JP2002520627A - 生物測定学的なセンサおよび該センサを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 生物測定学的なセンサおよび該センサを製造する方法においては、センサチップ（２）に、導電性のバンプ（９）の形の接続接点が設けられている。センサチップ（２）はチップハウジング（１）内に挿入される。この場合、バンプ（９）は、チップハウジング（１）の、対応する接続線路（５）と接触接続する。この接触接続と同時に、チップハウジング（１）内でのセンサチップ（２）の接着が、センサフィールド（８）をシールして取り囲む接着層（１０）を用いて行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、生物測定学的なセンサであって、センサチップと、該センサチップ
が挿入されているハウジングとが設けられている形式のものに関する。さらに、
本発明は、このような形式のセンサを製造する方法に関する。

【０００２】 個人を認証するために個人特有の特徴、たとえば指の特徴ポイント（Ｆｉｎｇ
ｅｒｍｉｎｕｔｉｅｎ）、つまり指紋を検出することが知られている。このよう
な個人の認証は、たとえば携帯電話、コンピュータ、自動車、鍵等において使用
され得る。ある程度の使用範囲、特に携帯電話においては、組込みを可能にする
ために、チップハウジングを可能な限り小さく形成することが必要となる。特に
、この場合、最小の構成部分厚さが所望されている。

【０００３】 ヨーロッパ特許出願公開第０７８９３３４号明細書に基づき、生物測定学的な
センサが公知である。この公知のセンサにおいては、センサチップがリードフレ
ーム上に被着されている。この場合、センサチップは、ワイヤボンディング法に
よって電気的に接触接続されていて、モールド材料によって封入されている。こ
の場合、センサ面には、モールド材料内の、相応の切欠きを通って接近可能であ
る。

【０００４】 この公知のセンサにおいては、このセンサが、一方では比較的大きく構成され
ており、他方では比較的複雑に製造されているという欠点が存在する。

【０００５】 したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、生物測定学的なセンサを
改良して、センサが可能な限り小さなサイズを有していて、簡単に製造できるよ
うにすることである。さらに、このような形式の、生物測定学的なセンサを可能
な限り簡単に製造する方法を提供することが所望される。

【０００６】 この課題は、本発明により、請求項１もしくは６または９の特徴部に記載の特
徴によって解決される。本発明の有利な構成および実施態様は従属請求項に記載
されている。

【０００７】 本発明による、生物測定学的なセンサは、以下の特徴によって特徴付けられて
いる、すなわち： −センサチップが、導電性のバンプの形の接続接点を有しており、 −センサチップの上面に引掻き防護カバーが位置しており、 −バンプが、チップハウジング内にまたはチップハウジングに沿って設けられた
接続線路と接触接続しており、 −引掻き防護カバーとチップハウジングとの間に、少なくともセンサフィールド
を取り囲むように接着層が位置しており、該接着層の厚さが、バンプの高さに調
和されており、これによって、センサチップとチップハウジングとの間の密な結
合が提供される。

【０００８】 本発明による、生物測定学的なセンサにとって特徴的であるのは、チップハウ
ジングが、予め規定された箇所にすでにセンサチップのための接続接点を有して
いるということである。センサチップは、チップハウジング内への挿入時に、対
応する箇所に位置するバンプ（導電性の材料から成るこぶ状の突起）でチップハ
ウジングの接続接点に接続されるので、後続のワイヤボンディングは完全に不要
となる。センサチップはチップハウジング内に不動にかつ密に位置しているので
、モールド、つまり、樹脂材料によるチップの封入も完全に不要にすることがで
きる。さらに、本発明による、生物測定学的なセンサは、簡単にかつ迅速に、し
かも、粗悪品の数を少なく製造することができる。この場合、特に有利には、バ
ンプとチップハウジングの接続接点との接触接続と、チップハウジングとセンサ
チップとの間の、接着層を用いたシールとが１回の作業ステップで行われる。本
発明によるセンサチップは両側からも封入される必要がなく、かつ別個のチップ
ハウジングは、センサチップの幾何学的形状と、センサの、後の使用領域とに正
確に調和することができるので、本発明によるセンサは、予め設定されたセンサ
面を維持したまま、従来慣用のセンサよりも著しく小さく製造することもできる
。

