(57)【要約】【課題】指紋センサーの厚さを薄くすると共に、指紋センサーのコストダウンを図る。【解決手段】この指紋センサーは、指紋を検出する検出面及び複数の外部接続端子を主面に有する指紋センサー素子と、指紋センサー素子が外部接続端子を介して実装された第１の主面を有し、指紋センサー素子の検出面を含む領域に対向する部分に開口部が形成され、第１の主面に対向する第２の主面において開口部の周辺に指を検出するための電極が設けられたセンサー基板とを含む。【選択図】図２
2015082217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋を検出する検出面及び複数の外部接続端子を主面に有する指紋センサー素子と、
前記指紋センサー素子が外部接続端子を介して実装された第１の主面を有し、前記指紋センサー素子の検出面を含む領域に対向する部分に開口部が形成され、前記第１の主面に対向する第２の主面において前記開口部の周辺に指を検出するための電極が設けられたセンサー基板と、
を具備する指紋センサー。
【請求項２】
前記指紋センサー素子の複数の外部接続端子が、当該指紋センサー素子の主面の一端側に配置されており、金（Ａｕ）のバンプを含む、請求項１記載の指紋センサー。
【請求項３】
前記指紋センサー素子の主面の一端側及び他端側に、前記バンプの厚さに応じて設けられた樹脂含有層をさらに具備する、請求項２記載の指紋センサー。
【請求項４】
前記樹脂含有層が、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＮＣＦ（非導電性フィルム）、及び、ＮＣＰ（非導電性ペースト）の内の少なくともいずれか１つを含む、請求項３記載の指紋センサー。
【請求項５】
前記センサー基板が、基材と、第１の主面に設けられた配線層とを含み、前記電極と、前記基材と、前記配線層と、前記指紋センサー素子とが、順に積層されている、請求項１〜４のいずれか１項記載の指紋センサー。
【請求項６】
前記電極が、銅（Ｃｕ）の基層と、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層と、金（Ａｕ）メッキ層とを順に含む積層構造を有する、請求項１〜５のいずれか１項記載の指紋センサー。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の指紋センサーと、
予め登録された認証指紋データを格納するデータ格納部と、
前記指紋センサー素子から出力される検出信号に基づいて指紋データを作成し、該指紋データを認証指紋データと比較することにより認証動作を行う認証部と、
を具備する認証カード。
【請求項８】
時刻を計測して現在時刻を表す時刻データを出力する計時部と、
パスワードを表示する表示部と、
をさらに具備し、
前記データ格納部が、複数の時刻を表す時刻データに対応して複数のパスワードをさらに格納し、
前記認証部が、検出信号に基づいて作成された指紋データによって表される指紋が認証指紋データによって表される指紋に一致すると判定した場合に、前記データ格納部に格納されている複数のパスワードの内から前記計時部によって出力される時刻データに対応するパスワードを読み出して、該パスワードを前記表示部に表示させる、
請求項７記載の認証カード。
【請求項９】
前記センサー基板の第１の主面に配置された第１の保護シートと、
前記センサー基板の第２の主面に配置され、前記指紋センサー素子の検出面及び前記電極の少なくとも一部を含む領域に対向する部分に開口部が形成されると共に、前記表示部の表示面を含む領域に対向する部分に開口部が形成された第２の保護シートと、
をさらに具備する、請求項８記載の認証カード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋を検出する指紋センサー、及び、そのような指紋センサーを用いた認証カード等に関する。
【背景技術】
【０００２】
指紋センサーは、指紋認証において、指紋のパターンを検出するために用いられる。指紋センサーが指紋を検出する方式としては、電荷の量を感知する静電容量方式や、熱を感知する感熱方式や、指紋の紋様を撮影する光学方式等がある。それらの内で、静電容量方式が、最も小型化に適しており、また、一般的な方式とされている。
【０００３】
