CN114868132A - 具有生物辨识功能的卡式基板及其形成方法 - Google Patents

Abstract

智能卡通过基于双重倒装芯片接合技术结合生物辨识传感器芯片来接收生物辨识能力。在特定实施例中，该传感器芯片可以在完成层压卡式基板的各种箔层所需的任意高温处理步骤之后结合到该卡式基板中。

Description

具有生物辨识功能的卡式基板及其形成方法

技术领域

本发明总体上涉及卡式基板，即具有诸如智能卡等卡的配置且具有附加的生物辨识功能的装置，该生物辨识功能可以例如由传感器赋予，该传感器提供用于评估生物辨识特征(诸如评估指纹等)的功能。

背景技术

在许多技术领域中，为了在请求访问信息和/或特定位置等时提高整体安全性和可靠性，存在使用可以检测或评估生物辨识特征(诸如检测指纹和虹膜特性等)的传感器的持续趋势。众所周知，该背景下的一个方面是经常用于访问敏感信息、银行账户和发起金融交易等的卡式装置或卡式基板的使用。在其他情况下，卡式基板或卡式装置是以数据页等为形式的安全文件的一部分，其提供用于识别目的的敏感信息等。尽管这样的卡式基板的使用通常与诸如秘密识别号码等的某些安全特征相关联，但是非常期望例如通过评估用户的生物辨识特征等来将附加或替代的安全特征结合到卡式基板中。

因此，通常在如计算机或其他类型的电器和门等中使用的那样还结合指纹传感器已成为标准实践，以便避免应用秘密识别号码或其他关键字或者基于卡式基板的生物辨识特征为用户提供特有的附加信息，从而提高其安全性级别。

当在智能卡中实现诸如指纹传感器等用于识别生物辨识特征的传感器时，传感器和/或与其相关联的任意控制电路必须电连接到智能卡的其余部分，例如用于允许信号交换和/或供电，因此需要适当的接触方式。为此，在一些常规方法中，通过将传感器附接到智能卡的预成型件，(例如通过使用线接合技术)在传感器芯片和剩余预成型件之间建立电连接，然后将附加层放置在传感器的顶部上同时通过相应的窗口暴露出其特定部分，来将指纹传感器结合到层压箔层的堆叠中。因此，传感器芯片必须承受多个处理步骤，包括用于完成智能卡的层压处理，其中热和压力被施加到层堆叠，从而固有地导致在传感器芯片和/或相应的电连接中产生损坏的风险。

在其他常规方法中，为了使传感器芯片具有优异的稳健性，将传感器芯片进行封装，然后在任意适当的制造阶段将包括传感器芯片的封装体结合到箔层的堆叠中，其中封装体和智能卡的剩余部分之间的电连接可以通过线接合来建立。由于封装体具有优异的稳健性，因此通过将封装的传感器芯片结合到智能卡中，传感器芯片损坏的风险显著降低。另一方面，为传感器使用封装体可能导致封装的传感器芯片的整体尺寸增大，由于特别是关于卡式基板的整体厚度的特定要求通常必须满足，所以这可能限制将相应的生物辨识传感器结合到卡式基板中的灵活性。

考虑到上述情况，因此本发明的目的是在避免或至少减少上述问题中的一个或多于一个的同时使得能够将生物辨识功能结合到卡式基板中。

发明内容

考虑到上述情况，本发明总体上基于以下概念：通过使用可以“预调节”的生物辨识传感器芯片，可以将生物辨识功能结合到诸如支付卡、任意类型的智能卡和安全文件的数据页等的卡式基板中，所述“预调节”使得允许基于与卡式基板的直接电连接和机械连接而高效地附接到卡式基板。也就是说，由于封装型配置中大多数常规解决方案是基于封装体，因此本发明涉及包括直接芯片附接的解决方案，其可以提供降低的成本和减小的厚度。为此，当把“预调节”的传感器芯片连接到卡式基板时，可以将一个类型的“倒装芯片型接合技术”应用于“预调节”的传感器芯片，同时也可以使用“倒装芯片型接合技术”通过将传感器芯片附接到适当的柔性载体材料来“预调节”传感器芯片。以这种方式，生物辨识功能可以在任意适当的制造阶段(例如在非常后期的阶段通过“双重”倒装芯片接合)结合到卡式基板中，同时与卡式基板的直接电连接和机械连接仍然可以确保包括了生物辨识功能的卡式基板的高度稳健的整体配置。

在本发明的一个方面中，通过将生物辨识功能添加到卡式基板的方法来解决上述特定技术目的。该方法包括提供具有第一表面和相对的第二表面的生物辨识芯片，其中第一表面上形成有芯片触点元件。该方法还包括通过将芯片触点元件粘合和/或焊接到形成在芯片接收基板的接触面上的相应的第一基板触点元件集来将生物辨识芯片连接到芯片接收基板。另外，该方法包括通过将芯片接收基板的第二基板触点元件集粘合和/或焊接到卡式基板的卡触点元件来将芯片接收基板连接到卡式基板。

