(57)【要約】本発明は、容量性指紋センサに基づいた認証装置に関するものである。又、本発明は、この種の指紋センサの製造方法にも関するものである。本発明の実現における１つの本質的な概念は、埋め込まれた集積回路チップ（３８０）を有するプラスチック基板（３６３）上に容量性指紋センサを形成することにある。又、本発明においては、センサの性能の最適化に使用可能な２次元又は３次元形状の電極構造（３２１、３２２、３２５、３６５、３６６）を生成する方法についても開示している。指の形状に適合するように３次元の構造を設計すれば、センサ表面に沿って指をスライドさせる際に必要とされる圧力が非常に小さくなる。この結果、このセンサの使用法は、エルゴノミックであり（人間工学上優れており）、非常に高い信頼性で計測を実行可能である。本発明による製造方法においては、指紋の容量性画像を取得するのに使用されるバッチ処理された相対的に大きな寸法の電極構造に対して、計測電子回路を含む集積回路を接続及び埋め込む方法を開示している。
2006517023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量計測用の少なくとも１つの駆動電極（３２１）及び少なくとも１つのセンサ電極（３２２）と、前記電極からの信号を計測するための信号処理集積回路（３８０）と、前記電極と前記集積回路間における相互接続配線（３２３、３２４）とを有する指紋センサ装置であって、
前記少なくとも１つの駆動電極、前記少なくとも１つのセンサ電極、前記信号集積回路、及び前記相互接続配線が、１つの集積モジュール内に埋め込まれていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記電極と前記集積回路は、基板（１０６３、１１６３）と結合されており、前記基板は、前記電極と前記集積回路間における前記配線（１０３０、１１２２）を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記基板は、前記少なくとも１つの駆動電極及び／又は前記少なくとも１つのセンサ電極を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記集積回路に対する外部接続用の配線（１０６３、１１６３）を有する基板を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記集積回路（３８０）と前記基板（３６３）の配線間に、ワイヤボンディング（３６１、３６２）を有していることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記集積回路（４８０）と前記基板（４６３）の配線間に、金属被覆（４６１、４６２）を有していることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記基板は、フレキシブルフィルムであることを特徴とする請求項２又は４記載の装置。
【請求項８】
前記相互接続配線は、ポリマー層（３６５、３２５）間の金属被覆（３２３、３２４）であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの駆動電極（３２１）及び／又は前記少なくとも１つのセンサ電極（３２２）は、ポリマー層（３２５、３６５、３６６）間の金属被覆であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの駆動電極の近傍及び／又は前記少なくとも１つのセンサ電極の近傍に保護リング（８２７、８２８）を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記保護リングは、金属被覆（９２８）であり、前記装置は、前記保護リング金属被覆（９２８）と前記センサ電極（９２２）間に絶縁ポリマー層（９２９）を有していることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記集積モジュールは、射出成形されたポリマーによってカプセル封入されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記センサの表面は、少なくとも２次元で湾曲した形状を具備していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記形状は、指の形状を近似していることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記装置は、前記電極（３２１、３２２）を持ち上げる隆起（３６５、３６６）を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１６】
前記隆起は、ポリマーの層であることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記センサは、１つの駆動電極（７２１）と、センサ電極（７２２）の１つの列とを有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１８】
前記計測回路は、前記指の容量計測結果の２次元マトリックスを提供するべく、前記センサ電極の列に対して垂直の方向に指が移動する際に、連続信号を計測するべく適合されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記装置は、赤外光源、赤外光検出器、及び前記指の赤外光の吸収を計測する第２計測手段を更に有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２０】
前記装置は、前記指の温度を計測する温度センサを更に有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２１】
