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CN117292409A - 一种cog指纹芯片 - Google Patents

一种cog指纹芯片 Download PDF

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CN117292409A
CN117292409A CN202311047736.XA CN202311047736A CN117292409A CN 117292409 A CN117292409 A CN 117292409A CN 202311047736 A CN202311047736 A CN 202311047736A CN 117292409 A CN117292409 A CN 117292409A
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CN
China
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conductive layer
layer
contact surface
chip
cog
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CN202311047736.XA
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蓝梓淇
林剑
曾超
林少伟
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Guangdong Green Exhibition Technology Co ltd
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Guangdong Green Exhibition Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及指纹芯片技术领域，尤其涉及一种COG指纹芯片，包括：感应芯片，包括玻璃基板和指纹识别阵列，所述玻璃基板具有向背设置的接触面和非接触面，所述非接触面设有感应区和非感应区，所述指纹识别阵列设置在所述感应区上；IC芯片，设置在所述非感应区上并与所述指纹识别阵列电连接；导电层，设置在所述接触面上，且所述导电层的垂直投影与所述非感应区的垂直投影重叠。

Description

一种COG指纹芯片
技术领域
本发明涉及指纹芯片技术领域，尤其涉及一种COG指纹芯片。
背景技术
指纹模组需要与用户手指的指纹接触实现识别功能，而人体附带的静电却有可能使指纹模组功能失效。其中，半导体指纹传感器是目前应用率最高的指纹传感器，其采用半导体工艺制造。静电防护一直是半导体指纹传感器的薄弱点，由于半导体传感器表面覆盖的防护层总厚度通常只有50~300um，在使用过程中，人体静电很容易透过这些防护层释放到传感器表面，从而造成芯片损伤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种COG指纹芯片，具有静电防护能力。
为了解决上述问题，本发明提供了一种COG指纹芯片，包括：
感应芯片，包括玻璃基板和指纹识别阵列，所述玻璃基板具有向背设置的接触面和非接触面，所述非接触面设有感应区和非感应区，所述指纹识别阵列设置在所述感应区上；
IC芯片，设置在所述非感应区上并与所述指纹识别阵列电连接；
导电层，设置在所述接触面上，且所述导电层的垂直投影与所述非感应区的垂直投影重叠。
作为上述方案的改进，所述导电层的方阻500 Ω/☐。优选地，所述导电层的方阻为50~300 Ω/☐。。
作为上述方案的改进，所述导电层的厚度≤500nm。优选地，所述导电层的厚度为50~500nm。
作为上述方案的改进，所述导电层的材料选用导电聚合物、金属材料和碳系材料中的一种或几种。
作为上述方案的改进，所述导电聚合物选用噻吩类、吡咯类和苯胺类中的一种或几种；
和/或，所述金属材料选用银纳米线、铜微粒、氧化铟、氧化锡和氧化钛中的一种或几种；
和/或，所述碳系材料选用炭黑、石墨、碳纳米管和碳纤维中的一种或几种。
