CN104182739A - 指纹识别装置及其电子设备、封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指纹识别装置及其电子设备、封装方法，该指纹识别装置包括指纹识别组件和覆盖形成于指纹识别组件之上的绝缘保护层；所述的绝缘保护层包括：颜色层，其形成于所述指纹识别组件之上；和保护表层，其形成于所述颜色层之上；其中所述颜色层与所述保护表层之间的界面具有漫反射凹凸形状；该界面的粗糙度为5-10微米。本发明的指纹识别装置在保证了指纹识别不受影响的基础之上，解决了覆盖于指纹识别组件之上的绝缘保护层的眩光问题；另外，使用者在该指纹识别装置表面触摸或滑擦时，能够获得更好的手感。

Description

指纹识别装置及其电子设备、封装方法

技术领域

本发明涉及指纹识别领域，特别是一种指纹识别装置及其电子设备、封装方法。

背景技术

随着便携式终端在人们日常生活中的广泛应用，现在的便携式终端的功能越来越强大，且这种多样化的功能方便了用户。但是，便携式终端在为用户提供更多便利性的同时，携带了太多的私人信息，如果这种便携式终端一旦丢失或者被盗，则这些信息由于没有进行相关的保护，因此很容易泄漏出去，给用户带来不便。因此，在便携式终端上做一些保密方面的设置显得非常必要。

传统的具备触摸屏的便携式终端的保密功能无非是在便携式终端上设置如键盘锁等软件功能，并通过输入密码来实现保密；或者是在便携式终端上设置采用静电电容检测方式的指纹识别装置来扩展指纹识别的保密功能。

一般来讲，指纹识别装置包括指纹识别组件，且在该指纹识别组件之上覆盖形成有绝缘保护膜。在使用的过程中，当手指被放于绝缘保护膜的表面时，指纹的脊与指纹识别组件中的检测电极之间距离更短，指纹的谷与检测电极之间的距离更长，通过检测指纹不同位置的电容值，从而提取所谓的指纹图案。

鉴于指纹识别的过程是依赖于指纹的不平坦性，因此，绝缘保护膜的外表面，即指纹接触面，应当确保是光滑平整的，避免对指纹检测造成干扰。然而，表面光滑的绝缘保护膜对外界光线的镜面反射，容易造成眩光的效果，影响使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种指纹识别装置及其电子设备、封装方法，在不影响指纹识别的基础上，解决现有技术中存在的眩光问题。

本发明一方面提供了一种指纹识别装置，其包括：指纹识别组件；和绝缘保护层，覆盖形成于指纹识别组件之上；所述的绝缘保护层包括：颜色层，其形成于所述指纹识别组件之上；和保护表层，其形成于所述颜色层之上；其中所述颜色层与所述保护表层之间的界面具有漫反射凹凸形状；该界面的粗糙度为5-10微米。

优选地，所述漫反射凹凸形状为颗粒凹凸形状或锯齿凹凸形状或波浪凹凸形状。

优选地，所述颜色层的厚度为0.005～0.02毫米。

优选地，所述保护表层的厚度为0.025～0.075毫米。

优选地，所述保护表层采用透光材质制成。

本发明另一方面提供了一种具有指纹识别功能的电子设备，其包括上述的指纹识别装置。优选的，具有指纹识别功能的电子设备(例如手机、ipad等便携式终端或门禁装置等)，包括上述的指纹识别装置。更优选的，该装置可以设置在显示屏的非显示区透明盖板上或者实体HOME键上。

本发明再一方面提供了一种指纹识别装置的封装方法，其包括：制作指纹识别组件；在指纹识别组件的表面采用喷射油墨的方式形成颜色层；在颜色层的表面上形成漫反射凹凸形状，颜色层的表面粗糙度为5-10微米；在颜色层的凹凸形状的表面之上采用刮涂的方式形成透光的保护表层。

