CN102782700A - 表面传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于检测有机组织及其表面的特性和结构的传感器,例如指纹传感器,其包括:用于耦合到手指组织及其表面的在选定位置处的选定数量的传感器电极,其具有小于手指组织或者表面的结构的尺寸或与之可比较的尺寸、手指组织或者表面的特性或者特征;以及包括连接到所述电极的用于检测电极处的电压或者电极中的电流流动的电子电路的处理单元,由此提供相关的电容、阻抗、电磁场、指纹、结构、组织活性或者位于电极上的组织或者其表面的其它生物测量的、物理的、生理的、热的、或者光特性或者特征的信息的检测和收集,处理单元被安装在衬底的一侧上,并且电极嵌入所述衬底中,衬底包括所述传感器电极和所述测量电路之间的贯穿的第一、第二和第三导电通路。衬底由聚合物材料例如聚酰亚胺制成,被实现为刚性的或者柔性的多层增层衬底,所述第一、第二和第三导电通路由选定尺寸和材料的贯穿衬底部分构成。
Description
本发明涉及用于检测有机组织或者其表面的结构和特性的传感器,尤其涉及指纹传感器,其包括用于电耦合及机械耦合到手指表面及其组织的、在选定位置处的选定数量的传感器电极,传感器电极具有与手指组织或者表面的结构的尺寸可比较的尺寸、手指组织或者表面的特征或特性。
近年来,生物测量学以及特别是指纹传感器为了例如在出入境检查处、在机场以及对私人设备例如笔记本电脑等验证人的身份的目的而变得常见。当前的解决方案仍然具有若干缺点。对于很多应用来说,在机场和入境检查处中的指纹传感器很大,并且过于昂贵,在便携式设备中看到的较小传感器常常是具有有限的坚稳性以及复杂的电气互连的基于硅的解决方案。用于这样的传感器的传统的硅生产技术常常导致干扰设备的物理手指界面的电气互连特征的解决方案。在客户应用中传感器的槽式安装常常被实现以改进这些缺点,但是对于美学设计以及免受污垢和湿气可能不是最佳解决方案。传感器的尺寸、体积和面积、以及硅的刚硬特性明显限制了一体化的指纹设备在薄且柔韧的应用例如智能卡中的可行性。
可以被齐平地安装在与产品的表面相同的平面中的指纹传感器在US7251351中被描述,其中一组第一电极/传感器元件位于设置有贯穿衬底的导体的绝缘衬底的一侧上。衬底可以由玻璃、陶瓷或者其它绝缘材料制成。在WO 03/049012中,基于减成PCB工艺来描述由多层或者层压PCB工艺制成的衬底,如同上述美国专利一样,减成PCB工艺基于材料例如通过蚀刻的移除,其具有相对低的分辨率,并且对于小尺寸和小容差的指纹传感器来说不足够好。如果尺寸例如层厚度不足够精确,它们可能影响测量并减小传感器单元的精确度。
由此本发明的目的是提供通过已为大家接受的高容积低成本制造工艺来实现的薄的柔韧的指纹传感器,同时还允许传感器表面定位成为与它被安装于的设备的表面齐平。这使用如上所述的如在独立的权利要求中所描述的被特征化的指纹传感器来实现。
指纹传感器由此使用加成或者半加成增层工艺来制造,以按层来沉积电介质和导体来形成具有贯穿导电通路的衬底,具有用于在一侧上耦合到手指表面而在相对侧上具有充分保护的处理单元的嵌入的传感器电极。衬底可以使用液态或者干的膜电介质来制造,膜电介质与通过喷溅、喷射或者其它电镀技术沉积的导电材料层交替。以沉积在心轴上的电介质层例如玻璃开始,第一电介质层被确保有高平坦度。导电材料和电介质的后续层使用光刻术来被添加,并且对应的掩模设置成限定所需的截面特征。构造从传感器的手指界面侧到后部处理单元界面侧同时仍附接到心轴的层确保了最小化特征和对齐容差的衬底的尺寸稳定性。完成的衬底可以被后处理,同时仍然附接到心轴,或者被剥离以显示第一沉积层。在本发明的首选的实施方式中,液态聚合物例如聚酰亚胺被用在平的玻璃表面上,由此在传感器单元的尺寸尤其是厚度上获得提高的精确度,并且由此获得衬底结构在提供的测量上的贡献。
