指纹识别器件及指纹识别组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及集成电路制造和手机【技术领域】，公开了一种指纹识别器件及指纹识别组件。本实用新型中，指纹识别器件具有采用镀膜方式形成的保护层，由于保护层形成于指纹识别芯片的表面，成为指纹识别器件的一部分，无需后续再形成透镜进行保护，减少了工艺步骤，由于采用上述方式形成的保护层厚度可以较薄，从而可以减小指纹信号经过保护层的衰减，增强指纹识别芯片的灵敏度，提高指纹识别效率。
【专利说明】指纹识别器件及指纹识别组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及集成电路制造和封装【技术领域】，特别涉及一种指纹识别器件及指纹识别组件。
【背景技术】
[0002]随着移动通信技术的不断发展，智能手机已集合了各个领域的功能。例如，可通过智能手机收发电子邮件、播放视频及音频文件、记录会议纪要甚至是开视频会议等。此外，个人所用的手机内通常会保存大量的资料。若手机遗失或被盗则很可能造成更大损失。现有的手机通常采用数字密码或图形密码进行保护，该种密码保存麻烦且容易被破解。因此，时下流行使用指纹密码作为手机的密码保护，确保了手机的安全和隐私性。
[0003]现有技术中采用的指纹识别装置通常如图1所示，所述指纹识别装置包括:指纹识别传感器10、设于指纹识别传感器10表面的指纹识别电路11、透镜20、设于透镜20和指纹识别电路11之间的油墨21及用于固定油墨21、透镜20的基环30。其中，指纹识别传感器10还连接手机内的相应元件(为了附图简化，图1中未示出)，指纹识别传感器10用于传输相应的指纹数据，指纹识别电路11用于识别贴合在透镜20表面的手指指纹，通过耦合等方式读取指纹信息，并传输给指纹识别传感器10，透镜20通常为玻璃或蓝宝石材质，用于保护指纹识别传感器10和指纹识别电路11，油墨21则为了遮挡住指纹识别电路11，增加美观。
[0004]然而，由于透镜20的工艺所限，透镜20的厚度通常在200 μ m以上，透镜20的材质通常较脆，若将其减至更薄，则易折断，使用寿命无法得到保障。透镜20较厚的厚度也会降低指纹识别的效率。此外，透镜20和油墨21需要进行额外的工艺才能够安装在指纹识别传感器10和指纹识别电路11的表面。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种指纹识别器件及指纹识别组件，使用保护层替代透镜和油墨，起着保护作用的同时还能够提高指纹识别效率，且减少工艺步骤。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种指纹识别器件，包括指纹识别芯片及覆盖在所述指纹识别芯片表面，采用镀膜方式形成的保护层。
[0007]本实用新型实施方式相对于现有技术而言，指纹识别器件具有采用镀膜方式形成的保护层，由于保护层形成于指纹识别芯片的表面，成为指纹识别器件的一部分，无需后续再形成透镜进行保护，减少了工艺步骤，由于采用上述方式形成的保护层厚度可以较薄，从而可以减小指纹信号经过保护层的衰减，增强指纹识别芯片的灵敏度，提高指纹识别效率。
[0008]进一步的，在所述的指纹识别器件中，所述保护层包括采用PVD镀膜、CVD镀膜或溅射镀膜方式形成的硬度层。
[0009]进一步的，在所述的指纹识别器件中，所述硬度层可以为单晶或多晶氧化铝(Al2O3)镀层，或者为二氧化硅镀层、氮化硅镀层或碳化硅镀层。
[0010]进一步的，在所述的指纹识别器件中，所述保护层还包括采用喷涂镀膜方式形成的颜色层，所述颜色层位于所述硬度层和所述指纹识别芯片之间。
[0011]另外，本实用新型实施方式相对于现有技术而言，指纹识别芯片表面通过不同材料形成颜色层，可以用于遮挡指纹识别芯片，避免指纹识别芯片直接暴露在视线中，同时可以通过改变颜色层的颜色，使其适配更多工艺的需要，进一步提高带指纹识别器件的美感。
[0012]进一步的，在所述的指纹识别器件中，所述保护层为采用喷涂方式形成的环氧树脂和纳米氧化铝的组合、环氧树脂和纳米碳化钛的组合或环氧树脂和纳米碳化硅的组合，所述保护层采用喷涂镀膜方式形成。
[0013]另外，本实用新型实施方式相对于现有技术而言，可以通过调节纳米氧化铝或纳米碳化钛或纳米碳化硅的成分含量来相应提高保护层的硬度，硬度不同，用户体验感不同，对指纹识别芯片的保护强度也相应的不同，因此可以制成满足不同硬度需求的保护层。