指紋センサーの製造において、指紋センサー素子がセンサー基板に実装される際に、指紋センサー素子の検出面は、一般的に、センサー基板と反対側を向くように配置される。また、指紋センサー素子の複数の外部接続端子も、検出面と同様にセンサー基板と反対側を向くので、外部接続端子は、例えば、ワイヤーボンディングによってセンサー基板の配線電極に接続される。ワイヤーは、指紋センサー素子の検出面よりも外側に１００μｍ〜１５０μｍ程度突出する。
【０００４】
また、指紋検出の対象となる指を検出するための導電フレームが指紋センサーに設けられる場合には、指紋センサー素子を覆うように導電フレームがセンサー基板に実装される。導電フレームは、指紋センサー素子の検出面の高さよりも高い位置に天板を有し、天板は、指紋センサー素子の検出面を含む領域に対向する部分に開口部を有している。さらに、指紋センサー素子の外部接続端子の接続にワイヤーボンディングが用いられる場合には、ワイヤーのためのスペースを考慮して、天板の位置を１００μｍ〜１５０μｍ程度余計に高くする必要がある。
【０００５】
このようにして構成された指紋センサーの厚さは、主として、センサー基板の厚さと導電フレームの高さとの和になり、導電フレームの高さは指紋センサー素子の検出面の高さよりも高いので、指紋センサー全体の厚さを薄くすることが困難であった。また、導電フレームを設けることにより、指紋センサーのコストが上昇していた。
【０００６】
関連する技術として、特許文献１には、不正に取得された指紋情報を用いた照合処理が実行されることを防止する生体検知手段を設けることによって装置が大型化するという問題を解決するために、簡単な装置構成で確実な指紋照合処理を実行可能とする指紋照合装置が開示されている。この指紋照合装置は、静電容量方式によって指紋情報を検出する半導体指紋センサーを有し、検出された指紋情報の照合処理をする指紋照合装置であって、被検体が接触する測定電極対と、測定電極対に被検体が接触した場合に、被検体の静電容量に応じた周波数の被検体信号を生成する被検体信号生成手段と、被検体信号生成手段によって生成された被検体信号に基づいて、被検体が生体であるかどうかを判定する判定手段とを備え、測定電極対を、半導体指紋センサーをモールド封止する際に半導体指紋センサーのセンサー部周縁に形成されるモールド部に設けることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３４２４５号公報（段落０００４−０００８、図１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、そのような半導体指紋センサーを用いた認証カード等を製造する場合には、半導体指紋センサーが実装される配線基板（センサー基板）を用意する必要があり、半導体指紋センサーの外部接続端子をワイヤーボンディングによってセンサー基板の配線電極に接続すれば、ワイヤーのためのスペースの分だけ認証カード等の厚さが厚くなってしまう。
【０００９】
また、特許文献１の指紋照合装置においては、測定電極対がモールド部の一部のみに設けられているので、被検体の指が半導体指紋センサーの検出面に接触する際に、測定電極対には接触しないおそれがある。一方、測定電極対をモールド部の周囲に亘って設けるようにすれば、半導体指紋センサーのコストが上昇してしまう。
【００１０】
そこで、本発明の１つの目的は、指紋センサーの厚さを薄くすると共に、指紋センサーのコストダウンを図ることである。また、本発明の他の目的は、そのような指紋センサーを用いた認証カード等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る指紋センサーは、指紋を検出する検出面及び複数の外部接続端子を主面に有する指紋センサー素子と、指紋センサー素子が外部接続端子を介して実装された第１の主面を有し、指紋センサー素子の検出面を含む領域に対向する部分に開口部が形成され、該第１の主面に対向する第２の主面において開口部の周辺に指を検出するための電極が設けられたセンサー基板とを具備する。
【００１２】
本発明の１つの観点によれば、指紋センサー素子をセンサー基板の第１の主面に外部接続端子を介して実装すると共に、センサー基板の第２の主面に指を検出するための電極を設けることにより、指紋センサーの厚さが、主として、センサー基板の厚さと指紋センサー素子の厚さとの和になるので、指紋センサーの厚さを薄くすることができる。また、指を検出するための導電フレームが不要となるので、指紋センサーのコストダウンを図ることができる。
