指紋識別晶片封裝結構和封裝方法
2023-06-20 04:03:01 2
指紋識別晶片封裝結構和封裝方法
【專利摘要】一種指紋識別晶片封裝結構和封裝方法，封裝結構包括：基板；耦合於基板表面的感應晶片，所述感應晶片具有第一表面、以及與第一表面相對的第二表面，所述感應晶片的第一表面具有感應區，所述感應晶片的第二表面位於基板表面；至少位於感應晶片的感應區表面的上蓋層，所述上蓋層的材料為聚合物；位於基板和感應晶片表面的塑封層，所述塑封層暴露出所述上蓋層。所述封裝結構能對感應晶片靈敏度的要求降低，應用更廣泛。
【專利說明】指紋識別晶片封裝結構和封裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體製造【技術領域】，尤其涉及一種指紋識別晶片封裝結構和封裝方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代社會的進步，個人身份識別以及個人信息安全的重要性逐步受到人們的關注。由於人體指紋具有唯一性和不變性，使得指紋識別技術具有安全性好，可靠性高，使用簡單方便的特點，使得指紋識別技術被廣泛應用於保護個人信息安全的各種領域。而隨著科學技術的不斷發展，各類電子產品的信息安全問題始終是技術發展的關注要點之一。尤其是對於移動終端，例如手機、筆記本電腦、平板的電腦、數位相機等，對於信息安全性的需求更為突出。
[0003]現有的指紋識別器件的感測方式包括電容式(電場式)和電感式，指紋識別器件通過提取用戶指紋，並將用戶指紋轉換為電信號輸出，從而獲取用戶的指紋信息。具體的，如圖1所示，圖1是現有技術的一種指紋識別器件的剖面結構示意圖，包括:基板100 ;稱合於基板100表面的指紋識別晶片101 ;覆蓋於所述指紋識別晶片101表面的玻璃基板102。
[0004]以電容式指紋識別晶片為例，所述指紋識別晶片101內具有一個或多個電容極板。由於用戶手指的表皮或皮下層具有凸起的脊和凹陷的谷，當用戶手指103接觸所述玻璃基板102表面時，所述脊與谷到指紋識別晶片101的距離不同，因此，用戶手指103脊或谷與電容極板之間的電容值不同，而指紋識別晶片101能夠獲取所述不同的電容值，並將其轉化為相應的電信號輸出，而指紋識別器件匯總所受到的電信號之後，能夠獲取用戶的指紋信息。
[0005]然而，在現有的指紋識別器件中，對指紋識別晶片的靈敏度要求較高，使得指紋識別器件的製造及應用受到限制。
【發明內容】
[0006]本發明解決的問題是提供一種指紋識別晶片封裝結構和封裝方法，所述封裝結構能對感應晶片靈敏度的要求降低，應用更廣泛。
[0007]為解決上述問題，本發明提供一種指紋識別晶片封裝結構，包括:基板；耦合於基板表面的感應晶片，所述感應晶片具有第一表面、以及與第一表面相對的第二表面，所述感應晶片的第一表面具有感應區，所述感應晶片的第二表面位於基板表面；至少位於感應晶片的感應區表面的上蓋層，所述上蓋層的材料為聚合物；位於基板和感應晶片表面的塑封層，所述塑封層暴露出所述上蓋層。
[0008]可選的，所述上蓋層的厚度為20微米?100微米；所述上蓋層的莫氏硬度大於或等於8H ;所述上蓋層的介電常數大於或等於7。
[0009]可選的，所述聚合物的材料為光敏材料。
[0010]可選的，所述上蓋層內具有光敏顆粒，所述光敏顆粒的尺寸小於6微米。
[0011]可選的，所述感應晶片的第一表面還包括:包圍所述感應區的外圍區。
[0012]可選的，所述感應晶片還包括:位於所述外圍區內具有邊緣凹槽，所述感應晶片的側壁暴露出所述凹槽；位於感應晶片外圍區的晶片電路，所述晶片電路位於感應晶片的外圍區表面、以及凹槽的側壁和底部表面，且位於凹槽底部的部分晶片電路具有第一連接端。
[0013]可選的,所述邊緣凹槽為包圍感應區的連續凹槽；或者，所述邊緣凹槽為包圍感應區的若干分立凹槽。
[0014]可選的，所述基板具有第一表面，所述感應晶片耦合於基板的第一表面，所述基板的第一表面具有第二連接端。
[0015]可選的，還包括:導電線，所述導電線兩端分別與第一連接端與第二連接端連接。
[0016]可選的，還包括:位於感應晶片側壁表面、基板第一表面、以及邊緣凹槽內的導電層，所述導電層兩端分別與第一連接端和第二連接端連接。
[0017]可選的，還包括:位於感應晶片和基板之間的第一粘結層。
[0018]可選的，所述感應晶片還包括:貫穿所述感應晶片的導電插塞，所述感應晶片的第二表面暴露出所述導電插塞，所述導電插塞的一端與第一連接端連接；位於感應晶片第二表面暴露出的導電插塞頂部的焊料層，所述焊料層焊接於第二連接端表面。
[0019]可選的，還包括:位於基板表面的保護環，所述保護環包圍所述感應晶片、上蓋層和塑封層。
[0020]可選的，所述保護環的材料為金屬；所述保護環通過所述基板接地。
[0021]可選的，還包括:包圍所述塑封層、感應晶片和保護環的外殼，所述外殼暴露出所述上蓋層，所述上蓋層的顏色與所述外殼的顏色一致。
