NO318886B1

NO318886B1 - Multiplexing II

Info

Publication number: NO318886B1
Application number: NO20033871A
Authority: NO
Inventors: Jon Nysaether
Original assignee: Idex Asa
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2005-05-18
Also published as: NO20033871D0

Abstract

Denne oppfinnelsen angår en sensormodul for måling av strukturer i en overflate, særlig en fingeroverflate, omfattende:. et antall sensorelementer som er lokalisert i valgte posisjoner i en felles overflate, og minst én stimuleringselektrode for å påtrykke en varierende spenning eller strøm mellom stimuleringslektroden og antallet av sensorer gjennom overflaten, nevnte sensorelementer er også koblet til en elektronisk krets, der nevnte elektroniske krets er innrettet til å måle størrelsen på nevnte kapasitans eller impedans mellom hvert sensorelement og stimuleringselektroden ved valgte tidspunkter, og der nevnte elektroniske krets omfatter inngangsmidler inkludert minst to forsterkerkretser, der hver forsterkerkrets er koblet til et sensorelement sett inklusive minst to sensorelementer for forsterkning av signalene derfra og overføring av dette til nevnte elektroniske krets, der hvert sensorelement i hvert sett er koblet til minst én kobler innrettet til å kontrollere koblingen mot forsterkerkretsen i en forutbestemt sekvens, slik at forsterkerkretsen dermed mottar et signal fra ett sensorelement om gangen.This invention relates to a sensor module for measuring structures in a surface, in particular a finger surface, comprising :. a number of sensor elements located in selected positions in a common surface, and at least one stimulation electrode for applying a varying voltage or current between the stimulation electrode and the number of sensors through the surface, said sensor elements are also connected to an electronic circuit, said electronic circuit being arranged to measure the magnitude of said capacitance or impedance between each sensor element and the stimulation electrode at selected times, and wherein said electronic circuit comprises input means including at least two amplifier circuits, each amplifier circuit being connected to a sensor element set including at least two sensor elements for amplifying the signals therefrom and transmitting this to said electronic circuit, wherein each sensor element in each set is connected to at least one coupler arranged to check the connection to the amplifier circuit in a predetermined sequence, so that the amplifier circuit thereby receives a signal from one sensor element at a time. gen.

Description

Denne oppfinnelsen angår en sensormodul er innrettet til å føle det topologiske mønster i en overflate som er i direkte kontakt med den, for eksempel et fingeravtrykk. This invention relates to a sensor module designed to sense the topological pattern in a surface that is in direct contact with it, for example a fingerprint.

Markedet for biometri utvikler seg raskt. Imidlertid stilles det strenge krav for at biotri skal slå gjennom på forbrukermarkedet, med hensyn til sensorpris, kompakt utførelse, avbildningskvalitet for fingeravtrykket og kraftforbruk.. The market for biometrics is developing rapidly. However, there are strict requirements for biotri to break through on the consumer market, with regard to sensor price, compact design, image quality for the fingerprint and power consumption.

Kapasitive fingeravtrykksensorer representerer en at de mest lovende teknologiene for å realisere kompakte lavkost-fingeravtrykksensorer for konsumentmarkedet, og flere konsepter har vært foreslått i de siste årene. Sensorkonseptene kan grovt deles inn i to kategorier: Matrisesensorer, der fingeravtrykket er plassert på en todimensjonal sensorflate, og skannere eller sveipesensorer, der brukeren må trekke fingeren sin over sensoren for at den skal registrere bildet. Capacitive fingerprint sensors represent one of the most promising technologies for realizing compact low-cost fingerprint sensors for the consumer market, and several concepts have been proposed in recent years. The sensor concepts can be roughly divided into two categories: Matrix sensors, where the fingerprint is placed on a two-dimensional sensor surface, and scanners or swipe sensors, where the user has to drag his finger over the sensor for it to register the image.

US-patent. 6069070 beskriver en typisk matrisetype AC-kapasitive fingeravtrykksensorer. Denne sensoren er i utgangsspunktet en silisiumbrikke (IC) som er forsynt med en todimensjonal matrise av sensorelementer (piksler) i tillegg til forsterkere og andre kretser. En driverelektrode plassert på sensorpakken, utenpå den aktive sensorflaten, brukes for å koble en AC-spenning til fingeren. AC-signalet penetrerer fingeren og kobles gjennom et dielektrisk lag til sensorelementene (Pads) på sensorens overflate. Sensorelementene er koblet til forsterkerkretser i silisiumbrikken. US patent. 6069070 describes a typical matrix type AC capacitive fingerprint sensors. This sensor is basically a silicon chip (IC) which is equipped with a two-dimensional matrix of sensor elements (pixels) in addition to amplifiers and other circuits. A driver electrode placed on the sensor package, outside the active sensor surface, is used to connect an AC voltage to the finger. The AC signal penetrates the finger and is connected through a dielectric layer to the sensor elements (Pads) on the sensor's surface. The sensor elements are connected to amplifier circuits in the silicon chip.

Et annet eksempel på en matrisesensor er vist i US S32S442. Sensorelementene er her organisert i rekker og kolonner, og et spesifikt element kan adresseres ved å velge den relevante kolonnen eller raden. Hver rad er dermed koblet til en driverkrets som kan brukes til å påtrykke en spenning til sensorelementet, og hver kolonne er koblet til en følerkrets. For hvert sensorelement er det også en transistorkobler som kan brukes for å svitsje koblingen til driverkretsen. Ved å adressere bare en rekke av gangen og sample hvert følerelement hver gang en ny rekke adresseres kan hele matrisen aksesseres for å oppnå et fullstendig 2D-bilde av fingeroverflaten. Another example of an array sensor is shown in US S32S442. The sensor elements are here organized in rows and columns, and a specific element can be addressed by selecting the relevant column or row. Each row is thus connected to a driver circuit which can be used to apply a voltage to the sensor element, and each column is connected to a sensor circuit. For each sensor element there is also a transistor switch that can be used to switch the connection to the driver circuit. By addressing only one row at a time and sampling each sensing element each time a new row is addressed, the entire array can be accessed to obtain a complete 2D image of the finger surface.

