固體成像設備及其製造方法,以及使用該設備和方法的電子設備的製作方法

2023-06-06 21:26:56 1

專利名稱：固體成像設備及其製造方法,以及使用該設備和方法的電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及固態成像設備，並且更為具體地說，涉及諸如用於識 別指紋的指紋傳感器等用於檢測物體的表面結構的接觸式光學傳感器 所用的固態成像設備的結構及其製造方法。
背景技術：
近年，對於根據生物模式來識別個體的需求日益增加。在生物模 式中，指紋識別被定義為在歷史上最古老的生物識別方法並且其結果 被證明是有效的。近些年來，都已使用上了使用諸如玻璃環氧和陶瓷 等剛性襯底的指紋輸入設備。大量尺寸縮小和更加輕薄的指紋輸入設 備和光學傳感器單元被公開。例如，JP 2005-18595 A (下面稱之為專利文獻l)公開了在散射 光直接讀取系統中使用固態成像元件(掃描傳感器)的指紋輸入設備。 圖1示出了它的典型例子。在圖1中，標號130表示保護元件。專利 文獻1進一步公開了透明塑料片可以用作為保護元件的材料。進而， 就提供低成本和提供微小圖像來說，矽襯底是尤其優選的。而且，專 利文獻1公開了保護元件130被粘合到固態成像元件襯底101的固態 成像元件101a。公開了其具體的粘合方法，其中當將保護元件130粘貼到固態成 像元件襯底101時，粘合樹脂(密封樹脂)111被應用到固態成像元件 襯低101的一側上，並且之後保護元件130被粘貼於其，從而可以以 防止滲出的粘合樹脂111沿著保護元件130的上表面周圍流動的方式 將保護元件130進行粘合。進而，專利文獻1公開了在粘合樹脂111中變得稀薄的區域可以 從外圍來進行補充，並且在這種情況下，粘合樹脂111具有作為密封 樹脂的功能。作為一種不使用專門的保護元件的方法，例如，如圖2的典型例子所示，JP 03-142880 A (下面稱之為專利文獻2)公開了透明膜襯底 211經由透明光固化絕緣樹脂216安裝有具有光接收元件214的半導體 圖像傳感器晶片213。專利文獻2進一步公開了使用紫外線經由透明膜 襯底211對透明光固化絕緣樹脂216進行照射並且因此使其硬化，從 而完成了它的安裝。而且，專利文獻2儘管未示出但是公開了圖像傳感器單元，也就 是，包括被設備在透明膜襯底上的發光二極體的固態成像設備，其中 由光接收元件所引導的光束的信息被通過半導體圖像傳感器晶片和輸 入/輸出電路組件轉換成圖像輸出信號，並且讀取了位於透明膜襯底的 上表面(與半導體圖像傳感器晶片等的安裝表面相對)上的初始片。進而，JP 2004-173827 A (下面稱之為專利文獻3)公開了可以被 縮小和變薄的光學傳感器。光學成像元件340是經由位於未示出的制 造襯底上的絕緣層來形成的，之後被從製造襯底上剝落，並且作為如 圖3所示的片形襯底被粘合到塑料片311。在這種情況下，在未示出的 絕緣層上形成了光學成像元件。之後，將未示出的硬化型粘合劑施加 到光學成像元件上，然後塑料片被粘合於其上，硬化型粘合劑硬化， 並且光學成像元件340和塑料片311被固定。專利文獻3公開了發光 元件351也被通過粘合劑粘合到塑料片。如上所述，已經提出了大量有關小尺寸和薄固態成像設備以及圖 像傳感器單元的建議。考慮組裝固態成像元件襯底，例如固態成像元件晶片，諸如覆蓋其表面的膜等保護元件、膜形襯底和片形襯底等來總結那些現有技術， 專利文獻2和3公開了施加在固態成像元件襯底之間的粘合劑硬化。 進而，專利文獻1中的實施例的描述不包括詞語"硬化"，不過，從 粘合樹脂(密封樹脂)的描述中可以推斷出在這種情況下粘合劑也是 硬化的。不過，本發明的發明人遇到這種問題，即在設計固態成像設備， 也就是諸如在根據現有技術的散射光直接讀取系統中的指紋傳感器等 光學傳感器單元的情況下，也就是說，通過使固態成像元件晶片和膜之間的樹脂硬化，無法獲取詳細的圖像，也就是，讀取精確度下降。作為進一步研究過程的結果，本發明的發明人發現低的讀取精確 度的原因來自，總結起來就是一點，即膜表面具有波紋，其導致進入 到光接收元件部分的光束的不規則折射，並且因此妨礙了正常的識別。 注意，後面將詳細解釋其機理。發明內容本發明的目標主要是解決上述現有技術中固有的問題。也就是說， 本發明提出了一種用於提高固態成像設備的讀取準確度的技術方案， 其中固態成像元件晶片位於膜上。根據本發明的固態成像設備包括安裝於膜上的固態成像元件芯 片；以及在膜和固態成像元件晶片之間具有流動性的樹脂。具體地說，本發明的固態成像設備的特徵在於提供在固態成像元 件晶片和膜之間具有流動性的樹脂。通過這個發明，經由作為被感知 的物體的指紋等接收從發光體發射的光束，並且當通過膜接收到光束 時，膜的接觸表面在宏觀結構上與諸如手指等物體相一致。因此，即 使在膜上發生波紋，在膜和固態成像元件晶片之間具有提供的流動性 的樹脂避免了由波紋等所引起的不利影響，並且能夠獲得高可接受的視覺可識別性。這一事實是由本發明的發明人第一次發現的。下面將 參考實施例描述中的附圖來講述其具體機理。根據本發明的固態成像設備的製造方法包括的步驟有將固態成 像元件晶片安裝在膜上；將光固化樹脂放置在固態成像元件晶片和膜 之間；並且在放置光固化樹脂之後，通過使用光屏蔽元件來阻擋使光 固化樹脂硬化的光束，使光束的照射硬化正好位於固態成像元件晶片 的光接收元件部分下面的區域之外的區域中的光固化樹脂，而不硬化 正好位於固態成像元件晶片的光接收元件部分下面的區域中的光固化 樹脂。