CN102138147B - 表面传感器 - Google Patents
表面传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102138147B CN102138147B CN200980134246.5A CN200980134246A CN102138147B CN 102138147 B CN102138147 B CN 102138147B CN 200980134246 A CN200980134246 A CN 200980134246A CN 102138147 B CN102138147 B CN 102138147B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensor
- substrate
- sensor element
- processing unit
- conductor lines
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 78
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 32
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 50
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 11
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 241000826860 Trapezium Species 0.000 description 1
- ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N adamantane Chemical compound C1C(C2)CC3CC1CC2C3 ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001573 adamantine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/13—Sensors therefor
- G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/1335—Combining adjacent partial images (e.g. slices) to create a composite input or reference pattern; Tracking a sweeping finger movement
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/481—Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/4813—Connecting within a semiconductor or solid-state body, i.e. fly wire, bridge wire
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
- H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/146—Mixed devices
- H01L2924/1461—MEMS
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3011—Impedance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Image Input (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于测量表面上的结构的传感器，例如一种指纹传感器，包括在选定位置处用于耦接到手指表面的选定数量的传感器元件，其具有小于或类似于手指表面的结构尺寸的尺寸，以及处理单元，其包括耦接到所述传感器元件的用于提供所述手指表面处的阻抗测量的询问电极，所述处理单元安装到一衬底的一面上，且所述传感器元件位于所述衬底相对面上，所述衬底包括所述传感器元件和所述询问电极之间的贯穿第一导线，所述衬底由导体材料制成，例如硅，并且所述第一导线由从衬底将它们分离的绝缘电介质围绕的选定尺寸的贯穿衬底部分组成。
Description
技术领域
本发明涉及用于测量并成像在表面上的结构的传感器，尤其是一种指纹传感器，包括在选定位置处用于耦接到手指表面的选定数量的传感器元件，所述传感器元件具有可以与该手指表面中结构的尺寸类似的尺寸。更特别地，本发明涉及基于具有贯穿导电路径的硅衬底的指纹传感器以及位于衬底的相对耦接到该手指表面的传感器元件一面上的由电子电路组成的处理单元。
背景技术
在近几年，生物识别技术，尤其是指纹传感器，对于人员身份的校验目的已经变得普遍，例如入境检查，机场以及例如膝上型电脑等的个人设备。目前的解决方案仍然在应用和生产中具有许多缺点。用于机场以及入境检查的指纹传感器对于许多应用而言是巨大的和非常昂贵的，同时在某些膝上型计算机和手持设备中已知的条纹状指纹传感器具有的缺点是传感器的生产技术要求他们是固定在产品外壳中的凹口中。这是不实用的并且带来功能上以及产品设计美学上的限制。同样，通过要求用户按压手指到凹口中同时移动它，污垢被留在凹口里面，这会降低已扫描图像的质量。