【００１３】
ここで、指紋センサー素子の複数の外部接続端子が、当該指紋センサー素子の主面の一端側に配置されており、金（Ａｕ）のバンプを含むようにしても良い。指紋センサー素子の主面に配置された外部接続端子に金（Ａｕ）のバンプを設けることにより、指紋センサー素子の検出面をセンサー基板側に向けた状態（フェースダウン）で、指紋センサー素子をセンサー基板に外部接続端子を介して実装することが可能となる。
【００１４】
その場合に、指紋センサーは、指紋センサー素子の主面の一端側及び他端側に、バンプの厚さに応じて設けられた樹脂含有層をさらに具備しても良い。これにより、指紋センサー素子の主面の両端におけるセンサー基板との間のギャップ長が調整されて、指紋センサー素子の検出面がセンサー基板に略平行となるように指紋センサー素子をセンサー基板に固定することができるので、バンプの接続信頼性が増加する。
【００１５】
樹脂含有層は、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＮＣＦ（非導電性フィルム）、及び、ＮＣＰ（非導電性ペースト）の内の少なくともいずれか１つを含むようにしても良い。これらのフィルム又はペーストは、流動性が小さいので、指紋センサー素子の検出面にまで流れ出すおそれがない。
【００１６】
以上において、センサー基板が、基材と、第１の主面に設けられた配線層とを含み、電極と、基材と、配線層と、指紋センサー素子とが、順に積層されても良い。これにより、電極が指紋センサー素子の検出面から突出するので、指紋検出の対象となる指が指紋センサー素子の検出面に触れると、その指が電極にも触れ易くなる。
【００１７】
また、電極は、銅（Ｃｕ）の基層と、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層と、金（Ａｕ）メッキ層とを順に含む積層構造を有しても良い。これにより、電極の耐食性を高めることができる。
【００１８】
本発明の１つの観点に係る認証カードは、上記いずれかの指紋センサーと、予め登録された認証指紋データを格納するデータ格納部と、指紋センサー素子から出力される検出信号に基づいて指紋データを作成し、該指紋データを認証指紋データと比較することにより認証動作を行う認証部とを具備する。本発明の１つの観点によれば、薄い指紋センサーを用いることにより、指紋センサーから出力される検出信号に基づいて認証動作を行う認証カードの厚さも薄くすることができる。
【００１９】
ここで、認証カードが、時刻を計測して現在時刻を表す時刻データを出力する計時部と、パスワードを表示する表示部とをさらに具備し、データ格納部が、複数の時刻を表す時刻データに対応して複数のパスワードをさらに格納し、認証部が、検出信号に基づいて作成された指紋データによって表される指紋が認証指紋データによって表される指紋に一致すると判定した場合に、データ格納部に格納されている複数のパスワードの内から計時部によって出力される時刻データに対応するパスワードを読み出して、該パスワードを表示部に表示させても良い。これにより、認証カードは、利用者の指紋が予め登録されている認証指紋と一致する場合に、時刻に応じて変化するワンタイムパスワードを表示することができる。
【００２０】
その場合に、認証カードは、センサー基板の第１の主面に配置された第１の保護シートと、センサー基板の第２の主面に配置され、指紋センサー素子の検出面及び電極の少なくとも一部を含む領域に対向する部分に開口部が形成されると共に、表示部の表示面を含む領域に対向する部分に開口部が形成された第２の保護シートとをさらに具備しても良い。第１及び第２の保護シートを設けることにより、個人識別カードの内部回路を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る指紋センサーを用いた認証カードの平面図。
【図２】図１に示す指紋センサー素子及び認証カードの一部を示す図。
【図３】図２に示す指紋センサー素子の構成例を示す模式図。
【図４】図１に示す認証カードの構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
