CN1132120C - 生物计量传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在一种生物计量传感器及其制造方法中，传感器芯片(2)设有导电块(9)形式的连接触点(5)。传感器芯片(2)装设在芯片外壳(1)中，其中，所述块(9)与芯片外壳(1)的相应连接线(5)相接触。在该接触的同时，传感器芯片(2)借助紧密地围绕在传感区域(8)周围的粘结层(10)而被粘结在芯片外壳(1)之内。

Description

生物计量传感器及其制造方法
本发明涉及一种具有传感器芯片和用于装入该传感器芯片的芯片外壳的生物计量传感器及其制造方法。
已经知道，为了对人员进行鉴别，需要对人体特有的特征，譬如手指细节(即指印)进行测定。这种人员鉴别方法譬如可以在手提电话、计算机、汽车及钥匙中应用。在某些应用领域，尤其在手提电话中，为了实现装入，芯片外壳需要构造得尽可能地小。此外，极小的构件厚度也是尤其值得追求的。
EP 0 789 334 A2曾公开过一种生物计量传感器，其传感器芯片是安放在一个铅框上，其中，所述传感器芯片借助线连结方法进行电接触，并利用一种模塑材料如此地进行封装，使得可穿过该模塑材料中的相应空隙来接近传感平面。
该已知传感器的缺点在于，一方面，其构造相当大，另一方面，其制造也较复杂。
因此，本发明的任务在于，创造一种文章开头所述类型的生物计量传感器，它具有尽可能小的尺寸，而且制作简单。此外，还创造了一种尽可能简单地制作该生物计量传感器的方法。
本发明的生物计量传感器的特征在于：
-传感器芯片具有导电块形式的连接触点，
-传感器芯片的上侧有一种防刮伤覆盖层，
-所述块与设置在芯片外壳内或上的芯片外壳连接线相接触，
-在所述防刮伤覆盖层与芯片外壳之间，至少在传感平面的周围有一种粘结层，其厚度根据所述块的高度如此地进行调节，使得传感器芯片和芯片外壳之间形成紧密的连接。
对于本发明的生物计量传感器，它有一种特征是，芯片外壳在预定的位置已具有用于传感器芯片的连接触点。当装入到芯片外壳之中时，芯片利用其相应位置处的块(由导电材料制成的柱形突起)自动地与芯片外壳的连接触点保持连接，由此完全取消了下面的线连结。传感器芯片固定而紧密地位于芯片外壳之内，因此也无需利用塑料物质对芯片进行模塑(亦即封装)。另外，本发明的生物计量传感器可以以简单、快捷和废品少的方式来制造。此外还有一个特殊的优点，即所述块与芯片外壳连接触点的接触以及芯片外壳与传感器芯片之间利用粘结层的胶结是在一个工作步骤中完成的。由于本发明的传感器芯片也无须从两侧进行封装，而且独立的芯片外壳可以准确地根据传感器芯片的几何形状和传感器今后的使用范围进行调节，所以在预定的传感平面情况下，本发明的传感器在制造时也可以比现今普通的传感器小得多。
根据一种优选实施方案，除了与连接线保持接触的块之外，另外还在传感器芯片上侧的、可防止传感器芯片相对于芯片外壳产生倾斜的位置处装设了至少一个定位块。这种“虚设块”确保了传感器芯片在装入到芯片外壳的相应凹处之后能共面地对准芯片外壳。由此确保了传感器芯片的所有块能与芯片外壳连接线的相应连接触点进行完好的接触。
优选地，粘结层由一种框形环绕的、围着传感器芯片的传感平面进行涂敷的粘结膜组成。
根据一种优选实施方案，芯片外壳由一种注塑外壳组成，其中，连接线被嵌在芯片外壳的材料中，并导至芯片外壳的外部边缘。由此可避免连接线在今后损坏。在芯片外壳的外部边缘处出现的连接线形成了引线或接入端，它们可以实施为插入接触、焊接接触或夹紧接触。
本发明用于制造生物计量传感器的方法的特征在于以下步骤：
a)在板片的传感器芯片的连接触点上镀敷导电块，
b)用防刮伤覆盖层覆盖板片前侧，
c)去掉块上侧的防刮伤覆盖层，
d)分开传感器芯片，
e)在传感器芯片的传感区域周围涂敷粘结层，其厚度根据所述块的高度如此来进行调节，使得在稍后的方法步骤中，传感器芯片和芯片外壳之间能形成紧密的连接。
f)把传感器芯片装入到其中或其上设有导电连接线的所述芯片外壳之中，由此实现传感器芯片与传感器外壳的粘结，以及同时实现所述块与芯片外壳的连接线的接触。
由此，本发明方法的特征在于，在板片制造过程中已经把相应的块、亦即柱形导电突起镀敷到板片的传感器芯片连接触点上。这譬如可利用丝网印刷来实现。接着，在板片的上侧(前侧)装设一种优选为透明的防刮伤覆盖层，其厚度根据所述块的高度来调节。然后，优选地利用化学机械抛光方法(CMP)使所述的块去掉防刮伤覆盖层以及有时还有的氧化物层。通过该步骤，还可同时实现块的均衡性，也就是说，形成块之间的共面性，由此改善了下面过程中的可接触性。在分开传感器芯片之后，在传感平面周围镀敷一种粘结介质，优选地为一种粘结膜，其厚度根据块的高度进行调节。此时，把传感器芯片装入到与产品要求相一致的外壳中，优选地是装到一种注塑的塑料外壳中，由此在一个步骤内实现传感器芯片在芯片外壳中的粘结和所述块与芯片外壳之间的电接触。
由此，在本发明的方法中可实现为达到共面而所需的块均衡性，并可去掉板片平面上的保护层和氧化物层。在一个单独的工作步骤中实现了块与芯片外壳的接触、以及芯片外壳与传感器芯片之间的紧密性。利用这种方法，可以以简单而又成本合适的方式制造传感器，而且其尺寸很小。
为替代在该方法中利用防刮伤覆盖层覆盖整个板片前侧、然后又去掉该块上侧处的防刮伤覆盖层，也可以如此地在板片前侧镀敷防刮伤覆盖层，即通过在块区域内采用合适的掩蔽法而在防刮伤覆盖层中留出开口，并随后拿掉掩膜。
下面借助附图实施例来详细阐述本发明。图中：
图1为本发明生物计量传感器的炸开图，
图2为图1所示传感器的局部剖开透视图，
图3为沿着图4中的线A-A看过去的图2所示传感器的垂直纵剖图，
图4为图2所示传感器的俯视图，以及
图5为图2所示传感器的垂直纵剖图的放大图。
从图1至5可以看出一种生物计量传感器，它基本上由芯片外壳1和传感器芯片2组成。
芯片外壳1由一种俯视图为矩形的塑料注塑外壳组成。同样为矩形的、芯片外壳1的穿透空隙3具有如此的大小，使得手指细节所在的手指前部能够放入。另外，在确定空隙3的尺寸时，其前部边缘区域和两侧的边缘区域只有一个狭窄的接片4。芯片外壳1的后部边缘区域实施得比较宽一些，且具有许多相邻排列的、已经集成在芯片外壳1之中的连接线5。在所示的实施例中，连接线5延伸到芯片外壳1的下侧，但也可以完全嵌入到外壳材料中，这样，只有其前端和后端露在外面以用于接触的目的。
在芯片外壳1中，从下侧引入一个中心凹处6，由此形成一个向下突出的、环绕的狭窄边缘7，该边缘从侧面完整地把装入的传感器芯片2包封住。在装入状态下，传感器芯片2的下侧与环形边缘7的下侧对齐。如图所示，芯片外壳1在前部正侧和后部正侧处的边缘7宽度也相当窄，这样，芯片外壳1的整个长度只比传感器芯片2的长度稍大一点。
传感器芯片2具有一种矩形的传感区域8，其尺寸大致对应于芯片外壳1的空隙3的尺寸。在装入传感器芯片2的状态下，传感区域8对准芯片外壳1的空隙3，这样，可以利用最大的传感区域面来分析放入的手指的细节。
从传感区域8引出的、未详细示出的连接线在传感器芯片2的上侧处端接在许多依次排列的、以导电块9(即柱形突起)的形式而构造的连接触点上。该块9譬如可以利用丝网印刷而镀敷在板片上。此外，所述块9作如此排列，使得在传感器芯片2的装入状态下，每个块9都与芯片外壳1的所属连接线5相接触，以便与连接线5形成电连接。
另外，传感器芯片2的上侧还有一种在图1及2中用阴影线示出的透明防刮伤覆盖层12，它在板片的制造过程中已全面积地敷设在传感器芯片2上。该防刮伤覆盖层12的高度根据块9的高度进行调节。另外，该防刮伤覆盖层12以及有时还有氧化物层譬如可以通过化学机械抛光方法从块9的上侧重新被去掉，以便在块9和连接线5之间形成导电连接。
在安装时，为了防止传感器芯片2在芯片外壳1内倾斜，可以在传感器芯片2的前部末端区域装设一些与块9相一致的定位块，但它们没有导电性能，而只是具有支承功能。
在从板片分离开来的传感器芯片2上或在防刮伤覆盖层12上，以框形粘结膜的形式涂敷一种粘结层10。粘结层10的中心自由空间11对应于传感区域8的大小或芯片外壳空隙3的大小。另外，根据块9的高度来调节粘结层10的厚度。所述粘结层10用来把传感器芯片2粘结在芯片外壳1内。同时，通过粘结层10还形成了一种环绕的紧密框，该紧密框确保了芯片外壳1和传感器芯片2之间的环形紧密连接。
如果传感器芯片2为粘结的目的而被安装在芯片外壳1的凹处6内，那么，所述块9便同时与芯片外壳1的连接线5产生直接电接触，而且传感器芯片2与芯片外壳1之间也会较紧密。

Claims (13)

1.具有传感器芯片(2)和用于装入该传感器芯片(2)的外壳(1)的生物计量传感器，其特征在于：
-所述传感器芯片(2)具有导电块(9)形式的连接触点，
-所述传感器芯片(2)的上侧有一种防刮伤覆盖层(12)，
-所述块(9)与设置在芯片外壳(1)内或上的芯片外壳(1)连接线(5)相接触，
-在所述防到伤覆盖层(12)和芯片外壳(1)之间，至少在传感区域(8)的周围有一种粘结层(10)，其厚度根据所述块(9)的高度如此地调节，使得传感器芯片(2)和芯片外壳(1)之间形成紧密连接。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：除了与连接线(5)保持接触的块(9)之外，另外还在传感器芯片(2)上侧的、可防止传感器芯片(2)相对于芯片外壳(1)产生倾斜的位置处装设至少一个定位块。
3.如权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述粘结层(10)由一种框形的粘结膜组成。
4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于：所述芯片外壳(1)由一种注塑外壳组成。
5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于：所述连接线(5)嵌入在芯片外壳的材料中，并导至芯片外壳(1)的外部边缘。
6.如权利要求3所述的传感器，其特征在于：所述连接线(5)嵌入在芯片外壳的材料中，并导至芯片外壳(1)的外部边缘。
7.如权利要求1-2之一所述的传感器，其特征在于：所述芯片外壳(1)由一种注塑外壳组成。
8.如权利要求7所述的传感器，其特征在于：所述连接线(5)嵌入在芯片外壳的材料中，并导至芯片外壳(1)的外部边缘。
9.如权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述连接线(5)嵌入在芯片外壳的材料中，并导至芯片外壳(1)的外部边缘。
10.制造生物计量传感器的方法，其特征在于以下步骤：
a)在板片的传感器芯片(2)的连接触点上镀敷导电块(9)，
b)用防刮伤覆盖层(12)覆盖板片前侧，
c)去掉块上侧的防刮伤覆盖层(12)，
d)分开传感器芯片(2)，
e)在传感器芯片(2)的传感区域(8)周围涂敷粘结层(10)，其厚度根据所述块(9)的高度如此来进行调节，使得在稍后的方法步骤中，传感器芯片(2)和芯片外壳(1)之间能形成紧密的连接。
f)把传感器芯片(2)装入到其中或其上设有导电连接线(5)的所述芯片外壳(1)之中，由此实现传感器芯片(2)与传感器外壳(1)的粘结，以及同时实现所述块(9)与芯片外壳(1)的连接线(5)的接触。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：去掉块上侧的防刮伤覆盖层(12)是利用化学机械抛光方法来实现的。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于：在板片上如此地剥露块上侧，使得所有被剥露的块上侧位于同一平面上。
13.制造生物计量传感器的方法，其特征在于以下步骤：
a)在板片的传感器芯片(2)的连接触点上镀敷导电块(9)，
b)在板片前侧镀敷防刮伤覆盖层(12)，其中，在块(9)的区域内采用掩蔽法使得在所述防刮伤覆盖层(12)中留出开口，
c)分开传感器芯片(2)，
d)在传感器芯片(2)的传感区域(8)周围涂敷粘结层(10)，其厚度根据所述块(9)的高度如此来进行调节，使得在稍后的方法步骤中，传感器芯片(2)和芯片外壳(1)之间能形成紧密的连接。
e)把传感器芯片(2)装入到其中或其上设有导电连接线(5)的所述芯片外壳(1)之中，由此实现传感器芯片(2)与传感器外壳(1)的粘结，以及同时实现所述块(9)与芯片外壳(1)的连接线(5)的接触。
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