[发明专利]指纹感测装置

说明书

技术领域

本发明涉及感测装置。更具体来说，本发明涉及用于感测指纹的装置，以及制造该装置的方法。

背景技术

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。

发明内容

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，本发明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。

根据本发明的第一方面，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。

根据本发明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。