TW201732668A - 光學式指紋感測封裝結構 - Google Patents
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Abstract
一種光學式指紋感測封裝結構，其包括線路載板、光學元件、指紋感測晶片以及封裝膠體。光學元件電性連接於線路載板，其中光學元件與線路載板之間保有間隙，且光學元件具有透光區。指紋感測晶片配置於間隙內，並與光學元件的透光區相對應。指紋感測晶片電性連接於光學元件。封裝膠體配置於線路載板上，其中封裝膠體包覆光學元件與指紋感測晶片，且封裝膠體暴露出光學元件的出光面。
Description
本發明是有關於一種指紋感測封裝結構，且特別是有關於一種光學式指紋感測封裝結構。
隨著現代人對於個人資料的安全性的要求不斷提高，透過輸入預設密碼以解鎖的安全模式不僅容易被破解，也難以滿足使用者的需求。因此，透過生物辨識技術以解鎖的安全模式逐漸蓬勃發展。指紋辨識技術乃當前應用最為廣泛的生物辨識技術，其原理係先擷取使用者的指紋資訊，再透過辨識軟體比對使用者的指紋特徵，以確定指紋所有人的身分。
常見的指紋感測裝置可概分為光學式指紋感測裝置與電容式指紋感測裝置。以現有的光學式指紋感測裝置為例，其大多設置有光學機構(例如三稜鏡或反射組件)，用以將光源所發出的光線傳遞至使用者的手指觸碰的區域。此時，光線會與使用者的手指的指腹接觸而產生反射，反射的光線可經由前述光學機構傳遞至感測晶片，以使感測晶片擷取得到使用者的指紋的圖像。至此，掃瞄使用者的指紋的程序便已完成。由於前述光學機構體積較大或結構設計較為複雜，因此光學式指紋感測裝置的整體尺寸難以被有效地縮減。
本發明提供一種光學式指紋感測封裝結構，符合微型化設計的需求。
本發明提出一種光學式指紋感測封裝結構，其包括線路載板、光學元件、指紋感測晶片以及封裝膠體。光學元件電性連接於線路載板，其中光學元件與線路載板之間保有間隙，且光學元件具有透光區。指紋感測晶片配置於間隙內，並與光學元件的透光區相對應。指紋感測晶片電性連接於光學元件。封裝膠體配置於線路載板上，其中封裝膠體包覆光學元件與指紋感測晶片，且封裝膠體暴露出光學元件的出光面。
在本發明的一實施例中，上述的光學元件包括有機電致發光元件(OLED)。
在本發明的一實施例中，上述的有機電致發光元件具有多個線路。這些線路位於間隙內，且指紋感測晶片電性連接於這些線路。
在本發明的一實施例中，上述的各個線路具有第一端部及相對第一端部的第二端部。指紋感測晶片透過多個第一凸塊電性連接這些第一端部，並透過位於這些第二端部上的多個第二凸塊與線路載板電性連接。
在本發明的一實施例中，上述的光學元件包括導光板與至少一發光體。導光板具有下表面與側表面。下表面面向線路載板。側表面與下表面相連接。發光體配置於導光板的下表面或側表面。
在本發明的一實施例中，上述的光學元件更包括多個線路。這些線路配置於導光板的下表面，其中指紋感測晶片電性連接於這些線路。
在本發明的一實施例中，上述的指紋感測晶片的主動表面面向光學元件的透光區。
在本發明的一實施例中，上述的光學式指紋感測封裝結構更包括透光膠材。透光膠材連接光學元件與指紋感測晶片。
在本發明的一實施例中，上述的光學式指紋感測封裝結構更包括多個電子元件。這些電子元件電性連接於線路載板，且位於指紋感測晶片與線路載板之間。
基於上述，本發明的光學式指紋感測封裝結構係將光學元件與指紋感測晶片整合為一體，且將指紋感測晶片設置於光學元件與線路載板之間的間隙內，在無需配置其他光學機構(例如三稜鏡或反射組件)以發送與接收光線的情況下，能節省其他光學機構以及光源與影像反射所需的空間，因此本發明的光學式指紋感測封裝結構的體積可大幅地縮減，厚度能設計得較薄，進而符合微型化設計的需求。
