(57)【要約】生体認証センサ装置、例えば指紋センサは、センサアレイを形成したダイ、及び少なくとも１個の導電性ベゼルを取り付ける基板を備える。ダイ及びベゼルは、一体のカプセル封入構造内に包み込まれ、これらコンポーネントを機械的、電気的、及び環境的なダメージから保護するが、センサアレイ及びベゼルの一部は露出した状態、又はたかだかカプセル封入構造若しくは他の被覆材料構造によって薄くカバーした状態にする。【選択図】図１
2013521582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋センサにおいて、
第１側面および第２側面を有する基板と、
指紋感知回路を形成したダイであって、前記基板の前記第１側面におけるダイ収容領域に固定した、該ダイと、
前記ダイ収容領域の近傍で前記基板の前記第１側面における第１ベゼル収容領域に固定した第１導電性ベゼルと、及び
前記ダイの少なくとも一部分および前記第１導電性ベゼルの一部分を一体的に覆い込むカプセル封入構造と
を備えた、指紋センサ。
【請求項２】
請求項１記載の指紋センサにおいて、前記カプセル封入構造は、前記第１導電性ベゼルを少なくとも部分的にのみ覆い込み、したがって、前記第１導電性ベゼルの少なくとも頂面は覆われず、またこれにより物理的接触が行えるよう露出する、又は前記第1導電性ベゼル上に１つ若しくはそれ以上の層を塗布した、指紋センサ。
【請求項３】
請求項２の指紋センサにおいて、前記ダイは、その表面にユーザーの指紋パターンを感知するセンサアレイを形成しておき、また前記カプセル封入構造は、物理的接触のためにカバーしないで露出するよう、前記ダイを部分的に覆い込む、指紋センサ。
【請求項４】
請求項３記載の指紋センサにおいて、前記センサアレイは、指紋ストリップセンサのコンポーネントを形成する、指紋センサ。
【請求項５】
請求項３記載の指紋センサにおいて、前記センサアレイは、指紋エリアセンサのコンポーネントを形成する、指紋センサ。
【請求項６】
請求項１記載の指紋センサにおいて、前記カプセル封入構造は、前記ダイ及び前記第１導電性ベゼルを完全に覆い込み、ただし、前記ダイ及び前記第１導電性ベゼルの各頂面が、前記カプセル封入構造における、残りの他の部分よりも比較的極薄の部分により覆われる構成とした、指紋センサ。
【請求項７】
請求項６の指紋センサにおいて、前記ダイは、その表面にユーザーの指紋パターンを容量的に感知するためのセンサアレイを形成しておき、前記カプセル封入構造が前記ダイを覆い込み、この覆い込みは、前記センサアレイ上の前記カプセル封入構造の厚さが前記センサアレイの感度を減少させ、実質的に前記センサアレイ上の前記カプセル封入構造に対して物理的に接触する指の指紋を容量的に検出する前記センサアレイの能力を阻害することなく、前記センサアレイが前記カプセル封入構造によって薄く覆うように行う、指紋センサ。
【請求項８】
請求項７記載の指紋センサにおいて、前記センサアレイは指紋ストリップセンサのコンポーネントをなすものとした、指紋センサ。
【請求項９】
請求項７記載の指紋センサにおいて、前記センサアレイは指紋エリアセンサのコンポーネントをなすものとした、指紋センサ。
【請求項１０】
請求項１記載の指紋センサは、さらに、前記基板の前記第１側面における第２ベゼル収容領域に固定する第２導電性ベゼルを備え、
前記カプセル封入構造は、さらに、前記ダイおよび前記第１導電性ベゼルと一体に前記第２導電性ベゼルを実質的に包囲する、指紋センサ。
【請求項１１】
請求項１０記載の指紋センサにおいて、前記第１導電性ベゼル及び前記第２導電性ベゼルは、ベゼルフレームの一部分をなし、また、前記ベゼルフレームは、前記基板に物理的に結合するものとした、指紋センサ。
【請求項１２】
請求項１１記載の指紋センサにおいて、前記ベゼルフレームは、前記基板を経由して前記ダイに電気的に結合するものとした、指紋センサ。
【請求項１３】
請求項１記載の指紋センサにおいて、前記第１導電性ベゼルは前記基板を経由して前記ダイに電気的に結合するものとした、指紋センサ。
【請求項１４】
請求項１記載の指紋センサにおいて、前記ベゼルは、前記ダイが前記ベゼルによって囲まれるよう、前記ダイを配置する開口を画定する構成とした、指紋センサ。
【請求項１５】