一种与指纹传感器安装进入的产品的表面位于同一个表面的指纹传感器在US7251351中描述，其中传感器元件位于配备有贯通衬底的通孔导体的绝缘衬底的一面。该衬底可以由玻璃，陶瓷以及其他绝缘材料组成，尽管提到了硅可以用作为衬底，但具有的缺点是材料可以是导电的并因此导体必须和衬底绝缘，结果伴随一种潜在的复杂的生产过程。
另一个解决方案是在美国申请US2005/0101054以及US 7184581中讨论的一种单芯片解决方案，其中在衬底中制成电子电路。如果涉及测量以及处理单元的电路或指纹传感器元件位置的布局必须改变的话，这同样需要复杂的生产方法并需要改变整个生产。
发明内容
因此本发明的一个目标是提供一种实现了完善建立的高容量、低成本的半导体制造过程的指纹传感器，同时还允许该传感器表面能被放置地充满在其中安装传感器的物体的表面。通过这种方式，本发明确保一种灵活的传感器生产，即相同的传感器衬底能配备有不同的处理单元，反之亦然。这是由按照上面说明的指纹传感器实现的，特征在独立权利要求中描述。
因此该指纹传感器是利用一种使用贯通晶片导线制备的硅片制造的，具有用于在一面耦接到手指的传感器元件，并且具有在另一面很好地保护的处理单元。这种硅片的一种生产方法本身可以从国际专利申请WO2004/084300和WO2007/089207中获得，并且在这里不再讨论，但是运用这个或类似的生产方法提供制备传感器的灵活度优点，例如通过掺杂(举例来说用于提供了在通孔/导体线中选择的电导率)，通过钻孔或蚀刻填充有导电材料的绝缘孔洞或通过向硅衬底直接添加一些电路。WO2007/089207中描述的方法允许通过10-20μm典型宽度的绝缘沟槽分离选定尺寸的硅衬底区域。其他可能的生产方法在US7227213和US6838362中讨论，以及上面提到的US2005/0101054，其中孔洞被用来连接到衬底中的电路。
在下面的篇章中，术语阻抗是用来描述被测量的手指特征。这将被本领域技术人员在应用中理解为处理单元中电压和/或电流测量以及源于此计算指纹结构的结果。此外，术语耦接被理解为包括两个部分之间直接的电接触以及通过绝缘体的两部分的电容耦接。
附图说明
本发明将结合下面附图更详细地来讨论，通过示例的方式图示。
图1示出了本发明的优选实施例的截面图。
图2示出了从上方看到的线性指纹传感器布局。
图3示出了驱动传感器或地电极和衬底之间的绝缘区域的优选结构。
图4示出了本发明的替代实施例的截面图。
图5示出了本发明的第三实施例的截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的指纹传感器的优选实施例的截面图。首先该传感器由具有第一导线2作为衬底中的贯通芯片通孔的半导体衬底1构成。该第一导线由例如WO2007/089207中描述来制造，通过在掺杂的衬底材料中蚀刻沟槽，用绝缘材料3填充该沟槽并然后移除该衬底的剩余部分以便该沟槽贯通该衬底并使环绕区域2从衬底1的剩余部分电绝缘。其他的掺杂可以被添加到通孔和/或环绕衬底，例如来改善接触电阻和/或添加二极管用于ESD保护。
第一导体2的尺寸是选定的，使得它们小于典型的手指表面20中的结构，以便他们能在表面的典型地具有300-600μm的间距的凹部和脊部之间进行区分。因此该第一导体的一种典型的横截面可以是近似20-50μm，而绝缘沟槽的宽度是1-30μm，但是其他版本是可以预见的，例如间距范围在100μm内的更大的传感器。在一种已经实现的实施例中，传感器间距是50.8μm。
本发明的优选实施例目的是在手指表面处或内测量阻抗，并因此为衬底表面的传感侧面提供第一电介质层5，并优选地为一保护层6。该保护层可以由碳基的材料组成，例如类钻碳(DLC)或非晶金刚石，如EP0779497和US5963679中描述的。电介质层和保护层的厚度可以被选为以便提供适合测量的阻抗，例如在500nm或更大范围。
传感表面的相对面上，指纹传感器以本质上公知的方式配备有布线导线7以及电介质层8、9、10，用于配合在处理单元18上的接触电极17的位置，来耦接到指纹传感器。因为该处理单元18是独立制造，它能够被制造的比衬底小，并且相比较在衬底中制造电路的解决方案而言，利用更有效较低成本的处理解决方案。
根据优选实施例，衬底还配备有如第一导体线2相同的方式生产的第二贯通导体4，但导体4具有较大的尺寸以便显著地大于手指表面的特征，并因此介于该第二导体和手指之间的耦接不会受到表面结构的巨大影响。这种情况下，该处理单元适合于测量由第一导体线2提供的大量传感器元件中每一个与由一第二导体线4提供的驱动电极之间的阻抗，因为处理单元还在第一和第二导体线之间施加静态的或变化的电压，并根据自身公知的方式来测量阻抗，例如通过在第二导体和地之间施加电压，通过感测第一导体处从手指流到地的电流来测量的该第一和第二导体之间的阻抗。由于尺寸的差异，仅仅是靠近第一导体线的手指的结构将影响测量并因此被传感器测量。在本发明的这个实施例中，还可以在第二电介质层5中提供开口或较薄的部分，以便最优化手指和传感器焊接区2、驱动器焊接区4和/或衬底1的剩余部分之间的阻抗。
也同样可以预想其他替代方式，例如具有靠近第一导体线并具有一类似尺寸的第三导体(未示出)，例如US6,512,381中描述的解决方案。
图2示出了条纹形状的指纹传感器11的布局，由传感器元件12的基本上线性的阵列组成，其中每个传感器元件与一个第二导体线2相关。基本上环绕传感器阵列12是与第二导体线有关的激励或驱动电极14，因此确保在手指上具有平均的电压分布，以及与靠近阵列的皮肤的结构变化相关的传感器阵列中感测的阻抗差异。