[0014]进一步的，在所述的指纹识别器件中，所述保护层的厚度小于100 μ m。
[0015]另外，本实用新型实施方式相对于现有技术而言，保护层的厚度可以做到小于100 μ m，保护层在不牺牲硬度并且起保护作用的前提下，具有较薄的厚度，增加指纹识别的灵敏度，提高用户体验感。
[0016]进一步的，指纹识别芯片的表面设有焊盘，所述焊盘与指纹识别电路相连。
[0017]进一步地，所述保护层在所述焊盘位置开有刻蚀窗口，连接所述焊盘与外部电路的引线通过所述刻蚀窗口 ；以保证本实用新型的可实现性。
[0018]本实用新型还提出一种指纹识别组件，应用于手机的指纹识别功能，所述组件包括柔性电路板、固定架及如上文所述的指纹识别器件，其中，所述指纹识别器件固定在所述柔性电路板上，所述固定架固定在所述指纹识别器件的边缘处，并暴露出所述指纹识别器件的保护层。
[0019]本实用新型实施方式相对于现有技术而言，指纹识别组件采用如上文所述的指纹识别器件制成，能够达到节省透镜制作工艺的目的，同时还能够起到保护指纹识别芯片的作用，提高指纹识别的灵敏度。
[0020]进一步的，在所述的指纹识别组件中，还包括金属圈，所述金属圈设在所述指纹识别器件的外围，所述固定架通过所述金属圈固定在所述指纹识别器件的边缘处。
[0021]或者，在所述的指纹识别组件中，所述固定架为金属圈，所述金属圈设在所述指纹识别器件的边缘处。在指纹识别器件四周增加金属圈一方面能够起到防静电的作用，另一方面还能够提高指纹识别器件的固定稳定性，还能够起到增加美观的作用。
[0022]进一步的，在所述的指纹识别组件中，还包括钢片，所述柔性电路板固定在所述钢片上。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是现有技术中指纹识别装置的剖面示意图；
[0024]图2是根据本实用新型第一实施方式中指纹识别器件剖面示意图；
[0025]图3是根据本实用新型第一实施方式中指纹识别器件与主板通过打线连接的俯视图；
[0026]图4是根据本实用新型第二实施方式中指纹识别器件剖面示意图；
[0027]图5是根据本实用新型第三实施方式中指纹识别器件剖面示意图；
[0028]图6是根据本实用新型第四实施方式中指纹识别组件的剖面示意图；
[0029]图7是根据本实用新型第四实施方式中指纹识别组件的结构拆分示意图。
【具体实施方式】
[0030]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0031]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0032]请参考图2，本实用新型的第一实施方式涉及一种指纹识别器件1，包括指纹识别芯片及覆盖在指纹识别芯片表面的保护层200，其中，指纹识别芯片包括指纹识别传感器100及设于指纹识别传感器100表面的指纹识别电路110，具体的，保护层200采用镀膜方式形成在指纹识别电路110的表面。
[0033]在本实施例中，保护层200可以为采用PVD (物理气相沉积)镀膜、CVD (化学气相沉积)镀膜或溅射镀膜方式形成的硬度层，硬度层可以为单晶或多晶的氧化铝(Al2O3)镀层，还可以为二氧化硅镀层、氮化硅镀层或碳化硅镀层等。形成的保护层200的厚度小于100 μ m,其莫氏硬度通常大于等于6H，保证其具有足够的硬度保护指纹识别电路110及指纹识别芯片100。典型地，采用PVD镀膜形成氧化铝层，可接近单晶，莫氏硬度达到9H。为了保证保护层200具有一定硬度，其通常采用硬度较高的材质制作而成，使保护层200能够在形成较薄厚度的情况下具有足够的硬度，起到良好保护作用。氧化铝或碳化硅均可以制作出硬度在8甚至9的保护层200，并且形成的保护层200属于指纹识别器件I的一部分，不易折断，能够很好的起着保护作用。
[0034]由于保护层200采用的PVD镀膜、CVD镀膜或溅射镀膜的方式形成，因此可以形成较薄的保护层200，并且其与指纹识别电路110及指纹识别传感器100具有良好的接触稳定性。此外，保护层200成为指纹识别器件I的一部分，无需后续再额外形成透镜进行保护，减少了工艺步骤，此外，由于采用PVD镀膜、CVD镀膜或溅射镀膜的方式形成的保护层200厚度可以较薄，例如是10 μ m，从而可以减小指纹信号经过保护层200的衰减，增强指纹识别芯片的灵敏度，提闻指纹识别效率。
[0035]此外，值得说明的是，进行镀膜时指纹识别芯片所在位置的温度小于等于400度， 如，采用PVD镀膜方式形成保护层200时，可将温度控制在100多度，以保证指纹识别芯片不会因高温而失效。
