CN119206802A - 指纹识别模块 - Google Patents

Abstract

提供一种指纹识别模块。所述指纹识别模块包括：第一基底，具有彼此相对的第一表面和第二表面并包括中心区域和围绕中心区域的边缘区域；感测图案，在中心区域中设置在第一基底的第一表面上；覆盖层，在第一基底的第一表面上覆盖感测图案；控制器芯片，在中心区域中设置在第一基底的第二表面上；下接合垫，在边缘区域中设置在第一基底的第二表面上；第二基底，设置在边缘区域下方并具有暴露中心区域的开口，控制器芯片被容纳在开口中；包封层，至少部分地包封第一基底、第二基底和控制器芯片，其中，第二基底包括电连接到下接合垫的连接垫，包封层暴露第一基底的覆盖层和第二基底的连接垫。

Description

指纹识别模块

技术领域

发明构思的示例实施例涉及指纹识别领域，更具体地，涉及一种具有提高的感测灵敏度的指纹识别模块。

背景技术

为了提供提高的安全性和/或增强的用户便利性，越来越多地使用各种类型的生物识别系统。指纹感测装置由于其外形尺寸小、性能高，已经在智能卡中采用。图1示出了现有技术的包括指纹传感器的智能卡。市场对智能卡中指纹传感器集成度的要求不断增加。

图12是现有技术中将指纹识别模块安装到智能卡的第一种技术。首先将指纹识别模块通过表面贴装(SMT)工艺贴装到柔性电路板(FPCB)上，然后采用层压方法将贴装有指纹识别模块的柔性电路板压合到智能卡中。图2是现有技术中将指纹识别模块安装到智能卡的第二种技术。图3示出了第二种技术的安装有指纹识别模块的智能卡。图4是图3中所示的指纹识别模块的放大图。根据图2、图3和图4所示的第二种技术，可将指纹识别模块从卷轴式的柔性载带上冲压下来，然后经由热压工艺将其植入到智能卡中。

在第一种技术中，由于使用表面贴装(SMT)工艺，因此不能利用当前的智能卡制造设备生产线，操作复杂而且成本较高。在第二种技术中，通常将接合引线用于连接指纹传感器和外围电路，因而指纹识别模块的尺寸比感测区域的尺寸大很多。如图4中所示，指纹识别模块1的长度C1远大于感测区域的长度C2。在诸如弯曲、卷绕等机械测试中，指纹识别模块的大尺寸会导致智能卡的故障率较高。

发明内容

为了解决上述技术问题，发明构思的示例实施例可提供一种具有提高的感测灵敏度的指纹识别模块。

根据发明构思的示例实施例的一方面，提供一种指纹识别模块，所述指纹识别模块包括：第一基底，具有彼此相对的第一表面和第二表面并包括中心区域和围绕中心区域的边缘区域；感测图案，在中心区域中设置在第一基底的第一表面上；覆盖层，在第一基底的第一表面上覆盖感测图案；控制器芯片，在中心区域中设置在第一基底的第二表面上；下接合垫，在边缘区域中设置在第一基底的第二表面上；第二基底，设置在边缘区域下方并具有暴露中心区域的开口，控制器芯片被容纳在开口中；包封层，至少部分地包封第一基底、第二基底和控制器芯片，其中，第二基底包括电连接到下接合垫的连接垫，包封层暴露第一基底的覆盖层和第二基底的连接垫。

进一步地，覆盖层的厚度可以被最小化为刚好覆盖感测图案。

进一步地，当指纹识别模块被安装在智能卡上时，覆盖层的上表面可以与智能卡的上表面共面并接触手指。

进一步地，感测图案可以包括第一感测图案层和第二感测图案层，第一感测图案层在第一基底的第一表面上，第二感测图案层在第一基底内部并靠近第一基底的第一表面，在第一感测图案层与第二感测图案层之间形成感测电容器。