[0022]可選的，還包括:包圍所述塑封層和感應晶片的外殼，所述外殼暴露出所述上蓋層，所述上蓋層的顏色與所述外殼的顏色一致。
[0023]可選的，所述基板為硬性基板或軟性基板；所述基板的一端具有連接部，所述連接部用於使感應晶片與外部電路電連接。
[0024]相應的，本發明提供一種形成上述任一項結構的封裝方法，包括:提供基板；在所述基板表面耦合感應晶片，所述感應晶片具有第一表面、以及與第一表面相對的第二表面，所述感應晶片的第一表面具有感應區，所述感應晶片的第二表面位於基板表面；至少在所述應晶片的感應區表面形成上蓋層，所述上蓋層的材料為聚合物；在基板和感應晶片表面的塑封層，所述塑封層暴露出所述上蓋層。
[0025]可選的，當所述上蓋層的材料為聚合物材料，且所述聚合物材料為光敏材料時，所述上蓋層的形成方法包括:在基板表面和感應晶片表面塗布上蓋膜；對所述上蓋膜進行曝光顯影，去除基板表面、以及感應晶片表面感應區以外的上蓋膜，在感應區表面形成上蓋層。
[0026]可選的，所述塗布工藝為旋塗工藝或噴塗工藝。
[0027]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0028]本發明的封裝結構中，所述感應晶片的第二表面耦合於基板表面，所述感應晶片的第一表面具有感應區，所述感應區用於提取用戶指紋；所述感應晶片的感應區表面具有上蓋層，所述上蓋層用於保護感應晶片的感應區，用戶的手指置於所述上蓋層表面，即能夠使感應區提取到用戶指紋，而感應晶片能夠將所述用戶指紋轉換為電信號輸出。由於所述上蓋層的材料為聚合物，而聚合物材料具有較好的延展性和柔韌性，而且覆蓋能力好，因此，所述能夠使上蓋層的厚度較薄，而且硬度較高，從而使所述上蓋層具有足夠大的硬度以保護感應晶片；同時，所述上蓋層表面到感應晶片的距離減小，使感應晶片易於檢測到用戶指紋，相應地，所述封裝結構能夠降低對感應晶片靈敏度的要求，使得指紋識別晶片的封裝結構的應用更為廣泛。而且，所述上蓋層的材料為聚合物，使得所述上蓋層的成本低，降低了封裝結構的製造成本。
[0029]進一步，所述上蓋層的厚度為20微米?100微米；所述上蓋層的莫氏硬度大於或等於8H;所述上蓋層的介電常數大於或等於7。其中，所述上蓋層的厚度較薄，且硬度較大，所述上蓋層具有足夠大的硬度以保護感應晶片的感應區，同時使所述感應晶片更易檢測到置於上蓋層表面的用戶指紋，降低了對感應晶片靈敏度的要求。所述上蓋層的介電常數較大，使所述上蓋層的電隔離性能更佳，使所述上蓋層對感應晶片感應區的保護能力更佳。
[0030]進一步，所述基板表面還具有包圍所述感應晶片、上蓋層和塑封層的保護環。所述保護環用於對所述感應晶片進行靜電防護，避免感應區檢測到的用戶指紋數據精確度下降，或者能夠消除感應晶片輸出的信號噪聲，使感應晶片檢測到的數據、以及輸出的信號更精確。
[0031]本發明的封裝方法中，所述感應晶片的第一表面具有用於提取用戶指紋的感應區，在所述感應晶片的感應區表面形成上蓋層，使所述上蓋層用於保護感應晶片的感應區，所述上蓋層表面用於放置用戶手指，以進行指紋檢測。由於所述上蓋層的材料為聚合物，而聚合物材料具有較好的延展性和柔韌性，且覆蓋能力佳，能夠使所形成的上蓋層的厚度薄，且硬度高，因此，所形成的上蓋層具有足夠大的硬度以保護感應晶片，而且所述上蓋層表面到感應晶片的距離減小，使感應區更易獲取用戶指紋數據，所形成的封裝結構對感應晶片靈敏度的要求降低，所述封裝方法的使用範圍更廣泛。而且，所述上蓋層的材料為聚合物，形成所述上蓋層的成本低，進而降低了製造所述封裝結構的成本。
[0032]進一步，當所述上蓋層的材料為聚合物材料，且所述聚合物材料為光敏材料時，由於所述光敏聚合物材料能夠被直接曝光顯影，因此，所述上蓋層的形成方法包括:在基板表面和感應晶片表面塗布上蓋膜之後，直接對所述上蓋膜進行曝光顯影，即能夠去除基板表面、以及感應晶片表面感應區以外的上蓋膜，從而在感應區表面形成上蓋層。形成所述上蓋層的方法簡單，而且對基板和感應晶片的損傷較小，有利於提高所形成的封裝結構的可靠性和穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是現有技術的一種指紋識別器件的剖面結構示意圖；
[0034]圖2至圖6是本發明實施例的指紋識別晶片的封裝結構的示意圖；
[0035]圖7至圖12是本發明實施例的一種指紋識別晶片的封裝方法的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]如【背景技術】所述，在現有的指紋識別器件中，對指紋識別晶片的靈敏度要求較高，使得指紋識別器件的製造及應用受到限制。
