一、指紋識(shí)別模組

指紋識(shí)別模組是利用人類指紋的唯一性，通過采集指紋圖像進(jìn)行比對(duì)來識(shí)別身份的一種技術(shù)。它需要先采集指紋并對(duì)指紋進(jìn)行DSP圖像處理從而生成細(xì)節(jié)清晰的指紋圖像來進(jìn)行對(duì)比給出結(jié)果，其核心部件還是內(nèi)嵌的指紋識(shí)別芯片，主要通過指紋識(shí)別芯片來實(shí)現(xiàn)指紋圖像采集、特征提取、指紋對(duì)比等。

目前指紋識(shí)別軟板技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于銀行、社保、電商和安防等領(lǐng)域，而且越來越多的手機(jī)、筆記本電腦、智能家居和汽車也推出指紋識(shí)別功能，既滿足了安全性的需求，也讓使用更加便捷。

二、指紋識(shí)別模組基本原理

據(jù)FPC小編了解到，指紋識(shí)別模組包含兩個(gè)模塊，指紋識(shí)別模塊和觸摸喚醒模塊。為了降低系統(tǒng)的待機(jī)功耗，系統(tǒng)在休眠時(shí)，指紋識(shí)別模塊斷電不工作。觸摸喚醒模塊正常供電和正常工作，當(dāng)觸摸喚醒模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)打到喚醒 KEY_PAD(集成在 sensor 里)上，進(jìn)行觸摸喚醒檢測(cè)。用戶觸摸 SENSOR 表面后，觸摸喚醒模塊輸出中斷信號(hào)至主控 MCU，主控 MCU 被喚醒以后，對(duì)指紋識(shí)別模塊上電，指紋識(shí)別算法芯片完成初始化，進(jìn)行指紋匹配。指紋匹配完成后，主控 MCU 控制指紋模塊斷電，隨后系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式，等待下一次指紋操作。

三、指紋識(shí)別模組分類

市場(chǎng)上主流的指紋識(shí)別技術(shù)主要可分為三類:電容式指紋識(shí)別、超聲波指紋識(shí)別以及光學(xué)指紋識(shí)別。
1、電容式指紋識(shí)別正面按壓式指紋識(shí)別系統(tǒng)屬于電容式指紋識(shí)別，主要利用手指皮膚表面作為一極，脊線和谷（指紋上高低點(diǎn)）由于與芯片表面距離不同，形成不同的電容值，從而電容式指紋識(shí)別傳感器獲取指紋圖像信息

2、光學(xué)指紋識(shí)別
光學(xué)指紋識(shí)別是目前最廣泛使用的指紋識(shí)別技術(shù)，利用手指放在光學(xué)鏡片上，由內(nèi)置光源照射，投射在電荷器件上，經(jīng)指紋芯片處理成為多灰度指紋識(shí)別圖像。隨著全屏手機(jī)浪潮的到來，光學(xué)指紋識(shí)別也將會(huì)在未來占據(jù)絕大部分的指紋識(shí)別市場(chǎng)。

3、超聲波指紋識(shí)別超聲波指紋識(shí)別類似于聲吶，主要利用超聲波接收特定頻率的信號(hào)反射來探知指紋的具體形態(tài)。目前三星是市場(chǎng)上主要運(yùn)用超聲波指紋識(shí)別技術(shù)的公司，市場(chǎng)下游需求小。同時(shí)相較于光學(xué)指紋識(shí)別，超聲波指紋識(shí)別單價(jià)偏高，使得其市場(chǎng)發(fā)展緩慢。

四、指紋識(shí)別模組結(jié)構(gòu)組成

一般來說，一個(gè)模組會(huì)由（自上而下）Bezel、coating、Chip、FPCBA、PSA，這幾部分組成。

1、Bezel 外圈的范圍比較廣泛，在如iPhone上，外圈是信號(hào)增強(qiáng)或觸發(fā)器，但是對(duì)于大部分的正面和背面的模組，外圈只不過是一些倒角或者裝飾環(huán)，用來過渡或者結(jié)構(gòu)需要。

