CN105608406A - 指纹传感器 - Google Patents

Abstract

一种指纹传感器，包括：基板；位于基板上的呈阵列排布的像素单元，用以采集指纹信号；位于基板上的信号线，用于传输像素单元采集的指纹信号；位于基板上的多个裸露的基板绑定垫，与所述信号线对应相连；位于基板下的印刷电路板，用于和其他系统相连；位于印刷电路板上多个裸露的电路板绑定垫；连接所述基板绑定垫和电路板绑定垫的绑定线，用于实现基板绑定垫和电路板绑定垫之间的电学导通。本发明省去了柔性电路板的使用，缩短了信号线走线的长度，能够有效降低器件的噪声，提高器件的稳定性和良品率，还能够缩小指纹传感器所占的面积和体积，降低器件制造成本。

Description

指纹传感器

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种指纹传感器。

背景技术

指纹识别传感器有光学、电容、超声等几种类型。其中光学指纹传感器主要分为聚焦式和非聚焦式。

聚焦式光学指纹传感器主要是利用光的折射和反射原理：将手指放在光学镜片上，手指处在内置光源照射下；光从设备底部产生，经棱镜折射后射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度不同，反射光线的明暗就不一样，形成光强的空间分布图像；通过光学系统，将其投射聚焦在电荷耦合器件(CMOS器件或者CCD器件)上，进而形成多灰度指纹图像。聚焦式传感器中，传感器阵列的面积大小远远小于原始物体的面积大小。

非聚焦式光学指纹传感器的原理是：手指贴在一块集成感光像素的平板探测器上，光源照射在手指上，反射光进入平板探测器。平板探测器的面积大小与原始图像的面积大小相同。反射光的强度空间分布随着指纹形状变化而变化。平板探测器感知到反射光强的空间分布，形成了有效的指纹图像。非聚焦式光学指纹传感器分为单晶硅和非晶硅TFT两种。

非晶硅TFT式光学指纹传感器的主要优点是可以使光从背面穿过平板探测器，照射在被探测物体上。而单晶硅式的光学指纹传感器则由于单晶硅不透明而不具备类似的优点。另一个优点是非晶硅TFT式光学指纹传感器的成本较低，尤其在物体面积较大时，优势明显。

读出电路是获得清晰指纹图像的关键部件，且读出电路一般是使用CMOS集成电路工艺制作。但是由于非晶硅TFT工艺的局限性，无法在所述非晶硅TFT感光面板上制造类似CMOS像素单元那样复杂的像素结构，进而无法将部分读取电路集成于像素单元中。因此，非晶硅TFT感光面板需要外接读出电路来读取光电荷。而且针对指纹传感器像素阵列，每一列的输出都需要读出芯片并行处理。例如，如果像素阵列有256列，那么读出芯片就需要有256列接收器来同时接收信号，那么就需要读出芯片有256个接收管脚。此外，一般像素阵列的像素间距只有50μm或者更小，如果读出芯片的接收管脚间距如果大于50μm，就需要在基板上把信号线额外展宽。这样会占用比较大的基板面积，从而增加了成本。

目前，使用读出芯片TFT非晶硅探测器，读出芯片一般焊接在印刷电路板上。具体的，参考图1，示出了现有技术一种读出芯片与指纹传感器像素阵列的连接方式：读出芯片16焊接于印刷电路板17上，用柔性电路板14把形成有指纹传感器像素阵列11的非晶硅玻璃面板10和印刷电路板17连接起来，在柔性电路板14的两端设有第一接插件13和第二接插件15，分别与非晶硅玻璃面板10和印刷电路板17上的连接端口电连接。

这种设计方案的缺点是柔性电路板14上第一接插件13的连线间距有一定的限制，一般要求大于100μm，而指纹传感器阵列11的像素间距要求一般要达到50μm甚至更小，使用柔性电路板连接导致像素通道和柔性电路板的接插件无法实现简单的一一对应，需要非晶硅玻璃面板10上的读出引线12在接近第一接插口13时扩宽，再与第一接插口13上的端口一一连接，这样会占有大量的非晶硅玻璃面板10的空间，同时也会增大系统的面积，这对于移动设备上的应用非常不利。而且柔性电路板14上的走线会比较长，会引入比较大的噪声。同时读出芯片15也需要很多的引出管脚来接收每一像素列的输出。这样对读出芯片的封装要求也会很高，无法减小芯片的面积。

