CN204463156U - 一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构 - Google Patents

一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，属于半导体封装技术领域。其包括：硅基本体（1），其顶部的边缘位置设置沟槽（4）；电极（2）设置于所述硅基本体（1）的顶部，沟槽（4）的底部在垂直方向上的位置低于电极（2）的电路的底部；感应元件（3）设置于所述电极（2）之间的硅基本体（1）的顶部；绝缘层（5）覆盖硅基本体（1）的表面；金属层（6）由若干个彼此绝缘的子金属层构成，各所述子金属层的一端与电极（2）对应连接，其另一端延伸至沟槽（4）的底部；保护胶（8）包裹引线（7）；依次覆盖介电层Ⅰ（91）、介电层Ⅱ（92）、介电层Ⅲ（93）。本实用新型提供了一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构。

Description

一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构
技术领域
本实用新型涉及一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，属于半导体封装技术领域。
背景技术
指纹识别传感器被广泛运用于智能电话、触摸板、移动计算设备、电器、车辆的面板或机身等。传统的指纹识别传感器通过CMOS半导体工艺形成，当指纹识别传感器被制备成封装结构内嵌入电子设备的外壳中时，一般采用蓝宝石作为保护镜片，往往导致接触的灵敏性降低。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述传统的指纹识别传感器封装结构的不足，提供一种提升接触的灵敏性的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其包括：
硅基本体，其顶部的边缘位置设置沟槽，其底部与基板固连；
电极，至少两个，设置于所述硅基本体的顶部，其上表面露出硅基本体的上表面，其电路设置于所述硅基本体的内部，所述沟槽的底部在垂直方向上的位置低于所述电路的底部；
感应元件，设置于所述电极之间的硅基本体的顶部，且其上表面露出硅基本体的上表面；
绝缘层，覆盖所述硅基本体的表面，并于感应元件的上方开设绝缘层开口Ⅰ露出感应元件的上表面、于电极的上方开设绝缘层开口Ⅱ露出电极的上表面；
金属层，由若干个彼此绝缘的子金属层构成，各所述子金属层的一端通过绝缘层开口Ⅱ与所述电极对应连接，其另一端沿绝缘层向外延伸至沟槽的底部；
引线，其一端与延伸至沟槽的底部的金属层连接，其另一端与基板连接，所述引线的周围设置保护胶，所述保护胶包裹引线；
介电层Ⅰ，填充绝缘层开口Ⅰ；
介电层Ⅱ，覆盖所述绝缘层和介电层Ⅰ的表面以及金属层的表面；
介电层Ⅲ，覆盖于所述介电层Ⅱ的表面。
所述介电层Ⅰ与绝缘层为一体结构。
所述介电层Ⅰ与介电层Ⅱ为一体结构。
所述介电层Ⅰ于感应元件上方的厚度H1范围为2～20微米。
所述介电层Ⅰ于感应元件上方的厚度H1范围为3～5微米。
所述介电层Ⅱ于感应元件上方的厚度H2范围为2～30微米。
所述介电层Ⅱ于感应元件上方的厚度H2范围为3～10微米。
所述介电层Ⅲ的厚度H3为50～400微米。
所述介电层Ⅲ的厚度H3为100～250微米。
所述沟槽的倾斜角度为α，α的取值范围为90°～150°。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过在硅基本体的顶部的边缘设置沟槽，沟槽的底部在垂直方向上的位置低于电极的电路的底部，设置的金属层相当于将硅基本体的电极拉低，并通过引线从硅基本体的侧部与基板导通，从而使指纹识别传感器需要的垂直空间量较小，以便于指纹识别传感器设计在更靠近用户手指的位置，即极大的降低了感应元件上方覆盖的隔层厚度，有效地提升了指纹识别传感器接触的灵敏性。
附图说明       
图1为本实用新型一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构的实施例一的剖面示意图；
图2为本实用新型一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构的实施例二的剖面示意图；
图3为本实用新型一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构的实施例三的剖面示意图；
其中，硅基本体1
电极2
感应元件3
沟槽4
沟槽壁41
绝缘层5
绝缘层开口Ⅰ51
绝缘层开口Ⅱ52
金属层6
金属层61、62
引线7
保护胶8
介电层Ⅰ91
介电层Ⅱ92
介电层Ⅲ93
黏胶层10
