專利名稱：用于檢測生物測量學特征,特別是指紋的傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種傳感器裝置，用于檢測生物測量學特征，特別是指紋，具有一個生物測量用傳感器芯片。
在公知技術(shù)中，對人身特有的特征，例如指紋，即指印，可采用生物測量學指紋按壓傳感器檢測，從而根據(jù)檢測的結(jié)果允許人進入某種設備或某個房間等，或者拒絕其進入。這種通過生物測量學數(shù)據(jù)進行人員身份鑒別的方法，例如可用于銀行自動柜員機、手機和計算機公知的這類傳感器裝置通常采用以下方式制造，將傳感器芯片放置在一塊載體板上，然后用引線接合方法將傳感器芯片的接線焊點與載體板上的導電條相連，并且所述傳感器芯片被封裝在一種材料內(nèi)，從而使它在載體板上保持穩(wěn)定的固定和防護。該方案的缺點是，這種結(jié)構(gòu)要求相對復雜的制造工藝。此外這種傳感器裝置在對應殼體中的裝配一般比較復雜，而且公差要求嚴格。
本發(fā)明的任務是，提供一種上述類型的傳感器裝置，其制造特別簡單，而且能夠以簡單的方式安裝在設備內(nèi)。
本發(fā)明對以上任務的解決方案體現(xiàn)在權(quán)利要求1的特征中。本發(fā)明的優(yōu)選實施例體現(xiàn)在其他權(quán)利要求中。
在本發(fā)明所述的傳感器裝置中，所述傳感器芯片固定在一塊柔性印刷電路板上，所述柔性印刷電路板由高柔性載體層和設置在該柔性載體層上的導電條組成，所述導電條與傳感器芯片建立電接觸，并且通向柔性印刷電路板的接線區(qū)。
本發(fā)明所述傳感器裝置的優(yōu)點是，所述傳感器芯片可以在柔性印刷電路板上安裝和測試，而柔性印刷電路板的形狀可以是連續(xù)的帶材或者片材，即較大的單片，在其上面可以有許多柔性印刷電路板。所述傳感器裝置裝入設備內(nèi)的過程可以容易地集成在生產(chǎn)工藝中，從而相應地降低成本。柔性印刷電路板的接線區(qū)至設備之間的連接可以采用標準接插連接件實現(xiàn)，例如一種零插力插頭或者一種焊接連接。此外，所述柔性印刷電路板可根據(jù)用戶的要求定制，也就是說，柔性印刷電路板的長度、寬度、引線形狀等可以采用簡單的方式任意進行設計。由于柔性印刷電路板具有柔性，所以傳感器裝置即便在設備容納空間具有較大的公差時，也能容易地進行裝配。
按照一個有利的實施例，所述傳感器芯片在所述柔性印刷電路板上固定的方式是，通過柔性印刷電路板的通孔可接觸到傳感器芯片上的傳感器陣列。
所述柔性印刷電路板上的通孔最好在接觸面一側(cè)至少部分地被一個導電的接地框所圍繞，該接地框與柔性印刷電路板上的一個接地導電條之間建立電連接。這樣一種接地框例如在將手指放到傳感器裝置上時，自動與手指建立接觸，并且將手指上的電壓峰值接地。這種接地框可采用非常簡單的方式和導電條一樣安裝到柔性印刷電路板上的柔性載體材料上。
按照一個有利的實施例，所述傳感器裝置上設有形狀穩(wěn)定的、具有凹槽的用于傳感器芯片的固定和導向件，傳感器芯片設置在所述凹槽內(nèi)，并且在凹槽內(nèi)將所述傳感器芯片固定。這種固定與導向件的作用是，將傳感器裝置整體固定在設備內(nèi)，并通過凹槽對傳感器芯片定位，同時對傳感器芯片提高防護，因為芯片被埋置在凹槽內(nèi)。
因為所述傳感器芯片從下面固定在柔性印刷電路板上，所以最好將傳感器焊點，即其引線接觸點設置在傳感器芯片的上面，從而使位于柔性印刷電路板下面的導電條直接與傳感器芯片焊點接觸，并且與其建立電連接。這種電連接可以通過公知方法實現(xiàn)，例如熱風、焊接、熱擠壓、熱聲波法和引線接合法等。但是也可以將柔性印刷電路板的導電條額外或選擇性地設置在載體層的上邊面，并且通過一個載體層上的通孔與傳感器焊點建立接觸。
下面對照附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1表示具有柔性印刷電路板、傳感器芯片及固定和導向件的本發(fā)明所述傳感器裝置的立體分解圖，圖2表示圖1所示傳感器裝置的縱向剖視圖，圖中所示的是傳感器芯片裝入固定與導向件之前的狀態(tài)，圖3表示圖2所示傳感器裝置中傳感器芯片裝入固定與導向件之后的狀態(tài)，圖4表示圖6所示裝配好的傳感器芯片沿Ⅳ-Ⅳ線所作的局部縱向剖視圖，圖5表示圖6所示裝配好的傳感器芯片沿V-V線所作的局部縱向剖視圖，圖6表示一塊柔性印刷電路板的俯視圖。
圖1所示的傳感器裝置1的立體圖中，所述傳感器裝置主要由一個柔性印刷電路板2，一個傳感器芯片3和一個固定與導向件4組成。
所述柔性印刷電路板2由一個薄的高柔性不導電載體層5構(gòu)成，例如由Kapton(卡普同)或一種PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)薄膜構(gòu)成。在該載體層5的下面設置有若干導電條6，該導電條在所示實施例中基本上布置在一個接線區(qū)7的條狀柔性印刷電路板2的縱向上，該接線區(qū)位于所述柔性印刷電路板2的一端，并且朝著一個矩形或方形通孔8的方向延伸。該通孔8的邊緣在圖1和圖6中用標號9表示。該通孔8的大小大約等于傳感器芯片3的傳感器陣列10的大小。作為傳感器陣列10表示的是傳感器芯片3上的傳感面，該傳感面可以檢測壓在傳感器陣列10上的手指的指紋。
在所述柔性印刷電路板2的上面，即在位于導電條6對面的載體層5的表面上有一個接地框11設置在載體層5上，該接地框在邊緣9的范圍內(nèi)將通孔8完全包圍。該接地框11由一種導電材料構(gòu)成，所以在與手指接觸時，可將手指上的電壓峰值導出。為此目的，接地框11經(jīng)一個穿過載體層5的穿孔觸點12(圖5)與接地導電條6’建立電連接，該接地導電條和導電條6一樣，以相同方式位于柔性印刷電路板2的下面。
所述導電條6、接地導電條6’和接地框11的制造方法是，在所述載體層5上敷設一層銅箔或銀導電膠。然后通過腐蝕產(chǎn)生合適的結(jié)構(gòu)，并且通過適當?shù)慕饘馘儗臃乐寡趸?，例如SnPb或NiAu層。
如圖6所示，所述導電條6在縱向上并沒有完全延伸到接地框11，而是在接近后者的地方停止。而接地導電條6’則沿縱向延伸到接地框11下面，所以有一個垂直的穿孔觸點12便足以在接地框11和接地導電條6’之間建立電連接。
所述傳感器芯片3具有位于其上表面的焊點13(接線觸點)。該焊點13以一定的間隔設置在傳感器陣列10前面，使得每個焊點13均與一個對應的導電條6接觸，而傳感器芯片3是從下面以預定的方式固定在柔性印刷電路板2上的。所述傳感器芯片3在柔性印刷電路板2上的固定是通過粘合體14實現(xiàn)的，該粘合體設置在通孔8的邊緣9的旁邊。所述傳感器芯片在柔性印刷電路板2上的裝配方式是，使傳感器陣列10對準通孔8。傳感器陣列10在裝配狀態(tài)下面朝上方，所以手指可穿過通孔8與傳感器陣列接觸。
安裝在柔性印刷電路板2上的芯片3隨后被設置在固定與導向件4上的一個凹槽15內(nèi)，并且在凹槽內(nèi)例如通過粘接固定。所述凹槽15與傳感器芯片3的外輪廓相吻合，所以傳感器芯片3僅以很小的間隙放置在凹槽15內(nèi)，從而能保證傳感器芯片3精確的導向和定位。所述凹槽15的深度可按以下方式確定，即傳感器芯片3基本上完全埋入，也就是說，傳感器芯片3在裝配狀態(tài)下其表面與側(cè)面相鄰的固定與導向件4的表面平齊。所以傳感器芯片3的機械強度一方面通過相對較大的芯片厚度實現(xiàn)，另一方面通過傳感器芯片3裝入固定與導向件4之中實現(xiàn)，所述固定與導向件是用一種相應抗彎折材料制成的。
此外，片狀固定與導向件4在側(cè)面范圍內(nèi)具有垂直孔16，該孔或者作為螺釘孔用于將傳感器裝置1固定在一個殼體上，或者起定位輔助作用，從而將所述傳感器裝置插到殼體上對應的銷釘上。
所述實施例當然也可選擇其他方案，使導電條6額外或選擇性地在載體層5的上表面構(gòu)成。在這種情況中，所述載體層5具有對應的通孔，使焊點13例如通過引線接合法與處在載體層5上表面的導電條相連。
所述導電條6和接地導電條6’在接線區(qū)7的范圍內(nèi)可以通向一個未詳細畫出的標準接插連接件，例如一種零插力插頭。所述柔性印刷電路板2在該范圍內(nèi)可通過一個橫向加強條17防止出現(xiàn)輕微的機械彎曲。在該端部范圍內(nèi)，當然也可采用相應的焊接連接代替接插連接。
在圖1至圖6中，所述柔性印刷電路板2長度是采用縮短方式表示的。如圖所示，柔性印刷電路板2的長度可以采用簡單的方式適應任意的安裝要求和用戶需要。例如所述柔性印刷電路板2的長度可以為傳感器芯片3的長度的1.5倍至數(shù)十倍。
應當注意的是，為了表示清楚，圖中的尺寸，特別是厚度關系并沒有按照實際比例尺顯示。
權(quán)利要求
1．傳感器裝置，用于檢測生物測量學特征，特別是指紋，具有一個生物測量用傳感器芯片(3)，其特征在于，所述傳感器芯片(3)固定在一塊柔性印刷電路板(2)上，所述柔性印刷電路板由高柔性載體層(5)和設置在該柔性載體層(5)上的導電條(6,6’)組成，所述導電條與傳感器芯片(3)建立電接觸，并且通向柔性印刷電路板(2)的接線區(qū)(7)。
2．如權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳感器芯片(3)在所述柔性印刷電路板(2)上固定的方式是，通過柔性印刷電路板(2)的通孔(8)可接觸到傳感器芯片(3)上的傳感器陣列(10)。
3．如權(quán)利要求1或2所述的傳感器裝置，其特征在于，所述柔性印刷電路板(2)上的通孔(8)在接觸面一側(cè)至少部分地被一個導電的接地框(11)所圍繞，該接地框與柔性印刷電路板(2)上的一個接地導電條(6’)之間建立電連接。
4．如以上權(quán)利要求中的任何一項所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳感器裝置(1)上設有形狀穩(wěn)定的、具有凹槽(15)的用于傳感器芯片(3)的固定與導向件(4)，傳感器芯片(3)設置在所述凹槽內(nèi)，并且在凹槽內(nèi)將所述傳感器芯片(3)固定。
5．如以上權(quán)利要求中的任何一項所述的傳感器裝置，其特征在于，所述導電條(6,6’)設置在柔性印刷電路板(2)的下面，并且與傳感器芯片焊點(13)建立電連接，所述傳感器芯片焊點設置在傳感器芯片(3)的上面。
6．如以上權(quán)利要求中的任何一項所述的傳感器裝置，其特征在于，所述柔性印刷電路板(2)的載體層(5)由Kapton或一種PET薄膜構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器裝置,用于檢測生物測量學特征,特別是指紋,具有一個生物測量用傳感器芯片(3),所述傳感器芯片(3)固定在一塊柔性印刷電路板(2)上,所述柔性印刷電路板由高柔性載體層(5)和設置在該柔性載體層(5)上的導電條(6,6’)組成,所述導電條與傳感器芯片(3)建立電接觸;并且通向柔性印刷電路板(2)的接線區(qū)(7)。
文檔編號G06T1/00GK1300409SQ99806059
公開日2001年6月20日 申請日期1999年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月19日
發(fā)明者M·弗里斯, R·菲施巴赫, D·霍多 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司