CN106292865B - 电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电子装置，包括：第一印刷电路板和指纹感测器，第一印刷电路板包括多个接地接合垫。指纹感测器包括感测阵列、绝缘表面以及第二印刷电路板。第二印刷电路板包括基底、至少一金属走线以及多个静电放电接合垫。第二印刷电路板设置于感测阵列以及第一印刷电路板之间，金属走线设置于基底的第一表面并邻近感测阵列。静电放电接合垫设置于基底的一第二表面，且分别耦接于第一印刷电路板的接地接合垫。当静电放电事件发生时，静电放电能量从金属走线经由基底的多个导通孔以及静电放电接合垫而放电至第一印刷电路板的接地接合垫，且不通过感测阵列。静电放电能量可经由金属走线所形成的放电路径传递到接地端，避免对感测晶粒造成损坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子装置，尤其涉及一种具有指纹感测器的电子装置。
背景技术
近年来，随着生物辨识技术逐渐成熟，许多不同的生物特征皆可被用来辨识使用者的身份。其中，由于指纹辨识技术的辨识率及准确率较其它生物特征的辨识技术更好，故目前指纹辨识的应用层面较广。例如，手机、平板电脑、个人电脑、电子锁等电子装置可配备指纹辨识功能以辨识使用者的身分，以增加安全性。
指纹辨识的技术先感测使用者的指纹图样(pattern)，再撷取指纹图样中独特的指纹特征并储存至存储器中。之后，当使用者再次按压或滑刷指纹时，指纹感测器会感测指纹图样并且撷取指纹特征，以便与先前所储存的指纹特征进行比对以进行辨识。若二者相符，则使用者的身份得以确认。
随着指纹感测器内集成电路(integrated circuit，IC)的持续微型化，集成电路却更易受到静电放电(electrostatic discharge，ESD)损害的影响。当过多的电荷快速地从输入/输出接脚传递至集成电路时，便会产生静电放电现象，而此现象会对内部电路造成损害。
因此，需在指纹感测器内设置静电放电保护机制来保护集成电路的内部电路以及元件，以避免静电放电事件所造成的损害。
发明内容
本发明提供一种电子装置，该电子装置包括一第一印刷电路板以及设置在该第一印刷电路板上方的一指纹感测器。该第一印刷电路板包括多个第一接地接合垫。该指纹感测器包括一感测阵列、一绝缘表面以及设置于该感测阵列以及该第一印刷电路板之间的一第二印刷电路板。上述感测阵列用以感测一使用者的指纹信息。上述绝缘表面设置于该感测阵列的上方。上述第二印刷电路板包括：一基底，具有一第一表面以及相对于该第一表面的一第二表面；至少一金属走线，设置于该基底的该第一表面并邻近该感测阵列；以及，多个静电放电接合垫，设置于该基底的该第二表面，分别耦接于该第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫。当一静电放电事件发生时，一静电放电能量从该金属走线经由该基底的多个第一导通孔以及所述多个静电放电接合垫而放电至该第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫，且不通过该感测阵列。
再者，本发明提供另一种电子装置。该电子装置包括一第一印刷电路板以及设置在该第一印刷电路板上方的一指纹感测器。该第一印刷电路板包括多个第一接地接合垫。该指纹感测器包括一感测阵列、一绝缘表面以及设置于该感测阵列以及该第一印刷电路板之间的一第二印刷电路板。该感测阵列用以感测一使用者的指纹信息。该绝缘表面设置于该感测阵列的上方。该第二印刷电路板包括：一基底，具有相邻于该感测阵列的一第一表面以及相邻于该第一印刷电路板的一第二表面；一第一金属走线，设置于该基底的该第一表面并邻近该感测阵列；一第二金属走线，设置于该基底的该第一表面并邻近该感测阵列，其中该第一金属走线以及该第二金属走线对称地设置在该基底的该第一表面上；以及，多个静电放电接合垫，设置于该基底的该第二表面，分别耦接于该第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫。当一静电放电事件发生时，一静电放电能量从该第一金属走线或该第二金属走线经由该基底的多个第一导通孔以及所述多个静电放电接合垫而放电至该第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫，且不通过该感测阵列。
通过本发明提供的电子装置，静电放电能量可经由金属走线所形成的放电路径而传递到接地端，其中该放电路径不会经过感测晶粒。一般来说，接地端耦接于较大的接地平面，所以能快速地提供放电路径，使得静电放电能量EESD不会对感测晶粒造成损坏。
附图说明
图1为显示根据本发明一实施例所述的电子装置；
图2为显示根据本发明一实施例所述的图1的电子装置的上视图；以及
图3为显示沿图2中A-AA剖面线的电子装置的剖面图。
附图标记说明：
100～电子装置；
110～指纹感测器；
120～功能模块；
130～感测阵列；
135～感测单元；
140～处理器；
150～绝缘表面；
210～感测晶粒；
220、240～印刷电路板；
230A、230B～金属走线；
251A-259A、251B-259B～静电放电接合垫；
270、270A～接脚；
280、280A～接合导线；
290～接合垫；
