CN108875576B

CN108875576B - 指纹传感器模块

Info

Publication number: CN108875576B
Application number: CN201810453145.5A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·苏沃德
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: EP3401835A1; CN108875576A; US20180330138A1; US10902235B2

Abstract

根据本公开的第一方面，提供一种指纹传感器模块，包括：组合件，所述组合件包括基板和安装在所述基板的一个侧上的指纹传感器；其中所述指纹传感器包括传感器元件集合和测量单元；且其中所述测量单元被配置成同时测量所述传感器元件集合的子集上的电容。根据本公开的第二方面，设想一种生产指纹传感器模块的对应方法。

Description

指纹传感器模块

技术领域

本公开涉及一种指纹传感器模块。此外，本公开涉及一种生产指纹传感器模块的对应方法。

背景技术

如今，许多电子装置和系统需要一种形式的用户认证。例如，在支付系统中，指纹验证装置可用于启动支付且用于认证用户。指纹验证装置可例如呈智能卡的形式或嵌入在智能卡中。更具体地说，除了经由个人识别号(personal identification number；PIN)的常规用户认证之外，智能卡还可包括用于捕获用户的指纹的指纹传感器。在那种情况下，所捕获的指纹可用于确定例如智能卡由其合法所有人呈现给终端。然而，可能难以在所阐述的种类的指纹验证装置中实施指纹传感器。同样地，可能难以在例如可穿戴装置和物联网(Internet-of-Things；IoT)装置的其它指纹验证装置中实施指纹传感器。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供一种指纹传感器模块，包括：组合件，所述组合件包括基板和安装在所述基板的一个侧上的指纹传感器；其中所述指纹传感器包括传感器元件集合和测量单元；且其中所述测量单元被配置成同时测量所述传感器元件集合的子集上的电容。

在实施例中，所述基板和所述指纹传感器形成T形组合件。

在实施例中，所述基板是聚合物基板或玻璃基板。

在实施例中，所述模块进一步包括在所述基板上的涂层。

在实施例中，所述指纹传感器通过焊料层、电镀层或箔片而附接到所述基板。

在实施例中，所述测量单元包括开关电容积分器。

在实施例中，所述子集是所述传感器元件集合的相互不同子集。

在实施例中，所述测量单元被配置成循序测量所述传感器元件集合的所述相互不同子集上的所述电容。

在实施例中，一种指纹处理系统包括：所阐述的种类的模块；以及处理单元，所述处理单元被配置成处理所述同时测量的电容。

在实施例中，所述处理单元进一步被配置成从所述同时测量的电容得出一个或多个个别传感器元件上的电容。

在实施例中，所述处理单元是微控制器。

在实施例中，一种智能卡包括所阐述的种类的指纹处理系统。

在实施例中，所述智能卡进一步包括嵌入在所述卡的层中的多个接线，其中所述接线将所述指纹处理模块与所述卡的其它组件连接。

在实施例中，所述接线的一个或多个末端具有方形螺旋形状。

根据本公开的第二方面，设想一种生产指纹传感器模块的方法，所述方法包括向所述模块提供以下项：组合件，所述组合件包括基板和安装在所述基板的一个侧上的指纹传感器；其中所述指纹传感器包括传感器元件集合和测量单元；且其中所述测量单元被配置成同时测量所述传感器元件的子集上的电容。

