一种用于指纹传感器感应层的介电复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种用于指纹传感器感应层的介电复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 在目前典型的指纹传感器的封装结构中包含硅晶片，其上形成感应电极和相关电 路。指纹传感器(Finger Print Sensor，简写FPS)的功能是感应用户手指皮肤的脊(Ridge， 即凸起纹路)和谷(Valley，即凹陷纹路)在电容电场中的相对距离，生成准确的指纹的脊和 谷的纹路图像。为了保证传感器的精度，用户手指与硅晶片表面之间的距离不能太大；当手 指与硅晶片表面距离拉大的时候，电场强度降低，传感器的感测精度变差，无法正确读取用 户指纹。因此，指纹传感器要求硅晶片的感应电极与手指之间的介电材料保护层厚度尽量 薄。
[0003] 然而，指纹传感器必须具备很高的可靠性，为了避免受到环境(潮气、汗水、电解质 污染等）、静电和机械破坏的影响，要求硅晶片表面的保护层或者包封层必须尽量满足一定 的厚度。目前完全包封硅晶片的标准集成电路（1C)封装方式中，硅晶片覆盖的封装材料厚 度一般为30~2000μπι，显然指纹传感器的电场无法穿过这样厚的包封层，因而无法对指纹 进行识别。指纹传感器的感测精度与可靠性要求之间存在着矛盾，亟需一种可以兼顾器件 可靠性和感应精度，同时又是制备简单、低成本的包封方式和包封材料。
[0004] 在现有的技术中，大多数指纹传感器往往采用不完全包封的方式(见图3)，即包封 材料仅仅包裹和保护住硅晶片上的触点及键合金线，而传感器晶片与用户手指直接发生接 触的感应区是暴露的，仅仅使用厚度很小的保护薄层来避免晶片受静电、机械损伤等破坏。 世界专利 W02003098541、美国专利 US6091082、US6114862、US6515488、欧洲专利EP1256899 等介绍了使用氮化硅、碳化硅、氧化铝等材料薄层应用于传感器晶片的保护，同时作为介电 材料层。但是，由于加工方法的限制（往往使用CVD,Chemical Vapor Deposition化学气相 沉积法），上述保护薄层的厚度一般仅有数百纳米~4微米之间，无法超过10微米，无法抵抗 长时间机械磨损等，从而不能为传感器晶片提供足够的静电保护和环境防护。
[0005] 另有一些技术尝试使用透明或者半透明的电容透镜(Capacitive Lens)包封硅晶 片的封装方式，同时兼顾器件可靠性和感应精度(见图2)。这些封装方式有些已经应用在实 际产品中。美国专利US5887343、世界专利W020111304093、W02010120646等介绍了使用介电 常数大于5且小于20的透明或者半透明材料，包括Kap ton(聚酰亚胺）、电气玻璃 (electrical glass,3.8~14.5)、摄影玻璃(photographic glass 7.5)、派勒克斯耐热玻 璃(pyrex glass,4.6~5.0)、窗玻璃(7·6)、云母(4·0~9.0)尼龙(3.24~~22.4)，制成薄 片状的电容透镜，使用环氧树脂(Epoxy)或者亚克力(Aery lie)粘合剂贴附到娃晶片，厚度 可以达到40~100微米。苹果公司的专利W02013173773公布并且在手机等便携式电子产品 中开始工业化应用的是各向异性的蓝宝石作为电容透镜材料，使用粘合剂与硅晶片进行贴 附，厚度可以达到40~200微米。
[0006]透镜封装的指纹传感器在1C包封制程之外，需要额外增加电容透镜的预切割、粘 贴等包封工序，导致传感器封装过程特别复杂，因而其制造成本高。
[0007] 总之，现有的包封硅晶片的技术都需要复杂的封装制造过程，成本高，效率低。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于指纹传感器感应层的介电复 合材料。
[0009] 本发明的第二个目的是提供一种用于指纹传感器感应层的介电复合材料的制备 方法。
[0010] 本发明技术方案概述如下：
[0011] 用于指纹传感器感应层的介电复合材料，按质量百分比由下述组分制成：
[0012] 环氧树脂4 % _20份％，酚醛树脂0.2 %-10 %，第一类介电的无机填料35.27 %-90 %，第二类介电的无机填料2 % -60 %，固化剂0.01 % -5 %，粘合力促进剂0.01 % -5 %，脱 模剂0·01 %-3%和阻燃剂0·5%-10%。
