TWI673801B - 指紋辨識晶片封裝結構 - Google Patents

Abstract

一種指紋辨識晶片封裝結構，包括線路基板、晶片、至少一發光元件、透光層、透鏡以及封裝膠體。晶片配置於線路基板上並電性連接線路基板。發光元件配置於線路基板上並電性連接線路基板。發光元件位於晶片的至少一側。透光層配置於線路基板上，並包覆晶片與發光元件。透鏡配置於透光層上，且透鏡與線路基板分別位於透光層的相對兩側。封裝膠體配置於線路基板上，且位於透光層與透鏡的周圍。

Description

指紋辨識晶片封裝結構

本發明是有關於一種晶片封裝結構，且特別是有關於一種指紋辨識晶片封裝結構。

目前，因資安意識的提高，智慧型手機、行動電話、平板電腦、筆記型電腦以及個人數位助理(PDA)等電子設備的鎖定狀態通常需透過辨識程序才能解除，其中辨識程序又以指紋辨識最為常見，且指紋辨識器依其辨識原理可區分為電容式指紋辨識器及光學式指紋辨識器。

光學式指紋辨識器由於需具有光源輔助照明辨識，因此，體積較無法縮減，反觀電容式指紋辨識器具有結構輕薄的優勢，近年來大受業者青睞。電容式指紋辨識器利用感測晶片及感測電極相對於手指表面之脊紋與溝紋所形成的電容差異來取得指紋影像，因此手指的指腹與感測晶片之間的距離不能過遠，否則可能造成辨識功能失常。一般而言，配設於上述電子設備中的電容式指紋辨識器的上方設有保護蓋板，在進行指紋辨識時，使用者需將手指的指腹貼附於保護蓋板的外表面，為縮短保護蓋板的外表面與感測晶片之間的距離，保護蓋板的外表面中對位於感測晶片的區塊需設有凹槽，從而影響到上述電子設備的外觀的完整性。因此，不會影響到上述電子設備的外觀的完整性的光學式指紋辨識器又再次地被探討，然而如何縮減其體積則是成為目前重要的議題之一。

本發明提供一種指紋辨識晶片封裝結構，有助於維持電子設備外觀的完整性。

本發明的指紋辨識晶片封裝結構，包括線路基板、晶片、至少一發光元件、透光層、透鏡以及封裝膠體。晶片配置於線路基板上並電性連接線路基板。發光元件配置於線路基板上並電性連接線路基板。發光元件位於晶片的至少一側。透光層配置於線路基板上，並包覆晶片與發光元件。透鏡配置於透光層上，且透鏡與線路基板分別位於透光層的相對兩側。封裝膠體配置於線路基板上，且位於透光層與透鏡的周圍。

在本發明的一實施例中，上述的晶片的主動表面朝向透鏡，其中指紋辨識晶片封裝結構更包括多條導線，且這些導線配置用以電性連接主動表面與線路基板。

在本發明的一實施例中，上述的這些導線與發光元件分別位於晶片的不同側。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件的發光面與晶片的主動表面齊平。