附图说明

将参考附图来更详细地描述实施例，在附图中：

图1示出指纹传感器模块的说明性实施例；

图2示出指纹处理模块的另一个说明性实施例；

图3A示出指纹处理系统的说明性实施例；

图3B示出指纹处理方法的说明性实施例；

图3C示出开关电容积分器的说明性实施例；

图3D示出采样原理的说明性实施例；

图4A示出指纹传感器模块的另外说明性实施例；

图4B示出指纹传感器模块的另外说明性实施例；

图5A示出用于嵌入接线的工艺的说明性实施例；

图5B示出智能卡的说明性实施例；

图6示出卡的横截面；

图7示出卡的另一个横截面；

图8示出智能卡的另一个说明性实施例；

图9示出用于移除绝缘件的工艺的说明性实施例；

图10示出卡的另外横截面；

图11示出智能卡的另外说明性实施例；

图12示出影响灵敏度的电容的模型；

图13示出第一电容测量；

图14示出第二电容测量；

图15示出第三电容测量；

图16示出具有传感器管芯的带的说明性实施例；

图17示出智能卡的另外说明性实施例。

具体实施方式

图1示出指纹传感器模块100的说明性实施例。指纹传感器模块100包括安装在基板102的一个侧上的指纹传感器104。指纹传感器104和基板102形成组合件。根据本公开，指纹传感器104包括传感器元件集合和测量单元(未示出)。测量单元被配置成同时测量传感器元件集合上的子集上的电容。通过提供所阐述的种类的组合件，指纹传感器模块100可容易集成到例如智能卡的紧凑或薄产品中。为了进一步促进集成到此类产品中，可将指纹传感器安装在基板下方。此外，可通过同时测量传感器元件集合上的子集上的电容来补偿可能由传感器的有源区域上的基板造成的灵敏度损失。传感器元件可以例如是可被测量电容的传感器板；当手指接近时，此电容会改变。同时测量多个此类板上的电容会增加传感器的灵敏度；可通过计算而从子集上的总电容得出个别电容(即，个别板上的电容)。申请人NXPB.V在2017年2月2日提交的申请号为EP17154372.1的名为“指纹处理系统和方法(Fingerprint Processing System and Method)”的欧洲专利申请中已经阐释了此原理。在实施例中，如图1所示出，基板102和指纹传感器104形成T形组合件。由此，进一步促进了将指纹传感器模块100集成到前述产品中。此外，基板可以是聚合物基板或玻璃基板。

将电容指纹传感器集成到例如智能卡中会需要昂贵的制造工艺。这主要是由经涂布的感测表面应暴露于卡持有者的手指的事实造成。为了满足此要求，需要对指纹传感器的复杂模块封装来确保传感器以其耐受机械应力的方式集成到卡中。模块封装体常常由安装在传感器管芯下方的聚合物基板组成；传感器管芯接着被接线键合到基板，且传感器管芯由模塑料包覆模塑以保护键合接线。为了将所述模块集成到智能卡中，可能必须制造包括印刷底部基板、芯基板和印刷电路板(PCB)互连基板的预组合件。所述预组合件需要用于容纳所述模块的空腔。然而，可能难以产生此空腔。

更具体地说，在例子中，在第一组装步骤中，可利用管芯附接箔片和接线键合将传感器管芯组装到基板。在第二组装步骤中，利用专用塑封模具工具对经组装的传感器管芯进行包覆模塑，从而产生指纹传感器模块。在第三组装步骤中，可制造可包括第一基板(芯基板)和第二基板(PCB基板)的预组合件。第二基板可提供附接或嵌入的电互连。第一和第二基板可提供用于容纳传感器模块的空腔。在第四组装步骤中，可通过例如挠曲凸块将模块组装到预组合件。在第五组装步骤中，可组装包括基板(印刷底部)的层压堆叠、包括指纹模块的预组合件，以及具有被配置成适合指纹模块轮廓的空腔的另一个基板(印刷顶部)。可能需要对印刷顶部基板层应用精密定位，这是因为传感器模块与印刷顶部基板之间不应存在可见的间隙。可能难以实现此最后要求，这是因为印刷顶部基板层可能会展现比实现指纹模块与印刷顶部层之间的指定小间隙所需要的组装公差高得多的拉伸或收缩。此方法使得将指纹传感器集成到智能卡中变得复杂且昂贵。相比之下，本发明所公开的指纹传感器模块能够容易且较不昂贵地集成到智能卡中。