进一步地，第一感测图案层可以包括彼此分隔开并以矩阵形式布置的多个导电层。

进一步地，所述指纹识别模块还可以包括：导电迹线，在第二感测图案层下方设置在第一基底内部和第一基底的第二表面上。

进一步地，导电迹线可以包括多个布线层和使所述多个布线层彼此电连接的多个过孔。

进一步地，所述指纹识别模块还可以包括：上接合垫，在边缘区域中设置在第一基底的第一表面上并经由导电迹线电连接到下接合垫。

进一步地，第二基底的连接垫可以经由连接凸点电连接到下接合垫。

进一步地，控制器芯片可以经由底部凸点电连接到导电迹线，底部填充物可以设置在控制器芯片的有源表面与第一基底的第二表面之间并覆盖底部凸点。

进一步地，所述指纹识别模块还可以包括：无源器件，在第一基底的第二表面上设置在下接合垫与控制器芯片之间并电连接到导电迹线。

进一步地，第二基底的连接垫可以包括形成阶梯结构的上部和下部，上部连接到下接合垫并具有第一尺寸，下部暴露于包封层并具有大于第一尺寸的第二尺寸。

进一步地，包封层的长度可以大于或等于第一基底的长度。

进一步地，包封层可以包括形成阶梯结构的上部和下部，上部可以具有第一长度和第一厚度，下部可以具有第二长度和第二厚度，第二长度小于第一长度，第二厚度小于第一厚度，控制器芯片的一部分被包封在下部中。

进一步地，第一基底可以是多层印刷电路板，并且第二基底可以是引线框架。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，发明构思的示例实施例的前述及其他目的和特点将会变得更加清楚。

图1示出了现有技术的包括指纹识别模块的智能卡的平面图。

图2是现有技术中的将指纹识别模块安装到智能卡的第二种技术。

图3示出了第二种技术的安装有指纹识别模块的智能卡。

图4是图3的指纹识别模块的放大图。

图5是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的剖视图。

图6是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的剖视图。

图7是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的剖视图。

图8A、图9A和图10A是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的模块组装工艺的中间步骤的示意性剖视图。

图8B、图9B和图10B是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的模块组装工艺的中间步骤的示意性俯视图。

图11是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的第二基底的示意性俯视图。

图12是现有技术中的将指纹识别模块安装到智能卡的第一种技术。

具体实施方式

在下文中，将参照其中示出一些实施例的附图来更充分地描述发明构思的各种实施例。然而，发明构思可以以许多不同形式实施，并且不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得该描述将是彻底的和完整的，这些实施例将把发明构思的范围传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，可能夸大层和区域的尺寸。

为了易于描述，可以在这里使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“在……上方”、“上面的”等的空间相对术语来描述如附图中示出的一个元件与其他元件的关系。将理解的是，除了附图中绘出的方位之外，空间相对术语还意图包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则此前被描述为“在”其他元件“下方”或“之下”的元件随后将被定向为“在”所述其他元件“上方”。因此，术语“在……下方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。可以将装置另外定向(旋转90度或在其他方位)，并相应地解释在这里使用的空间相对描述语。

本文可以使用诸如第一、第二等术语来描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语的限制。上述术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开的目的。例如，在不脱离发明构思的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。

除非上下文另有明确指示，否则单数的表达可包括复数的表达。诸如“包括”或“具有”的术语可被解释为添加说明书中所描述的特征、数字、步骤、操作、组件、零件或其组合。

应当理解，当元件或层被称为在另一个元件或层“上”、“连接到”、“联接到”、“附着到”或“接触到”另一个元件或层时，它可以直接在另一个元件或层上、连接到、联接到、附着到或接触到另一个元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接到另一个元件或层”、“直接联接到另一个元件或层”、“直接附着到另一个元件或层”或“直接接触另一个元件或层”时，不存在中间元件或中间层。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个项目的任何组合和所有组合。

当在本说明书中结合数值使用术语“大约”或“基本上”时，旨在相关数值包括围绕所述数值的制造或操作公差(例如，±10％)。此外，当词语“大致”和“基本上”与几何形状结合使用时，旨在不要求几何形状的精确度而是形状的宽容度在发明构思的范围内。此外，无论数值或形状是否被修改为“大约”或“基本上”，应当理解，这些值和形状应被解释为包括围绕所述数值或形状的制造或操作公差(例如，±10％)。当指定范围时，该范围包括其间的所有值，例如0.1％的增量。

应当理解，元件和/或其性质可以在本文中被叙述为与其他元件“相同”或者“相等”，还应当理解，本文叙述为与其他元件“相同”、“等同”或“相等”的元件和/或其性质可以与其他元件和/或其性质“相同”、“等同”或“相等”或者“基本上相同”、“基本上等同”或“基本上相等”。与其他元件和/或其性质“基本上相同”、“基本上等同”或“基本上相等”的元件和/或其性质将被理解为包括在制造公差和/或材料公差之内与其他元件和/或其性质相同、等同或相等的元件和/或其性质。与其他元件和/或其性质相同或基本上相同和/或等同或基本上等同的元件和/或其性质可以在结构上相同或基本上相同，功能上相同或基本上相同，和/或组成上相同或基本上相同。

