指紋識別傳感器封裝結構、電子設備及指紋識別傳感器的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種指紋識別傳感器封裝結構及具有這種指紋識別傳感器封裝結構的電子設備，指紋識別傳感器封裝結構包括：控制按鈕；置于所述控制按鈕下方的指紋識別傳感器；其中，所述控制按鈕包括玻璃蓋板及鍍在所述玻璃蓋板表面的由非各向異性電介質材料制得的薄膜。控制按鈕采用玻璃蓋板加鍍膜的方式，在保證控制按鈕的硬度的同時降低了成本，此外也不影響指紋識別傳感器封裝的厚度，使得當指紋識別傳感器封裝嵌入電子設備中時，也不影響電子設備的厚度設計。
【專利說明】指紋識別傳感器封裝結構、電子設備及指紋識別傳感器的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子感測領域，特別是涉及一種指紋識別傳感器封裝結構及使用這種指紋識別封裝結構的電子設備、及指紋識別傳感器的制備方法。
【背景技術】
[0002]傳統的指紋識別傳感器通過CMOS半導體工藝形成矩陣式的指紋識別傳感器，由于硅基材作為襯底的指紋成像傳感器容易脆裂，因此需要硬度較高抗劃傷的保護鏡片(如藍寶石)，藍寶石成本高導致基于單晶硅的電容式指紋識別傳感器生產昂貴。同時，指紋識別傳感器被制備成封裝結構內嵌入電子設備的外殼中，采用藍寶石也會導致指紋識別傳感器封裝及電子設備的厚度較大。
【發明內容】
[0003]基于此，有必要提出一種成本低且厚度小的可應用于電子設備中的指紋識別傳感器封裝結構。此外，還提供一種使用這種指紋識別傳感器封裝結構的電子設備。
[0004]一種指紋識別傳感器封裝結構，包括:控制按鈕；置于所述控制按鈕下方的指紋識別傳感器；其中，所述控制按鈕包括玻璃蓋板及鍍在所述玻璃蓋板表面的由非各向異性電介質材料制得的鍍膜。
[0005]在其中一個實施例中，所述非各向異性電介質材料為類金剛石。
[0006]在其中一個實施例中，所述玻璃蓋板的材質為硅鋁酸鹽玻璃或鈣鈉玻璃。
[0007]在其中一個實施例中，所述指紋識別傳感器包括頂部形成有傳感器電路的硅晶片及基板，所述硅晶片貼合在所述基板上，所述傳感器電路通過接合線綁定至所述基板，其中所述硅晶片的頂部邊緣開設有溝槽，所述溝槽具有低于所述傳感器電路的底部，所述溝槽內設有導電層，所述導電層一端與所述傳感器電路連接，另一端延伸至所述溝槽的底部，所述接合線綁定在所述導電層位于溝槽的底部的部分上。
[0008]在其中一個實施例中，所述溝槽垂直開設，形成的導電層為垂直式階梯；或所述溝槽傾斜開設，形成的導電層為斜坡式階梯。
[0009]在其中一個實施例中，所述指紋識別傳感器封裝結構還包括圍繞所述玻璃蓋板的基環，所述玻璃蓋板相對于所述基環的頂部凹陷。
[0010]在其中一個實施例中，所述指紋識別傳感器封裝結構還包括支撐所述玻璃蓋板的填充膠，所述填充膠承靠于所述基板。
[0011]在其中一個實施例中，所述填充膠呈環狀填充；或所述填充膠填滿所述玻璃蓋板與所述指紋識別傳感器之間的垂直空間。
[0012]在其中一個實施例中，所述指紋識別傳感器封裝結構還包括支撐所述指紋識別傳感器且與所述基環相固定的加強元件。
[0013]在其中一個實施例中，所述加強元件開設有孔，所述孔內設置有柔性元件。[0014]在其中一個實施例中，所述柔性元件下方還設置有彈片開關。
[0015]一種電子設備，其包括前述的指紋識別傳感器封裝結構。
[0016]一種指紋識別傳感器封裝結構中的指紋識別傳感器的制備方法，包括以下步驟:在硅晶片的頂部形成傳感器電路；在硅晶片的頂部的邊緣位置蝕刻形成溝槽，所述溝槽的底部在垂直方向上位置低于所述傳感器電路，然后在溝槽內形成導電層，使所述導電層一端與傳感器電路連接，另一端延伸至所述溝槽的底部；在硅晶片的底部黏貼上黏貼薄膜或者膠體；利用所述黏貼薄膜或者膠體將所述硅晶片黏貼到基板上；將接合線的兩端分別綁定至所述導電層位于所述溝槽底部的部分上及所述基板上。