现有技术中，另一种读出芯片与指纹传感器像素阵列的连接方法是把读出芯片焊接在柔性电路板上(ChipOnFlex)，如图2所示。具体的，与图1所示连接方法的不同之处在于，把读出芯片26焊接在柔性电路板24上，这样可以减少印刷电路板27一侧的连接，同时也减少了读出芯片26的封装要求。但是仍旧无法改善非晶硅玻璃面板20一侧的展宽限制——读出引线22需要扩展的问题，同时柔性电路板24上的走线仍然会比较长，会引入噪声，并且会有比较大的寄生电容。

以上两种方法的共同问题是都需要使用柔性电路板，需要将柔性电路板的接插件粘合在基板上，并将柔性电路板的另外一头用接插件与印刷电路板连接，这两道工艺都比较复杂，容易造成良品率较低的问题。特别是柔性电路板与基板的连接处要求面积较大，而且需要很宽的胶水粘合区域，增大了基板和整个产品的面积。

如何将读出电路芯片和非晶硅TFT感光面板有效连接，提高信噪比的同时简化系统复杂程度，缩小系统尺寸是一个关键的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种指纹传感器，实现读出芯片和非晶硅感光面板的有效连接的同时，简化结构、缩小尺寸。

为解决上述问题，本发明提供一种指纹传感器，包括：

基板；

位于基板上的呈阵列排布的像素单元，用以采集指纹信号；

位于基板上的信号线，用于传输像素单元采集的指纹信号；

位于基板上的多个裸露的基板绑定垫，与所述信号线对应相连；

位于基板下的印刷电路板，用于和其他系统相连；

位于印刷电路板上多个裸露的电路板绑定垫；

连接所述基板绑定垫和电路板绑定垫的绑定线，用于实现基板绑定垫和电路板绑定垫之间的电学导通。

可选的，所述基板绑定垫和所述电路板绑定垫的尺寸在45μm以上。

可选的，所述基板绑定垫和所述电路板绑定垫的间距在60μm以上。

可选的，所述基板绑定垫为氧化铟锡绑定垫、金绑定垫或铝绑定垫。

可选的，所述电路板绑定垫为金绑定垫、铝绑定垫或者铜镀金绑定垫。

可选的，所述信号线和所述绑定线为金线、铝线或铜线。

可选的，所述像素单元呈阵列排布，形成像素单元阵列，所述像素单元阵列每一列引出一条所述信号线。

可选的，所述信号线从像素单元阵列的一边引出，所述基板绑定垫位于所述像素单元阵列引出信号线的同一端，所述电路板绑定垫位于所述基板具有基板绑定垫位同一端。

可选的，所述信号线像素单元阵列两边隔列引出，所述基板绑定垫位于所述像素单元阵列引出信号线的两端，所述电路板绑定垫位于所述基板具有基板绑定垫的两端。

可选的，所述基板绑定垫每一个通过一条所述绑定线与一个电路板绑定垫相连。

可选的，所述指纹传感器还包括读出芯片，用于读取像素单元阵列采集的电学信号；所述读出芯片贴合在所述基板上；所述读出芯片与所述基板的贴合面为底面，所述读出芯片包括分布于所述底面上的多个连接口，分别与所述信号线和所述基板绑定垫相连。

可选的，与所述信号线相连的为第一连接口，所述第一连接口与所述信号线一一对应相连；与所述基板绑定垫相连的为第二连接口，所述第二连接口与所述基板绑定垫一一对应相连；所述第二连接口的数量小于所述第一连接口的数量。

可选的，采用芯片在玻璃上的工艺将所述读出芯片贴合在所述基板上。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明通过从基板上直接向印刷电路板上打绑定线，将像素阵列的输出通过绑定垫，直接和印刷电路板上的绑定垫连接，实现像素阵列和印刷电路板的直接电连接，从而省去了柔性电路板的使用，也就省去了复杂易出错的柔性电路板粘合到基板的工艺和插接在印刷电路板上的工艺，也就减少了昂贵的柔性电路板的成本，提高了器件可靠性，提高了器件制造的良品率，降低了器件制造成本。更重要的是本发明技术方案省去了柔性电路板的使用，也就省去了柔性电路板在指纹传感器中的面积，也省去了柔性电路板和基板连接处的胶水粘合区域，减少了基板和整个产品的面积，降低了产品的成本。

进一步，本发明还可以采用芯片在玻璃上工艺，将读出芯片粘合到基板上，将读出芯片所使用的较少连接口连接到基板绑定垫上，再使用绑定工艺实现基板绑定垫与电路板绑定垫之间的电连接。本发明既减少了信号线的走线长度，减少了噪声干扰，还能够减少读出芯片与信号线所占用的面积和体积，进而减少指纹传感器的面积和体积，降低了指纹传感器的复杂程度。

