生物特征成像模块和用于制造生物特征成像模块的方法与流程

1.本发明涉及适合集成在智能卡中的生物特征成像模块(biometric imaging module)和用于制造这样的生物特征成像模块的方法。


背景技术：

2.越来越多地使用各种类型的生物特征系统，以便提供增强的安全性和/或提高的用户便利性。特别地，指纹感测系统由于其小的形状因数、高的性能和用户接受度而已经在例如消费者电子装置中被采用。
3.在各种可用的指纹感测原理(例如，电容、光学、超声、热等)中，电容感测最常在尺寸和功耗是重要问题的应用中使用。电容式指纹传感器提供指示以下电容的测量结果：若干感测结构中的每一个与放置在指纹传感器的表面上或者在指纹传感器的表面上移动的手指之间的电容。
4.此外，市场对智能卡中指纹传感器集成的要求不断增加。然而，与在智能电话中使用指纹传感器的情况相比，对智能卡中的指纹传感器的要求可能有所不同。例如，由于智能卡的成本显著低于智能电话的成本，因此对于智能卡而言更期望降低指纹传感器的成本。
5.此外，还期望简化智能卡的制造，并且特别是与指纹传感器的集成相关的智能卡的制造，以便达到包括指纹传感器的智能卡的有吸引力的成本。
6.因此，期望提供一种改进的适合集成在智能卡中的指纹传感器模块和用于制造这样的指纹传感器模块的方法。


技术实现要素：

7.鉴于现有技术的上述缺点和其他缺点，本发明的目的是提供一种可以在卷到卷(reel-to-reel)生产过程中使用的生物特征成像模块，从而使得能够大规模采用这种模块。
8.根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造生物特征成像模块的方法。该方法包括：提供载带；在载带中形成传感器开口和至少一个接触垫开口，其中，传感器开口与接触垫开口邻近；以及，从载带的顶侧，将生物特征传感器布置在载带上，使得生物特征传感器的本体布置在传感器开口中，生物特征传感器的导电接触垫与接触垫开口对准并且从载带的背侧通过接触垫开口可达，并且使得生物特征传感器的感测表面面向与载带的顶侧相同的方向。
9.要求保护的方法描述了适合在智能卡中使用的生物特征成像模块的制备。对于智能卡集成，电容式指纹传感器由于其低成本和成熟的技术而被有利地使用。然而，所描述的方法同样适用于其他类型的生物特征传感器，例如光学传感器或超声传感器。在所描述的方法中，生物特征传感器是单独制造的，并且该方法旨在形成准备集成在智能卡中的生物特征传感器模块。
10.本发明基于这样的认识：通过在载带中形成开口，其中，各个开口用于生物特征传
感器的导电垫，可以以卷到卷的形式形成低轮廓(low-profile)生物特征传感器模块，该生物特征传感器模块随后可以在大规模工艺中使用。特别地，载体膜的开口的配置和接触垫的对应配置允许生物特征传感器由载体膜承载，而不需要比生物特征传感器本身大的表面面积。
11.要求保护的发明的另外的优点是在载带上不需要金属迹线，因为所有需要的触点都形成在生物特征传感器中，从而使得能够使用低成本的载带，该载带可以由非导电材料例如聚合物制成。
12.根据本发明的一个实施方式，将生物特征传感器布置在载带上包括：在载带中形成开口的步骤之前在载带的顶侧沉积胶层，并且借助于胶层将生物特征传感器固定至载带。胶层可以有利地层压至载带，并且用于传感器和接触垫的开口因此同时形成在胶层和载带中。如将在下面的具体实施方式中描述的，还可以使用热冲压(hot stamping)技术将生物特征传感器固定至载带。
13.根据本发明的一个实施方式，载带的接触垫开口与用于传感器的开口是分开的。生物特征模块的接触垫从而位于距生物特征传感器本体足够距离处，使得可以使用载带中的单独的开口。然而。在一些应用中，接触垫与生物特征传感器的本体之间的距离可能非常小，以至于难以在载体膜中形成单独的开口。接触垫开口是否形成为单独的开口，除了取决于其他因素之外，还取决于诸如间隔距离、载带的厚度以及用于形成开口的工艺的容差和精度的因素。
14.根据本发明的一个实施方式，生物特征传感器包括被布置成覆盖传感器本体的盖结构，导电接触垫被布置在盖结构上，并且其中，盖结构的一部分被布置并且被配置成延伸经过接触垫。盖结构从而比限定有效感测区域的指纹传感器的本体大，并且通过将导电接触垫布置在盖结构上而不是在传感器本体的背侧，可以减小所得到的生物特征成像模块的厚度，这对于智能卡集成特别重要。在一些实施方式中，盖结构的尺寸可以对应于生物特征传感器的有效感测区域的尺寸，使得盖结构的整个外表面限定有效感测区域。
15.根据本发明的一个实施方式，传感器本体被布置成突出到载带的底表面下方。因此，由于载带不会增加模块的总厚度，所以生物特征成像模块的总体厚度可以被最小化。
16.根据本发明的一个实施方式，通过胶膜的层压将胶层沉积到载带的顶侧。
17.根据本发明的一个实施方式，载带是柔性卷到卷型膜。该方法还可以包括在载带的底侧沉积胶层，例如为将成像模块安装在诸如智能卡的装置中做准备。
18.根据本发明的一个实施方式，该方法还包括从载带冲压出生物特征成像模块。冲压出的生物特征成像模块可以进一步被布置在智能卡的开口中，随后通过借助于导电接触垫在生物特征传感器与智能卡电路之间形成电连接。
19.根据本发明的一个实施方式，该方法包括将智能卡的触点焊接至导电接触垫，其中，载带的接触垫开口限制焊接区域。当生物特征成像模块被提供在智能卡中时，导电接触垫与智能卡之间的接触通过焊接形成。当导电接触垫的厚度小于载带的厚度时，将在载带中形成凹部，并且在焊接期间，该凹部将限制焊料浮出和离开接触垫。因此可以借助于由载带形成的凹部来改进焊接过程。
20.根据本发明的第二方面提供了一种生物特征成像模块，其包括：载带，载带包括传感器开口和接触垫开口，其中传感器开口与接触开口邻近；附接至载带的第一侧的生物特
征传感器，使得生物特征传感器的本体位于载带的传感器开口中，其中生物特征传感器包括面向与载带的第一侧相同的方向的有效感测区域，生物特征传感器还包括与接触垫开口对准并从第二侧可达的导电接触垫。
21.本发明第二方面的附加效果和特征在很大程度上类似于以上结合本发明第一方面所描述的效果和特征。
22.当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建不同于以下描述的实施方式的实施方式。
附图说明
23.现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图来更详细地描述本发明的这些方面和其他方面，在附图中：
24.图1是概述根据本发明的实施方式的方法的总体步骤的流程图；
25.图2a至图2d示意性地示出了根据本发明的实施方式的方法的步骤；
26.图3a至图3b是根据本发明的实施方式的生物特征成像模块的示意性透视图；
27.图4示意性地示出了根据本发明的实施方式的生物特征成像模块；以及
28.图5示意性地示出了根据本发明的实施方式的集成在智能卡中的生物特征成像模块。
具体实施方式
29.在本具体实施方式中，主要参照集成在智能卡中的电容式指纹感测装置来描述根据本发明的用于制造成像模块和生物特征成像模块的各种实施方式。然而，所描述的方法同样适用于其它类型的生物特征传感器和其它应用诸如iot装置等。
30.图1是概述方法的总体步骤的流程图，并且还将参照示出该方法的各个步骤的图2a至图2d来描述该方法。
31.第一步骤包括提供100载带200。优选地以用作载带的柔性卷到卷型膜的形式提供载带200。
32.该方法还包括在载带200的顶侧208沉积102胶层211，其中，优选地通过胶膜211的层压将胶层211沉积到载带200的顶侧208。下一步骤包括在载带200中形成104传感器开口204和至少一个接触垫开口206，其中，如首先示出了侧视图并且其次示出了从载带200的底侧210的视图的图2a所示，传感器开口204与接触垫开口206邻近。从而在胶层211以及载带200中形成所需的开口，优选地通过使用适当的工具冲压出开口来形成所需的开口。在图2a所示的示例中，载体膜包括四个独立的接触垫开口206，其中，在矩形传感器开口204的每一侧有一个开口206。较小的导电垫开口206也可以更靠近传感器开口204定位。
33.接下来，生物特征传感器212从载带的顶侧208被布置106在载带200上，并且借助于胶层208被固定至载带200。代替使用胶层，同样可以借助于所谓的热冲压将生物特征传感器固定至载带。在热冲压技术中，载带200本身由热塑性材料或b级环氧树脂制成。当使用保持器将生物特征传感器212提供在载带200上时，压力和热量两者都经由保持器被施加，使得生物特征传感器212变得牢固地固定在相对于载带200的正确位置中。
34.生物特征传感器212被提供成使得生物特征传感器212的本体214位于传感器开口204中，并且生物特征传感器212的导电接触垫216与载带200的对应接触垫开口206对准，并且通过载带200的对应接触垫开口206从载带的底侧210可达。生物特征传感器212的感测表面219面向与载带200的顶侧208相同的方向。载带200的顶侧208和底侧210相对于生物特征传感器212被限定，使得生物特征传感器212的感测表面219面向与载带200的顶侧208相同的方向。
35.生物特征传感器212的导电接触垫216被配置成在生物特征传感器212与外部电路(诸如智能卡中的电路)之间形成电连接，使得生物特征传感器212可以用于例如对智能卡的用户的认证。此外，生物特征传感器212包括从生物特征传感器212的顶侧可达并且位于感测表面219附近的导电边框221。边框用于控制与生物特征传感器212接触的手指的电势，这在电容感测方法中是有利的。然而，所描述的边框对于传感器的总体功能而言并不是严格要求的，并且因此是可选的。
36.如在图2b至图2d中可以看到的，生物特征传感器还包括被布置成覆盖传感器的本体214的盖结构218。盖结构218可以由使用玻璃纤维芯的用于pcb(印刷电路板)的材料制成，或者由没有玻璃纤维的pi(聚酰亚胺)材料制成。感测表面219从而由盖结构218的顶表面形成，并且导电接触垫216被布置在盖结构的底表面上，并且其中，盖结构的一部分被布置并且被配置成比传感器本体214大并且延伸经过接触垫216。
37.图2c示出了在载体膜的背侧210沉积胶层220(热熔胶)，以为在智能卡中布置生物特征传感器模块做准备。热熔胶层220可以通过层压沉积在载带200的背侧210，并且热熔胶层220的开口在层压之前形成。热熔胶层220中的开口优选地以与形成载带200的开口的方式类似的方式从热熔胶层220冲压出。
38.在图2d中，生物特征传感器212从载体膜200中冲压出，以形成适合智能卡集成的t形生物特征传感器模块222。
39.图3是生物特征传感器模块222的透视图，从上方看示出了感测表面219和边框221。
40.图4是在导电垫开口206与传感器开口204之间不存在载带的实施方式的示意性示出。换句话说，接触垫开口206可以被视为传感器开口204的切口。可以看出，接触垫206与传感器本体214之间仍然存在间隔。
41.图5示出了t形生物特征传感器模块222在智能卡300中的组装。智能卡300包括具有对应于传感器模块222的t形的呈t形的凹部302。此处可以看出，生物特征传感器模块222的导电接触垫216被定位成使得它们可以与智能卡300的对应连接304形成电连接。生物特征感测模块200有利地在连接304的位置处使用具有焊接材料的粘合剂附接至智能卡基板。电路径被形成为从生物特征传感器212通过盖结构218上的导电接触垫216并且经由焊接接头到卡体308中的导线306。机械粘合可以通过布置在生物特征成像模块222的盖结构218的延伸部分与卡体308之间的所谓的“热熔胶”(热塑性粘合剂，220)来实现。
42.由生物特征成像模块中剩余的载体膜200形成的凹部224从而可以通过防止焊料从导电接触垫216流出来辅助焊接过程。从而，减少了电短路和焊料污染的风险，提高了焊接步骤的总体质量。此外，可以使用热冲压工艺将指纹传感器模块200安置在智能卡300中。
43.尽管已经参照本发明的具体示例性实施方式描述了本发明，但是对于本领域技术
人员来说，许多不同的改变、修改等将变得明显。另外，应当注意，可以以各种方式省略、互换或布置方法和成像模块的部分，只要成像模块仍能够执行本发明的功能。
44.另外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施方式的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实并不指示不能使用这些措施的组合获利。