[0037]經過研究發現，請繼續參考圖1，指紋識別晶片101表面覆蓋有玻璃基板102，所述玻璃基板102用於保護指紋識別晶片101，而用戶的手指103直接與所述玻璃基板102相接觸，因此，為了保證所述玻璃基板102具有足夠的保護能力，所述玻璃基板102的厚度較厚。然而，由於所述玻璃基板102的厚度較厚，因此要求指紋識別晶片101具有較高的靈敏度，以保證能夠精確提取到用戶指紋。然而，高靈敏度的指紋識別晶片製造難度較大、製造成本較高，繼而造成指紋識別晶片的應用和推廣受到限制。
[0038]具體的，繼續以電容式指紋識別器件為例，當用戶手指置103於玻璃基板102表面時，用戶手指103、與指紋識別晶片101中的電容極板之間能夠構成電容；其中，所述用戶手指103和電容極板為電容的兩極，所述玻璃基板102為電容兩極之間的電介質。然而，由於所述玻璃基板102的厚度較厚，使得用戶手指103與電容基板之間的電容值較大，而用戶手指103的脊與谷之間的高度差異較小，因此，所述脊與電容極板之間的電容值、相對於所述谷與電容極板之間的電容值之間的差值極小，為了能夠精確檢測到所述電容值的差異，要求所述指紋識別晶片101具有較高的靈敏度。
[0039]為了解決上述問題，本發明提出一種指紋識別晶片的封裝結構和封裝方法。其中，所述封裝結構中，感應晶片的感應區表面覆蓋有上蓋層，所述上蓋層替代了傳統的玻璃基板，能夠直接與用戶手指接觸，用於保護感應晶片。由於所述上蓋層的材料為聚合物，而聚合物材料具有較好的延展性和柔韌性，能夠使所述上蓋層的厚度較薄且硬度較高，在所述上蓋層足以保護感應晶片的同時，所述上蓋層表面到感應晶片的距離減小，從而使感應晶片易於檢測到用戶指紋；相應地，所述封裝結構降低了對感應晶片靈敏度的要求，使得指紋識別晶片的封裝結構的應用更為廣泛。
[0040]為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0041]圖2至圖6是本發明實施例的指紋識別晶片的封裝結構的示意圖。
[0042]請參考圖2，所述指紋識別晶片的封裝結構包括:
[0043]基板200 ；
[0044]耦合於基板200表面的感應晶片201，所述感應晶片201具有第一表面210、以及與第一表面210相對的第二表面220，所述感應晶片201的第一表面210具有感應區211，所述感應晶片201的第二表面220位於基板200表面；
[0045]至少位於感應晶片201的感應區211表面的上蓋層202，所述上蓋層202的材料為聚合物；
[0046]位於基板200和感應晶片201表面的塑封層203，所述塑封層203暴露出所述上蓋層 202。
[0047]以下將對上述指紋識別晶片的封裝結構進行詳細說明。
[0048]所述基板200用於固定所述感應晶片201，並使所述感應晶片201與其它器件或電路電連接。所述基板200為硬性基板或軟性基板，能夠根據需要設置所述感應晶片201的器件或終端進行調整；在本實施例中，所述基板200為硬性基板，所述硬性基板為PCB基板、玻璃基板、金屬基板、半導體基板或聚合物基板。
[0049]所述基板200具有第一表面230,而所述感應晶片201稱合於基板200的第一表面230。所述基板200的第一表面230具有布線層(未不出)，而所述布線層與位於基板200第一表面230的第二連接端205連接，所述第二連接端205用於與感應晶片201表面的晶片電路連接。
[0050]本實施例中，所述基板200的一端具有連接部204，所述連接部204的材料包括導電材料，連接部204與所述布線層電連接，從而使所述晶片電路能夠通過基板200第一表面230的布線層和連接部204與外部電路或器件電連接，從而實現電信號的傳輸。
[0051]位於感應晶片201第一表面210的感應區211用於檢測和接收用戶的指紋信息，所述感應區211內能夠具有電容結構、或者具有電感結構，所述電容結構或電感結構能夠用於獲取用戶指紋信息。
[0052]在本實施例中，所述感應區211內具有至少一個電容極板，當用戶手指置於上蓋層202表面時，所述電容極板、上蓋層202和用戶手指構成電容結構，而所述感應區211能夠獲取用戶手指表面脊與谷與電容極板之間的電容值差異，並將所述電容值差異通過晶片電路進行處理之後輸出，以此獲取用戶指紋數據。
[0053]所述感應晶片201的第一表面210還包括包圍所述感應區211的外圍區212，所述感應晶片201第一表面210的外圍區212具有晶片電路(未標示)，所述晶片電路與感應區211內的電容結構或電感結構電連接，用於對電容結構或電感結構輸出的電信號進行處理。
[0054]所述感應晶片201還包括:位於所述外圍區212內具有邊緣凹槽206,所述感應晶片201的側壁暴露出所述凹槽206 ;位於感應晶片201外圍區212的晶片電路還位於所述凹槽206的側壁和底部表面，且位於凹槽206底部的部分晶片電路連接到第一連接端207。
[0055]所述邊緣凹槽206，用於形成晶片電路的輸出端，即所述第一連接端207，通過將第一連接端207與基板200表面的第二連接端205電連接，能夠實現感應晶片201與基板200的耦合。
