JP2001056204A - 静電容量式指紋センサ - Google Patents
静電容量式指紋センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】静電容量式指紋センサを構成する静電容量検出
用セルの、たとえば、指等からの放電による静電破壊を
抑制可能な静電容量式指紋センサおよびその製造方法を
提供する。 【解決手段】指紋との間の距離に応じて変化する静電容
量を電気的に検出する複数の静電容量検出用セルを有
し、各静電検出用セル３の検出結果に基づいて指紋を認
識する静電容量式指紋センサ１であって、指紋に対して
基準電位を与える導電性の線材としてのワイヤ１１が静
電容量検出用セル３が設けられた検出面２ａを横切って
架張されている。
用セルの、たとえば、指等からの放電による静電破壊を
抑制可能な静電容量式指紋センサおよびその製造方法を
提供する。 【解決手段】指紋との間の距離に応じて変化する静電容
量を電気的に検出する複数の静電容量検出用セルを有
し、各静電検出用セル３の検出結果に基づいて指紋を認
識する静電容量式指紋センサ１であって、指紋に対して
基準電位を与える導電性の線材としてのワイヤ１１が静
電容量検出用セル３が設けられた検出面２ａを横切って
架張されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、指紋を特定するた
めの静電容量式指紋センサおよびその製造方法に関す
る。
めの静電容量式指紋センサおよびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、入退室管理等に用いられてい
た指紋照合システムは、コンピュータネットワーク上の
セキュリティシステム、携帯端末、ＩＣカード等の本人
認証ツールとしても応用されはじめている。上記の指紋
照合システムでは、指紋を認識するための指紋センサと
して、静電容量式指紋センサが開発されている。静電容
量式指紋センサは、指に基準電位を与えてこの基準電位
と指紋センサ内の電極との間に形成される静電容量を電
気的に検出する。指紋の凹凸に応じて、基準電位と電極
との距離が変化し、静電容量が変化する。この指紋の凹
凸に対応した静電容量の変化を電気的に取り出すことに
より、指紋の紋様を特定する。
た指紋照合システムは、コンピュータネットワーク上の
セキュリティシステム、携帯端末、ＩＣカード等の本人
認証ツールとしても応用されはじめている。上記の指紋
照合システムでは、指紋を認識するための指紋センサと
して、静電容量式指紋センサが開発されている。静電容
量式指紋センサは、指に基準電位を与えてこの基準電位
と指紋センサ内の電極との間に形成される静電容量を電
気的に検出する。指紋の凹凸に応じて、基準電位と電極
との距離が変化し、静電容量が変化する。この指紋の凹
凸に対応した静電容量の変化を電気的に取り出すことに
より、指紋の紋様を特定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図１０は上記
の静電容量式指紋センサの構造の一例を示す平面図であ
り、図１１は上記の静電容量式指紋センサの構造の一例
を示す断面図である。図１０に示すように、静電容量式
指紋センサ１０１は、マトリクス状に配置された複数の
静電容量検出用電極１０２を有しており、各静電容量検
出用電極１０２について静電容量検出セルが構成されて
いる。また、静電容量検出用電極１０２上には、図１１
に示すように、絶縁性の保護膜１０３が被覆されてい
る。上記構造の静電容量式指紋センサ１０１では、指紋
を認識するのに指を基準電位とするため、たとえば、図
１２に示すように、静電容量式指紋センサ１０１の検出
面１０１ａの近傍に基準電位電極１０５を配設して指Ｆ
に基準電位を付与している。しかしながら、人体は静電
気を帯びやすく、指Ｆに基準電位電極１０５によって基
準電位を付与する前に、指Ｆと静電容量式指紋センサ１
０１との間で放電が発生することがあり、これによっ
て、静電容量式指紋センサ１０１の静電容量検出セルの
保護膜１０３等が絶縁破壊されることがあった。
の静電容量式指紋センサの構造の一例を示す平面図であ
り、図１１は上記の静電容量式指紋センサの構造の一例
を示す断面図である。図１０に示すように、静電容量式
指紋センサ１０１は、マトリクス状に配置された複数の
静電容量検出用電極１０２を有しており、各静電容量検
出用電極１０２について静電容量検出セルが構成されて
いる。また、静電容量検出用電極１０２上には、図１１
に示すように、絶縁性の保護膜１０３が被覆されてい
る。上記構造の静電容量式指紋センサ１０１では、指紋
を認識するのに指を基準電位とするため、たとえば、図
