一種指紋識別模組、指紋識別裝置及具有其的移動終端的製作方法
2023-09-23 09:24:45
原案申請號:201410042178.2
原案申請日:2014-1-28
原案名稱：指紋識別裝置及具有其的移動終端
技術領域
本發明涉及指紋識別技術領域，特別涉及一種指紋識別模組、指紋識別裝置及具有其的移動終端。
背景技術：
指紋識別裝置已開始廣泛應用於各種終端設備，如移動終端、銀行系統、考勤系統等。最常用的指紋識別裝置是手指划動型和光學成像型，其中手指划動型靈敏度較差，手指有沾汙或者方向不佳均會導致感應失靈；同時，手指划動型和光學成像型指紋識別裝置的安全性差，容易被指紋複製方式破解。
現有技術中的指紋識別裝置的封裝較為複雜，結構較大，不易安裝，要求的原料工藝及模組封裝工藝都非常高，成本也很高，同時生產良率以及效率都很低。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
為此，本發明的一個目的在於提出一種指紋識別模組，結構較小。
本發明的另一個目的在於提出一種具有上述指紋識別模組的指紋識別裝置。
本發明的又一個目的在於提出一種具有上述指紋識別裝置的移動終端。
根據本發明的指紋識別模組，包括：感應電路、控制電路以及底板；所述感應電路位於所述底板的上方，且所述感應電路與所述底板電連接；所述感應電路與所述底板之間包括一限定空間，所述控制電路設置於所述感應電路和所述底板之間的限定空間內。
進一步地，所述指紋識別模組還包括支撐件；所述感應電路通過支撐件設置在所述底板上，使得所述感應電路與所述底板之間產生限定空間。
進一步地，所述感應電路和所述底板之間的限定空間內還設有其他元件。
進一步地，所述指紋識別模組還包括第二保護膠；所述第二保護膠填充在所述感應電路和所述底板之間的限定空間內。
進一步地，所述底板是基板、柔性電路板或者剛撓結合電路板。
根據本發明的指紋識別裝置，包括根據本發明上述的指紋識別模組，以及導體支架和介電蓋片；所述導體支架上設有通孔，所述導體支架罩在所述指紋識別模組上，且所述導體支架與所述底板電連接；所述介電蓋片裝配在所述通孔內且與所述感應電路連接以使得所述感應電路通過手指按壓所述介電蓋片採集指紋並生成模擬信號。
進一步地，所述導體支架和所述介電蓋片之間採用液態膠相連。
進一步地，所述導體支架的所述通孔的周壁上設有用於容納液態膠的容納槽。
根據本發明的移動終端，包括根據本發明上述的指紋識別裝置。
附圖說明
圖1為根據本發明實施例的指紋識別裝置的裝配圖；
圖2和圖3為根據本發明實施例的指紋識別裝置的不同角度的分解示意圖；
圖4為根據本發明實施例的指紋識別裝置中的指紋識別模組的剖面圖。
附圖標記：
指紋識別裝置100、指紋識別模組1、感應電路10、控制電路12、底板13、支撐件14、焊線15、第一保護膠16a、第二保護膠16b、LED燈17、導電端子18、柔性電路板19、元件11、導體支架1、通孔20、介電蓋片3、
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面參考圖1-圖4描述根據本發明實施例的指紋識別裝置100，該指紋識別裝置100可以應用於手機、平板電腦、筆記本電腦、媒體播放器等移動終端，也可以應用於ATM機等金融終端設備。
如圖1-圖4所示，根據本發明實施例的指紋識別裝置100，包括：指紋識別模組1、導體支架2和介電蓋片3，其中，指紋識別模組1包括感應電路10、控制電路12和底板13，感應電路10通過支撐件14設在底板13上且感應電路10與底板13電連接，控制電路12電連接至底板13且位於感應電路10的下方。也就是說，在從上到下的方向上，指紋識別模組1依次包括感應電路10、控制電路12和底板13，其中，支撐件14的下端設在底板13上，感應電路10設在支撐件14的上端，從而感應電路10和底板13之間限定出空間，控制電路12設在底板13上且位於感應電路10和底板13之間限定的空間內，同時控制電路12與底板13電連接。其中，如果感應電路10和底板13之間限定的空間夠大，還可以在底板13上設置其他元件11。
具體地，底板13上分布了電路，起到互聯橋接作用，同時是指紋識別模組1的製程構架，其中底板13上的電路可以是2或4層板結構。在本發明的示例中，底板13可以為基板或者柔性電路板，或者剛撓結合電路板，在本發明的優選實施例中，如圖2-圖4所示，底板13為基板，則此時需要在基板上連接一個柔性電路板19外接外部電路。
導體支架2上設有通孔20，導體支架2罩在指紋識別模組1上，且導體支架2與底板13電連接。具體而言，導體支架2為導電材料，優選為金屬材質。該導體支架2一方面起構架支撐作用以固定整個指紋識別裝置100，另一方面用於傳導脈衝信號。介電蓋片3裝配在通孔20內且與感應電路10連接以使得感應電路10通過手指按壓介電蓋片3採集指紋並生成模擬信號，也就是說，感應電路10通過手指按壓介電蓋片3採集指紋並生成模擬信號，感應電路10可為多通道高效傳感晶片，換言之，感應電路10用於感知用戶指紋並將指紋信號轉換成模擬信號。其中，控制電路12將模擬信號轉化成數位訊號，通過相應的算法生成指紋圖像，進而實現指紋識別。
在本發明的示例中，導體支架2和介電蓋片3分別形成為方體結構。
具體地，介電蓋片3為各向異性的介電材料，優選以三氧化二鋁為主要成分的人造藍寶石玻璃或鋼化玻璃，其用於保護內部結構，提供一平整界面供手指接觸。介電蓋片3的介電常數優選9.3～11.5，厚度350um以下，平面度小於10um，面形精度0.1λ，前述介電蓋片3的參數僅做優選實施例，並不對其做限制。介電蓋片3的顏色層次主要來自於沉積形成或者由特殊技術形成鍍層或者於底下貼合油墨層，目的是保證介電蓋片3不透明，避免用戶看見底層器件結構，介電蓋片3邊緣可以使用熱活化膜和周邊密封劑粘結於導體支架2上。
在本發明的一些示例中，為了減少指紋識別裝置100的體積，感應電路10可選用感應晶片，控制電路12可選用控制晶片。此時感應晶片上設有用於感知用戶指紋並將指紋信號轉換成模擬信號的傳感電路，傳感電路可以封裝在單列直插式封裝內，或者單顆晶片，下面可以添加元器件，可以填充膠體來保護，或者直接底部填充(underfill)進行填充保護。感應電路10可以被封裝於環氧樹脂或其它彈性體材料內(或替代地，封裝於陶瓷或者透明高介電常數材料內)，然後去除感應區域的膠體或遮蓋物，完全裸露出來，或者只是勉強露出頂部形成一個Exposed die封裝，使得感應晶片可以使用較少垂直空間，並得到合理保護，避免裝配時被碰撞損壞。傳感電路呈現電容型連接模式，與用戶手指指紋的脊和谷形成電容的另一極，用戶手指的表皮特徵具有恆介電係數，當體液變化或者更換手指的時候，會導致讀出的電容值不同，從而達到區分不同手指或指紋的目的。
其中，指紋識別模組1通過底板13來進行電路連接，底板13可以是基板或柔性電路板，或者剛撓結合電路板。如果是基板，需要考慮另加柔性電路板19連出來與外部電路電連接，並且針腳(pin)的數量和位置將受限；如果是柔性電路板則直接連接，不需再加另外的柔性電路板，但需具備COF/COB製程能力。
根據本發明實施例的指紋識別裝置100，通過將感應電路10和控制電路12集成在底板13上，感應電路10被支撐件14支撐起來，控制電路12位於感應電路10的下方，從而可以縮小指紋識別模組1的結構，進而縮小指紋識別裝置100的結構，便於將該指紋識別裝置100裝配到移動終端中。
在本發明的一些實施例中，如圖4所示，感應電路10通過焊線15與底板13電連接，其中，焊線15可以採用RSSB焊線或者其他方式來壓低最高弧度。當然本發明不限於此，感應電路10還可通過矽通孔結構與底板13電連接，從而避免焊線15從感應電路10頂層引出而導致介電蓋片3平面度的問題。
如圖4所示，根據本發明的一些實施例，控制電路12通過焊線15與底板13電連接。當然本發明不限於此，控制電路12還可通過矽通孔結構與底板13電連接，從而避免焊線15從控制電路12頂層引出而導致介電蓋片3平面度的問題。
如圖4所示，在本發明的一些實施例中，指紋識別模組1還包括第一保護膠16a和第二保護膠16b，第一保護膠16a覆蓋在焊線15上。第二保護膠16b填充在感應電路10和底板13限定出的空間內。也就是說，感應電路10的周邊被第一保護膠16a和第二保護膠16b包住，以保護感應電路10在組裝過程中不會被損壞，同時第一保護膠16a可以罩住焊線15，以確保焊線15穩定且避免塌線。其中，第一保護膠16a和第二保護膠16b可以在感應電路10和控制電路12裝配到底板13後進行填充固化，第一保護膠16a和第二保護膠16b可以為一體成型件。
根據本發明的一些實施例，如圖2和圖3所示，指紋識別模組1還包括LED燈17，LED燈17設在底板13上且與控制電路12電連接。此時介電蓋片3需要做適當的鍍膜，具體做法是可以將需要顯示亮度的地方鍍半增透膜，不需要顯示的鍍成炫彩膜，其中，介電蓋片3上設有識別標識(圖未示出)，可將該識別標識設計成指紋形狀。從而可以增加指紋識別模組1的觀賞性。可選地，LED燈17可以為呼吸燈。
其中，為了避免LED燈17的亮度過小，在本發明的一些實施例中，指紋識別模組1還包括緩衝電路(圖未示出)，LED燈17通過緩衝電路與控制電路12電連接。如圖2所示，在本發明的一些示例中，LED燈17為兩個且兩個LED燈17對稱設在底板13上，從而通過設有兩個LED燈17可以實現提供一個環燈的目的。
在本發明的一些實施例中，導體支架2和介電蓋片3之間採用液態膠相連，導體支架2的通孔20的周壁上設有用於容納液態膠的容納槽(圖未示出)，從而可以確保液態膠固化後形成一個固定結構，增加穩定性。在本發明的一些示例中，介電蓋片3和導體支架2之間設有接地環。
其中，介電蓋片3的表面低於導體支架2的通孔20頂部(大約在0.1～0.25mm之間)，從而引導並確保用戶的手指在按壓介電蓋片3時會接觸到導體支架2的通孔20邊緣，以形成脈衝迴路，傳導導體支架2的通孔20邊緣發射的脈衝信號，使感應電路10能讀到電場變化數值。作為優選，本實施例中，底板13上設有至少一個導電端子18(如金屬端子)，以使底板13與導體支架2保持至少一個接觸點而電連接，繼而使得控制電路12通過導電端子18與導體支架2電連接。從而無需在導體支架2的通孔20內壁額外設置電極，節省了原料及裝配成本。
感應電路10和介電蓋片3之間可以通過液體的非導電膠或者非導電膠膜來連接，但該液體的非導電膠或者非導電膠膜的厚度需要被管控，一般在50um以下，以確保不會過厚而削弱信號，影響指令讀取的靈敏度。
具體地，介電蓋片3可以是方形，圓形或其它能夠適用的形狀；其表面有鍍層結構來實現其不透明效果，也可以是通過底層與感應晶片連接的膠膜來實現顏色層，也可以是單一顏色層與連接膠膜分開；如果表面通過鍍層來實現，應形成一個半透光層次，即LED燈17發光可以透過從而在上方看到一個發光的標識，以給客戶引導使用的目的；這個半透圖形可以做成傳統「Home鍵」模型，也可以是本文實施例中的手指指紋圖形，也可以是用戶自己設定。
本發明的指紋識別裝置100，可以與控制按鈕或者開關元件組合，也可以設置在終端設備的屏幕主控面板下方，在智慧型手機中可能接近物理Home鍵或者虛擬Home鍵的主控板位置。在一些實施例中，可以利用藍寶石玻璃的高硬度、耐磨等特點，直接形成控制按鈕或者顯示元件的組合。或者嵌入到一個蓋玻璃系統或者固定結構或裝置的殼體內。總之，能根據終端設備的條件進行一些適度的適應性調整，以便能夠方便、靈敏的識別出指紋特徵，作為系統密碼鎖，防止信息洩露，保護隱私。
根據本發明實施例的指紋識別裝置100，指紋識別模組1具有高靈敏度和高準確識別率，同時指紋識別模組1的可塑性強，能根據客戶需求修改模組形狀(圓形或方形)、指示外觀、顏色和圖形等。同時本發明的指紋識別裝置100的生產效率高，解決了柔性電路板19的連接難題，具有高良率，尤其是增強了觀賞性效果。
根據本發明實施例的移動終端，包括根據本發明上述實施例的指紋識別裝置100。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。