指紋識別裝置及終端設備的製作方法
2023-06-16 19:43:31 4
指紋識別裝置及終端設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種指紋識別裝置及終端設備。該指紋識別裝置包括：電路板；指紋識別組件，位於所述電路板之上，與所述電路板電連接，包括：基板；傳感器，形成於所述基板的頂表面上；以及控制晶片，以倒裝晶片的形式安裝於所述基板的底表面，並與所述傳感器電連接；至少一個發光模塊，位於所述電路板之上，與所述電路板電連接；以及模塑層，形成於所述電路板之上，並填充於所述電路板、所述指紋識別組件和所述至少一個發光模塊之間。
【專利說明】指紋識別裝置及終端設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物識別領域，尤其涉及一種內置發光組件的指紋識別裝置及包含其的終端設備。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著存儲技術的發展，終端設備如智慧型手機、平板電腦等存儲有大量個人信息等重要資料，其安全性變得更為重要。目前多使用口令、圖形等形式來實現對其終端設備的密碼保護。
[0003]然而，對於口令、圖形等加密方式，用戶需記住設定的口令和/或圖形；此外，在公共場合，還存在密碼洩露的危險。而為了提高安全性，往往需要增加口令和圖形的複雜度，這無疑進一步增加了用戶記憶的難度，造成安全與易用之間的衝突。
[0004]指紋是由手指表麵皮膚凹凸不平的紋路組成，是人體獨一無二的特徵，其複雜程度可提供用於識別的足夠特徵。指紋識別即是利用指紋唯一性和穩定性的特點來實現身份識別，而無需用戶記憶。
[0005]隨著智慧型手機、平板電腦等手持式終端設備的廣泛應用，集成於智慧型手機等移動終端設備的指紋識別裝置漸漸被使用。通常在這種應用場景下，會在智慧型手機或平板電腦等終端設備上通過圖標等方式標識出一處指紋識別區域，以使用戶在該區域上進行識別。在白天或光線充足的環境下，用戶可以容易地找到該指紋識別區域進行指紋操作，但當黑天且沒有燈光或光線不充足時，用於較難準確找到指紋識別區域，降低了指紋識別的成功率。
實用新型內容
[0006]有鑑於此，本實用新型提供了一種具有發光組件的指紋識別裝置及包含其的終端設備，以使用戶在夜晚光線不充足的環境下，準確找到終端設備上的指紋識別區域。
[0007]本實用新型的額外方面和優點將部分地在下面的描述中闡述，並且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本實用新型的實踐而習得。
[0008]本實用新型一方面公開了一種指紋識別裝置，包括:電路板；指紋識別組件，位於所述電路板之上，與所述電路板電連接，包括:基板；傳感器，形成於所述基板的頂表面上；及控制晶片，以倒裝晶片的形式安裝於所述基板的底表面，並與所述傳感器電連接；至少一個發光模塊，位於所述電路板之上，與所述電路板電連接；以及模塑層，形成於所述電路板之上，並填充於所述電路板、所述指紋識別組件和所述至少一個發光模塊之間。
[0009]於一實施例中，所述至少一個發光模塊包括LED或螢光粉。
[0010]於另一實施例中，所述至少一個發光模塊的數量為兩個，分別位於所述指紋識別組件的兩側。
[0011 ] 於再一實施例中，所述指紋識別裝置還包括:保護層，形成在所述指紋識別組件之上，並位於所述傳感器的上方。
[0012]於再一實施例中，所述保護層的材料包括:玻璃、陶瓷、藍寶石、石英、UV膠、熱固化膠或類金剛石。
[0013]於再一實施例中，所述指紋識別裝置還包括:顏色層，塗覆於所述指紋識別組件之上，並位於所述指紋識別組件和所述保護層之間。
[0014]於再一實施例中，所述顏色層包括半透明的油墨層。
[0015]於再一實施例中，所述指紋識別裝置還包括:框架，具有頂開口，將所述指紋識別組件容置於其中。
[0016]於再一實施例中，所述框架的頂表面高於所述保護層的頂表面。
[0017]於再一實施例中，所述框架的頂表面具有朝向中心的倒角，或者所述框架的頂表面朝向中心一側呈圓弧形。
[0018]於再一實施例中，所述框架包括側部和連接於所述側部的凸出部，所述凸出部的底表面接觸所述保護層。
[0019]於再一實施例中，所述框架的頂表面與所述保護層的頂表面的高度差為H，所述框架與所述傳感器之間的最短距離為L，H/L為1/5?2/3。