[0056]在一實施例中，所述邊緣凹槽206為包圍感應區211的連續凹槽,所述連續的邊緣凹槽206底部表面具有一個或若干第一連接端207 ;在另一實施例中，所述邊緣凹槽206為包圍感應區211的若干分立凹槽,且每一邊緣凹槽206內具有一個或若干第一連接端207。所述第一連接端207的數量和分布狀態根據晶片電路的具體電路布線需要設計。
[0057]在本實施例中，所述邊緣溝槽206的側壁相對於感應晶片201的表面傾斜，且所述邊緣溝槽206的側壁與底部之間的夾角呈鈍角，所述傾斜的邊緣溝槽206側壁表面易於形成晶片電路，以此感應區211到第一連接端207之間的電路布線。
[0058]所述上蓋層202覆蓋感應晶片201的感應區211，所述上蓋層202還能夠覆蓋部分感應區211周圍的外圍區212。所述上蓋層202的材料為聚合物材料，而聚合物材料具有良好的柔韌性、延展性以及覆蓋能力，因此能夠使所述上蓋層202的厚度較薄，同時能夠保證所述上蓋層202具有較高的硬度，從而增強感應晶片201對用戶手指指紋的感應能力，同時能夠保證上蓋層202對感應區211的保護能力。
[0059]所述上蓋層202的厚度為20微米?100微米，所述上蓋層202的厚度較薄，當用戶手指置於所述上蓋層202表面時，所述手指到感應區211的距離減少，因此，感應區211更容易檢測到用戶手指的指紋，從而降低了對感應晶片201高靈敏度的要求。
[0060]在本實施例中，所述感應區211內具有電容極板，由於上蓋層202厚度較薄，使得用戶手指與電容極板之間的距離較短，則用戶手指與電容極板之間的電容值較小，相應的，用戶手指表面的脊與電容基板之間的電容值、相對於谷與電容基板之間的電容值差異較大，使所述感應區211易於檢測到用戶手指的指紋信息。
[0061]所述上蓋層202的莫氏硬度大於或等於8H，所述上蓋層202的硬度較高，因此，即使所述上蓋層202的厚度較薄，所述上蓋層202也足以保護感應晶片201的感應區211，當用戶手指在所述上蓋層202表面移動時，不會對感應晶片201造成損傷。而且，由於所述上蓋層202的硬度較高，因此所述上蓋層202難以發生形變，即使用戶手指按壓與所述上蓋層202表面，所述上蓋層202的厚度也難以發生變化，從而保證了感應區211的檢測結果精確度。
[0062]所述上蓋層202的介電常數大於或等於7，所述上蓋層202的電隔離能力較強，則所述上蓋層202對感應區211的保護能力較強。
[0063]在本實施例中，由於上蓋層202的厚度較薄，而用戶手指與電容極板之間的電容值與上蓋層202的厚度成反比，與上蓋層202的介電常數成正比，因此，當上蓋層202的厚度較薄，而介電常數較大時，能夠使用戶手指與電容極板之間的電容值在感應區211能夠檢測的範圍內，避免電容值過大或過小而使感應區211的檢測失效。
[0064]而且，當上蓋層202的厚度在20微米?100微米的範圍內，而介電常數在大於或等於7的範圍內時，隨著上蓋層202的厚度增大，上蓋層202的介電常數也相應增大，以便使用戶手指與電容極板之間的電容值能夠在一個穩定且感應區211可檢測的範圍內。
[0065]所述上蓋層202的材料為環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、苯並環丁烯樹脂、聚苯並惡唑樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚氨酯、聚烯烴、聚醚碸、聚醯胺、聚亞氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇或其他合適的聚合物材料。
[0066]在本實施例中，所述聚合物材料為光敏材料,所述聚合物材料內具有光敏顆粒，所述光敏顆粒能夠使聚合物材料能夠被曝光顯影，並實現圖形化。所述光敏顆粒的尺寸小於6微米，使所述聚合物材料在曝光後形成的上蓋層202的尺寸精確且易於控制。
[0067]在本實施例中，指紋識別晶片封裝結構還包括:導電線208，所述導電線208兩端分別與第一連接端207與第二連接端205連接，從而使晶片電路與基板200表面的布線層電連接，而所述布線層與連接部204電連接，從而使感應晶片201表面的晶片電路和感應區211能夠與外部電路或器件進行電信號的傳輸。所述導電線208的材料為金屬，所述金屬為銅、鶴、招、金或銀。
[0068]由於本實施例中，第一連接端207和第二連接端205之間通過導電線208連接，因此所述指紋識別晶片的封裝結構還包括:位於感應晶片201和基板200之間的第一粘結層301，用於將感應晶片201固定於基板200的第一表面230。
[0069]在本實施例中，所述指紋識別晶片的封裝結構還包括:位於基板200表面的保護環209，所述保護環209包圍所述感應晶片201、上蓋層202和塑封層203。所述保護環209的材料為金屬，且所述保護環209通過所述基板200接地，所述保護環209固定於基板200的第一表面230。
