(57)【要約】  指紋センサーデバイスは、センサー基板と、センサー基板の第１の表面上の複数のセンサー回路と、複数のセンサー回路およびセンサー基板の第１の表面の上に位置するトランシーバ層とを含む。トランシーバ層は、圧電層と、圧電層の上に配置されたトランシーバ電極とを含む。圧電層およびトランシーバ電極は、１つまたは複数の超音波を生成し、１つまたは複数の超音波を受け取るように構成される。指紋センサーデバイスは、センサー基板に結合されたキャップと、キャップとセンサー基板との間に形成されたキャビティとを含んでもよい。キャビティとセンサー基板は、遮音壁を形成してもよい。
2019528583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー基板と、
前記センサー基板の第１の表面上の複数のセンサー回路と、
前記複数のセンサー回路および前記センサー基板の前記第１の表面の上に位置するトランシーバ層とを備え、前記トランシーバ層が、
圧電層と、
前記圧電層の上に配置されたトランシーバ電極とを備え、前記圧電層および前記トランシーバ電極は、１つまたは複数の超音波を生成し、１つまたは複数の超音波を受け取るように構成される、指紋センサーデバイス。
【請求項２】
前記センサー基板は少なくとも１つのビアを含む、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項３】
前記ビアはスルー基板ビア（ＴＳＶ）を備える、請求項２に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項４】
前記ビアは成形されたビアバーを備える、請求項２に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項５】
前記センサー基板に結合されたキャップと、前記センサー基板と前記キャップとの間に形成されたキャビティとをさらに備える、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項６】
前記キャビティは、高さが約０．０５ミクロンから約１５０ミクロンの間である、請求項５に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項７】
前記キャップは、ウエハ、基板、パネル、サブパネル、プリント回路板（ＰＣＢ）、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）、カプセル化層、金属層、およびプラスチック層からなるグループから選択される、請求項５に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項８】
前記センサー基板は、プラテン接着剤によってプラテンに結合され、前記トランシーバ電極は、複数のセンサー回路と前記プラテンとの間に配置される、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項９】
前記センサー基板は、前記第１の表面の反対側に第２の表面を備え、前記センサー基板の前記第２の表面は、プラテン接着剤によってプラテンに結合される、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１０】
前記センサー基板はシリコンまたはガラスを含む、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１１】
反射比が少なくとも約８０％になるように構成された遮音壁をさらに備える、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１２】
反射比が少なくとも約９８％になるように構成された遮音壁をさらに備える、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１３】
前記センサー基板は、厚さが約５０ミクロンから約５００ミクロンの間である、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１４】
前記トランシーバ電極上に配設されたコーティング層をさらに備える、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１５】
前記圧電層は、第１のセグメント化圧電層と第２のセグメント化圧電層とを備え、前記トランシーバ電極は、前記第１のセグメント化圧電層に結合されたトランスミッタ電極と前記第２のセグメント化圧電層に結合されたレシーバ電極とを備える、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１６】
前記第１のセグメント化圧電層および前記トランスミッタ電極は、１つまたは複数の超音波を生成するように構成され、前記第２のセグメント化圧電層および前記レシーバ電極は１つまたは複数の超音波を受け取るように構成される、請求項１５に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１７】
前記指紋センサーデバイスは、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、固定ロケーション端末、タブレットコンピュータ、コンピュータ、装着型デバイス、モノのインターネット（ＩｏＴ）デバイス、ラップトップコンピュータ、サーバ、および自動車車両内のデバイスからなるグループから選択されるデバイスに組み込まれる、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１８】
プラテンをさらに備え、前記プラテンは、画面カバーガラス、ＬＣＤディスプレイパネル、ＯＬＥＤディスプレイパネル、ディスプレイモジュール、モバイルデバイスエンクロージャ、または超音波認証ボタンのカバーの少なくとも一部を備える、請求項１に記載の指紋センサーデバイス。
【請求項１９】
センサー基板と、
前記センサー基板の第１の表面上の複数のセンサー回路と、
前記複数のセンサー回路および前記センサー基板の前記第１の表面の上に位置するトランシーバ手段とを備え、前記トランシーバ手段が、
１つまたは複数の超音波を生成するように構成されたトランスミッタ手段と、
１つまたは複数の超音波を受け取るように構成されたレシーバ手段とを備える、装置。
【請求項２０】
前記センサー基板は、少なくとも１つのビアを含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記センサー基板に結合されたキャップ手段をさらに備え、前記センサー基板と前記キャップ手段との間にはキャビティが形成される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記センサー基板と前記キャップ手段との間の前記キャビティの高さは、約０．０５ミクロンから約１５０ミクロンの間である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記キャップ手段は、ウエハ、基板、パネル、サブパネル、プリント回路板（ＰＣＢ）、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）、カプセル化層、金属層、およびプラスチック層からなるグループから選択される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記センサー基板は、プラテン接着剤によってプラテンに結合され、前記トランシーバ手段は、前記複数のセンサー回路と前記プラテンとの間に配置されたトランシーバ電極を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記センサー基板は、前記第１の表面の反対側に第２の表面を備え、前記センサー基板の前記第２の表面は、プラテン接着剤によってプラテンに結合される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
反射比が少なくとも約８０％である遮音壁手段をさらに備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
反射比が少なくとも約９８％である遮音壁手段をさらに備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２８】
前記センサー基板は、厚さが約５０ミクロンから約５００ミクロンの間である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２９】
前記トランスミッタ手段は、
第１の圧電層と、
前記第１の圧電層の上に形成された電極層と、
前記電極層の上に形成されたコーティング層とを備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項３０】
前記レシーバ手段は、
第２の圧電層と、
前記第２の圧電層の上に形成された第２の電極層と、
前記第２の電極層の上に形成された第２のコーティング層とをさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記第２の圧電層は、前記第１の圧電層と共面である、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
プラテンをさらに備え、前記プラテンは、画面カバーガラス、ＬＣＤディスプレイパネル、ＯＬＥＤディスプレイパネル、ディスプレイモジュール、モバイルデバイスエンクロージャ、または超音波認証ボタンのカバーの少なくとも一部を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項３３】
指紋センサーデバイスを製作するための方法であって、
センサー基板を設けるステップと、
前記センサー基板の第１の表面の上に複数のセンサー回路を形成するステップと、
前記複数のセンサー回路および前記センサー基板の前記第１の表面の上にトランシーバ層を設けるステップとを含み、前記トランシーバ層を設ける前記ステップが、
圧電層を設けるステップと、
前記圧電層の上に配置されたトランシーバ電極を設けるステップとを含み、前記圧電層および前記トランシーバ電極は、１つまたは複数の超音波を生成し、１つまたは複数の超音波を受け取るように構成される、方法。
【請求項３４】
前記センサー基板を設ける前記ステップは、ビアを設けるステップを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記ビアを設ける前記ステップは、スルー基板ビア（ＴＳＶ）を形成するステップを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記ビアを設ける前記ステップは、成形されたビアバーを設けるステップを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記センサー基板に結合されたキャップと、前記センサー基板と前記キャップとの間に配置されたキャビティとを設けるステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記センサー基板と前記キャップとの間に配置された前記キャビティは、キャビティ高さが約０．０５ミクロンから約１５０ミクロンの間である、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記キャップは、ウエハ、基板、パネル、サブパネル、プリント回路板（ＰＣＢ）、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）、カプセル化層、金属層、およびプラスチック層からなるグループから選択される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記センサー基板は、第２の表面を備え、前記センサー基板の前記第２の表面は、プラテン接着剤によってプラテンに結合される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
反射比が少なくとも約８０％になるように構成された遮音壁を設けるステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４２】
前記センサー基板は、厚さが約５０ミクロンから約５００ミクロンの間である、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年６月１６日に米国特許商標庁に出願された仮出願第６２／３５１２２８号および２０１７年２月１０日に米国特許商標庁に出願された非仮出願第１５／４３０３８９号の優先権および利益を主張する。上述の出願の内容全体が、以下に完全に記載されるかのようにかつすべての適用可能な目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
様々な特徴は概して、指紋センサーデバイスに関し、より詳細には、フォームファクタが小さくされ画像干渉が軽減された超音波指紋センサーデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
図１は、プラテン１０１の下方の指紋センサーデバイス１００を示す。指紋センサーデバイス１００は、センサー基板１０２と、センサー基板１０２上に形成された複数のセンサー回路１０４と、センサー基板１０２の第１の表面上のレシーバ１０６と、センサー基板１０２の第２の表面上のトランスミッタ１０８とを含む。したがって、レシーバ１０６およびトランスミッタ１０８は、センサー基板１０２の互いに反対側または互いに向かい合う表面上に位置する。複数のセンサー回路１０４、レシーバ１０６、およびトランスミッタ１０８は、制御ユニット１１０に電気的に結合される。
【０００４】
トランスミッタ１０８は、超音波または信号を生成することのできる圧電層を含む。レシーバ１０６は、超音波または信号を検出または受信することのできる圧電層を含む。トランスミッタ１０８は、プラテン１０１の表面に押し付けられた対象物体１１２（たとえば、指）から跳ね返るかまたは反射する場合がある超音波を生成してもよい。トランスミッタ１０８は、圧電層と、圧電層の各側に形成された一対の電極層（図示せず）とを含んでもよい。レシーバ１０６は、圧電層と、圧電層の一方の側に形成された電極層（図示せず）とを含んでもよく、圧電層の他方の側は、複数のセンサー回路１０４に直接結合されるかまたは容量結合される。
【０００５】
制御ユニット１１０は、トランスミッタ１０８およびレシーバ１０６を制御し、複数のセンサー回路１０４からの信号を処理して、プラテン１０１に押し付けられた対象物体１１２（たとえば、指）のデジタル画像または表現を形成する。
【０００６】
図１の指センサーデバイス１００の１つの欠点は、トランスミッタ１０８の近くに位置するアーティファクトおよび／または物体からの画像干渉が生じる場合があることである。たとえば、トランスミッタ１０８によって生成された超音波に干渉するかまたは超音波を途絶させることがある水分、粒子、異物、および／またはデバイス構成要素が存在する場合がある。水分ならびに埃および／または汚れなどの粒子は、経時的に変動し変化することがあり、したがって、これらを較正によって除去することが容易でなくなる場合があるので問題になることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、より優れたフォームファクタと改善された撮像性能、確度、および精度とを有するより優れた指紋センサーデバイスが依然として必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
様々な特徴は概して、指紋センサーデバイスに関し、より詳細には、フォームファクタが小さくされ画像干渉が軽減された指紋センサーデバイスに関する。
【０００９】
一例では、センサー基板と、センサー基板の第１の表面上の複数のセンサー回路と、複数のセンサー回路およびセンサー基板の第１の表面の上に位置するトランシーバ層とを含む指紋センサーデバイスを提供する。トランシーバ層は、圧電層と、圧電層の上に配置されたトランシーバ電極とを含む。圧電層およびトランシーバ電極は、１つまたは複数の超音波を生成し、１つまたは複数の超音波を受け取るように構成される。
【００１０】
別の例では、センサー基板と、センサー基板の第１の表面上の複数のセンサー回路と、複数のセンサー回路およびセンサー基板の第１の表面の上に位置するトランシーバ手段とを含む装置を提供する。トランシーバ手段は、１つまたは複数の超音波を生成するように構成されたトランスミッタ手段と、１つまたは複数の超音波を受け取るように構成されたレシーバ手段とを含む。
【００１１】
別の例では、指紋センサーデバイスを製作するための方法を提供する。この方法では、センサー基板を設ける。この方法では、センサー基板の第１の表面の上に複数のセンサー回路を形成する。この方法では、複数のセンサー回路およびセンサー基板の第１の表面の上にトランシーバ層を設ける。トランシーバ層を設ける方法は、圧電層を設けることを含む。トランシーバ層を設ける方法は、圧電層の上に配置されたトランシーバ電極を設けることをさらに含み、圧電層およびトランシーバ電極は、１つまたは複数の超音波を生成し、１つまたは複数の超音波を受け取るように構成される。
【００１２】
様々な特徴、性質、および利点は、以下に記載された詳細な説明を図面と併せて検討したときに明らかになることがあり、図面全体にわたって、同様の参照符号はそれに対応して同一視する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】センサー基板の互いに反対側に位置するトランシーバとレシーバとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２】センサー基板の上にトランシーバ層を含み、センサー基板が少なくとも１つのスルー基板ビア（ＴＳＶ）を含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３】センサー基板の上にトランシーバ層を含み、センサー基板が成形されたビアバーを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図４】センサー基板の上にトランシーバ層を含み、センサー基板が凹部を含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図５】センサー基板の上にトランシーバ層を含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図６】センサー基板の上のトランシーバ層と、キャップと、センサー基板とキャップとの間に形成されたキャビティとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図７Ａ】一連の超音波周波数にわたる様々なキャビティ高さに関する画像コントラストの例示的なグラフである。
【図７Ｂ】様々なセンサー基板厚さおよび動作周波数に関する指紋センサーデバイスの画像解像度を示す輪郭プロットである。
【図７Ｃ】一連の超音波周波数にわたる様々なセンサー基板厚さに関する画像コントラストの例示的なグラフである。
【図８】様々な材料の様々な遮音壁性能の例示的なグラフである。
【図９】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、キャップとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１０】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、キャップとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１１】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）とを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１２】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、センサー基板内のキャビティとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１３】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、センサー基板内のキャビティとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１４】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、プリント基板（ＰＣＢ）とを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１５】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、キャップとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１６】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の成形されたビアバーと、キャップとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１７】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の成形されたビアバーと、キャップとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１８】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の成形されたビアバーと、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）とを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図１９】センサー基板の上のトランシーバ層と、成形されたビアバーと、センサー基板内のキャビティとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２０】センサー基板の上のトランシーバ層と、成形されたビアバーと、センサー基板内のキャビティとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２１】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、プリント基板（ＰＣＢ）とを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２２】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内のビアと、キャップとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２３】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の凹部と、プリント基板（ＰＣＢ）とを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２４】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の凹部と、キャップとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２５】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の凹部と、センサー基板内のキャビティとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２６】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の凹部と、センサー基板内のキャビティとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２７】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の凹部と、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）とを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２８】センサー基板の上のトランシーバ層と、センサー基板内の凹部と、キャップとを含む指紋センサーデバイスを示す図である。
【図２９】センサー基板の上のトランシーバ層とカプセル化層とを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３０】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、キャップと、キャビティとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３１】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、キャップと、キャビティとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３２】センサー基板の上のトランシーバ層と、コーティング層と、カプセル化層と、キャップと、キャビティとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３３】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、キャップと、カプセル化層内のキャビティとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３４】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、カプセル化層内のキャビティと、補剛材とを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３５】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）と、ＦＰＣ内のキャビティとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３６】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）と、ＦＰＣ内のキャビティと、補剛材とを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３７】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、成形されたビアバーとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３８】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、補剛材と、成形されたビアバーとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図３９】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、カプセル化層内のキャビティと、成形されたビアバーとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図４０】センサー基板の上のトランシーバ層と、カプセル化層と、カプセル化層内のキャビティと、補剛材と、成形されたビアバーとを含む反転された指紋センサーデバイスを示す図である。
【図４１】トランシーバ構成の一例を示す図である。
【図４２】トランシーバ構成の別の例を示す図である。
【図４３Ａ】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するためのシーケンスの一例を示す図である。
【図４３Ｂ】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するためのシーケンスの一例を示す図である。
【図４３Ｃ】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するためのシーケンスの一例を示す図である。
【図４４Ａ】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するためのシーケンスの別の例を示す図である。
【図４４Ｂ】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するためのシーケンスの別の例を示す図である。
【図４４Ｃ】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するためのシーケンスの別の例を示す図である。
【図４５Ａ】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するためのシーケンスの別の例を示す図である。
【図４５Ｂ】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するためのシーケンスの別の例を示す図である。
【図４６】センサー基板の上にトランシーバ層を含む指紋センサーデバイスを製作するための例示的な方法の流れ図である。
【図４７】巻付けフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を含む指紋センサーデバイスの構成の断面図である。
【図４８】巻付けフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を含む指紋センサーデバイスの構成の断面図である。
【図４９】巻付けフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を含む指紋センサーデバイスの構成の断面図である。
【図５０】巻付けフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を含む指紋センサーデバイスの構成の断面図である。
【図５１】巻付けフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を含む指紋センサーデバイスの構成の断面図である。
【図５２】巻付けフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を含む指紋センサーデバイスの構成の断面図である。
【図５３】指紋センサーデバイスを含むモバイルデバイスの斜視図である。
【図５４】指紋センサーデバイスを含むモバイルデバイスの断面図である。
【図５５】視覚ディスプレイに結合され、ＦＰＣの一部がセンサー基板と視覚ディスプレイとの間に配置された反転された指紋センサーデバイスの一例を示す図である。
【図５６】視覚ディスプレイに結合され、ＦＰＣの一部がセンサー基板と視覚ディスプレイとの間に配置された反転された指紋センサーデバイスの一例を示す図である。
【図５７】視覚ディスプレイの一部に結合されたＬＴＣＣパッケージまたはプラスチックパッケージ内の反転された指紋センサーデバイスの一例を示す図である。
【図５８】様々な集積デバイス、集積デバイスパッケージ、半導体デバイス、ダイ、集積回路、センサー、および／または本明細書で説明するパッケージを含んでもよい様々な電子デバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明では、本開示の様々な態様を完全に理解できるように、具体的な詳細が与えられる。しかしながら、態様がこれらの具体的な詳細なしに実践される場合があることが、当業者によって理解されよう。たとえば、回路は、不必要な詳細で態様を曖昧にすることを避けるために、ブロック図で示されることがある。他の事例では、よく知られている回路、構造、および技法は、本開示の態様を曖昧にしないために、詳細に示されないことがある。
【００１５】
いくつかの特徴は、センサー基板と、センサー基板の第１の表面上に配設されるかまたはセンサー基板内に製作された複数のセンサー回路と、複数のセンサー回路およびセンサー基板の第１の表面の上に形成されたトランシーバ層とを含む指紋センサーデバイスに関する。トランシーバ層は、超音波を生成するためのトランスミッタとして働きかつ超音波を受け取るためのレシーバとして働くように構成されてもよい。指紋センサーデバイスは、センサー基板に結合されたキャップを含んでもよく、センサー基板とキャップとの間にはキャビティ領域が形成される。いくつかの実装形態では、センサー基板の表面（たとえば、裏面）とキャビティ領域との間の界面は、指紋センサーデバイス用の遮音壁として働くように構成される。センサー基板は、１つまたは複数の電気ビアを含んでもよい。ビアは、電気信号をセンサー基板の一方の側から他方の側に送信する働きをしてもよい。トランシーバ層は、圧電層と、圧電層の一方の側に形成された電極層とを含んでもよく、圧電層の他方の側は、複数のセンサー回路に直接結合されるかまたは容量結合される。アクリル層などのコーティング層が電極層上に配設されてもよい。
【００１６】
例示的な指紋センサーデバイス
図２は、接着剤２０９（たとえば、熱硬化性エポキシまたは紫外線硬化性エポキシなどのプラテン接着剤）によってプラテン２０１に結合された指紋センサーデバイス２００の一例を示す。図２に示すように、指紋センサーデバイス２００は、プラテン２０１の下に位置してもよい。プラテン２０１は、いくつかの実装形態では、ディスプレイデバイス（たとえば、モバイルデバイス）のカバーガラスであっても、ディスプレイデバイスのエンクロージャの一部であっても、または超音波認証ボタンのカバーであってもよい。いくつかの実装形態では、プラテンは、ディスプレイカバーガラスの一部、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイパネル、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）またはアクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイパネル、ディスプレイモジュール、あるいは視覚ディスプレイを含んでもよい。
【００１７】
図２は、センサー基板２０２と、複数のセンサー回路２０４と、トランシーバ層２０６と、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８と、パッシベーション層２１０とを含む指紋センサーデバイス２００を示す。センサー基板２０２は、センサー基板２０２を横切る（たとえば、垂直方向に横切る）少なくとも１つのビア２２０を含む。ビア２２０は、スルーガラスビア（ＴＧＶ）またはスルーシリコンビアなどのスルー基板ビア（ＴＳＶ）であってもよい。複数のビア２２０がセンサー基板２０２を横切る場合があることに留意されたい。様々な実装形態では、センサー基板２０２にそれぞれに異なる材料を使用してもよい。たとえば、センサー基板２０２は、シリコン基板、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板、ガラス基板、プラスチック基板、セラミック基板、および／またはそれらの組合せを含んでもよい。
【００１８】
複数のセンサー回路２０４は、ＴＦＴ基板上に形成されたＴＦＴ回路またはシリコン基板上もしくはシリコン基板内に形成された相補型金属酸化半導体（ＣＭＯＳ）回路のように、センサー基板２０２の第１の表面（たとえば、表面または表側）の上に（たとえば、第１の表面上に）形成されてもよい。トランシーバ層２０６は、複数のセンサー回路２０４の上に配設されてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６は、複数のセンサー回路２０４の上に配置され、接着剤層（図示せず）によって複数のセンサー回路２０４に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６は、センサー回路２０４上に直接または間接的にスプレーされてもよく、スピンコーティングされてもよく、分配されてもよく、コーティングされてもよく、またはその他の方法によって形成されてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６はトランスミッタとレシーバの両方として働いてもよい。
【００１９】
トランシーバ層２０６（たとえば、トランシーバ手段）は、少なくとも１つの超音波／信号を生成し、少なくとも１つの超音波／信号を受信または検出するように構成されてもよい。詳細には、トランシーバ層２０６は、少なくとも１つの超音波／信号を生成するように構成されたトランスミッタ（たとえば、トランスミッタ手段）として働き、かつ少なくとも１つの超音波／信号を受信または検出するように構成されたレシーバ（たとえば、レシーバ手段）として働いてもよい。トランシーバ層２０６は、トランシーバ層２０６が超音波／信号を生成し検出するのを可能にする１つまたは複数の圧電層および電極層を含んでもよい。たとえば、トランスミッタは、超音波／信号を生成するための１つまたは複数の圧電層を含んでもよく、レシーバは、超音波／信号を検出するための１つまたは複数の圧電層を含んでもよい。
【００２０】
いくつかの実装形態では、超音波／信号を生成および検出するためにトランシーバ層２０６の同じ圧電層が使用されてもよい。たとえば、トランシーバ層２０６の圧電層が、第１の期間（たとえば、第１の動作モード）の間、超音波／信号を生成するように構成されてもよく、同じ圧電層が、第２の期間（たとえば、第２の動作モード）の間、超音波／信号を受け取るように構成されてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６が動作する間、圧電層は、トランスミッタとしての構成とレシーバとしての構成との間で切り替わるように構成されてもよい。
【００２１】
以下でさらに説明するように、圧電材料の１つまたは複数の層を使用することによって超音波／信号を生成し検出することによって、指紋センサーデバイス２００は、人間の指の隆線および谷線などの、プラテン２０１に接触する物体のデジタル画像を作成するかまたは物体の画像情報を提供することができる。トランシーバ構成のより詳細な例について、以下に、図４１および図４２においてさらに説明する。
【００２２】
センサー回路２０４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを含んでもよい。たとえば、センサー回路２０４は、ピクセル回路のアレイを含んでよく、各ピクセル回路は１つまたは複数の薄膜トランジスタを含んでもよい。いくつかの実装形態では、ピクセル回路は、ダイオードと、キャパシタと、いくつかのトランジスタとを含んでもよい。ピクセル回路は、受け取られた超音波に応答して、ピクセル回路に近接するトランシーバ層２０６によって生成された電荷を電気信号に変換するように構成されてもよい。ピクセル回路は、トランシーバ層２０６をピクセル回路に電気的に結合するピクセル入力電極を含んでもよい。１つまたは複数のトランシーバ電極２０８に電気信号を供給することによって超音波が生成されてもよい。生成された超音波は、プラテン２０１を介して送信されてもよい。プラテン２０１の露出された外（上）面から反射された超音波エネルギーは、トランシーバ層２０６によって、局所的表面電荷を生成してもよい。局所的表面電荷は、ピクセル入力電極を介して下方のセンサー回路２０４によって検出されてもよい。ピクセル入力電極上の検出された信号は、センサー回路２０４によって増幅されてもよく、センサー回路２０４からの出力信号は、センサーコントローラまたはその他の回路（たとえば、制御ユニット、制御回路、またはアプリケーションプロセッサ）に送られて信号処理されてもよい。代替構成では、センサー回路２０４は、シリコン基板上またはシリコン基板内に形成された１つまたは複数のシリコンベーストランジスタ、ダイオード、および受動デバイスを含んでもよい。
【００２３】
１つまたは複数のトランシーバ電極２０８は、トランシーバ層２０６の上に形成されても、またはトランシーバ層２０６上に他の方法で配設されてもよい。１つまたは複数のトランシーバ電極２０８は、導電層と１つまたは複数の電気相互接続トレースとを含み、電気相互接続トレースは、トランシーバ層２０６および／または指紋センサーデバイス２００の他の相互接続部に結合される。たとえば、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８は、ビア２２０に結合されてもよい。１つまたは複数のトランシーバ電極２０８は、センサー基板２０２の上に形成された１つまたは複数の相互接続部を含んでもよい。いくつかの実装形態では、相互接続部とは、２つの点、要素、および／または構成要素の間の電気接続を可能または容易にする、デバイスまたはパッケージの要素または構成要素である。いくつかの実装形態では、相互接続部は、トレース、ビア、パッド、ピラー、再分配金属層、および／またはアンダーバンプメタライゼーション（ＵＢＭ）層を含んでよい。いくつかの実装形態では、相互接続部は、信号（たとえば、データ信号、接地信号、電力信号）のための電気経路を形成するように構成されてもよい導電性の材料である。相互接続部は、回路の一部であってもよい。相互接続部は、２つ以上の要素または構成要素を含んでもよい。
【００２４】
パッシベーション層２１０は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８、センサー回路２０４、相互接続トレース、およびセンサー基板２０２の少なくとも一部の上に形成されてもよい。プラテン接着剤２０９は、指紋センサーデバイス２００をプラテン２０１に結合してもよい。いくつかの実装形態では、プラテン接着剤２０９は、指紋センサーデバイス２００の一部である。
【００２５】
様々な実装形態では、プラテン２０１用にそれぞれに異なる材料を使用してもよい。プラテン材料の例には、プラスチック、セラミック、サファイア、複合材料、金属および金属合金、金属充填ポリマー、ポリカーボネート、およびガラスが含まれる。いくつかの実装形態では、プラテン２０１はカバープレート（たとえば、ディスプレイ用のカバーガラスまたはカバーレンズ）であってもよい。いくつかの実装形態では、プラテン２０１は、アルミニウム、アルミニウム合金、クロムモリブデン、ステンレス鋼、または金属充填ポリマーなどの金属であってもよい。いくつかの実装形態では、電子デバイス用のケーシングまたはハウジングがプラテンとして働いてもよい。いくつかの実装形態では、モバイルデバイスハウジングの後部、側部、または前部の一部がプラテンとして働いてもよい。いくつかの実装形態では、ウレタン、アクリル、パリレン、またはダイヤモンド状コーティング（ＤＬＣ）の薄い層などのコーティング層がプラテンとして働いてもよい。いくつかの実装形態では、プラテン２０１の外面または内面は、１つまたは複数のコーティング、音響結合層、音響整合層、または保護層を含んでもよい。たとえば、プラテン２０１は、装飾、遮蔽、またはユーザの指の案内用の１つまたは複数の塗料層を含んでもよい。いくつかの実装形態では、プラテン２０１は、ユーザの指を案内するかまたは指紋センサーデバイスを組立て時に位置決めするのを助けるために一方の側または両側に凹部を含んでもよい。
【００２６】
図２は、センサー基板２０２に結合されたフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２１１を示す。ＦＰＣ２１１は、フレックステープ、フレックスケーブル、または単に「フレックス」と呼ばれる場合がある。ＦＰＣ２１１は、１つまたは複数の誘電層２１２と相互接続部２１４（たとえば、トレース、ビア、およびパッド）とを含んでもよい。相互接続部２１４は、接着剤２０３を介してビア２２０に結合されてもよい。接着剤２０３は、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）などの導電性接着剤であってもよい。しかし、様々な実装形態ではそれぞれに異なる導電性接着剤、はんだ、または接続手段を使用してもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ２１１は、センサー回路２０４との間で信号を処理するためにセンサーコントローラまたは他の回路（たとえば、制御ユニット、制御回路、またはアプリケーションプロセッサ）に電気的に結合されてもよい。
【００２７】
いくつかの実装形態では、ＦＰＣ２１１は、低電力ウェイクアップ、メニュー選択、およびナビゲーション機能用の１つまたは複数の容量性接触電極などの他の機能を含んでもよい。いくつかの実装形態では、容量性接触電極は、容量性接触電極（たとえば、自己キャパシタンス検出）または投影容量性接触（ＰＣＴ）検出（たとえば、相互キャパシタンス検出）用の櫛形電極または交差電極の対に近接する指のキャパシタンスを検出するための金属化された領域を含んでもよい。たとえば、容量性接触電極は、ＦＰＣ相互接続部２１４の１つまたは複数の銅トレースおよび／またはパッド領域から形成されてもよい。代替的に、容量性接触電極は、ＦＰＣ２１１上に堆積されても、印刷されても、または積層されてもよい。代替的に、容量性接触電極の全部または一部が、（たとえば、導電性塗料のスクリーン印刷またはシャドーマスクを介した薄い金属のスパッタ堆積を使用して）プラテン２０１の内面上に配設されても、動作時にＦＰＣ２１１内の１つまたは複数の相互接続部２１４に直接結合されても、あるいは相互接続部２１４に容量結合されてもよい。プラテン２０１の内面上の容量性接触電極をＦＰＣ２１１内の相互接続部２１４に直接結合するために導電性接着剤が使用されてもよい。いくつかの実装形態では、容量性接触電極は、反射された超音波がセンサー回路２０４のアレイによって検出されるセンサー基板２０２のアクティブ領域の上方など、生成され反射された超音波の音響経路内に位置してもよい。いくつかの実装形態では、容量性接触電極は、センサー基板２０２の１つまたは複数の面上に配置され、プラテン２０１の内面に接触させて配置される。ＦＰＣ２１１および／またはセンサー基板２０２内の１つまたは複数のビアは、ＦＰＣ２１１の１つの相互接続層から別の相互接続層に電気的に接続するのを可能にする場合があり、この場合、相互接続部は１つまたは複数の誘電層２１２によって互いに分離される。いくつかの実装形態では、プラテン接着剤２０９の一部または全部が導電性を有して容量性接触電極として働いてもよい。
【００２８】
図２は、超音波トランスミッタと超音波レシーバの両方として働くことのできるトランシーバ層２０６をセンサー基板２０２の一方の側に設けることによってフォームファクタが小さくされた指紋センサーデバイスの一例を示す。さらに、指紋センサーデバイス２００は、トランスミッタおよびレシーバがセンサー基板の互いに反対側に配置された指紋センサーデバイスに勝る改善された画像機能を有してもよい。本出願に記載された他の構成要素および構造を使用することによって画像機能のさらなる改善が実現される場合があることに留意されたい。
【００２９】
図３は、指紋センサーデバイス３００を示す。指紋センサーデバイス３００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス３００は、成形されたビアバー３２０を含む。ビアバー３２０は、カプセル化層３０２（たとえば、モールド化合物）を横切ってもよい。カプセル化層３０２は、センサー基板２０２に結合されてもよい。
【００３０】
ビアバー３２０は、ビア３２２と、キャプチャパッド３２４と、誘電体層３２６と、絶縁層または半絶縁層３２８とを含んでもよい。ビア３２２は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８に結合されてもよい。キャプチャパッド３２４は、導電性接着剤、ＡＣＦ、またははんだなどの接着剤２０３を介してＦＰＣ２１１に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、ビアバー３２０内の１つまたは複数のビア３２２は、センサー回路２０４の一部、または画像情報を読み出すためにセンサー回路２０４に接続された関連するアドレス指定回路に接続されてもよい。いくつかの実装形態では、ビアバー３２０は、ビアバー３２０内の様々なビア３２２間の相互接続および所望の離間を可能にするための１つまたは複数の再分配層（図示せず）を含んでもよい。
【００３１】
図４は、指紋センサーデバイス４００を示す。指紋センサーデバイス４００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス４００は、凹部４０４を含むセンサー基板４０２を含む。センサー基板４０２の凹部４０４は、ＦＰＣ２１１がセンサー基板４０２とプラテン２０１との間により容易に嵌るのを可能にし、それによって、指紋センサーデバイス４００のフォームファクタを小さくする。図４に示すように、ＦＰＣ２１１は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８およびセンサー回路２０４に導電性接着剤２０３を介して結合されてもよい。いくつかの実装形態では、凹部４０４は、レーザー除去プロセスを使用して形成されてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板４０２の一部を選択的に除去するために（シリコン用の）ＫＯＨベースの異方性エッチングプロセスまたは（ガラス用の）ＨＦベースのエッチングプロセスなどの適切なエッチングプロセスが使用されてもよい。
【００３２】
図５は、指紋センサーデバイス５００を示す。指紋センサーデバイス５００は、反転された指紋センサーデバイスである。指紋センサーデバイス５００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス５００は、センサー基板２０２の裏面を介してプラテン２０１に結合される。図５に示すように、プラテン接着剤２０９はセンサー基板２０２の裏面をプラテン２０１に結合してもよく、それによって、センサー基板２０２の表面または回路側がプラテン２０１から離れる方向を向く。反転された指紋センサーデバイスは、いくつかの実装形態では、１つまたは複数の超音波を生成してセンサー基板２０２を介して送り出し、反射された超音波をセンサー基板２０２を介して受け取って対象物体を超音波撮像してもよい。反転された構成では、センサー基板２０２の裏面または底面が、プラテンとして働いてもよく、または指紋撮像のためにプラテンに取り付けられてもよい。
【００３３】
図６は、キャップ６０２を含む指紋センサーデバイス６００を示す。キャップ６０２は、接着剤６０３によってセンサー基板２０２の裏面に結合されてもよい。キャップ６０２は、センサー基板２０２に結合されてもよく、センサー基板２０２の第２の表面（たとえば、裏面）とキャップ６０２との間にはキャビティ６０５が形成される。キャビティ６０５は密封されたキャビティであってもよい。いくつかの実装形態では、接着剤６０３は、組立てよりも前にセンサー基板２０２またはキャップ６０２上に分配されるかあるいはセンサー基板２０２またはキャップ６０２上を覆ってもよい。いくつかの実装形態では、接着剤６０３は、キャップおよび基板を共晶的に取り付けるための金属ボンドリングを含んでもよい。いくつかの実装形態では、接着剤６０３は、キャップと基板を結合する前に、キャップまたは基板のいずれかに塗布されパターン化されエッチングされてもよい。いくつかの実装形態では、基板キャップ間ボンドは、熱可塑性接着剤、感圧性接着剤（ＰＳＡ）、エポキシ、ＵＶ硬化エポキシ、熱硬化エポキシ、ガラスフリット、金属シール、共晶ボンド、熱圧着ボンド、プラズマボンド、陽極ボンドなどを含んでもよい。いくつかの実装形態では、キャップは、ウエハ、基板、パネル、サブパネル、またはプラスチック、金属、ガラス、シリコンなどの層を備えてもよい。いくつかの実装形態では、結合プロセスにおいてギャップ高さ（たとえば、キャビティの高さ）を調節するためにスペーサが使用されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ６０２は、センサーダイを図６に示す形態にダイシングするか、切断するか、または他の方法で単一化する前にウエハ、基板、パネル、サブパネル、またはその他の層としてセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ６０２は、センサー基板２０２の１つ、２つ、３つ、または４つの面の縁部の近くにおいて、あるいはセンサー基板２０２の１つまたは複数の面などの他の適切な領域においてセンサー基板２０２に取り付けられても、あるいはプラテン２０１に直接接触するようにセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。
【００３４】
キャップ（たとえば、キャップ手段）は、指紋センサーデバイス６００または本出願において説明する任意の他のセンサーデバイスおよび変形形態に対して多数の利益および利点をもたらす。たとえば、キャップ６０２は、埃、ごみ、物体、および／またはその他の材料がセンサー基板２０２の裏面に接触するのを防止してもよい。キャップ６０２がない場合、デバイス（たとえば、モバイルデバイス）の組立て時に、センサー基板２０２の汚染またはデバイス内の他の構成要素との接触が生じることがあり、超音波の跳ね返りおよび反射の仕方に影響を与えることがあり、それによって画像干渉が生じる。いくつかの実装形態では、キャップ６０２は、組立て時にセンサー基板２０２の上に慎重に配置されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ６０２は、組立て時に溶剤、エポキシ、およびその他の接着剤の不要な流出物を排出するのを可能にするための１つまたは複数の通気口（図示せず）を有してもよい。通気口は、環境保護のために必要に応じて密封されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ６０２は、センサー基板の１つまたは複数の面を覆う１つまたは複数のスタンドオフおよび／または側壁を含んでもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２および指紋センサーデバイス６００の他の構成要素をさらに保護するために、エッジシール、モールド化合物、エポキシ、またはその他の接着剤などの保護カプセル化層がキャップ６０２およびプラテン接着剤２０９に含められてもよい。
【００３５】
遮音壁
キャップ６０２およびキャビティ６０５を設けることの別の技術的利点は、センサー基板２０２とキャビティ６０５との間の界面が指紋センサーデバイス６００用の遮音壁６０７（たとえば、遮音壁手段）として働くかまたは遮音壁６０７として働くように構成されてもよい。センサー基板２０２は一般に、音響インピーダンスが高く、キャビティ６０５は、音響インピーダンスが低いかまたはセンサー基板２０２よりもずっと低い。音響インピーダンスのこの差が遮音壁として働くことがあり、トランシーバ層２０６によって生成される超音波の大部分がキャビティ６０５に送られるのを妨げる。さらに、遮音壁６０７は、トランシーバ層２０６によって生成された超音波の反射を改善するかまたは向上させる場合がある。したがって、遮音壁（たとえば、遮音壁手段）は、外部物体およびアーティファクトから反射された超音波がトランシーバ層２０６の読取りに干渉するのを防止するかまたはそのような干渉を最小限に抑え、同時に、トランシーバ層２０６によって生成される超音波の反射を改善し、それによって、プラテン２０１に接触する物体のより正確で厳密な画像を生成する場合がある。
【００３６】
キャビティ６０５が空であってもよく（たとえば、真空であってもよく）あるいは空気または窒素などの気体で充填されてもよいことに留意されたい。キャビティ６０５を充填する場合、それをどのように充填するかが、指紋センサーデバイス２００に関する遮音壁（たとえば、遮音壁６０７）の性能に影響を与えることがある。キャビティ６０５は、様々な高さおよび／または深さを有してもよい。たとえば、センサー基板２０２の第２の表面とキャップ６０２との間の高さまたは深さは、約０．０５ミクロン（μｍ）から１５０ミクロン（μｍ）の間であってもよく、あるいはそれよりも大きくてもよい。
【００３７】
図７Ａは、一連の超音波周波数にわたる様々なキャビティ高さに関する画像コントラストを示す一連のグラフを示す。グラフは、周波数範囲にわたる最大信号に正規化された、指の谷線領域と指の隆線領域との間の信号強度（たとえば、画像コントラスト）の差を示す。２つの異なるトランシーバ電極材料（銀および銅）の場合の約１０ＭＨｚから約２５ＭＨｚの間の様々な送信周波数に対する正規化された画像コントラスト（谷線−隆線）が、厚さが５０μｍのシリコンセンサー基板および厚さが３００μｍのシリコンキャップに関して示されている。この画像コントラストは、指紋の谷線および隆線をどれだけうまく互いに識別できるかを示す。画像コントラストが高いほどうまく識別できる。図７Ａに示すように、キャビティの深さが少なくとも約０．０５ミクロン（μｍ）であるとき、コントラストが、特に約２０ＭＨｚ近くの値において劇的に向上する。画像コントラストは、キャビティ高さが約０．０５ミクロンから０．１ｕｍ、０．５ｕｍ、１．０ｕｍ、または５．０ｕｍになっても、あるいはそれよりも大きくなってもほとんど変化しない。キャビティのない（たとえば、キャビティ高さ０ｕｍ）指紋センサーデバイスは、画像コントラストがかなり低くなる。したがって、図７Ａは、場合によっては、高さの小さい小形の浅いキャビティが、指紋センサーデバイスの性能（たとえば、画像性能）に関してどのように顕著な差を生じさせるかを示す。キャビティ高さがさらに約５ミクロン、５０ミクロン、または１５０ミクロンまで大きくなるか、あるいはそれよりも大きくなっても、これらの周波数範囲にわたって指紋センサーデバイスのデバイス性能に対するさらなる影響はほとんどなく、センサーデバイス間および個々のセンサーデバイス内においてキャビティ高さのばらつきが許容される。図７Ａに見られるようなより高い周波数およびより低い周波数における画像コントラストのロールオフは、指紋センサーデバイスの性能がセンサー基板の厚さに少なくとも部分的に依存する場合があることを示す。
【００３８】
図７Ｂは、指を比較的厚いプラテンによって撮像するときの、様々なセンサー基板厚さおよび動作周波数に関する指紋センサーデバイスの画像解像度を示す輪郭プロットを示す。画像解像度は、指紋を撮像する際に指紋センサーデバイスによって実現可能な解像度を示すラインペアパーミリメートル（ＬＰＭ）単位で示されてもよい。約１４ＭＨｚ〜１８ＭＨｚの周波数で動作する際に厚さが１００ｕｍのシリコンセンサー基板によって４ＬＰＭの解像度を実現可能であるが、約１６ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数で動作する厚さが５０ｕｍのシリコンセンサー基板では５ＬＰＭの解像度を実現可能である。いくつかの実装形態では、厚さが約５０ミクロンから約１５０ミクロンの間のセンサー基板が好ましい。いくつかの実装形態では、センサー基板は、厚さが超音波トランスミッタ励起周波数に少なくとも部分的に応じて約１５０ミクロンから４５０ミクロンの間であってもよい。この薄い基板は、たとえば、標準的な基板の研削および／または研磨を行うことによって取得されてもよい。しかし、薄い基板は取扱いがより困難である場合があり、以下で説明するキャップ層を取り付ける方法のうちのいくつかは、処理中およびその後プラテンに取り付ける間薄い基板にさらなる剛性を与え、歩留まり損失を回避することができる。
【００３９】
概して、基板（たとえば、センサー基板）が薄いほど感度を高めることができ、したがって、より高い超音波周波数での性能を向上させることができる。しかし、同じ感度が、センサー基板の裏面に何があるかによって影響を受ける。キャップ、キャビティ、および遮音壁を設けることによって、開示された指紋センサーデバイスはセンサー基板の裏面のアーティファクトに対する感度を低下させならびに／あるいは最低限に抑える。さらに、開示された指紋センサーデバイスは、構造剛性を高め、取扱いをより容易にすることによって、厚さが１００ミクロンのウエハ／パネルの組立てを容易にする構造を提供する。図７Ａは、センサー基板２０２とキャップ６０２との間のキャビティおよび間隔が小さい限り、厚さの小さいキャップ６０２がどのようにして有効な遮音壁になることができるかを示す。したがって、指紋センサーデバイス用の有効な遮音壁を形成するうえで大きく、厚く、かつかさばるキャップを設ける必要はない。
【００４０】
図７Ｃは、一連の超音波周波数にわたる様々なセンサー基板厚さに関する画像コントラストの例示的なグラフを示す。図７Ｃに示すように、いくつかの実装形態では、センサー基板がシリコンを含むとき、厚さが約５０ミクロンから約５００ミクロンの間のセンサー基板は、ある周波数範囲の超音波について指紋センサーデバイスに関する性能を向上させる場合がある。画像コントラストのより大きい値は、基板厚さが一連の超音波トランスミッタ励起周波数に相当する約５５ミクロンから２０５ミクロンの間である場合に見られる。画像コントラストのロールオフは、厚さが約２５５ミクロンから３５５ミクロンの間である場合に見られ、センサー基板の第１および第２の表面から反射する超音波の何らかの弱め合い干渉に部分的に起因して厚さが４０５ミクロンから５０５ミクロンの間である場合に再び大きくなる。様々なセンサー厚さ、材料、および構成について、画像コントラスト、画像解像度、および画像精度などの様々な応答は、図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに示されている応答とは異なってもよい。
【００４１】
遮音壁６０７は多くの方法で定量化することができる。遮音壁６０７を定量化する１つの方法は、遮音壁６０７の反射比である。図８は、基板（たとえば、シリコン基板、ＴＦＴ基板）と材料（たとえば、空気、真空、窒素、ならびに様々な液体および固体）の様々な組合せに関する例示的な反射比を示す。反射比が１であることは、遮音壁６０７がすべての超音波を反射することを意味する。反射比が０であることは、遮音壁６０７がすべての超音波を透過させる（たとえば、遮音壁がない）ことを意味する。Ｔａｂｌｅ  １（表１）は、様々な材料および材料の様々な組合せに関する様々な音響インピーダンス値および反射比を示す。Ｔａｂｌｅ  １（表１）の上半分は、シリコン基板と様々なキャビティ材料との間の界面における反射比を示し、一方、Ｔａｂｌｅ  １（表１）の下半分は、ガラスＴＦＴ基板と様々なキャビティ材料との間の界面における反射比を示す。反射比の値は、真空、空気、およびその他の気体の反射比が約９８％を超え、一方、液体および固体のいくつかの反射比が約８０％を超えることを示す。これらの値は、図８に示すようにシリコン基板とＴＦＴ基板のいずれにも当てはまる。エアキャビティまたは他の気体もしくは真空が充填されたキャビティは、有効遮音壁を得るうえで特に注目に値する。その理由は１つには、反射比（たとえば、反射係数）が広範囲の温度にわたって安定するからである。広範囲の温度にわたる反射比の安定は、プラスチックなどのいくつかの材料に対して問題となる場合がある。有効遮音壁は、図７Ｂに関して上記で説明したように谷線−隆線コントラスト（たとえば、画像コントラスト）および空間解像度（たとえば、ＬＰＭ、ラインペアパーミリメートルとも呼ばれる）を最大にするようにセンサー基板の厚さを調整するのを可能にする。いくつかの実装形態では、キャップを取り付け、キャビティを形成して有効遮音壁を設ける前に、センサー基板の裏面に様々なバッキング層を取り付けてもよい。たとえば、厚さが約２５ｕｍの接着剤層を使用して、厚さが約５０ミクロン程度の薄い基板を厚さが約５００ミクロンのガラスまたはプラスチックからなるバッキング層に結合して、センサー基板厚さの調整を可能にしてもよい。適切なバッキング層は薄いセンサー基板をさらにしっかりと支持する場合があり、そのことは、センサーダイをプラテン接着剤によってプラテンに取り付ける際に助けとなることがある。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
様々な実装形態は、シリコン、ガラス、ファイバーグラス、ポリイミド、プラスチック、金属、または金属合金などのそれぞれに異なる材料をキャップ６０２に使用してもよい。いくつかの実装形態では、キャップ６０２は、ウエハ、基板、パネル、サブパネル、プリント回路板（ＰＣＢ）、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）、カプセル化層、スタンプされた金属層、プラスチック層、および／またはそれらの組合せであってもよい。
【００４４】
それぞれに異なる特徴および構成要素を有する様々な指紋センサーデバイスについて説明したが、次に、特徴および構成要素のそれぞれに異なる組合せを有する様々な指紋センサーデバイスについて以下に説明する。本出願において説明する指紋センサーデバイスは、センサー回路とやり取りされる信号の信号処理のために（たとえば、ＦＰＣ２１１を介して）１つまたは複数のセンサーコントローラまたはその他の回路（たとえば、制御ユニット、制御回路、またはアプリケーションプロセッサ）に結合されてもよい。
【００４５】
スルー基板ビア（ＴＳＶ）を有する例示的な指紋センサーデバイス
図９は、指紋センサーデバイス９００を示す。指紋センサーデバイス９００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス９００は、キャップ９０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図９に示すように、キャップ９０２は、キャビティ６０５の周囲に接着剤９０３が配設されることによってセンサー基板２０２の第２の表面に局所的に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、基板キャップ間ボンドは、熱可塑性接着剤、感圧性接着剤（ＰＳＡ）、エポキシ、ＵＶ硬化エポキシ、熱硬化エポキシ、ガラスフリット、およびより一般的には、金属シール、共晶ボンド、熱圧着ボンド、プラズマボンド、または陽極ボンドなどの接着剤９０３を含んでもよい。いくつかの実装形態では、キャップ９０２は、ウエハ、基板、または層（たとえば、シリコン、ＴＦＴ基板、ガラス、セラミック、金属、プラスチック）から形成されてもよい。
【００４６】
図１０は、指紋センサーデバイス１０００を示す。指紋センサーデバイス１０００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス１０００は、キャップ１００２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図１０に示すように、キャップ１００２は、接着剤１００３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。接着剤１００３は、熱可塑性接着剤、感圧性接着剤（ＰＳＡ）、エポキシ、ＵＶ硬化エポキシ、熱硬化エポキシ、ガラスフリット、およびより一般的には、金属シール、共晶ボンド、熱圧着ボンド、プラズマボンド、または陽極ボンドを含んでもよい。いくつかの実装形態では、キャップ１００２は、ウエハまたは基板（たとえば、シリコン基板、ＴＦＴ基板、ガラス基板、セラミック基板、金属基板、またはプラスチック基板）から形成されてもよく、その場合、センサー基板２０２とキャップ１００２との間により大きい間隔を形成するようにキャップ、ウエハ、または基板の一部が除去されて（たとえば、エッチングされて）いる。
【００４７】
図１１は、指紋センサーデバイス１１００を示す。指紋センサーデバイス１１００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス１１００は、補剛材１１０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。ＦＰＣ２１１は、キャップとして使用されるように構成された延長部分を有する。図１１に示すように、ＦＰＣ２１１は、接着剤１１０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合された１つまたは複数の誘電層２１２を含んでもよい。ＦＰＣ２１１が可撓性を有するので、補剛材１１０２は、場合によっては、追加の構造的支持を可能にするようにＦＰＣ２１１に結合されてもよい。補剛材１１０２は、アルミニウム、ステンレススチール、金属充填ポリマー、プラスチック、金属、金属合金、ガラス、または複合材料などのいくつかの材料から構成されてもよい。いくつかの実装形態では、補剛材１１０２は、適切なエポキシまたはその他の接着剤によって取り付けられた材料の比較的薄いシートであってもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のバッキング層（図示せず）、接着剤層、またはその他の層がセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。
【００４８】
図１２は、指紋センサーデバイス１２００を示す。指紋センサーデバイス１２００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス１２００は、補剛材１２０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図１２に示すように、基板１２０２は、二酸化ケイ素の絶縁層などの結合領域１２０３を介して第２の基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。基板１２０２（たとえば、シリコンオンインシュレータ基板またはＳＯＩ）は、電子回路が製作される場合がある活性層としてセンサー基板２０２を組み込んでもよい。図１２は、ビア２２０がセンサー基板２０２、接着剤６０３、および基板１２０２を横切ることも示す。
【００４９】
図１３は、指紋センサーデバイス１３００を示す。指紋センサーデバイス１３００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス１３００は、キャビティ６０５と遮音壁６０７とを含む。図１３に示すように、キャビティ６０５は、センサー基板２０２の内部に形成されてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２内に犠牲層が形成され、その後除去されてキャビティ６０５が形成されてもよい。キャビティ６０５を密閉し密封するためにプラグ１３１０が使用されてもよい。いくつかの実装形態では、プラグ１３１０は、金属層または誘電層の一部を備えてもよい。
【００５０】
図１４は、指紋センサーデバイス１４００を示す。指紋センサーデバイス１４００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス１４００は、プリント回路板（ＰＣＢ）１４０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図１４に示すように、ＰＣＢ１４０２の一部が接着剤６０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、ＰＣＢ１４０２は指紋センサーデバイス１４００用のキャップとして働く。ＰＣＢ１４０２は、１つまたは複数の相互接続部１４１４を含んでもよい。相互接続部１４１４は、接着剤１４０３（たとえば、導電性接着剤、ＡＣＦ、またははんだ）によってビア２２０に結合されてもよい。ＰＣＢ１４０２の相互接続部１４１４は、導電性接着剤２０３によってＦＰＣ２１１に結合されてもよい。
【００５１】
図１５は、指紋センサーデバイス１５００を示す。指紋センサーデバイス１５００は、指紋センサーデバイス２００と同様である。指紋センサーデバイス１５００は、キャップ１５０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図１５に示すように、キャップ１５０２は、図６に関して上記で説明した接着剤６０３と同様な接着剤１５０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ１５０２はスタンプされた金属の層から形成されてもよい。
【００５２】
成形されたビアバーを備える例示的な指紋センサーデバイス
図１６は、指紋センサーデバイス１６００を示す。指紋センサーデバイス１６００は、指紋センサーデバイス３００と同様である。指紋センサーデバイス１６００は、キャップ１６０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図１６に示すように、キャップ１６０２は、接着剤１６０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ１６０２は、ウエハまたは基板（たとえば、シリコン、ＴＦＴ基板、ガラス、セラミック、金属、またはプラスチック）から形成されてもよい。
【００５３】
図１７は、指紋センサーデバイス１７００を示す。指紋センサーデバイス１７００は、指紋センサーデバイス３００と同様である。指紋センサーデバイス１７００は、キャップ１７０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図１７に示すように、キャップ１７０２は、図１０に関して上記で説明した接着剤１００３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ１７０２は、ウエハまたは基板（たとえば、シリコン、ＴＦＴ基板、ガラス、セラミック、金属、プラスチック）から形成されてもよく、その場合、センサー基板２０２とキャップ１７０２との間のキャビティ６０５内により大きい間隔を形成するようにキャップ、ウエハ、または基板の一部が除去されて（たとえば、エッチングされて）いる。
【００５４】
図１８は、指紋センサーデバイス１８００を示す。指紋センサーデバイス１８００は、指紋センサーデバイス３００と同様である。指紋センサーデバイス１８００は、補剛材１８０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。ＦＰＣ２１１は、キャップとして使用されるように構成された延長部分を有する。図１８に示すように、ＦＰＣ２１１は、接着剤１８０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合される場合がある１つまたは複数の誘電層２１２を含む。ＦＰＣ２１１が可撓性を有するので、補剛材１８０２は、場合によっては、構造的支持を可能にするようにＦＰＣ２１１に結合されてもよい。
【００５５】
図１９は、指紋センサーデバイス１９００を示す。指紋センサーデバイス１９００は、指紋センサーデバイス３００と同様である。指紋センサーデバイス１９００は、補剛材１９０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図１９に示すように、基板１９０２は、二酸化ケイ素の絶縁層などの結合領域１９０３を介して第２の基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。基板１９０２（たとえば、シリコンオンインシュレータ基板またはＳＯＩ）は、電子回路が製作される場合がある活性層としてセンサー基板２０２を組み込んでもよい。図１９は、基板１９０２の再構成された部分におけるカプセル化層３０２を横切る１つまたは複数のビアを有する成形されたビアバー３２０も示す。
【００５６】
図２０は、指紋センサーデバイス２０００を示す。指紋センサーデバイス２０００は、指紋センサーデバイス３００と同様である。指紋センサーデバイス２０００は、キャビティ６０５と遮音壁６０７とを含む。図２０に示すように、キャビティ６０５は、センサー基板２０２の内部に形成されてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２内に犠牲層が形成され、その後除去されてキャビティ６０５が形成されてもよい。キャビティ６０５を密閉し密封するためにプラグ２０１０が使用されてもよい。いくつかの実装形態では、プラグ２０１０は、金属層または誘電層の一部を備えてもよい。
【００５７】
図２１は、指紋センサーデバイス２１００を示す。指紋センサーデバイス２１００は、指紋センサーデバイス３００と同様である。指紋センサーデバイス２１００は、プリント回路板（ＰＣＢ）２１０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図２１に示すように、ＰＣＢ２１０２の一部が接着剤６０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、ＰＣＢ２１０２は指紋センサーデバイス２１００用のキャップとして働く。ＰＣＢ２１０２は、１つまたは複数の相互接続部２１１４を含んでもよい。相互接続部２１１４は、接着剤２０３（たとえば、導電性接着剤、ＡＣＦ、またははんだ）によってビアバー３２０に結合されてもよい。ＰＣＢ２１０２の１つまたは複数の相互接続部２１１４は、導電性接着剤２０３を介してＦＰＣ２１１に結合されてもよい。
【００５８】
図２２は、指紋センサーデバイス２２００を示す。指紋センサーデバイス２２００は、指紋センサーデバイス３００と同様である。指紋センサーデバイス２２００は、キャップ２２０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図２２に示すように、キャップ２２０２は、接着剤２２０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ２２０２はスタンプされた金属の層から形成されてもよい。
【００５９】
凹部を備える例示的な指紋センサーデバイス
図２３は、指紋センサーデバイス２３００を示す。指紋センサーデバイス２３００は、指紋センサーデバイス４００と同様である。指紋センサーデバイス２３００は、プリント回路板（ＰＣＢ）１４０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図２３に示すように、ＰＣＢ１４０２は、接着剤６０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、ＰＣＢ１４０２は指紋センサーデバイス２３００用のキャップとして働く。図２３に示すように、ＦＰＣ２１１は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８およびセンサー回路２０４に導電性接着剤２０３によって結合されてもよい。この実装形態および凹部４０４を含む他の実装形態では、センサー基板を横切るスルー基板ビアは省略されてもよい。
【００６０】
図２４は、指紋センサーデバイス２４００を示す。指紋センサーデバイス２４００は、指紋センサーデバイス４００と同様である。指紋センサーデバイス２４００は、キャップ２４０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図２４に示すように、キャップ２４０２は、接着剤６０３によってセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ２４０２は、ウエハまたは基板（たとえば、シリコン、ＴＦＴ基板、ガラス、セラミック、金属、またはプラスチック）から形成されてもよく、その場合、センサー基板２０２とキャップ２４０２との間のキャビティ６０５内により大きい間隔を形成するようにキャップ、ウエハ、または基板の一部が除去されて（たとえば、エッチングされて）いる。
【００６１】
図２５は、指紋センサーデバイス２５００を示す。指紋センサーデバイス２５００は、指紋センサーデバイス４００と同様である。指紋センサーデバイス２５００は、基板２５０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図２５に示すように、基板２５０２は、接着剤６０３を介してセンサー基板２０２の第２の表面に結合されてもよい。基板２５０２（たとえば、シリコンオンインシュレータ基板またはＳＯＩ）は、センサー基板２０２と同様であってもよい。
【００６２】
図２６は、指紋センサーデバイス２６００を示す。指紋センサーデバイス２６００は、指紋センサーデバイス４００と同様である。指紋センサーデバイス２６００は、キャビティ６０５と遮音壁６０７とを含む。図２６に示すように、キャビティ６０５は、センサー基板４０２の内部に形成されてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板４０２内に犠牲層が形成され、その後除去されてキャビティ６０５が形成されてもよい。キャビティ６０５を密閉し密封するためにプラグ１３１０が使用されてもよい。いくつかの実装形態では、プラグ１３１０は、金属層または誘電層の一部を備えてもよい。
【００６３】
図２７は、指紋センサーデバイス２７００を示す。指紋センサーデバイス２７００は、指紋センサーデバイス４００と同様である。指紋センサーデバイス２７００は、補剛材２７０２と、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２１１と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。ＦＰＣ２１１は、キャップとして使用されるように構成されたＦＰＣ２７１１と呼ばれる延長部分を有する。ＦＰＣ２１１は、接着剤６０３によってセンサー基板４０２の第２の表面に結合される場合がある１つまたは複数の誘電層２１２を含む。ＦＰＣ２７１１が可撓性を有するので、補剛材２７０２は、場合によっては、構造的支持を可能にするように接着剤２７０３によってＦＰＣ２７１１に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ２１１から離れた第２のＦＰＣ２７１１が、キャップおよびキャビティ６０５を形成するために使用されてもよい。第２のＦＰＣ２７１１は、図示のように任意の補剛材２７０２および接着剤２７０３を含んでもよい。
【００６４】
図２８は、指紋センサーデバイス２８００を示す。指紋センサーデバイス２８００は、指紋センサーデバイス４００と同様である。指紋センサーデバイス２８００は、キャップ２８０２と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。図２８に示すように、キャップ２８０２は、接着剤２８０３によってセンサー基板４０２の第２の表面に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ２８０２はスタンプされた金属の層から形成されてもよい。
【００６５】
例示的な反転された指紋センサーデバイス
図２９は、反転された指紋センサーデバイス２９００を示す。指紋センサーデバイス２９００は、指紋センサーデバイス５００と同様である。指紋センサーデバイス２９００は、カプセル化層２９０４を含む。カプセル化層２９０４は、ＦＰＣ２１１、センサー基板２０２、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８、および／またはトランシーバ層２０６を少なくとも部分的にカプセル化する。
【００６６】
図３０は、反転された指紋センサーデバイス３０００を示す。指紋センサーデバイス３０００は、指紋センサーデバイス５００と同様である。指紋センサーデバイス３０００は、キャップ３００２と、カプセル化層２９０４と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。カプセル化層２９０４は、エッジシールとして構成されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ３００２は、１つ、２つ、または３つの側において矩形のセンサー基板２０２を囲んでもよく、この場合、第４の側では、センサー基板２０２上の１つまたは複数のトランシーバ電極２０８およびセンサー回路２０４とのＦＰＣ２１１の接続部に手を届かせることが可能である。遮音壁６０７は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８とキャビティ６０５の界面に形成されてもよい。
【００６７】
図３１は、反転された指紋センサーデバイス３１００を示す。指紋センサーデバイス３１００は、指紋センサーデバイス５００と同様である。指紋センサーデバイス３１００は、キャップ３１０２と、カプセル化層２９０４と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。カプセル化層２９０４は、エッジシールとして構成されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ３１０２は、センサー基板２０２の表面上に取り付けられてもよく、キャップ３１０２の一部は、センサー回路２０４の周りにリングまたは部分リングを形成し、キャビティ６０５の１つまたは複数の面も形成する。キャップ３１０２の一部はＦＰＣ２１１の一部に重なってもよく、この重なり領域に、接着剤、エッジシール材料、カプセル剤、カプセル化層２９０４の一部、または他の適切な材料が充填されてもよい。
【００６８】
図３２は、反転された指紋センサーデバイス３２００を示す。指紋センサーデバイス３２００は、指紋センサーデバイス５００と同様である。指紋センサーデバイス３２００は、キャップ３１０２と、カプセル化層２９０４と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。カプセル化層２９０４は、エッジシールとして構成されてもよい。キャップ３１０２を取り付ける際の助けになるように、光学透明接着剤（ＯＣＡ）、感圧性接着剤（ＰＳＡ）、または熱硬化エポキシもしくはＵＶ硬化エポキシなどのコーティング層３２０８が、センサー基板２０２の外面の一部上に配設されるかまたはセンサー基板２０２の外面全体にわたって配設されてもよい。遮音壁６０７は、１つまたは複数のコーティング層３２０８とキャビティ６０５の界面に形成されてもよい。
【００６９】
図３３は、反転された指紋センサーデバイス３３００を示す。指紋センサーデバイス３３００は、指紋センサーデバイス５００と同様である。指紋センサーデバイス３３００はと、カプセル化層３３０４と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。キャビティ６０５は、カプセル化層３３０４内に形成されてもよい。遮音壁６０７は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８とキャビティ６０５の界面によって画定されてもよい。いくつかの実装形態では、キャビティ６０５は、遮音壁６０７を形成するための成形プロセスの間にカプセル化層２９０４内に形成されてもよい。キャビティ６０５は、たとえば、トランスファー成形または射出成形を使用してカプセル化層２９０４内に形成されてもよい。
【００７０】
図３４は、反転された指紋センサーデバイス３４００を示す。指紋センサーデバイス３４００は、指紋センサーデバイス３３００と同様である。指紋センサーデバイス３４００は、カプセル化層３３０４内に埋め込まれるか、または場合によっては接着剤もしくはその他の取付け機構（図示せず）を用いて結合された補剛材３４０２を含む。
【００７１】
図３５は、反転された指紋センサーデバイス３５００を示す。指紋センサーデバイス３５００は、指紋センサーデバイス５００と同様である。指紋センサーデバイス３５００は、キャップ３５０２と、カプセル化層３５０４と、キャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。キャップ３５０２は、ＦＰＣ２１１に結合された１つまたは複数の誘電層３５１２および／または金属電極層を含んでもよい。たとえば、ＦＰＣ２１１の１つまたは複数の誘電層３５１２および／または金属電極層は、ＦＰＣ２１１の誘電層２１２内の切欠き領域から形成されたリング状またはフレーム状のキャビティ領域の上を延びてもよい。代替的に、キャップ３５０２は、ＦＰＣ２１１の誘電層２１２内の切欠き領域の上に懸垂された補剛材、カバーレイ、またはその他の材料であってもよい。機械的支持を可能にするためにＦＰＣ２１１の一方または両方の側にカバーレイ、シールド、およびその他の保護要素が含められてもよい。
【００７２】
図３６は、反転された指紋センサーデバイス３６００を示す。指紋センサーデバイス３６００は、指紋センサーデバイス３５００と同様である。指紋センサーデバイス３６００は、キャップ３５０２に結合された補剛材３６０２を含む。いくつかの実装形態では、補剛材３６０２は、キャップ３５０２を補強するためにＦＰＣ２１１の１つまたは複数の誘電層および／または金属電極層３６１２に取り付けられてもよい。
【００７３】
いくつかの実装形態では、ＦＰＣ２１１内またはＦＰＣ２１１上に形成された電極要素がトランシーバ層２０６の上を延びてトランシーバ層２０６に結合され、トランシーバ電極２０８として働いてもよい。ＦＰＣ２１１の一部としてトランシーバ電極２０８を含む指紋センサーデバイスは、たとえば、図４および図５ならびに図２３〜図３６などに示す指紋センサーデバイスに対応する調整を施すことによって構成されてもよい。
【００７４】
成形されたビアバーを備える例示的な反転された指紋センサーデバイス
図３７は、反転された指紋センサーデバイス３７００を示す。指紋センサーデバイス３７００は、指紋センサーデバイス５００と同様である。指紋センサーデバイス３７００は、カプセル化層２９０４内に成形されたビアバー３２０を含む。成形されたビアバー３２０は、ＦＰＣ２１１、およびセンサー基板２０２の１つまたは複数のトランシーバ電極２０８またはその他の部分に結合されてもよい。
【００７５】
図３８は、反転された指紋センサーデバイス３８００を示す。指紋センサーデバイス３８００は、指紋センサーデバイス３７００と同様である。指紋センサーデバイス３８００は、カプセル化層２９０４内に埋め込まれるか、または場合によっては接着剤もしくはその他の取付け機構（図示せず）を用いて結合されることがある補剛材３８０２を含む。
【００７６】
図３９は、反転された指紋センサーデバイス３９００を示す。指紋センサーデバイス３９００は、指紋センサーデバイス３７００と同様である。指紋センサーデバイス３８００は、カプセル化層２９０４内のキャビティ６０５と、遮音壁６０７とを含む。遮音壁６０７は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８とキャビティ６０５の界面に形成されてもよい。いくつかの実装形態では、キャビティ６０５は、たとえば、トランスファー成形または射出成形を使用して遮音壁６０７を形成するための成形プロセスの間にカプセル化層２９０４内に形成されてもよい。
【００７７】
図４０は、反転された指紋センサーデバイス４０００を示す。指紋センサーデバイス４０００は、指紋センサーデバイス３９００と同様である。指紋センサーデバイス４０００は、カプセル化層２９０４内に埋め込まれるか、または場合によっては接着剤もしくはその他の取付け機構（図示せず）を用いて結合されることがある補剛材３８０２を含む。
【００７８】
例示的な圧電トランシーバ
様々な実装形態は、それぞれに異なるトランシーバ構成を使用してもよい。上述のように、いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６は、トランスミッタおよびレシーバとして動作するように構成された圧電層とトランシーバ電極とを含んでもよい。たとえば、いくつかの実装形態では、超音波／信号を生成および検出するためにトランシーバ層２０６の同じ圧電層が使用されてもよい。たとえば、トランシーバ層２０６の圧電層が、第１の期間（たとえば、第１の動作モード）の間、超音波／信号を生成するように構成されてもよく、同じ圧電層が、第２の期間（たとえば、第２の動作モード）の間、超音波／信号を受け取るように構成されてもよい。しかし、他のトランシーバ構成が可能である。
【００７９】
図４１および図４２は、本開示において説明する指紋センサーデバイスのいずれかで使用される場合があるトランシーバ構成の２つの例を示す。たとえば、いくつかの実装形態では、図４１のトランシーバ構成４１００または図４２のトランシーバ構成４２００が、センサー基板２０２、センサー回路２０４、トランシーバ層２０６、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８、パッシベーション層２１０、ならびに本開示において説明する指紋センサーデバイスの関連する接着剤および電気的接続部の代わりに使用されてもよい。いくつかの実装形態では、本開示において説明するトランシーバ層（たとえば、２０６）は、トランシーバ構成４１００および／または４２００のうちの１つまたは複数を含んでもよい。したがって、たとえば、トランシーバ層２０６は、複数のトランシーバ構成４１００（たとえば、トランシーバ構成４１００のアレイ）および／または複数のトランシーバ構成４２００（たとえば、トランシーバ構成４２００のアレイ）を含んでもよい。同様に、トランシーバ層２０６は複数のトランシーバ層（たとえば、トランシーバ層のアレイ）を備えてもよい。
【００８０】
図４１は、セグメント化トランスミッタ４１１０とセグメント化レシーバ４１２０とを含むトランシーバ構成４１００（たとえば、トランシーバ手段）を示す。トランシーバ構成４１００は、１つまたは複数の圧電層を含む圧電トランシーバであってもよい。トランスミッタ４１１０（たとえば、トランスミッタ手段）は、圧電トランスミッタであってもよく、レシーバ４１２０（たとえば、レシーバ手段）は圧電レシーバであってもよい。セグメント化トランスミッタ４１１０およびセグメント化レシーバ４１２０は、センサー基板２０２の第１の表面および複数のセンサー回路２０４の上に形成されてもよい。
【００８１】
セグメント化トランスミッタ４１１０は、第１の圧電層４１１２と、第１のトランシーバ電極４１１４（たとえば、トランスミッタ電極）と、第１のコーティング層４１１６（たとえば、アクリル層）とを含んでもよい。セグメント化トランスミッタ４１１０は、第１の接着剤４１１１を介してセンサー基板２０２に結合されるか、またはセンサー基板２０２上に直接配設されてもよい。いくつかの実装形態では、セグメント化トランスミッタ４１１０の第１の圧電層４１１２は、第１の接着剤４１１１を用いるかまたは用いずにセンサー回路２０４上に直接スプレーされてもよく、スピンコーティングされてもよく、分配されてもよく、コーティングされてもよく、あるいはその他の方法で形成されてもよい。第１のトランシーバ電極４１１４に第１の相互接続部４１１８が結合されてもよい（たとえば、電気的に結合されてもよい）。
【００８２】
セグメント化レシーバ４１２０は、第２の圧電層４１２２と、第２のトランシーバ電極４１２４（たとえば、レシーバ電極）と、第２のコーティング層４１２６（たとえば、アクリル層）とを含んでもよい。セグメント化レシーバ４１２０は、第２の接着剤４１２１を介してセンサー基板２０２に結合されるか、またはセンサー基板２０２上に直接配設されてもよい。いくつかの実装形態では、セグメント化レシーバ４１２０の第２の圧電層４１２２は、第２の接着剤４１２１を用いるかまたは用いずにセンサー回路２０４上に直接スプレーされてもよく、スピンコーティングされてもよく、分配されてもよく、コーティングされてもよく、あるいはその他の方法で形成されてもよい。第２のトランシーバ電極４１２４に第２の相互接続部４１２８が結合されてもよい（たとえば、電気的に結合されてもよい）。いくつかの実装形態では、第１の圧電層４１２２および第２の圧電層４１２２は、マスキング、エッチング、またはその他のパターン化技法を使用して様々なトランスミッタセグメント、レシーバセグメント、またはトランシーバセグメントを画成することによって、堆積または接着された同じ圧電層から形成されてもよい。
【００８３】
いくつかの実装形態では、セグメント化トランスミッタ４１１０は、超音波を生成するように構成されてもよく、セグメント化レシーバ４１２０は超音波を受け取るように構成されてもよい。いくつかの実装形態では、セグメント化トランスミッタ４１１０は、第１の動作モードで超音波を生成し、第２の動作モードで超音波を受け取るように構成されてもよい。いくつかの実装形態では、セグメント化トランスミッタ４１２０は、第１の動作モードで超音波を生成し、第２の動作モードで超音波を受け取るように構成されてもよい。
【００８４】
図４１は、セグメント化トランスミッタ４１１０の圧電層４１１２（たとえば、第１のセグメント化圧電層）がセグメント化レシーバ４１２０の圧電層４１２２（たとえば、第２のセグメント化圧電層）と実質的に共面である。しかし、いくつかの実装形態では、トランスミッタの圧電層は、レシーバの圧電層と共面でなくてもよい。
【００８５】
図４２は、セグメント化トランスミッタ４２１０とセグメント化レシーバ４２２０とを含み、セグメント化トランスミッタ４２１０がセグメント化レシーバ４２２０の上に形成されたトランシーバ構成４２００（たとえば、トランシーバ手段）を示す。トランシーバ構成４２００は、複数の圧電層を含む圧電トランシーバであってもよい。トランスミッタ４２１０（たとえば、トランスミッタ手段）は、圧電トランスミッタであってもよく、レシーバ４２２０（たとえば、レシーバ手段）は圧電レシーバであってもよい。セグメント化トランスミッタ４２１０およびセグメント化レシーバ４２２０は、センサー基板２０２の第１の表面および複数のセンサー回路２０４の上に形成されてもよい。
【００８６】
セグメント化トランスミッタ４２１０（たとえば、トランスミッタ手段）は、第１の圧電層４２１２と、第１のトランシーバ電極４２１４と、第１のコーティング層４２１６（たとえば、アクリル層）とを含んでもよい。いくつかの実装形態では、セグメント化トランスミッタ４２１０の第１の圧電層４２１２は、接着剤４２２１を介してセグメント化レシーバ４２２０に結合されてもよい。代替的に、セグメント化トランスミッタ４２１０の第１の圧電層４２１２は、セグメント化レシーバ４２２０上に直接スプレーされてもよく、スピンコーティングされてもよく、分配されてもよく、コーティングされてもよく、あるいはその他の方法で形成されてもよい。第１のトランシーバ電極４２１４に第１の相互接続部４２１８が結合されてもよい（たとえば、電気的に結合されてもよい）。
【００８７】
セグメント化レシーバ４２２０は、第２の圧電層４２２２と、第２のトランシーバ電極４２２４と、第２のコーティング層４２２６（たとえば、アクリル層）とを含んでもよい。セグメント化レシーバ４２２０は、第２の接着剤４２２１を介してセンサー基板２０２に結合されるか、またはセンサー基板２０２上に直接配設されてもよい。いくつかの実装形態では、セグメント化レシーバ４２２０の第２の圧電層４２２２は、接着剤４２２１を用いるかまたは用いずにセンサー回路２０４上に直接スプレーされてもよく、スピンコーティングされてもよく、分配されてもよく、コーティングされてもよく、あるいはその他の方法で形成されてもよい。いくつかの実装形態では、トランスミッタ４２１０はレシーバ４２２０の上に形成され、第２の接着剤の代わりに、トランスミッタ４２１０が、誘電層の上に形成されるか、またはいくつかの実装形態ではトランシーバ電極４２２４上に直接形成される。第２のトランシーバ電極４２２４に第２の相互接続部４２２８が結合されてもよい（たとえば、電気的に結合されてもよい）。
【００８８】
様々な実装形態は、圧電層用にそれぞれに異なる材料を使用してもよい。いくつかの実装形態では、圧電層は、適切な音響特性（たとえば、約２．５ＭＲａｙｌｓから５ＭＲａｙｌｓの間の音響インピーダンス）を有する圧電ポリマーを含んでもよい。いくつかの実装形態では、圧電層は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびポリフッ化ビニリデン−三フッ化エチレン（ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ）コポリマーを含んでもよい。ＰＶＤＦコポリマーの例には、６０：４０（モルパーセント）ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ、７０：３０  ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ、８０：２０  ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥおよび９０：１０  ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥが含まれる。利用される場合がある圧電材料の他の例には、テフロン（登録商標）およびその他のＰＴＦＥポリマー、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）ホモポリマーおよびコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ホモポリマーおよびコポリマー、ならびに臭化ジイソプロピルアンモニウム（ＤＩＰＡＢ）がある。
【００８９】
様々な実装形態は、それぞれに異なる厚さを有する圧電層を使用して超音波を生成し検出してもよい。いくつかの実装形態では、超音波は、周波数が約５メガヘルツ（ＭＨｚ）から約５０メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲である波である。いくつかの実装形態では、圧電層の厚さは、約９ミクロンから約１１０ミクロンの間であってもよい。
【００９０】
指紋センサーデバイスを製作するための例示的なシーケンス
いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイスを提供／製作することは、いくつかのプロセスを含む。図４３（図４３Ａ〜図４３Ｃを含む）は、指紋センサーデバイスを提供／製作するための例示的なシーケンスを示す。いくつかの実装形態では、図４３Ａ〜図４３Ｃのシーケンスは、本開示における図２〜図６および／または図９〜図４０の指紋センサーデバイスを製作するために使用されてもよい。しかしながら、簡略化のために、図４３Ａ〜図４３Ｃについて、図９の指紋センサーデバイスを製作する文脈において説明する。具体的には、図９の指紋センサーデバイス９００を製作する文脈において図４３Ａ〜図４３Ｃについて説明する。
【００９１】
図４３Ａ〜図４３Ｃのシーケンスでは、指紋センサーデバイスを提供するためのシーケンスを簡略化および／または明確化するために、１つまたは複数のステージを組み合わせる場合があることに留意されたい。いくつかの実装形態では、プロセスの順序は変更または修正されてもよい。
【００９２】
図４３Ａに示すように、ステージ１は、供給元によってセンサー基板２０２が形成または提供された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２は、シリコン基板、ＴＦＴ基板、ガラス基板、および／またはプラスチック基板であってもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２は、ＬＣＤディスプレイ基板またはＯＬＥＤディスプレイ基板などのディスプレイ基板であってもよい。
【００９３】
ステージ２は、センサー基板２０２の第１の表面の上に（たとえば、第１の表面内または第１の表面上に）複数のセンサー回路２０４が形成された後の状態を示す。様々な実装形態は、それぞれに異なるプロセスを使用して複数のセンサー回路２０４を形成してもよい。たとえば、いくつかの実装形態は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）および薄膜プロセスを使用して複数のセンサー回路を形成し製作してもよい。いくつかの実装形態はＣＭＯＳ基板またはＴＦＴ基板を使用してもよい。いくつかの実装形態はＳＯＩ基板またはキャビティ−ＳＯＩ基板を使用してもよい。
【００９４】
ステージ３は、センサー基板２０２内に１つまたは複数のビア２２０が形成された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、ビア２２０を形成することは、（たとえば、レーザーアブレーション、機械的エッチング、化学エッチング、またはフォトエッチングを使用して）キャビティを形成し、次いでめっきプロセスを実行してキャビティ内にビア２２０を形成してもよい。ビア２２０は、無電解銅または電気めっき銅などの金属材料を含んでもよい。
【００９５】
ステージ４は、センサー基板２０２の一部除去された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２の一部がエッチングされるか、または研磨によって除去されてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２の裏面が研磨されてもよい。
【００９６】
ステージ５は、センサー基板２０２の第２の表面に接着剤９０３によってキャップ９０２が結合された後の状態を示す。キャップ９０２は、キャビティ６０５および遮音壁６０７が形成されるようにセンサー基板２０２に結合されてもよい。前述のように、様々な実施態様は、キャップ９０２用のそれぞれに異なる材料を使用してもよい。
【００９７】
図４３Ｂに示すように、ステージ６は、センサー基板２０２上にトランシーバ層２０６が配設された後の状態を示す。様々な実装形態は、トランシーバ構成４１００またはトランシーバ構成４２００などのそれぞれに異なるトランシーバ構成を使用してもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６は厚さが約９ミクロンであってもよい。
【００９８】
ステージ７は、トランシーバ層２０６の上に１つまたは複数のトランシーバ電極２０８が形成された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６の上に電極を形成するために無電解銅または電気めっき銅などのめっきプロセスが使用されてもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の金属層がトランシーバ層２０６上に堆積され、パターン化されエッチングされて１つまたは複数のトランシーバ電極２０８および様々な金属相互接続部が形成されてもよい。たとえば、トランシーバ電極２０８は、銅の層（約２０ｎｍ）およびニッケルの層（約２００ｎｍ）をトランシーバ層２０６上に堆積させることによって形成されてもよい。いくつかの実装形態では、銀−ウレタン（Ａｇ−Ｕｒ）インクまたは他の導電材料の１つまたは複数の層がトランシーバ層２０６上に堆積されて、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８および関連する相互接続部が形成されてもよい。たとえば、トランシーバ層２０６およびボンドパッド領域またはスルー基板ビア２２０の上のビア領域などのセンサー基板２０２の他の部分に厚さが９ミクロンの銀インク層が塗布されてもよい。いくつかの実装形態では、厚さが７ミクロンのさらなる銀インク層がセンサー回路２０４の真上の領域内の厚さが９ミクロンの層上に塗布されてもよい。
【００９９】
ステージ８は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８の一部の上にパッシベーション層２１０が形成された後の状態を示す。パッシベーション層２１０は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８、センサー回路２０４、相互接続トレース、およびセンサー基板２０２の少なくとも一部の上に形成されてもよい。
【０１００】
図４３Ｃに示すように、ステージ９は、センサー基板２０２のビア２２０に接着剤２０３によってフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２１１が結合された後の状態を示す。接着剤２０３は、導電性接着剤、異方性導電膜、はんだ、またはその他の導電性手段であってもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ２１１がセンサー基板２０２内の１つまたは複数のビア２２０に接続されてもよい。ＦＰＣ２１１は、１つまたは複数の誘電層２１２と相互接続部２１４とを有してもよい。いくつかの実装形態では、ステージ９は指紋センサーデバイス９００を示す。
【０１０１】
ステージ１０は、指紋センサーデバイス９００にプラテン接着剤２０９が結合された後の状態を示す。より詳細には、プラテン接着剤２０９は指紋センサーデバイス９００の前面に結合されてもよい。すなわち、プラテン接着剤２０９は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８およびパッシベーション層２１０に結合されてもよい。
【０１０２】
ステージ１１は、指紋センサーデバイス９００がプラテン接着剤２０９によってプラテン２０１に結合された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、プラテン接着剤２０９がプラテン２０１の一部に塗布されてもよく、次いで、指紋センサーデバイス９００がプラテン接着剤２０９上に配置され、プラテン接着剤が硬化されてもよい。
【０１０３】
指紋センサーデバイスを製作するための例示的なシーケンス
いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイスを提供／製作することは、いくつかのプロセスを含む。図４４（図４４Ａ〜図４４Ｃを含む）は、指紋センサーデバイスを提供／製作するための例示的なシーケンスを示す。いくつかの実装形態では、図４４Ａ〜図４４Ｃのシーケンスは、本開示における図２〜図６および／または図９〜図４０の指紋センサーデバイスを製作するために使用されてもよい。しかしながら、簡略化のために、図４４Ａ〜図４４Ｃについて、図２７の指紋センサーデバイスを製作する文脈において説明する。具体的には、図２７の指紋センサーデバイス２７００を製作する文脈において図４４Ａ〜図４４Ｃについて説明する。
【０１０４】
図４４Ａ〜図４４Ｃのシーケンスでは、指紋センサーデバイスを提供するためのシーケンスを簡略化しならびに／あるいは明確化するために、１つまたは複数のステージを組み合わせる場合があることに留意されたい。いくつかの実装形態では、プロセスの順序は変更または修正されてもよい。
【０１０５】
図４４Ａに示すように、ステージ１は、供給元によってセンサー基板４０２が形成または提供された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２は、シリコン基板、ＴＦＴ基板、ガラス基板、および／またはプラスチック基板であってもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板４０２は、ＬＣＤディスプレイ基板またはＯＬＥＤディスプレイ基板などのディスプレイ基板であってもよい。
【０１０６】
ステージ２は、センサー基板４０２の一部が除去され、凹部または凹領域が残された後の状態を示す。様々な実装形態は、それぞれに異なるプロセスを使用してセンサー基板４０２の一部を除去してもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板４０２の一部を除去するために（ガラス用の）ＨＦベースのエッチングプロセスまたは（シリコン用の）ＫＯＨベースの異方性エッチングプロセスなどのエッチングプロセスあるいはレーザープロセスが使用されてもよい。いくつかの実装形態では、凹部または凹領域の形成は、センサー回路２０４の形成時に行われてもあるいはセンサー回路２０４の形成後に行われてもよい（たとえば、ステージ３が完了した後）。
【０１０７】
ステージ３は、センサー基板４０２の第１の表面の上に（たとえば、第１の表面内または第１の表面上に）複数のセンサー回路２０４が形成された後の状態を示す。様々な実装形態は、それぞれに異なるプロセスを使用して複数のセンサー回路２０４を形成してもよい。たとえば、いくつかの実装形態は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）および薄膜プロセスを使用して複数のセンサー回路を形成し製作してもよい。いくつかの実装形態はＣＭＯＳ基板またはＴＦＴ基板を使用してもよい。いくつかの実装形態はＳＯＩ基板またはキャビティ−ＳＯＩ基板を使用してもよい。
【０１０８】
ステージ４は、トランシーバ層２０６がセンサー基板４０２上に形成された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６は、センサー基板４０２およびセンサー回路２０４に接着されてもよく、あるいはセンサー基板４０２およびセンサー回路２０４上に配設されてもよい。様々な実装形態は、トランシーバ構成４１００またはトランシーバ構成４２００などのそれぞれに異なるトランシーバ構成を使用してもよい。
【０１０９】
ステージ５は、トランシーバ層２０６の上に１つまたは複数のトランシーバ電極２０８が形成された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６の上に電極を形成するためにめっきプロセス、堆積およびエッチングプロセス、またはスクリーニングプロセスが使用されてもよい。
【０１１０】
図４４Ｂに示すように、ステージ６は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８の一部の上にパッシベーション層２１０が形成された後の状態を示す。パッシベーション層２１０は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８、センサー回路２０４、相互接続トレース、およびセンサー基板４０２の少なくとも一部の上に形成されてもよい。
【０１１１】
ステージ７は、センサー基板４０２の１つまたは複数のトランシーバ電極２０８およびセンサー回路２０４に接着剤２０３によってフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２１１が結合された後の状態を示す。接着剤２０３は、導電性接着剤、異方性導電膜、はんだ、またはその他の導電性手段であってもよい。ＦＰＣ２１１は、１つまたは複数の誘電層２１２と相互接続部２１４とを有してもよい。
【０１１２】
ステージ８は、センサー基板４０２にフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２７１１および任意の補剛材１１０２が結合された後の状態を示す。補剛材１１０２は、接着剤２７０３によってＦＰＣ２７１１に結合されてもよい。ＦＰＣ２７１１は、接着剤６０３によってセンサー基板４０２に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ２７１１はＦＰＣ２１１の延長部分であってもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ２７１１は、ＦＰＣ２１１から独立していてもよく、キャップおよびキャビティ６０５を形成するためにＦＰＣ２７１１が使用されてもよい。ステージ８は、指紋センサーデバイス２７００を示してもよい。
【０１１３】
図４４Ｃに示すように、ステージ９は、指紋センサーデバイス２７００にプラテン接着剤２０９が結合された後の状態を示す。より詳細には、プラテン接着剤２０９は指紋センサーデバイス２７００の前面に結合されてもよい。すなわち、プラテン接着剤２０９は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８およびパッシベーション層２１０に結合されてもよい。
【０１１４】
ステージ１０は、指紋センサーデバイス２７００がプラテン接着剤２０９によってプラテン２０１に結合された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、プラテン接着剤２０９がプラテン２０１の一部に塗布されてもよく、次いで、指紋センサーデバイス９００がプラテン接着剤２０９上に配置され、プラテン接着剤が硬化されてもよい。
【０１１５】
指紋センサーデバイスを製作するための例示的なシーケンス
いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイスを提供／製作することは、いくつかのプロセスを含む。図４５（図４５Ａ〜図４５Ｂを含む）は、指紋センサーデバイスを提供／製作するための例示的なシーケンスを示す。いくつかの実装形態では、図４５Ａ〜図４５Ｂのシーケンスは、本開示における図２〜図６および／または図９〜図４０の指紋センサーデバイスを製作するために使用されてもよい。しかしながら、簡略化のために、図４５Ａ〜図４５Ｂについて、図３８の指紋センサーデバイスを製作する文脈において説明する。具体的には、図４０の指紋センサーデバイス４０００を製作する文脈において図４５Ａ〜図４５Ｂについて説明する。
【０１１６】
図４５Ａ〜図４５Ｂのシーケンスでは、指紋センサーデバイスを提供するためのシーケンスを簡略化しならびに／あるいは明確化するために１つまたは複数のステージを組み合わせる場合があることに留意されたい。いくつかの実装形態では、プロセスの順序は変更または修正されてもよい。
【０１１７】
図４５Ａに示すように、ステージ１は、センサー基板２０２と、複数のセンサー回路２０４と、トランシーバ層２０６と、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８と、パッシベーション層２１０とを含む指紋センサーデバイス４０００の状態を示す。
【０１１８】
ステージ２は、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８およびセンサー回路２０４との相互接続部上にビアバー３２０が配設された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、ビアバー３２０を１つまたは複数のトランシーバ電極２０８および下方のパッドに結合するために接着剤（たとえば、導電性接着剤、ＡＣＦ、またははんだ）が使用されてもよい。
【０１１９】
ステージ３は、カプセル化層２９０４がビアバー３２０、センサー基板２０２、センサー回路２０４、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８、パッシベーション層２１０、および関連する電気相互接続部の一部をカプセル化するように形成される。いくつかの実装形態では、センサーデバイス内に遮音壁を形成するための成形プロセスの間にカプセル化層２９０４内にキャビティ６０５が形成されてもよい。キャビティ６０５は、たとえば、トランスファー成形または射出成形を使用してカプセル化層２９０４内に形成されてもよい。いくつかの実装形態では、研削ステップにおいてカプセル化層２９０４を研削してビアバー３２０の上面を露出させてもよい。いくつかの実装形態では、研削ステップでは、１つまたは複数のランディングパッドまたは接続ビアをビアバー３２０において露出させてもよい。
【０１２０】
ステージ４は、成形されたビアバー３２０に接着剤２０３によってフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２１１が結合された後で、かつカプセル化層２９０４に補剛材１１０２が結合された後の状態を示す。補剛材１１０２は、接着剤（図示せず）によってカプセル化層２９０４に結合されてもよい。いくつかの実装形態では、接着剤２０３は、導電性接着剤、ＡＣＦ、またははんだであってもよい。
【０１２１】
図４５Ｂに示すように、ステージ５は、指紋センサーデバイス４０００にプラテン接着剤２０９が結合された後の状態を示す。より詳細には、プラテン接着剤２０９は指紋センサーデバイス４０００の裏面に結合されてもよい。すなわち、プラテン接着剤２０９は指紋センサーデバイス２０２の第２の表面に結合されてもよい。
【０１２２】
ステージ６は、指紋センサーデバイス４０００がプラテン接着剤２０９によってプラテン２０１に結合された後の状態を示す。いくつかの実装形態では、プラテン接着剤２０９がプラテン２０１の一部に塗布されてもよく、次いで、指紋センサーデバイス４０００がプラテン接着剤２０９上に配置され、プラテン接着剤が硬化されてもよい。
【０１２３】
指紋センサーデバイスを製作するための例示的なシーケンス
いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイスを提供／製作することは、いくつかのプロセスを含む。図４６は、指紋センサーデバイスを提供／製造するための方法の例示的な流れ図を示す。いくつかの実装形態では、図４６の方法は、本開示において説明する図２〜図６および／または図９〜図４０の指紋センサーデバイスを提供／製作するために使用されてもよい。
【０１２４】
図４６の流れ図では、指紋センサーデバイスを提供するための方法を簡略化および／または明確化するために、１つまたは複数のプロセスを組み合わせる場合があることに留意されたい。いくつかの実装形態では、プロセスの順序は変更または修正されてもよい。
【０１２５】
この方法では、（ブロック４６０５において）基板（たとえば、センサー基板２０２）を設ける。様々な実装形態では、センサー基板にそれぞれに異なる材料を使用してもよい。センサー基板は、製作されてもよく、または供給元によって提供されてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板を設けることは、１つまたは複数の凹部またはキャビティが内部に形成されたセンサー基板を製作することを含んでもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板は、シリコン基板、ＳＯＩ基板、キャビティ−ＳＯＩ基板、ＭＥＭＳ基板、またはＴＦＴ基板を含んでもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板は、半導体基板、ガラス基板、またはプラスチック基板であってもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２は、ＬＣＤディスプレイ基板またはＯＬＥＤディスプレイ基板などのディスプレイ基板であってもよい。いくつかの実装形態では、ＳＯＩ基板またはキャビティ−ＳＯＩ基板を形成するために１つまたは複数のＭＥＭＳプロセスが使用されてもよい。
【０１２６】
この方法では、（ブロック４６１０において）センサー基板の表面（たとえば、第１の表面）の上に（たとえば、表面上、表面内に）複数のセンサー回路（たとえば、複数のセンサー回路２０４）を形成する。いくつかの実装形態では、センサー回路を形成することは、ＴＦＴ基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のアレイおよび支持回路を形成することを含んでもよい。いくつかの実装形態では、シリコンベースのトランジスタおよび回路がシリコン基板の上または中に形成されてもよい。いくつかの実装形態では、複数のセンサー回路およびデバイス構造を製作するために１つまたは複数のＭＥＭＳプロセスおよび薄膜製作プロセスが使用されてもよい。いくつかの実装形態では、基板内に１つまたは複数の凹領域またはキャビティが形成されてもよい。
【０１２７】
この方法では、場合によっては、（４６１５において）センサー基板内に１つまたは複数のビアを形成する。様々な実装形態は、それぞれに異なるビアを形成してもよい。いくつかの実装形態では、ビアはスルー基板ビア（たとえば、ビア２２０）であってもよい。いくつかの実装形態では、ビアはスルー基板ビアまたはスルーガラスビア（ＴＧＶ）であってもよい。いくつかの実装形態では、ビアはビアバー３２０（たとえば、成形されたビアバー３２０）内に成形されてもよい。成形されたビアバーは、センサー基板に結合されたカプセル化層内に形成されてもよい。図４４Ａ〜図４４Ｃに関して説明したようないくつかの実装形態では、基板内のビアが省略されてもよい。図４５Ａ〜図４５Ｂに関して説明したようないくつかの実装形態では、ビアバーがセンサー基板よりも上に位置するかまたはセンサー基板上に位置してもよいことに留意されたい。他の実装形態では、ビアバーは、センサー基板の横に位置してもあるいはセンサー基板に隣接して位置してもよい。
【０１２８】
この方法では、場合によっては、（ブロック４６２０において）センサー基板の一部を除去する。たとえば、この方法では、センサー基板の一部を除去して凹部を形成してもよい。いくつかの実装形態では、凹部は、凹部内に形成されたボンドパッドにＦＰＣを取り付けるのを可能にしてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板が薄くされ研磨されてもよい。
【０１２９】
この方法では、場合によっては、（ブロック４６２５において）センサー基板にキャップを結合する。様々な実装形態は、それぞれに異なるキャップを設けてもよい。キャップは、基板、パネル、サブパネル、プリント回路板（ＰＣＢ）、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）、カプセル化層（たとえば、モールドまたはモールド化合物）、スタンプされた金属層、プラスチック層、あるいはそれらの一部または組合せであってもよい。いくつかの実装形態では、キャップはセンサー基板の裏面に取り付けられてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板は、裏面キャップを取り付ける前に（たとえば、機械的または化学的に）薄くされ研磨されてもよい。
【０１３０】
この方法では、（ブロック４６３０において）センサー基板にトランシーバ層を結合する。いくつかの実装形態では、トランシーバ層（たとえば、トランシーバ層２０６）は、センサー基板の第１の表面に結合されてもよい。トランシーバ層は、本出願において上記で説明したようにトランスミッタおよびレシーバとして働いてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層は、接着剤層によってセンサー回路およびセンサー基板に取り付けられ結合されてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層は、たとえば、スプレープロセス、スピンコーティングプロセス、分配プロセス、またはコーティングプロセスを使用してセンサー回路およびセンサー基板上に直接配設されてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層は、フォトリソグラフィプロセスを使用してパターン化されエッチングされてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層は、スクリーンまたはマスクを介して塗布されてもよく、あるいはセンサー回路およびセンサー基板上に他の方法で選択的に配設されてもよい。
【０１３１】
この方法では、（ブロック４６３５において）トランシーバ層の上に１つまたは複数の電極（たとえば、トランシーバ電極２０８）を形成する。いくつかの実装形態では、電極を形成することは、センサー基板の上に相互接続部を形成することを含んでもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の金属層がトランシーバ層上に堆積され、パターン化されエッチングされて１つまたは複数のトランシーバ電極および様々な金属相互接続部が形成されてもよい。いくつかの実装形態では、銀−ウレタン（Ａｇ−Ｕｒ）インクまたは他の導電材料の１つまたは複数の層がトランシーバ層上に堆積されて、１つまたは複数のトランシーバ電極および関連する相互接続部が形成されてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層の上に電極を形成するために無電解銅または電気めっき銅などのめっきプロセスが使用されてもよい。たとえば、トランシーバ電極２０８は、銅の層（約２０ｎｍ）およびニッケルの層（約２００ｎｍ）をトランシーバ層上に堆積させ、その後無電解ニッケルおよび置換金（ＥＮＩＧ）の層（約３ｕｍ）を堆積させることによって形成されてもよい。いくつかの実装形態では、厚さが約６ミクロンの電気めっき銅層が、厚さが３ミクロンのＥＮＩＧ層上に形成されてもよく、この電気めっき銅層は、厚さが６ミクロンのポリイミド層によって覆われてもよいトランシーバ電極として働く。いくつかの実装形態では、材料の厚さおよび種類は、音響境界層および整合要件に少なくとも部分的に起因して選択されてもよい。
【０１３２】
この方法では、場合によっては、（ブロック４６４０において）電極および／または相互接続部の一部または全部の上にコーティング層またはパッシベーション層を形成する。いくつかの実装形態では、薄いアクリル層がパッシベーション層として働いてもよい。いくつかの実装形態では、パッシベーション層は、下方の電極、相互接続部、電気トレース、電気構成要素および電子構成要素、ならびに電子回路を保護するために窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ＢＣＢ、ポリイミド、または他の適切な材料の１つまたは複数の層を含んでもよい。コーティング層の厚さおよび材料としては、信号出力および画像コントラストを向上させるための音響結合層、音響整合層、または音響キャビティの一部として働くように、１つにはセンサーデバイスの音響性能を改善する厚さおよび材料が選択されてもよい。
【０１３３】
この方法では、場合によっては、（ブロック４６４５において）センサー基板にキャップを結合する。様々な実装形態は、それぞれに異なるキャップを設けてもよい。いくつかの実装形態では、キャップは、ウエハ、基板、パネル、サブパネル、プリント回路板（ＰＣＢ）、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）、カプセル化層（たとえば、モールドまたはモールド化合物）、スタンプされた金属層、またはプラスチック層であってもよい。キャップは、センサー基板を個々のセンサーダイとして単一化する前に塗布されてもよく、あるいはその後に塗布されてもよい。ＦＰＣまたはその他の接続手段がセンサー基板に取り付けられてもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣは、センサー基板のパッドまたはビアに、キャップを取り付ける前に取り付けられてもよく、キャップを取り付けた後に取り付けられてもよく、あるいはキャップを取り付ける間に取り付けられてもよい。
【０１３４】
この方法は、（ブロック４６５０において）指紋センサーデバイス（たとえば、指紋センサーデバイス２００）を接着剤（たとえば、プラテン接着剤２０９）によってデバイス（たとえば、モバイルデバイス５３００）のプラテン（たとえば、プラテン２０１）に結合する。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイスの表面にプラテン接着剤が塗布され、次いで、デバイスがプラテンに取り付けられてもよい。いくつかの実装形態では、プラテンまたはプラテンの一部にプラテン接着剤が塗布され、次いで、指紋センサーデバイスがプラテンに取り付けられてもよい。プラテン接着剤は、位置付けられた後、硬化されてもよい（たとえば、熱硬化またはＵＶ硬化）。いくつかの実装形態では、さらなる保護および耐久性を実現するために、エッジシールまたはエポキシなどの１つまたは複数のシーリング層が、固定されたセンサーデバイスの周りに配設されてもよい。
【０１３５】
覆われたＦＰＣを有する例示的な指紋センサーデバイス
図４７は、プラテン接着剤２０９によってプラテン２０１に結合された指紋センサーデバイス４７００の一例を示す。図４７に示すように、指紋センサーデバイス４７００は、プラテン２０１の下に位置してもよい。プラテン２０１は、いくつかの実装形態では、ディスプレイデバイス（たとえば、モバイルデバイス）のカバーガラスであっても、ディスプレイデバイスのエンクロージャの一部であっても、または超音波認証ボタンのカバーであってもよい。いくつかの実装形態では、プラテンは、ＬＣＤディスプレイパネル、ＯＬＥＤディスプレイパネルまたはＡＭＯＬＥＤディスプレイパネル、ディスプレイモジュール、あるいは視覚ディスプレイの一部を含んでもよい。プラテン２０１は、汚止層、耐擦傷性層、あるいは１つまたは複数の光学コーティング層などの保護コーティング層２３２を含んでもよい。
【０１３６】
指紋センサーデバイス４７００は、センサー基板２０２と、複数のセンサー回路２０４と、トランシーバ層２０６と、コーティング層２０７と、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８とを含んでもよい（図を明確にするために他のパッシベーション層およびデバイス相互接続層は示されていない）。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２は、シリコン基板、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板、ガラス基板、プラスチック基板、セラミック基板、またはＬＣＤディスプレイ基板もしくはＯＬＥＤディスプレイ基板の一部を含んでもよい。
【０１３７】
複数のセンサー回路２０４は、ＴＦＴ基板上のＴＦＴ回路またはシリコン基板上もしくはシリコン基板内のＣＭＯＳ回路のように、センサー基板２０２の第１の表面の上に形成されてもよい。トランシーバ層２０６は、複数のセンサー回路２０４の上に配設されてもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ層２０６はトランスミッタとレシーバの両方として働いてもよい。トランシーバ層２０６は、トランシーバ層２０６が超音波／信号を生成し検出するのを可能にする１つまたは複数の圧電層および電極層を含んでもよい。
【０１３８】
トランシーバ電極２０８は、トランシーバ層２０６の上に形成されても、またはトランシーバ層２０６上に他の方法で配設されてもよい。トランシーバ電極２０８は、導電層と１つまたは複数の電気相互接続トレースとを含み、電気相互接続トレースは、トランシーバ層２０６および／または指紋センサーデバイス４７００の他の相互接続部に結合される。トランシーバ電極２０８は、センサー基板２０２の上に形成され、センサー回路２０４および／または１つまたは複数のボンドパッド２０５との電気的接続を可能にする１つまたは複数の相互接続部を含んでもよい。いくつかの実装形態では、トランシーバ電極２０８の外面上にアクリル層またはパッシベーション層などのトランシーバ電極コーティング層２０７が配設されてもよい。コーティング層２０７は、絶縁層分離、環境保護を可能にし、付着を向上させ、いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス４７００用の音響結合層または音響整合層として働く場合がある。
【０１３９】
プラテン接着剤２０９は、指紋センサーデバイス４７００を機械的および音響的にプラテン２０１に結合してもよい。いくつかの実装形態では、プラテン２０１とセンサー基板２０２との間にプラテンインターフェース層４７３２が位置してもよい。プラテンインターフェース回路４７３２は、メサ層とも呼ばれ、プラテン２０１の底面とセンサー基板２０２の上面との間にさらなる間隔を形成して、ＦＰＣ２１１の一部を妨害されずにセンサー基板２０２上の１つまたは複数のボンドパッド２０５に接続するのを可能にする。プラテン２０１とセンサー基板２０２との間に１つまたは複数の塗料層、デカール層、アイコン層、化粧層、保護層、案内層、音響結合層、および／または音響整合層が配置されてもよい（図示せず）。
【０１４０】
センサー基板２０２にフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２１１が結合されてもよい。ＦＰＣ２１１は、いくつかの実装形態では、１つまたは複数の誘電層２１２と、１つまたは複数の金属相互接続部層２１４と、１つまたは複数のＦＰＣビア２１３とを含んでもよい。ＦＰＣ２１１の１つまたは複数の面の外側部分上に１つまたは複数のＦＰＣカバー層２１５（カバーレイとも呼ばれる）を配置して電気的絶縁、金属相互接続部２１４の保護、および剛性の向上を可能にしてもよい。ＦＰＣ２１１の一部上に静電遮蔽層またはＥＭＩ遮蔽層（図示せず）などの他の層が含められてもよい。ＦＰＣ２１１の相互接続部２１４は、ＡＣＦまたははんだ材料などの導電性接着剤２０３を介してセンサー基板２０２に電気的かつ機械的に結合されてもよい。図示の実装形態では、ＦＰＣ２１１の一部がセンサー基板２０２の第２の表面（たとえば、裏面）の周りを覆い、ＦＰＣ取付け接着剤層４７３４によってセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。ＦＰＣ２１１の湾曲部とセンサー基板２０２との間にＦＰＣ充填接着剤４７３６を配置して剛性の向上および環境保護を可能にしてもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ充填接着剤４７３６は、ＵＶ硬化エポキシまたは熱硬化エポキシであってもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス４７００の１つまたは複数の露出された部分の周りに１つまたは複数のカプセル化層４７０４が配置されてもよい。いくつかの実装形態では、カプセル化層４７０４は、剛性の向上および環境保護を可能にするために指紋センサーデバイス４７００がプラテン２０１の表面に取り付けられた後で塗布されてもよい。
【０１４１】
図４８は、キャップ（たとえば、キャップ手段）として働いてもよい補剛材４７０２を含む指紋センサーデバイス４８００の一例を示す。補剛材４７０２は、補剛材取付け接着剤４７３８によってセンサー基板２０２の裏面に結合されてもよい。接着剤４７３８は、センサー基板２０２の周囲領域の１つまたは複数の面上など、センサー基板２０２の裏面の一部上に局所的に配設されてもよい。いくつかの実装形態では、接着剤４７３８は、センサー基板２０２の裏面の周りに連続的なフレーム状に配設されてもよい。補剛材４７０２は、センサー基板２０２に結合されてもよく、センサー基板２０２の第２の表面（たとえば、裏面）と補剛材４７０２との間にはキャビティ６０５が形成される。キャビティ６０５は密封されたキャビティであってもよい。いくつかの実装形態では、接着剤４７３８は、組立てよりも前にセンサー基板２０２および／または補剛材４７０２上に分配されるかあるいはセンサー基板２０２および／または補剛材４７０２上を覆ってもよい。いくつかの実装形態では、接着剤４７３８は、補剛材４７０２をセンサー基板２０２に共晶的に取り付けるための金属ボンドリングを含んでもよい。いくつかの実装形態では、接着剤４７３８は、補剛材４７０２とセンサー基板２０２を結合する前に補剛材４７０２またはセンサー基板２０２のいずれかに塗布されてもよい。いくつかの実装形態では、補剛材基板間ボンドは、熱可塑性接着剤、感圧性接着剤（ＰＳＡ）、エポキシ、ＵＶ硬化エポキシ、熱硬化エポキシ、ガラスフリット、金属シール、共晶ボンド、熱圧着ボンド、プラズマボンド、または陽極ボンドを含んでもよい。いくつかの実装形態では、補剛材は、ウエハ、基板、パネル、サブパネル、あるいはプラスチック、金属、ガラス、またはシリコンの１つまたは複数の層を備えてもよい。いくつかの実装形態では、結合プロセスにおいてギャップ高さ（たとえば、キャビティの高さ）を調節するためにスペーサが使用されてもよい。いくつかの実装形態では、補剛材４７０２は、センサーダイを図４８に示す形態にダイシングするか、切断するか、または他の方法で単一化する前にウエハ、基板、パネル、サブパネル、またはその他の層としてセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。
【０１４２】
いくつかの実装形態では、補剛材４７０２は、組立て時に溶剤、エポキシ、およびその他の接着剤の不要な流出物を排出するのを可能にするための１つまたは複数の通気口（図示せず）を有してもよい。キャビティ６０５に接続された補剛材４７０２内の通気口は、キャビティ６０５の周りに連続的なリングまたはフレームを形成するときに熱接着剤４７３８を使用できるようにしてもよい。通気口は、環境保護のために必要に応じて密封されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ４７０２は、センサー基板の１つまたは複数の面を覆う１つまたは複数のスタンドオフおよび／または側壁を含んでもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２および指紋センサーデバイス４８００の他の構成要素をさらに保護するために、エッジシール、モールド化合物、エポキシ、またはその他の接着剤などの保護カプセル化層４７０４がキャップ４７０２およびプラテン接着剤２０９に含められてもよい。
【０１４３】
補剛材４７０２と、上記のように形成されたキャビティ６０５は、センサー基板２０２とキャビティ６０５との間の界面が指紋センサーデバイス４８００用の遮音壁６０７（たとえば、遮音壁手段）として働くのを可能にする場合がある。いくつかの実装形態では、キャビティ６０５が真空にされるかまたは部分的に真空にされてもよく、あるいは空気または窒素などの気体で充填されてもよい。キャビティ６０５は、様々なキャビティ高さを有してもよい。たとえば、センサー基板２０２の第２の表面と補剛材４７０２との間のキャビティ６０５の高さは、約０．０５ミクロン（μｍ）から１５０ミクロン（μｍ）の間であってもよく、あるいはそれよりも大きくてもよい。
【０１４４】
上記で図４７に関して説明したように、ＦＰＣ２１１は、センサー基板２０２の周りを覆い、ＦＰＣ取付け接着剤層４７３４によってセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。ＦＰＣ２１１の湾曲部とセンサー基板２０２との間にＦＰＣ充填接着剤４７３６が配置されてもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス４８００は、プラテン接着剤２０９および１つまたは複数のカプセル化層４７０４によってプラテン２０１に取り付けられてもよい。
【０１４５】
図４９は、ＦＰＣ２１１と、キャップとして働いてもよい任意の補剛材４７０２とを含む指紋センサーデバイス４９００の一例を示す。ＦＰＣ２１１は、ＦＰＣ取付け接着剤４７３４によってセンサー基板２０２の裏面に結合されてもよい。接着剤層４７３４は、ＦＰＣ２１１の一部上またはセンサー基板２０２の裏面上に局所的に配設されてもよい。いくつかの実装形態では、接着剤４７３４は、センサー基板２０２の裏面の周りに連続的なフレーム状に配設されてもよい。ＦＰＣ２１１は、センサー基板２０２に結合されてもよく、センサー基板２０２の裏面とＦＰＣ２１１との間にはキャビティ６０５が形成される。キャビティ６０５は密封されたキャビティであってもよい。いくつかの実装形態では、接着剤層４７３４は、ＦＰＣ２１１の隆起部分上に配設されてもよい。この隆起部分は、ＦＰＣ２１１内の追加の層または切欠き領域によって部分的に形成されてもよい。図４９に示すように、ＦＰＣフレーム接着剤層２１６によってＦＰＣ２１１に結合されたＦＰＣフレーム領域２１７が隆起部分として働いてもよい。ＦＰＣ取付け接着剤層４７３４は、ＦＰＣ２１１の隆起部分をセンサー基板２０２の裏面に結合してキャビティ６０５を形成してもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣフレーム領域２１７は、ポリイミド（ＰＩ）層から形成され、積層接着剤層２１６によってＦＰＣ２１１に取り付けられてもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣフレーム領域２１７、接着剤層２１６、および接着剤層４７３４の厚さは、キャビティ６０５の高さを調節する場合がある。キャビティ６０５は、センサー基板２０２とキャビティ６０５との間の界面が指紋センサーデバイス４９００用の遮音壁６０７として働くのを可能にする場合がある。
【０１４６】
ＦＰＣ２１１は、センサー基板２０２の周りを覆い、ＦＰＣ取付け接着剤層４７３４によってセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。ＦＰＣ２１１の湾曲部とセンサー基板２０２との間にＦＰＣ充填接着剤４７３６が配置されてもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス４９００は、プラテン接着剤２０９および１つまたは複数のカプセル化層４７０４によってプラテン２０１に取り付けられてもよい。図４９に示すように、剛性の向上および環境保護を可能にするために、任意の補剛材４７０２が補剛材接着剤４７４２によってキャビティ６０５に近接してＦＰＣ２１１に取り付けられてもよい。
【０１４７】
図５０は、キャップ６０２（たとえば、キャップ手段）を含む指紋センサーデバイス５０００の一例を示す。キャップ６０２は、キャップ取付け接着剤４７４４によってプラテン２０１の一部に結合され、キャップ取付け接着剤層４７４６によってセンサー基板２０２の一部に結合されてもよい。接着剤層４７４６は、センサー基板２０２の周囲領域の１つまたは複数の面上など、センサー基板２０２の裏面の一部上に局所的に配設されてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ６０２は、センサー基板２０２の活性領域の上で片持ちばり式に支持され、接着剤層４７４６によって一方の端部に取り付けられてもよい。キャップ６０２は、センサー基板２０２に結合されてもよく、センサー基板２０２の第２の表面（たとえば、裏面）とキャップ６０２との間にはキャビティ６０５が形成される。いくつかの実装形態では、接着剤層４７４６は、組立てよりも前にセンサー基板２０２および／またはキャップ６０２上に分配されるかあるいはセンサー基板２０２および／またはキャップ６０２上を覆ってもよい。いくつかの実装形態では、キャップ６０２の突起部分、たとえば、スタンプされるかまたはプレス成形された部分が、接着剤層４７４６によってセンサー基板２０２に接続されてもよい。キャップ取付け接着剤４７４４および／または接着剤層４７４６は、熱可塑性接着剤、感圧性接着剤（ＰＳＡ）、エポキシ、ＵＶ硬化エポキシ、熱硬化エポキシなどを含んでもよい。いくつかの実装形態では、キャップ６０２は１つまたは複数のプラスチック層または金属層を備えてもよい。いくつかの実装形態では、キャップ取付け接着剤４７４４は、キャップ６０２を取り付ける前にプラテン２０１の一部およびプラテン接着剤２０９の露出された部分上に分配されてもよい。
【０１４８】
いくつかの実装形態では、キャップ６０２の突起部分および接着剤層４７４６がキャビティ高さを調節する場合がある。たとえば、センサー基板２０２の第２の表面とキャップ６０２との間のキャビティ６０５の高さは、約０．０５ミクロン（μｍ）から１５０ミクロン（μｍ）の間であってもよく、あるいはそれよりも大きくてもよい。キャップ６０２と、上記のように形成されたキャビティ６０５は、センサー基板２０２とキャビティ６０５との間の界面が指紋センサーデバイス５０００用の遮音壁６０７として働くのを可能にする場合がある。
【０１４９】
ＦＰＣ２１１は、センサー基板２０２およびキャップ６０２の周りを覆い、ＦＰＣ取付け接着剤層４７３４によってキャップ６０２に取り付けられてもよい。ＦＰＣ２１１の湾曲部とセンサー基板２０２との間にＦＰＣ充填接着剤４７３６が配置されてもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス５０００は、プラテン接着剤２０９、キャップ取付け接着剤４７４４、および１つまたは複数のカプセル化層４７０４によってプラテン２０１に取り付けられてもよい。
【０１５０】
図５１は、キャップとして働いてもよい補剛材４７０２をセンサー基板２０２内の凹領域６０６の上に含む指紋センサーデバイス５１００の一例を示す。補剛材４７０２は、補剛材取付け接着剤４７３８によってセンサー基板２０２の裏面に結合されてもよい。接着剤４７３８は、センサー基板２０２の裏面の周囲部分上に局所的に配設されてもよい。いくつかの実装形態では、接着剤４７３８は、凹領域６０６の外側の、センサー基板２０２の裏面の周りに連続的なフレーム状に配設されてもよい。いくつかの実装形態では、補剛材取付け接着剤４７３８は凹領域６０６全体にわたる。補剛材４７０２は、センサー基板２０２に結合されてもよく、センサー基板２０２の凹領域６０６と補剛材４７０２との間にはキャビティ６０５が形成される。いくつかの実装形態では、接着剤４７３８は、補剛材４７０２とセンサー基板２０２を接着する前に、センサー基板２０２および／または補剛材４７０２上に分配されるかあるいはセンサー基板２０２および／または補剛材４７０２上を覆ってもよい。いくつかの実装形態では、補剛材基板間ボンドは、熱可塑性接着剤、感圧性接着剤（ＰＳＡ）、エポキシ、ＵＶ硬化エポキシ、熱硬化エポキシ、ガラスフリット、金属シール、共晶ボンド、熱圧着ボンドなどを含んでもよい。いくつかの実装形態では、補剛材は、ウエハ、基板、パネル、サブパネル、あるいはプラスチック、金属、ガラス、またはシリコンの１つまたは複数の層を備えてもよい。いくつかの実装形態では、補剛材４７０２は、センサーダイをダイシングするか、切断するか、または他の方法で単一化する前にウエハ、基板、パネル、サブパネル、またはその他の層としてセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。
【０１５１】
補剛材４７０２と、上記のように形成されたキャビティ６０５は、センサー基板２０２とキャビティ６０５との間の界面が遮音壁６０７として働くのを可能にする場合がある。センサー基板２０２の凹領域６０６と補剛材４７０２との間のキャビティ６０５の高さは、約０．０５ミクロン（μｍ）から１５０ミクロン（μｍ）の間であってもよく、あるいはそれよりも大きくてもよい。
【０１５２】
ＦＰＣ２１１は、センサー基板２０２およびキャップ４７０２の周りを覆い、ＦＰＣ取付け接着剤層４７３４によってキャップ４７０２に取り付けられてもよい。ＦＰＣ２１１の湾曲部とセンサー基板２０２との間にＦＰＣ充填接着剤４７３６が配置されてもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス５１００は、プラテン接着剤２０９および１つまたは複数のカプセル化層４７０４によってプラテン２０１に取り付けられてもよい。キャビティ６０５を形成する凹領域６０６を有するセンサー基板２０２のいくつかの実装形態では、ＦＰＣ２１１は、キャビティ６０５、およびキャビティ６０５に近接してＦＰＣ２１１に取り付けられた補剛材４７０２にまたがってもよい。
【０１５３】
図５２は、キャップとして働いてもよいＦＰＣ２１１を含む指紋センサーデバイス５２００の一例を示す。ＦＰＣ２１１は、局所的に配設されたＦＰＣ取付け接着剤層４７３４によってセンサー基板２０２の裏面に結合されてもよい。ＦＰＣ２１１は、センサー基板２０２に結合されてもよく、センサー基板２０２の裏面とＦＰＣ２１１との間にはキャビティ６０５が形成される。接着剤層４７３４の厚さは、キャビティ６０５の高さを調節する場合がある。キャビティ６０５は、センサー基板２０２とキャビティ６０５との間の界面が指紋センサーデバイス５２００用の遮音壁６０７として働くのを可能にする場合がある。ＦＰＣ２１１は、センサー基板２０２の周りを覆い、ＦＰＣ取付け接着剤層４７３４によってセンサー基板２０２に取り付けられてもよい。ＦＰＣ２１１の湾曲部とセンサー基板２０２との間にＦＰＣ充填接着剤４７３６が配置されてもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス５２００は、プラテン接着剤２０９および１つまたは複数のカプセル化層４７０４によってプラテン２０１に取り付けられてもよい。図５１に示すように、任意の補剛材４７０２が補剛材接着剤４７４２によってキャビティ６０５に近接してＦＰＣ２１１に取り付けられてもよい。図５１に示す構成の変形形態では、補剛材４７０２はＦＰＣ２１１とセンサー基板２０２との間に取り付けられてキャビティ６０５を形成してもよい。図４７〜図５２において説明する指紋センサーデバイスが図４３Ａ〜図４３Ｃ、図４４Ａ〜図４４Ｃ、図４５Ａ〜図４５Ｂ、および／または図４６において説明した方法、プロセス、および／またはシーケンスを使用して製作されてもよいことに留意されたい。
【０１５４】
例示的な電子デバイス
図５３は、プラテン２０１と指紋センサーデバイス２００とを含むモバイルデバイス５３００の斜視図を示す。図５４は、プラテン２０１とハウジング５４００とを含むモバイルデバイス５３００の断面図を示す。図５４に示すように、指紋センサーデバイス２００（たとえば、指紋検知手段）は、モバイルデバイス５３００の内部に配置されプラテン２０１の下に位置してもよく、それによって指紋検知機能を有する、見た目が良いモバイルデバイスが得られる。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス２００は、ディスプレイを有するモバイルデバイス５３００のカバーガラスの下に配置されてもよく、カバーガラスまたはディスプレイはプラテンとして働く。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス２００は、ディスプレイモジュールの一部の後ろに配置されてもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス２００は、モバイルデバイス５３００に関連するボタン内に配置されてもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス２００は、モバイルデバイス５３００内に配置され、ハウジング５４００の前面、裏面、または側壁に取り付けられてもよい。本開示において説明する指紋センサーデバイス（たとえば、指紋検知手段）のいずれがモバイルデバイス５３００に実装されてもよいことに留意されたい。
【０１５５】
例示的な反転された指紋センサーデバイス
図５５は、視覚ディスプレイに結合され、ＦＰＣ２１１の一部がセンサー基板２０２と視覚ディスプレイとの間に配置された反転された指紋センサーデバイス５５００の一例を示す図である。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス５５００は、ＬＣＤディスプレイデバイスまたはＯＬＥＤディスプレイデバイスのカバーガラスなどの画面カバー層５５０１の下に位置するディスプレイモジュール５５０２に結合されてもよい。ディスプレイモジュール５５０２の詳細は、明快のために示されていない。いくつかの実装形態では、ディスプレイモジュール５５０２は、ＬＣＤディスプレイパネル、ＯＬＥＤディスプレイパネル、またはそれらの層を備えてもよい。指紋センサーデバイス５５００は、プラテン接着剤２０９によってディスプレイモジュールの一部に結合されてもよい。
【０１５６】
図５５に示すように、指紋センサーデバイス５５００は、ディスプレイモジュール５５０２の層の下に位置してもよい。指紋センサーデバイス５５００は、センサー基板２０２と、複数のセンサー回路２０４と、トランシーバ層２０６と、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８とを含んでもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２は、シリコン基板、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板、ガラス基板、プラスチック基板、セラミック基板、またはＬＣＤディスプレイ基板もしくはＯＬＥＤディスプレイ基板の一部を含んでもよい。図５に関して上記で説明したように、反転された指紋センサーデバイスは、１つまたは複数の超音波を生成してセンサー基板２０２を介して送り出し、反射された超音波をセンサー基板２０２を介して受け取って対象物体を超音波撮像してもよい。
【０１５７】
センサー回路２０４、トランシーバ電極２０８、および／または１つまたは複数のボンドパッド２０５を電気的に接続するためにセンサー基板２０２上に相互接続部（たとえば、電気トレース）が設けられてもよい。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス５５００の絶縁層分離および環境保護を可能にするために、トランシーバ電極２０８の外面上にアクリル層またはパッシベーション層などのトランシーバ電極コーティング層２０７が配設されてもよい。
【０１５８】
センサー基板２０２は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２１１に結合されてもよい。ＦＰＣ２１１は、いくつかの実装形態では、１つまたは複数の誘電層２１２と、１つまたは複数の金属相互接続部層２１４と、１つまたは複数のＦＰＣビア２１３とを含んでもよい。ＦＰＣ２１１の１つまたは複数の面の外側部分上に１つまたは複数のＦＰＣカバー層２１５が配置されてもよい。センサー基板２０２をＦＰＣ２１１に取り付けるためにＦＰＣ２１１内の１つまたは複数の誘電層２１２、金属相互接続部２１４、およびカバー層２１５内に切欠き領域が形成されてもよい。いくつかの実装形態では、センサー基板２０２とディスプレイモジュール５５０２との間に薄い層を使用することが音響性能に有利に作用する場合がある。１つまたは複数の誘電層２１２、金属相互接続部２１４、あるいはカバー層２１５は、センサー基板２０２とディスプレイモジュール５５０２との間に配置されてもよい。図５５に示すように、単一のカバー層２１５は、センサー基板２０２とディスプレイモジュール５５０２との間に配置される。
【０１５９】
センサー基板２０２上のボンドパッド２０５は、ＡＣＦまたははんだ材料などの導電性接着剤を介すか、あるいは図示のように１つまたは複数のボンドワイヤ５５０５を介してＦＰＣ２１１の１つまたは複数の相互接続部２１４に電気的に結合されてもよい。スタンプされた金属キャップなどのキャップ６０２が、センサー基板２０２の上に配置され、はんだ、エポキシ、または他の適切な接着剤材料などのキャップ接着剤５５４８によってＦＰＣ２１１に取り付けられてもよい。トランシーバ電極２０８（またはコーティング層２０７）とキャビティ６０５との間の界面に遮音壁６０７を形成するようにキャップ６０２とトランシーバ電極２０８（またはコーティング層２０７）との間にキャビティ６０５が形成されてもよい。ＦＰＣ２１１の一部が、場合によってはキャップ６０２の外側の周りを覆い、適切な接着剤によってキャップ６０２に取り付けられてもよい。
【０１６０】
指紋センサーデバイス５５００は、プラテン接着剤２０９によってディスプレイモジュール５５０２に結合されてもよい。センサー基板２０２とディスプレイモジュール５５０２との間の界面が特に薄く可撓性が高いいくつかの実装形態では、図５６に示すように、突起領域６０２Ａはキャップ６０２の一部として含められてもよい。組立て時に、キャップ６０２の突起領域６０２Ａがセンサー基板２０２上のコーティング層２０７などのデバイス層に押し付けられ、プラテン接着剤２０９が圧縮されて、指紋センサーデバイス５６００をディスプレイモジュール５５０２に一様に取り付けるのを助けてもよい。組立て後に、キャップ６０２の突起領域６０２Ａがコーティング層２０７から離れてコーティング層２０７と突起領域６０２Ａとの間にキャビティ６０５および遮音壁６０７を復元する。
【０１６１】
図５７は、視覚ディスプレイの一部に結合されたＬＴＣＣパッケージまたはプラスチックパッケージ５７５０内の反転された指紋センサーデバイス５７００の一例を示す。この場合、パッケージ５７５０の層状部分が、センサー基板と視覚ディスプレイとの間に配置されている。いくつかの実装形態では、指紋センサーデバイス５７００は、画面カバー層５５０１の下に位置するディスプレイモジュール５５０２に結合されてもよい。指紋センサーデバイス５５００は、プラテン接着剤２０９によってディスプレイモジュール５５０２の一部に結合されてもよい。
【０１６２】
図５７に示すように、指紋センサーデバイス５７００は、ディスプレイモジュール５５０２の層の下に位置してもよい。指紋センサーデバイス５７００は、センサー基板２０２と、複数のセンサー回路２０４と、トランシーバ層２０６と、１つまたは複数のトランシーバ電極２０８とを含んでもよい。センサー回路２０４、トランシーバ電極２０８、および／または１つまたは複数のボンドパッド２０５を電気的に接続するためにセンサー基板２０２上に相互接続部が設けられてもよい。指紋センサーデバイス５７００の絶縁層分離および環境保護を可能にするために、トランシーバ電極２０８の外面上にトランシーバ電極コーティング層２０７が配設されてもよい。パッシベーション層およびその他のデバイス層は、明快のために示されていない。
【０１６３】
センサー基板２０２は、ＬＴＣＣパッケージまたはプラスチックパッケージ５７５０の名目上平坦な底部に取り付けられてもよい。センサー基板２０２とパッケージ５７５０の底部との間の界面を通過する超音波の音響反射を低減させるために、パッケージ５７５０の底部に使用される材料としては、ディスプレイモジュール５５０２またはセンサー基板２０２と同様の音響インピーダンスを有する材料が選択されてもよい。いくつかの実装形態では、パッケージ５７５０の最下層は、ディスプレイモジュールに取り付けられずにプラテンとして働いてもよい。はんだまたはＡＣＦ層などの導電性接着剤２０３によって、パッケージ５７５０の１つまたは複数の埋め込みパッケージビア５７５６および外部ランディングパッド５７５８にＦＰＣ２１１が取り付けられてもよい。ＦＰＣ２１１は、１つまたは複数の誘電層２１２と、１つまたは複数の金属相互接続部層２１４と、１つまたは複数のＦＰＣビア２１３とを含んでもよい。ＦＰＣ２１１の外側部分上に１つまたは複数のＦＰＣカバー層２１５が配置されてもよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ２１１は、ＦＰＣ取付け接着剤層４７３４によってパッケージ５７５０の金属、プラスチック、またはセラミック製のふた５７５２に取り付けられてもよい。
【０１６４】
センサー基板２０２上のボンドパッド２０５は、ＬＴＣＣパッケージまたはプラスチックパッケージ５７５０の１つまたは複数のパッケージトレース５７５４、パッケージビア５７５６、および関連するランディングパッド５７５８に電気的に結合され、ＡＣＦまたははんだ材料などの導電性接着剤２０３を介してＦＰＣ２１１の相互接続部２１４に電気的に結合されてもよい。１つまたは複数のボンドワイヤ５５０５がボンドパッド２０５からパッケージトレース５７５４までの電気的接続を可能にしてもよい。スタンプされた金属層、プラスチック層、またはセラミック層などのふた５７５２が、パッケージ５７５０の上に配設され、エポキシ、グルー、はんだ、またはその他の適切な接着材料によってパッケージ５７５０に取り付けられてもよい。コーティング層２０７とキャビティ６０５との間の界面に遮音壁６０７を形成するようにふた５７５２とコーティング層２０７との間にキャビティ６０５が形成されてもよい。パッケージ５７５０を含む指紋センサーデバイス５７００は、プラテン接着剤２０９または他の適切な手段によってディスプレイモジュール５５０２に結合されてもよい。図４７〜図５２において説明する指紋センサーデバイスが図４３Ａ〜図４３Ｃ、図４４Ａ〜図４４Ｃ、図４５Ａ〜図４５Ｂ、および／または図４６において説明した方法、プロセス、および／またはシーケンスを使用して製作されてもよいことに留意されたい。
【０１６５】
例示的な電子デバイス
図５８は、前述の指紋センサーデバイス、集積デバイス、半導体デバイス、集積回路、ダイ、インターポーザ、パッケージ、またはパッケージオンパッケージ（ＰｏＰ）のいずれかと一体化されてもよい様々な電子デバイスを示す。たとえば、モバイルフォンデバイス５８０２、ラップトップコンピュータデバイス５８０４、固定ロケーション端末デバイス５８０６、または装着型デバイス５８０８が本明細書で説明する指紋センサーデバイス５８００を含んでもよい。指紋センサーデバイス５８００はたとえば、本明細書で説明する指紋センサーデバイスのいずれかであってもよい。図５８に示すデバイス５８０２、５８０４、５８０６、および５８０８は、例にすぎない。他の電子デバイスも、限定はしないが、モバイルデバイス、ハンドヘルドパーソナル通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯情報端末などのポータブルデータユニット、全地球測位システム（ＧＰＳ）対応デバイス、ナビゲーションデバイス、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテイメントユニット、メーター読取り機器などの固定ロケーションデータユニット、通信デバイス、スマートフォン、タブレットコンピュータ、コンピュータ、装着型デバイス（たとえば、時計、眼鏡）、モノのインターネット（ＩｏＴ）デバイス、サーバ、ルータ、自動車車両（たとえば、自律車両）に実装された電子デバイス、またはデータもしくはコンピュータ命令を記憶しもしくは取り出す任意の他のデバイス、またはそれらの任意の組合せを含むデバイス（たとえば、電子デバイス）のグループを含む、指紋センサーデバイス５８００を特徴として備えてもよい。
【０１６６】
図２〜図６、図９〜図４２、図４３Ａ〜図４３Ｃ、図４４Ａ〜図４４Ｃ、図４５Ａ〜図４５Ｂ、および／または図４６〜図５８に示す構成要素、プロセス、特徴、および／または機能のうちの１つまたは複数は、単一の構成要素、プロセス、特徴、または機能として再構成されならびに／あるいは組み合わされてもよく、あるいはいくつかの構成要素、プロセス、または機能に組み込まれてもよい。本開示から逸脱することなく、追加の要素、構成要素、プロセス、および／または機能がさらに追加されてもよい。図２〜図６、図９〜図４２、図４３Ａ〜図４３Ｃ、図４４Ａ〜図４４Ｃ、図４５Ａ〜図４５Ｂ、および／または図４６〜図５８ならびに本開示における対応する説明がダイおよび／またはＩＣに限定されないことにも留意されたい。いくつかの実装形態では、図２〜図６、図９〜図４２、図４３Ａ〜図４３Ｃ、図４４Ａ〜図４４Ｃ、図４５Ａ〜図４５Ｂ、および／または図４６〜図５８ならびに本開示における対応する説明が、指紋センサーデバイスおよび／または集積デバイスを製造し、作製し、提供し、ならびに／あるいは生産するために使用されてもよい。いくつかの実装形態では、デバイスは、指紋センサーデバイス、ダイ、集積デバイス、ダイパッケージ、集積回路（ＩＣ）、デバイスパッケージ、集積回路（ＩＣ）パッケージ、ウエハ、半導体デバイス、パッケージオンパッケージ（ＰｏＰ）デバイス、および／またはインターポーザを含んでもよい。
【０１６７】
「例示的」という語は、本明細書では「例、事例、または例示としての働きをすること」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明する任意の実施形態または態様は、必ずしも本開示の他の態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語は、本開示のすべての態様が、説明した特徴、利点、または動作モードを含むことを必要としない。「結合される」という用語は、２つの物体間の直接的または間接的な結合を指すために本明細書において使用される。たとえば、物体Ａが物体Ｂに物理的に接触し、物体Ｂが物体Ｃに接触する場合、物体ＡとＣはやはり、直接的に物理的に互いに接触しない場合であっても、互いに結合されると見なされることがある。ある構成要素が別の構成要素の上に位置する文脈において本出願で使用される「〜の上に（ｏｖｅｒ）」という用語は、別の構成要素上ならびに／あるいは別の構成要素内に位置する（たとえば、構成要素の表面上に位置するかあるいは構成要素に埋め込まれた）構成要素を意味するために使用される場合があることに留意されたい。したがって、第２の構成要素の上に位置する第１の構成要素は、（１）第１の構成要素が第２の構成要素の上に位置するが、第２の構成要素に直接接触してはおらず、（２）第１の構成要素が第２の構成要素上（たとえば、第２の構成要素の表面上）に位置し、ならびに／あるいは（３）第１の構成要素が第２の構成要素内に位置する（たとえば、第２の構成要素に埋め込まれている）ことを意味する場合がある。
【０１６８】
また、本明細書に含まれる様々な開示が、フローチャート、流れ図、構造図、またはブロック図として示されるプロセスとして説明される場合があることに留意されたい。フローチャートは動作を逐次プロセスとして説明することがあるが、動作の多くは並行してまたは同時に実行することができる。加えて、動作の順序は並べ替えられてもよい。プロセスは、その動作が完了するときに終了される。
【０１６９】
本明細書で説明する本開示の様々な特徴は、本開示から逸脱することなく様々なシステムにおいて実施することができる。本開示の上記の態様が例にすぎず、本開示を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。本開示の態様の説明は、例示的であることを意図しており、特許請求の範囲を限定することを意図していない。したがって、本教示は、他のタイプの装置に容易に適用することができ、多くの代替、修正、および変形が当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【０１７０】
１００  指紋センサーデバイス
１０２  センサー基板
１０４  センサー回路
１０６  レシーバ
１０８  トランスミッタ
１１０  制御ユニット
１１２  対象物体
２００  指紋センサーデバイス
２０１  プラテン
２０２  センサー基板
２０３  接着剤
２０４  センサー回路
２０５  ボンドパッド
２０６  トランシーバ層
２０７  コーティング層
２０８  トランシーバ電極
２０９  接着剤
２１０  パッシベーション層
２１１  フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）
２１２  誘電層
２１３  ＦＰＣビア
２１４  相互接続部
２１５  ＦＰＣカバー層
２２０  ビア
２３２  保護コーティング層
３００  指紋センサーデバイス
３０２  カプセル化層
３２０  ビアバー
３２２  ビア
３２４  キャプチャパッド
３２６  誘電層
３２８  絶縁層または半絶縁層
４００  指紋センサーデバイス
４０２  センサー基板
４０４  凹部
５００  指紋センサーデバイス
６００  指紋センサーデバイス
６０２  キャップ
６０３  接着剤
６０５  キャビティ
６０７  遮音壁
９００  指紋センサーデバイス
９０２  キャップ
９０３  接着剤
１０００  指紋センサーデバイス
１００２  キャップ
１００３  接着剤
１１００  指紋センサーデバイス
１１０２  補剛材
１２００  指紋センサーデバイス
１２０２  基板
１２０３  ボンド領域
１３００  指紋センサーデバイス
１３１０  プラグ
１４００  指紋センサーデバイス
１４０２  プリント回路板（ＰＣＢ）
１４０３  接着剤
１４１４  相互接続部
１５００  指紋センサーデバイス
１５０２  キャップ
１５０３  接着剤
１６００  指紋センサーデバイス
１６０２  キャップ
１６０３  接着剤
１７００  指紋センサーデバイス
１７０２  キャップ
１８００  指紋センサーデバイス
１８０２  補剛材
１８０３  接着剤
１９００  指紋センサーデバイス
１９０２  基板
１９０３  ボンド領域
２０００  指紋センサーデバイス
２０１０  プラグ
２１００  指紋センサーデバイス
２１０２  プリント回路板（ＰＣＢ）
２１１４  相互接続部
２２００  指紋センサーデバイス
２２０２  キャップ
２２０３  接着剤
２３００  指紋センサーデバイス
２４００  指紋センサーデバイス
２４０２  キャップ
２５００  指紋センサーデバイス
２５０２  基板
２６００  指紋センサーデバイス
２７００  指紋センサーデバイス
２７０２  補剛材
２７０３  接着剤
２７１１  第２のＦＰＣ
２８００  指紋センサーデバイス
２８０２  キャップ
２８０３  接着剤
２９００  指紋センサーデバイス
２９０４  カプセル化層
３０００  指紋センサーデバイス
３００２  キャップ
３１００  指紋センサーデバイス
３１０２  キャップ
３２００  指紋センサーデバイス
３２０８  コーティング層
３３００  指紋センサーデバイス
３３０４  カプセル化層
３４００  指紋センサーデバイス
３４０２  補剛材
３５００  指紋センサーデバイス
３５０２  キャップ
３５０４  カプセル化層
３５１２  誘電層
３６００  指紋センサーデバイス
３６０２  補剛材
３６１２  誘電層および／または金属電極層
３７００  指紋センサーデバイス
３８００  指紋センサーデバイス
３８０２  補剛材
３９００  指紋センサーデバイス
４０００  指紋センサーデバイス
４１００  トランシーバ構成
４１１０  セグメント化トランスミッタ
４１１１  第１の接着剤
４１１２  第１の圧電層
４１１４  第１のトランシーバ電極
４１１８  第１の相互接続部
４１２０  セグメント化レシーバ
４１２１  第２の接着剤
４１２２  第２の圧電層
４１２６  第２のコーティング層
４１２８  第２の相互接続部
４２００  トランシーバ構成
４２１０  セグメント化トランスミッタ
４２１２  第１の圧電層
４２１４  第１のトランシーバ電極
４２１６  第１のコーティング層
４２１８  第１の相互接続部
４２２０  セグメント化レシーバ
４２２１  接着剤
４２２２  第２の圧電層
４２２４  第２のトランシーバ電極
４２２６  第２のコーティング層
４２２８  第２の相互接続部
４７００  指紋センサーデバイス
４７０２  補剛材
４７０４  カプセル化層
４７３２  プラテンインターフェース層
４７３４  ＦＰＣ取付け接着剤層
４７３６  ＦＰＣ充填接着剤
４７３８  接着剤
４７４４  キャップ取付け接着剤
４７４６  キャップ取付け接着剤層
４８００  指紋センサーデバイス
４９００  指紋センサーデバイス
５０００  指紋センサーデバイス
５１００  指紋センサーデバイス
５２００  指紋センサーデバイス
５３００  モバイルデバイス
５４００  ハウジング
５５００  指紋センサーデバイス
５５０２  ディスプレイモジュール
５５０５  ボンドワイヤ
５５４８  キャップ接着剤
５６００  指紋センサーデバイス
５７００  反転された指紋センサーデバイス
５７５０  ＬＴＣＣパッケージまたはプラスチックパッケージ
５７５２  金属、プラスチック、またはセラミック製のふた
５７５４  パッケージトレース
５７５６  埋め込みパッケージビア
５７５８  外部ランディングパッド
５８０２  モバイルフォンデバイス
５８０４  ラップトップコンピュータデバイス
５８０６  固定ロケーション端末デバイス
５８０８  ウェアラブルデバイス
【図１】
2019528583.tif 000004
【図２】
2019528583.tif 000005
【図３】
2019528583.tif 000006
【図４】
2019528583.tif 000007
【図５】
2019528583.tif 000008
【図６】
2019528583.tif 000009
【図７Ａ】
2019528583.tif 000010
【図７Ｂ】
2019528583.tif 000011
【図７Ｃ】
2019528583.tif 000012
【図８】
2019528583.tif 000013
【図９】
2019528583.tif 000014
【図１０】
2019528583.tif 000015
【図１１】
2019528583.tif 000016
【図１２】
2019528583.tif 000017
【図１３】
2019528583.tif 000018
【図１４】
2019528583.tif 000019
【図１５】
2019528583.tif 000020
【図１６】
2019528583.tif 000021
【図１７】
2019528583.tif 000022
【図１８】
2019528583.tif 000023
【図１９】
2019528583.tif 000024
【図２０】
2019528583.tif 000025
【図２１】
2019528583.tif 000026
【図２２】
2019528583.tif 000027
【図２３】
2019528583.tif 000028
【図２４】
2019528583.tif 000029
【図２５】
2019528583.tif 000030
【図２６】
2019528583.tif 000031
【図２７】
2019528583.tif 000032
【図２８】
2019528583.tif 000033
【図２９】
2019528583.tif 000034
【図３０】
2019528583.tif 000035
【図３１】
2019528583.tif 000036
【図３２】
2019528583.tif 000037
【図３３】
2019528583.tif 000038
【図３４】
2019528583.tif 000039
【図３５】
2019528583.tif 000040
【図３６】
2019528583.tif 000041
【図３７】
2019528583.tif 000042
【図３８】
2019528583.tif 000043
【図３９】
2019528583.tif 000044
【図４０】
2019528583.tif 000045
【図４１】
2019528583.tif 000046
【図４２】
2019528583.tif 000047
【図４３Ａ】
2019528583.tif 000048
【図４３Ｂ】
2019528583.tif 000049
【図４３Ｃ】
2019528583.tif 000050
【図４４Ａ】
2019528583.tif 000051
【図４４Ｂ】
2019528583.tif 000052
【図４４Ｃ】
2019528583.tif 000053
【図４５Ａ】
2019528583.tif 000054
【図４５Ｂ】
2019528583.tif 000055
【図４６】
2019528583.tif 000056
【図４７】
2019528583.tif 000057
【図４８】
2019528583.tif 000058
【図４９】
2019528583.tif 000059
【図５０】
2019528583.tif 000060
【図５１】
2019528583.tif 000061
【図５２】
2019528583.tif 000062
【図５３】
2019528583.tif 000063
【図５４】
2019528583.tif 000064
【図５５】
2019528583.tif 000065
【図５６】
2019528583.tif 000066
【図５７】
2019528583.tif 000067
【図５８】
2019528583.tif 000068
【国際調査報告】
2019528583.tif 000069
2019528583.tif 000070
2019528583.tif 000071