本发明专利技术涉及一种验证装置，它基于电容指纹传感器。本发明专利技术也涉及此类指纹传感器的制造方法。实施本发明专利技术的一种基本思路是把电容指纹传感器制作在带有嵌入式集成电路芯片（３８０）的塑料衬底（３６３）上。本发明专利技术也描述了产生二维或三维形状电极结构（３２１、３２２、３２５、３６５、３６６）的方法，它们能够用于优化所述传感器的性能。如果所述三维结构设计为遵从手指的形状，那么在所述手指沿着所述传感器表面滑动时需要的压力非常小。以这种方式使用所述传感器符合人机工程学，使所述测量非常可靠。所发明专利技术的制作方法描述了如何对包含测量电子器件的集成电路进行连接和嵌入批量处理的大规模电极结构的方式，后者用于捕获所述指纹的电容影像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于进行个人身份验证的装置，例如对移动终端的用户进行身份验证。确切地说，本专利技术涉及指纹传感器装置。本专利技术也涉及新专利技术指纹传感器的制造方法。
技术介绍
为了使移动终端能够感知其环境条件，在所述移动终端中需要配备传感器。所述信息能够用于若干知晓情景的应用，其中所述环境信息用于控制所述移动终端用户界面的用户界面外观和不同设置。为了对所述终端的用户进行身份验证也需要指纹传感器。已经有了几种指纹传感器基于皮肤阻抗的传感器、热传感器和光传感器。为了对小型电器比如移动终端的用户进行身份验证，最实用的解决方案是基于容抗测量。附图说明图1A和图1B介绍了所述电容指纹传感器测量皮肤阻抗变化的基本思路。当手指101滑过传感器阵列120时，所述传感器阵列测量皮肤的阻抗值。电极表面和皮肤表面内部的导电含盐层之间的电容量变化是至所述导电层之距离的函数。所述皮肤表面上变化的空气间隙和死亡角质细胞对形成所述电容传感器所述电极的导电层121、122形成了电容125。图2显示了所述皮肤阻抗的粗略等效电路和所述阻抗测量原理。皮肤具有固定的组织电阻分量202以及固定的表面电阻分量203。所述测量电容也具有固定的分量272和随所述手指表面形状而变化的分量271。所述电容指纹传感器通过改变电极222的驱动电压281并测量来自传感器电极221的信号，测量所述变化的电容分量。所述信号以低噪声放大器282放大，并在283测量驱动和传感电极之间的相位差。干扰可以由保护电极压制，使用缓冲器285使其与所述信号输入保持相同电位。指纹传感器也需要信号处理电路，优选情况下它是硅集成电路。提供指纹传感器的一种解决方案是使用集成电路，它既用作电容测量电极又用作信号处理电子器件。那么这种集成电路将安装在所述电器的表面。不过，捕获所述指纹之所述电容影像所需的面积大致为一平方厘米的量级。对于使用硅集成电路作为测量电极，这是很大的面积。不仅如此，所述测量包括根据所述测量原理以行或以矩阵排列的数百个电容像素。需要大量的布线，而且所述测量电极需要与所述集成电路绝缘。所以把所述电容电极连接到所述信号处理硅集成电路需要成本效益高的方法。在专利文献US 5887343和US 6067368中介绍了一种典型的现有技术解决方案。通过使用分离的绝缘平面衬底以形成所述测量电极，解决了所述问题。这种衬底包含互连的布线，若干导孔穿过所述衬底。所述衬底连接到包含所述信号和数据处理功能的所述硅集成电路。不过，这种解决方案制造工艺复杂，因为必须在小空间之内连接大量的互连布线。此类布线也不很稳健，在移动使用中往往使所述结构易于损坏。另一种现有技术解决方案是在所述硅晶片的顶面上直接产生所述测量电极。这样简化了互连布线的结构，但是所述解决方案需要硅表面大，因为所述电极所需的面积大。所述现有技术解决方案还具有涉及安全的缺点。有可能对所述电容测量电极和所述集成电路之间的所述布线进行外部连接，并且通过使用这样的连接有可能在测量特定手指时“记录”所述手指所涉及的信号。那么在后来就有可能把这些记录的信号输入所述集成电路，因此无须任何手指就能够以电学方式获得肯定的验证结果。现有技术解决方案的另一个缺点涉及所述传感器的人机工程学。为了使所述平面传感器和手指之间具有足够的接触面积，手指必须相当用力地压在传感器上。所以在手指没有恰当地压向并沿着传感器表面滑动时，所述测量往往可能失败。本专利技术的目的是提供对上述缺点有改进的电容指纹传感器。所专利技术的指纹测量装置提供了批量生产的良好适应性、良好的安全性并符合人机工程学。因此，本专利技术对所述指纹传感器的成本效益和可靠性作出了实质改进，尤其是在移动电器中。
技术实现思路