作为上述方案的改进，所述导电层的材料选用银纳米线，并通过溅射的方法在所述接触面上形成所述导电层；
或者，所述导电层的材料选用导电银浆，并通过丝网印刷、喷墨打印、3D打印或喷涂的方法在所述接触面上形成所述导电层；
或者，所述导电层的材料选用碳纳米管，并通过丝网印刷、喷墨打印、3D打印或喷涂的方法在所述接触面上形成所述导电层。
作为上述方案的改进，所述导电层为叠层结构。
作为上述方案的改进，所述导电层包括银纳米线层和碳纳米管层；
或者，所述导电层包括碳纳米管层和石墨层；
或者，所述导电层包括银纳米线层和碳纤维层；
或者，所述导电层包括氧化铟层、银纳米线层和碳纳米管层。
作为上述方案的改进，所述导电层包括银纳米线层和碳纳米管层；所述银纳米线层设置在接触面上，所述碳纳米管层设置在所述银纳米线层上，其中，所述银纳米线层和所述碳纳米管层的厚度比为1：（5~10）。
作为上述方案的改进，还包括保护层，所述保护层设置在所述导电层和未设置有所述导电层的接触面上。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明提供的一种COG指纹芯片在玻璃基板的接触面上设置保护层，不仅有效提高指纹芯片的防静电能力，还能同时兼顾指纹芯片的抗静电能力和识别能力。
本发明导电层的材料易于获得，成本低，抗静电效果佳。
本发明的玻璃基板不仅可以作为指纹识别阵列的载体，还可以作为指纹芯片的封装盖板用于保护指纹识别阵列和IC芯片，同时起到一定的防静电效果，与半导体指纹传感器相比，本发明的指纹芯片结构简单，成本低。
附图说明
图1是本发明COG指纹芯片的结构示意图；
图2是本发明感应芯片的结构示意图。
实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
COG（Chip On Glass）是指将芯片固定于玻璃上，利用覆晶（Flip Chip）导通方式，将晶片直接对准玻璃基板上的电极，利用各向异性导电膜（Anisotropic ConductiveFilm，后面简称ACF）材料作为接合的材料，使两种结合物体垂直方向的电极导通。
现有半导体指纹芯片的Sensor 和控制IC是一体结构，Sensor在wafer上实现，与控制IC邦定在同一个Chip封装内，受限于最小传感器面积，成本无法进一步降低。
本发明的COG指纹芯片Sensor与控制IC分离，Sensor On-Glass能较大降低die和整模组的成本，将会是未来的主流方案。
参见图1和图2，本发明提供的一种COG指纹芯片，包括感应芯片1、IC芯片2和导电层3。本发明的感应芯片1用于采集指纹信号，IC芯片2用于处理感应芯片1采集到的指纹信号。
感应芯片1包括玻璃基板11和指纹识别阵列12，玻璃基板11具有相背设置的接触面111和非接触面112，其中非接触面112设有感应区和非感应区，指纹识别阵列12设置在感应区上，IC芯片2设置在非感应区上并于指纹识别阵列12导电连接。导电层3设置在接触面111上，且导电层3的垂直投影与非感应区的垂直投影重叠。本发明的导电层3用于降低接触面111的电阻率，使已经产生的静电荷迅速转移，从而保护非接触面112上的指纹识别阵列12和IC芯片2。
具体的，导电层3的方阻≤500 Ω/☐。优选地，导电层3的方阻为50~300 Ω/☐。
经研究发现，当导电层3的方阻为50~300Ω/☐时，COG指纹芯片具有优良的抗静电性能和价格优势。由于导电层3的方阻受材料和厚度影响，本发明通过控制导电层3的材料和厚度可以获得抗静电效果好和价格便宜的指纹芯片。
导电层3的厚度不仅影响导电层3的抗静电能力，还会影响指纹芯片的识别能力。具体的，导电层3的厚度≤500nm。
理论上导电层3的厚度越大，抗静电能力越强，但指纹芯片的识别能力越差，反之导电层3的厚度越低，抗静电能力越差，但指纹芯片的识别能力越强，为了同时兼顾指纹芯片的抗静电能力和识别能力，导电层3的厚度优选为50~500nm。更优地，导电层3的厚度为100~300nm。
具体的，导电材料可以选用导电聚合物、金属材料和碳系材料中的一种或几种。其中，导电聚合物选用噻吩类、吡咯类和苯胺类中的一种或几种；金属材料选用银纳米线、铜微粒、氧化铟、氧化锡和氧化钛中的一种或几种；碳系材料选用炭黑、石墨、碳纳米管和碳纤维中的一种或几种。本发明导电层3的材料易于获得，成本低，抗静电效果佳。