前記装置は、前記指の湿度を検知する湿度センサを更に有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２２】
請求項1乃至２１のいずれか一項記載の指紋センサ装置を含んでいることを特徴とするモバイル端末。
【請求項２３】
指紋センサを製造する方法であって、
信号処理集積回路を提供する段階（１６０、１７０）と、
少なくとも１つの駆動電極を提供する段階（１６６、１７１〜１７５）と、
少なくとも１つのセンサ電極を提供する段階（１６６、１７〜１７５）と、
前記集積回路、前記少なくとも１つの駆動電極、及び前記少なくとも１つのセンサ電極を集積モジュール内にカプセル封入する段階（１６０〜１６７、１７０〜１７６）と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記カプセル封入段階は、ポリマー内にカプセル封入する段階（１６１、１６４、１６７、１７６）を有することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの駆動電極を提供する前記段階は、金属被覆段階（１６６、１７１）を有することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのセンサ電極を提供する前記段階は、金属被覆段階（１６６、１７１）を有することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
前記方法は、前記少なくとも１つのセンサ電極の近傍に、少なくとも１つの保護リングを提供する段階を有することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの保護リングを提供する段階は、金属被覆段階を有することを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの保護リングと前記少なくとも１つのセンサ電極の間に、絶縁ポリマー層を提供する段階を有していることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
前記カプセル封入段階の前に、基板を提供し、前記基板（１６０）上に前記集積回路を接続する段階を有することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項３１】
前記方法は、前記基板（１６９）を貫通して電気接続を提供するべく、前記基板（１６８）内に開口部を提供する段階を有していることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記方法は、前記基板と前記電極（１６４、１７０）間に、盛り上がった隆起を提供する段階を有することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項３３】
前記隆起は、ポリマーの層から製造されることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記基板は、柔軟であり、配線を含んでいることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３５】
外部回路を前記指紋センサに電気接続するべく、前記フレキシブル基板の端部を使用することを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも１つのセンサ電極及び／又は前記少なくとも１つの駆動電極を提供するべく、前記フレキシブル基板の配線を使用することを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも１つのセンサ電極及び／又は前記少なくとも１つの駆動電極は、前記集積回路の表面上の金属被覆によって提供されることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項３８】
前記集積回路と前記基板の配線の間において、ワイヤボンディングによって電気接続を提供することを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３９】
前記集積回路と前記基板の配線の間において、金属被覆によって電気接続を提供する（１６３）ことを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項４０】
前記集積回路に対する外部電気接続を提供するべく、導電性の隆起が、フリップチッププロセスによって、基板の金属被覆又は前記集積回路に接続されていることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項４１】
微小複製された金型を使用する射出成形によってポリマー層が提供される（１６４）ことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項４２】
前記プロセスは、ポリマー層（１６１、１６４、１６８、１７０、１７６）と少なくとも１つの金属被覆層（１６３、１６６、１７１）を上下に提供する段階を有していることを特徴とする請求項２３乃至４１のいずれか一項記載の方法。
【請求項４３】
前記指紋センサは、装置カバー内に埋め込まれることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、モバイル端末のユーザー認証などの、人物を認証するための装置に関するものである。更に詳しくは、本発明は、指紋センサ装置に関するものである。又、本発明は、本発明による指紋センサを製造する方法にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モバイル端末が、その周辺環境を検知できるようにするべく、モバイル端末内にセンサを提供するニーズが存在している。この情報は、状況認識アプリケーションに使用可能であり、この周辺情報を使用することにより、ユーザーインターフェイスプロファイルを制御すると共に、モバイル端末ユーザーインターフェイスの設定内容を変更する。又、端末のユーザーを認証するべく、指紋センサも必要とされている。