2、Coating材料為酯類的 PU 或UV 型高硬度混合體或復(fù)合體涂料;可根據(jù)客戶 ID 進(jìn)行不同配色。
3、Chip 傳感器和芯片這部分是產(chǎn)業(yè)鏈的核心部件，可以把封裝方式分成BGA和LGA，這兩種方式都各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。但有趣的是，除了Synaptics采用了BGA封裝形式，其他如敦泰/匯頂/思立微等主流廠商都采用了LGA封裝形式。

4、FPC 柔性印刷電路板，承載指紋芯片和 Ring 環(huán)的主要組件，通過印刷導(dǎo)電線路和連接器連接 Host 端，需具備高強(qiáng)度耐彎折性。

 

五、指紋識(shí)別模組封裝工藝

指紋識(shí)別模組的封裝結(jié)構(gòu)，目前市面上常見的主要有正面、背面按壓式和正面、背面滑動(dòng)式四種解決方案。其制程主要有兩種，第一種是采用拼版的結(jié)構(gòu)方式，第二種是先切割成小板，然后使用膠水進(jìn)行粘結(jié)固定。相對(duì)切割成小板，目前拼版結(jié)構(gòu)制程更為主流，其組裝工藝流程如下：模組放置在夾具上→元器件包封→芯片underfill→固化→點(diǎn)銀漿→點(diǎn)環(huán)氧膠→放置金屬ring環(huán)→夾具固定→保壓固化。

六、指紋識(shí)別芯片封裝工藝

1、wire bonding（打線）工藝目前大多數(shù)的指紋識(shí)別芯片封裝還是采用wire bonding 工藝，采用wire bonding 工藝會(huì)有金屬引線的存在，為了保證指紋識(shí)別芯片表面與蓋板材料或者coating 貼合，則需要進(jìn)行塑封，保證芯片表面平整并將金屬引線掩埋。但塑封之后會(huì)增加芯片厚度，一定程度影響識(shí)別精度。廠商出于成本和TSV 產(chǎn)能限制的考慮，目前中低端產(chǎn)品更加趨向于使用wire bonding 工藝，特別是coating 方案，技術(shù)比較成熟，對(duì)于封裝的要求比較低也更趨向使用wire bonding 封裝工藝。同時(shí)，雖然塑封對(duì)識(shí)別精度有影響，但開孔式指紋識(shí)別方案，手指與指紋識(shí)別傳感器表面是有接觸的，仍然可以保證比較好的用戶體驗(yàn)。

2、TSV 封裝工藝
TSV 封裝TSV 封裝（硅通孔封裝技術(shù)）可以使芯片的有效探測(cè)面積大幅度增加，并且使芯片的厚度和模組的厚度都實(shí)現(xiàn)縮減。但現(xiàn)在主要使用在高端機(jī)型前臵蓋板指紋識(shí)別和盲孔電容式UnderGlass 指紋識(shí)別中。這主要是因?yàn)楦叨藱C(jī)相對(duì)于價(jià)格更偏向考慮性能，而盲孔電容式UnderGlass 方案需要提高指紋識(shí)別穿透力和縮短識(shí)別感應(yīng)器與用戶指紋的距離，所在這兩種情況下TSV 封裝是更好的選擇。但考慮到今年下半年開始，高端旗艦機(jī)大部分將使用全面屏，指紋識(shí)別將大概率選擇后臵coating 方案，指紋芯片使用TSV 封裝的機(jī)會(huì)降低。未來一年的時(shí)間里，指紋識(shí)別芯片封裝推廣應(yīng)用TSV 封裝的速度可能并不能達(dá)到大家預(yù)期。