以上提到的工艺的一个备用方案是反转层处理顺序。不是将顶部手指界面层首先沉积到玻璃板上,一个或者多个层被沉积到PCB型的核心上。核心可以被预先制造有后侧处理单元界面和用于信号再分配和屏蔽的内部层。PCB型的核心的前侧可以随后使用以上描述的增层工艺来被后处理,以产生指纹传感器设计所需的小的高容差特征。在该工艺中,待沉积的最后一层将构成手指界面。该处理备用方案常常被使用以制造IC衬底或者倒装晶片衬底,并且常常被称为微型PCB。在备用工艺中,干膜用诸如的金属覆盖的膜来代替液态聚酰亚胺材料,其中导电部分使用光刻和多种蚀刻术、激光以及通过充填技术来处理,由此提供如在上述出版物中讨论的导体引线或者路径。多个层通过将这样单独的薄片层压在一起来实现。有核心或者没有核心的干工艺和湿工艺的组合也是可能的。
在以下的描述中,术语“对电压或者电流的检测”将被本领域中的技术人员理解为一种用于检测和收集关于相关的电容、阻抗、电磁场、指纹或者其它的生物测量的、物理的、生理的、热的或者光的信息或者位于传感器电极上的组织或者其表面的特性或者特征的方法。此外,术语“耦合”被理解为包括两个部分之间的直接电接触以及由电介质材料物理地分开的两个部分的电容耦合或者电感耦合。
参考作为例子示出本发明的附图来更详细地讨论本发明。
图1示出了本发明的首选的实施方式的横截面。
图2示出了如从上面看的线性指纹传感器布局。
图3示出了本发明的第二实施方式的横截面。
图4示出了本发明的第三实施方式的横截面。
图5示出了本发明的第四实施方式的横截面。
图6示出了本发明的第五实施方式的横截面。
图7示出了本发明的第六实施方式的横截面。
图8示出了本发明的第七实施方式的横截面和布局。
图9示出了本发明的第八实施方式的横截面和布局。
图10示出了本发明的第九实施方式的横截面和布局。
图11示出了本发明的第十实施方式的横截面和布局。
图12示出了本发明的第十一实施方式的横截面和布局。
图13a、b示出了根据本发明的位于额外的衬底上的用于安装在信用卡中的指纹传感器。
图14示出了被安装在智能卡中的指纹传感器。
图1示出了根据本发明的指纹传感器21的首选的实施方式的横截面。传感器单元主要由柔性单元40构成,柔性单元40包含电介质——可能是有机的——衬底8,衬底8具有嵌入的导电部分1、2、3、4。第一电极1被连接到通过顺序地使导电及电介质材料层沉积而创建的第一导电通路4,所述材料从第一电极穿过衬底8形成导电部分的未中断的导电通路,并且再分配到用于连接到相反侧上的处理单元接口7的耦合点31。这从由手指10触摸的接触表面9以分层结构来提供,分层结构由覆盖第二层中的被电介质材料8分开的第一电极1(在提到的专利出版物中也被称为传感器元件)以及其它(第二和第三)电极2、3的第一电介质层39和包括到耦合点31的导体引线4、5、6的第三层组成。该结构优选地在如上提到的增层工艺中被构造,并且可以包括用于插入附加层的几个额外的步骤,例如,如果到处理单元的耦合点的所需位置不同于电极的位置。
