指纹辨识装置的封装结构的制作方法

本实用新型涉及一种生物辨识装置，特别是涉及一种指纹辨识装置的封装结构。

背景技术：

所谓指纹辨识，顾名思义就是利用人体手指上独有的指纹信息进行辨识。常见的指纹辨识装置可由两种元素组成，其一为指纹传感器(Fingerprint Sensor)，主要目的是采集一枚完整的指纹图像，另一则为指纹辨识演算法(Fingerprint Algorithm)；当指纹传感器采集到指纹图像后，随即交由演算法进行指纹图像处理与指纹特征点抽取，以生成指纹模板，并以此进行指纹比对。

常见的指纹传感器有电容式(Capacity)与光学式(Optical)两种，其中电容式指纹传感器的应用原理有RF电容感测、压力感测、热感测等，使用方式是将高密度的电容传感器或压力传感器等微型化传感器整合于一芯片之中，一旦用户手指按压芯片表面，内部的微型电容传感器便会根据指纹的波峰与波谷聚集而产生的不同电荷量(或是温差)，而形成指纹图像。

一般来说，电容式传感器的优点主要有薄型化与小型化，因而被大量用于行动装置产品上，缺点则是成本太高且耐用性备受考验，原因是电容式传感器为了要增加按压面积须切割整片晶圆，所以每一个芯片的产出成本相当高；再者，电容式传感器本身是裸露的半导体芯片，其容易受到手指上的汗水与酸碱性的影响，而发生芯片表面侵蚀及容易产生静电等问题，造成电容式传感器的耐受度与使用寿命大幅降低。虽然只要在电容式传感器的表面上增贴一蓝宝石基板就可以避免上述问题，但相对也提高制作成本。

光学式指纹传感器是最早被使用的指纹采集组件，其主要是利用光源、三菱镜、互补式金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合组件(CCD)所组成一套系统来采集指纹图像，使用方式是手指按压于三菱镜后，通过指纹的波峰与波谷对全反射光线的吸收与破坏而得到一枚指纹图像，然后再由互补式金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合组件(CCD)将影像撷取与输出。由于光学式指纹传感器的指纹按压处是位在压克力或玻璃的光学组件上，而非直接接触芯片本身，因此光学式指纹传感器最大的优势就是价格低廉且耐用。然而，光学式指纹传感器因其体积较大且组装时较复杂，故难以用于行动装置产品内部。

依上所述，习知的电容式指纹传感器存在容易受环境静电影响及制作成本高的问题，光学式指纹传感器则存在体积大以致难以应用于行动装置产品的问题。

此外，指纹辨识芯片封装结构能够装设于各类的电子产品，例如智能型手机、移动电话、平板计算机、笔记本电脑以及个人数字助理(PDA)等。现有的指纹辨识芯片封装大致可分成以软性电路板或硬式电路板作为承载件的封装方式。然而，目前现有的指纹辨识芯片因目前的电子装置设计趋势，倘若，要在现有的指纹辨识模块中，添加其他生物侦测或辨识的功能(如血糖、血氧浓度侦测等)，则会大幅增加该指纹辨识模块的厚度，故而需要重行考虑一种新的设计方案。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种可符合现代电子产品微型化与多功能化需求的指纹辨识装置的封装结构。

为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，提供一种指纹辨识装置的封装结构，其包括一基板、一光电传感器、一可见光发光单元、一非可见光发光单元以及一可透光封装胶体。所述基板具有相对的一上表面及一下表面，所述上表面具有一感测区域及一围绕所述感测区域的周边区域；所述光电传感器设置于所述感测区域上；所述可见光发光单元设置于所述周边区域上；所述非可见光发光单元设置于所述周边区域上；所述可透光封装胶体设置于所述上表面，以覆盖所述光电传感器、所述非可见光发光单元及所述可见光发光单元，其中所述可透光封装胶体具有一指纹感测面，且所述光电传感器位于所述指纹感测面的下方。