【０００９】 本発明の有利な構成では、接続線路と接触するバンプに対して付加的に、少な
くとも１つの別の支持バンプが、センサチップの上面の、該センサチップがチッ
プハウジングに対して相対的に傾倒することを阻止する箇所に設けられている。
このような形式の「ダミーバンプ」は、センサチップが、チップハウジングの、
対応する凹設部内に挿入された後に、チップハウジングに対して共面的に整合さ
れている、つまり同一平面を成していることを保証する。これによって、センサ
チップの全てのバンプと、チップハウジングの接続線路の、対応する接続接点と
の、申し分のない接触接続が保証される。

【００１０】 接着層が、枠形の環状の接着シートから成っていると有利である。この接着シ
ートは、センサチップのセンサ面の周りに環状に被着される。

【００１１】 本発明の有利な構成では、チップハウジングが、射出成形ハウジングから成っ
ている。この場合、接続線路は、チップハウジングの材料内に埋め込まれていて
、このチップハウジングの外縁部に案内されている。これによって、接続線路の
、後の損傷を回避することができる。チップハウジングの外縁部に形成された接
続線路はリードまたは脚（Ｂｅｉｎｃｈｅｎ）を成している。このリードまたは
脚は、コネクタ接点、はんだ接点または圧接接点として形成されていてよい。

【００１２】 請求項６記載の、本発明による、生物測定学的なセンサを製造する方法は、以
下のステップによって特徴付けられている、すなわち： ａ）ウェーハのセンサチップの接続接点上に導電性のバンプを被着させ、 ｂ）ウェーハ表側を引掻き防護カバーによってカバーし、 ｃ）該引掻き防護カバーをバンプ上面から除去し、 ｄ）センサチップを個別化し、 ｅ）該センサチップのセンサ面を取り囲むように接着層を被着させ、 ｆ）電気的な接続線路が設けられたチップハウジング内にセンサチップを挿入し
、この場合、センサチップとセンサハウジングとの接着と、バンプとチップハウ
ジングの接続線路との接触接続とを同時に実施する。

【００１３】 したがって、本発明による方法にとって特徴的であるのは、ウェーハ製造プロ
セスにおいてすでに、相応するバンプ、つまり、導電性のこぶ状の突起がウェー
ハのセンサチップ接続接点上に被着されることである。このことは、たとえばス
クリーン印刷によって行うことができる。次いで、ウェーハの上面（表側）に、
バンプ高さに調和された層厚さを有する、有利には透明な引掻き防護カバーが装
着される。次いで、バンプは、有利には化学機械的な研磨法（ＣＭＰ）によって
、引掻き防護カバーと、場合によって存在する酸化物層（酸化膜）から解放され
る。同時に、このステップによってバンプの同等化が達成される、すなわち、共
面性が各バンプの間で形成される。これによって、後続のプロセスにおける接触
接続可能性が改善される。センサチップを個別化した後、センサ面を取り囲むよ
うに、バンプ高さに調和された厚さを有する接着性の媒体、有利には接着シート
が被着される。いま、センサチップは、製品要求に相応するハウジング、有利に
は射出成形されたプラスチックハウジング内に組み付けられる。この場合、チッ
プハウジング内でのセンサチップの接着と、バンプとチップハウジングとの間の
接触接続は１回のステップで行われる。

【００１４】 したがって、本発明による方法では、共面性を達成するための各バンプの同等
化と、ウェーハ平面上の保護層ならびに酸化物層の除去とが実施される。バンプ
とチップハウジングとの接触接続と、チップハウジングとセンサチップとの間の
シールとはただ１回の作業ステップで行われる。こうして、本発明によるセンサ
を極めて簡単にかつ廉価に、しかも、小さな寸法で製造することができる。

【００１５】 ウェーハ表側全体が引掻き防護カバーによってカバーされ、この引掻き防護カ
バーが、あとでバンプ上面から再び除去される方法に対して選択的に、バンプの
領域における適切なマスキングによって、引掻き防護カバーに開口が開放される
ように、ウェーハ表側に引掻き防護カバーを被着させることも可能である。この
場合、マスクは引き続き再び除去される。

【００１６】 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

【００１７】 図１〜図５から分かるように、生物測定学的なセンサもしくは生体認証技術的
なセンサは、主として、チップハウジング１とセンサチップ２とから成っている
。

