用于检测生物测量学特征,特别是指纹的传感器装置

1.传感器装置，用于检测生物测量学特征，特别是指纹，具有一个生 物测量用传感器芯片(3)，其中所述传感器芯片(3)固定在一块柔性印 刷电路板(2)上，所述柔性印刷电路板由高柔性载体层(5)和设置在该 柔性载体层(5)上的导电条(6，6′)组成，所述导电条与传感器芯片(3) 建立电接触，并且通向柔性印刷电路板(2)的接线区(7)，其特征在于， 所述传感器芯片(3)在所述柔性印刷电路板(2)上固定的方式是，通过 柔性印刷电路板(2)的通孔(8)可接触到传感器芯片(3)上的传感器阵 列(10)，并且所述柔性印刷电路板(2)上的通孔(8)在接触面一侧至 少部分地被一个导电的接地框(11)所围绕，该接地框与柔性印刷电路板 (2)上的一个接地导电条(6′)之间建立电连接。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置 (1)上设有一个固定的、具有凹槽(15)的用于传感器芯片(3)的固定 与导向的固定导向件(4)，传感器芯片(3)设置在所述凹槽内，并且在 凹槽内将所述传感器芯片(3)固定。
3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述导电条 (6，6′)设置在柔性印刷电路板(2)的下面，并且与传感器芯片焊点(13) 建立电连接，所述传感器芯片焊点设置在传感器芯片(3)的上面。
4.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述柔性印 刷电路板(2)的载体层(5)由Kapton或一种PET薄膜构成。

技术领域\n本发明涉及一种传感器装置，用于检测生物测量学特征，特别是指纹，具 有一个生物测量用传感器芯片，其中所述传感器芯片固定在一块柔性印刷电路 板上，所述柔性印刷电路板由高柔性载体层和设置在该柔性载体层上的导电条 组成，所述导电条与传感器芯片建立电接触，并且通向柔性印刷电路板的接线 区。\n背景技术\n在公知技术中，对人身特有的特征，例如指纹，即指印可采用生物测量学 指纹按压传感器检测，从而根据检测的结果允许人进入某种设备或某个房间 等，或者拒绝其进入。这种通过生物测量学数据进行人员身份鉴别的方法，例 如可用于银行自动柜员机、手机和计算机。\n公知的这类传感器装置通常采用以下方式制造，将传感器芯片放置在一块 载体板上，然后用引线接合方法将传感器芯片的接线焊点与载体板上的导电条 相连，并且所述传感器芯片被封装在一种材料内，从而使它在载体板上保持 稳定的固定和防护。这样一种方案例如公开在法国专利文献FR2736179A1中。 该方案的缺点是，这种结构要求相对复杂的制造工艺。此外这种传感器装置在 对应壳体中的装配一般比较复杂，而且公差要求严格。\n另外一种公知的传感器装置公开在欧洲专利文献EP0786745A2中。其中的 将传感器芯片包围的外壳是由注塑材料制成的，通过外壳上的开孔可以接触到 传感器的表面。此外，在文献WO98/11500中公开了一种传感器装置，其中的 传感器是用薄金属层围绕一种柔性塑料载体构成的。位于塑料载体上的导电条 在传感器和柔性塑料载体的接线区之间建立连接。文献WO98/11500中描述的 传感器装置的结构比较复杂，而且难以安装在不同的设备中。\n发明内容\n本发明的任务是，提供一种上述类型的传感器装置，其制造特别简单，而 且能够以简单的方式安装在设备内。\n本发明对以上任务的解决方案体现在以下的技术方案中。