也就是說，根據本發明的固態成像設備的製造方法通過設置樹 脂至少在正好在固態成像元件晶片的光接收元件部分下面的區域中具 有流動性，而具有這種特徵防止由膜表面上的波紋所引起的不利影 響，並且獲得高度可接受的視覺可識別性。進而，製造根據本發明的固態成像設備的方法是一種製造具有安 裝在膜上的固態成像元件晶片的固態成像設備的方法，該方法可以包 括如下步驟將固態成像元件晶片安裝在膜上；將光固化樹脂放置在 固態成像元件晶片和膜之間；並且在放置光固化樹脂之後，以使用固 態成像元件晶片作為掩模的方式，使光束的照射硬化從固態成像元件 晶片突出到外部的一部分光固化樹脂。也就是說，根據本發明的固態 成像設備的製造方法具有這種特性，即當形成具有流動性的樹脂時， 使用光固化樹脂作為樹脂，並且在由固態成像元件晶片利用固態成像 元件晶片不發射光束的這一特性對光束進行屏蔽的區域中存在的樹脂 處於未被硬化的狀態，也就是具有流動性的狀態，從而防止由在膜表 面上的波紋所產生的不利影響，並且使得能夠獲得高度可接受的視覺 可識別性。根據本發明，獲得了顯示優良可識別性的固態成像設備。


在附圖中圖1為截面圖，示出了根據專利文獻1的現有指紋輸入設備；圖2A和2B為截面圖，示出了根據專利文獻2的現有圖像傳感器； 圖3為截面圖，示出了根據專利文獻3的現有光學傳感器； 圖4A和4B每一個示出了根據本發明的第一實施例的固態成像設 備的整體；圖5A和5B為截面圖，每一個示出了根據本發明第一實施例的固 態成像設備的主要部分；圖6為圖5B的S部分的放大的截面圖；圖7為平面圖，示出了根據第一實施例的固態成像設備的主要部分；圖8A和8D是每一個示出了根據第一實施例的製造方法的視圖；圖9A和9B為結圖形，每一個示出了第一實施例的效果；圖10為解釋性視圖，示出了在散射光直接讀取系統中的指紋合成；圖IIA至IIC為解釋性視圖，每一個更加詳細地示出了第一實施 例的效果；圖12是示出了聚醯亞胺的透過特性的視圖；圖13A至13C是每一個示出了根據本發明的第二和第三實施例的 固態成像設備的主要部分的視圖；圖14A至14C為製造過程視圖，示出了本發明的第三實施例的特性；圖15為結構性視圖，示出了第三實施例的效果；圖16為截面圖，示出了本發明的第二或第三實施例的經過修訂的例子；圖17A和17B為透視圖，示出了使用本發明第四實施例中的固態成像設備的行動電話；圖18為平面圖，示出了第四實施例的固態成像設備；圖19是示出了第四實施例中的固態成像設備是如何被安裝在可攜式終端的彎曲部分上的視圖；圖20是示出了本發明的固態成像設備是如何被安裝在小型電子 設備上的視圖；圖21是示出了在本發明第五實施例中的固態成像設備的視圖；以及圖22為解釋性視圖，示出了工作中的第五實施例的設備。
具體實施方式
下面參考附圖來講述本發明的實施例。注意，貫穿所有附圖，除 非特別指出，共用組件使用相同的標號和數字來表示，並且適當地省 略了對它們的解釋。(第一實施例)下面參考圖4A至圖12來描述根據本發明第一實施例的固態成像 設備。圖4A和4B是示出了根據本發明第一實施例的固態成像設備10 的整體的視圖。圖4A是示出了從組件安裝表面側所看的固態成像設備 的平面圖。圖4B示出了從與組件安裝表面相對的一側所看的固態成像 設備的平面圖，其中該側也就是由手指等所接觸以識別指紋等的表面， 也就是說，用於感應(檢測)物體的固態成像設備表面，換句話說， 其上放置了待檢測的物體的表面或者由待檢測的物體所接觸的表面。 注意，圖4B示出了固態成像設備10，其處於將設備10沿著在圖4A 的線A-A'的方向上延伸的軸進行反轉的狀態，並且因此在其上下方向 上反轉安裝組件5等，這將在後面進行講述。進而，在圖4B中省略了 對襯底布線12、終端18等的解釋。參考圖4A和4B，在固態成像設備10中，由例如聚醯亞胺形成的 膜I1的表面區域，其厚度在5微米至50微米的量級，安裝有大量電 子組件，諸如用於連接設備的襯底布線12、用於固態成像設備10的外 部連接的端子18、每一個都被定義為發光體的類似發光二極體的發光 元件5、以及以密封樹脂7所保護的未示出的固態成像元件晶片1。這 裡，在後面的描述中，線A-A'和B-B'-B"表示截面方向，並且C表示諸如指紋等待感知的物體滑動的方向。需要注意的是，使得膜ll的區 域lla很寬，以便伸出端子18,不過，這個寬度的維度被均勻地設置， 並且還可以被設置得與實際情況一樣窄。進而，膜上的襯底布線12、 外部連接引腳18等被未示出的絕緣保護材料所覆蓋，其中排除用於安裝組件和用於與其他元件進行連接所需要的區域。而且，膜ll並不限 於由聚醯亞胺等所形成的單層膜，而是可以具有層疊結構，在聚醯亞 胺膜之間插入了粘合劑等。注意，上面所述的大量電子組件被安裝在膜11上，從而執行作為 指紋傳感器等的接觸式光學傳感器的功能，換句話說，可以被說成是 傳感器模塊的功能。不過，這些功能並不直接與本發明有關，並且因 此省卻了對它們的講述。進而，膜11具體由聚醯亞胺等來形成的，作為柔性印刷電路(下面縮寫成FPC)的基本材料。注意到該基本材料 的質量，換句話說，膜11的材料並不限於聚醯亞胺而可以是，如後面 要講述的，攔截例如硬化光固化樹脂的紫外線等光束傳輸的柔性材料， 並且透射諸如紅外線和紅色光束等從發光體發射出的光束。