优选地，所述漫反射凹凸形状为颗粒凹凸形状或锯齿凹凸形状或波浪凹凸形状。

优选地，采用喷砂的方法在颜色层的表面形成颗粒凹凸形状。

优选地，所述的颜色层的厚度为0.005～0.02毫米。

优选地，所述的保护表层的厚度为0.025～0.075毫米。

采用上述技术方案的指纹识别装置，在绝缘保护层的颜色层与保护表层之间形成了漫反射凹凸形状，该凹凸界面对入射光线漫反射，从而实现哑光的效果；因此，在保证了指纹识别不受影响的基础之上，解决了覆盖于指纹识别组件之上的绝缘保护层的眩光问题。另外，使用者在该指纹识别装置表面触摸或滑擦时，能够获得更好的手感。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为本发明实施例1的用于指纹识别的电子设备的示意图；

图2为图1中S区域的部分剖视示意图；

图3为实施例1中的绝缘保护层的剖面图；

图4为实施例2中指纹识别装置的部分剖视示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、材料等，也可以实践本发明的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明。

本发明的附图仅用于示意相对位置关系和电连接关系，某些部位的层厚采用了夸示的绘图方式以便于理解，附图中的层厚并不代表实际层厚的比例关系。

终端的电子设备通常被配置为包括：显示屏、触摸屏、盖板玻璃、存储、片上***(system on chip)、CPU、GPU、内存、Wi-Fi连接、蓝牙连接、USB连接、电池、外接电源、计算机可读媒体及软件等。

此外，终端的电子设备或电子设备的显示屏可以被配置为包括用于用户交互(例如开/关机、音量调整等)的一个按钮或者一种物理外形(formfactor)。按钮可以集成于终端的电子设备的外壳中，也可以包括在终端的电子设备的屏幕中。物理外形的尺寸可以小于或等于900mm²，或者可以小于或等于5mm²。在一些实施例中，物理外形的厚度小于或等于2mm，还可以小于或等于1mm。

本发明公开的指纹识别装置被集成于终端的电子设备的屏幕或者外壳中，并位于终端的电子设备的屏幕或者外壳的顶表面上，以使用户的手指接触终端的电子设备的顶表面时，指纹检测元件与手指的距离在250μm内。在至少部分地配置中，指纹识别装置可以被配置为当用户的手指接触终端的电子设备的顶表面时，其中的指纹检测元件与手指的距离在200μm内，优选地在150μm内，更优选地在100μm内，更甚者可在50μm内。

本发明的指纹识别装置可应用于例如智能手机、平板电脑等移动终端，也可应用于银行的终端设备如ATM机等电子设备，但本发明不以此为限。

在指纹识别装置的顶表面为用户提供了用于指纹识别的区域，用户可以通过在该区域上划擦或者将手指置于该区域，以读取其指纹图像。

实施例1

如图1和图2所示，本发明实施例的指纹识别装置包括盖板1、指纹识别组件2和绝缘保护层3。

图2为指纹识别装置的部分剖视示意图，为了更清楚地示意指纹识别装置的结构，图中各组件之间未直接相接，其不能用于限制本发明的指纹识别装置各组件之间的连接关系。该说明也同样适用于图3和图4。

盖板1具有第一面a、与第一面相对应的第二面b以及连接第一面和第二面的侧面c。盖板1可以是透明盖板，例如强化玻璃、钢化玻璃、聚碳酸酯、聚碳、陶瓷或蓝宝石材质等。盖板1优选高强度材质，以有效保护下部的元件。

指纹识别组件2形成于盖板1上。指纹识别组件2包括指纹检测元件21、指纹识别芯片22、第一引线23、侧引线24和第二引线25。

指纹检测元件21和第一引线23通过溅镀或丝印的方式形成于盖板1的第一面a，第一引线23的一端连接指纹检测元件21，另一端连接侧引线24的第一端。指纹检测元件21用于采集手指的指纹信息。本实施例中将指纹检测元件21做在盖板1的上表面是为了让指纹检测元件21能够与用户的指纹更靠近，大大减小指纹检测元件21的检测电极与用户的指纹之间的距离，提高检测的敏感度和准确度。

侧引线24通过溅镀或丝印的方式形成于盖板1侧面c，侧引线24一端连接盖板1第一面a上的第一引线23，另一端连接盖板1第二面b的第二引线25。

第二引线25通过溅镀或丝印的方式形成于盖板1的第二面b，第二引线25的一端连接侧引线24，另一端连接指纹识别芯片22。

指纹识别芯片22大***于盖板1的第二面b，可以通过倒装芯片的方式连接到盖板1的第二面b，也可以集成于与第二引线25电连接的主板(图中未示出)。指纹识别芯片22对用户移动手指与指纹检测元件21之间的耦合敏感，用于接受和处理从指纹检测元件21传来的数据。