【０００３】
指紋センサには、皮膚のインピーダンスに基づいたセンサ、熱センサ、及び光学センサなど、いくつかの種類のものが存在しているが、モバイル端末などの小型装置のユーザー認証において最も現実的なソリューションは、容量性インピーダンス計測に基づくものである。図１Ａ及び図１Ｂには、この皮膚インピーダンスの変化を計測する容量性指紋センサの基本的な概念が示されている。即ち、センサアレイの上方において、指１０１を徐々に移動させている間に、センサアレイ１２０によって皮膚のインピーダンス値を計測するのである。電極表面と皮膚表面内の導電性生理食塩水層との間の静電容量は、導電層に対する距離の関数として変化する。この静電容量１２５は、変化する空気ギャップと皮膚表面の死んだ角質細胞により、容量性センサの電極を形成している導電層１２１、１２２との間に形成されている。
【０００４】
図２には、この皮膚インピーダンスとインピーダンス計測の原理を示す概略的な等価回路が示されている。皮膚は、固定の組織抵抗成分２０２と、固定の表面抵抗成分２０３を具備している。そして、計測静電容量も、固定成分２７２と、指の表面の形状に応じて変化する成分２７１を具備している。容量性指紋センサにおいては、駆動電極２２２に交流電圧２８１を印加してセンサ電極２２１の信号を計測することにより、この変化する容量成分を計測している。そして、この信号を低雑音増幅器２８２によって増幅し、駆動電極とセンサ電極間における位相差を計測する（２８３）。尚、バッファ２８５を使用して信号入力と同電位に維持されている保護電極により、干渉を抑圧することができる。
【０００５】
指紋センサには、信号処理回路も必要であり、これは、好ましくは、シリコンベースの集積回路である。指紋センサを提供するソリューションの１つは、容量計測電極と信号処理電子回路の両方の機能を果たす集積回路を使用する方式であり、この場合には、この集積回路は、装置の表面上に取り付けられることになる。しかしながら、指紋の容量性画像の取得に必要な面積は、略１ｃｍ2ものレベルであり、計測電極としてシリコンの集積回路を使用するには、これは、非常に大きな面積である。又、この計測は、その計測原理に応じて、列又はマトリックスの形態に配置された数百の容量性ピクセルから構成され、多数の配線が必要であると共に、計測電極を集積回路から絶縁しておかなければならない。従って、容量性電極をシリコンの信号処理集積回路に接続するための費用効率の高い方法が必要とされる。
【０００６】
代表的な従来技術によるソリューションの１つが、米国特許第５，８８７，３４３号（ＵＳＰ５，８８７，３４３）及び第６，０６７，３６８号（ＵＳＰ６，０６７，３６８）明細書に開示されている。この場合には、別個の平坦な絶縁基板を使用して計測電極を形成することにより、この問題を解決している。この基板には、相互接続配線と、基板を貫通するビアが含まれている。そして、この基板は、信号及びデータ処理能力を含むシリコン集積回路に接続されている。しかしながら、多数の相互接続配線を小さな空間内において接続しなければならないため、このソリューションの製造は複雑である。又、このような配線は、耐久性を欠いており、この構造は、モバイル使用環境において壊れやすい。
【０００７】
別の従来技術によるソリューションは、シリコンウエハ上に直接的に計測電極を製造する方法である。この結果、相互接続配線の構成は、単純になるが、このソリューションの場合には、電極に必要とされる大きな面積のために、大きなシリコン表面が必要である。
【０００８】
又、従来技術によるソリューションは、セキュリティにおける欠点をも有している。即ち、容量計測電極と集積回路間の配線に対して外部接続を施すことが可能であり、このような接続を使用することにより、指を計測する際に特定の指に関係する信号を「記録」することが可能である。そして、後から、この記録した信号を集積回路に入力することが可能であり、従って、指を必要とすることなしに、肯定的な認証結果を電気的に実現することができる。
【０００９】
従来技術によるソリューションに伴う更なる欠点は、センサのエルゴノミクスに関係するものである。即ち、センサと指の間に十分な接触面積を実現するには、指を平坦なセンサに対してかなり強く押し付けなければならない。この結果、指を押し付ける力が弱く、センサ表面に沿って適切にスライドされない場合には、しばしば、計測に失敗することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、前述の欠点を改善した容量性指紋センサを提供することにある。指紋計測用の本発明による装置によれば、量産に対する良好な適用性、良好なセキュリティ特性、及びエルゴノミクスが実現する。従って、本発明によれば、特に、モバイルアプリケーションにおける指紋サンサの費用効率と信頼性が大幅に改善されることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による指紋センサ装置は、容量計測用の少なくとも１つの駆動電極及び少なくとも１つのセンサ電極と、電極からの信号を計測するための信号処理集積回路と、これらの電極及び集積回路間における相互接続配線とを有しており、これらの少なくとも１つの駆動電極、少なくとも１つのセンサ電極、信号集積回路、及び相互接続配線が、１つの集積モジュール内に埋め込まれていることを特徴としている。
【００１２】
さらに本発明は、本発明にかかる指紋センサ装置を有するモバイル端末にも関している。
