CN110463168B - 可配置的封装传感器模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种指纹传感器模块包括附接有电路元件的指纹传感器组件。指纹传感器组件电连接到具有切口以容纳电路元件的印刷电路板(PCB)基板。整个指纹传感器组件和PCB的至少部分被封装在封装材料中以产生适合于集成到诸如智能电话或其他“物联网”(IOT)电子设备的电子设备内的在结构上坚固的指纹传感器模块。

Description

可配置的封装传感器模块及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.SC§119(e)要求于2017年1月24日提交的临时专利申请序列号62/449,875的申请日的利益，该申请的公开内容通过引用并入本文。

公开领域

本公开涉及适合于集成到电子设备(诸如，例如智能电话、计算机(例如膝上型计算机、台式计算机、或平板计算机)和“物联网”(IOT)电子设备)中的在结构上坚固的指纹传感器模块。

背景

在电子感测市场中，存在用于感测在给定位置处的物体的各种传感器。这样的传感器被配置为感测物体的可检测和/或可测量的特性，以便感测在传感器附近或周围的物体的存在以及正被感测的物体的其他特征和特性。这种“感测特性”可以包括各种可检测的特性，诸如电子特性、电磁特性、超声特性、热特性、光学特性等。

最近已经做出努力以将传感器合并到主机设备的薄显示面板中。例如，已经做出努力以通过将低剖面指纹传感器(low profile finger print sensors)合并到玻璃面板(例如设备的显示器和/或接口面板)中来将该传感器合并到诸如智能电话和计算机(被统称为“主机设备”)的设备中。这种传感器必须是非常薄的和刚性的，使得它们不相对于玻璃面板以不同的方式膨胀或收缩，并且面板甚至在传感器附近也应该具有平滑、连续的外表面。当前的实现方式是复杂的且昂贵的，通常需要精密的硅电路直接放置在主机设备盖的以化学方法减薄或铣削的部分后面。

传统方法包括在现代电子设备中使用的以化学方法加强的玻璃下放置的指纹传感器。然而，由于玻璃的厚度和电特性，这些方法通常降低指纹传感器的性能。可选方案是使在传感器的区域中的玻璃局部地变薄。这很难以低成本完成并减弱整个主机设备面板的机械强度。其他方法包括可以集成到主机设备面板的切口中的缠绕式指纹传感器组件。然而，这些设计关于使用工业标准制造工艺来将缠绕式传感器核心集成到低成本模块中的困难有局限性。

为了压低成本，存在对可以用成本有效的方式大量制造的指纹传感器组件的需要。理想地，传感器组件应该是可以由设备制造商容易合并到主机设备面板中的“模块”。在许多智能电话设计中，因而得到的被合并的模块成为在主机设备面板上的“按钮”。

美国临时申请号62/258,284、62/349,256、和62/374,339、以及美国非临时申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)“Electronic Sensor Supported onRigid Substrate”(其相应公开特此通过引用被并入)描述了覆盖有玻璃盖构件的“缠绕式传感器”设计。这种缠绕式传感器设计包括裹在柔性电路子组件中的刚性基板，柔性电路子组件包括导电迹线、诸如集成电路或专用集成电路(“ASIC”)的电路元件、以及将迹线连接到电路元件的导电互连，所有这些都布置在柔性基板材料上。

美国临时申请号62/354,210、美国非临时申请号15/628,003(美国专利申请公开号2017-0372112)“Reinforcement Panel for Fingerprint Sensor Cover”(其公开特此通过引用被并入)描述了覆盖有用陶瓷层加强的玻璃盖构件以增强所安装的传感器组件的坚固性的“缠绕式传感器”设计。

美国临时申请号62/382,864、美国非临时申请号15/693,882“Method ofSecuring a Fingerprint Sensor onto a Glass Cover Member Incorporated within aGlass Cover of a Mobile Device”(其公开特此通过引用被并入)描述了可用于将在该申请中公开的指纹传感器组件固定到盖面板上的方法。

美国临时申请号62/382,884号、美国非临时申请号15/693,817号“Method ofManufacturing a Cover Member Suitable for a Fingerprint Sensor”(其公开特此通过引用被并入)描述了制造适合于附接到在该申请中描述的指纹传感器组件的盖面板的方法。

概述

下面呈现简要的概述，以便提供对本文所述的一些方面的基本理解。本概述并不是所主张的主题的广泛综述。它的目的既不是识别所主张的主题的关键或重要元素，也不是描述其范围。它的唯一目的是以简要的形式呈现一些概念作为稍后呈现的更详细的描述的前序。

具有所安装的ASIC的柔性电路子组件缠绕在刚性基板周围并附接到刚性基板以形成缠绕式指纹传感器组件，并且缠绕式指纹传感器组件电连接到具有容纳ASIC的切口的刚性印刷电路板(PCB)基板以形成指纹模块子组件。指纹模块子组件部分地封装在非导电介电材料中，使得缠绕式指纹传感器组件的传感器表面和指纹模块子组件的电触头保持有效地被暴露，以产生适用于集成到电子设备(例如智能电话或其他“物联网”(IOT)电子设备)中的在结构上坚固的指纹传感器模块。

在另一个实施例中，描述了用于制造指纹传感器模块的后端过程。该制造过程是大批量制造过程，其采用一个或更多个单独的缠绕式指纹传感器组件，将每个缠绕式指纹传感器组件附接到PCB面板，将盖面板附接到每个指纹传感器子组件的感测表面上，封装每个完整组件，且然后单体化每个被封装的组件以产生单独的指纹传感器模块。该制造过程使指纹传感器模块的大面板能够同时被生产，并被分成单独的指纹传感器模块以提高成本效率和制造速度。此外，该制造过程允许仅以最小的工具改变来制造不同形状的模块。

在参考附图考虑下面的描述和所附权利要求时，本公开的主题的其他特征和特性、以及操作方法、结构的相关元件的功能和部件的组合、以及制造的经济性将变得更加明显，该描述、权利要求和附图都形成本说明书的一部分，其中相似的参考数字表示在各个附图中的相对应的部件。

附图简述

被纳入本文中并形成说明书的一部分的附图图示了本公开主题的各种实施例。在附图中，相似的参考数字指示相同的或在功能上相似的元件。

图1是包括缠绕在刚性基板周围并固定到刚性基板的柔性电路子组件的缠绕式指纹传感器组件的底部透视图。

图2是缠绕式指纹传感器组件和指纹传感器叠层的PCB的分解透视图。

图3是包括缠绕式指纹传感器组件、PCB、和盖面板的指纹传感器叠层的分解顶部透视图。

图4为指纹传感器叠层的分解底部透视图。

图5是附接到缠绕式指纹传感器组件以形成指纹传感器叠层的PCB的底部透视图。

图6是包括缠绕式指纹传感器组件、PCB、和盖面板的指纹传感器叠层的顶部透视图。

图7A-7B示出了缠绕式指纹传感器组件，每个缠绕式指纹传感器组件在尺寸和形状上被定制成不同的包装形状因子。

图7C是示出叠加在PCB上的缠绕式指纹传感器组件的顶部平面图。

图8A-8B是示出叠加在按钮轮廓上的缠绕式指纹传感器组件的成像区域的顶部平面图。

图8C是具有叠加在包装形状因子上的斜削角的缠绕式指纹传感器组件的顶部平面图。

图8D是被配置为容纳具有斜削角的刚性基板的柔性基板的顶部平面图。

图9A-9B是分别示出包括被封装在封装材料中的指纹传感器叠层的指纹传感器模块的底部和顶部的透视图。

图9C是具有附接到所封装的指纹传感器叠层的盖面板的指纹传感器模块的顶部的透视图。

图10是指纹传感器模块的横截面视图。

图11A是在主机设备面板的切口中的指纹传感器模块的顶部透视图。

图11B是在主机设备面板的切口中的指纹传感器模块的底部透视图。

图12A是具有超大菱形PCB(相对于包装形状因子)和菱形盖面板的指纹传感器叠层的底部透视图。

图12B是具有矩形超大PCB(相对于包装形状因子)和菱形盖面板的指纹传感器组件的透视图。

图12C是具有在主机设备面板的切口中的超大PCB(相对于包装形状因子)的指纹传感器模块的底部透视图。

图12D是具有在主机设备面板的切口中的矩形超大PCB(相对于包装形状因子)的指纹传感器模块的底部透视图。

图12E是具有在主机设备面板的玻璃切口中的超大PCB的指纹传感器模块的底部透视图。

图12F是沿着图12C或图12D中的线F-F的横截面视图，其示出具有在主机设备面板中形成的切口中的超大PCB的指纹传感器模块。

图12G示出了具有安装在主机设备面板中形成的切口中的超大PCB和模制凸缘的指纹传感器模块的分解横截面。

图12H-12I示出了具有超大PCB的指纹传感器模块的两个实施例的端视图。

图13A-13M示出了用于组装多个指纹传感器模块的开始、中间、和最后步骤。

图13N示出了具有传感器PCB轮廓和用于传感器ASIC的切口的PCB面板。

图13O示出了具有在传感器PCB轮廓上放置的指纹传感器组件的PCB面板。

图13P示出了具有在传感器PCB轮廓上放置的指纹传感器组件和在封装/模制之前被预切割的PCB轮廓的圆形端的PCB面板。

图13Q示出了具有用于模制多个指纹传感器模块主体的组合腔的模具工具。

图13R示出了具有用于模制多个指纹传感器模块主体的组合腔和叠加在示出切割位置的模具腔上的切割线的模具工具，所述切割线用于将PCB和模块主体分离成单独传感器模块。

图14A-14F示出了用于形成指纹传感器模块的步骤。

图15示出了显示用于形成指纹传感器模块的过程的流程图。

图16A-16B是显示与凹口PCB配合的刚性基板的透视图。

图17A-17B是示出包括缠绕在刚性基板和与刚性基板配合的凹口PCB周围的柔性电路子组件的指纹传感器叠层的透视图。

图18是示出包括图17A-17B的被封装在封装材料中的指纹传感器叠层的指纹传感器模块的透视图。

图19A是示出图18的指纹传感器模块和盖面板的分解透视图。

图19B是示出图18的指纹传感器模块的顶部和盖面板的透视图。

图20是示出图18的指纹传感器模块和盖面板的底部透视图。

详细描述

虽然本公开的主题的方面可以体现在各种形式中，但是下面的描述和附图仅仅意欲将这些形式中的一些作为主题的特定示例公开。因此，本公开的主题不旨在限于如此描述和示出的形式或实施例。

除非另有规定，否则在本文中使用的所有技术术语、符号和其他技术术语或用语具有与在本公开所属的领域中的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本文提到的所有专利、申请、所公布的申请和其他出版物通过引用被全部并入。如果在该章节中阐述的定义与在通过引用并入本文的专利、申请、所公布的申请、和其他出版物中阐述的定义相反或否则不一致，那么在该章节中阐述的定义胜过通过引用并入本文的定义。

除非另有指示或上下文暗示另外的情况，否则如在本文所使用的“一个(a)”或“一个(an)”意指“至少一个”或“一个或更多个”。

该描述在描述部件、装置、位置、特征、或其一部分的定位和/或方位时可能使用了相对空间和/或方位术语。除非特别规定或否则由该描述的上下文指示的，这样的术语(包括但不限于顶部、底部、在...上方(above)、在...下方(below)、在...之下(under)、在...的顶部上、上部(upper)、下部(lower)、在...左边、在...右边、在...前面、在...后面、在...旁边(next to)、相邻(adjacent)、在...之间、水平、垂直、对角线、纵向、横向、径向、轴向等)是针对在附图中提到这种部件、装置、位置、特征或其一部分时为了方便而被使用的，且没有被规定为限制性的。