图2中的布局还包括两个地电极15、16，例如用于数字和模拟接地耦接，从而还提供ESD保护。这些电极还可以与贯通衬底的相应的导体线相关，或者如通过地电极16所示的，地电极16自身提供为贯通衬底。位于地电极顶部的电介质层可以变薄或移除，来增加ESD事件向地放电的可能性。用于提供ESD保护的其他解决方案可以通过以下来实现，在衬底通孔或传感器衬底中掺杂二极管结构以及具有在驱动器电极和地之间连接外部ESD二极管的外部ESD保护，例如通过倒装片组件。
根据图2中示出的传感器布局的替代实施例，传感器线路可以由多行传感器元件组成，可能在纵向方向上移位来提供一种交错的结构并改善测量中的分辨率。许多传感器线路还可以允许通过US6289114中描述的压合来重新构造指纹图像或允许如US7054471中描述的测量传感器上的手指运动。
根据一替代实施例，地面和/或驱动/激励电极可以通过在衬底外部的外部电极来提供，具有如US6,628,812和US6,683,971中讨论的减少衬底材料区域的优点。
可以在传感器表面11上提供附加电极和电路，例如用于测量表面上方手指的运动，如US7251351和US7110577中描述的，或用于引导或驱动屏幕上的指针，如US7129926和US7308121中描述的。沟槽还可以用来其他目的的衬底部分的隔离，例如用于和指纹传感器不相关的其他电路类型。
如图1中示出的，电极和衬底之间的绝缘可以利用在衬底中填充绝缘材料3的沟槽来提供，绝缘材料3优选地为电介质材料。图3中替代的解决方案被示出，其中采用双沟槽12、13，双沟槽由通过以选定距离在他们之间伸展的沟槽而互相连接的两个沟槽组成，从而提供一种类似梯子的形状。其具有的优点是生产中的误差不会导致梯形的一侧与另一侧的直接连接，但是仅仅跨过一个沟槽，例如从梯形的一侧到在梯形中绝缘的岛12之一，或者介于岛之间，同样在岛上给出了较少的耦接电容以及更好的绝缘。这种双沟槽是优选的解决方案，尤其是驱动/激励电极14和地电极之间。实践中，线性阵列基本上也将具有这种利用岛12作为传感器，可能具有位于梯形一侧或两侧上的附加传感器的结构。梯形沟槽尺寸可以由范围在20-50μm的通孔组成，其被具有1-30μm宽度的沟槽分离，例如间距50.8μm。梯形沟槽本身在Silex的出版物中是公知的，上面提到的WO2007/089207的申请人，在Tomas Bauer的文章：“First High VolumnVia Process for packaging and Integration of MEMS/CMOS”中，在他们的网站上公开。
图4中示出了一种类似图1实施例的解决方案。这种情形中，跨过导体线2、4在传感器一面的第一电介质层5中的开口提供在导体线2、4上方，且在开口中提供传感器焊接区金属喷镀22、24。第二电介质层25被提供来覆盖金属传感器焊接区22、24，并在顶部提供保护层6。金属传感器焊接区22、24改善了耦接，并增加了界定传感器区域的自由度，因为这是在金属处理中界定的而不是在通孔处理中界定的。然而，这里存在电极(传感器22和激励/驱动24)区域之间的交替使用，就好像传感器区域跨过下面的导体线2、4和绝缘沟槽3的大小延伸，并且通过耦接到周围的衬底，这将影响传感器元件或驱动电极上的阻抗。这给出了相对于表面的剩余部分上的电介质层而言在传感器和/或激励焊接区上的电介质层具有不同的厚度的可能性，其可以改善传感器焊接区22和激励焊接区24之间的信号耦接。本发明的这个实施例中，还可能在由驱动焊接区24或传感器元件焊接区22组成的传感器焊接区上的第二电介质层25中提供开口或较薄的部分，以便最优化传感器焊接区、驱动焊接区以及衬底剩余部分上的阻抗。
图5中，导体线的位置已经被选定以便直接连接到处理单元，并且仅在导体上配备有金属填充的开口7的第一第二侧面电介质层8，用于耦接到处理单元。图4和5中示出的实施例的组合还可以预期为在衬底的较上和较下的表面利用导体布线，因此在两面布线导体线。
在较上部分，图5中的衬底1的第一侧面，传感器元件的位置以与利用图4中衬底下面的导电层和电介质层8、9、10来布线衬底下面的连接点相同的方式校准。在第一电介质层5中提供开口，并且以第一金属层被提供为从贯穿通孔/导体线到传感器表面上的预定位置组成金属导体线22、24的模式。第一金属层22、24由在传感器表面上电极和传感器元件的预定位置处具有开口的第二电介质层25覆盖，并且第二金属层提供在传感器元件和电极位置，并在传感器上构成屏蔽层42。上方的电介质层35和保护层6在这个的顶部被涂敷。
图5中较上部分示出的解决方案提供的优点是电极的布线允许该传感器元件之间的间距比被描述的用于贯通衬底的导体导线的制造方法的距离小。因此会获得一种改进的结果指纹图像的空间分辨率。
因此，本发明尤其涉及具有传感器通孔的指纹传感器的实现，并同样优选地涉及作为衬底的一部分的驱动电极通孔。该优选的传感器被集成的类似金刚石的保护涂料覆盖，并在传感器线路和驱动绝缘沟槽中具有梯形结构，并且还可能分离传感器衬底的不同部分用于不同功能。这导致具有平面表面的指纹传感器可能会位于与指纹传感器安装的表面相同的平面。利用倒装片组件或类似的组件，提供了电子ASIC的片上组件的可能性。
除了指纹传感器之外，本发明还可以在用于测量表面结构的其他区域中使用，例如纸币或具有在表面结构中的隐藏信息的物品。