图2示出指纹处理模块200的另一个说明性实施例。指纹感测模块200包括耦合到氮化物层204的传感器板集合202(即，传感器元件)。氮化物层204耦合到胶合层206。胶合层206耦合到基板208。例如，指纹处理模块200可形成智能卡的一部分。基板208可由手指212触摸。应注意，手指212与氮化物层204之间可存在更多绝缘层。此外，手指212与基板208之间可存在涂层。此外，应注意，术语“手指”包括手指的所有部分，例如手指的乳突。因此，更确切地说，基板208(或涂层，根据具体情况而定)可由手指的隆脊触摸。在手指212未触摸基板208的位置处，可能存在气隙210。测量单元(未示出)可测量传感器板202上存在的电容，以便检测手指212在板202的特定位置处对基板208的触摸。更具体地说，当在特定位置处触摸基板208时，由于手指充当反电极，故传感器板202上在所述位置处的电容将改变，且所述位置处的气隙210不存在或很小。因此，手指的表面与传感器之间的气隙的变化可指示指纹的乳突的深度。通过记录和处理已改变的电容，可形成指纹的图像。

根据本公开，同时测量传感器板集合202的子集上的电容，如图2的下部分中所示出。例如，在第一时隙(样品号1)中，测量电容C2、C3和C4。在第二时隙(样品号2)中，测量电容C1、C3和C4。在第三时隙(样品号3)中，测量电容C1、C2和C4。在第四时隙(样品号4)中，测量电容C1、C2和C3。因此，代替循序测量个别电容C1、C2、C3和C4，同时测量电容{C2、C3、C4}，同时测量电容{C1、C3、C4}，同时测量电容{C1、C2、C4}，且同时测量电容{C1、C2、C3}。以此方式，可增加传感器的灵敏度。具体地说，传感器板的大小决定了所述传感器板与手指的表面之间的电容以及其它参数。当手指的表面接近时，此类传感器板的电容可例如在0.5fF到20fF的范围内。通过同时测量传感器板的子集上的电容，产生了“虚拟传感器板”，所述“虚拟传感器板”相比于个别传感器板202具有较大的大小。在此“虚拟传感器板”上测量的较高电容(即，高于传感器板202上的个别电容)减轻了由基板208以及有源传感器区域上方的其它层造成的可测量的效应的衰减。

图3A示出指纹处理系统300的说明性实施例。指纹处理系统300包括指纹传感器模块302和处理单元308。在实际实施方案中，处理单元308是微控制器。指纹传感器模块302包括以操作方式耦合到测量单元306的传感器元件集合304。处理单元308以操作方式耦合到测量单元306。根据本公开，测量单元306被配置成测量传感器元件304上的一个或多个电容。具体地说，当将电压施加到传感器元件(例如传感器板)且例如手指的外部物体接近所述元件时，所述元件上可显现可测量的电容。在此情境中，传感器元件可充当电极且外部物体可充当反电极。更具体地说，根据本公开，测量单元306被配置成同时测量传感器元件集合304的子集上的电容。处理单元308被配置成处理测量的电容，特别是同时测量的电容。

图3B示出对应指纹处理方法310的说明性实施例。方法310包括：在312处，测量单元306同时测量传感器元件集合304的子集上的电容。此外，方法310包括：在314处，处理单元308处理由测量单元306同时测量的电容。

图3C示出开关电容积分器316的说明性实施例。具体地说，在一个或多个实施例中，测量单元包括开关电容积分器316。开关电容积分器316促进如图3D所示出的采样原理的实施。开关电容积分器316包括运算跨导放大器(operational transconductanceamplifier；OTA)318、选择开关320、预充电开关322、参考电压源324、预充电电压源326和信号到数据转换单元328。具体地说，开关电容积分器328实现总和样品的产生。选择开关320促进应在给定周期或采样步骤中有助于总和样品的传感器元件的选择。

图3D示出根据本公开的采样原理330的说明性实施例。图3D的左侧示出单传感器元件的评估332。换句话说，图3D的左侧示出如何循序测量个别电容C1、C2、C3和C4。例如，可在后续周期或采样步骤中测量个别电容。图3D的右侧示出根据本公开的传感器元件的同时评估334。换句话说，图3D的右侧示出如何同时测量传感器元件的子集上的电容。更具体地说，在第一周期或采样步骤中，同时测量电容{C2、C3、C4}，在第二周期或采样步骤中，同时测量电容{C1、C3、C4}，在第三周期或采样步骤中，同时测量电容{C1、C2、C4}，且在第四周期或采样步骤中，同时测量电容{C1、C2、C3}。

