生物识别传感器叠堆结构的制作方法
【专利说明】生物识别传感器叠堆结构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利合作条约专利申请要求2013年9月10日提交的名称为“B1metric SensorStack Structure”的美国临时专利申请N0.61/875，772，以及2014年4月18日提交的名称为“B1metric Sensor Stack Structure” 的美国非临时专利申请N0.14/256，888的权益，这两个申请每个的内容全文以引用方式并入本文。
【背景技术】
[0003]技术领域本申请整体涉及用于生物识别传感器的电路和封装。
[0004]本公开的背景对生物识别数据进行电容性感测实现了响应于不同的电容度量对诸如指纹信息的生物识别信息的收集。此类电容性度量一方面可以介于指纹识别传感器中的一个或多个电容板之间，并且另一方面介于用户的手指的脊和谷之间(诸如，用户的手指的表皮或可能是用户的手指的皮下层)。
[0005]有时会发生如下情况:电容的测量结果涉及在用户的手指的表皮上引入电荷。这可能具有如下影响:仅能够引入少量的电荷，用户不会感觉到电荷，有时为用户的手指表皮上的麻刺感或其他可觉察效应。
[0006]有时会发生如下情况:电容的测量涉及，一方面，指纹识别传感器的电容板之间，并且另一方面，用户的手指的脊和谷之间电容的相对较小的差异。例如，这会涉及将用户的手指放置成距电容板尽可能近。这可能具有限制指纹识别传感器设计灵活性的影响。
[0007]有时会发生如下情况:电容的测量涉及相对于指纹识别传感器定位用户的手指。例如，用户的手指可能必须要放置在导电环内，这显著地限制了指纹识别传感器的尺寸和位置。这也可能具有限制指纹识别传感器设计灵活性的影响。
[0008]有时会发生如下情况:电容的测量涉及与用户的手指上除表皮之外的一部分的电容耦合。例如，电容耦合(或其他指纹识别感测)可能涉及用户的手指的皮下层。这可能涉及引入相对较大的电荷以进行该电容耦合。如上文部分所述，这可能具有如下影响:用户可能感觉到电荷，有时为用户的手指一部分中的麻刺感或其他可察觉效果。
[0009]这些示例的每个，以及其他可能的考虑，会导致指纹识别传感器和结合指纹识别传感器的设备(诸如，使用指纹识别进行认证的计算设备)的难题。指纹识别传感器可能在尺寸或位置、或其是否能够容易与结合指纹识别传感器的设备的其他元件结合方面受到限制。对于第一示例，这可能具有如下影响:指纹识别传感器可能不容易并入某种类型的设备(例如，较小的设备，如智能电话和触控板)中。对于第二示例，这可能具有如下影响:可能需要指纹识别传感器较为脆弱或以其他方式受到不希望的设计约束。
【发明内容】
[0010]本申请提供了包括电路和设计的技术，其能够相对于生物识别图像和数据接收信息，诸如指纹数据，并且其能够并入使用生物识别的设备中。例如，指纹或其他生物识别传感器可以设置于控制按钮或显示元件下方，以用于在由用户操作设备的同时，进行指纹识别和认证。
[0011]在一个实施例中，技术包括提供生物识别传感器，其设置于其他元件下方，但仍然设置成在进行指纹识别时距用户的手指较近。可以在按钮下方或显示元件下方设置电路，但一个或多个电容板和用户的手指之间具有减小量的距离。对于一些示例而言，电路可以通过如下的一种或多种方式设置于设备元件下方，其中指纹识别传感器电路自身具有减小的竖直间距:(I)利用通过硅晶片从电路顶部切割的一个或多个通孔设置的焊丝来耦接指纹识别传感器电路，(2)利用通过设置于经硅晶片从电路边缘切割的一个或多个沟槽的焊丝来耦接指纹识别传感器电路，(3)在塑料模制中封装指纹识别传感器电路，塑料模制至少部分被去除，以及(4)利用焊料元件，例如封装的焊球或压缩的焊料元件，将指纹识别传感器电路耦接到其他电路。
[0012]在一个实施例中，电路可以包含或采用使用设备的元件在指纹识别中辅助指纹识别传感器的技术。对于一些示例而言，可以通过如下的一种或多种方式利用一个或多个设备元件设置电路，其中一个或多个设备元件辅助指纹识别传感器电路:(I)将电容元件耦接到设备一侧或按钮或其他设备元件附近，(2)印刷电路元件以辅助指纹识别传感器，或包括在指纹识别传感器中，在按钮或其他设备元件下侧，(3)将指纹识别传感器电路元件耦接到按钮或其他设备元件，其改善耦接指纹识别传感器，诸如包括蓝宝石或另一种基板的各向异性元件的电场，以及(4)使用透明或半透明按钮或其他设备元件以除电容感测之外执行光学感测或红外感测，以便辅助或包括在指纹识别传感器电路中。
[0013]在一个实施例中，电路包括使用包括指纹识别传感器电路的设备元件以在使用指纹识别传感器时辅助用户的技术。对于一些示例而言，可以利用设备元件设置电路，其中设置设备元件以通过如下的一种或多种方式辅助用户:(I)使用至少部分由按钮或其他设备元件形成的凹陷形状，以帮助在使用指纹识别传感器电路时定位用户的手指进行指纹识另IJ，并在按钮和其他设备元件下方设置指纹识别电路，以及(2)在触敏下压按钮上方设置指纹识别电路以提供触觉反馈。
[0014]另一个实施例可以采取生物识别传感器叠堆的形式，包括:盖;围绕盖并限定接地环的镶边;定位于盖下方的传感器；以及定位于传感器下方的开关。在一些实施例中，在下压盖时，盖、镶边和传感器全部移动;并且在下压盖时，开关塌缩。在其他实施例中，传感器用于捕获生物识别数据，同时开关产生电信号。在实施例中，传感器用于从接触盖的多个手指捕获数据。
[0015]虽然公开了多个实施例(包括其变型形式)，但本领域的技术人员根据示出和描述本公开的示例性实施例的以下【具体实施方式】将容易想到本公开的其他实施例。如将认识到的，本公开能够在各个明显的方面作出修改，所有修改均不脱离本公开的实质和范围。因此，附图和【具体实施方式】将被视为在实质上是例示性的而不是限制性的。
【附图说明】
[0016]虽然本说明书以特别指出并清楚地要求保护主题的权利要求书结束，其中该主题被认为形成本公开，但是据信，通过以下结合附图的描述可更好地理解本公开，其中:
[0017]图1示出了设备一部分中包括的指纹传感器的概念图。
[0018]图2示出了如相对于图1部分描述的按钮组件的概念图，示出了层合层。
[0019]图3示出了如相对于图1部分描述的按钮组件的另一个概念图，示出了指纹识别传感器。
[0020]图4A和图4B示出了如相对于图1部分描述的按钮组件的另一个概念图，示出了指纹识别传感器。
[0021]图5示出了如相对于图1部分描述的具有按钮组件的设备的概念图，示出了指纹识别传感器。
[0022]图6示出了具有平面透镜的凹陷设计中按钮组件的另一个概念图。
[0023]图7大致示出了用于蓝宝石的样本晶格结构700。
[0024]图8示出了样本生物识别传感器叠堆的分解图。
[0025]图9示出了已组装配置中图8的传感器叠堆的横截面图。
[0026]图10是已组装配置中图8的传感器叠堆的透视图。
[0027]图11示出了结合样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
[0028]图12是通过盖中间截取的图11的样本电子设备的横截面图，示出了设备内的生物识别传感器叠堆。
[0029]图13是类似于图12的透视横截面图。
[0030]图14是类似于图13的放大透视横截面图，示出了生物识别传感器叠堆。
[0031]图15示出了结合具有矩形形状的样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
[0032]图16示出了结合具有菱形形状的样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
[0033]图17示出了结合具有圆形形状且凸起高于设备表面的样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
[0034]图18示出了结合具有圆形形状并且凹陷低于设备表面的样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
【具体实施方式】
[0035]本公开涉及用于电子设备的指纹传感器系统，包括但不限于用于智能电话、平板电脑、媒体播放器、个人计算机和其他便携式电子和移动设备的指纹图像传感器。在一些设计中，指纹传感器设置于控制按钮或显示元件下方，使得可以在由用户操作设备的同时，执行指纹识别和认证。
[0036]指纹传感器自身可以利用电容元件的网格捕获指纹图像，或者光学传感器或其他适当的指纹成像技术。也可以提供控制电路，例如，对触摸或按压做出响应的控制按钮或开关元件，或对接近和(多个)触摸定位做出响应的触摸屏控制系统。在一些设计中，结合利用诸如蓝宝石的各向异性绝缘材料形成的控制按钮或显示元件使用指纹传感器。
[0037]本文描述的示例和实施例总体公开了用于封装传感器，诸如电容性传感器的各种结构和方法。一些实施例结合了传感器、围绕传感器的结构、连接结构(电、物理或两者)的各种放置以及用于增强传感器成像、传感器保持和引导用户的手指到传感器上方适当位置的技术，其中传感器自身不能被看到。
[0038]额外的示例和实施例描述相对于设备放置传感器，例如，设置于覆盖玻璃或框结构中的凹陷中的蓝宝石按钮或透镜元件。在其他示例中，可以将传感器嵌入(例如，层合)覆盖玻璃系统中或设备的结构或外壳内。设备外壳或框架还可以包括开口或传感器孔，其中放置了传感器，例如，利用封装的传感器设计在传感器上方模制塑料或另一种材料。过模制或封装材料可以形成透镜或按钮结构的部分，或者可以使用蓝宝石材料。
[0039]@1
[0040]图1示出了设备100的一部分中包括的指纹识别传感器102的概念图。
[0041]设备100—部分的分解图示出了为形成指纹识别传感器102电路并定位下压按钮下方的传感器102电路而设置的部分的组件。尽管本申请描述了具有特定下压按钮和特定传感器102电路的特定组件，但在本发明的上下文中，针对任何此类限制不存在特定要求。例如，下压按钮可以设置成从指纹识别传感器102电路稍微偏离中心，效果是下压按钮仍然对于实现其目的有效，同时传感器102电路仍然结合在附近定位用户的手指而工作。在阅读本申请之后，本领域内的技术人员会认识到，很多其他和更多示例组件也在本发明的范围和实质内，会有效，并不需要其他发明或过多的试验。
[0042 ]设置覆盖玻璃(CG)框架106以耦接到智能电话的覆盖玻璃107、触控板、移动计算设备的部分、输入机构、键盘的按键、输入或输出设备外壳的部分、车辆面板或主体、家用电器等、触摸屏或其他设备100，并设置其以耦接到设备100的框架。(在很多实施例中，设备100是某种形式的移动计算设备。)覆盖玻璃框架106包括设置成定位下压按钮的按钮孔穴108，并且还包括一个或多个螺丝夹具110，其被设置成匹配到外部螺丝位置并被设置成接收水平螺丝，用于在构造组件时将覆盖玻璃框架106保持在基板的适当位置(如下文进一步所述)。
[0043]设置覆盖玻璃框架106中的按钮孔穴108以保持按钮104(如下所述，其可以形成下压按钮