DE19834720C2 - Sensor device for the detection of biometric features - Google Patents

Sensor device for the detection of biometric features

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Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von biometrischen Merkmalen, insbesondere Fingerminutien, ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a sensor device for detection of biometric features, especially finger minutiae, ge according to the preamble of claim 1.

Zur Authentifizierung bzw. Identifikation von Personen können zusätzlich oder alternativ zu einer Codenummer (PIN) auch biometrische personenspezifische Merkmale verwendet werden. Derartige Merkmale können charakteristische Formen der Haut sein, die beim Fingerabdruck Minutien genannt werden. Eine derartige Authentifizierung von Personen mittels biometri­ scher Daten kann beispielsweise bei Bankautomaten, Handys und Computer eingesetzt werden. Hierbei ist ein elektrisch akti­ ves Sensorfeld, auf das ein Finger aufgelegt werden muß, bei­ spielsweise im Gehäuse des Handys, im Schalter eines Autos oder in der PC-Tastatur zu integrieren.For authentication or identification of people in addition or as an alternative to a code number (PIN) biometric person-specific characteristics are used. Such features can be characteristic forms of the skin be called minutiae in the fingerprint. A such authentication of people using biometri shear data can be found, for example, at ATMs, cell phones and Computers are used. Here is an electrically active ves sensor field, on which a finger must be placed, at for example in the housing of the cell phone, in the switch of a car or to integrate into the PC keyboard.

Aus der DE 196 34 849 A1, EP 0 789 334 A2 und US 4 429 413 sind Sensoreinrichtungen zur Erfassung von biometrischen Merkmalen, insbesondere Fingerminutien, mit einem biometri­ schen Sensorchip bekannt.From DE 196 34 849 A1, EP 0 789 334 A2 and US 4 429 413 are sensor devices for the detection of biometric Features, especially finger minutiae, with a biometric known sensor chip.

Weiterhin ist bekannt, einen Sensorchip, auf dem das aktive Sensorfeld vorgesehen ist, über ein Flexleiterband mit ent­ fernt angeordneten Leiterplatten elektrisch zu verbinden. Auf einer derartigen Leiterplatte können dann weitere Bauelemen­ te, wie Spannungswandler, Auswerteelektronik, Digitalwandler oder Zentralrechner angeordnet sein. Ein Flexleiterband be­ steht üblicherweise aus einem biegsamen Trägerband aus Kunst­ stoff, auf dem eine Vielzahl nebeneinanderliegender Leiter­ bahnen aufgebracht sind. Aufgrund seiner hohen Flexibilität kann ein derartiges Flexleiterband auch um enge Kurven gelegt werden und ist daher zur Verbindung des Sensorchips mit einer starren Leiterplatte besonders geeignet.It is also known a sensor chip on which the active Sensor field is provided via a flexible conductor tape with ent to remotely connect printed circuit boards electrically. On such a printed circuit board can then further components te, such as voltage converters, evaluation electronics, digital converters or central computer. A flexible conductor tape usually consists of a flexible carrier tape made of art fabric on which a large number of adjacent conductors tracks are applied. Because of its high flexibility Such a flexible conductor tape can also be placed around tight curves  are and is therefore for connecting the sensor chip with a rigid circuit board particularly suitable.