【００１８】 チップハウジング１は、平面図で見て方形の、プラスチック製の射出成形ハウ
ジングから成っている。同じく方形の、チップハウジング１に設けられた貫通す
る切欠き３は、指の特徴ポイントが存在する指の先端の部分を挿入できるような
サイズを有している。さらに、切欠き３は、前方の縁部領域および側方の両縁部
領域にだけ狭幅のウェブ４が存在するように寸法設定されている。チップハウジ
ング１の後方の縁部領域は広幅に形成されていて、相並んで位置する多数の接続
線路５を有している。これらの接続線路５は、すでにチップハウジング１に組み
込まれている。図示の実施例では、これらの接続線路５がチップハウジング１の
下面で延びているが、しかし、ハウジング材料内に完全に埋め込まれていてもよ
いので、接続線路５の前後の端部は、接触接続の目的のために露出している。

【００１９】 チップハウジング１には下面から、中央の凹設部６が形成されており、これに
よって、下方へ突出する環状の狭幅の縁部７が形成される。この縁部７は、挿入
されるセンサチップ２を側方で完全に取り囲むようになっている。挿入された状
態では、センサチップ２の下面は、環状の縁部７の下面に対して整合して、つま
り同一平面を成して延びている。図面から分かるように、縁部７の幅は、チップ
ハウジング１の前後の端面においても比較的狭幅に設計されているので、チップ
ハウジング１の全長は、センサチップ２の全長よりも僅かしか長くならない。

【００２０】 センサチップ２は方形のセンサフィールド８を有している。このセンサフィー
ルド８のサイズは、チップハウジング１の切欠き３のサイズに相当している。セ
ンサチップ２の挿入された状態では、センサフィールド８はチップハウジング１
の切欠き３に方向付けられているので、接触された指の特徴ポイントを評価する
ための、最大のセンサフィールド面を使用することができる。

【００２１】 センサフィールド８から導出する接続線路（図示せず）は、センサチップ２の
上面に存在する、相並んで一列に位置する多数の接続接点で終わっている。これ
らの接続接点は、導電性のバンプ９、つまりこぶ状の突起の形で形成されている
。これらのバンプ９は、たとえばスクリーン印刷によってウェーハ上に被着させ
ることができる。さらに、バンプ９は、センサチップ２の挿入された状態で、各
バンプ９がチップハウジング１の、対応する接続線路５と接触するように配置さ
れている。これによって、接続線路５への電気的な接続が形成される。

【００２２】 さらに、センサチップ２の上面には、図１および図２にハッチングして示した
透明な引掻き防護カバー１２が位置している。この引掻き防護カバー１２は、ウ
ェーハ製造時にすでにセンサチップ２の全面に被着される。この引掻き防護カバ
ー１２の高さはバンプ９の高さに調和されている。さらに、引掻き防護カバー１
２と、場合によって存在する酸化物層（酸化膜）とは、たとえば化学機械的な研
磨法によってバンプ９の上面から除去されるので、バンプ９と接続線路５との間
の、導電的な接続部を形成することができるようになっている。

【００２３】 組付け時に、チップハウジング１の内部でセンサチップ２が傾倒することを回
避するために、センサチップ２の前方の端部領域に支持バンプを設けることがで
きる。この支持バンプはバンプ９に相応しているが、導電機能は有しておらず、
単に支持機能しか有していない。

【００２４】 ウェーハから個別化されたセンサチップ２もしくは引掻き防護カバー１２上に
は、枠形の接着シートの形の接着層１０が被着される。接着層１０の中央の自由
空間１１はセンサフィールド８のサイズもしくはチップハウジング１に設けられ
た切欠き３のサイズに相当している。さらに、接着層１０の厚さはバンプ９の高
さに調和されている。接着層１０は、センサチップ２をチップハウジング１に接
着するために役立つ。同時に接着層１０によって、環状のシール枠が提供される
。このシール枠は、チップハウジング１とセンサチップ２との間の、環状の密な
結合を保証している。

【００２５】 接着の目的のために、センサチップ２がチップハウジング１の凹設部６に挿入
されると、同時にチップハウジング１の接続線路５とのバンプ９の、直接的な電
気的な接触接続ならびにセンサチップ２とチップハウジング１との間のシールが
行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による生物測定学的なセンサの分解図である。

【図２】 図１のセンサの斜視図を部分的に断面して示す図である。

【図３】 図２のセンサの、図４のＡ−Ａ線に沿った鉛直な縦断面図である。

【図４】 図２のセンサの平面図である。

【図５】 図２のセンサの鉛直な縦断面の拡大図である。

【符号の説明】

１ チップハウジング、 ２ センサチップ、 ３ 切欠き、 ４ ウェブ、
５ 接続線路、 ６ 凹設部、 ７ 縁部、 ８ センサフィールド、 ９
バンプ、 １０ 接着層、 １１ 自由空間、 １２ 引掻き防護カバー

