TWI767835B - 智慧卡指紋辨識模組封裝結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種智慧卡指紋辨識模組封裝結構，包括有一軟性可撓折之第一絕緣層、一第一圖案化線路層、一第二圖案化線路層、至少一第一導電柱、一軟性可撓折之第二絕緣層、一屏蔽層、至少一第二導電柱、以及一軟質可撓折之絕緣保護層。其中部分之該第一圖案化線路層作為第一感測線路，部分之該第二圖案化線路層作為第二感測線路及外接墊，且該第一及該第二感測線路於縱向投影是相互錯開而不重疊。又該屏蔽層相對應於該第一及該第二感測線路之區域係設為鏤空結構以作為指紋感測區。復者，本發明還揭露一種智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法。

Description

智慧卡指紋辨識模組封裝結構及其製造方法

本發明係有關於一種電容指紋傳感辨識模組結構，特別是有關於一種智慧卡指紋辨識模組封裝結構及其製造方法。

接觸式IC卡及非接觸式IC卡的運用已是普遍的世界趨勢與潮流。在各類的非接觸卡上植入各式的接觸卡晶片，可以達到廣泛的應用及消費的便利。應用的層面包括***、金融卡、校園卡、社區居民卡、門禁卡、公共運輸卡。而最新的IC指紋晶片金融卡或IC指紋晶片***更具有指紋辨識功能，卡片會感測並將指紋驗證訊息傳給銀行作為轉帳或核准付款的憑據。

目前的IC指紋晶片卡是將指紋辨識模組直接與指紋辨識感測晶片結合封裝在一起，如此將會使得指紋辨識感測晶片之尺寸過大、製造成本高，而且佈設的位置亦會受到諸多限制，因而導致抗靜電能力不佳。

有鑑於習知技術之問題，本發明之目的係在於提供一種智慧卡指紋辨識模組封裝結構及其製造方法，以將電容指紋傳感辨識模組能單獨的封裝基板化，使能與指紋辨識感測晶片分開各自封裝在印刷電路板上，藉以能大幅降低生產成本以及滿足彈性佈局增加抗靜電能力的需求，並且有效運用軟性可撓折的介電材料或絕緣材料，而令本發明可以承受適當的彎折以確保不會有功能失效的問題發生。

本發明為達成上述目的，因此提供一種智慧卡指紋辨識模組封裝結構，係包括有一軟性可撓折且具有相對之第一表面及第二表面之第一絕緣層，一嵌埋設於該第一絕緣層內且其中一側面露出於該第一表面之第一圖案化線路層，至少一嵌埋於該第一絕緣層內且其中一端面電性連接於該第一圖案化線路層，而另一端面露出於該第一絕緣層之第一導電柱，一設置於該第一絕緣層之該第二表面上且電性連接於該第一導電柱露出之端面之第二圖案化線路層，一設置於該第一絕緣層之該第二表面上，以覆蓋部分之該第二圖案化線路層及該第二感測線路，並且露出該外接墊之絕緣保護層，一具有相對之第三表面及第四表面，且設置於該第一絕緣層之該第一表面上，以覆蓋該第一圖案化線路層及該第一絕緣層之該第一表面之第二絕緣層，至少一嵌埋設於該第二絕緣層內之第二導電柱，且該第二導電柱其中一端面電性連接於該第一圖案化線路層，而另一端面露出於該第二絕緣層之該第三表面，以及一由設置於該第二絕緣層之該第三表面上之圖案化金屬層所構成，且電性連接於該第二導電柱露出之端面之屏蔽層。其中部分之該第一圖案化線路層作為第一感測線路，而部分之該第二圖案化線路層作為第二感測線路及外接墊；其中該第二絕緣層之該第四表面係與該第一絕緣層之該第一表面為共面；又其中該屏蔽層相對應於該第一感測線路、該第二感測線路於縱向投影區域係設為鏤空結構，以作為指紋感測區。

