指纹识别模组、终端设备及其指纹识别模组的制备方法与流程

本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种指纹识别模组、终端设备及其指纹识别模组的制备方法。

背景技术：

随着通信技术的迅速发展，各种电子设备被广泛应用于人们的日常生活和工作中，例如手机、平板电脑等。

目前，电子设备可以采用集成于电子设备屏幕的下方的指纹识别模组，通过采集手指反射的光线并对采集的反射光线进行识别以获取指纹图像信息的，其中，指纹图像信息主要是通过对指纹的各个特征点(指纹的波峰和波谷)反射的光线进行识别获得。然而，当前指纹识别模组的厚度都超过0.8mm，厚度偏厚，影响智能终端内部的设计和布局，例如电池的布局，会导致指纹识别模组的位置只能放在屏幕的偏下方位置，影响用户体验。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种指纹识别模组、终端设备及其指纹识别模组的制备方法，以实现减小指纹识别模组的整体厚度。

第一方面，本发明实施例提供了一种指纹识别模组，该指纹识别模组包括：

传感器芯片、微镜头结构和电路板；

所述传感器芯片包括基底、位于所述基底上的围堰以及多个第一焊垫，所述基底包括光学感应区域；所述围堰围绕所述光学感应区域；多个所述第一焊垫位于所述基底上且位于所述围堰围绕区域外；所述微镜头结构位于所述围堰背离所述基底的一侧；

所述电路板，位于所述基底背离所述微镜头结构的一侧；多个所述第一焊垫与所述电路板电连接。

可选的，所述微镜头结构的顶部到所述电路板的底部的垂直距离范围为50-300um。

可选的，所述围堰包括至少一个同心环状子围堰。

可选的，所述围堰的高度范围是5-300um，宽度范围是30-1000um。

可选的，所述微镜头结构包括衬底、遮光层以及多个微镜头；

所述遮光层位于所述衬底背离所述围堰的一侧；所述遮光层设置有多个开口；多个所述微镜头一一对应设置在多个所述开口处。

可选的，所述电路板包括多个第二焊垫；

所述第二焊垫位于所述电路板上且位于所述传感器芯片与所述电路板贴合的区域外，多个所述第一焊垫与所述第二焊垫电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：所述终端设备包括上述实施例任一所述的指纹识别模组。

第三方面，本发明实施例还提供了一种指纹识别模组的制备方法，该方法包括：

提供基底母版，所述基底母版包括多个光学感应区域；

在所述基底母版上形成多个围堰和多个第一焊垫；所述围堰围绕一所述光学感应区域；多个所述第一焊垫位于所述基底母版上且位于所述围堰围绕区域外；

提供多个微镜头结构，将多个所述微镜头结构一一对应贴合在多个围堰背离所述基底母版的一侧；

切割形成多个指纹识别单元；

将所述指纹识别单元的多个所述第一焊垫与电路板电连接，形成指纹识别模组。

可选的，在切割形成多个指纹识别单元之前，还包括：

对所述基底母版进行减薄处理。

可选的，在减薄所述基底母版之前，还包括：

在所述微镜头结构背离所述基底的一侧形成保护膜；

在切割形成多个指纹识别单元之前，还包括：

将所述保护膜去除。

本发明实施例的技术方案，该指纹识别模组包括传感器芯片、微镜头结构和电路板；所述传感器芯片包括基底、位于所述基底上的围堰以及多个第一焊垫，所述基底包括光学感应区域；所述围堰围绕所述光学感应区域；多个所述第一焊垫位于所述基底上且位于所述围堰围绕区域外；所述微镜头结构位于所述围堰背离所述基底的一侧；所述电路板，位于所述基底背离所述微镜头结构的一侧；多个所述第一焊垫与所述电路板电连接。解决了现有技术中指纹识别模组的厚度偏厚，影响智能终端内部的设计和布局以及用户体验的问题。以实现减小指纹识别模组的整体厚度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种指纹识别模组的剖面示意图；

图2是本发明实施例提供的一种传感器芯片100的剖面示意图；

图3是本发明实施例提供的一种传感器芯片100的俯视示意图；

图4为本发明实施例提供的一种指纹识别模组的制备方法的流程图；

图5-图7是本发明实施例提供的指纹识别模组的制备方法各步骤形成的指纹识别模组的流程图；

图8为本发明实施例提供的一种指纹识别模组的制备方法的流程图；

图9是本发明实施例提供的指纹识别模组的制备方法其中一个步骤形成的指纹识别模组的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种指纹识别模组，可适用于电子设备的光学指纹识别。图1为本发明实施例提供的一种指纹识别模组的剖面示意图。参见图1，该指纹识别模组包括：