附图说明

图1现有技术一种读出芯片与指纹传感器像素单元阵列连接方式的示意图；

图2现有技术另一种读出芯片与指纹传感器像素单元阵列连接方式的示意图；

图3本发明指纹传感器一实施例的结构示意图；

图3a是图3的俯视示意图；

图4本发明指纹传感器第二实施例的结构示意图；

图5本发明指纹传感器第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，如何将读出电路芯片和非晶硅TFT感光面板有效连接，提高信噪比的同时简化系统复杂程度，缩小系统尺寸是一个关键的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种指纹传感器，包括：

基板；

位于基板上的呈阵列排布的像素单元，用以采集指纹信号；

位于基板上的信号线，用于传输像素单元采集的指纹信号；

位于基板上的多个裸露的基板绑定垫，与所述信号线对应相连；

位于基板下的印刷电路板，用于和其他系统相连；

位于印刷电路板上多个裸露的电路板绑定垫；

连接所述基板绑定垫和电路板绑定垫的绑定线，用于实现基板绑定垫和电路板绑定垫之间的电学导通。

本发明采用绑定工艺，实现基板和印刷电路板的连接，通过设置绑定线和绑定垫将像素阵列的输出和印刷电路板直接连接起来，从而省去了昂贵的柔性电路板，也就省去了复杂易出错的柔性电路板粘合到基板的工艺和柔性电路板接插在印刷电路板上的工艺，省去了柔性电路板在指纹传感器中占据的面积以及与基板连接所需要的粘合区域的面积，减小了基板和整个产品的面积，节省了产品成本，提高了产品可靠性，提高了产品制造的良品率，降低了制造成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图3示出了本发明提供的指纹传感器第一实施例示意图，图3a是图3的俯视示意图。

参考图3，并结合参考图3a，本实施例中的指纹传感器包括：

基板100；需要说明的是，本实施例中，所述基板100为玻璃面板，但是本发明对此不作任何限制，在其他实施例中，所述基板100还可以采用塑料基板。

形成于基板100上的像素单元，所述像素单元在所述基板100上呈阵列排布，形成像素单元阵列102，用于实现指纹图像信号的采集；

形成于基板100上的与像素单元相连的信号线，用于传输像素单元采集的指纹信号；所述信号线103可以为金线、铝线或其他金属线。

位于基板100上的多个裸露的基板绑定垫105，与所述信号线103相连。本实施例中基板绑定垫105包括氧化铟锡(ITO)绑定垫、金绑定垫、铝绑定垫或者其他金属绑定垫，对此本发明不做任何限制。本实施例中，所述基板绑定垫为氧化铟锡绑定垫。此外，根据绑定工艺，所述基板绑定垫105的尺寸在45μm以上，基板绑定垫105之间的间距在60μm以上位于基板100下的印刷印刷电路板101，用于和其他系统相连。如果读出芯片在印刷电路板上，则基板和读出芯片通过印刷电路板相连。

位于印刷电路板101上多个裸露的电路板绑定垫106，与绑定线104相连。电路板绑定垫106可以为金绑定垫、铝绑定垫或者其他金属绑定垫，电路板绑定垫还可以为铜镀金绑定垫、铝镀金绑定垫等其他绑定垫。本实施例中，所述电路板绑定垫为金绑定垫，对此本发明不做任何限制。此外，根据绑定工艺，所述电路板绑定垫106的尺寸在45μm以上，基板绑定垫105之间的间距在60μm以上。

连接所述基板绑定垫105和电路板绑定垫106的绑定线104，实现基板绑定垫105和电路板绑定垫106之间的电学导通。所述绑定线104包括金线、铝线、铜线或其他金属线。

所述绑定线104两端通过金属工艺分别与基板绑定垫105和电路板绑定垫106实现金属固定连接。

继续参考图3，本实施例中，所述多个像素单元呈阵列排布，形成像素单元阵列102。但是本发明对像素单元的排列方式不作限制。

本实施例的所述像素单元阵列102中的每一列在基板100一侧引出一条信号线103，位于同一列的像素单元通过一条信号线103连接于一个基板绑定垫105，用于将像素单元阵列102接收的信号传送出去；每一个所述基板绑定垫105通过一条所述绑定线104与一个电路板绑定垫106相连。本实施例中，所述基板绑定垫105全部位于所述像素单元阵列102的一侧，但是本发明对此不做限制，在其他实施例中，所述基板绑定垫105可以分布在像素单元阵列102的两侧。

