一、指纹识别模组

指纹识别模组是利用人类指纹的唯一性，通过采集指纹图像进行比对来识别身份的一种技术。它需要先采集指纹并对指纹进行DSP图像处理从而生成细节清晰的指纹图像来进行对比给出结果，其核心部件还是内嵌的指纹识别芯片，主要通过指纹识别芯片来实现指纹图像采集、特征提取、指纹对比等。

目前指纹识别软板技术不仅广泛应用于银行、社保、电商和安防等领域，而且越来越多的手机、笔记本电脑、智能家居和汽车也推出指纹识别功能，既满足了安全性的需求，也让使用更加便捷。

二、指纹识别模组基本原理

据FPC小编了解到，指纹识别模组包含两个模块，指纹识别模块和触摸唤醒模块。为了降低系统的待机功耗，系统在休眠时，指纹识别模块断电不工作。触摸唤醒模块正常供电和正常工作，当触摸唤醒模块的驱动信号打到唤醒 KEY_PAD(集成在 sensor 里)上，进行触摸唤醒检测。用户触摸 SENSOR 表面后，触摸唤醒模块输出中断信号至主控 MCU，主控 MCU 被唤醒以后，对指纹识别模块上电，指纹识别算法芯片完成初始化，进行指纹匹配。指纹匹配完成后，主控 MCU 控制指纹模块断电，随后系统进入休眠模式，等待下一次指纹操作。

三、指纹识别模组分类

市场上主流的指纹识别技术主要可分为三类:电容式指纹识别、超声波指纹识别以及光学指纹识别。
1、电容式指纹识别正面按压式指纹识别系统属于电容式指纹识别，主要利用手指皮肤表面作为一极，脊线和谷（指纹上高低点）由于与芯片表面距离不同，形成不同的电容值，从而电容式指纹识别传感器获取指纹图像信息

2、光学指纹识别
光学指纹识别是目前最广泛使用的指纹识别技术，利用手指放在光学镜片上，由内置光源照射，投射在电荷器件上，经指纹芯片处理成为多灰度指纹识别图像。随着全屏手机浪潮的到来，光学指纹识别也将会在未来占据绝大部分的指纹识别市场。

3、超声波指纹识别超声波指纹识别类似于声呐，主要利用超声波接收特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态。目前三星是市场上主要运用超声波指纹识别技术的公司，市场下游需求小。同时相较于光学指纹识别，超声波指纹识别单价偏高，使得其市场发展缓慢。

四、指纹识别模组结构组成

一般来说，一个模组会由（自上而下）Bezel、coating、Chip、FPCBA、PSA，这几部分组成。

1、Bezel 外圈的范围比较广泛，在如iPhone上，外圈是信号增强或触发器，但是对于大部分的正面和背面的模组，外圈只不过是一些倒角或者装饰环，用来过渡或者结构需要。

2、Coating材料为酯类的 PU 或UV 型高硬度混合体或复合体涂料;可根据客户 ID 进行不同配色。
3、Chip 传感器和芯片这部分是产业链的核心部件，可以把封装方式分成BGA和LGA，这两种方式都各有自己的优缺点。但有趣的是，除了Synaptics采用了BGA封装形式，其他如敦泰/汇顶/思立微等主流厂商都采用了LGA封装形式。

4、FPC 柔性印刷电路板，承载指纹芯片和 Ring 环的主要组件，通过印刷导电线路和连接器连接 Host 端，需具备高强度耐弯折性。

 

五、指纹识别模组封装工艺

指纹识别模组的封装结构，目前市面上常见的主要有正面、背面按压式和正面、背面滑动式四种解决方案。其制程主要有两种，第一种是采用拼版的结构方式，第二种是先切割成小板，然后使用胶水进行粘结固定。相对切割成小板，目前拼版结构制程更为主流，其组装工艺流程如下：模组放置在夹具上→元器件包封→芯片underfill→固化→点银浆→点环氧胶→放置金属ring环→夹具固定→保压固化。

