本發(fā)明涉及指紋感測模塊以及包括這種指紋感測模塊的智能卡。

背景技術(shù)：

為了提供增大的安全性和/或增強的用戶方便性，越來越多地使用各種類型的生物計量系統(tǒng)。特別地，得益于指紋感測系統(tǒng)的小外形、高性能和用戶接受性，其已在例如消費者電子裝置中被采用。

在各種可用的指紋感測原理(諸如電容、光、熱等)中，電容感測是最常用的，尤其是在尺寸和功耗是重要問題的應(yīng)用中。所有電容指紋傳感器提供指示若干個感測結(jié)構(gòu)中的每個與放置在指紋傳感器表面上或跨越指紋傳感器表面移動的手指之間的電容的度量。

為了準確測量手指和感測結(jié)構(gòu)之間的電容，期望手指可以保持在已知的基準電位。通常在智能電話等中使用時，基準電位可以借助于布置在指紋傳感器周圍的導(dǎo)電邊框(bezel)來提供，其中放置在傳感器上的手指也接觸該邊框。

然而，對于集成在市場越來越需要的智能卡中的指紋傳感器，相比于傳感器在智能電話中使用的情況，對指紋傳感器的要求可能改變。例如，邊框涉及單獨的制造步驟并且還增加了裝配指紋傳感器的步驟，從而增加了指紋傳感器的成本。因為智能卡的成本顯著低于智能手機的成本，所以有利的是還降低用于智能卡的指紋傳感器的成本。再者，剛性金屬邊框不能夠并入柔性智能卡中。

因此，需要用于集成在智能卡中的改進的指紋傳感器。特別地，需要其中能夠在不使用邊框的情況下向手指提供受控的基準電位的指紋傳感器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述和其他缺點，本發(fā)明的目的在于提供適合用于集成在智能卡中的指紋感測模塊。具體地，本發(fā)明涉及其中能夠在不使用邊框的情況下向手指提供基準電位的指紋感測模塊，以及包括這種指紋感測模塊的智能卡。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種指紋傳感器模塊，其包括：基板；指紋感測裝置，其安裝在基板的第一面上；至少一個連接焊盤，其布置在基板上并且被配置成將指紋傳感器模塊電連接至外部部件；以及導(dǎo)電層，其布置在基板的與第一面相對的第二面上，形成指紋感測模塊的背面，其中該導(dǎo)電層連接至指紋傳感器模塊的用于控制與該導(dǎo)電層接觸的手指的電位的控制電路。

其上安裝有指紋感測裝置的基板可以是常規(guī)pcb基板、硅基板、或者用作指紋感測裝置的載體的任何其他類型的基板。例如，基板可以是柔性基板，便于將指紋感測模塊集成在智能卡中，在該情況下可能需要一定程度的柔性。

指紋感測裝置可以是電容感測裝置，其中通過確定感測裝置的感測結(jié)構(gòu)與放置在感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合來捕獲指紋圖像，其中通過特定的讀出電路來獲取指紋圖像。讀出電路可以完全地或部分地與感測電路集成在同一芯片中，或者讀出電路可以包括與指紋感測裝置分立布置的電路。

此外，控制電路可以被配置成向?qū)щ妼犹峁╇娢换鶞市盘?，用于控制與感測表面接觸的手指的電位。

本發(fā)明基于下述實現(xiàn)方式：適合用在智能卡中的指紋傳感器模塊可以通過在基板的背面上布置導(dǎo)電層來提供，使得可以在不使用邊框的情況下控制手指的電位。從而，當用兩個手指(例如，拇指和食指)抓握指紋感測模塊時，一個手指將與指紋感測裝置的感測表面接觸并且另一手指將與導(dǎo)電層接觸。這允許控制與感測表面接觸的手指的電位，繼而便于指紋捕獲。如下文將更詳細討論的，所描述的指紋傳感器模塊可以有利地集成在智能卡中。

因此，提供了一種指紋傳感器模塊，其中不需要與指紋傳感器位于同一面上的邊框或類似的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，從而簡化了指紋傳感器模塊的構(gòu)造。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，傳感器模塊還可以包括布置在基板上的覆蓋層，該覆蓋層覆蓋基板的一部分以封裝指紋感測裝置的至少一部分。

在本文中，覆蓋層可以是被布置成覆蓋和保護指紋傳感器的二次成型層(overmoldlayer)。覆蓋層也可以是包括諸如防護板和粘合劑等的另外的層的層堆疊。覆蓋層也可以被布置成僅覆蓋部分指紋感測裝置，諸如包括接合焊盤和接合線的裝置邊緣，在這種情況下，可以使用分立的層或結(jié)構(gòu)來保護指紋感測裝置的感測結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，至少一個連接焊盤可以布置在基板的第一面上，并且其中覆蓋層不覆蓋該至少一個連接焊盤。因此，連接焊盤將與指紋感測裝置布置在基板的同一面上，面向同一方向。此外，連接焊盤未被覆蓋層覆蓋，意味著連接焊盤被暴露以實現(xiàn)與諸如智能卡的外部部件的連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，至少一個連接焊盤可以被布置成鄰近基板邊緣，從而便于傳感器模塊和外部部件之間的連接。并不總是要求連接焊盤被布置成直接鄰近基板邊緣。在一些實施例中，連接焊盤布置在基板的第一面上的、在指紋感測裝置和基板邊緣之間的某處就足夠了。此外，還可以將連接焊盤布置在基板邊緣上，即，基板的側(cè)面上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，覆蓋層的形狀與基板的形狀相同，并且其中覆蓋層的面積小于基板的面積。此外，負載層的中心可以與基板的中心對準。作為示例，傳感器模塊可以包括矩形基板，其具有其上布置有矩形覆蓋層的矩形指紋感測裝置。因此，一個或更多連接焊盤可以被布置成鄰近基板邊緣，其中所述一個或更多連接焊盤被暴露并且不被覆蓋層覆蓋。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，至少一個連接焊盤可以布置在基板的第二面上，并且與導(dǎo)電層電流隔離。因此，連接焊盤可以與導(dǎo)電層布置在同一面上，其提供傳感器模塊的另外的集成可能性。

在本發(fā)明的一個實施例中，控制電路可以被配置成向?qū)щ妼犹峁?qū)動信號和/或地電位。假設(shè)用兩個手指抓握傳感器模塊，其中一個手指與導(dǎo)電層接觸并且另一手指與指紋感測裝置接觸，則與感測裝置接觸的手指的電位也可以由包括在傳感器模塊中的控制電路控制。消除對邊框的需求的另外的優(yōu)點在于傳感器模塊可以被配置成占據(jù)更小的表面區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，導(dǎo)線層可以借助于貫穿基板的通孔連接與控制電路連接。在硅基板的情況下，連接可以稱作硅通孔(tsv)連接。這使控制電路能夠布置在離導(dǎo)電層一定的距離處。例如，控制電路可以與指紋感測裝置分立布置在同一面上，或者控制電路可以集成在指紋感測裝置中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，導(dǎo)電層可以有利地是金屬層，這提供高導(dǎo)電性和高抗磨損性二者。此外，金屬的使用使得能夠使用常規(guī)的淀積技術(shù)，諸如電鍍、蒸發(fā)、濺射等。

此外，導(dǎo)電層可以被圖案化，允許導(dǎo)電層的美學(xué)外觀被調(diào)整以適應(yīng)不同的要求，繼而便于傳感器模塊集成在廣泛的應(yīng)用中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，傳感器模塊還可以包括布置在指紋感測裝置和/或覆蓋層上的涂覆層。該涂覆層則可以是傳感器模塊的最外層，形成感測表面。涂覆層可以用于例如向傳感器模塊提供期望的顏色或圖案，或者涂覆層可以是防止污垢粘附至傳感器表面的疏水和/或疏油層。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種包括智能卡電路和根據(jù)上述實施例中的任何一個實施例的傳感器模塊的智能卡，其中智能卡包括其中布置有傳感器模塊的開口，并且其中指紋傳感器經(jīng)由布置成與傳感器模塊的連接焊盤接觸的連接點電連接至智能卡電路。

因為通常用兩個手指抓握智能卡，所以這可以用于借助于布置在指紋傳感器的背面上的電極來控制手指的電位，使得當人抓握卡并且將一個手指放在傳感器上時，另一手指將與該電極接觸并且從而可以控制手指的電位。

因此，傳感器模塊可以用于對智能卡的用戶進行認證，并且可以借助于傳感器模塊的連接焊盤和智能卡的相應(yīng)連接點將與認證相關(guān)的信息提供給智能卡電路。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，智能卡包括：第一層，該第一層包括具有對應(yīng)于傳感器模塊的覆蓋層的尺寸和形狀的第一開口；第二層，該第二層包括大于第一開口并且具有對應(yīng)于傳感器模塊的基板的尺寸和形狀的第二開口；和傳導(dǎo)層，該傳導(dǎo)層包括連接點，該傳導(dǎo)層布置在第一層和第二層之間，其中該傳感器模塊被布置成使得該傳感器模塊的連接焊盤與智能卡的連接點接觸。第一層的開口也可以具有對應(yīng)于感測模塊的指紋感測裝置的尺寸。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，智能卡的第一層的外表面與傳感器模塊的感測表面位于同一平面中，并且智能卡的第二層的外表面與傳感器模塊的導(dǎo)電層位于同一平面中。從而，傳感器模塊可以智能卡集成在平面中，而不需要中斷智能卡的表面輪廓。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種包括智能卡電路和根據(jù)上述實施例中的任何一個實施例的傳感器模塊的智能卡，其中智能卡包括凹入部，傳感器模塊被布置在該凹入部中，使得指紋感測裝置被智能卡的第一層覆蓋；并且其中指紋傳感器模塊經(jīng)由布置成與傳感器模塊的連接焊盤接觸的連接點電連接至智能卡電路。

因此，當從智能卡的第一面觀看時，感測模塊可以是隱藏的，并且可以通過將手指放置在智能卡的表面上的、對應(yīng)于傳感器模塊的位置的適當位置處來獲取指紋，該適當?shù)奈恢美缈梢员灰曈X地指示在智能卡表面上。此外，通過將導(dǎo)電層集成在智能卡的背面中，傳感器模塊可以完全地且無縫地集成在智能卡中。

當研究所附權(quán)利要求和以下描述時，本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點將變得明顯。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認識到，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明的不同特征可以組合以創(chuàng)建除了以下描述的實施例以外的實施例。

附圖說明

現(xiàn)將參照示出本發(fā)明的示例實施例的附圖，更詳細地描述本發(fā)明的這些和其他方面，在附圖中：

圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括指紋傳感器模塊的智能卡；

圖2a至圖2c示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的傳感器模塊；

圖3示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括傳感器模塊的智能卡；

圖4a至圖4c示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的傳感器模塊；

圖5a至圖5b示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括傳感器模塊的智能卡；以及

圖6示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括傳感器模塊的智能卡；

具體實施方式

在本詳細描述中，根據(jù)本發(fā)明的指紋傳感器模塊的各種實施例主要參照用于集成在智能卡中的指紋傳感器模塊和包括這種傳感器模塊的智能卡來進行描述。然而，該傳感器模塊同樣可以集成在諸如usb連接器、電子鑰匙和鑰匙鏈、安全令牌的部件中以及可以受益于生物計量驗證功能的類似部件中。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括傳感器模塊102的智能卡100的示意性圖示。

圖2a示出了包括基板202和安裝在基板202的第一面上的指紋感測裝置204的指紋傳感器模塊102。連接焊盤206布置在基板的第一面上，與指紋感測裝置204面向同一方向。連接焊盤206電連接至指紋感測裝置204以將所捕獲的指紋的信息提供給在傳感器模塊102的外部的電路，諸如智能卡電路。指紋感測裝置204由布置在基板202上的覆蓋層208封裝和保護。覆蓋層208可以是例如成型層，并且該覆蓋層208還可以包括多個分立的層。在這里，覆蓋層208形成傳感器模塊102的外表面，即感測表面。然而，覆蓋層208也可以被布置成僅覆蓋指紋感測裝置204的一部分，諸如由感測元件212覆蓋的區(qū)域，或者可以布置分立的層以僅保護指紋感測裝置204的感測元件212。被布置成保護感測元件的分立的層例如可以是有色涂層或者保護性電介質(zhì)板，諸如覆蓋玻璃。

在這里，指紋感測裝置204被圖示為包括導(dǎo)電感測元件212的陣列的電容感測裝置204，其中利用放置在傳感器模塊上的手指的指紋脊和指紋谷之間的電容耦合的差來捕獲指紋。

指紋傳感器模塊102還包括導(dǎo)電層210，該導(dǎo)電層210布置在基板202的、與第一面相對的第二面上，從而形成指紋感測模塊102的背表面。導(dǎo)電層連接至指紋傳感器模塊102的用于控制與導(dǎo)電層210接觸的手指的電位的控制電路。導(dǎo)電層210可以是例如通過電鍍淀積的銅層。導(dǎo)電層210還可以被圖形化以提供期望的美學(xué)外觀，其中圖形化可以通過激光切割、光刻、鍍覆等來實現(xiàn)。例如，導(dǎo)電層210可以成形為連合活字(logotype)或任何其他圖案。指紋感測裝置還可以包括與指紋傳感器204布置在基板的同一面上的靜電放電(esd)節(jié)點(未示出)，以保護傳感器免受靜電放電的影響。

圖2b是傳感器模塊102的透視圖，其更清楚地圖示了被布置成鄰近基板202的邊緣的多個連接焊盤206。此外，在這里，覆蓋層208具有與指紋感測裝置204和基板202相同的形狀，但是尺寸小于基板202，從而在基板202的邊緣處使連接焊盤暴露。應(yīng)當注意，覆蓋層和連接焊盤的許多不同的配置是可能的。連接焊盤206例如可以被布置成鄰近基板202的所有四個邊緣。覆蓋層208也可以被布置成到達基板的一個或更多個側(cè)邊緣。此外，盡管本文中基板202被圖示為矩形或正方形基板202，但是原則上可以任意選擇基板的形狀，諸如圓形基板或橢圓形基板。基板202可以是常規(guī)pcb基板或者其可以是柔性基板，諸如聚酰亞胺基板。

圖2c圖示了傳感器模塊102的背面，其包括導(dǎo)電層210。導(dǎo)電層210可以被布置成覆蓋基板202的、與其中布置有指紋感測裝置204的面相對的整個面，或者可以如圖2c所示覆蓋基板202的選定部分，只要當抓握傳感器模塊102并且另一手指(例如，拇指)放置在指紋感測裝置204的表面上時能夠假定導(dǎo)電層210與手指(例如，食指)電流接觸即可。

用于提供基準電位的控制電路和讀出電路的可能配置對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的，在本文中將不進一步詳細討論。此外，讀出電路和控制電路兩者均可以完全集成在指紋感測裝置204中，或者部分電路可以作為分立部件布置在基板202上。指紋傳感器模塊102也可以被設(shè)置為系統(tǒng)級封裝(sip)模塊，其中例如表示感測裝置以及全部或部分的讀出電路和控制電路的許多集成電路被封閉在單個模塊中。再者，傳感器模塊可以包括用于處理靜電放電esd的節(jié)點。例如，專用接觸可以布置在基板的第一面上以將手指連接至esd電路。

圖3示意性地圖示了包括上述傳感器模塊102的智能卡300。在本文中智能卡應(yīng)該被廣義地解釋為包括具有提供功能的嵌入式集成電路的任何卡。智能卡例如可以是信用卡、門禁卡(accesscard)或身份卡。

智能卡300包括貫穿開口，其中布置有指紋傳感器模塊102并且傳感器模塊102經(jīng)由被布置成與傳感器模塊102的連接焊盤206接觸的連接點304電連接至智能卡電路(未示出)。此外，智能卡300包括：第一層306，其包括具有對應(yīng)于傳感器模塊102的覆蓋層208的尺寸和形狀的第一開口；和第二層308，其包括大于第一開口并且具有對應(yīng)于傳感器模塊102的基板202的尺寸和形狀的第二開口。如這里所示，第一層306和第二層308的各自的第一開口和第二開口對準，使得傳感器模塊102可以布置在開口中。智能卡300還包括將傳感器模塊102連接至智能卡電路的導(dǎo)電層310。導(dǎo)電層310例如可以包括多個傳導(dǎo)跡線，每個傳導(dǎo)跡線包括被布置成單獨接觸傳感器模塊102的相應(yīng)連接焊盤206的連接點304?？梢允褂谜澈蟿鞲衅髂K102附接至智能卡300。

圖4a至圖4c是指紋傳感器模塊402的另一實施例的示意性圖示，圖4a示出感器模塊402的側(cè)視圖，圖4b示出感器模塊402的透視圖并且圖4c示出傳感器模塊402的背面。這里，連接焊盤404與導(dǎo)電層408布置在基板406的同一面上，即在傳感器模塊102的背面上。傳感器模塊402還包括指紋感測裝置410和覆蓋指紋感測裝置410的覆蓋層412，以形成傳感器模塊402的感測表面。因此，所述指紋傳感器模塊402提供集成在智能卡中或其他部件中的另外可能性。

圖5a示意性地圖示了包括上述傳感器模塊402的智能卡500。智能卡包括第一層502和第二層504以及它們之間的導(dǎo)電層506，導(dǎo)電層506可以包括多個傳導(dǎo)跡線。在圖5a中的智能卡中，第一層502中的開口大于第二層504中的相應(yīng)的對準的開口，使得當傳感器模塊402布置在開口中時，傳感器模塊402的連接焊盤404接觸智能卡500的連接點508。這里，包括導(dǎo)電層408的傳感器模塊402的背面相對于智能卡500的第二層506的外表面略微凹入，而仍然能夠從智能卡500的兩面進入傳感器模塊402的兩面。在將傳感器模塊集成在比該傳感器模塊更厚的裝置中時，類似的布置會是適合的，其中傳感器模塊的兩面可以凹入，即布置在凹入部中，使得傳感器模塊的表面在其中布置有該傳感器模塊的裝置的相應(yīng)表面之下。因此，即使裝置相比于感測模塊厚得多，也可以進入傳感器模塊的兩面。替選地或組合地，可以調(diào)節(jié)傳感器模塊的基板的厚度和/或指紋感測裝置的厚度，使得傳感器模塊的總厚度對應(yīng)于其中要布置該傳感器模塊的裝置的厚度。

圖5b示意性地圖示了包括傳感器模塊402的智能卡510，該傳感器模塊402被智能卡的第一層512覆蓋，使得傳感器模塊402隱藏在智能卡510的表面之下?？梢哉{(diào)節(jié)第一層512在指紋感測裝置410的位置處的厚度，使得可以通過第一層512獲取指紋。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認識到，涉及到連接焊盤位于傳感器模塊的哪一面上、傳感器模塊如何集成在智能卡中等，上述實施例的許多組合是可能的。

再者，傳感器模塊可以包括布置在不同位置處的多個連接焊盤，用于實現(xiàn)該模塊與諸如，智能卡、usb令牌、車鑰匙等不同類型的部件的連接。因此，可以設(shè)置下述傳感器模塊：在不需要對該傳感器模塊進行專用修改的情況下，可以將其用在廣泛的不同應(yīng)用中。

圖6示意性地圖示了智能卡600，其中基板602形成整個智能卡600的大部分。基板602例如可以完全地或部分地替代智能卡600的第二層，即底層。如圖6所示，智能卡600的第一層604，即頂層布置在基板602的頂部，并且在基板602的連接焊盤606和智能卡600的相應(yīng)連接點608之間形成電接觸，以將傳感器模塊600連接至智能卡電路610。此外，第一層可以延伸用于通過與針對圖5b描述的方式類似的方式覆蓋指紋感測裝置，從而形成具有完全集成的傳感器模塊的智能卡。

盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的特定例示實施例描述了本發(fā)明，但是許多不同的變化、修改等對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是明顯的。而且，應(yīng)當注意，指紋傳感器模塊的部分可以以各種方式省略、交換或布置，而指紋傳感器模塊仍然能夠執(zhí)行本發(fā)明的功能。

另外，通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐要求保護的本發(fā)明時，可以理解和實現(xiàn)關(guān)于所公開的實施例的變化。在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”不排除其他元素或步驟，并且不定冠詞“一(a)”或“一個(an)”不排除復(fù)數(shù)。某些措施在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述的純粹事實并不表示不能有利地使用這些措施的組合。