集成多种传感模块的封装结构以及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种集成多种传感模块的封装结构以及电子设备。


背景技术：

2.本部分的描述仅提供与本实用新型公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
3.目前，随着社会进步，生活水平大大提高，以及人们对自身健康越来越重视，小型化医疗设备渐渐走进千家万户。
4.现有技术中，通常采用血压测量计测量人体的血压和心率，并采用指纹识别装置进行指纹识别。由于该指纹识别装置和血压测量装置为两套独立的设备，因此用户需要分别购买指纹识别装置和血压测量装置才能进行指纹识别和血压、心率的测量。如此一方面增加了用户的使用成本；另一方面操作复杂。
5.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

6.基于前述的现有技术缺陷，本实用新型提供了一种成本低且操作简单的集成多种传感模块的封装结构以及电子设备。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案。
8.一种集成多种传感模块的封装结构，包括：线路基板，包括导线电路；集成芯片, 与所述线路基板相对设置，包括指纹识别模块和用于测量生物信号的生物信号接收模块，所述指纹识别模块和所述生物信号接收模块均与所述导线电路电连接，其中所述集成芯片具有第一表面和第二表面，所述第一表面具有于供用户手指按压的指纹识别区，所述指纹识别模块用于获取所述指纹识别区的指纹信息，所述第二表面朝向所述线路基板；压电换能组件，设置于线路基板与所述集成芯片之间，其用于在所述指纹识别区内的手指按压下产生用于获取所述生物信号的超声波信号，以使所述生物信号接收模块根据所述超声波信号获取所述生物信号。
9.作为一种优选的实施方式，所述压电换能组件设置于所述集成芯片的所述第二表面，其包括压电薄膜层和电极层，所述压电薄膜层设置于所述集成芯片的所述第二表面，所述电极层设置于所述压电薄膜层背对所述集成芯片的一侧，所述压电薄膜层用于产生压电效应，并进而产生所述超声波信号。
10.作为一种优选的实施方式，所述压电换能组件将所述超声波信号发射至手指，并接收所述手指反射回来的超声接收波信号，所述生物信号接收模块根据所述超声接收波信号获取所述生物信号。
11.作为一种优选的实施方式，所述压电换能组件与所述线路基板之间设置有空腔；
用于为所述压电换能组件的形变提供空间。
12.作为一种优选的实施方式，所述集成芯片的所述第二表面上设置密闭金属环，所述压电换能组件设置于所述密闭金属环内。
13.作为一种优选的实施方式，所述压电换能组件覆盖所述指纹识别模块和所述生物信号接收模块，以能将所述指纹识别模块和所述生物信号接收模块封装于所述密闭金属环内。
14.作为一种优选的实施方式，所述线路基板与所述集成芯片之间设置有连接柱，所述连接柱位于所述密闭金属环的外侧，所述指纹识别模块和所述生物信号接收模块通过所述连接柱与所述导线电路电连接。
15.作为一种优选的实施方式所述密闭金属环外侧灌入塑封料进行保护，其所述密闭金属环隔离所述塑封料与所述压电换能组件。
16.作为一种优选的实施方式，所述集成芯片的所述第二表面设置有涂层。
17.一种电子设备，所述电子设备配置有如上述的集成多种传感模块的封装结构。
18.本实用新型实施例的集成多种传感模块的封装结构以及电子设备，通过设置线路基板、集成芯片和压电换能组件，其中，集成芯片具有指纹识别模块和用于测量生物信号的生物信号接收模块；压电换能组件用于在指纹识别区内的手指按压下产生用于识别用户指纹的电信号和用于获取用户生物信号的超声波信号；如此用户需要进行指纹识别和血压、心率等生物信号的测量时，只需要将手指按压在线路基板上的指纹识别区，即可通过压电换能组件生成用于识别用户指纹的电信号和用于获取用户所述生物信号的超声波信号；而该用于识别指纹的电信号和用于获取生物信号的超声波信号能通过导线电路输出，进而使得用户只需要一次按压操作即可获取指纹信息和血压、心率的测量。也即本技术实施方式所述的集成多种传感模块的封装结构以及电子设备具有指纹识别和测量生物信号的两种功能，且操作简单。因此，本实用新型提供了一种成本低且操作简单的集成多种传感模块的封装结构以及电子设备。
19.参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施例，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施例包括许多改变、修改和等同。
