[发明专利]太赫兹生物特征成像封装

说明书

本发明涉及太赫兹生物特征成像封装，其包括：图像传感器，该图像传感器包括天线像素阵列，该天线像素阵列被布置成检测从对象发射的太赫兹辐射以用于捕获图像，每个天线像素包括功率检测器，该功率检测器包括用于接收太赫兹辐射的天线结构，其中，该功率检测器被配置成将检测到的太赫兹辐射转换成频率比太赫兹辐射的频率低的感测信号；封装顶盖，被布置成覆盖天线像素阵列，其中，该图像传感器被配置成捕获位于该封装顶盖的相对侧上的对象的太赫兹图像；封装底部，被布置在天线像素阵列的与封装顶盖相对的另一侧上，其中，天线像素阵列被封装在封装顶盖与封装底部之间。

技术领域

本发明涉及太赫兹生物特征成像封装、电子装置以及用于制造太赫兹生物特征成像封装的图像传感器的方法。

背景技术

生物特征系统被广泛地用作用于增加个人电子装置(例如，移动电话等)的便利性和安全性的装置。特别是，指纹感测系统现在被包括在大部分全新发行的消费电子装置(例如，移动电话)中。

光学指纹传感器已经被知晓一段时间，并且在某些应用中可以是例如电容式指纹传感器的可行替选。例如，光学指纹传感器可以基于针孔成像原理和/或可以采用微通道，即准直器或微透镜，以将入射光聚焦到图像传感器上。电容式指纹传感器依赖于手指的指纹特征与传感器的电容板之间的电容耦合。

通常，希望以制造高效且成本高效的方式将指纹感测系统集成在电子装置或其他装置中。

尽管光学指纹传感器和电容传感器两者都提供了有前景的集成解决方案，但是关于指纹感测系统集成仍然存在改进的空间。

发明内容

鉴于现有技术的上述和其他缺点，本发明的目的是提供一种基于太赫兹成像技术的生物特征传感器，其被提供为与现有技术指纹感测系统相比具有改进的集成可能性的封装。

根据本发明的第一方面，提供了一种太赫兹生物特征成像封装，该太赫兹生物特征成像封装包括图像传感器，该图像传感器包括天线像素阵列，该天线像素阵列被布置成检测从被照明的对象发射的太赫兹辐射以用于捕获图像。每个天线像素包括功率检测器，该功率检测器包括用于接收太赫兹辐射的天线结构，其中，该功率检测器被配置成将检测到的太赫兹辐射转换成频率比太赫兹辐射的频率低的感测信号。

此外，太赫兹生物特征成像封装包括封装顶盖，该封装顶盖被布置成覆盖天线像素阵列，其中，该图像传感器被配置成捕获位于封装顶盖的相对侧上的对象的太赫兹图像。

此外，封装包括封装底部，该封装底部被布置在天线像素阵列的与封装顶盖相对的另一侧上，其中，天线像素阵列被封装在该封装顶盖与该封装底部之间。

本发明至少部分基于实现太赫兹图像传感器可以提供紧凑的整体成像封装，其提供了在大量应用中的集成。与其他感测技术相比，太赫兹传感器在封装部件材料和设计两个方面以及在总封装的尺寸方面在传感器配置中提供了新的可能性。例如，如下所述，该封装底部或该封装顶盖本身可以用作图像传感器像素的衬底。

本发明还至少部分基于以下的认识，即在毫米和亚毫米波长，例如在“太赫兹间隙”中的频率下进行成像提供了增加检测指纹的最外组织层之下的结构的能力。换句话说，可以检测指纹的亚真皮层。已经认识到，太赫兹间隙中的波长足够长到使用例如RF电路设计被检测到，但是也足够低以在它到达在一些实施方式中实现的光束成形光学器件时被认为是光。此外，光子能量足够低，使得光子不被大多数材料吸收，即辐射可以穿透皮肤例如高达0.2mm，从而增加了检测到指纹仿冒的概率。

此外，通过要求保护的本发明，可以在不需要皮肤与图像传感器之间的直接接触的情况下检测指纹，并且这种能力通过辐射的穿透而被改进，从而提供了比例如在光的可见范围中操作的光学传感器或需要与传感器表面物理接触的电容传感器更多的集成可能性。

太赫兹在本文中优选地意在包括低于红外光频率且高于微波频率的辐射频率范围，例如，太赫兹的范围在本文中可以是约100GHz至约10THz。