具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及指紋識(shí)別領(lǐng)域，特別涉及一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于傳統(tǒng)的非光學(xué)互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體指紋感測(cè)裝置，感測(cè)指紋時(shí)，其必須對(duì)手指的紋路進(jìn)行感測(cè)，而為保證感測(cè)準(zhǔn)確度，必須使感測(cè)面積至少等同于手指接觸的必要面積。
[0003]目前，最具代表性的非光學(xué)互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體指紋感測(cè)裝置為電容式的指紋傳感器，該類(lèi)指紋傳感器具有多個(gè)排列成數(shù)組的感測(cè)電極元，這些感測(cè)電極元所占的面積與手指的面積是一比一的對(duì)應(yīng)，更為重要的是指紋傳感器中的指紋傳感芯片的整體面積必須大于等于感測(cè)電極元組，如此造成生產(chǎn)成本居高不下。
[0004]例如具有分辨率508dpi的電容式指紋傳感器的設(shè)計(jì)，感測(cè)數(shù)組中感測(cè)電極元的節(jié)距大約等于50微米，同時(shí)每一個(gè)感測(cè)電極元均包含一感測(cè)電極及感測(cè)電極下表面的感測(cè)電路。感測(cè)電極元的制作方式通常是將感測(cè)電極和感測(cè)電路整合于半導(dǎo)體集成電路工藝中，同時(shí)把最上表層金屬作為感測(cè)電極元，從而確定感測(cè)電極元的節(jié)距，同時(shí)每個(gè)感測(cè)電極元下方是對(duì)應(yīng)的感測(cè)電路，從而形成一種單石型的設(shè)計(jì)。然而這樣的單石型設(shè)計(jì)，對(duì)于面積型的傳感器而言，有多大感測(cè)面積就需設(shè)計(jì)多大的感測(cè)數(shù)組。例如，感測(cè)數(shù)組具有200X 200個(gè)感測(cè)電極元，則會(huì)有約1mm X 1mm的感測(cè)面積，如果再加上周邊的模擬及數(shù)字電路，則整個(gè)指紋傳感器或芯片的面積將會(huì)是相當(dāng)大，使得成本相當(dāng)高昂。
[0005]這是現(xiàn)有技術(shù)制備的非光學(xué)互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體指紋感測(cè)裝置類(lèi)產(chǎn)品存在的共性缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出的一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置，該裝置解決了傳統(tǒng)技術(shù)存在的設(shè)計(jì)缺陷，在具備較高精準(zhǔn)度的同時(shí)，能主動(dòng)適應(yīng)不同的被感測(cè)面積。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置的制造方法及其應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明針對(duì)指紋感應(yīng)裝置中制造成本較高的感測(cè)及相關(guān)外圍處理集成電路面積，通過(guò)節(jié)省所述集成電路的面積實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本，同時(shí)由于本發(fā)明所述技術(shù)方案能根據(jù)需要自由設(shè)定不同尺寸的感測(cè)面積，使的在不同用途時(shí)，本發(fā)明所述的指紋感測(cè)裝置能設(shè)計(jì)成不同的外形，呈現(xiàn)出多樣性。
[0009]由此，本發(fā)明提出了一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置，所述的指紋感測(cè)裝置是將傳統(tǒng)的一體指紋感測(cè)裝置從整體上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成上結(jié)構(gòu)體和下結(jié)構(gòu)體，上結(jié)構(gòu)體和下結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)制造，然后配合電路板進(jìn)行組合安裝。
[0010]本發(fā)明所述的一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置包括上結(jié)構(gòu)體感應(yīng)基板及下結(jié)構(gòu)體感測(cè)芯片，所述上結(jié)構(gòu)體由剛性基板材料或柔性基板材料制成。所述感應(yīng)基板由多個(gè)感應(yīng)單元組合形成面積型感應(yīng)矩陣，由此可以獲得大面積的指紋感測(cè)信息的同時(shí)也增大了感應(yīng)靈敏度，在感應(yīng)基板正下方的下結(jié)構(gòu)體上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)感測(cè)芯片，所述感應(yīng)單元與感測(cè)芯片通過(guò)呈矩陣裝的發(fā)散線路電性連接。感應(yīng)單元感測(cè)生物體的生物特征并產(chǎn)生多個(gè)感測(cè)信號(hào)，感測(cè)信號(hào)分別透過(guò)發(fā)散線路傳輸至感測(cè)芯片，感測(cè)芯片分別處理感測(cè)信號(hào)以獲得多個(gè)輸出信號(hào)，由此獲取完整按壓范圍的指紋圖像。本發(fā)明所述的技術(shù)方案中，感測(cè)芯片的最小分布面積等于或小于涵蓋感測(cè)基板的最小分布面積，即所述下結(jié)構(gòu)體的面積小于上結(jié)構(gòu)體的面積。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置的制造方法，所述的制造方法包含以下步驟:
下結(jié)構(gòu)體制造，下結(jié)構(gòu)體由一個(gè)多或多個(gè)感應(yīng)芯片組合形成感應(yīng)矩陣，所述感應(yīng)芯片由娃質(zhì)材料制成，多個(gè)具有感測(cè)能力的感測(cè)電路單元組合形成矩陣感應(yīng)芯片；所述下結(jié)構(gòu)體具有多個(gè)露出的上連接部；
上結(jié)構(gòu)體制造，在形成上結(jié)構(gòu)體的基板上形成矩陣感應(yīng)單元而得到一上結(jié)構(gòu)體，所述上結(jié)構(gòu)體具有多個(gè)露出的下連接部；所述上結(jié)構(gòu)體中設(shè)置有連接上結(jié)構(gòu)體感應(yīng)單元與下結(jié)構(gòu)體感測(cè)電路單元的發(fā)散線路，所述發(fā)散線路包含相互垂直的至少一水平延伸區(qū)段和至少一垂直延伸區(qū)段；所述水平延伸區(qū)段與垂直延伸區(qū)段不存在電性連接；所述水平延伸區(qū)用于接收掃描信息，所述垂直延伸區(qū)用于發(fā)送掃描信息；所述感應(yīng)單元通過(guò)發(fā)散線路相互電性連接且其連接電路上設(shè)置有調(diào)整電路，所述調(diào)整電路主要用于區(qū)分感應(yīng)單元及進(jìn)行相應(yīng)的邏輯判斷；
將下結(jié)構(gòu)體設(shè)置于上結(jié)構(gòu)體下方，并使下結(jié)構(gòu)體的上連接部與上結(jié)構(gòu)體的下連接部分別對(duì)準(zhǔn)并接合在一起而得到多個(gè)連接部；
利用保護(hù)蓋將上結(jié)構(gòu)體及下結(jié)構(gòu)體包裹覆蓋形成一整體，并在保護(hù)蓋上開(kāi)多個(gè)孔；在下結(jié)構(gòu)體靠近所述保護(hù)蓋孔的一端設(shè)置錫球，所述錫球與下結(jié)構(gòu)體的焊墊連接，同時(shí)錫球與外接電路板通過(guò)回焊技術(shù)相互電性連接而成型一整體模塊。
[0012]本發(fā)明所述的指紋感測(cè)裝置的工作原理為:當(dāng)手指靠近指紋檢測(cè)裝置時(shí)，感應(yīng)單元感測(cè)手指指紋而產(chǎn)生多個(gè)感測(cè)信號(hào)，這些感測(cè)信號(hào)通過(guò)發(fā)散線路傳輸至感測(cè)電路(即感應(yīng)芯片)，感測(cè)電路分別處理感測(cè)信號(hào)并獲得輸出信號(hào)，輸出信號(hào)通過(guò)電路板傳動(dòng)至電子設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0013]本發(fā)明所述的指紋感測(cè)裝置的一個(gè)非常重要的特征在于下結(jié)構(gòu)體中感測(cè)電路的最小分布面積小于上結(jié)構(gòu)體中感應(yīng)單元的最小分布面積，也就是通常的指紋感應(yīng)芯片面積(即本發(fā)明所述的下結(jié)構(gòu)體或下結(jié)構(gòu)體中感測(cè)電路最小分布面積)小于感應(yīng)手指感應(yīng)面積(即上結(jié)構(gòu)體或上結(jié)構(gòu)體中感應(yīng)單元最小分布面積)。因此，本發(fā)明所述的下結(jié)構(gòu)體可以根據(jù)實(shí)際需要制作成任何形式的指紋感測(cè)芯片，如長(zhǎng)的細(xì)條狀等。
[0014]本發(fā)明所述上結(jié)構(gòu)體的感應(yīng)單元主要完成感測(cè)手指指紋信息，并產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)傳送至感測(cè)芯片，然后由下結(jié)構(gòu)體進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如此導(dǎo)致上結(jié)構(gòu)體感應(yīng)基板的材質(zhì)決定了指紋傳感器特性，而上結(jié)構(gòu)體感應(yīng)基板可以使用剛性基板材料制成，從而實(shí)現(xiàn)全平面硬質(zhì)類(lèi)傳感器，上結(jié)構(gòu)體感應(yīng)基板還可以使用柔性基板材料制成，從而實(shí)現(xiàn)軟質(zhì)全平面可撓式傳感器。
[0015]使用發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明所述技術(shù)方案可以在不縮小指紋基板中感應(yīng)單元節(jié)距的情況下縮小感測(cè)電路的節(jié)距，因而可以降低感測(cè)電路的芯片所使用的面積，從而降低指紋感測(cè)裝置的生產(chǎn)成本。同時(shí)，本發(fā)明所述的技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)減少感測(cè)芯片面積的同時(shí)增加感應(yīng)面積，也就是可放大感感應(yīng)電路的節(jié)距，因而加大實(shí)際感應(yīng)面積可以抓取更大的有效指紋像，降低感測(cè)裝置成本。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置的立體分解示意圖；
圖2為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置下結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置上結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置上結(jié)構(gòu)體與下結(jié)構(gòu)體組合前的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置上結(jié)構(gòu)體與下結(jié)構(gòu)體組合后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置上結(jié)構(gòu)體與下結(jié)構(gòu)體組合并填底膠后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置設(shè)置模塑料層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置封裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為本發(fā)明所述一種具有不同感應(yīng)面積的主動(dòng)式指紋感測(cè)裝置