六、指纹识别芯片封装工艺

1、wire bonding（打线）工艺目前大多数的指纹识别芯片封装还是采用wire bonding 工艺，采用wire bonding 工艺会有金属引线的存在，为了保证指纹识别芯片表面与盖板材料或者coating 贴合，则需要进行塑封，保证芯片表面平整并将金属引线掩埋。但塑封之后会增加芯片厚度，一定程度影响识别精度。厂商出于成本和TSV 产能限制的考虑，目前中低端产品更加趋向于使用wire bonding 工艺，特别是coating 方案，技术比较成熟，对于封装的要求比较低也更趋向使用wire bonding 封装工艺。同时，虽然塑封对识别精度有影响，但开孔式指纹识别方案，手指与指纹识别传感器表面是有接触的，仍然可以保证比较好的用户体验。

2、TSV 封装工艺
TSV 封装TSV 封装（硅通孔封装技术）可以使芯片的有效探测面积大幅度增加，并且使芯片的厚度和模组的厚度都实现缩减。但现在主要使用在高端机型前臵盖板指纹识别和盲孔电容式UnderGlass 指纹识别中。这主要是因为高端机相对于价格更偏向考虑性能，而盲孔电容式UnderGlass 方案需要提高指纹识别穿透力和缩短识别感应器与用户指纹的距离，所在这两种情况下TSV 封装是更好的选择。但考虑到今年下半年开始，高端旗舰机大部分将使用全面屏，指纹识别将大概率选择后臵coating 方案，指纹芯片使用TSV 封装的机会降低。未来一年的时间里，指纹识别芯片封装推广应用TSV 封装的速度可能并不能达到大家预期。

3、SiP封装工艺
出于缩小体积、减薄厚度、减少功耗、提升性能等方面的目的，SiP封装已经越来越多的被各大厂商所重视。与在印刷电路板上进行系统集成相比，SiP能最大限度地优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本、提高集成度。同时SiP还具有灵活度高、集成度高、设计周期短、开发成本低、容易进入等特点。SiP封装技术不仅可以广泛用于工业应用和物联网领域，在手机以及智能手表、智能手环、智能眼镜等领域也有非常广阔的市场。综上所述，在电容式Underglass方案与正面盖板“超薄式”方案大势所趋的背景之下，TSV封装将取代wire bonding是必然的，“TSV+SiP”的封装工艺将成为整个指纹芯片的关键，具备先进的TSV和SiP封装工艺的厂商将受益。

 

七、指纹识别模组生产工艺流程

1、COATING工艺

2、盖板工艺

八 、指纹识别模组封装材料

指纹识别模组主要包括电路板、与电路板电性连接的指纹识别芯片、环绕于指纹识别芯片周边的边框，所述边框与指纹识别芯片相互联结，通常通过导电胶及结构胶将边框固定于所述电路板上，然后将导电胶及结构胶加热固化。然而，这种工艺中，导电胶及结构胶的胶量不易控制，容易溢胶，胶量过多时，胶会溢到边框表面或电路板表面，形成外观不良问题;此外，导电胶及结构胶固化后，由于胶与边框之间的界面状况容易出现多样化(例如，边框表面被氧化)，界面接触阻抗也会发生变化，使得边框与电路板的连接阻抗变大，导致指纹识别模组的阻抗不良。因此，在指纹识别模组的整机设计和封装材料使用上必须深入研究。
1、金属环/框封装胶（Ⅰ）金属环/框与FPC基板主要使用银浆将FPC铜片与金属环/框粘结和形成导通，当银浆要点在FPC的铜片上，不能太靠近边沿，以免在压合金属环/框的过程中，把银浆挤到FPC背面的补强钢片上，可能引起短路。增加有效放电路径，不仅可以对sensor进行补强，而且可以通过导电胶水和整机机壳形成导通，提高整机工作效率和长期信赖性。针对金属环/框导电封装要求，蕞达公司推出二款环氧树脂导电胶 ZUIDA EP5841,银填充芯片贴装粘合剂，高速点胶和作业效率、工作寿命长、烘箱固化，对Ag、PPF和 Au有优异的附着力，适用于≤ 3 x 3mm芯片尺寸封装。