本發明於另一實施例，提供一種智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法，包括以下步驟： 提供第一承載板；於第一承載板上以光微影及電鍍技術來形成第一圖案化線路層及第一導電柱，其中第一導電柱係豎立在第一圖案化線路層上，且部分之第一圖案化線路層係作為第一感測線路；於第一承載板上形成第一絕緣層，以包覆第一圖案化線路層及第一導電柱，並且移除部分之第一絕緣層以露出第一導電柱之一端面；於第一絕緣層上以光微影及電鍍技術來形成第二圖案化線路層，並且與第一導電柱露出之端面電性連接，其中部分之第二圖案化線路層係作為第二感測線路，而部分之該第二圖案化線路層係作為外接墊；於第一絕緣層上形成絕緣保護層，以覆蓋部分之第二圖案化線路層及第二感測線路，並且露出外接墊；提供第二承載板以結合於絕緣保護層上，並且完全移除第一承載板以露出第一圖案化線路層之一側表面及第一絕緣層之一側表面；於第一圖案化線路層露出之表面上以光微影及電鍍技術來形成第二導電柱；於第一絕緣層之表面上形成第二絕緣層，以包覆露出之第一圖案化線路層及第二導電柱，並且移除部分之第二絕緣層以露出第二導電柱之一端面；於第二絕緣層上以光微影及電鍍技術來形成圖案化金屬層以作為屏蔽層，並且電性連接於第二導電柱露出之端面，其中屏蔽層相對應於該第一感測線路及該第二感測線路於縱向投影之區域形成為鏤空結構，以作為指紋感測區；以及移除第二承載板以露出絕緣保護層及外接墊。

本發明於又一實施例，提供了IC指紋晶片卡結構，其包括有智慧卡指紋辨識模組封裝結構、中介板(Interposer)、指紋辨識感測晶片、印刷電路板。其中智慧卡指紋辨識模組封裝結構，藉由外接墊(bump pad)，可利用封裝錫球與印刷電路板電性連接，並且能與該指紋辨識感測晶片（藉由該中介板），分別各自封裝於該印刷電路板。

本發明所提供之智慧卡指紋辨識模組封裝結構，相對習知技術，本發明將電容指紋傳感辨識模組整合於軟性可撓折之封裝載板，並且與感測晶片分離封裝，因此除了封裝之感測晶片尺寸可有效縮小以降低成本，更能避免被辨識模組產生之靜電擊穿而功能失效，所以能有效提升防靜電能力，且可確保以本發明完成之卡類產品於受到外力彎折時依然能保有指紋辨識功能。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「第一」、「第二」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

請參酌第1圖所示，係為本發明之智慧卡指紋辨識模組封裝結構的剖面示意圖，其中可知本發明之智慧卡指紋辨識模組封裝結構100，係包括有一第一絕緣層120、一第一圖案化線路層122、至少一第一導電柱124、一第二圖案化線路層134、一絕緣保護層130、一第二絕緣層150、至少一第二導電柱126、以及一屏蔽層140。

其中，該第一絕緣層120，係為軟性可撓折之介電材料或絕緣材料所構成，且具有相對設置之第一表面119及第二表面121。

第一圖案化線路層122，係嵌埋設於該第一絕緣層120內，且其中一側面係露出於該第一絕緣層120之該第一表面119，而部分之該第一圖案化線路層122係作為第一感測線路123。

第一導電柱124，係嵌埋於該第一絕緣層120內，且該第一導電柱124之其中一端面係電性連接於該第一圖案化線路層122，而其中之另一端面係露出於該第一絕緣層120之該第二表面121；其中，該第一導電柱124可以製作成金屬柱狀物，例如，銅柱。

第二圖案化線路層132，係設置於該第一絕緣層120之該第二表面121上，且電性連接於該第一導電柱124露出之端面，其中，部分之該第二圖案化線路層132係作為第二感測線路133，而部分之該第二圖案化線路層132係作為外接墊134以電性連接指紋辨識感測晶片230及印刷電路板240（請參酌第2圖所示）。其中，該第二感測線路133與該第一感測線路123於縱向投影是相互錯開而不重疊，且線寬或線距是不大於30微米(≦30微米)，以達到訊號敏感度的要求。

絕緣保護層130係為軟性可撓折之絕緣材料或介電材料所構成，且設置於該第一絕緣層120之該第二表面121上，以覆蓋部分之該第二圖案化線路層132及該第二感測線路133，並且露出該外接墊134，故該外接墊134未被該絕緣保護層130所覆蓋。

第二絕緣層150，係為軟性可撓折之介電材料或絕緣材料所構成，具有相對之第三表面151及第四表面152，且設置於該第一絕緣層120之該第一表面119上，以覆蓋露出之該第一圖案化線路層122與該第一絕緣層120之該第一表面119。其中，該第二絕緣層150之該第四表面152係與該第一絕緣層120之該第一表面119為共面。

第二導電柱126，係嵌埋於該第二絕緣層150內，且該第二導電柱126之其中一端面係電性連接於該第一圖案化線路層122，而其中之另一端面係露出於該第二絕緣層150之該第三表面151。