图3D所示出的采样原理330适用于包括四个传感器元件的集合。由于在相应步骤中不评估一个传感器元件的事实，所有总和样品的总和等于(4-1)＝3乘以所有电容的总和。应注意，术语“总和样品”是指在特定步骤中同时测量的电容。通过从所有总和样品的总和减去(4-1)＝3乘以一个总和样品(例如C2+C3+C4，如图3D所示出)，获得了(4-1)＝3乘以个别电容的值(例如3·C3，如图4所示出)。通过将此值除以(4-1)＝3，获得了个别电容(C3)的值。因此，具体地说，获得了不包括在所考虑的样品总和中的个别电容的值。在此例子中，增益因子是(4-1)＝3。对于大传感器元件集合(例如n＝96)，增益因子是有效的(96-1)＝95。

图4A和图4B示出指纹传感器模块400、414的另外说明性实施例。具体地说，图4A示出指纹传感器模块400的实施方案的例子，包括基板-传感器组合件和在基板402上的涂层408。因此，在实施例中，模块400包括在基板上的涂层，所述涂层增加了所述模块的抗划伤性。图4B示出集成到智能卡中的模块414。

根据本公开，有源传感器区域406未暴露于手指416。代替地，具有增强的灵敏度的传感器安装在聚合物基板408下方，聚合物基板408定位在有源传感器区域406与手指416之间。可替换的是，基板408可以是玻璃基板。此传感器不需要额外驱动电压电极(嵌槽)。基板408可被配置为35mm分度带。没有必要向手指416提供电流接口。如图4A所示出，指纹传感器(包括有源传感器区域406的管芯404)是具有T形状的组合件或模块封装体的一部分。此T形状促进将模块集成到智能卡中。模块400包括聚合物基板402和附接到聚合物基板402的互连层410，其中传感器管芯404组装在所述基板402下方，使得传感器管芯404可使用柱或金凸块408而电连接到所述互连层410，且指纹传感器管芯404的有源传感器区域406面向基板402。传感器管芯的表面与基板402之间的任何剩余容积可由合适材料填满，所述合适材料可以是底部填充化合物。

在实施例中，管芯404可使用低温焊料而焊接到聚合物基板402，且管芯404与基板402之间的间隙可由所述底部填充化合物完全填充。在实施例中，管芯404可通过电镀而组装到聚合物基板402，且管芯404与基板402之间的间隙可由所述底部填充化合物完全填充。在实施例中，管芯404可通过管芯附接箔片结合例如柱凸块的合适凸块而组装到聚合物基板402，且管芯404与基板402之间的间隙可由所述底部填充化合物完全填充。在实施例中，管芯404可通过可以例如是管芯附接箔片与柱凸块的组合的合适组装方法而组装到纸质基板，且管芯404与基板之间的间隙可由所述底部填充化合物完全填充。

传感器管芯404可通过任何合适方法而组装到基板402，所述合适方法在管芯404与基板402的下侧上的互连层410之间提供电流接触。由于驱动电压电极是不必要的，故聚合物基板402仅具有一个互连层410，且不需要第二互连层或第一与第二互连层之间的VIA。因此，可节省成本。为了将所述指纹传感器模块400、414集成到智能卡中，第一制造步骤可包括生产包括印刷底部基板418、芯基板420、互连基板422和印刷顶部基板424的预组合件。互连基板422可被配置成将指纹传感器模块400、414电互连到集成在所述智能卡中的至少一个其它模块(未示出)。在第二制造步骤中，可在预组合件中形成被配置成容纳T形指纹传感器模块400、414的T形空腔。形成工艺可被控制使得印刷电路板(PCB)基板的互连层可用于模块组装。图7和图8中示出第二制造步骤。在第三组装步骤中，可利用例如挠曲凸块、各向异性导电膜(anisotropic conductive film；ACF)、各向异性导电粘合剂(anisotropicconductive adhesive；ACA)或焊接工艺以将所述T形指纹传感器模块400、414连接到PCB互连层而将模块400、414组装到预组合件的空腔中。为了将模块400、414永久地固定于所形成的空腔中，可应用额外固定方法，例如热熔体。模块400、414下方不需要包含空气，使得模块400、414下方的任何可用空腔容积可由例如热熔体的粘合剂填充。此外，传感器不需要暴露于高温、高压和高静电放电(electrostatic-discharge；ESD)压力的组合，在智能卡层压期间的情况通常是这样的。另一个优点是，可在不需要投入特定工具作业的标准卡制造工艺中制造预组合件。此外，本发明所公开的指纹传感器模块可以与例如ISO7816接触模块的其它处理模块相同的方式集成到智能卡中。因此，不需要应用特殊集成方法，且可以较大效率生产智能卡。可在如图16所示出的35mm分度带上将指纹传感器模块提供给卡制造商，即，以与ISO7816接触模块相同的方式。

图5A示出用于嵌入接线的工艺的说明性实施例。在智能卡的实施例中，卡包括所阐述的种类的指纹处理模块和嵌入在所述卡的层中的多个接线，其中所述接线将指纹处理模块与卡的其它组件连接。因此，卡体内的互连可能不是由蚀刻的PCB形成，而是由嵌入的接线形成；这可促进卡的制造且引起成本节省。工艺包括：至少一个喷嘴504供应来自接线贮存器502的至少一个接线；加热系统局部地加热至少一个喷嘴504下方的基板500；以及施加系统将所供应的至少一个接线施加到由所述加热系统熔融的卡表面。

图5B示出具有通过图5A所示出的工艺而形成的互连的智能卡的说明性实施例。在实施例中，嵌入的接线可包括具有方形螺旋形状的末端。这可促进将卡模块连接到接线；方形螺旋连接器具有大接口区域，且方形螺旋连接器可有助于实现模块集成工艺的高机械稳固性。图5B示出卡506具有两个方形螺旋连接器集合：一个集合可连接到所阐述的种类的指纹传感器模块，而另一个集合可连接到处理模块。处理模块可例如包含所阐述的种类的处理单元(例如微控制器)、安全元件、电源管理单元和能量采集单元。在实施例中，互连可作为导电油墨被印刷到基板上，因此形成互连基板。

图6示出卡的横截面600。前述互连基板可与额外层一起组合成层压堆叠，所述层压堆叠可层压到卡体中。所述基板的典型材料可以尤其是聚酰亚胺、聚碳酸酯、PVC、PET，但也可以是纸或涂布纸。图6示出所述卡体的横截面。指纹感测模块与可执行指纹特征提取的处理模块之间的互连数目可低至四个，包括供电电压、接地电位、数据信号线和时钟信号线。数据信号线和时钟信号线还可提供中断请求线和复位线的可替换的功能性。

图7到图11示出根据本公开的卡制造工艺的不同说明性方面。更具体地说，图7示出卡的另一个横截面700；图8示出智能卡800的另一个说明性实施例；图9示出用于移除绝缘件的工艺900的说明性实施例；图10示出卡的另外横截面1000；图11示出智能卡1100的另外说明性实施例。可将空腔铣制到卡体中以便容纳指纹传感器模块。可针对每个空腔在两个层级中完成铣制，以形成如图7所示出的所谓的T形两层级空腔。在应用第一铣制层级之后的卡体可以是如图8所示出。第一铣制层级还可用于在需要时移除嵌入的接线周围的绝缘件，如图9所示出。互连接线的末端可具有方形螺旋形状，当绝缘件已经被移除时，所述方形螺旋形状可提供大接触区域以便互连到模块基板上的对应接触区域。指纹传感器模块可插入到智能卡的经铣制的空腔中，如图10和图11所示出。除了指纹传感器模块之外，在顶侧上具有ISO接触件的处理模块也可组装到同一智能卡上的另一个空腔中。

