CN112203824A

CN112203824A - 包括指纹传感器的智能卡以及用于制造智能卡的方法

Info

Publication number: CN112203824A
Application number: CN201980035922.7A
Authority: CN
Inventors: 卡尔·伦达尔; 奥列弗·利尼耶
Original assignee: 指纹卡有限公司
Current assignee: Fingerprint Kaana Kadun Intellectual Property Co ltd
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2039-05-27
Also published as: WO2019235989A1; EP3802049B1; EP3802049A4; CN112203824B; US11295189B2; US20210224626A1; EP3802049A1

Abstract

用于制造包括指纹传感器的智能卡(400)的方法，该方法包括：将指纹传感器模块(204)布置(100)在智能卡主体(200)的载体层的开口(202)中；在与指纹传感器模块的感测区域对应的区域中，在智能卡中形成(102)腔；在智能卡的腔中形成(104)多个表面结构；在腔中沉积(106)液态疏水材料(234)以至少部分地覆盖表面结构，以及根据所述方法制造的智能卡。

Description

包括指纹传感器的智能卡以及用于制造智能卡的方法

技术领域

本发明涉及包括生物计量传感器的智能卡以及用于制造包括生物计量传感器的智能卡的方法。

背景技术

随着用于身份验证的生物计量装置并且特别是指纹感测装置的发展已经使得装置被制造得更小、更便宜并且更节能，这种装置的可能应用正在增加。

特别地，由于形状因数小、成本/性能因数相对有利以及用户接受度高，例如在消费电子装置中越来越多地采用指纹感测。

基于CMOS技术构建的用于提供指纹感测元件和辅助逻辑电路的电容式指纹感测装置日益普及，因为这样的感测装置在能够以高准确度识别指纹的同时可以被制造的既小又节能。因此，电容式指纹传感器有利地用于消费电子装置，例如便携式计算机、平板电脑和移动电话。对在智能卡中使用指纹传感器以在诸如银行卡的卡中实现生物计量识别(这种情况下其他类型的生物计量系统不适用)的兴趣也在日益增加。

然而，电容式指纹感测装置通常对位于传感器的电容式感测元件与要测量的手指之间的污染物敏感。污染物可能从周围环境引入，例如：来自空气的水分、或者来自人指尖表面的水分(例如汗水、洗手液等)。例如，感测表面上的残余指纹可能降低感测装置的准确度，并且在最坏的情况下可能导致错误的读数。感测表面上的污染物处于使得污染物跨越感测元件之间的边界的位置例如可能导致相邻感测元件之间的耦合，这进而降低了感测装置的准确度。此外，信用卡类型的智能卡通常存放在钱包、口袋等中，在这些地方它们可能暴露于不同类型的污染物。

因此，期望减少智能卡中电容式指纹感测装置的感测表面上污染物的出现。

发明内容

考虑到现有技术的上述和其他缺点，本发明的目的是提供改进的智能卡和用于制造包括对传感器表面上的污染物较不敏感的指纹传感器模块的智能卡的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造包括指纹传感器模块的智能卡的方法。该方法包括：将指纹传感器模块布置在智能卡中；在智能卡中与指纹传感器模块的感测区域对应的区域形成腔；在智能卡的腔中形成多个表面结构；在腔中沉积疏水材料以至少部分地覆盖表面结构。

指纹传感器模块可以有利地包括电容式指纹传感器，该电容式指纹传感器包括导电感测元件阵列。电容式指纹传感器应当被理解为还包括连接至感测元件的感测电路，用于从感测元件读取信号。感测电路又可以包括读出电路或者连接至读出电路，用于将感测装置的结果提供给外部装置以用于进一步处理，在当前情况下外部装置是智能卡中的电路。然而，应当注意，所描述的本发明的各种实施方式同样可以很好地应用于其他类型的指纹传感器，例如光学或超声指纹传感器。

可以认为智能卡被形成为包括多个层的层压结构，例如载体层和处于载体层的各侧上的外层。通常，智能卡还将包括嵌入卡中以在卡的不同部分之间路由信号的一个或更多个导电层。

在本文语境中应当将表现疏水表面性质的疏水材料理解为通常排斥水的材料。

本发明基于以下认识：通过所要求保护的方法，可以以简单并且有效的方式在智能卡中形成提供多个优点的腔。特别地，通过首先形成腔并且随后沉积疏水材料，疏水材料的延伸受到腔的限制，这意味着对用以限定提供疏水材料的位置的掩模没有具体要求。利用足以使得材料结束于腔中的准确度，足以控制被沉积的材料的量以及控制沉积位置。因此，与要在平坦表面上涂敷涂层的情况相比，可以用较少的方法步骤和较低的准确度要求来执行所要求保护的制造方法。