此外，除非另有声明，否则本说明书中提及的任何特定的尺寸仅代表体现本公开的方面的设备的示例性实现方式而不旨在限制。

如在本文所使用的，术语“相邻”指接近或邻接。相邻物体可以彼此间隔开，或者可以彼此实际或直接接触。在一些实例中，相邻物体可以耦合到彼此，或者可以与彼此整体地形成。

如在本文所使用的，术语“实质上”和“实质的”指相当大的程度或范围。当与例如事件、环境、特性、或性质结合使用时，这些术语可以指事件、环境、特性、或性质精确地出现的实例以及事件、环境、特性、或性质极接近地出现的实例，诸如解释在本文述的实施例的典型容限水平或可变性。

如在本文所使用的，术语“可选的”和“可选地”意指随后描述的部件、结构、元件、事件、环境、特性、属性等可以或可以不被包括或出现，以及该描述包括部件、结构、元件、事件、环境、特性、属性等被包括或出现的实例以及它不被包括或出现的实例。

如在美国临时申请号62/258,284、62/349,256、和62/374,339、以及美国非临时申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)“Electronic Sensor Supported onRigid Substrate”中所述的，如本文公开的指纹传感器模块的实施例包括缠绕式指纹传感器组件，其包括缠绕在刚性核心的一个或两个边缘周围的柔性电路子组件，其中ASIC安装在缠绕式指纹传感器组件的一个表面上。指纹传感器模块还包括实质上刚性的PCB、非导电介电材料和传感器盖面板，缠绕式指纹传感器组件安装在该实质上刚性的PCB上，PCB具有为ASIC提供间隙的切口，该非导电介电材料封装缠绕式指纹传感器组件和PCB、以及传感器盖面板安装在缠绕式传感器组件的感测表面上方。PCB可以包括两层或更多层，并且可以是刚性层和柔性层的组合。在这个上下文中，“实质上刚性”的PCB是在被支撑在其边缘处时在其自己的重量下不明显弯曲或偏转的PCB。无源部件(例如电容器、电感器、电阻器等)可以安装在PCB上而不是在柔性电路子组件上，例如，如在上面通过引用并入的临时和非临时专利申请中所述。将无源部件安装在PCB上而不是在柔性电路子组件上使得柔性电路子组件变得更容易制造，因为将无源部件安装在柔性电路上与覆晶薄膜(COF)基础设施不太兼容。

在可选实施例中，指纹传感器模块包括指纹传感器组件，该指纹传感器组件不是缠绕式指纹传感器组件，但替代地包括具有相对的顶表面和底表面的刚性主体，其中顶表面限定传感器、或感测表面，并且诸如ASIC的电路元件被布置在底表面上。指纹传感器组件可以包括实现与PCB的电子连接的特征，并且当指纹传感器组件附接到PCB时指纹传感器组件的ASIC可以被布置在PCB的切口内。尽管在本文公开的指纹传感器模块不限于缠绕式指纹传感器组件，但是本文描述的实施例通常将包括缠绕式指纹传感器组件。

指纹传感器模块是集成设备，其被配置为通过其他指纹传感器元件的缠绕式指纹传感器组件、用平滑、坚固的感测表面、通过传感器盖面板和到主机设备的连接、通过印刷电路板来提供指纹感测功能。指纹传感器模块可以安装到在主机设备的面板(例如显示屏、触敏面板)、或主机设备的非功能部分(例如相邻于显示屏或触摸屏或可选地在主机设备的背面上的框架或边框)中形成的切口中。指纹传感器模块可以通过合适的粘合剂、注入在指纹传感器模块和切口之间的间隙中的可固化填充材料(例如灌封材料)、完全或部分地包围指纹传感器模块的周围边缘的安装框架、或者这些技术中的两种或更多种的某种组合而被机械地保持在主机设备中的切口中。可选地，指纹传感器模块可以在切口中附接到相对于周围的主机设备面板表面可移动的机械按钮(例如，开/关开关)。指纹传感器模块可以附接到主机设备的按钮，或者形成主机设备的按钮的全部或部分。按钮可以是相对于周围的主机设备面板服务可移动的机械按钮，如上所述，或者它可以是形成主机设备面板的一部分的不可移动的触敏按钮。可选地，指纹传感器模块可以安装在主机设备面板的一部分中，该部分是非功能的，而不是提供指纹感测功能。仍然可选地，指纹传感器模块可以被安装在主机设备面板的提供除了指纹感测之外的功能的一部分(例如显示屏的一部分和/或触敏屏或面板的一部分)中。

指纹传感器模块到主机设备面板内的安装(无论是集成为按钮的一部分还是面板的非功能的部分)在本文将被称为安装包装或简单地称为包装。给定主机设备面板的包装将具有独特的形状因子(例如，形状、尺寸(即，厚度和横向尺寸，例如长度、宽度、半径、直径等))，且指纹传感器模块的尺寸和形状可以被定制为任何主机设备安装的包装形状因子。

尽管指纹传感器模块的示例性实施例将在它们集成到按钮中的背景下进行描述，但是应当理解，本文描述的指纹传感器模块可以集成到主机设备的任何安装包装(包括但不限于按钮或设备的前表面)中并被定制到主机设备的任何安装包装。

此外，在指纹传感器模块中，缠绕式指纹组件及它被安装到的PCB的形状因子(例如，尺寸和周围形状)被限定成使得空隙设置在缠绕式指纹传感器组件周围，使得缠绕式指纹传感器组件的外部尺寸不直接与电子设备的主机设备面板的界面接触。这使在刚性基板上方折叠柔性电路子组件期间合并服务环(更大的弯曲半径)成为可能，例如，如在共同所有的非临时美国申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)中所述，该非临时美国申请的公开通过引用被并入。在缠绕式指纹传感器组件周围的空隙或间隙被填充有诸如非导电介电材料的封装材料，以填充空白间隙并弥补在最终指纹传感器模块外部尺寸和缠绕式指纹传感器组件外部尺寸之间的差异。可能需要后续机械加工或铣削来将最终指纹传感器模块集成到主机设备盖面板的开口中。

由本文公开的实施例提供的优点包括:(1)包括具有切口以接纳缠绕式指纹传感器组件的ASIC的PCB的指纹传感器模块创建可以为低成本组件预制的高效的自含式模块；(2)非导电介电材料封装缠绕式指纹传感器组件和PCB，并且安装在缠绕式指纹传感器组件的感测表面上方的传感器盖面板在指纹传感器模块上提供在机械上坚固、平坦、坚硬、和耐刮伤的感测表面，其也最小化在感测元件和用户手指之间的距离；以及(3)单一、一般尺寸和形状的缠绕式指纹传感器组件可用作各种较大包装形状因子的基础核心，例如合并到主机设备(例如移动电话)中的按钮——即可在定制的指纹传感器形状和尺寸中使用的指纹传感器组件。

图1是包括缠绕在刚性基板104周围的柔性电路子组件102的缠绕式指纹传感器组件108的底部透视图。在所示实施例中，柔性电路子组件102缠绕在刚性基板104的一个边缘周围。缠绕式指纹传感器组件包括但不限于在临时美国申请号62/258,284、62/374,339、和62/349,256、以及非临时美国申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)中描述的那些组件，这些申请通过引用被全部并入本文。如在本文所提到的缠绕式指纹传感器组件包括缠绕在实质上刚性的基板104周围的柔性传感器子组件102。在各种实施例中，柔性传感器子组件102包括柔性基板，其上布置传感器元件。在一些实施例中，柔性传感器子组件102包括电路子组件，其中柔性基板包括柔性介电基板，该柔性介电基板可以是基于聚合物的基板，例如聚酰亚胺材料，包括通过商标名

或

已知的那些材料，或者其他柔性材料，例如聚酯，并且传感器元件包括由合适的导电材料(例如铜、锡、银、镍、铝或金)制成并且被形成、蚀刻、沉积、电镀、印刷、或以其他方式涂敷到柔性基板或嵌入到柔性基板中的多个导线或迹线。

缠绕式指纹传感器组件可以包括具有其上布置有导电迹线的柔性基板的柔性电路子组件。导电迹线可以包括以非交叉配置(例如，平行)并排布置的多个第一导电迹线和以非交叉配置(例如，平行)并排布置的多个第二导电迹线。第一导电迹线可以横向(例如，垂直)于第二导电迹线进行定向。第一迹线和第二迹线可以布置在基板的一个侧面或表面(“单面”)的不同部分上以缠绕在刚性基板周围，使得第一导电迹线和第一导电迹线所位于的柔性基板的一部分形成覆盖刚性基板的第一表面的第一层，以及第二导电迹线和第二导电迹线所位于的柔性基板的一部分形成覆盖第一层的第二层。

可选地，缠绕式指纹传感器组件可以包括柔性电路子组件，其具有柔性基板并且仅缠绕在刚性基板的一侧周围，柔性基板具有在它的相对表面上(“双侧”)的第一导电迹线和第二导电迹线。柔性电路子组件部分地缠绕在刚性基板周围，使得布置在柔性基板的第一端的相对表面上的第一导电迹线和第二导电迹线覆盖刚性基板的第一表面，柔性基板的中间部分仅缠绕在刚性基板的一个边缘周围，并且柔性基板的第二端(例如电路元件(例如ASIC)可以如下所述被安装于的部分)覆盖刚性基板的第二表面。

在一个实施例中，第一迹线和第二迹线形成网格的形式的传感器区域以在多个位置处检测位于近侧的物体的表面特征，例如放置在传感器区域上的手指的指纹的特征。一组迹线形成多个驱动迹线或线，其均可连接到能够产生驱动信号的驱动源，而另一组迹线形成横向(优选地实质上垂直)于驱动线被定向的并且通过柔性基板的至少一层与驱动线分离的多个拾取迹线或线。

因此，每个驱动线可通过介电层电容地耦合到重叠的拾取线。在该实施例中，拾取线可形成网格的一个轴(例如，X轴)，而拾取线形成网格的另一轴(例如，Y轴)。驱动线和拾取线重叠的每个位置可以形成阻抗敏感电极对，由此驱动线和拾取线的重叠部分形成由一个或更多个介电层间隔开的电容器的相对板。该阻抗敏感电极对可被视为像素(例如，X-Y坐标)，在该像素处检测位于近侧的物体的表面特征。网格形成可共同创建位于近侧的物体的表面特征的布局图的多个像素。例如，网格的像素可以映射存在接触电子传感器的手指表面的脊和谷特征的位置。在标题为“Electronic imager using an impedance sensorgrid array and method of making”的美国专利号8,421,890和标题为“Biometricsensing”的美国专利号8,866,347(其相应公开通过引用被全部并入)中讨论了具有重叠的驱动线和拾取线的指纹传感器以及驱动、感测、和扫描电子设备的额外细节。对用于提高采用由电介质间隔开的重叠的驱动线和拾取线组成的传感器网格的测量原理的灵敏度的设备、方法、和电路(包括驱动、感测、扫描和降噪电子设备)的另外的改进和增强在标题为“Fingerprint Sensor Employing an Integrated Noise Rejection Structure”的美国专利申请号14/582,359(美国专利号9,779,280)中被描述，该美国专利申请的公开通过引用被全部并入。

在操作中，用例如电压源激活选定的驱动线，并且将选定的拾取线连接到接收电路，例如放大器/缓冲电路，使得由工作的驱动线发射的产生的电场可以被工作的拾取线捕获。电场通过中间电介质绝缘层从驱动线延伸到拾取线。如果物体存在于拾取线处，电场的一些或全部可能被物体吸收，改变电场被拾取线接收的方式。这改变由拾取线和接收电路捕获和处理的产生的信号，并且因此指示物体的存在，并且物体的特征和特性可以通过处理信号以确定接收信号在每个交叉位置(即，像素)处被改变的相对量来被感测和识别。这个处理可以通过某种形式的逻辑或处理电路来完成。