Disse sensorkonfigurasj onene har imidlertid flere ulemper: Av åpenbare årsaker må den aktive delen av matrisesensoren være like stor som den delen av fingeren som skal måles, med andre ord i størrelsesorden lOOmm<2>. På grunn av at prisen på silisium ICer øker proporsjonalt med brikkearealet, kan slike store brikker bli avskrekkende dyre for mange konsumentapplikasjoner. However, these sensor configurations have several disadvantages: For obvious reasons, the active part of the matrix sensor must be as large as the part of the finger to be measured, in other words in the order of lOOmm<2>. Due to the fact that the price of silicon ICs increases proportionally with the chip area, such large chips can become prohibitively expensive for many consumer applications.

Fingeravtrykkskannere, der brukeren skal trekke fingeren sin over sensoren, har ikke samme lengde som fingeravtrykket og kan derfor være mindre og med kostnadseffektiv. På grunn av deres reduserte størrelse og lavere pris kan skannersensorer være et bedre valg for de typiske masseproduserte applikasjonene. Skannere krever bare et begrenset antall sensorlinjer, og mens bredden på sensoren fremdeles må tilsvare bredden på fingeravtrykket, trenger bare sensorlengden å være noen få millimeter eller til og med mindre. Det lineære arrangementet av sensorelementer gir også mer fleksibilitet i utformingen av koblingen mellom sensoren og fingeren - den må ikke nødvendigvis være en flat overflate slik som matrisesensorene ofte er. Fingerprint scanners, where the user has to draw their finger over the sensor, do not have the same length as the fingerprint and can therefore be smaller and cost-effective. Because of their reduced size and lower price, scanner sensors may be a better choice for the typical mass-produced applications. Scanners only require a limited number of sensor lines, and while the width of the sensor still needs to match the width of the fingerprint, the sensor length only needs to be a few millimeters or even less. The linear arrangement of sensor elements also provides more flexibility in the design of the connection between the sensor and the finger - it does not necessarily have to be a flat surface as the matrix sensors often are.

Patentsøknaden PCT/NOO1/0023 8 viser et eksempel på en skannende sensor der den integrerte kretsen med forsterkere osv (ASIC) er montert på baksiden av et substrat. Substratet er for eksempel silisium, keramikk eller glass. Oversiden av substratet er utstyrt med et antall ledende elementer (pads) for føling av kapasitans og ledende vias/hull er laget gjennom substratet for å koble hvert sensorelement (pad til en tilsvarende inngangskontakt til ASICen. Sensorelementene er dekket med et dielektrisk materiale. Den beskrvne sensoren omfatter et i det vesentlige lineært array av sensorelementer med én fullstendig, enkeltlinje, og tilleggs-sensorelementer for å bestemme hastigheten til fingeren. Alternativt kan to linjer med forskjøvne sensorelementer brukes, og lesingen av de to linjene kan brukes for å tilveiebringe hastigheten . Hastighetsmålingene er nødvendige for å bygge opp et todimensjonalt bilde basert på utlesningene fra sensoren. Eksempler på andre skannende sensorer er vist i PCT/NO98/00182, PCT/NO01/00239, US 6,289,114, og EP 0 735 502 A2. Patent application PCT/NOO1/0023 8 shows an example of a scanning sensor where the integrated circuit with amplifiers etc. (ASIC) is mounted on the back of a substrate. The substrate is, for example, silicon, ceramic or glass. The upper side of the substrate is equipped with a number of conductive elements (pads) for sensing capacitance and conductive vias/holes are made through the substrate to connect each sensor element (pad) to a corresponding input contact of the ASIC. The sensor elements are covered with a dielectric material. The described the sensor comprises a substantially linear array of sensor elements with one complete, single line, and additional sensor elements to determine the speed of the finger. Alternatively, two lines of offset sensor elements may be used, and the reading of the two lines may be used to provide the speed. are necessary to build up a two-dimensional image based on the readings from the sensor.Examples of other scanning sensors are shown in PCT/NO98/00182, PCT/NO01/00239, US 6,289,114, and EP 0 735 502 A2.

Den substratbasert sensoren i PCT/NOO 1/00238 har flere fordeler: Det er mulig å trekke inn signalbaner på substratet, hvilket gjør det mulig å frakoble størrelsen på ASICen fra både bredden og lengden på fingeravtrykket som skal avleses. Dette gjør det mulig å designe en mye mindre IC-brikke og dermed spare kostnader. I tillegg vil substratet, som er langt billigere å lage pr areal, virke som en beskyttelse mot mekanisk påvirkning eller omgivelsene for den følsomme ASIC brikken på baksiden. Sensoren har en svært lav profil, og hvis levert med f.eks BGA-baller vil den ikke måtte pakkes videre før den monteres på et hovedkort, for eksempel i en telefon. The substrate-based sensor in PCT/NOO 1/00238 has several advantages: It is possible to draw in signal paths on the substrate, which makes it possible to decouple the size of the ASIC from both the width and the length of the fingerprint to be read. This makes it possible to design a much smaller IC chip and thus save costs. In addition, the substrate, which is far cheaper to make per area, will act as a protection against mechanical impact or the environment for the sensitive ASIC chip on the back. The sensor has a very low profile, and if delivered with, for example, BGA balls, it will not have to be packaged further before it is mounted on a main board, for example in a phone.

Sensoren har også fordelen at driverelektrodene for stimulering av fingeren med et AC-signal kan integreres direkte på overflaten til substratet. Disse driverelektrodene kan kobles til jord gjennom en ESD-beskyttet halvlederinnrettning, slik at enhver ESD-utladning fra fingeren vil gå til elektroden heller enn til sensorelementene. The sensor also has the advantage that the driver electrodes for stimulating the finger with an AC signal can be integrated directly on the surface of the substrate. These driver electrodes can be connected to ground through an ESD-protected semiconductor alignment, so that any ESD discharge from the finger will go to the electrode rather than to the sensor elements.

Innretningen i PCT/NO01/00238 krever imidlertid at et stort antall lederspor, i prinsippet et for hvert sensorelement i en linje, kan kobles til ASIC'en, enten ved hjelp av via-hull gjennom substratet eller med wire-bondinger eller TAB (Tape Automated Bonding) på sidene. Dette har flere ulemper: For gjennomgående viahull må den anvendte substrat-teknologien tillate et stort antall viahull innen et relativt lite område. Dette gjør substratprosessen komplisert og kan også eksludere bruken av bestemte substratmaterialer eller prosesser. However, the device in PCT/NO01/00238 requires that a large number of conductor tracks, in principle one for each sensor element in a line, can be connected to the ASIC, either by means of via holes through the substrate or with wire bonds or TAB (Tape Automated Bonding) on the pages. This has several disadvantages: For continuous via holes, the substrate technology used must allow a large number of via holes within a relatively small area. This makes the substrate process complicated and may also exclude the use of certain substrate materials or processes.

For wire-bonding eller TAB er det store antallet koblinger upraktisk og gir tilleggskostnader til sensoren. I tillegg må denne typen koblinger beskyttes, for eksempel av en "glop-top", og dermed legge til høyde rundt kanten av sensoren. Dette er upraktisk i forhold til trekking av fingeren, særlig hvis den lange siden av sensoren må bli brukt for å koble alle kanalene. For wire-bonding or TAB, the large number of connections is impractical and adds additional costs to the sensor. In addition, this type of connection must be protected, for example by a "glop-top", thus adding height around the edge of the sensor. This is inconvenient compared to pulling the finger, especially if the long side of the sensor has to be used to connect all the channels.

I tillegg må det være en ASIC inngangskanal, og muligens også en forforsterker, for hvert sensorelement-område på toppflaten. Siden både i/o-området, forsterkeren og relatert ESD-beskyttelses-kretser opptar plass på ASICen vil det være vanskelig å redusere størrelsen på brikken under en viss grense. Dette kan gjøre det vanskelig å nå de ekstremt lave produksjonskostnadene som kreves for en masseprodusert sensor. In addition, there must be an ASIC input channel, and possibly also a preamplifier, for each sensor element area on the top surface. Since both the i/o area, the amplifier and related ESD protection circuits occupy space on the ASIC, it will be difficult to reduce the size of the chip below a certain limit. This can make it difficult to reach the extremely low production costs required for a mass-produced sensor.

Norsk patentsøknad nr 2003 0970 viser en metode for å redusere antallet inngangskanaler ved hjelp av en form for multipleksing på et passivt substrat. Metoden bruker en AC-variant av det DC-baserte måleprinsippet beskrevet i US 5325442, der driverspenningen påtrykkes gjennom sensorelementet og kapasitansen eller impedansen måles mot en ekstern, jordet elektrode i kontakt med fingeren. I denne søknaden er sensorelementene delt inn i et antall undergrupper kalt rekker og kolonner (bruken av uttrykkene "rekker" og "kolonner" behøver ikke å bety at sensorelementene er fysisk organisert i form av en matrise på substratet, men heller at hvert element i det i det vesentlige lineære arrayet har en dobbeltkobling, med én kobling til driverenheten og en annen til følerkretsen.) Til sammenligning med måleprinsippet i US 6069070 har imidlertid måleprinsippet i NO 2003 0970 lavere følsomhet. Dette på grunn av organiseringen av kapasitansnettverket gjennom hvilket AC-spenningen er koblet til fingeren og målesporet. Under ellers like omstendigheter vil en viss driverspenning gi et høyere signal hvis den er koblet direkte til fingeren som i US 6069070 enn sensorelementene i NO 2003 0970. Norwegian patent application no. 2003 0970 shows a method for reducing the number of input channels using a form of multiplexing on a passive substrate. The method uses an AC variant of the DC-based measurement principle described in US 5325442, where the driver voltage is applied through the sensor element and the capacitance or impedance is measured against an external, grounded electrode in contact with the finger. In this application, the sensor elements are divided into a number of subgroups called rows and columns (the use of the terms "rows" and "columns" need not mean that the sensor elements are physically organized in the form of a matrix on the substrate, but rather that each element in the essentially the linear array has a double connection, with one connection to the driver unit and another to the sensor circuit.) Compared to the measuring principle in US 6069070, however, the measuring principle in NO 2003 0970 has lower sensitivity. This is due to the organization of the capacitance network through which the AC voltage is connected to the finger and the measuring track. Other things being equal, a certain driver voltage will give a higher signal if it is connected directly to the finger as in US 6069070 than the sensor elements in NO 2003 0970.

En annen ulempe med prisnippet i NO 2003 0970 er at støy i fingeren kobles til alle sensorene som er koblet til samme følerkrets, og ikke bare til elementet som er aktivert av driverelektroden. Dette vil øke påvirningen av støy i fingeren i forhold til antallet sensorelementer koblet til hver følerkrets. Another disadvantage of the price cut in NO 2003 0970 is that noise in the finger is connected to all the sensors that are connected to the same sensor circuit, and not just to the element that is activated by the driver electrode. This will increase the influence of noise in the finger in relation to the number of sensor elements connected to each sensor circuit.

Dermed er det et formål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe en sensormodul med høy følsomhet, i hvilken antallet nødvendige kanaler er svært lavt, og der substratet er laget i en prosess med muligheter for lave produksjonskostnader pr areal. Sensoren består fortrinnsvis av et i det vesentlige lineært array med sensorelementer laget på et substrat, der sensorelementene i det i det vesentlige lineære arrayet er organisert i et antall "rader" og "kolonner", der disse benevnelsene bare refererer til måten de er koblet elektrisk og ikke hvordan de er organisert geometrisk. Hver kolonne av sensorelementer er koblet til en følerkrets i en annen brikke (ASIC) montert separat eller på baksiden av sensorsubstratet. Koblingen mellom hvert sensorelement og lederen mot følerkretsen er kontrollert ved at minst én kobler er laget i topplagene til substratet. Kobleren opereres ved et kontrollsignal felles for alle elementene i én rad. Kontrollsignalet kommer fra ASIC en. Koblingene mellom ASICen og substratet blir realisert ved wire bonds, flip-chip, TAB eller andre "første-nivå" pakketeknikker. Koblingene fra sensorelementene til bindeområdene (bonding pads) kan enten være på toppflaten (finger-siden) eller på baksiden. I det sistnevnte tilfellet må koblingene rutes fra forsiden av brikken til baksiden av substratet, enten via hull eller gjennom ledere på siden av kretsen. Substratet er fortrinnsvis et silisium (eller annet halvledende) substrat eller et passivt substrat med integrerte halvlederkoblere, for eksempel i form av tynnfilm-transistorer (TFT'er). I det vesentlige alle aktive innretninger (forsterkere, filtere, digitale kretser) er fabrikert på selve ASICen, slik at substratprosessen blir så enkel som mulig. En typisk substratprosess kan være et silisium-substrat med bare 1-3 lag av dopede halvledere og 2-3 metall-lag, som vil være tilstrekkelig for å fabrikere for eksempel en enkel MOS-kobler. Thus, it is an aim of this invention to provide a sensor module with high sensitivity, in which the number of necessary channels is very low, and where the substrate is made in a process with possibilities for low production costs per area. The sensor preferably consists of a substantially linear array of sensor elements made on a substrate, where the sensor elements in the substantially linear array are organized into a number of "rows" and "columns", where these designations refer only to the manner in which they are connected electrically and not how they are organized geometrically. Each column of sensor elements is connected to a sensor circuit in another chip (ASIC) mounted separately or on the back of the sensor substrate. The connection between each sensor element and the conductor towards the sensor circuit is controlled by at least one connector being made in the top layers of the substrate. The coupler is operated by a control signal common to all elements in one row. The control signal comes from an ASIC. The connections between the ASIC and the substrate are realized by wire bonds, flip-chip, TAB or other "first-level" packaging techniques. The connections from the sensor elements to the bonding areas (bonding pads) can either be on the top surface (finger side) or on the back. In the latter case, the connections must be routed from the front of the chip to the back of the substrate, either via holes or through conductors on the side of the circuit. The substrate is preferably a silicon (or other semiconductor) substrate or a passive substrate with integrated semiconductor couplers, for example in the form of thin film transistors (TFTs). Essentially all active devices (amplifiers, filters, digital circuits) are fabricated on the ASIC itself, so that the substrate process is as simple as possible. A typical substrate process can be a silicon substrate with only 1-3 layers of doped semiconductors and 2-3 metal layers, which will be sufficient to manufacture, for example, a simple MOS switch.

Den foreliggende oppfinnelsen gir lave kostnader, lavt strømforbruk, høye signalnivåer, god pålitelighet mot mekanisk påvirkning eller påvirkning fra omgivelsene og enkelt pakking og montering. Oppfinnelsen er kjennetegnet slik som angitt i det selvstendige kravet. The present invention provides low costs, low power consumption, high signal levels, good reliability against mechanical or environmental influences and easy packaging and assembly. The invention is characterized as stated in the independent claim.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er sensoren en skanner med et i det vesentlige lineært array av fortrinnsvis AC-kapasitive sensorelementer lagt på et substrat. Et sensorelement er fortrinnsvis en elektrode dekket av et dielektrisk materiale. Funksjonen til sensorelementene kan for eksempel være å måle kapasitans eller AC-impedans mellom et sensorelement og en driverelektrode på siden av sensorarrayet. Dette kan for eksempel gjøres ved å måles strømmen som går fra driverelektroden gjennom fingeren og dielektrikumet til sensorelementet. According to a preferred embodiment of the invention, the sensor is a scanner with an essentially linear array of preferably AC capacitive sensor elements placed on a substrate. A sensor element is preferably an electrode covered by a dielectric material. The function of the sensor elements may for example be to measure capacitance or AC impedance between a sensor element and a driver electrode on the side of the sensor array. This can be done, for example, by measuring the current that goes from the driver electrode through the finger and the dielectric to the sensor element.

Sensorelementene er organisert i et antall undergrupper, kalt "rader" og "kolonner", (som diskutert over impliserer ikke bruken av uttrykkene "rader" og "kolonner" at sensorelementene er fysisk organisert i en matrise på substratet, men heller at hvert element i den i det vesentlige lineære arrayet funksjonelt tilhører en rad og en kolonne). The sensor elements are organized into a number of subgroups, called "rows" and "columns", (as discussed above, the use of the terms "rows" and "columns" does not imply that the sensor elements are physically organized in a matrix on the substrate, but rather that each element in the essentially linear array functionally belongs to one row and one column).

En kolonne av sensorelementer (dvs et element i hver rad) er koblet til en felles signalbane som i sin tur er koblet til en inngangskanal på ASICen. For hver rad av sensorelementer er det en kontroll-elektrode som kan brukes til å aktivere elementene i denne raden alene. Når en rad er aktivert av kontroll-elektroden vil signalbanene motta et målesignal fra elementene i denne raden. På samme måte, når en rad er deaktivert vil signalbanene ikke motta noe signal fra elementene i denne raden. A column of sensor elements (ie one element in each row) is connected to a common signal path which in turn is connected to an input channel on the ASIC. For each row of sensor elements there is a control electrode that can be used to activate the elements in this row alone. When a row is activated by the control electrode, the signal paths will receive a measurement signal from the elements in this row. Similarly, when a row is disabled the signal paths will not receive any signal from the elements in that row.

Sensorsubstratet inneholder videre midler for aktivering og deaktivering av forskjellige rader. Koblermidlene er fortrinnsvis laget i en halvlederprosess på substratet. For å spare kostnader er det et formål med denne oppfinnelsen at koblermidlene blir laget med så få aktive lag som mulig. For eksempel kan en kobler enten lages som en MOSFET, JFET eller en bipolar transistor kontrollert av spenningen på kontroll-elektroden. Slike komponenter kan lages i en svært enkelt silisium- eller TFT-prosess ved bruk av bare 1-2 dopede lag, mye mindre enn det som trengs for en full CMOS-prosess eller lignende. Produksjonskostnadene kan dermed holdes på et minimum. Alternativt kan en kobler realiseres som en diode med en DC-bias bestemt av kontrollelektroden. Som vil være kjent for en fagmann på området vil DC-biasnivået brukes for å kontrollere kapasitansen og impedansen til dioden, og dermed gjøre det mulig å modifisere strømflyten gjennom den. The sensor substrate further contains means for activating and deactivating different rows. The coupling means are preferably made in a semiconductor process on the substrate. In order to save costs, it is an object of this invention that the coupling means are made with as few active layers as possible. For example, a switch can either be made as a MOSFET, JFET or a bipolar transistor controlled by the voltage on the control electrode. Such components can be made in a very simple silicon or TFT process using only 1-2 doped layers, much less than what is needed for a full CMOS process or similar. Production costs can thus be kept to a minimum. Alternatively, a coupler can be realized as a diode with a DC bias determined by the control electrode. As will be known to one skilled in the art, the DC bias level will be used to control the capacitance and impedance of the diode, thereby enabling the current flow through it to be modified.

Koblerne er fortrinnsvis designet på en slik måte at dens impedans kan kontrolleres ved bruk av kontrollspenningen. For eksempel kan kontrollspenningen brukes til å koble mellom tilstander med høy (kobler "lukket") eller lav (kobler "åpen") impedans. For å gjøre prinsippet mer selektivt kan to koblere settes parallelt: en kobler som åpner og lukker kontakten til signalbanen og en andre kobler som samtidig lukker og åpner kontakten mot referansepotensialet, for eksempel jord. Poenget her er at når den første kobleren er lukket og den andre kobleren er åpen vil signalstrømmen gå til nevnte referansepotensiale heller enn signalbanen. The couplers are preferably designed in such a way that its impedance can be controlled using the control voltage. For example, the control voltage can be used to switch between high (switching "closed") or low (switching "open") impedance states. To make the principle more selective, two couplers can be placed in parallel: one coupler that opens and closes the contact to the signal path and a second coupler that simultaneously closes and opens the contact to the reference potential, for example earth. The point here is that when the first coupler is closed and the second coupler is open, the signal flow will go to the mentioned reference potential rather than the signal path.

I en alternativ utførelse er det en kontrollerbar kobler bare til referansepotensialet, og kontakten mot signalbanen er tilveiebrakt gjennom en fast impedans (for eksempel en kapasitans). In an alternative embodiment, there is a controllable coupler only to the reference potential, and the contact to the signal path is provided through a fixed impedance (for example, a capacitance).

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor med henvisning til de vedlagte tegningene, som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av eksempler. The invention will be described below with reference to the attached drawings, which illustrate the invention by means of examples.

Figur 1 illustrerer skjematisk kretsen assosiert med et sensorelement. Figure 1 schematically illustrates the circuit associated with a sensor element.

Figur 2 illustrerer en skjematisk krets ifølge oppfinnelsen, der flere Figure 2 illustrates a schematic circuit according to the invention, where several

sensorelementer er koblet til et felles signalspor gjennom koblere. sensor elements are connected to a common signal track through couplers.

Figur 3 viser en alternativ krets tilknyttet ett sensorelement. Figure 3 shows an alternative circuit associated with one sensor element.

Figur 4 og 5 illustrerer en sensor ifølge oppfinnelsen sett ovenfra. Figures 4 and 5 illustrate a sensor according to the invention seen from above.

Figur 6 og 7 illustrerer longitudinale snitt av to forskjellige utførelser av sensoren. Figures 6 and 7 illustrate longitudinal sections of two different versions of the sensor.

Figur 8 illustrerer et tverrsnitt av de øverste lagene til en utførelse av sensoren. Figure 8 illustrates a cross-section of the top layers of an embodiment of the sensor.

I en foretrukket utførelse, vist i detalj i figurene 4,5,6 og 7, består oppfinnelsen av et substrat 2 som kan lages i for eksempel silisium. På toppoverflaten på substratet over hvilken en finger som skal avbildes trekkes er et antall sensorelementer 5 definert, så som ledende områder laget i en tynnfilm-prosess. Sensorelementene er koblet til signalbanene og/eller et valgfritt referansepotensiale gjennom en kobler 17 laget i halvledersubstratet. Sensorelementene er organisert gruppevis i et i det vesentlige lineært array. Sensorelementene kan fortrinnsvis dekkes med et dielektrikum 8 (så som S1O2, SiN, eller polyimid). Det i det vesentlige lineære arrayet kan for eksempel arrangeres som en enkelt linje med tilleggs-sensorelementer eller grupper av elementer 6 for deteksjon av hastighet og/eller retningen til bevegelsen, inkludert rotasjon, til fingeren over sensoren. Disse bevegelsesmålingene kan enten brukes for å korrigere bildet i forhold til variasjoner i fingerhastigheten, trekkeretning eller rotasjon, eller for å bevege markøren over en skjerm ("mus"). In a preferred embodiment, shown in detail in Figures 4, 5, 6 and 7, the invention consists of a substrate 2 which can be made of, for example, silicon. On the top surface of the substrate over which a finger to be imaged is drawn, a number of sensor elements 5 are defined, such as conductive areas made in a thin film process. The sensor elements are connected to the signal paths and/or an optional reference potential through a connector 17 made in the semiconductor substrate. The sensor elements are organized in groups in an essentially linear array. The sensor elements can preferably be covered with a dielectric 8 (such as S1O2, SiN, or polyimide). The substantially linear array can for example be arranged as a single line of additional sensor elements or groups of elements 6 for detection of speed and/or direction of movement, including rotation, of the finger above the sensor. These motion measurements can either be used to correct the image for variations in finger speed, drag direction or rotation, or to move the cursor across a screen ("mouse").

Fortrinnsvis er sensoren utstyrt med ete antall signalbaner 10 som fører til inngangskanalene på ASICen 4. Til hver signalbane er et antall sensorelementer 5 (en kolonne) koblet via et antall koblere 17, for eksempel en kobler for hvert sensorelement. Koblerne kan skrus på og av for å påtrykke kontrollspenningen på et antall aktiveringselektroder 11. Hver aktiveringselektrode 11 er koblet på én rad 22 av sensorelementer. Når bare én av rekkene er skrudd på eller aktivert vil signalbanene bare motta en signalstrøm fra denne raden. Det vil si at ved å svitsje mellom de forskjellige aktiveringselektrodene kan sensorelementene adresseres individuelt, en rekke om gangen. Preferably, the sensor is equipped with an even number of signal paths 10 that lead to the input channels of the ASIC 4. To each signal path, a number of sensor elements 5 (a column) are connected via a number of connectors 17, for example one connector for each sensor element. The connectors can be turned on and off to apply the control voltage to a number of activation electrodes 11. Each activation electrode 11 is connected to one row 22 of sensor elements. When only one of the rows is turned on or activated, the signal paths will only receive a signal stream from this row. That is, by switching between the different activation electrodes, the sensor elements can be addressed individually, one row at a time.

Nevnte aktiveringselektroder 11 og spor 10 kan for eksempel være laget i et ledende materiale (metall eller doped halvleder) på toppen av sensoren, for eksempel i samme lag som sensorelementene. For å rute koblingene for de doskjellige kolonnene og radene til de individuelle sensorelementene kan to ledende lag med vias mellom lagene brukes. Fortrinnsvis er begge disse lagene fabrikert på oversiden av sensorsubstratet 2. I tillegg bør det fortrinnsvis være et skjermende lag 24 mellom lederne og fingeren. Said activation electrodes 11 and tracks 10 can, for example, be made of a conductive material (metal or doped semiconductor) on top of the sensor, for example in the same layer as the sensor elements. To route the connections for the boxy columns and rows to the individual sensor elements, two conductive layers with vias between the layers can be used. Preferably, both of these layers are fabricated on the upper side of the sensor substrate 2. In addition, there should preferably be a shielding layer 24 between the conductors and the finger.