参考图4，示出了本发明指纹传感器第二实施例的示意图。

第二实施例与第一实施例的相同之处不再赘述，与第一实施例的不同之处在于：

为了满足绑定工艺对绑定垫尺寸和间距的要求，本实施例中，信号线203从像素单元阵列202的两边隔列输出。具体的地说，本实施例中，所述像素单元在基板上呈阵列排布，从左往右形成奇数列：第1列、第3列、第5列……第2n+1列以及偶数列：第2列、第4列、第6列……第2n列；所述奇数列信号线203从像素单元阵列的上端引出，所述偶数列的信号线203从像素单元阵列的下端引出，形成信号线203两边隔列输出。

所述像素单元阵列202的每一列引出一条信号线203，位于同一列的像素单元通过一条信号线203连接于一个基板绑定垫205，相应的，所述基板绑定垫205分布在像素单元阵列202的两侧；所述基板绑定垫205每一个通过一条所述绑定线204，与一个电路板绑定垫206连接，相应的，电路板绑定垫也同样分布在像素单元阵列的两侧。这样如果像素单元的大小为50μm，两边隔列输出的间距就是100μm，减小了对绑定工艺的要求。

需要说明的是，在本发明第一实施例和第二实施例中基板绑定垫205与电路板绑定垫206之间是一一对应相连的，因此基板绑定垫205和电路板绑定垫206的分布是一致的：基板绑定垫205和电路板绑定垫206都位于像素单元阵列202的同侧；或者基板绑定垫205与电路板绑定垫206均分布于像素单元阵列202的两侧。

但是本发明对基板绑定垫205与电路板绑定垫206之间是否为一一对应关系并不做限制。

参考图5，示出了本发明指纹传感器第三实施例的示意图。

所述指纹传感器还包括读出芯片，用于读出像素单元阵列302采集的电学信号。本实施例中，所述读出芯片307位于所述像素单元阵列302一侧，通过芯片在玻璃上工艺(ChipOnGlass，COG)粘合在所述基板300上，且与所述信号线303相连。需要说明的是，本实施例中，采用芯片在玻璃上工艺实现读出芯片和基板的粘合，但是本发明对此不做任何限制。

需要说明的是，所述读出芯片307还包括多个连接口，用于与所述信号线303和基板绑定垫305相连。所述读出芯片307与所述基板300的贴合面为底面，所述连接口分布于所述底面上，所述连接口的一部分与所述信号线303相连，为第一连接口3081；所述连接口的另一部分与所述基板绑定垫305相连，为第二连接口3082。

本实施例中，读出芯片307呈长方形，包括两条长边：第一长边和第二长边。第一长边和第二长边平行于所述像素单元阵列302的行方向，并且读出芯片307的第一长边靠近所述像素单元阵列302，第二长边远离所述像素单元阵列302。沿所述第一长边分布的第一连接口3081的数量比沿着第二长边分布的第二连接口3082的数量多。所述第一连接口3081与像素单元阵列302引出的信号线303相连，承接像素单元阵列302的输出，所述第一连接口3081的数量与所述信号线303的数量相等，所述第一连接口3081与所述信号线303之间一一对应相连；所述第二连接口3082的通过连接线309与基板绑定垫305一一对应相连，进一步基板绑定垫305通过绑定线304与电路板绑定垫306相连，所述第二连接口3082的数量小于所述第一连接口3081的数量。

继续参考图5，本实施例中，靠近第二长边的第二连接口3082通过连接线309与基板绑定垫305对应相连，进一步基板绑定垫305再通过绑定线304与电路板绑定垫306相连。由于第二连接口3082的数量较少，间距较大，在使用绑定工艺与基板绑定垫305相连时，对绑定工艺的要求也降低了。进一步，由于连接口3082与基板绑定垫305之间是一一对应相连的，因此基板绑定垫305的间距也较大，在基板绑定垫305与电路板绑定垫306之间采用绑定连接时，对绑定工艺的要求也相应降低了。本实施例中，所述读出芯片307贴合在所述基板300上，通过所述多个连接口3081与信号线303相连，承接像素单元阵列302的输出。与现有技术通过柔性电路板与像素单元阵列电连接相比，所述读出芯片307与基板300上的像素单元阵列距离更近，信号线303的长度更短，减小了由于信号传输距离较长而引起的噪声干扰。

本实施例中，所述读出芯片307通过第一连接口3081与基板300上的像素单元阵列电连接，所述第一连接口3081为半导体工艺制成。具体的，可以通过对金属层光刻形成，目前的光刻工艺得到图形的最小间距在15μm到50μm左右，也就是说，接触孔3081的间距最小可以在15μm到50μm左右，远小于印刷电路板上的走线间距。

与图1和图2示意的现有技术相比，本实施例中无需现有技术中扩展信号线的间距以适配印刷电路板或者柔性电路板，减小了读出芯片307与基板300上相互接触的面积以及信号线303所需要的面积，进而减小了指纹传感器的尺寸。并且读出芯片307直接与基板300贴合，无需一定高度的引脚，减小了指纹传感器的体积，同时减小了指纹传感器的复杂程度。同时，读出芯片307的长度与基板300上像素单元阵列302的长度相当，与图1、图2所示的现有技术相比，读出芯片307以及信号线303所占的面积大大减小。

综上，本发明提供了一种指纹传感器，在将指纹传感器像素单元阵列通过绑定工艺先与基板表面裸露的绑定垫相连，再将基板表面的绑定垫使用绑定线与印刷电路板上露出的绑定垫直接连接。本发明省去了柔性电路板的使用，省去了复杂易错的柔性电路板粘合到玻璃上的工艺，减少了柔性电路板的成本，提高了器件的可靠性，提高了器件制造的良品率，降低了器件制造成本。而且由于减少了柔性电路板的使用，缩短了走线的长度，减小了由于信号传输距离较长而引起的噪声干扰。更重要的是，减少了柔性电路板的使用，也就减少了柔性电路板在指纹传感器中占据的面积，也省去了柔性电路板和基板连接的胶水粘合区域的面积，减少了基板和整个产品的面积，降低了产品的成本。

可选的，本发明中还可以先将读出芯片采用芯片在玻璃上工艺粘合在基板上，将读出芯片所使用的较少连接口连接到基板上的绑定垫上，再使用绑定工艺实现基板绑定垫与电路板绑定垫之间的电连接。本发明既减少了信号线的走线长度，减少了噪声干扰，还能够减少读出芯片与信号线所占用的面积和体积，进而减小了指纹传感器的面积和体积，同时也降低了指纹传感器的复杂程度。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种指纹传感器，其特征在于，包括：

基板；

位于基板上的呈阵列排布的像素单元，用以采集指纹信号；

位于基板上的信号线，用于传输像素单元采集的指纹信号；

位于基板上的多个裸露的基板绑定垫，与所述信号线对应相连；

位于基板下的印刷电路板，用于和其他系统相连；

位于印刷电路板上多个裸露的电路板绑定垫；

连接所述基板绑定垫和电路板绑定垫的绑定线，用于实现基板绑定垫和电路板绑定垫之间的电学导通。

2.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述基板绑定垫和所述电路板绑定垫的尺寸在45μm以上。

3.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述基板绑定垫和所述电路板绑定垫的间距在60μm以上。

4.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述基板绑定垫包括氧化铟锡绑定垫、金绑定垫或铝绑定垫。

5.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述电路板绑定垫包括金绑定垫、铝绑定垫或者铜镀金绑定垫。

6.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述信号线和所述绑定线包括金线、铝线或铜线。

7.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述像素单元呈阵列排布，形成像素单元阵列，所述像素单元阵列每一列引出一条所述信号线。

8.如权利要求7所述的指纹传感器，其特征在于，所述信号线从像素单元阵列的一边引出，所述基板绑定垫位于所述像素单元阵列引出信号线的同一端，所述电路板绑定垫位于所述基板具有基板绑定垫位同一端。

9.如权利要求7所述的指纹传感器，其特征在于，所述信号线像素单元阵列两边隔列引出，所述基板绑定垫位于所述像素单元阵列引出信号线的两端，所述电路板绑定垫位于所述基板具有基板绑定垫的两端。

10.如权利要求7所述的指纹传感器，其特征在于，所述基板绑定垫每一个通过一条所述绑定线与一个电路板绑定垫相连。

11.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器还包括读出芯片，用于读取像素单元阵列采集的电学信号；

所述读出芯片贴合在所述基板上；

所述读出芯片与所述基板的贴合面为底面，所述读出芯片包括分布于所述底面上的多个连接口，分别与所述信号线和所述基板绑定垫相连。

12.如权利要求11所述的指纹传感器，其特征在于，与所述信号线相连的为第一连接口，所述第一连接口与所述信号线一一对应相连；

与所述基板绑定垫相连的为第二连接口，所述第二连接口与所述基板绑定垫一一对应相连；

所述第二连接口的数量小于所述第一连接口的数量。

13.如权利要求11所述的指纹传感器，其特征在于，采用芯片在玻璃上的工艺将所述读出芯片贴合在所述基板上。