给定可以在单独对处被激活的像素的网格，可以用多种方式捕获每个像素。在一个实施例中，可以激活驱动线，并且可以按次序接通和关断跨越工作的驱动线的拾取线以捕获一行像素。这个排序可以作为扫描次序来操作。在这里，通过将第一驱动线连接到信号源来激活第一驱动线，且然后一次将一条拾取线连接到捕获电路，例如放大器/缓冲电路，来自在两条线的交叉点处形成的像素的信息被捕获，且然后拾取线被断开连接并连接到地电位。然后，按次序处理下一个像素，然后另一个像素，然后另一个像素，直到与工作的驱动线交叉的拾取线的整个阵列被处理为止。然后驱动线被去激活，且另一个驱动线被激活，并且拾取线通过将它们连接到捕获电路而用这个工作的驱动线被再次扫描。这些可以按次序一次完成一个，几个不相邻的像素可以同时被处理，或者对于给定的应用，其他变化是可能的。在像素的网格被处理之后，然后物体信息的再现将是可能的。

在各种实施例中，柔性电路子组件还可以包括电路元件，例如控制器芯片(也被称为驱动器芯片)，其可以包括集成电路，例如专用集成电路(“ASIC”)、或者安装到柔性基板并通过导电互连而连接到导电迹线的分立电子电路。该ASIC可以实施被配置成生成电压或电流信号源的一个或更多个信号源元件、用于将信号源选择性地连接到第一迹线或第二迹线中的每个迹线的开关元件、缓冲器和放大器、以及用于将第一迹线或第二迹线中的另一种迹线的每个迹线选择性地连接到缓冲器和放大器的开关元件，由此，缓冲器和放大器生成指示由选择性地连接到迹线的迹线捕获的电场的特性(例如幅度)的信号。

在一个实施例中，刚性基板104包括具有平坦的相对的顶表面和下表面的电介质核心，例如玻璃或陶瓷。ASIC106安装在柔性电路子组件102的一个侧面上。柔性电路子组件102缠绕在刚性基板104周围并附接到刚性基板104，使得ASIC 106覆盖刚性基板104的一个表面。柔性电路子组件102的感测表面覆盖刚性基板104的与ASIC 106相对的表面，并且可以包括柔性电路子组件的单面或双面配置。

在其他柔性传感器子组件中，传感器元件可以包括布置在合适的柔性基板上并被配置成缠绕在刚性或实质上刚性的基板周围的超声波传感器、热传感器、光学传感器等传感器。

图2示出了根据一个示例性实施例的包括缠绕式指纹传感器组件108和PCB 202的指纹传感器叠层。PCB 202连接到缠绕式指纹传感器组件108。PCB 202具有切口204以接纳缠绕式指纹传感器组件108的ASIC 106。缠绕式指纹传感器组件108具有优选地在缠绕式指纹传感器组件108的承载ASIC 106的面的三个边缘(不包括缠绕边缘)上的互连焊盘206。将互连焊盘206分布在三个边缘上帮助提高在缠绕式指纹传感器组件108和PCB 202之间的连接的稳定性和可靠性，并有助于防止组件108在表面贴装到PCB期间倾斜。在一个实施例中，“虚设焊盘”可以被添加在靠近缠绕式指纹传感器组件108的缠绕边缘的方便位置上，这不受迹线布线的限制。这些虚设焊盘不提供电连接目的，但简单地使PCB 202能够以更稳定的方式连接到传感器。在一些实施例中，缠绕式指纹传感器组件108是矩形形式，从而在承载ASIC 106的缠绕式指纹传感器组件108的面上提供与缠绕边缘相对的更长的布线边缘。

用于将缠绕式指纹传感器组件互连到PCB的合适的互连技术包括各向异性导电膜(ACF)、各向异性导电粘合剂(ACA)、图案化各向同性导电粘合剂(ICA)、连接盘网格阵列(LGA)、焊膏/表面安装技术。ACF材料是相对昂贵的，且需要模切或激光切割。以膏形式的ACA比ACF较不昂贵，并且可以局部地进行涂敷(但是涂敷必须精确地被定位)(例如分配、喷射、印刷)，相对于ACF减少了所使用的数量。粘合可以仅对互连焊盘206是局部的，或者为了机械强度也可以对互连形成间隙。可以通过在导电互连之间使用非导电粘合剂以降低成本来可想象地实现间隙粘接粘合剂。PCB翘曲可能影响所有互连技术的连接产率。由于这个原因，两层PCB优选地具有平衡的结构以最小化翘曲。此外，柔性电路子组件可以以呈现非常平坦、平表面的方式缠绕在非常平坦的刚性基板周围以将缠绕式指纹传感器组件安装到PCB。

PCB 202可以被预切割到与期望按钮(或其他包装)形状相同的尺寸和形状，或者可以比最终的按钮形状稍大，并在稍后阶段被研磨/铣削成形。此外，对于低成本制造，它可能对PCB图案在大面板形式上前进和重复是最有效的。在这一过程中，缠绕式指纹传感器组件108可以在面板形式中被拾取、放置、和连接到PCB 202。随后，面板为了封装过程而被切割成更小的条或子面板，且然后随后被铣削、冲压、激光机械加工，或者否则如果是需要的话被切割成最终的传感器形状。该制造过程将在下面进一步被描述。

图3示出了包括缠绕式指纹传感器组件108、PCB 202、和盖面板302的指纹传感器叠层的分解图。PCB 202可以包括两个或更多个电路层。PCB 202的附接到缠绕式指纹传感器组件108的表面的表面包括连接器焊盘301，以便与互连焊盘206(见图2)配合，使得缠绕式指纹传感器组件108安装在PCB 202上。在PCB 202上的连接器焊盘301可以使用导电连接工艺(例如SMT焊接、热压焊接)或导电粘合剂连接工艺来电连接到在缠绕式指纹传感器组件108上的相对应的焊盘206。

在一个实施例中，无源部件304A-H在PCB 202的未被指纹传感器组件108覆盖的区域中安装在PCB 202的附接到缠绕式指纹传感器组件108的表面的表面。因此，无源部件304A-H安装在PCB 202的接纳缠绕式指纹传感器组件108的表面上，使得无源部件304A-H被定位于指纹传感器组件108的边缘和PCB 202的边缘之间并且被夹在PCB 202和盖面板302之间。在一个实施例中，无源部件304A-H包括一个或更多个电感器304A-B(在所示实施例中为两个电感器)和两个或更多个电容304C-H(在所示实施例中为六个电容)。在另一个实施例中，无源部件304A-H安装在PCB 202的两个表面上。示例性无源部件可以具有0603或201(英制码(imperial code))的JEDEC工业标准包装尺寸。

图4示出了包括缠绕式指纹传感器组件108、PCB 202、和盖面板302的指纹传感器叠层的分解图。在一些实施例中，PCB 202包括球栅阵列(BGA)或连接盘网格阵列(LGA)组装焊盘402以允许完成的传感器模块例如通过柔性线缆互连到主机设备。PCB 202具有切口204以容纳在缠绕式指纹传感器组件108上的ASIC 106。切口204可以实质上是与ASIC 106相同的形状，但是切口204可以比ASIC 106稍微大以防止干扰并适应尺寸和对准公差。

PCB 202可以用市场上可买到的导电粘合剂或者通过表面安装焊接或者通过其他传统手段来附接和互连到缠绕式指纹传感器组件108。如图5所示，根据PCB 202和集成电路106的相对厚度(包括焊盘206、301的相应高度)，ASIC 106可以在切口204中相对于PCB 202凹进。在其他实施例中，ASIC 106可以与PCB 202平齐或通过切口204在PCB 202上方突出。

参考图3、图4、和图6，指纹传感器叠层还可以包括使用在市场上可买到的粘合剂附接在缠绕式指纹传感器组件108的成像区域上方的盖面板302。盖面板302可以由玻璃、陶瓷、氧化锆或其他硬质材料制成。在另一个实施例中，可以有多于一个盖面板，例如第一陶瓷盖面板可以被放置在缠绕式指纹传感器组件108上方以增加强度，且然后第二玻璃盖面板被添加在顶部上以匹配主机设备的美观。盖面板302通常是与期望按钮形状(或其他包装形状因子)相同的尺寸和形状，或者可以比最终的按钮形状稍大，并在稍后阶段被研磨或铣削成期望的形状。期望的盖面板302和用于附接它的粘合剂粘合线尽可能薄以在确保盖面板302足够坚固和充分的约束内最大化传感器的图像质量。如下文进一步描述的，在封装过程之前或之后，可以将盖面板302附接在缠绕式指纹传感器组件108的成像区域上方。

图6示出了包括缠绕式指纹传感器组件108(可选地，未缠绕的指纹传感器组件)和PCB 202的指纹传感器叠层，其中盖面板302布置在缠绕式指纹传感器组件108上方。缠绕式指纹传感器组件108、PCB 202、和盖面板302通过用封装物(例如，如本文所述的非导电介电材料)进行封装来组合以形成指纹传感器模块。

图7A-7B示出了根据示例性实施例的缠绕式指纹传感器组件108A、108B，每个缠绕式指纹传感器组件具有被成形和依尺寸被制造成配合在包装形状因子(也被称为“按钮形状”)内的传感器区域。每个缠绕式指纹传感器组件108A、108B包括缠绕在刚性基板104和ASIC 106周围的柔性电路子组件102。在一个实施例中，包装形状因子是待集成到主机设备的面板(例如显示面板或屏幕或触摸面板或屏幕)中的封装的外周边的形状和尺寸。例如，包装形状可以是图7A的“菱形”形状702A(即，长度“长度1”的直边和平行边以及可以是指定半径的半圆形的弯曲端)或者是图7B的指定直径的圆形形状702B。每个缠绕式指纹传感器组件108A、108B被配置成使得在水平面上的外周边尺寸(例如，在x-y平面中的长度和宽度)配合在按钮(包装)形状702A、702B的外周边尺寸内，优选地，以便在按钮的边缘和指纹传感器组件的最靠近按钮的边缘的部分之间提供至少最小空白间隙704A、704B(图7A-7B中所示的虚线指示在按钮的边缘和指纹传感器组件的一部分之间的空隙)。在一个实施例中，缠绕式指纹传感器组件108A、108B可以实质上在按钮形状702A、702B中居中，使得在指纹传感器组件108A、108B的四个角处的空白间隙704A、704B实质上是相等的。

缠绕式指纹组件108A、108B可以在PCB上居中，以便在指纹组件的边缘和在整个指纹组件108A、108B周围的PCB的边缘之间限定一致的空白空间。可选地，参考图7C，缠绕式指纹传感器组件108A附接到的PCB 202的形状可以对应于按钮(或包装)形状，例如图7A的按钮形状702A。在另一个实施例中，PCB 202可以具有圆形形状，例如图7B的按钮形状702B。缠绕式指纹传感器组件108A可以在相对于PCB 202的边缘的不居中的位置上附接到PCB 202，例如以便于通过提供更大的空白空间来进行表面安装技术(SMT)无源部件706(例如电感器、电容器、电阻器等)在PCB 202上的放置以及缠绕式指纹传感器组件108A的导电迹线的布线和接地连接。在一个实施例中，缠绕式指纹传感器组件108A可以沿着PCB 202的x轴居中，并且沿着PCB 202的y轴偏离中心，以在指纹传感器组件108A的一个侧面上提供更大的空白空间，其中SMT部件706可以被安装在PCB 202上。可选地，缠绕式指纹传感器组件108A可以沿着x轴偏离中心，并且在y轴上居中，或者沿着x轴和y轴偏离中心。也就是说，缠绕式指纹传感器组件不需要在PCB 202上居中，但更确切地可以向左/向右和向上/向下移动到最佳位置以便于部件的放置、迹线的布线、和接地连接。