這些材料 還可以被應用到其他有機膜。進而，膜11和襯底布線12可以被說成 是FPC的組件的一部分。接下來，參考圖5A至圖7來描述本發明的第一實施例的主要部分。 圖5A和5B的每一個都是位於固態成像設備10的膜11的組件安裝側 上的主要部分的放大的截面圖，也就是沿著圖4A的線A-A'和線 B-B'-B"所取的放大的截面圖。圖5A為B-B'-B"部分的完整組件的截面 圖。圖5B為A-A'部分的完整組件的截面圖。圖6為圖5B的S部分的 放大圖。圖7為透視平面圖，示出了對應於圖5A的B-B'的部分和圖 5B的部分，也就是，固態成像元件晶片l及其外圍部件的視圖。注意， 圖7是給定的視圖，如後面所講述的，用於解釋具有流動性的樹脂和 外圍固態樹脂等之間的關係的目的，並且因此省略了圖5A的襯底布線 12等的解釋。貫穿這些附圖，標號2b表示具有流動性的樹脂，這應被視為本發 明的最大意義之處。具體地說，樹脂2b為例如紫外線硬化樹脂等光固化樹脂的未硬化部分。標號2a表示例如紫外線硬化樹脂等固態樹脂的 硬化部分。進而，標號14表示不同於樹脂2a的固態樹脂。下面將解釋 其製造方法。而且，標號1表示固態成像元件晶片。注意，固態成像 元件晶片在有些情況下被稱為固態成像元件襯底，不過，該術語並不 用於本說明書中。標號la代表諸如互補金屬氧化物半導體(CMOS) 或電荷耦合器件(CCD)等固態成像元件，並且包括多種未示出的光 接收元件。因此，固態成像元件la也被稱為固態成像元件晶片的固態 成像元件部分，或者固態成像元件晶片的光接收元件部分。在下面的 描述中，本說明書將針對固態成像元件la或光接收元件部分la， 二者 是相同意思。進而，固態成像元件晶片1的內部包括有存儲器單元、 控制單元等，儘管未示出，從而可以處理由固態成像元件la所接收的 圖像信息。進而，固態成像元件晶片1被電氣地連接到膜11的表面部 分，換句話說，被經由設置於固態成像元件晶片1的光接收元件部分 la —側上的突起3連接到在膜11上形成的襯底布線12。迸一步參考圖7，其中提供了在圖6中示出的多個襯底布線12。 所提供的對應於這些襯底布線的數目並且被電氣地連接到襯底布線的 多個未示出的突起3，執行的是輸入/輸出端子的角色，用於處理固態 成像元件晶片1中的多種信息。進而，突起3的外圍被固態樹脂14所 覆蓋。注意，後面要講到，在許多情況下固態樹脂14在製造過程中是 被作為樹脂或膜來提供的，並且因此被稱為樹脂或膜14。需要指出的 是，樹脂或膜並沒有被沿著突起電極的外圍進行放置，這在後面要進 行描述，其取決於安裝突起3的方法，並且可以使用光固化樹脂來作 為替代物，這在第一實施例中未示出。如上所述，在第一實施例中，固態成像設備IO包括具有在固態成 像元件晶片1和膜11之間的流動性的樹脂2b。而且，固態成像元件芯 片的光接收元件部分la在宏觀上被認為由具有流動性的樹脂2b所覆蓋。進而，可以理解，具有流動性的樹脂2b的外圍被固態樹脂2a和 14所覆蓋，以便不在固態成像元件晶片1和膜11之間進行流動。也就 是說，固態樹脂2a和14為密封樹脂，用於密封具有流動性的樹脂2b。 因此可以說具有流動性的樹脂的外圍被密封樹脂所覆蓋。而且，諸如發光二極體等發光元件5經由焊料15連接到膜11上 的襯底布線12，以便使用紅外線、近紅外線、紅光束等來照射諸如手 指等目標物體。換句話說，發光體被安裝於膜11的固態成像元件晶片 1的安裝表面側上。可以通過後面要講到的布線粘合來安裝發光體，並 且還可以在不同區域中提供，後面要進一步講述，而不需要與固態成 像設備進行集成。而且，固態成像元件晶片1被諸如環氧樹脂等密封 樹脂7所保護。注意，如果固態樹脂2a和14在密封流動樹脂2b方面 效果足夠，則消除了對這種密封樹脂7的需要。進而，為給出一個不同的表達，將固態成像元件晶片1稱為在FPC 上進行倒裝晶片安裝的(下面被縮寫為FC (倒裝晶片))。這裡，為 了更進一步來講述突起3，突起3包括例如金紐扣突起、鍍金突起或焊 料突起。將突起3進行FC連接到FPC的襯底布線12的方法涉及使用 金-金壓力焊接、金-金接觸粘合、金-焊接、受控坍塌晶片連接(C4) 技術，或者各向異性導電膜(下面縮寫為ACF)連接。標號14表示用 於穩定該連接、獲得絕緣性和機械地保持固態成像元件晶片1的樹脂 或膜。注意，在C4等技術的情況下，不放置樹脂14和膜14不會引起任 何不方便。更加詳細地對其進行講述，C4技術就是焊接突起，並且在 有些情況下在沒有樹脂或膜的情況下來建立連接。在釆用C4技術的情 況下，會導致由於沒有任何固態樹脂而出現氣縫。另外在這種情況下， 如後面所講述的，當填充諸如紫外線硬化樹脂等具有流動性的樹脂時， 樹脂還從該氣縫溢流到外部而不是正好在固態成像元件晶片的下方。 外部溢流的樹脂硬化，並且因此不會出現內部樹脂的任何溢流。進而，圖5A、 5B和圖6為結構性放大截面圖，其中根據位置不同而比例有很大不同。具體地說，優選情況下在固態成像元件晶片1和膜n之間的距離，換句話說，流動樹脂部分的厚度，量級在5微米至50微米。更為優選的厚度是10微米至50微米的量級，這與膜11 的厚度無關。而且，該厚度的上限根據用於識別指紋等的光的穿透性 而受到限制，並且其下限根據後面要講述的流動樹脂的流動功能等而 受到限制。另一方面，樹脂上的固態成像元件晶片被認為是比樹脂更 厚。由於其他部分相同，因此省略了對它的解釋。