[0013] 环氧树脂选自：牌号为EP01431310、EP01441310、EP01451310、EP01551310、 EP01661310、EP01671310或EP01691410所示的双酚A型环氧树脂；或牌号为YDF-161、YDF-161H、YDF-162、YDF-165、YDF-170、YDF-175、YDF-175S、YDF-2001、YDF-2004、DER354、 NP0N862、NP0N863、EPICL0N830、EPICL0N830S、EPICL0N830LVP、EPICL0N835或EPICL0N835LV 所示的双酚 F 环氧树脂；或牌号为 ST-1000、ST-3000、ST-4000D、ST-40100D、ST-5080、ST-5100或EP0NEX1510所示的氢化双酸A型环氧树脂;或牌号为F-44，F-52或F-48所示的苯酚甲 醛环氧树脂；或牌号为FJ-47或FJ-43所示的甲酚甲醛环氧树脂；或牌号为PGCN-700-2、 PGCN-700-3、PGCN-701、PGCN-702、PGCN-703、PGCN-704L、PGCN-704ML、PGCN-704、PGCN-700-2S、PGCN-700-3S、PGCN-701S、PGCN-702S、PGCN-703S、PGCN-704S、JF-43、JF-45、JF-46、CNE-195乂1^、1(1-3000，1(1-5000所示的邻甲酚醛型环氧树脂 ；或牌号为￥乂-4000!1，￥乂-40001(、 ￥父4000!1/1(、￥1^6121!1、￥1^6677、￥乂7399、￥1^6640所示的联苯型环氧树脂 ；或双（2,3-环氧基环 戊基)醚、3,4_环氧基-6-甲基环己基甲酸-3'，4'_环氧基-6'-甲基环己基甲酯、乙烯基环己 烯二环氧化合物、3，4-环氧基环己基甲酸-3 '，4 环氧基环己基甲酯、二异戊二烯二环氧化 合物、己二酸二（3,4_环氧基-6-甲基环己基甲酯）、二环戊二烯二环氧化合物、四氢邻苯二 甲酸二缩水甘油酯、环己烷-1，2-二羧酸二缩水甘油酯、4,5_环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘 油酯、双（（3，4_环氧环己基）甲基）己二酸酯、1，2_环氧-4-乙烯基环己烷、3,4_环氧环己基 甲基甲基丙烯酸酯、1，4_环己烷二甲醇双(3,4_环氧环己烷甲酸）酯、3-环氧乙烷基7-氧杂 二环[4.1.0]庚烷至少一种。
[0014] 酚醛树脂选自：牌号为2130、2127、2124、2123、2402、65-180,65-200、卩-180、卩-200、!1-1、!1-4或册-謂所示的普通酚醛树脂 ；或牌号为腿!1-78515，]\^!1-7851-3!1、]\^!1-78521 或MEH-7853-SS所示的联苯型酚醛树脂；或牌号为TXN-203所示的对叔辛基苯酚甲醛树脂； 或牌号为2402所示的对叔丁基苯酚甲醛树脂;或牌号为TKM-0、SP1077、T6000或T3100所示 的环氧改性烷基酚醛树脂；或牌号为SP6600(SP6700+HMT)、SP6700、SL2201、SL2202、 1^^12686、？?11-(：、!111111995，？?221、？?222、？?223所示的腰果油改性烷基酚醛树脂 ;或牌号 为 SP6601(SP6701+HMT)、SP6701、SL2101、SL2102、Durezl3355、PFM-T、HRJ12532所示的妥尔 油改性烷基酚醛树脂;或牌号为202、R17152、SP-1044或SP-10458所示的羟甲基对辛基苯酚 甲醛树脂；或牌号为201、SP-1055、SP-1056、Tackind250或P-124所示的溴化羟甲基对辛基 苯酚甲醛树脂;或牌号为101所示的羟甲基对叔丁基苯酚甲醛树脂;或牌号为PF-231所示的 环氧改性酚醛树脂至少一种。
[0015] 第一类介电的无机填料优选为:最大粒径〈100μL?，同时平均粒径介于0.8μηι至50μηι 之间的钛酸钡、钛酸铜1丐、钛酸1丐和钛酸锁钡至少一种。
[0016] 第二类介电的无机填料优选为:最大粒径〈100μπι，同时平均粒径介于0.8μηι至50μηι 之间的二氧化钛、三氧化二铝、二氧化硅、氮化硼、碳酸钙和云母至少一种。
[0017] 固化剂选自：乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六 胺、哌嗪、Ν-氨乙基哌嗪、Ν-羟乙基哌嗪、间苯二胺、邻苯二胺、二氨基二苯基甲烷、异氟尔酮 二胺、1，3_双(氨甲基)环己烷、4,4_二氨基二环己基甲烷、乙二胺双马来酰亚胺、己二胺双 马来酰亚胺、间苯二胺双马来酰亚胺、对氨基苯酚马来酰亚胺、二氨基二苯砜、二氮杂萘酮、 邻苯二甲酸酐、