回来参考图7A-7B，在一个实施例中，缠绕式指纹传感器组件108A、108B在“x”方向上的长度(包括柔性电路子组件102和刚性基板104的长度)与包装形状702A-B相比被最大化，以最大化物理按钮的传感器区域(以及因此指纹图像尺寸)或者在主机设备盖面板(即，包装)上专用于指纹感测的区域。特别地，最大化传感器区域允许更多的导电迹线，这增加了指纹图像的尺寸。例如，对于菱形封装形状702A和圆形封装形状702B，与按钮形状702A-B的在y方向上的长度3相比，缠绕式指纹传感器组件108A、108B的在x方向上的长度2尽可能大，同时允许在缠绕指纹组件108A、108B的边缘和包装形状因子702A、702B的边缘之间的空隙或间隙。

特定的包装形状暗示传感器的“长宽比”，例如，如在图7B中的圆形包装暗示1:1的长宽比，即正方形传感器，而如在图7A中的菱形封装可以暗示2:1的比，即矩形传感器。同时，必须考虑关于如何在指纹图像中收集足够的“脊到谷”过渡以便能够识别手指。在一般群体中，脊谷过渡相隔范围从350-1100微米。对于给定的长宽比，如果x与y相比太小，或者y与x相比太小(即，感测区域变窄和拉长)，则感测区域可能不拾取足够的脊谷过渡以允许可靠的识别或认证。例如，在指纹特征之间的平均间距是600微米。因此，如果在感测区域的像素之间的间距低于3000微米，则感测区域可以拾取少于五个过渡，因此算法难以识别指纹。

延长在菱形包装中在x方向上的感测区域的长度将使在感测区域中的拾取线的数量最大化。

通常，包装形状因子(例如按钮的形状因子)是不对称的，有时水平尺寸是垂直尺寸的至少两倍。因此，在水平方向上延伸的第一迹线将比在垂直方向上延伸的第二迹线在长度上更长且在数量上更少。因此，设计考虑的是是否制造第一迹线驱动线和第二迹线拾取线，反之亦然。因为拾取线比驱动线对加载和噪声拾取更敏感，采用沿水平方向的长驱动线和沿垂直方向的较短拾取线常常是优选的。此外，通过具有水平延伸的更少的迹线，沿着柔性基板的边缘延伸的更少的互连将是必要的，且因此布线区域变得更小，为感测区域留下更多的空间。然而，如果在感测区域中水平长度延伸而垂直长度收缩太多，则存在减少返回的点。如果垂直尺寸减小到小于大约3mm，感测区域将变得更像“狭缝”，而不是矩形。在3mm矩形的情况下，1mm的最差情况脊谷间距对于大手指将意味着感测区域将只对在感测区域中的3个脊谷过渡成像，这对于指纹匹配器技术的当前技术能力是在统计性能的下限上。因此，在垂直尺寸上的至少4mm的宽度常常是优选的。

在将被填充有封装物的缠绕式指纹传感器组件108A、108B周围提供空隙，封装物在一个实施例中是在封装过程期间的非导电介电材料，以弥补在最终指纹传感器模块外部形状和尺寸与缠绕式指纹传感器组件外部尺寸之间的差异。如下所述，可以通过将指纹传感器叠层放置在模具中并将封装材料注射到模具中来形成指纹传感器模块。需要在缠绕式指纹组件108A、108B的边和包装702A、702B的边(其可以或可以不对应于PCB的边缘)之间的空隙，以便于封装材料在缠绕式指纹组件108A、108B周围的流动。空隙或间隙根据实际传感器的选定尺寸而变化，且可以小到数百微米，这取决于封装材料的性质以及用于引入它的工艺和工具加工。在一个实施例中，在缠绕式指纹组件108A、108B和限定期望按钮形状702A、702B的PCB的边之间的最小空隙704A、704B为1毫米的1/4-1/3。

在包装的边和刚性基板的边之间的空隙还允许在刚性基板周围的柔性电路子组件的松散侧缠绕(或“服务环”)，这具有通过相对于锐弯增加弯曲半径来最小化在弯曲区域中的柔性电路子组件的精细电路迹线上的应力的优点，例如，如在美国临时申请号62/258,284、62/349,256、和62/374,339、以及美国非临时申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)“Electronic Sensor Supported on Rigid Substrate”中所述。

图8A是缠绕式指纹传感器组件的顶部平面图，其中柔性电路子组件(由成像区域806A和布线区域802限定，其中布线区域802是将水平(x方向)迹线连接到ASIC的互连)在x方向上的长度被限制到包装形状804的具有由长度“长度1”限定的直的且平行的边的部分，并且成像区域806A在y尺寸上的长度是“长度4”。每个布线区域802的宽度由尺寸“r”定义，因此成像区域在x方向上的长度为长度1–2r。因此，图8A的传感器的成像区域806A是(长度1–2r)×长度4。注意，布线区域802必须在成像区域806A之外以避免在布线区域中的互连和垂直(y方向)迹线之间的电容耦合。

刚性基板104在x方向上的长度是长度1，以及刚性基板104在y方向上的宽度是长度4。

图8B是可选的缠绕式指纹传感器组件的顶部平面图，其中柔性电路子组件(由成像区域806B和布线区域802限定)在x方向上的长度是“长度2”，其延伸超出包装形状804的具有由长度“长度1”限定的直的且平行的边的部分之外并进入弯曲区域808A-B内。在沿x方向的刚性基板104的纵向边和包装形状804的纵向边之间的每个距离由尺寸“a”定义，因此包装形状804在y方向上的长度是长度3+2a。然而，为了将传感器组件保持在包装形状804的外周边内，成像区域806B在y方向上的长度是“长度3”，其对应于“长度4”减去2a。成像区域806B在x方向上的长度是长度1。因此，图8B的传感器的成像区域是(长度1)×长度3＝(长度1)×(长度4–2a)。

刚性基板104在x方向上的长度是长度2，以及刚性基板104在y方向上的宽度是长度3。

如果：长度1×a<长度4×r，则图8B的传感器组件的成像区域806B大于图8A的传感器组件的成像区域806A。

因此，在图8B的实施例中，“刚性基板”区域内的“成像区域”、即进行迹线重叠以及指纹测量的区域与包装形状相比被最大化，增加了传感器迹线的数量。

图8B示出叠加在按钮形状804(即包装形状)上的缠绕式指纹传感器组件的最大化的成像区域806B的顶部平面图。刚性基板104的形状由长度2和长度3所限定的虚线示出，并且柔性电路子组件的一部分叠加在刚性基板104的形状上。如图8B所示，柔性电路子组件在方向“d”上沿着折叠线810缠绕在刚性基板104周围。成像区域806B由长度1和长度3所限定的柔性电路子组件的部分形成。在一个实施例中，刚性基板104被配置具有刚性基板形状，该刚性基板形状通过沿x轴延伸长度2并沿y轴减小长度3而在按钮形状804的外周边内被最大化。因此，成像区域806B可以用较长的相对应的长度1和减小的长度3被最大化，使得成像区域806B延伸到在按钮形状804上的弯曲区域808A、808B中。

图8C是具有叠加在按钮轮廓上的斜削角的缠绕式指纹传感器组件816的顶部平面图。如图8C所示，缠绕式指纹传感器组件816的角812可以在沿着折叠线810的折叠边处被削去棱角。在一些实施例中，缠绕式指纹传感器组件816包括具有斜削角的刚性基板和被配置为容纳具有斜削角的刚性基板的柔性电路子组件。斜削角812允许缠绕式指纹传感器组件816更远地延伸到按钮形状804的弯曲区域中，使更大的成像区域成为可能，并且便于无源部件在PCB上的放置(即，为无源部件提供更多空间)、导电迹线的更容易布线以及接地连接。斜削角812具有便于封装过程的附加优点。在缠绕指纹组件816的边和按钮形状804的边之间的最窄距离的情况下将角812切成斜面提供更大的空隙814，其中非导电介电材料可以在缠绕式指纹组件816周围更自由地流动以封装缠绕式指纹组件816。如从图8C中可以认识到的，斜切还允许缠绕式指纹组件816进一步偏离中心放置在PCB上。

图8D是被配置成容纳具有斜削角的刚性基板的柔性电路子组件824的顶部平面图。如图8D所示，未缠绕的柔性电路子组件824的两个侧面具有在折叠线820A-B的区域周围的切口818A-B。如图8D所示，柔性电路子组件824可以包括从斜削切口818A-B向内布线的导电互连822。

图9A-9B是分别示出包括PCB和封装在非导电介电材料中的缠绕式指纹传感器组件的指纹传感器模块的底部和顶部的透视图。特别地，图9A-9B示出了根据各种示例性实施例的PCB 902(其可以对应于图2-6中所示的PCB 202)和封装在材料906中的缠绕式指纹传感器组件904(其可以对应于图1-6中所示的缠绕式指纹传感器组件108)。ASIC 908(其可以对应于ASIC 106)可以延伸到在PCB 902中形成的切口内或穿过该切口。封装材料可以包括非导电电介质，例如液晶聚合物、环氧树脂、或者通过利用精密硬模在指纹传感器叠层中和周围注入或压力注入的复合材料。诸如薄膜辅助模制的过程是优选的，以便防止任何模制化合物侵蚀到缠绕式指纹传感器组件904的感测表面上或BGA、LGA(或其他互连)焊盘910上。薄膜辅助模制过程允许缠绕式指纹传感器组件904的成像表面912和BGA组装焊盘910被暴露。在一个实施例中，薄膜辅助模制过程产生凹进的成像表面912，使得模制表面913升高到成像区域的表面912之上。

图9C示出了附接到PCB 902的盖面板914(其可以对应于盖面板302)和用电介质906封装的缠绕式指纹传感器组件。在封装过程之前或之后，盖面板914附接在缠绕式指纹传感器组件904的成像区域上方。可以在封装过程之前添加盖面板914，使得可以封装盖面板914的玻璃的边以提高模块的坚固性。在一个实施例中，任何多余的非导电介电材料、盖面板、和PCB可以被研磨或铣削以产生完成的指纹传感器模块。

图10示出了包括缠绕式指纹传感器组件904的指纹传感器模块的横截面视图(例如，图9A-9C的指纹传感器模块的横截面)，缠绕式指纹传感器组件904包括附接到PCB 902的ASIC 908和由介电材料(封装物)906封装的盖面板914。缠绕式指纹传感器组件904可以包括刚性基板1002(其可以对应于图1-6中的刚性基板104)，柔性电路子组件1004(其可以对应于图1-6中的柔性电路子组件102)缠绕在刚性基板1002上。在图10所示的实施例中，盖面板914的边被封装物906覆盖，并且盖面板914相对于封装物906的外周边凹进。在一些实施例中，盖面板914的顶表面可以与封装物906的顶表面平齐。可选地，可以在封装物被涂敷并附接到封装物906的顶表面之后添加盖面板914。在一些实施例中，PCB 902可以包括在底表面上的球栅阵列(BGA)1006，或者可选地，连接盘网格阵列(LGA)。在一些实施例中，缠绕式指纹传感器组件904可以通过导电接头1008(例如SMT接头)来电连接到PCB 902。