為了說明圖5A至圖7的稱為根據本發明的第一核心部分的結構， 固態成像設備被構造成使得固態成像元件晶片1被FC安裝於膜11上， 並且諸如紫外線硬化樹脂(下面將簡記為紫外線(UV)硬化樹脂)等 的光固化樹脂被填充到固態成像元件晶片1和膜11之間。固態成像設 備也被稱為是這樣一種設備，其中只有著固態成像元件晶片1的外圍 光固化樹脂沿暴露的表面區域才被硬化，而其餘區域是未硬化區域， 也就是具有流動性的樹脂。為了更為詳細地講述，硬化部分，也就是 固態樹脂，也被稱為是沿著矩形固態成像元件晶片的兩個面對面的側 表面來形成的，更為確切地說，沿著圖5A或圖7的1X表面和面對IX 的表面，以便覆蓋住其外邊緣。給另外一個表達，就是說對於固態成 像元件晶片的1X表面來說，以與固態成像元件晶片的外邊緣進行自對 準的方式來提供密封元件。注意，現在使用了 "以與固態成像元件芯 片的外邊緣進行自對準的方式來提供密封元件"的描述，不過，後面 要繼續講述，如果設置的光束照射角度不是位於垂直方向上，而是位 於傾斜方向上，則可以使位於固態成像元件晶片的外邊緣附近的內部 硬化。在這種情況下，也可以說以自對準的方式提供了密封元件。另外，進一步講述第一實施例，還可以說固態成像設備被構造成 使得固態成像元件晶片1被FC安裝在其基本材料為聚醯亞胺的FPC 上，具有流動性的樹脂被填充在固態成像元件晶片1的固態成像元件la和FPC之間。下面參考圖8A至8D來深入描述根據第一實施例的製造方法。圖 8A至8D是示出了製造對應於圖5B的A-A'部分和圖5A的B-B'部分 的各部分的過程的視圖。其解釋意義存在於與安裝固態成像元件晶片1 的方式有關的部分中，並且因此將集中於這一點來進行講述。首先，如圖8A所示，固態成像元件晶片1經由突起3電氣地連接 到位於膜11的表面部分上的襯底布線12的預定部分上。此外，稱為 該操作用於建立經由突起3到FPC的襯底布線12的預定部分的電氣連 接。為了更加具體地描述一個例子，例如，每一個處於未硬化狀態的 樹脂型膜和樹脂位於襯底布線12上的連接目標部分中，相對膜和樹脂 的表面上推動突起3，並且然後以突起3伸出膜和樹脂的方式，通過已 知方法來建立連接。在這種情況下，如前面提到的，在膜ll和固態成 像元件晶片的固態成像元件la之間的間隔優選情況下具有5微米至50 微米的量級，並且更為優選情況下，以10微米至50微米的量級。之後，通過加熱等來將樹脂或膜ll進行硬化。也就是說，樹脂或 膜11可以包括使用廣義上被稱為熱固樹膠的樹脂。注意，在圖8A的 B-B'平面的視圖中，固態成像元件晶片1初看是浮動的，不過，該視 圖示出了圖4A的B-B'部分的截面圖，並且為了確保光接收功能的目 的，示出了該區域不包含任何保留於其上的組件，這對光接收來說是 一個障礙。注意，如圖7所示，優選情況下將樹脂或膜沿著與固態成像元件 晶片的B-B'部分相交的側表面進行放置，也就是，放置得使其稍微從 1X表面伸出來。從這一點來說，膜較容易被控制。進而，樹脂或膜的 材料可以涉及使用環氧樹脂等。而且，膜11在組裝階段為模型的有機 物質，並且在硬化之後可以被簡單地稱為固態樹脂，換句話說。當傾 注後面要講到的紫外線硬化樹脂時，固態樹脂還起到密封元件的功能，並且可以稱之為構建一部分密封元件。之後，如圖8B所示，在固態成像元件晶片1和膜11之間填充紫 外線硬化樹脂2。這一填充是由分配器等從例如固態成像元件晶片1的A-A，部分的側表面在B-B'方向上進行的。結果，在該階段處於未硬化狀態下的樹脂具有流動性，並且特別是在液態或半液態下。需要指出的是，可以使用室溫下粘度在0.1至10帕斯卡'秒(Pa-s) 量級，也就是1至100泊松量級的紫外線硬化樹脂來作為填充用的樹 脂。因此，換句話說，具有流動性的樹脂可以是具有粘度的樹脂。進 而，它可以不特別地粘附到紫外線硬化樹脂的材料上，不過，該樹脂 的基本材料可以包括使用像將丙烯酸根添加到環氧、聚酯、聚氨酯等 主鏈的兩個端子上的類型的材料，並且通過紫外線與丙烯酸根進行聚 合而出現了反應根。注意，優選情況下環氧紫外線硬化樹脂對固態成 像元件沒有不利影響，即使在未硬化狀態下。而且，當使用紫外線硬化樹脂進行填充時，根據其粘度，如圖7 的平面圖所示，紫外線硬化樹脂可以在樹脂或膜11的外部周圍進行流 動，不過，該環繞流動並不是必不可少的。簡而言之，外部樹脂2a覆 蓋1X表面的兩側，其程度足以使具有流動性的內部樹脂無法流出。進而，當填充紫外線硬化樹脂時，在圖8B中，如沿著B-B'方向 的視圖所示，優選情況下傾注樹脂的量應當使其在固態成像元件晶片1 的B-B，方向上伸出外側。注意，如前面講述的，當執行圖8A的過程 時，通常樹脂或膜ll沿著該方向，也就是階進方向上的側表面逐漸硬 化，並且該樹脂在圖8B的A-A'方向上並不流出。進而，因此可以容 易地計算和控制填充的樹脂量。注意，儘管在第一實施例中未示出， 如果不像在C4技術中那樣使用樹脂14，則優選情況下使用這個述具有這種意思，就是後面要講到的，通過使用傾斜向上的光束來照 射樹脂，可以使紫外線硬化樹脂稍微硬化到從其外部邊緣的附近深入 固態成像元件晶片1的內部。因此，當在平面方向上來看紫外線硬化 樹脂時，使紫外線硬化樹脂伸出到固態成像元件晶片1的外部並不是 必不可少的。接下來，如圖8C所示，基本上在從上垂直向下的方向上使用紫外 線(UV)來照射固態成像元件晶片1。可以對應於待使用的樹脂來設 置照射強度，也就是，可以以由樹脂製造商所推薦的水平來設置。