根据本发明的这个方面，通过直接机械连接和电连接，即通过粘合和/或焊接技术，来将生物辨识芯片以其相应的芯片触点元件连接到芯片接收基板的适当设计和定位的第一触点元件。因此，可以建立有效的处理，其中可以并行地建立各个触点元件之间的相应连接。类似地，在已经将生物辨识芯片附接到芯片接收基板从而提供生物辨识芯片的“预调节”状态之后，芯片接收基板和卡式基板的剩余部分之间的连接也基于直接连接而建立，从而也有助于在建立传感器芯片与卡式基板的剩余部分的连接时减少处理时间并增加处理可靠性。

在一个说明性实施例中，芯片接收基板设置有开口，该开口在将生物辨识芯片连接到芯片接收基板之后暴露出生物辨识芯片的第一表面的至少一部分。通常，生物辨识芯片可以包括至少一个“活跃”表面部分，例如用于与用户机械地和/或光学地和/或电气地交互，以评估可以被认为对于特定用户是特有的相应生物辨识特征。在这种情况下，当芯片接收基板的剩余部分的相应材料被认为不适配于允许传感器表面和用户之间的交互时，设置在芯片接收基板中的开口允许进行与第一表面(即，其相应的活跃部分或交互区)的交互。

在一个说明性实施例中，填充材料被填充到开口中，以便覆盖生物辨识芯片的第一表面的至少一部分。因此，通过使用覆盖第一表面的至少一部分的填充材料，相应的传感器特性可以具体地适配于所考虑的要求，以及/或者表面的暴露部分的整体稳健性可以增强，同时避免相应表面部分的交互灵敏度的过度降低。也就是说，通过设置开口并利用填充材料填充其至少一部分，可以实现调整生物辨识功能的整体特性的高度灵活性。例如，如果需要与生物辨识传感器芯片进行光学交互，则可以选择填充材料以满足例如在折射率、透射率和反射率等方面的相应光学特性，同时或替代地，可以满足介电要求。除了使芯片的灵敏度适配于相应的生物辨识特征或作为使芯片的灵敏度适配于相应的生物辨识特征的替代，可以通过提供填充材料来应对相对于环境影响的整体稳健性。除了上述指定方面或作为上述指定方面的替代，填充材料可以例如通过覆盖生物辨识芯片的第一表面的整个露出部分来提供优异的机械稳健性。在一些情况下，还可以应用填充材料以满足关于卡式基板的表面特性的特定要求。例如，当期望基本上均匀或平坦的表面时，可以应用和处理填充材料，从而获得整体平坦的表面。在其他情况下，例如为了以机械方式向用户表示传感器窗口的存在，可能期望在卡式基板的整体表面内设置特定的阶梯，因此可以提供相应的填充不足或填充过度的程度，以便获得阶梯式表面配置。填充材料还可以具有美学效果，例如改变颜色等。当不存在开口时，对于作为涂层提供的“填充”材料也是如此。

在其他说明性实施例中，掩模层形成在芯片接收基板上，其中掩模层在横向尺寸和位置方面基本上对应于生物辨识芯片的横向尺寸和位置。在这种情况下，附接有生物辨识芯片的芯片接收基板可以设置为没有任何开口，使得生物辨识芯片的相应“交互区”的最终表面特性可以借助于基板材料与掩模层的组合来限定和适配。例如，芯片接收基板的“交互区”的光学、机械、电气或介电特性可以借助于掩模层来适当地调整。

此外，还如上文在填充材料的上下文中所讨论的，可以应用掩模层以具体地应对表面材料所需的特性，以实现与设置在芯片接收基板“下方”的生物辨识芯片的适当交互。例如，掩模层可以提供相应交互区的适配的光学和/或电气特性。此外，掩模层可以设置阶梯式表面配置，当需要触摸交互区时，该阶梯式表面配置可以为用户提供优异的触觉引导。

在一个说明性实施例中，该方法还包括在将芯片接收基板连接到卡式基板之前或与将芯片接收基板连接到卡式基板同时将诸如电子组件等的分立功能组件连接到芯片接收基板的步骤。在这种情况下，通常必须设置在生物辨识芯片外部以及除了生物辨识芯片之外的任意附加组件(诸如电容器和电感器等)可以连接到芯片接收基板，从而最终可靠地连接到卡式基板。

为此，在一些说明性实施例中，用于分立功能组件和用于第二基板接触集的焊接材料和/或导电粘接材料以相同的处理序列形成。也就是说，使用相同的处理来形成用于将分立功能组件电连接和机械连接到芯片接收基板以及将第二基板接触集电连接和机械连接到卡式基板的材料。也就是说，用于将分立功能组件连接到芯片接收基板的焊接材料和/或导电粘接材料以及用于将芯片接收基板连接到卡式基板的第二基板接触集的焊接材料和/或导电粘接材料在相同的处理步骤期间应用，从而显著降低了整体处理复杂性。类似地，另外的附加分立组件、电子组件、光电组件和机械组件等可以与至少一个分立功能组件一起放置在芯片接收基板上，从而在不增加处理复杂性的情况下允许卡式基板的期望生物辨识功能所需的配置。