基板11。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更加充分地描述本实用新型，在附图中示出了本实用新型的示例性实施例，从而本公开将本实用新型的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本实用新型可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。
实施例一，参见图1
本实用新型一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其硅基本体1的横截面呈矩形，电极2及其相关的电路图案设置于其硅基本体1的内部，而表现于顶部，图中，以两个电极21、22示例，电极21、22的上表面露出硅基本体1。感应元件3嵌于两个电极21、22之间的硅基本体1的上部，其上表面露出硅基本体1，用于测量用户的指纹之间的电容，可以由此得到客户的手指的图像信息。电极2的个数可以在两个以上，感应元件3设置在其中间。
硅基本体1的顶部的边缘位置设置沟槽4，该沟槽4可以使用划片以及刻蚀的方法来成形。沟槽壁41的倾斜角度为α，α的取值范围为90°～150°，以倾斜角度α为120°～130°为佳。沟槽4的底部在垂直方向上的位置低于电极21、22的电路的底部。硅基本体1的底部通过黏胶层10黏贴至基板11上，该基板11包括但不限于PCB板。
在硅基本体1、感应元件3、沟槽4的表面以PECVD的方式沉积SiO2、SiN等材质的绝缘层5，并于感应元件3的上方开设绝缘层开口Ⅰ51露出感应元件3的上表面、于电极21、22的上方开设绝缘层开口Ⅱ52露出电极21、22的上表面。然后在绝缘层5的表面选择性地构建金属层6，金属层6由若干个彼此绝缘的子金属层构成，一般地，子金属层的个数与电极2的个数匹配。图中，电极21与子金属层61匹配、电极22与子金属层62匹配。该子金属层61、62的一端通过绝缘层开口Ⅱ52分别与电极21、22连接，其另一端沿绝缘层5向下延伸至沟槽4内，从而将电极21、22 的信息从硅基本体1表面导到平面以下的沟槽4内。在沟槽4内，引线7将金属层6与基板11连接起来，实现电极21、22与基板11的电信连通。其中，引线7的弧高以低于硅基本体1的表面为佳。
使用保护胶8通过点胶的方法包裹引线7，保护胶8具有一定的韧性和绝缘功能，能够对引线7起到保护作用，同时提高引线7的连接强度。在绝缘层开口Ⅰ51内填充介电层Ⅰ91，介电层Ⅰ91于感应元件3上方的厚度H1范围为2～20微米，以厚度H1范围为3～5微米为佳。在绝缘层5和介电层Ⅰ91的表面以及金属层6的表面覆盖介电层Ⅱ92，其于感应元件3上方的厚度H2范围为2～30微米，以3～10微米为佳。介电层Ⅱ92的介电常数高于介电层Ⅰ91的介电常数。介电层Ⅱ92的表面设置蓝宝石、陶瓷等材质的介电层Ⅲ93，绝缘层5的介电常数≤介电层Ⅰ91的介电常数≤介电层Ⅱ92的介电常数≤介电层Ⅲ93的介电常数。介电层Ⅲ93的厚度H3一般在50～400微米，而又以100～250为佳。介电层Ⅲ93的厚度越薄，指纹识别传感器的封装结构的灵敏性就越强。
实施例二
如图2所示，该实施例与上述实施例的结构类似，其区别在于：在硅基本体1、感应元件3、沟槽4的表面以PECVD的方式沉积SiO2、SiN等材质的绝缘层5’，并于电极21、22的上方开设绝缘层开口Ⅱ52露出电极21、22的上表面。然后在绝缘层5’的表面选择性地构建金属层6，金属层6由若干个彼此绝缘的子金属层构成，一般地，子金属层的个数与电极2的个数匹配。图中，电极21与子金属层61匹配、电极22与子金属层62匹配。该子金属层61、62的一端通过绝缘层开口Ⅱ52分别与电极21、22连接，其另一端沿绝缘层5’向下延伸至沟槽4内，从而将电极21、22 的信息从硅基本体1表面导到平面以下的沟槽4内。在沟槽4内，引线7将金属层6与基板11连接起来，实现电极21、22与基板11的电信连通。其中，引线7的弧高以低于硅基本体1的表面为佳。
使用保护胶8通过点胶的方法包裹引线7，保护胶8具有一定的韧性和绝缘功能，能够对引线7起到保护作用，同时提高引线7的连接强度。在绝缘层5’的表面以及金属层6的表面覆盖介电层Ⅱ92，其于感应元件3上方的厚度H2范围为2～30微米，以3～10微米为佳。介电层Ⅱ92的介电常数高于绝缘层5’的介电常数。介电层Ⅱ92的表面设置蓝宝石、陶瓷等材质的介电层Ⅲ93，介电层Ⅲ93的厚度H3一般在50～400微米，而又以100～250为佳。介电层Ⅲ93的厚度越薄，提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构的灵敏性就越强。
实施例三