此外，所描述的腔为智能卡整体提供了多个优点。一个优点在于，腔使得指纹传感器的灵敏度改善，因为与不存在腔的情况相比，放置在感测元件的腔中的手指之间的距离减小。腔也可以被称为凹陷、凹入等。此外，假定指纹传感器被放置得尽可能靠近智能卡的外表面。

此外，腔向触摸智能卡表面的用户提供触觉反馈。因此，用户将不必查看智能卡来寻找指纹传感器的位置，这改善了所述智能卡的可用性。

所述腔的另一优点在于表面对污染物较不敏感，因为污染物不太可能粘附至疏水材料。此外，由于腔中形成的表面结构，所描述的腔还能够在显著磨损之后仍保持疏水性。特别地，当感测腔的疏水层被磨损时，疏水材料将保留在表面结构之间，此处能保护疏水材料免受磨损，例如免受扫过腔的手指。因此，保留在表面结构之间的疏水材料将防止形成遍及腔的的较大区域的连续的污染物膜(例如，汗滴)。替代地，将通过表面结构之间的疏水材料的部分将处于表面上的污染物分解成较小的部分，由此降低跨相邻感测元件之间的边界形成连续膜的风险，这进而降低相邻感测元件之间耦合的发生。

根据本发明的一个实施方式，智能卡主体可以包括热塑性材料，并且其中，使用热压工具形成腔，该热压工具包括压板，该压板进而包括被构造成形成所述腔和所述表面结构的表面结构。压板的表面结构可以包括用于形成腔的突起部分以及用于形成腔的表面结构的多个凹陷。

根据本发明的一个实施方式，在与形成腔相同的步骤中形成表面结构。因此，不需要额外的方法步骤来形成所描述的表面结构。此外，步骤还可以包括对整个智能卡的层压，这意味着能够在制造智能卡时无论如何必须执行的制造步骤中执行腔和表面结构的形成。唯一需要的修改是热压工具的形状的修改。

根据本发明的一个实施方式，沉积疏水材料可以有利地包括：在腔中分配液态疏水材料以及使疏水材料固化。由此，在不需要任何附加的方法步骤的情况下，液态材料将流出并且在腔中形成具有均匀厚度的层，其中被液体覆盖的区域由腔侧壁限制。

根据本发明的一个实施方式，沉积疏水材料可以包括：在腔中喷涂液态疏水材料以及使疏水材料固化。喷涂，特别是超声喷涂可以用来沉积薄的涂层，这对于一些材料可能是需要的，否则如果这些材料被沉积成太厚的层则可能破裂。可以在使用和不使用掩模两种情况下进行喷涂。

根据本发明的一个实施方式，在腔中沉积疏水材料可以包括完全覆盖表面结构。由此，腔在崭新的时候将呈现平坦表面。只有当疏水层被磨损的情况下才会露出表面结构。

根据本发明的一个实施方式，表面结构在智能卡表面的平面中的最大截面尺寸可以在5μm至100μm范围内。可以基于期望实现的效果来决定表面结构的尺寸和密度。表面结构可以例如被构造成形成可见图案。此外，可能期望将表面结构构造成使得用户在触摸腔时感觉到结构，从而改善腔中的触觉反馈。

根据本发明的一个实施方式，表面结构的高度可以在5μm至50μm范围内。优选地基于腔的深度和疏水层的厚度来选择表面结构的高度。

根据本发明的一个实施方式，疏水材料可以是氟化碳聚合物。疏水材料可以例如通过在聚合物或陶瓷骨架结构上引入氟官能团或者通过利用在主聚合物链中固有地含有氟的聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE))来实现。疏水材料还可以具有疏油属性。

根据本发明的一个实施方式，智能卡包括布置在载体层的第一侧上以覆盖指纹传感器模块的感测表面的多个层；布置在载体层的第二侧上以覆盖指纹传感器模块的背侧的多个层，载体层的第二侧与载体层的第一侧相对；其中，在覆盖指纹传感器模块的感测表面的多个层的最外层中形成腔。由此，仅需要最外层适于形成腔和表面结构。然而，也可以有，腔的深度超过最外层的厚度，使得腔形成在多层中。