Som visualisert i figur 8 kan kobleren for eksempel være laget som en MOSFET-innretning. I denne konfigurasjonen tjener aktiverings- eller kontroll-elektroden 11 som en gate-elektrode på transistoren, mens sensorelementet 5 og signalbanen 10 er koblet til de to dopede kilde og drain-regionene 25. Når en passende spenning er påtrykket gate vil en ledende kanal bli åpnet mellom kilden og gate, og innretningen vil være i "åpen" eller "på" tilstand, som vil være velkjent for en fagperson på området. Likeledes kan spenningen brukes for å stenge kanalen og skru transistoren av. Ekstra dopede lag eller dielektriske strukturer kan brukes for å isolerede forskjellige koblerne fra hverandre. As visualized in figure 8, the coupler can for example be made as a MOSFET device. In this configuration, the activation or control electrode 11 serves as a gate electrode of the transistor, while the sensor element 5 and the signal path 10 are connected to the two doped source and drain regions 25. When an appropriate voltage is applied to the gate, a conducting channel will be opened between the source and the gate, and the device will be in the "open" or "on" state, which will be well known to a person skilled in the art. Likewise, the voltage can be used to close the channel and turn off the transistor. Additional doped layers or dielectric structures can be used to isolate different couplers from each other.

I en foretrukket utførelse er sensoroverflaten i det minste delvis dekket av en driverelektrode 7 eller andre ledende plan, som påtrykker en AC-spenning på fingeren. Denne elektroden kan være i direkte kontakt med på påførte fingeren 1 eller dekket av et dielektrisk materiale. In a preferred embodiment, the sensor surface is at least partially covered by a driver electrode 7 or other conductive plane, which applies an AC voltage to the finger. This electrode can be in direct contact with the applied finger 1 or covered by a dielectric material.

Figur 3 illustrerer tilfellet som er diskutert over i hvilket koblerne 17 er designet for å tilveiebringe en kontrollerbar impedans som kan kontrolleres ved bruk av kontrollspenningen. For eksempel kan kontrollspenningen brukes for å veksle mellom en tilstand med høy (kobler "lukket") eller lav (kobler "lav) impedans. For å gjøre Figure 3 illustrates the case discussed above in which the couplers 17 are designed to provide a controllable impedance which can be controlled using the control voltage. For example, the control voltage can be used to toggle between a high (connecting "closed") or low (connecting "low) impedance state. To make

prinsippet med selektivt kan to koblere gjøres parallelle: en kobler som åpner og lukker kontakten mot signalbanen og en annen kobler som samtidig lukker og åpner kontakten mot referansepotensialet, for eksempel jord. Poenget her er at når den første kobleren lukkes og den andre kobleren åpnes vil signalstrømmen gå til referansepotensialet heller enn til signalbanen. I en alternativ utførelse er det en kontrollerbar kobler bare mot referansepotensialet, og kontakten til signalbanen føres via en fast impedans (f.eks en kapasitans). the principle of selective, two switches can be made parallel: one switch that opens and closes the contact to the signal path and another switch that simultaneously closes and opens the contact to the reference potential, for example earth. The point here is that when the first coupler is closed and the second coupler is opened, the signal current will go to the reference potential rather than to the signal path. In an alternative embodiment, there is a controllable switch only against the reference potential, and the contact to the signal path is made via a fixed impedance (e.g. a capacitance).

I en foretrukket utførelse omfatter substratet et antall via hull 3 gjennom hvilke tilkoblinger fra signalbanene 10 og aktiveringselektrodene 11 føres gjennom substratet 2 til baksiden. Via-hullene 3 kan for eksempel være laget ved våt- eller tørr-etsing og deretter isolert fra substratet. Dette kan gjøres for eksempel ved oksidasjon eller depneringsteknikker. Et ledende materiale kan deretter deponeres i viahullene for å gi elektrisk kontakt gjennom substratet. Fortrinnsvis er hullene hermetisk forseglet. Hvis nødvendig kan tilleggsruting inkluderes mellom bunnenden av hullene og substratets koblingsområder (bonding areas) på en ASIC 4 som er montert på baksiden av substratet (f.eks ved flip-chip eller wire bonding). In a preferred embodiment, the substrate comprises a number of via holes 3 through which connections from the signal paths 10 and the activation electrodes 11 are led through the substrate 2 to the rear. The via holes 3 can, for example, be made by wet or dry etching and then isolated from the substrate. This can be done, for example, by oxidation or deposition techniques. A conductive material can then be deposited in the via holes to provide electrical contact through the substrate. Preferably, the holes are hermetically sealed. If necessary, additional routing can be included between the bottom end of the holes and the substrate's connection areas (bonding areas) on an ASIC 4 which is mounted on the back of the substrate (e.g. by flip-chip or wire bonding).

I en alternativ foretrukket utførelse, vist i figur 4, er der ingen hull 3 gjennom substratet, men koblinger fra ASICen 4 til signalbaner 10 og aktiveringselektroder 11 på substratet er laget på kanten av substratet 2, for eksempel ved bruk av wire bonding 9 eller TAB-koblinger. På grunn av det begrensede antallet av nødvendige koblinger kan wire bindingen i noen tilfeller være en mer praktisk og billigere løsning enn bruke av vias 3. En ulempe med wire bindingen er av de strekker seg over toppflaten på substratet, og gjør det vanskelig å oppnå en helt flat overflate på sensoren, noe som ville en fordel ut fra ergometriske hensyn. Denne ulempen kan løses ved etsing av et trinn 26 i overflaten, for eksempel på en av kantene, slik at sensorelementene er plassert på det høyeste nivået og wire bonding-områdene på det laver nivået. Etsingen av et slikt trinn kan for eksempel gjøres ved bruk av våt, anisotro etsing (KOH eller TMAH) og påfølgende passivisering (f.eks oksidering) på substratet. Sporene som kobler de to nivåene og wire bond-områdene på det lave nivået kan være laget med vanlige tynnfilm-prosesser ved bruk av fotoresist som dekker trinnene. In an alternative preferred embodiment, shown in Figure 4, there is no hole 3 through the substrate, but connections from the ASIC 4 to signal paths 10 and activation electrodes 11 on the substrate are made on the edge of the substrate 2, for example using wire bonding 9 or TAB - links. Due to the limited number of necessary connections, the wire bonding can in some cases be a more practical and cheaper solution than using vias 3. A disadvantage of the wire bonding is that they extend over the top surface of the substrate, making it difficult to achieve a completely flat surface on the sensor, which would be an advantage from ergometric considerations. This drawback can be solved by etching a step 26 in the surface, for example on one of the edges, so that the sensor elements are placed on the highest level and the wire bonding areas on the lower level. The etching of such a step can, for example, be done using wet, anisotropic etching (KOH or TMAH) and subsequent passivation (eg oxidation) on the substrate. The traces connecting the two levels and the wire bond areas on the low level can be made by conventional thin film processes using photoresist covering the steps.