請求項１記載の指紋センサにおいて、前記ダイは、第1平面内に頂面を有し、また前記ベゼルも前記第１平面内に頂面を有する構成とした、指紋センサ。
【請求項１６】
請求項１記載の指紋センサにおいて、前記ダイは、ほぼダイの平面に頂面を有し、また、前記ベゼルの頂面は、前記ダイの平面を越えることなく、前記ダイの平面にほぼ存在する、指紋センサ。
【請求項１７】
請求項１記載の指紋センサにおいて、前記基板の前記第１側面が第１平面内にあり、前記ダイは第２平面内に頂面を有し、また、前記ベゼルは頂面を有し、さらに、前記ダイ及び前記ベゼルは互いに相対的に位置決めし、この相対位置決めは、前記第１平面と前記ベゼルの頂面との間の距離が、前記第１平面と前記第２平面との間の距離より大きくなるように行う、指紋センサ。
【請求項１８】
請求項１７記載の指紋センサにおいて、前記ベゼルの頂面は、凸面状とした、指紋センサ。
【請求項１９】
請求項１記載の指紋センサにおいて、前記第１導電性ベゼルは、頂面及び取り付け部分を設けた２個の取り付けフットを有して側方から見た輪郭がアーチ状をなし、前記頂面及び前記取り付けフットが内部領域を画定し、またさらに、前記カプセル封入構造は、前記内側領域内に配置されかつこの内側領域をほぼ充満する部分を有する構成とした、指紋センサ。
【請求項２０】
指紋センサアセンブリにおいて、
第１側面および第２側面を有する基板と、
指紋感知アレイを形成したダイであって、前記基板の前記第１側面におけるダイ収容領域に固定した、該ダイと、
前記ダイ収容領域の近傍で前記基板の前記第１側面における第１ベゼル収容領域に固定した第１導電性ベゼルと、
前記ダイ収容領域の近傍で前記基板の前記第１側面における第２ベゼル収容領域に固定した第２導電性ベゼルであって、前記ダイ収容領域は、前記前記第１ベゼル収容領域と前記第２ベゼル収容領域との間に位置する、該第２導電性ベゼルと、及び
前記ダイ、前記第１導電性ベゼル及び前記第２導電性ベゼルを一体にカプセル封入するカプセル封入構造であって、前記ダイ、前記第１導電性ベゼル及び前記第２導電性ベゼルをほぼ覆い込むが、前記指紋感知アレイ、及び前記第１導電性ベゼル及び前記前記第２導電性ベゼルそれぞれにおける頂面の一部のみは、前記カプセル封入構造によって覆われず、物理的な接触ができるよう露出する構成とした、該カプセル封入構造と
を備えた、指紋センサアセンブリ。
【請求項２１】
請求項２０記載の指紋センサアセンブリにおいて、前記第１導電性ベゼル及び前記第２導電性ベゼルは、それぞれ前記基板を経由して前記ダイに電気的に結合される構成とした、指紋センサアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する発明は、集積回路パッケージに、及び、より特別には、ダイ及び１個又はそれ以上のベゼル構造を一体成形するが、それぞれの一部分は、指紋センサ等のために、露出した状態にする又はたかだか薄くカバーされた状態にする、方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の1つの一般的な生体認証センサ装置は、指紋センサである。これら装置を使用して、電子デバイス、例えばコンピュータおよび携帯電話、金庫、建物、車両等に対して制御的にアクセスするものであるが、このアクセスは、ユーザーの指紋を走査し、それを１組の指紋画像の認証セットと比較することにより行う。差し出された認証すべき（生体の）指紋が予め登録されて認可された指紋の１組のセット内における１つに合致する場合、アクセスが許容される。指紋センサは、スタンドアロン装置として、ＰＣ周辺機器のような他の装置に組み込む、又はアクセスを制御する装置に組み込むことができる。センサは、光学的又は電気的（例えば、抵抗性、容量性等）センサとすることができる。
【０００３】
典型的な電気的ベースである最近の指紋センサは、半導体本体、すなわちダイを有する構成とし、このダイは、センサ素子及び関連した回路のアレイを形成する。パッケージ化するときに、センサ素子は、ユーザーの指で接触するよう、又は保護材料を介して接触するよう露出させることがよくある。概して、センサは、センサ表面とユーザーの指領域との間の距離を使用してユーザーの指紋画像を構築するという原理に従って動作する。このようなセンサの正確な動作は、感知すべき、センサ表面と指紋と間における最小ギャップのみを容認し得る。したがって、センサ表面自体は、カバーしないでおくことが極めて多く、また、ユーザーは、指紋感知プロセスにおいて指で直接、表面に接触する。しかし、若干の指紋センサ設計では、センサ表面上に薄い保護被覆を設けて、センサを物理的及び環境によるダメージ、摩耗等から保護する場合がある。
