指纹传感器模组及其制作方法与流程

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种指纹传感器模组及其制作方法。

背景技术：

指纹传感芯片是实现指纹采集的关键器件。在指纹传感芯片制作完成后，首先对指纹传感芯片进行一系列封装工艺，然后安装限位环，形成一个指纹传感器模组。指纹传感器模组主要用于考勤机、门禁装置和手机终端等电子设备。

现有的指纹传感芯片封装方法为：在指纹传感芯片上进行深反应刻蚀或用其他工艺形成深槽，再通过物理或化学重布线工艺，将连接垫置于深槽内，然后通过打线使指纹传感芯片与载基板相连。现有技术的指纹传感器封装方法只是将单个指纹传感芯片封装，而指纹传感器模组还包括很多外围辅助芯片，诸如指纹处理芯片、中央处理芯片和驱动芯片等，这些芯片需要贴附在软硬结合板上，但是这样的结构存在以下缺点：

软硬结合板有一定的柔性，因此，软硬结合板在发生弯折和碰撞时，贴附在其上的元器件容易焊垫断裂，使得指纹传感器模组的可靠性降低；而且，软硬结合板要贴附外围辅助芯片，势必会增加软硬结合板的层数，布线难度也会增加。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种指纹传感器模组及其制作方法，以解决现有指纹传感器模组存在的问题，提高指纹传感器模组的可靠性，降低布线难度。

一方面，本发明实施例提供了一种指纹传感器模组，包括：

指纹传感芯片和至少一个辅助芯片，其中，指纹传感芯片和至少一个辅助芯片由塑封材料封装为一个芯片封装体，并且，该指纹传感芯片和至少一个辅助芯片的电路面朝向同一方向，上述芯片封装体的背面形成有与指纹传感芯片的焊垫和至少一个辅助芯片的焊垫电连接的重布线图形，该重布线图形上形成有多个凸点。

可选地，在芯片封装体的正面，塑封材料至少部分覆盖指纹传感芯片的工作面。

可选地，塑封材料全部覆盖指纹传感芯片的工作面。

可选地，芯片封装体的正面还设置有颜色涂层和/或耐磨涂层。

可选地，芯片封装体的正面边缘设置有突出的限位环，该限位环所限定区域对应指纹传感芯片的工作面。

可选地，限位环为金属限位环。

可选地，本发明实施例提供的指纹传感器模组还包括软硬结合板，该软硬结合板包括导电线路层，以及设置在软硬结合板正面的多个焊垫，多个焊垫分别与芯片封装体的背面的重布线图形上的多个凸点电连接。

可选地，软硬结合板背面设置有补强钢板。

可选地，辅助芯片包括指纹处理芯片、中央处理芯片、驱动芯片和被动元器件中的一种或几种。

另一方面，本发明实施例提供了一种指纹传感器模组的制作方法，包括：

将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片由塑封材料封装为一个芯片封装体，其中，指纹传感芯片和至少一个辅助芯片的电路面朝向同一方向；

在芯片封装体的背面形成与指纹传感芯片的焊垫和至少一个辅助芯片的焊垫电连接的重布线图形，该重布线图形上形成有多个凸点。

可选地，将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片由塑封材料封装为一个芯片封装体包括：

提供支撑基板、指纹传感芯片和至少一个辅助芯片；

将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片贴附到支撑基板上；

利用塑封材料将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片塑封为一个芯片封装体；

剥离支撑基板。

可选地，在芯片封装体的背面制作重布线图形包括：

在芯片封装体的背面沉积金属层，并进行金属增厚；

采用光刻工艺对金属层进行处理以形成重布线图形；

在重布线图形表面进行镍金处理，并包封阻焊层，通过曝光显影暴露出需要植球的焊垫；

在焊垫表面制作锡球，以形成重布线图形上的多个凸点。

可选地，在芯片封装体的正面，塑封材料至少部分覆盖指纹传感芯片的工作面。

可选地，本发明实施例提供的指纹传感器模组的制作方法，还包括：

在芯片封装体的正面形成有颜色涂层和/或耐磨涂层。

可选地，本发明实施例提供的指纹传感器模组的制作方法，还包括：

在芯片封装体的正面边缘形成突出的限位环，该限位环所限定区域对应指纹传感芯片的工作面。

本发明实施例提供了一种指纹传感器模组及其制作方法，该指纹传感器模组通过将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，实现了指纹传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了指纹传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的指纹传感器模组的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种指纹传感器模组的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的另一种指纹传感器模组的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的指纹传感器模组的结构示意图；