在本發明的一實施例中，上述的透鏡在線路基板上的正投影覆蓋晶片在線路基板上的正投影與發光元件在線路基板上的正投影。

在本發明的一實施例中，上述的指紋辨識晶片封裝結構更包括透光基板。透光基板配置於透鏡上，且透光基板與透光層分別位於透鏡的相對兩側。

在本發明的一實施例中，上述的指紋辨識晶片封裝結構更包括黏著層，配置用以將透光基板固定於透鏡上。

在本發明的一實施例中，上述的指紋辨識晶片封裝結構更包括被動元件，配置於線路基板上並電性連接線路基板，且被動元件被封裝膠體所包覆。

在本發明的一實施例中，上述的透光層包括線包覆膠膜。

在本發明的一實施例中，上述的透鏡為聚光透鏡。

基於上述，本發明的指紋辨識晶片封裝結構能藉由透鏡會聚出射光線與反射光線，以確保出射光線能集中投射到待辨識的外界物體(例如手指的指腹)，並確保反射光線能集中投射到晶片的主動表面，從而確保光學式指紋辨識的辨識可靠度。也就是說，基於透鏡的聚光功能，不僅能確保光學式指紋辨識的辨識可靠度，也能提高感測距離，使得產品設計更具彈性，舉例來說，配設有本發明的指紋辨識晶片封裝結構的電子設備無需刻意縮減部分區塊的厚度，故能維持電子設備的外觀的完整性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的指紋辨識晶片封裝結構的俯視示意圖。圖2是圖1的指紋辨識晶片封裝結構沿Ⅰ-Ⅰ’剖線的剖面示意圖。圖3是圖1的指紋辨識晶片封裝結構沿Ⅱ-Ⅱ’剖線的剖面示意圖。特別說明的是，圖2與圖3示意地繪示出電子設備中的保護蓋板200貼合於指紋辨識晶片封裝結構10上的態樣，以便於說明。請參照圖1至圖3，在本實施例中，指紋辨識晶片封裝結構10包括線路基板100、晶片110、至少一發光元件120(示意地繪示出兩個)、透光層130、透鏡140以及封裝膠體150，其中晶片110具有相對的主動表面112與背表面114，且背表面114透過膠層116連接線路基板100，使晶片110固定於線路基板100上。

另一方面，晶片110的主動表面112作為指紋影像感測面，且背向於線路基板100。晶片110可透過打線接合的方式電性連接於線路基板100，因此，指紋辨識晶片封裝結構10還包多條導線160，各導線160的其中一端電性接合於晶片110的主動表面112，且各導線160的另一端電性接合於線路基板100。這些發光元件120例如是發光二極體，設置於線路基板100上，且電性連接線路基板100。這些發光元件120位於晶片110的至少一側，且這些導線160的配置是以不阻礙這些發光元件120所發出的感測光線為原則，因此這些導線160與這些發光元件120分別位於晶片110的不同側。

透光層130可以是具透光性之封裝膠體，配置於線路基板100上並包覆晶片110、這些導線160以及這些發光元件120。透鏡140貼合於透光層130，且透鏡140與線路基板100分別位於透光層130的相對兩側。透鏡140位於晶片110與這些發光元件120的正上方，且透鏡140在線路基板上的正投影覆蓋晶片110在線路基板100上的正投影與各發光元件120在線路基板100上的正投影。另一方面，晶片110的主動表面112與各發光元件120的發光面122皆朝向透鏡140，且晶片110的主動表面112與各發光元件120的發光面122可以是互為齊平。在其他實施例中，晶片的主動表面與各發光元件的發光面之間可存在高低落差，並以各發光元件的發光面高於晶片的主動表面為宜。

在本實施例中，透光層130例如是線包覆膠膜(film over wire, FOW)，在將線包覆膠膜貼附於線路基板100上時，晶片110、這些發光元件120以及這些導線160可穿入線包覆膠膜，且晶片110的主動表面112與各發光元件120的發光面122皆被線包覆膠膜所覆蓋。另一方面，指紋辨識晶片封裝結構10更包括透光基板170，且配置於透鏡140上。透光基板170透過可透光的粘著層180固定於透鏡140，且透光基板170與透光層130分別位於透鏡140的相對兩側。

另一方面，指紋辨識晶片封裝結構10更包括被動元件190，例如電阻、電容或電感等。被動元件190設置於線路基板100上，且例如是位於透光層130之外。被動元件190與晶片110位於線路基板100的同一側，且電性連接於線路基板100。封裝膠體150連接透光層130、透鏡140、粘著層180以及透光基板170，且環繞透光層130、透鏡140、粘著層180以及透光基板170的周圍。進一步而言，封裝膠體150與透光層130可用以阻隔水氣，以避免對晶片110、這些發光元件120、這些導線160以及被動元件190造成損害。除此之外，封裝膠體150也可用以提高結構的可靠度，避免透鏡140、粘著層180以及透光基板170相對於透光層130偏移。並且，封裝膠體150與透光層130可用以防止晶片110、這些發光元件120以及這些導線160與線路基板100的電性連接關係受外力作用而遭破壞。

此處，透光基板170可用以防止外界物體直接接觸透鏡140，且透鏡140可以是聚光透鏡。因透鏡140在線路基板上的正投影覆蓋晶片110在線路基板100上的正投影與各發光元件120在線路基板100上的正投影，各發光元件120所發出的感測光線能在穿過透鏡140後會聚。