Bei einer kostengünstigen Ausführungsform ist das Flexleiter­ band mit dem Sensorchip fest mechanisch verbunden und elek­ trisch kontaktiert. Die mechanische Verbindung erfolgt übli­ cherweise durch Festkleben des Flexleiterbandes in einem Randbereich des Sensorchips. Da jeder Quadratmillimeter der Siliziumfläche des Sensorchips jedoch relativ teuer ist, wird versucht, die Größe des Sensorchips möglichst auf die Größe der Sensorfläche zu begrenzen, so daß der Randbereich mög­ lichst klein gehalten wird. Die zur Fixierung des Flexleiter­ bandes auf dem Sensorchip zur Verfügung stehende Klebefläche ist daher relativ klein. Bei der bekannten Klebefixierung ist es daher möglich, daß bei der Montage der Sensoreinrichtung im Endgerät eine Vorschädigung oder ein Anriß in der mechani­ schen und/oder elektrischen Verbindung auftritt oder das Flexleiterband sogar vollständig abgerissen wird. Dies kann in der Praxis schon bei einem leichten mechanischen Zug am Flexleiterbandende bzw. am Sensorchip verursacht werden.In an inexpensive embodiment, the flexible conductor tape with the sensor chip firmly mechanically connected and elec trically contacted. The mechanical connection is normal usually by sticking the flexible conductor tape in one Edge area of the sensor chip. Because every square millimeter of Silicon area of the sensor chip, however, is relatively expensive tried to resize the sensor chip to the size possible to limit the sensor area so that the edge area is possible is kept as small as possible. The one for fixing the flexible conductor tape adhesive surface available on the sensor chip is therefore relatively small. In the known adhesive fixation it is therefore possible that when mounting the sensor device in the terminal device a previous damage or a crack in the mechani and / or electrical connection occurs or that Flex conductor tape is even completely torn off. This can in practice even with a slight mechanical pull on Flex conductor tape end or caused on the sensor chip.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrich­ tung zur Erfassung von biometrischen Merkmalen zu schaffen, bei welcher auf besonders kostengünstige Weise eine sichere, langlebige elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Speicherchip und dem Flexleiterband gewährleistet ist.The invention has for its object a Sensoreinrich create a way to record biometric characteristics, in which a safe, durable electrical and mechanical connection between the memory chip and the flexible conductor tape is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfin­ dung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by the features of the An spell 1 solved. Advantageous embodiments of the invention tion are described in the further claims.

Bei der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ist zwischen dem Flexleiterband und dem Chipgehäuse eine formschlüssige Zug­ entlastungseinrichtung vorgesehen, die mindestens einen am Chipgehäuse vorgesehenen, vorstehenden Dom und mindestens ei­ ne entsprechende, im Flexleiterband angeordnete Öffnung um­ faßt, in die der Dom einführbar ist. In the sensor device according to the invention is between the Flex conductor tape and the chip housing a positive train Relief device provided that at least one on Chip housing provided, protruding dome and at least one ne corresponding opening arranged in the flexible conductor tape in which the cathedral can be inserted.  

Durch die erfindungsgemäße formschlüssige Verbindung zwischen Sensorchip und Flexleiterband wird sichergestellt, daß die Kontaktstellen zwischen Sensorchip und Flexleiterband bei Zug- und Biegebelastungen des Flexleiterbandes nicht beschä­ digt werden. Die mechanische und elektrische Verbindung wird somit auf sichere und langlebige Weise gewährleistet.Due to the positive connection between Sensor chip and flexible conductor tape ensure that the Contact points between sensor chip and flexible conductor tape at Do not damage tensile and bending loads on the flexible conductor tape be damaged. The mechanical and electrical connection is made thus guaranteed in a safe and durable manner.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Zugentla­ stungseinrichtung mindestens ein Paar Dome auf, die bezüglich der Längsachse des Flexleiterbandes auf verschiedenen Seiten angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine sehr langlebige und sichere Verbindung auch dann, wenn Zug- und Biegebela­ stungen von verschiedenen Richtungen her auf das Flexleiter­ band aufgebracht werden. Zweckmäßigerweise sind hierbei die Dome symmetrisch zur Längsachse des Flexleiterbandes angeord­ net.According to an advantageous embodiment, the train outlet stungseinrichtung at least a pair of domes related to the longitudinal axis of the flexible conductor tape on different sides are arranged. This results in a very long life and secure connection even when tension and bending bela the flexible conductor from different directions tape can be applied. Appropriately, here are the Dome arranged symmetrically to the longitudinal axis of the flexible conductor tape net.

