指纹识别传感器及电子装置制造方法

指纹识别传感器及电子装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种指纹识别传感器及电子装置，该指纹识别传感器包括基底；形成在所述基底上的压印层，所述压印层表面设置有多个凹槽；指纹检测元件，容置于所述多个凹槽中；及保护层，设置在所述指纹检测元件之上。该电子装置包括上述指纹识别传感器。本发明的压印式指纹识别传感器的电极高度低于采用半导体工艺形成的指纹识别传感器的电极高度，因此可以使覆盖在电极上的保护层的表面更加平整，降低了由于保护层凹凸不平对指纹识别精度所带来的影响。
【专利说明】指纹识别传感器及电子装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及指纹识别传感器，尤指一种通过压印方式而形成的指纹识别传感器以 及具有所述指纹识别传感器的电子装置。

【背景技术】
[0002] 人体某些生物特征（如指纹/掌纹）是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度 能够提供用于鉴别的足够特征数量。
[0003] 指纹/掌纹指纹等识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术。指纹 识别技术已得到广泛应用。我们不仅在门禁、考勤系统中可以看到指纹识别技术的身影，市 场上还有更多指纹识别的应用：如笔记本电脑、手机、汽车、银行支付都可应用指纹识别的 技术。特别是随着智能手机的不断发展，将出现大量与指纹识别相关的需求，例如利用指纹 识别解锁手机、保护隐私信息、保证交易安全等。
[0004] 用于指纹识别的传感器包括电阻式传感器、光学式传感器、以及电容式传感器等。
[0005] 电容式指纹识别传感器一般可分为擦划式（swipe-type)和按压式（area-type)。 擦划式传感器要求用户在传感器上方以一定力度、速度和方向滑动手指，对用户的使用要 求较高。按压式传感器只需用户以一定力度在传感器上方按压，而无须滑动手指。
[0006] 现有的指纹识别传感器300通常均是利用半导体工艺形成，例如，通过沉积、光 亥IJ、蚀刻等工艺形成。其形成的指纹识别传感器300的结构如图1所示。通过半导体工艺 形成的指纹识别传感器300的电极301的高度较高（大约为8微米），在上述指纹识别传感 器的电极上覆盖保护层302会影响保护层302的平整度，进而会影响指纹识别的准确性。


【发明内容】

[0007] 本发明的目的之一在于提供一种指纹识别精度高的指纹识别传感器。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种具有上述指纹识别传感器的电子装置。
[0009] 本发明的指纹识别传感器包括：
[0010] 基底；
[0011] 形成在所述基底上的压印层，所述压印层表面设置有多个凹槽；及
[0012] 指纹检测元件，容置于所述多个凹槽中；
[0013] 保护层，设置在所述指纹检测元件之上。
[0014] 进一步，所述指纹检测元件包括擦划式指纹检测元件。
[0015] 进一步，所述擦划式指纹检测元件包括：
[0016] 感应电极；
[0017] 多条驱动电极，所述多条驱动电极平行布置且彼此间隔开，所述多条驱动电极分 别与所述感应电极间隔开地相对以定义多个检测间隙。
[0018] 进一步，其中相邻驱动电极之间的节距彼此相等且在40-80 μ m范围内，驱动电极 的宽度彼此相等且在20-45 μ m范围内，检测间隙的大小彼此相等且在20-40 μ m范围内。
[0019] 进一步，其中所述擦划式指纹检测元件包括金属颗粒、石墨烯、碳纳米管或导电高 分子材料。
[0020] 进一步，其中所述擦划式指纹检测元件包括导电网格。
[0021] 进一步，所述指纹检测元件包括按压式指纹检测元件。
[0022] 进一步，所述按压式指纹检测元件包括：
[0023] 多个指纹识别单元，布置为多个指纹识别单元行和多个指纹识别单元列的矩阵， 每个指纹识别单元包括沿列方向相对设置的第一电极和第二电极，其中：
[0024] 在每个指纹识别单元行中，第一电极彼此电连接；
[0025] 在每个指纹识别单元列中，各指纹识别单元的第二电极彼此电连接，且相邻指纹 识别单元的第一电极和第二电极的设置次序相反。
[0026] 进一步，所述按压式指纹检测元件还包括：
[0027] 多个列向导线，分别沿列方向在相邻的指纹识别单元之间延伸并与多个指纹识别 单元列一一对应，每个列向导线连接到对应的指纹识别单元列中的第二电极且与第一电极 电隔离；
[0028] 多个绝缘层，设置在每个列向导线与相邻的第一电极之间并至少覆盖第一电极之 间的列向导线部分；
[0029] 多个桥接线，分别连接行方向上相邻的第一电极，且越过对应的列向导线上的绝 缘层以与列向导线电隔离。
[0030] 进一步，所述压印层包括第一压印层和第二压印层，所述第一压印层形成在所述 基底上，所述第一压印层表面设置有多个第一凹槽，多个第一电极、多个第二电极以及多个 列向导线设置在所述多个第一凹槽中；所述第二压印层形成在所述多个第一电极、多个第 二电极以及多个列向导线上，所述第二压印层表面设置有多个第二凹槽，所述多个桥接线 设置在所述多个第二凹槽中，部分所述第一压印层和部分所述第二压印层构成所述多个绝 缘层。
[0031] 进一步，所述保护层还包括颜色覆盖层，设置在所述保护层与所述指纹检测元件 之间。
[0032] 进一步，所述颜色覆盖层包括油墨层。
[0033] 本发明的指纹识别传感器包括：
[0034] 基底；
[0035] 形成在所述基底的第一表面上的压印层，所述压印层表面设置有多个凹槽；及
[0036] 指纹检测元件，容置于所述多个凹槽中；
[0037] 保护层，设置在所述基底的第二表面之上，所述第二表面与所述第一表面相对。
[0038] 进一步，所述指纹检测元件包括擦划式指纹检测元件。
[0039] 进一步，所述擦划式指纹检测元件包括：
[0040] 感应电极；
[0041] 多条驱动电极，所述多条驱动电极平行布置且彼此间隔开，所述多条驱动电极分 别与所述感应电极间隔开地相对以定义多个检测间隙。
[0042] 进一步，其中相邻驱动电极之间的节距彼此相等且在40-80 μ m范围内，驱动电极 的宽度彼此相等且在20-45 μ m范围内，检测间隙的大小彼此相等且在20-40 μ m范围内。
[0043] 进一步，其中所述擦划式指纹检测元件包括金属颗粒、石墨烯、碳纳米管或导电高 分子材料。
[0044] 进一步，其中所述擦划式指纹检测元件包括导电网格。
[0045] 进一步，所述指纹检测元件包括按压式指纹检测元件。
[0046] 进一步，所述基底为柔性薄膜基底。
[0047] 进一步，所述压印层包括第一压印层和第二压印层，所述第一压印层设置在所述 基底的第一面上，所述第二压印层设置在与所述第一面相对的第二面上，所述第一压印层 表面设置有多个沿第一方向布置的第一凹槽，所述第二压印层表面设置有多个沿与所述第 一方向交叉的第二方向布置的第二凹槽。
[0048] 进一步，所述基底为U形，所述压印层对应设置在U形基底的外表面，所述压印层 的一部分上设置有多个沿第一方向布置的第一凹槽，所述压印层的与所述一部分相对的另 一部分上设置有多个沿与所述第一方向交叉的第二方向布置的第二凹槽。
[0049] 进一步，所述基底包括沿第一方向延伸的第一部、沿第二方向延伸的第二部以及 连接所述第一部和所述第二部的固定部；所述第一部的第一表面上设置有第一压印层，所 述第一压印层上设置有多个沿第一方向布置的第一凹槽；所述第二部的一表面上设置有第 二压印层，所述第二压印层上设置有多个沿第二方向布置的第二凹槽；所述第一部的第一 表面相对的第二表面以及所述第二部的第一表面相对的第二表面向所述固定部弯折，使所 述第一部和所述第二部设置于所述固定部上。
[0050] 进一步，所述按压式指纹检测元件包括：
[0051] 多个指纹识别单元，布置为多个指纹识别单元行和多个指纹识别单元列的矩阵， 每个指纹识别单元包括沿列方向相对设置的第一电极和第二电极，其中：
[0052] 在每个指纹识别单元行中，第一电极彼此电连接；
[0053] 在每个指纹识别单元列中，各指纹识别单元的第二电极彼此电连接，且相邻指纹 识别单元的第一电极和第二电极的设置次序相反。
[0054] 进一步，所述按压式指纹检测元件还包括：
[0055] 多个列向导线，分别沿列方向在相邻的指纹识别单元之间延伸并与多个指纹识别 单元列一一对应，每个列向导线连接到对应的指纹识别单元列中的第二电极且与第一电极 电隔离；
[0056] 多个绝缘层，设置在每个列向导线与相邻的第一电极之间并至少覆盖第一电极之 间的列向导线部分；
[0057] 多个桥接线，分别连接行方向上相邻的第一电极，且越过对应的列向导线上的绝 缘层以与列向导线电隔离。
[0058] 进一步，所述压印层包括第一压印层和第二压印层，所述第一压印层形成在所述 基底上，所述第一压印层表面设置有多个第一凹槽，多个第一电极、多个第二电极以及多个 列向导线设置在所述多个第一凹槽中；所述第二压印层形成在所述多个第一电极、多个第 二电极以及多个列向导线上，所述第二压印层表面设置有多个第二凹槽，所述多个桥接线 设置在所述多个第二凹槽中，部分所述第一压印层和部分所述第二压印层构成所述多个绝 缘层。
[0059] 进一步，所述保护层还包括颜色覆盖层，设置在所述保护层与所述指纹检测元件 之间。
[0060] 进一步，所述颜色覆盖层包括油墨层。
[0061] 本发明的电子装置，包括如上所述的指纹识别传感器。
[0062] 本发明的压印式指纹识别传感器的电极高度低于采用半导体工艺形成的指纹识 别传感器的电极高度，因此可以使覆盖在电极上的保护层的表面更加平整，降低了由于保 护层凹凸不平对指纹识别精度所带来的影响。

【专利附图】

【附图说明】
[0063] 通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得 更加明显。
[0064] 图1为现有指纹传感器的结构示意图；
[0065] 图2为根据本发明一实施例的指纹传感器的结构示意图；
[0066] 图3为根据本发明另一实施例的指纹传感器的结构示意图；
[0067] 图4为根据本发明一实施例的指纹传感器的电极结构示意图；
[0068] 图5为沿图4中的AA'线得到的剖视图；
[0069] 图6为沿图4中的BB'线得到的剖视图；
[0070] 图7为可用于指纹检测元件的导电网格；
[0071] 图8为根据本发明另一实施例的指纹传感器的电极结构示意图；
[0072] 图9为根据本发明另一实施例的指纹传感器的电极结构示意图；
[0073] 图10为图8的指纹识别传感器沿一行的剖视图；
[0074] 图11为根据本发明另一实施例采用压印工艺形成的指纹传感器的结构示意图；
[0075] 图12示意性示出可用于指纹传感器的导电网格；
[0076] 图13为根据本发明再一实施例的指纹传感器的电极结构示意图；
[0077] 图14为图13的指纹识别传感器沿一行的剖视图；
[0078] 图15为图14中指纹识别传感器另一种变形的结构示意图；
[0079] 图16为根据本发明一实施例的采用一面压印工艺的指纹传感器的结构示意图；
[0080] 图17为图16中折叠后形成的指纹传感器的结构示意图；
[0081] 图18为根据本发明一实施例采用C0F封装的指纹识别传感器的结构示意图；
[0082] 图19-21为根据本发明另一实施例采用C0F封装的指纹识别传感器的制造流程 图；
[0083] 图22为根据本发明一实施例采用BGA封装的指纹识别传感器的结构示意图；
[0084] 图23示意性示出根据本公开一示例实施方式的电子装置。

【具体实施方式】
[0085] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形 式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将 全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清 晰，夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略它 们的详细描述。
[0086] 此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施 例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而， 本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更 多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、 材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
[0087] 本公开提供一种指纹识别传感器及包括该指纹识别传感器的电子装置，可以降低 成本，并可在有限面积基材上形成足够数量驱动电极以提高指纹识别分辨率。
[0088] 图2为本发明一实施例的指纹传感器的结构示意图。
[0089] 如图2所示，指纹识别传感器1包括：基底11，形成在基底11上的压印层13,形成 在压印层13中的指纹检测元件12,及覆盖在指纹检测元件12上的保护层142。保护层142 主要起保护作用，包括DLC膜、AF膜、二氧化硅或涂层。保护层142可通过喷涂技术或印刷 技术形成。
[0090] 压印层13表面设置有多个凹槽131，指纹检测元件12容置于凹槽131中。
[0091] 在一些实施例中，指纹检测元件12可完全填充于凹槽131中，即指纹检测元件12 的上表面与压印层13的上表面平齐，但本发明不限于此。
[0092] 在一些实施例中，保护层14还包括颜色覆盖层141。颜色覆盖层141位于保护层 142与指纹检测元件12之间。通过颜色覆盖层141遮盖住指纹检测元件12,使得用户看不 见其下方的指纹检测元件12。颜色覆盖层可以为例如油墨。
[0093] 本实施例中指纹识别传感器通过压印方式形成，其电极的高度很低，可以达到大 约2微米，因此使得在其上形成的保护层的表面可以更加平整，降低了由于保护层凹凸不 平对指纹识别产品外观所带来的影响。
[0094] 图3为本发明另一实施例的指纹传感器的结构示意图。
[0095] 如图3所示，本实施例中指纹识别传感器2的结构与图2中指纹识别传感器1的 结构基本相同。包括：基底21，形成在基底21的第一表面211上的压印层23,形成在压印 层23中的指纹检测元件22,及覆盖在基底21的第二表面212上的保护层242。保护层242 主要起保护作用，包括DLC膜、AF膜、二氧化硅或UV胶。保护层142可通过喷涂技术或印 刷技术形成。
[0096] 在一些实施例中，保护层24还包括颜色覆盖层241。颜色覆盖层241位于保护层 242与指纹检测元件12之间。颜色覆盖层241可以为例如油墨。两者的区别主要在于：保 护层的设置位置不同，本实施例中保护层设置于基底21的一表面上，能够进一步保证保护 层的平整度。
[0097] 图4为本发明一实施例的擦划式指纹传感器的电极结构示意图。图5为沿图4中 的AA'线得到的剖视图。图6为沿图4中的BB'线得到的剖视图。
[0098] 如图4-6所示，指纹识别传感器100包括基底111、形成在基底111上的压印层113 以及形成在压印层113中的指纹检测元件110。压印层113表面设置有多个凹槽115,指纹 检测元件110容置于凹槽115中。根据示例实施方式，指纹检测元件110可完全填充凹槽 115,即指纹检测元件110的上表面与压印层113的上表面平齐，但本公开不限于此。
[0099] 如图4所示，指纹检测元件110包括感应电极101及与感应电极101相对的多条 驱动电极103。多条驱动电极103可平行布置且彼此间隔开。感应电极101可与多条驱动 电极103基本垂直。多条驱动电极103分别与感应电极101间隔开从而定义多个检测间隙 107。每条驱动电极103与感应电极101可构成一指纹识别单元，从而感应电极101与多条 驱动电极103构成多个指纹识别单元。
[0100] 相邻驱动电极103之间的节距d可彼此相等。驱动电极103的宽度wl可彼此相 等。感应电极101的宽度W2可与驱动电极103的宽度wl彼此相等。检测间隙107的大小 可彼此相等。但本公开不以此为限。
[0101] 如图5和6所示，相邻驱动电极103之间的节距d例如可在40-80 μ m范围内。驱动 电极103的宽度wl例如可在20-60 μ m范围内。检测间隙107的宽度g例如可在20-40 μ m 范围内。检测间隙107的宽度g可彼此相等。凹槽115的深度例如可在20nm-10 μ m范围 内。感应电极101的宽度w2例如可在50-60 μ m范围内。
[0102] 根据一实施例，相邻驱动电极103之间的节距d为50 μ m，实现了 508PPI的识别分 辨率。
[0103] 基底111可以为强化玻璃、钢化玻璃、陶瓷、蓝宝石，或者PET、PMMA、PC等。基底 111也可以为柔性印刷电路板（FPC)基底，如BT、FR4、FR5等。
[0104] 压印层113例如可为为紫外固化树脂、热固胶、光固胶或自干胶。
[0105] 感应电极101和驱动电极103的材质可以相同，也可以不同。形成感应电极101 和驱动电极103的材料可选自ΙΤ0(氧化铟锡）、或金属单质颗粒如金、银、铜、锌、铝的一种 或两种以上、金属合金导电材料、石墨烯、碳纳米管材料、纳米导电材料如纳米银等，但本公 开不限于此。
[0106] 根据一不例实施方式，感应电极101和驱动电极103可包括导电网格105,如图7 所示。这时，凹槽115具有与导电网格105相应的结构。采用导电网格，降低了成本，当仍 可达到指纹识别的良好效果。
[0107] 指纹识别传感器100还可包括引线（未示出），与指纹检测元件110连接，用于将 指纹检测元件110连接到外部电路，例如指纹识别电路109。引线也可容置于凹槽中，并可 具有与感应电极101和驱动电极103相同的材质。引线也可包括导电网格。
[0108] 指纹识别电路109可向驱动电极103顺序提供驱动信号，并可通过感应电极101 检测感应信号，从而识别指纹。但本公开不限于此。
[0109] 根据本公开实施方式的指纹识别传感器，通过利用压印层在非硅基底上形成电极 和引线，可以提高传感器的可靠性，并可以较低成本在有限面积内形成较高分辨率的指纹 传感器。
[0110] 下面描述根据本发明实施例的指纹识别传感器的制造方法。
[0111] 首先，准备基底111，例如PET基底。接着，可在基底111上形成压印层113。压印 层113可以为紫外固化树脂、热固胶、光固胶或自干胶等。然后，在压印层113远离基底111 的表面上通过压印工艺形成凹槽115。
[0112] 然后，可使用刮涂技术在凹槽115中填充例如纳米银墨水，并在大约150°C条件下 烘烤烧结，使纳米银墨水中的银单质烧结成导电电极图案，从而形成感应电极101和驱动 电极103,并根据需要形成引线。根据一实施例，银墨水固含量大约35%，溶剂在烧结中挥 发。
[0113] 图8为本发明一实施例的另一种擦划式指纹传感器的电极结构示意图。
[0114] 如图8所示，指纹识别传感器12包括基底18、指纹图像传感结构24、指纹速度传 感器结构26和IC28,指纹图像传感结构24、指纹速度传感器结构26和IC28设置在基底18 上。其中指纹图像传感结构24具有触点30和引线31，以检测指纹脊和指纹谷；指纹速度 传感器结构26具有引线33,以检测手指滑过图像传感器结构24和速度传感器结构26的速 度。图像传感器24和/或速度传感器26可以绑定在基底18上。例如，图像传感器24和/ 或速度传感器26包括导电引线31、33采用印刷方式，如平板印刷、蚀刻或其他技术施加到 基底18上。指纹数据通过图像传感结构24和速度传感器结构26感应，可以被传送到连接 在基底18上的一个或多个传感器集成电路（1〇28。传感器IC28可以采用合适的封装技术 绑定在基底18上，例如C0F封装，引线键合，倒装芯片，ACF胶粘等。
[0115] 图9示意性示出根据本发明另一示例实施方式的指纹识别传感器的电极结构的 俯视图，图10示出图9的电极结构沿一行的剖视图。
[0116] 如图9和10所示，按压式指纹识别传感器100包括基底111、设置在基底111上的 传感器层121、多个绝缘层131、多个桥接线141和保护层161。
[0117] 基底111可为强化玻璃、钢化玻璃、陶瓷、石英、蓝宝石、PET膜、PI薄膜或FPC基 底。
[0118] 传感器层121可包括多个第一电极101、多个第二电极103和多个列向导线105。
[0119] 多个第一电极101排列为包括多个第一电极行和多个第一电极列的矩阵。多个第 二电极103也排列为包括多个第二电极行和多个第二电极列的矩阵。各第一电极行与各第 二电极行交替布置。列方向上相邻的第一电极101和第二电极103 对应地以一检测间 隙G相对从而构成多个电容型指纹识别单元200。
[0120] 第一电极101为驱动电极或感应电极，第二电极103相应地为感应电极或驱动电 极。
[0121] 多个第一电极101的宽度wl可彼此相等，其宽度范围可为20 μ m-45 μ m。多个第 一电极101在行方向上可等间距设置，其节距d范围可为40 μ m-80 μ m。检测间隙G的大 小可彼此相等且在20 μ m-40 μ m范围内。列方向上相邻的电容型指纹识别单元之间的距离 G2可与检测间隙G相同，或大于检测间隙G。
[0122] 多个列向导线105分别沿列方向在相邻的第一电极101之间和第二电极103之间 延伸并与多个第二电极列一一对应。每个列向导线105连接到对应的第二电极列中的第二 电极103。每个列向导线105与第一电极101电隔离。
[0123] 多个绝缘层131设置在每个列向导线105与相邻的第一电极101之间并至少覆盖 列向导线105位于第一电极101之间的部分。绝缘层131的材料可包括二氧化硅或有机绝 缘材料。
[0124] 多个桥接线141分别连接行方向上相邻的第一电极101，且越过对应的位于第一 电极101之间的列向导线105上的绝缘层131以与列向导线105电隔离。
[0125] 根据本公开的一些实施例，一个第一电极行和一个列向导线105可定位一个指纹 识别单元200。通过向第一电极行之一施加驱动信号，从列向导线105之一读出感应信号， 即可从相应指纹识别单元获得单元指纹图像。
[0126] 第一和第二电极101和103、列向导线105、桥接线141的材质可以相同，也可以不 同。形成第一和第二电极的材料可选自金属、石墨烯、碳纳米管或导电高分子材料等，但本 公开不限于此。
[0127] 指纹识别传感器100还可包括保护层161。保护层161覆盖传感器层121、多个绝 缘层131和多个桥接线141。保护层161包括DLC膜、AF膜、二氧化硅或UV胶。保护层可 通过喷涂技术或印刷技术形成。
[0128] 在形成保护层161之前，可选地，还可以形成覆盖层151。覆盖层151可以是有机 绝缘层。
[0129] 以上虽然以图10为例描述了根据本公开一示例实施方式的指纹识别传感器的结 构，但本公开不限于此。例如，保护层161的位置可以不同。具体而言，在形成覆盖层151 之后，可不形成保护层161，而是将形成的传感器翻转过来使得覆盖层151结合到另一基板 上。这时，可以在基底111上形成保护层161，或者在去掉基底111之后形成保护层161。这 种结构的优点是，靠近传感器层121的一面作为手指按压面，因此按压面更平坦，手指距离 传感器层的距离可更近。
[0130] 下面参照图11描述通过压印工艺形成的指纹识别传感器。
[0131] 如图11所示，指纹识别传感器还包括第一压印层123和第二压印层133。第一压 印层123形成在基底111上，第一压印层123的表面设置有多个第一凹槽125,传感器层121 设置在多个第一凹槽125中。第二压印层133形成在传感器层121上。第二压印层133表 面设置有多个第二凹槽135,多个桥接线141设置在多个第二凹槽135中。部分第一压印层 123和部分第二压印层133构成绝缘层131。
[0132] 压印层123和133例如可为为紫外固化树脂、热固胶、光固胶或自干胶。
[0133] 根据一不例实施方式，第一电极101和第二电极103可包括导电网格104,如图12 所示。这时，凹槽125和135具有与导电网格107相应的结构。采用导电网格，降低了成本， 当仍可达到指纹识别的良好效果。
[0134] 指纹识别传感器100还可包括引线（未示出），用于将指纹识别传感器100连接到 外部电路，例如指纹识别电路。引线也可容置于凹槽中，并可具有与第一电极101和第一电 极103相同的材质。引线也可包括导电网格。
[0135] 指纹识别电路可向驱动电极顺序提供驱动信号，并可通过感应电极检测感应信 号，从而识别指纹。但本公开不限于此。
[0136] 根据本公开实施方式的指纹识别传感器，通过利用压印层在非硅基底上形成电极 和引线，可以提高传感器的可靠性，并且能够提高保护层的平整度。
[0137] 下面简要描述利用压印工艺制造根据本公开实施方式的指纹识别传感器的方法。
[0138] 首先，准备基底111，例如PET基底。接着，可在基底111上形成第一压印层123。 压印层123可以为紫外固化树脂、热固胶、光固胶或自干胶等。然后，在压印层123远离基 底111的表面上通过压印工艺形成第一凹槽125。第一凹槽125根据实际需要可以为例如 网格状。
[0139] 然后，可使用刮涂技术在第一凹槽125中填充例如纳米银墨水，并在大约150°C条 件下烘烤烧结，使纳米银墨水中的银单质烧结成导电电极图案，从而形成第一电极101、第 二电极103和列向导线105,并可根据需要形成引线。根据一实施例，银墨水固含量大约 35%，溶剂在烧结中挥发。
[0140] 接着，在所得结构上形成第二压印层133。压印层133可与第一压印层123为相同 材质。然后，在压印层133远离基底111的表面上通过压印工艺形成第二凹槽135。第二 凹槽135根据实际需要可以为例如网格状。然后，利用类似以上的工艺，在第二凹槽135中 形成桥接线141。第二凹槽135具有与桥接线141相适应的形状，即暴露部分第一电极101 的表面而没有暴露列向导线105。
[0141] 最后，可在所得结构上形成保护层151，或者翻转所得结构后形成保护层151。
[0142] 图13为本发明一实施例的按压式指纹传感器的电极结构示意图。图14为沿图13 中沿行方向的剖视图。
[0143] 如图13所示，传感器阵列10可形成一格栅20,具有发送/驱动信号的垂直引线 30和接收信号的水平引线32。传感器10还包括图1中顶部的发送/驱动信号部40,该发 送/驱动信号部40包括发送/驱动信号通孔44和图1中左侧的接收信号部42,该接收信 号部42包括接收信号通孔46。通常，每一个通孔44与垂直引线30电连接，并且每一个通 孔46与水平引线32电连接。
[0144] 下面参照图14描述通过压印工艺形成的指纹识别传感器。
[0145] 如图14所示，指纹识别传感器还包括第一压印层33和第二压印层35。第一压印 层33形成在基底31的一个表面上，第一压印层33的表面设置有多个沿列向布置的第一凹 槽，垂直引线30设置在多个第一凹槽中。第二压印层35形成在基底31的另一个表面上。 第二压印层35表面设置有多个沿行向布置的第二凹槽，多个水平引线32设置在多个第二 凹槽中。第一压印层33的表面上设置有保护层34,保护层34的设置位置并不局限于第一 压印层33的上表面，其也可以设置在第二压印层35的表面上，并且保护层34如上述实施 例所述，可以包括颜色覆盖层341和保护层342。
[0146] 压印层33和35例如可为为紫外固化树脂、热固胶、光固胶或自干胶。
[0147] 保护层342主要起保护作用，包括DLC膜、AF膜、二氧化硅或UV胶。保护层142可 通过喷涂技术或印刷技术形成。
[0148] 颜色覆盖层341可以为例如油墨。
[0149] 根据本公开实施方式的指纹识别传感器，通过利用压印层在非硅基底上形成电 极，可以提高传感器的可靠性，并且能够提高保护层的平整度。
[0150] 图15为图14中指纹识别传感器另一种变形的结构示意图。本实施例与图14实 施例的区别为第二压印层的设置方式，本实施例中第二压印层35'的设置有多个第二凹槽 的表面与基底的底面粘结，即基底的底面与多个第二凹槽中的多个水平引线32'相邻接，如 此可以缩短垂直引线和水平引线之间的距离，进而提高传感器的指纹识别精度。
[0151] 图16为根据本发明一实施例的采用一面压印工艺的指纹传感器的结构示意图。 图17为图16中折叠后形成的格栅状指纹传感器的结构示意图。
[0152] 如图16所示，本实施例中指纹识别传感器与上述图13中指纹识别传感器类似，也 为格栅状的指纹传感器，包括基底51、垂直引线50、水平引线52。其与图13中的指纹识别 传感器的主要区别是，本实施例中的垂直引线50和水平引线52均设置在基底51的同一表 面上，通过沿折叠线56折叠形成二维的指纹识别传感器结构。
[0153] 如图17所示，指纹识别传感器包括基底51和压印层53,压印层53设置在基底51 上，压印层53的一部分531上设置有多个沿列向布置的第一凹槽，垂直引线50设置在第一 凹槽中；压印层53的另一部分532上设置有多个沿行向布置的第二凹槽，水平引线52设置 在第二凹槽中。并且第一凹槽和第二凹槽均设置在压印层的同一表面上。沿着折叠线56 弯折即可形成图17中U形的二维指纹识别传感器结构。
[0154] 图18为根据本发明一实施例采用C0F封装的指纹识别传感器的结构示意图。
[0155] 如图18所示，指纹识别模组10包括：指纹识别组件100及支撑件102。指纹识别 组件100包括：柔性薄膜1000及形成于柔性薄膜1000上的传感器1002和控制芯片1004。
[0156] 柔性薄膜1000例如可以为聚酰亚胺薄膜（Polyimide film，PI film)，如图中所示， 可以由两层聚酰亚胺树脂（Polyimide resin, PI resin)组成；也可以一层为PI基材，另一 层为其他材质的保护层树脂。
[0157] 传感器1002形成于柔性薄膜1000上。包括至少一个传感元件，以感测用户手指 的脊和谷，从而对用户的指纹进行识别。传感器1002可以为单层导电结构，也可以为双层 导电结构，本发明不以此为限。此种传感器的封装方式可以应用于上述任一实施例的指纹 识别传感器中。
[0158] 本发明中的传感器1002可以为呈条状式分布的划擦式传感器，也可以为呈阵列 式分布的按压式传感器，本发明不以此为限。此外，传感器1002还可以与执行对用户的指 纹的光学感测、红外感测、或其他感测的元件结合或组合地工作，这些元件本身可以耦合到 用户手指的表皮、用户手指的皮下部分、或者表示用户的指纹的某种其他特征。
[0159] 再次参考图18,控制芯片1004例如通过倒装芯片（flip chip)技术与柔性薄膜 1000电连接。将控制芯片1004的正面朝下朝向柔性薄膜1000,无需引线键合，采用一定数 量的金属球（例如锡球），使控制芯片1004在电气上和机械上连接于柔性薄膜1000。采用 倒装芯片技术，因其无需引线键合，可以形成最短电路，降低了电阻；此外，通过采用金属球 连接，缩小了封装尺寸，改善了电性表现。
[0160] 控制芯片1004通过柔性薄膜1000与传感器1002电连接，从而使传感器1002的 信号传输到控制芯片1004中进行处理。
[0161] 如图18所示，支撑件102被指纹识别组件100所包裹，并且指纹识别组件100包 裹了支撑件102的四个面。指纹识别组件100可以闭合地包裹支撑件102,即指纹识别组件 100接口处的两个边可以之间不留间隙，也可以不闭合地包裹支撑件102，即如图中所示， 指纹识别组件100接口处的两个边之间留有一间隙，本发明不以此为限。
[0162] 柔性薄膜1000与支撑件102之间至少部分地通过粘合剂进行接合，以固定指纹识 别组件100与支撑件102。例如，可以如图中所示，仅于水平面上使用粘合剂（如图中黑色 部分所示）接合，也可以在支撑件102与指纹识别组件100接触的任何表面上使用粘合剂 接合，本发明不以此为限。粘合剂例如为压敏胶（PSA)或热固胶。
[0163] 为了容置控制芯片1004,在支撑件102的一个表面上挖掉一部分，形成一凹槽，以 容置控制芯片1004。在一些实施例中，为了避免因用户手指按压指纹识别装置1而使控制 芯片1004产生损伤的现象，支撑件102上的挖掉部分的高度可以稍高于控制芯片1004,使 按压时支撑件102不会触碰到控制芯片，从而避免对控制芯片1004的破坏。
[0164] 卡壳20盖在形成了保护层40或者形成了颜色层30和保护层40的指纹识别组件 100上，将指纹识别组件100置于其中。
[0165] 保护层40形成于至少部分的指纹识别组件100之上，且位于传感器1002上方。卡 壳20的顶开口暴露保护层40。
[0166] 颜色层30涂覆于传感器1002之上，位于保护层40和柔性薄膜1000之间。
[0167] 为了更好的固定卡壳20与指纹识别模组10,卡壳20与指纹识别模组10之间也可 以通过例如压敏胶进行接合（图中未示出），但本发明不以此为限。
[0168] 图19-21为根据本发明另一实施例采用C0F封装的指纹识别传感器的制造流程 图。
[0169] 如图19所示，指纹识别模组60包括：柔性薄膜及形成于柔性薄膜上的传感器和控 制芯片。柔性薄膜的形状大致为"凸"字形，包括设置传感器的水平引线的第一部61、设置 传感器的垂直引线的第二部62、设置控制芯片的第三部63以及接线连接部64。其中，第一 部61、第二部62、第三部63以及接线连接部64的材质均为柔性薄膜，出于按压时的刚性考 虑，在第三部63的表面上通过黏胶层65粘结一硬性板66,该硬性板66具有一定硬度，例 如可以为塑料、玻璃等。第三部63的另一相对表面上粘结控制芯片（图中未示出）。第一 部61的一表面上可以通过上述实施例的压印方式设置多条水平引线（图中未示出），第二 部62的一表面上可以通过上述实施例的压印方式设置多条垂直引线（图中未示出），压印 设置传感器引线的方式已经在上述实施例中详细介绍，在此不再赘述，水平引线和垂直引 线的设置位置不限于以上叙述，例如其设置位置可以相互交换，即第一部61的表面上设置 垂直引线，第二部62的表面上设置水平引线。
[0170] 本实施例的指纹识别传感器在进行封装时，首先，在第三部63的一表面上通过黏 胶层65粘结一硬性板66,如图20所示。其次，将第一部61向第三部63折叠，使其具有多 条水平引线611的一面朝上，如图21所示。最后，将第二部62向第三部63折叠，使其具有 多条垂直引线621的一面朝上，得到如图21所示的指纹识别传感器的封装结构。需要说明 的是，折叠顺序并不以本实施例为限，例如也可以先折叠第二部62,再折叠第一部61。
[0171] 图18为根据本发明一实施例采用BGA封装的指纹识别传感器的结构示意图。
[0172] 如图18所示，指纹识别组件10设置于电路板12之上，与电路板12之间采用 BGA (Ball Grid Array,球栅阵列）封装方式进行封装。指纹识别组件10通过多个BGA焊 锡球（Solder Ball) 11与电路板12电性连接。此种传感器的封装方式可以应用于上述任 一实施例的指纹识别传感器中。
[0173] 模塑层16形成于电路板12之上，填充于指纹识别组件10、电路板12和至少 一个发光模块之间。模塑层16采用的材料例如为环氧树脂模压树脂（Epoxy Modeling Compound, EMC)〇
[0174] 保护层18设置于指纹识别组件10上方，例如为材质为玻璃、陶瓷、蓝宝石或石英 的面板，也可以是硬质涂层，兼有抗压、防刮及透光的特性。保护层18使得指纹识别组件10 不会直接接触用户的手指，从而使指纹识别装置持久耐用。
[0175] 指纹识别组件10包括：基板100、传感器110和控制芯片120。
[0176] 传感器110形成于基板100的顶表面上。包括至少一个传感元件，以感测用户手指 的脊和谷，从而对用户的指纹进行识别。传感器1002可以为一维结构也可以为二维结构， 本发明不以此为限。
[0177] 本发明中的传感器110可以为呈条状式分布的划擦式传感器，也可以为呈阵列式 分布的按压式传感器，本发明不以此为限。此外，传感器1002还可以与执行对用户的指纹 的光学感测、红外感测、或其他感测的元件结合或组合地工作，这些元件本身可以耦合到用 户手指的表皮、用户手指的皮下部分、或者表示用户的指纹的某种其他特征。
[0178] 控制芯片120以倒装芯片（flip chip)形式安装在基板100的底表面上，并通过 基板100与传感器110电性连接，从而使传感器110的信号传输到控制芯片120中进行处 理。
[0179] 指纹识别组件10还包括：柔性电路板（FPC)(图中未示出）。电路板12通过表面 贴装技术（Surface Mount Technology, SMT)与柔性电路板电性连接。
[0180] 指纹识别装置1通过柔性电路板与外部电路（例如，智能手机或平板电脑等的处 理电路）进行电性连接。此外，柔性电路板上还包括至少一个无源元件，例如电阻或电容 等。
[0181] 指纹识别组件10还包括：框架17。框架17具有顶开口，盖在形成有保护层18的 指纹识别组件10上，将指纹识别组件10置于其中，用于形成指纹识别装置1的外部轮廓。 框架17的材质例如为金属、塑料或者PEEK(polyetheretherketone,聚醚醚酮树脂）材料， 其具有耐磨、耐高温、耐腐蚀等特点。
[0182] 图19示意性示出根据本公开一示例实施方式的电子装置500,其中可包括前述的 指纹识别传感器100。电子装置500例如可以是智能手机、平板电脑等。
[0183] 如图19所示，电子装置包括透明盖板501。透明盖板501包括显示区511和非显 示区515。指纹识别传感器可设置于显示区511或非显示区515。
[0184] 根据一些实施例，透明盖板501具有贯通开口 503,按压式指纹识别传感器101可 设置在贯通开口 503中。
[0185] 根据一些实施例，指纹识别传感器100设置在透明盖板501上，传感器层121与透 明盖板501相对。根据另一些实施例，指纹识别传感器100设置在透明盖板501上，传感器 层121与透明盖板501相背。
[0186] 以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应该理解，本公开不限于所 公开的实施方式，相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改 和等效布置。
【权利要求】
1. 一种指纹识别传感器，其特征在于，包括： 基底； 形成在所述基底上的压印层，所述压印层表面设置有多个凹槽；及 指纹检测元件，容置于所述多个凹槽中； 保护层，设置在所述指纹检测元件之上。
2. 如权利要求1所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述指纹检测元件包括擦划式 指纹检测元件。
3. 如权利要求2所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述擦划式指纹检测元件包括： 感应电极； 多条驱动电极，所述多条驱动电极平行布置且彼此间隔开，所述多条驱动电极分别与 所述感应电极间隔开地相对以定义多个检测间隙。
4. 如权利要求3所述的指纹识别传感器，其特征在于，其中相邻驱动电极之间的节距 彼此相等且在40-80 μ m范围内，驱动电极的宽度彼此相等且在20-45 μ m范围内，检测间隙 的大小彼此相等且在20-40 μ m范围内。
5. 如权利要求3所述的指纹识别传感器，其特征在于，其中所述擦划式指纹检测元件 的导电材料包括金属、石墨烯、碳纳米管或导电高分子材料。
6. 如权利要求5所述的指纹识别传感器，其特征在于，其中所述擦划式指纹检测元件 包括导电网格。
7. 如权利要求1所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述指纹检测元件包括按压式 指纹检测元件。
8. 如权利要求7所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述压印层包括第一压印层和 第二压印层，所述第一压印层设置在所述基底的第一面上，所述第二压印层设置在与所述 第一面相对的第二面上，所述第一压印层表面设置有多个沿第一方向布置的第一凹槽，所 述第二压印层表面设置有多个沿与所述第一方向交叉的第二方向布置的第二凹槽。
9. 如权利要求7所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述基底为柔性薄膜基底。
10. 如权利要求9所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述基底折为U形，所述压印层 对应设置在U形基底的外表面，所述压印层的一部分上设置有多个沿第一方向布置的第一 凹槽，所述压印层的与所述一部分相对的另一部分上设置有多个沿与所述第一方向交叉的 第二方向布置的第二凹槽。
11. 如权利要求9所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述基底包括沿第一方向延伸 的第一部、沿第二方向延伸的第二部以及连接所述第一部和所述第二部的固定部；所述第 一部的第一表面上设置有第一压印层，所述第一压印层上设置有多个沿第一方向布置的第 一凹槽；所述第二部的一表面上设置有第二压印层，所述第二压印层上设置有多个沿第二 方向布置的第二凹槽；所述第一部的第一表面相对的第二表面以及所述第二部的第一表面 相对的第二表面向所述固定部弯折，使所述第一部和所述第二部设置于所述固定部上。
12. 如权利要求7所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述按压式指纹检测元件包 括： 多个指纹识别单元，布置为多个指纹识别单元行和多个指纹识别单元列的矩阵，每个 指纹识别单元包括沿列方向相对设置的第一电极和第二电极，其中： 在每个指纹识别单元行中，第一电极彼此电连接； 在每个指纹识别单元列中，各指纹识别单元的第二电极彼此电连接，且相邻指纹识别 单元的第一电极和第二电极的设置次序相反。
13. 如权利要求12所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述按压式指纹检测元件还 包括： 多个列向导线，分别沿列方向在相邻的指纹识别单元之间延伸并与多个指纹识别单元 列一一对应，每个列向导线连接到对应的指纹识别单元列中的第二电极且与第一电极电隔 离； 多个绝缘层，设置在每个列向导线与相邻的第一电极之间并至少覆盖第一电极之间的 列向导线部分； 多个桥接线，分别连接行方向上相邻的第一电极，且越过对应的列向导线上的绝缘层 以与列向导线电隔离。
14. 如权利要求13所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述压印层包括第一压印层 和第二压印层，所述第一压印层形成在所述基底上，所述第一压印层表面设置有多个第一 凹槽，多个第一电极、多个第二电极以及多个列向导线设置在所述多个第一凹槽中；所述第 二压印层形成在所述多个第一电极、多个第二电极以及多个列向导线上，所述第二压印层 表面设置有多个第二凹槽，所述多个桥接线设置在所述多个第二凹槽中，部分所述第一压 印层和部分所述第二压印层构成所述多个绝缘层。
15. 如权利要求1所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述保护层还包括颜色覆盖 层，设置在所述保护层与所述指纹检测元件之间。
16. 如权利要求15所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述颜色覆盖层包括油墨层。
17. -种指纹识别传感器包括： 基底； 形成在所述基底的第一表面上的压印层，所述压印层表面设置有多个凹槽；及 指纹检测元件，容置于所述多个凹槽中； 保护层，设置在所述基底的第二表面之上，所述第二表面与所述第一表面相对。
18. 如权利要求17所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述指纹检测元件包括擦划 式指纹检测元件。
19. 如权利要求18所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述擦划式指纹检测元件包 括： 感应电极； 多条驱动电极，所述多条驱动电极平行布置且彼此间隔开，所述多条驱动电极分别与 所述感应电极间隔开地相对以定义多个检测间隙。
20. 如权利要求19所述的指纹识别传感器，其特征在于，其中相邻驱动电极之间的节 距彼此相等且在40-80 μ m范围内，驱动电极的宽度彼此相等且在20-45 μ m范围内，检测间 隙的大小彼此相等且在20-40 μ m范围内。
21. 如权利要求20所述的指纹识别传感器，其特征在于，其中所述擦划式指纹检测元 件的导电材料包括金属、石墨烯、碳纳米管或导电高分子材料。
22. 如权利要求21所述的指纹识别传感器，其特征在于，其中所述擦划式指纹检测元 件包括导电网格。
23. 如权利要求17所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述指纹检测元件包括按压 式指纹检测元件。
24. 如权利要求23所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述按压式指纹检测元件包 括： 多个指纹识别单元，布置为多个指纹识别单元行和多个指纹识别单元列的矩阵，每个 指纹识别单元包括沿列方向相对设置的第一电极和第二电极，其中： 在每个指纹识别单元行中，第一电极彼此电连接； 在每个指纹识别单元列中，各指纹识别单元的第二电极彼此电连接，且相邻指纹识别 单元的第一电极和第二电极的设置次序相反。
25. 如权利要求24所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述按压式指纹检测元件还 包括： 多个列向导线，分别沿列方向在相邻的指纹识别单元之间延伸并与多个指纹识别单元 列一一对应，每个列向导线连接到对应的指纹识别单元列中的第二电极且与第一电极电隔 离； 多个绝缘层，设置在每个列向导线与相邻的第一电极之间并至少覆盖第一电极之间的 列向导线部分； 多个桥接线，分别连接行方向上相邻的第一电极，且越过对应的列向导线上的绝缘层 以与列向导线电隔离。
26. 如权利要求25所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述压印层包括第一压印层 和第二压印层，所述第一压印层形成在所述基底上，所述第一压印层表面设置有多个第一 凹槽，多个第一电极、多个第二电极以及多个列向导线设置在所述多个第一凹槽中；所述第 二压印层形成在所述多个第一电极、多个第二电极以及多个列向导线上，所述第二压印层 表面设置有多个第二凹槽，所述多个桥接线设置在所述多个第二凹槽中，部分所述第一压 印层和部分所述第二压印层构成所述多个绝缘层。
27. 如权利要求17所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述保护层还包括颜色覆盖 层，设置在所述保护层与所述指纹检测元件之间。
28. 如权利要求27所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述颜色覆盖层包括油墨层。
29. -种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-28任一项所述的指纹识别传感器。
【文档编号】G06K9/00GK104156714SQ201410425276
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】唐根初, 刘伟, 蒋芳 申请人:南昌欧菲生物识别技术有限公司, 南昌欧菲光科技有限公司, 深圳欧菲光科技股份有限公司, 苏州欧菲光科技有限公司