[发明专利]表面传感器

说明书

本发明涉及用于检测有机组织或者其表面的结构和特性的传感器，尤其涉及指纹传感器，其包括用于电耦合及机械耦合到手指表面及其组织的、在选定位置处的选定数量的传感器电极，传感器电极具有与手指组织或者表面的结构的尺寸可比较的尺寸、手指组织或者表面的特征或特性。

近年来，生物测量学以及特别是指纹传感器为了例如在出入境检查处、在机场以及对私人设备例如笔记本电脑等验证人的身份的目的而变得常见。当前的解决方案仍然具有若干缺点。对于很多应用来说，在机场和入境检查处中的指纹传感器很大，并且过于昂贵，在便携式设备中看到的较小传感器常常是具有有限的坚稳性以及复杂的电气互连的基于硅的解决方案。用于这样的传感器的传统的硅生产技术常常导致干扰设备的物理手指界面的电气互连特征的解决方案。在客户应用中传感器的槽式安装常常被实现以改进这些缺点，但是对于美学设计以及免受污垢和湿气可能不是最佳解决方案。传感器的尺寸、体积和面积、以及硅的刚硬特性明显限制了一体化的指纹设备在薄且柔韧的应用例如智能卡中的可行性。

可以被齐平地安装在与产品的表面相同的平面中的指纹传感器在US7251351中被描述，其中一组第一电极/传感器元件位于设置有贯穿衬底的导体的绝缘衬底的一侧上。衬底可以由玻璃、陶瓷或者其它绝缘材料制成。在WO 03/049012中，基于减成PCB工艺来描述由多层或者层压PCB工艺制成的衬底，如同上述美国专利一样，减成PCB工艺基于材料例如通过蚀刻的移除，其具有相对低的分辨率，并且对于小尺寸和小容差的指纹传感器来说不足够好。如果尺寸例如层厚度不足够精确，它们可能影响测量并减小传感器单元的精确度。

由此本发明的目的是提供通过已为大家接受的高容积低成本制造工艺来实现的薄的柔韧的指纹传感器，同时还允许传感器表面定位成为与它被安装于的设备的表面齐平。这使用如上所述的如在独立的权利要求中所描述的被特征化的指纹传感器来实现。

指纹传感器由此使用加成或者半加成增层工艺来制造，以按层来沉积电介质和导体来形成具有贯穿导电通路的衬底，具有用于在一侧上耦合到手指表面而在相对侧上具有充分保护的处理单元的嵌入的传感器电极。衬底可以使用液态或者干的膜电介质来制造，膜电介质与通过喷溅、喷射或者其它电镀技术沉积的导电材料层交替。以沉积在心轴上的电介质层例如玻璃开始，第一电介质层被确保有高平坦度。导电材料和电介质的后续层使用光刻术来被添加，并且对应的掩模设置成限定所需的截面特征。构造从传感器的手指界面侧到后部处理单元界面侧同时仍附接到心轴的层确保了最小化特征和对齐容差的衬底的尺寸稳定性。完成的衬底可以被后处理，同时仍然附接到心轴，或者被剥离以显示第一沉积层。在本发明的首选的实施方式中，液态聚合物例如聚酰亚胺被用在平的玻璃表面上，由此在传感器单元的尺寸尤其是厚度上获得提高的精确度，并且由此获得衬底结构在提供的测量上的贡献。

以上提到的工艺的一个备用方案是反转层处理顺序。不是将顶部手指界面层首先沉积到玻璃板上，一个或者多个层被沉积到PCB型的核心上。核心可以被预先制造有后侧处理单元界面和用于信号再分配和屏蔽的内部层。PCB型的核心的前侧可以随后使用以上描述的增层工艺来被后处理，以产生指纹传感器设计所需的小的高容差特征。在该工艺中，待沉积的最后一层将构成手指界面。该处理备用方案常常被使用以制造IC衬底或者倒装晶片衬底，并且常常被称为微型PCB。在备用工艺中，干膜用诸如的金属覆盖的膜来代替液态聚酰亚胺材料，其中导电部分使用光刻和多种蚀刻术、激光以及通过充填技术来处理，由此提供如在上述出版物中讨论的导体引线或者路径。多个层通过将这样单独的薄片层压在一起来实现。有核心或者没有核心的干工艺和湿工艺的组合也是可能的。

在以下的描述中，术语“对电压或者电流的检测”将被本领域中的技术人员理解为一种用于检测和收集关于相关的电容、阻抗、电磁场、指纹或者其它的生物测量的、物理的、生理的、热的或者光的信息或者位于传感器电极上的组织或者其表面的特性或者特征的方法。此外，术语“耦合”被理解为包括两个部分之间的直接电接触以及由电介质材料物理地分开的两个部分的电容耦合或者电感耦合。

参考作为例子示出本发明的附图来更详细地讨论本发明。

图1示出了本发明的首选的实施方式的横截面。

图2示出了如从上面看的线性指纹传感器布局。

图3示出了本发明的第二实施方式的横截面。

图4示出了本发明的第三实施方式的横截面。

图5示出了本发明的第四实施方式的横截面。

图6示出了本发明的第五实施方式的横截面。