[0070]在本實施例中，所述保護環209位於感應晶片201、上蓋層202和塑封層203周圍，覆蓋於部分塑封層203上方，且暴露出上蓋層202表面。在另一實施例中，保護環僅位於感應晶片201和塑封層203的周圍，且暴露出塑封層203和上蓋層202的表面。
[0071]所述保護環209的材料為金屬，所述金屬為銅、鎢、鋁、銀或金。所述保護環209用於對所述感應晶片進行靜電防護，由於所述保護環209為金屬，所述保護環209能夠導電，當用戶手指在接觸上蓋層202時產生靜電，則靜電電荷會首先自所述保護環209傳至基板200，從而避免上蓋層202被過大的靜電電壓擊穿，以此保護感應晶片201，提高指紋檢測的精確度，消除感應晶片輸出的信號噪聲，使感應晶片輸出的信號更精確。
[0072]在一實施例中，請參考圖3，指紋識別晶片的封裝結構還包括:位於感應晶片201側壁表面、基板200第一表面210、以及邊緣凹槽206內的導電層303，所述導電層303兩端分別與第一連接端207和第二連接端205連接，以實現感應區211和晶片電路與基板200表面布線層之間的電連接。所述指紋識別晶片的封裝結構還包括:位於感應晶片201和基板200之間的第一粘結層301。
[0073]在另一實施例中，請參考圖4，所述感應晶片201內還具有貫穿所述感應晶片201的導電插塞304,所述感應晶片201的第二表面220暴露出所述導電插塞304,所述導電插塞304的一端與第一連接端207連接；位於感應晶片201第二表面220暴露出的導電插塞304頂部的焊料層305，所述焊料層305焊接於第二連接端205表面，使實現感應區211和晶片電路、與基板200表面布線層之間電連接。由於所述感應晶片201通過焊料層305焊接於基板200第一表面230，使所述感應晶片201相對於基板200固定。
[0074]在本實施例中，請參考圖5，所述指紋識別晶片的封裝結構還包括:包圍所述塑封層203、感應晶片201和保護環209的外殼400，所述外殼400暴露出所述上蓋層202，使用戶手指能夠觸碰到所述上蓋層202表面，以進行指紋檢測。所述上蓋層202的顏色與所述外殼400的顏色一致，例如當外殼400顏色為黑色時，所述上蓋層202的顏色為黑色，當外殼400顏色為白色時，所述上蓋層202顏色為白色，使得指紋識別晶片的封裝結構整體美觀協調。
[0075]在另一實施例中，請參考圖6，所述指紋識別晶片的封裝結構不包括上述保護環209，所述指紋識別晶片的封裝結構包括:包圍所述塑封層203和感應晶片201的外殼，所述外殼400暴露出所述上蓋層202，所述上蓋層202的顏色與所述外殼400的顏色一致。
[0076]本實施例中，所述感應晶片的第二表面稱合於基板表面，所述感應晶片的第一表面具有感應區，所述感應區用於提取用戶指紋；所述感應晶片的感應區表面具有上蓋層，所述上蓋層用於保護感應晶片的感應區，用戶的手指置於所述上蓋層表面，即能夠使感應區提取到用戶指紋，而感應晶片能夠將所述用戶指紋轉換為電信號輸出。由於所述上蓋層的材料為聚合物，而聚合物材料具有較好的延展性和柔韌性，而且覆蓋能力好，因此，所述能夠使上蓋層的厚度較薄，而且硬度較高，從而使所述上蓋層具有足夠大的硬度以保護感應晶片；同時，所述上蓋層表面到感應晶片的距離減小，使感應晶片易於檢測到用戶指紋，相應地，所述封裝結構能夠降低對感應晶片靈敏度的要求，使得指紋識別晶片的封裝結構的應用更為廣泛。而且，所述上蓋層的材料為聚合物，使得所述上蓋層的成本低，降低了封裝結構的製造成本。
[0077]相應的，本發明實施例還提供一種形成上述指紋識別晶片封裝結構的封裝方法，如圖7至圖12所示。
[0078]請參考圖7,提供基板200。
[0079]所述基板200為硬性基板或軟性基板，能夠根據需要設置所述感應晶片201的器件或終端進行調整；在本實施例中，所述基板200為硬性基板，所述硬性基板為PCB基板、玻璃基板、金屬基板、半導體基板或聚合物基板。
[0080]所述基板200具有第一表面230,所述第一表面230用於稱合後續的感應晶片。在所述基板200的第一表面230形成布線層和第二連接端205，所述布線層與所述第二連接端205連接。
[0081]本實施例中，在基板200的一端形成連接部204，所述連接部204的材料包括導電材料，且所述布線層連接到所述連接部204，從而使布線層和第二連接端能夠與外部電路或器件電連接。
[0082]請參考圖8，在所述基板200的第一表面230固定感應晶片201，所述感應晶片201具有第一表面210、以及與第一表面210相對的第二表面220,所述感應晶片201的第一表面210具有感應區211，所述感應晶片201的第二表面220位於基板200表面。
[0083]感應區211用於檢測和接收用戶的指紋信息，所述感應區211內能夠具有電容結構、或者具有電感結構，所述電容結構或電感結構能夠用於獲取用戶指紋信息。