在一个说明性实施例中，在将芯片接收基板连接到卡式基板之前，进行用于处理卡式基板的任意热应力和机械应力引发处理。

在本文中，应当注意，如在制造用于智能卡、支付卡和安全数据页等的层压箔结构的领域中众所周知的，术语“热应力和机械应力引发处理”包括任意层压处理，在该处理中卡式基板的箔层通过应用热和压力来连接。因此，根据这些说明性实施例，芯片接收基板以及由此生物辨识芯片和到卡式基板的相应电连接和机械连接将不会经历通常在进行层压处理中所涉及的应力。特别地，可以独立于用于将生物辨识芯片连接到芯片接收基板和用于将芯片接收基板连接到卡式基板的任意焊接材料的熔化温度来选择在相应的层压处理或处理序列期间施加的处理温度。也就是说，特别地，在层压处理期间使用的处理温度可能超过用于将生物辨识芯片连接到卡式基板的任意焊接材料的熔化温度。

根据另一方面，上述技术目的通过以下方法来解决，该方法包括通过堆叠和层压多个材料来形成卡式基板的步骤，其中卡式基板包括多个触点元件。该方法还包括在卡式基板中形成腔以暴露出多个触点元件中的至少一些触点元件从而完成卡式基板的步骤。另外，该方法包括将芯片定位在腔内的步骤，其中芯片具有生物辨识功能。另外，该方法包括将芯片电连接到多个触点元件中的至少一些触点元件的步骤。

根据该方面，提供生物辨识功能的芯片在非常后期的制造阶段(即，在已经进行了层压卡式基板的任何材料层所需的任何处理步骤之后)连接到卡式基板。因此，生物辨识芯片可以在不受层压处理或处理序列期间遇到的处理条件的影响的情况下基于任意适当的技术电连接到卡式基板。

在一些说明性实施例中，将芯片电连接到多个触点元件中的至少一些触点元件包括将形成在芯片的表面上的芯片触点元件电连接和机械连接到在芯片接收基板的表面上形成的第一触点元件集的步骤，其中通过焊接和/或粘合来建立电连接和机械连接。

因此，可以在后期制造阶段不受先前处理步骤的影响地建立稳健且可靠的电连接和机械连接。

为此，在一些说明性实施例中，卡式基板的多个触点元件中的至少一些触点元件与在芯片接收基板的表面上形成的第二触点元件集的电连接和机械连接通过焊接和/或粘合来建立。另外，在这种情况下，建立了稳健且可靠的电连接和机械连接，其中并行地建立各连接，从而减少了整体处理时间。

在一个说明性实施例中，该方法包括在相同处理中将焊接材料和/或粘合材料应用到在芯片接收基板的表面上形成的第二触点元件集和一个或多于一个附加触点元件的步骤。也就是说，使用相同的处理步骤，并且相同的处理步骤足以为第二触点元件和任意附加触点元件提供焊接材料和/或粘合材料，该焊接材料和/或粘合材料可以被提供以使得能够连接芯片接收基板上的至少一个分立功能组件。在这种情况下，可以通过使用用于应用所需焊接材料和/或粘合材料的单个处理步骤来建立芯片接收基板的所需整体配置。

在一些说明性实施例中，将芯片连接到多个触点元件中的至少一些触点元件的步骤包括以下步骤：将芯片放置在腔中以便粘附到芯片接收基板的第一触点元件集，以及定位芯片接收基板以便利用第二触点元件集粘附到多个触点元件中的至少一些触点元件。因此，可以应用“双重”倒装芯片接合技术，以首先将生物辨识芯片附接到芯片接收基板，然后将芯片接收基板连接到卡式基板，从而有助于提高工艺可靠性并降低整体工艺复杂性。

在一些说明性实施例中，进行热处置以将至少一个分立功能组件共同地电连接和机械连接到芯片。也就是说，可以应用单个热处置来回流焊接材料和/或降低粘合材料的粘度并使其固化，以便为至少一个分立功能组件和生物辨识芯片建立相应的电连接和机械连接。

在该上下文中，还应当注意，除了至少一个功能组件之外，诸如机械组件、电光组件和光学组件等的其他组件也可以附接到芯片接收基板，这可以优选地在至少一个功能组件附接到芯片接收基板的相同处理序列期间完成。

在说明性实施例中，该方法包括在芯片接收基板的表面中设置开口的步骤，其中开口被配置为在芯片连接到芯片接收基板之后露出芯片的表面的一部分。

类似于上面讨论的，例如通过如上所述填充符合特定要求的适当填充材料，开口提供了适当地适配交互区的诸如机械特性和/或表面配置和/或光学特性和/或电气特性等的特定特性的可能性。

在一些说明性实施例中，该方法还包括如下步骤：在通过焊接将芯片触点元件电连接和机械连接到第一触点元件集之前或之后，在芯片接收基板的表面上形成底填充材料。以这种方式，可以在芯片接收基板上设置任意适当的“底填充材料”，从而即使没有设置芯片接收基板中的相应开口也允许调整芯片和芯片接收基板之间的连接的整体机械特性。

