指纹感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及指纹感测装置以及制造该装置的方法。该装置包括具有读出电路系统的基板，感测芯片被安置于该基板上。该感测芯片包括：多个感测元件，其具有限定感测平面的表面，每个感测元件被配置成提供指示在感测元件和置于该感测装置上的手指之间的电磁耦合的信号；分别被安置于接合焊垫之间的接合焊线，这些接合焊垫位于基板上的感测芯片上，以将感测芯片电气连接至读出电路系统。接合焊线的一部分在该芯片上方突出，并且粘合剂被安置于感测芯片上以覆盖芯片，使得接合焊线在芯片上方突出的部分被嵌入在粘合剂中。保护性板件通过粘合剂被附接至感测芯片。保护性板件形成外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及感测装置。更具体来说，本专利技术涉及用于感测指纹的装置，以及制造该装置的方法。
技术介绍
随着用于身份验证的生物测定装置的发展，并且特别是指纹感测装置的发展，业已导致这些装置以更小、更便宜且更省电的方式来制作，因此增加对于这些装置的可行应用。特别地，由于小体积、相对优点的成本/性能因素和高度的使用者可接受度，指纹感测业已越来越被采用于例如消费性电子装置中。以用于提供指纹感测元件和辅助逻辑电路系统的CMOS技术为基础所建立的电容性指纹感测装置日益普遍，因为可以使这些感测装置是小型的且省电的，同时能够以高准确度来识别指纹。从而，电容性指纹传感器有利地被使用于消费性电子装置，诸如便携式计算机、平板计算机以及移动电话，例如智能电话。指纹感测芯片典型地包括电容性感测元件阵列，以提供指示在若干个感测结构和置于指纹传感器的表面上的手指之间的电容的度量。感测芯片可进一步包括用于处理感测元件阵列的寻址的逻辑电路系统。再者，感测芯片经常被安装在包括读出电路系统的分立的读出基板上，其中设置感测芯片的接触焊垫用于经由焊线接合实现至读出基板的相对应接触焊垫的电气连接。举例来说，读出基板可以是印刷电路板(PCB)。然而，焊线接合以对应于接合的高度加上接合焊线的弧度的距离在感测芯片的表面上方突出，其被共同称作为焊线接合回路高度。据此，突出的焊线接合引入指纹传感器的组装和设计上的局限。更具体来说，在许多应用中期望提供平坦的指纹感测装置，不仅出于美观原因，而且因为感测表面的抬高部分会导致手指在突出部分附近部分地被提起。为了实现平坦感测表面，可以提供足够厚的顶部涂层，使得突出的焊线接合被覆盖，从而形成平坦外部表面。然而，较厚的涂层导致置于该表面上的手指和位于该涂层下方的感测元件之间的较弱的电容性耦合，导致感测装置的降低的准确度。US 2011/0254108公开了一种指纹感测装置，其中前文提及的改进电容性耦合的问题通过提供保护性板件而得以解决，该保护性板件具有增强在该板件的表面上的手指和位于该保护性板件下方的感测元件之间的电容性耦合的介电质。然而，仍期望减小在指纹感测装置的表面和感测结构之间的距离，以增强电容性耦合。
技术实现思路
鉴于上文所述的指纹感测装置的期望的性质、以及现有技术的上述和其他缺陷，本专利技术的目的在于提供改进的指纹感测装置，以及用于制造该装置的方法。根据本专利技术的第一方面，因此提供一种指纹感测装置，其包括：感测芯片，其被安置在基板上，感测芯片包括多个感测结构，每个感测结构具有感测元件，其中感测元件的表面限定感测平面，每个感测元件被配置成提供指示在感测元件和置于指纹感测装置的外部表面上的手指之间的电磁耦合的信号；接合焊线，其被安置在位于所述感测芯片上的第一接合焊垫和位于所述基板上的第二接合焊垫之间，以将感测芯片电连接至读出电路系统，其中第一接合焊垫位于感测平面中以及其中接合焊线的一部分在感测平面上方突出；粘合剂，其被安置在感测芯片上以覆盖感测芯片，使得接合焊线在感测表面上方突出的部分被嵌入在粘合剂中；以及保护性板件，其借助于粘合剂被附接至感测芯片，保护性板件形成指纹感测装置的外部表面。在本说明书上下文中，感测芯片应被理解成芯片，其包括具有传导性板件或焊垫的形式的多个感测元件，其典型地排列成阵列，能够形成在每个感测元件和置于指纹感测装置的外部表面上的手指之间的电容性耦合。