KR102459255B1 - 지문 센서 디바이스 및 그 방법들 - Google Patents
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Abstract
지문 센서 디바이스는 센서 기판, 센서 기판의 제1 표면 위의 복수의 센서 회로들 및 복수의 센서 회로들과 센서 기판의 제1 표면 위에 위치된 트랜시버 층을 포함한다. 트랜시버 층은 압전 층 및 압전 층 위에 위치된 트랜시버 전극을 포함한다. 압전 층 및 트랜시버 전극은 하나 이상의 초음파들을 생성하거나 하나 이상의 초음파들을 수신하도록 구성된다. 지문 센서 디바이스는 센서 기판에 커플링된 캡 및 캡과 센서 기판 사이에 형성된 캐비티를 포함할 수 있다. 캐비티 및 센서 기판은 어쿠스틱 장벽을 형성할 수 있다.
Description
[0001] 본 출원은, 2016년 6월 16일자로 미국 특허 및 상표청에 출원된 가출원 제62/351,228호, 및 2017년 2월 10일자로 미국 특허 및 상표청에 출원된 정식 출원 제15/430,389호에 대한 우선권 및 이익을 주장한다. 상기 언급된 출원들의 전체 내용들은, 그 전체가 모든 적용가능한 목적들을 위해 아래에 완전히 기술된 것처럼 인용에 의해 본 명세서에 통합된다.
[0002] 다양한 특징들은 일반적으로 지문 센서 디바이스에 관한 것이고, 더 구체적으로는 감소된 폼 팩터 및 감소된 이미저리 간섭을 갖는 초음파 지문 센서 디바이스에 관한 것이다.
[0003] 도 1은 플레이튼(101) 아래의 지문 센서 디바이스(100)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(100)는 센서 기판(102), 센서 기판(102) 상에 형성된 복수의 센서 회로들(104), 센서 기판(102)의 제1 표면 상의 수신기(106) 및 센서 기판(102)의 제2 표면 상의 송신기(108)를 포함한다. 따라서, 수신기(106) 및 송신기(108)는 센서 기판(102)의 대향 측면들 또는 대향 표면들 상에 위치된다. 복수의 센서 회로들(104), 수신기(106) 및 송신기(108)는 제어 유닛(110)에 전기적으로 커플링된다.
[0004] 송신기(108)는 초음파들 또는 신호들을 생성할 수 있는 압전 층을 포함한다. 수신기(106)는 초음파들 또는 신호들을 검출 또는 수신할 수 있는 압전 층을 포함한다. 송신기(108)는 플레이튼(101)의 표면에 대해 가압된 타겟 물체(112)(예를 들어, 손가락)으로부터 바운스 또는 반사할 수 있는 초음파들을 생성할 수 있다. 송신기(108)는 압전 층 및 압전 층의 각각의 측면 상에 형성된 한 쌍의 전극 층들(미도시)을 포함할 수 있다. 수신기(106)는 압전 층 및 압전 층의 일 측면 상에 형성된 전극 층(미도시)을 포함할 수 있고, 압전 층의 다른 측면은 복수의 센서 회로들(104)에 직접 커플링되거나 용량적으로 커플링된다.
[0005] 제어 유닛(110)은 송신기(108) 및 수신기(106)를 제어하고, 복수의 센서 회로들(104)로부터의 신호들을 프로세싱하여, 플레이튼(101)에 대해 가압된 타겟 물체(112)(예를 들어, 손가락)의 디지털 이미지 또는 표현을 형성하도록 구성된다.
[0006] 도 1의 손가락 센서 디바이스(100)의 하나의 단점은, 송신기(108) 근처에 위치된 아티팩트들 및/또는 물체들로부터 이미저리 간섭이 존재할 수 있다는 점이다. 예를 들어, 송신기(108)에 의해 생성된 초음파들을 간섭 또는 방해할 수 있는 습기, 입자들, 이물질들 및/또는 디바이스 컴포넌트들이 존재할 수 있다. 습기 및 입자들, 예를 들어, 티끌 및/또는 먼지는 시간에 따라 변형 및 변경될 수 있고 따라서 쉽게 교정될 수 없기 때문에 문제가 될 수 있다.
[0007] 따라서, 더 양호한 폼 팩터들 및 개선된 이미징 성능, 정확도 및 정밀도를 갖는 더 양호한 지문 센서 디바이스들에 대한 계속되는 요구가 존재한다.
[0008] 다양한 특징들은 일반적으로 지문 센서 디바이스에 관한 것이고, 더 구체적으로는 감소된 폼 팩터 및 감소된 이미저리 간섭을 갖는 지문 센서 디바이스에 관한 것이다.
[0009] 일례는 센서 기판, 센서 기판의 제1 표면 위의 복수의 센서 회로들 및 복수의 센서 회로들과 센서 기판의 제1 표면 위에 위치된 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제공한다. 트랜시버 층은 압전 층 및 압전 층 위에 위치된 트랜시버 전극을 포함한다. 압전 층 및 트랜시버 전극은 하나 이상의 초음파들을 생성하거나 하나 이상의 초음파들을 수신하도록 구성된다.
[0010] 다른 예는 센서 기판, 센서 기판의 제1 표면 위의 복수의 센서 회로들 및 복수의 센서 회로들과 센서 기판의 제1 표면 위에 위치된 트랜시버 수단을 포함하는 장치를 제공한다. 트랜시버 수단은 하나 이상의 초음파들을 생성하도록 구성된 송신기 수단 및 하나 이상의 초음파들을 수신하도록 구성된 수신기 수단을 포함할 수 있다.
[0011] 다른 예는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 방법은 센서 기판을 제공한다. 방법은 센서 기판의 제1 표면 위에 복수의 센서 회로들을 형성한다. 방법은 복수의 센서 회로들 및 센서기판의 제1 표면 위에 트랜시버 층을 제공한다. 트랜시버 층을 제공하는 방법은 압전 층을 제공하는 단계를 포함한다. 트랜시버 층을 제공하는 방법은 압전 층 위에 위치된 트랜시버 전극을 제공하는 단계를 더 포함하고, 압전 층 및 트랜시버 전극은 하나 이상의 초음파들을 생성하고 하나 이상의 초음파들을 수신하도록 구성된다.
[0012] 다양한 특성들, 속성, 및 이점들은, 도면들과 함께 취해진 경우, 아래에 기재된 상세한 설명으로부터 명백해질 수 있으며, 도면에서, 동일한 참조 부호들은 전반에 걸쳐 대응적으로 식별된다.
[0013] 도 1은 센서 기판의 대향 측면들 상에 위치된 송신기 및 수신기를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0014] 도 2는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시하며, 센서 기판은 적어도 하나의 TSV(through-substrate via)를 포함한다.
[0015] 도 3은 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시하며, 센서 기판은 몰딩된 비아 바(via bar)를 포함한다.
[0016] 도 4는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시하며, 센서 기판은 오목부를 포함한다.
[0017] 도 5는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0018] 도 6은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡, 및 센서 기판과 캡 사이에 형성된 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0019] 도 7a는 초음파 주파수들의 범위에 걸쳐 상이한 캐비티 높이들에 대한 이미지 콘트라스트의 예시적인 그래프들을 예시한다.
[0020] 도 7b는 다양한 센서 기판 두께들 및 동작 주파수들에 대한 지문 센서 디바이스의 이미지 해상도를 도시하는 등고선 플롯들을 예시한다.
[0021] 도 7c는 초음파 주파수들의 범위에 걸쳐 상이한 센서 기판 두께들에 대한 이미지 콘트라스트의 예시적인 그래프를 예시한다.
[0022] 도 8은 상이한 재료들에 대한 다양한 어쿠스틱(acoustic) 장벽 성능의 예시적인 그래프를 예시한다.
[0023] 도 9는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0024] 도 10은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0025] 도 11은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 FPC(flexible printed circuit)을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0026] 도 12는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0027] 도 13은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0028] 도 14는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 PCB(printed circuit board)를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0029] 도 15는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0030] 도 16은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 몰딩된 비아 바, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0031] 도 17은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 몰딩된 비아 바, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0032] 도 18은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 몰딩된 비아 바, 및 FPC(flexible printed circuit)을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0033] 도 19는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 몰딩된 비아 바, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0034] 도 20은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 몰딩된 비아 바, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0035] 도 21은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 몰딩된 비아 바, 및 PCB(printed circuit board)를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0036] 도 22는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0037] 도 23은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 PCB(printed circuit board)를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0038] 도 24는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0039] 도 25는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0040] 도 26은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0041] 도 27은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 FPC(flexible printed circuit)을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0042] 도 28은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0043] 도 29는 센서 기판 위의 트랜시버 층 및 캡슐화 층을 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0044] 도 30은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡 및 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0045] 도 31은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡 및 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0046] 도 32는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 코팅 층, 캡슐화 층, 캡 및 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0047] 도 33은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 및 캡슐화 층의 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0048] 도 34는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡슐화 층의 캐비티 및 보강재를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0049] 도 35는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, FPC(flexible printed circuit) 및 FPC의 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0050] 도 36은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, FPC(flexible printed circuit), FPC의 캐비티 및 보강재를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0051] 도 37은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 및 몰딩된 비아 바를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0052] 도 38은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 보강재 및 몰딩된 비아 바를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0053] 도 39는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡슐화 층의 캐비티 및 몰딩된 비아 바를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0054] 도 40은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡슐화 층의 캐비티, 보강재 및 몰딩된 비아 바를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0055] 도 41은 트랜시버 구성의 예를 예시한다.
[0056] 도 42는 트랜시버 구성의 다른 예를 예시한다.
[0057] 도 43(도 43a 내지 도 43c를 포함함)은 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 시퀀스의 예를 예시한다.
[0058] 도 44(도 44a 내지 도 44c를 포함함)는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 시퀀스의 다른 예를 예시한다.
[0059] 도 45(도 45a 및 도 45b를 포함함)는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 시퀀스의 다른 예를 예시한다.
[0060] 도 46은 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 예시한다.
[0061] 도 47 내지 도 52는 랩핑된(wrapped) FPC(flexible printed circuit)를 포함하는 지문 센서 디바이스들의 다양한 구성들의 단면도들을 예시한다.
[0062] 도 53은 지문 센서 디바이스를 포함하는 모바일 디바이스의 각진 도면을 예시한다.
[0063] 도 54는 지문 센서 디바이스를 포함하는 모바일 디바이스의 단면도를 예시한다.
[0064] 도 55는 센서 기판과 시각적 디스플레이 사이에 위치되는 FPC의 일부분을 갖는 시각적 디스플레이에 커플링된 반전된 지문 센서 디바이스의 예를 예시한다.
[0065] 도 56은 센서 기판과 시각적 디스플레이 사이에 위치되는 FPC의 일부분을 갖는 시각적 디스플레이에 커플링된 반전된 지문 센서 디바이스의 다른 예를 예시한다.
[0066] 도 57은 시각적 디스플레이의 일부분에 커플링되는 플라스틱 패키지 또는 LTCC의 반전된 지문 센서 디바이스의 예를 예시한다.
[0067] 도 58은 본 명세서에서 설명되는 다양한 집적 디바이스들, 집적 디바이스 패키지들, 반도체 디바이스들, 다이들, 집적 회로들, 센서들 및/또는 패키지들을 포함할 수 있는 다양한 전자 디바이스들을 예시한다.
[0013] 도 1은 센서 기판의 대향 측면들 상에 위치된 송신기 및 수신기를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0014] 도 2는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시하며, 센서 기판은 적어도 하나의 TSV(through-substrate via)를 포함한다.
[0015] 도 3은 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시하며, 센서 기판은 몰딩된 비아 바(via bar)를 포함한다.
[0016] 도 4는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시하며, 센서 기판은 오목부를 포함한다.
[0017] 도 5는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0018] 도 6은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡, 및 센서 기판과 캡 사이에 형성된 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0019] 도 7a는 초음파 주파수들의 범위에 걸쳐 상이한 캐비티 높이들에 대한 이미지 콘트라스트의 예시적인 그래프들을 예시한다.
[0020] 도 7b는 다양한 센서 기판 두께들 및 동작 주파수들에 대한 지문 센서 디바이스의 이미지 해상도를 도시하는 등고선 플롯들을 예시한다.
[0021] 도 7c는 초음파 주파수들의 범위에 걸쳐 상이한 센서 기판 두께들에 대한 이미지 콘트라스트의 예시적인 그래프를 예시한다.
[0022] 도 8은 상이한 재료들에 대한 다양한 어쿠스틱(acoustic) 장벽 성능의 예시적인 그래프를 예시한다.
[0023] 도 9는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0024] 도 10은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0025] 도 11은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 FPC(flexible printed circuit)을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0026] 도 12는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0027] 도 13은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0028] 도 14는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 PCB(printed circuit board)를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0029] 도 15는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0030] 도 16은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 몰딩된 비아 바, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0031] 도 17은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 몰딩된 비아 바, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0032] 도 18은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 몰딩된 비아 바, 및 FPC(flexible printed circuit)을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0033] 도 19는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 몰딩된 비아 바, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0034] 도 20은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 몰딩된 비아 바, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0035] 도 21은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 몰딩된 비아 바, 및 PCB(printed circuit board)를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0036] 도 22는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 비아, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0037] 도 23은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 PCB(printed circuit board)를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0038] 도 24는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0039] 도 25는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0040] 도 26은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 센서 기판의 캐비티를 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0041] 도 27은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 FPC(flexible printed circuit)을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0042] 도 28은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 센서 기판의 오목부, 및 캡을 포함하는 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0043] 도 29는 센서 기판 위의 트랜시버 층 및 캡슐화 층을 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0044] 도 30은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡 및 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0045] 도 31은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡 및 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0046] 도 32는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 코팅 층, 캡슐화 층, 캡 및 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0047] 도 33은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 및 캡슐화 층의 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0048] 도 34는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡슐화 층의 캐비티 및 보강재를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0049] 도 35는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, FPC(flexible printed circuit) 및 FPC의 캐비티를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0050] 도 36은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, FPC(flexible printed circuit), FPC의 캐비티 및 보강재를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0051] 도 37은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 및 몰딩된 비아 바를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0052] 도 38은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 보강재 및 몰딩된 비아 바를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0053] 도 39는 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡슐화 층의 캐비티 및 몰딩된 비아 바를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0054] 도 40은 센서 기판 위의 트랜시버 층, 캡슐화 층, 캡슐화 층의 캐비티, 보강재 및 몰딩된 비아 바를 포함하는 반전된 지문 센서 디바이스를 예시한다.
[0055] 도 41은 트랜시버 구성의 예를 예시한다.
[0056] 도 42는 트랜시버 구성의 다른 예를 예시한다.
[0057] 도 43(도 43a 내지 도 43c를 포함함)은 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 시퀀스의 예를 예시한다.
[0058] 도 44(도 44a 내지 도 44c를 포함함)는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 시퀀스의 다른 예를 예시한다.
[0059] 도 45(도 45a 및 도 45b를 포함함)는 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 시퀀스의 다른 예를 예시한다.
[0060] 도 46은 센서 기판 위에 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 예시한다.
[0061] 도 47 내지 도 52는 랩핑된(wrapped) FPC(flexible printed circuit)를 포함하는 지문 센서 디바이스들의 다양한 구성들의 단면도들을 예시한다.
[0062] 도 53은 지문 센서 디바이스를 포함하는 모바일 디바이스의 각진 도면을 예시한다.
[0063] 도 54는 지문 센서 디바이스를 포함하는 모바일 디바이스의 단면도를 예시한다.
[0064] 도 55는 센서 기판과 시각적 디스플레이 사이에 위치되는 FPC의 일부분을 갖는 시각적 디스플레이에 커플링된 반전된 지문 센서 디바이스의 예를 예시한다.
[0065] 도 56은 센서 기판과 시각적 디스플레이 사이에 위치되는 FPC의 일부분을 갖는 시각적 디스플레이에 커플링된 반전된 지문 센서 디바이스의 다른 예를 예시한다.
[0066] 도 57은 시각적 디스플레이의 일부분에 커플링되는 플라스틱 패키지 또는 LTCC의 반전된 지문 센서 디바이스의 예를 예시한다.
[0067] 도 58은 본 명세서에서 설명되는 다양한 집적 디바이스들, 집적 디바이스 패키지들, 반도체 디바이스들, 다이들, 집적 회로들, 센서들 및/또는 패키지들을 포함할 수 있는 다양한 전자 디바이스들을 예시한다.
[0068] 다음의 설명에서, 본 개시의 다양한 양상들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 세부사항들이 제공된다. 그러나, 양상들이 이러한 특정 세부사항들 없이도 실시될 수 있음이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 회로들은, 불필요하게 상세히 양상들을 불명료하게 하는 것을 회피하기 위해 블록도들로 도시될 수 있다. 다른 예시들에서, 널리-공지된 회로들, 구조들 및 기술들은 본 개시의 양상들을 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 도시되지 않을 수 있다.
[0069] 일부 특징들은 센서 기판, 센서 기판의 제1 표면 상에 배치되거나 센서 기판에 제조되는 복수의 센서 회로들, 및 복수의 센서 회로들 및 센서 기판의 제1 표면 위에 형성된 트랜시버 층을 포함하는 지문 센서 디바이스와 관련된다. 트랜시버 층은 초음파들을 생성하기 위한 송신기로서 및 초음파들을 수신하기 위한 수신기로서 기능하도록 구성될 수 있다. 지문 센서 디바이스는 센서 기판에 커플링된 캡을 포함하여, 캐비티 영역은 센서 기판과 캡 사이에 형성된다. 일부 구현들에서, 센서 기판의 표면(예를 들어, 백사이드 표면)과 캐비티 영역 사이의 계면은 지문 센서 디바이스에 대한 어쿠스틱 장벽으로서 기능하도록 구성된다. 센서 기판은 하나 이상의 전기적 비아들을 포함한다. 비아들은 전기적 신호들을 센서 기판의 일 측면으로부터 다른 측면으로 송신하도록 기능할 수 있다. 트랜시버 층은 압전 층 및 압전 층의 일 측면 위에 형성된 전극 층을 포함할 수 있고, 압전 층의 다른 측면은 복수의 센서 회로들에 직접 또는 용량적으로 커플링된다. 아크릴 층과 같은 코팅 층이 전극 층 상에 배치될 수 있다.
예시적인 지문 센서 디바이스들
[0070] 도 2는 접착제(209)(예를 들어, 열 경화된 또는 UV-경화가능한 에폭시와 같은 플레이튼 접착제)에 의해 플레이튼(201)에 커플링된 지문 센서 디바이스(200)의 예를 예시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지문 센서 디바이스(200)는 플레이튼(201) 아래에 위치될 수 있다. 플레이튼(201)은 일부 구현들에서, 디스플레이 디바이스(예를 들어, 모바일 디바이스)의 커버 유리, 디스플레이 디바이스의 인클로저의 일부분 또는 초음파 인증 버튼의 커버일 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼은 디스플레이 커버 유리, LCD(liquid-crystal display) 디스플레이 패널, OLED(organic light-emitting diode) 또는 AMOLED(active-matrix organic light-emitting diode) 디스플레이 패널, 디스플레이 모듈 또는 시각적 디스플레이의 일부분을 포함할 수 있다.
[0071] 도 2는 센서 기판(202), 복수의 센서 회로들(204), 트랜시버 층(206), 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 패시베이션 층(210)을 포함하는 지문 센서 디바이스(200)를 예시한다. 센서 기판(202)은 센서 기판(202)을 가로지르는(예를 들어, 수직으로 가로지르는) 적어도 하나의 비아(220)를 포함한다. 비아(220)는 TGV(through-glass via) 또는 실리콘 관통 비아와 같은 TSV(through-substrate via)일 수 있다. 하나 초과의 비아(220)가 센서 기판(202)을 가로지를 수 있음을 주목한다. 상이한 구현들은 센서 기판(202)에 대해 상이한 재료들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 센서 기판(202)은 실리콘 기판, SOI(silicon-on-insulator) 기판, TFT(thin-film transistor) 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 세라믹 기판 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
[0072] TFT 기판 상에 형성된 TFT 회로들 또는 실리콘 기판 상에 또는 내에 형성된 TFT 기판 또는 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 회로들과 같은 복수의 센서 회로들(204)이 센서 기판(202)의 제1 표면(예를 들어, 전면 또는 프론트 사이드) 위에(예를 들어, 상에) 형성될 수 있다. 트랜시버 층(206)은 복수의 센서 회로들(204) 위에 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)은 복수의 센서 회로들(204) 위에 위치될 수 있고 접착제 층(미도시)으로 복수의 센서 회로들(204)에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)은 센서 회로들(204) 상에 직접 또는 간접적으로 분사, 스피닝, 분배, 코팅 또는 그렇지 않으면 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)은 송신기 및 수신기 둘 모두로서 기능할 수 있다.
[0073] 트랜시버 층(206)(예를 들어, 트랜시버 수단)은 적어도 하나의 초음파/신호를 생성하고 적어도 하나의 초음파/신호를 수신 또는 검출하도록 구성될 수 있다. 특히, 트랜시버 층(206)은 적어도 하나의 초음파/신호를 생성하도록 구성되는 송신기(예를 들어, 송신기 수단)으로 기능하고, 적어도 하나의 초음파/신호를 수신 또는 검출하도록 구성되는 수신기(예를 들어, 수신기 수단)으로 기능할 수 있다. 트랜시버 층(206)은 트랜시버 층(206)이 초음파들/신호들을 생성 및 검출할 수 있게 하는 하나 이상의 압전 층들 및 전극 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 초음파들/신호들을 생성하는 하나 이상의 압전 층들을 포함할 수 있고, 수신기는 초음파들/신호들을 검출하는 하나 이상의 압전 층들을 포함할 수 있다.
[0074] 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)의 동일한 압전 층(들)이 초음파들/신호들을 생성 및 검출하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 시간 기간(예를 들어, 제1 동작 모드) 동안, 트랜시버 층(206)의 압전 층은 초음파들/신호들을 생성하도록 구성될 수 있고, 제2 시간 기간(예를 들어, 제2 동작 모드) 동안, 동일한 압전 층은 초음파들/신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)의 동작 동안, 압전 층(들)은 송신기로서 구성되는 것과 수신기로서 구성되는 것 사이에서 앞뒤로 스위칭하는 그러한 방식으로 구성될 수 있다.
[0075] 아래에서 추가로 설명될 바와 같이, 압전 재료의 하나 이상의 층들의 사용을 통한 초음파들/신호들의 생성 및 검출은 지문 센서 디바이스(200)가 플레이튼(201)을 터치하는 물체, 예를 들어, 인간 손가락의 융기들 및 골짜기들의 디지털 이미지를 생성하거나 이미지 정보를 제공하도록 허용한다. 트랜시버 구성들의 더 상세한 예들은 아래의 도 41 및 도 42에서 추가로 설명된다.
[0076] 센서 회로들(204)은 TFT(thin-film transistor) 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 회로들(204)은 픽셀 회로들의 어레이를 포함할 수 있고, 각각의 픽셀 회로는 하나 이상의 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 픽셀 회로는 다이오드, 커패시터 및 몇몇 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 픽셀 회로는 수신된 초음파에 대한 응답으로 픽셀 회로에 근접한 트랜시버 층(206)에 의해 생성된 전기적 전하를 전기적 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 픽셀 회로는 트랜시버 층(206)을 픽셀 회로에 전기적으로 커플링시키는 픽셀 입력 전극을 포함할 수 있다. 초음파들은 하나 이상의 트랜시버 전극(208)에 전기적 신호를 제공함으로써 생성될 수 있다. 생성된 초음파들은 플레이튼(201)을 통해 송신될 수 있다. 플레이튼(201)의 노출된 외측(최상부) 표면으로부터 반사되는 초음파 에너지는 트랜시버 층(206)에 의해 국부화된 표면 전하를 생성할 수 있다. 국부화된 표면 전하는 픽셀 입력 전극들을 통해 하부의 센서 회로들(204)에 의해 검출될 수 있다. 픽셀 입력 전극들 상의 검출된 신호는 센서 회로들(204)에 의해 증폭될 수 있고, 센서 회로들(204)로부터의 출력 신호들은 신호 프로세싱을 위해 센서 제어기 또는 다른 회로(예를 들어, 제어 유닛, 제어 회로 또는 애플리케이션 프로세서)에 전송될 수 있다. 대안적인 구성들에서, 센서 회로들(204)은 하나 이상의 실리콘-계 트랜지스터들, 다이오드들 및 실리콘 기판 상에 또는 내에 형성된 수동 디바이스들을 포함할 수 있다.
[0077] 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)은 트랜시버 층(206) 위에 형성되거나 그렇지 않으면 그 상에 배치될 수 있다. 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)은 지문 센서 디바이스(200)의 트랜시버 층(206) 및/또는 다른 상호연결부들에 커플링되는 하나 이상의 전기적 상호연결부 트레이스들 및 전기 전도성 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)은 비아(220)에 커플링될 수 있다. 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)은 센서 기판(202) 위에 형성된 하나 이상의 상호연결부들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 상호연결부는 2개의 포인트들, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들 사이에서 전기적 연결을 허용하거나 용이하게 하는 디바이스 또는 패키지의 엘리먼트 또는 컴포넌트이다. 일부 구현들에서, 상호연결부는 트레이스, 비아, 패드, 필라, 재분배 금속 층, 및/또는 UBM(under bump metallization) 층을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 상호연결부는 신호(예를 들어, 데이터 신호, 접지 신호 또는 전력 신호)에 대한 전기적 경로를 제공하도록 구성될 수 있는 전기 전도성 재료이다. 상호연결부는 회로의 일부일 수 있다. 상호연결부는 하나 초과의 엘리먼트 또는 컴포넌트를 포함할 수 있다.
[0078] 패시베이션 층(210)은 하나 이상의 트랜시버 전극들(208), 센서 회로들(204), 상호연결부 트레이스들 및 센서 기판(202)의 적어도 일부분들 위에 형성될 수 있다. 플레이튼 접착제(209)는 지문 센서 디바이스(200)를 플레이튼(201)에 커플링시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼 접착제(209)는 지문 센서 디바이스(200)의 일부이다.
[0079] 상이한 구현들은 플레이튼(201)에 대해 상이한 재료들을 사용할 수 있다. 플레이튼 재료들의 예들은 플라스틱, 세라믹, 사파이어, 복합 재료들, 금속 및 금속 합금들, 금속-충전 폴리머들, 폴리카보네이트 및 유리를 포함한다. 일부 구현들에서, 플레이튼(201)은 커버 플레이트(예를 들어, 디스플레이를 위한 커버 유리 또는 커버 렌즈)일 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼(201)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 크롬-몰리브덴, 스테인레스 강, 또는 금속-충전된 폴리머와 같은 금속일 수 있다. 일부 구현들에서, 전자 디바이스를 위한 케이싱 또는 하우징이 플레이튼으로 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 모바일 디바이스 하우징의 후방, 측면들 또는 전방의 일부분이 플레이튼으로 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 우레탄, 아크릴, 파릴렌 또는 DLC(diamond-like coating)의 얇은 층과 같은 코팅 층이 플레이튼으로 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼(201)의 외측 또는 내측 표면은 하나 이상의 코팅들, 어쿠스틱 커플링 층들, 어쿠스틱 매칭 층들 또는 보호용 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플레이튼(201)은 장식, 다크 마스킹 또는 사용자의 손가락을 안내하는 것을 위한 페인트의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼(201)은 사용자의 손가락을 안내하거나 조립 동안 지문 센서 디바이스를 위치시키는 것을 돕기 위해 일측 또는 양측에 오목부를 포함할 수 있다.
[0080] 도 2는 센서 기판(202)에 커플링된 FPC(flexible printed circuit)(211)를 예시한다. FPC(211)는 플렉스 테이프, 플렉스 케이블 또는 단순히 "플렉스"로서 공지될 수 있다. FPC(211)는 하나 이상의 유전체 층들(212) 및 상호연결부들(214)(예를 들어, 트레이스들, 비아들 및 패드들)을 포함할 수 있다. 상호연결들(214)은 접착제(203)를 통해 비아(220)에 커플링될 수 있다. 접착제(203)는 ACF(anisotropic conductive film)와 같은 전기 전도성 접착제일 수 있다. 그러나, 상이한 구현들은 상이한 전기 전도성 접착제들, 솔더들 또는 연결 수단을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, FPC(211)는 센서 회로들(204)로/로부터 신호들의 신호 프로세싱을 위한 센서 제어기 또는 다른 회로(예를 들어, 제어 유닛, 제어 회로 또는 애플리케이션 프로세서)에 전기적으로 커플링될 수 있다.
[0081] 일부 구현들에서, FPC(211)는 저전력 웨이크업, 메뉴 선택 및 내비게이션 기능성을 위한 하나 이상의 용량성 터치 전극들과 같은 다른 기능성을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 용량성 터치 전극들은 용량성 터치 전극에 근접한 손가락의 커패시턴스를 검출(예를 들어, 자체-커패시턴스 검출)하기 위한 금속화된 영역들 또는 PCT(projected capacitive touch) 검출(예를 들어, 상호 커패시턴스 검출)을 위한 깍지형 또는 크로스 전극들의 쌍들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용량성 터치 전극들은 하나 이상의 구리 트레이스들 및/또는 FPC 상호연결부들(214)의 패드 영역들로부터 형성될 수 있다. 대안적으로, 용량성 터치 전극들은 FPC(211) 상에 증착, 인쇄 또는 라미네이트될 수 있다. 대안적으로, 용량성 터치 전극들의 전부 또는 일부분은 동작 시에 FPC(211)의 하나 이상의 상호연결부들(214)에 직접 또는 용량적으로 커플링된 플레이튼(201)의 내부 표면 상에 (예를 들어, 섀도우 마스크를 통해 얇은 금속을 증착하는 전기 전도성 페인트 또는 스퍼터의 스크린 인쇄를 사용하여) 배치될 수 있다. 전도성 접착제는 플레이튼(201)의 내부 표면 상의 용량성 터치 전극들을 FPC(211) 내의 상호연결부들(214)에 직접 커플링시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 용량성 터치 전극들은 반사된 초음파 신호들이 센서 회로들(204)의 어레이에 의해 검출되는 센서 기판(202)의 활성 영역 위와 같은 생성되고 반사된 초음파들의 어쿠스틱 경로에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 용량성 터치 전극들은 센서 기판(202)의 하나 이상의 측면들 상에 위치될 수 있고 플레이튼(201)의 내부 표면에 대해 위치될 수 있다. FPC(211) 및/또는 센서 기판(202)의 하나 이상의 비아들은 FPC(211)의 하나의 상호연결부 층으로부터 하나 이상의 유전체 층들(212)에 의해 분리된 상호연결부 층들인 다른 상호연결부 층으로의 전기적 연결을 허용할 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼 접착제(209)의 일부분 또는 전부는 용량성 터치 전극으로서 기능하기 위해 전기 전도성일 수 있다.
[0082] 도 2는 초음파 송신기 및 초음파 수신기 둘 모두로서 기능할 수 있는 트랜시버 층(206)을 센서 기판(202)의 일 측면 상에 제공함으로써 감소된 폼 팩터를 갖는 지문 센서 디바이스의 예를 예시한다. 또한, 지문 센서 디바이스(200)는 센서 기판의 대향 측면들 상에 송신기 및 수신기가 위치되는 지문 센서 디바이스 위에서 개선된 이미저리 능력들을 가질 수 있다. 이미저리 능력들에서의 추가적인 개선들은 본 출원에서 설명되는 다른 컴포넌트들 및 구조들을 사용함으로써 달성될 수 있음을 주목한다.
[0083] 도 3은 지문 센서 디바이스(300)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(300)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(300)는 몰딩된 비아 바(320)를 포함한다. 비아 바(320)는 캡슐화 층(302)(예를 들어, 몰드 화합물)을 가로지를 수 있다. 캡슐화 층(302)은 센서 기판(202)에 커플링될 수 있다.
[0084] 비아 바(320)는 비아(322), 캡처 패드(324), 유전체 층(326) 및 절연성 또는 반-절연성 층(328)을 포함할 수 있다. 비아(322)는 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)에 커플링될 수 있다. 캡처 패드(324)는 전도성 접착제, ACF 또는 솔더와 같은 접착제(203)를 통해 FPC(211)에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 비아 바(320)의 하나 이상의 비아들(322)은 센서 회로들(204)의 부분들 또는 이미지 정보를 판독하기 위해 센서 회로들(204)에 연결된 연관된 어드레싱 회로에 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 비아 바(320)는 비아 바(320)의 다양한 비아들(322) 사이에서 상호연결부들 및 원하는 간격을 허용하기 위한 하나 이상의 재분배 층들(미도시)을 포함할 수 있다.
[0085] 도 4는 지문 센서 디바이스(400)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(400)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(400)는 오목부(404)를 포함하는 센서 기판(402)을 포함한다. 센서 기판(402)의 오목부(404)는 FPC(211)가 센서 기판(402)과 플레이튼(201) 사이에서 더 쉽게 피팅하도록 허용하여 지문 센서 디바이스(400)의 폼 팩터를 감소시킨다. 도 4에 도시된 바와 같이, FPC(211)는 전도성 접착제(203)를 통해 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 센서 회로들(204)에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 오목부(404)는 레이저 제거 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, (실리콘에 대한) KOH-계 이방성 에칭 프로세스 또는 (유리에 대한) HF-계 에칭 프로세스와 같은 적절한 에칭 프로세스가 센서 기판(402)의 일부분을 선택적으로 제거하기 위해 사용될 수 있다.
[0086] 도 5는 지문 센서 디바이스(500)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(500)는 반전된 지문 센서 디바이스이다. 지문 센서 디바이스(500)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(500)는 센서 기판(202)의 백사이드 표면을 통해 플레이튼(201)에 커플링된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 플레이튼 접착제(209)는 센서 기판(202)의 백사이드 표면을 플레이튼(201)에 커플링하여, 센서 기판(202)의 프론트 사이드 표면 또는 회로 측면이 플레이튼(201)으로부터 멀리 향하고 있다. 반전된 지문 센서 디바이스는 일부 구현들에서, 센서 기판(202)을 통해 하나 이상의 초음파들을 생성 및 론칭할 수 있고 타겟 물체의 초음파 이미징을 위해 센서 기판(202)을 통해 다시 반사된 초음파들을 수신할 수 있다. 반전된 구성들에서, 센서 기판(202)의 백사이드 또는 바닥측은 지문 이미징을 위해 플레이튼으로 기능하거나 플레이튼에 부착될 수 있다.
[0087] 도 6은 캡(602)을 포함하는 지문 센서 디바이스(600)를 예시한다. 캡(602)은 접착제(603)로 센서 기판(202)의 백사이드에 커플링될 수 있다. 캡(602)은 센서 기판(202)에 커플링되어, 캐비티(605)는 센서 기판(202)의 제2 표면(예를 들어, 후방 표면)과 캡(602) 사이에 형성된다. 캐비티(605)는 밀봉된 캐비티일 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(603)는 조립 전에 센서 기판(202) 또는 캡(602) 상에 분배 또는 스크리닝될 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(603)는 캡 및 기판의 공정 부착을 위해 금속 본드 링을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(603)는 캡 및 기판을 함께 본딩하기 전에 캡 또는 기판에 적용되고, 패터닝되고 에칭될 수 있다. 일부 구현들에서, 기판-대-캡 본드는 열가소성 접착제, PSA(pressure-sensitive adhesive), 에폭시, UV-경화가능 에폭시, 열 경화 에폭시, 유리 프릿(frit), 금속 밀봉, 공정 본드, 열압축 본드, 플라즈마 본드, 애노딕(anodic) 본드 등을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡은 플라스틱, 금속, 유리, 실리콘 등의 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널 또는 층을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 갭 높이(예를 들어, 캐비티의 높이)를 제어하기 위해 본딩 프로세스에서 스페이서가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)은 센서 다이를 도 6에 예시된 형태로 다이싱, 커팅 또는 그렇지 않으면 싱귤레이팅하기 전에 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널 또는 다른 층으로서 센서 기판(202)에 부착될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)은 센서 기판(202)의 1, 2, 3 또는 4개의 측면들의 에지 근처에서 또는 센서 기판(202)의 하나 이상의 측면들과 같은 다른 적절한 지역들에서 센서 기판(202)에 또는 플레이튼(201)에 대해 직접 부착될 수 있다.
[0088] 캡(예를 들어, 캡 수단)은 본 출원에서 설명되는 지문 센서 디바이스(600) 또는 임의의 다른 손가락 센서 디바이스 및 변형들에 대해 많은 이점들 및 장점들을 제공한다. 예를 들어, 캡(602)은 티끌, 먼지, 물체들 및/또는 다른 재료들이 센서 기판(202)의 후방 표면에 접촉하게 되는 것을 방지할 수 있다. 캡(602)이 없으면, 디바이스(예를 들어, 모바일 디바이스)의 조립 동안, 센서 기판(202)의 오염 또는 디바이스에서 다른 컴포넌트들과의 접촉이 발생할 수 있고, 이는 초음파들이 바운스하고 반사하는 방법에 영향을 미쳐 이미저리 간섭을 초래할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)은 조립 동안 센서 기판(202) 위에 주의깊게 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)은 용매들, 에폭시들 및 다른 접착제들로부터의 원치 않는 유출이 조립 동안 배출되도록 허용하는 하나 이상의 벤트 홀들(미도시)을 가질 수 있다. 벤트 홀들은 환경 보호를 제공하기 위해 원하는대로 밀봉될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)은 센서 기판의 하나 이상의 측면들을 커버하는 하나 이상의 스탠드오프들 및/또는 측벽들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 에지 밀봉, 몰드 화합물, 에폭시 또는 다른 접착제와 같은 보호용 캡슐화 층이 캡(602) 및 플레이튼 접착제(209)에 포함되어, 지문 센서 디바이스(600)의 센서 기판(202) 및 다른 컴포넌트들을 추가로 보호할 수 있다.
어쿠스틱 장벽
[0089] 캡(602) 및 캐비티(605)를 제공하는 다른 기술적 이점은, 센서 기판(202)과 캐비티(605) 사이의 계면이 지문 센서 디바이스(600)에 대한 어쿠스틱 장벽(607)(예를 들어, 어쿠스틱 장벽 수단)으로서 작동할 수 있거나 동작하도록 구성될 수 있다는 점이다. 센서 기판(202)은 일반적으로 높은 어쿠스틱 임피던스를 갖지만, 캐비티(605)는 낮은 어쿠스틱 임피던스, 또는 센서 기판(202)보다 훨씬 더 낮은 어쿠스틱 임피던스를 갖는다. 어쿠스틱 임피던스에서의 이러한 차이는 어쿠스틱 장벽으로 작동하여 트랜시버 층(206)에 의해 생성된 초음파들의 대부분이 캐비티(605)를 통해 송신되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 어쿠스틱 장벽(607)은 트랜시버 층(206)에 의해 생성된 초음파들의 더 양호한 또는 개선된 반사를 제공할 수 있다. 따라서, 어쿠스틱 장벽(예를 들어, 어쿠스틱 장벽 수단)은 외부 물체들 및 아티팩트들로부터 반사된 초음파들이 트랜시버 층(206)의 판독들과 간섭하는 것을 방지 또는 최소화하는 장벽으로 작동할 수 있는 한편, 이와 동시에 트랜시버 층(206)에 의해 생성된 초음파들의 더 양호한 반사를 제공하여, 플레이튼(201)과 접촉하는 물체의 더 정확하고 정밀한 이미저리를 제공할 수 있다.
[0090] 캐비티(605)는 공기 또는 가스, 예를 들어, 질소로 충전되거나 (예를 들어, 진공으로) 비어있을 수 있음을 주목한다. 캐비티(605)가 충전되는 방법(존재하는 경우)은 지문 센서 디바이스(200)에 대한 어쿠스틱 장벽(예를 들어, 어쿠스틱 장벽(607)의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 캐비티(605)는 상이한 높이들 및/또는 깊이들을 가질 수 있다. 예를 들어, 센서 기판(202)의 제2 표면과 캡(602) 사이의 높이 또는 깊이는 약 0.05 마이크론(㎛) 내지 150 마이크론(㎛) 또는 그 초과일 수 있다.
[0091] 도 7a는 초음파 주파수들의 범위에 걸쳐 상이한 캐비티 높이들에 대한 이미지 콘트라스트를 도시하는 일련의 그래프들을 예시한다. 그래프들은 주파수 범위에 걸쳐 최대 신호로 정규화된, 손가락의 골짜기 영역들과 손가락의 융기 영역들 사이의 신호 강도(예를 들어, 이미지 콘트라스트)에서의 차이를 도시한다. 2개의 상이한 트랜시버 전극 재료들(은 및 구리)에 대해 약 10 MHz 내지 약 25 MHz의 다양한 송신 주파수들에 대한 정규화된 이미지 콘트라스트(골짜기-융기)가 50-㎛ 두께 실리콘 센서 기판 및 300-㎛ 두께 실리콘 캡에 대해 예시되어 있다. 이미지 콘트라스트는 지문의 골짜기들 및 융기들이 서로 얼마나 잘 구별될 수 있는지를 표시한다. 이미지 콘트라스트가 더 높을수록 더 양호하다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 캐비티가 적어도 약 0.05 마이크론(㎛) 깊이인 경우, 콘트라스트는 약 20MHz 근처의 값들에서 특히 극적으로 개선된다. 이미지 콘트라스트는, 캐비티 높이가 약 0.05 마이크론 내지 0.1 ㎛, 0.5 ㎛, 1.0 ㎛, 5.0 ㎛ 또는 그 초과로부터 증가되는 경우 거의 변하지 않는다. 캐비티가 없는 지문 센서 디바이스(예를 들어, 0 ㎛ 캐비티 높이)는 상당히 감소된 이미지 콘트라스트를 갖는다. 따라서, 도 7a는 작은 높이를 갖는 심지어 작고 얕은 캐비티가 지문 센서 디바이스의 성능(예를 들어, 이미저리 성능)의 관점에서 어떻게 큰 차이를 만들 수 있는지를 예시할 것이다. 캐비티 높이에서 약 5 마이크론, 50 마이크론, 150 마이크론 또는 그 초과까지의 추가적 증가들은 이러한 주파수 범위들에 걸쳐 지문 센서 디바이스의 디바이스 성능에 대한 추가적인 영향을 거의 미치지 않아서 센서 디바이스들 사이 및 개별적인 센서 디바이스 내에서 캐비티 높이 가변성을 허용한다. 도 7a에서 볼 수 있는 바와 같이 더 높은 주파수들 및 더 낮은 주파수들에서 이미지 콘트라스트에서의 롤-오프는, 지문 센서 디바이스의 성능이 센서 기판의 두께에 부분적으로 의존할 수 있음을 표시한다.
[0092] 도 7b는 비교적 두꺼운 플레이튼을 통해 손가락을 이미징할 때 다양한 센서 기판 두께들 및 동작 주파수들에 대한 지문 센서 디바이스의 이미지 해상도를 도시하는 등고선 플롯들을 예시한다. 이미지 해상도는 지문들을 이미징할 때 지문 센서 디바이스 내에서 달성가능한 해상도의 표시를 제공하는 LPM(line-pairs per millimeter)의 관점에서 전달될 수 있다. 4 LPM의 해상도는 약 14-18 MHz의 주파수에서 동작하는 경우 100-㎛ 두께 실리콘 센서 기판으로 달성가능할 수 있는 한편, 5 LPM의 해상도는 약 16-20 MHz의 주파수에서 동작하는 50-㎛ 두께 실리콘 센서 기판으로 달성가능할 수 있다. 일부 구현들에서, 약 50 마이크론 내지 약 150 마이크론의 두께를 갖는 센서 기판이 바람직하다. 일부 구현들에서, 센서 기판은 초음파 송신기 여기 주파수에 부분적으로 의존하여 약 150 마이크론 내지 450 마이크론의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 표준 기판을 원하는 두께까지 하향 그라인딩 및/또는 연마함으로써 얇은 기판이 획득될 수 있다. 그러나, 얇은 기판들은 조작하기 더 어려울 수 있고, 아래에서 설명되는 캡 층을 부착하기 위한 방법들 중 일부는 수율 손실을 회피하기 위해 프로세싱 및 플레이튼들에 대한 후속 부착 동안 얇은 기판들에 대해 추가적인 강성을 제공할 수 있다.
[0093] 일반적으로 말해서, 더 얇은 기판들(예를 들어, 센서 기판)은 더 큰 감도 및 그에 따라 상승된 초음파 주파수들에서 더 양호한 성능을 가능하게 한다. 그러나, 동일한 감도는 센서 기판의 백사이드 상에 있는 것에 의해 영향받을 것이다. 캡, 캐비티 및 어쿠스틱 장벽을 제공함으로써, 개시된 지문 센서 디바이스들은 센서 기판의 백사이드 상의 아티팩트들에 대한 감도를 감소 및/또는 최소화시킨다. 또한, 개시된 지문 센서 디바이스들은 구조적 강성 및 조작 용이성을 증가시킴으로써 100-마이크론 두께 웨이퍼들/패널들의 조립을 용이하게 하는 구조를 제공한다. 도 7a는 센서 기판(202)과 캡(602) 사이에 작은 캐비티 및 간격이 제공되는 한, 작은 두께를 갖는 캡(602)이 어떻게 효과적인 어쿠스틱 장벽일 수 있는지를 예시한다. 따라서, 지문 센서 디바이스에 대한 효과적인 어쿠스틱 장벽을 제공하기 위해 크고 두껍고 부피가 큰 캡을 제공할 필요가 없다.
[0094] 도 7c는 초음파 주파수들의 범위에 걸쳐 상이한 센서 기판 두께들에 대한 이미지 콘트라스트의 예시적인 그래프를 예시한다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 일부 구현들에서, 센서 기판이 실리콘을 포함하는 경우, 약 50 마이크론 내지 약 500 마이크론의 두께를 갖는 센서 기판은 초음파들의 소정의 주파수 범위들에 대해 지문 센서 디바이스에 대한 개선된 성능을 제공할 수 있다. 초음파 송신기 여기 주파수들의 범위에 대응하는 약 55 마이크론 내지 205 마이크론의 기판 두께들에 이미지 콘트라스트의 더 높은 값들을 볼 수 있다. 약 255 마이크론 내지 355 마이크론의 두께에 대해 이미지 콘트라스트의 롤오프를 볼 수 있고, 이는, 센서 기판의 제1 및 제2 표면들로부터 반사하는 초음파들의 일부 상쇄 간섭에 부분적으로 기인하여 약 405 내지 505 마이크론의 두께들에 대해 다시 증가한다. 상이한 센서 두께들, 재료들 및 구성들에 따라, 이미지 콘트라스트, 이미지 해상도 및 이미지 정확도와 같은 다양한 응답들은 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시된 것들과 상이할 수 있다.
[0095] 어쿠스틱 장벽(607)은 많은 방식들로 정량화될 수 있다. 어쿠스틱 장벽(607)을 정량화하는 하나의 방법은 어쿠스틱 장벽(607)의 반사율이다. 도 8은 기판들(예를 들어, 실리콘 기판, TFT 기판) 및 재료들(예를 들어, 공기, 진공, 질소 및 다양한 액체들 및 고체들)의 상이한 조합들에 대한 예시적인 반사율들을 예시한다. 1의 반사율은 어쿠스틱 장벽(607)이 모든 초음파들을 반사함을 의미한다. 제로의 반사율은 어쿠스틱 장벽(607)이 모든 초음파들을 투과함(예를 들어, 어쿠스틱 장벽 없음)을 의미한다. 표 1은 다양한 재료들 및 재료들의 조합들에 대한 다양한 어쿠스틱 임피던스 값들 및 반사율들을 예시한다. 표 1의 상위 절반은 실리콘 기판들과 다양한 캐비티 재료들 사이의 계면에서 반사율을 도시하는 한편, 표 1의 하위 절반은 유리 TFT 기판들과 다양한 캐비티 재료들 사이의 계면에서 반사율을 도시한다. 반사율의 값들은 진공, 공기 및 다른 가스들이 약 98% 초과의 반사율을 갖는 한편, 액체들 및 고체들 중 일부는 약 80% 초과의 반사율을 갖는 것을 나타낸다. 이러한 값들은 도 8에 도시된 바와 같이 실리콘 또는 TFT 기판들에 대해 유지된다. 공기 캐비티들 또는 다른 가스들 또는 진공으로 충전된 캐비티들은 효과적인 어쿠스틱 장벽들에 대해 특히 매력적인데, 이는 부분적으로 반사율(예를 들어, 반사 계수)가 플라스틱과 같은 일부 재료들에 대해 문제가 될 수 있는 넓은 온도 범위에 걸쳐 안정적이기 때문이다. 효과적인 어쿠스틱 장벽은 도 7b에 대해 앞서 설명된 바와 같이, 골짜기-융기 콘트라스트(예를 들어, 이미지 콘트라스트) 및 공간적 해상도(예를 들어, LPM, 또한 밀리미터당 라인 쌍들로 공지됨)를 최대화하기 위해 센서 기판의 두께가 튜닝되도록 허용한다. 일부 구현들에서, 효과적인 어쿠스틱 장벽을 제공하기 위해 캡을 부착하고 캐비티를 형성하기 전에 다양한 배킹 층들이 센서 기판의 백사이드에 부착될 수 있다. 예를 들어, 센서 기판 두께의 튜닝을 허용하기 위해 대략 25-㎛ 두께의 접착제 층을 사용하여 약 50 마이크론 두께 정도로 얇은 기판이 약 500 마이크론 두께의 유리 또는 플라스틱을 갖는 배킹 층에 커플링될 수 있다. 적절한 배킹 층은 센서 다이를 플레이튼 접착제로 플레이튼에 부착할 때 보조할 수 있는 얇은 센서 기판에 대한 더 큰 지지를 제공할 수 있다.
표 1 - 다양한 재료들 및 재료들의 조합들에 대한 어쿠스틱 임피던스 값들 및 반사율들
[0096] 상이한 구현들은 실리콘, 유리, 섬유 유리, 폴리이미드, 플라스틱, 금속 또는 금속 합금과 같은 캡(602)에 대한 상이한 재료들을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)은 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널, PCB(printed circuit board), FPC(flexible printed circuit), 캡슐화 층, 금속의 스탬핑된 층, 플라스틱 층, 및/또는 이들의 조합일 수 있다.
[0097] 상이한 특징들 및 컴포넌트들을 갖는 다양한 지문 센서 디바이스들을 설명하였고, 특징들 및 컴포넌트들의 상이한 조합을 갖는 다양한 손가락 센서들의 디바이스들이 아래에서 이제 설명될 것이다. 본 출원에서 설명되는 지문 센서 디바이스들은 센서 회로들로/로부터의 신호들의 신호 프로세싱을 위해 하나 이상의 센서 제어기(들) 또는 다른 회로(예를 들어, 제어 유닛, 제어 회로 또는 애플리케이션 프로세서)에 (예를 들어, FPC(211)를 통해) 커플링될 수 있다.
TSV(Through-Substrate Vias)를 포함하는 예시적인 지문 센서 디바이스들
[0098] 도 9는 지문 센서 디바이스(900)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(900)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(900)는 캡(902), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 캡(902)은 캐비티(605)의 둘레 주위에 배치된 접착제(903)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 국부적으로 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 기판-대-캡 본드는 접착제(903), 예를 들어, 열가소성 접착제, PSA(pressure-sensitive adhesive), 에폭시, UV-경화가능 에폭시, 열 경화 에폭시, 유리 프릿, 및 더 일반적으로는 금속 밀봉, 공정 본드, 열압축 본드, 플라즈마 본드, 또는 애노딕 본드를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(902)은 웨이퍼, 기판 또는 층(예를 들어, 실리콘, TFT 기판, 유리, 세라믹, 금속, 플라스틱)으로부터 형성될 수 있다.
[0099] 도 10은 지문 센서 디바이스(1000)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1000)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1000)는 캡(1002), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 캡(1002)은 접착제(1003)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 접착제(1003)는 열가소성 접착제, PSA(pressure-sensitive adhesive), 에폭시, UV-경화가능 에폭시, 열 경화 에폭시, 유리 프릿, 및 더 일반적으로는 금속 밀봉, 공정 본드, 열압축 본드, 플라즈마 본드, 또는 애노딕 본드를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(1002)은 웨이퍼 또는 기판(예를 들어, 실리콘, TFT, 유리, 세라믹, 금속 또는 플라스틱 기판)으로부터 형성될 수 있고, 여기서 캡, 웨이퍼 또는 기판의 부분들은 센서 기판(202)과 캡(1002) 사이에 더 많은 간격을 생성하기 위해 제거(예를 들어, 에칭)된다.
[00100] 도 11은 지문 센서 디바이스(1100)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1100)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1100)는 보강재(1102), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. FPC(211)는 캡으로서 사용되도록 구성되는 확장된 부분을 갖는다. 도 11에 도시된 바와 같이, FPC(211)는 접착제(1103)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링된 하나 이상의 유전체 층들(212)을 포함할 수 있다. 보강재(1102)는, FPC(211)가 가요성이기 때문에, 추가적인 구조적 지지를 제공하기 위해 FPC(211)에 선택적으로 커플링될 수 있다. 보강재(1102)는 다수의 재료들, 예를 들어, 알루미늄, 스테인레스 강, 금속-충전된 폴리머, 플라스틱, 금속, 금속 합금, 유리 또는 복합 재료로부터 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재(1102)는 적절한 에폭시 또는 다른 접착제로 부착된 비교적 얇은 시트의 재료일 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 배킹 층들(미도시), 접착제 층들 또는 다른 층들이 센서 기판(202)에 부착될 수 있다.
[00101] 도 12는 지문 센서 디바이스(1200)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1200)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1200)는 기판(1202), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 기판(1202)은 실리콘 이산화물의 절연성 층과 같은 본드 영역(1203)을 통해 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 기판(1202)(예를 들어, 실리콘-온-절연체 기판 또는 SOI)은 전자 회로들이 제조될 수 있는 활성 층으로서 센서 기판(202)을 통합할 수 있다. 도 12는 또한 비아(220)가 센서 기판(202), 접착제(603) 및 기판(1202)을 통해 가로지르는 것을 예시한다.
[00102] 도 13은 지문 센서 디바이스(1300)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1300)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1300)는 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 캐비티(605)는 센서 기판(202) 내부에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 희생 층이 센서 기판(202)에 형성되고 후속적으로 캐비티(605)를 형성하기 위해 제거될 수 있다. 캐비티(605)를 폐쇄 및 밀봉하기 위해 플러그(1310)가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 플러그(1310)는 금속 또는 유전체 층의 일부분을 포함할 수 있다.
[00103] 도 14는 지문 센서 디바이스(1400)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1400)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(900)는 PCB(printed circuit board)(1402), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, PCB(1402)의 일부분은 접착제(603)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, PCB(1402)는 지문 센서 디바이스(1400)에 대한 캡으로서 작동한다. PCB(1402)는 하나 이상의 상호연결부들(1414)을 포함할 수 있다. 상호연결부들(1414)은 접착제(1403)(예를 들어, 전기 전도성 접착제, ACF 또는 솔더)로 비아(220)에 커플링될 수 있다. PCB(1402)의 상호연결부들(1414)은 전도성 접착제(203)로 FPC(211)에 커플링될 수 있다.
[00104] 도 15는 지문 센서 디바이스(1500)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1500)는 지문 센서 디바이스(200)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1500)는 캡(1502), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 캡(1502)은 도 6에 대해 앞서 설명된 접착제(603)와 유사한 접착제(1503)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(1502)은 스탬핑된 금속의 층으로부터 형성될 수 있다.
몰딩된 비아 바를 포함하는 예시적인 지문 센서 디바이스들
[00105] 도 16은 지문 센서 디바이스(1600)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1600)는 지문 센서 디바이스(300)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1600)는 캡(1602), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 캡(1602)은 접착제(1603)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(1602)은 웨이퍼 또는 기판(예를 들어, 실리콘, TFT 기판, 유리, 세라믹, 금속 또는 플라스틱)으로부터 형성될 수 있다.
[00106] 도 17은 지문 센서 디바이스(1700)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1700)는 지문 센서 디바이스(300)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1700)는 캡(1702), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 캡(1702)은 도 10에 대해 앞서 설명된 접착제(1003)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(1702)은 웨이퍼 또는 기판(예를 들어, 실리콘, TFT 기판, 유리, 세라믹, 금속, 플라스틱)으로부터 형성될 수 있고, 여기서 캡, 웨이퍼 또는 기판의 부분들은 캐비티(605)의 센서 기판(202)과 캡(1702) 사이에 더 많은 간격을 생성하기 위해 제거(예를 들어, 에칭)된다.
[00107] 도 18은 지문 센서 디바이스(1800)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1800)는 지문 센서 디바이스(300)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1800)는 보강재(1802), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. FPC(211)는 캡으로서 사용되도록 구성되는 확장된 부분을 갖는다. 도 18에 도시된 바와 같이, FPC(211)는 접착제(1803)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있는 하나 이상의 유전체 층들(212)을 포함한다. 보강재(1802)는, FPC(211)가 가요성이기 때문에, 구조적 지지를 제공하기 위해 FPC(211)에 선택적으로 커플링될 수 있다.
[00108] 도 19는 지문 센서 디바이스(1900)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(1900)는 지문 센서 디바이스(300)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(1900)는 기판(1902), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 기판(1902)은 실리콘 이산화물의 절연성 층과 같은 본드 영역(1903)을 통해 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 기판(1902)(예를 들어, 실리콘-온-절연체 기판 또는 SOI)은 전자 회로들이 제조될 수 있는 활성 층으로서 센서 기판(202)을 통합할 수 있다. 도 19는 또한 기판(1902)의 재구성된 부분에서 캡슐화 층(302)을 통해 가로지르는 하나 이상의 비아들을 갖는 몰딩된 비아 바(320)를 예시한다.
[00109] 도 20은 지문 센서 디바이스(2000)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2000)는 지문 센서 디바이스(300)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2000)는 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 캐비티(605)는 센서 기판(202) 내부에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 희생 층이 센서 기판(202)에 형성되고 후속적으로 캐비티(605)를 형성하기 위해 제거될 수 있다. 캐비티(605)를 폐쇄 및 밀봉하기 위해 플러그(2010)가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 플러그(2010)는 금속 또는 유전체 층의 일부분을 포함할 수 있다.
[00110] 도 21은 지문 센서 디바이스(2100)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2100)는 지문 센서 디바이스(300)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2100)는 PCB(printed circuit board)(2102), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 21에 도시된 바와 같이, PCB(2102)의 일부분은 접착제(603)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, PCB(2102)는 지문 센서 디바이스(2100)에 대한 캡으로서 작동한다. PCB(2102)는 하나 이상의 상호연결부들(2114)을 포함할 수 있다. 상호연결부들(2114)은 접착제(203)(예를 들어, 전기 전도성 접착제, ACF 또는 솔더)로 비아 바(320)의 비아들에 커플링될 수 있다. PCB(2102)의 하나 이상의 상호연결부들(2114)은 전도성 접착제(203)를 통해 FPC(211)에 커플링될 수 있다.
[00111] 도 22는 지문 센서 디바이스(2200)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2200)는 지문 센서 디바이스(300)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2200)는 캡(2202), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 22에 도시된 바와 같이, 캡(2202)은 접착제(2203)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(2202)은 스탬핑된 금속의 층으로부터 형성될 수 있다.
오목부를 포함하는 예시적인 지문 센서 디바이스들
[00112] 도 23은 지문 센서 디바이스(2300)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2300)는 지문 센서 디바이스(400)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2300)는 PCB(printed circuit board)(1402), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 23에 도시된 바와 같이, PCB(1402)는 접착제(603)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, PCB(1402)는 지문 센서 디바이스(2300)에 대한 캡으로서 작동한다. 도 23에 도시된 바와 같이, FPC(211)는 전도성 접착제(203)로 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 센서 회로들(204)에 커플링될 수 있다. 오목부(404)를 갖는 이러한 구현 및 다른 구현들에서, 센서 기판을 가로지르는 기판 관통 비아들은 생략될 수 있음을 주목한다.
[00113] 도 24는 지문 센서 디바이스(2400)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2400)는 지문 센서 디바이스(400)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2400)는 캡(2402), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 24에 도시된 바와 같이, 캡(2402)은 접착제(603)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(2402)은 웨이퍼 또는 기판(예를 들어, 실리콘, TFT 기판, 유리, 세라믹, 금속 또는 플라스틱)으로부터 형성될 수 있고, 여기서 캡, 웨이퍼 또는 기판의 부분들은 캐비티(605)의 센서 기판(202)과 캡(2402) 사이에 더 많은 간격을 생성하기 위해 제거(예를 들어, 에칭)된다.
[00114] 도 25는 지문 센서 디바이스(2500)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2500)는 지문 센서 디바이스(400)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2500)는 기판(2502), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 25에 도시된 바와 같이, 기판(2502)은 접착제(603)를 통해 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 기판(2502)(예를 들어, 실리콘-온-절연체 기판 또는 SOI)은 센서 기판(202)과 유사할 수 있다.
[00115] 도 26은 지문 센서 디바이스(2600)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2600)는 지문 센서 디바이스(400)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2600)는 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 26에 도시된 바와 같이, 캐비티(605)는 센서 기판(402) 내부에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 희생 층이 센서 기판(402)에 형성되고 후속적으로 캐비티(605)를 형성하기 위해 제거될 수 있다. 캐비티(605)를 폐쇄 및 밀봉하기 위해 플러그(1310)가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 플러그(1310)는 금속 또는 유전체 층의 일부분을 포함할 수 있다.
[00116] 도 27은 지문 센서 디바이스(2700)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2700)는 지문 센서 디바이스(400)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2700)는 보강재(2702), FPC(flexible printed circuit)(211), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. FPC(211)는 캡으로서 사용되도록 구성되는 FPC(2711)로 지칭되는 확장된 부분을 가질 수 있다. FPC(211)는 접착제(603)로 센서 기판(402)의 제2 표면에 커플링될 수 있는 하나 이상의 유전체 층들(212)을 포함한다. 보강재(2702)는, FPC(2711)가 가요성이기 때문에, 구조적 지지를 제공하기 위해 접착제(2703)로 FPC(2711)에 선택적으로 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡 및 캐비티(605)를 형성하기 위해 FPC(211)로부터 분리된 제2 FPC(2711)가 사용될 수 있다. 제2 FPC(2711)는 도시된 바와 같이 선택적 보강재(2702) 및 접착제(2703)를 포함할 수 있다.
[00117] 도 28은 지문 센서 디바이스(2800)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2800)는 지문 센서 디바이스(400)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2800)는 캡(2802), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 도 28에 도시된 바와 같이, 캡(2802)은 접착제(2803)로 센서 기판(402)의 제2 표면에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(2802)은 스탬핑된 금속의 층으로부터 형성될 수 있다.
예시적인 반전된 지문 센서 디바이스들
[00118] 도 29는 반전된 지문 센서 디바이스(2900)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(2900)는 지문 센서 디바이스(500)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(2900)는 캡슐화 층(2904)을 포함한다. 캡슐화 층(2904)은 FPC(211), 센서 기판(202), 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및/또는 트랜시버 층(206)을 적어도 부분적으로 캡슐화한다.
[00119] 도 30은 반전된 지문 센서 디바이스(3000)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3000)는 지문 센서 디바이스(500)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3000)는 캡(3002), 캡슐화 층(2904), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 캡슐화 층(2904)은 에지 밀봉으로 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(3002)은 1, 2 또는 3개의 측면들에서 직사각형-형상의 센서 기판(202)을 둘러쌀 수 있고, 제4 측면은 센서 기판(202) 상에서 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 센서 회로들(204)에 대한 FPC(211)의 연결을 위해 액세스가능하다. 어쿠스틱 장벽(607)은 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 캐비티(605)의 계면에 형성될 수 있다.
[00120] 도 31은 반전된 지문 센서 디바이스(3100)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3100)는 지문 센서 디바이스(500)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3100)는 캡(3102), 캡슐화 층(2904), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 캡슐화 층(2904)은 에지 밀봉으로 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(3102)은 센서 기판(202)의 표면 상에 장착될 수 있고, 캡(3102)의 부분들은 센서 회로들(204) 주위에 링 또는 부분적 링을 형성하고 또한 캐비티(605)의 하나 이상의 측면들을 형성한다. 캡(3102)의 부분은 FPC(211)의 일부분 위에 확장될 수 있고, 중첩 영역은 접착제, 에지 밀봉 재료, 캡슐화제, 캡슐화 층(2904)의 일부 또는 다른 적절한 재료로 충전될 수 있다.
[00121] 도 32는 반전된 지문 센서 디바이스(3200)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3200)는 지문 센서 디바이스(500)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3200)는 캡(3102), 캡슐화 층(2904), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 캡슐화 층(2904)은 에지 밀봉으로 구성될 수 있다. 코팅 층(3208), 예를 들어, OCA(optically clear adhesive), PSA(pressure-sensitive adhesive), 또는 열 또는 UV-경화가능 에폭시는 캡(3102)의 부착 시에 보조하기 위해 센서 기판(202)의 외측 표면에 걸쳐 또는 그 부분들 상에 배치될 수 있다. 어쿠스틱 장벽(607)은 하나 이상의 코팅 층들(3208) 및 캐비티(605)의 계면에 형성될 수 있다.
[00122] 도 33은 반전된 지문 센서 디바이스(3300)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3300)는 지문 센서 디바이스(500)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3300)는 캡슐화 층(3304), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 캐비티(605)는 캡슐화 층(3304)에 형성될 수 있다. 어쿠스틱 장벽(607)은 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 캐비티(605)의 계면에 의해 정의될 수 있다. 일부 구현들에서, 캐비티(605)는 어쿠스틱 장벽(607)을 형성하기 위해 몰딩 프로세스 동안 캡슐화 층(2904)에 형성될 수 있다. 캐비티(605)는 예를 들어, 전사 몰딩 또는 주입 몰딩을 사용하여 캡슐화 층(2904) 내에 형성될 수 있다.
[00123] 도 34는 반전된 지문 센서 디바이스(3400)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3400)는 지문 센서 디바이스(3300)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3400)는 접착제 또는 다른 부착 메커니즘(미도시)으로 캡슐화 층(3304)에 임베딩되거나 그렇지 않으면 그에 커플링되는 보강재(3402)를 포함한다.
[00124] 도 35는 반전된 지문 센서 디바이스(3500)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3500)는 지문 센서 디바이스(500)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3500)는 캡(3502), 캡슐화 층(3504), 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 캡(3502)은 FPC(211)와 연관된 하나 이상의 유전체 층들(3512) 및/또는 금속 전극 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, FPC(211)의 하나 이상의 유전체 층들(3512) 및/또는 금속 전극 층들은 FPC(211)의 유전체 층(212)의 컷아웃 영역으로부터 형성된 링잉된(ringed) 또는 프레이밍된(framed) 캐비티 영역 위에서 신장될 수 있다. 대안적으로, 캡(3502)은 FPC(211)의 유전체 층(212)의 컷아웃 영역 위에 현수된 보강재, 커버레이 또는 다른 재료일 수 있다. 기계적 지지를 제공하기 위해, 커버레이들, 쉴드들 및 다른 보호용 엘리먼트들이 FPC(211)의 일측 또는 양측 상에 포함될 수 있다.
[00125] 도 36은 반전된 지문 센서 디바이스(3600)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3600)는 지문 센서 디바이스(3500)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3600)는 캡(3502)에 커플링된 보강재(3602)를 포함한다. 일부 구현들에서, 보강재(3602)는 캡(3502)을 증강시키기 위해 FPC(211)의 하나 이상의 유전체 및/또는 금속 전극 층들(3612)에 부착될 수 있다.
[00126] 일부 구현들에서, FPC(211) 내에 또는 상에 형성된 전극 특징부들은 트랜시버 전극(208)으로 기능하도록 트랜시버 층(206) 위에서 확장되고 그에 커플링될 수 있다. FPC(211)의 일부로서 트랜시버 전극(208)을 갖는 지문 센서 디바이스들은 예를 들어, 도 4와 도 5 및 도 23 내지 도 36, 및 대응하는 조절들을 갖는 다른 곳에 도시된 지문 센서 디바이스들로부터 구성될 수 있다.
몰딩된 비아 바를 포함하는 예시적인 반전된 지문 센서 디바이스들
[00127] 도 37은 반전된 지문 센서 디바이스(3700)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3700)는 지문 센서 디바이스(500)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3700)는 캡슐화된 층(2904)의 몰딩된 비아 바(320)를 포함한다. 몰딩된 비아 바(320)는 FPC(211) 및 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 또는 센서 기판(202)의 다른 부분들에 커플링될 수 있다.
[00128] 도 38은 반전된 지문 센서 디바이스(3800)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3800)는 지문 센서 디바이스(3700)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3800)는 접착제 또는 다른 부착 메커니즘(미도시)으로 캡슐화 층(2904)에 임베딩되거나 그렇지 않으면 그에 커플링될 수 있는 보강재(3802)를 포함한다.
[00129] 도 39는 반전된 지문 센서 디바이스(3900)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(3900)는 지문 센서 디바이스(3700)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(3800)는 캡슐화 층(2904)의 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 포함한다. 어쿠스틱 장벽(607)은 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)과 캐비티(605) 사이의 계면에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 캐비티(605)는 예를 들어, 전사 몰딩 또는 주입 몰딩을 사용하여 어쿠스틱 장벽(607)을 형성하기 위해 몰딩 프로세스 동안 캡슐화 층(2904)에 형성될 수 있다.
[00130] 도 40은 반전된 지문 센서 디바이스(4000)를 예시한다. 지문 센서 디바이스(4000)는 지문 센서 디바이스(3900)와 유사하다. 지문 센서 디바이스(4000)는 접착제 또는 다른 부착 메커니즘(미도시)으로 캡슐화 층(2904)에 임베딩되거나 그렇지 않으면 그에 커플링될 수 있는 보강재(3802)를 포함한다.
예시적인 압전 트랜시버들
[00131] 상이한 구현들은 상이한 트랜시버 구성들을 사용할 수 있다. 이전에 앞서 언급된 바와 같이, 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)은 송신기 및 수신기로서 동작하도록 구성되는 트랜시버 전극 및 압전 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)의 동일한 압전 층(들)이 초음파들/신호들을 생성 및 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일례로, 제1 시간 기간(예를 들어, 제1 동작 모드) 동안, 트랜시버 층(206)의 압전 층은 초음파들/신호들을 생성하도록 구성될 수 있고, 제2 시간 기간(예를 들어, 제2 동작 모드) 동안, 동일한 압전 층은 초음파들/신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 트랜시버 구성들이 가능하다.
[00132] 도 41 및 도 42는 본 개시에서 설명된 지문 센서 디바이스들 중 임의의 것에서 사용될 수 있는 트랜시버 구성들의 2개의 예들을 예시한다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 도 41의 트랜시버 구성(4100) 또는 도 42의 트랜시버 구성(4200)은 센서 기판(202), 센서 회로들(204), 트랜시버 층(206), 하나 이상의 트랜시버 전극들(208), 패시베이션 층(210) 및 본 개시에 설명된 지문 센서 디바이스들의 연관된 접착제들 및 전기적 연결부들을 대체할 수 있다. 일부 구현들에서, 본 개시에 설명된 트랜시버 층(예를 들어, 206)은 트랜시버 구성들(4100 및/또는 4200) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 트랜시버 층(206)은 복수의 트랜시버 구성들(4100)(예를 들어, 트랜시버 구성들(4100)의 어레이) 및/또는 복수의 트랜시버 구성들(4200)(예를 들어, 트랜시버 구성들(4200)의 어레이)을 포함할 수 있다. 유사하게, 트랜시버 층(206)은 복수의 트랜시버 층들(예를 들어, 트랜시버 층들의 어레이)을 포함할 수 있다.
[00133] 도 41은 세그먼트화된 송신기(4110) 및 세그먼트화된 수신기(4120)를 포함하는 트랜시버 구성(4100)(예를 들어, 트랜시버 수단)을 예시한다. 트랜시버 구성(4100)은 하나 이상의 압전 층들을 갖는 압전 트랜시버일 수 있다. 송신기(4110)(예를 들어, 송신기 수단)는 압전 송신기일 수 있고, 수신기(4120)(예를 들어, 수신기 수단)는 압전 수신기일 수 있다. 세그먼트화된 송신기(4110) 및 세그먼트화된 수신기(4120)는 센서 기판(202)의 제1 표면 및 복수의 센서 회로들(204) 위에 형성될 수 있다.
[00134] 세그먼트화된 송신기(4110)는 제1 압전 층(4112), 제1 트랜시버 전극(4114)(예를 들어, 송신기 전극) 및 제1 코팅 층(4116)(예를 들어, 아크릴 층)을 포함할 수 있다. 세그먼트화된 송신기(4110)는 제1 접착제(4111)를 통해 센서 기판(202)에 커플링되거나 또는 그 위에 직접 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 세그먼트화된 송신기(4110)의 제1 압전 층(4112)은 제1 접착제(4111)로 또는 제1 접착제(4111) 없이 센서 회로들(204) 상에 직접 분사, 스피닝, 분배, 코팅 또는 그렇지 않으면 형성될 수 있다. 제1 상호연결부(4118)는 제1 트랜시버 전극(4114)에 커플링(예를 들어, 전기적으로 커플링)될 수 있다.
[00135] 세그먼트화된 수신기(4120)는 제2 압전 층(4122), 제2 트랜시버 전극(4124)(예를 들어, 수신기 전극) 및 제2 코팅 층(4126)(예를 들어, 아크릴 층)을 포함할 수 있다. 세그먼트화된 수신기(4120)는 제2 접착제(4121)를 통해 센서 기판(202)에 커플링되거나 또는 그 위에 직접 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 세그먼트화된 수신기(4120)의 제2 압전 층(4122)은 제2 접착제(4121)로 또는 제2 접착제(4121) 없이 센서 회로들(204) 상에 직접 분사, 스피닝, 분배, 코팅 또는 그렇지 않으면 형성될 수 있다. 제2 상호연결부(4128)는 제2 트랜시버 전극(4124)에 커플링(예를 들어, 전기적으로 커플링)될 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 압전 층(4122) 및 제2 압전 층(4122)은 다양한 송신기, 수신기 또는 트랜시버 세그먼트들을 한정하기 위한 마스킹, 에칭 또는 다른 패터닝 기술을 사용하여 동일한 증착된 또는 본딩된 압전 층으로부터 형성될 수 있다.
[00136] 일부 구현들에서, 세그먼트화된 송신기(4110)는 초음파들을 생성하도록 구성될 수 있고, 세그먼트화된 수신기(4120)는 초음파들을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 세그먼트화된 송신기(4110)는 제1 동작 모드에서 초음파들을 생성하고 제2 동작 모드에서 초음파들을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 세그먼트화된 수신기(4120)는 제1 동작 모드에서 초음파들을 생성하고 제2 동작 모드에서 초음파들을 수신하도록 구성될 수 있다.
[00137] 도 41은 세그먼트화된 송신기(4110)의 압전 층(4112)(예를 들어, 제1 세그먼트화된 압전 층)이 세그먼트화된 수신기(4120)의 압전 층(4122)(예를 들어, 제2 세그먼트화된 압전 층)과 실질적으로 동일 평면인 것을 예시한다. 그러나, 일부 구현들에서, 송신기의 압전 층은 수신기의 압전 층과 동일 평면이 아닐 수 있다.
[00138] 도 42는 세그먼트화된 송신기(4210) 및 세그먼트화된 수신기(4220)를 포함하는 트랜시버 구성(4200)(예를 들어, 트랜시버 수단)을 예시하며, 세그먼트화된 송신기(4210)는 세그먼트화된 수신기(4220) 위에 형성된다. 트랜시버 구성(4200)은 복수의 압전 층들을 갖는 압전 트랜시버일 수 있다. 송신기(4210)(예를 들어, 송신기 수단)는 압전 송신기일 수 있고, 수신기(4220)(예를 들어, 수신기 수단)는 압전 수신기일 수 있다. 세그먼트화된 송신기(4210) 및 세그먼트화된 수신기(4220)는 센서 기판(202)의 제1 표면 및 복수의 센서 회로들(204) 위에 형성될 수 있다.
[00139] 세그먼트화된 송신기(4210)(예를 들어, 송신기 수단)는 제1 압전 층(4212), 제1 트랜시버 전극(4214) 및 제1 코팅 층(4216)(예를 들어, 아크릴 층)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 세그먼트화된 송신기(4210)의 제1 압전 층(4212)은 접착제(4221)를 통해 세그먼트화된 수신기(4220)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 세그먼트화된 송신기(4210)의 제1 압전 층(4212)은 세그먼트화된 수신기(4220) 상에 직접 분사, 스피닝, 분배, 코팅 또는 그렇지 않으면 형성될 수 있다. 제1 상호연결부(4218)는 제1 트랜시버 전극(4214)에 커플링(예를 들어, 전기적으로 커플링)될 수 있다.
[00140] 세그먼트화된 수신기(4220)는 제2 압전 층(4222), 제2 트랜시버 전극(4224) 및 제2 코팅 층(4226)(예를 들어, 아크릴 층)을 포함할 수 있다. 세그먼트화된 수신기(4220)는 제2 접착제(4221)를 통해 센서 기판(202)에 커플링되거나 또는 대안적으로 센서 기판(202) 상에 직접 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 세그먼트화된 수신기(4220)의 제2 압전 층(4222)은 접착제(4221)로 또는 접착제(4221) 없이 센서 회로들(204) 상에 직접 분사, 스피닝, 분배, 코팅 또는 그렇지 않으면 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 송신기(4210)는 수신기(4220) 위에 형성되고, 제2 접착제 대신, 송신기(4210)는 유전체 층 위에 또는 일부 구현들에서 트랜시버 전극(4224) 상에 직접 형성된다. 제2 상호연결부(4228)는 제2 트랜시버 전극(4224)에 커플링(예를 들어, 전기적으로 커플링)될 수 있다.
[00141] 상이한 구현들은 압전 층에 대해 상이한 재료들을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, 압전 층은 적절한 어쿠스틱 특성들(예를 들어, 약 2.5 MRayls 내지 5 MRayls의 어쿠스틱 임피던스)을 갖는 압전 폴리머들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 압전 층은 PVDF(polyvinylidene fluoride) 또는 PVDF-TrFE(polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene) 코폴리머와 같은 강유전성 폴리머를 포함할 수 있다. PVDF 코폴리머들의 예들은 60:40 (모울러 퍼센트) PVDF-TrFE, 70:30 PVDF-TrFE, 80:20 PVDF-TrFE, 및 90:10 PVDR-TrFE를 포함한다. 이용될 수 있는 압전 물질들의 다른 예들은 Teflon® 및 다른 PTFE 폴리머들, PVDC(polyvinylidene chloride) 호모폴리머들 및 코폴리머들, PTFE(polytetrafluoroethylene) 호모폴리머들 및 코폴리머들 및 DIPAB(diisopropylammonium bromide)를 포함한다.
[00142] 상이한 구현들은 초음파들을 생성 및 검출하기 위해 상이한 두께들을 갖는 압전 층을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, 초음파는, 약 5 메가헤르쯔(MHz) 및 약 50 메가헤르쯔(MHz) 범위의 주파수를 갖는 파이다. 일부 구현들에서, 압전 층의 두께는 약 9 마이크론 내지 약 110 마이크론일 수 있다.
지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 예시적인 시퀀스
[00143] 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스를 제공/제조하는 것은 몇몇 프로세스들을 포함한다. 도 43(도 43a 내지 도 43c를 포함함)은 지문 센서 디바이스를 제공/제조하기 위한 예시적인 시퀀스를 예시한다. 일부 구현들에서, 도 43a 내지 도 43c의 시퀀스는 본 개시에서 도 2 내지 도 6 및/또는 도 9 내지 도 40의 지문 센서 디바이스를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 단순화의 목적으로, 도 43a 내지 도 43c는 도 9의 지문 센서 디바이스를 제조하는 상황에서 설명될 것이다. 특히, 도 43a 내지 도 43c는 도 9의 지문 센서 디바이스(900)를 제조하는 상황에서 설명될 것이다.
[00144] 도 43a 내지 도 43c의 시퀀스는, 지문 센서 디바이스를 제공하기 위한 시퀀스를 단순화 및/또는 명확화하기 위한 하나 이상의 스테이지들을 결합할 수 있음을 주목해야 한다. 일부 구현들에서, 프로세스들의 순서는 변경 또는 수정될 수 있다.
[00145] 도 43a에 도시된 바와 같이, 스테이지 1은 센서 기판(202)이 공급자에 의해 형성 또는 제공된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 센서 기판(202)은 실리콘 기판, TFT 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판(202)은 LCD 또는 OLED 디스플레이 기판과 같은 디스플레이 기판일 수 있다.
[00146] 스테이지 2는 복수의 센서 회로들(204)이 센서 기판(202)의 제1 표면 위에(예를 들어, 내에 또는 상에) 형성된 후의 상태를 예시한다. 상이한 구현들은 복수의 센서 회로들(204)을 형성하기 위해 상이한 프로세스들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들은 복수의 센서 회로들을 형성 및 제조하기 위해 MEMS(microelectromechanical systems) 및 박막 프로세스들을 사용할 수 있다. 일부 구현들은 CMOS 또는 TFT 기판들을 사용할 수 있다. 일부 구현들은 SOI 또는 캐비티-SOI 기판들을 사용할 수 있다.
[00147] 스테이지 3은 하나 이상의 비아들(220)이 센서 기판(202)에 형성된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 비아(220)를 형성하는 것은 (예를 들어, 레이저 삭마, 기계적 에칭, 화학적 에칭 또는 광-에칭을 사용하여) 캐비티를 생성하는 것 및 그 다음 캐비티에 비아(220)를 형성하는 도금 프로세스를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 비아(220)는 무전해 또는 전기도금 구리와 같은 금속 재료를 포함할 수 있다.
[00148] 스테이지 4는 센서 기판(202)의 일부분이 제거된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 센서 기판(202)의 부분은 에칭되거나 그라인딩 어웨이될 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판(202)의 백사이드는 연마될 수 있다.
[00149] 스테이지 5는 캡(902)이 접착제(903)로 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 캡(902)은 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)이 형성되도록 센서 기판(202)에 커플링될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 상이한 구현들은 캡(902)에 대해 상이한 재료들을 사용할 수 있다.
[00150] 도 43b에 도시된 바와 같이, 스테이지 6은 트랜시버 층(206)이 센서 기판(202) 상에 배치된 후의 상태를 예시한다. 상이한 구현들은 트랜시버 구성(4100) 또는 트랜시버 구성(4200)과 같은 상이한 트랜시버 구성들을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)은 대략 9 마이크론 두께일 수 있다.
[00151] 스테이지 7은 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)이 트랜시버 층(206) 위에 형성된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 무전해 또는 전기도금 구리와 같은 도금 프로세스가 트랜시버 층(206) 위에 전극들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 금속 층들이 트랜시버 층(206) 상에 증착되고, 패터닝 및 에칭되어 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 다양한 금속 상호연결부들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 트랜시버 전극(208)은 트랜시버 층(206)의 최상부 상에 구리(~20 nm) 및 니켈 (~200 nm)의 층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 은-우레탄(Ag-Ur) 잉크 또는 다른 전도성 재료의 하나 이상의 층들이 트랜시버 층(206) 상에 배치되어 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 연관된 상호연결부들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 은 잉크의 9 마이크론 두께의 층은 트랜시버 층(206) 및 센서 기판(202)의 다른 부분들, 예를 들어, 본드 패드 영역 또는 기판 관통 비아(220) 위의 비아 영역에 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 은 잉크의 추가적인 7 마이크론 두께의 층이 센서 회로들(204) 바로 위의 영역들의 9 마이크론 두께의 층의 최상부 상에 적용될 수 있다.
[00152] 스테이지 8은 패시베이션 층(210)이 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)의 부분들 위에 형성된 후의 상태를 예시한다. 패시베이션 층(210)은 하나 이상의 트랜시버 전극들(208), 센서 회로들(204), 상호연결부 트레이스들 및 센서 기판(202)의 적어도 일부분들 위에 형성될 수 있다.
[00153] 도 43c에 도시된 바와 같은 스테이지 9는 FPC(flexible printed circuit)(211)가 접착제(203)로 센서 기판(202)의 비아(220)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 접착제(203)는 전기 전도성 접착제, 이방성 전도성 막, 솔더 또는 다른 전기 전도성 수단일 수 있다. 일부 구현들에서, FPC(211)는 센서 기판(202)의 하나 이상의 비아들(220)에 연결될 수 있다. FPC(211)는 하나 이상의 유전체 층들(212) 및 상호연결부들(214)을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 스테이지 9는 지문 센서 디바이스(900)를 예시한다.
[00154] 스테이지 10은 플레이튼 접착제(209)가 지문 센서 디바이스(900)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 더 구체적으로, 플레이튼 접착제(209)는 지문 센서 디바이스(900)의 프론트 사이드에 커플링될 수 있다. 즉, 플레이튼 접착제(209)는 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 패시베이션 층(210)에 커플링될 수 있다.
[00155] 스테이지 11은 지문 센서 디바이스(900)가 플레이튼 접착제(209)로 플레이튼(201)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 플레이튼 접착제(209)는 플레이튼(201)의 일부분에 적용될 수 있고, 그 다음, 지문 센서 디바이스(900)는 플레이튼 접착제(209) 상에 위치될 수 있고 플레이튼 접착제가 경화될 수 있다.
지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 예시적인 시퀀스
[00156] 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스를 제공/제조하는 것은 몇몇 프로세스들을 포함한다. 도 44(도 44a 내지 도 44c를 포함함)은 지문 센서 디바이스를 제공/제조하기 위한 예시적인 시퀀스를 예시한다. 일부 구현들에서, 도 44a 내지 도 44c의 시퀀스는 본 개시에서 도 2 내지 도 6 및/또는 도 9 내지 도 40의 지문 센서 디바이스를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 단순화의 목적으로, 도 44a 내지 도 44c는 도 27의 지문 센서 디바이스를 제조하는 상황에서 설명될 것이다. 특히, 도 44a 내지 도 44c는 도 27의 지문 센서 디바이스(2700)를 제조하는 상황에서 설명될 것이다.
[00157] 도 44a 내지 도 44c의 시퀀스는, 지문 센서 디바이스를 제공하기 위한 시퀀스를 단순화 및/또는 명확화하기 위한 하나 이상의 스테이지들을 결합할 수 있음을 주목해야 한다. 일부 구현들에서, 프로세스들의 순서는 변경 또는 수정될 수 있다.
[00158] 도 44a에 도시된 바와 같이, 스테이지 1은 센서 기판(402)이 공급자에 의해 형성 또는 제공된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 센서 기판(202)은 실리콘 기판, TFT 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판(402)은 LCD 또는 OLED 디스플레이 기판과 같은 디스플레이 기판일 수 있다.
[00159] 스테이지 2는 센서 기판(402)의 일부분이 제거되어 오목부 또는 오목한 영역을 남긴 후의 상태를 예시한다. 상이한 구현들은 센서 기판(402)의 일부를 제거하기 위해 상이한 프로세스들을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, (유리에 대한) HF-계 에칭 프로세스 또는 (실리콘에 대한) KOH-계 이방성 에칭 프로세스와 같은 레이저 프로세스 또는 에칭 프로세스가 센서 기판(402)의 일부분을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 오목부들 또는 오목한 영역들의 형성은 센서 회로들(204)의 형성 동안 또는 이후(예를 들어, 스테이지 3이 완료된 이후) 행해질 수 있다.
[00160] 스테이지 3은 복수의 센서 회로들(204)이 센서 기판(402)의 제1 표면 위에(예를 들어, 내에 또는 상에) 형성된 후의 상태를 예시한다. 상이한 구현들은 복수의 센서 회로들(204)을 형성하기 위해 상이한 프로세스들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들은 복수의 센서 회로들을 형성 및 제조하기 위해 MEMS(microelectromechanical systems) 및 박막 프로세스들을 사용할 수 있다. 일부 구현들은 CMOS 또는 TFT 기판들을 사용할 수 있다. 일부 구현들은 SOI 또는 캐비티-SOI 기판들을 사용할 수 있다.
[00161] 스테이지 4는 트랜시버 층(206)이 센서 기판(402) 상에 제공된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)은 센서 기판(402) 및 센서 회로들(204)에 본딩되거나 그 위에 배치될 수 있다. 상이한 구현들은 트랜시버 구성(4100) 또는 트랜시버 구성(4200)과 같은 상이한 트랜시버 구성들을 사용할 수 있다.
[00162] 스테이지 5는 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)이 트랜시버 층(206) 위에 형성된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 도금 프로세스, 증착 및 에칭 프로세스 또는 스크리닝 프로세스가 트랜시버 층(206) 위에 전극들을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
[00163] 도 44b에 도시된 바와 같이 스테이지 6은 패시베이션 층(210)이 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)의 부분들 위에 형성된 후의 상태를 예시한다. 패시베이션 층(210)은 하나 이상의 트랜시버 전극들(208), 센서 회로들(204), 상호연결부 트레이스들 및 센서 기판(402)의 적어도 일부분들 위에 형성될 수 있다.
[00164] 스테이지 7은 FPC(flexible printed circuit)(211)가 접착제(203)로 센서 기판(402)의 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 센서 회로들(204)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 접착제(203)는 전기 전도성 접착제, 이방성 전도성 막, 솔더 또는 다른 전기 전도성 수단일 수 있다. FPC(211)는 하나 이상의 유전체 층들(212) 및 상호연결부들(214)을 가질 수 있다.
[00165] 스테이지 8은 FPC(flexible printed circuit)(2711) 및 선택적인 보강재(1102)가 센서 기판(402)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 보강재(1102)는 접착제(2703)로 FPC(2711)에 커플링될 수 있다. FPC(2711)는 접착제(603)로 센서 기판(402)에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, FPC(2711)는 FPC(211)의 확장된 부분일 수 있다. 일부 구현들에서, FPC(2711)는 FPC(211)로부터 분리될 수 있고 캡 및 캐비티(605)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 스테이지 8은 지문 센서 디바이스(2700)를 예시할 수 있다.
[00166] 도 44c에 도시된 바와 같은 스테이지 9는 플레이튼 접착제(209)가 지문 센서 디바이스(2700)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 더 구체적으로, 플레이튼 접착제(209)는 지문 센서 디바이스(2700)의 프론트 사이드에 커플링될 수 있다. 즉, 플레이튼 접착제(209)는 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 패시베이션 층(210)에 커플링될 수 있다.
[00167] 스테이지 10은 지문 센서 디바이스(2700)가 플레이튼 접착제(209)로 플레이튼(201)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 플레이튼 접착제(209)는 플레이튼(201)의 일부분에 적용될 수 있고, 그 다음, 지문 센서 디바이스(900)는 플레이튼 접착제(209) 상에 위치될 수 있고 플레이튼 접착제가 경화될 수 있다.
지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 예시적인 시퀀스
[00168] 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스를 제공/제조하는 것은 몇몇 프로세스들을 포함한다. 도 45(도 45a 및 도 45b를 포함함)은 지문 센서 디바이스를 제공/제조하기 위한 예시적인 시퀀스를 예시한다. 일부 구현들에서, 도 45a 및 도 45b의 시퀀스는 본 개시에서 도 2 내지 도 6 및/또는 도 9 내지 도 40의 지문 센서 디바이스를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 단순화의 목적으로, 도 45a 및 도 45b는 도 38의 지문 센서 디바이스를 제조하는 상황에서 설명될 것이다. 특히, 도 45a 및 도 45b는 도 40의 지문 센서 디바이스(4000)를 제조하는 상황에서 설명될 것이다.
[00169] 도 45a 및 도 45b의 시퀀스는, 지문 센서 디바이스를 제공하기 위한 시퀀스를 단순화 및/또는 명확화하기 위한 하나 이상의 스테이지들을 결합할 수 있음을 주목해야 한다. 일부 구현들에서, 프로세스들의 순서는 변경 또는 수정될 수 있다.
[00170] 도 45a에 도시된 바와 같이 스테이지 1은 센서 기판(202), 복수의 센서 회로들(204), 트랜시버 층(206), 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 패시베이션 층(210)을 포함하는 지문 센서 디바이스(4000)의 상태를 예시한다.
[00171] 스테이지 2는 비아 바(320)가 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 센서 회로들(204)에 대한 상호연결부 영역들 상에 배치된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 비아 바(320)를 하나 이상의 트랜시버 전극들(208) 및 하부 패드들에 커플링시키기 위해 접착제(예를 들어, 전기 전도성 접착제, ACF 또는 솔더)가 사용될 수 있다.
[00172] 스테이지 3은, 캡슐화 층(2904)이 비아 바(320), 센서 기판(202)의 부분들, 센서 회로들(204), 하나 이상의 트랜시버 전극들(208), 패시베이션 층(210) 및 연관된 전기적 상호연결부들을 캡슐화하도록 캡슐화 층(2904)이 형성된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 캐비티(605)는 센서 디바이스 내에 어쿠스틱 장벽을 형성하기 위해 몰딩 프로세스 동안 캡슐화 층(2904)에 형성될 수 있다. 캐비티(605)는 예를 들어, 전사 몰딩 또는 주입 몰딩을 사용하여 캡슐화 층(2904) 내에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 그라인딩 단계는 비아 바(320)의 최상부 표면을 노출시키기 위해 캡슐화 층(2904)을 다시 그라인딩할 수 있다. 일부 구현들에서, 그라인딩 단계는 비아 바(320) 내의 하나 이상의 랜딩 패드들 또는 연결성 비아들을 노출시킬 수 있다.
[00173] 스테이지 4는 FPC(flexible printed circuit)(211)가 접착제(203)로 몰딩된 비아 바(320)에 커플링된 후 및 보강재(1102)가 캡슐화 층(2904)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 보강재(1102)는 접착제(미도시)로 캡슐화 층(2904)에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(203)는 전기 전도성 접착제, ACF, 또는 솔더일 수 있다.
[00174] 도 45b에 도시된 바와 같은 스테이지 5는 플레이튼 접착제(209)가 지문 센서 디바이스(4000)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 더 구체적으로, 플레이튼 접착제(209)는 지문 센서 디바이스(4000)의 백사이드에 커플링될 수 있다. 즉, 플레이튼 접착제(209)는 센서 기판(202)의 제2 표면에 커플링될 수 있다.
[00175] 스테이지 6은 지문 센서 디바이스(4000)가 플레이튼 접착제(209)로 플레이튼(201)에 커플링된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 플레이튼 접착제(209)는 플레이튼(201)의 일부분에 적용될 수 있고, 그 다음, 지문 센서 디바이스(4000)는 플레이튼 접착제(209) 상에 위치될 수 있고 플레이튼 접착제가 경화될 수 있다.
지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 예시적인 방법
[00176] 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스를 제공/제조하는 것은 몇몇 프로세스들을 포함한다. 도 46은 지문 센서 디바이스를 제공/제조하기 위한 방법의 예시적인 흐름도를 예시한다. 일부 구현들에서, 도 46의 방법은 본 개시에서 설명된 도 2 내지 도 6 및/또는 도 9 내지 도 40의 지문 센서 디바이스를 제공/제조하기 위해 사용될 수 있다.
[00177] 도 46의 흐름도는, 지문 센서 디바이스를 제공하기 위한 방법을 단순화 및/또는 명확화하기 위한 하나 이상의 프로세스들을 결합할 수 있음을 주목해야 한다. 일부 구현들에서, 프로세스들의 순서는 변경 또는 수정될 수 있다.
[00178] 방법은 (블록(4605)에서) 센서 기판(예를 들어, 센서 기판(202))을 제공한다. 상이한 구현들은 센서 기판에 대해 상이한 재료들을 사용할 수 있다. 센서 기판은 공급자에 의해 제조 또는 제공될 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판을 제공하는 것은 기판 내부에 형성된 하나 이상의 오목부들 또는 캐비티들을 갖는 센서 기판을 제조하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판은 실리콘 기판, SOI 기판, 캐비티-SOI 기판, MEMS 기판 또는 TFT 기판을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판은 반도체 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판(202)은 LCD 또는 OLED 디스플레이 기판과 같은 디스플레이 기판일 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 MEMS 프로세스들은 SOI 또는 캐비티-SOI 기판을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
[00179] 방법은 (블록(4610)에서) 센서 기판의 표면(예를 들어, 제1 표면) 위에(예를 들어, 상에, 내에) 복수의 센서 회로들(예를 들어, 복수의 센서 회로들(204))을 형성한다. 일부 구현들에서, 센서 회로들을 형성하는 것은 TFT(thin-film transistors) 기판 상에 TFT의 어레이 및 지원 회로를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 실리콘-계 트랜지스터들 및 회로는 실리콘 기판 상에 또는 내에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 MEMS 및 박막 제조 프로세스들은 복수의 센서 회로들 및 디바이스 구조들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 오목한 영역들 또는 캐비티들이 기판에 형성될 수 있다.
[00180] 방법은 선택적으로 (블록(4615)에서) 센서 기판에 하나 이상의 비아들을 형성한다. 상이한 구현들이 상이한 비아들을 형성할 수 있다. 일부 구현들에서, 비아들은 기판 관통 비아들(예를 들어, 비아들(220))일 수 있다. 일부 구현들에서, 비아들은 실리콘 관통 비아들 또는 유리 관통 비아들(예를 들어, TGV들)일 수 있다. 일부 구현들에서, 비아들은 비아 바(예를 들어, 몰딩된 비아 바(320))에서 몰딩될 수 있다. 몰딩된 비아 바는 센서 기판에 커플링된 캡슐화 층에서 형성될 수 있다. 도 44a 내지 도 44c에 대해 설명된 것들과 같은 일부 구현들에서, 기판의 비아들은 생략될 수 있음을 주목한다. 도 45a 및 도 45b에 대해 설명된 것들과 같은 일부 구현들에서, 비아 바는 센서 기판의 위에 또는 최상부 상에 위치될 수 있음을 주목한다. 다른 구현들에서, 비아 바는 센서 기판 옆에 또는 인접하게 위치될 수 있다.
[00181] 방법은 선택적으로 (블록(4620)에서) 센서 기판의 일부분을 제거한다. 예를 들어, 방법은 오목부를 형성하기 위해 센서 기판의 일부분을 제거할 수 있다. 일부 구현들에서, 오목부는 오목부에 형성된 본드 패드들에 FPC의 부착을 허용할 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판은 박형화 및 연마될 수 있다.
[00182] 방법은 선택적으로 (블록(4625)에서) 센서 기판에 캡을 커플링시킨다. 상이한 구현들이 상이한 캡들을 제공할 수 있다. 캡은 기판, 패널, 서브-패널, PCB(printed circuit board), FPC(flexible printed circuit), 캡슐화 층(예를 들어 몰드 또는 몰드 화합물), 금속의 스탬핑된 층, 플라스틱 층, 또는 이들의 일부분 또는 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡은 센서 기판의 백사이드에 부착될 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판은 백사이드 캡에 부착하기 전에 (예를 들어, 기계적으로 또는 화학적으로) 박형화 및 연마될 수 있다.
[00183] 방법은 (블록(4630)에서) 센서 기판에 트랜시버 층을 커플링시킨다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층(예를 들어, 트랜시버 층(206))은 센서 기판의 제1 표면에 커플링될 수 있다. 트랜시버 층은 본 출원에서 앞서 설명된 바와 같이 송신기 및 수신기로서 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층은 접착제 층으로 센서 회로들 및 센서 기판에 부착 및 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층은 예를 들어, 분사, 스피닝, 분배 또는 코팅 프로세스를 사용하여 센서 회로들 및 센서 기판 상에 직접 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층은 포토리소그래피 프로세스를 사용하여 패터닝 및 에칭될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층은 스크린 또는 마스크를 통해 적용될 수 있거나 또는 그렇지 않으면 센서 회로들 및 센서 기판 상에 선택적으로 배치될 수 있다.
[00184] 방법은 (블록(4635)에서) 트랜시버 층 위에 하나 이상의 전극들(예를 들어, 트랜시버 전극들(208))을 형성한다. 일부 구현들에서, 전극들을 형성하는 것은 센서 기판 위에 상호연결부들을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 금속 층들이 트랜시버 층 상에 증착되고, 패터닝 및 에칭되어 하나 이상의 트랜시버 전극들 및 다양한 금속 상호연결부들을 형성할 수 있다. 일부 구현들에서, 은-우레탄(Ag-Ur) 잉크 또는 다른 전도성 재료의 하나 이상의 층들이 트랜시버 층 상에 배치되어 하나 이상의 트랜시버 전극들 및 연관된 상호연결부들을 형성할 수 있다. 일부 구현들에서, 무전해 또는 전기도금 구리와 같은 도금 프로세스가 트랜시버 층 위에 전극들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 트랜시버 전극(208)은 트랜시버 층의 최상부 상에 구리(~20 nm) 및 니켈 (~200 nm)의 층 그리고 후속하여 ENIG(electroless nickel and immersion gold)(~3 ㎛)의 층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 전기도금된 구리의 대략 6 마이크론 두께의 층이 트랜시버 전극으로서 기능하도록 ENIG의 3 마이크론 두께의 층의 최상부 상에 형성될 수 있고, 이는 6 마이크론 두께의 폴리이미드의 층으로 캡핑될 수 있다. 일부 구현들에서, 재료 두께들 및 타입들은 어쿠스틱 경계-층 및 매칭 고려사항들에 부분적으로 기인하여 선택될 수 있다.
[00185] 방법은 선택적으로 (블록(4640)에서) 전극들 및/또는 상호연결부들 중 일부 또는 전부 위에 코팅 또는 패시베이션 층을 형성한다. 일부 구현들에서, 얇은 아크릴 층이 패시베이션 층으로 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 패시베이션 층은 하부 전극들, 상호연결부들, 전기적 트레이스들, 전기적 및 전자적 컴포넌트들 및 전자 회로들에 대한 보호를 제공하기 위해 실리콘 질화물, 실리콘 이산화물, BCB, 폴리이미드 또는 다른 적절한 재료의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 코팅 층 두께 및 재료는 부분적으로, 어쿠스틱 커플링 층, 어쿠스틱 매칭 층으로 또는 더 높은 신호 출력 및 이미지 콘트라스트를 위한 어쿠스틱 캐비티의 일부분으로서 기능하는 것과 같은 센서 디바이스의 어쿠스틱 성능을 개선하도록 선택될 수 있다.
[00186] 방법은 선택적으로 (블록(4645)에서) 센서 기판에 캡을 커플링시킨다. 상이한 구현들이 상이한 캡들을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡은 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널, PCB(printed circuit board), FPC(flexible printed circuit), 캡슐화 층(예를 들어, 몰드 또는 몰드 화합물), 금속의 스탬핑된 층 또는 플라스틱 층일 수 있다. 캡은 센서 기판의 개별적인 센서 다이로의 싱귤레이션 이전 또는 이후에 적용될 수 있다. FPC 또는 다른 연결 수단이 센서 기판에 부착될 수 있다. 일부 구현들에서, FPC는 캡의 부착 이전, 이후 또는 그 동안에 센서 기판의 패드들 또는 비아들에 부착될 수 있다.
[00187] 방법은 (블록(4650)에서) 접착제(예를 들어, 플레이튼 접착제(209))로 지문 센서 디바이스(예를 들어, 지문 센서 디바이스(200))를 디바이스(예를 들어, 모바일 디바이스(5300))의 플레이튼(예를 들어, 플레이튼(201))에 커플링시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼 접착제는 지문 센서 디바이스의 표면에 부착될 수 있고, 그 다음 디바이스가 플레이튼에 부착될 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼 접착제는 플레이튼 또는 플레이튼의 일부분에 부착될 수 있고, 그 다음 지문 센서 디바이스가 플레이튼에 부착될 수 있다. 위치되면, 플레이튼 접착제는 경화(예를 들어, 열 경화 또는 UV-경화)될 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 밀봉 층들, 예를 들어, 에지 밀봉 또는 에폭시는 추가적 보호 및 거칠기를 제공하기 위해 부착된 센서 디바이스 주위에 배치될 수 있다.
랩핑된 FPC들을 갖는 예시적인 지문 센서 디바이스들
[00188] 도 47은 플레이튼 접착제(209)로 플레이튼(201)에 커플링된 지문 센서 디바이스(4700)의 예를 예시한다. 도 47에 도시된 바와 같이, 지문 센서 디바이스(4700)는 플레이튼(201) 아래에 위치될 수 있다. 플레이튼(201)은 일부 구현들에서, 디스플레이 디바이스(예를 들어, 모바일 디바이스)의 커버 유리, 디스플레이 디바이스의 인클로저의 일부분 또는 초음파 인증 버튼의 커버일 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼은 LCD 디스플레이 패널, OLED 또는 AMOLED 디스플레이 패널, 디스플레이 모듈 또는 시각적 디스플레이의 일부분을 포함할 수 있다. 플레이튼(201)은 얼룩 방지 층, 스크래치-방지 층, 또는 하나 이상의 광학 코팅 층들과 같은 보호용 코팅 층(232)을 포함할 수 있다.
[00189] 지문 센서 디바이스(4700)는 센서 기판(202), 복수의 센서 회로들(204), 트랜시버 층(206), 코팅 층(207) 및 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)을 포함할 수 있다(명확화를 위해 다른 패시베이션 층들 및 디바이스 상호연결부 층들은 도시되지 않는다). 일부 구현들에서, 센서 기판(202)은 실리콘 기판, SOI(silicon-on-insulator) 기판, TFT(thin-film transistor) 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 세라믹 기판 또는 LCD 또는 OLED 디스플레이 기판의 일부분을 포함할 수 있다.
[00190] 복수의 센서 회로들(204)은 TFT 기판 상의 TFT 회로들 또는 실리콘 기판 상의 또는 내의 CMOS 회로들과 같은 센서 기판(202)의 제1 표면 위에 형성될 수 있다. 트랜시버 층(206)은 복수의 센서 회로들(204) 위에 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 층(206)은 송신기 및 수신기 둘 모두로서 기능할 수 있다. 트랜시버 층(206)은 트랜시버 층(206)이 초음파들/신호들을 생성 및 검출할 수 있게 하는 하나 이상의 압전 층들 및 전극 층들을 포함할 수 있다.
[00191] 트랜시버 전극(208)은 트랜시버 층(206) 위에 형성되거나 그렇지 않으면 그 상에 배치될 수 있다. 트랜시버 전극(208)은 지문 센서 디바이스(4700)의 트랜시버 층(206) 및/또는 다른 상호연결부들에 커플링되는 하나 이상의 전기적 상호연결부 트레이스들 및 전기 전도성 층을 포함할 수 있다. 트랜시버 전극(208)은 센서 기판(202) 위에 형성되고 센서 회로들(204) 및/또는 하나 이상의 본드 패드들(205)에 전기적 연결부를 제공하는 하나 이상의 상호연결부들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 전극 코팅 층(207), 예를 들어, 아크릴 층 또는 패시베이션 층은 트랜시버 전극(208)의 외측 표면 상에 배치될 수 있다. 코팅 층(207)은 유전체 분리, 환경 보호, 개선된 접착을 제공할 수 있고, 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(4700)에 대한 어쿠스틱 커플링 층 또는 어쿠스틱 매칭 층으로 기능할 수 있다.
[00192] 플레이튼 접착제(209)는 지문 센서 디바이스(4700)를 플레이튼(201)에 기계적으로 및 어쿠스틱하게 커플링시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 플레이튼 계면 층(4732)은 플레이튼(201)과 센서 기판(202) 사이에 위치될 수 있다. 메사 층으로 또한 지칭되는 플레이튼 계면 층(4732)은 FPC(211)의 일부가 방해받지 않고 센서 기판(202) 상의 하나 이상의 본드 패드들(205)에 연결되도록 허용하기 위해 플레이튼(201)의 바닥 표면과 센서 기판(202)의 상부 표면 사이에 추가적인 간격을 제공할 수 있다. 하나 이상의 페인트 층들, 데칼(decal) 층들, 아이콘 층들, 코스메틱 층들, 보호용 층들, 안내 층들, 어쿠스틱 커플링 층들 및/또는 어쿠스틱 매칭 층들은 플레이튼(201)과 센서 기판(202)(미도시) 사이에 위치될 수 있다.
[00193] FPC(flexible printed circuit)(211)는 센서 기판(202)에 커플링될 수 있다. FPC(211)는 일부 구현들에서 하나 이상의 유전체 층들(212), 금속 상호연결부들(214)의 하나 이상의 층들 및 하나 이상의 FPC 비아들(213)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 FPC 커버 층들(215)(또한 커버레이로 공지됨)은 전기적 분리, 금속 상호연결부들(214)의 보호 및 추가적인 강성을 제공하기 위해 FPC(211)의 하나 이상의 측면들의 외측 부분 상에 위치될 수 있다. 다른 층들, 예를 들어, 정전식 쉴드 층들 또는 EMI 쉴드 층들(미도시)은 FPC(211)의 부분들 상에 포함될 수 있다. FPC(211)의 상호연결부들(214)은 ACF 또는 솔더 재료와 같은 전도성 접착제(203)를 통해 센서 기판(202)에 전기적으로 및 기계적으로 커플링될 수 있다. 도시된 구현에서, FPC(211)의 일부분은 FPC 부착 접착제 층(4734)로 그에 부착된 센서 기판(202)의 제2 표면(예를 들어, 백사이드) 주위에 랩핑될 수 있다. FPC 인필(infill) 접착제(4736)가 FPC(211)의 만곡된 부분과 센서 기판(202) 사이에 위치되어 추가적인 강성 및 환경적 보호를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, FPC 인필 접착제(4736)는 UV 또는 열 경화가능한 에폭시일 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 캡슐화 층들(4704)은 지문 센서 디바이스(4700)의 하나 이상의 노출된 부분들 주위에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡슐화 층(4704)은 추가적인 강성 및 환경적 보호를 제공하기 위해 지문 센서 디바이스(4700)가 플레이튼(201)의 표면에 부착된 후 적용될 수 있다.
[00194] 도 48은 캡(예를 들어, 캡 수단)으로 기능할 수 있는 보강재(4702)를 포함하는 지문 센서 디바이스(4800)의 예를 예시한다. 보강재(4702)는 보강재 부착 접착제(4738)로 센서 기판(202)의 백사이드에 커플링될 수 있다. 접착제(4738)는 센서 기판(202)의 둘레 영역의 하나 이상의 측면들과 같은 센서 기판(202)의 백사이드의 일부분 상에 국부적으로 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(4738)는 센서 기판(202)의 백사이드 주위의 연속적 프레임에 배치될 수 있다. 보강재(4702)는 센서 기판(202)에 커플링되어, 캐비티(605)는 센서 기판(202)의 제2 표면(예를 들어, 후방 표면)과 보강재(4702) 사이에 형성된다. 캐비티(605)는 밀봉된 캐비티일 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(4738)는 조립 전에 센서 기판(202) 및/또는 보강재(4702) 상에 분배 또는 스크리닝될 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(4738)는 보강재(4702)의 센서 기판(202)으로의 공정 부착을 위해 금속 본드 링을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(4738)는 보강재(4702) 및 센서 기판(202)을 함께 본딩하기 전에 보강재(4702) 또는 센서 기판(202)에 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재-대-기판 본드는 열가소성 접착제, PSA(pressure-sensitive adhesive), 에폭시, UV-경화가능 에폭시, 열 경화 에폭시, 유리 프릿(frit), 금속 밀봉, 공정 본드, 열압축 본드, 플라즈마 본드, 또는 애노딕 본드 등을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재는 플라스틱, 금속, 유리 또는 실리콘 등의 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널 또는 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 갭 높이(예를 들어, 캐비티의 높이)를 제어하기 위해 본딩 프로세스에서 스페이서가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재(4702)는 센서 다이를 도 48에 예시된 형태로 다이싱, 커팅 또는 그렇지 않으면 싱귤레이팅하기 전에 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널 또는 다른 층으로서 센서 기판(202)에 부착될 수 있다.
[00195] 일부 구현들에서, 보강재(4702)는 용매들, 에폭시들 및 다른 접착제들로부터의 원치 않는 유출이 조립 동안 배출되도록 허용하는 하나 이상의 벤트 홀들(미도시)을 가질 수 있다. 캐비티(605)에 연결된 보강재(4702)의 벤트 홀들은 캐비티(605) 주위에 연속적인 링 또는 프레임을 형성하는 경우 열적 접착제들(4738)의 사용을 허용할 수 있다. 벤트 홀들은 환경 보호를 제공하기 위해 원하는대로 밀봉될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재(4702)는 센서 기판의 하나 이상의 측면들을 커버하는 하나 이상의 스탠드오프들 및/또는 측벽들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 에지 밀봉, 몰드 화합물, 에폭시 또는 다른 접착제와 같은 보호용 캡슐화 층(4704)이 보강재(4702) 및 플레이튼 접착제(209)에 포함되어, 지문 센서 디바이스(4800)의 센서 기판(202) 및 다른 컴포넌트들을 추가로 보호할 수 있다.
[00196] 이에 따라 형성된 보강재(4702) 및 캐비티(605)는 센서 기판(202)과 캐비티(605) 사이의 계면이 지문 센서 디바이스(4800)에 대한 어쿠스틱 장벽(607)(예를 들어, 어쿠스틱 장벽 수단)으로 동작하도록 허용한다. 일부 구현들에서, 캐비티(605)는 배기되거나 또는 부분적으로 배기되거나 또는 공기 또는 가스, 예를 들어, 질소로 충전될 수 있다. 캐비티(605)는 상이한 캐비티 높이들을 가질 수 있다. 예를 들어, 센서 기판(202)의 제2 표면과 보강재(4702) 사이의 캐비티(605)의 높이는 약 0.05 마이크론(㎛) 내지 150 마이크론(㎛) 또는 그 초과일 수 있다.
[00197] 위에서 도 47에 대해 설명된 바와 같이, FPC(211)는 센서 기판(202) 주위에 랩핑될 수 있고 FPC 부착 접착제 층(4734)으로 센서 기판(202)에 부착될 수 있다. FPC 인필(infill) 접착제(4736)가 FPC(211)의 만곡된 부분과 센서 기판(202) 사이에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(4800)는 플레이튼 접착제(209) 및 하나 이상의 캡슐화 층들(4704)로 플레이튼(201)에 부착될 수 있다.
[00198] 도 49는 FPC(211) 및 캡으로 기능할 수 있는 선택적인 보강재(4702)를 포함하는 지문 센서 디바이스(4900)의 예를 예시한다. FPC(211)는 FPC 부착 접착제 층(4734)으로 센서 기판(202)의 백사이드에 커플링될 수 있다. 접착제 층(4734)은 FPC(211)의 일부분 또는 센서 기판(202)의 백사이드 상에 국부적으로 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제 층(4734)은 센서 기판(202)의 백사이드 주위의 연속적 프레임에 배치될 수 있다. FPC(211)는 센서 기판(202)에 커플링되어, 캐비티(605)는 센서 기판(202)의 후방 표면과 FPC(211) 사이에 형성된다. 캐비티(605)는 밀봉된 캐비티일 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제 층(4734)은 FPC(211)의 상승된 부분 상에 배치될 수 있다. 상승된 부분은 FPC(211)의 부분적으로 추가적인 층들 또는 컷아웃 영역들에 의해 형성될 수 있다. 도 49에 예시된 바와 같이, FPC 프레임 접착제 층(216)으로 FPC(211)에 커플링된 FPC 프레임 영역(217)은 상승된 부분으로 기능할 수 있다. FPC 부착 접착제 층(4734)은 FPC(211)의 상승된 부분을 센서 기판(202)의 백사이드에 커플링시켜 캐비티(605)를 형성할 수 있다. 일부 구현들에서, FPC 프레임 영역(217)은 폴리이미드(PI) 층으로부터 형성될 수 있고 라미네이트된 접착제 층(216)으로 FPC(211)에 부착될 수 있다. 일부 구현들에서, FPC 프레임 영역(217), 접착제 층(216) 및 접착제 층(4734)의 두께는 캐비티(605)의 높이를 제어할 수 있다. 캐비티(605)는 센서 기판(202)과 캐비티(605) 사이의 계면이 지문 센서 디바이스(4900)에 대한 어쿠스틱 장벽(607)으로 동작하도록 허용한다.
[00199] FPC(211)는 센서 기판(202) 주위에 랩핑될 수 있고 FPC 부착 접착제 층(4734)으로 센서 기판(202)에 부착될 수 있다. FPC 인필(infill) 접착제(4736)가 FPC(211)의 만곡된 부분과 센서 기판(202) 사이에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(4900)는 플레이튼 접착제(209) 및 하나 이상의 캡슐화 층들(4704)로 플레이튼(201)에 부착될 수 있다. 도 49에 도시된 바와 같이, 선택적인 보강재(4702)는 추가적인 강성 및 환경적 보호를 제공하기 위해 캐비티(605)에 근접하여 보강재 접착제(4742)로 FPC(211)에 부착될 수 있다.
[00200] 도 50은 캡(602)(예를 들어, 캡 수단)을 포함하는 지문 센서 디바이스(5000)의 예를 예시한다. 캡(602)은 캡 부착 접착제(4744)로 플레이튼(201)의 일부분에 및 캡 부착 접착제 층(4746)으로 센서 기판(202)의 일부분에 커플링될 수 있다. 접착제 층(4746)은 센서 기판(202)의 둘레 영역의 하나 이상의 측면들과 같은 센서 기판(202)의 백사이드의 일부분 상에 국부적으로 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)은 대체로 센서 기판(202)의 활성 영역 위에 캔틸레버될 수 있고, 접착제 층(4746)으로 일단에 부착될 수 있다. 캡(602)은 센서 기판(202)에 커플링되어, 캐비티(605)는 센서 기판(202)의 제2 표면(예를 들어, 후방 표면)과 캡(602) 사이에 형성된다. 일부 구현들에서, 접착제 층(4746)은 조립 전에 센서 기판(202) 및/또는 캡(602) 상에 분배 또는 스크리닝될 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)의 돌출부, 예를 들어, 스탬핑되거나 가압된 부분은 접착제 층(4746)으로 센서 기판(202)에 연결될 수 있다. 캡 부착 접착제(4744) 및/또는 접착제 층(4746)은 열가소성 접착제, PSA(pressure-sensitive adhesive), 에폭시, UV-경화가능 에폭시, 열 경화 에폭시 등을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡(602)은 플라스틱 또는 금속의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 캡 부착 접착제(4744)는 캡(602)의 부착 전에 플레이튼(201)의 일부분 및 플레이튼 접착제(209)의 노출된 부분들 상에 분배될 수 있다.
[00201] 일부 구현들에서, 캡(602)의 돌출부 및 접착제 층(4746)은 캐비티 높이를 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서 기판(202)의 제2 표면과 캡(602) 사이의 캐비티(605)의 높이는 약 0.05 마이크론(㎛) 내지 150 마이크론(㎛) 또는 그 초과일 수 있다. 이에 따라 형성된 캡(602) 및 캐비티(605)는 센서 기판(202)과 캐비티(605) 사이의 계면이 지문 센서 디바이스(5000)에 대한 어쿠스틱 장벽(607)으로 동작하도록 허용한다.
[00202] FPC(211)는 센서 기판(202) 및 캡(602) 주위에 랩핑될 수 있고 FPC 부착 접착제 층(4734)으로 캡(602)에 부착될 수 있다. FPC 인필 접착제(4736)가 FPC(211)의 만곡된 부분과 센서 기판(202) 사이에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(5000)는 플레이튼 접착제(209), 캡 부착 접착제(4744) 및 하나 이상의 캡슐화 층들(4704)로 플레이튼(201)에 부착될 수 있다.
[00203] 도 51은 센서 기판(202)의 오목한 영역(606) 위에서 캡으로 기능할 수 있는 보강재(4702)를 포함하는 지문 센서 디바이스(5100)의 예를 예시한다. 보강재(4702)는 보강재 부착 접착제(4738)로 센서 기판(202)의 백사이드에 커플링될 수 있다. 접착제(4738)는 센서 기판(202)의 백사이드의 둘레 부분 상에 국부적으로 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 접착제(4738)는 오목한 영역(606) 외부의 센서 기판(202)의 백사이드 주위의 연속적 프레임에 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재 부착 접착제(4738)는 오목한 영역(606)에 걸쳐 있을 수 있다. 보강재(4702)는 센서 기판(202)에 커플링되어, 캐비티(605)는 센서 기판(202)의 오목한 영역(606)과 보강재(4702) 사이에 형성된다. 일부 구현들에서, 접착제(4738)는 보강재(4702) 및 센서 기판(202)을 함께 본딩하기 전에 센서 기판(202) 및/또는 보강재(4702) 상에 분배 또는 스크리닝될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재-대-기판 본드는 열가소성 접착제, PSA(pressure-sensitive adhesive), 에폭시, UV-경화가능 에폭시, 열 경화 에폭시, 유리 프릿, 금속 밀봉, 공정 본드, 열압축 본드 등을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재는 플라스틱, 금속, 유리 또는 실리콘 등의 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널 또는 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 보강재(4702)는 센서 다이를 다이싱, 커팅 또는 그렇지 않으면 싱귤레이팅하기 전에 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널 또는 다른 층으로서 센서 기판(202)에 부착될 수 있다.
[00204] 이에 따라 형성된 보강재(4702) 및 캐비티(605)는 센서 기판(202)과 캐비티(605) 사이의 계면이 어쿠스틱 장벽(607)으로 동작하도록 허용한다. 센서 기판(202)의 오목한 영역(606)과 보강재(4702) 사이의 캐비티(605)의 높이는 약 0.05 마이크론(㎛) 내지 150 마이크론(㎛) 또는 그 초과일 수 있다.
[00205] FPC(211)는 센서 기판(202) 및 보강재(4702) 주위에 랩핑될 수 있고 FPC 부착 접착제 층(4734)으로 보강재(4702)에 부착될 수 있다. FPC 인필 접착제(4736)가 FPC(211)의 만곡된 부분과 센서 기판(202) 사이에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(5100)는 플레이튼 접착제(209) 및 하나 이상의 캡슐화 층들(4704)로 플레이튼(201)에 부착될 수 있다. 캐비티(605)를 형성하는 오목한 영역(606)을 갖는 센서 기판(202)의 일부 구현들에서, FPC(211)는 캐비티(605)에 근접하게 FPC(211)에 부착된 캐비티(605) 및 보강재(4702)에 걸쳐 있을 수 있다.
[00206] 도 52는 캡으로 기능할 수 있는 FPC(211)를 포함하는 지문 센서 디바이스(5200)의 예를 예시한다. FPC(211)는 국부적으로 배치된 FPC 부착 접착제 층(4734)으로 센서 기판(202)의 백사이드에 커플링될 수 있다. FPC(211)는 센서 기판(202)에 커플링되어, 캐비티(605)는 센서 기판(202)의 후방 표면과 FPC(211) 사이에 형성된다. 접착제 층(4734)의 두께는 캐비티(605)의 높이를 제어할 수 있다. 캐비티(605)는 센서 기판(202)과 캐비티(605) 사이의 계면이 지문 센서 디바이스(5200)에 대한 어쿠스틱 장벽(607)으로 동작하도록 허용한다. FPC(211)는 센서 기판(202) 주위에 랩핑될 수 있고 FPC 부착 접착제 층(4734)으로 센서 기판(202)에 부착될 수 있다. FPC 인필 접착제(4736)가 FPC(211)의 만곡된 부분과 센서 기판(202) 사이에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(5200)는 플레이튼 접착제(209) 및 하나 이상의 캡슐화 층들(4704)로 플레이튼(201)에 부착될 수 있다. 도 51에 도시된 바와 같이, 선택적인 보강재(4702)는 캐비티(605)에 근접하여 보강재 접착제(4742)로 FPC(211)에 부착될 수 있다. 도 51에 도시된 구성의 변형에서, 보강재(4702)는 FPC(211)와 센서 기판(202) 사이에 부착되어 캐비티(605)를 형성할 수 있다. 도 47 내지 도 52에 설명된 지문 센서 디바이스들은 도 43a 내지 도 43c, 도 44a 내지 도 44c, 도 45a 및 도 45b 및/또는 도 46에 설명된 방법들, 프로세스들 및/또는 시퀀스들을 사용하여 제조될 수 있음을 주목한다.
예시적인 전자 디바이스들
[00207] 도 53은 플레이튼(201) 및 지문 센서 디바이스(200)를 포함하는 모바일 디바이스(5300)의 각진 도면을 예시한다. 도 54는 플레이튼(201) 및 하우징(5400)을 포함하는 모바일 디바이스(5300)의 단면도를 예시한다. 도 54에 도시된 바와 같이, 지문 센서 디바이스(200)(예를 들어, 지문 감지 수단)는 모바일 디바이스(5300)의 내부에 위치되고 플레이튼(201) 아래에 위치되어, 지문 감지 기능성을 갖는 미적으로 만족스러운 모바일 디바이스를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(200)는 디스플레이를 갖는 모바일 디바이스(5300)의 커버 유리 아래에 위치될 수 있고, 커버 유리 또는 디스플레이는 플레이튼으로 기능한다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(200)는 디스플레이 모듈의 일부분 뒤에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(200)는 모바일 디바이스(5300)와 연관된 버튼 내에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(200)는 모바일 디바이스(5300) 내에 위치될 수 있고, 하우징(5400)의 프론트 사이드, 백사이드 또는 측벽에 부착될 수 있다. 본 개시에 설명된 지문 센서 디바이스들(예를 들어, 손가락 감지 수단) 중 임의의 것이 모바일 디바이스(5300)에 구현될 수 있음을 주목한다.
예시적인 반전된 지문 센서 디바이스들
[00208] 도 55는 센서 기판(202)과 시각적 디스플레이 사이에 위치되는 FPC(211)의 일부분을 갖는 시각적 디스플레이에 커플링된 반전된 지문 센서 디바이스(5500)의 예를 예시한다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(5500)는 LCD 또는 OLED 디스플레이 디바이스의 커버 유리와 같은 디스플레이 커버 층(5501) 아래에 있는 디스플레이 모듈(5502)에 커플링될 수 있다. 디스플레이 모듈(5502)의 세부사항들은 명확화를 위해 도시되지 않는다. 일부 구현들에서, 디스플레이 모듈(5502)은 LCD 디스플레이 패널, OLED 디스플레이 패널 또는 이들의 층을 포함할 수 있다. 지문 센서 디바이스(5500)는 플레이튼 접착제(209)로 디스플레이 모듈의 일부분에 커플링될 수 있다.
[00209] 도 55에 도시된 바와 같이, 지문 센서 디바이스(5500)는 디스플레이 모듈(5502)의 층 아래에 위치될 수 있다. 지문 센서 디바이스(5500)는 센서 기판(202), 복수의 센서 회로들(204), 트랜시버 층(206) 및 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 센서 기판(202)은 실리콘 기판, SOI(silicon-on-insulator) 기판, TFT(thin-film transistor) 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 세라믹 기판 또는 LCD 또는 OLED 디스플레이 기판의 일부분을 포함할 수 있다. 도 5에 대해 앞서 설명된 바와 같이, 반전된 지문 센서 디바이스는 센서 기판(202)을 통해 하나 이상의 초음파들을 생성 및 론칭할 수 있고 타겟 물체의 초음파 이미징을 위해 센서 기판(202)을 통해 다시 반사된 초음파들을 수신할 수 있다.
[00210] 상호연결부들(예를 들어, 전기적 트레이스들)은 센서 회로들(204), 트랜시버 전극(208) 및/또는 하나 이상의 본드 패드들(205) 사이에 전기적 연결부를 제공하기 위해 센서 기판(202) 상에 제공될 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜시버 전극 코팅 층(207), 예를 들어, 아크릴 층 또는 패시베이션 층은 지문 센서 디바이스(5500)에 대한 유전체 분리 및 환경적 보호를 제공하기 위해 트랜시버 전극(208)의 외측 표면 상에 배치될 수 있다.
[00211] 센서 기판(202)은 FPC(flexible printed circuit)(211)에 커플링될 수 있다. FPC(211)는 일부 구현들에서 하나 이상의 유전체 층들(212), 금속 상호연결부들(214)의 하나 이상의 층들 및 하나 이상의 FPC 비아들(213)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 FPC 커버 층들(215)은 FPC(211)의 하나 이상의 측면들의 외측 부분 상에 위치될 수 있다. 컷아웃 영역은 센서 기판(202)의 FPC(211)로의 부착을 위해 FPC(211)의 하나 이상의 유전체 층들(212), 금속 상호연결부들(214) 및 커버 층들(215)에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 어쿠스틱 성능은 센서 기판(202)과 디스플레이 모듈(5502) 사이에서 얇은 층들의 사용에 의해 양호하게 영향받을 수 있다. 하나 이상의 유전체 층들(212), 금속 상호연결부들(214) 또는 커버 층들(215)은 센서 기판(202)과 디스플레이 모듈(5502) 사이에 위치될 수 있다. 도 55에 도시된 바와 같이, 단일 커버 층(215)이 센서 기판(202)과 디스플레이 모듈(5502) 사이에 위치될 수 있다.
[00212] 센서 기판(202) 상의 본드 패드들(205)은 도시된 바와 같이 ACF 또는 솔더 재료와 같은 전도성 접착제를 통해 또는 하나 이상의 본드 와이어들(5505)을 통해 FPC(211)의 하나 이상의 상호연결부들(214)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 스탬핑된 금속 캡과 같은 캡(602)은 센서 기판(202) 위에 위치될 수 있고, 솔더, 에폭시 또는 다른 적절한 접착제 재료와 같은 캡 접착제(5548)로 FPC(211)에 부착될 수 있다. 캐비티(605)는 캡(602)과 트랜시버 전극(208)(또는 코팅 층(207)) 사이에 형성되어, 트랜시버 전극(208)(또는 코팅 층(207))과 캐비티(605) 사이의 계면에서 어쿠스틱 장벽(607)을 형성할 수 있다. FPC(211)의 일부분은 선택적으로 캡(602)의 외측 측면 주위에 랩핑될 수 있고, 적절한 접착제로 그에 부착될 수 있다.
[00213] 지문 센서 디바이스(5500)는 플레이튼 접착제(209)로 디스플레이 모듈(5502)에 커플링될 수 있다. 센서 기판(202)과 디스플레이 모듈(5502) 사이의 계면 층들이 특히 얇고 가요성인 일부 구현들에서, 돌출 영역(602A)은 도 56에 도시된 바와 같이, 캡(602)의 일부로서 포함될 수 있다. 조립 동안, 캡(602)의 돌출 영역(602A)은 센서 기판(202) 상의 코팅 층(207)과 같은 디바이스 층들에 대해 가압될 수 있어서, 플레이튼 접착제(209)를 가압하고, 디스플레이 모듈(5502)에서 지문 센서 디바이스(5600)의 균일한 부착을 보조할 수 있다. 조립 이후, 캡(602)의 돌출 영역(602A)은 코팅 층(207)으로부터 멀리 당겨져서, 코팅 층(207)과 캐비티(605) 사이에서 캐비티(605) 및 어쿠스틱 장벽(607)을 복원한다.
[00214] 도 57은 센서 기판과 시각적 디스플레이 사이에 위치되는 패키지(5750)의 계층화된 부분을 갖는 시각적 디스플레이의 일부분에 커플링된 LTCC 또는 플라스틱 패키지(5750)의 반전된 지문 센서 디바이스(5700)의 예를 예시한다. 일부 구현들에서, 지문 센서 디바이스(5700)는 디스플레이 커버 층(5501) 아래에 있는 디스플레이 모듈(5502)에 커플링될 수 있다. 지문 센서 디바이스(5500)는 플레이튼 접착제(209)로 디스플레이 모듈(5502)의 일부분에 커플링될 수 있다.
[00215] 도 57에 도시된 바와 같이, 지문 센서 디바이스(5700)는 디스플레이 모듈(5502)의 층 아래에 위치될 수 있다. 지문 센서 디바이스(5700)는 센서 기판(202), 복수의 센서 회로들(204), 트랜시버 층(206) 및 하나 이상의 트랜시버 전극들(208)을 포함할 수 있다. 상호연결부들은 센서 회로들(204), 트랜시버 전극(208) 및/또는 하나 이상의 본드 패드들(205) 사이에 전기적 연결부를 제공하기 위해 센서 기판(202) 상에 제공될 수 있다. 트랜시버 전극 코팅 층(207)은 지문 센서 디바이스(5700)에 대한 유전체 분리 및 환경적 보호를 제공하기 위해 트랜시버 전극(208)의 외측 표면 상에 배치될 수 있다. 패시베이션 층들 및 다른 디바이스 층들은 명확화를 위해 도시되지 않는다.
[00216] 센서 기판(202)은 LTCC 또는 플라스틱 패키지(5750)의 통상적으로 평탄한 바닥에 부착될 수 있다. 패키지(5750)의 바닥에서 사용되는 재료는, 센서 기판(202)과 패키지(5750)의 바닥 사이의 계면을 통해 이동하는 초음파들의 어쿠스틱 반사들을 감소시키기 위해 디스플레이 모듈(5502) 또는 센서 기판(202)의 어쿠스틱 임피던스와 유사한 어쿠스틱 임피던스를 갖도록 선택될 수 있다. 일부 구현들에서, 패키지(5750)의 바닥 층은 디스플레이 모듈에 대한 부착없이 플레이튼으로서 기능할 수 있다. FPC(211)는 솔더 또는 ACF의 층과 같은 전기 전도성 접착제(203)로 패키지(5750)의 하나 이상의 임베딩된 패키지 비아들(5756) 및 외부 랜딩 패드들(5758)에 부착될 수 있다. FPC(211)는 하나 이상의 유전체 층들(212), 금속 상호연결부들(214)의 하나 이상의 층들 및 하나 이상의 FPC 비아들(213)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 FPC 커버 층들(215)은 FPC(211)의 외측 부분 상에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, FPC(211)는 FPC 부착 접착제 층(4734)으로 패키지(5750)의 금속, 플라스틱 또는 세라믹 덮개(5752)에 부착될 수 있다.
[00217] 센서 기판(202) 상의 본드 패드들(205)은 ACF 또는 솔더 재료와 같은 전도성 접착제(203)를 통해 하나 이상의 패키지 트레이스들(5754), 패키지 비아들(5756) 및 FPC(211)의 상호연결부들(214)에 대한 LTCC 또는 플라스틱 패키지(5750)의 연관된 랜딩 패드들(5758)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 하나 이상의 본드 와이어들(5505)은 본드 패드들(205)로부터 패키지 트레이스들(5754)에 대한 전기적 연결부를 제공할 수 있다. 덮개(5752), 예를 들어, 스탬핑된 금속, 플라스틱 또는 세라믹 층은 에폭시, 아교, 솔더 또는 다른 적절한 접착제 재료로 패키지(5750) 위에 위치되고 그에 부착될 수 있다. 캐비티(605)는 덮개(5752)와 코팅 층(207) 사이에 형성되어, 코팅 층(207)과 캐비티(605) 사이의 계면에서 어쿠스틱 장벽(607)을 형성할 수 있다. 패키지(5750)를 포함하는 지문 센서 디바이스(5700)는 플레이튼 접착제(209)로 또는 다른 적절한 수단을 통해 디스플레이 모듈(5502)에 커플링될 수 있다. 도 47 내지 도 52에 설명된 지문 센서 디바이스들은 도 43a 내지 도 43c, 도 44a 내지 도 44c, 도 45a 및 도 45b 및/또는 도 46에 설명된 방법들, 프로세스들 및/또는 시퀀스들을 사용하여 제조될 수 있음을 주목한다.
예시적인 전자 디바이스들
[00218] 도 58은 전술한 지문 센서 디바이스들, 집적 디바이스, 반도체 디바이스, 집적 회로, 다이, 인터포저, 패키지 또는 PoP(package-on-package) 중 임의의 것과 집적될 수 있는 다양한 전자 디바이스들을 예시한다. 예를 들어, 모바일 폰 디바이스(5802), 랩탑 컴퓨터 디바이스(5804), 고정 위치 단말 디바이스(5806) 또는 웨어러블 디바이스(5808)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 지문 센서 디바이스(5800)를 포함할 수 있다. 지문 센서 디바이스(5800)는 예를 들어, 본 명세서에 설명된 지문 센서 디바이스들 중 임의의 것일 수 있다. 도 58에 예시된 디바이스들(5802, 5804, 5806 및 5808)은 단지 예시적이다. 다른 전자 디바이스들은 또한, 모바일 디바이스들, 핸드-헬드 PCS(personal communication systems) 유닛들, 휴대용 데이터 유닛들, 예를 들어, 개인 휴대 정보 단말들, GPS(global positioning system) 가능 디바이스들, 내비게이션 디바이스들, 셋탑 박스들, 뮤직 플레이어들, 비디오 플레이어들, 엔터테인먼트 유닛들, 고정 위치 데이터 유닛들, 예를 들어, 검침 장치, 통신 디바이스들, 스마트폰들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터들, 웨어러블 디바이스들(예를 들어, 시계들, 안경), IoT(Internet of things) 디바이스들, 서버들, 라우터들, 자동차들(예를 들어, 자율 자동차들)에 구현된 전자 디바이스들 또는 데이터 또는 컴퓨터 명령들을 저장 또는 리트리브하는 임의의 다른 디바이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 디바이스들(예를 들어, 전자 디바이스들)의 그룹을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌 지문 센서 디바이스(5800)를 특성화할 수 있다.
[00219] 도 2 내지 도 6, 도 9 내지 도 42, 도 43a 내지 도 43c, 도 44a 내지 도 44c, 도 45a 및 도 45b 및/또는 도 46 내지 도 58에 예시된 컴포넌트들, 프로세스들, 특징들 및/또는 기능들 중 하나 이상은 단일 컴포넌트, 프로세스, 특징 또는 기능으로 재배열 및/또는 결합되거나, 몇몇 컴포넌트들, 프로세스들 또는 기능들에서 구현될 수 있다. 추가적인 엘리먼트들, 컴포넌트들, 프로세스들 및/또는 기능들은 또한 본 개시를 벗어나지 않으면서 추가될 수 있다. 도 2 내지 도 6, 도 9 내지 도 42, 도 43a 내지 도 43c, 도 44a 내지 도 44c, 도 45a 및 도 45b 및/또는 도 46 내지 도 58 및 본 개시에서 이에 대응하는 설명은 다이들 및/또는 IC들로 제한되지 않음을 또한 주목해야 한다. 일부 구현들에서, 도 2 내지 도 6, 도 9 내지 도 42, 도 43a 내지 도 43c, 도 44a 내지 도 44c, 도 45a 및 도 45b 및/또는 도 46 내지 도 58 및 이에 대응하는 설명은 지문 센서 디바이스들 및/또는 집적된 디바이스들을 제조, 생성, 제공 및/또는 생산하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 디바이스는 지문 센서 디바이스, 다이, 집적된 디바이스, 다이 패키지, 집적 회로(IC), 디바이스 패키지, 집적 회로(IC) 패키지, 웨이퍼, 반도체 디바이스, PoP(package on package) 디바이스 및/또는 인터포저를 포함할 수 있다.
[00220] "예시적인"이라는 단어는, "예, 예증 또는 예시로서 기능하는" 것을 의미하도록 본 명세서에서 사용된다. "예시적인" 것으로서 본 명세서에 설명된 임의의 구현 또는 양상은 본 개시의 다른 양상들에 비해 반드시 바람직하거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다. 유사하게, "양상들"이라는 용어는, 본 개시의 모든 양상들이 논의된 특성, 이점 또는 동작 모드를 포함한다는 것을 요구하지는 않는다. 용어 "커플링된"은, 2개의 오브젝트들 사이에서의 직접적인 또는 간접적인 커플링을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 예를 들어, 오브젝트 A가 오브젝트 B를 물리적으로 터치하고 오브젝트 B가 오브젝트 C를 터치하면, 오브젝트들 A 및 C는, 그들이 서로를 물리적으로 직접 터치하지 않더라도, 서로 커플링된 것으로 여전히 고려될 수 있다. 다른 컴포넌트 위에 위치된 하나의 컴포넌트의 상황에서 본 출원에서 사용되는 "위에"라는 용어는 다른 컴포넌트 상에 및/또는 다른 컴포넌트 내에 있는(예를 들어, 컴포넌트의 표면 상의 또는 컴포넌트에 임베딩된) 컴포넌트를 의미하는 것으로 사용될 수 있음을 추가로 주목한다. 따라서, 예를 들어, 제2 컴포넌트 위에 있는 제1 컴포넌트는 (1) 제1 컴포넌트가 제2 컴포넌트 위에 있지만 제2 컴포넌트와 직접 접촉하지 않은 것, (2) 제1 컴포넌트가 제2 컴포넌트 상에(예를 들어, 표면 상에) 있는 것, 및/또는 (3) 제1 컴포넌트가 제2 컴포넌트 내에 있는 것(예를 들어, 내에 임베딩된 것)을 의미할 수 있다.
[00221] 또한, 본 명세서에 포함된 다양한 개시들 흐름도, 흐름 다이어그램, 구조도, 또는 블록도로서 도시되는 프로세스로서 설명될 수 있음을 주목한다. 흐름도가 순차적인 프로세스로서 동작들을 설명할 수 있지만, 동작들의 대부분은 병렬로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 동작들의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는, 그의 동작들이 완료되는 경우 종결된다.
[00222] 본 명세서에 설명된 본 개시의 다양한 특성들은 본 개시를 벗어나지 않으면서 상이한 시스템들에서 구현될 수 있다. 본 개시의 전술한 양상들은 단지 예들일 뿐이며, 본 개시를 제한하는 것으로서 해석되지 않음을 주목해야 한다. 본 개시의 양상들의 설명은, 청구항들의 범위를 제한하는 것이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 그러므로, 본 교시들은, 다른 타입들의 장치들에 용이하게 적용될 수 있으며, 많은 대안들, 변형들, 및 변경들은 당업자들에게 명백할 것이다.
Claims (42)
- 지문 센서 디바이스로서,
플레이튼(platen);
센서 기판 ― 상기 센서 기판은 FPC(flexible printed circuit)가 상기 플레이튼과 상기 센서 기판 사이에 위치되게 허용하도록 구성된 오목부를 포함함 ―;
상기 센서 기판에 커플링된 캡(cap);
상기 센서 기판과 상기 캡 사이에 형성된 캐비티(cavity) ― 상기 센서 기판 및 상기 캐비티는 어쿠스틱(acoustic) 장벽을 형성함 ―;
상기 센서 기판의 제1 표면 위의 복수의 센서 회로들;
상기 복수의 센서 회로들 및 상기 센서 기판의 제1 표면 위에 위치된 트랜시버 층 ― 상기 트랜시버 층은 하나 이상의 초음파들을 생성하는 것 및 하나 이상의 초음파들을 수신하는 것 양자 모두를 수행하도록 구성된 제1 단일 압전 층을 포함함 ―; 및
상기 제1 단일 압전 층 위에 위치된 트랜시버 전극을 포함하는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 트랜시버 전극은 상기 센서 기판의 적어도 하나의 비아에 커플링되는, 지문 센서 디바이스. - 제2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아는 TSV(through-substrate via)를 포함하는, 지문 센서 디바이스. - 제2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아는 몰딩된 비아 바를 포함하는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 어쿠스틱 장벽은 적어도 80 퍼센트의 반사율을 갖도록 구성되는, 지문 센서 디바이스. - 제5 항에 있어서,
상기 캐비티는 0.05 마이크론 내지 150 마이크론의 높이를 갖는, 지문 센서 디바이스. - 제5 항에 있어서,
상기 캡은, 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널, PCB(printed circuit board), FPC(flexible printed circuit), 캡슐화 층, 금속 층, 및 플라스틱 층으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 센서 기판은 플레이튼 접착제로 상기 플레이튼에 커플링되고, 그리고 상기 트랜시버 전극은 상기 복수의 센서 회로들과 상기 플레이튼 사이에 위치되는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 센서 기판은 상기 제1 표면 반대편의 제2 표면을 포함하고, 그리고 상기 센서 기판의 상기 제2 표면은 플레이튼 접착제로 상기 플레이튼에 커플링되는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 센서 기판은 실리콘 또는 유리를 포함하는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 센서 기판은 50 마이크론 내지 500 마이크론의 두께를 갖는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 트랜시버 전극 상에 배치된 코팅 층을 더 포함하는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 단일 압전 층 또는 제2 압전 층은 제1 세그먼트화된 압전 층 및 제2 세그먼트화된 압전 층을 포함하고, 그리고 상기 트랜시버 전극은 상기 제1 세그먼트화된 압전 층에 커플링된 송신기 전극 및 상기 제2 세그먼트화된 압전 층에 커플링된 수신기 전극을 포함하는, 지문 센서 디바이스. - 제13 항에 있어서,
상기 제1 세그먼트화된 압전 층 및 상기 송신기 전극은 하나 이상의 초음파들을 생성하도록 구성되고, 그리고 상기 제2 세그먼트화된 압전 층 및 상기 수신기 전극은 하나 이상의 초음파들을 수신하도록 구성되는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 지문 센서 디바이스는, 뮤직 플레이어, 비디오 플레이어, 엔터테인먼트 유닛, 내비게이션 디바이스, 통신 디바이스, 모바일 디바이스, 모바일 폰, 스마트폰, 개인 휴대 정보 단말(personal digital assistant), 고정 위치 단말, 태블릿 컴퓨터, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, IoT(Internet of things) 디바이스, 랩탑 컴퓨터, 서버, 및 자동차 내의 디바이스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 디바이스에 통합되는, 지문 센서 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 플레이튼은 디스플레이 커버 유리, LCD 디스플레이 패널, OLED 디스플레이 패널, 디스플레이 모듈, 모바일 디바이스 인클로저, 또는 초음파 인증 버튼의 커버 중 적어도 일부를 포함하는, 지문 센서 디바이스. - 장치로서,
플레이튼;
센서 기판 ― 상기 센서 기판은 FPC(flexible printed circuit)가 상기 플레이튼과 상기 센서 기판 사이에 위치되게 허용하도록 구성된 오목부를 포함함 ―;
상기 센서 기판에 커플링된 캡 수단;
상기 센서 기판과 상기 캡 수단 사이에 형성된 캐비티 ― 상기 센서 기판 및 상기 캐비티는 어쿠스틱 장벽을 형성함 ―;
상기 센서 기판의 제1 표면 위의 복수의 센서 회로들; 및
상기 복수의 센서 회로들 및 상기 센서 기판의 제1 표면 위에 위치된 트랜시버 수단을 포함하고, 상기 트랜시버 수단은:
송신기 수단; 및
수신기 수단을 포함하고,
상기 트랜시버 수단은 하나 이상의 초음파들을 생성하고 그리고 하나 이상의 초음파들을 수신하도록 구성된 제1 단일 압전 층을 포함하는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 트랜시버 수단은 상기 센서 기판의 적어도 하나의 비아에 커플링된 트랜시버 전극을 포함하는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 센서 기판과 상기 캡 수단 사이의 상기 캐비티의 높이는 0.05 마이크론 내지 150 마이크론인, 장치. - 제19 항에 있어서,
상기 캡 수단은, 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널, PCB(printed circuit board), FPC(flexible printed circuit), 캡슐화 층, 금속 층, 및 플라스틱 층으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 센서 기판은 플레이튼 접착제로 상기 플레이튼에 커플링되고, 그리고 상기 트랜시버 수단은 상기 복수의 센서 회로들과 상기 플레이튼 사이에 위치된 트랜시버 전극을 포함하는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 센서 기판은 상기 제1 표면 반대편의 제2 표면을 포함하고, 그리고 상기 센서 기판의 상기 제2 표면은 플레이튼 접착제로 상기 플레이튼에 커플링되는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 어쿠스틱 장벽은 적어도 80 퍼센트의 반사율을 갖도록 구성되는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 어쿠스틱 장벽은 적어도 98 퍼센트의 반사율을 갖도록 구성되는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 센서 기판은 50 마이크론 내지 500 마이크론의 두께를 갖는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 송신기 수단은:
제1 압전 세그먼트;
제1 단일 압전 세그먼트 위에 형성된 전극 층; 및
상기 전극 층 위에 형성된 코팅 층을 포함하는, 장치. - 제26 항에 있어서,
상기 수신기 수단은:
제2 압전 세그먼트;
상기 제2 압전 세그먼트 위에 형성된 제2 전극 층; 및
상기 제2 전극 층 위에 형성된 제2 코팅 층을 더 포함하는, 장치. - 제27 항에 있어서,
상기 제1 단일 압전 층은 상기 제1 압전 세그먼트를 포함하고, 그리고
상기 제2 압전 세그먼트는 상기 제1 압전 세그먼트와 동일 평면에 있는, 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 플레이튼은 디스플레이 커버 유리, LCD 디스플레이 패널, OLED 디스플레이 패널, 디스플레이 모듈, 모바일 디바이스 인클로저, 또는 초음파 인증 버튼의 커버 중 적어도 일부를 포함하는, 장치. - 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서,
플레이튼을 제공하는 단계;
오목부를 포함하는 센서 기판을 제공하는 단계;
캐비티가 상기 센서 기판과 캡 사이에 형성되도록 상기 센서 기판에 상기 캡을 커플링시키는 단계 ― 상기 센서 기판 및 상기 캐비티는 어쿠스틱 장벽을 형성함 ―;
상기 플레이튼과 상기 센서 기판 사이에 위치되는 FPC(flexible printed circuit)을 제공하는 단계;
상기 센서 기판의 제1 표면 위에 복수의 센서 회로들을 형성하는 단계;
상기 복수의 센서 회로들 및 상기 센서 기판의 제1 표면 위에 트랜시버 층을 제공하는 단계 ― 상기 트랜시버 층을 제공하는 것은:
하나 이상의 초음파들을 생성하는 것 및 하나 이상의 초음파들을 수신하는 것 양자 모두를 수행하도록 구성된 제1 단일 압전 층을 제공하는 것을 포함함 ―; 및
상기 제1 단일 압전 층 위에 위치되는 트랜시버 전극을 제공하는 단계를 포함하는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제30 항에 있어서,
상기 트랜시버 전극을 제공하는 것은 상기 센서 기판 내의 적어도 하나의 비아에 상기 트랜시버 전극을 커플링시키는 것을 포함하는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제31 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아를 제공하는 것은 TSV(through-substrate via)를 형성하는 것을 포함하는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제31 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비아를 제공하는 것은 몰딩된 비아 바를 제공하는 것을 포함하는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제30 항에 있어서,
상기 센서 기판과 상기 캡 사이에 위치된 상기 캐비티는 0.05 마이크론 내지 150 마이크론의 캐비티 높이를 갖는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제30 항에 있어서,
상기 캡은, 웨이퍼, 기판, 패널, 서브-패널, PCB(printed circuit board), FPC(flexible printed circuit), 캡슐화 층, 금속 층, 및 플라스틱 층으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제30 항에 있어서,
상기 센서 기판은 제2 표면을 포함하고, 그리고 상기 센서 기판의 상기 제2 표면은 플레이튼 접착제로 상기 플레이튼에 커플링되는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제30 항에 있어서,
상기 어쿠스틱 장벽은 적어도 80 퍼센트의 반사율을 갖도록 구성되는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제30 항에 있어서,
상기 센서 기판은 50 마이크론 내지 500 마이크론의 두께를 갖는, 지문 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 FPC(flexible printed circuit)는 상기 센서 기판에 전기적으로 커플링되고 그리고 용량성 터치 전극들을 포함하는, 지문 센서 디바이스.
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