另一方面，保護蓋板200例如是電子設備(例如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦或其他適用的電子產品)的一部分，且為透光蓋板。保護蓋板200連接透光基板170與封裝膠體150，於操作上，使用者可以手指貼附於保護蓋板200的外表面，且對應於晶片110所在處。因透鏡140在線路基板上的正投影覆蓋晶片110在線路基板100上的正投影與各發光元件120在線路基板100上的正投影，各發光元件120所發出的感測光線能在穿過透鏡140後會聚，並於穿過透光基板170後集中投射在碰觸保護蓋板200的外表面的手指的指腹。相對地，感測光線自手指的指腹反射後會先穿過透光基板170，接著在穿過透鏡140後會聚，以集中投射在晶片110的主動表面112上。基於透鏡140的聚光功能，不僅能確保光學式指紋辨識的辨識可靠度，也能使產品設計更具彈性。另一方面，本發明之結構整合了被動元件、發光元件及透鏡等元件將其模封於同一單元中，使其形成為一模組化元件，如此一來，有效節省了空間及體積。

綜上所述，本發明的指紋辨識晶片封裝結構能藉由透鏡會聚出射光線與反射光線，以確保出射光線能集中投射到待辨識的外界物體(例如手指的指腹)，並確保反射光線能集中投射到晶片的主動表面，從而確保光學式指紋辨識的辨識可靠度。也就是說，基於透鏡的聚光功能，不僅能確保光學式指紋辨識的辨識可靠度，也能提高感測距離，使得產品設計更具彈性，舉例來說，配設有本發明的指紋辨識晶片封裝結構的電子設備無需刻意縮減部分區塊的厚度，故能維持電子設備的外觀的完整性。

另一方面，封裝膠體與透光層可用以阻隔水氣，以避免對晶片、發光元件、導線以及被動元件造成損害。除此之外，封裝膠體也可用以提高結構的可靠度，避免透鏡、粘著層以及透光基板相對於透光層偏移。並且，封裝膠體與透光層可用以防止晶片、發光元件以及導線與線路基板的電性連接關係因受外力作用而遭到破壞。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10：指紋辨識晶片封裝結構 100：線路基板 110：晶片 112：主動表面 114：背表面 116：膠層 120：發光元件 122：發光面 130：透光層 140：透鏡 150：封裝膠體 160：導線 170：透光基板 180：黏著層 190：被動元件 200：保護蓋板

圖1是本發明一實施例的指紋辨識晶片封裝結構的俯視示意圖。 圖2是圖1的指紋辨識晶片封裝結構沿Ⅰ-Ⅰ’剖線的剖面示意圖。 圖3是圖1的指紋辨識晶片封裝結構沿Ⅱ-Ⅱ’剖線的剖面示意圖。

Claims (9)

1. 一種指紋辨識晶片封裝結構，包括：一線路基板；一晶片，配置於該線路基板上並電性連接該線路基板；至少一發光元件，配置於該線路基板上並電性連接該線路基板，該至少一發光元件位於該晶片的至少一側；一透光層，配置於該線路基板上，並包覆該晶片與該至少一發光元件；一透鏡，配置於該透光層上，且該透鏡與該線路基板分別位於該透光層的相對兩側，其中該晶片的一主動表面朝向該透鏡；一封裝膠體，配置於該線路基板上，且位於該透光層與該透鏡的周圍；以及多條導線，配置用以電性連接該主動表面與該線路基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識晶片封裝結構，其中該些導線與該至少一發光元件分別位於該晶片的不同側。
3. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識晶片封裝結構，其中該至少一發光元件的一發光面與該晶片的該主動表面齊平。
4. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識晶片封裝結構，其中該透鏡在該線路基板上的正投影覆蓋該晶片在該線路基板上的正投影與該至少一發光元件在該線路基板上的正投影。
5. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識晶片封裝結構，更包括： 一透光基板，配置於該透鏡上，且該透光基板與該透光層分別位於該透鏡的相對兩側。
6. 如申請專利範圍第5項所述的指紋辨識晶片封裝結構，更包括：一黏著層，配置用以將該透光基板固定於該透鏡上。
7. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識晶片封裝結構，更包括：一被動元件，配置於該線路基板上並電性連接該線路基板，且該被動元件被該封裝膠體所包覆。
8. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識晶片封裝結構，其中該透光層包括線包覆膠膜。
9. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識晶片封裝結構，其中該透鏡為聚光透鏡。