3、SiP封裝工藝
出于縮小體積、減薄厚度、減少功耗、提升性能等方面的目的，SiP封裝已經(jīng)越來越多的被各大廠商所重視。與在印刷電路板上進(jìn)行系統(tǒng)集成相比，SiP能最大限度地優(yōu)化系統(tǒng)性能、避免重復(fù)封裝、縮短開發(fā)周期、降低成本、提高集成度。同時(shí)SiP還具有靈活度高、集成度高、設(shè)計(jì)周期短、開發(fā)成本低、容易進(jìn)入等特點(diǎn)。SiP封裝技術(shù)不僅可以廣泛用于工業(yè)應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，在手機(jī)以及智能手表、智能手環(huán)、智能眼鏡等領(lǐng)域也有非常廣闊的市場(chǎng)。綜上所述，在電容式Underglass方案與正面蓋板“超薄式”方案大勢(shì)所趨的背景之下，TSV封裝將取代wire bonding是必然的，“TSV+SiP”的封裝工藝將成為整個(gè)指紋芯片的關(guān)鍵，具備先進(jìn)的TSV和SiP封裝工藝的廠商將受益。

 

七、指紋識(shí)別模組生產(chǎn)工藝流程

1、COATING工藝

2、蓋板工藝

八 、指紋識(shí)別模組封裝材料

指紋識(shí)別模組主要包括電路板、與電路板電性連接的指紋識(shí)別芯片、環(huán)繞于指紋識(shí)別芯片周邊的邊框，所述邊框與指紋識(shí)別芯片相互聯(lián)結(jié)，通常通過導(dǎo)電膠及結(jié)構(gòu)膠將邊框固定于所述電路板上，然后將導(dǎo)電膠及結(jié)構(gòu)膠加熱固化。然而，這種工藝中，導(dǎo)電膠及結(jié)構(gòu)膠的膠量不易控制，容易溢膠，膠量過多時(shí)，膠會(huì)溢到邊框表面或電路板表面，形成外觀不良問題;此外，導(dǎo)電膠及結(jié)構(gòu)膠固化后，由于膠與邊框之間的界面狀況容易出現(xiàn)多樣化(例如，邊框表面被氧化)，界面接觸阻抗也會(huì)發(fā)生變化，使得邊框與電路板的連接阻抗變大，導(dǎo)致指紋識(shí)別模組的阻抗不良。因此，在指紋識(shí)別模組的整機(jī)設(shè)計(jì)和封裝材料使用上必須深入研究。
1、金屬環(huán)/框封裝膠（Ⅰ）金屬環(huán)/框與FPC基板主要使用銀漿將FPC銅片與金屬環(huán)/框粘結(jié)和形成導(dǎo)通，當(dāng)銀漿要點(diǎn)在FPC的銅片上，不能太靠近邊沿，以免在壓合金屬環(huán)/框的過程中，把銀漿擠到FPC背面的補(bǔ)強(qiáng)鋼片上，可能引起短路。增加有效放電路徑，不僅可以對(duì)sensor進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，而且可以通過導(dǎo)電膠水和整機(jī)機(jī)殼形成導(dǎo)通，提高整機(jī)工作效率和長(zhǎng)期信賴性。針對(duì)金屬環(huán)/框?qū)щ姺庋b要求，蕞達(dá)公司推出二款環(huán)氧樹脂導(dǎo)電膠 ZUIDA EP5841,銀填充芯片貼裝粘合劑，高速點(diǎn)膠和作業(yè)效率、工作壽命長(zhǎng)、烘箱固化，對(duì)Ag、PPF和 Au有優(yōu)異的附著力，適用于≤ 3 x 3mm芯片尺寸封裝。

 （Ⅱ）金屬環(huán)/框底部與FPC之間有0.1mm的高度間隙，施膠區(qū)域必須保證足夠多的膠量以便粘牢金屬環(huán)/框，但不能溢到背面，推薦使用低溫固化環(huán)氧膠。針對(duì)金屬環(huán)/框絕緣封裝要求，蕞達(dá)公司推出一款單組份環(huán)氧樹脂膠粘劑ZUIDA EP2128，一種黑色單組份加熱固化環(huán)氧樹脂粘合劑，該款產(chǎn)品可在低溫下固化，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)大多數(shù)基材表現(xiàn)出優(yōu)異的附著力，典型應(yīng)用包括記憶卡、CCD/CMOS裝配，特別適用于要求低溫快速固化的熱敏元器件粘結(jié)、密封和保護(hù)等。