根据本发明的第二方面，提供了一种智能卡，包括：载体层，该载体层包括布置在载体层的开口中的指纹传感器模块，指纹传感器模块具有包括感测表面的前侧以及与前侧相对的背侧；布置在载体层的第一侧上以覆盖指纹传感器模块的感测表面的多个层；布置在载体层的第二侧上以覆盖指纹传感器模块的背侧的多个层，载体层的第二侧与载体层的第一侧相对；其中，覆盖指纹传感器模块的感测表面的多个层的最外层包括腔，腔处于与指纹传感器模块的感测表面对应的区域中，腔包括多个表面结构以及位于腔中并且至少部分地覆盖表面结构的疏水材料。

本发明的第二方面的效果和特征在很大程度上类似于以上结合本发明的第一方面所描述的效果和特征。

当研究所附的权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建不同于下述实施方式的实施方式。

附图说明

现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，在附图中：

图1是概述根据本发明实施方式的方法的一般步骤的流程图；

图2示意性示出了根据本发明实施方式的制造智能卡的方法；

图3示意性示出了根据本发明实施方式的智能卡的特征；以及

图4是根据本发明实施方式的智能卡。

具体实施方式

在本详细描述中，参照包括有嵌入智能卡中的电容式指纹传感器的智能卡来主要描述根据本发明的系统和方法的各种实施方式。然而，所描述的方法也可以用于适合在智能卡中使用的其他类型的生物计量装置。

图1是概述根据本发明实施方式的方法的一般步骤的流程图。将进一步参照图2A至图2D来描述该方法，图2A至图2D示意性示出了根据本发明实施方式的制造智能卡的方法的一般方法步骤。

首先，提供智能卡主体200，该智能卡主体200包括用于接纳指纹传感器模块204的开口202。智能卡通常是包括多个层的层压结构，其中可以存在许多变型。在本说明书中，将仅示出和论述与所描述的方法最相关的层，以避免使附图混乱。然而，可以假设智能卡包括用于将指纹传感器模块连接到智能卡的其他电路的一个或更多个导电层(未示出)。

图2A所示的智能卡主体200从下到上包括：透明包覆层206、印刷层208、覆盖层210和载体层212。载体层212也可以被称为中介层。在所示的示例中，在载体层212中形成有开口202，开口202被形成为用于接纳指纹传感器模块204。

在第一步骤中，如图2A所示，将指纹传感器模块204布置100在智能卡200的开口202中。指纹传感器模块204可以包括进行读出和/或与外部电路的通信所需的有源或无源电路。在图2A中，指纹传感器模块204的包括感测表面的前侧205面向上，并且背侧207因此面向开口202的底。开口202可以是穿透载体层212的开口202，或者其可以是载体层212中的凹陷。将指纹传感器模块204布置在智能卡主体中还包括如图2B所示布置覆盖指纹传感器模块204的第二覆盖层214、第二印刷层216和第二透明包覆层218，以形成将作为最终智能卡的顶侧220的结构。

接下来，图2C示出了在与指纹传感器模块204的位置对应的区域中，并且特别是在指纹传感器模块204的感测区域的位置处，在层压的智能卡主体224中形成102腔222。在图2C中，在与形成腔222相同的步骤中，在智能卡的腔222中形成104多个表面结构226。传感器模块204可以大于传感器模块204的指纹传感器芯片的活动感测区域，并且腔222可以被形成为仅覆盖传感器模块204的活动感测面积。

在本示例中，使用热压工具228在同一个处理步骤中实现智能卡的不同层的层压、腔的形成以及表面结构的形成。层压的智能卡主体224的最外层(此处为第二包覆层218)由热塑性材料制成，该热塑性材料在受到来自热压工具228的热和压力时变形。用于生产智能卡目的的热塑性材料的示例包括聚氯乙烯(PVC)和聚碳酸酯(PC)。

热压工具228(也可以被称为模制工具)包括用于形成腔222的突起部分230以及在形成表面结构226的层压过程期间被转接(镜像反射)到卡的凹陷部分232。因此，热压工具228在与对智能卡进行层压相同的步骤中向层的堆叠施加压力和热以形成腔222和表面结构226。对于PVC材料，用于形成腔222和表面结构226的所需温度在140℃至160℃范围内。

腔222的深度优选地在10μm至50μm范围内，并且表面结构226的高度可以在相同范围内，即10μm至50μm。此外，表面结构226可以例如被形成为长方体、角锥体或者截头角锥体，但其他形状也是可能的。

如图2D所示，下一步骤包括在腔222中沉积106液态疏水材料234以至少部分地覆盖表面结构226。液态疏水材料234在此被示为被分配在腔222中，其在腔中流出以形成如图3A所示的均匀表面，在图3A中，多个矩形表面结构226被疏水材料234覆盖。