图12示出影响灵敏度的电容的模型1200。如上文所描述，可利用电容指纹传感器系统，在所述电容指纹传感器系统中，同时测量或采样至少两个传感器元件(即，传感器板)的电容，由此提供灵敏度增加。灵敏度增加近似被同时采样的传感器元件的数量。灵敏度增加可补偿由额外层造成的灵敏度损失，其中在指纹传感器的传感器元件与手指之间增添了不同厚度。图12中示出影响灵敏度的电容的模型。如果电容测量系统具有足够的时间来稳定测量值，那么可忽略串联电阻R_Skin。参数a指示可被同时采样的传感器元件的数目，参数b指示可能不被采样且代替地可连接到系统接地电位以实现系统接地与手指之间的电容耦合的传感器元件的数目。更具体地说，参数a指示通过开关同时连接到读取轨的传感器元件的数目，且参数b指示通过闭合开关将手指耦合到电路接地电位的非有源传感器元件的数目。参数c指示通过ESD防护的电容耦合而产生的耦合电容器的数目，所述ESD防护被定位成邻近于每个传感器元件，目的是在通过手指而施加ESD压力的情况下向系统接地提供放电路径。

图12所示出的概览从底部到顶部详述以下项的电容层：金属间沉积(inter-metal-deposition；IMD)，所述IMD在用于传感器电容器板的第一金属层与用于ESD保护栅格的第二金属层之间，所述第二金属层在所述第一金属层上方；氮化物层，所述氮化物层是由施加在管芯表面上以进行保护的Si₃N₄层形成；各向异性导电箔片(anisotropicconductive foil；ACF)层，所述ACF层用于将传感器管芯组装到互连基板，所述ACF层与将指纹传感器管芯安装到在需要时包括底部填充物的基板所需要的层同义；基板，所述基板充当内插件；涂布层，所述涂布层提供抗划伤性和机械保护；气隙，所述气隙是由从涂层表面到相对手指拓扑的距离构成。可在节点之间测量传感器元件(即，传感器电容器板)与系统接地之间的总电容C_measure。

可假设人类手指的指谷深度是大约20μm。相对介电常数可被指派给各个层，这取决于构成所述层的材料。在下文中，通过应用所指示的厚度的相对介电常数来计算具有相似电容性质的气隙将具有的距离而校正所指示的厚度。此计算出的气隙被称为可比较的气隙。作为例子，例如为3的介电常数将使150μm厚的聚碳酸酯基板校正为50um的可比较的气隙。表1中给出提供与层相似的电容的示例性层厚度、材料、介电常数和计算出的气隙的概览。可将个别计算出的气隙加总以形成可比较的气隙。可比较的气隙可用于计算与板到手指电容串联连接的一个电容器，以提供用于确定所得的串联电容的分析方法。

层	厚度	材料	Eps_r	气隙
					涂层	10.0μm	聚合物	3.5	2.9μm
基板	75.0μm	PVC	3.5	21.4μm
					ACF	20.0μm	聚合物	3.5	5.7μm
氮化物	1.5μm	Si₃N₄	7.5	0.2μm
					IMD	3.0μm	Si₃N₄	7.5	0.4μm
可比较的气隙				30.6μm

表1

表1所示出的层堆叠得到30.6μm的可比较的气隙。传感器板到手指(C_finger)和可比较的气隙(C_{air_gap})的串联连接电容C_ser可被计算为

C_ser＝(C_ser*C_{air_gap})/(C_ser+C_{air_gap})

图13到图15示出不同电容测量。因为电容与气隙之间的关系是互逆的，所以30.6μm额外气隙的影响是显著的。从电视角来看，额外气隙可能会减小总电容，这可能会导致在例如电容到电压转换之后的电压衰减。因为可比较的气隙可被视为与传感器板电容串联连接的电容，所以可比较的气隙可使串联电容显著地线性化。图13中针对68*68μm²的传感器板大小以及针对1μm到51μm(有1μm的偏移以避免被0除)的手指谷深度示出不具有任何额外层的传感器板到手指电容。