１２に示すように、静電容量式指紋センサ１０１の検出
面１０１ａの近傍に基準電位電極１０５を配設して指Ｆ
に基準電位を付与している。しかしながら、人体は静電
気を帯びやすく、指Ｆに基準電位電極１０５によって基
準電位を付与する前に、指Ｆと静電容量式指紋センサ１
０１との間で放電が発生することがあり、これによっ
て、静電容量式指紋センサ１０１の静電容量検出セルの
保護膜１０３等が絶縁破壊されることがあった。
【０００４】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、静電容量式指紋センサを構成する静電容
量検出用セルの、たとえば、指等からの放電による静電
破壊を抑制可能な静電容量式指紋センサを提供すること
を目的とする。
ものであって、静電容量式指紋センサを構成する静電容
量検出用セルの、たとえば、指等からの放電による静電
破壊を抑制可能な静電容量式指紋センサを提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、指紋との間の
距離に応じて変化する静電容量を電気的に検出する複数
の静電容量検出用セルを有し、前記各静電検出用セルの
検出結果に基づいて前記指紋を認識する静電容量式指紋
センサであって、前記指紋に対して基準電位を与える導
電性の線材が前記複数の静電容量検出用セルが設けられ
た検出面を横切って架張されている。
距離に応じて変化する静電容量を電気的に検出する複数
の静電容量検出用セルを有し、前記各静電検出用セルの
検出結果に基づいて前記指紋を認識する静電容量式指紋
センサであって、前記指紋に対して基準電位を与える導
電性の線材が前記複数の静電容量検出用セルが設けられ
た検出面を横切って架張されている。
【０００６】前記線材は、前記検出面に接触している。
【０００７】前記線材は、前記検出面から離隔してい
る。
る。
【０００８】前記複数の静電容量検出用セルが形成され
た半導体チップと、前記半導体チップを保持する導電性
を有する保持部材と、前記半導体チップの検出面を露出
させた状態で前記半導体チップと保持部材とを被覆しか
つ固定するパッケージ部材と、を有し、前記線材の両端
部は、前記パッケージ部材によって前記半導体チップに
対して固定されている。
た半導体チップと、前記半導体チップを保持する導電性
を有する保持部材と、前記半導体チップの検出面を露出
させた状態で前記半導体チップと保持部材とを被覆しか
つ固定するパッケージ部材と、を有し、前記線材の両端
部は、前記パッケージ部材によって前記半導体チップに
対して固定されている。
【０００９】前記パッケージ部材は、樹脂材料からな
る。
る。
【００１０】前記線材は、前記パッケージ部材内を通っ
て前記保持部材と電気的に接続されている。
て前記保持部材と電気的に接続されている。
【００１１】前記パッケージ部材に一部が当該パッケー
ジ部材から突出するように設けられた、基準電位に接続
される基準電位用電極を有し、前記基準電位用電極は、
導電性材料によって前記保持部材と接続されている。
ジ部材から突出するように設けられた、基準電位に接続
される基準電位用電極を有し、前記基準電位用電極は、
導電性材料によって前記保持部材と接続されている。
【００１２】前記チップの検出面側には、前記線材を当
該検出面から所定の距離で離隔する位置に保持するため
のスペーサ部材が設けられており、前記線材は、前記ス
ペーサ部材上に前記パッケージ部材によって固定されて
いる。
該検出面から所定の距離で離隔する位置に保持するため
のスペーサ部材が設けられており、前記線材は、前記ス
ペーサ部材上に前記パッケージ部材によって固定されて
いる。
【００１３】前記スペーサ部材は、前記パッケージ部材
と同じ材料からなる。
と同じ材料からなる。
【００１４】前記線材は、カーボンファイバからなる。
【００１５】前記静電容量検出用セルは、検出用電極
と、前記検出用電極を被覆する所定膜厚の絶縁性の保護
膜とを有する。
と、前記検出用電極を被覆する所定膜厚の絶縁性の保護
膜とを有する。
【００１６】前記静電容量検出用セルの検出信号を処理
して前記指紋を特定する信号処理回路をさらに有し、前
記信号処理回路は、前記線材が横切る、あるいは、前記
線材が近傍を通過する静電容量検出用セルの検出信号を
特定的に処理する。
して前記指紋を特定する信号処理回路をさらに有し、前
記信号処理回路は、前記線材が横切る、あるいは、前記
線材が近傍を通過する静電容量検出用セルの検出信号を
特定的に処理する。
【００１７】本発明では、指紋を検出する検査面に横切
るように指紋に基準電位を与える導電性を有する線材が
架張されている。指を検査面に押し当てると、指が線材
に確実に接触するため、仮に指からの放電が発生して
も、静電気は線材を通じて逃げる。このため、放電によ
って静電容量検出用セルが破壊されることが抑制され
る。
るように指紋に基準電位を与える導電性を有する線材が
架張されている。指を検査面に押し当てると、指が線材
に確実に接触するため、仮に指からの放電が発生して
も、静電気は線材を通じて逃げる。このため、放電によ
って静電容量検出用セルが破壊されることが抑制され
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。第１実施形態 図１は本発明の静電容量式指紋センサの一実施形態の構
造を示す断面図であり、図２は静電容量検出用セルの構
造を示す断面図であり、図３は半導体チップの検出面側
の構造を示す平面図である。図１〜図３に示すように、
本実施形態に係る静電容量式指紋センサ１は、半導体チ
ップ２と、ダイパッド４１と、パッケージ部材３１と、
ワイヤ１１と、接地電極４５とを有する。
て図面を参照して説明する。第１実施形態 図１は本発明の静電容量式指紋センサの一実施形態の構
造を示す断面図であり、図２は静電容量検出用セルの構
造を示す断面図であり、図３は半導体チップの検出面側
の構造を示す平面図である。図１〜図３に示すように、
本実施形態に係る静電容量式指紋センサ１は、半導体チ
ップ２と、ダイパッド４１と、パッケージ部材３１と、
ワイヤ１１と、接地電極４５とを有する。
【００１９】半導体チップ２は、図３に示すように、指
紋を検出するための複数の静電容量検出用セル３がマト
リクス状に形成されている。半導体チップ２は、たとえ
ば、数ｃｍ2 程度の面積を有しており、静電容量検出用
セル２は、この面積内に、たとえば、数万〜数十万個の
オーダで形成されており、たとえば、数μｍ〜数十μｍ
の間隔で配置されている。図３に示すように、静電容量
検出用セル３は、絶縁層２０上に形成された導電性材料
からなる電極２１を有しており、これら電極２１は誘電
体からなる保護膜２２で被覆されている。なお、保護膜
２２の最表面が上記の検出面２ａとなっている。静電容
量検出用セル３の電極２１は、たとえば、アルミニウム
等の金属材料から形成されており、一辺の長さが、たと
えば、数十μｍに形成されている。保護膜２２は、たと
えば、ＳｉＮやＳｉＯ2 を基材とする厚さ数μｍの膜で
ある。
紋を検出するための複数の静電容量検出用セル３がマト
リクス状に形成されている。半導体チップ２は、たとえ
ば、数ｃｍ2 程度の面積を有しており、静電容量検出用
セル２は、この面積内に、たとえば、数万〜数十万個の
オーダで形成されており、たとえば、数μｍ〜数十μｍ
の間隔で配置されている。図３に示すように、静電容量
検出用セル３は、絶縁層２０上に形成された導電性材料
からなる電極２１を有しており、これら電極２１は誘電
体からなる保護膜２２で被覆されている。なお、保護膜
２２の最表面が上記の検出面２ａとなっている。静電容
量検出用セル３の電極２１は、たとえば、アルミニウム
等の金属材料から形成されており、一辺の長さが、たと
えば、数十μｍに形成されている。保護膜２２は、たと
えば、ＳｉＮやＳｉＯ2 を基材とする厚さ数μｍの膜で
ある。
【００２０】静電容量検出用セル３の形成方法は、たと
えば、シリコン基板等の半導体基板上に少なくとも絶縁
層を介して、たとえば、ＣＶＤ(Chemical Vapour Depos
ition)法等を用いて金属材料からなる導電層を形成し、
通常のフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし
て電極２１を形成し、電極２１を被覆するように、保護
膜２２を所定の膜厚で堆積させる。
えば、シリコン基板等の半導体基板上に少なくとも絶縁
層を介して、たとえば、ＣＶＤ(Chemical Vapour Depos
ition)法等を用いて金属材料からなる導電層を形成し、
通常のフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし
て電極２１を形成し、電極２１を被覆するように、保護
膜２２を所定の膜厚で堆積させる。
【００２１】ダイパッド４１は、半導体チップ２を、た
とえば、接着材を介して保持している。ダイパッド４１
は、たとえば、銅、アルミニウム等の導電性を有する金
属材料からなる板材である。
とえば、接着材を介して保持している。ダイパッド４１
は、たとえば、銅、アルミニウム等の導電性を有する金
属材料からなる板材である。
【００２２】パッケージ部材３１は、半導体チップ２と
ダイパッド４を被覆するように形成されており、かつ半
導体チップ２とダイパッド４とを固定している。また、
パッケージ部材３１は、たとえば、通常の半導体装置の