第一电极1的手指界面、耦合区域被选定,使得它们小于一般手指表面10中的结构,实现区分开表面中的谷和脊的能力,谷和脊通常具有大约150-600μm的间距。因此第一电极的一般面积大约为2000-20000μm2,第一电极通过厚度为1-30μm的衬底电介质与邻近的电极电绝缘。可以设想改变电极尺寸、形状和间距的其它变体。在已实现的实施方式中,在面积为6500μm2的矩形形状中,电极间距是67.5μm。根据布线和/或工艺约束以及信号完整性的需求,导电通路4可以在尺寸和形状上极大地变化。当前制造能力对于迹线宽度和厚度(L/S)以及在带有10-2000μm2横截面面积的层到层互连导电通路均在1μm以下。当前实施方式实现有15/15μm的L/S以及700μm2的层到层互连。
本发明的首选的实施方式包括手指表面和传感器电极之间的电隔离,并且由此传感器电极被嵌入手指界面表面下的衬底中,衬底电介质8提供在手指表面和第一电极之间的所需电介质。为了改进的机械及化学保护、可控的摩擦、提高的图像质量、增强的修饰或者其它的目的而优选地添加表面涂层9。如在EP0779497和US5963679中所描述的,性能涂层可以由碳基材料例如类金刚石(DLC)或者非晶金刚石制成。衬底电介质以及性能涂层的厚度可以被选择为提供例如在500nm或者更大的范围内的合适的检测状况。可以为改进的检测状况如增大的信号电平实现提供与手指的直接电接触的没有电介质的暴露的电极。
在手指接触表面的相对侧上,指纹传感器衬底以本身已知的方式设置有电信号接口7,其用于将信号处理单元13连接到导电通路。这些接口可以使用众所周知的用于凸点下金属化层(under-bump metallization,UBM)的技术来制造,并且为处理单元提供基于焊接剂或者胶的互连解决方案的基座。类似地,提供了外部IO连接15。
根据首选的实施方式,衬底还设置有连接到第二导电通路5的第二电极2,其以与第一电极和第一导电通路类似的方式来实现,但是具有较大的电极尺寸以便明显地比手指表面中的特征大。由此第二电极和手指之间的耦合并不明显地受到手指表面的结构的影响。在这种情况下,处理单元适于检测由第一和第二电极提供的多个第一电极1的每个处的电压或者每个中的电流流动,因为处理单元也在第一和第二电极之间施加静态的或者变化的电压,并例如通过在第二电极和地之间施加电压以及通过检测从手指到第一电极中的电流流动或者在第一电极处的相对于地的电压来以本身已知的方式检测电压和电流。仅仅由于尺寸上的不同,接近于第一电极的手指的结构将影响由传感器感测到的或者检测到的电压或者电流。在本发明的本实施方式中,为了优化检测状况如敏感性、对比、动态信号范围或者传感器电极1、2和3和/或衬底8的其余部分的其它参数,也可能改变电极的嵌入深度,由此改变电介质厚度和耦合特性。
根据首选的实施方式,衬底还设置有连接到第三导电通路6的第三电极3,这以与第一电极和第一导电通路类似的方式来实现。第三电极可以在尺寸上从小于手指的表面特征尺寸改变到明显地大于手指的表面特征尺寸。第三电极可以复制第一或者第二电极的功能,或者被独立地电气地退出(electrically exited)、调整、电气地保持浮动(electrically left floating)、或者连接到地,如在US7606398中所讨论的。第三电极还可被实现为使得到单独的第1电极的电容耦合可以在校准或电路测试例程中被利用,如在US 7251351B2中所描述的。还可以设想例如具有接近第一导体引线/导电部分的第三导体(未示出)以及具有可比较的尺寸例如在US6,512,381中所描述的解决方案的其它备选方案。指纹传感器被设计为触击传感器,其中待测量的表面被预期在触击方向11上横穿电极。