根据另一方面，上述技术目的通过包括卡式基板的智能卡来解决，该卡式基板包括腔和设置在腔中的多个卡触点元件。所述智能卡另外包括定位在腔中并包括多个芯片触点元件的生物辨识芯片。此外，智能卡包括芯片接收基板，该芯片接收基板包括形成在腔侧表面上的第一触点元件集和第二触点元件集，其中芯片接收基板覆盖腔的至少一部分。多个芯片触点元件直接机械连接和电连接到第一触点元件集，并且多个卡触点元件直接电连接和机械连接到第二触点元件集。

因此，建立了特定类型的双重倒装芯片接合配置，从而有助于智能卡的整体稳健性和可靠性。

在一个说明性实施例中，智能卡另外包括一个或多于一个分立功能组件，其定位在腔中并且电连接和机械连接到芯片接收基板的一个或多于一个附加触点元件。因此，可以通过设置分立功能组件来实现关于机械、电气和/或光学行为的任意期望配置。

在一个说明性实施例中，芯片接收基板包括与生物辨识芯片的传感器表面部分对准的开口。如上面已经讨论的，相应的开口提供了使生物辨识芯片的“交互区”灵活地适配于特定使用要求的可能性。例如，如果传感器表面部分被认为适当地适配于与用户直接接触，则传感器表面部分可以与用户直接交互。在其他说明性实施例中，传感器表面部分被形成在开口内的适当的膜材料覆盖，从而能够适当地适配特定特性，诸如机械稳健性、光学行为和美学外观(诸如不同的颜色等)和电气行为等。此外，通过除了适配特定特性还提供适当的材料、或者通过提供适当的材料作为适配特定特性的替代，可以例如通过设置阶梯式配置以提供传感器表面部分的横向尺寸和位置的机械表示来适当地调整整个表面配置。

在其他说明性实施例中，智能卡包括在芯片接收表面的外表面上形成的掩模层，其中掩模层在横向尺寸和形状上对应于生物辨识芯片的传感器表面部分。因此，即使可能不设置相应的开口和相应的填充材料，掩模层也可以允许针对任意期望的特性对“交互区”进行适当适配。

附图说明

将在以下说明书中更详细地描述本发明的其他说明性实施例和其他方面，同时还参考附图，其中：

图1A和图1B示意性地示出了根据说明性实施例的包括生物辨识传感器功能的智能卡的横截面图；以及

图2A和图2B示意性地示出了实现了根据本发明的又一些说明性实施例的生物辨识传感器功能的智能卡的横截面图。

具体实施方式

参考附图，现在将更详细地描述本发明的其他说明性实施例以及上面讨论的实施例。应当理解，在图1和图2中，除了前导数字1或2之外，本发明各种组件在适当的情况下由相同的附图标记表示，并且可以省略除了前导数字1和2之外具有相同附图标记的组件的相应说明。因此，应当注意，参考图1A和图1B描述的任意组件也可以在图2A和图2B的上下文中讨论的任意实施例中实现，即使在说明书的相应部分中没有明确提及这些组件。

图1A示意性地示出了根据说明性实施例的智能卡100的横截面图。应当理解，本文使用的术语“智能卡”应被理解为包括任意类型的卡(例如用作支付卡和安全文件的数据页等)，在该卡中实现了某些电子组件以便提供信息存储、信息访问、信息处理和/或信号交换能力。如前所述，以上述识别方式理解的典型智能卡可以设置有生物辨识传感器功能，从而通常需要结合生物辨识传感器芯片。

为此，智能卡100包括卡式基板101，卡式基板101中形成有腔105，腔105被适当地配置为容纳生物辨识芯片110。在所示的实施例中，生物辨识芯片110具有第一表面111和相对的第二表面112，其中第一表面111包括芯片触点元件113，在所示的实施例中，芯片触点元件113可以以焊接凸块的形式设置。也就是说，触点元件113可以包括与任意适当成分的焊接材料相组合的适当导电材料。例如，触点元件113可以包括金和锡/金组合物等，其中典型的凸块下金属化可以包括由TiCuCu组成的层堆叠。触点元件113可以设置有适当的横向距离以符合芯片110的输入/输出配置。应当理解，触点元件113的最小横向空间或典型的最小横向间距可以取决于用于形成芯片110的技术节点。例如，根据目前可用的技术，典型的最小间距可以是约80μm。然而，当使用不同的技术节点时，或者当其他技术变得可用时，可以实现其他最小横向尺寸。在接合垫(即，芯片110上的输入/输出配置)例如由于太小的尺寸和/或太小的横向间隔而不适合于焊接凸块的情况下，可以在芯片113上应用再分布层。相应的再分布层可以包括在芯片接触处具有开口的再钝化层(诸如PI或PBO等)、凸块下金属化和第二再钝化层(诸如PI或PBO等)。该再分布层还可以增加互连系统的可靠性。

