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(guò)采集指紋圖像進(jìn)行比對(duì)來(lái)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(lái)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(guò)指紋識(shí)別芯片來(lái)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(lái)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(lái)，光學(xué)指紋識(shí)別也將會(huì)在未來(lái)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(guò)是一些倒角或者裝飾環(huán)，用來(lái)過(guò)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(guò)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(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(lái)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(lái)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(shù)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(shù)脂膠粘劑ZUIDA EP2128，一種黑色單組份加熱固化環(huán)氧樹(shù)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(shù)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(wú)度缺陷的底部填充層，可以有效的降低由于硅問(wèn)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(wú)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(guò)包封四周來(lái)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(shù)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(wú)度缺陷的底部填充層，可以有效的降低由于硅問(wèn)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(shù)脂膠粘劑ZUIDA EP2128，一種黑色單組份加熱固化環(huán)氧樹(shù)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(guò)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(kāi)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(shù)脂膠粘劑ZUIDA EP5192，無(wú)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。

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