第1の実施例に係る指紋認証チップ実装モジュール100の製造フローを示した図である。図1Aに示すように、まず、一対の表面110a、110bと複数の接続パッド112とを有する基板110を提供する。表面110a、110bは、それぞれ基板110の両側に位置する。接続パッド112は、表面110aに露出される。
次いで、基板110上に複数の指紋認証チップ120を設ける。詳しく言えば、各指紋認証チップ120を表面110aに配置すると共に、指紋認証チップ120と接続パッド112とに導線W1をワイヤボンディングの方式で電気的に接続する。導線W1の表面110aに対する最高点から指紋認証チップ120頂面までの間の最短距離h1は、20〜30μmである。
本実施例において、導線W1は、逆ボンディングの方式でワイヤボンディングして指紋認証チップ120と接続パッド112とに電気的に接続される。導線W1の一端を予め基板110の接続パッド112に接続した上で、導線W1の他端を上向きに引っ張り指紋認証チップ120に接続する。一般的な正ボンディングの方式に比べ、逆ボンディングでは導線W1の高さを低減することができる。即ち、導線W1の表面110aに対する最高点から指紋認証チップ120頂面までの間の距離h1は、正ボンディングを用いた場合に比べ短くなる。
次いで図1Bに示すように、基板110上に、指紋認証チップ120と接続パッド112とを被覆する封止層130を形成する。本実施例においては、高圧注入成形の方式により封止層130を形成するが、本発明はこれに限定されない。また、本実施例において、封止層130は酸化アルミニウムを含むと共に、封止層130の材質の粒径は略65〜75μmである。この時、封止層130の頂端から指紋認証チップ120までの最短距離は、略100〜150μmである。
また、封止層130を形成した後、封止層130を研磨(Grind)する工程を更に含む。本実施例においては、機械研磨の方式で封止層130を研磨することができるが、本発明はこれに限定されない。研磨した後、封止層130の頂端から指紋認証チップ120までの最短距離h2は、略25〜50μmである。一般的に、封止層130の材質の粒径は、略65〜75μmである。本実施例において、封止層130の頂端と指紋認証チップ120との距離h2は、25〜50μmである。換言すれば、封止層130の材質の粒径は、封止層130と指紋認証チップ120との距離h2よりも大きい。従って、封止層130を形成した後、封止層130と指紋認証チップ120との距離h2が25〜50μmとなるように、封止層130を研磨することが更に必要である。
図1Cに示すように、封止層130の上に着色層140を形成する。着色層140は、封止層130の表面に貼着される。本実施例において、着色層140は、スパッタリング技術によって封止層130の表面に形成される。スパッタリングが完了した後、着色層140によって酸化アルミニウムの表面は様々な色を呈することができる。また、着色層140の厚さは0.1〜1.5μmである。他の実施例においては、電気めっき、蒸着、真空スパッタ等の方法で着色層を形成してもよいが、本発明はこれらに限定されない。また、他の実施例において、特に色に対する需要がなければ、指紋認証チップ実装モジュールは着色層を有さなくてもよい。
次いで、図1Dに示すように、指紋認証チップ実装板状基板100’が形成されるように、着色層140の上に保護層150を形成する。保護層150は、実質的に塗布、印刷又はスパッタリングの方式で着色層140上に形成されてもよい。保護層150は疎水及び疎油の特性を有する。また、保護層150は無色透明であると共に、その厚さは0.1〜1.5μmである。
実質的に、保護層150は無色透明であり、その下方に位置する着色層140の色を表出することができる。また、保護層150は疎水且つ疎油の材質からなり、指紋認証チップ実装モジュール100を保護することができる。保護層150は、使用者の指が触れた場合に指紋認証チップ120が指の油脂や水分及び外部環境における粉塵の粒又は水分の影響を受けて指紋認証チップ120の認証率が低下することを低減することができる。
図1D及び1Eに示すように、次いで指紋認証チップ実装板状基板100’を切断して複数の指紋認証チップ実装モジュール100を形成する。詳しく言えば、指紋認証チップ実装板状基板100’は、複数の切断線Lを含む。切断線Lは、実際の必要に応じた構成とすることができる。例えば、本実施例においては、切断線Lは指紋認証チップ実装板状基板100’を複数の方形の構造に分割する構成とすることができる。但し、本発明はこれに限定されない。他の実施例においては、切断線Lは指紋認証チップ実装板状基板100’を例えば円形、楕円形、正方形、長方形又は三角形といったその他の形状に分割する構成としてもよい。