在下文中，将参照图5、图6和图7来描述根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的不同实施方式，其中，贯穿整个说明书，相同的附图标记始终指示相同的元件。

图5是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的剖视图。如图5中所示，指纹识别模块100包括第一基底110、感测图案120、覆盖层130、控制器芯片140、下接合垫150、第二基底160和包封层170。第一基底110具有彼此相对的第一表面110A和第二表面110B并包括中心区域CR和围绕中心区域CR的边缘区域ER。

在一个实施例中，第一基底110可以是多层印刷电路板。例如，第一基底110可以包括交替堆叠的多个绝缘材料层和多个布线层以及将多个布线层彼此电连接的多个过孔。在另一个实施例中，第一基底110可以是柔性印刷电路板。

感测图案120在第一基底110的中心区域CR中设置在第一基底110的第一表面110A上。感测图案120可以由诸如金属的导电材料形成。感测图案120可以感测手指的触摸或按压。第一基底110的中心区域CR可以作为指纹识别模块100的感测区域。

在一个实施例中，感测图案120可以包括第一感测图案层121和第二感测图案层122。感测图案120可以由设置在第一基底110中的多个布线层中的两个布线层构成。第一感测图案层121可以设置在第一基底110的第一表面110A上。第二感测图案层122可以在第一基底110内部并靠近第一基底110的第一表面110A。在第一感测图案层121与第二感测图案层122之间可以形成用于感测指纹的感测电容器。第一感测图案层121和第二感测图案层122可以分别构成感测电容器的第一电极和第二电极。

在一个实施例中，第一感测图案层121可以包括彼此分隔开并以矩阵或网格形式布置的多个导电层。然而，第二感测图案层122可以包括一体地延伸的单个层，但是发明构思不限于此。

覆盖层130在第一基底110的第一表面110A上覆盖感测图案120。覆盖层130可以包括诸如阻焊剂或环氧树脂(EMC)的绝缘材料，以使构成第一感测图案层121的多个导电层彼此绝缘。

在一个实施例中，覆盖层130可以覆盖第一基底110的上表面110A的整个面积，但是发明构思不限于此。在另一个实施例中，覆盖层130可以仅设置在第一基底110的中心区域CR中。

在一个实施例中，覆盖层130的厚度可以被设置为很薄以最大程度缩短手指与感测图案120之间的距离。例如，覆盖层130的厚度可以被最小化为刚好覆盖感测图案120。当指纹识别模块100被安装在智能卡上时，覆盖层130的上表面可以与智能卡的上表面基本共面。覆盖层130可以接触手指并感测指纹。

在一个实施例中，指纹识别模块100还可以包括导电迹线123。导电迹线123可以在第二感测图案层122下方设置在第一基底110内部和第一基底110的第二表面110B上。导电迹线123可以由设置在第一基底110中的多个布线层中的不同于感测图案120的多个布线层构成。导电迹线123可以形成内部电路。导电迹线123可以由诸如金属的导电材料形成，并且可以包括与感测图案120相同或不同的材料。

在一个实施例中，导电迹线123可以包括设置在不同高度处的多个布线层和使多个布线层彼此电连接的多个过孔。在这种情况下，第一基底110的第一表面110A和第二表面110B以及设置在每个表面上的元件可以经由多个布线层和多个过孔彼此电连接。例如，感测图案120捕获的电信号可以经由导电迹线123逐层向下传输到控制器芯片140。

控制器芯片140在第一基底110的中心区域CR中设置在第一基底110的第二表面110B上。控制器芯片140可以包括多个运算单元，以发出相应的指令对指纹识别模块100中的各个元件之间发送和接收的信号(例如，感测图案120捕获的电信号)执行检测和处理。

在一个实施例中，控制器芯片140可以以倒装芯片的方式经由底部凸点BP电连接到导电迹线123。例如，控制器芯片140可以电连接到设置在第一基底110的第二表面110B上的导电迹线123。在本实施例中，底部填充物UF可以设置在控制器芯片140的有源表面与第一基底110的第二表面110B之间并覆盖底部凸点BP。