本発明に係る指紋センサーは、例えば、個人の指紋を検出して認証動作を行う認証カード（セキュリティーＩＣカード）に組み込まれて使用される。以下においては、一例として、指紋センサーが、個人の指紋を検出して指紋が認証された場合にパスワードを表示する認証カードに組み込まれた実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る指紋センサーを用いた認証カードの平面図である。図１においては、保護シートが省略されて、認証カードの内部が示されている。図１に示すように、この認証カードは、指紋検出の対象となる指を検出するための電極１８が設けられたセンサー基板１０と、指紋を検出する検出面２０ａを有する指紋センサー素子２０と、指紋が認証された場合にパスワードを表示する表示面３０ａを有する表示部３０とを含んでいる。ここで、指紋センサー素子２０と、センサー基板１０の少なくとも一部とが、指紋センサーを構成している。
【００２４】
図２は、図１に示す指紋センサー素子及び認証カードの一部を示す図である。図２（Ａ）は、指紋センサー素子の平面図であり、図２（Ｂ）は、指紋センサー素子の周辺における認証カードの一部断面図である。指紋センサー素子２０は、半導体集積回路（ＩＣ）として構成され、指紋を検出する検出面２０ａと、複数の外部接続端子２１とを、当該指紋センサー素子２０の主面（図２（Ｂ）における上面）に有している。
【００２５】
図２（Ｂ）に示すように、センサー基板１０は、指紋センサー素子２０がフリップチップボンディングによって外部接続端子２１を介して実装された第１の主面（図中下面）を有し、指紋センサー素子２０の検出面２０ａを含む領域に対向する部分に開口部１０ａが形成されている。また、センサー基板１０の第１の主面に対向する第２の主面（図中上面）において、開口部１０ａの周辺に、指紋検出の対象となる指を検出するための電極１８が設けられている。電極１８は、図１に示すように、開口部１０ａの周囲に亘って設けられることが望ましい。
【００２６】
センサー基板１０は、基材１１と、第１の主面に設けられた第１の配線層１２及び第１のソルダーレジスト層１３と、第２の主面に設けられた第２の配線層１４及び第２のソルダーレジスト層１５とを含んでいる。基材１１は、例えば、ポリイミドフィルムによって構成される。第１の配線層１２及び第２の配線層１４は、例えば、基材１１の両面にパターン形成された銅（Ｃｕ）箔によって構成される。
【００２７】
第１のソルダーレジスト層１３は、電子部品の端子が接続される第１の配線層１２の領域には設けられていない。また、第２のソルダーレジスト層１５は、電極１８が形成される第２の配線層１４の領域には設けられていない。電極１８は、例えば、第２の配線層１４に形成された銅（Ｃｕ）の基層と、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層１６と、金（Ａｕ）メッキ層１７とを順に含む積層構造を有している。これにより、電極１８の耐食性を高めることができる。
【００２８】
図２（Ｂ）に示す位置Ｐにおいて、図中上から順に、電極１８と、基材１１と、第１の配線層１２と、指紋センサー素子２０とが、積層されている。これにより、電極１８が指紋センサー素子２０の検出面２０ａから突出するので、指紋検出の対象となる指が指紋センサー素子２０の検出面２０ａに触れると、その指が電極１８にも触れ易くなる。
【００２９】
指紋センサー素子２０の複数の外部接続端子２１は、当該指紋センサー素子２０の主面の一端側（図中左側）に配置されており、金（Ａｕ）のバンプを含んでも良い。指紋センサー素子２０の主面に配置された外部接続端子２１に金（Ａｕ）のバンプを設けることにより、指紋センサー素子２０の検出面２０ａをセンサー基板１０側に向けた状態（フェースダウン）で、指紋センサー素子２０をセンサー基板１０にフリップチップボンディングによって外部接続端子２１を介して実装することが可能となる。
【００３０】
指紋センサー素子２０は、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電フィルム）、又は、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）を用いて、センサー基板１０の第１の主面にフリップチップボンディングによって外部接続端子２１を介して実装されても良い。
【００３１】