290A、340A-340C～接地接合垫；
300～基底；
310～第一表面；
320～第二表面；
330～模封材料；
350～走线；
360A-360C～焊球；
370A-370B～导通孔；以及
EESD～静电放电能量。
具体实施方式
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图说明书附图，作详细说明如下：
当使用者按压或滑刷指纹时，电子装置内的指纹感测器会侦测并得到相对应于波峰及波谷的不同电容值。接着，利用电荷分布(charge-sharing)的方式，取得相对应于电容值的电压值，并将电压值转换成数字码(digital code)，以提供给电子装置内功能模块的处理器，进行后续指纹辨识的演算与处理。
图1为显示根据本发明一实施例所述的电子装置100。电子装置100包括指纹感测器110以及功能模块120。指纹感测器110包括感测阵列130以及绝缘表面150。为了简化说明，指纹感测器110内的其他电路(例如读取电路等)将不进一步描述。感测阵列130由多个感测单元135以二维方式排列而成，其中绝缘表面150覆盖于感测阵列130的全部感测单元135之上。此外，在此实施例中，感测阵列130的感测单元135排列成矩形。在此实施例中，功能模块120包括处理器140。根据感测阵列130内感测单元135的感测电压，指纹感测器110可提供手指的指纹信息给功能模块120的处理器140。例如，指纹感测器110会判断是否有使用者的手指接触绝缘表面150，并判断出该感测电压对应于手指的指纹波峰(ridge)或指纹波谷(valley)。接着，根据来自指纹感测器110的手指的指纹信息，处理器140可使用指纹辨识演算法来执行指纹辨识操作。
图2为显示根据本发明一实施例所述的图1的电子装置100的上视图。在图2中，移除掉指纹感测器110的模封材料以方便说明，其中指纹感测器110的模封材料将描述于后。参考图2，指纹感测器110包括感测晶粒(die)210以及印刷电路板220，而功能模块120包括印刷电路板240。一般来说，感测晶粒210包括感测阵列130、读取模块(未显示)等电路。在感测晶粒210中，在得到感测阵列130的感测输出之后，感测晶粒210会判断是否有使用者的手指接触设置在感测阵列上方的绝缘表面150，并进一步得到手指的指纹信息，以便判断出该感测输出对应于手指的指纹波峰(ridge)或指纹波谷(valley)。接着，指纹感测器100会将手指的指纹信息提供给功能模块120的处理器140，以进行后续程序，例如可经由指纹辨识演算法来执行指纹辨识操作等。在图2中，印刷电路板220为双面电路板。在其他实施例中，印刷电路板220可以是多层式印刷电路板。为了简化说明，印刷电路板220上的其他表面粘着元件(surface mount device，SMD)将不进一步描述。此外，感测晶粒210的接脚270通过接合导线(bonding wire)280而耦接于印刷电路板220上的接合垫290，以便将手指的指纹信息传送至功能模块120的印刷电路板240。于是，安装在印刷电路板240上的处理器140便可得到来自感测晶粒210的手指的指纹信息。同样地，为了简化说明，印刷电路板240上的元件将不进一步描述。
图3为显示沿图2中A-AA剖面线的电子装置100的剖面图。同时参考图2与图3，感测晶粒210安装于印刷电路板220上。感测阵列设置在感测晶粒中，也就是说感测晶粒210包括感测阵列130，其中感测阵列130由多个感测单元以二维方式排列而成。此外，绝缘表面150覆盖于感测阵列130。印刷电路板220包括基底300、金属走线(trace)230A与230B以及静电放电接合垫251A-259A与251B-259B。基底300为核心绝缘体(core insulator)，具有第一表面310与第二表面320，其中第二表面320是位于第一表面310的对面。在此实施例中，基底300的第一表面310相邻于感测晶粒210，即感测晶粒210安装于基底300的第一表面310。此外，基底300的第二表面320相邻于功能模块120的印刷电路板240，即指纹感测器110经由基底300的第二表面320而安装于印刷电路板240上。金属走线230A与230B设置在基底300的第一表面310并部分地围绕感测晶粒210。在此实施例中，印刷电路板220具有特定形状。例如，图2中印刷电路板220的形状为圆形。在此实施例中，金属走线230A与230B的形状对应于印刷电路板220的特定形状。值得注意的是，金属走线230A与230B对称地设置在感测晶粒210的周围，且部分地围绕感测晶粒210。举例来说，在基底300的第一表面310上，金属走线230A与感测晶粒210之间的距离d1相等于金属走线230B与感测晶粒210之间的距离d2。此外，金属走线230A与230B可经由设置在基底300的多个导通孔(via)而耦接于设置在基底300的第二表面320的静电放电接合垫251A-259A以及251B-259B，其中静电放电接合垫251A-259A设置在金属走线230A的正下方而静电放电接合垫251B-259B设置在金属走线230B的正下方。举例来说，静电放电接合垫251A可经由导通孔370A而直接连接于金属走线230A，而静电放电接合垫251B可经由导通孔370B而直接连接于金属走线230B。值得注意的是，对金属走线230A及230B而言，静电放电接合垫251A-259A以及251B-259B的位置可根据实际应用而决定。例如，静电放电接合垫251A与感测晶粒210之间的距离可相同或不同于静电放电接合垫251B与感测晶粒210之间的距离。此外，根据实际应用，可以等距或非等距将静电放电接合垫设置在金属走线的下方。例如，对金属走线230A而言，静电放电接合垫251A与静电放电接合垫253A之间的距离可以相同或不同于静电放电接合垫253A与静电放电接合垫255A之间的距离。
