适合集成到电子设备中的双面传感器模块制造技术

一种传感器组件，其包括具有导电迹线的柔性衬底，该导电迹线形成在衬底的相对侧上且彼此横向定向。衬底包覆在核心周围，使得在衬底的第一部分的相对侧上形成的导电迹线在核心的一个表面上形成第一传感器表面，并且在衬底的第二部分的相对侧上形成的导电迹线在核心的相对表面上形成第二传感器表面。核心可以包括封装物，将该封装物包覆成型到衬底的第一部分的表面上的导电迹线上，并且衬底的第二部分叠置在封装物上。传感器组件可以包括设置在柔性衬底上的集成电路，其中一个或更多个导电迹线电连接到每个集成电路。

Double sided sensor module suitable for integration into electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适合集成到电子设备中的双面传感器模块本公开的领域本公开涉及结构坚固的指纹传感器模块，其用于集成到诸如智能卡、智能手机、计算机(例如，笔记本电脑、桌面计算机或平板计算机)、“物联网”(IOT)电子设备、汽车应用、锁具、消费品以及工业设备的电子设备中。背景指纹传感器设立于各种设备(例如PC、平板计算机、智能手机和智能卡)中，以提供其安全性和易用性。指纹传感器的广泛使用也会提供安全问题，例如指纹传感器已被潜在指纹(latentfingerprint)产生的伪造指纹所欺骗。现有技术的指纹传感器通常试图以增加指纹的错误拒绝以及减少易用性为代价，利用额外的安全措施(例如活体指纹检测)来缓解该问题。因此，在工业上有被特别设计以提升防欺骗保护且无需降低指纹传感器的易用性的改良指纹传感器的需求。美国专利第8,421,890号案“Electronicimageusinganimpedancesensorgridarrayandmethodofmaking”描述了利用交叉的发送(Tx)线和接收(Rx)线实现的指纹触控传感器的原理，其公开内容通过引用结合于此。美国专利申请公开第2016-0379035号案“Double-sidedfingerprintsensor”描述了双面指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。美国专利申请公开第2017-0147852号案“Electronicsensorsupportedonrigidsubstrate”描述了包覆在刚性衬底周围的柔性指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。>美国专利申请公开第2018-0213646号案“Configurable,encapsulatedsensormoduleandmethodformakingsame”描述了封装的包覆式指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。美国专利第9,396,379号案“Surfacesensor”描述了将指纹传感器结合到智能卡的腔室中，其公开内容通过引用结合于此。国际专利公开第WO/2003/049012号案“Packagingsolution,particularlyforfingerprintsensor”描述了适用于智能卡的柔性指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。概述以下呈现简化的概述以便提供对本文所描述的一些方面的基本理解。该概述不是所要求保护的主题的广泛综述。它既不意欲标识所要求保护的主题的关键或决定性的元素，也不描绘其范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在一实施例中，描述了一种双面柔性衬底的设计，以产生由单个ASIC驱动的双面指纹传感器。在另一实施例中，一种包覆技术用于产生双面指纹传感器。在该实施例中，双面柔性衬底包覆在核心(core)周围。在另一实施例中，使用两个PCB产生双面指纹传感器。在另一实施例中，使用多层PCB产生双面指纹传感器。在另一实施例中，描述了一种封装双面指纹传感器以产生双面传感器模块的方法。在另一实施例中，描述了一种特别适合结合到智能卡中的双面传感器模块。双面传感器模块被设计成制造成本低，并且足够坚固，可以通过智能卡的ISO压力测试。可以通过现有的制造方法将双面模块装配到智能卡中。在另一实施例中，描述了一种将双面传感器模块插入并牢固地固定到智能卡中的方法。在一些实施例中，双面传感器模块可以包括两个封装的单个传感器模块。每个封装的单个传感器模块(例如，组件)可以包括控制电路(例如，诸如专用集成电路(“ASIC”)的集成电路)。在一些实施例中，两个封装的单个传感器模块可以在彼此顶部上堆叠，其中两个封装的单个传感器模块中的一个封装的单个传感器相对于另一个封装的单个传感器在相同的平面中旋转，以便于产生双面传感器模块。在一优选实施例中，第二传感器相对于第一传感器旋转180度，不过任何旋转度数都是可能的。在一些实施例中，双面指纹传感器模块可以结合到PCB框架中，以将两个封装的单个传感器模块中的每一个互连到控制处理器。根据一些实施例，PCB框架可以提供与主机设备的互连。在一些实施例中，双面传感器模块可以包括单片双面柔性衬底。单片双面柔性衬底可以包括两个感测区域，每个感测区域连接到单独的ASIC。在一些实施例中，双面柔性衬底可以包覆在核心周围，以产生双面传感器模块。在一些实施例中，可以封装每个感测区域和相应的ASIC，以在单个衬底上产生两个单个传感器模块。在这样的实施例中，双面柔性衬底可以包括在衬底的顶表面上的两个单个传感器模块。可以折叠双面柔性衬底，以堆叠两个单个传感器模块，并产生双面传感器模块。在一些实施例中，双面传感器模块可以结合到包括控制处理器(例如，微控制器单元)的PCB框架中。在一些实施例中，双面指纹传感器模块可以包括一个单面指纹传感器。本公开的主题的其它特征和特性以及结构的相关元件的操作方法和功能以及零件的组合与制造的经济性，在参考附图考虑以下描述和所附权利要求时将变得更明显，以上全部内容形成本说明书的一部分，其中相同参考数字表示在各个图中的对应部分。附图简述并入本文并形成说明书的一部分的附图示出了本公开主题的各种实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。图1A-图1B图示了双面指纹传感器的实施例。图2A-图2C示出了用于形成双面指纹传感器的双面柔性衬底的俯视平面图。图3图示了包覆在长方体形状的核心周围以形成双面指纹传感器的双面柔性衬底。图4A-图4C示出了双面指纹传感器的实施例的横截面视图。图5A-图5H图示了包括不同核心形状的双面指纹传感器的实施例。图6A-图6D图示了将柔性衬底牢固地包覆在封装核心周围的方法。图7A-图7H图示了将柔性衬底牢固地包覆在封装核心周围的替代方法。图8A-图8B示出了包括分裂核心(splitcore)的双面指纹传感器的横截面视图。图9A-图9C示出了包括两个或更多个单独的PCB板的双面指纹传感器的横截面视图。图10A-图10C示出了双面传感器模块的横截面视图。图11示出了插入到智能卡中的双面传感器模块的横截面视图。图12A示出了插入到智能卡中并用加强框架牢固地固定的双面传感器模块的横截面视图。图12B示出了插入到智能卡中并用加强框架牢固地固定的双面传感器模块的俯视图和仰视图。图13A-图13B示出了加强框架、双面传感器模块和智能卡的分解视图。图14A-图14C图示了集成在双面柔性衬底中的互连部件的示例性实施例。图15A-图15D图示了为双面传感器模块提供与主机设备的互连的替代实施例。图16-图18图示了插入到PCB框架中的双面包覆式柔性传感器。图19A-图19B图示了封装的双面传感器模块。图20图示了安装到主机设备中的双面传感器模块。图21图示了安装到设备中的双面传感器模块的实施例，其中，该双面传感器模块包括用于双面传感器的两个PCB。...