总之，本发明涉及一种用于测量表面中结构的传感器，尤其是一种指纹传感器，包括在选定位置上的选定数量的传感器元件，用于耦接到表面，具有尺寸小于或类似于表面中结构的尺寸，以及处理单元，所述处理单元包括耦接到所述传感器元件的用于提供所述表面结构处阻抗测量的询问电极，处理单元被安装在衬底的一面上，且传感器元件位于所述衬底的相对面上，该衬底包括位于所述传感器元件和所述询问电极之间的贯穿第一导线。衬底由半导体材料制成，例如硅，并且所述第一导线由绝缘材料围绕的选定尺寸的贯穿衬底部分构成，优选地为从衬底将它们分离的电介质。因此，传感器可以由测量表面的相对侧面上具有询问处理单元的单个晶片制成。
衬底还包括至少一个第二导体线，通过衬底方向上的横截面显著地大于表面的结构，提供耦接到所述手指表面以及所述处理单元的外部电极。第二传导线同样由使用电介质材料从衬底绝缘的一部分衬底构成，并且位于传感器元件的一侧或围绕他们。处理单元优选地适用于测量外部电极和传感器元件之间的阻抗，并且传感器元件在所述衬底的有限区域内分组，并且所述至少一个第二导体线位于所述有限区域的至少两面的平面上，从而至少局部环绕具有传感器元件的有限区域。至少一个第二导体线可以耦接到地面作为参考电势。
为了保护外表面抵抗磨损，由碳基材料制成的外部保护层，例如非晶金刚石或DLC，覆盖所述传感器元件并保护传感器表面。
传感器焊接区可以由耦接到在导体线的范围外延伸的关联的导体上的导电区域构成，但是为了减少串扰以及耦接到该衬底的电容，具有围绕电介质绝缘的导体线优选地小于导体线以及相关绝缘材料的尺寸。
传感器元件可以位于衬底表面的预定区域，传感器元件基本上被驱动电极围绕，所述驱动电极被耦接到所述处理单元，所述处理单元适用于在驱动电极和地面之间施加变化的电压并测量传感器元件和驱动电极之间的阻抗。更特别地，驱动电极可以通过与衬底电绝缘的衬底中的第二导体线被耦接到处理单元，绝缘是由两个基本上平行的贯穿电介质区域构成的绝缘结构，绝缘结构具有贯穿电介质区域，贯穿电介质区域在选定间隔处的每个平行的电介质区域之间延伸，从而提供双绝缘区域。该传感器还可以包括至少一个地电极。
本发明的优选实施例特别地涉及一种表面传感器，其中传感器元件构成基本上线性的阵列，用于测量一部分手指表面中的结构，所述基本上线性的阵列包括至少一行传感器元件。从而传感器是用于测量表面结构的条纹传感器，尤其是测量手指相对于表面移动。该处理单元或相关电路然后可以组合在不同时间期间从所述传感器元件采样的测量结果，用于提供表面图像。
条纹传感器中的传感器元件然后可以通过不同方式来布置，例如多个平行的传感器线路，其提供利用压合来生成完整表面的图像的可能性。传感器线路还可以在纵向方向上移位，从而提供交错线路，来改善结果图像中的分辨率。
传感器还可以包括以本质上公知的方式测量表面相对于表面的运动的传感器元件。这些传感器元件由选定数量的传感器元件构成，或者特别地被提供，并定位运动传感器。
Claims (20)
1.用于测量表面中结构的传感器，
包括：在选定位置处的选定数量的传感器元件，所述传感器元件用于耦接到表面，所述表面具有尺寸小于或类似于所述表面中结构的尺寸；以及处理单元，所述处理单元包括耦接到所述传感器元件的用于提供所述表面结构处阻抗测量的询问电极，所述处理单元安装在衬底的一面上，且所述传感器元件位于所述衬底的相反面上，所述衬底包括所述传感器元件和所述询问电极之间的贯穿第一导线，
其中，所述衬底由半导体材料构成，并且所述第一导线由绝缘材料围绕的选定尺寸的贯穿衬底部分构成，
所述衬底还包括至少一个第二导体线，所述至少一个第二导体线也由使用电介质材料从所述衬底绝缘的一部分衬底构成，并且外部电极通过所述第二导体线耦接到所述表面以及耦接到所述处理单元，所述第二导体线显著地大于所述表面上的所述结构。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述至少一个第二导体线具有显著地大于所述表面的所述结构的沿贯通衬底方向的横截面。
3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述处理单元适用于测量所述外部电极和所述传感器元件之间的阻抗。
4.根据权利要求3所述的传感器，其中，所述传感器元件在所述衬底的有限区域内分组，并且所述至少一个第二导体线位于所述有限区域的至少两面的平面上，从而至少局部环绕具有所述传感器元件的有限区域。
5.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述至少一个第二导体线耦接到地面。
6.根据权利要求1所述的传感器，包括覆盖所述传感器元件位于其上的衬底面的电介质层，并且所述电介质层在所述传感器元件上方具有开口或厚度减小的区域，并且还包括至少位于所述开口中的构成传感器焊接区的导电层。
7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述传感器焊接区的尺寸基本上与具有围绕电介质绝缘的导体线的横截面尺寸相同。
8.根据权利要求1所述的传感器，具有由碳基材料制成的覆盖所述传感器元件并保护传感器表面的外部保护层。
9.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述传感器元件位于衬底表面的预定区域，所述传感器元件基本上由驱动电极围绕，所述驱动电极耦接到所述处理单元，所述处理单元适用于在所述驱动电极和地面之间施加变化的电压，并测量所述传感器元件和所述驱动电极之间的阻抗。
10.根据权利要求9所述的传感器，其中，所述驱动电极通过与衬底电绝缘的衬底中的第二导体线耦接到所述处理单元，绝缘是由两个基本上平行的贯穿电介质区域构成的绝缘结构，所述绝缘结构具有选定间隔的在每个平行电介质区域之间延伸的贯穿电介质区域，从而提供双绝缘区域。
