[实用新型]一种基于指纹传感器的ESD防护结构

说明书

技术领域

本实用新型属于一种ESD防护技术领域，特别涉及一种基于指纹传感器的ESD防护结构。

背景技术

随着电子自动化设计的高速发展，指纹识别越来越多的运用到人们的生活中。与此同时，对指纹传感器的要求越来越高。一个好的指纹传感器不仅要解决采集到的图像质量问题，而且也应该解决传感器可靠性问题。因此，对传感器的ESD防护的研究尤为重要。

ESD现象是指：当电子电器产品接触到可以转移电荷的物体时静电放电，对其内部电路产生影响，造成电子电器产品运行不稳定，甚至损坏。如人体接触天线或者电子电器产品的外部连接部分时，就可能发生ESD现象。

为了保护内部电路，使其免于遭受ESD现象，对电子电路会设置ESD保护防护。ESD防护结构可分为电路防护结构和独立的ESD防护结构。选择合适的ESD保护器件，最大的难点在于如何最容易地明确哪种器件可以提供最大的保护。ESD保护器件的功能是将大部分电流短路到地并将ASIC端的电压箝位到低于脉冲电压的值来实现的。

目前市面上已经存在多种ESD保护器件，属于电路防护结构。最常用的可分为三大类：聚合体、压敏电阻/抑制器和二极管。聚合体器件要求端电压达到触发电压时才击穿，而这个触发电压比箝位电压高出许多，一旦击穿后返回高阻态的过程花费时间过长。压敏电阻和抑制器是非线性的可变电阻，具有高触发电压、高箝位电压和高阻抗特性，从而使得大多数能量会到达受保护的器件，而不是分流到地。ESD保护二极管被表征为低箝位电压、低阻抗、快速导通时间和更好的可靠性。虽然低成本二极管的箝位电压低，但其高频容量和漏电流无法满足不断增长的应用需求。

发明内容

对于指纹传感器芯片，当手指干燥时产生的巨大电压无疑会给芯片带来毁灭的伤害，为了使指纹传感器能在与人体上万次的接触中保持自身的稳定性，本专利提供一种基于指纹传感器的ESD防护结构，以期在发生ESD现象时，降低ESD击穿电流，增大芯片的静电泄放能力

本专利的基本思路是：根据指纹传感器芯片的大小，按比例建立Ansoft Maxwell ESD防护模型，利用DC Conduction求解器和Electric Transient求解器完成求解。完善模型之后根据工艺库文件赋予相应元件材料属性，并加上边界条件以及激励源，激励的添加依据为静电防护标准IEC61000-4-2 air discharge level 4，根据需要制定求解参数，然后设定求解规范并剖分网格，系统自适应求解，最后将求解结果通过后处理器显示出来，或者通过场计算器将不能直接得到图形的数据提取出来。

本实用新型是根据实际芯片的结构要求，在传感器阵列基础上再加上ESD防护结构。如图1所示，本专利实施例的芯片布局的框架包括：传感器矩阵sensor array、电路部分和通信接口Pad；所述电路部分包括：数字电路Digital circuist、模拟电路Analog circuit、电源Supply、控制器controller、地网gnd ring；所述传感器矩阵sensor array由传感器sensor构成，传感器矩阵sensor array区域位于芯片中间位置，周围是电路部分。

本专利提出一种基于指纹传感器的ESD防护结构，包括：具有GND WALL结构的ESD防护模型和具有金凸块结构的ESD防护模型。

进一步地，所述具有GND WALL结构的ESD防护模型结构，包括：传感器矩阵sensor array、地网gnd ring和地环GND WALL。所述具有GND WALL结构的ESD防护模型结构的传感器矩阵sensor array由传感器构成；所述地网gnd ring包围传感器，并连接地环GND WALL。所述地环GND WALL和地网gnd ring由顶层金属铝构成，作为ESD泄放通路。