パッケージに用いられる樹脂材料から形成されている。
また、パッケージ部材３１は、半導体チップ２の検出面
２ａが露出するように、開口部３ａを有している。
ダイパッド４を被覆するように形成されており、かつ半
導体チップ２とダイパッド４とを固定している。また、
パッケージ部材３１は、たとえば、通常の半導体装置の
パッケージに用いられる樹脂材料から形成されている。
また、パッケージ部材３１は、半導体チップ２の検出面
２ａが露出するように、開口部３ａを有している。
【００２３】ワイヤ１１は、導電性を有する線材であ
り、たとえば、ステンレスワイヤ等の線材を用いること
ができるが、本実施形態では、強度上の観点からカーボ
ンファイバを用いる。ワイヤ１１は、半導体チップ２の
検出面２ａに接触した状態で検出面２ａを横切って架張
されており、たとえば、図３に示すように、ハッチング
で示すような同一方向に配列された静電容量検出用セル
３を横断するように設けられる。また、たとえば、図４
に示すように、同一方向に配列された各静電容量検出用
セル３の間を横断するように設けてもよい。ワイヤ１１
の両端部は、図１に示したように、半導体チップ２に対
してパッケージ部材３１内に一体的に固定されている。
り、たとえば、ステンレスワイヤ等の線材を用いること
ができるが、本実施形態では、強度上の観点からカーボ
ンファイバを用いる。ワイヤ１１は、半導体チップ２の
検出面２ａに接触した状態で検出面２ａを横切って架張
されており、たとえば、図３に示すように、ハッチング
で示すような同一方向に配列された静電容量検出用セル
３を横断するように設けられる。また、たとえば、図４
に示すように、同一方向に配列された各静電容量検出用
セル３の間を横断するように設けてもよい。ワイヤ１１
の両端部は、図１に示したように、半導体チップ２に対
してパッケージ部材３１内に一体的に固定されている。
【００２４】ワイヤ１１の一端部１１ａは、ダイパッド
４１の表面に接続され、ワイヤ１１とダイパッド４１と
は電気的に導通している。
４１の表面に接続され、ワイヤ１１とダイパッド４１と
は電気的に導通している。
【００２５】接地電極４５は、パッケージ部材３１内に
固定され、一部がパッケージ部材３１から突出するよう
に設けられている。接地電極４５は、たとえば、金線、
アルミニウムワイヤ等の導電性部材４３によってダイパ
ッド４１と電気的に接続されている。導電性部材４３
は、パッケージ部材３１内に存在する。
固定され、一部がパッケージ部材３１から突出するよう
に設けられている。接地電極４５は、たとえば、金線、
アルミニウムワイヤ等の導電性部材４３によってダイパ
ッド４１と電気的に接続されている。導電性部材４３
は、パッケージ部材３１内に存在する。
【００２６】図５は、本実施形態に係る静電容量式指紋
センサ１の電気的構成を示す模式図である。図５に示す
ように、各静電容量検出用セル３の電極２１は、スイッ
チとして機能するトランジスタ４０を介して信号処理回
路５１に接続されている。マトリクス状に配置された静
電容量検出用セル３のうち、同じ行に並ぶ静電容量検出
用セル３に接続されたトランジスタ４０のゲートは、選
択線ＷＬに接続されている。信号処理回路５１は、各静
電容量検出用セル３の検出した検出信号に基づいて指Ｆ
の指紋の像を特定する回路である。
センサ１の電気的構成を示す模式図である。図５に示す
ように、各静電容量検出用セル３の電極２１は、スイッ
チとして機能するトランジスタ４０を介して信号処理回
路５１に接続されている。マトリクス状に配置された静
電容量検出用セル３のうち、同じ行に並ぶ静電容量検出
用セル３に接続されたトランジスタ４０のゲートは、選
択線ＷＬに接続されている。信号処理回路５１は、各静
電容量検出用セル３の検出した検出信号に基づいて指Ｆ
の指紋の像を特定する回路である。
【００２７】ここで、静電容量式指紋センサ１の指紋の
検出原理について説明する。図６に示すように、各静電
容量検出用セル４の電極２１は、トランジスタ４０を介
して列方向の選択線ＢＬに接続され、トランジスタ４０
のゲートは行方向の選択線ＷＬに接続されている。基準
電位を与えた指Ｆを電極２１から距離ｄの位置に位置さ
せると、電極２１と指Ｆとの間の静電容量Ｃｓは、次式
（１）によって表される。なお、ε0 は空気の誘電率で
あり、εは電極２１上の保護膜２２の誘電率であり、Ｓ
は電極２１の面積である。
検出原理について説明する。図６に示すように、各静電
容量検出用セル４の電極２１は、トランジスタ４０を介
して列方向の選択線ＢＬに接続され、トランジスタ４０
のゲートは行方向の選択線ＷＬに接続されている。基準
電位を与えた指Ｆを電極２１から距離ｄの位置に位置さ
せると、電極２１と指Ｆとの間の静電容量Ｃｓは、次式
（１）によって表される。なお、ε0 は空気の誘電率で
あり、εは電極２１上の保護膜２２の誘電率であり、Ｓ
は電極２１の面積である。
【００２８】Ｃｓ＝ε・ε0 ・Ｓ／ｄ …（１）
【００２９】したがって、静電容量式指紋センサ１の電
極２１に指Ｆを対向させない状態では、電極２１と指Ｆ
との距離ｄは無限大となり、電極２１上の静電容量Ｃｓ
は０となる。
極２１に指Ｆを対向させない状態では、電極２１と指Ｆ
との距離ｄは無限大となり、電極２１上の静電容量Ｃｓ
は０となる。
【００３０】図７に示すように、指Ｆに基準電位Ｅを与
えた状態で、静電容量式指紋センサ１の電極２１に近接
させると、指Ｆの有する指紋の凹凸によって、電極２１
ａ、２１ｂと指Ｆとの距離ｄは、それぞれｄ１、ｄ２の
ように異なる。このとき、選択線ＢＬを所定電圧Ｖｃｃ
でプリチャージし、選択線ＷＬに電圧を印加してトラン
ジスタ４０をオンすると、各電極２１ａ、２１ｂには距
離ｄ１、ｄ２によって決定される静電容量Ｃｓに応じた
電荷が蓄積され、これら電荷量に応じて選択線ＢＬの電
位が変化する。選択線ＢＬの電位変化量ΔＶは、選択線
ＢＬの寄生容量をＣｂとすると、次式（２）で表され
る。
えた状態で、静電容量式指紋センサ１の電極２１に近接
させると、指Ｆの有する指紋の凹凸によって、電極２１
ａ、２１ｂと指Ｆとの距離ｄは、それぞれｄ１、ｄ２の
ように異なる。このとき、選択線ＢＬを所定電圧Ｖｃｃ
でプリチャージし、選択線ＷＬに電圧を印加してトラン
ジスタ４０をオンすると、各電極２１ａ、２１ｂには距
離ｄ１、ｄ２によって決定される静電容量Ｃｓに応じた
電荷が蓄積され、これら電荷量に応じて選択線ＢＬの電
位が変化する。選択線ＢＬの電位変化量ΔＶは、選択線
ＢＬの寄生容量をＣｂとすると、次式（２）で表され
る。
【００３１】 ΔＶ＝｛Ｃｓ／（Ｃｂ＋Ｃｓ）｝Ｖｃｃ …（２）
【００３２】電位変化量ΔＶは、電極２１と指Ｆとの距
離ｄによって決定される静電容量Ｃｓに応じた量であ
り、各静電容量検出用セル２における選択線ＢＬの電位
変化量ΔＶを上記した信号処理回路５１に読みだすこと
で、指Ｆの有する指紋の凹凸状態を特定することができ
る。
離ｄによって決定される静電容量Ｃｓに応じた量であ
り、各静電容量検出用セル２における選択線ＢＬの電位
変化量ΔＶを上記した信号処理回路５１に読みだすこと
で、指Ｆの有する指紋の凹凸状態を特定することができ
る。
【００３３】次に、上記構成の静電容量式指紋センサ１
の指紋検出動作の一例について説明する。たとえば、静
電容量式指紋センサ１に接触させる指Ｆが帯電してお
り、指Ｆに基準電位Ｅを与える前に指Ｆから静電容量式
指紋センサ１に向けて放電する場合を考える。なお、静
電容量式指紋センサ１の接地電極４５は接地されている
ものとする。図８に示すように、指Ｆを半導体チップ２
の検出面２ａに接触させると、検出面２ａ上にはワイヤ
１１が横断しているので、指Ｆはワイヤ１１に確実に接
触すする。これによって、指Ｆには基準電位である接地
電位が付与される。指Ｆを半導体チップ２の検出面２ａ
に近づけた際に、人体が帯電しており指Ｆから放電する
と、放電電流はワイヤ１１に流れ、ダイパッド４１およ
び導電性部材４３を通じて接地された接地電極４５に導
かれる。このため、放電電流が静電容量検出用セル３に
直接流れることがなく、放電によって、たとえば、静電
容量検出用セル３の有する保護膜２２等が絶縁破壊する
ことが抑制される。以上のように、本実施形態によれ
ば、複数の静電容量検出用セル３が形成された検出面２
ａ上に導電性を有するワイヤ１１を設けたことで、静電
容量検出用セル３は指Ｆから放電が生じても破壊されに
くくなる。
の指紋検出動作の一例について説明する。たとえば、静
電容量式指紋センサ１に接触させる指Ｆが帯電してお
り、指Ｆに基準電位Ｅを与える前に指Ｆから静電容量式
指紋センサ１に向けて放電する場合を考える。なお、静
電容量式指紋センサ１の接地電極４５は接地されている
ものとする。図８に示すように、指Ｆを半導体チップ２
の検出面２ａに接触させると、検出面２ａ上にはワイヤ
１１が横断しているので、指Ｆはワイヤ１１に確実に接
触すする。これによって、指Ｆには基準電位である接地
電位が付与される。指Ｆを半導体チップ２の検出面２ａ
に近づけた際に、人体が帯電しており指Ｆから放電する
と、放電電流はワイヤ１１に流れ、ダイパッド４１およ
び導電性部材４３を通じて接地された接地電極４５に導
かれる。このため、放電電流が静電容量検出用セル３に
直接流れることがなく、放電によって、たとえば、静電
容量検出用セル３の有する保護膜２２等が絶縁破壊する
ことが抑制される。以上のように、本実施形態によれ
ば、複数の静電容量検出用セル３が形成された検出面２
ａ上に導電性を有するワイヤ１１を設けたことで、静電
容量検出用セル３は指Ｆから放電が生じても破壊されに
くくなる。
【００３４】ここで、図８に示したように、半導体チッ
プ２の検出面２ａに指Ｆを接触させた状態では、指Ｆが
ワイヤ１１に接触するため、この接触領域では指Ｆは変
形する。このため、指Ｆが変形した領域では、指紋を検
出することができない不感領域Ｒが発生する。たとえ
ば、図３に示したように、ワイヤ１１を同一方向に配列
する静電容量検出用セル３を横断するように設けた場合
には、図３においてハッチングで示す一列に並ぶ各静電
容量検出用セル３が不感領域Ｒ内に位置することにな
る。また、図４に示したように、ワイヤ１１を同一方向
に配列する静電容量検出用セル３の間に設けた場合に
は、図４においてハッチングで示す隣り合う２列の各静
電容量検出用セル３が不感領域Ｒに位置することにな
る。
プ２の検出面２ａに指Ｆを接触させた状態では、指Ｆが
ワイヤ１１に接触するため、この接触領域では指Ｆは変
形する。このため、指Ｆが変形した領域では、指紋を検
出することができない不感領域Ｒが発生する。たとえ
ば、図３に示したように、ワイヤ１１を同一方向に配列
する静電容量検出用セル３を横断するように設けた場合
には、図３においてハッチングで示す一列に並ぶ各静電
容量検出用セル３が不感領域Ｒ内に位置することにな
る。また、図４に示したように、ワイヤ１１を同一方向
に配列する静電容量検出用セル３の間に設けた場合に
は、図４においてハッチングで示す隣り合う２列の各静
電容量検出用セル３が不感領域Ｒに位置することにな
る。
【００３５】不感領域Ｒに位置する静電容量検出用セル
３は、静電容量式指紋センサ１の組み立て段階において
ワイヤ１１の配置に応じて予め特定されている。このた
め、本実施形態では、たとえば、信号処理回路５１で不
感領域Ｒに位置する静電容量検出用セル３の検出信号を
特定的に処理する。具体的には、たとえば、信号処理回
路５１は、不感領域Ｒに位置する静電容量検出用セル３
の検出信号を指紋の特定に使用しない構成とすることが
できる。この場合には、指Ｆを半導体チップ２の検出面
２ａに対して異なる位置に複数回接触させ、複数回の検
出で得られたデータを合成することにより、指紋の全体
像を特定することができる。あるいは、不感領域Ｒに位
置する静電容量検出用セル３の検出信号を特別に処理す
るアルゴリズムを予め用意しておき、このアルゴリズム
によって不感領域Ｒに位置する静電容量検出用セル３の
検出信号を補完することで、指紋の全体像を特定するこ
とも可能である。
３は、静電容量式指紋センサ１の組み立て段階において
ワイヤ１１の配置に応じて予め特定されている。このた
め、本実施形態では、たとえば、信号処理回路５１で不
感領域Ｒに位置する静電容量検出用セル３の検出信号を
特定的に処理する。具体的には、たとえば、信号処理回
路５１は、不感領域Ｒに位置する静電容量検出用セル３
の検出信号を指紋の特定に使用しない構成とすることが
できる。この場合には、指Ｆを半導体チップ２の検出面
２ａに対して異なる位置に複数回接触させ、複数回の検
出で得られたデータを合成することにより、指紋の全体
像を特定することができる。あるいは、不感領域Ｒに位
置する静電容量検出用セル３の検出信号を特別に処理す
るアルゴリズムを予め用意しておき、このアルゴリズム
によって不感領域Ｒに位置する静電容量検出用セル３の
検出信号を補完することで、指紋の全体像を特定するこ
とも可能である。
【００３６】第２実施形態 図９は、本発明の静電容量式指紋センサの一実施形態の
構造を示す断面図である。なお、図９に示す静電容量式
指紋センサ２０１の構成要素のうち、上述した第１の実
施形態と同一の構成要素については同一の符号で示して
いる。本実施形態に係る静電容量式指紋センサ２０１と
第１の実施形態に係る静電容量式指紋センサ１との異な
る点は、静電容量式指紋センサ２０１では、ワイヤ１１
が半導体チップ２の検出面２ａと所定の距離δで離隔し
ている点である。
構造を示す断面図である。なお、図９に示す静電容量式
指紋センサ２０１の構成要素のうち、上述した第１の実
施形態と同一の構成要素については同一の符号で示して
いる。本実施形態に係る静電容量式指紋センサ２０１と
第１の実施形態に係る静電容量式指紋センサ１との異な
る点は、静電容量式指紋センサ２０１では、ワイヤ１１
が半導体チップ２の検出面２ａと所定の距離δで離隔し
ている点である。
【００３７】すなわち、静電容量式指紋センサ２０１で
は、半導体チップ２上に高さδの複数のスペーサ部材４
６が設けられており、ワイヤ１１はスペーサ部材４６上
に架張され、パッケージ部材３１と一体に固定されてい
る。スペーサ部材４６は、たとえば、パッケージ部材３
１と同一の樹脂材料によって形成することができる。
は、半導体チップ２上に高さδの複数のスペーサ部材４
６が設けられており、ワイヤ１１はスペーサ部材４６上
に架張され、パッケージ部材３１と一体に固定されてい
る。スペーサ部材４６は、たとえば、パッケージ部材３
１と同一の樹脂材料によって形成することができる。
【００３８】本実施形態では、このような構成とするこ
とにより、半導体チップ２の検出面２ａに指Ｆを近づけ
ていくと、半導体チップ２の検出面２ａよりもワイヤ１
１のほうが指Ｆにより近いため、指Ｆから放電しても放
電電流が確実にワイヤ１１に導かれ、半導体チップ２に
形成された静電容量検出用セルの静電破壊を確実に防ぐ
ことができる。
とにより、半導体チップ２の検出面２ａに指Ｆを近づけ
ていくと、半導体チップ２の検出面２ａよりもワイヤ１
１のほうが指Ｆにより近いため、指Ｆから放電しても放
電電流が確実にワイヤ１１に導かれ、半導体チップ２に
形成された静電容量検出用セルの静電破壊を確実に防ぐ
ことができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、静電容量式指紋センサ
の検出面を横切るように基準電位を与えるワイヤを設け
たことにより、指からの放電があっても静電容量検出用
セルの静電破壊を確実に防止することができ、かつ、指
に基準電位を与えることができる。
の検出面を横切るように基準電位を与えるワイヤを設け
たことにより、指からの放電があっても静電容量検出用
セルの静電破壊を確実に防止することができ、かつ、指
に基準電位を与えることができる。
【図１】本発明に係る静電容量式指紋センサの一実施形
態の構成を示す断面図である。
態の構成を示す断面図である。
【図２】静電容量検出用セルの構造を示す断面図であ
る。
る。
【図３】半導体チップの検出面側の構造を示す平面図で
ある。
ある。
【図４】半導体チップの検出面側の他の構造例を示す平
面図である。
面図である。
【図５】静電容量式指紋センサ１の電気的構成を示す模
式図である。
式図である。
【図６】静電容量式指紋センサの構造の一例を示す平面
図である。
図である。
【図７】静電容量式指紋センサの検出原理を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図８】静電容量式指紋センサ１の半導体チップ２の検
出面２ａに指Ｆを近接させた状態を示す図である。静電
容量式指紋センサの構造の一例を示す断面図である。
出面２ａに指Ｆを近接させた状態を示す図である。静電
容量式指紋センサの構造の一例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る静電容量式指紋センサの他の実施
形態の構成を示す断面図である。
形態の構成を示す断面図である。
【図１０】静電容量式指紋センサの構造の一例を示す平
面図である。
面図である。
【図１１】図１０の静電容量式指紋センサの構造の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１２】静電容量式指紋センサに指を接触させる際
に、指に基準電位を与える様子を示す図である。
に、指に基準電位を与える様子を示す図である。
１…静電容量式指紋センサ、２…半導体チップ、２ａ…
検出面、３…静電容量検出用セル、１１…ワイヤ、３１
…パッケージ部材、４３…導電性部材、４５…接地電
極、２１…電極、２２…保護膜、４１…ダイパッド。
検出面、３…静電容量検出用セル、１１…ワイヤ、３１
…パッケージ部材、４３…導電性部材、４５…接地電
極、２１…電極、２２…保護膜、４１…ダイパッド。
Claims (12)
- 【請求項１】指紋との間の距離に応じて変化する静電容
量を電気的に検出する複数の静電容量検出用セルを有
し、前記各静電検出用セルの検出結果に基づいて前記指
紋を認識する静電容量式指紋センサであって、 前記指紋に対して基準電位を与える導電性の線材が前記
複数の静電容量検出用セルが設けられた検出面を横切っ
て架張されている静電容量式指紋センサ。 - 【請求項２】前記線材は、前記検出面に接触している請
求項１に記載の静電容量式指紋センサ。 - 【請求項３】前記線材は、前記検出面から離隔している
請求項１に記載の静電容量式指紋センサ。 - 【請求項４】前記複数の静電容量検出用セルが形成され
た半導体チップと、 前記半導体チップを保持する導電性を有する保持部材
と、 前記半導体チップの検出面を露出させた状態で前記半導
体チップと保持部材とを被覆しかつ固定するパッケージ
部材と、を有し、 前記線材の両端部は、前記パッケージ部材によって前記
半導体チップに対して固定されている請求項１に記載の
静電容量式指紋センサ。 - 【請求項５】前記パッケージ部材は、樹脂材料からなる
請求項３に記載の静電容量式指紋センサ。 - 【請求項６】前記線材は、前記パッケージ部材内を通っ
て前記保持部材と電気的に接続されている請求項４に記
載の静電容量式指紋センサ。 - 【請求項７】前記パッケージ部材に一部が当該パッケー
ジ部材から突出するように設けられた、基準電位に接続
される基準電位用電極を有し、 前記基準電位用電極は、導電性材料によって前記保持部
材と接続されている請求項６に記載の静電容量式指紋セ
ンサ。 - 【請求項８】前記半導体チップの検出面側には、前記線
材を当該検出面から所定の距離で離隔する位置に保持す
るためのスペーサ部材が設けられており、 前記線材は、前記スペーサ部材上に前記パッケージ部材
によって固定されている請求項４に記載の静電容量式指
紋センサ。 - 【請求項９】前記スペーサ部材は、前記パッケージ部材
と同じ材料からなる請求項７に記載の静電容量式指紋セ
ンサ。 - 【請求項１０】前記線材は、カーボンファイバからなる
請求項１に記載の静電容量式指紋センサ。 - 【請求項１１】前記静電容量検出用セルは、検出用電極
と、前記検出用電極を被覆する所定膜厚の絶縁性の保護
膜とを有する請求項１に記載の静電容量式指紋センサ。 - 【請求項１２】前記静電容量検出用セルの検出信号を処
理して前記指紋を特定する信号処理回路をさらに有し、 前記信号処理回路は、前記線材が横切る、あるいは、前
記線材が近傍を通過する静電容量検出用セルの検出信号
を特定的に処理する請求項１に記載の静電容量式指紋セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11232879A JP2001056204A (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 静電容量式指紋センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11232879A JP2001056204A (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 静電容量式指紋センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001056204A true JP2001056204A (ja) | 2001-02-27 |
Family
ID=16946278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11232879A Abandoned JP2001056204A (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 静電容量式指紋センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001056204A (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100447141B1 (ko) * | 2002-03-09 | 2004-09-07 | (주)멜파스 | 차폐수단을 포함하는 반도체 지문감지장치 |
| EP1465244A3 (en) * | 2003-03-27 | 2004-12-01 | STMicroelectronics, Inc. | Integrated circuit package with exposed die surfaces and auxiliary attachment |
| US6980673B2 (en) | 2001-03-07 | 2005-12-27 | Sony Corporation | Fingerprint identification system, fingerprint identification apparatus, fingerprint identification method, and biometric identification apparatus |
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| WO2020105767A1 (ko) * | 2018-11-23 | 2020-05-28 | 엘지전자 주식회사 | 이동단말기 |
-
1999
- 1999-08-19 JP JP11232879A patent/JP2001056204A/ja not_active Abandoned
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