优选地，导电层3的材料选用银纳米线，并通过溅射的方法在接触面111上形成导电层3。
优选地，导电层3的材料选用导电银浆，并通过丝网印刷、喷墨打印、3D打印、喷涂等方法在接触面111上形成导电层3。
优选地，导电层3的材料选用碳纳米管，并通过丝网印刷、喷墨打印、3D打印、喷涂等方法在接触面111上形成导电层3。
研究发现，导电层3为叠层结构时，其抗静电效果明显提高。优选地，导电层3包括银纳米线层和碳纳米管层；或者，导电层3包括碳纳米管层和石墨层；或者，导电层3包括银纳米线层和碳纤维层；或者，导电层3包括氧化铟层、银纳米线层和碳纳米管层。
更优地，导电层3包括银纳米线层和碳纳米管层；银纳米线层设置在接触面111上，碳纳米管层设置在银纳米线层上，其中，银纳米线层和碳纳米管层的厚度比为1：（5~10）。上述厚度范围的银纳米线层和碳纳米管层不仅具有优秀的抗静电效果，还可以获得最佳厚度范围的导电层3。
为了保护导电层3和接触面111，优选地，导电层3和未设置有导电层3的接触面111上设有保护层。保护层由绝缘材料制成。为了不影响保护层的抗静电效果和指纹识别阵列12的识别能力，保护层的厚度≤30μm。
下面将以具体实施例来进一步阐述本发明
实施例1
一种COG指纹芯片，包括感应芯片、IC芯片、导电层，感应芯片包括玻璃基板和指纹识别阵列，玻璃基板的厚度为60μm，介电常数为5，玻璃基板具有相背设置的接触面和非接触面，其中非接触面设有感应区和非感应区；指纹识别阵通过喷墨打印的方法将导电银浆打印在感应区上形成；IC芯片绑定在非感应区上并于指纹识别阵列导电连接；
导电层的材料选用银纳米线，并通过溅射的方法在接触面上形成100nm厚的导电层，导电层的垂直投影与非感应区的垂直投影重叠。
实施例2
一种COG指纹芯片，包括感应芯片、IC芯片、导电层，感应芯片包括玻璃基板和指纹识别阵列，玻璃基板的厚度为60μm，介电常数为5，玻璃基板具有相背设置的接触面和非接触面，其中非接触面设有感应区和非感应区；指纹识别阵通过喷墨打印的方法将导电银浆打印在感应区上形成；IC芯片绑定在非感应区上并于指纹识别阵列导电连接；
导电层的材料选用导电银浆，并通过3D打印的方法在接触面上形成500nm厚的导电层，导电层的垂直投影与非感应区的垂直投影重叠。
实施例3
一种COG指纹芯片，包括感应芯片、IC芯片、导电层，感应芯片包括玻璃基板和指纹识别阵列，玻璃基板的厚度为60μm，介电常数为5，玻璃基板具有相背设置的接触面和非接触面，其中非接触面设有感应区和非感应区；指纹识别阵通过喷墨打印的方法将导电银浆打印在感应区上形成；IC芯片绑定在非感应区上并于指纹识别阵列导电连接；
导电层的材料选用碳纳米管，并通过喷涂的方法在接触面上形成400nm厚的导电层，导电层的垂直投影与非感应区的垂直投影重叠。
实施例4
一种COG指纹芯片，包括感应芯片、IC芯片、导电层，感应芯片包括玻璃基板和指纹识别阵列，玻璃基板的厚度为60μm，介电常数为5，玻璃基板具有相背设置的接触面和非接触面，其中非接触面设有感应区和非感应区；指纹识别阵通过喷墨打印的方法将导电银浆打印在感应区上形成；IC芯片绑定在非感应区上并于指纹识别阵列导电连接；
导电层的材料选用碳纳米管和银纳米线，首先通过溅射的方法在接触面上形成50nm厚的银纳米线层，然后通过喷涂的方法在银纳米线层上形成50nm厚的碳纳米管层，导电层的垂直投影与非感应区的垂直投影重叠。
实施例5
一种COG指纹芯片，包括感应芯片、IC芯片、导电层，感应芯片包括玻璃基板和指纹识别阵列，玻璃基板的厚度为60μm，介电常数为5，玻璃基板具有相背设置的接触面和非接触面，其中非接触面设有感应区和非感应区；指纹识别阵通过喷墨打印的方法将导电银浆打印在感应区上形成；IC芯片绑定在非感应区上并于指纹识别阵列导电连接；
导电层的材料选用氧化铟层、银纳米线层和碳纳米管层，首先通过溅射的方法在接触面上形成50nm厚的氧化铟层，然后通过溅射的方法在氧化铟层上形成50nm厚的银纳米线层，然后通过喷涂的方法在银纳米线层上形成50nm厚的碳纳米管层，导电层的垂直投影与非感应区的垂直投影重叠。
对比例1