图11A-11B分别示出了安装在主机设备面板1104的切口中的指纹传感器模块1102的顶部视图和底部视图。在一些实施例中，指纹传感器模块1102可以被间隙填充物包围。间隙填充物围绕指纹传感器模块1102以将模块1102牢固地固定到切口中。间隙填充物的合适填充物材料包括环氧树脂、模制化合物、丙烯酸树脂、改性丙烯酸树脂、硅树脂、和其他非导电或导电聚合物。在一个实施例中，导电填充物可以被使用，并且还可以用于为ESD(静电放电)的积累提供到地的泄放路径。

图12A-12B示出了包括相对于盖面板1204和/或按钮配置(未示出)尺寸过大的PCB1202A-B的指纹传感器组件1206。在一个实施例中，如图12C-D所示，PCB 1202A-B被配置为具有比盖面板1204更大的面积，并且比在指纹传感器模块被安装于的主机设备面板1208中形成的切口更大，使得PCB 1202A-B在主机设备面板1208下方延伸。

图12C-12D示出了根据各种示例性实施例的具有在主机设备面板1208中的切口中的尺寸过大的PCB 1202A-B的指纹传感器模块1206的底部透视图。切口的尺寸小于PCB1202A-B的尺寸，使得当指纹传感器模块1206安装在主机设备面板中时，PCB 1202A-B的外周边靠在切口周围的主机玻璃面板1208的背面上。在一个实施例中，尺寸过大的PCB1202A-B可以是比盖面板1204大的任何形状。例如，在图12A、12C中PCB1 202A是菱形的，而在图12B、12D中PCB 1202B是矩形的。

参考图12E，尺寸过大的PCB 1202B的前侧面靠在主机设备面板1208的后侧面上。在主机设备面板1208中的切口1210的形状实质上类似于盖面板1204(见图12A、12B)。尺寸过大的PCB 1202b的大于盖面板1204的部分延伸超出在主玻璃面板1208中的切口1210之外。尺寸过大的PCB 1202b的前侧面提供“安装基准面”。在一个实施例中，主机玻璃面板1208的内部包括模制凸缘，其允许紧密公差“安装基准面”，距显示器的背面的可重复的传感器表面距离。在一个实施例中，可以调整“安装基准面”的公差，使得位于尺寸过大的PCB1202B的前侧面上的指纹传感器模块的表面与主机玻璃面板1208的前侧表面平齐或正好平齐。在另一个实施例中，用作安装基准面的模制凸缘可以位于PCB的边上，在主机玻璃面板盖开口或切口的区域之外，使得凸缘在已经用于模制指纹传感器模块的主体的模制过程中被模制在PCB的边上方。

图12F是沿着图12C或图12D中的线F-F的横截面视图，其示出具有在主机设备面板1208中形成的切口中的尺寸过大的PCB 1202A、1202B的指纹传感器模块。指纹传感器模块包括刚性核心1218(其可对应于图1-6中的刚性基板104)，柔性电路子组件1214(其可对应于图1-6中的柔性电路子组件102)缠绕在刚性核心1214上以形成缠绕式指纹传感器组件1216(其可对应于图1-6中的缠绕式指纹传感器组件108)。其上安装缠绕式指纹传感器组件1216的PCB 1202A、1202B包括切口以接纳缠绕式指纹传感器组件1216的ASIC 1220(其可以对应于图1-6中的ASIC 106)和在指纹传感器组件1216外部的位置处安装到PCB 1202A、1202B的无源部件1224(其可以对应于图3中的无源部件304A-304H)。连接盘网格阵列(LGA)1222(其可以对应于图4中的LGA 402)——或者可选地，球栅阵列(BGA)——在PCB 1202A、1202B的底表面上形成。封装物1226(例如，可以对应于图9A-9C中的封装906的非导电介电材料)包围指纹传感器组件1216周围，并且限定安装在主机面板1208的切口中的包装形状因子。盖面板1204被定位在指纹传感器组件1216和封装材料1226上方，并且间隙填充物1212可以被提供来填充在指纹传感器模块和主机面板1208的切口之间的间隙。PCB 1202A、1202B大于切口和盖面板1204(其限定包装形状因子)，并且靠在相邻于切口的主机面板1208的后表面上。

图12G示出了具有过大尺寸的PCB和安装在主机设备面板中形成的切口中的模制凸缘的指纹传感器模块的分解横截面。如图12G所示，模制凸缘1228在延伸超出封装物1226(模块主体)之外的PCB 1202A、1202B的外周边部分上形成。在一些实施例中，模制凸缘1228与封装物1226是整体结构。下面将在图12I中更详细地描述相对于指纹传感器模块的模制凸缘1228。

图12H-12I示出了具有尺寸过大的PCB的指纹传感器模块的两个实施例的端视图。图12H示出了一个实施例，其中封装物1226(模块主体)在比模块主体1226宽的PCB 1202A、1202B上形成，并且PCB 1202A、1202B提供靠在模块被安装于的主机设备面板的背面上的安装基准面。图12I示出了一个实施例，其中封装物1226(模块主体)在比模块主体1226宽的PCB 1202A、1202B上形成，并且模制凸缘1228在延伸超出模块主体1226之外的PCB 1202A、1202B的外周边部分上形成。模制凸缘1228提供靠在模块被安装于的主机设备面板的背面上的紧密公差安装基准面，并且可以便于离主机设备面板的背面的可重复的传感器表面距离。

图13A-13M示出了以成本有效的方式进行的如上面所公开的指纹传感器模块的制造过程的开始、中间、和最终步骤。所公开的制造过程是成本有效的，并且能够同时制造指纹传感器模块的大面板，并且使容易实现指纹传感器模块形状因子的定制。

制造指纹传感器模块的过程包括制造如美国临时申请号62/258,284、62/349,256、和62/374,339、以及美国非临时申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)“Electronic Sensor Supported on Rigid Substrate”中所述的缠绕式指纹传感器组件。在制造缠绕式指纹传感器组件的过程中，其上安装有ASIC的柔性电路组件缠绕在刚性基板周围并固定到刚性基板。

制造具有缠绕式指纹传感器组件的指纹传感器模块的过程包括：(1)将各个缠绕式指纹传感器组件附接到具有切口的PCB面板以容纳每个缠绕式指纹传感器组件的ASIC；(2)将盖面板附接到每个缠绕式指纹传感器组件；(3)将缠绕式指纹传感器组件和PCB封装在非导电介电材料中；(4)附接焊球；以及(5)单体化各个指纹传感器模块。

图13A-13B示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第一步骤的顶部视图和横截面视图。可以包括两层面板的PCB面板1302包括电互连1304、切口1306、和附接到PCB面板1302的无源部件。PCB面板1302的示例性尺寸是18×24英寸，但是其他尺寸在本公开的范围内。在一个实施例中，PCB面板1302是多层面板并且具有不同的尺寸。电互连1304印刷在PCB面板1302上，并且可以包括铜迹线以为各个指纹传感器模块和其他电气部件提供电互连。电气部件包括允许在指纹传感器模块和主机设备之间的最终互连的BGA或LGA组装焊盘。在PCB面板1302中的切口1306容纳在缠绕式指纹传感器组件上的ASIC。附接到PCB面板1302的无源部件可以包括电容器和电感器。

图13C示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第二步骤的横截面视图。焊膏1308印刷在PCB面板1302上，特别是在电互连1304的顶部上并相邻于切口1306。

图13D-13E示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第三步骤的顶部视图和横截面视图。缠绕式指纹传感器组件1310被放置在PCB上，使得缠绕式指纹传感器组件1310的ASIC 1312落入切口1306中，并且在缠绕式指纹传感器组件1310上的互连焊盘与在PCB面板1302上的相对应的电互连1304对接。焊膏1308回流以在PCB面板1302和缠绕式指纹传感器组件1310之间建立电互连，缠绕式指纹传感器组件1310本身互连到ASIC1312。

图13F示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第四步骤的横截面视图。粘合剂1314被涂敷在缠绕式指纹传感器组件1310的顶部上。在一个实施例中，粘合剂1314喷射地被分配。在另一个实施例中，粘合剂是高模量UV粘合剂或高模量“快速”热固化粘合剂。

图13G示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第五步骤的横截面视图。盖面板1316放置在缠绕式指纹传感器组件1310的顶部上。盖面板1316由粘合剂1314附接到缠绕式指纹传感器组件1310的顶部。足够的压力被施加到盖面板，以确保盖面板1316稳固地粘附到缠绕式指纹传感器组件1310而没有气泡或间隙。在一个实施例中，组件在真空炉或高压釜中被固化，以最小化在粘合线中的空气的截留。粘合剂随后被固化。在另一个实施例中，在下面描述的用于制造指纹传感器模块的过程的第八步骤之后，盖面板1316被附接到缠绕式指纹传感器组件1310。

图13H示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第六步骤的顶部视图。PCB面板1302被切割成多个PCB条1318，每个PCB条包含机械地和电气地连接到PCB的一行或更多行缠绕式指纹传感器组件1310。在一个实施例中，PCB面板1302被切割成包含多于两行缠绕式指纹传感器组件1310的多个PCB子面板1318。当用非导电介电材料封装每个缠绕式指纹传感器组件1310时，将PCB面板1302切割成多个PCB条1318允许精密硬注射模制工具的使用。

图13I-13J示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第七步骤的顶部视图和横截面视图。用非导电介电材料1320封装缠绕式指纹传感器组件1310、PCB条1318、和附接到PCB条1318的无源部件。薄膜辅助模制被利用来防止任何非导电介电材料侵蚀到感测表面上或缠绕式指纹传感器组件1310的BGA(或其他互连)焊盘上。在一个实施例中，模制工具1322对于每个缠绕式指纹传感器组件1310具有单独的模制腔，每个腔因而限定指纹传感器模块、特别是x、y覆盖区的形状。在所示的实施例中，如图13J所示，模制工具1322的模具腔形成介电封装物，使得它封装盖面板的边并在盖面板的边之上延伸，使得盖面板相对于封装物凹进。在其他实施例中，模具腔可以被配置成使得盖面板不被介电材料封装和/或盖面板与介电封装物平齐或在介电封装物之上延伸。在其他实施例中，盖面板可以在模制操作之后附接到传感器的感测表面。

当使用模制工具1322时，不需要随后的铣削或研磨来使所封装的缠绕式指纹传感器模块的轮廓成形(但是如果模制在面板或条形式中被执行，则PCB轮廓的随后机械加工或铣削可能是需要的)。在另一个实施例中，对于多个缠绕式指纹传感器组件1310，存在单个模制腔。在该实施例中，缠绕式指纹传感器模块的最终形状、特别是外部形状和尺寸随后通过铣削、机械加工、锯切、或激光机械加工过程来被定义。

图13K示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第八步骤的横截面视图。PCB条1318从模具1322中被移除。

图13L示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第九步骤的横截面视图。在指纹传感器模块是BGA模块的情况下，焊球1324安装到PCB条1318上。

图13M示出了根据示例性实施例的用于制造指纹传感器模块的过程的第十步骤的横截面视图。具有所封装的缠绕式指纹传感器组件的PCB条1318被单体化成各个指纹传感器模块1326。如果不同的期望模块形状是需要的，则随后的机械加工或铣削被执行。图13M示出了根据示例性实施例的完成的指纹传感器模块1326的横截面视图。

在图13N-13R中示出了使用用于形成多个模块主体的分组的腔的可选方法的PCB面板和模制工具。图13N示出了具有传感器PCB轮廓1332和用于传感器ASIC的切口1334的PCB面板1330。图13O示出了具有放置在传感器PCB轮廓上的指纹传感器组件1336(例如，缠绕式指纹传感器组件)的PCB面板。图13P示出了具有放置在传感器PCB轮廓1332上的指纹传感器组件1336的PCB面板1330，并且传感器PCB轮廓1332的圆形端1338在封装/模制之前被预切割。在图13P所示的实施例中，只有在右下方的两个单元被预切割。也就是说，PCB面板1330包括具有预切割的圆形端部1338的2个传感器PCB轮廓1332。图13Q示出了包括模具腔1342的模具工具1340。在一些实施例中，模具腔1342包括用于模制多个指纹传感器模块主体的在纵向边处连接的多个腔。图13R示出了具有用于模制多个指纹传感器模块主体的组合腔1342和叠加在示出切割位置的组合腔1342上的用于将PCB和模块主体间隔成各个传感器模块的切割线、即切割线1344的模具工具1340。每个传感器模块的长直边通过机械加工或也许沿着切割线1344的切割锯来限定以间隔开各个模块。每个模块的PCB的一个或两个圆形端可以在模制过程之前被预切割。

图14A-14F示出了根据示例性实施例的具有双面PCB和球栅组件(“BGA”)组装焊盘的指纹传感器模块的制造过程的横截面视图。图14A示出了第一步骤，其中刚性基板1400被放置到柔性电路子组件1402上。在图14的横截面中示出刚性基板1400的实施例中，刚性基板1400包括玻璃或陶瓷核心，其具有平坦的顶表面和底表面、直的左边、和圆形右边。柔性电路子组件1402包括柔性基板1404，ASIC(或其他电路元件)1406安装在柔性基板1404上。

图14B示出了第二步骤，其中柔性电路子组件1402从刚性基板1400的底表面缠绕在圆形右边周围并在顶表面上方，并固定到刚性基板1400以形成缠绕式指纹传感器组件1408。

图14C示出了第三步骤，其中缠绕式指纹传感器组件1408附接到印刷电路板面板1410，其中每个缠绕式指纹传感器组件1408的ASIC 1406穿过在PCB 1410中形成的开口延伸。印刷电路板1410由互连1416连接到缠绕式指纹传感器组件1408。无源电路元件1412附接到印刷电路板的两个侧面，而BGA 1414附接到PCB的下表面。

图14D示出了第四步骤，其中覆盖元件1418附接到每个缠绕式指纹传感器组件1408的顶表面(即感测表面)。

图14E示出了第五步骤，其中包括附接到印刷电路板1410的缠绕式指纹传感器组件1408的指纹传感器组件由覆盖缠绕式指纹传感器组件1408的边和印刷电路板1410的一部分的介电材料1420封装，留下传感器盖1418和包括球栅阵列BGA 1414的印刷电路板的底表面被暴露。

图14F示出了第六步骤，其中PCB面板被切割以使每个被封装的指纹传感器组件彼此间隔开而形成各个指纹传感器模块1422。

在一些实施例中，在图14A-14F中描绘的制造工艺可以使用低剖面PCB和LGA组装焊盘而不是双面PCB和BGA组装焊盘。在这样的实施例中，LGA组装焊盘消除了对BGA为在PCB的底侧面上的无源部件提供间隙的需要。因此，用于制造具有低剖面PCB和LGA组装焊盘的指纹传感器模块的过程基本上与在图14A-14F中所示的和上面所述的过程相同，不同之处在于无源部件附接到PCB的顶侧面以及LGA布置到PCB的下表面上而不是BGA上。

图15是示出根据一些实施例的用于制造多个传感器模块的过程1500的流程图。

过程1500可以具有步骤1502，其中多个指纹传感器组件附接在具有顶表面和底表面的刚性印刷电路板(“PCB”)面板上。在一些实施例中，每个指纹传感器组件包括相对的第一表面和第二表面以及布置在第二表面上的集成电路，并且其中第一表面是感测表面。在一些实施例中，PCB面板包括用于每个指纹传感器组件的切口，当布置在多个指纹传感器组件的每个指纹传感器组件上的每个集成电路附接到PCB面板的顶表面时，该切口为每个集成电路提供间隙。

在步骤1504中，将盖面板附接到附接于PCB面板的每个指纹传感器组件的感测表面。在一些实施例中，在封装步骤1508之后，将盖面板附接到感测表面。

在步骤1506中，切割PCB面板以产生PCB条。在一些实施例中，PCB条包括一行附接的指纹传感器组件。在一些实施例中，PCB面板被切割以产生PCB子面板，其中PCB子面板包括一行或更多行附接的缠绕式指纹传感器组件。

在步骤1508中，使用模制工具用非导电介电材料封装PCB条。在一些实施例中，非导电介电材料不覆盖附接到PCB条的多个缠绕式指纹传感器组件的感测表面，并且非导电介电材料不覆盖PCB条的底表面。在一些实施例中，模制工具包括针对附接到PCB条的多个缠绕式指纹传感器组件中的每一个缠绕式指纹传感器组件的独立模制腔。在一些实施例中，模制工具包括针对附接到PCB条的多个缠绕式指纹传感器组件的单个模制腔。

在步骤1510中，针对多个所封装的缠绕式指纹传感器组件中的每一个单体化PCB条以产生多个传感器模块。

在一些实施例中，过程1500可以包括将焊球安装到PCB条的底表面上的另一步骤。在一些实施例中，过程1500可以包括在封装步骤1508之后将每个盖面板附接到附接于PCB面板的每个指纹传感器组件的感测表面的另一步骤。在一些实施例中，在用于组装不包括盖面板的指纹组件的过程中可以省略将盖面板附接到每个指纹传感器组件的感测表面的步骤(例如，步骤1504)。

图16-20描述了指纹传感器模块的第二实施例。

图16A-16B示出了指纹传感器组件的可选配置，由此，在柔性电路子组件缠绕在刚性基板周围并附接到刚性基板之前，刚性基板附接到PCB。刚性基板1604附接到PCB 1602。在一些实施例中，压敏片粘合剂或环氧片粘合剂用于将刚性基板1604附接到PCB 1602。片粘合剂提供均匀的z高度(厚度)，这在一些应用中是理想的。PCB 1602可以是与主机设备的期望按钮形状实质上相同的尺寸和形状。在一个实施例中，PCB 1602稍大于期望按钮形状，并且可以被研磨或铣削以在稍后阶段相应地一致。PCB1602可以包括两层或更多层。在实施例中，PCB 1602是多层的。刚性基板1604的长度与期望按钮形状相比被最大化，以便产生最大可能的传感器面积。刚性基板1604附接到PCB 1602，使得刚性基板104的一个长边与沿着PCB 1602的一个边形成的凹口1606对齐。

图17A-17B示出了根据示例性实施例的缠绕在附接到PCB 1602的刚性基板1604周围的柔性电路子组件1702。PCB 1602的将与柔性电路子组件1702对接的侧面具有被布置成与在柔性电路子组件1702上的连接器焊盘匹配的连接器焊盘，使得柔性电路子组件1702沿着它的长度被安装在PCB 1602的中心。

在PCB 1602的侧面上的凹口1606允许柔性电路子组件1602直接附接到PCB1602和刚性基板1604。柔性电路子组件1702的具有成像区域(例如，具有导电传感器元件)的部分附接到刚性基板1604，并且柔性电路子组件1702的具有ASIC 1704的部分缠绕在刚性基板1604的边周围并附接到PCB 1602的底表面。在一个实施例中，柔性电路子组件1702的具有ASIC 1704的部分附接到PCB 1602的底表面，且然后柔性电路子组件1702的具有成像区域的部分缠绕在刚性基板1604的表面周围并附接到刚性基板1604的表面。如在美国临时申请号62/258,284、62/349,256、和62/374,339、以及美国非临时申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)“Electronic Sensor Supported on Rigid Substrate”中所述，该缠绕故意在短边处松散地被执行以产生侧间隙1708或“服务环”，以减小在柔性电路子组件和阻焊层的导电迹线上的应力。对刚性基板1604和PCB 1602的表面的粘附是紧密且平坦的。

在一个实施例中，PCB 1602的底表面具有允许完成的指纹传感器模块连接到主机设备的BGA组装焊盘1706。在一个实施例中，无源部件安装在PCB 1602的顶表面上。如在图2-4中所述，柔性电路子组件1702使用在除了缠绕边之外的三个侧面上的互连来附接到PCB1602。

图18示出封装在非导电介电材料1802中的PCB 1602和缠绕式指纹传感器组件1804。如在图9A-9B中所述，PCB 1602和缠绕式指纹传感器组件1804封装在非导电介电材料1802中。在一个实施例中，封装物1802“填充”凹口1606以形成通常符合PCB的无凹口侧的形状。

图19A-19B示出了附接到被封装的PCB和缠绕式指纹传感器组件1904的盖面板1902。如在图4和图9A-9C中所述，盖面板1902附接到被封装的PCB和缠绕式指纹传感器组件1904以产生指纹传感器模块2002，如图20所示。

在本方法中，例如，如在美国临时申请号62/258,284、62/349,256、和62/374,339、以及美国非临时申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)“ElectronicSensor Supported on Rigid Substrate”中所述，柔性基板感测元件的“凸角(lobes)”的覆盖区匹配最终的传感器主体轮廓，其通常为椭圆形的或具有圆形端，因此利用比感测功能本身所需的更大的柔性区域，这在矩形覆盖区中被最有效地实现。然而，每个不同的传感器形状因子都需要新的柔性设计，并且更大面积的柔性基板需要传感器的额外成本。本发明解释了与主机设备的椭圆形或圆形传感器或按钮的长度的较短平坦部分相比，矩形缠绕式指纹传感器组件和刚性核心的缠绕边长度被最大化。因此，与传统传感器相比，所公开的指纹传感器模块允许更多的传感器元件，因此对于给定的物理按钮尺寸实现了最大可能的传感器面积(以及因而图像尺寸)。

盖面板(以及可选地，PCB)和封装物的形状和尺寸根据最终包装形状(例如菱形、圆形等)确定。在一个实施例中，指纹传感器模块的外周边尺寸根据包装形状因子、即特定尺寸的“菱形”形状或圆形形状确定。在一个实施例中，封装材料、盖面板、和PCB可以被研磨或铣削以配置指纹传感器模块的外周边尺寸，从而实质上匹配包装形状因子。在一个实施例中，相比于包装形状，PCB是不同的形状并且更大，如在图12D-12E中所示和所述。在这样的实施例中，PCB被配置为在一个或更多个维度上具有比包装形状因子更大的尺寸，并且只有封装材料和盖面板的外周边尺寸被配置为实质上匹配包装形状。

不同的包装形状因子只需要对盖面板、包覆成型工具、(以及可选地，PCB形状)、而不是对缠绕式指纹传感器组件本身的改变。因此，所公开的指纹传感器模块允许在低成本下的快速和容易的传感器形状因子定制，因为“标准”指纹传感器组件可以以许多不同的包装形状因子进行使用。

不同的按钮形状只需要对盖面板和包覆成型工具(以及可选地，PCB形状)而不是对缠绕式指纹传感器组件本身的改变。因此，所公开的指纹传感器模块允许以低成本实现快速的且容易的传感器形状因子定制。

此外，如由本发明所述，通过将缠绕式指纹传感器组件封装在PCB和刚性盖面板之间，产生可以容易合并到主机设备切口面板中的均质的(homogenous)和在机械上稳定的块。

示例性实施例

本公开的方面由下面的被编号的实施例概述。

实施例1.一种传感器模块，包括：

指纹传感器组件，所述指纹传感器组件具有第一表面和第二表面，其中，集成电路被布置在所述第二表面上，并且所述第一表面包括感测表面；

印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有顶表面和底表面，其中，所述指纹传感器组件的所述第二表面附接到所述印刷电路板的所述顶表面，其中，所述印刷电路板具有在所述印刷电路板中形成的切口以接纳所述指纹传感器组件的一部分，并且其中，所述印刷电路板的外周边尺寸大于所述指纹传感器组件的外周边尺寸，从而在所述指纹传感器组件的边和所述印刷电路板的边之间形成周边空隙；以及