20.针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。
21.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
22.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。在附图中：
23.图1为本技术实施方式所述的集成多种传感模块的封装结构制作的第一步；
24.图2为图1的仰视图；
25.图3为本技术实施方式所述的集成多种传感模块的封装结构制作的第二步；
26.图4为本技术实施方式所述的集成多种传感模块的封装结构制作的第三步；
27.图5为本技术实施方式所述的集成多种传感模块的封装结构制作的第四步；
28.图6为本技术实施方式所述的集成多种传感模块的封装结构的结构示意图。
29.附图标记说明：
30.5、线路基板；6、指纹识别区；7、集成芯片；11、压电换能组件；13、压电薄膜层；15、电极层；17、空腔；19、密闭金属环；23、连接柱；25、塑封料；27、涂层。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
32.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.具体的，将图1至图6中所示意的向上的方向定义为“上”，将图1至图6中所示意的向下的方向定义为“下”。
35.值得注意的是，本说明书中的对各方向定义，只是为了说明本实用新型技术方案的方便，并不限定本实用新型实施例的集成多种传感模块的封装结构在包括但不限定于使用、测试、运输和制造等等其他可能导致组件方位发生颠倒或者位置发生变换的场景中的方向。
36.本实用新型实施例提供的集成多种传感模块的封装结构，其成本低且操作简单。具体的，如图1至图6所示，该集成多种传感模块的封装结构可以包括线路基板5、集成芯片7和压电换能组件11。线路基板5包括导线电路；集成芯片7,与线路基板5相对设置，其包括指纹识别模块和用于测量生物信号的生物信号接收模块(图未绘示)，指纹识别模块和生物信号接收模块均与线路基板5上的导线电路电连接，其中集成芯片7 具有第一表面和第二表面，第一表面具有于供用户手指按压的指纹识别区6，集成芯片 7中的指纹识别模块用于获取指纹识别区6的指纹信息，第二表面朝向线路基板5；压电换能组件11，设置于线路基板5与集成芯片7之间，其用于在指纹识别区6内的手指按压下产生用于获取用户的生物信号的超声波信号，以使集成芯片7中的生物信号接收模块根据该超声波信号获取用户的生物信号。生物信号举例而言可以是用户的血压和心率等，但本实用新型并不局限于此。
37.在本实施方式中，线路基板5包括导线电路。具体地，线路基板5包括安装板和设置于安装板上的导线电路。例如该线路基板5为pcb基板。
38.在本实施方式中，集成芯片7与线路基板5相对设置。例如如图6所示，集成芯片 7与线路基板5沿上下方向相对设置。更具体地，请参见图1至图6。图4和图5示出了集成芯片7的封装步骤图。如图4所示，集成芯片7位于线路基板5的上方。在一具体实施方式中，集成芯片7可以采取倒装片(flip chip)的连接方式利用连接柱23与线路基板5连接，也即对集成芯片7进行封装时集成芯片7和其上设置的连接柱23朝向下方，由于连接柱23分布于整个集成芯片7表面，故能提高集成芯片7的封装密度和处理速度。
39.进一步地，集成芯片7包括指纹识别模块和用于测量生物信号的生物信号接收模块。该指纹识别模块和生物信号接收模块均与导线电路电连接。具体地，线路基板5与集成芯片7之间设置有连接柱23，连接柱23例如可以是铜柱(copper pillar)。例如如图 2所示，连接柱23为8个。该8个连接柱23包括设置于集成芯片7左侧的4个连接柱 23和设置于集成芯片7右侧的4个连接柱23。进一步地，该指纹识别模块和生物信号接收模块通过连接柱23与线路基板5中的导线电路电连接。进一步地，集成芯片7具有第一表面和第二表面，第一表面具有用于供用户手指按压的指纹识别区6。如此用户可以通过将手指按压于该指纹识别区6使得指纹识别模块能获取到该指纹识别区6的用户的指纹信息。且使得生物信号接收模块能获取用户的生物信号。该生物信号可以是血压、心率等。
40.进一步地，如图6所示，指纹识别区6设置于集成芯片7的第一表面中间的位置。当然该指纹识别区6不限于设置于第一表面的中间位置，还可以是设置于第一表面左侧或者右侧的位置，只要是位于该集成芯片7的第一表面的有效区域(active area)中即可。对此本技术不做规定。