如果芯片110上的输入/输出垫太小(但是定位是适当的)，则另一选项可以是使用例如包括钝化层(诸如PI或PBO等)和凸块下金属化的再钝化层。再钝化也可以提高可靠性，可能比再分布程度低，但成本降低。

芯片110附接到诸如柔性印刷电路板等的芯片接收基板120，其可以包括形成和布置成符合芯片110的触点元件113的形状和布置的第一触点元件集121。此外，芯片接收基板120包括第二触点元件集122，第二触点元件集122进而被设置为对应于形成在腔105内且与第二触点元件集122相对应的相应基板触点元件102。也就是说，芯片接收基板120包括在芯片接收基板120的面向卡式基板101的相同表面上形成的第一触点元件集121和第二触点元件集122。在所示的实施例中，芯片接收基板120的尺寸为基本上覆盖腔105，腔105具有阶梯式配置以便容纳生物辨识芯片110，生物辨识芯片110进而附接到芯片接收基板120，芯片接收基板120的相关部分附接到设置在腔105的第一阶梯内的触点元件102。

在说明性实施例中，诸如无源电子组件、光学组件和机械组件等的一个或多于一个功能组件130可以通过附接到芯片接收基板120的相应附加触点元件128而附接到基板120，而功能组件130的相应触点元件未示出。应当理解，尽管在图1A中仅示出了一个功能组件130，但是可以设置两个或多于两个这样的组件，并且可以将其放置在腔105内，这被认为对于智能卡100的整体配置是适当的。例如，如果要将多个功能组件130实现到智能卡100中，则可以应用相对于芯片110的对称配置。然而，应当理解，可以根据整体设计要求来选择腔105的横向尺寸和形状，即与智能卡100的俯视图(未示出)相对应的尺寸和形状。通常，当在俯视图中观察时，芯片110可以具有矩形配置，并且腔105可以适配于芯片110的基本配置，同时仍然留有用于容纳一个或多于一个附加功能组件130的空间。因此，在一个说明性实施例(未示出)中，一个或多于一个功能组件130可以被布置成沿着智能卡100的至少一个横向方向(优选地，沿着两个独立的横向方向)获得一定程度的对称性。

在图1A所示的实施例中，底填充材料127可以以诸如非导电黏着剂等的任意适当材料的形式提供，从而外侧包装连接到第一触点元件集121的触点元件113。作为替代方案，可以使用不流动的底填充材料，其可以是在放置芯片110之前施加的熔剂材料和底填充材料的组合物。在这种情况下，不再需要任何熔剂应用。

还应当理解，通常可以在芯片接收基板120内设置多个导体，其根据智能卡100的电路要求将第一触点元件集121和附加触点元件128电连接到相应的第二触点元件122。通常，各个导体可以被实现为表现出一定程度的柔性，从而考虑到在智能卡100的处理和使用期间可能发生的一定程度的挠曲或弯曲。

此外，可以在芯片接收基板120中形成开口125以暴露出第一表面111的表面部分111A。表面部分111A通常可以表示用于与芯片110交互的交互区115。例如，交互区115可以允许与芯片110的机械和/或光学和/或电交互。在所示的实施例中，可以提供覆盖开口125的至少一部分的填充材料126。考虑到可以通过调整例如光学特性、机械特性和电气特性等实现与传感器110的交互，填充材料126可以具有适当的特性。在图1A所示的实施例中，提供填充材料126以使其与芯片接收基板120的外表面一起组合形成基本上均匀或平坦的表面配置。在其他情况下，可以基于填充材料126来形成任意其他期望的表面配置，例如阶梯式配置。

用于形成智能卡100的典型处理流程可以包括以下步骤。

卡式基板101可以基于已经建立的层压技术而形成，即可以堆叠多个适当组成的箔层，并且可以通过施加升高的温度和机械压力来层压，以便在各个箔层之间建立连接。众所周知，在形成卡式基板期间的任意适当的中间阶段，可以基于已经建立的处理技术来实现诸如电子模块、触点元件和RF(射频)天线(如果需要RF能力)等的附加组件。因此，在制作卡式基板101期间，也可以例如通过设置形成有适当尺寸的开口的透视箔层来形成腔105。另外，可以结合诸如电子模块和天线等组件，从而获得具有内部连接到各个组件(未示出)的触点元件102的卡式基板101。因此，在一些说明性实施例中，在将传感器芯片110与芯片接收基板120一起结合到腔105中之前，已经完成了层压多个箔层通常所需的任意高温步骤。

