具有包括模子的异构涂覆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一种具有包括模子的异构涂覆结构的指纹感测装置，其中该指纹感测装置包括感测芯片，所述感测芯片包括电容性感测元件的阵列。感测装置包括被布置在感测元件的阵列的顶部上的层中的涂覆材料，涂覆材料包括用模子材料填充的多个腔体，其中，腔体的位置与感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应的感测元件的区域的至少一部分，并且其中，模子材料的介电常数高于涂覆材料的介电常数。本发明专利技术还涉及一种用于制造这样的装置的方法。

Fingerprint sensing device having a heterogeneous coating structure including a mold

The invention relates to a fingerprint sensing device which comprises a heterogeneous coating structure of a mold, wherein the fingerprint sensing device comprises a sensing chip. The sensing device comprises a coating material is arranged on the top of the array of sensors on the layer, the coating material comprises a plurality of cavities, filled with mould material which the corresponding position of the cavity and the sensing element position, the cross-sectional area of the cavity cover the corresponding sensor area at least a part of, and the dielectric constant of the die material is higher than that of the dielectric constant of coating materials. The invention also relates to a method for producing such a device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于指纹传感器的涂覆结构。特别地，本专利技术涉及用于增强指纹传感器的性能的异构涂覆结构。
技术介绍
由于用于身份验证的生物装置特别是指纹感测装置的发展已引起制造出更小、更低廉以及更节能的装置，因此对这样的装置的可能应用不断增多。特别地，由于小尺寸因素、相对有利的成本/性能因素以及高的用户接受度，指纹感测在例如消费者电子装置中已经越来越多地被采用。由于基于CMOS技术构建的用于提供指纹感测元件和辅助逻辑电路的电容式指纹感测装置可以被制造得既小又节能同时能够高准确度地识别指纹，所以这样的感测装置变得越来越受欢迎。因此，电容式指纹传感器有利地用于消费者电子产品，如便携式计算机、平板电脑和移动电话例如智能手机。指纹感测芯片通常包括电容式感测元件的阵列，电容式感测元件的阵列提供指示若干感测结构与放置在指纹传感器表面上的手指之间的电容量的测量值。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使得手指不会与感测元件进行物理接触。特别地，可以期望在传感器的顶部上布置玻璃板以保护传感器，或者将传感器布置在显示屏玻璃之后。通过在感测表面与感测元件之间布置元件，增加了感测表面与感测元件之间的距离，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性耦合。这又引起图像模糊效果。由于在手指与任意给定像素之间的距离增加，每个像素开始从不直接垂直地位于所述像素顶部上的区域接收信号，从而导致图像模糊，负面地影响传感器分辨指纹中的精细特征的性能。鉴于上述问题，期望改进放置在感测表面上的手指与感测元件之间的电容性耦合。US2013/0201153公开了如下指纹感测装置：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线。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可能会引起与静电放电(ESD)相关的问题。此外，表面的金属部分可能会氧化，引起不期望的美学效果。
技术实现思路
鉴于指纹感测装置的上述期望特性以及现有技术的缺点，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指纹感测装置的方法，其提供了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进的电容性耦合。根据本专利技术的第一方面，提供了用于制造指纹感测装置的方法，该方法包括：提供感测芯片，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以用于检测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性耦合；沉积涂覆材料的层，所述涂覆材料的层覆盖导电感测元件的阵列；在涂覆材料中形成多个腔体，其中，腔体的位置与感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应感测元件的区域的至少一部分，其中，形成腔体包括在相邻的腔体之间形成开口，以使得液体模子可以在相邻的腔体之间流动；以及用模子材料填充腔体，所述模子材料具有比涂覆材料的介电常数高的介电常数。在本文中感测芯片应当被理解为包括处于导电板或导电垫形式的通常被布置成阵列的多个感测元件，其能够在每个感测元件与放置在指纹感测装置的外表面的手指之间形成电容性耦合。通过读出针对每个感测元件的电容性耦合，由于电容性耦合的距离相关性，可以检测到指纹的脊和谷。为了获得具有足够分辨率的指纹图像，感测元件通常基本上要小于手指的特征(脊和谷)。通常，芯片还可以被称为管芯。根据本专利技术的各种实施方式的感测装置可以在常规刚性PCB基板上形成或者其可以使用柔性类型的基板来实现。可以通过形成异构涂层来实现手指与感测元件之间的改进的电容性耦合，其中，感测元件上面的层的部分具有比周围部分的介电常数高的介电常数，从而将电场朝向相应的感测元件会聚。