【技术保护点】
1.一种传感器组件，包括：/n核心，其具有第一表面和第二表面；/n柔性衬底，其具有相对的第一表面和第二表面；/n第一导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第一部分上，其中，所述第一导电迹线大体上彼此平行；/n第二导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第二部分上，其中，所述第二导电迹线大体上彼此平行，并且其中，所述第二导电迹线大体上平行于所述第一导电迹线；以及/n第三导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第二表面上，其中，所述第三导电迹线横向于所述第一导电迹线和所述第二导电迹线定向，并且其中，所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述第一导电迹线上，并且所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述第二导电迹线上；/n其中，所述柔性衬底至少部分地包覆在所述核心周围，使得所述第一导电迹线和所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述核心的第一表面上，并且所述第二导电迹线和所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述核心的第二表面上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170919 US 62/560,431;20171208 US 62/596,2631.一种传感器组件，包括：
核心，其具有第一表面和第二表面；
柔性衬底，其具有相对的第一表面和第二表面；
第一导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第一部分上，其中，所述第一导电迹线大体上彼此平行；
第二导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第二部分上，其中，所述第二导电迹线大体上彼此平行，并且其中，所述第二导电迹线大体上平行于所述第一导电迹线；以及
第三导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第二表面上，其中，所述第三导电迹线横向于所述第一导电迹线和所述第二导电迹线定向，并且其中，所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述第一导电迹线上，并且所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述第二导电迹线上；
其中，所述柔性衬底至少部分地包覆在所述核心周围，使得所述第一导电迹线和所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述核心的第一表面上，并且所述第二导电迹线和所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述核心的第二表面上。