封装材料，所述封装材料在所述指纹传感器组件的边和所述印刷电路板的边之间的所述周边空隙内并且部分地封装所述指纹传感器组件和所述印刷电路板，其中，所述封装材料不覆盖所述指纹传感器组件的所述感测表面和所述印刷电路板的所述底表面。

实施例2.根据实施例1所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板是刚性的。

实施例3.根据实施例1或2所述的传感器模块，其中，所述封装材料包括非导电介电材料。

实施例4.根据实施例1至3中的任一项所述的传感器模块，其中，所述封装材料填充所述周边空隙到所述印刷电路板的所述边。

实施例5.根据实施例1至4中的任一项所述的传感器模块，其中，所述封装材料形成具有在第一维度上的第一长度和在垂直于所述第一维度的第二维度上的第一宽度的包装形状，并且其中，所述包装形状包括两个直的和平行的侧面，每个侧面具有在所述第一维度上的第二长度并且在所述第二维度上间隔开所述第一宽度，并且其中，所述指纹传感器组件具有矩形形状，所述矩形形状具有在所述第一维度上的小于所述第一长度且大于所述第二长度的第三长度并且具有在所述第二维度上的小于所述第一宽度的宽度。

实施例6.根据实施例5所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件包括多个导电驱动线和与所述驱动线重叠的多个导电拾取线，其中，所述驱动线中的每个驱动线大体上平行于彼此，所述拾取线中的每个拾取线大体上平行于彼此，所述拾取线横向于所述驱动线被定向，并且所述拾取线通过介电材料层与所述驱动线间隔开，并且其中，所述驱动线被定向在所述第一维度上，且所述拾取线被定向在所述第二维度上。

实施例7.根据实施例1至6中的任一项所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件包括缠绕式指纹传感器组件，所述缠绕式指纹传感器组件包括至少部分地缠绕在刚性基板周围的柔性电路子组件，其中，所述刚性基板包括具有连续平坦相对的表面的电介质核心。

实施例8.根据实施例1至7中的任一项所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件包括在所述第二表面的一个或更多个边上的互连焊盘。

实施例9.根据实施例1至8中的任一项所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件包括一个或更多个斜削角。

实施例10.根据实施例1至9中的任一项所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板的外周边尺寸实质上与主机设备的包装形状的外周边尺寸相同。

实施例11.根据实施例1至9中的任一项所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板的外周边尺寸大于主机设备的包装形状的外周边尺寸。

实施例12.根据实施例1至11中的任一项所述的传感器模块，还包括附接在所述指纹传感器组件的所述感测表面上方的盖面板。

实施例13.根据实施例12所述的传感器模块，其中，所述盖面板的外周边尺寸实质上与主机设备的包装形状的外周边尺寸相同。

实施例14.根据实施例10或11所述的传感器模块，其中，所述主机设备的包装形状对应于插入所述主机设备的盖面板中的物理按钮的周界。

实施例15.根据实施例10或11所述的传感器模块，其中，所述主机设备的包装形状对应于所述主机设备的盖面板的专用于指纹感测的区域的形状。

实施例16.根据实施例1至15中的任一项所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板包括两个或更多个电路层。

实施例17.根据实施例1至16中的任一项所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板的所述顶表面包括附接到所述指纹传感器组件的连接器焊盘。

实施例18.根据实施例1至17中的任一项所述的传感器模块，还包括附接到所述印刷电路板的表面的一个或更多个无源部件，使得所述一个或更多个无源部件不干扰在所述印刷电路板和所述指纹传感器组件之间的附接。

实施例19.根据实施例12或13所述的传感器模块，还包括附接到所述印刷电路板的表面的一个或更多个无源部件，使得所述一个或更多个无源部件不干扰在所述印刷电路板和所述指纹传感器组件之间的附接，并且其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的顶表面，使得所述多个无源部件被定位于所述印刷电路板和所述盖面板之间。

实施例20.根据实施例18或19中的任一项所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的表面，使得所述多个无源部件被定位于所述主机设备的包装形状的外周边尺寸内。

实施例21.根据实施例18至20中的任一项所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的两个表面。

实施例22.根据实施例18至21中的任一项所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件包括电容器和电感器中的至少一者。

实施例23.根据实施例1至22中的任一项所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板包括在所述印刷电路板的所述底表面上的球栅阵列(“BGA”)组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。

实施例24.根据实施例1至22中的任一项所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板包括在所述印刷电路板的所述底表面上的连接盘网格阵列(“LGA”)组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。

实施例25.根据实施例12或13所述的传感器模块，其中，所述盖面板由玻璃、陶瓷、复合聚合物材料、或氧化锆制成。

实施例26.根据实施例1至25中的任一项所述的传感器模块，其中，所述非导电介电材料包括液晶聚合物或环氧树脂。

实施例27.根据实施例1至26中的任一项所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件的所述第一表面和第二表面彼此相对。

实施例28.根据实施例1至27中的任一项所述的传感器模块，其中，所述集成电路被布置在所述印刷电路板中形成的所述切口中。

实施例29.根据实施例28所述的传感器模块，其中，所述切口的外周边尺寸实质上类似于所述集成电路的外周边尺寸。

实施例30.根据实施例28或29所述的传感器模块，其中，所述集成电路在所述切口中相对于所述印刷电路板凹进。

实施例31.根据实施例28或29所述的传感器模块，其中，所述集成电路在所述切口中与所述印刷电路板的底表面平齐或在所述底表面之上突出。

实施例32.一种用于制造多个传感器的方法，所述方法包括：

将多个指纹传感器组件附接在具有顶表面和底表面的刚性印刷电路板(“PCB”)面板上，其中，每个指纹传感器组件包括相对的第一表面和第二表面以及布置在所述第一表面上的集成电路，并且其中，所述第二表面是感测表面；

其中，所述PCB面板包括用于每个指纹传感器组件的切口，当布置在所述多个指纹传感器组件中的每个指纹传感器组件上的所述集成电路中的每个集成电路被附接到所述PCB面板的所述顶表面时，所述切口为每个集成电路提供间隙，

切割PCB面板以产生PCB条，其中，PCB条包括一行附接的指纹传感器组件；

使用模制工具用非导电介电材料封装所述PCB条，其中，所述非导电介电材料不覆盖附接到所述PCB条的所述多个指纹传感器组件的所述感测表面，并且所述非导电介电材料不覆盖所述PCB条的所述底表面；以及

针对所述多个被封装的指纹传感器组件中的每一个被封装的指纹传感器组件单体化所述PCB条以产生所述多个传感器模块。

实施例33.根据实施例32所述的方法，还包括：

切割所述PCB面板以产生PCB子面板，其中，所述PCB子面板包括一行或更多行附接的指纹传感器组件。

实施例34.根据实施例32或33所述的方法，其中，所述模制工具包括针对附接到所述PCB条的所述多个指纹传感器组件中的每一个指纹传感器组件的单独模制腔。

实施例35.根据实施例32至34中的任一项所述的方法，其中，所述模制工具包括针对附接到所述PCB条的所述多个指纹传感器组件的单个模制腔。

实施例36.根据实施例32至35中的任一项所述的方法，还包括：

将焊球安装到所述PCB条的所述底表面上。

实施例37.根据实施例32至36中的任一项所述的方法，还包括将盖面板附接到附接于所述PCB面板的每个指纹传感器组件的所述感测表面。

实施例38.根据实施例37所述的方法，其中，在所述封装步骤之前将所述盖面板附接到所述感测表面。

实施例39.根据实施例37所述的方法，其中，在所述封装步骤之后将所述盖面板附接到所述感测表面。

实施例40.一种传感器模块，包括：

缠绕式指纹传感器组件，所述缠绕式指纹传感器组件包括：

刚性印刷电路板(“PCB”)，所述刚性印刷电路板具有顶表面和底表面以及沿着所述PCB的两个相对的边之一延伸的凹口；

刚性基板，所述刚性基板在所述刚性基板的一个表面上附接到所述PCB的所述顶表面，其中，所述刚性基板的第一边与在所述PCB上的凹口的边对齐；

柔性基板，所述柔性基板附接到所述刚性基板的与附接到所述PCB的所述表面相对的表面，并且通过所述凹口缠绕在刚性基板的第一边周围并且附接到所述PCB的所述底表面，

其中，附接到所述刚性基板的所述表面的所述柔性基板的部分是感测表面，

其中，集成电路被布置在所述柔性基板上，以及

其中，所述集成电路被定位于所述PCB基板的所述底表面上；

封装材料，所述封装材料部分地封装所述指纹传感器组件，其中，所述封装材料不覆盖所述感测表面和附接到所述PCB基板的底部的所述柔性基板；以及

盖面板，所述盖面板附接在所述感测表面上方。

实施例41.根据实施例40所述的传感器模块，其中，所述封装材料包括非导电介电材料。

实施例42.根据实施例40或实施例41所述的传感器模块，其中，所述PCB具有与主机设备的包装形状的外周边尺寸实质上相同的外周边尺寸。

实施例43.根据实施例40至42中的任一项所述的传感器模块，其中，所述盖面板的外周边尺寸实质上与主机设备的包装形状的外周边尺寸相同。

实施例44.根据实施例40至43中的任一项所述的传感器模块，其中，所述主机设备的包装形状对应于插入到所述主机设备的盖面板中的物理按钮的周界。

实施例45.根据实施例40至43中的任一项所述的传感器模块，其中，所述主机设备的包装形状对应于所述主机设备的盖面板的专用于指纹感测的区域的形状。

实施例46.根据实施例40至45中的任一项所述的传感器模块，其中，所述PCB包括两个或更多个电路层。

实施例47.根据实施例40至46中的任一项所述的传感器模块，还包括附接到所述PCB的表面的一个或更多个无源部件。

实施例48.根据实施例47所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述PCB基板的顶表面，使得所述一个或更多个无源部件被定位于所述PCB和所述盖面板之间。

实施例49.根据实施例47或48中的任一项所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的表面，使得所述多个无源部件被定位于所述主机设备的包装形状的外周边尺寸内。

实施例50.根据实施例47至38所述的传感器模块，包括附接到所述PCB的两个表面的多个无源部件。

实施例51.根据实施例47至50中的任一项所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件包括电容器和电感器中的至少一者。

实施例52.根据实施例40至51中的任一项所述的传感器模块，其中，所述PCB包括在所述底表面上的球栅阵列(“BGA”)组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。

实施例53.根据实施例40至51中的任一项所述的传感器模块，其中，所述PCB包括在所述底表面上的连接盘网格阵列(“LGA”)组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。

实施例54.根据实施例40至53中的任一项所述的传感器模块，其中，所述盖面板是由玻璃、陶瓷、或氧化锆制成。

实施例55.根据实施例40至54中的任一项所述的传感器模块，其中，所述非导电介电材料是液晶聚合物。

虽然参考某些说明性实施例(包括特征的各种组合和子组合)相当详细地描述和示出了本公开的主题，但是本领域中的技术人员将容易认识到在本公开的范围内包括了本公开的主题的其他实施例和变形以及其修改。此外，这样的实施例、组合、和子组合的描述并不意欲传达所主张的主题需要除了在权利要求中明确列举的那些特征以外的特征或特征的组合。因此，本公开的范围意欲包括在随附的所附权利要求的精神和范围内包含的所有修改和变化。

Claims (57)

