具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片及其制造方法

1.一种具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片，其特征在于，该指纹感测芯片包含：
一基板，其具有多个指纹感测单元；
多个第一连接垫，其分别设置于所述的多个指纹感测单元的正上面，并露出于所述基板的一上表面；及
一软性电路板，其位于所述基板的上方，并具有多个信号传输结构从所述软性电路板的一下表面露出，所述的多个指纹感测单元分别电性连接至所述的多个信号传输结构，且所述软性电路板的一上表面作为与一手指接触的表面，并通过所述的多个信号传输结构将量测所述手指的多个手指纹路信号传送至所述的多个指纹感测单元，第一连接垫、指纹感测单元及信号传输结构的数目相同。
2.如权利要求1所述的指纹感测芯片，其特征在于，该指纹感测芯片还包含：
一填充层，其填充于所述基板的所述上表面及所述软性电路板的所述下表面之间，且包覆所述的多个指纹感测单元。
3.如权利要求1所述的指纹感测芯片，其特征在于，各所述信号传输结构包含一外露的第二连接垫，所述的多个第二连接垫分别电连接至所述的多个指纹感测单元。
4.如权利要求1所述的指纹感测芯片，其特征在于，所述软性电路板的各所述信号传输结构包含：
一金属电极，内埋于所述软性电路板中；
一外露的第二连接垫，形成于所述软性电路板的所述下表面上；及
一金属插塞，形成于所述软性电路板中，并将所述金属电极电连接至所述第二连接垫。
5.如权利要求1所述的指纹感测芯片，其特征在于，所述软性电路板还具有一防污材料层，其形成所述软性电路板的所述上表面，以防止水分及油污残留于其上。
6.如权利要求1所述的指纹感测芯片，其特征在于，所述软性电路板还具有一导电层，其形成所述软性电路板的所述上表面的一部分，以导引所述手指的静电。
7.一种具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片的制造方法，其特征在于，该制造方法包含以下步骤：
提供一基板，其具有多个指纹感测单元；
于所述的多个指纹感测单元的正上面分别形成多个第一连接垫，所述的多个第一连接垫露出于所述基板的一上表面；及
提供一软性电路板，其位于所述基板的上方，并具有多个信号传输结构从所述软性电路板的一下表面露出；及
压合所述软性电路板至所述基板上，以使所述的多个指纹感测单元分别电性连接至所述的多个信号传输结构，且所述软性电路板的所述上表面作为与一手指接触的表面，并通过所述的多个信号传输结构将量测所述手指的多个手指纹路信号传送至所述的多个指纹感测单元，第一连接垫、指纹感测单元及信号传输结构的数目相同。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，该制造方法还包含以下步骤：
填充一填充层于所述基板的所述上表面及所述软性电路板的所述下表面之间，且使所述填充层包覆所述的多个指纹感测单元。
9.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，提供所述软性电路板的步骤包含：
形成多个外露的第二连接垫，其供分别电连接至所述的多个指纹感测单元。

具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片及其制造方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种指纹感测芯片，特别是一种具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片及其制造方法。\n背景技术\n[0002] 目前的非光学式指纹传感器，绝大部份都是设计并制作于硅芯片的感测结构，不管是电容式、电场式、热感式或其他感测芯片，其基本结构都是利用在硅芯片上方制作感测单元数组以让手指直接接触，以量测出手指纹峰及纹谷间的影像对比。涉及这些指纹感测芯片技术，可参见本案发明人所提出的下述相关专利中找到：(a)中国发明专利申请案号\n02105960.8，申请日为2002年4月10日，发明名称为“电容式指纹读取芯片”，公开号为\n1450489；(b)中国发明专利申请案号02123058.7，申请日为2002年06月13日，发明名称为“压力式指纹读取芯片及其制造方法”，公开号为1464471；(c)中国发明专利申请案号\n02124906.7，申请日为2002年06月25日，发明名称为“温度传感器及其运用该温度传感器的指纹辨识芯片”，公开号为1463674(d)中国发明专利申请案号02132054.3，申请日为\n2002年09月10日，发明名称为“电容式压力微感测单元及其应用的指纹读取芯片结构”，公开号为1482440；(e)中国发明专利申请案号01119057.4，申请日为2001年5月25日，发明名称为“电容式压力微传感组件及制造方法与信号读取方法”，公开号为1388360。