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年５月３１日（２０００．５．３１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項９

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラインハルト フィッシュバッハ ドイツ連邦共和国 レーゲンスブルク ベ スナーシュトラーセ 27 Ｆターム(参考） 2F063 AA43 BA29 BA30 CA34 CA40 DA02 DA05 DD07 HA04 HA09 HA10 ZA01 2F069 AA60 AA64 BB40 DD26 DD27 GG01 GG06 GG68 MM01 PP01 RR03 4C038 FF01 FG00 5B047 AA25

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物測定学的なセンサであって、センサチップ（２）と、該
   センサチップ（２）が挿入されているハウジング（１）とが設けられている形式
   のものにおいて、 −センサチップ（２）が、導電性のバンプ（９）の形の接続接点を有しており、 −センサチップ（２）の上面に引掻き防護カバー（１２）が位置しており、 −バンプ（９）が、チップハウジング（１）内にまたはチップハウジング（１）
   に沿って設けられた接続線路（５）と接触接続しており、 −引掻き防護カバー（１２）とチップハウジング（１）との間に、少なくともセ
   ンサフィールド（８）を取り囲むように接着層（１０）が位置しており、該接着
   層（１０）の厚さが、バンプ（９）の高さに調和されており、これによって、セ
   ンサチップ（２）とチップハウジング（１）との間の密な結合が提供される、 ことを特徴とする、生物測定学的なセンサ。
2. 【請求項２】 接続線路（５）と接触するバンプ（９）に対して付加的に、
   少なくとも１つの別の支持バンプが、センサチップ（２）の上面の、該センサチ
   ップ（２）がチップハウジング（１）に対して相対的に傾倒することを阻止する
   箇所に設けられている、請求項１記載のセンサ。
3. 【請求項３】 接着層（１０）が、枠形の接着シートである、請求項１また
   は２記載のセンサ。
4. 【請求項４】 チップハウジング（１）が、射出成形ハウジングから成って
   いる、請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ。
5. 【請求項５】 接続線路（５）が、チップハウジング（１）の材料内に埋め
   込まれていて、該チップハウジング（１）の外縁部に案内されている、請求項１
   から４までのいずれか１項記載のセンサ。
6. 【請求項６】 生物測定学的なセンサを製造する方法において、以下のステ
   ップ、すなわち： ａ）ウェーハのセンサチップ（２）の接続接点上に導電性のバンプ（９）を被着
   させ、 ｂ）ウェーハ表側を引掻き防護カバー（１２）によってカバーし、 ｃ）該引掻き防護カバー（１２）をバンプ上面から除去し、 ｄ）センサチップ（２）を個別化し、 ｅ）該センサチップ（２）のセンサフィールド（８）を取り囲むように接着層（
   １０）を被着させ、 ｆ）電気的な接続線路（５）が設けられたチップハウジング（１）内にセンサチ
   ップ（２）を挿入し、この場合、センサチップ（２）とセンサハウジング（１）
   との接着と、バンプ（９）とチップハウジング（１）の接続線路（５）との接触
   接続とを同時に実施する、 を特徴とする、生物測定学的なセンサを製造する方法。
7. 【請求項７】 バンプ上面からの引掻き防護カバー（１２）の除去を化学機
   械的な研磨法（ＣＭＰ）を用いて実施する、請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 露出した全てのバンプ上面が同一のレベルに位置するように
   、ウェーハ上でのバンプ上面の露出を行う、請求項６または７記載の方法。
9. 【請求項９】 生物測定学的なセンサを製造する方法において、以下のステ
   ップ、すなわち： ａ）ウェーハのセンサチップ（２）の接続接点上に導電性のバンプ（９）を被着
   させ、 ｂ）該バンプ（９）の領域におけるマスキングによって、引掻き防護カバー（１
   ２）に開口が開放するように、ウェーハ表側に引掻き防護カバー（１２）を被着
   させ、 ｃ）センサチップ（２）を個別化し、 ｄ）該センサチップ（２）のセンサフィールド（８）を取り囲むように接着層（
   １０）を被着させ、 ｆ）電気的な接続線路（５）が設けられたチップハウジング（１）内にセンサチ
   ップ（２）を挿入し、この場合、センサチップ（２）とセンサハウジング（１）
   との接着と、バンプ（９）とチップハウジング（１）の接続線路（５）との接触
   接続とを同時に実施する、 を特徴とする、生物測定学的なセンサを製造する方法。