在任意适当的制造阶段，可以设置芯片接收基板120。此后，第二触点元件集122和附加触点元件128(如果设置)可以被处置为在其上接收焊接膏，这可以在相同的应用处理期间完成。接下来，可以分配助熔剂或者可以进行相应的浸渍处理以将助熔剂应用到芯片110的焊接凸块113。此后，芯片110和一个或多于一个功能组件130可以放置在芯片接收基板120上。为此，基板120可以放置在适当的载体上，基板表面包括面向芯片110的第一触点元件集121和第二触点元件集122以及附加触点元件128。基于众所周知的拾取和放置技术，附加功能组件130和芯片110可能在单独的处理步骤中可以适当地定位在芯片接收基板120上。此后，可以进行热处置以回流触点元件或焊接凸块113以及触点元件121和128的焊接材料，从而在焊接材料凝固之后获得可靠的电连接和机械连接。在其他情况下，一个或多于一个功能组件130可以粘合到芯片接收基板120。随后，可以例如通过任意适当的沉积技术来应用底填充材料127，以便优选地在由触点元件或焊接凸块113和第一触点元件集121形成的连接周围提供底填充材料127来应用底填充材料127。接下来，填充材料126(如果必须提供该材料)可以通过任意适当的沉积技术(诸如印刷和旋涂技术等)来沉积，并且如果需要，可以实现开口125相对于芯片接收基板120的表面的剩余部分的一定程度的平整。取决于沉积处理，可以通过任意适当的处理技术来去除填充材料126的任意多余材料。在其它实施例中，底填充材料127和填充材料可提供为相同材料和/或可在共同处理序列中形成。

在已经建立包括芯片110和芯片接收基板120的模块之后，该模块可以附接到卡式基板101。在一个示例中，取决于芯片110、触点元件113和基板120的厚度的相应尺寸，由芯片110和基板120组成的模块可以具有350至410μm范围内的厚度。因此，可以实现例如与使用封装的传感器芯片的传统方法相比厚度减小的配置，从而产生智能卡100的优异的处理能力和增加的稳健性。

在将包括芯片110和芯片接收基板120的模块放置在腔105内以使第二触点元件集122和触点元件102接触时，可以进行进一步的热处置，以便将各个相应触点元件122和102彼此机械连接和电连接。应当理解，相应的热处置也可能导致先前建立的连接(诸如触点元件113和121之间的连接)的一定回流。在该进一步的热处置期间，通过在腔105内设置附加材料层(未示出)，该附加材料层可以机械地支撑芯片110和一个或多于一个功能组件130，可以容易地避免这些触点元件的机械去耦和电去耦。在其他实施例中，具有较低熔点的不同焊接材料可以用于芯片基板到卡互连，或者芯片基板到卡互连可以由各向异性胶进行。

结果，在焊接材料凝固之后，触点元件122和102彼此连接，并且芯片110因此借助于芯片接收基板120电连接到卡式基板101的剩余部分，其中通过双重倒装芯片接合技术建立相应的电连接和机械连接。

图1B示意性地示出了根据其他说明性实施例的智能卡100的横截面图。除了形成在生物辨识芯片110上的芯片触点元件114之外，图1B的智能卡100具有与图1A的智能卡100相同的配置。在本实施例中，触点元件114可以以金凸块或锡/金凸块而不是焊接材料(诸如上面参考图1A描述的基于焊接的触点元件113)的形式设置。

因此，也如上面参考图1A所讨论的，在将芯片110和一个或多于一个附加功能组件130附接到芯片接收基板120时，可以基于任意适当的沉积技术将相应的焊接膏应用到触点元件122和触点元件128。此后，可以通过适当的拾取和放置技术将一个或多于一个功能组件130定位在相应的触点元件128上。随后，可以对包括基板120和一个或多于一个功能组件130的模块进行热处置以使焊接材料回流，从而在焊接材料凝固时建立组件130与基板120的可靠的机械连接和电连接。

此后，可以例如通过层压或其他分配技术来将仅在厚度方向上导电的任意适当的各向异性导电胶或非导电黏着剂应用到基板120，然后放置芯片110以便利用其凸块114连接到施加有相应的导电或非导电黏着剂的相应的第一触点元件集121。接下来，可以进行热处置，以便将凸块114可靠地机械连接和电连接到触点121，其中，如果必须施加高于触点元件122、128中使用的焊接材料的熔化温度的温度，则可以如上所述应用用于机械固定芯片110和功能组件130的相应措施。此后，可以基于任意适当的技术来应用任意底填充材料(如果使用焊接材料)和填充材料(也如在图1A的上下文中所讨论的)。当使用胶时，可以不需要底填充材料，因为胶也可以用作底填充。另外，如果认为合适，则可以在共同的处理序列中提供任意底填充材料和填充材料。

因此，同样在这种情况下，芯片110可以经由倒装芯片接合技术可靠地机械连接和电连接到卡式基板101，从而提供降低的处理复杂性，同时还减少所需的容纳体积并确保高度的稳健性。此外，由于由基板120和芯片110组成的各个模块可以在执行形成卡式基板101所需的任何高温处理步骤之后安装，因此可以避免常规上与将生物辨识传感器安装到卡式基板的预成型件上随后进行附加的层压处理相关联的相应应力。

图2A示意性地示出了根据其他说明性实施例的智能卡200的横截面图。如图所示，智能卡200包括卡式基板201，卡式基板201中形成有腔205，腔205中安装有由生物辨识传感器芯片210、可选的附加功能组件230和芯片接收基板220组成的模块。类似于在图1A和图1B的智能卡100的上下文中所述，基板220可以包括第一触点元件集221、第二触点元件集222和附加触点元件228。此外，也如上面在图1A和图1B的智能卡100的上下文中所述，传感器芯片210可以包括芯片触点元件213，芯片触点元件可以由焊接材料形成或可以包括焊接材料。此外，在所示的实施例中，基板220可以表示连续基板，其中没有形成用以暴露出芯片210的表面部分的开口。相反，任意适当组成的底填充材料226(诸如非导电材料)可以设置为基板220和芯片210之间的缓冲层，同时还横向包围触点元件213。