\n[0003] 为了感测指纹，芯片表面都形成有绝缘层来跟手指接触，以便防止被手指磨损。由于指纹芯片的绝缘层都是利用薄膜制造工艺而累积形成，且大部分的绝缘层是脆性的介电材料，所以芯片表面的绝缘层不耐压力冲击。此外，薄膜制造工艺形成的绝缘层厚度通常太薄而不足以产生耐手指磨耗效果。\n[0004] 再者，当带有静电的手指靠近芯片时，容易在芯片表面产生静电放电效果而破坏芯片。其原因为绝缘层的厚度不足，使得芯片的抗静电能力受到限制。\n[0005] 因此，如何提供一种便于制造且能有效提供耐压力冲击、耐手指磨耗及耐静电破坏的指纹感测芯片结构及制造方法，实为本发明延续的前发明所欲解决的问题。\n发明内容\n[0006] 因此，本发明的一个目的是提供一种具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片及其制造方法，并提供良好的耐压力冲击特性、耐手指磨耗特性及耐静电破坏特性。\n[0007] 为达上述目的，本发明提供一种具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片，其包含一基板、多个第一连接垫及一软性电路板。基板具有多个指纹感测单元。第一连接垫分别设置于所述的指纹感测单元上，并露出于基板的一上表面。软性电路板位于基板的上方，并具有多个信号传输结构从软性电路板的一下表面露出，所述的指纹感测单元分别电性连接至所述的信号传输结构，且软性电路板的一上表面作为与一手指接触的表面，并通过所述的信号传输结构将量测手指的多个手指纹路信号传送至所述的指纹感测单元。\n[0008] 本发明还提供一种具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片的制造方法，包含以下步骤：提供一基板，其具有多个指纹感测单元；于所述的指纹感测单元上分别形成多个第一连接垫，所述的第一连接垫露出于基板的一上表面；提供一软性电路板，其位于基板的上方，并具有多个信号传输结构从软性电路板的一下表面露出；及压合软性电路板至基板上，以使所述的指纹感测单元分别电性连接至所述的信号传输结构。且软性电路板的一上表面作为与一手指接触的表面，并通过所述的信号传输结构将量测手指的多个手指纹路信号传送至所述的指纹感测单元。\n附图说明\n[0009] 图1显示依据本发明的指纹感测芯片的局部俯视图。\n[0010] 图2与图3显示依据本发明第一实施例的指纹感测芯片的制造步骤的侧视图。\n[0011] 图4显示依据本发明第一实施例的指纹感测芯片的应用的侧视图。\n[0012] 图5显示依据本发明第二实施例的指纹感测芯片的局部剖面图。\n[0013] 图6显示依据本发明第三实施例的指纹感测芯片的局部剖面图。\n[0014] 图7显示依据本发明第四实施例的指纹感测芯片的应用的侧视图。\n[0015] 附图标号：\n[0016] F：手指\n[0017] 10：基板\n[0018] 10A：上表面\n[0019] 12：指纹感测单元\n[0020] 13：第一连接垫\n[0021] 20：软性电路板\n[0022] 20A：上表面\n[0023] 20B：下表面\n[0024] 21：防污材料层\n[0025] 22：信号传输结构\n[0026] 22A：金属电极\n[0027] 22B：第二连接垫\n[0028] 22C：金属插塞\n[0029] 30：填充层\n具体实施方式\n[0030] 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。\n[0031] 覆晶薄膜(Chip-on-film，COF)是一种将晶粒覆晶接合(Flip Chip Bonding)在软性电路板(Flexible Printed Circuit board，FPC)基材上的技术。这种技术非常广泛的应用在IC封装，例如液晶显示面板(Liquid Crystal Panel)与相关驱动IC的封装就是利用COF完成，省去传统的印刷电路板，达到更轻薄短小的目的且具有可以挠曲的特性。\n[0032] 在寻求改良指纹感测芯片的耐压力冲击、耐手指磨耗及耐静电破坏的过程中，本案发明人发现可以将COF的技术应用在指纹感测芯片中，不仅可以解决上述感测芯片的稳定性问题(reliability)，还可以同时解决芯片的封装问题，可为一举数得。以下将详述其实施方式。\n[0033] 图1显示依据本发明的指纹感测芯片的局部俯视图。虽然图1显示为多个感测单元12所组成的数组，但是本发明并不限定数组中的感测单元数目及分布方式，在本实施例中为矩阵分布。图2与3显示依据本发明第一实施例的指纹感测芯片的制造步骤的侧视图。\n图4显示依据本发明第一实施例的指纹感测芯片的应用的侧视图。如图1至4所示，本实施例的指纹感测芯片的结构及制造方法包含以下步骤。\n[0034] 首先，提供一基板10，基板10通常为硅材料，也可以是其他的半导体材料或玻璃等绝缘性基板，其具有多个指纹感测单元12，如图2所示。各指纹感测单元12可以是为一电容式指纹感测单元、一压力式指纹感测单元、一热感应式指纹感测单元或一电场式指纹感测单元或者其他如红外线或光学式或任何不同感测方式的感测单元。