\n根据本发明的传感器装置，用于检测生物测量学特征，特别是指纹，具有 一个生物测量用传感器芯片，其中所述传感器芯片固定在一块柔性印刷电路板 上，所述柔性印刷电路板由高柔性载体层和设置在该柔性载体层上的导电条组 成，所述导电条与传感器芯片建立电接触，并且通向柔性印刷电路板的接线 区，其特征在于，所述传感器芯片在所述柔性印刷电路板上固定的方式是，通 过柔性印刷电路板的通孔可接触到传感器芯片上的传感器阵列，并且所述柔性 印刷电路板上的通孔在接触面一侧至少部分地被一个导电的接地框所围绕，该 接地框与柔性印刷电路板上的一个接地导电条之间建立电连接。\n本发明还包括基于上述技术方案的有利的扩展。\n在本发明所述的传感器装置中，所述传感器芯片固定在一块柔性印刷电路 板上，所述柔性印刷电路板由高柔性载体层和设置在该柔性载体层上的导电条 组成，所述导电条与传感器芯片建立电接触，并且通向柔性印刷电路板的接线 区。\n本发明所述传感器装置的优点是，所述传感器芯片可以在柔性印刷电路板 上安装和测试，而柔性印刷电路板的形状可以是连续的带材或者片材，即较大 的单片，在其上面可以有许多柔性印刷电路板。所述传感器装置装入设备内的 过程可以容易地集成在生产工艺中，从而相应地降低成本。柔性印刷电路板的 接线区至设备之间的连接可以采用标准接插连接件实现，例如一种零插力插头 或者一种焊接连接。此外，所述柔性印刷电路板可根据用户的要求定制，也就 是说，柔性印刷电路板的长度、宽度、引线形状等可以采用简单的方式任意进 行设计。由于柔性印刷电路板具有柔性，所以传感器装置即便在设备容纳空间 具有较大的公差时，也能容易地进行装配。\n所述传感器芯片在所述柔性印刷电路板上固定的方式是，通过柔性印刷电 路板的通孔可接触到传感器芯片上的传感器阵列。所述柔性印刷电路板上的通 孔最好在接触面一侧至少部分地被一个导电的接地框所围绕，该接地框与柔性 印刷电路板上的一个接地导电条之间建立电连接。这样一种接地框例如在将手 指放到传感器装置上时，自动与手指建立接触，并且将手指上的电压峰值接 地。这种接地框可采用非常简单的方式和导电条一样安装到柔性印刷电路板上 的柔性载体材料上。\n按照一个有利的实施例，所述传感器装置上设有形状稳定的、具有凹槽的 用于传感器芯片的固定和导向件，传感器芯片设置在所述凹槽内，并且在凹槽 内将所述传感器芯片固定。这种固定与导向件的作用是，将传感器装置整体固 定在设备内，并通过凹槽对传感器芯片定位，同时对传感器芯片提高防护，因 为芯片被埋置在凹槽内。\n因为所述传感器芯片从下面固定在柔性印刷电路板上，所以最好将传感器 焊点，即其引线接触点设置在传感器芯片的上面，从而使位于柔性印刷电路板 下面的导电条直接与传感器芯片焊点接触，并且与其建立电连接。这种电连接 可以通过公知方法实现，例如热风、焊接、热挤压、热声波法和引线接合法等。 但是也可以将柔性印刷电路板的导电条额外或选择性地设置在载体层的上边 面，并且通过一个载体层上的通孔与传感器焊点建立接触。\n附图说明\n下面对照附图所示实施例对本发明作进一步的说明。\n图1表示具有柔性印刷电路板、传感器芯片及固定和导向件的本发明所述 传感器装置的立体分解图，\n图2表示图1所示传感器装置的纵向剖视图，图中所示的是传感器芯片装 入固定与导向件之前的状态，\n图3表示图2所示传感器装置中传感器芯片装入固定与导向件之后的状 态，\n图4表示图6所示装配好的传感器芯片沿IV-IV线所作的局部纵向剖视 图，\n图5表示图6所示装配好的传感器芯片沿V-V线所作的局部纵向剖视图，\n图6表示一块柔性印刷电路板的俯视图。\n具体实施方式\n图1所示的传感器装置1的立体图中，所述传感器装置主要由一个柔性印 刷电路板2，一个传感器芯片3和一个固定与导向件4组成。\n所述柔性印刷电路板2由一个薄的高柔性不导电载体层5构成，例如由 Kapton(卡普同)或一种PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜构成。在该载体 层5的下面设置有若干导电条6，该导电条在所示实施例中基本上布置在一个 接线区7的条状柔性印刷电路板2的纵向上，该接线区位于所述柔性印刷电路 板2的一端，并且朝着一个矩形或方形通孔8的方向延伸。该通孔8的边缘在 图1和图6中用标号9表示。该通孔8的大小大约等于传感器芯片3的传感器 阵列10的大小。作为传感器阵列10表示的是传感器芯片3上的传感面，该传 感面可以检测压在传感器阵列10上的手指的指纹。\n在所述柔性印刷电路板2的上面，即在位于导电条6对面的载体层5的表 面上有一个接地框11设置在载体层5上，该接地框在边缘9的范围内将通孔 8完全包围。该接地框11由一种导电材料构成，所以在与手指接触时，可将 手指上的电压峰值导出。为此目的，接地框11经一个穿过载体层5的穿孔触 点12(图5)与接地导电条6′建立电连接，该接地导电条和导电条6一样， 以相同方式位于柔性印刷电路板2的下面。\n  所述导电条6、接地导电条6′和接地框11的制造方法是，在所述载体层5 上敷设一层铜箔或银导电胶。然后通过腐蚀产生合适的结构，并且通过适当的 金属镀层防止氧化，例如SnPb或NiAu层。\n如图6所示，所述导电条6在纵向上并没有完全延伸到接地框11，而是在 接近后者的地方停止。而接地导电条6′则沿纵向延伸到接地框11下面，所以 有一个垂直的穿孔触点12便足以在接地框11和接地导电条6′之间建立电连 接。\n所述传感器芯片3具有位于其上表面的焊点13(接线触点)。该焊点13 以一定的间隔设置在传感器阵列10前面，使得每个焊点13均与一个对应的导 电条6接触，而传感器芯片3是从下面以预定的方式固定在柔性印刷电路板2 上的。所述传感器芯片3在柔性印刷电路板2上的固定是通过粘合体14实现 的，该粘合体设置在通孔8的边缘9的旁边。所述传感器芯片在柔性印刷电路 板2上的装配方式是，使传感器阵列10对准通孔8。传感器阵列10在装配状 态下面朝上方，所以手指可穿过通孔8与传感器阵列接触。\n安装在柔性印刷电路板2上的芯片3随后被设置在固定与导向件4上的一 个凹槽15内，并且在凹槽内例如通过粘接固定。所述凹槽15与传感器芯片3 的外轮廓相吻合，所以传感器芯片3仅以很小的间隙放置在凹槽15内，从而 能保证传感器芯片3精确的导向和定位。所述凹槽15的深度可按以下方式确 定，即传感器芯片3基本上完全埋入，也就是说，传感器芯片3在装配状态下 其表面与侧面相邻的固定与导向件4的表面平齐。所以传感器芯片3的机械强 度一方面通过相对较大的芯片厚度实现，另一方面通过传感器芯片3装入固定 与导向件4之中实现，所述固定与导向件是用一种相应抗弯折材料制成的。\n此外，片状固定与导向件4在侧面范围内具有垂直孔16，该孔或者作为螺 钉孔用于将传感器装置1固定在一个壳体上，或者起到定位辅助作用，从而将 所述传感器装置插到壳体上对应的销钉上。\n所述实施例当然也可选择其他方案，使导电条6额外或选择性地在载体层 5的上表面构成。在这种情况中，所述载体层5具有对应的通孔，使焊点13 例如通过引线接合法与处在载体层5上表面的导电条相连。\n所述导电条6和接地导电条6′在接线区7的范围内可以通向一个未详细画 出的标准接插连接件，例如一种零插力插头。所述柔性印刷电路板2在该范围 内可通过一个横向加强条17防止出现轻微的机械弯曲。在该端部范围内，当 然也可采用相应的焊接连接代替接插连接。\n在图1至图6中，所述柔性印刷电路板2长度是采用缩短方式表示的。如 图所示，柔性印刷电路板2的长度可以采用简单的方式适应任意的安装要求和 用户需要。例如所述柔性印刷电路板2的长度可以为传感器芯片3的长度的 1.5倍至数十倍。\n应当注意的是，为了表示清楚，图中的尺寸，特别是厚度关系并没有按照 实际比例尺显示。