2、驅(qū)動(dòng)芯片封裝FPC板的驅(qū)動(dòng)芯片底部填充以及小元器件的包封，主要使用底部填充膠一次性完成封裝。針對(duì)驅(qū)動(dòng)芯片封裝要求，蕞達(dá)公司推出二款環(huán)氧樹脂底部填充膠ZUIDA EP5808和ZUIDA EP5800用于CSP或者BGA底部填充制程，低粘度，流動(dòng)性佳，中低溫快速固化，固化后形成一致和無度缺陷的底部填充層，可以有效的降低由于硅問芯片與基板之間的總體溫度膨脹特性不匹配或者外力照成的沖擊。

3、指紋識(shí)別主芯片封裝指紋識(shí)別芯片表面無散點(diǎn)，對(duì)溢膠寬度要求高，一般要求0.2-0.4mm，由于芯片底部的縫隙太小，做Underfill的工藝滲透相對(duì)較慢，主要使用底部填充膠通過包封四周來完全封住芯片四腳。
針對(duì)指紋識(shí)別主芯片封裝要求，蕞達(dá)公司推出二款環(huán)氧樹脂底部填充膠ZUIDA EP5808和ZUIDA EP5800用于CSP或者BGA底部填充制程，低粘度，流動(dòng)性佳，中低溫快速固化，固化后形成一致和無度缺陷的底部填充層，可以有效的降低由于硅問芯片與基板之間的總體溫度膨脹特性不匹配或者外力照成的沖擊。 

4、Sensor與PCB板封裝外圍元件定位需要考慮和sensor定位的關(guān)系，一般sensor在PCB板上定位后，其他元器件包括FPC部分需要翹曲或者彎折盡量微小,同時(shí)指紋識(shí)別模組sensor組裝一定要牢固，下面支掌一般使用低溫固化環(huán)氧膠粘劑，同時(shí)要求膠水厚0.20以上。針對(duì)Sensor與PCB板封裝要求，蕞達(dá)公司推出一款單組份環(huán)氧樹脂膠粘劑ZUIDA EP2128，一種黑色單組份加熱固化環(huán)氧樹脂粘合劑，該款產(chǎn)品可在低溫下固化，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)大多數(shù)基材表現(xiàn)出優(yōu)異的附著力，典型應(yīng)用包括記憶卡、CCD/CMOS裝配，特別適用于要求低溫快速固化的熱敏元器件粘結(jié)、密封和保護(hù)等。

5、Cover與Holder封裝通常指紋識(shí)別模組下沉深度約0.5mm左右，組裝bezel高度要能保證bezel上表面與機(jī)殼縫隙配合，Cover與Holder封裝主要目的通過環(huán)隙填充膠水實(shí)現(xiàn)了環(huán)與玻璃的可靠性粘結(jié)。針對(duì)Cover與Holder封裝材料要求，蕞達(dá)公司推出一款單組份丙烯酸酯UV膠ZUIDA AC2071,一種單組份光學(xué)級(jí)膠水，紫外線照射快速固化，微量的彈性，可以釋放因震動(dòng)或者極端環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力，優(yōu)良的柔韌性確保固化后膠層長(zhǎng)期穩(wěn)定性，適合光學(xué)器件或者光纖器件等場(chǎng)景應(yīng)用。


6、蓋板與IC封裝指紋識(shí)別模組蓋板開孔需要盡量大以便于手指更好的與指紋sensor面接觸，同時(shí)蓋板與集成電路的粘結(jié)封裝必須滿足低溫固化條件和細(xì)鍵合線控制以適應(yīng)體積不斷小型化的要求。針對(duì)蓋板與IC封裝要求，蕞達(dá)公司推出一款單組份環(huán)氧樹脂膠粘劑ZUIDA EP5192，無色透明，中溫固化，高介電常數(shù)，粘結(jié)力強(qiáng)，耐冷熱沖擊和長(zhǎng)期信賴性，低粘度，工藝匹配性好，不論先SMT再貼合，還是先貼合在SMT均可適用。