2.根据权利要求1所述的传感器组件，还包括设置在所述柔性衬底上的至少一个集成电路，其中，所述第一导电迹线、所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的一个或更多个电连接到每个集成电路。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的传感器组件，还包括导电互连线，其将所述第一导电迹线、所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个连接到集成电路。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器组件，其中，第一多个传感器元件包括所述第一导电迹线以及通过电介质材料层与所述第一导电迹线分离的第三导电迹线，
其中，第二多个传感器元件包括所述第二导电迹线以及通过所述电介质材料层与所述第二导电迹线分离的第三导电迹线，并且
其中，所述第一多个传感器元件和所述第二多个传感器元件中的每一个被配置为响应于放置在传感器元件的可检测接近度中的手指表面而产生信号。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器组件，其中，所述第一导电迹线和所述第二导电迹线是被配置为发送信号的驱动线，并且其中，所述第三导电迹线是被配置为接收由所述驱动线发送的信号的至少一部分的拾取线。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器组件，其中，所述第三导电迹线是被配置为发送信号的驱动线，并且所述第一导电迹线和所述第二导电迹线是被配置为接收由所述驱动线发送的信号的至少一部分的拾取线。


7.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器组件，其中，第一多个传感器元件包括所述第一导电迹线以及通过电介质材料层与所述第一导电迹线分离的第三导电迹线，其中，所述第一导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个被配置为向放置在可检测接近度中的手指表面发送信号以及接收结果信号。


8.根据权利要求7所述的传感器组件，其中，第二多个传感器元件包括所述第二导电迹线以及通过电介质材料层与所述第二导电迹线分离的第三导电迹线，其中，所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个被配置为向放置在可检测接近度中的手指表面发送信号以及接收结果信号。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器组件，其中，所述核心的第一表面和第二表面相互平行。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的传感器组件，其中，所述核心包括封装物，所述封装物包覆成型到所述柔性衬底的第一部分上，并且覆盖所述第一导电迹线和所述第三导电迹线的第一部分，并且其中，所述柔性衬底的第二部分折叠在所述封装物上。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的传感器组件，其中，所述核心包括在所述核心的第二表面上的一个或更多个安装针脚，并且所述柔性衬底包括在所述柔性衬底的第二部分上形成的一个或更多个对准孔，并且其中，当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，所述安装针脚中的每一个延伸到所述对准孔中的一个中。


12.根据权利要求1至10中任一项所述的传感器组件，还包括附接到所述柔性衬底的第二部分的保持杆，并且其中，所述核心包括形成在所述核心的第二表面中的凹槽，并且所述凹槽被配置为当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，容纳所述保持杆。


13.根据权利要求9所述的传感器组件，还包括第二封装物，所述第二封装物包覆成型到所述柔性衬底的第二部分上，并且覆盖所述第三导电迹线的第二部分。


14.根据权利要求12所述的传感器组件，其中，所述核心包括形成在所述核心的第二表面中的台阶，并且所述台阶被配置为当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，容纳所述第二封装物。


15.根据权利要求13或14所述的传感器组件，其中，所述核心包括在所述核心的第二表面中形成的台阶上的一个或更多个安装柱，并且所述第二封装物包括一个或更多个一体成型的对准孔，并且其中，当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，所述安装柱中的每一个延伸到所述对准孔中。