Vorteilhafterweise ist der Dom durch Aufschmelzen in enge An­ lage an das Flexleiterband bringbar, wodurch eine besonders feste und dauerhafte Verbindung gewährleistet wird. Als Dom kann beispielsweise der zur Herstellung des Chipgehäuses ver­ wendete Anspritzkanal verwendet werden.The dome is advantageously melted into close proximity can be brought to the flexible conductor tape, which makes a special firm and permanent connection is guaranteed. As a cathedral can, for example, ver for the manufacture of the chip housing turned injection channel can be used.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielshaft näher erläutert. In diesen zeigen:The invention is described below with reference to the drawings explained in more detail. In these show:

Fig. 1 einen mittigen Längssschnitt durch die erfindungs­ gemäße Sensoreinrichtung, Fig. 1 is a central longitudinal section through the fiction, modern sensor device,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Sensoreinrichtung von Fig. 1, FIG. 2 shows a top view of the sensor device from FIG. 1, FIG.

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt längs der Linie III- III von Fig. 2, und Fig. 3 is an enlarged section along the line III-III of Fig. 2, and

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Einzelheit IV von Fig. 1. Fig. 4 shows an enlarged section of detail IV of Fig. 1,.

Aus den Fig. 1 bis 4 ist ein Sensorchip 1 ersichtlich, der in eine Vertiefung 2 eines aus Kunststoff bestehenden Chipge­ häuses 3 eingebettet ist. Die Vertiefung 2 ist derart auf die Höhe des Sensorchips 1 abgestimmt, daß die obere Fläche des Chipgehäuses 3 und diejenige des Sensorchips 1 zumindest im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen. Die obere Fläche des Sensorchips 1 ist zumindest zum weitaus größten Teil als aktive Sensorfläche 4 ausgebildet, auf die ein Finger aufge­ legt werden kann. Diese aktive Sensorfläche 4 ist derart aus­ gebildet, daß sie Fingerminutien erkennen kann, die dann in Form von elektrischen Signalen zur weiteren Verarbeitung wei­ tergegeben werden.From FIGS. 1 to 4, a sensor chip 1 is seen, the one made of plastic Chipge into a depression 2 is embedded häuses. 3 The depression 2 is matched to the height of the sensor chip 1 in such a way that the upper surface of the chip housing 3 and that of the sensor chip 1 lie at least essentially in the same plane. The upper surface of the sensor chip 1 is at least for the most part designed as an active sensor surface 4 , on which a finger can be placed. This active sensor surface 4 is formed from such that it can recognize finger minutiae, which are then passed on in the form of electrical signals for further processing.

Die aktive Sensorfläche 4 ist von einem umlaufenden Masserah­ men 5 in Form einer dünnen leitfähigen Schicht umgeben. Die­ ser Masserahmen 5 gewährleistet eine sichere Massekontaktie­ rung des Fingers, wenn dieser auf die aktive Sensorfläche 4 aufgelegt wird.The active sensor surface 4 is surrounded by a circumferential frame 5 in the form of a thin conductive layer. The water frame 5 ensures a safe ground contact of the finger when it is placed on the active sensor surface 4 .

Um die elektrischen Signale vom Sensorchip 1 zu einer ent­ fernt liegenden, nicht dargestellten starren Leiterplatte oder anderen elektronischen Einrichtungen weiterleiten zu können, ist der Sensorchip 1 mittels Anschlußdrähte 6 mit Leiterbahnen 7 elektrisch verbunden, welche sich auf einem Flexleiterband 8 befinden. Das Flexleiterband 8 besteht in bekannter Weise aus einem hochflexiblen, nichtleitenden Trä­ germaterial 9, auf dem in gleicher oder ähnlicher Weise, wie dies bei Leiterplatten der Fall ist, die Leiterbahnen 7 in einem bestimmten Muster aufgebracht sind.In order to be able to forward the electrical signals from the sensor chip 1 to a distant, not shown rigid circuit board or other electronic devices, the sensor chip 1 is electrically connected by means of connecting wires 6 to conductor tracks 7 , which are located on a flexible conductor strip 8 . The flexible conductor strip 8 consists in a known manner of a highly flexible, non-conductive carrier material 9 , on which, in the same or a similar manner, as is the case with printed circuit boards, the conductor tracks 7 are applied in a specific pattern.