此外，本专利技术基于如下认识：通过选择或形成具有比周围涂覆材料的介电常数高的介电常数的模子材料，使用用于覆盖和保护感测装置的模子来获得该效果。从而，可以在材料堆没有实质性改变的情况下来实现改进的电容性耦合，意味着可以使用常规制造工艺。腔体的横截面区域覆盖相应感测元件的区域的至少一部分的含意应当被解释为意指腔体可能覆盖感测元件的整个区域或可能不覆盖感测元件的整个区域。此外，不要求腔体处于感测元件上方的中心，尽管这样做会非常好。此外，重要的是要注意，腔体应当被理解为在涂覆材料中的腔体，其后续会被填充模子材料。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。涂覆材料经常被称为晶片涂层。涂覆材料针对每个感测元件可以包括一个腔体。尽管并不严格要求腔体的数目与感测元件的数目的比率为1:1，但这最可能实现电容性耦合的最大改进。然而，可能存在如下情形：期望仅在感测元件中的一些上具有腔体。例如，出于各种原因，可能难以分开相邻的腔体，在这种情况下，可以采用将腔体仅设置在选择数目的感测元件上的模式。根据本专利技术的一个实施方式，用模子材料填充腔体的步骤可以有利地包括压缩模塑。此外，压缩模塑的步骤可以包括将微粒化的模子颗粒分散在涂层上和腔体中；加热模子微粒以及向模子微粒施加压力。压缩模塑能够填充小的结构，例如当前感测装置的腔体。相比之下，传递模塑(还被称为喷射模塑)最有可能不被用于填充当前结构的腔体，这是因为在传递模塑中，模子被要求在到达要填充的一些腔体之前行进一段距离。随着模子的传递，模子开始固化，这使得传递模塑不适合用于填充本文所描述的腔体类型。根据本专利技术的一个实施方式，可以通过旋涂或通过喷涂来有利地沉积涂层，这可以在完整晶片上实施，从而提供大规模的高效工艺。使用旋涂或喷涂还允许针对涂层的期望厚度来容易地修改工艺。涂覆材料优选地在感测芯片上布置成均匀层以覆盖感测元件，这可以通过旋涂和喷涂来实现。根据本专利技术的一个实施方式，模子材料的介电常数可以在5至100的范围内，并且涂覆材料的介电常数可以在2至5的范围内。该指定范围应当被认为是提供期望效果的示例性范围。模子材料和涂覆材料可以具有在本专利技术的各种实施方式的范围内的指定范围之外的介电常数。此外，可以将模子材料的介电常数与涂覆材料的介电常数之间的比率有利地选择成等于或者大于2:1。关于聚焦效果，是两个介电常数之间的比率来确定聚焦的量，其中，更高的比率提供更好的聚焦。应当注意的是，上面提到的介电常数和比率仅是示例，并且原则上高于1的任何比率均可以实现期望的有利效果，尽管该效果将随着比率的增加而增加。在本专利技术的一个实施方式中，模子材料可以有利地包括介电常数高于模子材料的平均介电常数的填充颗粒，这是调节模子材料的平均介电常数的一种方法。填充颗粒可以被称为介电填充颗粒或高k填充颗粒。因此，可以对模子材料的介电常数进行选择使得可以针对涂覆材料的不同选择来实现期望比率。此外，当根据特定应用的需要来提供不同的介电常数时可以使用一种并且相同的模子材料。由于不需要针对不同的模子材料来调整工艺，所以这简化了制造工艺。根据本专利技术的一个实施方式，填充颗粒可以有利地包括铁电材料，如钛酸钡(BaTiO3)。存在具有高介电常数的铁电材料的范围，并且该范围内的铁电材料可以适于作为填充材料使用。当然，也可以使用其他填充颗粒，如氧化铝(Al2O3)。一个期望特性是：填充材料应当可以以与模子材料均匀混合的形式来提供，并且所述填充材料没有在模子材料中凝聚，这是因为模子材料的介电常数在感测装置的整个表面上是至少近似均匀的很重要。在本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造指纹感测装置的方法，所述方法包括：提供感测芯片，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以用于检测每个所述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性耦合；沉积涂覆材料的层，所述涂覆材料的层覆盖导电感测元件的所述阵列；在所述涂覆材料中形成多个腔体，其中，所述腔体的位置与所述感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应的感测元件的区域的至少一部分，其中，形成所述腔体包括在相邻的腔体之间形成开口，以使得液体模子能够在相邻的腔体之间流动；以及用模子材料填充所述腔体，所述模子材料具有比所述涂覆材料的介电常数高的介电常数。

【技术特征摘要】
2015.06.08 SE 1550749-41.一种用于制造指纹感测装置的方法，所述方法包括：提供感测芯片，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以用于检测每个所述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性耦合；沉积涂覆材料的层，所述涂覆材料的层覆盖导电感测元件的所述阵列；在所述涂覆材料中形成多个腔体，其中，所述腔体的位置与所述感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应的感测元件的区域的至少一部分，其中，形成所述腔体包括在相邻的腔体之间形成开口，以使得液体模子能够在相邻的腔体之间流动；以及用模子材料填充所述腔体，所述模子材料具有比所述涂覆材料的介电常数高的介电常数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用模子材料填充所述腔体的步骤包括压缩模塑。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述压缩模塑的步骤包括：将微粒化的模子颗粒分散在所述涂覆材料的层上以及所述腔体中；加热所述微粒化的模子颗粒；以及向所述微粒化的模子颗粒施加压力。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆材料的层是通过旋涂或通过喷涂来沉积的。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模子材料的介电常数在5至100的范围内。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆材料的介电常数在2至5的范围内。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模子的介电常数与所述涂覆材料的介电常数之间的比...

【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