41.进一步地，该指纹识别模块用于获取指纹识别区6的指纹信息。从而当用户手指按压在指纹识别区6时，该指纹识别模块能获取指纹识别区6的指纹信息。具体地，该指纹识别模块可以是半导体电容传感器或者半导体压感传感器。
42.在本实施方式中，压电换能组件11设置于线路基板5与集成芯片7之间。例如如图6所示，压电换能组件11设置于集成芯片7的第二表面。进一步地，压电换能组件 11用于在指纹识别区6内的手指按压下产生压电效应，进而产生用于获取用户生物信号的超声波信号；以使生物信号接收模块根据超声波信号获取生物信号。如此当用户手指按压在指纹识别区6时，一方面指纹识别模块能获取指纹识别区6的指纹信息，另一方面压电换能组件11由于受到按压产生压电效应，进而产生超声波信号发射至用户手指，压电换能组件11再接收用户手指中的血管壁或红细胞反射回来的超声接收波信号，生物信号接收模块作为接收电极进而将该超声接收波信号转换为电信号，再经由放大处理以后以获取与诸如血压和心率等生物参数对应的生物信号，进而达到检测生物参数的目的。如此本技术实施方式所述的集成多种传感模块的封装结构以及电子设备具有指纹识别和测量生物参数的两种功能，且操作简单。
43.在一个实施方式中，如图3至图6所示，压电换能组件11设置于集成芯片7的第二表面，其包括压电薄膜层13和电极层15。压电薄膜层13设置于集成芯片7的第二表面，压电薄膜层13可以pvdf(聚偏氟乙烯)等材料实现；电极层15设置于压电薄膜层 13背对集成芯片7的一侧作为发射电极。例如如图3所示，该压电薄膜层13设置于集成芯片7的下表面。且该压
电薄膜层13位于电极层15的上方。进一步地，压电薄膜层 13用于产生压电效应，并产生和接收超声波信号。该电极层15可以是金属层。该金属例如可以是ag。当然该金属不限于为ag，还可以是其他的金属，对此本技术不做规定。
44.进一步地，压电换能组件11与线路基板5之间设置有空腔17。该空腔17用于为压电换能组件11的形变提供空间。
45.进一步地，集成芯片7的第二表面上设置有密闭金属环19。例如如图2所示，密闭金属环19位于连接柱23的内侧。进一步地，压电换能组件11设置于密闭金属环19内。从而密闭金属环19能对压电环能组件进行支撑。
46.进一步地，压电换能组件11覆盖指纹识别模块和生物信号接收模块，以能将指纹识别模块和生物信号接收模块封装于密闭金属环19内。例如如图2所示，指纹识别组件和生物信号接收模块所形成的区域为有效区域aa区。而aa区位于压电薄膜层13和电极层15所形成的区域内。且压电薄膜层13和电极层15的外周缘可以大于aa区的外周缘。
47.进一步地，如图5和6所示，密闭金属环19外侧灌入塑封料25进行保护，其密闭金属环19可以起到隔离塑封料25与压电换能组件11(包括压电薄膜层13和电极层15) 的作用。进一步地，塑封料25灌入密闭金属环19外侧与连接柱23的内侧之间。进一步地，集成芯片7的外周缘与线路基板5之间亦灌入塑封料25对封装进行保护。进一步地，集成芯片7背对线路基板5的一侧设置有涂层27。
48.下面结合附图1至6图对本技术实施方式所述的集成多种传感模块的封装结构的制作过程进行说明。
49.首先，如图1所示，集成芯片7的第一表面具有指纹识别区6。在集成芯片7的第二表面制作连接柱23。且围绕aa区的四周制作密闭金属环19。
50.其次，如图3所示，在集成芯片7向下的表面涂布压电薄膜形成压电薄膜层13。且在压电薄膜层13上涂布ag形成电极层15。其中电极层15进一步为发射电极。
51.再次，如图4所示，将连接柱23与线路基板5的导线电路通过倒装片(flip chip) 的方式电性连接。
52.再次，如图5所示，对集成芯片7和线路基板5灌入封装两侧进行保护，具体而言，塑封料25灌入密闭金属环19外侧与连接柱23的内侧之间，而密闭金属环19可阻止隔离塑封料25进入aa区。集成芯片7的外周缘与线路基板5之间亦灌入塑封料25对封装进行保护。
53.最后，如图6所示，在集成芯片7的第二表面进行涂布，形成涂层27。
54.本技术实施例还提供了一种可以配置有上述任意一个实施例所述的集成多种传感模块的封装结构的电子设备。该电子设备可以包括但不限于移动智能手机、平板电子设备、计算机、gps导航仪、个人数字助理、智能可穿戴设备，等等。
55.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
56.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利
申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。