ES2236822T3 - Digitalizador de huellas digitales con sustrato deformable. - Google Patents

Abstract

Un método de hacer un digitalizador para detectar una configuración de huella dactilar incluyendo una matriz de celdas de detección accionables individualmente, incluyendo proporcionar un soporte aislante flexible (101); disponer agujeros (103) que se extienden a través de o en parte a través del soporte aislante; recubrir ambas superficies (106, 107) del soporte y la circunferencia de dichos agujeros con material conductor y/o semiconductor (104); quitar material conductor o semiconductor de una primera superficie del soporte recubierto para formar una pluralidad de primeras porciones conductoras o semiconductoras (108, 109); quitar material conductor o semiconductor de una segunda superficie del soporte recubierto para formar una pluralidad de segundas porciones conductoras o semiconductoras (116, 110) separadas y cruzando las primeras porciones conductoras o semiconductoras en posiciones correspondientes a la posición de los agujeros, por lo que se puede establecer un acoplamiento eléctrico entre respectivas porciones conductas o semiconductoras primeras y segundas a través de los agujeros al accionar la porción correspondiente del digitalizador.

Description

Digitalizador de huellas digitales con sustrato deformable.

Esta invención se refiere a circuitos eléctricos y elementos de circuito. Las realizaciones preferidas de la invención se refieren a digitalizadores incluyendo una matriz de celdas de detección accionables individualmente para producir un mapa de bits de una configuración o característica detectada. Tales digitalizadores pueden ser sensores de huellas dactilares incluyendo una matriz de celdas detectoras, definiéndose cada uno por un interruptor de contacto.

La fabricación de circuitos integrados (CI) consta de una secuencia de pasos de procesado denominados procesos de pasos unitarios que, en la técnica anterior, se realizan en una rodaja de un semiconductor, tal como silicio, que define un sustrato que proporciona tanto soporte mecánico para el CI resultante como el material básico para producir los varios elementos de circuito deseados.

Estos procesos de pasos unitarios incluyen la introducción y el transporte de dopantes para cambiar la conductividad del sustrato semiconductor, el crecimiento de óxidos térmicos para aislamiento entre y dentro de niveles dentro del CI, la deposición de películas aislantes y conductoras, y la configuración y el ataque de las varias capas en la formación del CI.

Los métodos conocidos de fabricación de CI usan un sustrato semiconductor. Tales sustratos deben producirse bajo condiciones estrictamente controladas y por lo tanto son caros. Además, el sustrato semiconductor da lugar a un CI rígido y quebradizo que se daña fácilmente y es incapaz de resistir efectivamente cualquier momento significativo de flexión aplicado. El material semiconductor es difícil de taladrar o cortar. El procesado de materiales semiconductores, tales como silicio, requiere cantidades significativas de diferentes fases de proceso (ataque, enmascarado, etc) usando sustancias químicas tóxicas. Esto hace que el procesado de semiconductores y el desecho del residuo asociado sean caros y lentos.

US-A-4 862 743 (SEITZ PETER), 5 de septiembre de 1989, describe un sensor de presión en base a elementos capacitivos que están dispuestos en una superficie de un sustrato elásticamente deformable.

EP-A-0459808 (G.E.C.-Marconi Limited, cedida ahora a Personal Biometric Encoders Limited), describe una construcción de sensor que produce un digitalizador de alta resolución capaz de discernir una configuración de presiones diferenciales bajas aplicadas. Este digitalizador conocido está destinado a uso como un sensor de huellas dactilares.

Los sensores de la técnica anterior, tal como el descrito en EP-A-0459808, incluyen un sustrato aislante no deformable en cuya superficie superior se depositan capas alternas de material conductor y aislante (por chapado o deposición al vacío) para producir un primer conjunto de conductores paralelos separados, recubriendo, y en ángulo recto a un segundo conjunto de conductores paralelos.

Tales sensores de la técnica anterior se construyen usando técnicas parecidas a las usadas en la fabricación de circuitos integrados en rodajas de silicio (es decir, procesos de pasos unitarios).

Un sustrato aislante no deformable se enmascara y después recubre con metal para formar una pluralidad de electrodos de filas paralelas que forman un primer conjunto de conductores. También se depositan en el sustrato adaptadores metálicos de contacto conectados a las filas de electrodos por un elemento de resistencia de película fina Nichrome.

Después se deposita un aislante, tal como poliimida, encima de los electrodos de fila, resistencias Nichrome y adaptadores de contacto asociados. Se disponen vías en la capa de poliimida sobre cada adaptador de contacto.

Después se efectúa una segunda deposición de metal sobre esta primera capa de poliimida para proporcionar electrodos en columnas paralelas que forman un segundo conjunto de conductores ortogonales a los electrodos de fila. Esta segunda deposición de metal define no sólo los electrodos de columna, sino también segundos adaptadores de contacto, eléctricamente integrales con los electrodos de columna, y también proporciona un tercer conjunto de adaptadores de contacto eléctricamente separados que se extienden a través de las primeras vías en la primera capa de poliimida a contacto eléctrico con el primer conjunto de adaptadores de contacto.

