指纹传感器及电子装置的制作方法

本实用新型涉及指纹识别领域，更具体而言，涉及一种指纹传感器及电子装置。

背景技术：

随着指纹传感器在智能移动终端的普及，指纹传感器的需求量越来越大。指纹传感器对感测面积是有特殊要求的，理论上感测面积越大识别率会越好，但矛盾的是感测面积越大，指纹传感器的成本也越高。

在相关技术中，基于硅工艺的指纹传感器包括传感器阵列及控制电路，以分辨率为508dpi、96*96的传感器阵列为例，需要的硅晶片的物理面积是23平方毫米，这样的物理面积占到整个指纹传感器的70％以上。

但是，目前的基于硅工艺的指纹传感器的成本较高，不利于指纹传感器的大规模应用。

技术实现要素：

本实用新型实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型实施方式需要提供一种指纹传感器及电子装置。

一种指纹传感器，包括基板、传感器阵列及控制芯片，该传感器阵列及该控制芯片间隔设置在该基板上，该控制芯片通过打线接合工艺所形成的连接线连接该传感器阵列。

上述指纹传感器中，由于传感器阵列与控制芯片间隔设置在基板上并由连接线连接，因此，可采用不同的方法制造传感器阵列及控制芯片，这样可显著降低指纹传感器的成本，有利于指纹传感器的大规模应用。

在一些实施方式中，该控制芯片包括第一半导体裸片及第二半导体裸片，该传感器阵列、该第一半导体裸片、该第二半导体裸片间隔设置在该基板的同一表面上；

该连接线包括第一连接线及第二连接线，该第一连接线连接该第一半导体裸片及该传感器阵列，该第二连接线连接该第二半导体裸片及该传感器阵列；

该第一半导体裸片用于提供激励信号给该传感器阵列执行指纹感测，该第二半导体裸片用于接收来自该传感器阵列输出的指纹感测信号。

在一些实施方式中，该控制芯片包括第一半导体裸片及第二半导体裸片，该第一半导体裸片及该第二半导体裸片间隔设置在该基板的同一表面上，该传感器阵列埋设在该基板中；

该连接线包括第一连接线及第二连接线，该第一连接线连接该第一半导体裸片及该传感器阵列，该第二连接线连接该第二半导体裸片及该传感器阵列；

该第一半导体裸片用于提供激励信号给该传感器阵列执行指纹感测，该第二半导体裸片用于接收来自该传感器阵列输出的指纹感测信号。

在一些实施方式中，该第一连接线的高度及该第二连接线的高度均小于设定值。

在一些实施方式中，该传感器阵列包括多个第一电极及多个第二电极，该多个第一电极沿第一方向排列，沿第二方向延伸，该多个第二电极沿该第二方向排列，沿该第一方向延伸，该第一方向与该第二方向不同，该多个第一电极与该多个第二电极之间绝缘交叉，形成互电容；该第一连接线连接该第一半导体裸片及该第一电极，该第二连接线连接该第二半导体裸片及该第二电极。

在一些实施方式中，该第一半导体裸片沿该多个第一电极排列的方向设置，该第二半导体裸片沿该多个第二电极排列的方向设置。

在一些实施方式中，该第一方向与该第二方向垂直。

在一些实施方式中，该基板包括第一表面及第二表面，该第一表面与该第二表面相背，该传感器阵列设置在该第一表面上，该控制芯片设置在该第二表面上。

在一些实施方式中，该传感器阵列为互电容式传感器阵列，该控制芯片用于提供激励信号给该传感器阵列执行指纹感测，还用于接收来自该传感器阵列输出的指纹感测信号。

在一些实施方式中，该传感器阵列包括多个第一电极及多个第二电极，该多个第一电极沿第一方向排列，沿第二方向延伸，该多个第二电极沿该第二方向排列，沿该第一方向延伸，该第一方向与该第二方向不同，该多个第一电极与该多个第二电极之间绝缘交叉，形成互电容；

其中，该多个第一电极用于接收来自该控制芯片输出的激励信号，该控制芯片进一步用于接收来自该多个第二电极输出的指纹感测信号。

在一些实施方式中，该连接线包括第一连接线、第二连接线及第三连接线，该第一表面上设置有第一焊盘、第二焊盘、该第一连接线和该第二连接线，该第二表面上设置有第三焊盘和该第三连接线；