根据本专利技术的指纹传感器装置包括电容测量所用的至少一个驱动电极和至少一个传感器电极，以及测量所述电极发出之信号的集成信号处理电路，以及所述电极与所述集成电路之间的互连布线，其特征在于所述至少一个驱动电极、所述至少一个传感器电极、所述信号集成电路和所述互连布线嵌入在集成模块之内。本专利技术也涉及移动终端，它包括根据本专利技术的指纹传感器装置。根据本专利技术用于生产指纹传感器的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤-提供信号处理集成电路，-提供至少一个驱动电极，-提供至少一个传感器电极，-把所述集成电路、所述至少一个驱动电极和所述至少一个传感器电极封装在集成模块中。实施本专利技术的一种基本思路是把电容指纹传感器制作在带有嵌入式集成电路芯片的塑料衬底中。所专利技术的制作方法描述了如何对包含测量电子器件的集成电路进行连接和嵌入批量处理的大规模电极结构的方式，后者用于捕获所述指纹的电容影像。使用以下技术细节中的一点或几点，能够最有利地理解所专利技术的概念1)把所述硅集成电路安装在带有互连布线的载体衬底上；2)使所述集成电路电连接到所述载体衬底所用的不同方法-丝焊，-通过使用电镀、无电镀或薄膜喷镀的连接，-从所述集成电路至所述载体衬底的直接电气接触(激光孔等)； 3)把二维或三维塑料结构模压在所述载体和所述IC的顶面上以形成所述测量电极的衬底；4)在所述三维结构的顶面上沉积电极金属，优选情况下分辨率为5-10μm，以及5)把所述结构封装在塑料中。作为替代，如果所述集成电路表面大，也可能使用以下实施例所述电极和绝缘/保护聚合物层直接沉积在所述集成电路上。所述指纹传感器单元也可能集成其他类型的传感器。例如在本专利技术的一个实施例中，发光二极管和光敏探测器置于指槽的相对侧，用于测量光线通过所述手指的吸收。所用光线的波长为使活体手指中血液造成的吸收信号最大。这种方法能够从所述用户的手指检测氧化血色素。因此通过这种方法也能够监视心率。这就使得使用任何假手指对识别弄虚作假极为困难。此外，其他传感器比如温度传感器TS和光线传感器LS也能够集成在所述指槽之内并嵌入到所述指纹传感器模块中。本专利技术提供了优于现有技术解决方案的重要优点。所述制作过程非常简单，而且本专利技术能够应用于现有的指纹测量概念和电子器件，使所述设备的制作成本效益更高。由于所述嵌入的结构，所述传感器结构非常安全。实际上不可能对所述传感器电极和所述信号处理电路之间的所述布线进行任何外部连接。所以，从实际的手指测量记录信号并使用它们造假的风险最小。本专利技术也描述了产生二维或三维电极表面结构(它们能够用于优化所述传感器的性能)的方式。如果所述至少二维形成的结构设计为遵从手指的形状，在所述手指沿着所述传感器表面滑动时需要的压力非常小。以这种方式使用传感器符合人机工程学，使所述测量非常可靠。优选情况下，通过使用柔性内插件封装技术，把所述传感器电极和所述测量电子器件比如ASIC集成到三维模块中，实现了至少二维形成的所述传感器表面结构。所述柔性内插件封装技术是基于如使用柔性Kapton薄膜作为衬底，进行布线以及安装传感器和ASIC芯片。在顶面上使用模压的聚合物盖层保护所述集成电路和传感器。在使用所述柔性电路板产生2D或3D结构时，所述传感器和电子器件可以是所述设备外壳的一部分。在附属的权利要求书中介绍了本专利技术的优选实施例。附图简要说明下一步将根据附图，参考示范性实施例更加详细地介绍本专利技术，其中图1A展示了使用电容指纹传感器；图1B展示了现有技术电容指纹传感器的操作原理；图2展示了一幅框图，描述了使用主动保护的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种指纹传感器装置，包括电容测量所用的至少一个驱动电极（３２１）和至少一个传感器电极（３２２），以及测量所述电极发出之信号的集成信号处理电路（３８０），以及所述电极与所述集成电路之间的互连布线（３２３、３２４），其特征在于所述至少一个驱动电极、所述至少一个传感器电极、所述信号集成电路和所述互连布线嵌入在集成模块之内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：塔帕宁吕海宁，卡里耶尔特，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]
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