通过读出每个感测元件的电容性耦合，作为电容性耦合的距离依赖性的结果，能够检测指纹的隆起部(ridge)和凹陷部(valley)。为了实现具有足够分辨率的指纹图像，这些感测元件典型地显著小于手指的特征(隆起部和凹陷部)。一般来说，芯片还可被称为裸片。保护性板件典型地包括介电材料，以便在置于该板件上的手指和感测芯片的感测元件之间提供良好的电容性耦合。具体地，保护性板件可以有利地包括玻璃或陶瓷材料，诸如化学增强玻璃、ZrO2或蓝宝石。上述材料皆提供有利性质，其在于坚硬且抵抗磨损及撕裂，并且在于具有介电，从而在置于保护性板件的表面上的手指和感测装置的感测元件之间提供良好的电容性耦合。在本文中所叙述的保护性板件通常形成指纹感测装置的外表面。根据本专利技术的各种实施例的感测装置可被形成在传统的刚性PCB基板上，或者可使用柔性类型的基板来实现。焊线接合在本文中被称为适合与本申请一起使用的任何类型的焊线接合，并且因而不限于特定接合技术。举例来说，焊线接合可以是球型焊线接合，其中球型凸块(即立柱(stud)凸块)被形成在感测芯片处。焊线接合还可以是所谓的倒装焊线接合，其中球型凸块被形成在基板处，以便降低焊线接合在感测芯片上的高度。焊线接合的回路高度被限定成如从感测平面看到的焊线接合的回路的最高点，该感测平面被视为与接合焊垫所在的平面相同。再者，接合焊垫还可被称为着陆焊垫。粘合剂被安置成覆盖感测芯片，意谓着粘合剂被布置成基本上覆盖感测芯片的整个面积，这理想地用于在感测芯片和保护性板件之间提供均匀粘合和均匀电性质。本专利技术基于实现下述：通过将接合焊线嵌入在用于将保护性板件附接至感测芯片的粘合剂中，可以减小感测平面和传感器表面之间的距离。通过减小的距离，电容性耦合得到改善并且传感器敏感度也增加。再者，不需要间隔层等来补偿焊线接合的回路高度，并且还可以使用在整个感测芯片表面上均匀的粘合剂，因为在接合焊线处不需要对该粘合剂进行修改。附加优点在于根据本专利技术的指纹感测装置不需要成型，从而消除耗费成本的制造步骤。本专利技术的另一优点在于可以提供具有在标称厚度上的高准确度以及横向跨越感测芯片面积的高均匀性的粘合剂。由于通常存在对传感器装置的整体准确度和均匀性的严格需求，所以在粘合剂的厚度上的高准确度允许保护性板件的较低平坦性，从而使得可以维持关于厚度变化的整体容限，同时使用不太平坦/准确的保护性板件，这转而允许使用具有较高表面粗糙度的保护性板件，从而导致降低的成本。再者，相较于成型工艺，本专利技术的概念不依赖于裸片的准确放置，也不依赖于该晶片的背面研磨容限。再者，根据本专利技术的各种实施例的感测装置提供了优于如下替代解决方案的优点：用于减小在感测元件和手指之间的距离，诸如使用边缘沟槽用于将接合焊垫安置在感测芯片上。具体来说，使用边缘沟槽占用感测区域外侧的特定区域，而根据本专利技术的感测装置在定位接合焊垫时提供较高灵活度，并且从而提供更高效的面积利用。根据本专利技术的一个实施例，粘合剂优选地可具有至少等于接合焊线在感测平面上方突出的部分的高度的厚度。由于期望保持保护性板件和接合焊线之间的分离以降低与ESD(静电放电)现象相关的干扰风险，所以比接合焊线的回路高度更厚的粘合剂确保在接合焊线和保护性板件之间不存在接触。在本专利技术的一个实施例中，粘合剂可有利地是粘合剂膜，其包括被安置成接触感测元件的第一粘合剂层、中间载体层和被安置成接触所述保护性板件的第二粘合剂层。中间载体层用于向粘合剂膜提供机械稳定性，同时仍是柔性的。由此，如果第一粘合剂层的厚度被选择为低于接合焊线的回路高度，则在该膜被置于感测芯片上时，中间载体层可用于在接合焊线上下拉，使得焊线接合的回路高度降低。