TWI798313B - 用於指紋識別傳感器晶片的增強膜、其製備方法及包括其的指紋識別傳感器模組 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種用於指紋識別傳感器晶片的增強膜、其製備方法及應用其的指紋識別傳感器模組，更具體而言，涉及能夠藉由將上述增強膜直接應用於指紋識別傳感器來提供輕薄短小化的指紋識別傳感器模組的發明。

Description

用於指紋識別傳感器晶片的增強膜、其製備方法及包括其的指紋識別傳感器模組
本發明涉及由軟質層和硬質層構成的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜、其製備方法及使用其來實現輕薄短小化的指紋識別傳感器模組。
指紋識別技術主要用於經過用戶註冊和認證程序來預防各種安全事故的技術。尤其，指紋識別技術是應用於個人和組織網路的保護、各種內容和數據的保護及安全訪問控制等的技術。
近年來，隨著包括智能手機和平板電腦等在內的各種便攜式設備的用戶數激增，與用戶的意圖不同地，經常發生記錄並存儲在便攜式設備中的個人訊息和內容洩漏到外部的事故。在現有手機的情況下，僅有限地用於語音呼叫，而在個人計算機的情況下，也被布置在家庭或辦公室中以供少數用戶使用。然而，在最近推出的智能手機和平板電腦的情況下，擺脫以往的手機和個人電腦的有限使用形態，採用可隨時隨地由用戶攜帶的緊湊的形式製造，從而成為忙碌的現代人在日常生活中總是攜帶的必需品的概念。隨著移動技術的發展和計算機裝置的發展，如智能手機和平板電腦等的便攜式裝置中內裝有大容量數據存儲介質、高性能計算處理單元以及高速通信模組等，從而能夠執行僅藉由現有PC可實施的操作。如果上述的便攜式裝置丟失或移交給惡意的人，如各種個人訊息和商業機密等需要保密的訊息就會洩漏給不特定的第三方。並且，在許多情況下使用便攜式裝置進行個人金融交易，此時，如果個人財務訊息洩漏給他人，就可能會導致嚴重金融事故的風險。
由此，指紋識別傳感器相關技術不斷發展，最近，如智能手機等的便攜式裝置變得越來越輕薄短小，隨之對在便攜式裝置中使用的指紋識別傳感器模組的輕薄短小化需求也不斷增長。到目前為止開發並應用的指紋識別傳感器簡單地用環氧樹脂封裝材料密封指紋識別傳感器的晶片，但這種現有技術導致由於指紋識別傳感器的輕薄短小化引起的耐久性降低。
（現有文獻）
（專利文獻）
韓國授權專利號10-1368264（公告日：2014.02.28）
本發明人為解決由指紋傳感器的輕薄短小化引起的如耐久性等的物理性能的劣化而努力，結果，開發出能夠以直接接觸的方式應用於指紋識別傳感器的晶片上部的包括硬質層和軟質層的雙重結構的新穎的增強膜。也就是說，本發明的目的在於提供用於指紋識別傳感器晶片的增強膜及其製備方法。
為了達到上述目的，本發明涉及用於指紋識別傳感器晶片的增強膜（下面稱為「增強膜」），上述增強膜的特徵在於，在應用於指紋識別傳感器晶片時，從晶片側起層疊有平均厚度為10μm~25μm的處於B階段（stage）狀態的軟質層和平均厚度為10μm~25μm的硬質層。
作為本發明的一較佳實施例，在本發明的增強膜中，各個上述軟質層和上述硬質層在固化之後的儲能模量可以滿足下述方程式1。
[方程式1]
15 ＜ {硬質層在25℃下的儲能模量值（Mpa）/軟質層在25℃下的儲能模量值（Mpa）} ＜ 30
在方程式1中，上述儲能模量值在180℃下固化寬度為20mm且長度為5mm的樣品2小時之後，藉由使用動態熱機械分析儀（珀金埃爾默股份有限公司，Diamond DMA）來在測定溫度為-30℃~300℃（升溫速度為10℃/分鐘）、測定頻率為10Hz的條件下測定而獲得。
作為本發明的一較佳實施例，上述軟質層的儲能模量可以滿足下述方程式2。
[方程式2]
20 ≤ 軟質層在25℃下的在固化之前的儲能模量值（Mpa）/軟質層在130℃下的在固化之前的儲能模量值（Mpa）≤ 90
在方程式2中，上述儲能模量值在180℃下固化寬度為20mm且長度為5mm的樣品2小時之後，藉由使用動態熱機械分析儀（珀金埃爾默股份有限公司，Diamond DMA）來在測定溫度為-30℃~300℃（升溫速度為10℃/分鐘）、測定頻率為10Hz的條件下測定而獲得。
作為本發明的一較佳實施例，上述軟質層在260℃下的在固化之後的儲能模量值可以為3MPa或更大。
作為本發明的一較佳實施例，上述軟質層在固化之後在25℃下的黏合強度可以為150~400N/m，上述軟質層在固化之後在260℃下的黏合強度可以為20~120N/m。
作為本發明的一較佳實施例，當基於透過度測定法（Haze meter NDH-7000，日本電色工業株式會社）測定時，上述硬質層的透過度可以為15%或更小。
作為本發明的一較佳實施例，上述軟質層可以包括：數均分子量為600,000~1,000,000的熱塑性樹脂；環氧樹脂；固化劑；無機填料；固化促進劑；及偶聯劑。
作為本發明的一較佳實施例，上述軟質層可以包括60~75重量百分比的上述熱塑性樹脂、10~25重量百分比的上述環氧樹脂、2~10重量百分比的固化劑、4~15重量百分比的無機填料、0.1~2重量百分比的固化促進劑及0.1~4重量百分比的偶聯劑 。
作為本發明的一較佳實施例，在軟質層成分中，上述環氧樹脂可以以1：0.2~1的重量比包括雙酚類環氧樹脂和甲酚酚醛清漆類環氧樹脂。