Das Flexleiterband 8 liegt mit seinem vorderen Ende und über seine gesamte Breite auf dem in den Fig. 1 bis 4 darge­ stellten rechten Randbereich 10 des Chipgehäuses 3 auf, so daß sich das Chipgehäuse 3 und das Flexleiterband 8 in diesem Randbereich 10 überlappen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, er­ streckt sich das vordere Ende des Flexleiterbandes 8 bis nahe zum Beginn der Vertiefung 2, so daß die Anschlußdrähte 6, welche sich von entsprechenden Anschlußstellen des Sensor­ chips 1 zu den Leiterbahnen 7 des Flexleiterbandes 8 erstrec­ ken, möglichst kurz gehalten werden können.The flexible conductor strip 8 lies with its front end and over its entire width on the right edge region 10 of the chip housing 3 shown in FIGS . 1 to 4, so that the chip housing 3 and the flexible conductor strip 8 overlap in this edge region 10 . As can be seen from Fig. 4, he stretches the front end of the flexible conductor strip 8 to close to the beginning of the recess 2 , so that the connecting wires 6 , which ken from corresponding connection points of the sensor chips 1 to the conductor tracks 7 of the flexible conductor strip 8 , as possible can be kept short.

Die Anschlußdrähte 6 sind zum Schutz und zur gegenseitigen elektrischen Isolierung in eine nichtleitende Kunststoffmasse 11 (globe top) eingegossen.The connecting wires 6 are cast into a non-conductive plastic mass 11 (globe top) for protection and for mutual electrical insulation.

Um das Flexleiterband 8 sicher und dauerhaft am Chipgehäuse 3 zu befestigen, ist im Überlappungsbereich eine formschlüssige Zugentlastungseinrichtung vorgesehen. Diese Zugentlastungs­ einrichtung besteht aus zwei am Chipgehäuse 3 vorgesehenen, nach oben vorstehenden Dome 12, die in den gegenüberliegenden Seitenbereichen des Überlappungsbereichs angeordnet sind, so­ wie aus zwei entsprechend angeordneten kreisrunden Öffnungen 13, die im Flexleiterband 8 vorgesehen sind und in welche die Dome 12 eingeführt werden können. Zweckmäßigerweise sind die Dome 12 einstückig mit dem Chipgehäuse 3 ausgebildet. Es ist möglich, beispielsweise den Anspritzkanal des Chipgehäuses 3 als Dom 12 zu verwenden.In order to securely and permanently attach the flexible conductor strip 8 to the chip housing 3 , a form-fitting strain relief device is provided in the overlap area. This strain relief device consists of two provided on the chip housing 3 , upwardly projecting domes 12 , which are arranged in the opposite side areas of the overlap area, as well as from two correspondingly arranged circular openings 13 , which are provided in the flexible conductor band 8 and into which the domes 12 are inserted can be. The domes 12 are expediently formed in one piece with the chip housing 3 . It is possible, for example, to use the injection channel of the chip housing 3 as the dome 12 .

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Dom 12 bei der Montage des Flexleiterbandes 8 zunächst als nach oben vorste­ hender zylindrischer Abschnitt ausgebildet, so daß dieser auf einfache Weise in die Öffnungen 13 eingeführt werden kann. Nach der Montage kann der nach oben über das Flexleiterband 8 überstehende Teil der Dome 12 beispielsweise mittels eines einfachen Heizstempels abgeschmolzen und flachgeprägt werden, so daß der Dom 12 an der Innenwand der Öffnung 13 fest an­ liegt und darüberhinaus einen vergrößerten Kopfabschnitt 14 aufweist, der die Oberseite des Flexleiterbands 8 hinter­ greift. Auf diese Weise wird eine Art Nietverbindung zwischen dem Chipgehäuse 3 und dem Flexleiterband 8 geschaffen. In the embodiment shown, the dome 12 is initially designed as an upstream cylindrical section when the flexible conductor strip 8 is assembled, so that it can be inserted into the openings 13 in a simple manner. After assembly, the 8 projecting part of the dome 12 melted upwardly over the flex conductor strip for example by means of a simple heating punch and stamped flat, so that the dome 12 secured to the inner wall of the opening 13 is located on and in addition having an enlarged head portion 14 of the Top of the flex strip 8 reaches behind. In this way, a kind of rivet connection is created between the chip housing 3 and the flexible conductor strip 8 .