图5为本发明实施例四提供的指纹传感器模组的制作方法流程图；

图6a至图6t为本发明实施例五提供的指纹传感芯片制作方法的工序步骤图；

图7a至图7k为本发明实施例五提供的芯片封装体制作方法的工序步骤图；

图8a至图8c为本发明实施例四提供的指纹传感器模组的组装工序步骤图。

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。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的指纹传感器模组的结构示意图。本发明实施例提供的指纹传感器模组可以应用于考勤机、门禁装置和手机终端等电子设备。

如图1所示，本实施例提供的指纹传感器模组，包括：

指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120，其中，指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120由塑封材料101封装为一个芯片封装体100，并且，该指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120的电路面朝向同一方向，上述芯片封装体100的背面形成有与指纹传感芯片110的焊垫和至少一个辅助芯片120的焊垫电连接的重布线图形，该重布线图形上形成有多个凸点102。

塑封是以塑料代替金属、玻璃、陶瓷等包封电子元件的一种技术，与现有技术相比，本发明实施例一提供的指纹传感器模组中，指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120由塑封材料101封装为一个芯片封装体100，避免了现有技术中，指纹传感器模组在受到外部作用力时，其外围的辅助芯片发生焊垫断裂的情况。

可选地，塑封材料101全部覆盖指纹传感芯片110的工作面111。指纹传感芯片110的工作面111为指纹感应面。

可选地，塑封材料可以是环氧塑封料，本实施例提供的指纹传感器模组通过塑封工艺将指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120封装为一个芯片封装体100，实现系统级封装，其中，芯片封装体100内的指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120是以二维方式平铺，其电路面朝向同一方向。优选地，指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120的电路面的焊垫可以在同一平面上，这样的结构有利于在芯片封装体100的背面进行重布线工艺。由于至少一个辅助芯片120被塑封在芯片封装体100中，与指纹传感芯片110同时进行重布线，因此减少了布线层数，降低了布线难度。

本发明实施例一提供了一种指纹传感器模组，该指纹传感器模组通过将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，实现了指纹传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了指纹传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种指纹传感器模组的结构示意图。如图2所示，进一步地，本实施例提供的指纹传感器模组中，塑封材料101至少部分覆盖指纹传感器110的工作面111。

可选地，芯片封装体100的正面还设置有颜色涂层130和/或耐磨涂层140。

颜色涂层130可以用来匹配手机面板颜色，耐磨涂层140可以防止手机多次触摸指纹传感芯片110的工作面111，造成划伤的情况。特别地，颜色涂层130和耐磨涂层140可以是单独的两层结构，也可以是同一层结构，即：只有一层颜色涂层130结构，其中，颜色涂层130具有耐磨的功能。

可选地，芯片封装体100的正面边缘设置有突出的限位环150，该限位环150所限定区域对应指纹传感芯片110的工作面111。

可选地，限位环150为金属限位环。

图3为本发明实施例二提供的另一种指纹传感器模组的结构示意图。本实施例提供的指纹传感器模组中，在芯片封装体100的另一面贴装至少一个第二辅助芯片160，具体地，在塑封材料101中开通孔，并在通孔中填充金属以形成导线161，导线161的第一端与第二辅助芯片160的焊垫电连接，导线161的第二端延伸至芯片封装体100的背面。本实施例提供的指纹传感器模组解决了辅助芯片120贴装过多，在芯片封装体100的一面放不下的问题。

本发明实施例二提供了一种指纹传感器模组，该指纹传感器模组通过将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，并且芯片封装体的正面设置有颜色涂层和/或耐磨涂层以及限位环，提高了用户体验，实现了系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了指纹传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的指纹传感器模组的结构示意图。如图4所示，进一步地，本实施例提供的指纹传感器模组还包括软硬结合板170，其中，软硬结合板170包括导电线路层，以及设置在该软硬结合板170正面上的多个焊垫，多个焊垫分别与芯片封装体100背面的重布线图形上的多个凸点102电连接。