通过第一引线23、侧引线24和第二引线25，可以将盖板1的第一面a的指纹检测元件21的信号经由盖板1的侧面传输到盖板1的第二面b的指纹识别芯片22。

绝缘保护层3覆盖于指纹识别组件2之上，具体在本实施例中，绝缘保护层3位于盖板1的第一面a，覆盖指纹检测元件21和第一引线23。

参见图3，绝缘保护层3包括颜色层31、保护表层32和界面33。

颜色层31形成于指纹识别组件2之上，具体在本实施例中，覆盖指纹检测元件21和第一引线23。保护表层32，形成于颜色层31之上。

颜色层31与保护表层32之间的界面33具有漫反射凹凸形状；该界面的粗糙度范围为5-10微米。界面33的平均粗糙度大约为8微米。

界面33的漫反射凹凸形状可以为颗粒凹凸形状或锯齿凹凸形状或波浪凹凸形状。

颜色层31的厚度为0.012mm。颜色层31的材质为手机玻璃盖板用油墨，其通常具有高介电常数。

颜色层31的材质也可以采用添加了颗粒物或其他抗眩光材料的油墨。

保护表层32的厚度为0.06mm。保护表层32的材料为透光材质，可以为类钻碳镀膜(Diamond Like Carbon Coating)或高透防指纹AF膜等，但不以此为限。

另外，保护表层32的厚度很薄，使用者在保护表层32表面触摸或滑擦时能够感受到颜色层31与保护表层32之间的界面33的细微的凹凸形状，因此获得更好的手感。例如，当界面33为颗粒凹凸形状时，使用者触摸或滑擦时能够获得触摸在纸上的质感。

下面介绍本发明实施例1的指纹识别装置的封装方法，该方法包括以下步骤：

第一步，在盖板1的第一面a和第二面b制作指纹识别组件2。具体的，通过溅镀或丝印的方式将指纹检测元件21和第一引线23形成于盖板1的第一面a；通过溅镀或丝印的方式将侧引线24形成于盖板1侧面c；通过溅镀或丝印的方式将第二引线25形成于盖板1的第二面b；通过倒装芯片的方式将指纹识别芯片22连接到盖板1的第二面b；指纹检测元件21、第一引线23、侧引线24、第二引线25和指纹识别芯片22顺次连接；

第二步，在盖板1的第一面a，采用喷射油墨的方式形成颜色层31，颜色层31覆盖指纹检测元件21和第一引线23；

第三步，采用喷砂的方法在颜色层31的表面喷涂颗粒物，颗粒物的粒径范围约为5-10微米，在颜色层31上形成颗粒凹凸形状的表面，表面粗糙度为5-10微米；

第四步，采用刮涂的方法在凹凸形状的颜色层31表面之上形成保护表层32。

该封装方法，一方面采用喷砂的方法在颜色层31上形成了细微凹凸形状的表面，颜色层31与保护表层32之间的凹凸界面对入射光线漫反射，从而实现哑光的效果；另一方面，采用刮涂的方法形成保护表层32，可以使得保护表层32的表面的平整度不会受到界面凹凸形状的影响，可以形成具有光滑平整表面的保护表层，从而保证了指纹识别不受影响。

关于第三步中，颜色层31的凹凸形状表面的形成，也可以采用压模的方式形成锯齿凹凸形状或波浪凹凸形状的表面。

另外，颜色层31可以采用添加了颗粒物的油墨，这样一来，在喷射油墨形成颜色层31的同时获得了漫反射凹凸形状的表面，可以省略第三步的步骤。同样的，颜色层31可以采用添加了其他抗眩光材料的油墨，可以省略第三步的步骤。