下接合垫150在第一基底110的边缘区域ER中设置在第一基底110的第二表面110B上。下接合垫150可以将第一基底110电连接到外部装置。在一个实施例中，下接合垫150的尺寸可以在几十微米乘几十微米至几百微米乘几百微米之间。

在一个实施例中，下接合垫150可以连接到导电迹线123，或者可以是导电迹线123的一部分。例如，阻焊剂可以设置在第一基底110的第二表面110B上以覆盖导电迹线123。下接合垫150可以是导电迹线123的暴露于阻焊剂的部分。

在一个实施例中，指纹识别模块100还可以包括上接合垫180。上接合垫180可以在边缘区域ER中设置在第一基底110的第一表面110A上并经由导电迹线123电连接到下接合垫150。

在另一个实施例中，上接合垫180可以连接到导电迹线123，或者可以是导电迹线123的一部分。例如，上接合垫180可以是导电迹线123的暴露于覆盖层130的部分。

在一个实施例中，指纹识别模块100还可以包括无源器件190。无源器件190可以在第一基底110的第二表面110B上设置在下接合垫150与控制器芯片140之间并电连接到导电迹线123。在本实施例中，无源器件190可以是电容器或电阻器。无源器件190可以具有与控制器芯片140的高度基本相同的高度，但是发明构思不限于此。

第二基底160设置在第一基底110的边缘区域ER下方并具有暴露中心区域CR的开口161，控制器芯片140被容纳在开口161中。

在一个实施例中，第二基底160可以是引线框架。第二基底160可以包括多个连接垫162。多个连接垫162可以分别经由连接凸点CB电连接到下接合垫150。例如，连接垫162可以由诸如金属的导电材料形成。例如，连接凸点CB可以是预焊球凸点、铜(Cu)柱或金(Au)凸点。

包封层170至少部分地包封(例如，围绕或覆盖)第一基底110、第二基底160和控制器芯片140。

在一个实施例中，包封层170可以由EMC形成。包封层170可以包括与覆盖层130相同或不同的材料。在一个实施例中，包封层170的长度可以大于第一基底110的长度。在本实施例中，包封层170可以覆盖第一基底110的侧表面和控制器芯片140的无源表面。例如，包封层170的上表面可以与覆盖层130的上表面基本共面。

包封层170暴露设置在第一基底110上的覆盖层130和设置在第二基底160上的连接垫162。

在一个实施例中，可以不设置覆盖层130，包封层170可以延伸并覆盖第一基底110的第一表面110A并暴露上接合垫180，以替代覆盖层130。在一个实施例中，包封层170可以暴露连接垫162的下表面。例如，包封层170的下表面可以与连接垫162的下表面基本共面。

在一个实施例中，包封层170可以包括形成阶梯结构的上部170U和下部170L。上部170U可以具有第一长度L1和第一厚度T1。下部170L可以具有第二长度L2和第二厚度T2。第二长度L2可以小于第一长度L1。第二厚度T2可以小于第一厚度T1。在本实施例中，控制器芯片140的一部分可以被包封在包封层170的下部170L中。

在一个实施例中，连接垫162可以包括形成阶梯结构的上部162U和下部162L。上部162U可以连接到下接合垫150并具有第一尺寸，下部162L可以暴露于包封层170并具有大于第一尺寸的第二尺寸。例如，连接垫162的下部162L可以具有几毫米的尺寸。

当指纹识别模块100被安装在智能卡上时，连接垫162可以将指纹识别模块100电连接到智能卡中的外部电路。

图6是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的剖视图。除了包封层170A的长度之外，图6所示的指纹识别模块200与图5所示的指纹识别模块100的结构基本相同。

参见图6，指纹识别模块200的包封层170A的长度可以等于第一基底110的长度。在这种情况下，包封层170A可以暴露第一基底110的两个相对侧表面。

图7是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的剖视图。除了包封层170B只包括上部而不包括下部之外，图7所示的指纹识别模块300与图5所示的指纹识别模块100的结构基本相同。

参见图7，指纹识别模块300的包封层170B可以仅包括上部。在这种情况下，控制器芯片140可以被包封在包封层170B的上部中。与图5和图6中所示的指纹识别模块100和200相比，指纹识别模块300的控制器芯片140可以具有较小的厚度，包封层170B可以具有均匀的厚度。

图8A、图9A和图10A是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的模块组装工艺的中间步骤的示意性剖视图。图8B、图9B和图10B是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的模块组装工艺的中间步骤的示意性俯视图。下面，将以图5中所示的指纹识别模块100为例，参照图8A至图10B来描述模块组装工艺。