屏蔽層140，係由設置於該第二絕緣層150之該第三表面151上之圖案化金屬層142所構成，並且電性連接於該第二導電柱126露出之端面。其中，該屏蔽層140相對應於該第一感測線路123及該第二感測線路133於縱向投影區域係設為鏤空結構，以作為指紋感測區160。

該第一圖案化線路層122以及該第二圖案化線路層132 係以光微影（Photolithography）及電鍍技術來製作形成為細間距(fine-pitch)線路，其線路線寬及間距不大於30微米（≦30微米），以達到訊號敏感度的要求。更佳是，該第一圖案化線路層122可製作成埋入式線路，其線路線寬及間距更可不大於15微米（≦15微米）。再者，本發明智慧卡指紋辨識模組封裝結構100的總厚度可以不大於150微米（≦150微米）。

該第一絕緣層120、該絕緣保護層130、及該第二絕緣層150之構成，係為軟性可撓折之介電材料或絕緣材料，例如，軟性聚醯亞胺(Polyimide; PI)及軟性環氧樹脂(Epoxy)為主體的介電材或感光型介電材或其他軟性絕緣材料。

請再參酌第2圖所示，係為本發明之IC指紋晶片卡結構的示意圖。其中，該IC指紋晶片卡300，係包括有智慧卡指紋辨識模組封裝結構100、中介板(Interposer)220、指紋辨識感測晶片230、印刷電路板240。其中智慧卡指紋辨識模組封裝結構100藉由外接墊(bump pad)134可利用封裝錫球210與印刷電路板240電性連接，並且能與該指紋辨識感測晶片230（藉由該中介板220）分別各自封裝於該印刷電路板240。

本發明的智慧卡指紋辨識模組封裝結構100是作為IC指紋晶片卡300的指紋感測結構。亦即使用者將IC指紋晶片卡300***讀卡機後，只要將手指放在智慧卡指紋辨識模組封裝結構100其中的感測區160上，則IC指紋晶片卡300內的指紋辨識感測晶片230就會自動處理相關的感測資訊，並且將指紋驗證訊息傳給銀行作為轉帳或核准付款的依據。

請再參酌第3圖所示，係為本發明之智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法之流程圖（請配合參酌第4A圖至第4H圖所示，係為本發明之智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法之示意圖）。

首先，步驟S10（請配合參酌第4A圖所示），係提供一第一承載板110。該第一承載板110係為金屬基板，用以承載及支持該智慧卡指紋辨識模組封裝結構100的後續製程，例如，製作該智慧卡指紋辨識模組封裝結構100的導電線路及感測線路等。

步驟S20（請配合參酌第4B圖所示），係於該第一承載板110上，以光微影及電鍍技術來製作形成一第一圖案化線路層122及至少一第一導電柱124。部分之該第一圖案化線路層122係作為第一感測線路123。

步驟S30（請配合參酌第4C圖所示），係於該第一承載板110上，以軟性可撓折之介電材料或絕緣材料來製作形成一第一絕緣層120，以包覆該第一圖案化線路層122及該第一導電柱124，並且移除部分的該第一絕緣層120以露出該第一導電柱124的一端面。其中，該第一絕緣層120係具有相對設置之第一表面119及第二表面121。

步驟S40（請配合參酌第4D圖所示），係於該第一絕緣層120之第二表面121上，以光微影及電鍍技術來製作形成一第二圖案化線路層132，並且與該第一導電柱124露出之端面電性連接。部分之該第二圖案化線路層132係作為第二感測線路133、及外接墊134。

步驟S50（請配合參酌第4E圖所示），係於該第一絕緣層120之第二表面121上，以軟性可撓折之絕緣材料或介電材料藉由光微影製程來製作形成一絕緣保護層130，以包覆部分之該第二圖案化線路層132及該第二感測線路133，並且露出該外接墊134。復者，可選擇性地對於該外接墊134進行防止氧化之表面處理。該表面處理可為電鍍或化學鍍鎳/金(Ni/Au) 或是鎳/鈀/金(Ni/Pd/Au)。

步驟S60（請配合參酌第4F圖所示），係提供另一金屬材之第二承載板112以結合於該絕緣保護層130上，並且再完全移除該第一承載板110，以露出該第一圖案化線路層122之一側表面及該第一絕緣層120之第一表面119。

步驟S70（請配合參酌第4G圖所示），係於該第一圖案化線路層122露出之表面上，以光微影及電鍍技術來製作形成至少一第二導電柱126；其中，該第二導電柱126可以製作成金屬柱狀物，例如，銅柱。