[0017]在其中一個實施例中，還包括以下步驟:通過注塑方式在所述基板上形成將所述硅晶片及接合線包覆在內的封裝。
[0018]在其中一個實施例中，所述溝槽傾斜開設或垂直開設，以形成斜坡階梯式的導電層或垂直階梯式的導電層。
[0019]上述指紋識別傳感器封裝結構及電子設備中，控制按鈕采用玻璃蓋板加鍍膜的方式，在保證控制按鈕的硬度的同時降低了成本，此外也不影響指紋識別傳感器封裝的厚度，使得當指紋識別傳感器封裝嵌入電子設備中時，也不影響電子設備的厚度設計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為指紋識別傳感器封裝結構的示意爆炸圖；
[0021]圖2為具有鍍膜的玻璃蓋板的示意剖面圖；
[0022]圖3為指紋識別傳感器封裝結構的局部剖面圖；
[0023]圖4為指紋識別傳感器的制備過程的流程圖；
[0024]圖5為硅晶片垂直開設溝槽的示意圖；
[0025]圖6為硅晶片傾斜開設溝槽的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]請參考圖1，圖示了一種用在電子設備中的指紋識別傳感器封裝結構的爆炸狀態。此處的電子設備應做廣義的理解，可以是智能電話、觸摸板、移動計算設備、電器、車輛的面板或機身等。
[0027]指紋識別傳感器封裝結構包括金屬材料制得的基環110、被基環110圍繞的控制按鈕、置于控制按鈕下方的指紋識別傳感器130、置于指紋識別傳感器130下方的柔性元件140和加強元件150，以及置于加強元件150下方的彈片開關160。
[0028]控制按鈕被配置在指紋識別傳感器130的電路上方并與其耦合。在電子設備中，控制按鈕可相對于電子設備的顯示元件設置，例如，控制按鈕可存在于電子設備的防護玻璃中。請參考圖2，控制按鈕包括玻璃蓋板122，玻璃蓋板下表面鍍有由非各向異性電介質材料制得的鍍膜124。在其他實施方式中，玻璃蓋板的上表面或雙面均鍍有由非各向異性電介質材料制得的鍍膜124。玻璃蓋板122的材質為硅鋁酸鹽玻璃或鈣鈉玻璃，非各向異性電介質材料可以采用類金剛石，類金剛石薄膜是一種非晶態薄膜，由于具有高硬度和高彈性模量，低摩擦因數，耐磨損以及良好的真空摩擦學特性，此處作為耐磨涂層，既保證玻璃蓋板122的硬度，同時較藍寶石或其他各向異性材料，按鈕的厚度的得以降低，成本得以降低。
[0029]玻璃蓋板122配置在基環110中，且相對于基環110的頂部凹陷，使得控制按鈕與基環110形成的組合的頂部具有凹陷形狀，如此，當用戶手指被引導到凹陷形狀時，用戶手指能被很好地定位，以便進行指紋識別。
[0030]請參考圖3至圖6，指紋識別傳感器130包括硅晶片132、黏貼薄膜134及基板136。硅晶片132的頂部形成有傳感器電路1322，用于測量用戶的指紋之間的電容，可以由此得到用戶的手指的圖像信息。玻璃蓋板122下方由填充膠170支撐，按壓時玻璃蓋板122下方有支撐，玻璃蓋板122強度得以保證。填充膠170承靠于基板136，且被設置于硅晶片132與基環110之間。本實施例中，填充膠170環繞硅晶片132設置，硅晶片132與玻璃蓋板122之間預留有少許的垂直空間。但需要指出的是，在其他的實施例中，硅晶片132與玻璃蓋板122之間的垂直空間也可以全部地或部分地用填充膠170填充，這樣，可以帶來對玻璃蓋板122更好的支撐，進一步降低按壓玻璃蓋板122時發生破裂現象的幾率。
[0031]本實施例中，指紋識別傳感器130采用C0B(chip on board,板上封裝)工藝得到，其中黏貼薄膜134用來將硅晶片132黏貼到基板136上，以便下一道的接合線138綁定至基板136的工藝。
[0032]請參考圖4，硅晶片132的頂部設有傳感器電路1322。傳感器電路1322通過接合線138綁定至基板136。通常情況下，接合線138 —端直接從硅晶片132的頂部引出，但這將占據硅晶片132與玻璃蓋板122之間的垂直空間，導致傳感器厚度較大，感應不良。