1.一种传感器模块，包括：

指纹传感器组件(108)，所述指纹传感器组件具有第一表面和第二表面，并且所述指纹传感器组件(108)包括：

刚性基板(104)，所述刚性基板(104)具有第一表面和第二表面；

在所述指纹传感器组件(108)的所述第一表面上的所述指纹传感器组件(108)的感测表面，所述指纹传感器组件(108)的感测表面覆盖所述刚性基板(104)的所述第一表面；和

集成电路(106)，所述集成电路(106)被布置在所述指纹传感器组件(108)的所述第二表面上，并且覆盖所述刚性基板(104)的所述第二表面；

印刷电路板(202)，所述印刷电路板具有顶表面和底表面，其中，所述指纹传感器组件(108)的所述第二表面附接到所述印刷电路板(202)的顶表面，其中，所述印刷电路板(202)具有在所述印刷电路板中形成的切口以接纳所述指纹传感器组件(108)的一部分，并且其中，所述印刷电路板(202)的外周边尺寸大于所述指纹传感器组件(108)的外周边尺寸，从而在所述指纹传感器组件(108)的边和所述印刷电路板(202)的边之间形成周边空隙(704A)；以及

封装材料(1226)，所述封装材料在所述指纹传感器组件(108)的边和所述印刷电路板(202)的边之间的所述周边空隙(704A)内并且部分地封装所述指纹传感器组件(108)和所述印刷电路板(202)，其中，所述封装材料不覆盖所述指纹传感器组件(108)的感测表面和所述印刷电路板(202)的底表面，

其中，所述指纹传感器组件包括缠绕式指纹传感器组件，所述缠绕式指纹传感器组件包括至少部分地缠绕在所述刚性基板周围的柔性电路子组件。

2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板是刚性的。

3.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述封装材料包括非导电介电材料。

4.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述封装材料填充所述周边空隙至所述印刷电路板的边。

5.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述封装材料形成具有在第一维度上的第一长度和在垂直于所述第一维度的第二维度上的第一宽度的包装形状，并且其中，所述包装形状包括两个直的和平行的侧面，每个侧面具有在所述第一维度上的第二长度并且在所述第二维度上间隔开所述第一宽度，并且其中，所述指纹传感器组件具有矩形形状，所述矩形形状具有在所述第一维度上的小于所述第一长度且大于所述第二长度的第三长度并且具有在所述第二维度上的小于所述第一宽度的宽度。

6.根据权利要求4所述的传感器模块，其中，所述封装材料形成具有在第一维度上的第一长度和在垂直于所述第一维度的第二维度上的第一宽度的包装形状，并且其中，所述包装形状包括两个直的和平行的侧面，每个侧面具有在所述第一维度上的第二长度并且在所述第二维度上间隔开所述第一宽度，并且其中，所述指纹传感器组件具有矩形形状，所述矩形形状具有在所述第一维度上的小于所述第一长度且大于所述第二长度的第三长度并且具有在所述第二维度上的小于所述第一宽度的宽度。

7.根据权利要求5所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件包括多个导电驱动线和与所述驱动线重叠的多个导电拾取线，其中，所述驱动线中的每个驱动线大体上平行于彼此，所述拾取线中的每个拾取线大体上平行于彼此，所述拾取线横向于所述驱动线被定向，并且所述拾取线通过介电材料层与所述驱动线间隔开，并且其中，所述驱动线被定向在所述第一维度上，且所述拾取线被定向在所述第二维度上。

8.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述刚性基板包括具有连续平坦相对的表面的电介质核心。

9.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件包括在所述第二表面的一个或更多个边上的互连焊盘。

10.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件包括一个或更多个斜削角。

11.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板的外周边尺寸实质上与主机设备的包装形状的外周边尺寸相同。

12.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板的外周边尺寸大于主机设备的包装形状的外周边尺寸。

13.根据权利要求1或2所述的传感器模块，还包括附接在所述指纹传感器组件的感测表面上方的盖面板。

14.根据权利要求13所述的传感器模块，其中，所述盖面板的外周边尺寸实质上与主机设备的包装形状的外周边尺寸相同。

15.根据权利要求11或12所述的传感器模块，其中，所述主机设备的包装形状对应于插入所述主机设备的盖面板中的物理按钮的周界。

16.根据权利要求11或12所述的传感器模块，其中，所述主机设备的包装形状对应于所述主机设备的盖面板的专用于指纹感测的区域的形状。

17.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板包括两个或更多个电路层。

18.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板的顶表面包括附接到所述指纹传感器组件的连接器焊盘。

19.根据权利要求1或2所述的传感器模块，还包括附接到所述印刷电路板的表面的一个或更多个无源部件，使得所述一个或更多个无源部件不干扰在所述印刷电路板和所述指纹传感器组件之间的附接。

20.根据权利要求13所述的传感器模块，还包括附接到所述印刷电路板的表面的一个或更多个无源部件，使得所述一个或更多个无源部件不干扰在所述印刷电路板和所述指纹传感器组件之间的附接，并且其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的顶表面，使得所述一个或更多个无源部件被定位于所述印刷电路板和所述盖面板之间。

21.根据权利要求19所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的表面，使得所述一个或更多个无源部件被定位于主机设备的包装形状的外周边尺寸内。

22.根据权利要求20所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的表面，使得所述一个或更多个无源部件被定位于主机设备的包装形状的外周边尺寸内。

23.根据权利要求19所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的两个表面。

24.根据权利要求19所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件包括电容器和电感器中的至少一者。

25.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板包括在所述印刷电路板的底表面上的球栅阵列组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。

26.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述印刷电路板包括在所述印刷电路板的底表面上的连接盘网格阵列组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。

27.根据权利要求13所述的传感器模块，其中，所述盖面板由玻璃、陶瓷、复合聚合物材料、或氧化锆制成。

28.根据权利要求3所述的传感器模块，其中，所述非导电介电材料包括液晶聚合物或环氧树脂。

29.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述指纹传感器组件的所述第一表面和第二表面彼此相对。

30.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述集成电路被布置在所述印刷电路板中形成的所述切口中。

31.根据权利要求30所述的传感器模块，其中，所述切口的外周边尺寸实质上类似于所述集成电路的外周边尺寸。

32.根据权利要求30所述的传感器模块，其中，所述集成电路在所述切口中相对于所述印刷电路板凹进。

33.根据权利要求30所述的传感器模块，其中，所述集成电路在所述切口中与所述印刷电路板的底表面平齐或在所述底表面之上突出。

34.一种用于制造多个传感器模块的方法，所述方法包括：

将多个缠绕式指纹传感器组件附接在具有顶表面和底表面的刚性印刷电路板PCB面板上，其中，每个缠绕式指纹传感器组件包括相对的第一表面和第二表面以及布置在所述第二表面上的集成电路，并且其中，所述第一表面是感测表面；

其中，所述PCB面板包括用于每个缠绕式指纹传感器组件的切口，当布置在所述多个缠绕式指纹传感器组件中的每个缠绕式指纹传感器组件上的集成电路中的每个集成电路被附接到所述PCB面板的顶表面时，所述切口为所述每个集成电路提供间隙，

切割所述PCB面板以产生PCB条，其中，所述PCB条包括一行附接的缠绕式指纹传感器组件，

使用模制工具用非导电介电材料封装所述PCB条，其中，所述非导电介电材料不覆盖附接到所述PCB条的所述多个缠绕式指纹传感器组件的感测表面，并且所述非导电介电材料不覆盖所述PCB条的底表面；以及

针对多个被封装的缠绕式指纹传感器组件中的每一个被封装的缠绕式指纹传感器组件单体化所述PCB条以产生所述多个传感器模块。

35.根据权利要求34所述的方法，还包括：

切割所述PCB面板以产生PCB子面板，其中，所述PCB子面板包括一行或更多行附接的缠绕式指纹传感器组件。

36.根据权利要求34或35所述的方法，其中，所述模制工具包括针对附接到所述PCB条的所述多个缠绕式指纹传感器组件中的每一个缠绕式指纹传感器组件的单独模制腔。

37.根据权利要求34或35所述的方法，其中，所述模制工具包括针对附接到所述PCB条的所述多个缠绕式指纹传感器组件的单个模制腔。

38.根据权利要求34或35所述的方法，还包括：

将焊球安装到所述PCB条的底表面上。

39.根据权利要求34或35所述的方法，还包括将盖面板附接到附接于所述PCB面板的每个缠绕式指纹传感器组件的感测表面。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，在封装步骤之前将所述盖面板附接到所述感测表面。

41.根据权利要求39所述的方法，其中，在所述封装步骤之后将所述盖面板附接到所述感测表面。

42.一种传感器模块，包括：

缠绕式指纹传感器组件，所述缠绕式指纹传感器组件包括：

刚性印刷电路板PCB，所述刚性印刷电路板具有顶表面和底表面以及沿着所述PCB的两个相对的边之一延伸的凹口；

刚性基板，所述刚性基板在所述刚性基板的一个表面上附接到所述PCB的顶表面，其中，所述刚性基板的第一边与在所述PCB上的凹口的边对齐；

柔性基板，所述柔性基板附接到所述刚性基板的与附接到所述PCB的表面相对的表面，并且通过所述凹口缠绕在所述刚性基板的第一边周围并且附接到所述PCB的底表面，

其中，所述柔性基板的附接到所述刚性基板的表面的部分是感测表面，

其中，集成电路被布置在所述柔性基板上，以及

其中，所述集成电路被定位于所述PCB基板的底表面上；

封装材料，所述封装材料部分地封装所述指纹传感器组件，其中，所述封装材料不覆盖所述感测表面和附接到所述PCB基板的底部的所述柔性基板；以及

盖面板，所述盖面板附接在所述感测表面上方。

43.根据权利要求42所述的传感器模块，其中，所述封装材料包括非导电介电材料。

44.根据权利要求42所述的传感器模块，其中，所述PCB具有与主机设备的包装形状的外周边尺寸实质上相同的外周边尺寸。

45.根据权利要求42所述的传感器模块，其中，所述盖面板的外周边尺寸实质上与主机设备的包装形状的外周边尺寸相同。

46.根据权利要求44或45所述的传感器模块，其中，所述主机设备的包装形状对应于插入到所述主机设备的盖面板中的物理按钮的周界。

47.根据权利要求44或45所述的传感器模块，其中，所述主机设备的包装形状对应于所述主机设备的盖面板的专用于指纹感测的区域的形状。

48.根据权利要求42至45中的任一项所述的传感器模块，其中，所述PCB包括两个或更多个电路层。

49.根据权利要求42至45中的任一项所述的传感器模块，还包括附接到所述PCB的表面的一个或更多个无源部件。

50.根据权利要求49所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述PCB基板的顶表面，使得所述一个或更多个无源部件被定位于所述PCB和所述盖面板之间。

51.根据权利要求49所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的表面，使得所述一个或更多个无源部件被定位于主机设备的包装形状的外周边尺寸内。

52.根据权利要求49所述的传感器模块，包括附接到所述PCB的两个表面的多个无源部件。

53.根据权利要求49所述的传感器模块，其中，所述一个或更多个无源部件包括电容器和电感器中的至少一者。

54.根据权利要求42至45中的任一项所述的传感器模块，其中，所述PCB包括在所述PCB的底表面上的球栅阵列组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。

55.根据权利要求42至45中的任一项所述的传感器模块，其中，所述PCB包括在所述PCB的底表面上的连接盘网格阵列组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。

56.根据权利要求42至45中的任一项所述的传感器模块，其中，所述盖面板是由玻璃、陶瓷、或氧化锆制成。

57.根据权利要求43所述的传感器模块，其中，所述非导电介电材料是液晶聚合物。

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