11.根据权利要求9所述的传感器，其中，所述传感器元件构成用于测量一部分表面中结构的基本上线性的阵列，所述基本上线性的阵列包括至少一行传感器元件。
12.根据权利要求11所述的传感器，其中，所述基本上线性的阵列包括多个平行的传感器元件线路。
13.根据权利要求12所述的传感器，其中，所述平行的传感器元件线路相对于彼此移位选定距离，从而提供一种交错的传感器元件线路。
14.根据权利要求11所述的传感器，包括距彼此选定距离的至少两个运动传感器元件，用于测量所述传感器上方的所述表面的运动。
15.根据权利要求14所述的传感器，其中，所述两个运动传感器元件中的至少一个是由所述传感器阵列中的传感器元件构成的。
16.根据权利要求10所述的传感器，还包括至少一个地电极。
17.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述衬底还包括到所述衬底外部的外部电极的至少一个第二导体，其显著地大于所述表面的所述结构，提供耦接到所述表面以及所述处理单元的外部电极。
18.根据权利要求1所述的传感器，所述传感器是指纹传感器。
19.根据权利要求1所述的传感器，其中所述半导体材料是硅。
20.根据权利要求1所述的传感器，其中所述绝缘材料为将所述第一导线从衬底分离的电介质。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20083766 | 2008-09-01 | ||
| NO20083766A NO20083766L (no) | 2008-09-01 | 2008-09-01 | Overflatesensor |
| PCT/EP2009/061260 WO2010023323A1 (en) | 2008-09-01 | 2009-09-01 | Surface sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102138147A CN102138147A (zh) | 2011-07-27 |
| CN102138147B true CN102138147B (zh) | 2015-04-15 |
Family
ID=41284176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200980134246.5A Active CN102138147B (zh) | 2008-09-01 | 2009-09-01 | 表面传感器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8487624B2 (zh) |
| EP (1) | EP2332095B1 (zh) |
| JP (1) | JP5593317B2 (zh) |
| KR (1) | KR101620373B1 (zh) |
| CN (1) | CN102138147B (zh) |
| NO (1) | NO20083766L (zh) |
| WO (1) | WO2010023323A1 (zh) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8131026B2 (en) | 2004-04-16 | 2012-03-06 | Validity Sensors, Inc. | Method and apparatus for fingerprint image reconstruction |
| US8447077B2 (en) * | 2006-09-11 | 2013-05-21 | Validity Sensors, Inc. | Method and apparatus for fingerprint motion tracking using an in-line array |
| EP1800243B1 (en) | 2004-10-04 | 2010-08-11 | Validity Sensors, Inc. | Fingerprint sensing assemblies comprising a substrate |
| NO20093601A1 (no) * | 2009-12-29 | 2011-06-30 | Idex Asa | Overflatesensor |
| WO2013119670A1 (en) | 2012-02-06 | 2013-08-15 | Ultra-Scan Corporation | Biometric scanner having a protective conductive array |
| NO340311B1 (no) * | 2013-02-22 | 2017-03-27 | Idex Asa | Integrert fingeravtrykksensor |
| NO20131423A1 (no) | 2013-02-22 | 2014-08-25 | Idex Asa | Integrert fingeravtrykksensor |
| CN103309540B (zh) * | 2013-06-25 | 2016-02-03 | 元亮科技有限公司 | 一种类金刚石镀膜电容触摸屏及其制备方法 |
| NO336318B1 (no) | 2013-07-12 | 2015-08-03 | Idex Asa | Overflatesensor |
