本發(fā)明涉及超聲波指紋傳感器，具體涉及一種用于超聲波指紋傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的超聲波傳感器的封裝結(jié)構(gòu)包括基板、控制芯片及超聲波探頭，控制芯片與基板連接，并與基板配合共同控制超聲波探頭。控制芯片與基板通過引線鍵合工藝連接，導(dǎo)致封裝結(jié)構(gòu)體積較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種封裝結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實(shí)施方式的封裝結(jié)構(gòu)用于超聲波指紋傳感器，其包括基板、控制芯片、超聲波探頭及封裝材料。所述基板包括基板頂面，所述基板頂面設(shè)置有多個(gè)第一連接電極。所述控制芯片包括芯片底面，所述芯片底面設(shè)置有多個(gè)第二連接電極，所述控制芯片通過倒裝芯片安裝技術(shù)連接所述基板使得所述第二連接電極與所述第一連接電極對應(yīng)連接。所述超聲波探頭設(shè)置在所述控制芯片上，所述超聲波探頭用于在所述基板及所述控制芯片的控制下發(fā)射超聲波并檢測反射回來的超聲波。所述封裝材料通過模壓技術(shù)覆蓋所述基板及所述控制芯片并固定所述超聲波探頭。

上述封裝結(jié)構(gòu)中，由于采用倒裝芯片安裝技術(shù)連接控制芯片及基板，使得封裝結(jié)構(gòu)的體積較小。

在某些實(shí)施方式中，所述封裝結(jié)構(gòu)包括連接所述基板頂面及所述芯片底面的第一粘膠層。

在某些實(shí)施方式中，所述第一粘膠層包括富馬酸二烯丙酯膠或液態(tài)非導(dǎo)電膠。

在某些實(shí)施方式中，所述控制芯片在所述基板頂面的正投影落在所述基板頂面內(nèi)。

在某些實(shí)施方式中，所述基板包括與所述基板頂面相背的基板底面，所述基板包括形成于所述基板底面的第三連接電極，所述基板內(nèi)形成預(yù)定電路以預(yù)定的方式連接所述第一連接電極及所述第三連接電極以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。

在某些實(shí)施方式中，所述第三連接電極為觸點(diǎn)陣列封裝焊墊。

在某些實(shí)施方式中，所述控制芯片包括與所述芯片底面相背的芯片頂面，所述芯片頂面形成有多個(gè)第四連接電極，所述第四連接電極通過硅通孔技術(shù)與部分所述第二連接電極對應(yīng)相連。

在某些實(shí)施方式中，所述超聲波探頭包括壓電層、發(fā)射極點(diǎn)及接收極線。所述壓電層由壓電柱陣列構(gòu)成。所述發(fā)射極點(diǎn)形成于所述壓電層下方，每個(gè)所述發(fā)射極點(diǎn)與對應(yīng)的一根所述壓電柱連接。所述接收極線形成于所述壓電層上方，每條所述接收極線與對應(yīng)的一行所述壓電柱連接。

在某些實(shí)施方式中，所述發(fā)射極點(diǎn)設(shè)置有探頭連接電極。所述控制芯片包括芯片頂面，所述控制芯片包括形成于所述芯片頂面的第五連接電極。所述探頭連接電極與所述第五連接電極對應(yīng)連接。

在某些實(shí)施方式中，所述超聲波探頭采用倒裝芯片安裝技術(shù)與所述控制芯片貼合。

在某些實(shí)施方式中，所述超聲波探頭包括遠(yuǎn)離所述基板的探頭頂面，所述封裝材料與所述探頭頂面齊平。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的封裝結(jié)構(gòu)的平面示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的基板的平面示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的控制芯片的平面示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施方式的超聲波探頭的平面示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的封裝結(jié)構(gòu)的另一平面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。附圖中相同或類似的標(biāo)號自始至終表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。

另外，下面結(jié)合附圖描述的本發(fā)明的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明的實(shí)施方式，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施方式的封裝結(jié)構(gòu)10包括基板12、控制芯片14、超聲波探頭18及封裝材料11。基板12包括基板頂面122，基板頂面122設(shè)置有多個(gè)第一連接電極124?？刂菩酒?4包括芯片底面142，芯片底面142設(shè)置有多個(gè)第二連接電極144，控制芯片14通過倒裝芯片安裝技術(shù)連接基板12使得第二連接電極144與第一連接電極142對應(yīng)連接。超聲波探頭18設(shè)置在控制芯片14上，超聲波探頭18用于在基板12及控制芯片14的控制下發(fā)射超聲波并檢測反射回來的超聲波。封裝材料11通過模壓技術(shù)覆蓋基板12及控制芯片14并固定超聲波探頭18。