[0020]於再一實施例中，H/L為1/4?1/2。
[0021]於再一實施例中，所述框架的頂表面與所述保護層的頂表面平齊。
[0022]於再一實施例中，所述指紋識別裝置還包括:柔性電路板，通過表面貼裝技術與所述電路板電連接。
[0023]本實用新型一方面公開了一種終端設備，包括上述任一項的指紋識別裝置。
[0024]於一實施例中，所述終端設備還包括壓敏元件，設置在所述指紋識別裝置的下方。
[0025]本實用新型的指紋識別裝置，通過將發光模塊置於其封裝結構中，可為用戶在黑暗中或光線不充足的環境下提供亮光，以使用戶能準確找到終端設備中的指紋識別區域，以準確進行指紋識別，為用戶的使用提供了便利。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本實用新型的上述和其它特徵及優點將變得更加明顯。
[0027]圖1為本實用新型實施例一的指紋識別裝置的爆炸圖。
[0028]圖2為本實用新型實施例一的指紋識別裝置沿圖1中A-A』的剖面圖。
[0029]圖3為本實用新型實施例二的指紋識別裝置的剖面圖。
[0030]圖4為本實用新型實施例三的指紋識別裝置的剖面圖。
[0031]圖5A-圖為本實用新型實施例中的多種框架結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本實用新型將全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構。
[0033]所描述的特徵或結構可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本實用新型的實施方式的充分理解。然而，本領域技術人員應意識到，沒有所述特定細節中的一個或更多，或者採用其它的結構、組元等，也可以實踐本實用新型的技術方案。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構或者操作以避免模糊本實用新型。
[0034]終端設備通常被配置為包括:顯示屏、觸控螢幕、蓋板玻璃、存儲、片上系統(systemon chip)、CPU、GPU、內存、W1-Fi連接、藍牙連接、USB連接、電池、外接電源、計算機可讀媒體及軟體等。
[0035]此外，終端設備或終端設備的顯示屏可以被配置為包括用於用戶交互(例如開/關機、音量調整等)的一個按鈕或者一種物理外形(form factor)。按鈕可以集成於終端設備的外殼中，也可以包括在終端設備的屏幕中。物理外形的尺寸可以小於或等於900mm2，可以小於或等於400mm2，可以小於或等於225mm2，可以小於或等於100mm2，可以小於或等於75mm2，可以小於或等於50mm2，可以小於或等於25mm2，可以小於或等於10mm2，或者可以小於或等於5mm2。在一些實施例中，物理外形的厚度小於或等於2_，優選地小於或等於1.5mm,更進一步地，還可以小於或等於1_。
[0036]指紋識別裝置例如可以包括:指紋傳感器、速度傳感器和電性連接於指紋傳感器和速度傳感器的控制電路。指紋傳感器和速度傳感器的電極通過蝕刻等方式形成於基底的頂表面。保護層形成於指紋傳感器和速度傳感器上，以為傳感器提供電性隔離及機械保護。可選地，指紋傳感器的電極也可以形成於基底的底表面，其中基底可以作為保護層，並進一步地在基底的頂表面上形成一層硬塗層(hard coating)。
[0037]本實用新型公開的指紋識別裝置被集成於終端設備的屏幕或者外殼中，並位於終端設備的屏幕或者外殼的頂表面上，以使用戶的手指接觸終端設備的頂表面時，指紋傳感器與手指的距離在250 μπι內。在至少部分地配置中，指紋識別裝置可以被配置為當用戶的手指接觸終端設備的頂表面時，其中的指紋傳感器與手指的距離在200 μ m內，優選地在150 μm內，更優選地在100 μm內，更甚者可在50μπι內。
[0038]在一些實施例中，可提供一單一晶片來控制顯示屏、觸控螢幕和指紋識別裝置的至少其中之一的功能。此外，本實用新型中的包含指紋傳感器的終端設備的頂表面是光滑的或大致光滑的。顯示屏和指紋識別裝置被配置為集成在一起並具有相同的操作方式，或者被配置為終端設備包含的單一組件。
[0039]本實用新型公開的指紋識別裝置為終端設備的一個用戶接口殼體，例如為終端設備中的一個按鈕，被集成於終端設備中，例如智慧型手機。其尺寸可因終端設備的不同而適應性地進行設計。適配的二維尺寸，例如正方形或長方形，可以為4mmX 1mm、4mmX4mm、5mmX 15mm、1mmX 1mm或10_X 15mm等。適配的直徑，例如為圓形或橢圓形，可以為4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或1mm等。列舉的上述尺寸僅為示例，本實用新型不以此為限。此夕卜，本實用新型中的指紋識別裝置的尺寸還與其中的傳感器是一維傳感器還是二維傳感器有關。
[0040]本實用新型公開的指紋識別裝置的形狀可以為任何物理形狀，包括:圓形、橢圓形、正方形、長方形、梯形、三角形等，本實用新型不以此為限。智慧型手機或平板電腦通常使用具有高光澤度的基底作為其蓋板。這些蓋板的材料通常為玻璃、強化玻璃、透明塑料、丙烯酸或者具有任何高光澤度表面的材質。為了適配於這樣的終端設備中，指紋識別裝置的殼體的頂表面也需要具有高光澤度的表面，以與周圍的表面所匹配。指紋識別裝置的殼體的頂表面的材料，例如可以為玻璃、塑料、丙烯酸等。
[0041]在一些實施例中，指紋識別裝置中的指紋傳感器還可以與終端設備的觸摸傳感器(touch sensor)協同工作。使用同一個控制晶片控制觸摸傳感器電路和指紋傳感器電路。該雙功能控制器可以集成於指紋識別裝置中，或者通過柔性電路板與指紋識別裝置電性連接。
[0042]圖1為本實用新型實施例一的指紋識別裝置的爆炸圖。圖2為本實用新型實施例一的指紋識別裝置沿圖1中A-A』的剖面圖。如圖1和圖2所示，指紋識別裝置I包括:指紋識別組件10、電路板12、至少一個發光模塊14、模塑層16及保護層18。
[0043]指紋識別組件10設置於電路板12之上，與電路板12之間採用BGA (Ball GridArray,球柵陣列)封裝方式進行封裝。指紋識別組件10通過多個BGA焊錫球(SolderBall) 11與電路板12電性連接。
[0044]至少一個發光模塊14設置於電路板12之上，並與電路板12電性連接。在一些實施例中，採用兩個發光模塊14，如圖2所示，分別位於指紋識別組件10的兩側，以為指紋識別區域提供均勻的光源。
[0045]發光模塊14例如為發光二極體(LED)。發光模塊14還可以為螢光粉，能夠在沒有光線或光線不充足的環境中自行發光，因為螢光粉是在受到自然光、日光燈光、紫外光等照射後，把光能儲存起來，在停止光照射後，再緩慢地以螢光的方式釋放出來，所以在夜間或者黑暗處，仍能看到發光，持續時間長達幾小時至十幾小時，因而其無需消耗終端設備的電量。此外，發光模塊還可以LED和螢光粉的結合，在指紋識別裝置所屬的終端設備電量充足時，如果需要啟動發光模塊，則可以開啟LED，使LED和螢光粉同時發光；而當該終端設備的電量較低(例如低於10% )時，再夜間或黑暗處則不開啟LED燈，僅通過螢光粉自行發光，以節省終端設備的電量。
[0046]模塑層16形成於電路板12之上，填充於指紋識別組件10、電路板12和至少一個發光模塊之間。模塑層16採用的材料例如為環氧樹脂模壓膠(Epoxy ModelingCompound, EMC)。
[0047]保護層18設置於指紋識別組件10上方，例如為材質為玻璃、陶瓷、藍寶石或石英的面板，兼有抗壓、防刮及透光的特性。保護層18使得指紋識別組件10不會直接接觸用戶的手指，從而使指紋識別裝置持久耐用。
[0048]指紋識別組件10包括:基板100、傳感器110和控制晶片120。
[0049]傳感器110形成於基板100的頂表面上。包括至少一個傳感元件，以感測用戶手指的脊和谷，從而對用戶的指紋進行識別。傳感器1002可以為一維結構也可以為二維結構，本實用新型不以此為限。
[0050]本實用新型中的傳感器110可以為呈條狀式分布的擦劃式傳感器，也可以為呈陣列式分布的按壓式傳感器，本實用新型不以此為限。此外，傳感器1002還可以與執行對用戶的指紋的光學感測、紅外感測、或其他感測的元件結合或組合地工作，這些元件本身可以耦合到用戶手指的表皮、用戶手指的皮下部分、或者表示用戶的指紋的某種其他特徵。
[0051]控制晶片120以倒裝晶片(flip chip)形式安裝在基板100的底表面上，並通過基板100與傳感器110電性連接，從而使傳感器110的信號傳輸到控制晶片120中進行處理。
[0052]指紋識別組件10還包括:柔性電路板(FPC) 19 (見圖1)。電路板12通過表面貼裝技術(Surface Mount Technology, SMT)與柔性電路板電性連接。
[0053]指紋識別裝置I通過柔性電路板與外部電路(例如，智慧型手機或平板電腦等的處理電路)進行電性連接。此外，柔性電路板上還包括至少一個無源元件，例如電阻或電容等。
[0054]指紋識別組件10還包括:框架17。框架17具有頂開口，蓋在形成有保護層18的指紋識別組件10上，將指紋識別組件10置於其中，用於形成指紋識別裝置I的外部輪廓。框架17的材質例如為金屬、塑料或者PEEK(polyetheretherketone,聚醚醚酮樹脂)材料，其具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕等特點。
[0055]框架17的頂表面與保護層18的頂面可以平齊，也可以如圖5A至圖所示，框架17的頂表面高於保護層18。如圖5A中所示，框架17朝向其中心，即朝向指紋識別組件10的頂角可以為直角；或者，如圖5B所示，框架17的頂表面具有朝向其中心，即朝向指紋識別組件10的倒角；或者，如圖5C所示，框架17朝向其中心，即朝向指紋識別組件10的頂角呈圓弧形；再或者，如圖所示，框架17包括側部和連接於側部的凸出部，凸出部的底表面與保護層18接觸。
[0056]如圖5A或圖所示，框架17的頂表面高於保護層18的頂表面，例如兩者之間的高度差為H，在用戶的手指進行指紋識別時，如果指紋識別組件100與框架之間的間距L為O時，在靠近框架17的部分，手指將接觸不到指紋識別組件100，從而無法準確地識別用戶手指的指紋。
[0057]而如圖5B或圖5C中所示，雖然由於框架17具有倒角或朝向中心部分的頂角呈圓弧形，手指接觸不到指紋識別組件100的面積小於如圖5A或圖所示的朝向中心部分的頂角為直角的情況，但也需要L大於0，以確保準確地進行指紋識別。
[0058]在研宄中發現，間距L與高度H之間存在一定的比例關係，當H與L的比值，即H/L為1/5?2/3時，可以確保指紋識別地準確進行。優選地，H/L為1/4?1/2。
[0059]圖3為本實用新型實施例二的指紋識別裝置的剖面圖。圖3所示的實施例二的指紋識別裝置2與圖2所示的實施例一的指紋識別裝置I的區別在於:指紋識別裝置2中的保護層28與指紋識別裝置I中的保護層18所採用的材料不同，此外指紋識別裝置2還可以包括顏色層20。
[0060]保護層28形成於指紋識別組件10的上方，以對指紋識別組件10，尤其是對傳感器110進行保護。保護層28通過噴塗技術或印刷技術形成，其材料例如包括UV膠(紫外光表面透明膠)、熱固化膠或類金剛石(Diamond-like Carbon, DLC)。
[0061]在一些實施例中，指紋識別裝置2還包括顏色層20，形成於指紋識別組件10與保護層28之間，以保證其下的指紋識別組件10對用戶不可見，美化指紋識別裝置；此外還具有與終端設備的殼體外觀同步的作用，例如如果其所屬的終端設備為白色，則可以通過顏色層20使指紋識別裝置I呈現白色，而如果其所屬的終端設備為黑色，則通過顏色層20使指紋識別裝置I呈現黑色。顏色層20例如為一半透明的油墨層，或者為通過沉積技術形成或者由其他特殊技術形成的半透明鍍層。通常，顏色層20可顯示為白色、黑色等，但本實用新型不以此為限。
[0062]此外，在保護層28或者在保護層28和顏色層20之下，還可以包括其他層，本實用新型不以此為限。
[0063]實施例二中與實施例一中相同的內容，在此將不再贅述。
[0064]圖4為本實用新型實施例三的指紋識別裝置的剖面圖。圖4所示的實施例三的指紋識別裝置3與圖2所示的實施例一的指紋識別裝置I的區別在於:指紋識別裝置3不包括保護層18和框架17。
[0065]如圖4所示，實施例三的指紋識別裝置3相比於實施例一的指紋識別裝置I結構上更為簡單，不包括保護層18和框架17，簡化了封裝結構，節省了材料成本。
[0066]此外，指示識別裝置3也可以僅不包括保護層18或者僅不包括框架17，本實用新型不以此為限。
[0067]實施例三中與實施例一中相同的內容，在此將不再贅述。
[0068]本實用新型公開的指紋識別裝置可集成於終端設備例如智慧型手機、平板電腦等的觸控螢幕或殼體中。例如，可以與終端設備的控制按鈕或者開關元件組合使用，也可以直接嵌入到終端設備的蓋板玻璃或殼體內單獨使用。總之，能根據終端設備的情況，進行適應性的調整，以方便用戶的使用。當指紋識別裝置與終端設備的控制按鈕或者開關元件組合使用時，在指紋識別裝置的下方還需要設置有壓敏元件，以感應用戶在操作該控制按鈕或者開關元件時的按壓操作。
[0069]本實用新型的指紋識別裝置，通過將發光模塊置於其封裝結構中，可為用戶在黑暗中或光線不充足的環境下提供亮光，以使用戶能準確找到終端設備中的指紋識別區域，以準確進行指紋識別，為用戶的使用提供了便利。
[0070]以上具體地示出和描述了本實用新型的示例性實施方式。應該理解，本實用新型不限於所公開的實施方式，相反，本實用新型意圖涵蓋包含在所附權利要求範圍內的各種修改和等效置換。
【權利要求】
1.一種指紋識別裝置，其特徵在於，包括: 電路板； 指紋識別組件，位於所述電路板之上，與所述電路板電連接，包括: 基板； 傳感器，形成於所述基板的頂表面上；以及 控制晶片，以倒裝晶片的形式安裝於所述基板的底表面，並與所述傳感器電連接； 至少一個發光模塊，位於所述電路板之上，與所述電路板電連接；以及 模塑層，形成於所述電路板之上，並填充於所述電路板、所述指紋識別組件和所述至少一個發光模塊之間。
2.根據權利要求1所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述至少一個發光模塊包括LED或螢光粉。
3.根據權利要求1所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述至少一個發光模塊的數量為兩個，分別位於所述指紋識別組件的兩側。
4.根據權利要求1所述的指紋識別裝置，其特徵在於，還包括:保護層，形成在所述指紋識別組件之上，並位於所述傳感器的上方。
5.根據權利要求4所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述保護層的材料包括:玻璃、陶瓷、藍寶石、石英、UV膠、熱固化膠或類金剛石。
6.根據權利要求4所述的指紋識別裝置，其特徵在於，還包括:顏色層，塗覆於所述指紋識別組件之上，並位於所述指紋識別組件和所述保護層之間。
7.根據權利要求6所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述顏色層包括半透明的油墨層O
8.根據權利要求4所述的指紋識別裝置，其特徵在於，還包括:框架，具有頂開口，將所述指紋識別組件容置於其中。
9.根據權利要求8所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述框架的頂表面高於所述保護層的頂表面。
10.根據權利要求9所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述框架的頂表面具有朝向中心的倒角，或者所述框架的頂表面朝向中心一側呈圓弧形。
11.根據權利要求9所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述框架包括側部和連接於所述側部的凸出部，所述凸出部的底表面接觸所述保護層。
12.根據權利要求9所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述框架的頂表面與所述保護層的頂表面的高度差為H，所述框架與所述傳感器之間的最短距離為L，Η/L為1/5?2/3。
13.根據權利要求12所述的指紋識別裝置，其特徵在於，Η/L為1/4?1/2。
14.根據權利要求8所述的指紋識別裝置，其特徵在於，所述框架的頂表面與所述保護層的頂表面平齊。
15.根據權利要求1所述的指紋識別裝置，其特徵在於，還包括:柔性電路板，通過表面貼裝技術與所述電路板電連接。
16.一種終端設備，其特徵在於，包括權利要求1-15任一項所述的指紋識別裝置。
17.根據權利要求16所述的終端設備，其特徵在於，還包括壓敏元件，設置在所述指紋識別裝置的下方。
【文檔編號】G06K9/00GK204242200SQ201420485300
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】蔣芳, 唐根初, 劉偉 申請人:南昌歐菲生物識別技術有限公司, 南昌歐菲光科技有限公司, 深圳歐菲光科技股份有限公司, 蘇州歐菲光科技有限公司