具有中介结构的指纹感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有中介结构的指纹感测装置，其包括：包括感测元件阵列的感测芯片，所述感测元件阵列被配置成连接至读出电路，所述读出电路用于检测感测元件中的每个感测元件与放置在感测装置的感测表面上的手指之间的电容耦合，其中，感测元件的表面限定感测平面；多个中介结构，其被布置在感测芯片上而在感测平面上方延伸，其中，所述多个中介结构在感测平面上方具有基本上相同的高度；以及保护板，其借助于布置在感测芯片上的粘合剂而附接至感测芯片，其中，保护板支承在中介结构上，使得保护板与感测平面之间的距离被中介结构的高度限定。

Fingerprint sensing device with intermediary structure

The invention relates to a medium structure fingerprint sensing device, which comprises a sensor array sensing chip, wherein the sensor array is configured to be connected to the readout circuitry, the readout circuit for detecting sensor in each element as a sensing element placed measuring capacitive coupling between the surface of the the fingers of the sensing device in which sense, a sense of the surface of the sensing element defines a sensing plane; a plurality of intermediary structure, which is arranged in the sensor chip and the sensing plane extends above the plurality of intermediary structures in the sensing plane has the same height and protection; with the help of the plate arranged in the sensing chip and the adhesive is attached to the sensor chip, the protection plate is supported on the intermediary structure, makes the protection plate and between the sensing plane distance is highly qualified intermediary structure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及指纹感测装置。具体地，本专利技术涉及包括用于增强感测装置性能的中介结构的指纹感测装置，以及涉及制造包括这样的中介结构的指纹传感器的方法。
技术介绍
由于用于身份验证的生物特征装置(并且特别是指纹感测装置)的发展已导致产生被制成更小、更便宜且更具能效的装置，所以这样的装置的可能应用在日益增加。特别地，指纹感测由于小型化因素、相对有利的成本/性能因素以及高的用户接受度而已经被越来越多地用于例如消费电子装置。基于用于提供指纹感测元件和辅助逻辑电路的CMOS技术构建的电容式指纹感测装置正日益普及，因为这样的感测装置可以被制成既小又具能效，同时能够高精度地识别指纹。因此，电容式指纹传感器被有利地用于消费者电子设备，例如便携式计算机、平板电脑以及移动电话如智能手机。指纹感测芯片通常包括电容式感测元件阵列，该电容式感测元件阵列提供指示数个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阵列的寻址的逻辑电路。典型的指纹传感器被保护，以便手指不与感测元件物理接触。特别地，可以期望的是，在传感器之上布置玻璃板来保护传感器，或者将传感器布置在显示玻璃后面。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加，这减小了放置在装置的感测表面上的手指与电容式感测元件之间的电容耦合。随着距离的增加和电容耦合的减小，需要感测元件的灵敏性增加，即感测元件必须能够测量较低的电容。随着感测元件被推向关于最小可测量电容的极限，确保指纹传感器在传感器的整个感测区域上均匀地测量变得