ＡＣＦは、微細な導電性粒子を熱硬化性樹脂に混ぜ合わせたものを膜状に成型して作製されたフィルムである。ここで、導電性粒子は、例えば、内側からニッケル層、金メッキ層、最も外側に絶縁層が重ねられた直径３μｍ〜５μｍ程度の球体である。また、ＡＣＰは、導電性粒子を樹脂内に拡散させて作製されたペーストであり、フィルムとして成型されていない点がＡＣＦと異なる。
【００３２】
指紋センサー素子２０の実装にＡＣＦを用いる場合には、指紋センサー素子２０の外部接続端子２１とセンサー基板１０の第１の配線層１２に形成された接続電極との間にＡＣＦを挟み、ヒーター等で熱を加えながら弾力を有するゴム等のパッドで指紋センサー素子２０を加圧すると、外部接続端子２１のバンプが当るフィルム部分のみに圧力がかかる。
【００３３】
その結果、フィルム内に分散している導電性粒子が接触しながら重なり、やがて押し付けられ、導電性粒子内のメッキ層同士が結合することによって縦方向（センサー基板１０の第１の主面と略直交する方向）の導電経路が形成される。これにより、指紋センサー素子２０の外部接続端子２１とセンサー基板１０の接続電極とが電気的に接続される。
【００３４】
一方、圧力がかからなかったフィルム部分における導電性粒子は、絶縁層を保持しているので、横方向（センサー基板１０の第１の主面に略平行な方向）に並ぶ端子間の絶縁は保持される。即ち、縦方向には導電性を有し横方向には絶縁性を有する異方性が実現される。これにより、横方向に並ぶ端子間の間隔が狭くても、端子間の短絡を生じることなく指紋センサー素子２０を実装することができる。
【００３５】
あるいは、指紋センサー素子２０は、ＮＣＦ（Non-Conductive Film：非導電性フィルム）、又は、ＮＣＰ（Non-Conductive Paste：非導電性ペースト）を用いて、センサー基板１０の第１の主面にフリップチップボンディングによって外部接続端子２１を介して実装されても良い。ＮＣＦ又はＮＣＰは、樹脂を主成分とし、電子部品を基板に接着するためのフィルム又はペーストである。
【００３６】
指紋センサー素子２０の実装にＮＣＦ又はＮＣＰを用いる場合には、指紋センサー素子２０を加圧すると、外部接続端子２１のバンプが当接するＮＣＦ又はＮＣＰが押しのけられて、指紋センサー素子２０の外部接続端子２１とセンサー基板１０の接続電極とが直接的に接続される。
【００３７】
これらのフィルム又はペーストは、流動性が小さいので、指紋センサー素子２０の検出面２０ａにまで流れ出すおそれがない。指紋センサー素子２０の実装にＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＦ、及び、ＮＣＰの内の少なくともいずれか１つが用いられた場合には、それが樹脂含有層１９を構成する。
【００３８】
図２（Ｂ）に示すように、指紋センサーは、指紋センサー素子２０の主面の一端側（図中左側）及び他端側（図中右側）に、バンプの厚さに応じて設けられた樹脂含有層１９を含んでいる。これにより、指紋センサー素子２０の主面の両端におけるセンサー基板１０との間のギャップ長が調整されて、指紋センサー素子２０の検出面２０ａがセンサー基板１０に略平行となるように指紋センサー素子２０をセンサー基板１０に固定することができるので、バンプの接続信頼性が増加する。
【００３９】
さらに、樹脂含有層１９は、センサー基板１０の開口部１０ａの周囲に亘って、指紋センサー素子２０の主面とセンサー基板１０の第１の主面との間に充填されても良い。その場合には、指紋センサー素子２０の主面とセンサー基板１０の第１の主面との間の隙間が塞がれるので、認証カード内部への埃や水分等の侵入を防止することができる。
【００４０】
指紋センサー素子２０及び表示部３０（図１）が実装されたセンサー基板１０を保護するために、センサー基板１０の第１の主面には保護シート４１が配置され、センサー基板１０の第２の主面には保護シート４２が配置されている。ここで、指紋センサー素子２０等の周囲における保護シート４１とセンサー基板１０との間の隙間に、樹脂等を充填しても良い。
【００４１】
保護シート４２は、指紋センサー素子２０の検出面２０ａ及び電極１８の少なくとも一部を含む領域に対向する部分に開口部が形成されると共に、図１に示す表示部３０の表示面３０ａを含む領域に対向する部分に開口部が形成されている。保護シート４１及び４２を設けることにより、個人識別カードの内部回路を保護することができる。