16.根据权利要求1至15中任一项所述的传感器组件，其中，所述柔性衬底被包覆成使得所述柔性衬底的第一表面叠加在所述核心的第一表面和第二表面上并且面向所述核心的第一表面和第二表面。


17.根据权利要求1至15中任一项所述的传感器组件，其中，所述柔性衬底被包覆成使得所述柔性衬底的第二表面叠加在所述核心的第一表面和第二表面上并且面向所述核心的第一表面和第二表面。


18.根据权利要求1至17中任一项所述的传感器组件，还包括形成在所述柔性衬底上并且与形成在所述核心中的开口对准的导电焊盘。


19.根据权利要求1至18中任一项所述的传感器组件，其中，所述核心包括两种不同材料。


20.根据权利要求19所述的传感器组件，其中，第一材料是印刷电路板(PCB)，并且第二材料是包覆成型到所述PCB的一部分上的封装物，所述PCB包括所述核心的第一表面并且所述封装物包括所述核心的第二表面。


21.一种传感器模块，包括：
包覆的传感器组件，所述包覆的传感器组件包括：
柔性衬底，其具有相对的第一表面和第二表面且包括：
空间上不同的第一感测区域和第二感测区域；
集成电路，其设置在所述第一表面上；以及
一个或更多个导电焊盘，其设置在所述第一表面上；以及
具有第一表面和第二表面的封装核心，其包覆成型到所述柔性衬底的第一表面上并且具有在其中形成的、与所述导电焊盘对准的开口，其中，所述柔性衬底部分地包覆在所述封装核心周围，使得所述柔性衬底的第一表面接触所述封装核心的第一表面和第二表面，所述第一感测区域叠加在所述封装核心的第一表面上，并且所述第二感测区域叠加在所述封装核心的第二表面上。


22.根据权利要求21所述的传感器模块，其中，所述封装核心封装所述集成电路以及一个或更多个无源部件。


23.根据权利要求22所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括封装所述集成电路的所述封装核心的一部分。


24.根据权利要求21或22所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括所述集成电路。


25.根据权利要求21至24中任一项所述的传感器模块，其中，所述第一感测区域和所述第二感测区域形成在相应的平行表面上。


26.根据权利要求21至25中任一项所述的传感器模块，其中，所述第一感测区域和所述第二感测区域中的一个或两者覆盖有保护涂层。


27.根据权利要求21至26中任一项所述的传感器模块，其中，所包覆的传感器组件还包括设置在所述第一表面上的一个或更多个无源部件。


28.根据权利要求27所述的传感器模块，其中，所述封装核心封装所述一个或更多个无源部件。


29.根据权利要求28所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括封装所述一个或更多个无源部件的封装核心的一部分。


30.一种将传感器模块插入到智能卡中的方法，所述方法包括：
在所述智能卡的卡体中形成腔室，其中，所述卡包括相对的第一表面和第二表面，其中，所述腔室在所述卡体的第一表面中形成第一腔室开口，并且在所述卡体的第二表面中形成第二腔室开口，并且其中，所述腔室露出多个电接触点；
通过所述第一腔室开口将所述传感器模块插入到所述腔室中，其中，所述传感器模块包括相对的第一感测表面和第二感测表面以及多个导电互连部，并且其中，在插入所述传感器模块时：(i)所述多个导电互连部连接到所述多个电接触点，(ii)所述第一感测表面与所述第一腔室开口对准并通过所述第一腔室开口露出，并且(iii)所述第二感测表面与所述第二腔室开口对准并通过所述第二腔室开口露出；以及
将刚性框架附接在所述卡体的第一表面上以覆盖所述第一腔室开口并将所插入的传感器模块固定在所述腔室内，其中，所述刚性框架包括切口以露出所述第一感测表面。


31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一腔室开口大于所述第二腔室开口。


32.根据权利要求30或31所述的方法，其中，所述多个导电互连部包括可压缩导电凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：佛瑞德·G·班克利三世，大卫·N·莱特，
申请(专利权)人：傲迪司威生物识别公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO