JP3413176B2 - 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

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状のものに関する。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（Ｆｉｎｇｅｒｍｉｎｕｔｉｅ
ｎ）、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。
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、かつ個別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）ウエーハ表側に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方法によってバンプ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。被着層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

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 (56)参考文献 特開 平９−251530（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−102515（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−235361（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−335527（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196598（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−231346（ＪＰ，Ａ) 特開2000−57328（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/28 A61B 5/117 H01L 23/12

Claims (9)

(57)【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（１
   ２）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（１
   ０）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、後続の方法
   ステップにおいて、センサチップ（２）とチップハウジ
   ング（１）との間に密な結合部を提供するように、接着
   層（１０）の厚さをバンプ（９）の高さに調和し、 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（１
   ２）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（１２）に開口が開放するよう
   に、ウエ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、後続の方法
   ステップにおいて、センサチップ（２）とチップハウジ
   ング（１）との間に密な結合部を提供するように、接着
   層（１０）の厚さをバンプ（９）の高さに調和し、 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。