【００１３】
そして、指紋センサを製造するための本発明による方法は、信号処理集積回路を提供する段階と、少なくとも１つの駆動電極を提供する段階と、少なくとも１つのセンサ電極を提供する段階と、これらの集積回路、少なくとも１つの駆動電極、及び少なくとも１つのセンサ電極を集積モジュール内にカプセル化する段階とを有することを特徴としている。
【００１４】
本発明の実行における本質的な概念の１つは、埋め込まれた集積回路チップを有するプラスチック基板に容量性指紋センサを形成することにある。本発明による形成方法においては、指紋の容量性画像の取得に使用されるバッチ処理された大規模電極装置に、計測電子回路を含む集積回路を接続及び埋め込む方法について記述している。そして、この本発明による概念は、次に示す技術的な詳細項目の中の１つ又は複数のものを使用することによって、最も有利に実現することができる。
【００１５】
（１）相互接続配線を有する保持基板上へのシリコン集積回路の装着
（２）集積回路を保持基板に電気的に接続する様々な方法
・ワイヤボンディング
・電気メッキによるか、無電解によるか又は薄膜金属被覆を使用するビア接続
・集積回路から保持基板に対する直接的な電気接触（レーザーホールなど）
（３）計測電極用の基板を形成するための保持手段及びＩＣ上における２次元又は３次元プラスチック構造の成形
（４）好ましくは、５〜１０μｍの分解能を有する３次元構造上における電極金属被覆の堆積
（５）その構造のプラスチック中への封入
【００１６】
或いは、この代わりに、集積回路が大きな表面を有している場合には、この集積回路上に電極及び絶縁／保護ポリマー層を直接堆積させる実施例を使用することも可能である。
【００１７】
又、その他のタイプのセンサを指紋センサユニットに内蔵することも可能である。例えば、本発明の一実施例においては、指による光の吸収を計測するべく、指用の溝の両側部に発光ダイオード及び感光検出器を配置している。使用する光の波長は、生体である指内部の血液によって最大吸収信号が生成されるように設定されている。この結果、酸化したヘモグロビンをユーザーの指から検出可能であり、従って、この方法によれば、心拍数をも監視することも可能であり、この結果、人工的な指を使用した身元の偽証が非常に困難になる。又、温度ＴＳセンサや光ＬＳセンサなどのその他のセンサを指用の溝内に内蔵し、指紋センサモジュール内に埋め込むことも可能である。
【００１８】
本発明によれば、従来技術によるソリューションと比べて、重要な利点が提供される。即ち、組立プロセスが非常に単純化されると共に、既存の指紋計測の概念と電子回路に本発明を適用することにより、装置組立における費用効率を改善することができる。
【００１９】
又、埋め込み型の構造になっているため、このセンサ構造は、非常に安全である。即ち、センサ電極と信号処理回路間の配線に対して外部接続を施すことが現実的に不可能であり、従って、実際の指の計測信号が記録され、それらが不正に使用されるというリスクが、最小限のものになる。
【００２０】
又、本発明は、センサの性能の最適化に使用可能な２次元／３次元の電極表面構造を生成する方法についても開示している。指の形状に適合するように、少なくとも２次元で形成された構造を設計すれば、センサ表面に沿って指をスライドさせる際に必要な圧力は、非常に小さなものになる。この結果、センサの使用法がエルゴノミックなものになり、非常に高い信頼性で計測を実行することができる。
【００２１】
好ましくは、チップオンフレックス（Ｃｈｉｐ−Ｏｎ−Ｆｌｅｘ）技術を使用して、３次元のモジュール内に、センサ電極とＡＳＩＣなどの計測電子回路を内蔵することにより、センサ表面の少なくとも２次元で形成された構造を実現している。このチップオンフレックス技術は、例えば、センサ及びＡＳＩＣチップの配線と装着用の基板として、フレキシブルＫａｐｔｏｎフィルムを使用することに基づいたものである。これらの集積回路及びセンサは、成形されたポリマーの上部カバーを使用して保護されている。尚、２Ｄ又は３Ｄ構造の生成にフレキシブル回路基板を使用する場合には、これらのセンサおよび電極は、装置ケースの一部であってよい。
【００２２】
本発明の好適な実施例については、従属請求項に記述されている。
【００２３】
以下、添付図面に従って典型的な実施例を参照し、本発明について更に詳細に説明することとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１Ａ、図１Ｂ、及び図２については、従来技術の記載において、既に説明済みである。
【００２５】
図３は、本発明による典型的な装置の断面を示している。この装置は、基板３６３を有しており、これは、例えば、Ｋａｐｔｏｎフィルムである。この保持手段３６３上には、ＡＳＩＣの処理／計測回路３８０が装着されている。そして、このユニットは、はんだボール３６７及び３６８のはんだ付けによって、プリント回路基板に接続される。ＡＳＩＣ回路は、基板上の金属被覆３７５、３７６へのワイヤボンディング３６１、３６２によって、はんだボールに電気的に接続されている。駆動電極３２１とセンサ電極３２２は、金属被覆及びビア３２３及び３２４から構成されたワイヤによって、ＡＳＩＣ回路に接続されている。これらの電極は、微小複製されたポリマー層３６７にポリマーの隆起３６５及び３６６を生成することにより、ユニットの表面に近接した状態になっている。この隆起の厚さは、例えば、１００〜２００μｍである。そして、このユニットの上部には、カプセル封入手段３２５が存在している。
【００２６】
図４は、本発明による別の典型的な装置の断面を示している。この装置は、図３の実施例と類似しているが、ＡＳＩＣからはんだボールへの接触は、基板の印刷金属被覆４７５、４７６に対する金属薄膜接続ビア４６１、４６２によって実現されている。尚、この装置においては、これらのビア４６１、４６２を非常に深くする必要がないように、薄いＡＳＩＣ回路が必要である。
【００２７】
図５は、本発明による第３の典型的な装置の断面を示している。この装置は、前述の実施例と類似しているが、この装置の場合には、ＡＳＩＣは、フレキシブル基板、即ち「フレックス（ｆｒｅｘ）」５６３に対して直接的に電気接続されている。そして、電極５２１、５２２とＡＳＩＣ５８０は、基板の反対側の面上に位置している。これらの電極は、基板上の孔を通じてＡＳＩＣの表面に延長するビア５２３、５２４によってＡＳＩＣに接続されている。このユニットは、好ましくは、フレックス５６３の端部において、コネクタにより、その他の電子回路に接続される。尚、このフレキシブル基板は、好ましくは、Ｋａｐｔｏｎフィルムである。
【００２８】
図６は、本発明による第４の典型的な装置の断面を示している。この装置は、図５の実施例と類似しているが、この装置の場合には、ユニットは、その他の電子回路に対してはんだ付けされる。これは、フレックス６６３を折り曲げて、ユニットの下部に装着し（６６９）、更に、はんだボール６７９をフレックス６６３に接続することによって実現されている。層６２５及び６６８は、封入によって形成される。
【００２９】
図７Ａは、本発明による第５の典型的な装置の断面を示している。この装置は、図５の実施例と類似しているが、この装置の場合には、ＡＳＩＣ７８０と電極７２１、７２２間の金属被覆７２３、７２４をｆｌｅｘ基板７６３上に配置することにより、微小複製されるポリマーの１つの層を回避すると共に、ビアの深さを低減している。図７Ｂは、この図７Ａに示されている装置の平面図を、上部封入手段のない状態で示している。この図７Ｂには、駆動電極７２１が示されており、これは、ポリマー層７６５上に配置されている。この駆動電極は、ビア７２３によってＡＳＩＣに接続されている。又、この図には、保護リング７２９を有するセンサ電極７２２のアレイも示されている。これらのセンサ電極及び保護リングは、金属被覆によってビア７２４のアレイに配線されている。
【００３０】
図８は、本発明による第６の典型的な装置の断面を示している。この装置は、図７の実施例と類似しているが、この装置の場合には、センサ電極の金属被覆の下方に、保護電極８２７、８２８が存在している。そして、これらの保護電極及びセンサ電極は、いずれも、ビア８２６、８２４によってＡＳＩＣに接続されている。
【００３１】
図９は、基板９６３上の典型的なセンサ電極９２２と保護電極９２８の平面図と断面を示している。保護電極９２８は、センサ電極９２２の下方に配置されており、これらの電極間には、絶縁層９２９が存在している。この実施例においては、保護電極は、相対的に大きな表面を具備している。そして、バッファ増幅器９８５が、保護電極をセンサ電極と同一電位に維持しており、この結果、センサ電極は、隣接する材料の影響（即ち、干渉）を受けにくくなっている。
【００３２】
図１０は、装置の更なる変更例を示しており、この場合には、フレキシブルプリント配線基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｗｉｒｅｄ  Ｂｏａｒｄ：ＰＷＢ）又はフィルム基板１０６３をユニットの下方において折り曲げ、このフレックスに、はんだボール１０７８を装着することにより、その他の電極に対する接続を実現している。そして、この実施例においては、フレックスの他端を電極として使用するべく、フレックスの他端をユニットの上方において折り曲げている。電極１０２２とはんだボール１０７８に対する配線は、フレックスフィルムの両側の金属被覆１０３０、１０３４とビア１０２３、１０２４を使用して提供されている。フレックスの電極端部上において、１つの金属被覆された表面１０３０が、センサ電極として機能し、フレックスの第２の金属被覆された表面１０３４が、ガード電極として機能している。この構造によれば、２次元又は３次元形状の電極／指インターフェイスを実現することができる。
【００３３】
図１１は、別の実施例を示しており、この場合には、フレキシブル印刷配線基板の一端が、電極１１２２用に使用されており、このフレックス１１６３のその他の部分が外部接続用に使用されている。金属被覆された表面とＡＳＩＣ１１８０間の接続は、図１０の実施例と同様に実行可能である。この構造の場合にも、２次元又は３次元形状の電極／指インターフェイスを実現可能である。尚、この装置は、例えば、携帯電話機のカバー１１６８として直接的に成形可能である。
【００３４】
図１２は、本発明による更なる典型的な装置の断面を示している。この場合には、ＡＳＩＣ回路１２８０は、必要な電極構造に対して大きなものになっており、従って、２次元又は３次元形状の電極構造をＡＳＩＣ上に直接生成することができる。センサ電極１２２２と駆動電極１２２１は、ポリマーの隆起１２６６上に製造されている。又、はんだボール１２７７及び１２７８に対する接続も、これと類似したポリマーの隆起と金属被覆を使用して実現されている。そして、ＡＳＩＣ及び電極上には、保護ポリマー層１２２５が存在している。
【００３５】
図１３は、本発明による更に別の典型的な装置の断面を示している。この実施例は、図１２の装置に類似しているが、この装置の場合には、ＡＳＩＣ１２８０から、基板１３６３の金属被覆パッドとはんだボール１３７７、１３７８に対する接続を生成するべく、基板１３６３とボンディングワイヤ１３６１、１３６２が存在している。
【００３６】
図１４は、本発明による更なる典型的な装置の断面を示している。この実施例は、図１３の装置に類似しているが、ＡＳＩＣ１４８０と基板１４６３間の接続１４６１、１４６２は、ボンディングワイヤの代わりに、金属被覆を使用して実現されている。
【００３７】
図１５は、本発明による更なる典型的な装置の断面を示している。この実施例は、図１２の装置に類似しているが、この実施例は、好ましくは、１００〜１５０μｍの深さの溝１５６５を有するポリマー層１５２５を含んでいる。まず、はんだボール１５７７、１５７８をポリマー内の孔に装着した後に、電極を形成する金属被覆１５２１、１５２２をポリマーの反対側の溝の上部に製造する。次いで、このポリマー基板１５２５をＡＳＩＣ１５８０に装着する。
【００３８】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、本発明による図４のユニットを製造する典型的なプロセスを示している。これらの図は、関係する製造段階の実行が完了した後に製造されるユニットの断面を示している。まず、段階１６０において、配線を含むフレキシブル基板上にＡＳＩＣ回路を接着する。このＡＳＩＣは、好ましくは、わずかに５０〜１００μｍの高さを有する薄いタイプのコンポーネントである。又、フレックスシート基板は、複数のコンポーネントを装着するべく、大きなものであってよい。段階１６１において、この装着されたＡＳＩＣ上に、ポリマー層をキャスティングする。段階１６２において、ポリマー層を貫通して、フレックス基板の配線とＡＳＩＣパッドまで、ビアを開口させる。次いで、段階１６３において、金属被覆を電気メッキしてパターニングする。そして、段階１６４において、微小複製された金型を使用して、ポリマー層を射出成形する。
【００３９】
次に、図１６Ｂに示されているように、段階１６５において、ポリマー層を貫通して、ＡＳＩＣパッドまで、ビアを開口させる。尚、これは、前述の段階において、キャビティ成形によって実行することも可能である。段階１６６において、電気メッキされた金属被覆をパターニングして電極構造を形成する。段階１６７において、装置の上部に保護ポリマーをキャスティングする。次いで、段階１６８において、基板のはんだ領域を開口させ、最後に、段階１６９において、はんだバンプを生成した後に、ダイシングする。
【００４０】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、別の典型的なプロセスを示しており、これは、本発明による図１２のユニットを製造するためのものである。まず、段階１７０において、略１００〜２００μｍの高さを有するＡＳＩＣ表面上に、２次元又は３次元で形成された構造を組み立てる。段階１７１において、これらのＡＳＩＣ及び３Ｄポリマー構造上に、薄膜金属被覆を堆積させる。この金属被覆は、例えば、Ｃｒ−Ａｕを使用して実行可能である。段階１７２において、この金属被覆上にフォトレジストを電気メッキする。次いで、段階１７３において、このフォトレジストをパターニングし、段階１７４において、金属層をエッチングする。
【００４１】
続いて、図１７Ｂに示されているように、段階１７５において、フォトレジストを除去する。段階１７６において、保護ポリマー層をキャスティングし、段階１７７において、フリップチッププロセス用に接触領域を開口させる。次いで、段階１７８において、フリップチップバンププロセスによって、はんだボールを装着し、最後に、段階１７９において、この製造が完了したユニットをカバーに装着する。
【００４２】
以上、前記実施例を参照して本発明について説明すると共に、本発明のいくつかの産業的な利点について実証した。本発明は、これらの実施例にのみ限定されるものではなく、本発明には、本発明の概念及び添付の特許請求項の精神と範囲に属するすべての可能な実施例が含まれることは明らかである。例えば、認証装置における本発明の概念は、モバイル端末における使用に限定されるものではなく、その他の多くのコンポーネント及び目的に適用可能である。又、本発明は、前述の材料の使用に限定されるものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】容量性指紋センサの使用法を示している。
【図１Ｂ】従来技術による容量性指紋センサの動作原理を示している。
【図２】能動的保護を使用した皮膚インピーダンス計測を図示するブロックダイアグラムを示している。
【図３】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、基板とＡＳＩＣの間にワイヤボンディングが適用されている。
【図４】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、基板とＡＳＩＣの間に金属被覆接続が適用されている。
【図５】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、基板の両面上にＡＳＩＣ及び電極が配置されている。
【図６】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、フレキシブル基板が折り曲げられ、ユニットの電気接続用の表面として機能している。
【図７Ａ】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、ＡＳＩＣと電極間の金属被服が基板上に配置されている。
【図７Ｂ】本発明による典型的な装置の平面図を示しており、この場合には、ＡＳＩＣと電極間の金属被覆が基板上に配置されており、保護リングが使用されている。
【図８】本発による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、電極と保護リング用に異なる金属被覆層が使用されている。
【図９】本発明による典型的な装置の更なる断面と平面図を示しており、この場合には、電極と保護リング用に異なる金属被覆層が使用されている。
【図１０】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、フレキシブル基板が折り曲げられ、電極と、ユニットの電気接続用の配線として機能している。
【図１１】本発明による更なる典型的な装置の断面を示しており、この場合には、ユニットの電気接続用の表面として機能するべく、フレキシブル基板が適用されている。
【図１２】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、電極と外部接続がＡＳＩＣ上に直接提供されている。
【図１３】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、電極が、ＡＳＩＣ上に直接提供されており、ＡＳＩＣと基板の間にワイヤボンディングが使用されている。
【図１４】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、電極が、ＡＳＣＩ上に直接提供されており、ＡＳＩＣと基板間に金属被服接続が使用されている。
【図１５】本発明による典型的な装置の断面を示しており、この場合には、ポリマー内部の溝の金属被覆を使用して、電極と外部接続をＡＳＩＣ上に直接提供している。
【図１６Ａ】本発明によるユニットを製造する典型的なプロセスにおける段階１６０〜１６４の後の生産サンプルの断面を示しており、この場合には、小型のＡＳＩＣが使用されている。
【図１６Ｂ】本発明によるユニットを製造する典型的なプロセスにおける段階１６５〜１６９の後の生産サンプルの断面を示している。
【図１７Ａ】本発明によるユニットを製造する典型的なプロセスにおける段階１７０〜１７４の後の生産サンプルの断面図を示しており、この場合には、大型のＡＳＩＣが使用されている。
【図１７Ｂ】本発明によるユニットを製造する典型的なプロセスにおける段階１７５〜１７９の後の生産サンプルの断面を示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月22日(2004.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量計測用の少なくとも１つの駆動電極（３２１）及び少なくとも１つのセンサ電極（３２２）と、前記電極からの信号を計測するための信号処理集積回路（３８０）と、前記電極と前記集積回路間における相互接続配線（３２３、３２４）とを有する指紋センサ装置であって、
前記装置は、前記センサの少なくとも一部を形成するフレキシブル材料の基板を有しており、前記基板、前記少なくとも１つの駆動電極、前記少なくとも１つのセンサ電極、前記信号集積回路、及び前記相互接続配線が、１つの集積モジュール内に埋め込まれていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記電極と前記集積回路は、前記基板（１０６３、１１６３）と結合されており、前記基板は、前記電極と前記集積回路間における前記配線（１０３０、１１２２）を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記基板は、前記少なくとも１つの駆動電極及び／又は前記少なくとも１つのセンサ電極を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記集積回路に対する外部接続用の配線（１０６３、１１６３）を有する基板を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記集積回路（４８０）と前記基板（４６３）の配線間に金属被覆（４６１、４６２）を有していることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記基板は、フレキシブルフィルムであることを特徴とする請求項２又は４記載の装置。
【請求項７】
前記相互接続配線は、ポリマー層（３６５、３２５）間の金属被覆（３２３、３２４）であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの駆動電極（３２１）及び／又は前記少なくとも１つのセンサ電極（３２２）は、ポリマー層（３２５、３６５、３６６）間の金属被覆であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの駆動電極の近傍及び／又は前記少なくとも１つのセンサ電極の近傍に保護リング（８２７、８２８）を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記保護リングは、金属被覆（９２８）であり、前記装置は、前記保護リング金属被覆（９２８）と前記センサ電極（９２２）間に絶縁ポリマー層（９２９）を有していることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記集積モジュールは、射出成形されたポリマーによって封入されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記センサの表面は、少なくとも２次元で湾曲した形状を具備していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記形状は、指の形状を近似していることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記装置は、前記電極（３２１、３２２）を持ち上げる隆起（３６５、３６６）を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１５】
前記隆起は、ポリマーの層である請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記センサは、１つの駆動電極（７２１）と、１列のセンサ電極（７２２）とを有しており、計測回路は、前記指の容量計測結果の２次元マトリックスを提供するべく、前記センサ電極の列に対して垂直の方向に指が移動した際に、連続信号を計測するべく適合されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１７】
前記装置は、赤外光源、赤外光検出器、及び前記指からの赤外光の吸収を計測する第２計測手段を更に有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１８】
前記装置は、前記指の温度を計測する温度センサを更に有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１９】
前記装置は、前記指の湿度を検知する湿度センサを更に有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか一項記載の指紋センサ装置を含んでいることを特徴とするモバイル端末。
【請求項２１】
指紋センサを製造する方法であって、
信号処理集積回路を提供する段階（１６０、１７０）と、
前記センサの少なくとも一部分を形成するフレキシブル材料の基板を提供する段階と、
少なくとも１つの駆動電極を提供する段階（１６６、１７１〜１７５）と、
少なくとも１つのセンサ電極を提供する段階（１６６、１７〜１７５）と、
前記集積回路、前記フレキシブル基板、前記少なくとも１つの駆動電極、及び前記少なくとも１つのセンサ電極を、１つの集積モジュール内に封入する段階（１６０〜１６７、１７０〜１７６）と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記封入段階は、ポリマー内に封入する段階（１６１、１６４、１６７、１７６）を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの駆動電極を提供する前記段階は、金属被覆段階（１６６、１７１）を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのセンサ電極を提供する前記段階は、金属被覆段階（１６６、１７１）を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記方法は、前記少なくとも１つのセンサ電極の近傍に、少なくとも１つの保護リングを提供する段階を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの保護リングを提供する段階は、金属被覆段階を有することを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの保護リングと前記少なくとも１つのセンサ電極間に、絶縁ポリマー層を提供する段階を有していることを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記封入段階の前に、基板を提供し、前記基板（１６０）上に前記集積回路を接続する段階を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２９】
前記方法は、前記基板（１６９）を貫通して電気接続を提供するべく、前記基板（１６８）内に開口部を提供する段階を有していることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記方法は、前記基板と前記電極（１６４、１７０）間に、盛り上がった隆起を提供する段階を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３１】
前記隆起は、ポリマーの層から製造されることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記基板は、フレキシブルでありかつ配線を含んでいることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３３】
外部回路を前記指紋センサに電気接続するべく、前記フレキシブル基板の端部を使用することを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも１つのセンサ電極及び／又は前記少なくとも１つの駆動電極を提供するべく、前記フレキシブル基板の配線を使用することを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つのセンサ電極及び／又は前記少なくとも１つの駆動電極は、前記集積回路の表面上の金属被覆によって提供されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３６】
前記集積回路と前記基板の配線間において、ワイヤボンディングによって電気接続を提供することを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３７】
前記集積回路と前記基板の配線間において、金属被覆によって電気接続を提供する（１６３）ことを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３８】
微小複製された金型を使用する射出成形によってポリマー層を提供する（１６４）ことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３９】
前記プロセスは、ポリマー層と少なくとも１つの金属被覆層を上下に提供する段階（（１６１、１６４、１６８、１７０、１７６）、（１６３、１６６、１７１））を有することを特徴とする請求項２１乃至３８のいずれか一項記載の方法。
【請求項４０】
前記指紋センサは、装置カバー内に埋め込まれることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【国際調査報告】
2006517023.tif 000023
2006517023.tif 000024
2006517023.tif 000025