指纹感测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及指纹感测装置，该指纹感测装置包括感测芯片，感测芯片包括电容性感测元件的阵列。感测装置包括：涂层材料，涂层材料被布置在感测元件的阵列之上的层中，涂层材料包括填充有粘合剂的多个腔，其中，腔的位置对应于感测元件的位置，以使得腔的横截面区域将对应感测元件的区域中的至少一部分覆盖，以及其中，粘合剂的介电常数高于涂层材料的介电常数；以及，防护板，防护板通过粘合剂附接至感测芯片。本实用新型专利技术还涉及以下感测装置：在该感测装置中，涂层包括填充有粘合剂的沟槽，涂层与粘合剂相比具有较高的介电常数。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及指纹传感器的涂层结构。特别地，本技术涉及用于提高指纹传感器中的性能的非均匀涂层结构。
技术介绍
随着用于身份验证的生物计量装置(特别是指纹感测装置)的发展，已经导致被做得更小、更便宜和更节能的装置，针对该种装置的可能的应用正在增加。特别地，由于小的形状因数、相对有益的成本/性能因素和高的用户认同，所以在例如消费性电子装置中已经越来越多地采用指纹感测。因为基于用于提供指纹感测元件和辅助逻辑电路的CMOS技术所构造的电容性指纹感测装置在能够以高的准确度识别指纹的同时可以被做得既小又节能，所以这样的感测装置正越来越流行。因而，电容性指纹传感器有利地用于消费性电子产品，例如便携式计算机、平板计算机和移动电话(例如智能电话)。指纹感测芯片通常包括电容性感测元件的阵列，电容性感测元件提供表示若干感测结构与放置在指纹传感器的表面上的手指之间的电容的量度。感测芯片还可以包括用于处理感测元件的阵列的寻址的逻辑电路。通常的指纹传感器被保护，以使得手指与感测元件不发生物理接触。特别地，可能期望的是在传感器之上布置用于保护传感器的玻璃板，或者将传感器布置在显示玻璃之后。通过在感测表面与感测元件之间布置元件，感测表面与感测元件之间的距离增大，这减小了放置在装置的感测表面上的手指与电容性感测元件之间的电容耦合。这反过来导致图像模糊效应。作为手指与任意给定像素之间增加的距离的函数，每个像素开始从并不垂直地紧位于所述像素之上的区域接收信号，从而导致图像模糊，图像模糊消极地影响传感器用于解析指纹中的细微特征的能力。鉴于以上所述，期望的是提高放置在感测表面上的手指与感测元件之 间的电容耦合。US2013/0201153公开了一种指纹感测装置，在该指纹感测装置中，导电线被布置在指纹感测装置的感测元件与感测表面之间。在导电线之间布置有绝缘材料。然而，手指与像素之间的直接电接触会引起与静电放电(ESD)有关的问题。而且，表面的金属部分会氧化，从而导致不期望的审美影响。
技术实现思路
鉴于指纹感测装置的上述期望的性质以及现有技术的缺点，本技术的目的是提供指纹感测装置，其中，指纹感测装置提供放置在感测表面上的手指与感测装置的感测元件之间的改善的电容耦合。根据本技术的第一方面，提供了一种指纹感测装置，该指纹感测装置包括：感测芯片，其包括感测元件的阵列，感测元件被配置成连接至读出电路，读出电路用于检测感测元件中的每一个与在感测装置的感测表面上放置的手指之间的电容耦合；涂层材料，其被布置在感测元件的阵列之上的层中，涂层材料包括填充有粘合剂的多个腔，其中，腔的位置对应于感测元件的位置，以使得腔的横截面区域将对应感测元件的区域中的至少一部分覆盖，以及其中，粘合剂的介电常数高于涂层材料的介电常数；以及，防护板，其通过粘合剂附接至感测芯片。感测芯片在本上下文中应当被理解为包括具有导电板或导电垫的形式的通常以阵列布置的多个感测元件的芯片，感测元件能够形成在每个感测元件与放置在指纹感测装置的外表面上的手指之间的电容耦合。通过对于每个感测元件的电容耦合的读出，可以作为电容耦合的距离依赖性的结果而检测出指纹的脊和谷。为了实现具有足够的分辨率的指纹图像，感测元件通常基本上小于手指的特征(脊和谷)。一般，芯片又可以被称为管芯(die)。防护板通常包括介电材料以提供放置在板上的手指与感测芯片的感测元件之间的良好的电容耦合。特别地，防护板可以有益地包括玻璃材料或陶瓷材料，例如化学强化玻璃、ZrO2或蓝宝石。上述材料全部因为以下原因而提供有益的性质：它们是硬的并因此耐磨损；以及它们是电介质，从而提供放置在防护板的表面上的手指与感测装置的感测元件之间的良好的电容耦合。本文所描述的防护板通常形成指纹感测装置的外表面(又 被称为感测表面)。根据本技术的各个实施方式的感测装置可以形成于传统的刚性印制电路板基板上，或者其可以使用柔性类型的基板来实现。手指与感测元件之间的改善的电容耦合可以通过形成非均匀的涂层来实现，在非均匀的涂层中，层的、在感测元件之上的部分与周围部分相比具有较高的介电常数，从而将电场朝向相应的感测元件进行聚焦。此外，本技术基于以下认识：可以通过选择或形成具有比周围材料高的介电常数的粘合剂来将用于使防护板附接至感测装置的粘合剂用于实现该效果。从而，可以在没有对于材料堆叠的重大的改变的情况下实现改善的电容耦合，从而意味着可以使用传统的制造工艺。腔的横截面区域将对应感测元件的区域的至少一部分覆盖应当被解释为意指腔可以覆盖或可以不覆盖感测元件的全部区域。而且，并不要求腔在感测元件之上以感测元件为中心，尽管腔很可能是这样。此外，注意到以下是重要的：腔应当被理解为涂层材料中的腔(腔随后以粘合剂进行填充)。涂层材料可以指被布置成覆盖感测芯片以及特别是感测元件的任意材料。涂层材料常常被称为晶片涂层，并且它还可以起插入结构的作用。根据本技术的一个实施方式，涂层材料可以针对每个感测元件包括一个腔。虽然并不严格要求腔的数目与感测元件的数目为1:1的比率，但是这是最可能的可以实现电容耦合的最大改善的方式。然而，可能存在以下情况：期望仅在感测元件中的一些感测元件上具有腔。例如，因为各种原因可能难以分开相邻的腔，在该情况下，可以利用腔仅位于选择数目的感测元件之上的图案。根据本技术的一个实施方式，粘合剂的介电常数可以在5至100的范围内并且涂层材料的介电常数可以在2至5的范围内。所指定的范围应当被视为提供期望的效果的示例性的范围。粘合剂和涂层材料可以具有在本技术的各个实施方式的范围内所指定的范围之外的介电常数。此外，可以将粘合剂的介电常数与涂层材料的介电常数之间的比率有益地选择为等于或大于2:1。关于聚焦效果，两个介电常数之间的比率确定聚焦的量，较高的比率提供较好的聚焦。应当注意的是上述介电常数和比率仅是示例，并且原则上可以用高于1的任意比率来实现期望的有益效果(虽然效果随着增加的比率而增加)。在本技术的一个实施方式中，粘合剂可以有益地包括具有比粘合剂的平均介电常数高的介电常数的填充颗粒，这是修整粘合剂的平均介电常数的一种方式。填充颗粒可以被称为介电填充颗粒或高介电常数(high-k)填充颗粒。因此，可以选择粘合剂的介电常数，以使得可以针对涂层材料的不同选择来实现期望的比率。而且，可以使用一个和相同的粘合剂材料，同时根据对于特定应用所要求的来提供不同的介电常数。因为不需要针对不同的粘合剂来调整工艺，所以这简化了制造工艺。根据本技术的一个实施方式，填充颗粒可以有益地包括铁电材料，例如钛酸钡(BaTiO3)。存在具有高介电常数并且可以适于用作填充材料的铁电材料的范围。当然也可以使用其它填充颗粒，例如氧化铝(Al2O3)。因为粘合剂的介电常数在感测装置的全部表面上至少近似均匀是重要的，所以一个期望的性质是填充材料应当可以以可以与粘合剂均匀地混合的形式被提供并且填充材料在粘合剂中不凝聚。在本技术的一个实施方式中，腔中的每一个可以有益地包括将腔与至少一个相邻腔连通的至少一个侧面开口，从而使得在沉积粘合剂时粘合剂能够在相邻的腔之间流动。在制造指纹感测装置期间，通常以液体粘合剂的形式将粘合剂提供到包括腔的涂层结构上。期望的是在将防护板附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹感测装置，包括：感测芯片，所述感测芯片包括感测元件的阵列，所述感测元件被配置成连接至读出电路，所述读出电路用于检测所述感测元件中的每一个与在所述感测装置的感测表面上放置的手指之间的电容耦合；涂层材料，所述涂层材料被布置在所述感测元件的阵列之上的层中，所述涂层材料包括填充有粘合剂的多个腔；其中，所述腔的位置对应于所述感测元件的位置，以使得腔的横截面区域将对应感测元件的区域的至少一部分覆盖；以及其中，所述粘合剂的介电常数高于所述涂层材料的介电常数；以及防护板，所述防护板通过所述粘合剂附接至所述感测芯片。

【技术特征摘要】
2015.06.08 SE 1550748-61.一种指纹感测装置，包括：感测芯片，所述感测芯片包括感测元件的阵列，所述感测元件被配置成连接至读出电路，所述读出电路用于检测所述感测元件中的每一个与在所述感测装置的感测表面上放置的手指之间的电容耦合；涂层材料，所述涂层材料被布置在所述感测元件的阵列之上的层中，所述涂层材料包括填充有粘合剂的多个腔；其中，所述腔的位置对应于所述感测元件的位置，以使得腔的横截面区域将对应感测元件的区域的至少一部分覆盖；以及其中，所述粘合剂的介电常数高于所述涂层材料的介电常数；以及防护板，所述防护板通过所述粘合剂附接至所述感测芯片。2.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其中，所述涂层材料针对每个感测元件包括一个腔。3.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其中，所述粘合剂的介电常数在5至100的范围内。4.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其中，所述涂层材料的介电常数在2至5的范围内。5.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其中，所述粘合剂的介电常数与所述涂层材料的介电常数之间的比率等于或大...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·伦达尔，
申请(专利权)人：指纹卡有限公司，
类型：新型
国别省市：瑞典;SE