该第一焊盘通过该第一连接线连接该第一电极，该第二焊盘通过该第二连接线连接 该第二电极；

该第三焊盘通过该第三连接线与该控制芯片连接，并进一步与该第一焊盘和该第二焊盘连接。

在一些实施方式中，该基板包括第一表面及第二表面，该第一表面与该第二表面相背，该控制芯片设置在该第二表面上，该传感器阵列埋设在该基板中。

在一些实施方式中，该传感器阵列包括多个第一电极及多个第二电极，该多个第一电极沿第一方向排列，沿第二方向延伸，该多个第二电极沿该第二方向排列，沿该第一方向延伸，该第一方向与该第二方向不同，该多个第一电极与该多个第二电极之间绝缘交叉，形成互电容；

其中，该多个第一电极用于接收来自该控制芯片输出的激励信号，该控制芯片进一步用于接收来自该多个第二电极输出的指纹感测信号。

在一些实施方式中，该连接线包括第一连接线、第二连接线及第三连接线，该第一表面上设置有第一焊盘、第二焊盘、第三焊盘、第四焊盘、该第一连接线和该第二连接线，该第二表面上设置有第五焊盘和该第三连接线；

该第一焊盘通过该第一连接线连接该第三焊盘，该第三焊盘连接该第一电极，该第二焊盘通过该第二连接线连接该第四焊盘，该第四焊盘连接该第二电极；

该第五焊盘通过该第三连接线与该控制芯片连接，并进一步与该第一焊盘和该第二焊盘连接。

在一些实施方式中，该控制芯片为一经注塑工艺封装后的芯片。

在一些实施方式中，该基板为印刷电路板。

一种电子装置，包括如上任一实施方式所述的指纹传感器。

上述电子装置中，由于传感器阵列与控制芯片间隔设置在基板上并由连接线连接，因此，可采用不同的方法制造传感器阵列及控制芯片，这样可显著降低指纹传感器的成本，有利于指纹传感器的大规模应用。

本实用新型实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实施方式的实践了解到。

附图说明

本实用新型实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型指纹传感器的一实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型指纹传感器的又一实施方式的结构示意图；

图3是图2所示指纹传感器沿III-III线的剖面结构示意图；

图4是本实用新型指纹传感器的另一实施方式的结构示意图；

图5是图4所示指纹传感器的背面结构示意图；

图6是本实用新型指纹传感器的再一实施方式的结构示意图；

图7是图6所示指纹传感器的背面结构示意图；

图8是图6所示指纹传感器沿VIII-VIII线的剖面结构示意图；

图9是本实用新型电子装置的一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式 中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本实用新型的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型实施方式的指纹传感器100的结构示意图。指纹传感器100包括基板102、传感器阵列104及控制芯片106。

传感器阵列104与控制芯片106设置在基板102的同一表面上。

传感器阵列104及控制芯片106间隔设置在基板102上，控制芯片106通过打线接合(bonding)工艺所形成的连接线108连接传感器阵列104。

上述指纹传感器100中，由于传感器阵列104与控制芯片106间隔设置在基板102上并由连接线108连接，因此，可采用不同的方法制造传感器阵列104及控制芯片106，这样可显著降低指纹传感器100的成本，有利于指纹传感器100的大规模应用。

具体地，例如，基板102为绝缘基板。绝缘基板例如为玻璃基板、印刷电路板等等。传感器阵列104就可以不采用硅工艺来生产，而形成在基板102上，这样可以显著降低指纹传感器100的成本。

比如，当基板102为玻璃基板时，传感器阵列104例如采用薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)工艺来形成在基板102上，从而可以显著降低指纹传感器100的制造成本。

控制芯片106采用硅工艺来制作，并例如通过覆晶工艺绑定在基板102上。当基板102为玻璃基板时，控制芯片106例如通过玻璃上芯片(Chip On Glass,COG)的方式绑定在基板102上。当基板102为印刷电路板时，传感器阵列104形成在印刷电路板上的工艺也较成熟可靠，从而降低指纹传感器100的成本。

在本实用新型实施方式中，控制芯片106包括第一半导体裸片110及第二半导体裸片112，传感器阵列104、第一半导体裸片110、第二半导体裸片112间隔设置在基板102的同一表面上。