\n[0035] 接着，于所述的指纹感测单元12上分别形成多个第一连接垫13，所述的第一连接垫13露出于基板10的一上表面10A，如图2所示。所述的连接垫13的形成方式，一般是利用电镀方式在晶圆表面电镀金所形成，当然，任何可以形成电性接合的金属或导电高分子或ACF(异方性导电膜)或任二者组成的复合性结构都可以是本发明连接垫13的组成材料。\n[0036] 然后，提供一软性电路板20，其位于基板10的上方，并具有多个信号传输结构\n22从软性电路板20的一下表面20B露出，如图2所示。于本实施例中，软性电路板20的厚度介于20至50微米之间，在本实施例中，软性电路板的材料为但不限定于聚酰亚胺(Polyimide)，其具有相当良好的制造及环境稳定性，同时软性电路板20还可以包含一更加耐磨或者疏水及疏油的防污材料层21，如图7所示，以防止水分及油污残留于其上，例如奈米树酯等，以增加使用时的质量。防污材料层可以由是但不限定于一耐磨的高分子材料、一疏水的高分子材料或一疏油的高分子材料所组成。\n[0037] 此厚度远大于现有技术的薄膜制造工艺所形成的绝缘膜的厚度，因此可以提供良好的耐压力冲击、耐手指磨耗及耐静电破坏的指纹感测芯片结构。\n[0038] 最后，热压合软性电路板20至基板10上，如图3所示。如此，可以使所述的指纹感测单元12分别电性连接(electrical connection)至所述的信号传输结构22，且软性电路板20的一上表面20A作为与一手指F接触的表面，并通过所述的信号传输结构22将量测手指F的多个手指纹路信号传送至所述的指纹感测单元12，如图4所示。\n[0039] 因此，本实施例的一种具软性电路板信号传输结构的指纹感测芯片包含一基板\n10，多个第一连接垫13及一软性电路板20。基板10具有多个指纹感测单元12。第一连接垫13分别设置于所述的指纹感测单元12上，并露出于基板10的一上表面10A。软性电路板20位于基板10的上方，并具有多个信号传输结构22从软性电路板20的一下表面20B露出。所述的指纹感测单元12分别电性连接至所述的信号传输结构22，且软性电路板20的一上表面20A作为与一手指F接触的表面，并通过所述的信号传输结构22将量测手指F的多个手指纹路信号传送至所述的指纹感测单元12。\n[0040] 如图4所示，本实施例的指纹感测芯片可以还包含一填充层30，其填充于基板10的上表面10A及软性电路板20的下表面20B之间，且包覆所述的指纹感测单元12。因此，本实施例的制造方法可以还包含以下步骤：填充填充层30于基板10的上表面10A及软性电路板20的下表面20B之间，且使填充层30包覆所述的指纹感测单元12。值得注意的是，填充层30可以是选择性的制造步骤。\n[0041] 又，各信号传输结构22可以仅包含但不限定于一外露的第二连接垫22B(这种结构可以称为单层金属软性电路板)，所述的第二连接垫22B分别电连接至所述的指纹感测单元12。因此，提供软性电路板20的步骤可以包含：形成多个外露的第二连接垫22B，用以供分别电连接至所述的指纹感测单元12。\n[0042] 图5显示依据本发明第二实施例的指纹感测芯片的局部剖面图。如图5所示，本实施例的软性电路板20的各信号传输结构22包含但不限于一金属电极22A、一外露的第二连接垫22B及一金属插塞22C。金属电极22A内埋于软性电路板20中。外露的第二连接垫22B形成于软性电路板20的下表面20B上。金属插塞22C形成于软性电路板20中，用以将金属电极22A电连接至第二连接垫22B。\n[0043] 于本实施例中，所述的金属电极22A的一第一节距(pitch)等于所述的感测单元\n12的一第二节距。第一节距代表相邻两金属电极22A的中心点间的距离，而第二节距代表相邻两感测单元12的中心点间的距离。然而，本发明并未受限于此，所述的金属电极22A的第一节距可以小于所述的感测单元12的第二节距，如图6所示。同理，所述的金属电极\n22A的第一节距可以大于所述的感测单元12的第二节距。\n[0044] 又，为了更进一步提升感测芯片对静电放电(ESD)的耐受力，可以选择性的制作一导电层，其形成软性电路板的上表面的一部分。所以，导电层是裸露于外。导电层包含但不限定于金属层，且是配置于信号传输结构周围，以传导靠近物体或手指的静电荷。导电层可以通过适当的电性安排，例如但不限定于将导电层作电性接地的方式，来维持感测芯片的正常运作。\n[0045] 通过本发明的上述实施例，即可提供一种便于制造且能有效提供耐压力冲击、耐手指磨耗及耐静电破坏的指纹感测芯片结构及制造方法，有效解决现有的指纹感测芯片结构的较差的耐压力冲击特性、耐手指磨耗特性及耐静电破坏特性的问题。\n[0046] 在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下权利要求的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。