[0033]本實施例中，在硅晶片132的頂部的邊緣位置開設有溝槽1324，溝槽1324的底部在垂直方向上的位置低于硅晶片132的頂部，溝槽1324的側壁上設置有導電層1326。導電層1326 —端與硅晶片132的頂部的傳感器電路1322連接，另一端延伸至溝槽1324的底部。接合線138的一端與導電層1326綁定連接。利用這種方式，相當于把接合線138上方連接的傳感器電路1322的導電部的位置拉低，使接合線138可以從硅晶片132的側部與傳感器電路1322導通。這樣，指紋識別傳感器需要的垂直空間量較小，指紋識別傳感器130就可以被放置在更靠近用戶手指的位置，具有更好的分辨率及有效性。
[0034]溝槽1324可以是利用硅蝕刻的方式獲得，形成的導電層1326是階梯式的。溝槽1324的蝕刻方式有兩種，一種是垂直開設，如圖5所示，得到的導電層1326是垂直式階梯；另一種是傾斜開設，如圖6所示，得到的導電層1326是斜坡式階梯。
[0035]請參考圖4，指紋識別傳感器130的制備過程大致如下。
[0036]步驟(a)，在硅晶片132的頂部形成傳感器電路1322。
[0037]步驟(b)，硅晶片132的頂部的邊緣位置蝕刻形成溝槽1324，溝槽1324的底部在垂直方向上位置低于傳感器電路1322,然后形成導電層1326,使導電層1326 —端與傳感器電路1322連接，另一端延伸至溝槽1324的底部。
[0038]步驟(c)，在硅晶片132的底部黏貼上黏貼薄膜134或膠體。
[0039]步驟(d)，利用黏貼薄膜134或膠體將硅晶片132黏貼到基板136上。
[0040]步驟(e)，將接合線138的兩端分別綁定至導電層1326和基板136上。
[0041]步驟(f)，通過注塑方式在基板136上形成將硅晶片132及接合線138包覆在內的封裝139。以便指紋識別傳感器130與控制按鈕等一起內嵌到電子設備中。
[0042]本實施例中，還設置有加強元件150，被放置在指紋識別傳感器130的基板136下方。加強元件150與基環110相固定，起到對指紋識別傳感器130的保護作用。加強元件150通過粘結的方式與基環110相固定,也可以通過焊接的方式與基環110相固定。
[0043]加強元件150上開設有孔152，該孔152用來設置有柔性元件140。柔性元件140可以從指紋識別傳感器130接受電信號(如表示指紋圖像的信息)，其上可以設置一些被動元件或連接器。由于柔性元件140可以嵌在孔152中，基本上不占用垂直上的空間，減小指紋識別傳感器封裝在垂直上的厚度。
[0044]柔性元件140下方還設置有彈片開關160。當設置彈片開關160時，彈片開關160可接收用戶手指施加在控制按鈕上施加的任何力，并可將表示用戶手指按下的電信號傳輸到按鈕電路，此外，彈片開關160還具有向用戶手指提供觸覺反饋的功能，以表示控制按鈕被按下。
[0045]上述指紋識別傳感器識別封裝結構通常被安置在電子設備中，構成電子設備的指紋識別的部分。控制按鈕可容納在電子設備上的按鈕孔中，如顯示器，或者電子設備的防護玻璃上開設的孔中。上述的指紋識別傳感器識別封裝結構，控制按鈕具有足夠的強度和硬度的情況下，厚度可以很小，可保證指紋識別傳感器130能夠提供與用戶手指的相對小的距離。此外，指紋識別傳感器識別封裝結構中，如接合線138從硅晶片132側部引出，柔性元件140可嵌在加強元件150上的孔中，這樣各部分組成就具有相對較小的疊加高度，同時又允許用戶訪問使用指紋識別傳感器130的電子設備的按鈕。
[0046]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，包括: 控制按鈕； 置于所述控制按鈕下方的指紋識別傳感器； 其中，所述控制按鈕包括玻璃蓋板及鍍在所述玻璃蓋板表面的由非各向異性電介質材料制得的鍍膜。
2.根據權利要求1所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述非各向異性電介質材料為類金剛石。