作為本發明的一較佳實施例，上述硬質層可以由含有黑色顏料的聚醯亞胺薄膜或含有黑色顏料的聚醚醚酮（polyetherether ketone，PEEK）薄膜構成。
作為本發明的一較佳實施例，本發明的增強膜還可包括用於覆蓋的黏合劑層，上述用於覆蓋的黏合劑層布置在層疊於上述軟質層的硬質層的上部，上述用於覆蓋（cover）的黏合劑層在固化之後的儲能模量可以滿足7,000~8,000Mpa。
作為本發明的一較佳實施例，軟質層在固化之後在25℃下的儲能模量和用於覆蓋的黏合劑層在固化之後在25℃下的儲能模量的比率可以為1：25~40倍。
作為本發明的一較佳實施例，上述用於覆蓋的黏合劑層可以包括15~30重量百分比的熱塑性樹脂、15~40重量百分比的上述環氧樹脂、4~15重量百分比的固化劑、40~60重量百分比的無機填料、0.1~2重量百分比的固化促進劑及0.5~5重量百分比的偶聯劑。
作為本發明的一較佳實施例，在上述用於覆蓋的黏合劑層上部還可包括覆蓋膜層。
作為本發明的一較佳實施例，在軟質層下部還可包括離型膜層。
本發明的另一目的涉及如上所述的各種形式的增強膜的製備方法，上述增強膜的製備方法可以包括：步驟1，準備用於軟質部的樹脂；及步驟2，在硬質膜的上部鑄造（casting）上述用於軟質部的樹脂之後，乾燥以在硬質膜的上部形成B階段的軟質部。
並且，本發明的增強膜的製備方法可以包括：步驟1，準備用於軟質部的樹脂；及步驟2，在離型膜的上部鑄造上述用於軟質部的樹脂之後，乾燥以形成B階段的軟質部，然後在硬質膜的上部層疊上述軟質部。
本發明的再一目的涉及應用如上所述的各種形式的增強膜的指紋識別傳感器模組，上述指紋識別傳感器模組可以包括：印刷電路板（printed circuit board，PCB）；環氧樹脂模塑料（Epoxy Molding Compound，EMC）模塑部；指紋識別傳感器晶片；及上述增強膜。
作為本發明的一較佳實施例，在指紋識別傳感器模組中，上述增強膜可以形成在環氧樹脂模塑料模塑部和指紋識別傳感器晶片的上部，增強膜的軟質部可以與環氧樹脂模塑料模塑部和指紋識別傳感器晶片部直接黏合。
作為本發明的一較佳實施例，在指紋識別傳感器模組中，上述環氧樹脂模塑料模塑部和指紋識別傳感器晶片可以形成在印刷電路板上部。
作為本發明的一較佳實施例，本發明的指紋識別傳感器模組還可包括柔性電路板（flexible printed circuit board，FPCB），上述印刷電路板可以形成在柔性電路板的上部。
作為本發明的一較佳實施例，本發明的指紋識別傳感器模組還可包括電線（wire）。
本發明的用於指紋識別傳感器晶片不僅具有優異的物理性能，如耐久性、抗壓性、抗衝擊性和黏合強度等，而且，具有適當的介電常數，因此適合應用於指紋識別傳感器模組的傳感器保護增強膜，應用本發明的增強膜的指紋識別傳感器模組無需用EMC模塑以保護指紋識別傳感器晶片，因此，可以提供輕薄短小化的指紋識別傳感器模組。
如本文所用，術語「在固化之前」是指軟質部處於B階段狀態，「在固化之後」是指軟質部處於C階段狀態。
下面，進一步具體說明本發明。
如圖1示意性所示，現有指紋識別傳感器模組以使環氧樹脂模塑料埋沒（密封）指紋識別傳感器的方式進行模塑來製造，以保護指紋識別傳感器晶片。為了從外部衝擊等保護指紋識別傳感器晶片，環氧樹脂模塑料的厚度應厚，如70㎛~100㎛等。
對此，本發明人開發出機械性能、附著力及電性能優異的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，且將其應用於指紋識別傳感器模組，從而，如圖2示意性所示，旨在提供具有不同於現有指紋識別傳感器模組的結構且輕薄短小化的指紋識別傳感器模組。
如上所述的本發明的指紋識別傳感器模組包括：印刷電路板20；環氧樹脂模塑料模塑部30；指紋識別傳感器晶片40；及用於指紋識別傳感器晶片的增強膜10。
在應用本發明的增強膜10的指紋識別傳感器模組中的環氧樹脂模塑料模塑部30的高度可以似乎相同於指紋識別傳感器晶片40的模組的高度（參照圖2），從形成有環氧樹脂模塑料模塑部和指紋識別傳感器晶片的印刷電路板的一面，環氧樹脂模塑料模塑部和指紋識別傳感器晶片的高度差為1㎛或更小，較佳地，0.5㎛或更小，更佳地，0.1㎛或更小。
如圖3a示意性所示，上述用於指紋識別傳感器晶片的增強膜10由軟質層1和硬質層2構成。
並且，如圖3b示意性所示，用於指紋識別傳感器晶片的增強膜10可在硬質部2上部還可包括用於覆蓋的黏合劑層3，在上述用於覆蓋的黏合劑層3的上部還可包括覆蓋膜層4。
並且，當應用於指紋識別傳感器模組時，用於指紋識別傳感器晶片的增強膜10在軟質部1下部還可包括離型膜層5。
具體而言，上述增強膜10形成在環氧樹脂模塑料模塑部30和指紋識別傳感器晶片40的上部，增強膜10的軟質層1與環氧樹脂模塑料模塑部30和指紋識別傳感器晶片部40都直接黏合，上述環氧樹脂模塑料模塑部30和指紋識別傳感器晶片40可以形成在印刷電路板20上部。
應用於上述指紋識別傳感器模組的增強膜的軟質部1和硬質部2的總厚度為20~45㎛，因此，與現有環氧樹脂模塑料模塑部中嵌入指紋識別傳感器晶片的形式的模組相比，可以減小模組的整個厚度。
對本發明的上述增強膜10的製備方法進行說明如下。