【００４２】
ここで、センサー基板１０の基材１１及び第１の配線層１２の厚さが８０μｍであるとし、外部接続端子２１を除く指紋センサー素子２０の厚さが２３０μｍであるとし、外部接続端子２１の厚さが２０μｍであるとし、電極１８の厚さが２０μｍであるとすると、指紋センサーの厚さＴ１は、約３５０μｍとなる。
【００４３】
一方、指紋センサー素子を覆うように導電フレームをセンサー基板に実装する場合には、センサー基板の基材及び配線層の厚さが８０μｍであるとし、導電フレームの高さは４８０μｍ程度必要になるので、指紋センサーの厚さは、約５６０μｍとなる。従って、本実施形態によれば、導電フレームをセンサー基板に実装する場合と比較して、指紋センサーの厚さを約２１０μｍ薄くすることができる。
【００４４】
このように、指紋センサー素子２０をセンサー基板１０の第１の主面にフリップチップボンディングによって外部接続端子２１を介して実装すると共に、センサー基板１０の第２の主面に指を検出するための電極１８を設けることにより、指紋センサーの厚さが、主として、センサー基板１０の厚さと指紋センサー素子２０の厚さとの和になるので、指紋センサーの厚さを薄くすることができる。また、指を検出するための導電フレームが不要となるので、指紋センサーのコストダウンを図ることができる。
【００４５】
さらに、保護シート４１及び４２の各々の厚さが１００μｍであるとすると、認証カードの厚さＴ２は、約５５０μｍとなる。このように、薄い指紋センサーを用いることにより、指紋センサーから出力される検出信号に基づいて認証動作を行う認証カードの厚さも薄くすることができる。
【００４６】
図３は、図２に示す指紋センサー素子の構成例を示す模式図である。指紋センサー素子２０は、静電容量型であり、凹凸形状を有する指紋と検出面２０ａとの間の距離に応じて変化する静電容量を検出することによって検出信号を出力する。このような静電容量型の指紋センサー素子２０は、光源が不要であるために薄型化することが容易であり、かつ、表面保護層としての絶縁膜（パッシベーション膜）を適切に選択することによって、耐傷性を向上させることが可能である。
【００４７】
指紋センサー素子２０の半導体基板には、所定の間隔で互いに平行に形成された複数の走査線（図示せず）と、それらの走査線に対して直交するように所定の間隔で互いに平行に形成された複数の信号線２２とが設けられている。複数の走査線と複数の信号線２２との交点の各々に対応する位置には、トランジスター２３及び２４とキャパシター２５とによって構成される検出回路２６が設けられている。また、検出回路２６に電源電位ＶＤＤを供給するために、トランジスター２７が設けられている。
【００４８】
複数の走査線、複数の信号線２２、及び、複数の検出回路２６によって、アクティブマトリクスアレイが構成される。このアクティブマトリクスアレイの上層において、複数の検出回路２６に対応する位置に、複数の検出電極２８が２次元マトリクス状に設けられている。それらの検出電極２８は、絶縁膜（パッシベーション膜）２９によって覆われており、絶縁膜２９は、指紋検出の対象となる指と接触可能になっている。
【００４９】
このように構成された指紋センサー素子２０において、指紋検出の対象となる指が検出面２０ａに接触すると、その指と複数の検出電極２８との間に、２次元的に分布する静電容量（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等）が発生する。この静電容量の値をアクティブマトリクスアレイによって電気的に読み出すことにより、指の表面に形成された微細な凹凸形状のパターン（指紋）を検出することができる。
【００５０】
ここで、指紋検出の対象となる指が指紋センサー素子２０の検出面２０ａに接触したことを検出するために、センサー基板１０（図１）に設けられた電極１８が用いられる。電極１８は、検出回路２６の基準電位ＶＳＳに接続されても良いし、直流電位Ｖ１に接続されても良い。
【００５１】
指紋検出動作が行われる前の待機モードにおいて、認証カード内に設けられた制御回路６（図４参照）が、少なくとも１つの走査線をハイレベルに活性化する。これにより、ハイレベルに活性化された走査線がゲートに接続されているトランジスター２３がオン状態になる。
【００５２】