如图3所示，该实施例与上述实施例的结构类似，其区别在于：在硅基本体1、感应元件3、沟槽4的表面以PECVD的方式沉积SiO2、SiN等材质的绝缘层5，并于感应元件3的上方开设绝缘层开口Ⅰ51露出感应元件3的上表面、于电极21、22的上方开设绝缘层开口Ⅱ52露出电极21、22的上表面。然后在绝缘层5的表面选择性地构建金属层6，金属层6由若干个彼此绝缘的子金属层构成，一般地，子金属层的个数与电极2的个数匹配。图中，电极21与子金属层61匹配、电极22与子金属层62匹配。该子金属层61、62的一端通过绝缘层开口Ⅱ52分别与电极21、22连接，其另一端沿绝缘层5向下延伸至沟槽4内，从而将电极21、22 的信息从硅基本体1表面导到平面以下的沟槽4内。在沟槽4内，引线7将金属层6与基板11连接起来，实现电极21、22与基板11的电信连通。其中，引线7的弧高以低于硅基本体1的表面为佳。
使用保护胶8通过点胶的方法包裹引线7，保护胶8具有一定的韧性和绝缘功能，能够对引线7起到保护作用，同时提高引线7的连接强度。介电层Ⅰ91’ 填充在绝缘层开口Ⅰ51内、并覆盖在绝缘层5的表面以及金属层6的表面，其于感应元件3上方的厚度H2范围为2～30微米，以3～10微米为佳。介电层Ⅰ91’的介电常数高于绝缘层5的介电常数。介电层Ⅱ92的表面设置蓝宝石、陶瓷等材质的介电层Ⅲ93，介电层Ⅲ93的厚度H3一般在50～400微米，而又以100～250为佳。介电层Ⅲ93的厚度越薄，提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构的灵敏性就越强。
本实用新型一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构不限于上述优选实施例，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于，其包括：
硅基本体（1），其顶部的边缘位置设置沟槽（4），其底部与基板（11）固连；
电极（2），至少两个，设置于所述硅基本体（1）的顶部，其上表面露出硅基本体（1）的上表面，其电路设置于所述硅基本体（1）的内部，所述沟槽（4）的底部在垂直方向上的位置低于所述电路的底部；
感应元件（3），设置于所述电极（2）之间的硅基本体（1）的顶部，且其上表面露出硅基本体（1）的上表面；
绝缘层（5），覆盖所述硅基本体（1）的表面，并于感应元件（3）的上方开设绝缘层开口Ⅰ（51）露出感应元件（3）的上表面、于电极（2）的上方开设绝缘层开口Ⅱ（52）露出电极（2）的上表面；
金属层（6），由若干个彼此绝缘的子金属层构成，各所述子金属层的一端通过绝缘层开口Ⅱ（52）与所述电极（2）对应连接，其另一端沿绝缘层（5）向外延伸至沟槽（4）的底部；
引线（7），其一端与延伸至沟槽（4）的底部的金属层（6）连接，其另一端与基板（11）连接，所述引线（7）的周围设置保护胶（8），所述保护胶（8）包裹引线（7）；
介电层Ⅰ（91），填充绝缘层开口Ⅰ（51）；
介电层Ⅱ（92），覆盖所述绝缘层（5）和介电层Ⅰ（91）的表面以及金属层（6）的表面；
介电层Ⅲ（93），覆盖于所述介电层Ⅱ（92）的表面。
2.根据权利要求1所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述介电层Ⅰ（91）与绝缘层（5）为一体结构。
3.根据权利要求1所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述介电层Ⅰ（91）与介电层Ⅱ（92）为一体结构。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述介电层Ⅰ（91）于感应元件（3）上方的厚度H1范围为2～20微米。
5.根据权利要求4所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述介电层Ⅰ（91）于感应元件（3）上方的厚度H1范围为3～5微米。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述介电层Ⅱ（92）于感应元件（3）上方的厚度H2范围为2～30微米。
7.根据权利要求6所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述介电层Ⅱ（92）于感应元件（3）上方的厚度H2范围为3～10微米。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述介电层Ⅲ（93）的厚度H3为50～400微米。
9.根据权利要求8所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述介电层Ⅲ（93）的厚度H3为100～250微米。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的提高灵敏性的指纹识别传感器的封装结构，其特征在于：所述沟槽（4）的倾斜角度为α，α的取值范围为90°～150°。
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