传感器芯片100、微镜头结构200和电路板300；

所述传感器芯片100包括基底104、位于所述基底104上的围堰103以及多个第一焊垫101，所述基底104包括光学感应区域102；所述围堰103围绕所述光学感应区域102；多个所述第一焊垫101位于所述基底104上且位于所述围堰103围绕区域外；所述微镜头结构200位于所述围堰103背离所述基底104的一侧；

所述电路板300，位于所述基底104背离所述微镜头结构200的一侧；多个所述第一焊垫101与所述电路板300电连接。

其中，基底104为传感器芯片100提供支撑和电气支持。可选的，基底104可以为晶圆。

光学感应区域102设置在基底104的一侧，用于接收微镜头结构200接收到的光线，光学感应区域102与微镜头结构200对应，可保证指纹识别模组检测和识别的准确性。光学感应区域102可以为现有技术中的光学传感器芯片，光学感应区域102的尺寸和大小由接收光线的光学传感器芯片的尺寸和大小决定，本实例对此仅做解释说明。

围堰103设置于光学感应区域102和第一焊垫101之间的位置，围绕光学感应区域102，用于保护光学感应区域102被外界污染，同时可以作为微镜头结构200与电路板300之间的支撑连接物。

围堰103选择的材料自带粘性，具有良好的热稳定性和化学稳定性。围堰103的材料可以是网版印刷有机材料、光刻光敏材料或金属材料，本发明不对围堰103的材料进行限制。

在上述实施例的基础上，所述电路板300包括多个第二焊垫101；所述第二焊垫101位于所述电路板300上且位于所述传感器芯片100与所述电路板300贴合的区域外，多个所述第一焊垫101与所述第二焊垫101电连接。电路板300与传感器芯片100贴合的一侧设置有第二焊垫101，通过金属打线(wirebond)的方法，将电路板300上的焊垫与传感器芯片100上的多个第一焊垫101电连接，电路板300上的第二焊垫101的数量与第一焊垫101的数量一致。电路板300还包括控制芯片401、被动器件402以及连接器403，还包括其他相关电路器件(图1中未示出)，在传感器芯片100与电路板300连接导通后，同时，可以在电路板300上控制芯片401、被动器件402以及连接器403等相关电路器件，进而实现整个指纹识别模组的电性连接和组装。

继续参见图1，在上述各实施例的基础上，所述微镜头结构的顶部到所述电路板的底部的垂直距离范围为50-300um。

本发明实施例的技术方案，指纹识别模组包括传感器芯片、微镜头结构和电路板；所述传感器芯片包括基底、位于所述基底上的围堰以及多个第一焊垫，所述基底包括光学感应区域；所述围堰围绕所述光学感应区域；多个所述第一焊垫位于所述基底上且位于所述围堰围绕区域外；所述微镜头结构位于所述围堰背离所述基底的一侧；所述电路板，位于所述基底背离所述微镜头结构的一侧；多个所述第一焊垫与所述电路板电连接。在现有技术中，当前指纹识别模组的厚度都超过0.8mm，厚度偏厚，本实施例中采用高度更低的微镜头结构，同时减薄传感器芯片的厚度，以实现减小指纹识别模组的整体厚度。此外，偏厚的指纹识别模组影响智能终端内部的设计和布局，例如电池的布局，会导致指纹识别模组的位置只能放在屏幕的偏下方位置，影响用户体验，在本实施例中降低了指纹识别模组的厚度，更有利于智能终端屏下设计布局空间，提升用户使用指纹识别模组的指纹识别体验感受。

图2是本发明实施例提供的一种传感器芯片100的剖面示意图，图3是本发明实施例提供的一种传感器芯片100的俯视示意图。结合图2和图3，在本实施例中提供了又一种实施方式，可选的，所述围堰103包括至少一个同心环状子围堰。

可以理解的是围堰103在单颗传感器芯片100上是环状排布的，可以有不同的环状。可以是单圈，也可以是多圈。本发明不对围堰103的具体数量限定，围堰103越多，可更好的避免后续工艺中胶水渗入传感器芯片100的感光区域102。

