[发明专利]一种用于指纹传感器感应层的介电复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于指纹传感器感应层的介电复合材料及制备方法。

背景技术

在目前典型的指纹传感器的封装结构中包含硅晶片，其上形成感应电极和相关电路。指纹传感器(Finger Print Sensor，简写FPS)的功能是感应用户手指皮肤的脊(Ridge，即凸起纹路)和谷(Valley，即凹陷纹路)在电容电场中的相对距离，生成准确的指纹的脊和谷的纹路图像。为了保证传感器的精度，用户手指与硅晶片表面之间的距离不能太大；当手指与硅晶片表面距离拉大的时候，电场强度降低，传感器的感测精度变差，无法正确读取用户指纹。因此，指纹传感器要求硅晶片的感应电极与手指之间的介电材料保护层厚度尽量薄。

然而，指纹传感器必须具备很高的可靠性，为了避免受到环境(潮气、汗水、电解质污染等)、静电和机械破坏的影响，要求硅晶片表面的保护层或者包封层必须尽量满足一定的厚度。目前完全包封硅晶片的标准集成电路(IC)封装方式中，硅晶片覆盖的封装材料厚度一般为30～2000μm，显然指纹传感器的电场无法穿过这样厚的包封层，因而无法对指纹进行识别。指纹传感器的感测精度与可靠性要求之间存在着矛盾，亟需一种可以兼顾器件可靠性和感应精度，同时又是制备简单、低成本的包封方式和包封材料。

在现有的技术中，大多数指纹传感器往往采用不完全包封的方式(见图3)，即包封材料仅仅包裹和保护住硅晶片上的触点及键合金线，而传感器晶片与用户手指直接发生接触的感应区是暴露的，仅仅使用厚度很小的保护薄层来避免晶片受静电、机械损伤等破坏。世界专利WO2003098541、美国专利US6091082、US6114862、US6515488、欧洲专利EP1256899等介绍了使用氮化硅、碳化硅、氧化铝等材料薄层应用于传感器晶片的保护，同时作为介电材料层。但是，由于加工方法的限制(往往使用CVD,Chemical Vapor Deposition化学气相沉积法)，上述保护薄层的厚度一般仅有数百纳米～4微米之间，无法超过10微米，无法抵抗长时间机械磨损等，从而不能为传感器晶片提供足够的静电保护和环境防护。

另有一些技术尝试使用透明或者半透明的电容透镜(Capacitive Lens)包封硅晶片的封装方式，同时兼顾器件可靠性和感应精度(见图2)。这些封装方式有些已经应用在实际产品中。美国专利US5887343、世界专利WO20111304093、WO2010120646等介绍了使用介电常数大于5且小于20的透明或者半透明材料，包括Kapton(聚酰亚胺)、电气玻璃(electrical glass,3.8～14.5)、摄影玻璃(photographic glass 7.5)、派勒克斯耐热玻璃(pyrex glass,4.6～5.0)、窗玻璃(7.6)、云母(4.0～9.0)尼龙(3.24～～22.4)，制成薄片状的电容透镜，使用环氧树脂(Epoxy)或者亚克力(Acrylic)粘合剂贴附到硅晶片，厚度可以达到40～100微米。苹果公司的专利WO2013173773公布并且在手机等便携式电子产品中开始工业化应用的是各向异性的蓝宝石作为电容透镜材料，使用粘合剂与硅晶片进行贴附，厚度可以达到40～200微米。

透镜封装的指纹传感器在IC包封制程之外，需要额外增加电容透镜的预切割、粘贴等包封工序，导致传感器封装过程特别复杂，因而其制造成本高。

总之，现有的包封硅晶片的技术都需要复杂的封装制造过程，成本高，效率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于指纹传感器感应层的介电复合材料。

本发明的第二个目的是提供一种用于指纹传感器感应层的介电复合材料的制备方法。

本发明技术方案概述如下：

用于指纹传感器感应层的介电复合材料，按质量百分比由下述组分制成：

环氧树脂4％-20份％，酚醛树脂0.2％-10％，第一类介电的无机填料35.27％-90％，第二类介电的无机填料2％-60％，固化剂0.01％-5％，粘合力促进剂0.01％-5％，脱模剂0.01％-3％和阻燃剂0.5％-10％。