[0084]在本實施例中，所述感應區211內形成有至少一個電容極板，當用戶手指置於上蓋層202表面時，所述電容極板、上蓋層202和用戶手指構成電容結構，而所述感應區211能夠獲取用戶手指表面脊與谷與電容極板之間的電容值差異，並將所述電容值差異通過晶片電路進行處理之後輸出，以此獲取用戶指紋數據。
[0085]所述感應晶片201還包括:包圍所述感應區211的外圍區212。在所述感應晶片201的外圍區212內形成有邊緣凹槽206，所述感應晶片201的側壁暴露出所述凹槽206 ；在所述凹槽206底部形成第一連接端207 ;在感應晶片201的第一表面210形成晶片電路，且所述晶片電路延伸入所述凹槽206內，並且與第一連接端207連接，所述第一連接端207為晶片電路的輸出端。
[0086]在一實施例中，所述邊緣凹槽206為包圍感應區211的連續凹槽，在所述連續的邊緣凹槽206底部表面形成一個或若干第一連接端207。在另一實施例中，所述邊緣凹槽206為包圍感應區211的若干分立凹槽，且每一邊緣凹槽206內形成有一個或若干第一連接端207。
[0087]在本實施例中，所述邊緣溝槽206的側壁相對於感應晶片201的表面傾斜，且所述邊緣溝槽206的側壁與底部之間的夾角呈鈍角。在所述邊緣溝槽206內形成晶片電路時，易於對形成於所述傾斜側壁表面的晶片電路材料進行光刻和刻蝕工藝，以此形成晶片電路的布線。
[0088]本實施例中，所述感應晶片通過第一粘結層301固定於基板200的第一表面230,後續通過導電線或導電層時第一連接端207與第二連接層205相連接。
[0089]在另一實施例中，請參考圖4，在感應晶片201內形成貫穿所述感應晶片201的導電插塞304，所述感應晶片201的第二表面220暴露出所述導電插塞304，所述導電插塞304的一端與第一連接端207連接；在感應晶片201第二表面220暴露出的導電插塞304頂部的焊料層305 ;將所述焊料層305焊接於第二連接端205表面，使所述感應晶片201與基板200之間相互固定。
[0090]請參考圖9，在基板200表面和感應晶片201表面塗布上蓋膜202a，所述上蓋膜202a的材料為聚合物材料。
[0091]所述上蓋膜202a後續用於形成上蓋層。所述聚合物材料具有良好的柔韌性、延展性以及覆蓋能力，而且流動性好，因此能夠通過塗布工藝在感應區211表面形成厚度較薄的上蓋膜202a，從而使後續形成於感應區211表面的上蓋層厚度較薄。而所述上蓋層的厚度較薄，能夠增強感應晶片201對用戶手指指紋的感應能力，相應降低了對感應晶片201檢測靈敏度的要求。
[0092]所述塗布工藝包括旋塗工藝、噴塗工藝或蒸鍍工藝，所形成的上蓋膜202a的材料具有為流體，因此能夠使形成於感應晶片201表面的上蓋膜202a厚度較薄，而基板200表面的上蓋膜202a厚度較厚。形成於感應晶片201表面的上蓋膜202a厚度為20微米?100微米。
[0093]所述上蓋膜202a的材料為環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、苯並環丁烯樹脂、聚苯並惡唑樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚氨酯、聚烯烴、聚醚碸、聚醯胺、聚亞氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇或其他合適的聚合物材料。
[0094]在本實施例中，所述聚合物材料為光敏材料,所述聚合物材料內具有光敏顆粒，所述光敏顆粒能夠使聚合物材料能夠被曝光顯影，因此，後續直接對所述上蓋膜202a進行曝光，即能夠形成上蓋層。所述光敏顆粒的尺寸小於6微米，使後續以曝光後形成的上蓋層202的尺寸精確且易於控制。
[0095]請參考圖10，去除基板200表面、以及感應晶片201表面感應區211以外的上蓋膜202a(如圖9所示)，在感應區211表面形成上蓋層202。
[0096]本實施例中，由於所述上蓋膜202a的聚合物材料為光敏材料，因此，能夠通過曝光顯影工藝去除感應區211以外的上蓋膜202a，形成上蓋層202。並且，在進行曝光顯影之後，對所形成的上蓋層202進行固膠工藝，使上蓋層202的材料固化。所形成的上蓋層202除了覆蓋於感應區211表面之外，還能夠覆蓋部分感應區211周圍的外圍區212。
[0097]在另一實施例中，所述上蓋層202的形成工藝包括:在上蓋膜202a表面形成掩膜層，所述掩膜層定義了需要形成上蓋層202的對應位置和圖形；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述上蓋膜202a，直至暴露出基板200和感應晶片201表面，形成上蓋層202。
[0098]上蓋層202的厚度為20微米?100微米，使所述感應區211易於檢測到用戶手指的指紋信息。
