电容传感器封装制造技术

本申请涉及电容传感器封装。一种装置包括指纹传感器，该指纹传感器具有被配置成以电容方式耦合到用户指纹的一组电容性元件。指纹传感器可以安置在电子设备的控制按钮或显示元件下面，例如，控制按钮和显示组件中的一个或多个下面。响应性元件对用户指纹的接近敏感，例如，对控制按钮的运动敏感的第一电路，以及对指纹和显示元件的表面之间的耦合敏感的第二电路中的一个或两个。指纹传感器被安置在比响应性元件更靠近指纹的位置。控制按钮或显示组件可以包括各向异性电介质材料，例如蓝宝石。

【技术实现步骤摘要】
电容传感器封装对相关申请的交叉引用本申请要求2012年5月18日提交的编号为No.61/649,217的专利技术名称为“CapacitiveSensorPackaging”的美国临时申请，2012年6月29日提交的编号为No.61/666,607的专利技术名称为“CapacitiveSensorPackaging”的美国临时申请，以及2013年3月15日提交的编号为No.13/842,920的专利技术名称为“CapacitiveSensorPackaging”的美国非临时申请的优先权，这里引用所有这些申请作为参考。
本申请一般涉及指纹传感器的电路和封装。
技术介绍
对指纹的电容性感测，一方面响应于指纹识别传感器中的一个或多个电容极板之间，另一方面响应于用户手指的脊和谷（诸如用户的手指的表皮，或可能用户的手指的皮下层）之间的不同的电容度量，来提供指纹信息的集合。有时会发生对电容的测量涉及在用户手指的表皮上引入电荷的情况。这会具有这样的效果：只会引入少量电荷，用户感觉不到电荷（有时作为用户手指的表皮上的麻刺感或其他明显的效果）。有时发生这样的情况，对电容的测量涉及：一方面指纹识别传感器的电容极板，与另一方面用户手指的脊和谷之间的电容的相对较小的差异。例如，这将涉及将用户手指尽可能靠近电容极板放置。这会具有限制指纹识别传感器的设计灵活性的效果。有时会发生对电容的测量涉及相对于指纹识别传感器定位用户手指的情况。例如，用户手指可能必须放置在导电环内，显著限制了指纹识别传感器的大小和位置。这也会具有限制指纹识别传感器的设计灵活性的效果。有时会发生对电容的测量涉及与用户手指的除表皮以外的部分电容耦合的情况。例如，电容耦合（或其他指纹识别感测）可能会涉及用户手指的皮下层。这可能会涉及引入相对较大的电荷以传导该电容耦合。如上文部分地描述的，这会具有这样的效果：用户可能会感觉到电荷（有时作为用户手指的一部分上的麻刺感或其他明显的效果）。这些示例中的每一个，以及其他可能的考虑，会给指纹识别传感器以及结合指纹识别传感器的设备（诸如使用指纹识别来进行认证的计算设备）造成麻烦。指纹识别传感器可能会在大小、或位置或它是否可以相对容易地与结合指纹识别传感器的设备的其他元件组合方面受限制。作为第一示例，这会具有这样的效果：指纹识别传感器可能不会容易地结合到某些类型的设备中（诸如相对较小的设备，如智能电话和触摸板）。作为第二示例，这会具有这样的效果：可能需要指纹识别传感器相对不稳定，或以其他方式遭受不希望有的设计约束。
技术实现思路
本申请提供了可以接收关于指纹图像的信息，并可以被结合到使用指纹识别的设备中的包括电路和设计的技术。在一个实施例中，所述技术包括提供安置在其他元件下面，但是当进行指纹识别时仍安置在相对来说靠近用户手指的指纹识别传感器。电路可以被安置在按钮下面或显示元件下面，但是一个或多个电容极板和用户手指之间的距离量减少。作为某些示例，电路可以被安置在设备元件下面，指纹识别传感器电路本身通过下列各项中的一项或多项，具有缩小的垂直间隔：(1)使用通过从电路的顶部开槽硅晶片的一个或多个通孔安置的接合线，耦合指纹识别传感器电路，(2)使用通过从电路的边缘开槽硅晶片的一个或多个沟槽安置的接合线，耦合指纹识别传感器电路，(3)在至少被部分地去除的塑料模制品中封装指纹识别传感器电路，以及(4)使用诸如封装的焊球之类的压缩的焊接元件，将指纹识别传感器电路耦合到其他电路。在一个实施例中，电路可以具体化或使用利用设备的元件来帮助指纹识别传感器进行指纹识别的技术。作为某些示例，电路可以使用一个或多个设备元件被安置，其中一个或多个设备元件通过下列各项中的一项或多项来帮助指纹识别传感器电路：(1)将电容性元件耦合到设备的一端或耦合到按钮或其他设备元件附近，(2)印刷电路元件以帮助指纹识别传感器，或在按钮或其他设备元件的下面包括在指纹识别传感器，(3)将指纹识别传感器电路元件耦合到改善耦合指纹识别传感器的电场的按钮或其他设备元件，诸如包括蓝宝石或另一种物质的各向异性元件，以及(4)使用透明或半透明按钮或其他设备元件来除电容性感测之外还执行光学感测或红外感测，以帮助指纹识别传感器电路或包括在指纹识别传感器电路中。在一个实施例中，电路包括使用包括指纹识别传感器电路的设备的元件来在用户使用指纹识别传感器时帮助用户的技术。作为某些示例，电路可以使用设备元件被安置，其中设备元件通过下列各项中的一项或多项来帮助用户：(1)当使用指纹识别传感器电路，并将指纹识别电路安置在按钮或其他设备元件下面时，使用至少部分地由按钮或其他设备元件形成的凹陷形状来帮助定位用户手指，以进行指纹识别，以及(2)将指纹识别电路安置在触敏按钮上方，以提供触觉反馈。尽管公开了多个实施例，包括其变化，但是通过示出并描述了本公开的说明性实施例的下列详细描述，本公开的其他实施例将对所属领域的技术人员显而易见。将认识到，本公开能够在各种显而易见的方面修改，所有修改都不会偏离本专利技术的精神和范围。相应地，附图和详细描述本质上应被视为说明性的，而不是限制性的。附图说明尽管说明书以特别指出并明确声明要求被视为构成本公开的主题的权利要求来结束，但是可以相信通过结合附图的下列描述将更好地理解本公开，其中：图1示出了设备的一部分中所包括的指纹识别传感器的示意图。图2示出了按钮组件的示意图，示出了如参考图1所部分地描述的层压层。图3示出了按钮组件的另一个示意图，示出了如参考图1所部分地描述的指纹识别传感器。图4A和4B示出了按钮组件的另一个示意图，示出了如参考图1所部分地描述的指纹识别传感器。图5示出了带有按钮组件的设备的示意图，示出了如参考图1所部分地描述的指纹识别传感器。图6示出了带有平透镜的凹陷设计的按钮组件的另一个示意图。图7一般性地示出了蓝宝石的示例晶格结构700。具体实施方式此处所描述的各实施例一般性地公开了用于封装诸如电容传感器之类的传感器的各种结构和方法。各实施例可以公开传感器的各种布局、环绕传感器的结构、传感器的连接结构（电气、物理、或两者）、用于增强传感器成像的方法和结构，用于固定传感器的方法和结构，当传感器本身不能被用户看到时用于将手指引导到传感器上方的适当位置的方法和结构等等。这里所描述的各实施例一般性地讨论了传感器在框架中的凹陷内的布局，诸如防护玻璃、蓝宝石元件或透镜。在其他实施例中，传感器可以被嵌入在电子设备或其他合适的设备的结构或外壳中（诸如塑料结构）。作为另一种选项，框架可以包括其中放置了传感器的开口，以及在传感器上方超模压（over-mold）的塑料或另一种材料。在这样的实施例中，超模压的或溢出的材料可以取代此处所提及的任何透镜。图1示出了设备100的一部分中所包括的指纹识别传感器102的示意图。设备100的一部分的分解图示出了组装部件，所述部件被安置成形成指纹识别传感器102电路，并将传感器102电路定位于按钮下面。尽管本申请描述了带有特定按钮和特定传感器102电路的特定组件，但是，在本专利技术的上下文中，对于任何这样的限制没有特定要求。例如，按钮可以被安置在稍微偏离指纹识别传感器102电路的中心，带有这样的效果：按钮对于其用途仍有效，而传感器102电路仍与将用户的手指定位在附近一起操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：被置于设备元件下面的指纹传感器，所述设备元件包括控制按钮和显示元件中的一个或多个；其中，所述指纹传感器包括能够以电容方式耦合到用户手指的用户指纹的一组电容性元件；以及对所述用户手指的接近敏感的响应性元件，所述响应性元件包括对所述控制按钮的运动敏感的第一电路和对所述用户手指和所述显示元件之间的耦合敏感的第二电路中的一个或多个；其中，所述指纹传感器被安置在比所述响应性元件更靠近所述用户手指的位置；以及其中，所述设备元件包括各向异性电介质材料。

【技术特征摘要】
2012.05.18 US 61/649,217;2012.06.29 US 61/666,6071.一种装置，包括：被置于设备元件下面的指纹传感器，所述设备元件包括控制按钮和显示元件中的一个或多个；其中，所述指纹传感器包括能够以电容方式耦合到用户手指的用户指纹的一组电容性元件；定位在所述指纹传感器下面并且与其电连接的柔性元件；定位在所述柔性元件下面的加强件；以及定位在所述加强件下面的对所述用户手指的接近敏感的响应性元件，所述响应性元件包括对控制按钮的运动敏感的第一电路和对所述用户手指和显示元件之间的耦合敏感的第二电路中的一个或多个；其中，所述指纹传感器被安置在比所述响应性元件更靠近所述用户手指的位置；以及其中，所述设备元件包括各向异性电介质材料。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述指纹传感器包括耦合到通过在硅晶片中形成的一个或多个通孔安置的一个或多个接合线的传感器电路。3.如权利要求2所述的装置，其中，所述传感器电路被置于所述硅晶片的顶侧，所述硅晶片的所述顶侧靠近所述用户手指。4.如权利要求1所述的装置，其中，所述指纹传感器包括传感器电路，所述传感器电路耦合到通过从所述传感器电路的边缘开槽硅晶片的一个或多个沟槽安置的一个或多个接合线。5.如权利要求1所述的装置，其中，所述指纹传感器包括封装在塑料模制品中的传感器电路。6.如权利要求5所述的装置，其中，所述塑料模制品至少被部分地去除。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述指纹传感器包括耦合到一个或多个压缩的焊接元件的传感器电路。8.如权利要求7所述的装置，其中，所述压缩的焊接元件包括一层封装的焊球。9.如权利要求1所述的装置，其中，所述设备元件包括具有被配置成将所述用户手指相对于所述指纹传感器定位的透镜的控制按钮。10.如权利要求9所述的装置，其中，所述控制按钮存在于所述装置的防护玻璃中，以便所述透镜相对于所述防护玻璃凹陷。11.如权利要求10所述的装置，其中，所述透镜具有用于接触所述用户手指的基本上平的表面。12.一种电子设备，包括：显示元件；包括在所述显示元件内或相对于所述显示元件安置的控制元件；安置在所述显示元件和所述控制元件中的一个或两个下面的至少一个指纹传感器，所述至少一个指纹传感器被配置成感测用户手指的指纹；定位在所述至少一个指纹传感器下面并且与其电连接的柔性元件；定位在所述柔性元件下面的加强件；以及对来自所述用户手指的在所述显示元件上的压力敏感的压敏元件，其中所述压敏元件被安置在所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·波普，S·阿诺德，B·J·科尔勒特，T·L·吉尔腾，S·胡赛尼，S·韦伯斯特，S·A·迈耶斯，M·D·希尔，B·B·莱昂，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：