指纹读取传感器IC卡

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指纹读取传感器IC卡\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种IC卡，尤其是一种指纹读取传感器IC卡，属于传感器IC卡的技术领域。\n背景技术\n[0002] 近年，搭载IC﹙集成电路﹚芯片的IC卡与磁条纹卡相比，由于具有信息容量增大，安全性增强等特点而迅速普及。特别是，通过电磁波传接信息的非接触型IC卡，应用于地铁，公交汽车等公共交通领域，便利性显著提高。\n[0003] 所述的IC卡需要尽可能的与ISO国际标准的卡尺寸（长85.6mm，宽54mm，厚\n0.76mm）相接近以便于携带和持有。在保证国际标准卡尺寸的情况下，为了将高性能高速度的微处理机和使用电磁波传接信息的非接触型IC卡所必须的天线及变压器等设置于薄薄的IC卡之内，IC芯片至今需要还在不断的进行开发和改良。\n[0004] 一方面，作为指纹读取传感器IC卡，为了让层叠在硅晶片上的指纹读取传感器IC芯片和薄膜基板很容易的相接合，在薄膜基板背面上配置与传感器IC芯片相连接用的引线（垫片），为此，提出了从表面通到背面的凸块（（贯通电极））硅通孔）的方案。\n[0005] 现有指纹读取传感器IC卡的制造方法中，首先为了在硅晶片上最大限度地收容指纹传感器IC芯片，以最小限度的间隙层压多个指纹传感器IC芯片，在制成的晶片上，为了加强抗静电能力，对各个指纹传感器IC芯片的表面做涂层处理，各指纹传感器IC芯片从晶片上切离，也称单个芯片的切割成片工序，用金属线将指纹传感器IC芯片的引脚垫片与外包的薄膜基板接续部位相粘结的工序，为了保护极细小的金属线与脆弱的粘结部位，用环氧树脂等粘结剂封装的工序，传感器侧面亦有同样的封装处理工艺。\n[0006] 但是，上述所指的制造方法，制造工序复杂，成本高，而且在有限面积的硅晶片制造多个指纹传感器IC芯片的时候，为了实现最大生产量，传感器IC芯片面积越小越有利，但此方法需增大引线的面积，也势必扩大指纹传感器IC芯片的面积，从而减少传感器IC芯片的收量等难点。\n[0007] 另外，现有的制造方法中还包括用丝焊的方法，为了让拉紧细金属线不要有太大的张力，必要保持一定的高度用密封剂把回圈包起来一样。此方法制作的指纹传感器IC芯片的封装，会超过IC卡限定的厚度0.76mm。\n[0008] 从强度的方面来看，传感器IC芯片的粘结面积越小，粘结强度越低，在IC卡制作过程中会造成剥离的现象。\n[0009] 另外，厚度0.76mm限制的IC卡内能搭载的传感器IC芯片的厚度必须比这厚度更薄，对层压硅片上的传感器IC芯片来说越薄越减弱了它对物理外力的对抗强度。\n[0010] 同样，随身携带的IC卡，处于被静电气放电破坏的危险之下，为了读取指纹，直接被手指接触的传感器IC芯片更是危险。特别是装于传感器IC芯片层压面上的控制电路，对于放电破坏更是脆弱的。\n[0011] 指纹认证在安全上存在伪造指纹的问题，对于提供多种服务，具有高附加价值的IC卡来说，不得不采取必要的对策。\n发明内容\n[0012] 本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种指纹读取传感器IC卡，其结构简单紧凑，封装工艺简单，制造封装成本低，适应范围广，安全可靠。\n[0013] 按照本实用新型提供的技术方案，所述指纹读取传感器IC卡，包括指纹传感器IC芯片；所述指纹传感器IC芯片的正面设置有薄膜基板，指纹传感器IC芯片的背面设置有加强板；薄膜基板设有贯通所述薄膜基板的第一窗口，薄膜基板的第一窗口与指纹传感器IC芯片上的指纹感测部对应，指纹感测部通过第一窗口外露；指纹传感器IC芯片的传感器控制电路与薄膜基板的背面区域的用于识别及处理指纹数据的数据处理电路电连接。\n[0014] 所述薄膜基板的正面设有表面薄膜，加强板的背面设有底面薄膜，所述表面薄膜、薄膜基板、加强板及底面薄膜粘结固定；表面薄膜上设有贯通所述表面薄膜的第二窗口，所述第二窗口与第一窗口对应，且第二窗口与第一窗口相连通，指纹传感器IC芯片的指纹感测部通过第一窗口及第二窗口外露。\n[0015] 所述指纹传感器IC芯片与薄膜基板的背面通过第一加固粘结层粘结固定，指纹传感器IC芯片与加强板通过第二加固粘结层粘结固定。\n[0016] 所述指纹感测部位于指纹传感器IC芯片的中心区，传感器控制电路位于指纹传感器IC芯片的第一端，指纹传感器IC芯片的第二端设置手指检测传感器；指纹传感器IC芯片的第一端还设有芯片连接引脚，手指检测传感器、指纹感测部、芯片连接引脚均与传感器控制电路电连接；\n[0017] 所述芯片连接引脚与薄膜基板背面区域的第一基板连接引脚电连接，背面区域还设置用于将数据处理电路与外部连接的第二基板连接引脚；薄膜基板的背面还设有用于放电的电极导电模块，指纹传感器IC芯片与薄膜基板连接固定后，电极导电模块能覆盖所述传感器控制电路。\n[0018] 所述背面区域还设置有用于存储指纹特征数据及指纹画像数据的存储器和/或非接触型通信所需的天线与调制电路。\n[0019] 所述薄膜基板的正面设有导电电极，所述导电电极通过第二窗口外露，导电电极通过薄膜基板上的贯通电极与背面区域上的数据处理电路电连接。\n[0020] 所述导电电极为与所述第一窗口及第二窗口形状匹配的矩形，导电电极位于第一窗口的外侧。\n[0021] 一种指纹读取传感器IC卡的封装方法，所述封装方法包括如下步骤：\n[0022] a、提供指纹传感器IC芯片及薄膜基板，并在薄膜基板上设置贯通所述薄膜基板的第一窗口，在薄膜基板的背面区域上设置用于识别及处理指纹数据的数据处理电路；\n[0023] b、将指纹传感器IC芯片粘结固定于薄膜基板的背面，指纹传感器IC芯片的芯片连接引脚与背面区域的第一基板连接引脚电连接，以使得传感器控制电路与数据处理电路电连接；指纹传感器IC芯片的指纹感测部通过第一窗口外露；\n[0024] c、在指纹传感器IC芯片的背面粘结固定加强板。\n[0025] 还包括步骤d、在薄膜基板的正面设置表面薄膜，所述表面薄膜设置与第一窗口对应分布的第二窗口，在加强板的背面设置底面薄膜，所述表面薄膜、薄膜基板、加强板及底面薄膜相互粘结固定。\n[0026] 所述薄膜基板的正面设有导电电极，所述导电电极通过第二窗口外露，导电电极通过薄膜基板上的贯通电极与背面区域上的数据处理电路电连接；薄膜基板的背面还设有用于放电的电极导电模块，指纹传感器IC芯片与薄膜基板连接固定后，电极导电模块能覆盖所述传感器控制电路。\n[0027] 本实用新型的优点：指纹传感器IC芯片的正面与薄膜基板连接，指纹传感器IC芯片的背面与加强板连接，形成IC卡的核心板；薄膜基板上的第一窗口与位于薄膜基板上方的第二窗口能使得手指检测传感器及指纹感测部外露，并在第二窗口内设置导电电极，通过导电电极能与手指接触，通过测定接触体的诱电率和静电容量来判断手指的生物性，传感器控制电路与背面区域的数据处理电路来完成指纹识别及指纹数据的处理，从而能够使得形成的指纹读取传感器IC卡满足ISO国际标准的卡尺寸，结构简单紧凑，封装工艺简单，制造封装成本低，适应范围广，安全可靠。\n附图说明\n[0028] 图1为本实用新型的爆炸图。\n[0029] 图2为本实用新型指纹传感器IC芯片的结构示意图。\n[0030] 图3为本实用新型指纹传感器IC芯片与薄膜基板配合的结构示意图。\n[0031] 图4为本实用新型指纹传感器IC芯片与薄膜基板连接固定前的分解图。\n[0032] 图5为图4中指纹传感器IC芯片与薄膜基板间通过第一加固粘结层粘结固定后的结构示意图。\n[0033] 图6为本实用新型指纹传感器IC芯片、薄膜基板以及加强板固定前的分解图。\n[0034] 图7为图6中指纹传感器IC芯片、薄膜基板以及加强板粘结固定后的结构示意图。\n[0035] 图8为本实用新型表面薄膜、薄膜基板、指纹传感器IC芯片的分解图。\n[0036] 附图标记说明：1-加强板、11-指纹传感器IC芯片、12-手指检测传感器、13-指纹感测部、14-芯片连接引脚、15-传感器控制电路、21-薄膜基板、22-第一窗口、23-第一基板连接引脚、24-背面区域、25-第二基板连接引脚、26-电极导电模块、27-导电电极、28-贯通电极、31-表面薄膜、32-第二窗口、33-底面薄膜、41a-第一加固粘结层及41b-第二加固粘结层。\n具体实施方式\n[0037] 下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。\n[0038] 如图1和图8所示：为了能够得到薄型的指纹读取传感器IC卡，本实用新型包括指纹传感器IC芯片11；所述指纹传感器IC芯片11的正面设置有薄膜基板21，指纹传感器IC芯片11的背面设置有加强板1；薄膜基板21设有贯通所述薄膜基板21的第一窗口22，薄膜基板21的第一窗口22与指纹传感器IC芯片11上的指纹感测部13对应，指纹感测部\n13通过第一窗口22外露；指纹传感器IC芯片11的传感器控制电路15与薄膜基板21的背面区域24的用于识别及处理指纹数据的数据处理电路电连接。\n[0039] 具体地，本实用新型实施例中，指纹传感器IC芯片11、薄膜基板21及加强板1构成IC卡的核心基板，加强板1可以采用金属或复合材料制成。\n[0040] 如图4、图5、图6和图7所示：所述指纹传感器IC芯片11与薄膜基板21的背面通过第一加固粘结层41a粘结固定，指纹传感器IC芯片11与加强板1通过第二加固粘结层41b粘结固定。\n[0041] 在指纹传感器IC芯片11侧面涂上比如环氧系粘结剂，与薄膜基板21连接，得到第一加固粘结层41a，通过第一加固粘结层41a对指纹传感器IC芯片11的侧面进行保护。\n在具体实施时，通过调节粘结剂的硬化时间，上述粘结剂硬化前在指纹传感器IC芯片11的背面也滴上粘结剂，为了不混入气泡将粘结剂内薄薄推开，将金属等加强板1与指纹传感器IC芯片11背面粘接1，经过所述步骤处理后，加强指纹传感器IC芯片11抗外力的作用，并可以完全密封侧面。\n[0042] 此时，指纹传感器IC芯片11与加强板1通过第二加固粘结层41b粘结固定，从而在指纹传感器IC芯片11的侧表面上由一个更牢固的密封剂保护着；上述粘结剂的固化时间，可以通过调整成分的比例配合或控制环境温度来做到。加强板1可以考虑用不锈钢（厚约0.1mm）等材质。\n[0043] 所述薄膜基板21的正面设有表面薄膜31，加强板1的背面设有底面薄膜33，所述表面薄膜31、薄膜基板21、加强板1及底面薄膜33粘结固定；表面薄膜31上设有贯通所述表面薄膜31的第二窗口32，所述第二窗口32与第一窗口22对应，且第二窗口32与第一窗口22相连通，指纹传感器IC芯片11的指纹感测部13通过第一窗口22及第二窗口32外露。\n[0044] 具体地，将上述核心板夹在表面薄膜31与底面薄膜33之间，通过表面薄膜31及底面薄膜33能够对上述形成的核心板进行保护，表面薄膜31及底面薄膜33采用热塑性树脂或纸制成，表面薄膜31与薄膜基板21粘结固定，加强板1与底面薄膜33间粘结固定，同时，表面薄膜31与底面薄膜33间也采用粘结剂间粘结固定，确保形成整个指纹传感器IC卡后使用的可靠性。薄膜基板21采用了聚酰亚胺树脂（厚度约为0.03mm）、玻璃环氧树脂（厚度约为0.1mm）及聚酯（厚度约为0.05mm）等材料。\n[0045] 如图2和图3所示：所述指纹感测部13位于指纹传感器IC芯片11的中心区，传感器控制电路15位于指纹传感器IC芯片11的第一端，指纹传感器IC芯片11的第二端设置手指检测传感器12；指纹传感器IC芯片11的第一端还设有芯片连接引脚14，手指检测传感器12、指纹感测部13、芯片连接引脚14均与传感器控制电路15电连接；\n[0046] 其中，手指检测传感器12能用于检测手指触摸及确认是否是生物体一部分，指纹感测部13能获取指纹图像，传感器控制电路15能将输入的模拟信号数字化，并实现信号输入输出的控制，通过芯片连接引脚14能实现与外部的电连接，继而实现对整个指纹传感器IC芯片11的电源连接。当手指放在指纹传感器IC芯片11上时、由于手指的导电性，手指检测传感器12的开关能合上，从而手指检测传感器12能发出手指感知信号的4位ADC信号，传感器控制电路15接到信号后、马上驱动指纹读取程序从指纹感测部13读取指纹数据。本实用新型实施例中，可以控制指纹传感器IC芯片11的大小约为8.5mm（长）×11mm（宽），在6英寸的硅晶片上，可以制造约130个左右的指纹传感器IC芯片11。指纹传感器IC芯片11的上述结构与现有指纹传感器的结构相同，此处不再详述。\n[0047] 所述芯片连接引脚14与薄膜基板21背面区域24的第一基板连接引脚23电连接，背面区域24还设置用于将数据处理电路与外部连接的第二基板连接引脚25；薄膜基板21的背面还设有用于放电的电极导电模块26，指纹传感器IC芯片11与薄膜基板21连接固定后，电极导电模块26能覆盖所述传感器控制电路15。\n[0048] 本实用新型实施例中，电极导电模块26位于薄膜基板21的背面，且位于第一窗口\n22的外圈，电极导电模块26覆盖在指纹传感器IC芯片11上最容易被放电击穿的传感器控制电路15上，通过电极导电模块26接地，从而能提供防止静电对指纹传感器IC芯片11的破坏。第一窗口22呈矩形，电极导电模块26也呈矩形。\n[0049] 本实用新型实施例中，传感器控制电路15与背面区域24的数据处理电路连接后，形成整个指纹读取传感器IC卡的电路连接，具体的电路配合关系可以参考公开号为CN103164728A的《装载指纹认证功能的IC卡》中记载的技术方案。所述背面区域24还设置有用于存储指纹特征数据及指纹画像数据的存储器和/或非接触型通信所需的天线与调制电路。\n[0050] 在背面区域24内，除了有指纹认证所必需的高性能数据处理电路（所述数据处理电路包括处理芯片），及存储指纹特征数据和指纹画像数据的存储器，还有接触型IC卡的外部连接引脚（为上述的第二基板连接引脚25），非接触型IC卡所需的天线及其通信控制部都可以搭载。\n[0051] 在背面区域24内，对于接触型IC卡来说，可以在上述核芯基板布线电路模块上面或其他基板上设置与外部连接用引脚接口，本实用新型实施例中为第二基板连接引脚25。\n对于非接触型IC卡的来说，可以上述布线电路模块上面或其他基板上设置天线模块和调制电路，或者可以做成接触型IC芯片和非接触型IC芯片兼顾的混合卡。\n[0052] 还有，上述必要的电路部做在其他基板上的话，其他基板必要配置在与薄膜基板\n21的部件面的同一面，互相通电。指纹认证处理必要的CPU和储存器等，所谓的指纹认证机能部分，搭载于上述其他基板或薄膜基板21。\n[0053] 在薄膜基板21上，设置让上述的指纹传感器IC芯片11的指纹感测部13和手指检测传感器12的部位露出的第二窗口22内。\n[0054] 所述薄膜基板21的正面设有导电电极27，所述导电电极27通过第二窗口32外露，导电电极27通过薄膜基板21上的贯通电极28与背面区域24上的数据处理电路电连接。\n[0055] 所述导电电极27为与所述第一窗口22及第二窗口32形状匹配的矩形，导电电极\n27位于第一窗口22的外侧。\n[0056] 薄膜基板21的第一窗口22的外圈设置被测手指能直接接触的导电电极27，此外，通过调整表面薄膜31的第二窗口32，以露出导电电极27的一部分，使制成IC卡时手指可以直接接触到导电电极27。所述导电电极27具有铜箔等的导电性，为了防止表面劣化可以镀金。导电电极27通过贯通电极28与薄膜基板21的部件面连接，并与核芯基板上的信号线接连。比如，从信号线通过测量接触物体的介电常数和电容来检测，判断所接触的物体是否是活手指还是生物体以外的假手指（比如用硅胶和氨甲酸酯膜制作的假指）。\n[0057] 一种指纹读取传感器IC卡的封装方法，所述封装方法包括如下步骤：\n[0058] a、提供指纹传感器IC芯片11及薄膜基板21，并在薄膜基板21上设置贯通所述薄膜基板21的第一窗口22，在薄膜基板21的背面区域24上设置用于识别及处理指纹数据的数据处理电路；\n[0059] b、将指纹传感器IC芯片11粘结固定于薄膜基板21的背面，指纹传感器IC芯片\n11的芯片连接引脚14与背面区域24的第一基板连接引脚23电连接，以使得传感器控制电路15与数据处理电路电连接；指纹传感器IC芯片11的指纹感测部13通过第一窗口22外露；\n[0060] c、在指纹传感器IC芯片11的背面粘结固定加强板1。\n[0061] 还包括步骤d、在薄膜基板21的正面设置表面薄膜31，所述表面薄膜31设置与第一窗口22对应分布的第二窗口，在加强板1的背面设置底面薄膜33，所述表面薄膜31、薄膜基板21、加强板1及底面薄膜33相互粘结固定。\n[0062] 本实用新型实施例中，提供薄膜基板21，并在薄膜基板21上根据需要设置布线电路，并在上面焊接电子部件，为防止以后加热处理时上述电子部件移动，用高温粘结剂粘结。最后将切割下来的指纹传感器IC芯片11的芯片连接引脚14和薄膜基板21上的第一基板连接引脚23重叠一起热粘接。与此同时，可以在两者之间的接合面上预先涂抹上焊料再加热压制，也可以用各向异性导电性薄膜或各向异性导电粘接剂或用焊接膏在比较低的温度下粘结压制。由于芯片连接引脚14与第一基板连接引脚23两者的粘结强度由于粘结面小而不够，还可以在指纹传感器IC芯片11侧面涂环氧系粘结剂，在强固两者连接的同时，涂此粘结剂可以起密封指纹传感器IC芯片的作用。\n[0063] 所述薄膜基板21的正面设有导电电极27，所述导电电极27通过第二窗口32外露，导电电极27通过薄膜基板21上的贯通电极28与背面区域24上的数据处理电路电连接；薄膜基板21的背面还设有用于放电的电极导电模块26，指纹传感器IC芯片11与薄膜基板21连接固定后，电极导电模块26能覆盖所述传感器控制电路15。\n[0064] 本实用新型实施例中，采用上述封装结构时，指纹传感器IC芯片11的厚度约\n0.2mm，薄膜基板21的厚度约0.1mm，表层薄膜31与底层薄膜33（含粘结用薄膜）的厚度均约0.15mm，因此形成的指纹读取传感器IC卡能制成的厚度约0.7mm，此厚度在广泛普及的ISO国际规格0.76mm的范围内。同时，该指纹传感器IC芯片11的面积比较小，可增大一枚硅晶片上的收量。\n[0065] 本实用新型指纹传感器IC芯片11的正面与薄膜基板21连接，指纹传感器IC芯片11的背面与加强板1连接，形成IC卡的核心板；薄膜基板21上的第一窗口22与位于薄膜基板21上方的第二窗口32能使得手指检测传感器12及指纹感测部13外露，并在第二窗口32内设置导电电极27，通过导电电极27能与手指接触，通过测定接触体的诱电率和静电容量来判断手指的生物性，传感器控制电路15与背面区域24的数据处理电路来完成指纹识别及指纹数据的处理，从而能够使得形成的指纹读取传感器IC卡满足ISO国际标准的卡尺寸，并形成薄型的IC卡，结构简单紧凑，封装工艺简单，制造封装成本低，适应范围广，安全可靠。