图2示出了由传感器电极12的基本上线性的阵列构成的条纹形指纹传感器21的布局,其中每个第一电极1与一个第一导电通路4相关。跨越传感器阵列12的是与之前提到的第二导电通路相关的两个激励或者驱动电极2,由此确保在整个手指中的均匀电压分布,且来自传感器阵列的检测信号中的变化主要由在极接近阵列的手指的结构中的变化导致。
在图2的首选的实施方式中,布局还包括两个第三电极3,在本实例中用于(数字以及模拟)接地连接,由此也提供ESD保护。这些电极还可以与穿过衬底的之前提到的第三导电通路相关。这些电极的嵌入深度可以与第一和第二电极类似地变化,以增加ESD事件放电到地的可能性。其它用于提供ESD保护的解决方案可以通过连接到衬底的导电通路的二极管结构的实现来被实现。可选地,分立的部件例如ESD保护二极管可以被连接在驱动电极和地之间,内部地嵌入衬底中或者例如通过倒装芯片组件外部地连接。
根据在图2中示出的传感器布局的可选的实施方式,传感器阵列可以由一个或者多个线性电极阵列组成,电极阵列可能在触击方向偏移,提供交错结构并提高测量中的分辨率。多个传感器阵列还可以允许如在US6289114中描述的通过拼接来重建指纹影像,或者如在US7054471中所描述的在传感器上来测量手指的运动。
根据可选的实施方式,第二、第三电极或者两者可以设置有到图1中示出的外部IO连接15的用于在衬底外部实现的接口,如在US 6,628,812和US 6,683,971中所讨论的,具有减小衬底材料面积的优势。
额外的电极和电路可以被嵌入传感器21中,例如如在US7251351和US7110577中所描述的用于测量手指在表面上的相对运动、或者如在US7129926和US7308121中所描述的用于导航或者驱动屏幕上的指针、或者如活性检测一样用于测量手指的其它生物测量特性。
根据图3中的可选的实施方式,为了屏蔽目的而包括导电部分14的附加的内部层。屏蔽层位于电极和用于到处理单元接口的侧向信号再分配的导电部分之间。将该屏蔽层的全部或者部分连接到地将保护处理单元接口和信号再分配部分免受电磁干扰、或者免受与电极和手指表面的感应的或者电容性的电耦合的影响,并且反过来也是一样的。
根据图4中的可选的实施方式,导电部分的一个或者多个附加的内部层16可以被包括以便于多种嵌入特征。
附加层可以被包括来以额外的自由度便于改进的信号再分配,以规定导电通路17的路线。
导电部分的一个或者多个附加的内部层可以被包括以便于多种嵌入部件18。分立的部件可以被放置在连接末端向上、在下一个电介质层被沉积之前用胶或者通过其它方式来固定的最后沉积的层上。随后的导电部分层沉积被制备有包括在分立的部件的所需连接位置处的开口的遮蔽物。导电材料沉积工艺将熔合到恰当的分立部件末端,并连接到恰当的导电通路。
在图4中的可选的实施方式还示出了可如何实现有机或者印刷电子电路19。可图案化的电介质层16可以对这类沉积工艺用作基础介质。这些特殊的电路通过其沉积工艺、或者通过经由其沉积工艺熔合到后续导电层来被直接连接到底层导电部分。
使用可图案化的电介质以产生有意的空隙,两个导电部分之间的填充有气体的容积可以被用作火花隙20,以提供高电压放电路径,并将电荷消散到地。当被合并到电极和处理单元之间的导电通路中时,ESD保护可以由此被改进。
图5中的可选的实施方式是先前描述的图4的嵌入式分立的部件18的特殊情况。在本实施方式中,整个处理单元13被嵌入电介质中,与如图1中所描述的安装的倒装晶片相反。
在图6的可选的实施方式中,可固化的聚合树脂22例如环氧树脂被用于提高传感器的机械坚稳性。底部填充树脂被用于封装电气接口和处理单元,由此保护它们免受诸如湿气和污垢等因素的影响,同时还为传感器增添了刚度。带有多个传感器的薄片可以是底部填充的,并在被切割为单独的传感器之前被涂覆。完成的产品是指纹设备,被封装并且包装有BGA类型球接口15。类似的结果可以通过使用塑料成型工艺来实现,与可固化的树脂相反。
在图7的可选的实施方式中,附加的第二电介质材料23被层压到增层衬底上,以提高传感器的刚度和机械坚稳性。该材料可以是一层液态或者干膜阻焊层,其中导电部分以用于形成增层衬底的导电部分的相同工艺来形成。可选地,加强层可以是印刷电路板型材料,具有预先形成的通孔,通过接口连接和电连接到增层衬底导电部分。
在图8中的可选的实施方式中,柔性带状电缆24被集成在增层衬底中以用于外部IO连接。这可以简化与各种应用的集成,并带有增加手指界面和主机系统电子设备之间的距离的选项。带状电缆可以例如穿过应用外壳中的槽。
在图9的可选的实施方式中,单独的柔性带状电缆25被连接到增层衬底的外部IO连接接口,产生类似于对图8中的实施方式描述的优势。
在图10的可选的实施方式中,高分辨率增层衬底8被层压或者以其它方式使用电气连接固定到构成增层传感器衬底和信号处理单元13之间的插入器的标准PCB或者柔性印刷电路26。这可以在装配、互连和组装方面提供优势,同时对需要较大面积的电路使用较低成本材料。信号处理单元和外部IO连接部27可以位于插入器的任一侧上。
在图11的可选的实施方式中,高分辨率增层衬底8被层压或者以其它方式使用电气连接固定到构成嵌入式指纹模块的母板的标准PCB或者柔性印刷电路28。结合高分辨率增层衬底与低成本标准电路板技术,附加的电子电路例如集成电路、显示器、LED、按钮29、以及外部电气接口30可以被集成到指纹模块中。附加的电子电路可以位于母板的任一侧上。
在图12的可选的实施方式中,高分辨率增层衬底8不仅被用作传感器衬底,而且还被实现为载体以及用于完整的生物测量系统的互连设备。第1、第2和第3电极信号被再分配(未示出)到正好在手指界面下或者在任何横向方向上偏移的信号处理单元13。额外的集成电路例如微控制器32以及其它电气部件33例如电容器、电阻器、按钮、显示器以及天线可以通过倒装晶片、引线键合、导电胶或者其它方式来集成。外部IO连接15可以被集成为暴露的导电衬垫、顶盖以及连接器或者其它。手指界面部分可以通过合适厚度和材料的层压加强板34来被机械地支持。整个生物测量组件可以被安装在合适的外壳内部,或者被模制,可选地被层压在例如id卡或者金融交易卡内。
在图13a和13b中,带有指纹传感器21的柔性单元40被安装在如图7中的第二电介质材料23上。该第二电介质单元23构成包括接合界面41的电路板以与指纹传感器21的背侧上的耦合点31以及与穿过第二电介质单元到可放置有处理器13的相对侧上的焊接表面42的导体引线连接,由此被连接到指纹传感器21。该解决方案尤其适合于安装在具有适合于接纳指纹传感器单元的开口或者凹槽的智能卡中。传感器单元可以随后用层压工艺或者粘合剂被紧固在凹槽或者孔中,并且被密封以构成智能卡的整体部分。
智能卡常常在具有至少三个层的分层结构中被制成,其中中间层包括导体引线,使得连接到卡中的其它电路变得可能。在US6881605中示出了显示该类型的连接的实施例。当指纹传感器被定位卡中的凹槽或者孔中时,在适合于连接到导电卡层的位置上的卡接触点43被设置在匹配覆盖卡中的电导体的外部层的厚度的合适的位置处。
图14示出了位于智能卡47中的指纹传感器21,其还包括电导体44以及微芯片45和例如用于RFID或者近场通信的天线46。如以上所提到的,这些导体44被嵌入到智能卡内的中间层,而微芯片45和指纹传感器21的连接器界面延伸到卡表面。
由此本发明尤其指带有传感器电极以及嵌入电介质衬底中的相关的导电通路的指纹传感器的实现。
总之,本发明涉及用于测量有机组织的对象的表面的结构和特性的传感器单元,尤其涉及指纹传感器。该传感器单元包括:
-适合于与所述对象有机械接触的接触表面,
-具有选定厚度的第一电介质层,
-包括具有预定尺寸和位置的多个导电第一电极1的第二层,传感器元件由电介质材料分开,
-包括多个导电部分的第三层,每个导电部分具有电耦合到第一电极的第一端以及在第三层的相对侧处的具有预定位置的第二端,导电部分由电介质材料分开,
-以及用于电连接到信号处理单元的、在导电部分的所述第二端的所述预定位置处的导电连接装置。
这样提供了用于安装处理器单元的衬底,其中衬底包括在聚合物材料中的以预定图案的第一电极和可能附加的电极。电介质材料优选地是聚酰亚胺,并且传感器使用增层工艺来构造,其中第一层被沉积为平的玻璃表面上的液体。
由此,本发明主要涉及用于检测有机组织及其表面的特性和结构的传感器,尤其涉及指纹传感器,该传感器表面为适于被包含在信用卡等中的柔性单元的一部分。柔韧性因此可优选地根据针对信用卡ISO-IEC 7810的ISO标准。物理特性使用来自ISO-IEC 10373-1身份证测试方法的测试过程而被测试。为了其它目的,没有处理器和其它部件的衬底层的柔韧性可能更大,例如,具有下至1mm的弯曲半径。它包括在选定位置处用于耦合到待测量的表面的选定数量的第一电极或者传感器元件。第一电极的尺寸以及优选地它们之间的距离应该小于组织或者其表面中的特征或者结构的尺寸或者与之可比较,以便能够区分开不同类型的特征,例如指纹中的脊和谷。可以包括具有用于检测电极处的电压或者电极中的电流流动的电子电路的处理单元,从而提供相关的电容、阻抗、电磁场、指纹、结构、组织活性或者组织或者其表面的其它生物测量的、物理的、生理的、热的、或者光特性或者特征的信息的检测和收集。该电路被连接到用于提供对所述特性、特征或者结构的检测的所述第一电极,处理单元被安装在衬底的一侧上,并且第一电极位于所述衬底的内部嵌入层上。衬底由此包括所述传感器电极和所述测量电路之间的贯穿的第一导电通路,其中衬底由柔性单层或者多层电介质聚合物材料例如聚酰亚胺制成,并且所述第一导电通路由选定尺寸和材料的贯穿衬底的部分构成。
衬底优选地由柔性材料制成,并且还包括具有实质上大于待测量表面的结构的尺寸的至少一个第二电极。第二电极可以被接地或者被连接到所述处理单元,第二导电通路也由衬底的贯穿导电部分构成,并且处理单元适于检测第一电极和第二电极处的电压或者电流。在本发明的首选的实施方式中,变化的电压可以通过处理单元或者第二电极和第一电极之间的外部振荡器来施加,处理单元测量或者计算第一电极和第二电极之间的阻抗。
衬底还可以包括至少一个第三电极,提供被耦合到所述表面并且被连接到所述处理单元的电极,第三导电通路也由衬底的贯穿导电通道构成。第三电极可以被接地或者处理单元可以适于检测第三电极处的电压或者电流。
第一、第二和第三电极可以相对于待测量的表面被嵌在同一平面中或者变化的深度处或者完全被暴露给所述表面,产生用于所述表面结构测量的单独的电介质耦合特性。由此,第一层可以包括具有减少厚度的区域或者至少一些电极上的开口,由此还提供用于调节手指和电极之间的电容的手段或者提供电极和待测量的手指/对象之间的电接触。
为了保护传感器单元表面,外部保护层由覆盖表面传感器的测量表面界面的碳基材料例如非晶金刚石制成。
衬底还可以包括到实质上比表面的结构大的、衬底外的外部电极的至少一个外部接口,提供被耦合到待测量的所述表面并且被连接到所述处理单元的外部电极。
传感器单元的第三层还可以为了用于耦合到处理单元的在连接点的预定位置处的所述第一、第二或者第三导电通路的信号再分配目的而包括至少一个嵌入的可图案化的子层。该子层还可以包括嵌入的有源和无源电子设备,其中至少一个电子设备在所述第一、第二或者第三导电通路的至少两个导电部分之间实现。
带有连接到所述第一、第二或者第三导电通路的至少两个导电部分的测量电路的处理单元还可以被嵌入到衬底结构中。
衬底还可以包括:至少一个嵌入的有机电子设备层,其中至少一个电子设备在所述第一、第二或者第三导电通路的至少两个导电部分之间实现;和/或至少一个嵌入的可图案化的电介质层,其中至少一个空隙被创建以形成所述第一、第二或者第三导电通路的至少两个导电部分之间的火花隙。
如以上参考图10-12所提到的,设置成耦合到信号处理单元的耦合装置可以连接到柔性箔、PCB或者印刷电路上的导体,其中导体提供耦合装置和信号处理单元上的对应的接口之间的连接,该信号处理单元位于与耦合装置侧向分离的位置上。这样,处理单元可以位于不同于传感器表面的位置上,在箔、PCB或者印刷电路的同一侧上,或者在相对侧上。印刷电路或者PCB还可以包括其它电路或者到外部装置的接口。
根据本发明的传感器单元优选地使用包括以下步骤的方法来产生:
-将液态聚酰亚胺沉积在平的玻璃表面上,并且硬化聚酰亚胺材料,
-通过将构成第一电极的导电材料的图案涂敷到第一层上、沉积液态聚酰亚胺层从而提供第一电极之间的绝缘以及硬化聚酰亚胺材料来将第二层沉积在所述第一层上,以及
-通过施加导电材料的图案、沉积液态聚酰亚胺层从而提供第一电极之间的绝缘以及硬化聚酰亚胺材料来沉积第三层,并且在固化该单元后,将它从玻璃板移除,由此产生分层的柔性膜或者箔。
根据传感器电极的工艺和定位所需要的精确度,该顺序可以以相反的次序来执行,由此将玻璃板留在箔的相对侧上。
该方法还可以包括将导电材料涂敷在导电部分的第二端上以提供连接装置的步骤。
根据使用和操作的状况,传感器表面能够以若干方式被处理。例如,通过图案化聚酰亚胺结构和使聚酰亚胺结构成像,可以对光学特性改变衬底,用于显现、反射等,或者用于获得表面特性,例如疏水性、摩擦、耐磨性等。
衬底还可以被改变来容纳嵌入的处理单元,或者使用硬化的固化树脂被涂到处理单元侧上以形成带有球栅阵列型外部IO接口的封装的设备。为了使它更耐久,它还可以为了增加的刚性和互连目的而被层压到另一个表面例如印刷电路板上。
为了改进耦合特性,或者在待测量的表面是弯曲的情况下,衬底可以被层压到弯曲的表面上,例如,以便获得类似于在US 6785407中描述的触击传感器的解决方案。
本发明的优势是可以获取柔性衬底,其可以为了互连目的而用作柔性带状电缆的一部分,或者为了互连目的而被层压到柔性平坦电缆上。它还可以被层压或者以其它方式电连接到PCB或者柔性电路,以额外的自由度在嵌入的指纹模块的组件和互连或者母板的布局中构成所述衬底和所述处理单元之间的插入器,提供传感器衬底和处理单元之间的接口,同时允许额外的电子电路和部件被集成。