3.根據權利要求1所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述玻璃蓋板的材質為硅鋁酸鹽玻璃或鈣鈉玻璃。
4.根據權利要求1所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述指紋識別傳感器包括頂部形成有傳感器電路的硅晶片及基板，所述硅晶片貼合在所述基板上，所述傳感器電路通過接合線綁定至所述基板，其中所述硅晶片的頂部邊緣開設有溝槽，所述溝槽具有垂直方向上位置低于所述傳感器電路的底部，所述溝槽內設有導電層，所述導電層一端與所述傳感器電路連接，另一端延伸至所述溝槽的底部，所述接合線綁定在所述導電層位于溝槽的底部的部分上。
5.根據權利要求4所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述溝槽垂直開設，形成的導電層為垂直式階梯；或所述溝槽傾斜開設，形成的導電層為斜坡式階梯。
6.根據權利要求1所述的指 紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述指紋識別傳感器封裝結構還包括圍繞所述玻璃蓋板的基環，所述玻璃蓋板相對于所述基環的頂部凹陷。
7.根據權利要求6所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述指紋識別傳感器封裝結構還包括支撐所述玻璃蓋板的填充膠，所述填充膠承靠于所述基板。
8.根據權利要求7所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述填充膠呈環狀填充；或所述填充膠填滿所述玻璃蓋板與所述指紋識別傳感器之間的垂直空間。
9.根據權利要求6所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述指紋識別傳感器封裝結構還包括支撐所述指紋識別傳感器且與所述基環相固定的加強元件。
10.根據權利要求9所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述加強元件開設有孔，所述孔內設置有柔性元件。
11.根據權利要求10所述的指紋識別傳感器封裝結構，其特征在于，所述柔性元件下方還設置有彈片開關。
12.一種電子設備，其特征在于，包括如權利要求1至11中任一項所述的指紋識別傳感器封裝結構。
13.—種如權利要求1所述的指紋識別傳感器封裝結構中的指紋識別傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 在硅晶片的頂部形成傳感器電路； 在硅晶片的頂部的邊緣位置蝕刻形成溝槽，所述溝槽的底部在垂直方向上位置低于所述傳感器電路，然后在溝槽內形成導電層，使所述導電層一端與傳感器電路連接，另一端延伸至所述溝槽的底部； 在硅晶片的底部黏貼上黏貼薄膜或者膠體； 利用所述黏貼薄膜或者膠體將所述硅晶片黏貼到基板上；將接合線的兩端分別綁定至所述導電層位于所述溝槽底部的部分上及所述基板上。
14.如權利要求13所述的指紋識別傳感器封裝結構中的指紋識別傳感器的制備方法，其特征在于:還包括以下步驟: 通過注塑方式在所述基板上形成將所述硅晶片及接合線包覆在內的封裝。
15.如權利要求13所述的指紋識別傳感器封裝結構中的指紋識別傳感器的制備方法，其特征在于:所述溝槽傾斜開設或垂直開設，以形成斜坡階梯式的導電層或垂直階梯式的導電層。
【文檔編號】G06K9/00GK103793689SQ201410039601
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】劉隆主, 杜東陽, 白安鵬, 蔡美雄 申請人:南昌歐菲光科技有限公司, 深圳歐菲光科技股份有限公司, 南昌歐菲光顯示技術有限公司, 南昌歐菲光電技術有限公司, 蘇州歐菲光科技有限公司