这是有利的，因为提供了良好限定的装置，其中焊线接合的回路高度由第一粘合剂层的厚度限定，在焊线接合和保护性板件之间的距离由第二粘合剂层的厚度和中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹感测装置，包括：基板，其包括读出电路系统；感测芯片，其被安置在所述基板上，所述感测芯片包括多个感测结构，每个感测结构具有感测元件，其中所述感测元件的表面限定感测平面，每个感测元件被配置成提供指示在所述感测元件和置于所述指纹感测装置的外部表面上的手指之间的电磁耦合的信号；接合焊线，其被安置在位于所述感测芯片上的第一接合焊垫和位于所述基板上的第二接合焊垫之间，以将所述感测芯片电连接至所述读出电路系统，其中所述第一接合焊垫位于所述感测平面中，以及其中所述接合焊线的一部分突出在所述感测平面上方；粘合剂，其被安置在所述感测芯片上以覆盖所述感测芯片，使得所述接合焊线在所述感测平面上方突出的部分被嵌入在所述粘合剂中；以及保护性板件，其借助于所述粘合剂被附接至所述感测芯片，所述保护性板件形成所述指纹感测装置的外部表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.11 SE 1451527-41.一种指纹感测装置，包括：基板，其包括读出电路系统；感测芯片，其被安置在所述基板上，所述感测芯片包括多个感测结构，每个感测结构具有感测元件，其中所述感测元件的表面限定感测平面，每个感测元件被配置成提供指示在所述感测元件和置于所述指纹感测装置的外部表面上的手指之间的电磁耦合的信号；接合焊线，其被安置在位于所述感测芯片上的第一接合焊垫和位于所述基板上的第二接合焊垫之间，以将所述感测芯片电连接至所述读出电路系统，其中所述第一接合焊垫位于所述感测平面中，以及其中所述接合焊线的一部分突出在所述感测平面上方；粘合剂，其被安置在所述感测芯片上以覆盖所述感测芯片，使得所述接合焊线在所述感测平面上方突出的部分被嵌入在所述粘合剂中；以及保护性板件，其借助于所述粘合剂被附接至所述感测芯片，所述保护性板件形成所述指纹感测装置的外部表面。2.如权利要求1所述的指纹感测装置，其中所述粘合剂的厚度至少等于所述接合焊线在所述感测平面上方突出的所述部分的所述高度。3.如权利要求1或2所述的指纹感测装置，其中所述粘合剂是粘合剂膜，所述粘合剂膜包括：第一粘合剂层，被安置成接触所述感测元件；中间载体层；以及第二粘合剂层，被安置成接触所述保护性板件。4.如权利要求3所述的指纹感测装置，其中所述第一粘合剂层的厚度至少等于所述接合焊线在所述感测表面上方突出的所述部分的高度。5.如权利要求3或4所述的指纹感测装置，其中所述中间载体层包括介电材料。6.如权利要求5所述的指纹感测装置，其中所述中间载体层包括具有至少100V/μm，并且优选地至少200V/μm的电场击穿强度的材料。7.如权利要求3至6中任一项所述的指纹感测装置，其中所述中间载体层包括聚酰亚胺膜。8.如前述权利要求中任一项所述的指纹感测装置，进一步包括：框架，其被安置在所述基板上并且围绕所述感测芯片，所述框架从所述基板起所具有的高度大于所述感测芯片的高度，并且具有低于或等于所述感测芯片和所述粘合剂的组合高度的高度；其中位于所述基板上的所述第二接合焊垫被定位在所述感测芯片和所述框架之间。9.如权利要求8所述的指纹感测装置，进一步包括被安置在所述框架和所述保护性板件之间的密封材料，所述密封材料被配置成密封在所述框架和所述保护性板件之间的间隙。10.如权利要求8或9所述的指纹感测装置，进一步包括被安置在所述感测芯片和所述框架之间的填充材料，所述填充材料填充所述感测芯片和所述框架之间的空间。11.如权利要求10所述的指纹感测装置，其中所述粘合剂被安置和配置成覆盖所述填充材料。12.如权利要求8至11中任一项所述的指纹感测装置，其中所述粘合剂被安置和配置成覆盖所述框架。13.如权利要求8至11中任一项所述的指纹感测装置，其中所述框架具有宝石座形状，其具有被配置成容纳所述保护性板件的内凹壁架。14.如权利要求8至11中任一项所述的指纹感测装置，其中所述保护性板件被机械附接至所述框架。15.如权利要求8至14中任一项所述的指纹感测装置，其中所述框架是导电的。16.如权利要求15所述的指纹感测装置，进一步包括将所述框架连接至所述基板的传导性粘合剂。17.如权利要求15所述的指纹感测装置，进一步包括被安置在...

【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