图14中针对68*68μm²的传感器板大小以及针对0μm到50μm的手指谷深度示出考虑表1的层堆叠的传感器板到手指电容。相较于电容测量系统中存在的寄生电容，图14所示出的电容可能低，且可能因此对测量分辨率产生负面影响。在成像装置中，常常通过以行扫描方式对个别电容进行循序寻址和测量来测量感测电容。为了满足具有高灵敏度与高寄生电容抑制的组合的要求，本发明所公开的指纹模块同时测量传感器元件的子集上的电容。因此，使用同时评估多个传感器元件的采样方案，或换句话说，采样传感器元件电容的总和，而不是个别传感器元件电容。

例如，逐行采样方案可应用于80*80像素的电容指纹传感器元件阵列(每个传感器元件对应于一像素)，其中同时采样79个传感器元件，从而形成79个电容的总和。79个传感器元件的采样可重复80次，其中对于80次同时采样中的任何采样，并不是经采样的传感器元件的任何组合都可能相同。接着，经采样电容的80个总和可形成线性方程组，所述线性方程组具有80个方程、80个变量和线性系数，所述线性系数可以是1(＝经采样)或0(＝未采样)，且可通过在合适微控制器单元上执行的计算来解出所述线性方程组。此计算得到所有80个传感器元件的个别电容(即，变量)。图15中示出单个传感器元件的如此增强的电容。

在实施例中，基板用于将额外组件安装成紧接于指纹传感器管芯。额外组件可以是其它硅管芯以及表面安装装置。此外，在实施例中，传感器管芯和额外组件(如果有的话)可被模塑料覆盖，因此提供对包覆模塑组件的额外机械保护。

图16示出具有传感器管芯的带1600的说明性实施例。在实施例中，多个传感器管芯可提供在由例如PVC制成的35mm宽的带上。相似于模拟35mm电影带，所述带可进一步具有分度孔，所述分度孔实现对所述带的精密输送。冲压工具可被配置成将包括一个指纹传感器的一个组合件冲压到经穿孔的带。图16提供带的顶视图，其中一个位置1602被穿孔。另一个工具可被配置成将所述组合件组装到智能卡的匹配空腔中。

图17示出智能卡1700的另外说明性实施例。具体地说，图17示出所阐述的种类的指纹传感器模块1702可如何功能上集成到智能卡1700中。指纹传感器模块1702连同可执行不同功能的处理模块1704一起嵌入到智能卡1700中。处理模块1704包括处理单元(即，微控制器)1708、安全元件1710和电源管理单元1712。指纹传感器模块1704的图像捕获单元1706被配置成同时测量传感器元件(未示出)的子集上的电容。安全元件1710可执行向卡上指纹匹配应用程序请求认证的支付应用程序，其中所述卡上指纹匹配应用程序与MCU 1708通信，以获得用于与安全地存储在安全元件1710中的指纹参考特征列表匹配的指纹特征列表。MCU 1708与指纹传感器模块1702通信，目的是接收指纹图案的电子表示。MCU 1708进一步被配置成处理指纹图案的所述电子表示，目的是从所述表示中提取特征且将所述特征以机器可读格式转换到所述特征列表中。此外，MCU 1708可通过用户反馈装置提供用户反馈，以指导指纹成像过程。安全元件1710可通过ISO-7816和/或ISO-14443接口而与支付网络和/或识别网络通信。

应注意，已经参考不同主题而描述了以上实施例。具体地说，可能已经参考方法型权利要求而描述了一些实施例，而可能已经参考设备型权利要求而描述了其它实施例。然而，本领域的技术人员将从上文了解到，除非另有指示，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征的任何组合，特别是方法型权利要求的特征和设备型权利要求的特征的组合，也被认为与本文献一起公开。

此外，应注意，附图是示意性的。在不同附图中，相似或相同的元素被提供相同的附图标记。此外，应注意，为了提供对说明性实施例的简洁描述，可能尚未描述属于技术人员的惯例的实施方案细节。应认识到，在任何此类实施方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出众多的实施方案特定的决定以便实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这些约束可能会随着实施方案不同而变化。此外，应认识到，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对于本领域的普通技术人员来说仍将是设计、制作和制造的惯常工作。