進 而，設置關於照射時間周期是相同的。在一個例子中，可以以一秒或 更長時間為量級來設置照射時間，這不會在製造方面成為約束。從而，使固態成像元件晶片1的外圍部分2a的區域中的樹脂硬化。另一方面， 包括了位於固態成像元件la的正下方部分的正好位於固態成像元件芯 片1下面的部分上的樹脂2b，在其中紫外線的照射被固態成像元件芯 片1所遮擋，而保持不硬化的狀態。也就是說，樹脂保持在初始液態 或半液態下，並且具有流動性。因此，在該區域中的樹脂2b被稱之為 基本上與樹脂2相同。因此，通過附圖中標號的標註，可以將樹脂2b 表示為樹脂2，不過，與硬化部分2a相比，該樹脂被表示成樹脂2b。 該製造方法保證了外圍樹脂的硬化，並且因此未硬化的樹脂不流出。 注意，在採用未示出的C4技術的情況下，如上所述，從1Y表面伸出 的樹脂硬化，並且沒有樹脂的流出。如上面所解釋的，硬化部分扮演 著未硬化樹脂的密封元件的角色。進而，像在C4技術中那樣，如果焊 料等被曝光，則焊料等可以稱之為構成密封元件的一部分。因此，密 封元件並不限於樹脂，防止具有流動性的樹脂流出的任何元件都是可 以的。而且，下面使用紫外線硬化樹脂作為光固化樹脂的一個例子進行 了講述。不過，在不使用由紫外線硬化的光固化樹脂的情況下，光固 化樹脂可以是在其中光束被固態成像元件晶片所遮擋而在晶片下面沒 '有硬化，並且在其中光束被片(膜)11所遮擋的樹脂，這是光束在使用中的特性。進而，講述了這種製造方法，即在膜ll上安裝固態成像 元件晶片之後，傾注並且在其間填充光固化樹脂。不過，在不遵守 該方法的情況下，例如，儘管未示出，在已經將光固化樹脂放置在膜 11的預定部分中之後，安裝固態成像元件晶片1,也就是說，經由突 起3將其連接到襯底布線12。進而，上面作了 "基本上在從上垂直向 下的方向上使用諸如紫外線等光束來照射固態成像元件晶片1"的描 述，不過，照射光束可以以傾斜向上方向照射。在這種情況下，位於 固態成像元件晶片1的外圍部分中的光固化樹脂可以硬化，並且位於 外部部分中的樹脂可以減少並且在最小情況下可以進一步減少到"O"， 從而獲得能夠使設備尺寸縮小的效果。之後，如圖8D所示，整個部分被諸如環氧樹脂等密封樹脂7所密 封。注意，諸如發光元件5等其它電子組件可以在之後進行安裝，並且還可以以與安裝固態成像元件晶片1的過程相同的過程來進行安裝。進而，這些電子組件可以在該過程之前進行安裝，也就是，在圖8A的 過程之前。通過上面所述的操作，就完成了固態成像設備10。注意， 前面已經講到，可以不使用密封樹脂7。而且，在不使用紫外線硬化樹脂而是使用由表現出高得多的滲透 性的光束來硬化的樹脂的情況下，以及在固態成像元件晶片變得薄到 足夠透射紫外線的情況下，在如圖8C所示的過程中，未示出的屏蔽特 別地位於固態成像元件晶片中的固態成像元件la的上部或朝上的部分 中，從而至少使正好位於固態成像元件la下方的部分中的樹脂不硬化， 而其他部分中的樹脂可以硬化。正如後面要講到的，這種情況還獲得 了提高可識別性的效果。注意，在這種情況下，儘管可能產生具有流 動性的內部樹脂在實際使用的狀態下通過紫外線等硬化並且變得無法 執行其功能的懷疑，正如後面要講到的，通常情況下固態成像設備被 安裝在行動電話、可攜式終端、電子設備等的每一個的外殼的內部中。 因此，諸如紫外線等光束被外殼的薄金屬部分等所遮擋，並且因此不 會產生使用等問題。下面參考附圖來講述第一實施例的效果。圖9A示出了如何通過使用根據本發明的固態成像設備10來識別指紋的視圖。圖9B為圖9A的 A部分的放大視圖。識別指紋，也就是，以如圖9A所示來自類似發光 元件5的發光體的光束穿透指紋內部的方式感知指紋，並且經由指紋 內部進行傳輸和離開指紋區的光束被感知到。也就是說，在從外部撞 擊到手指上的光束中，穿過手指的內部前進並且離開指紋區的光束被 檢測到。下面將講述其細節。根據本發明的第一實施例，如圖9B所示，具有流動性的樹脂是位 於手指在其上滑動以識別指紋的由手指所接觸的部分上的固態成像元 件(光接收元件部分)la和膜11之間的樹脂2b，換句話說，樹脂2b 位於FPC和光接收部分la之間。因此，可以防止由FPC的膜11的表 面的波紋所導致的指紋識別準確度的下降。位於光接收元件部分la和 膜11之間的樹脂2b的厚度可以是，如早先所述的5微米至50微米的 量級，並且更為優選情況下，為10微米至50微米。進而，有關"樹 脂2b具有流動性，並且因此可以防止由FPC的膜11的表面的波紋所 導致的指紋識別準確度的下降"的描述換句話說可以表示"樹脂2b處 於液態或半液態，或者具有粘度，並且因此可以防止由FPC的膜11的 表面的波紋所導致的指紋識別準確度的下降"。注意，樹脂2b的粘度 沒有被限定於0.1至10帕斯卡'秒(Pa's)但是可以被設置到在使用的 狀態下具有流動性的程度。下面將更加詳細地來講述這一點。圖IO為解釋性視圖，示出了當在散射光直接讀取系統中使用固態 成像元件(掃描傳感器)來識別指紋時的解釋性視圖。指紋在圖10的 C方向上滑動。這裡，圖10的C方向與圖4B的C方向相同。在圖10 的中心區域中示出了時間流。各碎片的帶狀指紋圖像的重疊部分被重 構以形成指紋圖像。這是使用掃描傳感器的固態成像設備的基本原則。這裡，將參考圖UA、 IIB和IIC來講述膜表面的狀態和樹脂之間的關係和光學關係。