可选的，所述围堰的高度范围是5-300um，宽度范围是30-1000um。具体的高度范围和宽度范围根据传感器芯片100的空间大小、传感器芯片100与第一焊垫101的相对位置关系以及围堰103的整体厚度设计来定义。

继续参见图1，在本实施的有一种实施方式中，可选的，所述微镜头结构200包括衬底204、遮光层203以及多个微镜头202；

其中，衬底204为微镜头结构200提供支撑，衬底204可以是大片光玻璃，也可以是其它有机薄膜或可以透过指定波长的基板材料。其中，衬底204的厚度范围可以在0.05-1.5mm之间，衬底204的形状可以是圆形，可以是方形，也可以是其他形状，本发明实施例不对衬底204的形状进行限定。

遮光层203设置于衬底204接收光线的一侧，用于遮挡一定波长范围的光线使其不能被透过。可选的，遮光层203的材质可以是一层有机膜，也可以是金属膜(如黑铬)，本发明不对遮光层203的材质进行具体限定。遮光层203的厚度范围可以为0.1um～20um。

遮光层203上设置有多个开口，遮光层203上的开口用于制作微镜头202。遮光层203上的开口数量可以由本领域技术人员根据实际需要进行设置，开口的形状可以与微镜头202的底部形状保证一致，开口在遮光层204上的排列方式可以由本领域技术人员根据实际需要进行设置。可选的，多个开口在遮光层203上成阵列式排列。

需要说明的是上述设计的衬底204透过特定波长范围的光线，以及遮光层203遮挡一定波长范围的光线可以为600纳米以上的红外线。

微镜头202可通过压印、有机光学材料的光刻、热回流、干法蚀刻和灰阶mask等技术实现。微镜头202的高度范围可以为1～100um，直径范围可以为3～1000um，各个微镜头202之间的间距范围可以为0.5～10000um，在具体实施例中，可根据指纹识别模组的具体尺寸调整微镜头的尺寸。而传统透镜是由多层滤光片组成，整体较厚，通过选取微镜头202作为光学指纹识别模组的聚光接收信号去，可以减小光学指纹识别模组的整体厚度。

需要说明的是，本发明实施例微镜头202的排列可以是阵列式的，也可以有不同的排列，微镜头202的底部形状可以是圆形，也可以是方形，图1示例性表示微镜头202的底部是圆形，本发明实施例不对微镜头202的排列方式和底部形状进行限定。

可以理解的是微镜头202与遮光层203上的开口一一对应，则遮光层204上的开口的数量以及开口的形状可以由微镜头202的数量以及底部形状决定。

继续参见图1，在本实施的有一种实施方式中，可选的，所述遮光层203位于所述衬底204背离所述围堰103的一侧；所述遮光层203设置有多个开口；多个所述微镜头202一一对应设置在多个所述开口处。

通过在遮光层203在微镜头202与衬底204连接区域设置开口，可用于后续在衬底204靠近屏幕终端一侧制作微镜头202，避免因遮光层203布满整个衬底204，微镜头202失效。其中，遮光层203可通过蒸镀、丝网印刷、旋转涂布、喷涂和半导体光刻等单种工艺或多种工艺复合实现。

通过在电路板300靠近智能终端屏幕的一侧制作微镜头结构200，传感器芯片100通过形成围堰103与微镜头结构200贴合，通过多个第一焊垫101与电路板300电连接，从而形成本实施例中的指纹识别模组，取代传统工艺中光学指纹识别模组需要传感器芯片、pcb板和镜头组装制成，光学指纹识别模组厚度较厚，工艺复杂，可有效减小光学指纹识别模组的厚度。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的一种终端设备，终端设备可以包括本发明任意实施例所述的指纹识别模组。需要说明的是，本发明实施例提供的终端设备可以为电脑、电视机或智能穿戴设备等，本发明实施例对此不作特殊限定。

图4为本发明实施例提供的一种指纹识别模组的制备方法的流程图，图5-图7是本发明实施例提供的指纹识别模组的制备方法各步骤形成的指纹识别模组的流程图。本实施例可适用于电子设备的光学指纹识别的情况，该制备方法具体包括如下步骤：