一种COG指纹芯片，包括感应芯片、IC芯片，感应芯片包括玻璃基板和指纹识别阵列，玻璃基板的厚度为60μm，介电常数为5，玻璃基板具有相背设置的接触面和非接触面，其中非接触面设有感应区和非感应区；指纹识别阵通过喷墨打印的方法将导电银浆打印在感应区上形成；IC芯片绑定在非感应区上并于指纹识别阵列导电连接。
对比例2
一种COG指纹芯片，包括感应芯片、IC芯片、保护层，感应芯片包括玻璃基板和指纹识别阵列，玻璃基板的厚度为60μm，介电常数为5，玻璃基板具有相背设置的接触面和非接触面，其中非接触面设有感应区和非感应区；指纹识别阵通过喷墨打印的方法将导电银浆打印在感应区上形成；IC芯片绑定在非感应区上并于指纹识别阵列导电连接；
保护层的材料选用绝缘油，通过涂覆的方法在接触面上形成20μm厚的保护层。
性能测试
对实施例1~5和对比例1~2的COG指纹芯片进行外观检查和静电测试。其中，外观均匀平整，且无橘皮、麻点则为合格，否则为不合格。
在静电试验之前，每实施例和对比例选取10个指纹芯片组装成指纹识别模组并录入十只手指的指纹，可以正常指纹解锁才进行静电测试，静电测试完成后，进行外观检测，无击穿、无裂痕、触摸唤醒、指纹解锁功能正常、指纹图像正常，无坏点、坏线则为合格，否则为不合格。静电测试按照IEC61000-4-2要求，接触±8kv，每个极性10枪；空气±15kv，每个极性10枪。测试结果如表1所示。
表1 各实施例和对比例的测试结果
从表1中的结果可知，实施例1~5指纹芯片的抗静电效果明显优于对比例1~2的指纹芯片的抗静电效果。由此可知，本发明在接触面上设置导电层可以有效提高指纹芯片的抗静电能力。另外，从表1中实施例4~5和实施例1~3的结果可知，本发明叠层结构的导电层的抗静电效果明显由于单层导电层的抗静电效果。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种COG指纹芯片，其特征在于，包括：
感应芯片，包括玻璃基板和指纹识别阵列，所述玻璃基板具有向背设置的接触面和非接触面，所述非接触面设有感应区和非感应区，所述指纹识别阵列设置在所述感应区上；
IC芯片，设置在所述非感应区上并与所述指纹识别阵列电连接；
导电层，设置在所述接触面上，且所述导电层的垂直投影与所述非感应区的垂直投影重叠。
2.如权利要求1所述的COG指纹芯片，其特征在于，所述导电层的方阻≤500 Ω/☐。优选地，所述导电层的方阻为50~300 Ω/☐。
3.如权利要求1或2所述的COG指纹芯片，其特征在于，所述导电层的厚度≤500nm。优选地，所述导电层的厚度为50~500nm。
4.如权利要求1~3任一项所述的COG指纹芯片，其特征在于，所述导电层的材料选用导电聚合物、金属材料和碳系材料中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的COG指纹芯片，其特征在于，所述导电聚合物选用噻吩类、吡咯类和苯胺类中的一种或几种；
和/或，所述金属材料选用银纳米线、铜微粒、氧化铟、氧化锡和氧化钛中的一种或几种；
和/或，所述碳系材料选用炭黑、石墨、碳纳米管和碳纤维中的一种或几种。
6.如权利要求5所述的COG指纹芯片，其特征在于，所述导电层的材料选用银纳米线，并通过溅射的方法在所述接触面上形成所述导电层；
或者，所述导电层的材料选用导电银浆，并通过丝网印刷、喷墨打印、3D打印或喷涂的方法在所述接触面上形成所述导电层；
或者，所述导电层的材料选用碳纳米管，并通过丝网印刷、喷墨打印、3D打印或喷涂的方法在所述接触面上形成所述导电层。
7.如权利要求5所述的COG指纹芯片，其特征在于，所述导电层为叠层结构。
8.如权利要求5所述的COG指纹芯片，其特征在于，所述导电层包括银纳米线层和碳纳米管层；
或者，所述导电层包括碳纳米管层和石墨层；
或者，所述导电层包括银纳米线层和碳纤维层；
或者，所述导电层包括氧化铟层、银纳米线层和碳纳米管层。
9.如权利要求8所述的COG指纹芯片，其特征在于，所述导电层包括银纳米线层和碳纳米管层；所述银纳米线层设置在接触面上，所述碳纳米管层设置在所述银纳米线层上，其中，所述银纳米线层和所述碳纳米管层的厚度比为1：（5~10）。
10.如权利要求1所述的COG指纹芯片，其特征在于，还包括保护层，所述保护层设置在所述导电层和未设置有所述导电层的接触面上。
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