也就是說，下面將更加詳細地講述本發明的第 一實施例的效果。圖IIA和IIB示出了基於現有技術的例子。具體地 說，這是其中膜具有波紋的情況，並且在膜和固態成像元件(光接收 元件部分)之間存在硬化樹脂。如圖11A所示，當入射到手指內部的光束穿過指紋區域中時，指 紋的突出區域直接接觸該膜，其結果是穿透的光束直接進入光接收元件部分la，而指紋的凹進區域不接觸該膜，其結果是光束不到達固態成像元件。穿過並且從指紋的突出區域向後傳播的光束的信息條被收集和識別，如圖10所示，也就是，被重新合成到指紋信息中。進而， 圖11A示意性地示出了由指紋的突出區域所接觸的膜區域在局部比較起來是扁平的，而沒有波紋，並且因此光束直接到達固態成像元件。不過，根據現有技術，當手指滑動並且達到如圖13所示的狀態時， 也就是，指紋的突出區域接觸膜的波紋區域時，光束在如圖11B所示 的波紋區域中被折射。也就是說，總結如圖IIA和IIB所示的狀態， 得出結論是光束被不規則地折射。因此，難以搜索到重疊的部分，並 且難以進行指紋的重新合成。也就是說，無法獲得詳細的指紋圖像。 注意，儘管未示出，本發明人驗證了在檢查的過程中不提供膜而僅設 置硬化樹脂的情況下的指紋讀取準確度。不過，在這種情況下無法獲 得良好的視覺可識別性。作為觀察用於驗證的樹脂的結果，證實了樹 脂表面不是光滑的而是粗糙的。考慮到了這種情況還經歷了光束的不 規則折射。另一方面，圖11C為示意性視圖，示出了本發明第一實施例的情 況，也就是其中樹脂2b具有流動性的情況。膜11自身具有波紋，不 過，即使膜U是波紋的，其下的樹脂2b具有流動性。因此，通過指 壓的凹痕，波紋沿著手指皮膚減少，或者轉移到固態成像元件(光接 收元件部分)la的光接收區域的外部，因此考慮到可以通過促進指紋 圖像的重新合成來獲得詳細指紋圖像，而在折射中沒有任何變化出現。目前所講述的是本發明的發明人的第一發現。注意，本發明的發明人的研究結果表明，當在FPC上FC安裝固 態成像元件晶片1等時最容易出現膜11的表面波紋。更加詳細地來說， 需要在固態成像元件晶片(下面簡稱之為晶片1)的突起和FPC的襯底布線12之間獲得金屬連結，且因此當直接加熱晶片1和FPC時發生 波紋。進而，當將電子組件等放置到FPC上的襯底布線12時所進行的 焊接是成為產生波紋的因素的過程。因此，那些過程對於獲得薄而靈 活的產品來說是必不可少的，並且因此難以避免波紋。而且，換句話 說，還可以說是波紋是在當加熱有機膜時產生的，並且因此，即使膜 沒有像FPC那樣構造，也就是說，像專利文獻1中所公開的那樣，可 以推測在只根據有機膜來簡單地大範圍集成保護元件的情況下出現波 紋。作為即使在波紋存在時的詳細圖像獲取方法，本發明的發明人提 出了一種將具有流動性的樹脂2b放置在固態成像元件晶片的光接收元 件部分la和膜11之間的方法。因此，足以使具有流動性的樹脂至少存 在於正好位於光接收元件部分la下面的區域中。進而，拿聚醯亞胺來作為使用第一實施例的膜11的例子，也就是 作為FPC的基本材料的例子，不過，聚醯亞胺遮擋紫外線(在圖12中 由380nm以下的波長來表示)但是透射紅外線。因此，使用聚醯亞胺 來作為第一實施例的膜，從而從自然世界發射的紫外線在被製造後在 使用狀態中被遮擋，不進行UV硬化樹脂的任何硬化過程，並且對具有 流動性的狀態，也就是待保持的液體/半液體/粘稠狀態具有長期保持效 果。(第二實施例)接下來，參考圖13A至13C來講述本發明第二實施例，特別是將 重點放在與第一實施例中不相同的那些部分。下面對第二實施例中的 固態成像設備30進行簡短解釋，固態成像設備30的特徵在於向第一 實施例添加(形成)光屏蔽布線13。優選情況下，以如圖13C所示的框架形狀來形成光屏蔽布線13。下面是稍微詳細的講述。圖13A為對應於第一實施例中的圖5A的視圖。與第一實施例的不同之處在於光屏蔽布線13是沿著外圍提供的，與光接收元件部分la 的正下方表面有間隔，該表面與膜11上具有流動性的樹脂2b相接。 這與圖13B的光屏蔽布線13是相同的。圖13C示出了與圖7的部分相 對應的部分的放大平面圖(示意性截面圖)。光屏蔽布線13以框架形 狀包圍著光接收元件部分la的外圍。該結構除了遮擋來自發光元件5 的經由手指入射到固態成像元件la上的光束以外，還遮擋外部多餘的 光。也就是說，由於來自手指的散射光的比例增加，可以提高指紋圖 像的電子信號的S/N(信號與噪聲)比率，並且可以獲取更為優選的圖 像，這是在第一實施例中所沒有獲得的特定效果。注意，光屏蔽布線儘管被描述為用於進行光屏蔽的布線，但是可 以由同樣的材料來形成，並且與通常的電子連接所使用的襯底布線12 的材料具有相同的厚度。進而，根據需要可以改變其厚度。進而，也 可以替換其他材料。注意，該製造方法基本上與第一實施例中的相同， 不同點在於是否製備了包括設置於膜11上的光屏蔽布線13的元件， 並且因此省略了對該製造方法的詳細解釋。而且，儘管已經作了關於"優選情況下以框架形狀來形成光屏蔽 布線"的講述，不過，該形狀並不一定是框架形狀的，並且實際上， 中途還可以形成間斷。對於其他人來說，實際上可以以諸如局部變薄 的形狀等多種形式來修改該形狀。(第三實施例)除了參考圖13A至13C以外，下面將參考圖14A至15來講述本 發明的第三實施例。簡而言之，第三實施例中的固態成像設備40的特 徵是，將第二實施例中的光屏蔽布線13連接到接地端子等，從而具有 靜電故障預防作用。 .第三實施例中沿著線A-A'的截面圖和沿著線B-B，-B"的截面圖與圖13A和13B相同。不同點在於，那些截面圖是平面圖。圖14A、 14B 和MC示出了位於製造過程中間的部分，以便清楚地給出不同點。圖 14A和14B為安裝固態成像元件晶片1之前膜11等的截面圖。圖14A 和14B與第二實施例中的附圖相同，儘管在第二實施例的討論中沒有 示出。不同點在於，如圖14C的平面圖所示，光屏蔽布線13經由膜11 上的襯底布線12連接到端子18上。注意，端子18被連接到未示出的 外部設備的端子和外部設備的導電部分等，並且接地。下面將參考圖15來講述根據本發明第三實施例的固態成像設備 40的效果。根據第三實施例，由於包括也用作接地布線13的光屏蔽布 線13，除了提高在第二實施例中所講述的指紋圖像的電子信號的S/N 比率以外，還可以獲得特別的效果，即通過為在諸如手指等人體中所 積累的靜電構建放電路徑，從而不會對固態成像元件晶片1以及它的 光接收元件部分la施加因靜電而引起的不利影響。(第一、第二和第三實施例的修正例子) 上述的實施例已經作為焊接到膜11的襯底布線12上的發光元件 5的例證。也就是說，在FPC上對發光元件5進行表面安裝的例子已 經有例證，不過，可以通過引線粘合來安裝該發光元件5。圖16示出 了固態成像設備50的例子，其中在第二和第三實施例中發光元件5通 過涉及使用粘合引線19的引線粘合來進行安裝。通過引線粘合來進行 安裝還具有與通過安裝離散的發光元件，也就是封裝的發光元件相比 能夠進一步縮小尺寸的效果。注意，圖16的標號27表示引線粘合連 接部分的保護樹脂。進而，在這種情況下，發光元件5經常整體地連 接到襯底布線12，並且因此，儘管考慮光束是否可以到達諸如手指等 目標物體，但是由於具有由保護樹脂27所反射的光束並且進入手指， 因此實際使用中不存在問題。(第四實施例)接下來，參考附圖17A至19來講述將固態成像設備安裝到諸如移 動電話等可攜式終端也就是可攜式電子設備上的實施例。圖17A和17B 示出了將如上所述的根據本發明的固態成像設備安裝到行動電話70上 的例子。至於安裝部分，固態成像設備實際上可以被安裝到包括有按 鈕73、點擊部分74等的主屏部分上，不過，這種方案在本發明的靈活 性方面沒有提供顯著的效果。情況是這樣，對於安裝部分來說，下面要講述將固態成像設備安 裝於彎曲部分，即，由行動電話70的70A所表示的部分上的例子。注 意，實際上安裝部分可以包括側表面部分70B、 70C、 70D等。圖18為平面圖，示出了本發明的固態成像設備60。圖18示出了 諸如發光元件5、固態成像元件晶片1、密封樹脂7和電容器51等電 子組件的元件。注意，省略了對膜上的布線和端子的解釋，不過，端 子部分位於膜50的寬度-窄度方向上。圖18示出了其中端子部分的寬 度較小的例子，這與圖4A和4B不同。注意，實際上，諸如使用具有 流動性的樹脂等本發明的特徵方案涉及從第一至第三個實施例的任何 一個，或者其修正例子的任何一個，並且因此省略了對其製造方法等的詳細講述。圖19為截面圖，示出了將本發明的固態成像設備60安裝到移動 電話的彎曲部分70A上。根據本發明，如圖19所示，可以將固態成像 設備60有效地安裝在行動電話的電話群71的彎曲部分70A上。下面 通過給出更為具體的數字來描述一個例子，例如，如果電話外殼的厚 度T的尺寸被設置為大約lmm，該厚度是達到根據本發明實施例的固 態成像設備基本上被設置為如附圖所示樣子的程度。進而，對於用於 安裝每個用作指紋傳感器部分的固態成像元件1和流動性樹脂2b的尺 寸，也就是，對於圖5A和13A的B-B'部分的尺寸，大約3-4mm的扁 平部分足以用作由手指所接觸的指紋傳感器。在這種情況下，如圖19中的尺寸L所示，在半彎部分中可以設置發光元件5等。實際上，固態成像設備的結構可以在圖18、 4A和4B的結構以及其他結構內部來任意確定，這取決於其裝配部分。如上所述，根據本發明，固態成像設備可以被有效地安裝在諸如 行動電話等移動終端和移動電子設備的側表面和彎曲部分上，從而有 助於縮小整個的可攜式電子設備。為了更好地理解它，也可以說本發 明有助於縮小電子設備的尺寸。(第四實施例的修正例子)注意，圖20示出了將固態成像設備安裝在諸如手持式小型個人計 算機和可攜式遊戲機等小型電子設備80的側表面上的一個例子，並且 還示出了第四實施例的經過修正的例子。實際上，本發明的固態成像 設備可以被安裝在包括顯示部分81、操作按鈕82等的表面80B上，不 過，如果該表面的空間不夠，則固態成像設備可以被安裝在側表面80A 等上。注意，在這種情況下的方法與第四實施例中的一樣，並且因此 省略了對它的詳細解釋。電子設備比前面講述的行動電話的外殼要厚 得多，因此手指可以容易地觸摸側表面，從而取得促進指紋識別的效 果。(第五實施例)圖21和22示出了根據本發明第五實施例的固態成像設備，其中 發光元件沒有位於膜ll上。也就是說，在根據本發明的固態成像設備 中，待安裝到膜上的發光元件不是必不可少的。圖21示出了根據本發 明的固態成像設備90，它包括固態成像元件晶片1、密封樹脂7、襯底 布線12和端子18。注意，在圖21中省略了對電子組件等的解釋。圖22為圖21的E-E'部分的放大截面圖。