软硬结合板，即柔性线路板(FPC)与硬性线路板(PCB)，经过压合等工序，按相关工艺要求组合在一起，形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板。本发明实施例三提供的指纹传感器模组贴附在软硬结合板160上，软硬结合板160既有一定的挠性区域，也有一定的刚性区域，有助于节省指纹传感器模组内部空间，提高指纹传感器模组性能。

可选地，软硬结合板170背面设置有补强钢板180。

可选地，本发明实施例中的辅助芯片120可以包括指纹处理芯片、中央处理芯片、驱动芯片和被动元器件中的一种或几种，其中，被动器件包括电容、电阻和电感等。

本发明实施例三提供了一种指纹传感器模组，该指纹传感器模组通过将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，并贴附在软硬结合板上，节省了指纹传感器模组内部空间，实现了指纹传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了指纹传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。

实施例四

图5为本发明实施例四提供的指纹传感器模组的制作方法流程图。本实施例提供一种指纹传感器模组的制作方法，包括：

S110、将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片由塑封材料封装为一个芯片封装体，其中，指纹传感芯片和至少一个辅助芯片的电路面朝向同一方向；

S120、在芯片封装体的背面形成与指纹传感芯片的焊垫和至少一个辅助芯片的焊垫电连接的重布线图形，该重布线图形上形成有多个凸点。

示例性地，该指纹传感器模组的制作方法，还包括：

S130、提供软硬结合板，该软硬结合板包括导电线路层，以及设置在软硬结合板正面上的多个焊垫，将软硬结合板的多个焊垫分别与芯片封装体背面的重布线图形上的多个凸点电连接。

本发明实施例四提供了一种指纹传感器模组的制作方法，通过将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，并贴附在软硬结合板上，节省了指纹传感器模组内部空间，实现了指纹传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了指纹传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。

实施例五

在上述实施例的基础上，本发明实施例五提供的指纹传感器的制作方法可以包括三个部分，第一部分：制作指纹传感芯片。

图6a至图6t为本发明实施例五提供的指纹传感芯片制作方法的工序步骤图。如图6a所示，提供指纹传感晶圆，该指纹传感晶圆包括多个指纹传感单元112，即指纹传感晶圆上的小格子，每个指纹传感单元112都完全相同。为了下文表述方便，取其中两个进行剖面图文介绍。

如图6b所示，提供支撑基板113，为了作图方便，图6b中的虚线表示对称。

支撑基板113可以是玻璃、硅或者材质比较硬的其他基板，用以支撑指纹传感单元112.

如图6c所示，在支撑基板113的表面涂布临时键合材料114，可选地，通过旋涂机涂布临时键合材料114，或者使用贴膜机贴临时键合材料114，或者用丝网印刷印制临时键合材料114。

如图6d所示，将支撑基板113和指纹传感单元112键合为一体，可选地，使用晶圆压合机或者层压机将指纹传感单元112压合至支撑基板113上。

如图6e所示，在指纹传感单元112背面进行减薄，以便使产品厚度降低，同时减低硅通孔工艺的难度和时间。

如图6f和图6g所示，其中图6g为图6f圆圈处的局部放大图，在指纹传感单元112背面制作硅通孔115，可选地，采用干法蚀刻工艺制作硅通孔115。在该硅通孔115底部暴露出晶圆焊盘116。

如图6h和图6i所示，其中图6i为图6h圆圈处的局部放大图，在指纹传感单元112背面沉积绝缘层117，用以将后续工艺与硅通孔115电绝缘开。可选地，采用喷涂工艺沉积绝缘层117。

如图6j和图6k所示，其中图6k为图6j圆圈处的局部放大图，将硅通孔115底部的晶圆焊盘116的金属层暴露出来，可选地，采用激光钻孔技术。

如图6l和图6m所示，其中图6m为图6l圆圈处的局部放大图，在绝缘层117上沉积金属层118，用于连接晶圆焊盘116。并对金属层118进行增厚，使其达到需求的厚度。可选地，通过磁控溅射、蒸镀等方式沉积种子层金属，并在种子层金属上电镀金属，以实现金属增厚。