[0099]所述上蓋膜202a經過固膠工藝之後，莫氏硬度大於或等於8H，所述上蓋層202的硬度較高，當用戶手指在所述上蓋層202表面移動時，不會對感應晶片201造成損傷。而且，由於所述上蓋層202的硬度較高，因此所述上蓋層202難以發生形變，即使用戶手指按壓與所述上蓋層202表面，所述上蓋層202的厚度也難以發生變化，從而保證了感應區211的檢測結果精確度。
[0100]所述上蓋層202的介電常數大於或等於7，所述上蓋層202的電隔離能力較強，則所述上蓋層202對感應區211的保護能力較強。而且，在本實施例中，當上蓋層202的厚度較薄，而介電常數較大時，能夠使用戶手指與電容極板之間的電容值在感應區211能夠檢測的範圍內，避免檢測失效。
[0101]請參考圖11，在形成上蓋層202之後，使所述基板200與感應晶片201耦合。
[0102]在本實施例中，由於感應晶片201通過第一粘結層301固定於基板200表面，因此能夠通過導電線或導電層時基板200與感應晶片201耦合。
[0103]在本實施例中，在所述基板200表面耦合感應晶片201的方法包括:提供導電線208 ;將所述導電線208兩端通過焊接工藝分別與第一連接端207與第二連接端205連接。所述導電線208的材料為金屬，所述金屬為銅、鎢、鋁、金或銀。
[0104]在一實施例中，請參考圖3，在所述基板200表面耦合感應晶片201的方法包括:在感應晶片201側壁表面、基板200第一表面230、以及邊緣凹槽206內的導電層303，所述導電層303兩端分別與第一連接端207和第二連接端205連接。所述導電層303的形成工藝包括:以沉積工藝、電鍍工藝或化學鍍工藝形成導電膜；刻蝕部分所述導電膜以形成導電層303。所述導電層303的材料為金屬，所述金屬為銅、鎢、鋁、銀、金、鈦、鉭、鎳、氮化鈦、氮化鉭中的一種或多種。
[0105]請參考圖12，在基板200和感應晶片201表面形成塑封層203，所述塑封層203暴露出所述上蓋層202。
[0106]所述塑封層203的材料為環氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚醯胺、聚亞氨酯，所述塑封層203還可以採用其它合適的塑封材料。所述塑封層203的形成工藝為注塑工藝(inject1n molding)、轉塑工藝(transfer molding)或絲網印刷工藝。所述封料層400還可以採用其它合適的工藝形成。
[0107]在本實施例中，請繼續參考圖2，在形成封裝層203之後，在基板200表面形成保護環209，所述保護環209包圍所述感應晶片201、上蓋層202和塑封層203。所述保護環209的材料為金屬，所述保護環209通過所述基板200接地。所述保護環209的材料為金屬，所述金屬為銅、鎢、鋁、銀或金。
[0108]所述保護環209用於對所述感應晶片進行靜電防護，避免上蓋層202被過大的靜電電壓擊穿，以此保護感應晶片201，提高指紋檢測的精確度，消除感應晶片輸出的信號噪聲，使感應晶片輸出的信號更精確。
[0109]本實施例中，所述感應晶片的第一表面具有用於提取用戶指紋的感應區，在所述感應晶片的感應區表面形成上蓋層，使所述上蓋層用於保護感應晶片的感應區，所述上蓋層表面用於放置用戶手指，以進行指紋檢測。由於所述上蓋層的材料為聚合物，而聚合物材料具有較好的延展性和柔韌性，且覆蓋能力佳，因此，能夠使所形成的上蓋層的厚度薄，且硬度高，因此，所形成的上蓋層具有足夠大的硬度以保護感應晶片，而且所述上蓋層表面到感應晶片的距離減小，使感應區更易獲取用戶指紋數據。因此，所形成的封裝結構對感應晶片靈敏度的要求降低，所述封裝方法的使用範圍更廣泛。而且，所述上蓋層的材料為聚合物，形成所述上蓋層的成本低，進而降低了製造所述封裝結構的成本。
[0110]雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。
【權利要求】
1.一種指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，包括: 基板； 耦合於基板表面的感應晶片，所述感應晶片具有第一表面、以及與第一表面相對的第二表面，所述感應晶片的第一表面具有感應區，所述感應晶片的第二表面位於基板表面； 至少位於感應晶片的感應區表面的上蓋層，所述上蓋層的材料為聚合物； 位於基板和感應晶片表面的塑封層，所述塑封層暴露出所述上蓋層。
2.如權利要求1所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述上蓋層的厚度為20微米~100微米；所述上蓋層的莫氏硬度大於或等於8H ;所述上蓋層的介電常數大於或等於7 ο
3.如權利要求1所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述聚合物的材料為光敏材料。