本發(fā)明實(shí)施方式的封裝結(jié)構(gòu)10采用倒裝芯片安裝技術(shù)連接控制芯片14及基板12，使得封裝結(jié)構(gòu)10的體積較小。

在某些實(shí)施方式中，基板12可以是印刷電路板或者是形成有電路的硅基底。

在某些實(shí)施方式中，封裝結(jié)構(gòu)10包括連接基板頂面122及芯片底面142的第一粘膠層13。

也即是說，控制芯片14通過第一粘膠層13固定在基板12上，如此，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工，可以進(jìn)一步降低成本。同時(shí)，采用膠粘的連接方式能夠使控制芯片14與基板12固定連接占用的空間較小，進(jìn)而使得封裝結(jié)構(gòu)10的體積更小。

在某些實(shí)施方式中，控制芯片14與基板12也可以采用其他方式連接，或者通過封裝材料11使控制芯片14與基板12緊密貼合。

在某些實(shí)施方式中，第一粘膠層13為富馬酸二烯丙酯膠或液態(tài)非導(dǎo)電膠。

如此，第一粘膠層13具有良好的粘接性能，進(jìn)而使得控制芯片14與基板12粘接的穩(wěn)定性更高。同時(shí)大批量生產(chǎn)中使用上述類型的膠粘接控制芯片14與基板12的成本較低，從而降低了封裝結(jié)構(gòu)10的封裝成本。

在其他實(shí)施方式中，第一粘膠層13的材料不限于上述討論的實(shí)施方式，也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。

在某些實(shí)施方式中，控制芯片14在基板頂面122的正投影落在基板頂面122內(nèi)。

如此，封裝材料11可以與基板頂面122接觸，從而提高封裝材料11的封裝強(qiáng)度。

在某些實(shí)施方式中，基板12及控制芯片14可以基本呈矩形片狀?？刂菩酒?4的尺寸小于基板12的尺寸，控制芯片14對齊設(shè)置在基板12的中心位置，因此，控制芯片14在基板頂面122的正投影落在基板頂面122內(nèi)。

請參閱圖2，在某些實(shí)施方式中，電路基板12包括與基板頂面122相背的基板底面126，電路基板12包括形成于基板底面126的第三連接電極128，電路基板12內(nèi)形成預(yù)定電路以預(yù)定的方式連接第一連接電極124及第三連接電極128以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。

如此，電路基板12為外部電路(圖未示)提供連接的連接點(diǎn)，從而外部電路可以通過第三連接電極與電路基板12連接，也即是第三連接電極128的設(shè)置使得封裝結(jié)構(gòu)10可以與外部電路連接。

在某些實(shí)施方式中，第三連接電極128為觸點(diǎn)陣列封裝焊墊(Land Grid Array，LGA)。

如此，第三連接電極128與外部電路之間的電連接適用于表面貼裝技術(shù)工藝。因此電路基板12與外部電路的可以通過觸點(diǎn)連接，避免使用焊接的方式連接，進(jìn)而便于封裝結(jié)構(gòu)10的安裝、拆卸及更換。

在某些實(shí)施方式中，第三連接電極128設(shè)置在基板12內(nèi)，第三連接電極128遠(yuǎn)離基板12的側(cè)面128a與基板底面126齊平。

可以理解，觸點(diǎn)124與基板底面126的位置關(guān)系可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，而不限于上述討論的實(shí)施方式。

在某些實(shí)施方式中，控制芯片14包括與芯片底面142相背的芯片頂面146，芯片頂面146形成有多個(gè)第四連接電極148，第四連接電極148通過硅通孔技術(shù)與部分第二連接電極144對應(yīng)相連。

如此，使得第四連接電極148能夠在芯片底面142與第一連接電極142連接，避免使用連接線連接，進(jìn)而使得控制芯片14的外形尺寸更小，并使得封裝結(jié)構(gòu)10的體積更小。同時(shí)通過硅通孔技術(shù)連接第四連接電極148與第二連接電極144，使得控制芯片14與基板12能夠通過倒裝芯片安裝技術(shù)貼合。

請參閱圖4及圖5，在某些實(shí)施方式中，超聲波探頭18包括壓電層182、發(fā)射極點(diǎn)184及接收極線186。壓電層182由壓電柱182a陣列構(gòu)成。發(fā)射極點(diǎn)184形成于壓電層182下方，每個(gè)發(fā)射極點(diǎn)184與對應(yīng)的一根壓電柱182a連接。接收極線186形成于壓電層182上方，每條接收極線186與對應(yīng)的一行壓電柱182a連接。