参照图8A，在步骤S1中，将控制器芯片140以及可选的无源器件190安装到第一基底110的第二表面110B上。此时，参照图8B，准备第二基底160。第二基底160可以是引线框架。第二基底160可以包括将电连接到第一基底110的多个连接垫162以及用于容纳控制器芯片140的开口161。

参照图9A，在步骤S2中，将第一基底110翻转，以使第二表面110B朝下而第一表面110A朝上。此时，参照图9B，将第一基底110安装到第二基底160上，以使设置在第一基底110的第二表面110B上的下接合垫150与设置在第二基底160上的连接垫162对准。

此时，控制器芯片140可以被插入到开口161中。然后，执行焊接工艺以使下接合垫150经由连接凸点CB电连接到连接垫162。

参照图10A，在步骤S3中，形成包封层170以至少部分地包封第一基底110、第二基底160和控制器芯片140。此时，参照图10B，包封层170可以覆盖每个连接垫162的除了下表面之外的其余部分。当从俯视图观看时，只能看到引线框架，不会看到连接垫。

图11是根据发明构思的示例实施例的指纹识别模块的第二基底的示意性俯视图。参照图11，多个第二基底160可以是与当前智能卡生产线相匹配的卷轴形式的引线框架。在完成步骤S3之后，可以获得彼此连接的如图10B中所示的多个结构。

接下来，在步骤4中，可以将指纹识别模块100从每个引线框架上冲压下来以完成指纹识别模块100的模块组装工艺。

作为总结和回顾，发明构思的示例实施例的指纹识别模块可以缩小手指与感测指纹的传感器图案之间的间隙以提高传感器模块的灵敏度。发明构思的示例实施例的指纹识别模块可以利用当前制造智能卡的基础设施来生产以降低工艺的复杂性和成本。发明构思的示例实施例的指纹识别模块可以实现更小的尺寸以提高产品的机械性能。

虽然已经在此示出和描述了发明构思的实施例，但本领域技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的发明构思的精神和范围的情况下，可以做出各种修改和变化。

Claims (10)

1.一种指纹识别模块，包括：

第一基底，具有彼此相对的第一表面和第二表面并包括中心区域和围绕中心区域的边缘区域；

感测图案，在中心区域中设置在第一基底的第一表面上；

覆盖层，在第一基底的第一表面上覆盖感测图案；

控制器芯片，在中心区域中设置在第一基底的第二表面上；

下接合垫，在边缘区域中设置在第一基底的第二表面上；

第二基底，设置在边缘区域下方并具有暴露中心区域的开口，控制器芯片被容纳在开口中；

包封层，至少部分地包封第一基底、第二基底和控制器芯片，

其中，第二基底包括电连接到下接合垫的连接垫，包封层暴露第一基底的覆盖层和第二基底的连接垫。

2.根据权利要求1所述的指纹识别模块，其中，覆盖层的厚度被最小化为刚好覆盖感测图案。

3.根据权利要求2所述的指纹识别模块，其中，当指纹识别模块被安装在智能卡上时，覆盖层的上表面与智能卡的上表面共面并接触手指。

4.根据权利要求1所述的指纹识别模块，其中，感测图案包括第一感测图案层和第二感测图案层，第一感测图案层在第一基底的第一表面上，第二感测图案层在第一基底内部并靠近第一基底的第一表面，在第一感测图案层与第二感测图案层之间形成感测电容器。

5.根据权利要求4所述的指纹识别模块，其中，第一感测图案层包括彼此分隔开并以矩阵形式布置的多个导电层。

6.根据权利要求4所述的指纹识别模块，还包括：

导电迹线，在第二感测图案层下方设置在第一基底内部和第一基底的第二表面上。

7.根据权利要求6所述的指纹识别模块，其中，导电迹线包括多个布线层和使所述多个布线层彼此电连接的多个过孔。

8.根据权利要求6所述的指纹识别模块，还包括：

上接合垫，在边缘区域中设置在第一基底的第一表面上并经由导电迹线电连接到下接合垫。

9.根据权利要求1所述的指纹识别模块，其中，第二基底的连接垫经由连接凸点电连接到下接合垫。

10.根据权利要求6所述的指纹识别模块，其中，控制器芯片经由底部凸点电连接到导电迹线，

底部填充物设置在控制器芯片的有源表面与第一基底的第二表面之间并覆盖底部凸点。