指紋検出の対象となる指が電極１８及び検出面２０ａに接触すると、電極１８と検出面２０ａとの間に指のインピーダンスが付加される。これにより、トランジスター２４のゲートに、指のインピーダンス及び絶縁膜２９の静電容量を介して電極１８の電位が印加されて、ゲート電位が変動する。オン状態になったトランジスター２３に接続されているトランジスター２４は、変動するゲート電位に応じた電流を検出信号として生成し、認証カード内に設けられたアナログ回路５（図４参照）に検出信号を出力する。
【００５３】
制御回路６は、オン状態になったトランジスター２３に接続されているトランジスター２４から出力される検出信号のレベル変動が閾値を超えると、指紋検出の対象となる指が指紋センサー素子２０の検出面２０ａに接触したと判定して、指紋センサーを指紋検出モードに移行させる。なお、不正に取得された指紋情報を有する絶縁体を用いて指紋認証を試みた場合には、絶縁体のインピーダンスが生体のインピーダンスと比較して非常に大きいので、検出信号のレベル変動は閾値を超えることがない。
【００５４】
静電容量方式の指紋センサー素子２０において、人体に帯電した静電気による放電破壊を回避するためには、指紋検出前に、指紋検出の対象となる指に帯電した静電気を放電し、指の電位を検出回路２６の基準電位ＶＳＳに近い電位にしておくことが有効である。また、指紋検出時に、静電容量の値を安定して検出するためには、指紋検出の対象となる指の電位を所定の電位に固定することが望ましい。従って、電極１８の電位は、検出回路２６の基準電位ＶＳＳ〜電源電位ＶＤＤの範囲内の所定の電位にしておくことが望ましい。
【００５５】
指紋検出モードにおいては、複数の走査線が順次ハイレベルに活性化される。これにより、ハイレベルに活性化された走査線がゲートに接続されているトランジスター２３がオン状態になる。また、トランジスター２４のゲートには、そのゲートに接続されている容量（例えば、キャパシター２５の容量、及び、静電容量Ｃ１及びＣ２）及び指のインピーダンスによって、電源電位ＶＤＤと電極１８の電位との間の電位差が分圧されて生じた電位が印加される。
【００５６】
オン状態になったトランジスター２３に接続されているトランジスター２４は、ゲートに印加される電位に応じた電流を検出信号として生成する。トランジスター２４によって生成される検出信号は、信号線２２を介してアナログ回路５に出力される。これにより、指紋検出動作が行われる。指紋検出動作が終了すると、制御回路６は、指紋センサーを待機モードに移行させる。
【００５７】
図４は、図１に示す認証カードの構成例を示すブロック図である。図４に示すように、認証カードは、指紋センサー素子２０と、アナログ回路５と、制御回路６と、計時部７と、データ格納部８と、表示部３０と、電源部１００とを含んでいる。これらは、図１に示すセンサー基板１０に実装されている。ここで、アナログ回路５及び制御回路６は、指紋センサー素子２０から出力される検出信号に基づいて指紋データを作成し、作成された指紋データを認証指紋データと比較することにより認証動作を行う認証部を構成している。
【００５８】
アナログ回路５は、Ｉ／Ｖ変換回路５１と、アンプ５２とを含んでいる。Ｉ／Ｖ変換回路５１は、指紋センサー素子２０から出力される電流（検出信号）を電圧に変換して、その電圧をアンプ５２に出力する。アンプ５２は、Ｉ／Ｖ変換回路５１から出力される電圧を増幅して、増幅された電圧を制御回路６に出力する。
【００５９】
制御回路６は、デコーダー６１と、Ａ／Ｄ変換回路６２と、ＣＰＵ（中央演算装置）６３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー６４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー６５とを含んでいる。デコーダー６１は、ＣＰＵ６３の制御の下で、待機モードにおいて、指紋センサー素子２０の少なくとも１つの走査線を活性化し、指紋検出モードにおいて、指紋センサー素子２０の複数の走査線を順次活性化する。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換回路６２は、アンプ５２から出力される電圧をアナログ／ディジタル変換することによって検出データを生成し、検出データをＣＰＵ６３に出力する。ＣＰＵ６３は、揮発性メモリー６４をワークエリアとして利用しつつ、不揮発性メモリー６５に記憶されている指紋解析プログラムに従って動作する。指紋解析プログラムは、ＣＰＵ６３に指紋解析処理を実行させる。