如图6n和图6o所示，其中图6o为图6n圆圈处的局部放大图，在金属层118上涂布光刻胶119进行光刻工艺。可选地，通过涂布工艺旋涂光刻胶119，并进行曝光显影，将需要保留的金属层118用光刻胶119覆盖起来。

如图6p和图6q所示，其中图6q为图6p圆圈处的局部放大图，通过蚀刻工艺去除多余的金属层，以形成指纹传感单元112的焊垫118a，并去除光刻胶。

如图6r所示，拆除支撑基板113，可选地，通过热滑移、机械剥离或者激光照射等方法进行拆除，并对临时键合材料114进行清洗。

如图6s和图6t所示，其中图6t为图6s圆圈处的局部放大图，以指纹传感单元112为单位切割指纹传感晶圆获得独立的指纹传感芯片110。优选地，采用机械刀片或者激光方式进行切割。

第二部分：将指纹传感芯片与辅助芯片封装为一个芯片封装体。

图7a至图7k为本发明实施例五提供的芯片封装体制作方法的工序步骤图。

如图7a所示，提供支撑基板103、指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120，将指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120贴附到支撑基板上103。

优选地，支撑基板103上铺设有临时键合材料104，用以贴附指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120。而且，临时键合材料104可以通过激光、UV光、机械、或者加热方式使支撑基板103分离开来。

如图7b所示，利用塑封材料101将指纹传感芯片110和至少一个辅助芯片120塑封为一个芯片封装体100，实现系统级封装，并且塑封材料101至少部分覆盖指纹传感芯片110的工作面111，或者塑封材料101全部覆盖指纹传感芯片110的工作面111。

如图7c所示，优选地，如果辅助芯片120贴装过多，在芯片封装体100的一面放不下时，还可以在芯片封装体100的另一面贴装第二辅助芯片160，具体地，在塑封材料101中开通孔，并在通孔中填充金属以形成导线161，导线161的第一端与第二辅助芯片160的焊垫电连接，导线161的第二端延伸至芯片封装体100的背面。

如图7d所示，剥离支撑基板103。优选地，通过激光、UV光或者机械方式对支撑基板103进行剥离，并对临时键合材料104予以清洗。

在芯片封装体100的背面制作重布线图形，包括：

如图7e和图7f所示，其中图7f为图7e圆圈处的局部放大图，在芯片封装体100的背面沉积金属层105，并进行金属增厚。优选地，通过磁控溅射或者蒸镀方式在芯片封装体100的背面沉积种子层金属，然后在种子层金属上电镀金属，使金属层达到需求的厚度。

如图7g所示，在金属层105表面涂布光刻胶106，通过曝光显影，把需要保留的金属层105用光刻胶106覆盖起来。

如图7h和图7i所示，其中图7i为图7h圆圈处的局部放大图，去除多余的金属层，可选地，采用湿法蚀刻进行去除，并去除光刻胶，以形成芯片封装体100的焊垫105a，构成重布线图形。

如图7j所示，在重布线图形表面进行镍金处理，并包封绝缘阻焊层107，通过曝光显影暴露出需要植球的焊垫105a。

如图7k所示，在焊垫105a表面制作锡球，形成重布线图形的多个凸点102。

第三部分：指纹传感器模组的组装

图8a至图8c为本发明实施例四提供的指纹传感器模组的组装工序步骤图。

如图8a所示，将封装好的芯片封装体100贴至软硬结合板170上，其中，该软硬结合板170可以带补强钢板180，或者不带补强钢板180。

如图8b所示，在芯片封装体100的正面形成颜色图层130和/或耐磨图层140，其中，颜色涂层130和耐磨涂层140可以是单独的两层结构，也可以是同一层结构，即：只有一层颜色涂层130结构，其中，颜色涂层130具有耐磨的功能。

如图8c所示，在芯片封装体100的正面边缘形成突出的限位环150，该限位环150所限定区域对应指纹传感芯片110的工作面111。指纹传感器模组组装完成后，可以实现指纹的采集和处理。

本发明实施例五提供了一种指纹传感器模组的制作方法，通过将指纹传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，实现了指纹传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了指纹传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。

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。