本实施例的具有指纹识别功能的电子设备(例如手机、ipad等便携式终端或门禁装置等)，包括上述的指纹识别装置。

该装置可以设置在显示屏的非显示区透明盖板上或者实体HOME键上。

指纹识别装置的哑光效果可以与电子设备的机壳的哑光效果匹配，达到整体统一的外观效果。

在本发明实施例中，盖板1为触摸显示屏的透明盖板，指纹检测元件21设置于盖板1的第一面，且位于触摸显示屏的非显示区；触摸屏组件(图中未示出)设置于盖板1的第二面，且位于触摸显示屏的显示区。本发明的指纹识别装置可以实现在例如便携式终端等电子设备上实现指纹识别，并且不需要借助实体按键，而是在如显示屏的透明盖板上进行指纹识别，扩展了指纹识别的实际应用，尤其适用于没有实体HOME键的安卓手机等。

实施例2

如图4所示，指纹识别装置包括：指纹识别组件2’及支撑件1’。指纹识别组件2’包括：柔性电路薄膜23’及形成于柔性电路薄膜23’上的指纹检测元件21’和指纹识别芯片22’。

柔性电路薄膜23’例如可以为聚酰亚胺薄膜(Polyimide film,PI film)，可以由两层聚酰亚胺树脂(Polyimide resin,PI resin)组成。

指纹检测元件21’可以形成于柔性电路薄膜23’上。包括至少一个传感元件，以感测用户手指的脊和谷，从而对用户的指纹进行识别。指纹检测元件21’可以为一维结构也可以为二维结构，本发明不以此为限。

本发明中的指纹检测元件21’可以为呈条状式分布的划擦式传感器，也可以为呈阵列式分布的按压式传感器，本发明不以此为限。此外，指纹检测元件21’还可以与执行对用户的指纹的光学感测、红外感测、或其他感测的元件结合或组合地工作，这些元件本身可以耦合到用户手指的表皮、用户手指的皮下部分、或者表示用户的指纹的某种其他特征。

指纹识别芯片22’例如通过倒装芯片(flip chip)技术与柔性电路薄膜23’电连接。将指纹识别芯片22’的正面朝下朝向柔性电路薄膜23’，无需引线键合，采用一定数量的金属球(例如锡球)，使指纹识别芯片22’在电气上和机械上连接于柔性电路薄膜23’。采用倒装芯片技术，因其无需引线键合，可以形成最短电路，降低了电阻；此外，通过采用金属球连接，缩小了封装尺寸，改善了电性表现。

指纹识别芯片22’通过柔性电路薄膜23’与指纹检测元件21’电连接，从而使指纹检测元件21’的信号传输到指纹识别芯片22’中进行处理。

如图4所示，支撑件1’被指纹识别组件2’所包裹，并且指纹识别组件2’包裹了支撑件1’的四个面。指纹识别组件2’可以闭合地包裹支撑件1’，即指纹识别组件2’接口处的两个边可以之间不留间隙，也可以不闭合地包裹支撑件1’，即如图4中所示，指纹识别组件2’接口处的两个边之间留有一间隙，本发明不以此为限。

柔性电路薄膜23’与支撑件1’之间至少部分地通过粘合剂进行接合，以固定指纹识别组件2’与支撑件1’。例如，可以如图4中所示，仅于水平面上使用粘合剂(如图中黑色部分所示)接合，也可以在支撑件1’与指纹识别组件2’接触的任何表面上使用粘合剂接合，本发明不以此为限。粘合剂例如为压敏胶(PSA)和热固胶。

为了容置指纹识别芯片22’，在支撑件1’的一个表面上挖掉一部分，形成一凹槽，以容置指纹识别芯片22’。在一些实施例中，为了避免因用户手指按压指纹识别装置12’而使指纹识别芯片22’产生损伤的现象，支撑件1’上的挖掉部分的高度可以稍高于指纹识别芯片22’，使按压时支撑件1’不会触碰到控制芯片，从而避免对指纹识别芯片22’的破坏。

参见图4，绝缘保护层3’形成于至少部分的指纹识别组件2’之上，且位于指纹检测元件21’上方。在本实施例中，颜色层31’形成于指纹检测元件21’所在位置的柔性电路薄膜23’的上方，保护表层32’形成于颜色层31’的上方。

颜色层31’与保护表层32’之间的界面具有漫反射凹凸形状(图4中未示出)；该界面的粗糙度范围为5-10微米。界面的平均粗糙度大约为6微米。

界面的漫反射凹凸形状可以为颗粒凹凸形状或锯齿凹凸形状或波浪凹凸形状，优选颗粒凹凸形状。

图4为简要示意图，仅简要示出颜色层31’与保护表层32’的位置关系，未示出颜色层31’与保护表层32’之间的界面；具体可参见图3示意图。

颜色层31’形成于指纹识别组件2’和保护表层32’之间，以保证其下的指纹识别组件2’对用户不可见，美化指纹识别装置；此外还具有与电子设备的壳体外观同步的作用，例如如果其所属的电子设备为白色，则可以通过颜色层31’使指纹识别装置呈现白色，而如果其所属的电子设备为黑色，则通过颜色层31’使指纹识别装置呈现黑色。颜色层31’例如为一油墨层，为通过沉积技术形成或者由其他特殊技术形成的镀层。通常，颜色层31’可显示为白色、黑色等，但本发明不以此为限。此外，在颜色层31’之下、指纹识别组件2’之上，还可以包括其他层，本发明不以此为限。

在制作了颜色层31’之后，可以对颜色层31’的表面进行处理，形成漫反射凹凸形状的表面。例如可以通过喷砂在颜色层31’的表面喷涂颗粒物，颗粒物的粒径范围约为5-10微米，平均粒径为6微米，从而在颜色层31’上形成颗粒凹凸形状的表面。也可以采用压模的方式形成锯齿凹凸形状或波浪凹凸形状的表面。

保护表层32’通过喷涂技术、印刷技术或真空蒸镀技术形成，其材料例如包括UV固化型PMMA胶(紫外光固化透明胶)、热固化型PMMA胶、硬质树脂层或类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)。在一些实施例中，保护表层32’还可以由玻璃或者其他持久耐用的材料形成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)等有机薄膜。保护表层32’例如为一硬涂层(hard coating)。此外，保护表层32’也可以直接为电子设备的盖板(例如玻璃、强化玻璃、陶瓷、蓝宝石、石英等)。本发明实施例2的指纹识别装置中的保护表层32’的厚度为0.05mm，颜色层31’的厚度为0.01mm，颜色层31’与指纹识别组件2’之间的粘合剂的厚度为0.01mm，形成有指纹检测元件21’和指纹识别芯片22’的柔性电路薄膜23’的厚度为0.06mm。因此，本发明实施例的指纹识别装置可以提供很薄的厚度，以满足电子设备对其集成组件轻薄化的需求。上述尺寸仅用于示例，而非限制本发明。

本发明上述实施例的指纹识别装置可集成于终端电子设备例如智能手机、平板电脑等的触摸屏或壳体中。例如，可以与终端电子设备的控制按钮或者开关元件组合使用，也可以直接嵌入到终端电子设备的盖板玻璃或壳体内单独使用。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求范围内的各种修改和等效置换。

Claims (10)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：

指纹识别组件；和

绝缘保护层，覆盖形成于指纹识别组件之上；

所述绝缘保护层包括：

颜色层，其形成于所述指纹识别组件之上；和

保护表层，其为形成于所述颜色层之上的透光层；

其中所述颜色层与所述保护表层之间的界面具有漫反射凹凸形状；该界面的粗糙度为5-10微米。

2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述漫反射凹凸形状为颗粒凹凸形状或锯齿凹凸形状或波浪凹凸形状。

3.如权利要求1或2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述颜色层的厚度为0.005～0.02毫米。

4.如权利要求1或2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述保护表层的厚度为0.025～0.075毫米。

5.一种具有指纹识别功能的电子设备，包括如权利要求1所述的指纹识别装置。

6.一种指纹识别装置的封装方法，其特征在于，包括：

制作指纹识别组件；

在所述指纹识别组件的表面采用喷射油墨的方式形成颜色层；

在所述颜色层的表面上形成漫反射凹凸形状，所述颜色层的表面粗糙度为5-10微米；

在所述颜色层的凹凸形状的表面之上采用刮涂的方式形成透光的保护表层。

7.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，所述漫反射凹凸形状为颗粒凹凸形状或锯齿凹凸形状或波浪凹凸形状。

8.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，采用喷砂的方法在颜色层的表面形成颗粒凹凸形状。

9.如权利要求6-8中任意一项所述的封装方法，其特征在于，所述颜色层的厚度为0.005～0.02毫米。

10.如权利要求6-8中任意一项所述的封装方法，其特征在于，所述保护表层的厚度为0.025～0.075毫米。