在图2与图3中，在基底300的第二表面320的静电放电接合垫251A-259A以及251B-259B会分别经由所对应的焊球而安装至印刷电路板240上的接地接合垫。举例来说，印刷电路板220的静电放电接合垫251A会经由焊球360A而耦接于印刷电路板240的接地接合垫340A，而印刷电路板220的静电放电接合垫251B会经由焊球360B而耦接于印刷电路板240的接地接合垫340B。此外，感测晶粒210的接地接脚270A可经由所对应的接合导线280A、接地接合垫290A以及焊球360C而耦接于印刷电路板240的接地接合垫340C。值得注意的是，在指纹感测器110的印刷电路板220中，静电放电接合垫251A-259A以及251B-259B电性绝缘于耦接于感测晶粒210的接地接合垫(例如290A)。在此实施例中，印刷电路板220的静电放电接合垫(例如251A-259A以及251B-259B)通过功能模块120的印刷电路板240而电性连接于印刷电路板220的接地接合垫(例如290A)。举例来说，通过印刷电路板240上的接地接合垫340A、走线350以及接地接合垫340C，印刷电路板220上的静电放电接合垫251A可电性连接于接地接合垫290A。
在图3中，指纹感测器110还包括模封材料(molding compound)330，例如环氧树脂模封材料(Epoxy molding compound，EMC)，其经由灌模工艺(molding process)而形成于基底300的第一表面310，并覆盖金属走线230A与230B。值得注意的是，模封材料330会环绕感测晶粒210，并具有一开口以使绝缘表面150能裸露。于是，在完成封装之后，使用者的手指能接触到绝缘表面150以进行感测。为了简化说明，印刷电路板220以及240的阻焊层(solder resist，SR)的设置方式将不进一步描述。当静电放电事件发生时，来自模封材料330上方的静电放电能量EESD可以经由金属走线230A和/或金属走线230B快速地传递至印刷电路板220中最接近的静电放电接合垫，以便放电至印刷电路板240的接地端。举例来说，当静电放电能量EESD释放到金属走线230A上(如标号260所显示)时，静电放电能量EESD会经由金属走线230A以及导通孔370A而传递至最接近的静电放电接合垫251A，并依序经由焊球360A以及接地接合垫340A而放电至印刷电路板240的接地端。于是，静电放电能量可经由金属走线230A所形成的放电路径而传递到功能模块120的接地端，其中该放电路径不会经过感测晶粒210。一般来说，功能模块120的接地端耦接于较大的接地平面，所以能快速地提供放电路径，使得静电放电能量EESD不会对感测晶粒210造成损坏。此外，相较于将静电放电环(例如导电条)设置于绝缘表面以及模封材料之间的传统指纹感测器，通过将金属走线230A与230B设置于印刷电路板220上，可降低制造成本。此外，相应于印刷电路板220的形状与尺寸，金属走线230A与230B的形状以及数量可适当地调整。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
Claims (18)
1.一种电子装置，其特征在于，包括：
一第一印刷电路板，包括：
多个第一接地接合垫；以及一指纹感测器，设置在所述第一印刷电路板上方，包括：
一感测阵列，用以感测一使用者的指纹信息；
一绝缘表面，设置于所述感测阵列的上方；以及
一第二印刷电路板，设置于所述感测阵列以及所述第一印刷电路板之间，包括：
一基底，具有一第一表面以及相对于所述第一表面的一第二表面；
至少一金属走线，设置于所述基底的所述第一表面并邻近所述感测阵列；以及
多个静电放电接合垫，设置于所述基底的所述第二表面，分别耦接于所述第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫，
其中当一静电放电事件发生时，一静电放电能量从所述金属走线依序经由所述基底的多个第一导通孔以及所述多个静电放电接合垫而放电至所述第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫，且不通过所述感测阵列。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述多个静电放电接合垫设置在所述金属走线的正下方。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述金属走线在所述基底的所述第一表面上部分地围绕所述感测阵列。
4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，还包括：