此外，由於指紋感測晶片接合於光學元件上，並與線路載板之間保有間距，因此指紋感測晶片並未占據線路載板上的空間。如此一來，線路載板上可視需求佈設電子元件，並不會因指紋感測晶片的所在位置而受到限制，故能有效地縮減光學式指紋感測封裝結構的面積。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是本發明第一實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。請參考圖1，在本實施例中，光學式指紋感測封裝結構100包括線路載板110、光學元件120、指紋感測晶片130以及封裝膠體140。線路載板110可為硬式電路板或可撓性電路板，其包括介電層111、第一圖案化線路層112以及第二圖案化線路層113。第一圖案化線路層112與第二圖案化線路層113分別位於介電層111的相對兩側，並且可選擇性地透過設置於介電層111內的多層金屬層或導電通孔(plated through hole/via)電性連接。光學元件120設置於線路載板110的上方，並與第一圖案化線路層112電性連接。此外，光學元件120與線路載板110之間保有間隙G。
光學元件120可為有機電致發光元件，且例如是穿透式有機電致發光元件。穿透式有機電致發光元件可包括透光基板、陽極、發光層以及陰極。陽極與透光基板相連接，且透光基板位於陽極與線路載板110之間。陰極設置於陽極的上方，並透過發光層與陽極相連接。陽極與陰極皆由透明導電材料所構成，其中透明導電材料可為銦錫氧化物、銦鋅氧化物或其他適用者。因此，光學元件120可具有透光區121。
另一方面，指紋感測晶片130配置於間隙G內，即指紋感測晶片130位於光學元件120與線路載板110之間。如圖1所示，指紋感測晶片130與光學元件120電性連接，並與線路載板110之間保有間距。光學元件120的透光基板與指紋感測晶片130的主動表面131彼此面對，且指紋感測晶片130的主動表面131面向光學元件120的透光區121並與其相對應。此外，光學式指紋感測封裝結構100可更包括透光膠材150，例如光學透明膠或光學透明樹脂。透光膠材150位於指紋感測晶片130的主動表面131與光學元件120的透光基板之間，用以連接指紋感測晶片130與光學元件120。
封裝膠體140例如是環氧樹脂，其配置於線路載板110上，其中封裝膠體140包覆光學元件120以及指紋感測晶片130，且封裝膠體140暴露出光學元件120的出光面122。在本實施例中，光學元件120可具有形成於透光基板上的多個線路123，且這些線路123位於間隙G內。這些線路123的材質可為銅、鋁、銀、鎳或其他適用的導電金屬，或前述導電金屬的合金，又或者是透明導電材料例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物或其他適用者。如圖1所示，這些線路123分布於光學元件120的透光基板的周圍，且未延伸至光學元件120的透光區121內。詳細而言，各個線路123具有第一端部123a及相對第一端部123a的第二端部123b，其中第一端部123a較第二端部123b靠近光學元件120的透光區121，且指紋感測晶片130在光學元件120的透光基板上的正投影局部重疊於第一端部123a。
在本實施例中，光學式指紋感測封裝結構100更包括多個第一凸塊160與多個第二凸塊170。這些第一凸塊160接合於指紋感測晶片130的主動表面131與這些線路123的第一端部123a之間，使指紋感測晶片130電性連接於光學元件120，且這些第二凸塊170接合於這些線路123的第二端部123b與線路載板110的第一圖案化線路層112之間，使光學元件120電性連接於線路載板110。因此，指紋感測晶片130可透過這些第一凸塊160與這些線路123的第一端部123a電性連接，並透過位於這些線路123的第二端部123b上的這些第二凸塊170與線路載板110電性連接。此外，這些第二凸塊170可將光學元件120與指紋感測晶片130支撐於線路載板110的上方，並使光學元件120與線路載板110之間形成間隙G。另一方面，光學式指紋感測封裝結構100更包括多個外部連接端子180。這些外部連接端子180電性連接於線路載板110的第二圖案化線路層113，且這些外部連接端子180與指紋感測晶片130分別位於線路載板110的兩相對側。這些外部連接端子180可採用球狀柵格陣列(BGA)的形式，惟本發明不限於此。在其他實施例中，外部連接端子可採用平面柵格陣列(LGA)或針狀柵格陣列(PGA)等形式。
詳細而言，當使用者的手指觸碰於出光面122上，且光學元件120所發出的光線自出光面122出射時，前述光線會與使用者的手指的指腹接觸而產生反射，反射的光線可經由光學元件120的透光區121與透光膠材150傳遞至指紋感測晶片130的主動表面131，進而擷取得到使用者的指紋的圖像。相較於現有的光學式指紋感測封裝結構而言，本實施例的光學式指紋感測封裝結構100係將光學元件120與指紋感測晶片130整合為一體，且將指紋感測晶片130設置於光學元件120與線路載板110之間的間隙G內，在無需配置其他光學機構(例如三稜鏡或反射組件)以發送與接收光線的情況下，能節省其他光學機構以及光源與影像反射所需的空間，因此本實施例的光學式指紋感測封裝結構100的體積可大幅地縮減，厚度能設計得較薄，進而符合微型化設計的需求。
以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2是本發明第二實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。請參考圖2，本實施例的光學式指紋感測封裝結構100A與第一實施例的光學式指紋感測封裝結構100大致相似，兩者間的主要差異在於：光學式指紋感測封裝結構100A更包括多個電子元件190。
這些電子元件190電性連接於線路載板110的第一圖案化線路層112，且位於指紋感測晶片130與線路載板110之間。由於指紋感測晶片130接合於光學元件120上，並與線路載板110之間保有間距，因此指紋感測晶片130並未占據線路載板110上的空間。如此一來，線路載板110上可視需求佈設電子元件190，並不會因指紋感測晶片130的所在位置而受到限制，故能有效地縮減光學式指紋感測封裝結構100A的面積。。舉例來說，這些電子元件190可為被動元件，例如：電阻器、電感器或電容器。
圖3是本發明第三實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。請參考圖3，本實施例的光學式指紋感測封裝結構100B與第一實施例的光學式指紋感測封裝結構100大致相似，兩者之間的主要差異在於：光學式指紋感測封裝結構100B的光學元件120a包括導光板124與至少一發光體125(示意地繪示出兩個)。導光板124具有下表面124a與側表面124b，下表面124a面向線路載板110，且側表面124b與下表面124a相連接。在本實施例中，下表面124a與側表面124b互為垂直，且線路123配置於導光板124的下表面124a。另一方面，光學元件120a與指紋感測晶片130之間的電性連接方式、光學元件120a與線路載板110之間的電性連接方式以及指紋感測晶片130與線路載板110之間的電性連接方式可參考第一實施例所作的說明，於此便不再贅述。
這些發光體125例如是發光二極體(LED)或其他適用的發光元件，且配置於導光板124的側表面124b。詳細而言，發光體125所發出的光線可自側表面124b入射導光板124，並經由導光板124的傳遞以自出光面122出射。當使用者的手指觸碰於出光面122上，前述光線會與使用者的手指的指腹接觸而產生反射，反射的光線可經由光學元件120a的透光區121與透光膠材150傳遞至指紋感測晶片130的主動表面131，進而擷取得到使用者的指紋的圖像。
圖4是本發明第四實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。請參考圖4，本實施例的光學式指紋感測封裝結構100C與第三實施例的光學式指紋感測封裝結構100B大致相似，兩者之間的主要差異在於：發光體的所在位置。在本實施例中，發光體125a配置於導光板124的下表面124a，且位於第一凸塊160與透光膠材150之間，然而本發明並不限制發光體125a位於導光板124的下表面124a的位置。詳細而言，發光體125a所發出的光線可自下表面124a入射導光板124，並經由導光板124的傳遞以自出光面122出射。當使用者的手指觸碰於出光面122上，前述光線會與使用者的手指的指腹接觸而產生反射，反射的光線可經由光學元件120b的透光區121與透光膠材150傳遞至指紋感測晶片130的主動表面131，進而擷取得到使用者的指紋的圖像。
圖5是本發明第五實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。請參考圖5，本實施例的光學式指紋感測封裝結構100D與第三實施例的光學式指紋感測封裝結構100B大致相似，兩者之間的主要差異在於：光學式指紋感測封裝結構100D更包括多個電子元件190。這些電子元件190電性連接於線路載板110的第一圖案化線路層112，且位於指紋感測晶片130與線路載板110之間。舉例來說，這些電子元件190可為被動元件，例如：電阻器、電感器或電容器。
圖6是本發明第六實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。請參考圖6，本實施例的光學式指紋感測封裝結構100E與第四實施例的光學式指紋感測封裝結構100C大致相似，兩者之間的主要差異在於：光學式指紋感測封裝結構100E更包括多個電子元件190。這些電子元件190電性連接於線路載板110的第一圖案化線路層112，且位於指紋感測晶片130與線路載板110之間。舉例來說，這些電子元件190可為被動元件，例如：電阻器、電感器或電容器。
圖7是本發明第七實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。請參考圖7，本實施例的光學式指紋感測封裝結構100F與第一實施例的光學式指紋感測封裝結構100大致相似，兩者之間的主要差異在於：光學式指紋感測封裝結構100F的指紋感測晶片130與光學元件120之間不具有透光膠材150，而是以密封層151環繞於主動表面131的邊緣，使密封層151連接指紋感測晶片130與光學元件120，並使密封層151、指紋感測晶片130以及光學元件120所圍繞出的空間形成一真空腔室。在本實施例中，密封層151包覆第一凸塊160，但本發明不以此為限，其他實施例的密封層可位於第一凸塊的旁側，並與第一凸塊相接觸或保持間距。值得一提的是，其他實施例的光學式指紋感測封裝結構100A~100E也可採用密封層151使指紋感測晶片130與光學元件120之間形成真空腔室而不具有透光膠材150。
綜上所述，當使用者的手指觸碰於光學元件的出光面上，且光學元件所發出的光線自出光面出射時，前述光線會與使用者的手指的指腹接觸而產生反射，反射的光線可經由光學元件的透光區與透光膠材傳遞至指紋感測晶片的主動表面，進而擷取得到使用者的指紋的圖像。相較於現有的光學式指紋感測封裝結構而言，本發明的光學式指紋感測封裝結構係將光學元件與指紋感測晶片整合為一體，且將指紋感測晶片設置於光學元件與線路載板之間的間隙內，在無需配置其他光學機構(例如三稜鏡或反射組件)以發送與接收光線的情況下，能節省其他光學機構以及光源與影像反射所需的空間，因此本發明的光學式指紋感測封裝結構的體積可大幅地縮減，厚度能設計得較薄，進而符合微型化設計的需求。
此外，由於指紋感測晶片接合於光學元件上，並與線路載板之間保有間距，因此指紋感測晶片並未占據線路載板上的空間。如此一來，線路載板上可視需求佈設電子元件，並不會因指紋感測晶片的所在位置而受到限制，故能有效地縮減光學式指紋感測封裝結構的面積。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、100A~100F‧‧‧光學式指紋感測封裝結構
110‧‧‧線路載板
111‧‧‧介電層
112‧‧‧第一圖案化線路層
113‧‧‧第二圖案化線路層
120、120a、120b‧‧‧光學元件
121‧‧‧透光區
122‧‧‧出光面
123‧‧‧線路
123a‧‧‧第一端部
123b‧‧‧第二端部
124‧‧‧導光板
124a‧‧‧下表面
124 b‧‧‧側表面
125、125a‧‧‧發光體
130‧‧‧指紋感測晶片
131‧‧‧主動表面
140‧‧‧封裝膠體
150‧‧‧透光膠材
151‧‧‧密封層
160‧‧‧第一凸塊
170‧‧‧第二凸塊
180‧‧‧外部連接端子
190‧‧‧電子元件
G‧‧‧間隙
110‧‧‧線路載板
111‧‧‧介電層
112‧‧‧第一圖案化線路層
113‧‧‧第二圖案化線路層
120、120a、120b‧‧‧光學元件
121‧‧‧透光區
122‧‧‧出光面
123‧‧‧線路
123a‧‧‧第一端部
123b‧‧‧第二端部
124‧‧‧導光板
124a‧‧‧下表面
124 b‧‧‧側表面
125、125a‧‧‧發光體
130‧‧‧指紋感測晶片
131‧‧‧主動表面
140‧‧‧封裝膠體
150‧‧‧透光膠材
151‧‧‧密封層
160‧‧‧第一凸塊
170‧‧‧第二凸塊
180‧‧‧外部連接端子
190‧‧‧電子元件
G‧‧‧間隙
圖1是本發明第一實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。 圖2是本發明第二實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。 圖3是本發明第三實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。 圖4是本發明第四實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。 圖5是本發明第五實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。 圖6是本發明第六實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。 圖7是本發明第七實施例的光學式指紋感測封裝結構的剖面示意圖。
100‧‧‧光學式指紋感測封裝結構
110‧‧‧線路載板
111‧‧‧介電層
112‧‧‧第一圖案化線路層
113‧‧‧第二圖案化線路層
120‧‧‧光學元件
121‧‧‧透光區
122‧‧‧出光面
123‧‧‧線路
123a‧‧‧第一端部
123b‧‧‧第二端部
130‧‧‧指紋感測晶片
131‧‧‧主動表面
140‧‧‧封裝膠體
150‧‧‧透光膠材
160‧‧‧第一凸塊
170‧‧‧第二凸塊
180‧‧‧外部連接端子
G‧‧‧間隙
Claims (10)
- 一種光學式指紋感測封裝結構，包括： 一線路載板； 一光學元件，電性連接於該線路載板，其中該光學元件與該線路載板之間保有一間隙，且該光學元件具有一透光區； 一指紋感測晶片，配置於該間隙內，並與該光學元件的該透光區相對應，其中該指紋感測晶片電性連接於該光學元件；以及 一封裝膠體，配置於該線路載板上，其中該封裝膠體包覆該光學元件與該指紋感測晶片，且該封裝膠體暴露出該光學元件的一出光面。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學式指紋感測封裝結構，其中該光學元件包括一有機電致發光元件。
- 如申請專利範圍第2項所述的光學式指紋感測封裝結構，其中該有機電致發光元件具有多個線路，該些線路位於該間隙內，且該指紋感測晶片電性連接於該些線路。
- 如申請專利範圍第3項所述的光學式指紋感測封裝結構，其中各該線路具有一第一端部及相對該第一端部的一第二端部，該指紋感測晶片透過多個第一凸塊電性連接該些第一端部，並透過位於該些第二端部上的多個第二凸塊與該線路載板電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學式指紋感測封裝結構，其中該光學元件包括一導光板與至少一發光體，該導光板具有一下表面與一側表面，該下表面面向該線路載板，該側表面與該下表面相連接，且該至少一發光體配置於該導光板的該下表面或該側表面。
- 如申請專利範圍第5項所述的光學式指紋感測封裝結構，其中該光學元件更包括： 多個線路，配置於該導光板的該下表面，其中該指紋感測晶片電性連接於該些線路。
- 如申請專利範圍第6項所述的光學式指紋感測封裝結構，其中各該線路具有一第一端部及相對該第一端部的一第二端部，該指紋感測晶片透過多個第一凸塊電性連接該些第一端部，並透過位於該些第二端部上的多個第二凸塊與該線路載板電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學式指紋感測封裝結構，其中該指紋感測晶片的一主動表面面向該光學元件的該透光區。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學式指紋感測封裝結構，更包括： 一透光膠材，連接該光學元件與該指紋感測晶片。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學式指紋感測封裝結構，更包括： 多個電子元件，電性連接於該線路載板，且位於該指紋感測晶片與該線路載板之間。
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