Um eine sichere und dauerhafte Verbindung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, daß das Flexleiterband 8 im Überlappungs­ bereich mit dem Chipgehäuse 3 zusätzlich zur beschriebenen formschlüssigen Verbindung auch verklebt wird.In order to ensure a secure and permanent connection, it is expedient that the flexible conductor strip 8 is also glued in the overlap area to the chip housing 3 in addition to the positive connection described.

Es ist grundsätzlich zweckmäßig, die formschlüssigen Zugent­ lastungselemente paarweise auszulegen, wobei eine zur Längs­ achse der Sensoreinrichtung symmetrische Anordnung besonders bevorzugt ist. Weiterhin ist es auch denkbar, die formschlüs­ sigen Zugentlastungselemente an anderen Stellen des Überlap­ pungsbereiches zwischen Chipgehäuse 3 und Flexleiterband 8 vorzusehen.It is fundamentally expedient to design the positive strain relief elements in pairs, an arrangement symmetrical to the longitudinal axis of the sensor device being particularly preferred. Furthermore, it is also conceivable to provide the form-fitting strain relief elements at other points of the overlap pungsbereiches between the chip housing 3 and 8 flex strip.

Claims (4)

1. Sensoreinrichtung zur Erfassung von biometrischen Merkma­ len, insbesondere Fingerminutien, mit einem biometrischen Sensorchip (1), der in ein Chipgehäuse (3) eingesetzt ist, und mit einem Flexleiterband (8), das am Chipgehäuse (3) festgelegt ist und auf dem mit dem Sensorchip (1) in elektri­ schem Kontakt stehende Leiterbahnen (7) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flexleiterband (8) und dem Chipgehäuse (3) eine formschlüssige Zugentlastungseinrichtung vorgesehen ist, die mindestens einen am Chipgehäuse (3) vorgesehenen, vorste­ henden Dom (12) und mindestens eine entsprechende, im Flex­ leiterband (8) angeordnete Öffnung (13) umfaßt, in die der Dom (12) einführbar ist.1. Sensor device for detecting biometric Merkma len, in particular finger minutiae, with a biometric sensor chip ( 1 ) which is inserted in a chip housing ( 3 ), and with a flexible conductor strip ( 8 ) which is fixed to the chip housing ( 3 ) and on which Conductor tracks ( 7 ) in electrical contact with the sensor chip ( 1 ) are applied, characterized in that between the flexible conductor strip ( 8 ) and the chip housing ( 3 ) there is provided a positive strain relief device which has at least one provided on the chip housing ( 3 ). protruding standing dome ( 12 ) and at least one corresponding, in the flex conductor band ( 8 ) arranged opening ( 13 ) into which the dome ( 12 ) can be inserted. 2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugentlastungseinrichtung mindestens ein Paar Dome (12) aufweist, die bezüglich der Längsachse des Flexleiter­ bandes (8) auf verschiedenen Seiten angeordnet sind.2. Sensor device according to claim 1, characterized in that the strain relief device has at least one pair of domes ( 12 ) which are arranged on different sides with respect to the longitudinal axis of the flexible conductor band ( 8 ). 3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dome (12) symmetrisch zur Längsachse des Flexleiter­ bandes (8) angeordnet sind.3. Sensor device according to claim 2, characterized in that the domes ( 12 ) are arranged symmetrically to the longitudinal axis of the flexible conductor band ( 8 ). 4. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dom (12) durch Aufschmelzen in dichte Anlage an das Flexleiterband (8) bringbar ist.4. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the dome ( 12 ) can be brought into close contact with the flexible conductor strip ( 8 ) by melting.
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