【００６１】
計時部７は、認証カードの内部で生成されるクロック信号、又は、外部から無線で供給される計時信号に基づいて時刻を計測し、現在時刻を表す時刻データを生成してＣＰＵ６３に出力する。なお、認証カードの内部で生成されるクロック信号が時刻の計測に使用される場合には、認証カードの製造時に、基準となる時刻を表す基準時刻データがデータ格納部８に格納され、計時部７は、基準時刻データに基づいて時刻データを生成する。
【００６２】
データ格納部８は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリーを含み、予め登録された認証指紋データを格納すると共に、例えば、１時間毎や１分毎等の複数の時刻を表す時刻データに対応して複数のパスワードを格納する。パスワードは、アルファベット等の文字を含んでも良いし、数字のみで構成されても良い。
【００６３】
表示部３０は、例えば、極めて薄いＥＰＤ（Electrophoretic Display：電気泳動ディスプレイ）等の表示パネルを含み、ＣＰＵ６３によってデータ格納部８から読み出されたパスワードを表示する。電源部１００は、例えば、リチウムポリマーバッテリーを含み、認証カード内の各部に電力を供給する。
【００６４】
指紋解析処理において、ＣＰＵ６３は、Ａ／Ｄ変換回路６２から出力される検出データに基づいて、指紋の画像から特徴点を抽出することによって指紋データを作成したり、又は、指紋の画像のパターンを表す指紋データを作成する。また、ＣＰＵ６３は、作成された指紋データをデータ格納部８に格納されている認証指紋データと照合することにより、本人確認を行う。即ち、ＣＰＵ６３は、特徴点の比較やパターンマッチング処理等によって、作成された指紋データを認証指紋データと比較して、作成された指紋データによって表される指紋が認証指紋データによって表される指紋に一致するか否かを判定する。
【００６５】
さらに、ＣＰＵ６３は、検出データに基づいて作成された指紋データによって表される指紋が認証指紋データによって表される指紋に一致すると判定した場合に、データ格納部８に格納されている複数のパスワードの内から計時部７によって出力される時刻データに対応するパスワード（ワンタイムパスワード）を読み出して、そのパスワードを表示部３０に表示させる。
【００６６】
これにより、認証カードの利用者は、現在時刻における適切なパスワードを知ることができる。従って、例えば、建物のドアの近くに設けられたパスワード入力装置に適切なパスワードを入力することにより、ドアのキーロックを解除することができる。あるいは、パーソナルコンピューター等の端末装置に適切なパスワードを入力することにより、売買手続や金融取引を行うことができる。
【００６７】
上記の実施形態においては、表示部にパスワードが表示される例について説明したが、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、表示部を設けずに、パスワード又は認証信号を無線で外部に送信する送信部を設けても良い。また、パスワード又は認証信号は、必ずしも時刻に応じて変化する必要はなく、常に一定であっても良い。このように、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…センサー基板、１０ａ…開口部、１１…基材、１２…第１の配線層、１３…第１のソルダーレジスト層、１４…第２の配線層、１５…第２のソルダーレジスト層、１６…ニッケル（Ｎｉ）メッキ層、１７…金（Ａｕ）メッキ層、１８…電極、１９…樹脂含有層、２０…指紋センサー素子、２０ａ…検出面、２１…外部接続端子、２２…信号線、２３、２４、２７…トランジスター、２５…キャパシター、２６…検出回路、２８…検出電極、２９…絶縁膜、３０…表示部、３０ａ…表示面、４１、４２…保護シート、５…アナログ回路、５１…Ｉ／Ｖ変換回路、５２…アンプ、６…制御回路、６１…デコーダー、６２…Ａ／Ｄ変換回路、６３…ＣＰＵ、６４…揮発性メモリー、６５…不揮発性メモリー、７…計時部、８…データ格納部、１００…電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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