在一些说明性实施例中，也如图2A所示，可以设置掩模层229，其在横向尺寸和形状上基本上对应于芯片210或芯片210的至少相应表面部分，掩模层229可以用作交互区215。掩模层229(如果设置)可以具有任意适当的材料组成和厚度，以便满足特定要求，例如关于保护交互区215免受诸如焊接材料等的迁移材料残留物的影响，以及关于使交互区215的电气或机械和/或光学特性适应特定要求等。

智能卡200可以基于以下处理形成。

卡式基板201可以基于任意适当的处理技术形成，以便结合任意所需的组件，诸如电子模块、RF天线(如果需要)以及连接到触点元件202的相应导体。因此，在一些实施例中，可以在没有芯片210存在于基板201中或基板201处的情况下进行层压卡式基板201的各种箔层所需的任意处理步骤。此后，也如上面在图1A和图1B的智能卡100的上下文中所讨论的，可以基于任意适当的沉积技术将焊接材料应用到触点元件222和228。接下来，可以为传感器芯片210分配助熔剂。此后，也如上所述，一个或多于一个功能组件230可以放置在触点元件228上，同时也可以放置芯片210以使基于焊接的触点元件213与触点元件221接触。随后，可以进行热处置以使任意焊接材料回流，从而一方面在触点元件228与一个或多于一个功能组件230的相应的触点元件(未示出)之间获得可靠的机械连接和电连接，并且另一方面在触点元件213与触点元件221之间获得可靠的机械连接和电连接。接下来，也如上面在图1A和图1B的上下文中所讨论的，底填充材料226(如果需要)可以被沉积，可能在芯片210的边缘处与用于封闭触点元件213的填充材料组合。可替代地，可以在放置芯片210之前分配不流动的底填充材料，从而替换熔剂和标准底填充材料。

应当理解，例如通过沉积任意适当的材料并利用蚀刻技术等对其进行图案化，可以在任意适当的制造阶段(例如在进行相应的回流处理之前)形成掩模层229，而在其他情况下，可以基于空间选择性的沉积技术(诸如印刷等)来应用掩模229。通过设置掩模层229，可以相对于美学方面适当地设计交互区，以及/或者可以调整表面特性以符合由所考虑的特定使用情况施加的要求。

此后，由芯片210和基板220组成的模块可以通过将该模块放置在腔205内并使触点元件222的焊接材料回流而附接到卡式基板201，这也在上面的图1A和图1B的上下文中讨论。另外，在这种情况下，如果需要，则可以通过在腔205内提供附加材料(未示出)，或者通过任意其他适当的技术(诸如使用具有较低熔化温度的焊接以供芯片基板到卡的互连，或者使用各向异性导电黏着剂等)来实现机械固定。

图2B示意性地示出了智能卡200的横截面图，除了触点元件214之外，其可以具有与图2A的智能卡200基本相同的配置，也如上面在图1B的上下文中所讨论的，触点元件214可以以适当的凸块结构的形式设置，例如由金和镍/金等组成。

因此，如上所述，在形成图2B的智能卡200时，可以将相应的焊接材料应用到触点元件222、228。此后，也如上所述，组件230可以在拾取和放置步骤中定位，其中触点元件228连接到组件230的相应接触区域(未示出)，并且可以执行回流处理以便将组件230电连接和机械连接到触点元件228。此后，可以例如通过层压来设置非导电或各向异性导电材料226，以便为随后的热处置预调节芯片210，以在将芯片210放置在基板220上之后可靠地将触点元件214机械连接和电连接到触点元件221。如上所述，掩模层229(如果设置)可以在任意适当的制造阶段(例如，在基于非导电黏着剂将芯片210附接到基板222之前)形成，以便调整交互区215的美学和/或功能。

因此，本发明提供了智能卡和相应的制造技术，其中生物辨识传感器芯片可以通过以下连接以空间高效的方式连接到智能卡的卡式基板：基于形成在芯片上的各触点元件和芯片接收基板的第一触点元件之间的可靠的直接电连接和机械连接，芯片接收基板进而通过芯片接收基板的第二触点元件与卡式基板的相应触点元件的直接连接而连接到卡式基板。以这种方式，可以以减小的整体厚度将传感器芯片集成到卡式基板中，从而提供将生物辨识能力结合到卡式基板中的可靠且灵活的方式。

Claims (25)

1.一种向卡式基板添加生物辨识功能的方法，所述方法包括：

将生物辨识芯片设置为具有第一表面和相对的第二表面，所述第一表面上形成有芯片触点元件；

通过以下方式中的至少一者将所述生物辨识芯片连接到芯片接收基板：将所述芯片触点元件粘合到形成在所述芯片接收基板的接触面上的相应的第一基板触点元件集，以及将所述芯片触点元件焊接到所述芯片接收基板的接触面上的相应的第一基板触点元件集；以及

