JP3792594B2

JP3792594B2 - 熱伝導指紋センサ

Info

Publication number: JP3792594B2
Application number: JP2002097102A
Authority: JP
Inventors: 直樹上山; 正明林
Original assignee: グローリー工業株式会社
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003290177A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人の指紋の凹凸パターンの凹部および凸部への伝熱特性の差に基づいて指紋を検出する熱伝導指紋センサに関し、特に、耐磨耗性、耐静電気性に優れた熱伝導指紋センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、指紋の凹部と凸部の伝熱特性の差に基づいて指紋を検出する技術が注目されている。たとえば、特開２０００−９７６９０号公報には、複数の発熱体を同一平面内に配置し、この発熱体にパルス電流を通電して加熱するとともに通電開始から所定時間後における発熱体の温度をそれぞれ検出し、各温度の相違により指紋の凸部と凹部のような凹凸パターンを検出するよう構成した固体表面の凹凸パターン検出方法が開示されている。
【０００３】
具体的には、この従来技術では、単結晶シリコンの表面に設けたシリコン酸化膜上に単結晶シリコンからなる発熱体および金の薄膜からなる配線を２次元配設する。そして、これらの発熱体および配線を絶縁体であるシリコン酸化膜で覆うことにより絶縁および保護することとしている。この結果、このシリコン酸化膜が指紋センサの検出面を形成することとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術のようにシリコン酸化膜で発熱体および配線を覆うだけでは、検出面への指の載置が繰り返されることによって、検出面が磨耗するという問題がある。また、人間の体は帯電することがあるので、指紋を検出しようとする指に帯電した静電気に伴って発生した放電電流が発熱体や配線に流れ、指紋センサを破壊してしまうことがあるという問題がある。さらに、検出対象が生体であるかを検知することができないので、指紋のレプリカ等も本物の指紋と誤認してしまうという問題がある。
【０００５】
なお、静電気の問題については、特開２００１−１２０５１９号公報に、保護膜上に除電電極を配設して放電電流を除去する指紋センサが開示されている。しかし、この指紋センサは静電容量型であることから、保護膜上の一部にしか除電電極を配設することができず、放電電流の除去が不十分となる。
【０００６】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、耐磨耗性、耐静電気性に優れた熱伝導指紋センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１の発明に係る熱伝導指紋センサは、基板の上部に形成された検出面に載置された指の凹部および凸部への伝熱特性の差に基づいて指紋を検出する熱伝導指紋センサであって、前記基板上に感熱型凹凸検知素子および配線を２次元配設するとともにその上部を絶縁性薄膜で被覆し、前記絶縁性薄膜全体を硬質導電性薄膜で被覆し、前記硬質導電性薄膜全体を硬質絶縁性薄膜で被覆して前記検出面を形成したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明に係る熱伝導指紋センサは、請求項１の発明において、前記硬質導電性薄膜に接続され、指紋を検出しようとする指に帯電した静電気に伴って該硬質導電性薄膜に発生した放電電流を除去する静電気除去手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明に係る熱伝導指紋センサは、請求項１または２の発明において、前記硬質導電性薄膜は、硬質の金属膜、窒化金属膜、酸化金属膜または炭化金属膜などの導電性皮膜で形成された薄膜であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明に係る熱伝導指紋センサは、請求項１、２または３の発明において、前記硬質絶縁性薄膜は、硬質の酸化膜または窒化膜などの絶縁性皮膜で形成された薄膜であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る熱伝導指紋センサの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１で用いる熱伝導指紋センサの外観構成について説明する。図１は、本実施の形態１に係る熱伝導指紋センサの外観構成を示す図である。同図に示すように、この熱伝導指紋センサ１は、指紋画像を検出する指紋検出部１０と、信号処理をおこなう信号処理部２０とからなる。ここで、この熱伝導指紋センサ１は、熱伝導方式によって指紋画像を取得する指紋センサであり、指紋検出部１０の検出面の下部にヒーターと温度センサを兼用する複数の感熱型凹凸検知素子をマトリックス状に作り込み、ラインごとに順次加熱して、その直後の温度上昇を複数の感熱型凹凸検知素子すなわち温度センサで検出して指紋画像を得るようにしたものである。
【００１４】
次に、図１に示した熱伝導指紋センサ１の構造についてさらに具体的に説明する。図２は、図１に示した指紋検出部１０の断面構造を示す図である。図２に示すように、この熱伝導指紋センサ１は、基板１００上に感熱型凹凸検知素子１１１およびアルミ配線１１３を配設することにより基板１００上にヒーター兼センサ層１１０を形成することになる。ここでは説明の便宜上、図２に示す基板１００上に２つの感熱型凹凸検知素子１１１のみを設けた場合を示したが、実際にはこの基板１００上にたとえば２５６×２５６個（合計６５５３６個）の感熱型凹凸検知素子１１１をマトリクス状に形成することになる。
【００１５】
そして、感熱型凹凸検知素子１１１、アルミ配線１１３および基板１００の上部を絶縁性薄膜１１２で覆い、絶縁性薄膜１１２全体を硬質導電性薄膜１２０で覆うこととしている。さらに、硬質導電性薄膜１２０全体を硬質絶縁性薄膜１３０で覆うとともに、硬質導電性薄膜１２０を静電気除去回路１４０に接続することとしている。
【００１６】
基板１００は、石英、ガラス、ポリイミド、アルミナ、表面を絶縁化したシリコンなどが用いられる。ただし、これに限定されるものではなくその他の絶縁性材料を用いることもできる。
【００１７】
感熱型凹凸検知素子１１１は、検出面１１を加熱するヒーターと、温度を検出する温度センサとしての役割を果たしているので、この感熱型凹凸検知素子１１１には、発熱素子としての特性と抵抗変化型の温度センサとしての特性が求められる。かかる感熱型凹凸検知素子１１１の材料としては、たとえばポリシリコン、アモルファスシリコンまたはＩＴＯなどがある。
【００１８】
そして、かかる温度の検出は、この感熱型凹凸検知素子１１１に所定の電圧を印加しその時流れる電流の大きさを検出することによっておこなう。なお、ここでは温度を検出する役割のみを果たす温度検出素子は設けていないので、指紋検出部１０の内部構造が単純化され、検出面１１の表面状態（凹凸）を所望の状態とすることが容易となる。
【００１９】
また、ここでは指紋の凹凸ピッチが数百μｍ程度であることを考慮して感熱型凹凸検知素子１１１の配列ピッチを５０〜１００μｍ程度にするとともに、感熱型凹凸検知素子１１１の厚さを０．５〜１μｍ程度にしている。
【００２０】
絶縁性薄膜１１２は、感熱型凹凸検知素子１１１およびアルミ配線１１３などを絶縁するための薄膜である。この絶縁性薄膜１１２は、その特性上できるだけ薄くすることが求められるが、ここでは絶縁性薄膜１１２自体の厚さを１μｍ程度にしている。
【００２１】
アルミ配線１１３は、感熱型凹凸検知素子１１１に電圧を印加して電流を流し、この電流の大きさを測定するための配線である。ここでは配線材料としてアルミニウムを用いているが、銅などを用いることもできる。
【００２２】
硬質導電性薄膜１２０は、下層の絶縁性薄膜１１２の全面を被覆するように形成された連続膜である。この硬質導電性薄膜１２０の材料としては、硬質の金属膜、窒化金属膜、酸化金属膜または炭化金属膜などが用いられる。また、この硬質導電性薄膜１２０の厚さは、感熱型凹凸検知素子１１１の配置ピッチと比較して十分小さな値としている。
【００２３】
硬質絶縁性薄膜１３０は、下層の硬質導電性薄膜１２０の全面を被覆するように形成された連続膜である。この硬質絶縁性薄膜１３０の材料としては、硬質の酸化膜、窒化膜などが用いられる。
【００２４】
このように、硬質導電性薄膜１２０および硬質絶縁性薄膜１３０の２つの硬質の薄膜で指紋検出部１０の全面を被覆することによって、全体の表面強度の向上をはかり、もって熱伝導指紋センサ１の耐磨耗性の向上をはかることとしている。
【００２５】
静電気除去回路１４０は、硬質導電性薄膜１２０に接続され、指に帯電した静電気に伴って硬質導電性薄膜１２０に発生した放電電流を除去する回路である。
【００２６】
ここで、硬質導電性薄膜１２０と静電気除去回路１４０を用いた熱伝導指紋センサ１の静電破壊防止について説明する。指紋を検出しようとする指が静電気を帯びた状態で検出面１１に載置されると、指に帯電した静電気は硬質導電性薄膜１２０に放電される。そして、硬質導電性薄膜１２０に発生した放電電流は、静電気除去回路１４０によって直ちに除去される。
【００２７】
すなわち、硬質導電性薄膜１２０と静電気除去回路１４０は、指紋を検出しようとする指に帯電した静電気を硬質導電性薄膜１２０に放電させ、発生した放電電流を静電気除去回路１４０で除去することによって、この放電電流が感熱型凹凸検知素子１１１やアルミ配線１１３に直接流れることを防ぎ、もって熱伝導指紋センサ１の耐静電気性の向上をはかることとしている。
【００２８】
次に、図１に示した指紋検出部１０内に設けられるヒーター／センサ回路４１および信号処理部２０内に設けられる検知回路４２の回路構成並びにこのヒーター／センサ回路４１に対する電圧パルスの印加タイミングについて説明する。図３は、図１に示した指紋検出部１０内に設けられるヒーター／センサ回路４１および信号処理部２０内に設けられる検知回路４２の回路構成並びにこのヒーター／センサ回路４１に対する電圧パルスの印加タイミングの一例を示す図である。
【００２９】
ヒーター／センサ回路４１は、ヒーターおよび温度センサの役割を果たす感熱型凹凸検知素子１１１をたとえば２５６×２５６個マトリックス状に配置し、各感熱型凹凸検知素子１１１を水平方向（行）および垂直方向（列）にそれぞれ配設した２５６本のアルミ配線１１３で接続したものである。
【００３０】
検知回路４２は、マトリックス状に配置した各感熱型凹凸検知素子１１１から温度に係るデータを受け取って温度を検知する回路である。具体的には、各感熱型凹凸検知素子１１１をつなぐ水平方向（行）および垂直方向（列）のアルミ配線１１３を介して温度に係るデータを受け取る。なお、図中に示すＩＶアンプおよび差動アンプなどの回路は、温度信号を変換、増幅、保持する回路部分である。
【００３１】
そして、加熱および温度検出は、信号処理部２０によっていずれかの行を選択し、この選択した行の感熱型凹凸検知素子１１１に所定の定電圧パルスを印加することでおこなう。また、この選択する行を順次切り替え走査してゆくことで、すべての感熱型凹凸検知素子１１１について同様の加熱、温度検出をおこなうことができる。
【００３２】
ここで、この信号処理部２０では、行を単に順々にずらしながらヒーター／センサ回路４１へ電圧パルスを印加しているのではなく、行間隔をあけながら各行に順次電圧パルスを印加している。行間隔をあけることとした理由は、隣接した感熱型凹凸検知素子１１１を順次加熱することにより生ずる平面的分解能の低下を防ぐためである。
【００３３】
たとえば、感熱型凹凸検知素子１１１を発熱させるべくヒーター／センサ回路４１の端子Ｔ１に電圧パルスＰ１を印加するとともに、引き続きこの端子Ｔ１に隣接する端子Ｔ２に電圧パルスＰ２を印加した場合には、最初の電圧パルスＰ１により本来熱したい感熱型凹凸検知素子Ｒ１の周囲だけではなく感熱型凹凸検知素子Ｒ２の周囲にも熱が伝播することになるので、その後に感熱型凹凸検知素子Ｒ２の温度を検出するための電圧パルスを端子Ｔ２に印加したとしても、この感熱型凹凸検知素子Ｒ２の周囲は熱を保持していることとなり、結果的に平面的分解能が低下する。
【００３４】
このため、ここでは図３に示すように端子Ｔ１に電圧パルスＰ１を印加したならば、次に行間隔をあけて端子Ｔ３に電圧パルスＰ２を印加するよう制御して、感熱型凹凸検知素子Ｒ１による発熱の感熱型凹凸検知素子Ｒ３に対する影響を低減し、もって平面的分解能を高めるとともに検出時間を短縮化している。なお、たとえば１行目、３３行目、６５行目、９７行目、１２９行目、…というよう３２行間隔をあけつつこれらの行に同時に電圧パルスを印加することもできる。この場合には、次回はたとえば３行目、３５行目、６７行目、９９行目、１３１行目、…について同時に電圧パルスが印加される。
【００３５】
また、図３に示すように、ヒーター／センサ回路４１の列のアルミ配線１１３と検知回路４２のＩＶアンプは、それぞれ数列ごとにスイッチＳＷにより切り替え接続される。かかるスイッチＳＷを設けた理由は、隣接した列が同時に加熱されないようにするためである。また、各感熱型凹凸検知素子１１１には、ダイオードが設けられる。スイッチＳＷにより端子が解放された列に電流が流れ込まないようにするためである。
【００３６】
次に、上記感熱型凹凸検知素子１１１に電圧パルスを印加してヒーターとして加熱するタイミングとこの感熱型凹凸検知素子１１１により温度を検出するタイミングとの関係について説明する。図４は、図３に示した感熱型凹凸検知素子１１１に電圧パルスを印加してヒーターとして加熱するタイミングとこの感熱型凹凸検知素子１１１により温度を検出するタイミングとの関係を説明するための説明図である。
【００３７】
同図（ａ）に示すように、指が検出面１１に載置された後、指紋を検出する為の電圧を印加した時刻ｔｓから所定時間後の時刻ｔｅに電圧の印加を終了すると、同図（ｂ）に示すように、時刻ｔｓから感熱型凹凸検知素子１１１の周囲の温度が上昇を開始し、時刻ｔｅから感熱型凹凸検知素子１１１の周囲の温度が低下する。ここで、指紋の谷部と山部の温度上昇特性は図示したように異なるため、この温度上昇特性の違いを利用して指紋の山部と谷部を検出することになる。
【００３８】
具体的には、検知回路４２のＩＶアンプの出力である検出電流は同図（ｃ）のようになるので、感熱型凹凸検知素子に電圧を印加したと同時（時刻ｔｓ）または電圧を印加した直後（時刻ｔｓ＋α；ただしαは定数）の温度が上がっていない状態での電流値をホールドする。また、同図（ｄ）に示すように、時刻ｔｓ＋β後（時刻ｔｅ）の差動信号すなわち温度変動を検出し、ΔＶ（山部）とΔＶ（谷部）の電圧差を利用して指紋の山部と谷部を検出する。すなわち、時刻ｔｓまたはｔｓ＋α時点での温度に対応する電流値と、電圧パルスの立ち下がり時点である時刻ｔｅでの電流値との差動信号を検出し、この検出値に基づいて指紋の山部と谷部を検出する。この際、電圧パルスの印加時間を固定すれば、時刻ｔｅは時刻ｔｓまたはｔｓ＋αから所定時間後になるので、電圧パルスの立ち下がりを意識しなくとも温度の検出タイミングを容易に把握することができる。
【００３９】
なお、ホールドのタイミングや差動出力のタイミングは、図示しないタイミング信号制御回路からのタイミング信号に基づいて各々行われている。また、検出面１１へ指が圧着された場合の検知は、図示しない方法により、例えば、検出面に生体検知センサを設けて指が置かれたときのインピーダンスの変化により検知したり、別途押圧検知センサにより検出面に所定の圧力が加わったことを検知したりして行う。
【００４０】
ここで、本実施の形態１では、指を検出面１１に載置した後、指紋の検出を開始するために電圧を印加した時刻ｔｓまたは電圧を印加した直後の時刻ｔｓ＋αでの電流値をホールドしている点が重要である。ここで、この時刻ｔｓは電圧パルスの立ち上がりであるので、電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後の電流をホールドすることになる。すなわち、指を検出面１１に載置する前の定常状態での電流値をホールドすることとすると、環境温度による検出精度への影響が大きくなり、たとえば検出面１１の温度が体温より低くなれば、ΔＶ（山部）の値が大きくなり、かかる山部が谷部とみなされる可能性が生ずるからである。
【００４１】
上述してきたように、本実施の形態１によれば、基板１００上に感熱型凹凸検知素子１１１およびアルミ配線１１３を２次元配設し、感熱型凹凸検知素子１１１、アルミ配線１１３および基板１００の上部を絶縁性薄膜１１２で覆い、絶縁性薄膜１１２全体を硬質導電性薄膜１２０で覆い、さらに、硬質導電性薄膜１２０全体を硬質絶縁性薄膜１３０で覆うように構成したので、全体の表面強度の向上をはかり、もって熱伝導指紋センサ１の耐磨耗性の向上をはかることができる。
【００４２】
また、硬質導電性薄膜１２０を静電気除去回路１４０に接続するように構成したので、指紋を検出しようとする指に帯電した静電気に伴って硬質導電性薄膜１２０に発生した放電電流を除去することができ、この放電電流が感熱型凹凸検知素子１１１やアルミ配線１１３に直接流れることを防ぎ、もって熱伝導指紋センサ１の耐静電気性の向上をはかることができる。
【００４３】
なお、本実施形態１では、絶縁性薄膜１１２で感熱型凹凸検知素子１１１、アルミ配線１１３および基板１００の上部を一定の厚さで覆うこととしたが、絶縁性薄膜１１２を平坦化膜とすることもできる。すなわち、絶縁性薄膜１１２の表面が平坦になるように、感熱型凹凸検知素子１１１およびアルミ配線１１３の上部は絶縁性薄膜１１２で薄く覆い、基板１００の上部は絶縁性薄膜１１２で厚く覆うこともできる。
【００４４】
図５は、絶縁性薄膜として平坦化膜を利用する場合の指紋検出部１０の断面構造を示す図である。図５に示すように、この指紋検出部１０は、感熱型凹凸検知素子１１１およびアルミ配線１１３を配設するヒーター兼センサ層５１０の表面が平坦になるように、感熱型凹凸検知素子１１１、アルミ配線１１３および基板１００の上部を絶縁性薄膜５１２で覆うこととしている。
【００４５】
そして、絶縁性薄膜５１２全体を平坦な硬質導電性薄膜５２０で覆い、硬質導電性薄膜５２０全体を平坦な硬質絶縁性薄膜５３０で覆うとともに、硬質導電性薄膜５２０を静電気除去回路１４０に接続することとしている。このように、絶縁性薄膜５１２を平坦化膜とすることで、硬質導電性薄膜５２０および硬質絶縁性薄膜５３０を平坦にすることができ、もって硬質導電性薄膜５２０および硬質絶縁性薄膜５３０の作成を容易にすることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、生体検知は別途おこなうこととしたが、熱伝導指紋センサを用いて指紋を検出するとともに生体検知をおこなう装置を実現することができる。そこで、本実施の形態２では、熱伝導指紋センサを用いた生体検知装置について説明する。なお、ここでは説明の便宜上、上記実施の形態１と共通する機能部などについては同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
【００４７】
まず、本実施の形態２に係る熱伝導指紋センサを用いた生体検知装置の外観構成について説明する。図６は、本実施の形態２に係る熱伝導指紋センサを用いた生体検知装置の外観構成を示す図である。図６に示すように、この熱伝導指紋センサを用いた生体検知装置６は、検出面６１が指紋検出部６０と生体検知用外付け電極６２とからなる。ここで、指紋検出部６０と生体検知用外付け電極６２は絶縁することとし、生体検知をしようとする指は、指紋検出部６０と生体検知用外付け電極６２の両方に接触するように載置することとする。
【００４８】
次に、図６に示した熱伝導指紋センサを用いた生体検知装置６の構造についてさらに具体的に説明する。図７は、図６に示した指紋検出部６０の断面構造を示す図である。図７に示すように、この熱伝導指紋センサを用いた生体検知装置６は、指紋検出部６０と、生体検知用外付け電極６２と、静電気除去回路１４０と、生体検知回路７０とからなる。
【００４９】
指紋検出部６０は、基板１００上に感熱型凹凸検知素子を配設し、その上部を絶縁性薄膜１１２で覆い、さらに、絶縁性薄膜１１２全体を硬質導電性薄膜７２０で覆うこととしている。ここで、この硬質導電性薄膜７２０は、検出面６１を形成する層であり、耐食性を有する材料が用いられる。たとえば、この硬質導電性薄膜７２０の材料として、ＴｉＮをあげることができる。
【００５０】
生体検知用外付け電極６２は、静電気除去回路１４０を経由して生体検知回路７０に接続される生体検知のための電極である。この生体検知用外付け電極６２は、硬質導電性薄膜７２０とともに検出面６１を形成しており、硬質導電性薄膜７２０と同様に耐食性を有する材料が用いられる。
【００５１】
静電気除去回路１４０は、硬質導電性薄膜７２０および生体検知用外付け電極６２に接続され、生体検知をしようとする指に帯電した静電気に伴って硬質導電性薄膜７２０および生体検知用外付け電極６２に発生した放電電流を除去する回路である。
【００５２】
生体検知回路７０は、硬質導電性薄膜７２０と生体検知用外付け電極６２を電極として、２つの電極間のインピーダンスを測定することにより生体を検知する回路である。
【００５３】
ここで、硬質導電性薄膜７２０と生体検知用外付け電極６２を電極とする生体検知について説明する。生体検知をしようとする指が硬質導電性薄膜７２０と生体検知用外付け電極６２の両方に接触するように載置されると、硬質導電性薄膜７２０と生体検知用外付け電極６２との間のインピーダンスが増加する。その理由は、人間の指はシリコン偽造指などの絶縁体と比べて数百〜数万倍のインピーダンスを示すためである。
【００５４】
したがって、硬質導電性薄膜７２０と生体検知用外付け電極６２との間のインピーダンスを測定することにより、生体を検知することが可能となる。ここで、生体検知回路７０としては、インピーダンスに応じた周波数の電圧を発生しこの周波数を測定することによって生体を検知する回路、高周波信号を発信しその反射レベルを測定することによって生体を検知する回路などを用いることができる。
【００５５】
上述してきたように、本実施の形態２では、指紋検出部６０の硬質導電性薄膜７２０と生体検知用外付け電極６２で検出面６１を構成し、硬質導電性薄膜７２０と生体検知用外付け電極６２を静電気除去回路１４０を経由して生体検知回路７０に接続する構成としたので、検出面６１に載置された指の指紋を検出するだけでなく、検出面６１に載置された指が生体であるかを同時に検知することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態２では、絶縁性薄膜１１２で感熱型凹凸検知素子１１１、アルミ配線１１３および基板１００の上部を一定の厚さで覆うこととしたが、絶縁性薄膜１１２を平坦化膜とすることもできる。
【００５７】
図８は、絶縁性薄膜として平坦化膜を利用する場合の指紋検出部６０の断面構造を示す図である。図８に示すように、この指紋検出部６０は、感熱型凹凸検知素子１１１およびアルミ配線１１３を配設するヒーター兼センサ層５１０の表面が平坦になるように、感熱型凹凸検知素子１１１、アルミ配線１１３および基板１００の上部を絶縁性薄膜５１２で覆うこととしている。すなわち、図７で示す絶縁性薄膜１１２の表面が平坦になるように、感熱型凹凸検知素子１１１およびアルミ配線１１３の上部は絶縁性薄膜１１２で薄く覆い、基板１００の上部は絶縁性薄膜１１２で厚く覆うことで対応する。
【００５８】
そして、絶縁性薄膜５１２全体を平坦な硬質導電性薄膜８２０で覆うとともに、硬質導電性薄膜８２０を静電気除去回路１４０を経由して生体検知回路７０に接続することとしている。このように、絶縁性薄膜５１２を平坦化膜とすることで、硬質導電性薄膜８２０を平坦にすることができ、もって硬質導電性薄膜８２０の作成を容易にすることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、基板上に感熱型凹凸検知素子および配線を２次元配設するとともにその上部を絶縁性薄膜で被覆し、絶縁性薄膜全体を硬質導電性薄膜で被覆し、硬質導電性薄膜全体を硬質絶縁性薄膜で被覆して検出面を形成するよう構成したので、全体の表面強度の向上をはかることができ、もって耐磨耗性に優れた熱伝導指紋センサが得られるという効果を奏する。