Substratet og ASICen kan for eksempel plasseres på en felles leder-ramme 20 og kobles av wire bondene 9, f.eks direkte eller via lederrammen. Den sammensatte lederrammen kan deretter støpes inn i plast 21. The substrate and the ASIC can, for example, be placed on a common conductor frame 20 and disconnected by the wire bonds 9, for example directly or via the conductor frame. The assembled conductor frame can then be molded into plastic 21.

I tilfellet med silisium eller andre ledende eller halvledende substrat-typer holdes substratet 2 fortrinnsvis på et fast potensial.. In the case of silicon or other conductive or semi-conductive substrate types, the substrate 2 is preferably kept at a fixed potential.

ASICen 4 (eller et ekvivalent elektronisk signalbehandlingssystem) inneholder et antall forsterkere 16 for å forsterke signalet som er assosiert med hver signalkanal, i tillegg til andre signalbehandlende kretser. En skjematisk versjon av det foretrukne målesystemet er vist i figur 1. Et AC-spenningssignal fra driverelektroden 7 kobles til sensorelementet 5 gjennom fingeren og kapasitansen 13 gjennom sensorens dielektrikum. I tilfellet med en fingerrygg i kontakt med overflaten direkte over sensorelementet vil den variable kapasitansen være høy. Når kobleren 17 er åpen og dette elementet dermed er aktivt vil dette føre til at en AC-strøm går til inngangskanalen og gjennom tilbakekoblingsimpedansen 19, og gir et utgangssignal fra forsterkeren 16. The ASIC 4 (or an equivalent electronic signal processing system) contains a number of amplifiers 16 to amplify the signal associated with each signal channel, in addition to other signal processing circuits. A schematic version of the preferred measurement system is shown in Figure 1. An AC voltage signal from the driver electrode 7 is connected to the sensor element 5 through the finger and the capacitance 13 through the sensor's dielectric. In the case of a fingertip in contact with the surface directly above the sensing element, the variable capacitance will be high. When the coupler 17 is open and this element is thus active, this will cause an AC current to go to the input channel and through the feedback impedance 19, giving an output signal from the amplifier 16.

I tilfellet med en dal vil kapasitansen 14 være svært liten og det vil være praktisk talt ingen signalstrøm. I tilfellet der kobleren 17 er stengt vil det ikke være noen strømflyt og dermed ingen signal uansett fingerens tilstand. Signalstrømmen i hver kanal kan være forsterket og demodulert (for eksempel synkront) av egnede kretser i ASICen. In the case of a valley, the capacitance 14 will be very small and there will be practically no signal current. In the case where the coupler 17 is closed, there will be no current flow and thus no signal regardless of the condition of the finger. The signal flow in each channel can be amplified and demodulated (for example synchronously) by suitable circuits in the ASIC.

Endelig innholder ASICen minst én logisk krets for mating av aktiveringselektrodene 11 med passende kontrollspenninger. Aktiveringselektroden kan for eksempel være et svitsjbart DC potensiale kobler til n utgangskanaler gjennom en multiplekser, eller en annen koblerinnretning som mater én aktiveringselektrode av gangen med passende kontrollspenninger. Antallet n er her for eksempel lik antallet aktiveringselektroder 11 på substratet. Multiplekseren kan for eksempel være programmert slik at det innen en viss tidsramme tilsvarende en begrenset bevegelse av fingeren (for eksempel mindre enn 50 um), hver rad av sensorarrayet blir aktivert en gang med kontrollspenningen gjennom den tilhørende elektroden, én rad om gangen. For hver gang en rad er aktivert overvåkes minst én gang, slik at en full utlesning av en kolonne foretas. På den måten blir alle sensorelementene i det i det vesentlige lineære sensorarrayet aksessert innen tidsrammen. Dette gir et fullstendig "linjeskan" av fingeren, i tillegg til valgfrie utlesninger fra sensorelementene som brukes for å detektere fingerhastigheten. Hastighetsdeteksjonen utføres ved sammenligning og korrelering av tidshistoriene fra sensorpar som er adskilt av en kjent avstand i retningen til fingerbevegelsen. Basert på detektert hastighet blir linjeskannene deretter brukt for å rekonstruere en riktig skalert 2-D bildet av fingeren. Finally, the ASIC contains at least one logic circuit for feeding the activation electrodes 11 with suitable control voltages. The activation electrode can, for example, be a switchable DC potential that connects to n output channels through a multiplexer, or another coupling device that feeds one activation electrode at a time with appropriate control voltages. The number n here is, for example, equal to the number of activation electrodes 11 on the substrate. For example, the multiplexer can be programmed so that within a certain time frame corresponding to a limited movement of the finger (for example less than 50 µm), each row of the sensor array is activated once with the control voltage through the associated electrode, one row at a time. Each time a row is activated, it is monitored at least once, so that a full reading of a column is carried out. In this way, all the sensor elements in the essentially linear sensor array are accessed within the time frame. This provides a complete "line scan" of the finger, as well as optional readings from the sensor elements used to detect finger speed. The speed detection is performed by comparing and correlating the time histories from sensor pairs that are separated by a known distance in the direction of the finger movement. Based on the detected speed, the line scans are then used to reconstruct a correctly scaled 2-D image of the finger.