通过以下方式中的至少一者将所述芯片接收基板连接到所述卡式基板：将所述芯片接收基板的第二基板触点元件集粘合到所述卡式基板的卡触点元件，以及将所述芯片接收基板的第二基板触点元件集焊接到所述卡式基板的卡触点元件。

2.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述芯片接收基板设置有开口，以在所述生物辨识芯片连接到所述芯片接收基板之后暴露出所述生物辨识芯片的所述第一表面的至少一部分。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括将填充材料填充到所述开口中，以覆盖所述生物辨识芯片的所述第一表面的所述至少一部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，设置所述填充材料以形成与所述卡式基板的外表面齐平的基本上均匀的表面区域。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，设置所述芯片接收基板，以在将所述芯片接收基板连接到所述卡式基板之后完全覆盖所述生物辨识芯片。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括在所述芯片接收基板上形成掩模层，其中所述掩模层在横向尺寸和位置上基本上对应于所述生物辨识芯片的横向尺寸和位置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在将所述芯片接收基板连接到所述卡式基板之前，将分立功能组件连接到所述芯片接收基板。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括在相同的处理序列中针对所述分立功能组件和针对所述第二基板触点集形成焊接材料和导电粘接材料中的至少一者。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述芯片接收基板连接到所述卡式基板之前，进行用于处理所述卡式基板的任意热应力和机械应力引发处理。

10.一种方法，包括：

通过堆叠和层压多个材料层形成卡式基板，所述卡式基板包括多个触点元件；

在所述卡式基板中形成腔，以暴露出所述多个触点元件中的至少一些触点元件，从而完成所述卡式基板；

此后，将芯片定位在所述腔内，所述芯片具有生物辨识功能；以及

将所述芯片电连接到所述多个触点元件中的所述至少一些触点元件。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述芯片电连接到所述多个触点元件中的所述至少一些触点元件包括：通过焊接和粘合中的至少一者将形成在所述芯片的表面上的芯片触点元件电连接和机械连接到形成在芯片接收基板的表面上的第一触点元件集。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括通过焊接和粘合中的至少一者将所述卡式基板的所述多个触点元件中的所述至少一些触点元件电连接和机械连接到形成在所述芯片接收基板的所述表面上的第二触点元件集。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括在相同的处理中将焊接材料和粘合材料中的至少一者应用到所述第二触点元件集并且应用到形成在所述芯片接收基板的所述表面上的一个或多于一个附加触点元件。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括将至少一个分立电子组件放置在所述芯片接收基板的所述一个或多于一个附加触点元件上。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，将所述芯片连接到所述多个触点元件中的所述至少一些触点元件包括：将所述芯片放置在所述腔中以便所述芯片粘附到所述芯片接收基板的所述第一触点元件集，以及定位所述芯片接收基板以便利用所述第二触点元件集粘附到所述多个触点元件中的所述至少一些触点元件。

16.根据权利要求14和15所述的方法，还包括进行热处理，以共同地电连接和机械连接所述至少一个分立功能组件和所述芯片。

17.根据权利要求14和15所述的方法，还包括在定位所述芯片接收基板之前进行热处理，以电连接和机械连接所述至少一个分立功能组件。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，还包括在所述芯片接收基板的所述表面中设置开口，其中所述开口被配置为在所述芯片连接到所述芯片接收基板之后暴露出所述芯片的所述表面的一部分。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括在将所述芯片连接到所述多个触点元件中的所述至少一些触点元件之后，将填充材料填充到所述开口中。

20.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，还包括在通过焊接将所述芯片触点元件电连接和机械连接到所述第一触点元件集之前或之后，在所述芯片接收基板的所述表面上形成底填充材料。

21.一种智能卡，包括：

卡基板，其包括腔和设置在所述腔中的多个卡触点元件；

生物辨识芯片，其定位在所述腔中并且包括多个芯片触点元件；以及

芯片接收基板，其包括形成在腔侧表面上的第一触点元件集和第二触点元件集，所述芯片接收基板覆盖所述腔的至少一部分，

其中，所述多个芯片触点元件直接机械连接和电连接到所述第一触点元件集，并且所述多个卡触点元件直接电连接和机械连接到所述第二触点元件集。

22.根据权利要求21所述的智能卡，还包括一个或多于一个分立功能组件，所述分立功能组件定位在所述腔中并且与所述芯片接收基板的一个或多于一个附加触点元件电连接和机械连接。

23.根据权利要求21或22所述的智能卡，其中，所述芯片接收基板包括与所述生物辨识芯片的传感器表面部分对准的开口。

24.根据权利要求23所述的智能卡，还包括形成在所述开口中的填充材料。

25.根据权利要求21或22所述的智能卡，还包括形成在所述芯片接收表面的外表面上的掩模层，其中所述掩模层在横向尺寸和形状上与所述生物辨识芯片的传感器表面的一部分相对应。

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