【００６０】
また、請求項２の発明によれば、指紋を検出しようとする指に帯電した静電気に伴って硬質導電性薄膜に発生した放電電流を除去するよう構成したので、この放電電流が感熱型凹凸検知素子や配線に直接流れることを防ぎ、もって耐静電気性に優れた熱伝導指紋センサが得られるという効果を奏する。
【００６１】
また、請求項３の発明によれば、硬質の金属膜、窒化金属膜、酸化金属膜または炭化金属膜などの導電性皮膜で硬質導電性薄膜を形成するよう構成したので、耐磨耗性に優れた熱伝導指紋センサが得られるという効果を奏する。
【００６２】
また、請求項４の発明によれば、硬質の酸化膜または窒化膜などの絶縁性皮膜で硬質絶縁性薄膜を形成するよう構成したので、耐磨耗性に優れた熱伝導指紋センサが得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１に係る熱伝導指紋センサの外観構成を示す図である。
【図２】図１に示した指紋検出部の断面構造を示す図である。
【図３】図１に示した指紋検出部内に設けられるヒーター／センサ回路および信号処理部内に設けられる検知回路の回路構成並びにこのヒーター／センサ回路に対する電圧パルスの印加タイミングの一例を示す図である。
【図４】図３に示した感熱型凹凸検知素子に電圧パルスを印加してヒーターとして加熱するタイミングとこの感熱型凹凸検知素子により温度を検出するタイミングとの関係を説明するための説明図である。
【図５】図１に示した指紋検出部の絶縁性薄膜を平坦化膜とした場合の断面構造を示す図である。
【図６】本実施の形態２に係る熱伝導指紋センサを用いた生体検知装置の外観構成を示す図である。
【図７】図６に示した指紋検出部の断面構造を示す図である。
【図８】図６に示した指紋検出部の絶縁性薄膜を平坦化膜とした場合の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１熱伝導指紋センサ
６熱伝導指紋センサを用いた生体検知装置
１０，６０指紋検出部
１１，６１検出面
２０信号処理部
４１ヒーター／センサ回路
４２検知回路
６２生体検知用外付け電極
７０生体検知回路
１００基板
１１０，５１０ヒーター兼センサ層
１１１感熱型凹凸検知素子
１１２，５１２絶縁性薄膜
１１３アルミ配線
１２０，５２０，７２０，８２０硬質導電性薄膜
１３０，５３０硬質絶縁性薄膜
１４０静電気除去回路

Claims

基板の上部に形成された検出面に載置された指の凹部および凸部への伝熱特性の差に基づいて指紋を検出する熱伝導指紋センサであって、
前記基板上に感熱型凹凸検知素子および配線を２次元配設するとともにその上部を絶縁性薄膜で被覆し、前記絶縁性薄膜全体を硬質導電性薄膜で被覆し、前記硬質導電性薄膜全体を硬質絶縁性薄膜で被覆して前記検出面を形成したことを特徴とする熱伝導指紋センサ。
前記硬質導電性薄膜に接続され、指紋を検出しようとする指に帯電した静電気に伴って該硬質導電性薄膜に発生した放電電流を除去する静電気除去手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱伝導指紋センサ。
前記硬質導電性薄膜は、硬質の金属膜、窒化金属膜、酸化金属膜または炭化金属膜などの導電性皮膜で形成された薄膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱伝導指紋センサ。
前記硬質絶縁性薄膜は、硬質の酸化膜または窒化膜などの絶縁性皮膜で形成された薄膜であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の熱伝導指紋センサ。