| KR102255740B1 (ko) | 2014-02-21 | 2021-05-26 | 이덱스 바이오메트릭스 아사 | 중첩된 그리드 라인을 이용하는 센서 및 그리드 라인으로부터 감지면을 확장하기 위한 전도성 프로브 |
| US9342727B2 (en) | 2014-03-04 | 2016-05-17 | Apple Inc. | Field shaping channels in a substrate above a biometric sensing device |
| CN104102902B (zh) | 2014-07-04 | 2017-07-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种半导体指纹识别传感器及其制造方法 |
| WO2016118683A1 (en) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | Corning Incorporated | Coated substrate for use in sensors |
| USD776664S1 (en) * | 2015-05-20 | 2017-01-17 | Chaya Coleena Hendrick | Smart card |
| US9842243B2 (en) * | 2015-06-08 | 2017-12-12 | Fingerprint Cards Ab | Fingerprint sensing device with heterogeneous coating structure comprising a mold |
| EP3314527B1 (en) | 2015-06-23 | 2020-01-08 | Idex Biometrics Asa | Double-sided fingerprint sensor |
| CN105938545A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-09-14 | 深圳芯邦科技股份有限公司 | 一种指纹识别模组 |
| SE539668C2 (en) | 2016-06-01 | 2017-10-24 | Fingerprint Cards Ab | Fingerprint sensing device and method for manufacturing a fingerprint sensing device |
| US11003884B2 (en) * | 2016-06-16 | 2021-05-11 | Qualcomm Incorporated | Fingerprint sensor device and methods thereof |
| US9946915B1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-17 | Next Biometrics Group Asa | Fingerprint sensors with ESD protection |
| JP6929870B2 (ja) * | 2016-12-02 | 2021-09-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置、および電位測定装置 |
| TWI705384B (zh) | 2017-09-19 | 2020-09-21 | 挪威商藝達思公司 | 適合集成於電子裝置的雙面感測器模組 |
| WO2020188313A2 (en) * | 2018-07-10 | 2020-09-24 | Next Biometrics Group Asa | Thermally conductive and protective coating for electronic device |
| US11519801B1 (en) * | 2021-06-04 | 2022-12-06 | Synaptics Incorporated | Sensor device for transcapacitive sensing with shielding |
| US11816919B2 (en) * | 2021-06-04 | 2023-11-14 | Synaptics Incorporated | Sensor device for transcapacitive sensing with shielding |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1172308A (zh) * | 1996-06-14 | 1998-02-04 | 汤姆森-无线电报总公司 | 指纹读取系统 |
| WO2001099035A2 (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-27 | Idex As | Sensor unit, especially for fingerprint sensors |