如此，發(fā)射極點(diǎn)184可以單獨(dú)對某一根壓電柱182a進(jìn)行激發(fā)，避免行激發(fā)多個(gè)壓電柱182a而產(chǎn)生較大的側(cè)向噪聲，進(jìn)而確保超聲波探頭18能夠更準(zhǔn)確地識別指紋。同時(shí)由于點(diǎn)激發(fā)的功率較小，因而超聲波探頭18的能耗較小。此外，當(dāng)發(fā)射極點(diǎn)184與控制芯片14進(jìn)行粘接時(shí)，可以通過點(diǎn)對點(diǎn)的粘接。

在某些實(shí)施方式中，壓點(diǎn)柱182a之間設(shè)置有隔離層188，隔離層188為環(huán)氧樹脂材質(zhì)。

如此，利用絕緣材料將壓電柱182a之間的間隙進(jìn)行填充，可以防止壓電柱182a之間對超聲波發(fā)射和接收過程產(chǎn)生影響，進(jìn)而減少側(cè)向噪聲。

在某些實(shí)施方式中，發(fā)射極點(diǎn)184為合金層184a，合金層184a的材料可以為銅、鎳或銀等金屬材料制成。

如此，使得發(fā)射極點(diǎn)184具有較好的導(dǎo)電性能。

在某些實(shí)施方式中，發(fā)射極點(diǎn)184包括設(shè)置在合金層184a下方的金屬墊塊184b。

如此，金屬墊塊184b墊高整個(gè)超聲波探頭18，便于發(fā)射極點(diǎn)184與控制芯片14連接。

請參閱圖3，在某些實(shí)施方式中，發(fā)射極點(diǎn)184設(shè)置有探頭連接電極(圖未示)?？刂菩酒?4包括芯片頂面146，控制芯片14包括形成于芯片頂面146的第五連接電極(圖未示)；探頭連接電極與第五連接電極對應(yīng)連接。

如此，便于實(shí)現(xiàn)超聲波探頭18與控制芯片14實(shí)現(xiàn)緊密貼合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電連接。

請參閱圖5，在某些實(shí)施方式中，第五連接電極設(shè)置在控制芯片14內(nèi)，控制芯片14在第五連接電極的上方形成有孔，探頭連接電極嵌設(shè)在孔內(nèi)。

如此，便于超聲波探頭18的探頭連接電極與第五連接電極之間的連接。

可以理解，在其他實(shí)施方式中，第五連接電極與控制芯片14的位置關(guān)系可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，而不限于上述討論的實(shí)施方式。

在某些實(shí)施方式中，控制芯片14內(nèi)形成預(yù)定電路以預(yù)定的方式連接第二連接電極144及第五連接電極以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。

如此，控制芯片14為超聲波探頭18提供連接的連接點(diǎn)，從而超聲波探頭18可以通過第五連接電極連接控制芯片14。

在某些實(shí)施方式中，控制芯片14可以是專用集成電路，用于控制超聲波探頭18。

在某些實(shí)施方式中，超聲波探頭18采用倒裝芯片安裝技術(shù)與控制芯片14貼合。

如此，使得超聲波探頭18與控制芯片14能夠更好地貼合、占用的空間更小，進(jìn)而減小了封裝結(jié)構(gòu)10的體積。同時(shí)確保超聲波探頭18與控制芯片14之間的電連接穩(wěn)定性更高。

請參閱圖1，在某些實(shí)施方式中，封裝結(jié)構(gòu)10包括第二粘膠層15，第二粘膠層15將超聲波探頭18粘接在控制芯片14上。

如此，使得超聲波探頭18與控制芯片14更緊密貼合，并穩(wěn)固地固定在控制芯片14上。

在某些實(shí)施方式中，第二粘膠層15與第一粘膠層13的材料一致，以便于封裝結(jié)構(gòu)10的封裝，并降低粘接成本。

在某些實(shí)施方式中，超聲波探頭18包括遠(yuǎn)離基板12的探頭頂面181，封裝材料11與探頭頂面181齊平。

如此，減少了超聲波探頭18與外界接觸，進(jìn)而起到保護(hù)超聲波探頭18的作用。

在某些實(shí)施方式中，封裝結(jié)構(gòu)10呈長方體狀，進(jìn)而使得結(jié)構(gòu)更加緊湊?？梢岳斫?，封裝結(jié)構(gòu)10的形狀可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，而不限于上述實(shí)施方式討論的形狀。

在某些實(shí)施方式中，封裝材料11為環(huán)氧樹脂。

由于環(huán)氧樹脂對金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變形收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩(wěn)定等特點(diǎn)。如此，封裝材料11使用環(huán)氧樹脂作為填充介質(zhì)，便于封裝超聲波傳感器結(jié)構(gòu)10并使得封裝結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

在某些實(shí)施方式中，封裝材料11的材料也可以為其它非導(dǎo)電性材料同時(shí)也可以是其他非壓電性材料。

可以理解，封裝材料11的材料可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，而不限于上述討論的實(shí)施方式。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。