本發明的增強膜的製備方法可以包括：步驟1，準備用於軟質部的樹脂；及步驟2，在硬質膜的上部鑄造（casting）上述用於軟質部的樹脂之後，乾燥以在硬質膜的上部形成B階段的軟質部（製備方法1）。
並且，本發明的增強膜的製備方法可以包括：步驟1，準備用於軟質部的樹脂；及步驟2，在離型膜的上部鑄造（casting）上述用於軟質部的樹脂之後，乾燥以形成B階段的軟質部，然後在硬質膜的上部層疊上述軟質部（製備方法2）。
而且，上述製備方法還可包括在藉由製備方法1和製備方法2製備的增強膜的硬質膜上部鑄造用於覆蓋的黏合劑層用樹脂來進行乾燥的步驟3。
並且，上述製備方法還可包括在上述用於覆蓋的黏合劑層上部進一步層疊覆蓋膜的步驟4。
在製備方法1和製備方法2中，步驟1的上述用於軟質部的樹脂可以將包括熱塑性樹脂、環氧樹脂、固化劑、無機填料、固化促進劑及偶聯劑的組合物混合來製備。
上述熱塑性樹脂的數均分子量可以為600,000~1,000,000，較佳地，上述熱塑性樹脂的數均分子量可以為700,000~900,000，更佳地，上述熱塑性樹脂的數均分子量可以為740,000~870,000，此時，若熱塑性樹脂的數均分子量小於600,000，則因耐熱性不足而可靠性會降低，若熱塑性樹脂的數均分子量大於1,000,000，則因凝聚力過大而初始黏合特性會降低。
作為如上所述的熱塑性樹脂，可以使用丙烯酸共聚物樹脂，較佳地，可以使用玻璃態轉變溫度為10~20℃的丙烯酸共聚物樹脂，更佳地，可以使用玻璃態轉變溫度為12~18℃的丙烯酸共聚物樹脂。而且，上述丙烯酸共聚物樹脂可以為丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸縮水甘油酯及丙烯腈的共聚物，此時，作為上述共聚物的單體的丙烯酸縮水甘油酯和丙烯腈可以以6.5~12的重量比共聚，更佳地，丙烯酸縮水甘油酯和丙烯腈可以以8~10的重量比共聚。
而且，在用於軟質部的樹脂的總重量中，熱塑性樹脂的含量為60~75重量百分比，較佳為62~74重量百分比，更佳為65~72重量百分比，若熱塑性樹脂含量小於60重量百分比，則由於增強膜在固化之前的彈性不足，因此黏合效果差且難以製備，若熱塑性樹脂含量大於75重量百分比，則由於熱固化部的含量不足，總交聯度低，因此存在固化後的黏合力降低和耐熱性不足的問題。
並且，在用於軟質部的樹脂成分中，上述環氧樹脂可以藉由以1:0.2~1.2的重量比混合雙酚類環氧樹脂和甲酚酚醛清漆類環氧樹脂來使用。此時，若甲酚酚醛清漆類環氧樹脂的使用量小於0.2重量比，則由於缺乏形成三維交聯的交聯點，耐熱性可能會不足，若甲酚酚醛清漆類環氧樹脂使用量大於1.2重量比，則交聯度過高，因此耐衝擊性會差。而且，上述雙酚類環氧樹脂較佳使用當量為400~500g/eq且軟化點為57℃~70℃的雙酚A環氧樹脂，更佳地，使用當量為440~495g/eq且軟化點為60℃~68℃的雙酚A環氧樹脂。並且，上述甲酚酚醛清漆類環氧樹脂可以使用當量為150~250g/eq且軟化點為48℃~54℃的甲酚酚醛清漆環氧樹脂，更佳地，使用當量為180~220g/eq且軟化點為50℃~54℃的甲酚酚醛清漆環氧樹脂。而且，在用於軟質部的樹脂的總重量中，環氧樹脂的含量為10~25重量百分比，較佳為12~22重量百分比，更佳為15~20重量百分比，若環氧樹脂含量小於10重量百分比，則增強膜在固化之後的黏合力會不足，若環氧樹脂含量大於25重量百分比，則由於在固化之前後的脆性強而出現在剪裁時黏合效果降低的現象，且在固化之後的耐衝擊性會存在問題。
並且，在軟質部樹脂成分中，上述固化劑可以為在本領域中使用的常規固化劑，較佳地，可以使用OH當量為95~120g/eq且軟化點為110℃~130℃的苯酚酚醛清漆樹脂，更佳地，可以使用OH當量為100~110g/eq且軟化點為115℃~125℃的苯酚酚醛清漆樹脂。而且，在用於軟質部的樹脂的總重量中，固化劑的含量為2~10重量百分比，較佳為3~8重量百分比，更佳為4~7.5重量百分比，若固化劑含量小於2重量百分比，則增強膜在固化之後的交聯密度太低，導致黏合強度不足，若固化劑含量大於10重量百分比，由於剩餘的未反應固化劑而可能降低可靠性。
並且，在軟質部樹脂成分中，上述無機填料用來彌補尺寸穩定性和耐熱性，可以使用選自於由二氧化矽、氧化鋁、炭黑、二氧化鈦及鈦酸鋇所組成的群組中的一種以上。而且，上述無機填料的平均粒徑為10~100㎚，較佳為10~50nm。而且，在用於軟質部的樹脂的總重量中，無機填料的含量為4~15重量百分比，較佳為6~13重量百分比，更佳為7~12.5重量百分比，若無機填料含量小於4重量百分比，則熱膨脹係數增加，且基板之間的黏合力由於熱膨脹和收縮而降低，若無機填料含量大於15重量百分比，則黏合力顯著降低。
並且，在軟質部樹脂成分中，上述固化促進劑用來在處於B階段狀態的軟質層應用於指紋識別傳感器晶片之後施加熱量來固化時，促進固化。可以使用咪唑類固化促進劑或磷類固化促進劑，較佳使用咪唑類固化促進劑。此時，上述咪唑類固化促進劑可以包括選自四國公司的2E4MZ、2E4MZ-A、2E4MZ-CN、2PZ、2PZ-CN、2P4MZ、C11Z、C11Z-CN、C11Z-CNS、C17Z、2MZ、2MZ-H、2PHZ-S、2PHZ-PW、P4MHZ-PW及TBZ中的一種以上。而且，上述磷類固化促進劑可以包括選自三苯基膦、三丁基膦、三甲苯基膦、三甲矽烷基膦、氧化膦、三苯基硼酸三苯基鏻、四苯基鏻及四苯基磷酸酯中的一種以上。
而且，在軟質部樹脂的總重量中，固化促進劑的含量為0.1~2重量百分比，較佳為0.1~1重量百分比，更佳為0.1~0.8重量百分比，若固化促進劑小於0.1重量百分比，則在工序中產品固化時間變得太長，導致生產率顯著降低，若固化促進劑大於1重量百分比，則由於缺乏時效穩定性而使用期限會縮短。
並且，在軟質部樹脂成分中，上述偶聯劑用來藉由無機填料的表面和有機物質之間的化學結合提高黏合力，可以為在本領域中使用的常規偶聯劑，較佳地，可以為矽烷偶聯劑。而且，在用於軟質部的樹脂的總重量中，偶聯劑的含量為0.1~4重量百分比，較佳為0.5~2.5重量百分比，更佳為0.5~2重量百分比，若偶聯劑含量小於0.1重量百分比，則由於無法充分包圍無機填料表面而黏合力會降低，若偶聯劑含量大於4重量百分比，則揮發性低分子物質的含量變得太高，由於剩餘的偶聯劑而降低可靠性。
在製備方法1和製備方法2中，上述硬質膜可以使用含有黑色顏料的聚醯亞胺薄膜、含有黑色顏料的聚醚醚酮薄膜（polyetherether ketone，PEEK）或含有黑色顏料的聚萘二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Naphthalate film，PEN）薄膜。在硬質膜中黑色顏料的含量為使得當根據透過度測定法（Haze meter NDH-7000，日本電色工業株式會社）進行測定時，硬質膜的透過度為15%或更小，較佳地，透過度為0~5%，更佳地，滿足1%或更小的透過度。此時，若使用少量的黑色顏料使得透射率大於15％，則可見光的屏蔽力降低，使得從外部看到指紋識別傳感器晶片，因此商品性會降低，而且，若黑色顏料含量過高，則脆性太強，因此薄膜的可操作性會降低。
在製備方法1和製備方法2中，步驟2的乾燥可以藉由在本領域使用的常規方法執行，較佳地，作為上述乾燥，可在120~150℃溫度下熱風乾燥3分鐘~8分鐘來形成處於B階段狀態的軟質部，更佳地，可在130~145℃溫度下熱風乾燥4分鐘~6分鐘來形成處於B階段狀態的軟質部。此時，若乾燥溫度小於120℃，則乾燥時間變得太長，且可能會發生如軟質部的表面變得粗糙等形狀變形，若乾燥溫度大於150℃，由於過度急劇乾燥而可能會難以調解為B階段狀態。
如圖3a示意性示出，藉由如上所述的方法製備的本發明的增強膜藉由層疊處於B階段狀態的軟質層和平均厚度為12㎛~25㎛的硬質層（或者硬質膜層）而成。而且，當應用於指紋識別傳感器晶片時，軟質層是與晶片直接黏合的部位。
上述軟質層是起到緩衝衝擊、將晶片和環氧樹脂模塑料模塑部黏合的作用的層，上述軟質層的平均厚度為10㎛~25㎛，較佳為12㎛~20㎛，更佳為15㎛~20㎛，若上述軟質層的平均厚度小於10㎛，則可能無法確保增強膜的充分的耐衝擊性，若上述軟質層的平均厚度大於25㎛，則不利於薄片化。
而且，硬質層起到增強強度的作用，其平均厚度為10~25㎛，較佳為12~23.5㎛，更佳為15㎛~22㎛，若硬質層的厚度小於10㎛，則可能無法確保充分的耐久性和強度，若硬質層的厚度大於25㎛，則厚度不必要地變厚，因此不利於薄片化。
本發明的增強膜的各個上述軟質層和上述硬質層的在固化之後的儲能模量可以滿足下述方程式1。
[方程式1]
15 ＜ {硬質層在25℃下的儲能模量值（Mpa）/軟質層在25℃下的儲能模量值（Mpa）} ＜ 30，較佳地，16 ＜ {硬質層在25℃下的儲能模量值（Mpa）/軟質層在25℃下的儲能模量值（Mpa）} ＜ 29，更佳地，16.5 ＜ {硬質層在25℃下的儲能模量值（Mpa）/軟質層在25℃下的儲能模量值（Mpa）} ＜ 28.5。
在方程式1中，上述儲能模量值在180℃下固化寬度為20mm且長度為5mm的樣品2小時之後，藉由使用動態熱機械分析儀（珀金埃爾默股份有限公司，Diamond DMA）來在測定溫度為-30℃~300℃（升溫速度為10℃/分鐘）、測定頻率為10Hz的條件下測定而獲得。此時，若方程式1的值大於30，則因在收到外部衝擊時變形嚴重而覆蓋層破損或難以保持形狀，若方程式1的值小於15，增強膜的抗衝擊性會降低。
而且，軟質層的儲能模量可以滿足下述方程式2。
[方程式2]
20 ≤ 軟質層在25℃下的在固化之前的儲能模量值（Mpa）/軟質層在130℃下的在固化之前的儲能模量值（Mpa）≤ 90，較佳地，25 ≤ 軟質層在25℃下的在固化之前的儲能模量值（Mpa）/軟質層在130℃下的在固化之前的儲能模量值（Mpa）≤ 85，更佳地，30 ≤ 軟質層在25℃下的在固化之前的儲能模量值（Mpa）/軟質層在130℃下的在固化之前的儲能模量值（Mpa）≤ 80。
在方程式2中，上述儲能模量值在180℃下固化寬度為20mm且長度為5mm的樣品2小時之後，藉由使用動態熱機械分析儀（珀金埃爾默股份有限公司，Diamond DMA）來在測定溫度為-30℃~300℃（升溫速度為10℃/分鐘）、測定頻率為10Hz的條件下測定而獲得。此時，若方程式2的值大於90，則可能存在由於熱變形引起的翹曲的發生增加的問題，若方程式2的值小於20，則因常溫儲能模量過低而難以從外部衝擊保護晶片。
並且，上述軟質層在260℃下的在固化之後的儲能模量值可以為3Mpa或更大，較佳地，可以為4Mpa~30Mpa。
並且，在上述軟質層的厚度為20㎛時，上述軟質層在固化之後在25℃下的黏合強度可以為150~400N/m，較佳地，可以為180~350N/m。而且，在上述軟質層的厚度為20㎛時，上述軟質層在固化之後在260℃下的黏合強度可以為20~120N/m，較佳地，可以為30~100 N/m。
當根據網路分析儀（Network analyzer）方法進行測定時，如上所述的本發明的增強膜在1GHz下的介電常數可以為3~15，較佳地，可以為3.0~7.0，更佳地，可以為3.0~5.0。此時，若介電常數小於3，則指紋識別的信號傳達不足，導致傳感效率降低，若介電常數大於15，則由於過度高的靈敏度而可能會發生指紋識別噪聲。
並且，在本發明的增強膜中，在層疊於上述軟質層的硬質層上部還包括用於覆蓋的黏合劑層時，用於覆蓋的黏合劑層的厚度較佳為10㎛~40㎛，此時，若用於覆蓋的黏合劑層的厚度小於10㎛，則黏合劑層的填充性有可能降低，導致黏合特性降低，若用於覆蓋的黏合劑層的厚度大於40㎛，則指紋識別傳感器模組的總厚度增加，因此難以薄膜化，還可能發生黏合劑層過度洩漏的問題。
而且，上述用於覆蓋（cover）的黏合劑層在固化之後的儲能模量可以滿足7,000~8,000Mpa，較佳地，可以滿足7,100~7,900Mpa，更佳地，可以滿足7,150~7,750Mpa。
而且，在本發明的增強膜中，軟質層在固化之後在25℃下的儲能模量值和用於覆蓋的黏合劑層在固化之後在25℃下的儲能模量值的比率可以為1：25~40倍，較佳地，可以為27~39倍，更佳地，可以為30~39倍。此時，若儲能模量比率大於40，則由於增強膜的變形，藉由外部衝擊可能出現位於最外圍的覆蓋層受損的問題，若儲能模量比率小於25，則衝擊吸收作用甚微，導致發生增強膜的耐衝擊性降低的問題。
下面，將藉由實施例更具體地描述本發明。然而，以下實施例不應解釋為限制本發明的範圍，而應解釋為有助於理解本發明。
[ 實施例 ]
準備例 1-1 ：用於軟質層的樹脂和軟質膜的製備
混合67重量百分比的作為熱塑性樹脂的數均分子量為800,000且玻璃態轉變溫度為15℃且含有3重量百分比的丙烯酸縮水甘油酯的丙烯酸共聚物（產品名稱：SG-P3）、8重量百分比的當量為475g/eq且軟化點為65℃的雙酚A環氧樹脂（產品名稱：YD-011）、8重量百分比的當量為200g/eq且軟化點為52℃的甲酚酚醛清漆環氧樹脂（產品名稱：YDCN 1P）、6重量百分比的作為固化劑的OH當量為106g/eq且軟化點為120℃的苯酚酚醛清漆樹脂（可隆油化公司，產品名稱：KPH-F2004）、9.5重量百分比的平均粒徑為15~17㎚的二氧化矽（AEROSIL® R 972）、0.5重量百分比的作為固化促進劑的咪唑化合物（四國化成工業公司的Curezol 2PH）及1重量百分比的矽烷偶聯劑（信越化學公司的KBM-303），以準備用於軟質層的樹脂。
其次，在經過離型處理的聚酯薄膜上鑄造上述用於軟質層的樹脂之後，在140℃下熱風乾燥5分鐘，從而製備平均厚度為20㎛的B階段的用於軟質層的軟質膜。
準備例 1-2~ 準備例 1-7 和比較準備例 1-1~ 比較準備例 1-6
除了製備具有如下表1所示的組成和組成比的樹脂，然後使用其來分別製備軟質膜之外，其餘以與上述準備例1-1相同的方法製備用於軟質層的樹脂和軟質膜，從而分別實施準備例1-2~1-7和比較準備例1-1~1-6。 表1
Figure 107145527-A0304-0001
實驗例 1 ：軟質膜的物理性能測定
藉由如下方法對在準備例和比較準備例中製備的軟質膜的物理性能即儲能模量和黏合強度進行測定，其結果示於下表2中。
（ 1 ）儲能模量測定
儲能模量值藉由使用動態熱機械分析儀（珀金埃爾默股份有限公司，Diamond DMA）來在測定溫度為-30℃~300℃（升溫速度為10℃/分鐘）、測定頻率為10Hz的條件下根據測定方法測定寬度為20mm、長度為5mm、厚度為20㎛的堆疊成50層的樣品而獲得。而且，測定在25℃下和在130℃下的在固化之前的處於B階段狀態的軟質膜的儲能模量，並且，測定在將相同組成的軟質膜固化之後在25℃下和在260℃下的處於C階段狀態的軟質膜的儲能模量。表2的儲能模量值是藉由將測定的儲能模量值除以樣品的厚度而獲得的值。
（ 2 ）黏合強度測定
黏合強度在將增強膜切成寬度為10mm、長度為10mm、厚度為20㎛的大小之後，在130℃下用卷層壓機將樣品黏合到矽晶圓，在180℃下固化樣品2小時後，以50mm/分鐘的速度藉由180度剝離方法測定黏合強度。此時，對在固化之前在25℃下的在固化之前的處於B階段狀態的軟質膜和在固化之後的處於C階段狀態的軟質膜在260℃下的黏合強度進行測定。 表2
Figure 107145527-A0304-0002
參照上表2的測定結果，準備例1-1~1-7的軟質膜在固化之前後的儲能模量和黏合強度整體上顯示適當範圍。
與此相反，在熱塑性樹脂含量小於60重量百分比的比較準備例1-1的情況下，由於在固化之前缺乏彈性，黏合劑層容易破裂，因此難以製備，由此無法測定儲能模量。在熱塑性樹脂含量大於75重量百分比的比較準備例1-2的情況下，由於熱固化部的含量不足，總交聯度低，因此在固化之後的黏合力降低且耐熱性不足。並且，在環氧樹脂中不使用甲酚酚醛清漆類樹脂的比較準備例1-3的情況下，由於缺乏形成三維交聯的交聯點，存在耐熱性和黏合性不足的問題。在甲酚酚醛清漆類環氧樹脂的使用量大於1.2重量比的比較準備例1-4的情況下，儲存模量和黏合強度總體上優異，但交聯度太高，因此耐衝擊性可能會差。
在無機填料的含量小於4重量百分比的比較準備例1-5的情況下，熱膨脹係數增加，導致由於在固化之後在260℃下的熱膨脹和收縮而基材之間的黏合力降低，在無機填料的含量大於15重量百分比的比較準備例1-6的情況下，存在在低溫下的黏合力顯著下降的問題。
準備例 2-1~2-3 和比較準備例 2-1~2-4 ：硬質膜的準備
將藉由調節黑色顏料的含量而具有不同透明度的聚醯亞胺膜（GC膜）如下表3所示分別準備成硬質膜。
而且，準備例2-1~2-3和比較準備例2-1~2-2的黑色顏料的含量相同，但僅厚度不同，比較準備例2-3具有不同的黑色顏料含量，因此具有不同的透過度。
下表3的透過度是根據透過度測定法（Haze meter NDH-7000，日本電色工業株式會社）來測定的。
而且，儲能模量是藉由與上述實驗例1相同的方法測定的。 表3
Figure 107145527-A0304-0003
實施例 1 ：用於指紋識別傳感器晶片的增強膜的製備
藉由將上述準備例1-1中製備的處於B階段狀態的軟質膜和上述準備例2-1的硬質膜黏合來製備具有B階段的軟質層和硬質層結構的增強膜。
此時，軟質層的厚度為20㎛，硬質層的厚度為20㎛。
實施例 2~ 實施例 9 和比較例 1~6
除了調節用於軟質層的樹脂的鑄造量之外，其餘以與上述實施例1相同的方法分別製備具有如下表4所示的厚度的增強膜，以執行實施例2~9和比較例1~6。
實驗例 2 ：增強膜的物理性能測定 1
在上述實施例和比較例中製備的增強膜在25℃下的儲能模量比率和介電常數示於下表4中。
此時，介電常數是根據網路分析儀（Network analyzer）方法在1GHz下進行測定的介電常數。 表4
Figure 107145527-A0304-0004
參照上表4的實驗結果，實施例1~9顯示各個軟質層和硬質層的在固化之後的儲能模量（25℃）比率滿足15~30的結果。
而且，在使用厚度為9㎛的硬質膜的比較例1的情況下，無法起到充分的指紋識別傳感器強度增強作用，導致覆蓋層破裂，在比較例2的情況下，不利於指紋識別傳感器的薄片化，且存在儲能模量比率大於40的問題。而且，在使用透過度為17%的比較準備例2-3的硬質膜的比較例3的情況下，不僅PI的介電常數增加，當從外部觀察時，目視觀察到內部傳感器晶片的輪廓，存在功能性問題。並且，在作為軟質膜使用比較準備例1-4的比較例4和比較例5的情況下，儲能模量比率小於15，但在介電常數方面顯示與實施例類似的結果。
實驗例 3 ：增強膜的晶片耐衝擊性測定
對應用上述實施例1~9和比較例1~5的增強膜的晶片的耐衝擊性進行測定，其結果示於下表5中。
晶片的耐衝擊性在將增強膜附著到厚度為100㎛、寬度為9mm、長度為12mm的矽晶圓晶片之後，進行固化，將直徑為50mm且重量為500g的珠子從250mm的高度自由下落，用顯微鏡觀察下端部矽晶圓晶片的裂縫，根據是否發生1mm以上大小的裂縫，將發生裂縫的晶圓晶片判定為X、將未發生裂縫的晶圓晶片判定為O。 表5
Figure 107145527-A0304-0005
應用實施例1~7和比較例1~3的晶片呈現優異的耐衝擊性結果。與此相反，在軟質層在固化之後在25℃下的儲能模量和硬質層在固化之後在25℃下的儲能模量的比率小於1:15倍的比較例4和比較例5的情況下，發生晶片破裂的問題，這是因為，軟質層的儲能模量太高，上端層和下端層之間的強度差異變小，以至於在下端層抵消外部衝擊的效果變得甚微，而無法吸收從外部傳遞的衝擊，從而發生下端晶片破裂之故。
實施例 10 ：用於指紋識別傳感器的增強膜的製備 2
（ 1 ）用於覆蓋的黏合劑的製備
混合21重量百分比的作為熱塑性樹脂的數均分子量為800,000且玻璃態轉變溫度為15℃且含有3重量百分比的丙烯酸縮水甘油酯的丙烯酸共聚物（產品名稱：SG-P3）、10重量百分比的當量為475g/eq且軟化點為65℃的雙酚A環氧樹脂（產品名稱：YD-011）、10重量百分比的當量為200g/eq且軟化點為52℃的甲酚酚醛清漆環氧樹脂（產品名稱：YDCN 1P）、8重量百分比的作為固化劑的OH當量為106g/eq且軟化點為120℃的苯酚酚醛清漆樹脂（可隆油化公司，產品名稱：KPH-F2004）、50重量百分比的平均粒徑為16㎛的二氧化矽（AEROSIL® R 972）、0.5重量百分比的作為固化促進劑的咪唑化合物（四國化成工業公司的Curezol 2PH）及1重量百分比的矽烷偶聯劑（信越化學公司的KBM-303），以準備用於覆蓋的黏合劑用樹脂。
其次，在覆蓋膜（離型PET薄膜）上鑄造上述用於覆蓋的黏合劑用樹脂，然後在140℃下熱風乾燥4分鐘，以製造覆蓋膜和層疊於其上的用於覆蓋的黏合劑層（平均厚度為13㎛，B階段）。
（ 2 ）增強膜的製備
將上述用於覆蓋的黏合劑層黏合到上述實施例1中製備的具有軟質層和硬質層的兩層結構的增強膜的硬質層上部，以製造按序層疊軟質層-硬質層-用於覆蓋的黏合劑層-覆蓋膜層的形式的4層結構的增強膜。
實施例 11~13
除了如下表6所示改變用於覆蓋的黏合劑層的厚度之外，其餘以上述實施例10相同的方法使用在實施例1中製備的增強膜來製備按序層疊軟質層-硬質層-用於覆蓋的黏合劑層-覆蓋膜層的形式的4層結構的增強膜。
實施例 14~15
除了代替實施例1的增強膜使用在實施例2中製備的增強膜之外，其餘以上述實施例10相同的方法製備按序層疊軟質層-硬質層-用於覆蓋的黏合劑層-覆蓋膜層的形式的4層結構的增強膜，如下表6所示。
實施例 16
除了代替實施例1的增強膜使用在實施例3中製備的增強膜之外，其餘以上述實施例10相同的方法製備按序層疊軟質層-硬質層-用於覆蓋的黏合劑層-覆蓋膜層的形式的4層結構的增強膜，如下表6所示。
實施例 17
除了代替實施例1的增強膜使用在實施例6中製備的增強膜之外，其餘以上述實施例10相同的方法製備按序層疊軟質層-硬質層-用於覆蓋的黏合劑層-覆蓋膜層的形式的4層結構的增強膜，如下表6所示。
實施例 18
除了代替實施例1的增強膜使用在比較例4中製備的增強膜之外，其餘以上述實施例10相同的方法製備按序層疊軟質層-硬質層-用於覆蓋的黏合劑層-覆蓋膜層的形式的4層結構的增強膜，如下表6所示。
實驗例 4 ：增強膜在固化之後的儲能模量測定
分別測定以上述實驗例1相同的方法在實施例10~17中製備的增強膜中的軟質層和用於覆蓋的黏合劑層的儲能模量，其結果示於下表6中。 表6
Figure 107145527-A0304-0006
實驗例 5 ：增強膜和覆蓋膜的覆蓋耐衝擊性測定
覆蓋膜的耐衝擊性在將上述實施例10~17的增強膜附著到厚度為100㎛、寬度為9mm、長度為12mm的矽晶圓晶片之後，剝離增強膜的覆蓋膜，然後，將厚度為130um、寬度為9mm、長度為12mm的玻璃附著到用於覆蓋的黏合劑層上，以進行固化。其次，將直徑為50mm且重量為500g的珠子從500mm的高度自由下落，用顯微鏡觀察下端部矽晶圓晶片的裂縫，根據是否發生1mm以上大小的裂縫，將發生裂縫的晶圓晶片判定為X、將未發生裂縫的晶圓晶片判定為O。 表7
Figure 107145527-A0304-0007
在軟質層在固化之後在25℃下的儲能模量和用於覆蓋的黏合劑層在固化之後在25℃下的儲能模量的比率大於1:40倍的實施例16和實施例17的情況下，軟質層的儲能模量過低，因此由於從覆蓋傳遞的衝擊而軟質層過度變形，從而覆蓋層因緩衝效果而損壞。
而且，在軟質層在固化之後在25℃下的儲能模量和用於覆蓋的黏合劑層在固化之後在25℃下的儲能模量的比率小於1:25倍的實施例18的情況下，覆蓋層沒有破損問題，但由於衝擊吸收效果不足，發生下端部晶片產生裂縫的問題。
製備例：指紋識別傳感器模組（半導體封裝）的製備
應用上述實施例1的增強膜來製備如圖2所示的形式的指紋識別傳感器模組。
執行衝壓（punching）工藝，使得晶片可以附接（attach）到工序用基板。其次，將模具用工序帶層疊在經過衝壓的工序用基板的背面上以進行結合。然後，在室溫下將模具（die）排列和附接（attach）於模具用工序帶上，以製造印刷電路板。
其次，用環氧樹脂模塑料封裝整個印刷電路板。然後，對環氧樹脂模塑料表面進行研磨（grinding）直到工序用基板的高度，然後剝離模具用工序帶。
之後，在130℃下將在實施例1中製備的增強膜的軟質層以朝向晶片（chip）表面的方式層疊，然後，在180℃下施加熱量2小時，以固化。
其次，將固化的產品切成單個晶片尺寸（chip size）並安裝在印刷電路板基板上以製造指紋識別用模組（半導體封裝）。
1‧‧‧軟質層2‧‧‧硬質層（或者硬質膜）3‧‧‧用於覆蓋的黏合劑層4‧‧‧覆蓋膜層5‧‧‧離型膜層10、10’‧‧‧用於指紋識別傳感器晶片的增強膜20‧‧‧印刷電路板30‧‧‧環氧樹脂模塑料模塑部40‧‧‧指紋識別傳感器晶片部
本發明上述的和/或其他方面和特徵從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1為現有指紋識別傳感器模組的一般結構的示意性截面圖；
圖2為應用本發明的指紋識別傳感器的指紋識別傳感器模組結構的示意性截面圖；及
圖3a和圖3b為本發明的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜的示意性截面圖。
1‧‧‧軟質層
2‧‧‧硬質層(或者硬質膜)
3‧‧‧用於覆蓋的黏合劑層
4‧‧‧覆蓋膜層
10‧‧‧用於指紋識別傳感器晶片的增強膜
20‧‧‧印刷電路板
30‧‧‧環氧樹脂模塑料模塑部
40‧‧‧指紋識別傳感器晶片部

Claims (14)

  1. 一種用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，在應用於指紋識別傳感器晶片時，從指紋識別傳感器晶片側起層疊有平均厚度為10μm~25μm的處於B階段狀態的軟質層和平均厚度為10μm~25μm的硬質層，各個上述軟質層和上述硬質層在固化之後的儲能模量滿足下述方程式1：[方程式1]15<{硬質層在25℃下的儲能模量值(Mpa)/軟質層在25℃下的儲能模量值(Mpa)}<30在方程式1中，上述儲能模量值在180℃下固化寬度為20mm且長度為5mm的樣品2小時之後，藉由使用買自珀金埃爾默股份有限公司的動態熱機械分析儀即Diamond DMA來在測定溫度為-30℃~300℃、升溫速度為10℃/分鐘、測定頻率為10Hz的條件下測定而獲得。
  2. 如請求項1所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，上述軟質層的儲能模量滿足下述方程式2：
    Figure 107145527-A0305-02-0024-1
     在方程式2中，上述儲能模量值在180℃下固化寬度為20mm且長度為5mm的樣品2小時之後，藉由使用買自珀金埃爾默股份有限公司的動態熱機械分析 儀即Diamond DMA來在測定溫度為-30℃~300℃、升溫速度為10℃/分鐘、測定頻率為10Hz的條件下測定而獲得。
  3. 如請求項1所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，上述軟質層在260℃下的在固化之後的儲能模量值為3MPa或更大，在上述軟質層的厚度為20μm時，上述軟質層在固化之後在25℃下的黏合強度為150~400N/m，上述軟質層在固化之後在260℃下的黏合強度為20~120N/m。
  4. 如請求項1所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，上述硬質層的透過度為15%或更小，上述硬質層為含有黑色顏料的聚醯亞胺薄膜、含有黑色顏料的聚醚醚酮薄膜或含有黑色顏料的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜。
  5. 如請求項1所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，上述軟質層包括：數均分子量為600,000~1,000,000的熱塑性樹脂；環氧樹脂；固化劑；無機填料；固化促進劑；及偶聯劑。
  6. 如請求項5所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，上述軟質層包括60~75重量百分比的上述熱塑性樹脂、10~25重量百分比的上述環氧樹脂、2~10重量百分比的上述固化劑、4~15重量百分比的上述無機填料、0.1~2重量百分比的上述固化促進劑及0.1~4重量百分比的上述偶聯劑。
  7. 如請求項5所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，上述環氧樹脂以1：0.2~1的重量比包括雙酚類環氧樹脂和甲酚酚醛清漆類環氧樹脂。
  8. 如請求項1所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，還包括用於覆蓋的黏合劑層，上述用於覆蓋的黏合劑層布置在層疊於上述軟質層的上述硬質層的上部，上述用於覆蓋的黏合劑層在固化之後的儲能模量滿足7,000~8,000Mpa。
  9. 如請求項8所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，上述軟質層在固化之後在25℃下的儲能模量和用於覆蓋的黏合劑層在固化之後在25℃下的儲能模量的比率為1：25~40倍。
  10. 如請求項8所述的用於指紋識別傳感器晶片的增強膜，其特徵在於，上述用於覆蓋的黏合劑層包括15~30重量百分比的熱塑性樹脂、15~40重量百分比的環氧樹脂、4~15重量百分比的固化劑、40~60重量百分比的無機填料、0.1~2重量百分比的固化促進劑及0.5~5重量百分比的偶聯劑。
  11. 一種指紋識別傳感器模組，其特徵在於，包括：印刷電路板；環氧樹脂模塑料模塑部；指紋識別傳感器晶片；及請求項1至10中任一項所述的增強膜。
  12. 如請求項11所述的指紋識別傳感器模組，其特徵在於，上述增強膜形成在上述環氧樹脂模塑料模塑部和上述指紋識別傳感器晶片的上部，上述增強膜的上述軟質部與上述環氧樹脂模塑料模塑部和上述指紋識別傳感器晶片部直接黏合，上述環氧樹脂模塑料模塑部和上述指紋識別傳感器晶片形成在上述印刷電路板上部。
  13. 一種用於指紋識別傳感器晶片的增強膜的製造方法，其特徵在於，包括：步驟1，將數均分子量為600,000~1,000,000的熱塑性樹脂、環氧樹脂、固化劑、無機填料、固化促進劑及偶聯劑混合來準備用於軟質部的樹脂；及步驟2，在硬質膜的上部鑄造上述用於軟質部的樹脂之後，乾燥以在硬質膜的上部形成B階段的軟質部，其中，上述硬質膜包括含有黑色顏料的聚醯亞胺薄膜、含有黑色顏料的聚醚醚酮薄膜或含有黑色顏料的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜。
  14. 一種用於指紋識別傳感器晶片的增強膜的製造方法，其特徵在於，包括：步驟1，將數均分子量為600,000~1,000,000的熱塑性樹脂、環氧樹脂、固化劑、無機填料、固化促進劑及偶聯劑混合來準備用於軟質部的樹脂；及步驟2，在離型膜的上部鑄造上述用於軟質部的樹脂之後，乾燥以形成B階段的軟質部，然後在硬質膜的上部層疊上述軟質部，其中，上述硬質膜包括含有黑色顏料的聚醯亞胺薄膜、含有黑色顏料的聚醚醚酮薄膜或含有黑色顏料的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜。
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