【０００４】
半導体ダイは、概して、頂面上にフォトリソグラフィ（又はその他）で形成したセンサアレイを有する。センサダイは、一般的には極めて小さく、これに相応して小さな接触パッドを有し、このことは、二次的構体、すなわちダイと、アセンブリを使用のために取り付ける印刷回路ボード（ＰＣＢ）との間に実用的な電気的接続を行う構体を必須とする。このような二次的構体としては、リードフレーム、チップキャリヤ等がある。一般的な用途において、ダイはリードフレームに取り付け、また、極細ワイヤ（ワイヤボンド）は、ダイにおけるミクロなスケールのボンディングパッドと、リードフレームにおけるマクロなスケールのボンディングリード部と間の電気的相互接続を行う。ワイヤボンドおよび他のコンポーネントを保護するため、ダイ、リードフレームおよびワイヤボンドは、カプセル封入材料内に封入するのが一般的である。このカプセル封入は、ボンディングした及び接続したダイ及びリードフレームを成形型内に配置し、カプセル封入材料を成形型内に注入し、そしてカプセル封入材料を硬化させることによって行う。概して、この作業は、ダイのセンサアレイ部分がカプセル封入材料によってカバーされない状態のままにして行われる。カプセル封入されたダイ構造は、後の組立て工程（ステップ）で使用されるコンポーネントを形成することができる。
【０００５】
多くの指紋センサ回路設計は、微弱電流を感知しようとしている指に流すことによって動作する。このような回路の一例としては特許文献１（米国特許第６，５１２，３８１号）に記載されており、これを参照することにより本明細書に組み込まれるものとする。所望の電流でユーザーの指を駆動するために、例えば、やはり参照することにより本明細書に組み込まれるものとすることができる、特許文献２（米国特許第６，６３６，０５３号）に記載された接触構体を設けることができる。この接触構体は、ダイの端縁の近傍に位置するベゼルの形式にすることができる。ベゼルは、ダイの上側表面の平面と同一平面上又は平行のいずれかであるほぼ平面状の上側表面を有する。ユーザーが指先をダイの表面に当てがう、例えばエリアセンサ上に指を置く、又はストリップセンサ上での引き擦り通過させる動作によって、指先は同時に、ダイの表面（すなわち、ダイの頂面上に形成したセンサアレイ）及びベゼルとの物理的接触及び電気的接続を同時に行い、この電気的接続により、感知プロセス中に指先を電気的に駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，５１２，３８１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６３６，０５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来は、ベゼルおよびカプセル封入したダイはそれぞれ個別の素子であり、センサ装置を組み立てる又はパッケージングするプロセスで互いに合体させていた。すなわち、ベゼルおよびダイは、一緒にカプセル封入するものでない。1つの既知の例において、ベゼルはその端縁でカールするよう曲げ加工する金属シートであり、曲げた端縁で基板の底面側との電気的接続を生ずる。ベゼルは、基板の側面の周りに巻き込み、ほぼカプセル封入したダイの頂面における平面で頂部接触部分をなす。他の実施例において、金属のストリップ又はフレームは、基板の頂部側面に接触し、またほぼカプセル封入したダイの頂面における平面で頂部接触部分をなす。
【０００８】
現行の指紋センサ構造は、数多くの個別の組立てステップを必要とする。個別の個別素子の数および個別の製造ステップが増加するにつれて、製造コストが増大し、また製品の一貫性及び収率損失に悪影響を及ぼす、欠陥のある又は不正確なアセンブリとなる可能性が増加する。個別の素子であるサブアセンブリも、やはり、統合した製造よりも一層時間がかかるプロセスである。ＩＣ製造の一般的技術のように、コスト、コンポーネントの個数、多数の複雑な製造ステップ、及び完成した構体のサイズを低減するのは、今も継続している大きな商業的プレッシャである。