连接线108包括第一连接线114及第二连接线116，第一连接线114连接第一半导体裸片110及传感器阵列104，第二连接线116连接第二半导体裸片112及传感器阵列104。第一半导体裸片110用于提供激励信号给传感器阵列104执行指纹感测，第二半导体裸片112用于接收来自传感器阵列104输出的指纹感测信号。

具体地，传感器阵列104包括第一电极124及第二电极126。在本实施方式中，第一电极124的数量为多个，多个第一电极124相互平行设置，沿第一方向X排列，沿第 二方向Y延伸。第二电极126的数量为多个，多个第二电极126相互平行设置，沿第二方向Y排列，沿第一方向X延伸。多个第一电极124与多个第二电极126绝缘交叉排列，形成多个互电容。在本实施方式中，第一方向X为行方向，第二方向Y为列方向，也就是说，第一方向X与第二方向Y垂直。

第一连接线114连接第一半导体裸片110及第一电极124，第二连接线116连接第二半导体裸片112及第二电极126。

如此，传感器阵列104采用行列的互电容感测结构，相较于多个矩形感测电极，每一感测电极与控制芯片之间连接有一连接线的自电容感测结构，本实用新型的传感器阵列104的结构可大大减少连接线108的数量，进一步降低指纹传感器100的成本。

具休地，基板可为玻璃基板。第一半导体裸片(die)110可作为TX裸片(发射裸片)，第一电极124对应作为发射电极；第二半导体裸片112可作为RX裸片(接收裸片)，第二电极126对应作为接收电极。在指纹检测过程中，第一半导体裸片110发送激励信号至第一电极124，第二电极126将感测到指纹感测信号发送给第二半导体裸片112，从而实现指纹检测。

较佳地，第一半导体裸片110可以选择高压工艺来实现高压驱动，以提高指纹传感器100的信噪比。其中，高压工艺的电压范围如为10伏至20伏。较佳地，第二半导体裸片112可以选择先进硅工艺来实现，这样可以显著减小指纹传感器100的功耗和面积。较佳地，第二半导体裸片112的特征线宽小于第一半导体裸片110的特征线宽。

更具体地，第一半导体裸片110上设置有第一焊盘(Pad)118。第二半导体裸片112上设置有第二焊盘120。第一连接线114连接在第一焊盘118与第一电极124之间。第二连接线116连接在第二焊盘120与第二电极126之间。

第一焊盘118及第二焊盘120的设置有利于连接线108的快速定位及保证连接强度。

传感器阵列104、第一半导体裸片110及第二半导体裸片112可先通过打线接合工艺连接在一起，然后采用注塑(Molding)工艺即可实现指纹传感器100的封装。打线接合工艺和注塑工艺成熟，成本低，可以很好地控制指纹传感器100的良率和成本。在一些实施方式中，第一连接线114的高度及第二连接线116的高度均小于设定值。如此，指纹传感器100可利用低弧线实现各器件间的电性连接，有利于减少指纹传感器100的厚度，实现小型化的指纹传感器100。

设定值可根据指纹传感器100所应用的场合来确定，在保持指纹传感器100小型化的同时，也能保证指纹传感器100的良率。设定值例如是60微米。较佳地，所述设定值小于60微米。

需要指出的是，本实用新型实施方式中，连接线的高度是指连接线相对于基板表面的最大距离。

在本实施方式中，第一半导体裸片110沿多个第一电极124排列的方向设置，第二半导体裸片112沿多个第二电极126排列的方向设置。

如此，可充分利用基板102的表面空间进行配置第一半导体裸片110及第二半导体裸片112的位置，使基板102的表面空间利用率最大化，保证指纹传感器100的小型化。

进一步地，还可以在第一半导体裸片110的设置方向与第二半导体裸片112的设置方向所形成的交叉区域122设置其它器件，如电阻、电容等，以进一步利用基板102的表面空间。

在一些实施方式中，所述指纹传感器100在基板102设置有第一半导体裸片110和第二半导体裸片112的一侧可形成有封装体(图未示)，所述封装体例如为环氧树脂材料，通过注塑工艺形成，用于保护指纹传感器100。从而，所述指纹传感器100成为一封装后的芯片(Chip)。

可变更地，在其它实施方式中，多个第一电极124和多个第二电极126的位置也可互换，相应地，第一半导体裸片110与第二半导体裸片112的位置对应互换。另外，多个第一电极124与多个第二电极126也可并非呈规则排列。

进一步地，第一半导体裸片110与第二半导体裸片112也可为封装(Molding)后的芯片(Chip)。

请一并参见图2及图3，图2为本实用新型指纹传感器400的又一实施方式的结构示意图。图3为图2所示指纹传感器400的剖面结构示意图。

本实施方式的指纹传感器400与指纹传感器100的主要区别在于：第一，传感器阵列404埋设在基板402中；第二，基板402的表面上设置有第三焊盘428及第四焊盘430。

较佳地，基板402可为印刷电路板。第一连接线414通过第三焊盘428连接传感器阵列404的第一电极424，第二连接线416通过第四焊盘430连接传感器阵列404的第二电极426。

第三焊盘428可通过第一过孔(图未示)电连接第一电极424，第四焊盘430可通过第二过孔432电连接第二电极426。

在一些实施方式中，所述指纹传感器400在基板402设置有第一半导体裸片110(见图1和图2)和第二半导体裸片112(见图1和图2)的一侧可形成有封装体(图未示)，所述封装体例如为环氧树脂材料，通过注塑工艺形成，用于保护指纹传感器400。从而，所述指纹传感器400成为一封装后的芯片(Chip)。

请一并参见图4及图5，图4为本实用新型指纹传感器200的另一实施方式的结构 示意图。图5为图4所示指纹传感器200的背面结构示意图。本实施方式的指纹传感器200与指纹传感器100的主要区别在于：第一，指纹传感器200的传感器阵列204与控制芯片206分别设置在基板202的相背的二表面上；第二，控制芯片206为单一芯片。

较佳地，本实施方式的基板202为印刷电路板。

具体地，基板202包括第一表面228及第二表面230，第一表面228与第二表面230相背。在本实施方式中，传感器阵列204设置在第一表面228上，控制芯片206设置在第二表面230上。

如此，在基板202相背的两个表面上分别设置传感器阵列204及控制芯片206，减少了指纹传感器200的横向尺寸，可使指纹传感器200的应用场合更广。

进一步地，传感器阵列204可设置在第一表面228的中间位置，控制芯片206可设置在第二表面230的中间位置，这样的设置方式可更充分利用基板202的表面空间，使基板202的表面空间利用率最大化。控制芯片206例如可通过双面贴设置在第二表面230上。

在本实用新型实施方式中，传感器阵列204为互电容式传感器阵列，控制芯片206用于提供激励信号给传感器阵列204执行指纹感测，还用于接收来自传感器阵列204输出的指纹感测信号。

传感器阵列204及控制芯片206可先通过打线接合工艺连接在一起，然后采用注塑(Molding)工艺即可实现指纹传感器200的封装。打线接合工艺和注塑工艺成熟，成本低，可以很好地控制指纹传感器200的良率和成本。

在一些实施方式中，连接线208包括第一连接线214和第二连接线216，第一表面228上设置第一焊盘236、第二焊盘238、第一连接线214和第二连接线216。第一焊盘236通过第一连接线214连接第一电极224(发射电极)，第二焊盘238通过第二连接线216连接第二电极226(接收电极)。

连接线208进一步包括第三连接线209，第三连接线209设置在第二表面230上。第二表面230上进一步设置第三焊盘239。第三焊盘239通过第三连接线209与控制芯片206连接，并进一步与第一焊盘236和第二焊盘238连接。

具体地，第三焊盘239通过基板过孔或盲孔的方式连接第一焊盘236和第二焊盘238。如此，以基板过孔或盲孔的方式实现焊盘的连接，工艺简单，提高了指纹传感器200的良率。

具体地，以下以基板过孔的方式为例进行说明。在利用印刷电路板工艺制作基板202时，可通过蚀刻的方式在基板202预设位置上形成贯穿基板的第一表面228及第二表面 230的过孔，之后，在过孔的孔壁上形成导电层，然后，在过孔在第一表面228所形成的第一开口上形成第一焊盘236和第二焊盘238，使第一焊盘236、第二焊盘238连接导电层，在过孔在第二表面230所形成的第二开口上形成第三焊盘239，使第三焊盘239连接导电层，进而实现了第一焊盘236、第二焊盘238对应与第三焊盘239连接的目的。

需要说明的是，上述工艺的制作参数及条件等，本领域技术人员可参考相关的现有技术，在此不再详细展开。

在一些实施方式中，第二表面130进一步设置有第四焊盘240，第四焊盘240连接第三焊盘239，指纹传感器200包括柔性电路板242，柔性电路板242连接第四焊盘240。

如此，柔性电路板242实现了指纹传感器200与外部装置的连接，同时，柔性电路板242可有效利用指纹传感器200所应用的装置的空间，提高了空间利用率。

第四焊盘240可通过位于第二表面230上的导电线路层(图未示)连接第三焊盘239。

在一些实施方式中，第四焊盘240设置在第二表面230的边缘区域244，第四焊盘240与控制芯片206的距离大于第三焊盘239与控制芯片206的距离。

如此，可缩短控制芯片206与第三焊盘239的连接线的长度，这样降低了指纹传感器200的成本降低及指纹传感器200的制造难度。同时，由于第四焊盘240位于第二表面230的边缘区域244，这样可减少与基板202重叠的柔性电路板242的长度，进一步降低了指纹传感器200的成本。

较佳地，控制芯片206为经过注塑(Molding)工艺封装后的芯片。控制芯片206例如可包括单一裸片，也可包括多颗裸片。当控制芯片206包括单一裸片时,单一裸片例如集成有驱动电路和接收电路。其中，驱动电路用于与传感器阵列204的第一电极224相连接，发送激励信号至第一电极224。接收电路用于与传感器阵列204的第二电极226相连接，用于接收来自第二电极226输出的指纹感测信号，从而实现指纹感测。

当控制芯片206包括多颗裸片时，例如包括TX裸片与RX裸片。其中，TX裸片与第一电极224连接。RX裸片与第二电极226连接。

在一些实施方式中，所述指纹传感器200可进一步包括封装体(图未示)，用于封装所述传感器阵列204和所述控制芯片206。从而，所述指纹传感器200成为一封装后的芯片(Chip)。所述封装体例如为环氧树脂，通过注塑工艺形成，用于保护指纹传感器200。

请一并参见图6、图7及图8，图6为本实用新型指纹传感器500的再一实施方式的结构示意图。图7是图6所示指纹传感器500的背面结构示意图。图8为图6所示指纹传感器500的剖面结构示意图。

本实施方式的指纹传感器500与指纹传感器200的主要区别在于：第一，传感器阵列 504埋设在基板502中；第二，基板502的第一表面528上设置有第三焊盘532及第四焊盘534。

第一焊盘536通过第一连接线514连接第三焊盘532，第三焊盘532连接第一电极524，第二焊盘538通过第二连接线516连接第四焊盘534，第四焊盘534连接第二电极526。

第五焊盘539通过第三连接线509与控制芯片506连接，并进一步与第一焊盘536和第二焊盘538连接。

较佳地，基板502可为印刷电路板。

具体地，第三焊盘532可通过第一过孔(图未示)电连接第一电极524，第四焊盘534可通过第二过孔540电连接第二电极526。

在一些实施方式中，所述指纹传感器500在基板502设置有所述控制芯片506的一侧可形成有封装体(图未示)。从而，所述指纹传感器500成为一封装后的芯片(Chip)。所述封装体例如为环氧树脂，通过注塑工艺形成，用于保护指纹传感器500。

请参阅图9，图9为本实用新型电子装置300的一实施方式的结构示意图。电子装置300包括上述任一实施方式的指纹传感器100、200、400或500。

因此，上述电子装置中，由于传感器阵列与控制芯片间隔设置在基板上并由连接线连接，因此，可采用不同的方法制造传感器阵列及控制芯片，这样可显著降低指纹传感器100(200、400、500)的成本，有利于指纹传感器100(200、400、500)的大规模应用。

具体地，电子装置300如为可携式电子产品或家居式电子产品。其中，可携式电子产品如为各种移动终端，例如，手机、平板电脑、笔记本电脑、以及穿戴式产品等各类合适的电子产品；家居式电子产品如为智能门锁、电视、冰箱、台式电脑等各类合适的电子产品。

以下以指纹传感器100应用在电子装置300上为例进行说明。

在指纹传感器100应用于电子装置300时，例如，可将指纹传感器100设置在电子装置300的面板302上，如背面板或前面板等合适的位置上。在本实用新型的一个示例中，指纹传感器100设置在电子装置300的背面板302的内表面上。

电子装置300的面板302可开设有采集指纹的窗口304以供指纹传感器100采集手指指纹。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式 或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。