一模封材料，设置于所述第二印刷电路板的所述基底的所述第一表面，且覆盖所述金属走线。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述模封材料环绕所述指纹感测器的所述感测阵列以及所述绝缘表面，并具有一开口以使所述绝缘表面裸露。
6.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述感测阵列的多个感测单元排列成一矩形，以及在所述基底的所述第一表面上，所述金属走线设置在所述矩形的一侧。
7.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述感测阵列设置在一感测晶粒中，且所述感测晶粒安装于所述第二印刷电路板的上方，以及所述第二印刷电路板还包括：
至少一第二接地接合垫，设置于所述基底的所述第二表面，经由所述基底的至少一第二导通孔耦接于所述感测晶粒的一接地接脚。
8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，在所述第二印刷电路板中，所述第二接地接合垫电性绝缘于所述多个静电放电接合垫。
9.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述感测晶粒的所述接地接脚经由所述第二印刷电路板的所述第二接地接合垫而耦接于所述第一印刷电路板的所述第一接地接合垫，使得所述多个静电放电接合垫经由所述第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫以及所述第二印刷电路板的所述第二接地接合垫而电性连接于所述感测晶粒的所述接地接脚。
10.一种电子装置，其特征在于，包括：
一第一印刷电路板，包括
多个第一接地接合垫；以及
一指纹感测器，设置在所述第一印刷电路板上方，包括：
一感测阵列，用以感测一使用者的指纹信息；
一绝缘表面，设置于所述感测阵列的上方；以及
一第二印刷电路板，设置于所述感测阵列以及所述第一印刷电路板之间，包括：
一基底，具有相邻于所述感测阵列的一第一表面以及相邻于所述第一印刷电路板的一第二表面；
一第一金属走线，设置于所述基底的所述第一表面并邻近所述感测阵列；
一第二金属走线，设置于所述基底的所述第一表面并邻近所述感测阵列，其中所述第一金属走线以及所述第二金属走线对称地设置在所述基底的所述第一表面上；以及
多个静电放电接合垫，设置于所述基底的所述第二表面，分别耦接于所述第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫，
其中当一静电放电事件发生时，一静电放电能量从所述第一金属走线或所述第二金属走线依序经由所述基底的多个第一导通孔以及所述多个静电放电接合垫而放电至所述第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫，且不通过所述感测阵列。
11.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述多个静电放电接合垫设置在所述第一金属走线以及所述第二金属走线的正下方。
12.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述第一金属走线以及所述第二金属走线在所述基底的所述第一表面上部分地围绕所述感测阵列。
13.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，还包括：
一模封材料，设置于所述第二印刷电路板的所述基底的所述第一表面，且覆盖所述第一金属走线以及所述第二金属走线。
14.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，所述模封材料环绕所述指纹感测器的所述感测阵列以及所述绝缘表面，并具有一开口以使所述绝缘表面裸露。
15.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述感测阵列的多个感测单元排列成一矩形，以及在所述基底的所述第一表面上，所述第一金属走线设置在所述矩形的一第一侧，以及所述第二金属走线设置在所述矩形的一第二侧，其中所述第二侧所述第一侧的相对侧。
16.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述感测阵列设置在一感测晶粒中，且所述感测晶粒安装于所述第二印刷电路板的上方，以及所述第二印刷电路板还包括：
至少一第二接地接合垫，设置于所述基底的所述第二表面，经由所述基底的至少一第二导通孔耦接于所述感测晶粒的一接地接脚。
17.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于，在所述第二印刷电路板中，所述第二接地接合垫电性绝缘于所述多个静电放电接合垫。
18.如权利要求17所述的电子装置，其特征在于，所述感测晶粒的所述接地接脚经由所述第二印刷电路板的所述第二接地接合垫而耦接于所述第一印刷电路板的所述第一接地接合垫，使得所述多个静电放电接合垫经由所述第一印刷电路板的所述多个第一接地接合垫以及所述第二印刷电路板的所述第二接地接合垫而电性连接于所述感测晶粒的所述接地接脚。
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