| WO2003049012A2 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-12 | Idex Asa | Packaging solution, particularly for fingerprint sensor |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4310390C2 (de) * | 1993-03-30 | 1995-03-16 | Topping Best Ltd | Ultraschallabbildungsvorrichtung zur Erfassung und/oder Identifikation von Oberflächenstrukturen und oberflächennahen Strukturen |
| US6016355A (en) | 1995-12-15 | 2000-01-18 | Veridicom, Inc. | Capacitive fingerprint acquisition sensor |
| US5963679A (en) * | 1996-01-26 | 1999-10-05 | Harris Corporation | Electric field fingerprint sensor apparatus and related methods |
| NO304766B1 (no) * | 1997-06-16 | 1999-02-08 | Sintef | Fingeravtrykksensor |
| JP3400347B2 (ja) * | 1998-05-18 | 2003-04-28 | 日本電信電話株式会社 | 表面形状認識用センサおよびその製造方法 |
| US6628812B1 (en) * | 1999-05-11 | 2003-09-30 | Authentec, Inc. | Fingerprint sensor package having enhanced electrostatic discharge protection and associated methods |
| US6683971B1 (en) * | 1999-05-11 | 2004-01-27 | Authentec, Inc. | Fingerprint sensor with leadframe bent pin conductive path and associated methods |
| US6512381B2 (en) * | 1999-12-30 | 2003-01-28 | Stmicroelectronics, Inc. | Enhanced fingerprint detection |
| NO20003006L (no) * | 2000-06-09 | 2001-12-10 | Idex Asa | Mus |
| NO316482B1 (no) * | 2000-06-09 | 2004-01-26 | Idex Asa | Navigasjonsverktöy for kobling til en skjerminnretning |
| US7184581B2 (en) * | 2000-06-09 | 2007-02-27 | Idex Asa | System for real time finger surface pattern measurement |
| US6515488B1 (en) | 2001-05-07 | 2003-02-04 | Stmicroelectronics, Inc. | Fingerprint detector with scratch resistant surface and embedded ESD protection grid |
| JP2003058872A (ja) | 2001-08-21 | 2003-02-28 | Sony Corp | 指紋検出装置、その製造方法及び成膜装置 |
| US6693441B2 (en) | 2001-11-30 | 2004-02-17 | Stmicroelectronics, Inc. | Capacitive fingerprint sensor with protective coating containing a conductive suspension |
| EP2560199B1 (en) * | 2002-04-05 | 2016-08-03 | STMicroelectronics S.r.l. | Process for manufacturing a through insulated interconnection in a body of semiconductor material |
| NO20025803D0 (no) * | 2002-12-03 | 2002-12-03 | Idex Asa | Levende finger |
| SE526366C3 (sv) | 2003-03-21 | 2005-10-26 | Silex Microsystems Ab | Elektriska anslutningar i substrat |
| EP1987535B1 (en) * | 2006-02-01 | 2011-06-01 | Silex Microsystems AB | Method of making vias |
-
2008
- 2008-09-01 NO NO20083766A patent/NO20083766L/no not_active Application Discontinuation
-
2009