Además de ser caro y requerir gran número de pasos de procesado para producir un digitalizador, el uso de un sustrato aislante no deformable hace los sensores de la técnica anterior quebradizos e inadecuados para uso en un soporte flexible tal como una tarjeta de plástico del tipo usado para tarjetas de crédito.

La invención se expone en las reivindicaciones de método anexas 1 y 12 referentes a un método de fabricar un digitalizador o un circuito integrado como se define en las reivindicaciones 1 y 12, respectivamente, y un aparato, reivindicaciones 20 y 23, referentes a un digitalizador o un circuito integrado respectivamente. Características preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

En una realización preferida del método según la invención, se recubre una hoja aislante deformable con un material conductor o semiconductor, se quita material conductor o semiconductor de una primera superficie de la hoja recubierta para formar una pluralidad de primeros elementos eléctricos discretos, se quita material conductor o semiconductor de una segunda superficie de la hoja de plástico recubierta para formar una pluralidad de segundos elementos eléctricos discretos separados y que cruzan los primeros conductores, y se dispone vías conductoras a través del soporte deformable, estando conectada eléctricamente cada vía conductora a un segundo elemento eléctrico y un adaptador de contacto en la primera superficie del soporte deformable.

Los métodos de la presente invención permiten producir un circuito integrado o sensor con un mínimo de pasos de procesado. La eliminación de la necesidad de quitar cantidades significativas de semiconductor del sustrato de circuito o sensor por una serie progresiva de pasos de enmascarar, atacar, limpiar, y secar o cocer (cocer a altas temperaturas) reduce en gran medida los costos de fabricación del sensor o circuito integrado.

Las vías pasantes conductoras de la invención también permiten una convección más eficiente de aire a través del dispositivo construido según la invención y por lo tanto ayudan a evitar el sobrecalentamiento del dispositivo.

El uso, en las realizaciones preferidas de la presente invención, de un sustrato que consta de un material plástico aislante tal como una poliimida, poliéster, polietileno, poliestireno, tereftalato de polietileno o cerámica, que se recubre con una capa fina de un material conductor tal como acero inoxidable, cromo o titanio, da lugar a un sustrato que se puede procesar en sus lados primario y secundario para producir elementos de circuito separados. La elección de material depositado en el sustrato depende de las propiedades eléctricas deseadas de la porción relevante del circuito.

El sustrato de plástico también puede ser procesado fácilmente, por ejemplo, por ablación con láser, para establecer vías conductoras a través del sustrato para conectar eléctricamente los elementos eléctricos en lados opuestos del sustrato de plástico. Alternativamente, se puede producir condensadores manteniendo los elementos conductores separados por al menos parte del grosor del sustrato. Una ventaja adicional del sustrato de plástico es que es más fácil y más barato de producir que un sustrato de silicio de la pureza necesaria.

En las realizaciones preferidas de la invención referentes a un sensor incluyendo conjuntos solapados separados de conductores paralelos, la provisión de los dos conjuntos de conductores en las superficies superior e inferior del suporte, y el uso del recubrimiento en un soporte de plástico para definir estos conductores elimina la necesidad de una proporción significativa de los pasos de enmascaramiento y recubrimiento requeridos en la técnica anterior.

En una realización preferida de la invención, se forma un soporte o sustrato deformable por un aislante que tiene un recubrimiento de un conductor tal como acero inoxidable. Se comercializan hojas de aislantes, como poliimida (por ejemplo Kapton, marca comercial), con un recubrimiento de acero inoxidable. Por lo tanto, un soporte deformable hecho de poliimida recubierta con acero inoxidable está disponible fácilmente y es barato. Además, el uso de un recubrimiento que tiene acero inoxidable con una resistividad significativa elimina la necesidad de la deposición de elementos de resistencia separados de Nichrome (o un material similar) como es necesario en el dispositivo de EP 0 459 808. Esto reduce considerablemente los costos asociados con la producción de un sensor digitalizante.

En una realización preferida de la invención, se recubre un sustrato de plástico tal como KALADEX (marca comercial de ICI para un producto de poliéster), MYLAR, KAPTON (marcas comerciales de Du Pont para productos de poliimida y polietileno, respectivamente) o U PILEX (marca comercial de UBE para producto de poliestireno) con una capa configurada de titanio en la que se deposita oro.

Ahora se describirá realizaciones específicas de la presente invención, a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos anexos, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática en planta de una matriz de celdas detectoras que definen un sensor.

La figura 2 es una vista en sección a través de una porción de la línea I-I ilustrando la construcción de un sensor de huellas dactilares conocido.

Las figuras 3 y 4 son otras vistas que ilustran configuraciones de conductores en un sustrato construido de manera conocida.

La figura 5 muestra un sensor de huellas dactilares incluyendo un circuito eléctrico que realiza aspectos de la presente invención.

Las figuras 6a a 6h son una representación diagramática de un método que realiza aspectos de la presente invención.

Las figuras 7a a 7d son una representación diagramática de un método alternativo que realiza la presente invención.

La figura 8 es un diagrama que ilustra una línea de producción en serie adecuada para realizar el método de las figuras 7a a 7d.

La figura 9 es una vista esquemática en planta del lado inferior de un sensor de huellas dactilares que realiza aspectos de la presente invención.

La figura 10 ilustra una configuración interdigitada para adaptadores de contacto pareados adecuados para ser utilizados con sensores que realiza aspectos de la presente invención.

Y la figura 11 ilustra parte de la configuración de material conductor en la superficie del sustrato para conectar el sensor accionado a la circuitería asociada.

Con referencia a la figura 1, se define una matriz de celdas detectoras 15 por los puntos de cruce de un primer conjunto de conductores paralelos 1 recubiertos por un segundo conjunto de conductores paralelos 3 perpendiculares al primer conjunto de conductores paralelos 1. Cada uno del primer conjunto de conductores define un bus de entrada y cada uno del segundo conjunto de conductores define un bus de salida. Los buses de entrada están conectados a un circuito de suministro de potencia y los buses de salida a un circuito conteniendo las unidades lógicas para analizar la salida del sensor.

Cada celda detectora 15 incluye un adaptador de contacto 11 conectado con uno del primer conjunto de conductores 1 y un segundo adaptador de contacto 13 conectado a uno del segundo conjunto de conductores 3. Fluye corriente/información de conductor de bus de entrada 1 de una celda activada al bus de salida de la celda 15 cuando los dos adaptadores de contacto 11, 13 están conectados eléctricamente por un puente de contacto puesto en contacto con los dos adaptadores 11, 13 en respuesta a la presión aplicada al sensor encima de la respectiva celda detectora.

Con referencia a la figura 2, los conductores 1, 3 de un sensor de huellas dactilares conocido se soportan en un sustrato 5 y el sensor también incluye una membrana elásticamente deformable 7 soportada encima de los conductores 1, 3 y que tiene placas conductoras 9 en su superficie inferior.

La deformación de la membrana elástica 7, por ejemplo, por el surco de una configuración de huellas dactilares, pone una de las placas conductoras 9 en contacto con adaptadores de contacto 11, 13 asociados respectivamente con uno de los primeros conductores 1 y uno de los segundos conductores 3 en el punto de cruce de los conductores puenteando el intervalo entre los dos conductores. Posteriormente, puede fluir corriente/información desde el bus de entrada al bus de salida mediante la placa de contacto o conductora 9. Cada celda tiene una resistencia asociada que da lugar a una caída de potencial a través de un punto de cruce puenteado por la placa conductora.

En la realización de la invención ilustrada en la figura 3, la matriz de adaptadores de contacto pareados 11, 13 y los conductores asociados 1, 3 que forman los buses de entrada y salida, se soporta por un soporte o sustrato deformable. Se ha hallado ventajoso sustituir el sustrato indeformable de los dispositivos de la técnica anterior por un sustrato deformable hecho de un material flexible tal como KALADEX (marca comercial de ICI para un producto de poliéster), MYLAR, KAPTON (marcas comerciales de Du Pont para productos de poliimida y polietileno, respectivamente) o UPILEX (marca comercial de UBE para producto de poliestireno).

El digitalizador de huellas dactilares (véase la figura 5) de las realizaciones de la presente invención se incorpora preferiblemente a un conjunto en forma de tarjeta que incluye un conector 231 para introducción en un orificio de recepción de tarjeta para permitir la transferencia de información entre la tarjeta y una facilidad de tratamiento de la información o similar, conectada al orificio de recepción de tarjeta. El conjunto de tarjeta tiene una memoria integral y facilidad de tratamiento de la información 232 así como una porción sensora o digitalizante. Tarjetas adecuadas pueden ser tarjetas PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) modificadas.

En la realización de la figura 5, un sustrato de plástico 201 que tiene una configuración de conductores en sus superficies superior e inferior se mantiene entre dos placas de circuito impreso 220, 221 teniendo cada una ASICs integrales 222 (circuitos integrados específicos de aplicación). Las superficies internas de las placas de circuito impreso tienen contactos que, en el sensor montado, conectan los ASICs con porciones de contacto 223 en el sustrato de plástico 201. Como se describirá más adelante, estas porciones de contacto están conectadas a los electrodos/conductores de digitalizador formados por la disposición de conductores solapados que tienen conjuntos mutuamente perpendiculares de electrodos paralelos espaciados.

Uno de los ASICs es un circuito excitador que suministra corriente/información al primer conjunto, bus de entrada, de conductores paralelos o electrodos de la matriz digitalizadora, y el otro ASIC es un circuito detector conectado al segundo conjunto, bus de salida, de conductores paralelos o electrodos para recibir corriente/información que fluye del circuito excitador a la en operación, por la presencia de un surco epidérmico de huellas dactilares, de los interruptores incluyendo el digitalizador. Los ASICs, el procesado de datos en tarjeta y memoria en tarjeta se combinan para producir una señal representativa de las características identificadoras de una configuración detectada de huellas dactilares.

Una primera superficie activa del sustrato de sensor incluye una configuración de material conductor que define una zona de detección o digitalización 230 conteniendo un primer conjunto de electrodos paralelos o conductores (que forman buses de entrada), que están conectados por pistas conductoras 224 a porciones de contacto 223 para conectar el primer conjunto de electrodos a los contactos del circuito excitador situado en la superficie interior de una de las placas de circuito impreso. La segunda superficie opuesta del sustrato de sensor incluye una configuración de material conductor que define una segunda zona digitalizadora correspondiente a la de la superficie opuesta del sustrato y que tiene un segundo conjunto de electrodos paralelos o conductores perpendiculares al primer conjunto. La configuración de material conductor en la segunda superficie también define pistas conductoras 224 y contactos 223 para conectar el segundo conjunto de electrodos (buses de salida) a los contactos del circuito detector en la superficie interior de una de las placas de circuito impreso.

Los circuitos excitador y detector o ASICs se pueden disponer de otra forma de manera que el circuito excitador esté en el lado activo del sustrato recubierto.

El sustrato incluye una matriz de vías a través del sustrato desde sus superficies primera a segunda. Cada vía corresponde a un punto de cruce de los dos conjuntos de electrodos paralelos mutuamente perpendiculares o conductores 1, 3. Los electrodos en la superficie activa o detectora del sustrato incluyen un conjunto de primeros adaptadores de contacto 11 en cada punto de cruce, y los electrodos en la superficie opuesta del sustrato están conectados eléctricamente mediante las vías con un conjunto de segundos adaptadores de contacto 13 en cada punto de cruce, y separados de los respectivos primeros adaptadores de contacto de cada punto de cruce. Los adaptadores de contacto primero y segundo y vía asociada con cada punto de cruce definen una resistencia eléctrica asociada con cada punto de cruce.

La porción del sustrato no intercalada entre las dos placas de circuito impreso incluye la porción detectora o digitalizadora 230 del sustrato de plástico configurado. Esta porción del sustrato se pliega y fija al conjunto de tarjeta de tal manera que la zona detectora definida por los adaptadores de contacto pareados 11, 13 (véase la figura 10) esté expuesta en la superficie del conjunto de tarjeta. Una membrana elástica que define puentes de contacto está fijada al conjunto de tarjeta sobre la zona detectora para definir interruptores digitalizadores en combinación con los adaptadores de contacto de zona detectora. Puentes de contacto se ponen en contacto con los adaptadores de contacto pareados 11, 13 de puntos de cruce a la deformación de la membrana elástica en respuesta a la presencia de contacto con un surco epidérmico para conectar los adaptadores de contacto pareados primero y segundo de puntos de cruce correspondientes a la posición de surcos epidérmicos de huellas dactilares.

El conjunto de tarjeta puede incluir una envuelta protectora de tal manera que solamente esté expuesta la zona detectora del sustrato plegado. La membrana elástica también puede unirse a la envuelta protectora.

Una posible construcción de membrana deformable 7 que tiene los puentes de contacto se describe en nuestra solicitud en tramitación número presentada conjuntamente y en el mismo día que esta solicitud. La membrana 7 es de un material tal como MYLAR o KAPTON (marcas comerciales) y, a un grosor de menos de 12 \mum (preferiblemente de aproximadamente 3 \mum), tiene las necesarias propiedades de resistencia y deformabilidad. En su superficie enfrente de la matriz, la membrana 7 tiene una capa conductora continua 17 de un copolímero de polianilina dopado que tiene una resistividad superficial de 30 k\Omega/\Box. Esta capa 17 se puede recubrir o rociar sobre la hoja de MYLAR o KAPTON antes de que ésta se una al sensor. La capa conductora 17 no está conectada a una fuente de voltaje o potencial distinta de cuando conecta con los electrodos 1, 3 y fluye corriente a través de ella a través del intervalo entre los adaptadores de contacto 11, 13.

El uso de un sensor que tiene un sustrato flexible y una membrana superior flexible mejora la conformación de la membrana sensora a los contornos de unas huellas dactilares aplicadas y permite la medición exacta de una configuración.

Además, los sustratos de plástico son considerablemente más fáciles y más baratos que los sustratos de silicio y rígidos para producirlos en primer lugar y después procesarlos para producir circuitos eléctricos y elementos de circuito.

El uso de un sensor que tiene un sustrato de plástico permite reducir considerablemente el costo de producir un digitalizador incluyendo una matriz de celdas detectoras que responden a la presencia o ausencia de un surco epidérmico de huellas dactilares. El sustrato de plástico es considerablemente más barato que los sustratos de silicio de los digitalizadores conocidos. También es considerablemente más fácil procesar un sustrato de plástico para producir los conjuntos mutuamente perpendiculares de electrodos conductores o solapados o conductores que fabricar un digitalizador que tiene un sustrato de silicio o semiconductor como se propone para los digitalizadores de huellas dactilares conocidos.

Es deseable poder poner sensores de huellas dactilares en un soporte portátil tal como una tarjeta de crédito de plástico (o soporte de plástico similar) o una tarjeta inteligente tal como una tarjeta PCMCIA. Las huellas digitales son difíciles de falsificar y por lo tanto los sensores de huellas dactilares son una forma útil de identificación en cualquier entorno de autorización de transacción. En consecuencia, los sensores de huellas dactilares cuya circuitería es adecuada para ponerse en tarjetas portátiles son especialmente ventajosos.

Las tarjetas de plástico portátiles y las tarjetas inteligentes requieren un grado de flexibilidad para hacer frente a los momentos de curvatura y esfuerzos asociados con sus transporte, almacenamiento y uso. Las tarjetas de plástico acomodarán típicamente una curvatura de hasta aproximadamente 90º y, por lo tanto, los sensores de huellas dactilares montados en una tarjeta de plástico, tal como una tarjeta de crédito o débito, deberán ser capaces de hacer frente al curvado. Aunque montar el sensor hacia un borde de la tarjeta reduce la curvatura que el sensor montado tiene que resistir, el sensor montado todavía se puede someter a momentos de curvatura suficiente para dañar un sensor rígido.

Una solución ha sido montar un sensor rígido a base de silicio en un montaje flexible que absorbe la deformación asociada con la curvatura del soporte de plástico. El uso de una película fina de un plástico deformable, tal como una poliimida, poliéster, poliestireno, o tereftalato de polietileno, recubierta con una capa fina, por ejemplo, de un metal conductor, tal como oro, para producir los elementos de circuito, da lugar a un sensor que se puede curvar ángulos muy significativos (hasta aproximadamente 180º) sin dañarse. Aunque este grado de flexibilidad no se requiere para todas las realizaciones de la invención, algunas realizaciones de la presente invención permiten un sensor de aproximadamente 10-15 mm cuadrados montado hacia el borde de un soporte de plástico de aproximadamente 8-9 cm (las tarjetas de crédito estándar son de 8,5 cm por 5,5 cm) para flexionarse suficientemente de manera que se curven junto con una tarjeta de crédito de plástico que se curva ángulos de hasta 90º sin daño del sensor.

El sustrato de plástico adecuado para la invención debe ser capaz de resistir los esfuerzos mecánicos probables y las condiciones ambientales a que es probable que sea sometido, así como tener las necesarias propiedades eléctricas y de maquinabilidad.

Se ha hallado que las hojas de tereftalato de polietileno o poliimida de 10 a 50 \mum de grosor son altamente adecuadas como sustratos para digitalizadores de huellas dactilares puesto que se pueden metalizar y después maquinar o atacar por procesos establecidos, y son capaces de cumplir los parámetros de rendimiento necesarios.

En particular, se considera que las propiedades materiales deseables de los sustratos para un circuito digitalizador de huellas dactilares son las siguientes:

a)

alta resistencia a la tracción con un módulo de Young en el rango 3000 a 6000 Pa; 5500 MPa es un valor preferido;

b)

bajo encogimiento térmico, es decir, dimensionalmente estable en todo el rango de temperatura -10ºC y 250ºC. Se prefiere una temperatura de transición vítrea superior a 200ºC;

c)

la hoja de plástico deberá ser flexible, a condición de que sea fácil de manejar sin producir arrugas. Un grosor de 25 \mum es adecuado para sustratos de KAPTON o MYLAR.

d)

el plástico deberá ser fácil de maquinar usando máquinas herramienta convencionales, y preferiblemente también láseres;

e)

buena resistencia a la hidrólisis, idealmente inferior a 0,8% en veinticuatro horas a 25ºC;

f)

buena resistencia a agentes corrosivos tales como ácidos fuertes y álcalis, hidróxido de sodio, ácido acético y similares;

g)

alta resistencia superficial (10^{16} \Omega/\Box;

h)

alta resistencia de contacto y volumen (resistividad volumétrica 10^{18} \Omegacm;

i)

punto de fusión relativamente alto, 125 a 250º, preferiblemente 250ºC.

Para maximizar la duración del sensor de huellas dactilares o circuito eléctrico, las propiedades del plástico deberán ser estables en toda la duración prevista del circuito.

Ahora se describirá métodos de fabricar circuitos eléctricos con referencia a las figuras 4 a 6.

En la realización del sensor de huellas dactilares de la figura 6 se cubre una hoja de poliimida 101 de 36 \mum con un recubrimiento de acero inoxidable 102 de 0,01 \mum (véase la figura 6a). Posteriormente se hace una matriz de agujeros 103 de 10 \mum de diámetro a través de la hoja, por ejemplo, por ablación con láser (véase la figura 6b). La potencia y exposición del láser depende del grosor del recubrimiento de acero y la hoja de poliimida. Los agujeros 103 se hacen a una densidad correspondiente a la resolución deseada del sensor de huellas dactilares. La resolución del sensor también puede estar influenciada por el escalonamiento o la desviación de las filas alternativas de vías. Se hace un agujero 103 para cada celda detectora en la matriz de sensor. Para una configuración uniforme de las vías, definiendo las vías las esquinas de cuadrados, el paso entre agujeros es aproximadamente 100 \mum para una celda de 100 \mum y aproximadamente 50 \mum para una celda detectora de 50 \mum.

La hoja perforada se cubre después uniformemente con una capa de cobre 104 de 0,5 \mum, por ejemplo, con un proceso no eléctrico bajo (véase la figura 6c). Este establece vías conductoras 105 entre las superficies conductoras recubiertas superiores 106 e inferiores 107 de la hoja.

A continuación se configuran contactos de celda interdigitalizados de superficie superior (o activa) 108 (véase la figura 10) y buses de fila 109 en la superficie superior, por ejemplo, por ablación con láser (véase la figura 6d). Un contacto de cada celda está conectado a la vía conductora y el otro contacto separado está conectado a un bus de fila asociado 109. Posteriormente se procesa la superficie inferior 107 de la hoja, por ejemplo, por ablación con láser, para configurarla formando las resistencias de celda 116 y los buses de columna 110, estando conectados un bus de columna 110 y una resistencia de celda 116 a cada vía conductora 105 (véanse las figuras 6e
y 9).

Las resistencias de celda 116 se enmascaran después con un material enmascarante 121 antes de electrochapar con oro 120 ambos circuitos superficiales superior e inferior definidos por el resto del acero inoxidable y la capa de cobre para mejorar su conductividad (véanse las figuras 6f y 6g). Las resistencias de celda 116 no se recubren puesto que se desea una alta resistencia con relación a las resistencias de los contactos de oro. El uso de adaptadores de contacto de oro da lugar a un interruptor de contacto muy efectivo, en particular cuando se utilizan en combinación con puentes de contacto hechos de un polímero conductor tal como un copolímero de polianilina dopado. Se puede usar otros materiales de alta conductividad (por ejemplo, plata) en lugar de oro aunque se ha hallado que el oro es especialmente efectivo. Igualmente, el recubrimiento de acero inoxidable puede ser sustituido por un recubrimiento de otro metal conductor, tal como cromo o titanio. Se ha hallado que la combinación de una capa de oro en titanio es especialmente ventajosa.

Finalmente (véase la figura 6h) se recupera el resist de máscara de la resistencia de celda 116 y se somete la hoja a ataque, por ejemplo, con una solución a base de amonio para quitar el cobre no eléctrico de la resistencia. La resistencia de la resistencia de celda 116 se define después por las propiedades eléctricas y las dimensiones del acero solamente.

Con referencia a la figura 9, el bus de columna 110 asociado con cada celda está conectado con la respectiva vía conductora 105 por la resistencia de celda 116.

En el método alternativo representado en figuras 7 y 8, una lámina fina 301 (de aproximadamente 20 \mum, aunque es posible usar hojas más finas, esto da lugar a problemas de manipulación) de un material plástico, tal adecuado como KAPTON, MYLAR, UPILEX o KALADEX, forma el sustrato o soporte.

Se perfora una matriz uniforme de vías 303 (véase la figura 7b) a través de la hoja de plástico. Esto se ha realizado por ablación con láser usando aproximadamente 300 disparos de un láser de 400 mJ/cm^{2}. El uso de un láser más potente permitiría reducir la exposición necesaria. Como se explica a continuación, las dimensiones y la forma de las vías son importantes puesto que el área superficial del interior de las vías determina la resistencia eléctrica de cada celda detectora. En una realización preferida la vía se produce perforando agujeros circulares solapados de tal manera que cada vía sea de forma sustancialmente oval o de judía y de aproximadamente 12,5 \mum por 22,5 \mum.

A continuación se limpian las superficies de la hoja de plástico perforada. Esto se puede hacer explorando con un láser de intensidad baja (un solo disparo de aproximadamente 200 mJ/cm^{2}. Esta limpieza con láser quita residuos y produce un acabado no brillante o mate en la superficie del sustrato. Este acabado contribuye al recubrimiento siguiente del sustrato con un material conductor.

El sustrato de plástico perforado limpiado se recubre después (véase la figura 7c) con una capa fina (aproximadamente 500 \ring{A}) de titanio. El titanio se deposita sobre el sustrato, por ejemplo, por deposición catódica asistida por iones. La deposición catódica se realiza a varios ángulos a la superficie del sustrato para garantizar que las superficies dentro de las vías se recubran totalmente con titanio.

A continuación se deposita una capa fina de oro (aproximadamente 0,1 \mum o 1000 \ring{A}) sobre el titanio (véase la figura 7c) para producir un sustrato metalizado con una capa externa de oro en una capa interior de titanio que se fija al sustrato de plástico. Como con el recubrimiento de titanio, la dirección de deposición catódica se varía para garantizar una capa uniforme que se extiende a través de la vía. El grosor de las capas de oro y/o titanio se puede controlar variando el tiempo de deposición catódica. La capa intermedia de titanio da lugar a una mejor adhesión del oro al sustrato. Otros posibles materiales de capa intermedios incluyen acero inoxidable y cromo. Sin embargo, se ha hallado que el titanio es especialmente ventajoso.

Posteriormente se forma una configuración de porciones conductoras que forman los elementos de un circuito eléctrico en las superficies de sustrato, quitando material conductor de cada una, por ejemplo, por ablación con láser (véase la figura 7d). Una exposición láser adecuada es cinco disparos de 200 mJ/cm^{2}. El tiempo de exposición y el número de disparos se variaría para láseres de diferente potencia. La configuración de porciones conductoras define los dos conjuntos de electrodos y las correspondientes porciones de contacto de la porción digitalizadora, así como las conexiones para conectar el digitalizador a los circuitos excitador y detector o ASICs. La resistencia de cada celda detectora se define esencialmente por la resistencia de la capa fina de oro en la vía correspondiente a cada celda detectora. Una capa de 1000 \ring{A} (o 0,1 \mum) de grosor en una vía de 12,5 \mum por 22,5 \mum da lugar a una resistencia de celda de aproximadamente 16 k\Omega.

La figura 8 ilustra un método de producción en serie que implementa el método de la figura 7.

Aunque el método antes descrito usa titanio y oro, es posible sustituirlos por acero inoxidable o cromo, y plata, respectivamente. Además, aunque los métodos descritos anteriormente se refieren a la producción de conductores, es posible usar el mismo método con diferentes configuraciones de vías o materiales de recubrimiento para producir otros elementos eléctricos. Se puede producir condensadores con vías que no se extiendan a través del sustrato de manera que se produzcan elementos incluyendo porciones conductoras separadas por un pequeño intervalo de aislamiento o dieléctrico. Se puede hacer otros componentes eléctricos depositando los materiales apropiados (por ejemplo, semiconductores) en el sustrato.

Las técnicas descritas anteriormente también se pueden utilizar para producir componentes eléctricos, tales como circuitos integrados.

Una capa de 100 \mum de un plástico aislante, tal como una poliimida (MYLAR, poliéster (KALADEX), poliestireno (UPILEX), polietileno o tereftalato de polietileno (KAPTON) que tiene un punto de fusión de aproximadamente 500º o superior, recubierto con una capa conductora fina (aproximadamente 0,01 \mum de grosor) de un conductor, tal como acero inoxidable, titanio o cromo, se puede procesar por ablación con láser para producir pistas conductoras.

A continuación se deposita material semiconductor, tal como silicio, sobre porciones seleccionadas de ambas superficies superior e inferior del sustrato para tratamiento siguiente para formar dispositivos electrónicos que definen un circuito integrado en ambos lados del sustrato. El material semiconductor se puede depositar por cualquiera de los procesos establecidos, tal como difusión, deposición al vacío o epitaxia. En la realización preferida de la invención referente a la fabricación de circuitos integrados, el silicio para producir los componentes electrónicos se deposita solamente donde se requiere y los componentes electrónicos se fabrican esencialmente en sus posiciones requeridas en el sustrato que tiene las pistas conductoras. Esta realización elimina la necesidad de la engorrosa extracción de material semiconductor usando sustancias químicas tóxicas asociadas con los métodos conocidos de fabricar circuitos integrados.

Los elementos de circuito integrado en lados opuestos de tal dispositivo están conectados mediante las vías pasantes conductoras establecidas en el sustrato.

Un circuito integrado según la presente invención utiliza ambos lados del sustrato y es especialmente ventajoso para proporcionar un circuito incluyendo un número de circuitos integrados de dos lados interconectados según la invención dispuestos uno encima de otro. Cada circuito integrado o superficie de un circuito integrado se puede hacer para efectuar una función particular e intercalar una serie de tales ICs para formar un circuito de procesado de datos.

Los circuitos integrados o los circuitos eléctricos, y/o elementos eléctricos que realiza la presente invención también se pueden producir en sustratos de plástico usando cualquiera de los métodos de recubrimiento conocidos incluyendo procesos de inmersión tales como el proceso ATOCHEM comercializado por Englehard-CLAL.

Claims (26)

1. Un método de hacer un digitalizador para detectar una configuración de huella dactilar incluyendo una matriz de celdas de detección accionables individualmente, incluyendo proporcionar un soporte aislante flexible (101);

disponer agujeros (103) que se extienden a través de o en parte a través del soporte aislante;

recubrir ambas superficies (106, 107) del soporte y la circunferencia de dichos agujeros con material conductor y/o semiconductor (104);

quitar material conductor o semiconductor de una primera superficie del soporte recubierto para formar una pluralidad de primeras porciones conductoras o semiconductoras (108, 109);

quitar material conductor o semiconductor de una segunda superficie del soporte recubierto para formar una pluralidad de segundas porciones conductoras o semiconductoras (116, 110) separadas y cruzando las primeras porciones conductoras o semiconductoras en posiciones correspondientes a la posición de los agujeros, por lo que se puede establecer un acoplamiento eléctrico entre respectivas porciones conductas o semiconductoras primeras y segundas a través de los agujeros al accionar la porción correspondiente del digitalizador.

2. Un método de hacer un digitalizador según la reivindicación 1, donde el soporte es un soporte de plástico.

3. Un método según la reivindicación 1, donde los agujeros se extienden a través del soporte.

4. Un método según la reivindicación 1, donde los agujeros solamente se extienden en parte a través del soporte.

5. Un método según cualquier reivindicación anterior incluyendo:

proporcionar un soporte incluyendo una lámina fina de un material plástico tal como una poliimida, poliéster, poliestireno, polietileno.

6. Un método según la reivindicación 5 incluyendo:

proporcionar un soporte incluyendo una lámina fina de tereftalato de polietileno.

7. Un método según cualquier reivindicación anterior, donde el material conductor es acero inoxidable, titanio o cromo.

8. Un método según cualquier reivindicación anterior, en el que una segunda capa de un material conductor diferente se reviste sobre el primer recubrimiento de material conductor.

9. Un método según la reivindicación 8, donde la segunda capa de material conductor tiene una conductividad más alta que la primera capa.

10. Un método según la reivindicación 9, donde la primera capa es una capa fina de titanio y la segunda capa es una capa fina de oro.

11. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde la segunda capa es una capa de un material semiconductor.

12. Un método de hacer un circuito integrado incluyendo:

proporcionar un sustrato aislante flexible (101);

recubrir caras opuestas (106, 107) del sustrato con una capa de material conductor (104);

hacer vías pasantes conductoras (105) que conectan las caras opuestas recubiertas del sustrato;

depositar material semiconductor en las caras opuestas recubiertas del sustrato;

procesar el material semiconductor depositado para producir dispositivos eléctricos o electrónicos; y

quitar porciones de las capas conductoras para definir pistas conductoras en la superficie del sustrato.

13. Un método según la reivindicación 12, donde el sustrato incluye una lámina fina de un material plástico tal como una poliimida, poliéster, poliestireno, polietileno.

14. Un método según la reivindicación 13, donde el sustrato incluye una lámina fina de tereftalato de polietileno.

15. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, donde el material conductor es acero inoxidable, titanio o cromo.

16. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en el que una segunda capa de un material conductor diferente se reviste sobre el primer recubrimiento de material conductor.

17. Un método según la reivindicación 16, donde la segunda capa de material conductor tiene una conductividad más alta que la primera capa.

18. Un método según la reivindicación 17, donde la primera capa es una capa fina de titanio y la segunda capa es una capa fina de oro.

19. Un método según cualquier reivindicación anterior, donde el material conductor y el sustrato aislante son procesados usando un láser.

20. Un digitalizador para detectar una configuración de huellas dactilares incluyendo una matriz de celdas de detección accionables individualmente formadas en un soporte flexible (101), incluyendo el soporte una lámina fina de un material plástico tal como una poliimida, poliéster, poliestireno, polietileno, incluyendo también el digitalizador una capa de un material conductor o semiconductor (104) en ambas superficies de la lámina de plástico, agujeros (103) que se extienden a través o en parte a través de la hoja de plástico recubierta, revistiéndose la circunferencia de los agujeros con material conductor o semiconductor por lo que se puede establecer un acoplamiento eléctrico entre los recubrimientos en las dos superficies de la hoja de plástico.

21. Un digitalizador según la reivindicación 20, donde el suporte incluye una lámina fina de tereftalato de polietileno.

22. Un digitalizador según de las reivindicaciones 20 o 21, incluyendo pistas conductoras recubiertas sobre el soporte.

23. Un circuito integrado incluyendo una pluralidad de elementos eléctricos formados en lados opuestos (106, 107) de un soporte flexible (101), incluyendo el soporte una lámina fina de un material plástico tal como una poliimida, poliéster, poliestireno, polietileno que tiene vías conductoras (105) que conectan dichos lados opuestos.

24. Un circuito integrado según la reivindicación 23, donde el soporte incluye una lámina fina de
tereftalato de polietileno.

25. Un circuito integrado según cualquiera de las reivindicaciones 23 o 24,incluyendo pistas conductoras recubiertas sobre el soporte.

26. Un circuito incluyendo al menos dos circuitos integrados según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, estando dispuestos dichos circuitos integrados uno encima de otro.