一种低成本高灵敏度的指纹芯片制造技术

本发明专利技术涉及指纹芯片领域，公开了一种低成本高灵敏度的指纹芯片，包括基板、感应电路层、集成电路层和连接电路，其特征在于，所述基板为氧化锆基板。本发明专利技术的指纹芯片成本低，灵敏度高。度高。度高。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高灵敏度的指纹芯片


[0001]本专利技术涉及指纹芯片
，具体涉及一种低成本高灵敏度的指纹芯片。

技术介绍

[0002]参考中国专利CN201510041840.7、CN201510256904.5，现有的指纹芯片为sensor on
‑
chip结构，主要为硅基指纹芯片，需要CMOS半导体工艺（减材工艺）制作而成，工艺复杂，成本高，不环保。
[0003]现有的指纹识别模组的手指接触面与指纹识别芯片的感应面之间间隔了蓝宝石盖板和塑封材料，现有指纹识别模组的厚度较厚，使得采集到的指纹信号衰减，灵敏度降低，识别效率降低。此外，现有的指纹识别模组采用蓝宝石作为指纹识别芯片的保护盖板，价格昂贵。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的sensor on
‑
chip结构的硅基指纹芯片封装成本高，灵敏度低的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种低成本高灵敏度的指纹芯片，包括基板、感应电路层、集成电路层和连接电路，所述基板为氧化锆基板，所述基板厚度≥30μm且基板厚度/基板介电常数的比值K≥0.1。
[0006]作为上述方案的改进，所述基板的介电常数为30~50；和/或，所述基板的厚度为30~300μm；优选地，所述基板的厚度为50~150μm。
[0007]作为上述方案的改进，所述基板具有相背设置的第一表面和第二表面，所述第一表面为与手指接触的那一面，所述感应电路层、所述集成电路层和所述连接电路设置在所述第二表面。
[0008]作为上述方案的改进，所述基板的第二表面设有感应区和外围区，所述感应电路层设置在所述感应区，所述集成电路层和所述连接电路设置在外围区。
[0009]作为上述方案的改进，所述感应电路层包括多个第一电极和多个第二电极，所述第一电极和第二电极相互交叉构成电容式的指纹感应阵列，其中，所述第一电极和所述第二电极为叠层结构，所述第一电极和所述第二电极之间设有绝缘层；优选地，多个第一电极沿X方向延伸，多个第二电极沿Y方向延伸。
[0010]作为上述方案的改进，所述第一电极的线宽为5~50μm、线距为5~50μm；优选地，所述第一电极的线宽为10~30μm、线距为10~30μm；和/或，所述第二电极的线宽为5~50μm、线距为5~50μm；优选地，所述第二电极的线宽为10~30μm、线距为10~30μm。
[0011]作为上述方案的改进，所述绝缘层的厚度≥2μm；优选地，所述绝缘层的厚度为4~10μm；和/或，所述绝缘层的材料选用无机绝缘材料或有机绝缘材料；所述无机绝缘材料
选用氮化硅、氧化硅、氧化铝中的一种；有机绝缘材料选用聚丙烯酸类树脂、环氧树脂、二甲基硅橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶中的一种或几种。
[0012]作为上述方案的改进，所述第一电极的厚度为0.1~3μm；和/或，所述第二电极的厚度为0.1~1μm。
[0013]作为上述方案的改进，所述第一电极和所述第二电极的材料相同或不同，其中，所述第一电极和/或第二电极的材料选用金属单质；优选地，所述第一电极和/或第二电极的材料选用金、银、铜、锌、铝中的一种；或者，所述第一电极和/或第二电极的材料选用两种以金属单质制得的合金导电材料；优选地，所述第一电极和/或第二电极的材料选用金、银、铜、锌、铝中的两种或两种以上；或者，所述第一电极和/或第二电极的材料选用石墨烯、碳纳米管材料及纳米导电材料。
[0014]作为上述方案的改进，所述感应电路层的制作方法包括：在所述基板的第二表面上形成第一电极；将绝缘材料涂覆在所述基板的第二表面上，并将所述第一电极覆盖，形成绝缘层；在所述绝缘层上形成，形成第二电极；优选地，采用喷墨印刷、3D打印、丝网印刷、移印、喷涂的方式形成所述第一电极和所述第二电极。
[0015]通过上述技术方案，本专利技术具有如下优势：本专利技术选用基板厚度/基板介电常数的比值K≥0.1，厚度≥30μm的氧化锆基板来作为指纹芯片的基板，不仅可以降低基板的成本，还可以同时兼顾指纹芯片基板“可有效识别和采集信号”和“厚度满足可靠性”的要求。
[0016]另外，与现有的sensor on
‑
chip结构的硅基指纹芯片相比，本专利技术sensor off
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chip结构的氧化锆基指纹芯片具有以下优点：（1）结构简单，不需要复杂的封装结构，如蓝宝石盖板和塑封材料等，因此成本更低；由于手指直接按压在氧化锆基板的第二表面，即手指与感应电路层之间只间隔了氧化锆基板，本专利技术的氧化锆基板不仅用作于衬底基板，还可以作为封装盖板；（2）本专利技术的感应电路层通过增材方法制作在氧化锆基板上，与硅基指纹芯片的减材制造方法相比，效率更高，成本更低，以及具有环保的优点；（3）氧化锆基板自身具有耐磨、硬度高的特点，手指直接按压在氧化锆基板上，无需再在氧化锆基板表面制作耐磨层等。
附图说明
[0017]图1是本专利技术指纹芯片的结构示意图；图2是本专利技术指纹芯片的俯视图；图3是本专利技术感应电路层的结构示意图；图4是本专利技术感应电路层的俯视图；图5是本专利技术实施例1指纹芯片采集到的指纹图像；图6是本专利技术实施例2指纹芯片采集到的指纹图像；
图7是本专利技术实施例3指纹芯片采集到的指纹图像；图8是本专利技术实施例4指纹芯片采集到的指纹图像；图9是本专利技术实施例5指纹芯片采集到的指纹图像；图10是本专利技术实施例6指纹芯片采集到的指纹图像；图11是本专利技术实施例7指纹芯片采集到的指纹图像；图12是本专利技术实施例8指纹芯片采集到的指纹图像；图13是本专利技术对比例1指纹芯片采集到的指纹图像；图14是本专利技术对比例2指纹芯片采集到的指纹图像。
实施方式
[0018]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0019]参见图1，本专利技术提供的一种低成本高灵敏度的指纹芯片，包括基板1、感应电路层2、集成电路层3和连接电路4。
[0020]参见图1和图2，本专利技术的基板1具有相背设置的第一表面11和第二表面12，第一表面11为与手指接触的那一面，本专利技术的感应电路层2、集成电路层3和连接电路4均设置在基板1的第二表面12上。具体的，基板1的第二表面12设有感应区121和外围区122，感应电路层2设置在感应区121，集成电路层3和连接电路4设置在外围区122。
[0021]基于本专利技术电容式指纹芯片的工作原理：人体皮肤和感应电路层之间存在电容耦合，导致感应电路层周围电场分布发生变化，从而产生电容变化。由于本专利技术的基板夹在人体皮肤和感应电路层之间，基板的介电常数越高，基板对人体皮肤与感应电路层之间的电容耦合影响越小。另外，基板的厚度越薄，基板对人体皮肤与感应电路层之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本高灵敏度的指纹芯片，包括基板、感应电路层、集成电路层和连接电路，其特征在于，所述基板为氧化锆基板，所述基板厚度≥30μm且基板厚度/基板介电常数的比值K≥0.1。2.根据权利要求1所述的低成本高灵敏度的指纹芯片，其特征在于，所述基板的介电常数为30~50；和/或，所述基板的厚度为30~300μm；优选地，所述基板的厚度为50~150μm。3.根据权利要求1或2所述的低成本高灵敏度的指纹芯片，其特征在于，所述基板具有相背设置的第一表面和第二表面，所述第一表面为与手指接触的那一面，所述感应电路层、所述集成电路层和所述连接电路设置在所述第二表面。4.根据权利要求3所述的低成本高灵敏度的指纹芯片，其特征在于，所述基板的第二表面设有感应区和外围区，所述感应电路层设置在所述感应区，所述集成电路层和所述连接电路设置在外围区。5.根据权利要求1所述的低成本高灵敏度的指纹芯片，其特征在于，所述感应电路层包括多个第一电极和多个第二电极，所述第一电极和第二电极相互交叉构成电容式的指纹感应阵列，其中，所述第一电极和所述第二电极为叠层结构，所述第一电极和所述第二电极之间设有绝缘层；优选地，多个第一电极沿X方向延伸，多个第二电极沿Y方向延伸。6.根据权利要求5所述的低成本高灵敏度的指纹芯片，其特征在于，所述第一电极的线宽为5~50μm、线距为5~50μm；优选地，所述第一电极的线宽为10~30μm、线距为10~30μm；和/或，所述第二电极的线宽为5~50μm、线距为5~50μm；优选地，所述第二电极的线宽为10~30μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝梓淇，何键云，林剑，
申请(专利权)人：广东绿展科技有限公司，
类型：发明
国别省市：