步驟S80（請配合參酌第4G圖所示），於該第一絕緣層120之第一表面119上，以軟性可撓折之介電材料或絕緣材料來製作形成一第二絕緣層150，以包覆該第二導電柱126、該第一圖案化線路層122及該第一絕緣層120之該第一表面119，並且移除部分之第二絕緣層150以露出該第二導電柱126之一端面。

步驟S90（請配合參酌第4H圖所示），於該第二絕緣層150上，以光微影及電鍍技術來製作形成一圖案化金屬層142以作為屏蔽層140，且該屏蔽層140係電性連接該第二導電柱126露出之一端面，又該屏蔽層140相對應於該第一感測線路123、該第二感測線路133於縱向投影之區域係形成為鏤空結構，以作為指紋感測區160。復者，可選擇性地對該屏蔽層140進行防止氧化之表面處理。該表面處理可為電鍍或化學鍍鎳/金(Ni/Au) 或是鎳/鈀/金(Ni/Pd/Au)。

最後，步驟S100，係移除該第二承載板112，以露出該絕緣保護層130及該外接墊134，即可得到如第1圖所示的智慧卡指紋辨識模組封裝結構100。

復者，本發明上述的製程方法，亦可以運用大版面封裝載板的技術來實現，因此能更有效降低智慧卡指紋辨識模組封裝結構100的製作成本。

據上所述，可知相較於習知之指紋辨識智慧卡而言，本發明具有以下優點： 1. 本發明其中將智慧卡指紋辨識模組封裝結構100及指紋辨識感測晶片230分別獨立封裝於印刷電路板240上的特有設計，確切能增加指紋辨識產品設計及元件布局的彈性。 2. 本發明其中將智慧卡指紋辨識模組封裝結構100及指紋辨識感測晶片230分別獨立封裝於印刷電路板240上的特有設計，確切能有效避免智慧卡指紋辨識模組封裝結構100及指紋辨識感測晶片230彼此間的干擾，因此可避免指紋辨識感測晶片230被智慧卡指紋辨識模組封裝結構100產生之靜電擊穿而功能失效，所以能有效提升抗靜電能力。 3. 本發明其中將智慧卡指紋辨識模組封裝結構100及指紋辨識感測晶片230分別獨立封裝於印刷電路板240上的特有設計，確切能有效縮減指紋辨識感測晶片230的體積及成本。 4. 本發明其中將智慧卡指紋辨識模組封裝結構100製作為封裝載板結構的特有設計，促使可以運用大版面封裝載板的技術來製作，因此能有效降低智慧卡指紋辨識模組封裝結構100的製作成本。 5. 本發明其中將智慧卡指紋辨識模組封裝結構100製作為軟性可撓折的封裝載板特有設計，因此能確保IC指紋晶片卡於受到外力彎折時依然能維持功能的有效性。

上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

100:智慧卡指紋辨識模組封裝結構 119:第一表面 121:第二表面 120:第一絕緣層 130:絕緣保護層 140:屏蔽層 142:圖案化金屬層 150:第二絕緣層 151:第三表面 152:第四表面 160:指紋感測區 134:外接墊 122:第一圖案化線路層 123:第一感測線路 124:第一導電柱 126:第二導電柱 132:第二圖案化線路層 133:第二感測線路 110:第一承載板 112:第二承載板 300:IC指紋晶片卡 210:封裝錫球 220:中介板 230:指紋辨識感測晶片 240:印刷電路板 S10 -S100:步驟

第1圖係為本發明之智慧卡指紋辨識模組封裝結構之剖面示意圖。 第2圖係為本發明之IC指紋晶片卡結構之示意圖。 第3圖係為本發明之智慧卡指紋辨識模組封裝結構製造方法之流程圖。 第4A圖至第4H圖係為本發明之智慧卡指紋辨識模組封裝結構製造方法之一實施例示意圖。

100:智慧卡指紋辨識模組封裝結構

119:第一表面

121:第二表面

120:第一絕緣層

130:絕緣保護層

140:屏蔽層

142:圖案化金屬層

150:第二絕緣層

151:第三表面

152:第四表面

160:指紋感測區

134:外接墊

122:第一圖案化線路層

123:第一感測線路

124:第一導電柱

126:第二導電柱

132:第二圖案化線路層

133:第二感測線路

Claims (10)

1. 一種智慧卡指紋辨識模組封裝結構，包括：一第一絕緣層，具有相對之一第一表面及一第二表面；一第一圖案化線路層，係嵌埋設於該第一絕緣層內，且其中一側係露出於該第一絕緣層之該第一表面，而部分之該第一圖案化線路層係作為一第一感測線路；至少一第一導電柱，係嵌埋設於該第一絕緣層內，且該第一導電柱之其中一端面係電性連接於該第一圖案化線路層，而其中之另一端面係露出於該第一絕緣層之該第二表面；一第二圖案化線路層，係設置於該第一絕緣層之該第二表面上，且電性連接於該第一導電柱露出之端面，其中部分之該第二圖案化線路層係作為一第二感測線路，而部分之該第二圖案化線路層係作為外接墊；一絕緣保護層，係設置於該第一絕緣層之該第二表面上，以覆蓋部分之該第二圖案化線路層及該第二感測線路，並且露出該外接墊；一第二絕緣層，具有相對之一第三表面及一第四表面，且係設置於該第一絕緣層之該第一表面上，以覆蓋該第一圖案化線路層及該第一絕緣層之該第一表面，其中該第二絕緣層之該第四表面係與該第一絕緣層之該第一表面為共面；至少一第二導電柱，係嵌埋設於該第二絕緣層內，且該第二導電柱之其中一端面係電性連接於該第一圖案化線路層，而其中之另一端面係露出於該第二絕緣層之該第三表面；以及一屏蔽層，係由設置於該第二絕緣層之該第三表面上之圖案化金屬層所構成，且電性連接該於該第二導電柱露出之端面，其中該屏蔽層相對 應於該第一感測線路及該第二感測線路於縱向投影區域係設為鏤空結構，以作為一指紋感測區。
2. 如請求項1所述之智慧卡指紋辨識模組封裝結構，其中，該第一絕緣層、該第二絕緣層及該絕緣保護層之構成係為軟性可撓折之介電材料或絕緣材料。
3. 如請求項1所述之智慧卡指紋辨識模組封裝結構，其中，該第一感測線路及該第二感測線路於縱向投影是相互錯開而不重疊。
4. 如請求項1所述之智慧卡指紋辨識模組封裝結構，其中，該第一感測線路及/或該第二感測線路之線寬線距係≦30微米。
5. 如請求項1所述之智慧卡指紋辨識模組封裝結構，其中，該智慧卡指紋辨識模組封裝結構的總厚度係≦150微米。
6. 一種智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法，包括以下步驟：提供一第一承載板；於該第一承載板上以光微影及電鍍技術來形成一第一圖案化線路層及至少一第一導電柱，其中該第一導電柱係豎立在該第一圖案化線路層上，且部分之該第一圖案化線路層係作為一第一感測線路；於該第一承載板上形成一第一絕緣層，以包覆該第一圖案化線路層及該第一導電柱，並且移除部分之該第一絕緣層以露出該第一導電柱之一端面；於該第一絕緣層上以光微影及電鍍技術來形成一第二圖案化線路層，並且與該第一導電柱露出之端面電性連接，其中部分之該第二圖案化 線路層係作為一第二感測線路，而部分之該第二圖案化線路層係作為外接墊；於該第一絕緣層上形成一絕緣保護層，以覆蓋部分之該第二圖案化線路層及該第二感測線路，並且露出該外接墊；提供一第二承載板以結合於該絕緣保護層上，並且完全移除該第一承載板以露出該第一圖案化線路層之一側表面及該第一絕緣層之一側表面；於該第一圖案化線路層露出之表面上以光微影及電鍍技術來形成至少一第二導電柱；於該第一絕緣層之表面上形成一第二絕緣層，以包覆露出之該第一圖案化線路層及該第二導電柱，並且移除部分之該第二絕緣層以露出該第二導電柱之一端面；於該第二絕緣層上以光微影及電鍍技術來形成一圖案化金屬層以作為一屏蔽層，並且電性連接於該第二導電柱露出之端面，其中，該屏蔽層相對應於該第一感測線路及該第二感測線路於縱向投影之區域係形成為鏤空結構，以作為一指紋感測區；以及移除該第二承載板以露出該絕緣保護層及該外接墊。
7. 如請求項6所述之智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法，其中，該第一絕緣層、該第二絕緣層及該絕緣保護層之構成係為軟性可撓折之介電材料或絕緣材料。
8. 如請求項6所述之智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法，其中，該第一感測線路及該第二感測線路於縱向投影是相互錯開而不重疊。
9. 如請求項6所述之智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法，其中，該第一感測線路及/或該第二感測線路之線寬線距係≦30微米。
10. 如請求項6所述之智慧卡指紋辨識模組封裝結構的製造方法，其中，該智慧卡指紋辨識模組封裝結構的總厚度係≦150微米。

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