指紋認証チップ実装板状基板100’は、指紋認証チップ実装モジュール100を形成するように、プレス又は機械裁断の方式で切断することができる。指紋認証チップ実装モジュール100の形状は、切断線Lの構成によって決まる。本実施例において、切断線Lは指紋認証チップ実装板状基板100’を複数の方形に分割する構成とし、切断した後、指紋認証チップ実装板状基板100’は方形の指紋認証チップ実装モジュール100に切断形成される。但し、他の実施例において、指紋認証チップ実装板状基板100’は円形、楕円形、正方形、長方形又は三角形の指紋認証チップ実装モジュール100に切断形成されてもよい。指紋認証チップ実装モジュール100の形状は、実際の使用上の需要に基づいて調整することができ、本発明は上記形状に限定されない。また、本実施例において、封止層130の表面から指紋認証チップ120までの最短距離h2は25〜50μmであり、着色層140の厚さは0.1〜1.5μmであり、保護層150の厚さは0.1〜1.5μmである。また、封止層130、着色層140及び保護層150の誘電率は15〜50であり、好ましくは15〜45である。換言すれば、保護層150頂端から指紋認証チップ120までの高さは僅か数十ミクロンに過ぎず、且つ誘電率が高い。従って、封止層130、着色層140及び保護層150が指紋認証チップ120の認証機能に悪影響を及ぼすことはない。換言すれば、使用者の指が保護層150の表面に触れると、指紋認証チップ120は使用者の指紋を認証することができる。また、本実施例では逆ボンディングの方式で指紋認証チップ120と接続パッド112とを電気的に接続しているため、逆ボンディングによって導線W1の高さを低減することができる。従って、一般的な正ボンディングの方式に比べ、封止層130が指紋認証チップ120及びワイヤボンディングW1を被覆する場合、封止層130に要する高さは低くなる。換言すれば、逆ボンディングの方式により指紋認証チップ実装モジュール100の高さを低減することができる。
また、本実施例において、封止層130、着色層140及び保護層150は、酸化アルミニウムからなる。但し、他の実施例において、封止層130、着色層140及び保護層150は、アルミニウム、チタン、クロム、ジルコニウムの酸化物又は炭化物であってもよく、例えばアルミナ、酸化チタン、炭化チタン、酸化クロム、炭化クロム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム又はそれらの組み合わせからなるものであってもよい。また封止層130、着色層140及び保護層150の誘電率は15〜45であるが、本発明はこれに限定されない。また、封止層130、着色層140及び保護層150は250〜300度の温度に耐え、変質したり表面にクラックが生じたりすることはない。
実際の運用において、後続の指紋認証の運用として使用できるように、指紋認証チップ実装板状基板100’を切断し終えた後、指紋認証チップ実装モジュール100を配線基板又はその他の製品上に電気的に接続させることができる。本実施例において、半田付け技術により指紋認証チップ実装モジュール100を配線基板に電気的に接続させてもよい。例えば、指紋認証チップ実装モジュール100の底部に半田ボールを設けると共に、半田ボールを加熱することで、指紋認証チップ実装モジュール100を配線基板に固定してもよい。
通常、半田付け技術を用いる場合は温度を200度以上に昇温する必要がある。封止層130、着色層140及び保護層150はいずれも250〜300度の温度に耐えることができるため、指紋認証チップ実装モジュール100を基板に電気的に接続させる際に、指紋認証チップ実装モジュール100は高温によって変質したり表面にクラックが生じたりすることはない。図2Aは、本発明の第2の実施例に係る指紋認証チップ実装モジュール200の構造を示した図である。図2Bは、本発明の第2の実施例に係る指紋認証チップ実装モジュール200の断面を示した図である。本実施例に係る指紋認証チップ実装モジュール200は、第1の実施例と構造が類似しており、同じく基板110、指紋認証チップ120、封止層130、着色層140及び保護層150を含む。各素子の対応関係は略同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。
第1の実施例と異なる点は、指紋認証チップ実装モジュール200が保護枠160を更に含むことである。図2A及び2Bに示すように、保護枠160は中空の構造であり、開口溝161を含む。また、基板110、指紋認証チップ120、封止層130、着色層140及び保護層150が当該開口溝161内に設けられることによって、指紋認証チップ実装モジュール200が形成される。基板110、指紋認証チップ120、封止層130、着色層140及び保護層150の配列方法及び順序は第1の実施例と同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。
図2Bに示すように、詳しく言えば、本実施例において、保護層150の頂面は保護枠160の頂部に当接する。基板110の表面110bは実質的に保護枠160の底部と同一水平面上に位置する。実際の運用において、半田付け技術によって指紋認証チップ実装モジュール100を配線基板に電気的に接続させる場合、保護枠160の底部が表面110bと同一の水平面上に位置しているため、半田ボールは保護枠160の底部に設けられてもよい。従って、半田ボールを設ける面積を増加することができる。
また、指又はその他の物体が指紋認証チップ120に触れると、保護枠160が指又はその他の物体によって加えられた力の一部を受けることができるため、保護枠160は、指紋認証チップ実装モジュール200の構造全体の強度を強化するのに用いることができる。また、保護枠160は、指又はその他の物体によってもたらされる静電気を伝達して放出することもできるため、指紋認証チップ120に対して静電気放電保護の用途をも提供することができる。
図3は、本発明の第3の実施例に係る指紋認証チップ実装モジュール300の構造を示した図である。図3に示すように、第1の実施例に係る指紋認証チップ実装モジュール100と同じ点は、指紋認証チップ実装モジュール300も基板110、指紋認証チップ120、封止層130、着色層140及び保護層150を含むことである。各素子の対応関係はほぼ同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。
第1の実施例及び第2の実施例と異なる点は、指紋認証チップ実装モジュール300が複数の電子素子170を更に含むことである。図3に示すように、電子素子170は、基板110の表面110a及び110bに設けられると共に基板110に電気的に接続される。封止層130は、表面110aにおける指紋認証チップ120及び導線W1を覆う外、表面110aにおける電子素子170をも覆う。また、指紋認証チップ実装モジュール300は、表面110bを被覆する共に表面110bに位置する電子素子170を覆う他の封止層130を更に含む。
詳しく言えば、封止層130が指紋認証チップ120全体及び電子素子170を覆う構成としているため、指紋認証チップ120及び電子素子170を保護することができる。換言すれば、封止層130は、指紋認証チップ120又は電子素子170が指の油脂及び外部環境における粉塵の粒の影響を受けることで指紋認証チップ120の認証率が低下することを低減することができる。また、封止層130は、電子素子170の間に不必要な電気的接続又は短絡等の状況が生じることを回避するのに用いられる。
電子素子170は、能動素子又は受動素子であってもよい。例えば電子素子170は、チップ、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、インダクタ又はその他の高周波素子、無線周波数(Radio frequency、RF)素子等であってもよい。電子素子170を追加することによって、指紋認証チップ実装モジュール300は、より多様な応用及び構成を有することができる。
このように、本発明に係る指紋認証チップ実装モジュール及びその製造方法において、指紋認証チップ実装モジュールは、基板、指紋認証チップ、封止層、着色層及び保護層を含む。封止層、着色層及び保護層は指紋認証チップを被覆する。また保護層頂端から指紋認証チップまでの高さは僅か数十ミクロンに過ぎない。封止層、着色層及び保護層はいずれも高い誘電率を有する。また、指紋認証チップ実装モジュールの製造方法では、逆ボンディングの方式で指紋認証チップと基板とを電気的に接続する工程を含むため、導線及び所要の封止層の高さを低減することができる。指が指紋認証チップ実装モジュールの保護層に触れると、指紋認証チップは使用者の指紋を認証することができる。また指紋認証チップ実装モジュールは、指紋認証チップを保護することができる。
上記は本発明の実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、当業者が本発明の主旨を逸脱しない範囲内において行った変更や修正といった等価の置換は、すべて本発明の特許請求の範囲に含まれる。
100’ 指紋認証チップ実装板状基板
100、200、300 指紋認証チップ実装モジュール
110 基板
110a、110b 表面
112 接続パッド
120 指紋認証チップ
130 封止層
140 着色層
150 保護層
160 保護枠
161 開口溝
170 電子素子
W1 導線
L 切断線
h1、h2 距離
100、200、300 指紋認証チップ実装モジュール
110 基板
110a、110b 表面
112 接続パッド
120 指紋認証チップ
130 封止層
140 着色層
150 保護層
160 保護枠
161 開口溝
170 電子素子
W1 導線
L 切断線
h1、h2 距離
Claims (12)
- それぞれ両側に位置する一対の表面と、前記一対の表面のうちの1つの表面に露出される複数の接続パッドと、を有する基板と、
少なくとも1つの導線を介して前記基板に電気的に接続される指紋認証チップと、
前記基板上に位置すると共に、前記指紋認証チップ及び前記導線を被覆する封止層と、
前記封止層上に位置する着色層と、
前記着色層上に位置する保護層と、
を含むことを特徴とする指紋認証チップ実装モジュール。 - 前記基板に設けられると共に、前記指紋認証チップが内部に配置される開口溝を含む保護枠を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の指紋認証チップ実装モジュール。
- 前記封止層、前記着色層及び前記保護層は、酸化アルミニウム、アルミナ、酸化チタン、炭化チタン、酸化クロム、炭化クロム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム又はそれらの組み合わせからなるものであることを特徴とする請求項1に記載の指紋認証チップ実装モジュール。
- 前記封止層、前記着色層及び前記保護層の誘電率は15〜50であることを特徴とする請求項3に記載の指紋認証チップ実装モジュール。
- 前記封止層の表面から前記指紋認証チップまでの最短距離は25〜50μmであることを特徴とする請求項1に記載の指紋認証チップ実装モジュール。
- 前記封止層の数は2つであり、
前記指紋認証チップ実装モジュールは前記基板の各前記表面にそれぞれ設けられる少なくとも2つの電子素子を更に含み、
各前記封止層は前記基板の各前記表面及び各前記電子素子をそれぞれ被覆することを特徴とする請求項1に記載の指紋認証チップ実装モジュール。 - それぞれ両側に位置する一対の表面と、前記一対の表面のうちの1つの表面に露出される複数の接続パッドと、を有する基板を提供する工程と、
前記基板に指紋認証チップを設ける工程と、
前記複数の接続パッドのうちの少なくとも1つの接続パッドと前記指紋認証チップとに少なくとも1つの導線を逆ボンディングの方式でワイヤボンディングして電気的に接続する工程と、
ワイヤボンディングが完了した後、前記基板上に、前記指紋認証チップと前記導線とを被覆する封止層を形成する工程と、
前記封止層を形成した後、前記封止層を研磨する工程と、
前記封止層を研磨した後、前記封止層上に着色層を形成する工程と、
前記着色層を形成した後、前記着色層上に保護層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする指紋認証チップ実装モジュールの製造方法。 - 前記基板を提供した後、前記基板上に、前記指紋認証チップが内部に配置される開口溝を含む保護枠を設けることを特徴とする請求項7に記載の指紋認証チップ実装モジュールの製造方法。
- 前記封止層、前記着色層及び前記保護層は、酸化アルミニウム、アルミナ、酸化チタン、炭化チタン、酸化クロム、炭化クロム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム又はそれらの組み合わせからなるものであることを特徴とする請求項7に記載の指紋認証チップ実装モジュールの製造方法。
- 前記封止層、前記着色層及び前記保護層の誘電率は15〜45であることを特徴とする請求項9に記載の指紋認証チップ実装モジュールの製造方法。
- 前記封止層の表面から前記指紋認証チップまでの最短距離は25〜50μmであることを特徴とする請求項7に記載の指紋認証チップ実装モジュールの製造方法。
- 前記基板を提供した後と前記封止層を形成する前との間に、前記基板の各前記表面に設けられる少なくとも2つの電子素子を形成する工程を更に含み、前記封止層の数は2つであり、各前記封止層は前記基板の各前記表面及び各前記電子素子をそれぞれ被覆することを特徴とする請求項7に記載の指紋認証チップ実装モジュールの製造方法。
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