【０００９】
さらに、個別のベゼル及びカプセル封入したダイ構造は、望ましくなく大きな最終デバイスとなることがよくある。さらに、ベゼルがセンサの感度を最適化するためにできるだけセンサに対して物理的に近接させることが要求される。しかし、既知の個別のベゼル及びカプセル封入したダイ設計は、最終的なデバイスサイズ及びセンサ−ベゼル間の間隔の考えられる選択肢を制限する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の開示
本発明の一態様によれば、生体認証センサアセンブリ、例えば指紋センサは、センサ回路を有するダイと、少なくとも１個の導電性ベゼルとを取り付ける基板を備える。本明細書及び特許請求の範囲で使用される、用語「ベゼル」は、一体の、ほぼ一様に構成された構造であり、最も一般的には金属又は導電性プラスチックを意味する。ダイ及びベゼルは、一体のカプセル封入構造で覆い込み、それら素子を機械的、電気的、及び環境的ダメージから保護するが、ダイ及びベゼルの表面の一部は、露出した状態に、又はたかだかカプセル封入構造若しくは他の被覆材料構造によって薄くカバーされる状態にする。
【発明の効果】
【００１１】
ベゼルおよびセンサダイの双方をカプセル封入構造に覆い込むことによって、これら素子は、これまで可能であったよりも、より一層近接させることができる。さらに、カプセル封入構造は、物理的にベゼル及びセンサダイを保護し、とくに、両者間の間隔を、現行既知のデバイス設計では不可能であったほど、小さく維持することができる。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、ベゼルは、基板に固定した導電性でありアーチ状形状を有する構造とすることができる。基板は、リード線等を基板に形成して設けたものとし、ベゼルと他の回路との間に電気的な相互接続を可能にする。ベゼルは、代案として、中実本体又はベゼルフレームの一部とすることができる。単独のベゼルをカプセル封入構造内にセンサダイと一緒に一体成形する、又は複数個のベゼルをセンサダイとともに一体成形することができる。ベゼルは、センサダイの片側若しくは両側の側方に隣接させる、又はセンサダイを包囲することができる。
【００１３】
ベゼルおよびセンサダイの成形は、ベゼルの頂面およびセンサダイの頂面が同一平面となるように行うことができる。代案として、ベゼルの頂面およびセンサダイの頂面に関するそれぞれの平面がほぼ平行ではあるが、同一平面上にないようにし、したがって、ベゼルの頂面の平面がセンサダイの頂面の平面よりも僅か上方に存在するようにすることができる。この場合、ベゼルの頂面はカプセル封入材料より上方に僅かに突出し、例えばユーザーの指での物理的接触を改善する。さらに、この場合、ベゼルに僅かな丸みを付け、ユーザー快適さ、デバイスの堅牢さが得られ、ベゼル端縁等で汚染物が蓄積するのを回避できるようにするのが望ましい。
【００１４】
上述したところは、本発明の多数のユニークな態様、特徴および利点の概要である。しかし、この概要は、排他的なものではない。したがって、本明細書請求項を考慮して考慮されるときに、本発明のこれら及び他の態様、特徴及び利点（これらは添付の特許請求の範囲であるとみなされるべきである）は、以下の詳細な説明および添付の図面からより明らかになるであろう。
添付図面において付された同様の参照符号は種々の図面間で、同様の素子を示す。図面は縮尺通りに描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による、一体成形したベゼル及びセンサダイを有する生体認証センサアセンブリの、一部切除して示す斜視図である。
【図２】Ａ及びＢは、それぞれ本発明の２つの実施形態による、基板上に配置した２つの異なるベゼルの側面図である。
【図３】Ａ，Ｂ及びＣは、それぞれ本発明の一実施形態によるベゼルフレームの斜視図、側面図及び正面図である。
【図４】本発明の他の実施形態による、一体成形したベゼル及びセンサダイを有する生体認証センサの頂面図又は平面図である。
【図５】図1に示した一体成形したベゼル及びセンサダイを有する生体認証センサの頂面図又は平面図である。
【図６】図1に示した一体成形しベゼル及びセンサダイを有する生体認証センサの正面図である。