图3B示出了具有截头角锥体形状的表面结构被疏水材料234的薄层覆盖的示例实施方式。疏水材料234层的厚度可以在3μm至10μm范围内。这样仅覆盖腔底和表面结构226的表面的薄层可以通过喷涂来实现。

疏水材料234例如可以是氟化碳聚合物，例如PTFE(聚四氟乙烯)。

图4示意性示出了根据本发明实施方式的完整智能卡400。智能卡400包括：载体层212，该载体层包括布置在载体层212的开口202中的指纹传感器模块204；布置在载体层212的第一侧上以覆盖指纹传感器模块的感测表面的多个层214、216、218；以及布置在载体层212的第二侧上以覆盖指纹传感器模块的背侧的多个层206、208、210，载体层212的第二侧与载体层212的第一侧相对。覆盖指纹传感器模块204的感测表面的多个层214、216、218的最外层218包括腔222，腔222处于与指纹传感器模块204的感测表面对应的区域中，腔222包括多个表面结构226和位于腔中并且至少部分地覆盖表面结构226的疏水材料234。

应当注意，腔可以以许多不同方式形成以及具有不同形状，但是腔应当总是提供使用户仅通过触摸来发现指纹传感器的位置所需的触觉反馈。

尽管已经参照本发明的具体示例性实施方式描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，许多不同的改变、修改等将变得明显。此外，应当注意，在方法仍然能够执行本发明的功能的情况下，可以以各种方式省略、互换或者布置该方法的各部分。

另外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实施所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施方式的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“a”或“an”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能使用这些措施的组合获利。

Claims

1.一种用于制造包括有指纹传感器的智能卡(400)的方法，所述方法包括：

将指纹传感器模块(204)布置(100)在智能卡主体(200)的载体层的开口(202)中；

在所述载体层的第一侧上布置多个层以覆盖所述指纹传感器模块的感测表面；

在与所述指纹传感器模块的感测区域对应的区域中，在所述智能卡中形成(102)腔，其中，所述腔被形成在覆盖所述指纹传感器模块的感测表面的所述多个层的最外层中；

在所述智能卡的所述腔中形成(104)多个表面结构；以及

在所述腔中沉积(106)液态疏水材料(234)以至少部分地覆盖所述表面结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述智能卡包括热塑性材料，并且其中，使用热压工具形成所述腔，所述热压工具包括压板，所述压板包括被构造成形成所述腔和所述表面结构的表面结构。

3.根据权利要求3所述的方法，其中，在与形成所述腔相同的步骤中形成所述表面结构。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，沉积疏水材料包括：在所述腔中分配液态疏水材料以及使所述疏水材料固化。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，沉积疏水材料包括：在所述腔中喷涂所述液态疏水材料以及使所述疏水材料固化。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述腔中沉积疏水材料包括：完全覆盖所述表面结构。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述表面结构在所述智能卡表面的平面中的最大截面尺寸在5μm至100μm范围内。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述表面结构的高度在5μm至50μm范围内。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述疏水材料是氟化碳聚合物。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述智能卡包括布置在所述载体层的第二侧上以覆盖所述指纹传感器模块的背侧的多个层，所述载体层的第二侧与所述载体层的所述第一侧相对。

11.一种智能卡(400)，包括：

载体层(212)，所述载体层(212)包括布置在所述载体层的开口中的指纹传感器模块，所述指纹传感器模块具有包括感测表面的前侧(205)以及与所述前侧相对的背侧(207)；

布置在所述载体层的第一侧上以覆盖所述指纹传感器模块的所述感测表面的多个层(214，216，218)；

布置在所述载体层的第二侧上以覆盖所述指纹传感器模块的所述背侧的多个层(206，208，210)，所述载体层的第二侧与所述载体层的所述第一侧相对；

其中，覆盖所述指纹传感器模块的感测表面的所述多个层的最外层包括腔(222)，所述腔处于与所述指纹传感器模块的感测表面对应的区域中，所述腔包括多个表面结构(226)以及位于所述腔中并且至少部分地覆盖所述表面结构的疏水材料。

12.根据权利要求11所述的智能卡，其中，所述表面结构在所述智能卡表面的平面中的最大截面尺寸在5μm至100μm范围内。

13.根据权利要求10所述的智能卡，其中，所述表面结构的高度在5μm至50μm范围内。

14.根据权利要求11至13所述的智能卡，其中，所述疏水材料是氟化碳聚合物。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的智能卡，其中，所述腔的深度在10μm至50μm范围内。