與圖5A不同之處在於， 除了沒有發光元件以外，其尖端具有光散射部分76等的光纖75被包 括在未示出的手持外殼中，並且因此位於固態成像設備90的側表面上，例如，像在第一實施例等中的那樣，位於臨近具有發光元件5的區域 的位置處，從而從其提供光束。這是一個能夠使指紋被識別的例子。 該方法對於像行動電話和可攜式終端等具有固態成像設備的設備在逐 漸縮小尺寸並且缺少放置發光元件的空間等情況是有用的。注意，關於本發明實施例的討論集中在使用用於讀取指紋的固態 成像設備的例子。對在行動電話和小型電子設備上安裝固態成像設備 的例子進行進一步討論。不過，根據本發明的固態成像設備的應用範 圍並不限於對指紋的讀取。例如，固態成像設備對於作為光學傳感器 設備通過使用來自外部的光束在表面上照射具有粗糙結構(突出和凹 進的區域)的目標物體來檢測表面狀態來說是非常有用的，例如在人 體和其他活體生物的臉部和皮膚上，然後通過接觸讓光束穿過其內部 並且檢測從突出的區域傳播回來的光束。而且，該應用不限於這一方 案，而是可以廣泛地延伸，將其作為光學傳感器設備，通過讓目標物 體接觸膜11或將目標物體放置在膜11上來檢測表面上具有粗糙度的 目標物體的形狀，並且使用來自外部的光束照射目標物。進而，針對本發明的討論已經集中於使用掃描傳感器的固態成像 設備。不過，從進一步改進不是使用掃描傳感器而是使用二維傳感器 的固態成像設備中的視覺可識別性的觀點來看，可認為像在本發明中 那樣提供具有流動性的樹脂是有用的。因此，本發明的可應用範圍並 不限於使用掃描傳感器的固態成像設備。目前來講，已經參考附圖對 於本發明進行了合適的討論，不過，本發明實際上可以在不固守上述 所公開的內容的情況下被合適地修正和更改，只要在本發明的主旨範 圍內。
權利要求
1.一種固態成像設備，包括安裝於膜上的固態成像元件晶片；以及在膜和固態成像元件晶片之間具有流動性的樹脂。
2. 如權利要求l所述的固態成像設備，進一步包括光接收元件部分，其被設置於要安裝在膜上的固態成像元件晶片的表面側上，其中該具有流動性的樹脂被至少設置於所述光接收元件部分和所述膜之間。
3. 如權利要求1所述的固態成像設備，其中 該具有流動性的樹脂的外圍被密封元件所覆蓋。
4. 如權利要求3所述的固態成像設備，其中該密封元件的至少一部分是樹脂，該樹脂由與所述具有流動性的 樹脂相同的主要成份製成，並且該密封元件的至少一部分以與固態成 像元件晶片的外邊緣自對準的方式而設置。
5. 如權利要求l所述的固態成像設備，其中 該具有流動性的樹脂包括光固化樹脂。
6. 如權利要求l所述的固態成像設備，其中 該固態成像元件晶片具有矩形的扁平表面；並且 該固態成像設備進一步包括密封元件，其由在具有固態成像元件晶片的突起的矩形扁平表面 的側部分中與該具有流動性的樹脂不同的樹脂製成。
7. 如權利要求l所述的固態成像設備，其中該膜是由遮擋具有硬化光固化樹脂的波長的光束的材料製成的。
8. 如權利要求1所述的固態成像設備，其中，該膜是聚醯亞胺。
9. 如權利要求8所述的固態成像設備，其中該膜的厚度是5微米至50微米。
10. 如權利要求1所述的固態成像設備，其中 在所述膜和所述固態成像元件晶片之間填充厚度為5微米至50微米的具有流動性的樹脂。
11. 如權利要求2所述的固態成像設備，其中 在所述膜和所述固態成像元件晶片的光接收元件部分之間填充厚度為5微米至50微米的所述具有流動性的樹脂。
12. 如權利要求1所述的固態成像設備，進一步包括 在所述膜的表面部分上的光屏蔽圖形，在該膜上安裝了固態成像元件晶片。
13. 如權利要求1所述的固態成像設備，進一步包括在安裝了固態成像元件晶片的所述膜的表面部分上的接地圖形。
14. 一種使用如權利要求1所述的固態成像設備的電子設備。
15. 如權利要求14所述的電子設備，其中固態成像設備的所述膜的一個表面暴露於電子設備的側表面部分 和彎曲部分中的至少一個上。
16. —種製造具有安裝在膜上的固態成像元件晶片的固態成像設 備的方法，包括如下步驟將固態成像元件晶片安裝在膜上； 將光固化樹脂放置在固態成像元件晶片和膜之間； 在放置光固化樹脂之後，將光屏蔽元件放置在固態成像元件晶片的光接收元件部分上或上方的至少之一的位置；以及通過使用光束進行照射，硬化正好位於固態成像元件晶片的光接收元件部分下面的區域之外的區域中的光固化樹脂，而至少不硬化正好位於固態成像元件晶片的光接收元件部分下面的區域中的光固化樹脂。
17. —種製造如權利要求16所述的固態成像設備的方法，其中 光屏蔽元件是固態成像元件晶片；並且該方法進一步包括如下步驟使用固態成像元件作為掩模，通過 用光束照射來硬化固態成像元件晶片外部的一部分光固化樹脂。
全文摘要
本發明提供了一種具有良好讀取準確度的固態成像設備。本發明的該固態成像設備包括安裝在膜(11)上的固態成像元件晶片(1)的固態成像元件(光接收元件部分)(1a)，以及在固態成像元件晶片(1)和膜(11)之間具有流動性的樹脂(2b)，以被稱為密封元件的固態樹脂(2a、14等)來密封其中具有流動性的樹脂的外圍。由於膜表面上的波紋，具有流動性的樹脂(2b)消除了對於讀取的不利影響，並且實現了具有良好讀取準確度的固態成像設備。
文檔編號G06T1/00GK101252142SQ200810081429
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月21日 優先權日2007年2月21日
發明者孫井剛司, 杉本共延 申請人:恩益禧電子股份有限公司