【図７】Ａ，Ｂ及びＣは、それぞれ本発明の種々の実施形態による、一体成形したベゼル及びセンサダイを有する生体認証センサに関する異なる３つの実施形態を示す側面図である。
【図８】Ａ及びＢは、それぞれ本発明による一体成形したベゼル及びセンサダイを有する生体認証センサの平面図及び側面図である。
【図９】本発明の他の実施形態による、一体成形したベゼル及びセンサダイを有するエリアベースの生体認証センサの平面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態による、一体成形したベゼル及びセンサダイを有するエリアベースの生体認証センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の発明者らは、まず、周知の出発材料、加工技術、コンポーネント（構成要素）、設備および他の周知の詳細に関する説明は、単に要約するだけのものであり、あるいは本発明の詳細な説明を不必要に阻害しないよう省略される場合があることを指摘する。このように、詳細が周知である場合、本発明者らはそれらの詳細に関する選択を示唆又は指示する本発明の用途に委ねる。
【００１７】
まず図1につき説明するが、これは、本発明の第１実施形態による生体認証センサアセンブリ１０（以下「アセンブリ１０」と略称する）の一部切除した斜視図を示す。アセンブリ１０は、プリント回路板（ＰＣＢ）とすることができる基板１２を備え、この基板１２は、セラミック体又はセラミック体上に形成した類似構造とすることができ、また、可能であれば層状にした、相互接続リード配線（図示せず）を備える。ダイ収容領域において基板１２に固定するのはセンサ集積回路（ＩＣ）またはダイ（１４）である。ダイ１４は、一般的に半導体本体であり、この半導体本体には１つ又はそれ以上の層が形成されており、これら層は、フォトリソグラフィで他の半導体製造プロセスによって形成される、トランジスタ、キャパシタ、相互接続部等のような電気的デバイスを含む。特別には、ダイ１４には、センサピクセルおよび感知回路の二次元的なアレイ１６を形成してある。ダイ１４は、物理的に基板１２に連結し、この連結は、ダイ１４の底面と基板１２の頂面と間における接着剤によって行い、またダイ１４の頂面から、基板１２の頂面まで延びている複数のワイヤボンドによって電気的に接続することができる。従来技術で周知のように、他の方法も使用できる。
【００１８】
１個又はそれ以上のベゼル１８を基板１２上のベゼル収容領域２０に固定する。ベゼル１８は、互いに離れた個別の素子とする、又はベゼルフレーム（以下に説明する）の一部をなすものとすることができる。指が二次元のアレイ１６のピクセルによって検出するとき、ベゼル１８は不透明な導電性素子とし、例えば、指を二次元アレイ１６のピクセルで感知しているときユーザーの指に電流を流すことができるようにする。図１に示した実施形態においては、ベゼル１８は互いに離れたアーチ状（又は反転した「Ｕ」字状）の金属構体とし、それぞれ個別にベゼル収容領域２０に固定することができる。図１は完成した構体の一部切除した図であり、またこの実施形態における各ベゼルは、少なくとも1個の、そして基板１２に対して２個の接触ポイントを有する点に留意されたい。したがって、このような接触ポイントのうち一方が切除した部分に示されるとともに、その他方は図１に示したカプセル封入構造２２の部分内にあり、したがって、図には示されない。随意に、上述した米国特許出願（未公開）に記載したように、ベゼル１８には、視覚的インジケータ領域（図示せず）及びアセンブリ１０と関連する光源（やはり図示せず）を設けることができる。
【００１９】
ダイ１４及びベゼル１８はカプセル封入構造２２の内に埋設し、この埋設は、ダイ１４の頂面、及びとくにアレイ１６、並びにベゼル１８の頂面が少なくとも部分的にユーザーに対して露出するようにする。これら頂面は、同一平面上、又は互いに密接して離れる平行な平面上に存在する。これら表面の領域は、カプセル封入構造２２によってカバーされないままの状態にし、このことは、例えば、カプセル封入構造２２の形成中にこれら領域をマスキングすることによって行うことができる。アレイ１６及びベゼル１８の各頂面のうち一方または双方は、代案として、カプセル封入構造２２を形成している材料又は他の被覆材料によって極めて薄くカバーすることができ、これにより、アレイおよび／またはベゼル表面に物理的保護を行うようにすることができるが、この場合、依然として、指紋パターンの容量的感知および／またはベゼル１８とユーザーの指との間の導通が可能となるようにカバーする。
【００２０】
カプセル封入構造２２を形成する材料は、従来技術で周知のタイプの、絶縁性のある、半透明若しくは不透明な、樹脂又はプラスチックとすることができる。カプセル封入は、トランスファー成形又は他の技術によって達成されることができる。当業界で既知の種々の集積回路（ＩＣ）成形技術のうちの１つを使用して、カプセル封入構造２２を形成することができる。これら技術のうち１つの例としては、米国特許第６，６８６，２２７号（参照により本明細書に組み込まれるものとする）に記載されているように、ダイを基板に対してボンディングワイヤにより取り付け、ダイと基板との間に電気的接続を生ずるようにする。ダイおよび基板は成形型本体内に配置し、これにより、成形型本体は基板をクランプして、アセンブリを所定位置に保持する。カプセル封入材料は成形型本体内に注入する。シールによって、成形型内に注入されたカプセル封入材料が露出させておくのが望ましい表面領域、この場合はダイ１４およびベゼル１８の上面（頂面）に塗布されないようにカプセル封入材料をブロックする。ボンディングワイヤは保護のためカプセル封入材料内に封入され、またボンディングワイヤの上方領域は、テーパ付き案内領域２４及び棚状領域２６になる。成形プロセスにおいて成形型本体内にベゼル１８を含ませ、またベゼル１８の上面をダイ１４の上面の位置とほぼ同一平面上又は平行な平面上となるよう位置決めすることによって、成形プロセスは、効果的にカプセル封入構造２２内でダイ１４及びベゼル１８をカプセル封入することができ、しかも依然としてダイ１４及びベゼル１８の所望の露出表面領域を得ることができる。
【００２１】
カプセル封入構造２２は、基板１２の頂面をほぼカバーする。さらに、カプセル封入構造２２は基板１２の側面まで延びて存在（延在）することができる。基板１２の裏側側面には、導電性のバンプ接点（例えば、図示しないボールグリッドアレイ又はランドグリッドアレイ）を設け、プリント回路板又は最終的なデバイス構造の一部としての他のコンポーネント取り付けアセンブリとの背面側相互接続を行うことができるようにする。代案として、基板１２の裏面側側面または頂面側側面に接点用のパッド又はピンを設け、これらパッド又はピン後続の成形プロセス中に露出したままにし、成形したサブアセンブリが他の電気的システムと電気的相互接続ができるようにする。一体成形したベゼルおよびセンサダイを有する完成した生体認証センサアセンブリは、このようにして得られる。
【００２２】
生体認証センサの上述の説明においては、基板１２に取り付けた１個又はそれ以上のベゼル１８を含む。図２Ａは、側面からみたとき、アーチ状（または逆「Ｕ」字状）の形状を有するベゼル１８ａの1つの例示的実施形態を示す。図２Ｂは、側面から見たとき、例えば、丸みを付けたコーナーを有する、中実の長方形構造であるベゼル１８ｂの他の例示的実施形態を示す。ベゼル１８の特別な断面形状は本発明の範囲を決して限定するものではないが、本発明は、センサ回路に近接配置したベゼルをセンサ回路と一体的にカプセル封入構造内に配置する構体を形成する構造及び方法である点に独自性がある。アセンブリの構造素子の物理的及び環境保護は、カプセル封入構造によってもたらされる。さらに、ベゼルは、これまで可能であったよりも、センサダイに対してより一層近接配置することができる。
【００２３】
図１に示した実施形態は、本明細書において記載した1つのバリエーションとして２個のベゼル１８（それぞれ個別に互いに離れて基板１２上に配置される）を有するものであるが、単独のベゼルを使用することもできる。他の１つの変更例によれば、ベゼルは米国特許出願番号第12/324,869号（参照により本明細書に組み込まれるものとする）で記載したように、一体リードフレーム及びベゼル構造の一部をなすことができる。このようなベゼルフレーム６０の実施形態を、図３Ａ，３Ｂ及び３Ｃに示す。ベゼルフレーム６０は第１ベゼル６２及び第２ベゼル６４を有し、連結アーム６６によりこれらベゼル６２，６４を接点及びボンディング用のパッド６８に接続する。さらに、１個又は２個以上のベゼルを設けることもでき、ただしこのような実施例は個別には示さない。
【００２４】
センサダイに一体成形した単独又は複数個のベゼルの場合、ベゼルはセンサの側方に隣接させることができる。さらに、ベゼルはセンサダイを成形する前にセンサダイに対して相対的に位置決めするという事実に起因して、ベゼルは、これまで可能であったよりもセンサダイに一層近接配置することができる。
【００２５】
センサの側方に近接配置すると上述したが、ベゼルはセンサダイを完全に包囲することができる。例えば、ベゼルは閉じた構造（例えば長方形、楕円等）であって、中央に開口を有し、この開口内にセンサダイを位置決めすることができる。この実施形態を図４に示し、この実施形態において、基板３０をセンサダイ３２及び閉じたベゼル構造３４（この場合、平面図で見て矩形形状）に固定しておき、ベゼル構造３４は開口３６を有し、この開口３６内にセンサダイ３２を配置し、またこの開口３６を通してセンサダイ３２の上面が存在する。センサダイ３２及びベゼル３４を固定する基板３０の表面全体をカプセル封入材料（図示せず）でカバーし、センサダイ３２及びベゼル３４の頂面は露出したままの状態にする、又はせいぜいカプセル封入材料によって薄くカバーした状態にする。
【００２６】
図５，６及び７Ａ〜７Ｃにつき説明すると、これらは、それぞれ本発明の実施形態による指紋センサ等のための一体成形したダイ及びベゼル構造における、平面図及び幾つかの一部切除した断面図を示す。より詳しくは、図５は、図１の斜視図に示した生体認証センサアセンブリ１０の平面図である。図６はアセンブリ１０の一部切除した断面図であり、ユーザーの指３８の軸線方向に見た図である。図６から分かるように、ダイ１４は、物理的に基板１２に取り付け、またワイヤボンド２８によって基板に対して電気的に接続する。代案として、ダイ１４は、接着剤及びワイヤボンドによって、基板１２に対して、物理的にまた電気的に接続することができる。ダイ１４、ベゼル１８、ワイヤボンド２８等は、案内領域２４及び棚状領域２６の下側でワイヤボンド２８、並びにダイ１４及びベゼル１８の一部分を保護するよう成形する。重要なことは、成形するとき、ダイ１４、例えばセンサダイ１６の上面の一部が露出して指３８で物理的に接触できるようにする。さらに、カプセル封入材料は、ダイ１４のこの領域を薄くカバーすることもできるが、センサダイ１６が動作する原理が大幅に悪化しないようにカバーする。
【００２７】
図７Ａ〜７Ｃにつき説明すると、ダイ１４の頂面に対するベゼル１８の形状に関する各種実施形態を示す。図７Ａに示す実施形態４０において、成形体は、ベゼル１８の頂面およびダイ１４の頂面が同一平面となるよう成形する。この実施形態において、成形は、以下のように制御する、すなわち、ダイ１４及びベゼル１８の頂面が露出して（すなわち、カプセル封入材料でカバーされないで）、ユーザーの指（図示せず）が物理的に接触できるよう制御する。代案として、図７Ｂに示す実施形態４２では、ダイ１４及びベゼル１８の頂面が同一平面上にある状態になるとともに、センサダイ１６及び／又はベゼル１８の物的保護のため、カプセル封入材料４４（厚さｔ）の薄い層がそれらの上方に形成されるよう成形を制御する。
【００２８】
図７Ｃに示す実施形態４６において、ダイ１４の頂面及びベゼル１８の頂面は、同一平面上にはない。ベゼル１８の頂面は、ダイ１４の頂面よりも上方に僅かに（距離ｄだけ）突出する。この場合、ベゼル１８の頂面はカプセル封入材料２２より上方に僅かに突出し、例えばユーザーの指（図示せず）による物理的接触を改善する。さらに、この場合、ユーザーの快適さ及びデバイスの堅牢さを得るために、ベゼル１８に僅かに丸みを付けた頂面又はコーナーを設け、ベゼル端縁等に汚染物が溜まるのを回避できるようにするのが望ましい
【００２９】
図８Ａ及び８Ｂに示す実施形態８０において、基板８２は、ダイ８４に物理的に連結しておく。この連結は、さらに、上述したように、電気的接続でもある。ダイ８４には、上述したように、センサ領域８６を形成ししておく。ベゼル８８は、やはり、基板８２に物理的に連結し、また随意的に電気的に接続する。実施形態８０において図１に示した、２個のベゼル１８を有する実施形態１０と比較すると、単独のベゼル８８を設けている。最後に、上述したように、ダイ８４及びベゼル８８はカプセル封入材料９０によって包囲し、例えば、テーパ付き案内領域９２及び棚状領域９４が生ずるよう成形する。さらに、ダイ８４及びベゼル８８はカプセル封入構造９０内に埋設され、これにより、ダイ８４の頂面、及びとくにアレイ８６、並びにベゼル８８の頂面が、ユーザーに対して少なくとも部分的に露出する。代案として、ダイ８４及びベゼル８８の頂面は、カプセル封入材料によって薄くカバーすることができる。