s410、提供基底母版，所述基底母版包括多个光学感应区域；

参见图5，提供基底母版，基底母版可以整块的晶圆，基底母版包括多个光学感应区域。

s420、在所述基底母版上形成多个围堰和多个第一焊垫；所述围堰围绕一所述光学感应区域；多个所述第一焊垫位于所述基底母版上且位于所述围堰围绕区域外；

继续参见图5，围堰的制作技术可以通过有机光敏材料的光刻技术，或是3d打印，网版印刷等方法。

围堰的制作位置是根据光学感应区域周边的第一焊垫(101)以及光学感应区域(102)的位置，在基底母版所在的晶圆表面制作围堰(103)。

s430、提供多个微镜头结构，将多个所述微镜头结构一一对应贴合在多个围堰背离所述基底母版的一侧；

参见图6，提供微镜头结构，结合图7，将微镜头结构对应贴合在围堰背离基底母版的一侧。

将筛选合格的单个小块的微镜头结构贴合贴满到带有围堰的基底母版上。具体贴合的工艺可以采用类似倒装焊的设备进行实现，贴合精度可以达到5um以内。

由于制作围堰的材料自带粘性，则单个小块微镜头结构可以与围堰很好的粘合。此外，根据制作围堰材料的特性，为了得到更佳的粘结强度，还可以使用专用的晶圆级压合机台设备，借助温度、真空或压力等设备参数对其进行整片的压合。

微镜头结构可以采用大片加工完成后，再分切成单个小块微镜头结构，后续使用时，挑选良品进行，有利良率和成本控制，更符合批量化生产的要求。

s440、切割形成多个指纹识别单元；

继续参见图5，切割形成多个指纹识别单元，即为图5所示的单颗成品。

切割的方式可以采用激光切割、刀轮切割或cnc加工等方式。

s450、将所述指纹识别单元的多个所述第一焊垫与电路板电连接，形成指纹识别模组。

将所述指纹识别单元的多个所述第一焊垫与电路板电连接，实现整个指纹识别模组的电性连接和组装，形成指纹识别模组。

图8为本发明实施例提供的一种指纹识别模组的制备方法的流程图，图5-图7、图9是本发明实施例提供的指纹识别模组的制备方法各步骤形成的指纹识别模组的流程图。在上述实施例的基础上，进行了优化，该制备方法包括：

s810、提供基底母版，所述基底母版包括多个光学感应区域；

参见图5，提供基底母版，基底母版可以整块的晶圆，基底母版包括多个光学感应区域。

s820、在所述基底母版上形成多个围堰和多个第一焊垫；所述围堰围绕一所述光学感应区域；多个所述第一焊垫位于所述基底母版上且位于所述围堰围绕区域外；

继续参见图5，围堰的制作技术可以通过有机光敏材料的光刻技术，或是3d打印，网版印刷等方法。

围堰的制作位置是根据光学感应区域周边的第一焊垫(101)以及光学感应区域(102)的位置，在基底母版所在的晶圆表面制作围堰(103)。

s830、提供多个微镜头结构，将多个所述微镜头结构一一对应贴合在多个围堰背离所述基底母版的一侧；

参见图6，提供微镜头结构，结合图7，将微镜头结构对应贴合在围堰背离基底母版的一侧。

将筛选合格的单个小块的微镜头结构贴合贴满到带有围堰的基底母版上。具体贴合的工艺可以采用类似倒装焊的设备进行实现，贴合精度可以达到5um以内。

由于制作围堰的材料自带粘性，则单个小块微镜头结构可以与围堰很好的粘合。此外，根据制作围堰材料的特性，为了得到更佳的粘结强度，还可以使用专用的晶圆级压合机台设备，借助温度、真空或压力等设备参数对其进行整片的压合。

s840、在所述微镜头结构背离所述基底母版的一侧形成保护膜；

参见图9，为了保护微镜头不受压力的影响，在微镜头结构背离基底母版的一侧粘贴一层保护膜301，该保护膜301可以使用紫外照射的方式解粘性，便于后续去除。

s850、对所述基底母版进行减薄处理；

在微镜头结构上形成保护膜后，采用机械研磨的方法将基底母版的硅面做减薄处理，具体减薄厚度可以根据实际需要进行设置，为保证基底母版的可靠性，将最终形成的指纹识别模组的厚度范围控制在50-300um。

s860、将所述保护膜去除；

s870、切割形成多个指纹识别单元；

继续参见图5，切割形成多个指纹识别单元，即为图5所示的单颗成品。

切割的方式可以采用激光切割、刀轮切割或cnc加工等方式。

s880、将所述指纹识别单元的多个所述第一焊垫与电路板电连接，形成指纹识别模组。

将所述指纹识别单元的多个所述第一焊垫与电路板电连接，实现整个指纹识别模组的电性连接和组装，形成指纹识别模组。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。