Fortrinnsvis består en kolonne av sensorelementer av en gruppe med naboelementer. Fortrinnsvis er elementene slik organisert at to naboelementer i samme kolonne alltid aksesseres etter hverandre. Hvis utgangssignalet fra en enkelt sensorkanal blir lavpass-flltrert vil det være ekvivalent med å påtrykke et geometrisk lavpassfilter til bildet. Dette er fordelaktig fra av støyreduksjons- og bildekvalitetshensyn. Den geometriske organiseringen av radene og kolonnene av sensorelementer kan imidlertid utføres på et antall forskjellige måter innen rekkevidden av denne oppfinnelsen. Preferably, a column of sensor elements consists of a group of neighboring elements. Preferably, the elements are organized in such a way that two neighboring elements in the same column are always accessed one after the other. If the output signal from a single sensor channel is low-pass filtered, it will be equivalent to applying a geometric low-pass filter to the image. This is advantageous from noise reduction and image quality considerations. However, the geometric organization of the rows and columns of sensor elements can be performed in a number of different ways within the scope of this invention.

En sensor med en linje av 256 elementer med 50 um avstand kan for eksempel ha 10 rader og 32 kolonner av sensorelementer. 8 rader kan for eksempel brukes for avbildningslinjen og de gjenværende to for hastighetsmålinger og pekerfunksjonalitet, som beskrevet i patentsøknad nr application PCT/NO01/00244. Denne sensoren krever en ASIC med 32 inngangskanaler og forsterkere, og 10 utgangskontakterfor tilkobling av forskjellige aktiveringselektroder. Med andre ord kreves 42 kontakter mellom ASICen og oversiden av substratet, i stedet for 320 kanaler for pirsnippet som er beskrevet i PCT/NOO1/00238. I tillegg kommer tilkoblingene for driverelektrode og jord, og muligens andre individuelle tilkoblinger. Sensorelementer som tilhører forskjellige funksjonaliteten kan dele den samme aktiveringselektroden 11. A sensor with a line of 256 elements spaced 50 µm apart may for example have 10 rows and 32 columns of sensor elements. 8 rows can for example be used for the imaging line and the remaining two for speed measurements and pointer functionality, as described in patent application no application PCT/NO01/00244. This sensor requires an ASIC with 32 input channels and amplifiers, and 10 output contacts for connecting different activation electrodes. In other words, 42 contacts are required between the ASIC and the top side of the substrate, instead of 320 channels for the pir tip described in PCT/NOO1/00238. In addition, there are the connections for the driver electrode and ground, and possibly other individual connections. Sensor elements belonging to different functionalities can share the same activation electrode 11.

I tillegg til den beskrevne versjonel over kan oppfinnelsen også være i form av andre utførelser. For eksempel er bruken av "strøm-målende" inverterende forsterkerkobling bare et eksempel. Andre prinsipper, for eksempel basert på en ikke-inverterende kobling beskrevet i figur 1, og andre skjemaer, inkludert spenningsmåler-teknikker, kan brukes. In addition to the version described above, the invention can also be in the form of other embodiments. For example, the use of "current-measuring" inverting amplifier coupling is just one example. Other principles, for example based on a non-inverting coupling described in Figure 1, and other schemes, including voltmeter techniques, may be used.

Videre kan aktiveringselektroden påtrykke en DC-spenning i stedet for en AC-spenning, og utgjøre skape et DC-kapasitivt måleprinsipp. I dette tilfellet kan for eksempel forsterkerne byttes ut eller suppleres med en kombinasjon av teller eller spenningsnivå-detektor (komparator). Furthermore, the activation electrode can apply a DC voltage instead of an AC voltage, creating a DC capacitive measuring principle. In this case, for example, the amplifiers can be replaced or supplemented with a combination of counter or voltage level detector (comparator).

Våte fingre kan i mange tilfeller gi et problem hvis fingeravtrykk-dalene er fyllt med svette eller annet ledende materiale. Ved å legge til en "lokal" elektrode nær hver undergruppe av sensorelementer og gi denne elektroden for eksempel det samme signalet som den tilhørende aktiveringselektroden, og dermed bruke det prinsippet som er beskrevet i PCT/NO02/00465, som er inkludert her referanse, kan sensoren undertrykke effekten av svært våte fingre. Wet fingers can in many cases cause a problem if the fingerprint valleys are filled with sweat or other conductive material. By adding a "local" electrode close to each subset of sensor elements and giving this electrode, for example, the same signal as the associated activation electrode, thus using the principle described in PCT/NO02/00465, which is incorporated herein by reference, can the sensor suppresses the effect of very wet fingers.

Claims

1. Sensor module for measuring structures in a surface, in particular a finger surface, comprising: a number of sensor elements which are located in selected positions in a common surface, and at least one stimulation electrode to apply a varying voltage or current between the stimulation electrode and the number of sensors through the surface, said sensor elements are also connected to an electronic circuit, where said electronic circuit is arranged to measure the size of said capacitance or impedance between each sensor element and the stimulation electrode at selected times, characterized in that said electronic circuit includes input means including at least two amplifier circuits, where each amplifier circuit is connected to a sensor element set including at least two sensor elements for amplifying the signals therefrom and transferring this to said electronic circuit, where each sensor element in each set is connected to at least one switch adapted to control the connection to the amplifier circuit late in a predetermined sequence, so that the amplifier circuit thus receives a signal from one sensor element at a time..

2. Sensor module according to claim 1, where the sensor elements form an essentially linear array that forms a fingerprint sensor arranged to measure a finger surface that is moved over the sensor elements, where the linear array is arranged to measure the movement between the sensor and the surface, and where the electronic the circuit is arranged to combine the measured values and generate a representation of the surface pattern.

3. Sensor module according to claim 1, where the sensor elements are placed on a substrate, which substrate comprises conductors that connect the sensor elements to the electronic circuit.

4. Sensor module according to claim 3, where the substrate is provided with a number of openings through which electrical contacts are connected, the sensor elements are led, and that the electronic circuit is located on the opposite side of the substrate in relation to the sensor elements.

5. Sensor module according to claim 3, where the substrate is made of silicon, glass, ceramics or a polymer material.

6. Sensor chip according to claim 3, where the substrate is a solid conductor and where electronic circuits are defined in the surface of the substrate.

7. Sensor module according to claim 1, where the electronic circuits comprise control means for controlling the couplers to activate them in a given sequence, thereby enabling the electronic circuits to associate known positions with the activation times for each sensor element and thus to determine the position which corresponds to the signal from each amplifier.