4.如權利要求3所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述上蓋層內具有光敏顆粒，所述光敏顆粒的尺寸小於6微米。
5.如權利要求1所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述感應晶片的第一表面還包括:包圍所述感應區的外圍區。
6.如權利要求5所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述感應晶片還包括--位於所述外圍區內的邊緣 凹槽，所述感應晶片的側壁暴露出所述凹槽；位於感應晶片外圍區的晶片電路，所述晶片電路位於感應晶片的外圍區表面、以及凹槽的側壁和底部表面，且位於凹槽底部的部分晶片電路具有第一連接端。
7.如權利要求6所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述邊緣凹槽為包圍感應區的連續凹槽；或者，所述邊緣凹槽為包圍感應區的若干分立凹槽。
8.如權利要求6所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述基板具有第一表面，所述感應晶片耦合於基板的第一表面，所述基板的第一表面具有第二連接端。
9.如權利要求8所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，還包括:導電線，所述導電線兩端分別與第一連接端與第二連接端連接。
10.如權利要求8所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，還包括:位於感應晶片側壁表面、基板第一表面、以及邊緣凹槽內的導電層，所述導電層兩端分別與第一連接端和第二連接端連接。
11.如權利要求9或10所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，還包括:位於感應晶片和基板之間的第一粘結層。
12.如權利要求8所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述感應晶片還包括:貫穿所述感應晶片的導電插塞，所述感應晶片的第二表面暴露出所述導電插塞，所述導電插塞的一端與第一連接端連接；位於感應晶片第二表面暴露出的導電插塞頂部的焊料層，所述焊料層焊接於第二連接端表面。
13.如權利要求1所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，還包括:位於基板表面的保護環，所述保護環包圍所述感應晶片、上蓋層和塑封層。
14.如權利要求13所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述保護環的材料為金屬；所述保護環通過所述基板接地。
15.如權利要求13所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，還包括:包圍所述塑封層、感應晶片和保護環的外殼，所述外殼暴露出所述上蓋層，所述上蓋層的顏色與所述外殼的顏色一致。
16.如權利要求1所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，還包括:包圍所述塑封層和感應晶片的外殼，所述外殼暴露出所述上蓋層，所述上蓋層的顏色與所述外殼的顏色—致。
17.如權利要求1所述的指紋識別晶片封裝結構，其特徵在於，所述基板為硬性基板或軟性基板；所述基板的一端具有連接部，所述連接部用於使感應晶片與外部電路電連接。
18.一種形成如權利要求1至17任一項結構的封裝方法，其特徵在於，包括:提供基板； 在所述基板表面耦合感應晶片，所述感應晶片具有第一表面、以及與第一表面相對的第二表面，所述感應晶片的第一表面具有感應區，所述感應晶片的第二表面位於基板表面； 至少在所述應晶片的感應區表面形成上蓋層，所述上蓋層的材料為聚合物； 在基板和感應晶片表面的塑封層，所述塑封層暴露出所述上蓋層。
19.如權利要求 18所述的指紋識別晶片封裝方法，其特徵在於，當所述上蓋層的材料為聚合物材料，且所述聚合物材料為光敏材料時，所述上蓋層的形成方法包括:在基板表面和感應晶片表面塗布上蓋膜；對所述上蓋膜進行曝光顯影，去除基板表面、以及感應晶片表面感應區以外的上蓋膜，在感應區表面形成上蓋層。
20.如權利要求19所述的指紋識別晶片封裝方法，其特徵在於，所述塗布工藝為旋塗工藝或噴塗工藝。
【文檔編號】H01L21/56GK104051366SQ201410309750
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2014年7月1日
【發明者】王之奇, 喻瓊, 王蔚 申請人:蘇州晶方半導體科技股份有限公司