【００３０】
上述の説明はセンサ装置が、上方から見たときに平均的なユーザーの指先幅を有し、数ピクセル分の幅、一般的に１〜８ピクセル分の幅を有するタイプと仮定したが、１６ピクセル分の幅にすることもあり得る。このようなセンサは、一般的にストリップセンサと称する。操作にあたり、ユーザーは、指をセンサの表面上に引き擦り通過させる。指を引き擦り通過させるとき、センサは指紋を多数の細条（ストリップ）として取得し、また完全な指紋をソフトウェアで構築して認証に使用する。このようなセンサ装置は、一般的に小型のセンサが要求されるときに好まれる。しかし、本発明は、ストリップセンサに限定されない。例えば、図９につき説明すると、これは上方から見たとき、平均的なユーザーの指先幅及び長さあるタイプのセンサとした、一体成形したベゼル及びセンサダイの実施形態１００を示す。操作にあたり、ユーザーは指先をセンサ域上で所定位置に保持し、そして、一般的にはラスター処理で、指紋を走査する。このようなセンサは、一般的にエリアセンサと称される。説明の便宜上、実施形態１００は単独のベゼル１０２及びエリアセンサダイ１０４を有し、これらをカプセル封入構造１０６として一体成形する。しかし、１個よりも多い数のベゼル１０２を同様の実施形態に使用することができることを理解されたい。同様に、第２のエリアセンサ実施形態１１０を図１０に示し、この場合、矩形リングの形式としたベゼル１１２が完全にエリアセンサダイ１１４を包囲し、カプセル封入構造１１６として一体成形する。
【００３１】
したがって、ダイのさまざまな実施例および指紋センサ等のための一体成形したダイ及びベゼル構造の上述の実施形態を説明した。これら実施形態は、特許請求の範囲における範囲及び幅を際立たせるものである。しかし、最新の電気的装置の物理学的構成及びそれらを生産する方法は、絶対不変でなく、むしろ所望の装置及び／又は結果生ずる統計学的努力の所産である。プロセスの反復性、開始材料及び処理材料の品質等に最大限の注意を払ってさえ、変動及び欠陥を生ずる。したがって、本明細書の説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲が絶対的なものであるとみなすべきである。特許請求の範囲による限定は、本明細書の境界を定めることを意図し、これら限界を含んで、限界まで達するものである。更にこのことを強調するために、用語「ほぼ（substantially）」が、本明細書において場合に応じて使用され、また、特許請求の範囲の限界に関連して（変動及び欠陥に対する考慮がその用語で使用された限界にのみ制限されないが）使うことができる。本発明の限界範囲を厳密に定義するのは困難であるが、その用語は、「大きな範囲にわたり」、「できるかぎり実行可能である」、「技術的限界内で」と解釈されることを意図する。
【００３２】
さらに、複数の例示的実施形態を上述の詳細な説明で提示するとともに、極めて多くの変更例が存在し、これら例示的実施形態は単に代表的な例であって、いかなる形であれ本発明の範囲、適用性または構成を限定することを意図としない。上述した及び他の種々の特徴および機能又はそれの変更例は、多様な多くの他の異なる構成または実施形態に結合するのが望ましく、また、潜在的に代替的な用途を見つけることができる。さらに、やはり、現在予見できない又は予期し得ない様々な代替例、変更例、バリエーション又は改善は、当業者によってなし得るものであり、これらは特許請求の範囲によって包含されるものであることも意図する。
【００３３】
したがって、上述の説明は、当業者に対して本発明を実施する上での便利なガイドを付与し、また、記載した実施形態の機能および構成の様々な変更は、特許請求の範囲によって定義される開示の精神および範囲から逸脱することなく、なし得る。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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