最后，应注意，技术人员将能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多可替换的实施例。在权利要求书中，括号内的任何附图标记不应被认作限制权利要求。词语“包括(comprise(s)或comprising)”并不排除除了列在权利要求中之外的元件或步骤的元件或步骤的存在。元件前面的词语“一(a或an)”并不排除多个此类元件的存在。权利要求书中引用的措施可借助于包括若干不同元件的硬件和/或借助于合适编程的处理器而实施。在列举若干构件的装置权利要求中，这些构件中的若干构件可由硬件的同一个项体现。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。

附图标记列表

100 指纹传感器模块

102 基板

104 指纹传感器

200 指纹处理模块

202 传感器元件

204 氮化物层

206 胶合层

208 基板

210 气隙

300 指纹处理系统

302 指纹传感器模块

304 传感器元件集合

306 测量单元

308 处理单元

310 指纹处理方法

312 测量单元同时测量传感器元件集合的子集上的电容

314 处理单元处理同时测量的电容

316 开关电容积分器

318 运算跨导放大器(OTA)

320 选择开关

322 预充电开关

324 参考电压源

326 预充电电压源

328 信号到数据转换单元

330 采样原理

332 单传感器板的评估

334 传感器板的同时评估

400 指纹传感器模块

402 聚合物基板

404 管芯

406 有源传感器区域

408 柱/金凸块

410 互连层

412 各向异性导电膜(ACF)

414 指纹传感器模块

416 手指

418 印刷底部基板

420 芯

422 互连基板

424 印刷顶部基板

426 (挠曲)凸块

500 基板

502 接线贮存器

504 计算机控制喷嘴

506 智能卡

600 卡的横截面

602 卡材料层

604 嵌入的接线连接

606 互连层

700 卡的横截面

702 铣制工具

704 T形状铣制

706 经铣制的T形空腔

708 嵌入的接线连接

800 智能卡

900 绝缘件移除

902 卡体

904 绝缘件

906 接线

908 基板

1000 卡的横截面

1002 指纹模块

1004 具有ISO接触件的处理模块

1006 卡材料层

1008 嵌入的接线连接

1100 智能卡

1200 模型

1600 带

1602 位置

1700 智能卡

1702 指纹传感器模块

1704 处理模块

1706 图像捕获单元

1708 微控制器单元

1710 安全元件

1712 电源管理单元

Claims

1.一种指纹传感器模块，其特征在于，包括：

基板；和

安装在所述基板的一个侧上的指纹传感器，其中所述指纹传感器包括具有电容元件的传感器电路集合和测量电路，其中所述测量电路被配置成取样与所述电容元件相关的电容并同时测量所述传感器电路集合的互不相同的子集的电容，并基于所述互不相同的子集的经同时测量的电容确定所述集合中的每个单独的传感器电路的电容，

其中，所述基板和所述指纹传感器形成T形组合件，并且其中，所述指纹传感器安装在所述基板下方使得所述基板防止所述指纹传感器的有源区域暴露于手指。

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述基板是聚合物基板或玻璃基板。

3.根据在前的任一项权利要求所述的模块，其特征在于，进一步包括在所述基板上的涂层。

4.根据在前的任一项权利要求所述的模块，其特征在于，所述指纹传感器通过焊料层、电镀层或箔片而附接到所述基板。

5.根据在前的任一项权利要求所述的模块，其特征在于，所述测量电路包括开关电容积分器。

6.根据在前的任一项权利要求所述的模块，其特征在于，所述子集是所述传感器电路集合的互不相同的子集。

7.一种指纹处理系统，其特征在于，包括：根据在前的任一项权利要求所述的模块；以及处理单元，所述处理单元被配置成处理所述同时测量的电容。

8.一种智能卡，其特征在于，包括根据权利要求7所述的系统。

9.一种生产指纹传感器模块的方法，其特征在于，所述方法包括向所述模块提供以下项：

基板；

和安装在所述基板的一个侧上的指纹传感器，其中所述指纹传感器包括具有电容元件的传感器电路集合和测量电路，其中所述测量电路被配置成取样与所述电容元件相关的电容并同时测量所述传感器电路集合的的互不相同的子集的电容，并基于所述互不相同的子集的经同时测量的电容确定所述集合中的每个单独的传感器电路的电容，