越来越重要。鉴于上述内容，期望改进具有放置在感测表面上的手指与感测元件之间的低的电容耦合的指纹传感器的性能。对于改进电容耦合已进行了许多尝试，例如，美国2013/0201153公开了一种指纹感测装置，其中，在指纹感测装置的感测表面与感测元件之间布置有导电绞线。在导电绞线之间布置有绝缘材料。然而，手指与像素之间的直接电连接可能会造成与静电放电(ESD)相关的问题。此外，表面的金属部分可能会氧化，从而导致不期望的美学效果。
技术实现思路
鉴于上述指纹感测装置的期望特性和现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种指纹感测装置和一种用于制造该指纹感测装置的方法，所述指纹感测装置改进了电容的接近其可测量极限的电容量度。根据本专利技术的第一方面，提供了一种指纹感测装置，所述指纹感测装置包括：包括感测元件阵列的感测芯片，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个感测元件与放置在所述感测装置的感测表面上的手指之间的电容耦合，其中，所述感测元件的表面限定感测平面；多个中介结构，其被布置在所述感测芯片上而在感测平面上方延伸，其中，所述多个中介结构在所述感测平面上方具有基本上相同的高度；以及保护板，其借助于布置在所述感测芯片上的粘合剂而被附接至所述感测芯片，其中，所述保护板支承在所述中介结构上，使得所述保护板与所述感测平面之间的距离被所述中介结构的高度限定。感测芯片在本上下文中应被理解为包括多个感测元件的芯片，所述感测元件为导电板或垫的形式，通常被布置成阵列，能够在各个感测元件与放置在所述指纹感测装置的外表面上的手指之间形成电容耦合。通过对各个感测元件的电容耦合的读出，可以由于取决于电容耦合的距离而检测到指纹的脊和谷。为了实现具有足够分辨率的指纹图像，通常所述感测元件基本上小于手指的特征(脊和谷)。通常，芯片也可以被称为管芯。保护板通常包括介电材料，以在放置在所述板上的手指与感测芯片的感测元件之间提供良好的电容耦合。特别地，保护板可以有利地包括玻璃或陶瓷材料，例如化学增强玻璃、ZrO2或蓝宝石。上述材料全部提供以下方面的有利的特性：它们硬并因此耐磨和耐撕裂，并且它们是介电的，
因此在放置在保护板的表面上的手指与感测装置的感测元件之间提供良好的电容耦合。本文中描述的保护板通常形成指纹感测装置的外表面(在下文中被称为感测表面)。根据本专利技术的各个实施方式的感测芯片随后可以布置在常规刚性PCB基板上，或者可以使用包括读出电路的柔性基板来实施以形成指纹感测装置。本专利技术是基于以下实现：感测表面与感测平面之间的更均匀的距离分布可以改进指纹感测装置的性能。特别地，当使用保护板，并且感测表面与感测平面之间的距离增大到指纹的脊与谷之间的电容的差几乎无法被感测芯片辨别的程度时，电容耦合在感测装置的整个表面上尽可能地均匀变得越来越重要。此外，由于有时在感测芯片上提供晶片涂覆材料以保护和覆盖感测元件，所以已经意识到晶片涂覆材料如果以高精度形成，则可以被用作用于限定感测平面与感测表面之间的距离的中介结构。保护板的厚度可以被高精度地控制，然而，将保护板附接至感测芯片的粘合剂通常较难以均匀地沉积，从而呈现较不均匀的表面。因此，之前已经通过附接保护板的粘合剂(至少部分地)限定了感测表面与感测平面之间的距离，这可能导致在距离和随后的指纹图像的读出方面的一些不均匀性。根据本专利技术的实施方式，在感测元件上提供呈现高的厚度均匀性的中介结构，使得中介结构在感测平面上方具有基本上相同的高度。因此，利用借助于粘合剂附接至感测芯片同时支承在中介结构上的保护板，放置在保护板上的手指与感测元件之间的距离可以被高精度地控制。在这样的情况下，可以在整个感测区域上应用优化设置，从而便于获得高质量的指纹图像。此外，中介结构优选地被布置和配置成为保护板提供足够的机械支承，以避免在使用指纹传感器时保护板的移动或弯曲。原则上中介结构可以由任何常用的晶片涂覆材料制成，该晶片涂覆材料可以指被布置成覆盖感测芯片并且特别是感测元件的任何材料。根据本专利技术的一个实施方式，多个中介结构之间的高度变化可以有利地小于1μm。根据本专利技术的一个实施方式，多个中介结构可以包括平行的行，该平行的行提供了制造简单并且可以提供对保护板的足够机械支承的中介结构的组件。可以基于指纹传感器的特定配置来选择行的特定配置，例如长