 （Ⅱ）金属环/框底部与FPC之间有0.1mm的高度间隙，施胶区域必须保证足够多的胶量以便粘牢金属环/框，但不能溢到背面，推荐使用低温固化环氧胶。针对金属环/框绝缘封装要求，蕞达公司推出一款单组份环氧树脂胶粘剂ZUIDA EP2128，一种黑色单组份加热固化环氧树脂粘合剂，该款产品可在低温下固化，在相对较短的时间内对大多数基材表现出优异的附着力，典型应用包括记忆卡、CCD/CMOS装配，特别适用于要求低温快速固化的热敏元器件粘结、密封和保护等。

2、驱动芯片封装FPC板的驱动芯片底部填充以及小元器件的包封，主要使用底部填充胶一次性完成封装。针对驱动芯片封装要求，蕞达公司推出二款环氧树脂底部填充胶ZUIDA EP5808和ZUIDA EP5800用于CSP或者BGA底部填充制程，低粘度，流动性佳，中低温快速固化，固化后形成一致和无度缺陷的底部填充层，可以有效的降低由于硅问芯片与基板之间的总体温度膨胀特性不匹配或者外力照成的冲击。

3、指纹识别主芯片封装指纹识别芯片表面无散点，对溢胶宽度要求高，一般要求0.2-0.4mm，由于芯片底部的缝隙太小，做Underfill的工艺渗透相对较慢，主要使用底部填充胶通过包封四周来完全封住芯片四脚。
针对指纹识别主芯片封装要求，蕞达公司推出二款环氧树脂底部填充胶ZUIDA EP5808和ZUIDA EP5800用于CSP或者BGA底部填充制程，低粘度，流动性佳，中低温快速固化，固化后形成一致和无度缺陷的底部填充层，可以有效的降低由于硅问芯片与基板之间的总体温度膨胀特性不匹配或者外力照成的冲击。 

4、Sensor与PCB板封装外围元件定位需要考虑和sensor定位的关系，一般sensor在PCB板上定位后，其他元器件包括FPC部分需要翘曲或者弯折尽量微小,同时指纹识别模组sensor组装一定要牢固，下面支掌一般使用低温固化环氧胶粘剂，同时要求胶水厚0.20以上。针对Sensor与PCB板封装要求，蕞达公司推出一款单组份环氧树脂胶粘剂ZUIDA EP2128，一种黑色单组份加热固化环氧树脂粘合剂，该款产品可在低温下固化，在相对较短的时间内对大多数基材表现出优异的附着力，典型应用包括记忆卡、CCD/CMOS装配，特别适用于要求低温快速固化的热敏元器件粘结、密封和保护等。

5、Cover与Holder封装通常指纹识别模组下沉深度约0.5mm左右，组装bezel高度要能保证bezel上表面与机壳缝隙配合，Cover与Holder封装主要目的通过环隙填充胶水实现了环与玻璃的可靠性粘结。针对Cover与Holder封装材料要求，蕞达公司推出一款单组份丙烯酸酯UV胶ZUIDA AC2071,一种单组份光学级胶水，紫外线照射快速固化，微量的弹性，可以释放因震动或者极端环境温度变化产生的应力，优良的柔韧性确保固化后胶层长期稳定性，适合光学器件或者光纤器件等场景应用。


6、盖板与IC封装指纹识别模组盖板开孔需要尽量大以便于手指更好的与指纹sensor面接触，同时盖板与集成电路的粘结封装必须满足低温固化条件和细键合线控制以适应体积不断小型化的要求。针对盖板与IC封装要求，蕞达公司推出一款单组份环氧树脂胶粘剂ZUIDA EP5192，无色透明，中温固化，高介电常数，粘结力强，耐冷热冲击和长期信赖性，低粘度，工艺匹配性好，不论先SMT再贴合，还是先贴合在SMT均可适用。