[发明专利]用于指纹传感器等的集成模制管芯和镶条结构

说明书

技术领域

本公开涉及集成电路封装，更特别地，涉及用于集成模制用于指纹传感器等的管芯以及一个或多个镶条结构的方法和设备，其中，所述管芯和镶条结构中的每者的部分露出或者最多受到薄薄的覆盖。

背景技术

如今一种较普遍的生物测定感测装置是指纹传感器。这些装置通过扫描用户的指纹并将其与一组认证了的指纹图像进行比较来控制对诸如计算机和移动电话的电子装置、保险箱、建筑物、交通工具等的访问。如果所提供的待鉴定的（现采）指纹与一组预先登记的授权指纹中的一个匹配，那么可以准予访问。指纹传感器可以是独立装置，集成到诸如PC外围设备的其他装置内，或者可以集成到所述传感器通过其控制访问的装置内。所述传感器可以是光学传感器或电传感器（例如，电阻、电容传感器等）。

当今典型的基于电的指纹传感器包括半导体本体或管芯，其上形成有传感器元件阵列和相关电路。封装后，传感器元件往往露出，以供与用户手指接触，或者通过保护材料与其接触。传感器通常根据如下原理操作：采用传感器表面和用户手指区域之间的距离来构建用户指纹图像。这样的传感器的准确操作在传感器表面和所要感测的指纹之间能容许不超过极小间隙。因此，传感器表面本身常见的是不受覆盖，在指纹感测的过程中用户使其手指与传感器表面直接接触。然而，某些指纹传感器设计包括在传感器表面上的薄保护覆层，从而保护传感器不受物理和环境损伤、磨损等。

半导体管芯通常具有在其顶表面上通过光刻（或其他方式）形成的传感器阵列。传感器管芯通常相当小，具有相应小的接触焊盘，因而必须采用辅助结构以实现管芯和组件附着至其上以供使用的印刷电路板（PCB）之间的实际电连接。这样的辅助结构包括引线框架、芯片载具等。在常见应用中，管芯附着至引线框架，通过细导线（导线接合）实现管芯的微小尺度接合焊盘与引线框架的宏大尺度接合引线之间的电互连。为了保护导线接合和其他部件，管芯、引线框架和导线接合通常包裹在包封材料中。这是通过将接合和连接了的管芯和引线框架放到模具内，向模具内注入包封材料，并使包封材料硬化而实现的。通常这样做使得管芯的传感器阵列部分不受包封材料覆盖。于是包封了的管芯结构可以形成在接下来的组装步骤中使用的部件。

多种指纹传感器电路设计是通过向被感测的手指内注入小电流来操作的。在美国专利No.6,512,381中公开了这样的电路的一个例子，该专利通过引用合并于此。为了用期望的电流驱动用户手指，可以提供例如美国专利No.6,636,053中公开的接触结构，该专利也通过引用合并于此。接触结构可以采取位于管芯边缘附近的镶条（bezel）的形式。镶条具有基本平坦的上表面，其与管芯的上表面所在的平面共面或与之平行。当用户例如通过将指尖放到面积型传感器上或者在条带型传感器上的扫刷（swiping）动作将指尖施加到管芯表面时，指尖将同时与管芯表面（即，形成于管芯顶表面上的传感器阵列）和镶条发生物理和电接触，后者将在感测过程中对指尖进行电驱动。

常规而言，镶条和包封了的管芯各自为单独的元件，在传感器设备的组装或封装过程中放到一起。也就是说，镶条和管芯未被包封到一起。在一个已知例子中，所述镶条是在其边缘处弯曲以卷曲的金属片，卷曲实现了与衬底底面的电连接。镶条环绕衬底的侧面，从而基本在包封了的管芯的顶表面所在的平面内呈现出顶部接触部分。在另一例子中，金属条或金属框与衬底的顶面接触，并且基本在包封了的管芯的顶表面所在的平面内呈现出顶部接触部分。

当前的指纹传感器结构需要很多分立的组装步骤。随着分立元件和制造步骤的数量增大，制造成本也增大，对产品一致性和收得率损失（yield loss）存在不利影响的不合格或不准确组装的可能性也增大。分立元件的次级组装与集成制造相比也是更耗时的过程。就IC制造的总体领域而言，存在显著的持续存在的商业压力促使减小成本、部件数量、制造步骤的数量和复杂性以及完成结构的尺寸。

此外，单独的镶条和包封管芯结构往往是不期望地大的最终器件。此外，希望镶条尽可能地物理上接近传感器以优化传感器的灵敏度。然而，已知的单独镶条和包封管芯设计制约了最终器件尺寸和传感器与镶条的间隔的可能选择。

发明内容

根据本公开的一个方面，一种诸如指纹传感器的生物测定传感器组件包括安装了含有传感器电路的管芯和至少一个导电镶条的衬底。在说明书以及所附权利要求中使用时，“镶条”是指一体的基本均匀构成的结构，最典型的是金属或导电塑料。所述管芯和所述镶条被包覆在一体包封结构中，以保护这些元件不受机械、电和环境损伤，而所述管芯和所述镶条的表面的一部分被暴露或者最多只受到所述包封或者其他涂覆材料结构的薄的覆盖。