度、宽度、间距和取向。例如，平行的行可以与感测芯片的边缘对准，并且可以具有基本上与感测芯片的侧面类似的长度，从而在感测芯片的整个区域上方(包括在感测芯片的边缘处，以避免发生任何边缘效应)提供用于限定感测平面与感测表面之间的距离的中介结构。可替选地，根据本专利技术的一个实施方式，多个中介结构可以包括居中于感测元件中的每个感测元件上的一个中介结构。因此，可以确保每个单个的感测元件至感测表面的距离被明确限定，并且所述距离在感测芯片的全部区域上是均匀的。应注意，中介结构的许多不同的构造都是可能的，同时仍然提供上述有利效果。在本专利技术的一个实施方式中，在其中一个中介结构位于感测元件中的每个感测元件上的情况下，中介结构可以由具有比粘合剂的介电常数高的介电常数的材料形成。可以通过提供具有比周围粘合剂的介电常数高的介电常数的中介结构来实现手指与感测元件之间的改进的电容耦合。因此，可以借助于介电常数之差来将放置在感测表面上的手指与感测元件之间的电场朝各自的感测元件集中。因此，可以提供进一步改进的指纹感测装置。根据本专利技术的一个实施方式，多个中介结构可以被布置成与感测元件之间的边界对准，使得各个感测元件的中心部分不被中介结构覆盖。对于中介元件的其中感测元件的至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹感测装置，包括：包括感测元件阵列的感测芯片，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个感测元件与放置在所述感测装置的感测表面上的手指之间的电容耦合，其中，所述感测元件的表面限定感测平面；多个中介结构，其被布置在所述感测芯片上而在所述感测平面上方延伸，其中，所述多个中介结构在所述感测平面上方具有基本上相同的高度；以及保护板，其借助于布置在所述感测芯片上的粘合剂而附接至所述感测芯片，其中，所述保护板支承在所述中介结构上，使得所述保护板与所述感测平面之间的距离被所述中介结构的高度限定。

【技术特征摘要】
2015.06.08 SE 1550748-6;2015.10.07 SE 1551288-21.一种指纹感测装置，包括：包括感测元件阵列的感测芯片，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个感测元件与放置在所述感测装置的感测表面上的手指之间的电容耦合，其中，所述感测元件的表面限定感测平面；多个中介结构，其被布置在所述感测芯片上而在所述感测平面上方延伸，其中，所述多个中介结构在所述感测平面上方具有基本上相同的高度；以及保护板，其借助于布置在所述感测芯片上的粘合剂而附接至所述感测芯片，其中，所述保护板支承在所述中介结构上，使得所述保护板与所述感测平面之间的距离被所述中介结构的高度限定。2.根据权利要求1所述的感测装置，其中，所述多个中介结构之间的高度变化小于1μm。3.根据权利要求1所述的感测装置，其中，所述多个中介结构包括平行的行。4.根据权利要求3所述的感测装置，其中，所述平行的行与所述感测芯片的边缘对准，并且具有与所述感测芯片的侧面基本上类似的长度。5.根据权利要求1所述的感测装置，其中，所述多个中介结构包括居中于所述感测元件中的每个感测元件上的一个中介结构。6.根据权利要求5所述的感测装置，其中，所述多个中介结构用具有比所述粘合剂的介电常数高的介电常数的材料形成。7.根据权利要求1所述的感测装置，其中，所述多个中介结构被布置成与所述感测元件之间的边界对准，使得每个感测元件的中心部分不被中介结构覆盖。8.根据权利要求7所述的感测装置，其中，所述多个中介结构用具有比所述粘合剂的介电常数低的介电常数的材料形成。9.根据权利要求1所述的感测装置，其中，所述中介结构被布置在
\t所述感测芯片上的位于所述感测芯片的感测区域外部的位置处，所述感测区域由所述感测元件阵列限定。10.根据权利要求1所述的感测装置，其中，所述多个中介结构包括光致抗蚀剂。11.根据权利要求1所述的感测装置，进一步包括布置在所述感测芯片上的接合垫与其上布置有所述感测芯片的基板之间的接合线，其中，所述接合线的接合弧的高度低于所述中介结构。12.根据权利要求1...

【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：发明
国别省市：瑞典;SE