- 2009-09-01 WO PCT/EP2009/061260 patent/WO2010023323A1/en active Application Filing
- 2009-09-01 EP EP09782445.2A patent/EP2332095B1/en active Active
- 2009-09-01 CN CN200980134246.5A patent/CN102138147B/zh active Active
- 2009-09-01 US US13/060,759 patent/US8487624B2/en active Active
- 2009-09-01 KR KR1020117006526A patent/KR101620373B1/ko active IP Right Grant
- 2009-09-01 JP JP2011524413A patent/JP5593317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1172308A (zh) * | 1996-06-14 | 1998-02-04 | 汤姆森-无线电报总公司 | 指纹读取系统 |
| WO2001099035A2 (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-27 | Idex As | Sensor unit, especially for fingerprint sensors |
| WO2003049012A2 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-12 | Idex Asa | Packaging solution, particularly for fingerprint sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010023323A1 (en) | 2010-03-04 |
| JP5593317B2 (ja) | 2014-09-24 |
| CN102138147A (zh) | 2011-07-27 |
| KR20110063643A (ko) | 2011-06-13 |
| US8487624B2 (en) | 2013-07-16 |
| KR101620373B1 (ko) | 2016-05-23 |
| EP2332095A1 (en) | 2011-06-15 |
| JP2012501484A (ja) | 2012-01-19 |
| NO20083766L (no) | 2010-03-02 |
| US20110182488A1 (en) | 2011-07-28 |
| EP2332095B1 (en) | 2015-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102138147B (zh) | 表面传感器 | |
| US7518382B2 (en) | Miniature sensor chip, especially for finger print sensors | |
| US6272926B1 (en) | Micromechanical component | |
| US9239308B2 (en) | Humidity detection sensor and a method for manufacturing the same | |
| NO315017B1 (no) | Sensorbrikke, s¶rlig for måling av strukturer i en fingeroverflate | |
| KR101172783B1 (ko) | 용량 소자 및 반도체 장치 | |
| CN102782700A (zh) | 表面传感器 | |
| US8776337B2 (en) | Methods of forming capacitive sensors | |
| US11754522B2 (en) | Moisture sensor | |
| US9818014B2 (en) | Surface sensor | |
| US20160313375A1 (en) | Chip scale current sensor package and method of producing a current sensor package | |
| WO2019098001A1 (ja) | 静電容量式圧力センサ | |
| CN209087832U (zh) | 电容器和系统 | |
| US9347806B2 (en) | Sensor having an embedded electrode, and method for manufacturing same | |
| US8607632B2 (en) | Micromechanical sensor | |
| JP2014126454A (ja) | 静電容量式検出装置 | |
| CN219957785U (zh) | 集成电路测试装置 | |
| CN109416291A (zh) | 压力差传感器 | |
| WO2024172068A1 (ja) | 配線基板 | |
| KR20140084578A (ko) | 초음파 탐촉자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |