CN104766053B - 指纹识别装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种指纹识别装置，其包括：指纹识别传感元件及指纹识别控制芯片；该指纹识别传感元件包括基板、多个传感器电极、多根引线及导电层；传感器电极形成于基板的顶面；指纹识别控制芯片设于基板的底面，且指纹识别控制芯片具有分别与多个传感电极对应的多个芯片接口；该多根引线设置及分布在基板的各外表面，且每一引线的一端与一述传感器电极电连接，另一端与相应的芯片接口电连接；导电层覆盖在基板的顶面未设置有该多个传感器电极的位置且与该多个传感器电极彼此绝缘。相较于现有技术，本发明的导电层将基板的顶面除传感器电极外的位置覆盖，因而可将布设于顶面的引线遮挡而避免在指纹检测时，引线产生干扰感应信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种指纹识别装置尤指一种电容式指纹识别装置及该指纹识别装置的制造方法。
背景技术
随着科技的发展，方便用户使用的指纹识别加密保护功能已逐渐整合到电子产品中以取代传统的字符密码加密功能。用于指纹识别的传感器通常包括光学式传感器、电阻式传感器及电容式传感器等。其中，电容式指纹识别传感器通常采用在指纹识别传感元件的基板上布设引线及传感器电极，并通过引线将传感器电极的电信号传递。然，随着对指纹识别高分辨率的需求，需布设的引线密度随之增加，当手指滑过电容式指纹识别传感器时，布设于传感器电极周围的引线容易产生干扰感应信号而影响准确地检测出指纹感应信号。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种指纹识别装置，该指纹识别装置，包括：指纹识别传感元件及指纹识别控制芯片；所述指纹识别传感元件包括基板、多个传感器电极、多根引线及导电层；所述基板包括多个外表面，所述多个外表面包括顶面、与该顶面相对的底面及连接该顶面及该底面的侧面；所述传感器电极形成于所述顶面；所述指纹识别控制芯片设于所述底面，且所述指纹识别控制芯片具有分别与所述多个传感电极对应的多个芯片接口；所述多根引线设置及分布在所述外表面，且每一所述引线的一端与一所述传感器电极电连接，另一端与相应的芯片接口电连接；所述导电层覆盖在该顶面未设置有该多个传感器电极的位置且与该多个传感器电极彼此绝缘。
还有必要提供一种指纹识别装置的制造方法，该方法包括：
提供基板，该基板包括多个外表面，该多个外表面包括顶面、与该顶面相对的底面；
在该顶面上形成多个传感器电极，并在该多个外表面形成多根引线分别与所述多个传感器电极连接；
在该顶面未设置有该传感器电极的位置形成与该多个传感器电极绝缘的导电层；
组装指纹识别控制芯片，使得该指纹识别控制芯片的芯片接口经由相应的引线与该多个传感器电极电性连接。
相较于现有技术，本发明所提供的指纹识别装置及其制造方法，由于导电层将基板的顶面除传感器电极外的位置覆盖，因而可将布设于顶面的引线遮挡而避免在指纹检测时，引线产生干扰感应信号而造成指纹检测结果不准确。
附图说明
图1为本发明所提供的指纹识别装置的立体图；
图2为沿图1中II-II切割线所做的剖面示意图；
图3为图2沿III-III虚线的局部放大图；
图4为图1的局部分解图；
图5为本发明所提供的指纹识别装置的制造方法的流程图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请同时参照图1，图1为本发明所提供的指纹识别装置10的立体图。该指纹识别装置10用于感测与识别指纹，在本实施例中，该指纹识别装置10以一电容式指纹识别感测装置为例进行说明。该指纹识别装置10定义有一接触感测面191，用于接收手指的触摸。
请一并参阅图2与图4，图2为沿图1中II-II切割线所做的剖面示意图，图4为图1的局部分解图。该指纹识别装置10包括接触保护层190、指纹识别传感元件100及指纹识别控制芯片180。所述接触保护层190覆盖所述指纹识别传感元件100以防止所述指纹识别传感元件100显露在外而易于破损。所述接触保护层190的表面形成所述接触感测面191。所述指纹识别传感元件100与所述指纹识别控制芯片180层叠设置并电性导通。当手指从所述接触感测面191滑过或掠过，所述指纹识别传感元件100感测到手指的指纹信息，并将感测到的信息传递给所述指纹识别控制芯片180，所述指纹识别控制芯片180将收集的来自所述指纹识别传感元件100的信息经过处理后输出至一外部设备，通过该外部设备形成指纹图像。所述指纹识别控制芯片180具有多个芯片接口181。所述多个芯片接口181用于将所述传感器电极120的电信号传递至所述指纹识别控制芯片180，此外所述芯片接口181还将所述指纹识别控制芯片180连接至外部电路。
所述接触保护层190优选由高透防指纹AF膜或碳基材料例如类金刚石(DLC)或者非晶金刚石制成。所述指纹识别控制芯片180为专用集成电路(ASIC)。
所述指纹识别传感元件100包括导电层150、第一绝缘层140、多个传感器电极120、基板110、多根引线130、保护胶170及第二绝缘层160。
所述基板110包括多个外表面，该多个外表面包括顶面111、与所述顶面111相对的底面112及连接该顶面111及该底面112的侧面113。所述基板110可为强化玻璃、钢化玻璃、陶瓷、蓝宝石、PET膜或FPC基底。
该多个传感器电极120呈阵列状形成于所述顶面111，所述指纹识别控制芯片180设于所述底面112，所述多根引线130彼此间隔地布设于所述基板110的多个外表面，所述多根引线130的一端分别与所述多个传感器电极120对应连接，另一端与所述指纹识别控制芯片180的相应所述芯片接口181连接。在本实施例中，每一所述引线130由依次连续分布在该顶面111、该侧面113及该底面112上的导电走线构成。
具体地，排设于所述侧面113的所述多根引线130的一端延伸至所述顶面111分别与所述多个传感器电极120电连接，另一端延伸至所述底面112分别与所述多个芯片接口181电连接。每一所述引线130延伸至所述底面112的一端形成一连接垫131，所述多个连接垫131分别与所述芯片接口181对应连接，所述传感器电极120及所述指纹识别控制芯片180通过所述引线130而形成电性导通。
为了保证所述指纹识别装置10整体结构的稳定性，所述多根引线130均紧贴所述基板110布置，并且，所述引线130延伸至所述顶面111或所述底面112的部分分别与位于所述侧面113的部分之间形成夹角θ，所述夹角θ的大小大于或等于90度，但小于180度。
所述多根引线130外侧覆盖有一层保护胶170以固定和保护所述引线130。所述保护胶170的材质可选用聚甲基丙烯酸甲酯(亚克力)或环氧树脂等绝缘材料，所述保护胶170的厚度在10～100μm。此外，还可以通过在所述侧面113开设多个凹槽(图未示)以分别容置所述多根引线130，以更好地将所述引线130定位。所述第二绝缘层160覆盖除所述多个连接垫131以外的所述底面112，所述第二绝缘层160可防止排布于所述底面112的所述引线130与所述芯片接口181串接而造成信号干扰。所述引线130的材料可选用氧化铟锡(ITO)或银、铜、金、铝等金属材料，本实施方式的所述引线130选用ITO。
本实施例的所述多个传感器电极120排列成两行，所述多个传感器电极120内形成有一电容器。每一所述传感器电极120的直径在20～200μm之间。所述传感器电极120选用的材料可以是但不限于氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、碳纳米管(CNT)、银纳米线(AgNW)以及石墨烯等导电材料，本实施方式的所述传感器电极120选用ITO。
所述第一绝缘层140为绝缘材料，其覆盖所述多个传感器电极120，其中，所述第一绝缘层140可选择与所述第二绝缘层160相同的材料。
所述导电层150设置在所述第一绝缘层140上未设置有所述传感器电极120的位置，并藉由该第一绝缘层140与该传感器电极120绝缘设置。所述导电层150上具有贯穿所述导电层150的多个开口151，所述多个开口151分别与所述多个传感器电极120对应，使所述多个传感器电极120未被所述导电层150所覆盖。其中，所述开口151的面积大于与之对应的所述传感器电极120的面积，所述开口151的边缘与对应的所述传感器电极120的边缘间具有间隙D，如图3所示，该间隙D在0～30μm之间，故所述开口151的直径在80～260μm之间。所述开口151可通过黄光刻蚀工艺或激光刻蚀工艺成型。所述开口151的面积较大，因而，对刻蚀精度并无严格控制，简化成型工艺，且可使所述开口151容易与所述传感器电极120准确对位。
进一步地，该导电层150接地设置，所述导电层150将除所述多个传感器电极120以外的区域覆盖可起屏蔽的作用，以防止延伸于所述顶面111的所述引线130在手指滑过以检测指纹时产生干扰感应信号，并与所述传感器电极120产生的感应信号一并输出至外部电路，而使得外部电路不能准确地检测出所述传感器电极120上产生的感应信号。在本实施例中，该导电层150可通过在所述基板110的外表面上布线的方式与所述芯片接口181中的接地脚进行电性连接从而实现所述导电层150的接地设置，也可通过在所述基板110上钻孔的方式使得所述导电层150经由该钻孔与位于所述基板110另一侧的所述芯片接口181中接地脚进行电性连接从而实现该导电层150的接地设置。
所述接触保护层190覆盖所述导电层150及所述第一绝缘层140，以防止所述导电层150及所述第一绝缘层140显露在外。形成于所述侧面113的所述保护胶170将所述第一绝缘层140的一侧、所述导电层150的一侧及位于所述侧面113的所述多根引线130一并覆盖。
当手指滑过所述接触感测面191时，由于指纹脊和指纹谷的等效电容值的不同会造成所述电容器的电容值的变化，故可根据该电容值变化判定是指纹脊还是指纹谷。所述传感器电极120将感测到的手指指纹的信号传输至所述指纹识别控制芯片180，所述指纹识别控制芯片180将接收到的指纹特征的信息经过处理转化，最终通过所述外部设备形成指纹图像。
由于所述多根引线130是通过沿在基板110的外表面排布的方式自该传感器电极120所在处排线至相应的芯片接口181所在处，而无需经由通过对所述基板110进行钻孔而形成的连接孔来达到连接所述传感器电极120与所述芯片接口181的目的，可避免在钻孔制程时产生所述基板110崩裂(chipping)现象，有效减免对所述基板110的破坏，从而保证了所述基板110的强度。
请参阅图5，为本发明的指纹识别装置10的制造方法的流程图，为方便说明，下列方法流程中之元件沿用前述元件标号。该方法包括如下步骤：
步骤S501，提供基板110，该基板110包括多个外表面，该多个外表面包括顶面111、与该顶面111相对的底面112及连接该顶面111及该底面112的侧面113。
步骤S502，在该基板110的外表面形成一导电薄膜(未图示)，图案化该导电薄膜以在该基板110的顶面111形成多个传感器电极120、在该基板110的底面112形成分别与该多个传感器电极120对应之多个连接垫131及连接该多个传感器电极120与相应该多个连接垫131的多根引线130。其中，图案化该导电薄膜的方法是采用黄光刻蚀工艺或激光刻蚀工艺。该导电薄膜的材质可选用氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、碳纳米管(CNT)、银纳米线(AgNW)以及石墨烯等导电材料之一，可变更地，该引线130与该传感器电极120，可分别成型，亦可选用不同的导电材料。
步骤S503，形成覆盖所述多个传感器电极120的第一绝缘层140及形成覆盖所述底面112且暴露出该多个连接垫131的第二绝缘层160。其中通过形成所述第一绝缘层140及所述第二绝缘层160的技术可选用沉积技术、蒸镀技术、喷涂技术及网印技术等之一。
步骤S504，在所述第一绝缘层140上没有布置所述传感器电极120的位置形成导电层150。
具体地，在所述第一绝缘层140覆盖一导电材料层(未图示)，并在该导电材料层上分别与所述多个传感器电极对应的位置开设多个开口151，从而形成所述导电层150。每一所述开口151的面积大于与之对应的所述传感器电极120的面积，所述开口151的边缘与对应的所述传感器电极120的边缘间具有间隙D，如图3所示，该间隙D在0～30μm之间，故所述开口151的直径在80～260μm之间。其中，于所述导电材料层开设所述开口151的方式可通过黄光刻蚀工艺或激光刻蚀工艺。
步骤S505，在所述侧面113形成保护胶170以覆盖所述导电层150一侧、所述第一绝缘层140一侧、位于所述侧面113的所述多根引线130及所述第二绝缘层160一侧。其中，形成所述保护胶170的方式可以选用喷涂技术或印刷技术。
步骤S506，在所述导电层150上形成接触保护层190覆盖所述导电层150及所述第一绝缘层140。
步骤S507，在所述底面112组装指纹识别控制芯片180，该指纹识别控制芯片180具有多个芯片接口181，所述多个芯片接口181分别与所述多个连接垫131对应连接，所述指纹识别控制芯片180与所述传感器电极120通过所述多根引线130电性导通。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (13)
1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：指纹识别传感元件及指纹识别控制芯片；所述指纹识别传感元件包括基板、多个传感器电极、多根引线及导电层；所述基板包括外表面，所述外表面包括顶面、与所述顶面相对的底面及连接所述顶面及所述底面的侧面；所述多个传感器电极形成于所述顶面；所述指纹识别控制芯片设于所述底面，且所述指纹识别控制芯片具有分别与所述多个传感电极对应的多个芯片接口；所述多根引线设置及分布在所述外表面，且每一所述引线的一端与一所述传感器电极电连接，另一端与相应的芯片接口电连接；所述导电层设置在所述顶面未设置有所述多个传感器电极的位置且与所述多个传感器电极彼此绝缘，所述导电层覆盖所述多根引线位于所述顶面的部分，用于防止位于所述顶面的所述多根引线在手指滑过时产生干扰感应信号。
2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别传感元件还包括保护胶，所述保护胶覆盖位于所述侧面的所述引线。
3.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述导电层接地。
4.如权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述导电层通过在所述基板的外表面上布线的方式或通过在所述基板上开孔以接线的方式与所述多个芯片接口中的接地脚连接而接地。
5.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述导电层上开设有分别与所述多个传感器电极对应的且贯穿所述导电层的多个开口。
6.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，每一所述开口面积大于与之对应的传感器电极的面积，所述开口与所述对应的传感器电极之间具有间隙。
7.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，每一所述引线依次连续分布在所述顶面、所述侧面及所述底面，每一所述引线位于所述侧面的部分与位于所述顶面或所述底面的部分之间形成夹角，所述夹角的大小大于或等于90度，但小于180度。
8.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多根引线与所述多个传感器电极由图案化同一导电薄膜而形成。
9.一种指纹识别装置的制造方法，该方法包括：
提供基板，所述基板包括外表面，所述外表面包括顶面、与所述顶面相对的底面；
在所述顶面上形成多个传感器电极，并在所述外表面形成多根引线分别与所述多个传感器电极连接；
在所述顶面未设置有所述多个传感器电极的位置形成与所述多个传感器电极绝缘的导电层，使所述导电层覆盖所述多根引线位于所述顶面的部分，用于防止位于所述顶面的所述多根引线在手指滑过时产生干扰感应信号；
组装指纹识别控制芯片，使得该指纹识别控制芯片的芯片接口经由相应的引线与所述多个传感器电极电性连接。
10.如权利要求9所述的指纹识别装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括：所述指纹识别装置还包括连接所述顶面及所述底面的侧面，在所述侧面形成保护胶覆盖所述多根引线。
11.如权利要求9所述的指纹识别装置的制造方法，其特征在于，形成所述多个传感器电极及所述多根引线的方法包括：在所述基板的外表面形成一导电薄膜，图案化该导电薄膜以分别形成所述多个传感器电极与所述多根引线。
12.如权利要求9所述的指纹识别装置的制造方法，其特征在于，所述导电层接地。
13.如权利要求9所述的指纹识别装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括，图案化所述导电层，以形成贯穿所述导电层且分别与所述多个传感器电极对应的多个开口。
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