更进一步地，所述基板具有一金属环，所述金属环设置于所述上表面与所述下表面之间，且围绕所述感测区域。

更进一步地，所述指纹辨识装置的封装结构还包括一光电二极管，所述光电二极管设置于所述周边区域上且与所述光电传感器电性连接。

更进一步地，所述指纹辨识装置的封装结构还包括一特定频带光吸收涂布层，所述特定频带光吸收涂布层设置于所述可透光封装胶体上。

更进一步地，所述指纹感测面与所述光电传感器之间的垂直距离小于100μm。

更进一步地，所述非可见光发光单元包括两个非可见光发光元件，两个所述非可见光发光元件分别设置于所述光电传感器的相对二侧。

更进一步地，每一所述非可见光发光元件为一红外线二极管或一雷射二极管。

更进一步地，所述可见光发光单元包括多个可见光发光元件，多个所述可见光发光元件分别设置于所述光电传感器的相对二侧且与两个所述非可见光发光元件呈阵列式排布。

更进一步地，每一所述可见光发光元件为红光发光二极管、绿光发光二极管或蓝光发光二极管。

更进一步地，所述基板还包括多个第一焊垫、多个第二焊垫及一内部互连线路，多个所述第一焊垫设置于所述基板的所述上表面，多个所述第二焊垫设置于所述基板的所述下表面，所述内部互连线路设置于所述所述上表面与所述下表面之间，以使所述第一焊垫与所述第二焊垫形成导通，其中，所述第二焊垫裸露在外。

基于上述，本实用新型实施例所提供的指纹辨识装置的封装结构，其可通过“光电传感器设置于基板的感测区域上，非可见光发光单元与可见光发光单元设置于基板的周边区域上，光电传感器、可见光发光单元及非可见光发光单元被可透光封装胶体所覆盖，其中可透光封装胶体具有一指纹感测面，且光电传感器位于指纹感测面的下方”的设计，以实现现代电子产品完整性、多功能化与微型化等设计。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

图1为本实用新型的指纹辨识装置的封装结构的上视图。

图2为本实用新型的指纹辨识装置的封装结构的侧视图(一)。

图3为本实用新型的指纹辨识装置的封装结构的侧视图(二)。

图4为本实用新型的指纹辨识装置的封装结构的使用示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“指纹辨识装置的封装结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，予以声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的技术范围。

请参照图1至图4，图1为上视图，图2及图3为侧视图，图4为使用示意图。本实用新型提供一种指纹辨识装置的封装结构Z，其包括一基板1、一光电传感器2、一非可见光发光单元3、一可见光发光单元4以及一可透光封装胶体5。

基板1是一承载电子零件和驱动线路的电路基板，其具有相对的一上表面11及一下表面12，其中上表面11具有一感测区域111及一围绕感测区域111的周边区域112，光电传感器2设置于感测区域111上，非可见光发光单元3与可见光发光单元4则设置于周边区域112上，可透光封装胶体5设置于基板1的上表面11，以将光电传感器2、可见光发光单元4及非可见光发光单元3覆盖而加以封装保护，可透光封装胶体5并具有一指纹感测面51，且光电传感器2位于指纹感测面51的下方。

为增加指纹辨识装置的封装结构Z的使用性，可于基板中设置一金属环13，其位置可以是在上表面11与下表面12之间且围绕感测区域111。借此，当使用者手指F按压在可透光封装胶体5的指纹感测面51上时，即可通过感应起电的方式使装置开始运作，而指纹辨识装置的封装结构Z可于未使用时进入暂时停止状态，以达到节能省电的功效。

本实施例中，光电传感器2所使用的光电转换方式可以是光伏特、光传导或光发射，但不限于此。具体地说，光伏特转换方式是通过两种不同材料的接面(如硅锗异质接面)来实现，一旦有非可见光照射到接面，接面两端便会产生对应所接收照度的一输出电压；光传导转换方式是通过半导体材料所产生之电阻随着照度增加而减少的特性来实现；光发射转换方式是要有足够的入射光能量使电子脱离轨道而射出。

非可见光发光单元3用以产生一默认光谱之非可见光，当使用者手指F按压在可透光封装胶体5的指纹感测面51上时，所产生之非可见光的光束将照射至手指F，并由光电传感器2接收自手指F反射的光强度信号(Intensity Signal)，其包括对应手指F表面皮纹波峰的光强度信号与对应手指F表面皮纹波谷的光强度信号，且转换成光电流信号(Photocurrent Signal)。本实施例中，非可见光发光单元3包括两个非可见光发光元件31，其可以是红外线二极管(IR-LED)或雷射二极管(laser diode)，但不限于此；较佳地，两个非可见光发光元件31分别设置于光电传感器2的相对二侧且相互对称，依此设计，可增加指纹辨识的精确度。

须说明的是，虽然在图1中，非可见光发光单元3所包含的非可见光发光元件31的数量是两个，其分别设置于光电传感器2的相对二侧且相互对称，但是于实际应用中，非可见光发光单元3所包含的非可见光发光元件31的数量和分布位置并不限制于此；例如，非可见光发光元件31的数量可以有两个以上，且沿着光电传感器2的四周配置。

值得一提的是，现代电子产品均强调多功能性，故本实用新型将可见光发光单元4整合于指纹辨识装置的封装结构Z中。本实施例中，可见光发光单元4包括多个可见光发光元件41，而可见光发光元件41的数量、发光类型和分布位置主要视产品设计需求而定，并无特别限制；例如，多个可见光发光元件41可包括红光、绿光及蓝光发光二极管，且平均分布在光电传感器2的相对二侧或沿着光电传感器2的四周配置，且与非可见光发光元件31呈阵列式排布，以达到装饰美观与提示的效果。

可透光封装胶体5是由透明封装材料所形成，所述透明封装材料可以是环氧树脂(Epoxy)系统、硅胶(Silicone)、尿素树脂(Urea resin)系统或压克力树脂系统，但不限于此。较佳地，指纹感测面51与光电传感器2之间的垂直距离小于100μm，以符合现代电子产品微型化的需求。指纹辨识装置的封装结构Z可再包括一设置于可透光封装胶体5上的特定频带光吸收涂布层6，用以消除或减少噪声对于指纹辨识结果的影响。

另值得一提的是，指纹辨识装置的封装结构Z中可进一步整合有一光电二极管7(photodiode)，其设置于所述周边区域上，且与光电传感器2电性连接，用以侦测光电传感器2目前所接收光线之强度或功率，以提供更多元化的生物侦测或辨识的功能(如心跳、血氧浓度侦测等)，其原理是，血流脉搏的变化会造成光强度变化。于实际应用中，光电二极管7的具体设置位置可以是光电传感器2周围非可见光发光单元3与可见光发光单元4所在之侧以外的另一侧，但不限于此。

附带一提的是，为了将光电传感器2、非可见光发光单元3、可见光发光单元4及光电二极管7同时整合在同一块基板1上，以实现现代电子产品完整性、多功能化与微型化等设计。基板1还包括多个设置于上表面11的第一焊垫14、多个设置于下表面12的第二焊垫15及一设置于上表面11与下表面12之间的内部互连线路(未示出)，其中第一焊垫14被可透光封装胶体5覆盖，第二焊垫15裸露在外作电性连接用。

[实施例的有益效果]

综上所述，本实用新型的有益效果在于，本实用新型实施例所提供的指纹辨识装置的封装结构，其可通过“光电传感器设置于基板的感测区域上，非可见光发光单元与可见光发光单元设置于基板的周边区域上，光电传感器、可见光发光单元及非可见光发光单元被可透光封装胶体所覆盖，其中可透光封装胶体具有一指纹感测面，且光电传感器位于指纹感测面的下方”的设计，以实现现代电子产品完整性、多功能化与微型化等设计。

再者，所述指纹辨识装置的封装结构中可进一步整合一光电二极管，其设置于基板的周边区域上且与光电传感器电性连接，以提供更多元化的生物侦测或辨识的功能。

以上所公开的内容仅为本实用新型的优选可行实施例，并非因此局限本实用新型的权利要求的保护范围，故凡运用本实用新型说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的权利要求的保护范围内。