[0036]在本实施方式中，指纹识别芯片的表面设有焊盘，焊盘与指纹识别电路相连，用于后续形成连线将指纹识别电路与外部电路连接起来。在镀膜形成保护层200之前，可以采用打线(wire-bonding)工艺将焊盘(PAD)连接到外部电路,在形成保护层200时,可全面保护整个芯片；也可以在镀膜形成保护层200之后，通过刻蚀去除焊盘(PAD)上的保护层200，得到的刻蚀窗口用于暴露出可打线的PAD位置，采用打线(wire-bonding)工艺将PAD从刻蚀窗口连接到外部电路(如主板等)，如图3所示，刻蚀窗口 301暴露出指纹识别芯片上焊盘302，通过打线工艺将焊盘302与主板上的主板焊盘303连接在一起；也就是说，保护层在焊盘位置开有刻蚀窗口，连接焊盘与外部电路的引线通过刻蚀窗口。需要说明的是，保护层200的材料决定了本实施方式可以进行刻蚀得到暴露焊盘302的刻蚀窗口，而现有技术中采用的有机材料不容易刻蚀。
[0037]在本实施例中，指纹识别芯片I包括指纹识别传感器100及设于指纹识别传感器100表面的指纹识别电路110，指纹识别电路110主要用于识别贴合在保护层200表面的指纹信息，并将其反馈至指纹识别传感器100内。指纹识别电路110及指纹识别传感器100可以通过主动式电容耦合、电磁方式耦合、光学感测、红外感测或其他方式读取指纹信息。
[0038]本实用新型的第二实施方式涉及一种指纹识别器件1，第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于:在第一实施方式中，指纹识别器件I中的保护层200仅为一层硬度层。而在本实用新型第二实施方式中，指纹识别器件I中的保护层200除了包括一层硬度层210之外，还包括一层颜色层220。
[0039]具体的，请参考图4，保护层200还包括采用喷涂镀膜方式形成的颜色层220，颜色层220位于硬度层210和指纹识别电路110之间。颜色层220为环氧树脂或油墨，可以掺杂形成不同的颜色，例如白色或者黑色等。颜色层220可以用于遮挡指纹识别电路110，避免指纹识别电路110直接暴露在视线中，同时可以通过改变颜色层的颜色，使其适配更多工艺的需要，进一步提高指纹识别器件I的美感。
[0040]此外，在颜色层220的表面采用PVD镀膜、CVD镀膜或溅射镀膜方式形成硬度层210，硬度层210 —方面能够保护指纹识别电路110，另一方面还能够保护颜色层220，使其不易出现磨损掉色的现象。
[0041]在本实施例中，其他部件及工艺参数等均与第一实施例相同，具体的请参考第一实施例，在此不再赘述。
[0042]本实用新型的第三实施方式涉及一种指纹识别器件1，第三实施方式与第二实施方式大致相同，主要区别之处在于:在第二实施方式中，指纹识别器件I中的保护层200包括一层硬度层210和一层颜色层220。而在本实用新型第三实施方式中，指纹识别器件I中的保护层200仅为一层，采用环氧树脂和纳米氧化铝的组合、环氧树脂和纳米碳化钛的组合或环氧树脂和纳米碳化硅的组合喷涂方式形成。
[0043]具体的，请参考图5，保护层200是在环氧树脂中掺入纳米氧化铝、纳米碳化硅或纳米碳化钛稀释后通过喷涂镀膜方式形成。一方面环氧树脂能够改变形成保护层200的颜色，满足不同工艺对颜色的需求，另一方面掺入纳米氧化铝或者纳米碳化硅能够提高形成保护层200的硬度，增加其保护强度，此外，使用环氧树脂掺入纳米氧化铝或者掺入纳米碳化硅能够使形成的保护层200具有更优的按键舒适度，提高用户体验感。其中，纳米氧化铝、纳米碳化硅或纳米碳化钛在环氧树脂中的浓度比例范围大于20 %，可以通过调节纳米氧化铝或碳化钛的成分含量来相应提高保护层200的硬度，硬度不同，用户体验感不同，对指纹识别电路110的保护强度也相应的不同，因此可以制成满足不同硬度需求的保护层，具体的可以根据工艺要求来决定。
[0044]在本实施例中，保护层200是采用喷涂镀膜方式形成，将掺入纳米氧化铝或者纳米碳化硅的环氧树脂加稀释剂如丙酮稀释后的溶液喷涂至指纹识别电路110的表面，从而形成保护层200。
[0045]在本实施例中，其他部件及工艺参数等均与第一实施例相同，具体的请参考第一实施例，在此不再赘述。
[0046]请参考图6和图7，本实用新型的第四实施方式涉及一种指纹识别组件，应用于手机的指纹识别功能，指纹识别组件包括柔性电路板2、固定架3及指纹识别器件1，其中，指纹识别器件I固定在柔性电路板2上，固定架3固定在指纹识别器件I四周的边缘处，用于固定指纹识别器件1，并且暴露出指纹识别器件I的保护层200，便于指纹贴合至保护层200上，进行指纹识别。
[0047]具体的，如图6所示，指纹识别组件还包括金属圈4，金属圈4设在指纹识别器件的外围，固定架3通过金属圈4固定在指纹识别器件的边缘处。或者，固定架3和金属圈4为同一部件，采用一体成型方法制作得到；具体地说，指纹识别组件中的固定架3为金属圈，金属圈设在指纹识别器件I的边缘处。在指纹识别器件I四周增加金属圈一方面能够起到防静电的作用，另一方面还能够提高指纹识别器件I的固定稳定性，还能够起到增加美观的作用。此外，指纹识别组件还包括钢片5，柔性电路板2固定在钢片5上。在进行指纹识别时，当手指贴合至保护层200上后，即可由指纹识别电路110及指纹识别传感器100进行指纹识别。指纹识别电路110及指纹识别传感器100可以通过主动式电容耦合、电磁方式耦合、光学感测、红外感测或其他方式读取指纹信息。
[0048]在本实用新型第四实施例中采用如实施例一、二或三中任意一种指纹识别器件I制成，能够达到节省透镜制作工艺的目的，同时还能够起到保护指纹识别芯片的作用，提高指纹识别的灵敏度。
[0049]由于第一、二和三实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第一、二和三实施方式互相配合实施。第一、二和三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第一、二和三实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。
[0050]上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属【技术领域】的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种指纹识别器件，其特征在于，包括指纹识别芯片及覆盖在所述指纹识别芯片表面，采用镀膜方式形成的保护层。
2.根据权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述保护层包括采用PVD镀膜、CVD镀膜或溅射镀膜方式形成的硬度层。
3.根据权利要求2所述的指纹识别器件，其特征在于，所述硬度层为单晶或多晶的氧化铝镀层。
4.根据权利要求2所述的指纹识别器件，其特征在于，所述硬度层为二氧化硅镀层、氮化硅镀层或碳化硅镀层。
5.根据权利要求2所述的指纹识别器件，其特征在于，所述保护层还包括采用喷涂镀膜方式形成的颜色层，所述颜色层位于所述硬度层和所述指纹识别芯片之间。
6.根据权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述保护层为采用喷涂方式形成的环氧树脂和纳米氧化铝的组合层、环氧树脂和纳米碳化钛的组合层或环氧树脂和纳米碳化娃的组合层。
7.根据权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述保护层的厚度小于100μ m。
8.根据权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述指纹识别芯片的表面设有焊盘，所述焊盘与指纹识别电路相连。
9.根据权利要求8所述的指纹识别器件，其特征在于，所述保护层在所述焊盘位置开有刻蚀窗口，连接所述焊盘与外部电路的弓I线通过所述刻蚀窗口。
10.一种指纹识别组件，应用于手机的指纹识别功能，其特征在于，所述组件包括柔性电路板、固定架及如权利要求1至9中任一项所述的指纹识别器件，其中，所述指纹识别器件固定在所述柔性电路板上，所述固定架固定在所述指纹识别器件的边缘处，并暴露出所述指纹识别器件的保护层。
11.根据权利要求10所述的指纹识别组件，其特征在于，还包括金属圈，所述金属圈设在所述指纹识别器件的外围，所述固定架通过所述金属圈固定在所述指纹识别器件的边缘处。
12.根据权利要求10所述的指纹识别组件，其特征在于，所述固定架为金属圈，所述金属圈设在所述指纹识别器件的边缘处。
13.根据权利要求10所述的指纹识别组件，其特征在于，还包括钢片，所述柔性电路板固定在所述钢片上。
【文档编号】G06K9/62GK204066143SQ201420409932
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】程泰松, 曾敏 申请人:上海思立微电子科技有限公司