Claims (16)
1.一种用于测量有机组织的对象的表面的结构和特性的传感器单元,特别是指纹传感器,所述传感器包括
-适合于与所述对象有机械接触的接触表面,
-具有选定厚度的第一电介质层,
-包括具有预定尺寸和位置的多个导电第一电极的第二层,所述第一电极由电介质材料分开,
-包括多个导电部分的第三层,每个导电部分具有第一端和第二端,所述第一端电耦合到第一电极,而所述第二端处于所述第三层的相对侧处并具有预定位置,所述导电部分由电介质材料分开,
-以及用于电连接到信号处理单元的、在所述导电部分的所述第二端的所述预定位置处的导电连接装置,
并且其中所述层由柔性材料制成。
2.根据权利要求1的传感器单元,其中所述电介质材料是聚酰亚胺。
3.根据权利要求1的传感器单元,其中所述第三层由至少两个子层构成,其中至少一个子层包括导电部分的图案,该导电部分的图案使第二导体端部的位置适合于到处理单元的连接点的所需位置。
4.根据权利要求1的传感器单元,其中所述接触表面设置有保护涂层,例如碳基材料。
5.根据权利要求1的传感器单元,其中相对于所述接触表面的相对侧涂覆有硬化材料,例如树脂材料。
6.根据权利要求5的传感器单元,其中所述硬化材料还覆盖安装的处理单元。
7.根据权利要求1的传感器单元,其中所述第二层包括具有大于待测量的表面的结构的尺寸的至少一个第二电极,所述第三层包括从所述电极延伸到所述传感器单元的相对侧的导电部分。
8.根据权利要求7的传感器单元,其中所述第二电极设置有在所述相对侧处的连接点,用于耦合到所述处理单元。
9.根据权利要求7的传感器单元,其中在至少一个第二电极之上的所述第一层的厚度被减小。
10.根据权利要求1的传感器单元,其中所述第一层包括在至少一个所述电极上的开口,该开口提供在所述电极和所述对象之间的电接触。
11.根据权利要求1的传感器单元,其中所述耦合装置被连接到柔性PCB或者印刷电路上的导体,所述导体提供在所述耦合装置和信号处理单元上的对应的接口之间的连接,所述信号处理单元位于与所述耦合装置侧向分离的位置上。
12.根据权利要求11的传感器单元,其中所述处理单元相对于所述耦合装置位于所述柔性PCB或者印刷电路的同一侧上。
13.根据权利要求11的传感器单元,其中所述处理单元相对于所述耦合装置位于所述柔性PCB或者印刷电路的相对侧上。
14.根据权利要求11的传感器单元,其中所述柔性PCB或者印刷电路包括多个部件和到外部设备的耦合接口。
15.一种用于生产根据权利要求1的传感器单元的方法,包括以下步骤:
-将液态聚酰亚胺沉积在平的玻璃表面上,并且硬化聚酰亚胺材料,
-通过将构成第一电极的导电材料的图案涂敷到所述第一层上、沉积液态聚酰亚胺层从而提供所述第一电极之间的绝缘以及硬化聚酰亚胺材料来将第二层沉积在所述第一层上,以及
-通过涂敷构成多个导体的导电材料的图案、沉积液态聚酰亚胺层从而提供所述第一电极之间的绝缘以及硬化聚酰亚胺材料来沉积所述第三层,所述导体具有电连接到所述第二层中的所述导电材料的图案的一端,以及
-将上述层从所述玻璃表面移除,以便显现在所述玻璃表面和所述第一层之间的较早接触表面处的所述接触表面。
16.根据权利要求11的方法,包括将导电材料涂敷到所述导电部分的第二端上以提供连接装置的步骤。
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