CN105046239A - 指纹识别装置及其终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种指纹识别装置及其终端设备。该装置包括：电路板；基板，形成于电路板的上表面，并与电路板电连接；指纹识别传感器，形成于基板的远离电路板的上表面，与基板电连接；光源模块，形成于基板的远离电路板的上表面，与基板电连接；光源感测模块，形成于基板的远离电路板的上表面，与基板电连接；控制模块，形成于基板的远离电路板的上表面，与基板电连接；盖环，具有顶开口，形成于电路板的上表面，与电路板构成一封装空间，封装空间将基板、指纹识别传感器、光源模块、光源感测模块及控制模块容置于其中；以及模塑层，填充于封装空间中。

Description

指纹识别装置及其终端设备

技术领域

本发明涉及生物特征识别技术领域，尤其涉及一种具有活体检测功能的指纹识别装置及其终端设备。

背景技术

生物特征识别技术是利用人的生理特征或行为特征，来进行个人身份的鉴定。目前，已被用于生物识别的生理特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，其中尤以指纹为最可靠的生理特征，因此指纹识别技术的应用最为广泛。

但通过提取残留指纹，再利用明胶、硅胶或橡胶等材料制成的***，与被提取的指纹纹路一致，将***戴在手指上或者假手指上，即可伪造被提取的指纹，骗过指纹识别装置。这对指纹识别应用的安全性带来了极大的隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有活体检测功能的指纹识别装置的封装结构及包含其的终端设备。一方面该指纹识别装置及包含其的终端设备可通过活体检测功能判断待检测对象是否为活体；另一方面该指纹识别装置的封装结构封装尺寸较小，有利于应用在各种手持式终端设备中。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

本发明一方面提供了一种指纹识别装置，包括：电路板；基板，形成于所述电路板的上表面，并与所述电路板电连接；指纹识别传感器，形成于所述基板的远离所述电路板的上表面，与所述基板电连接；光源模块，形成于所述基板的远离所述电路板的上表面，与所述基板电连接，用于发射光信号；光源感测模块，形成于所述基板的远离所述电路板的上表面，与所述基板电连接，用于感测并接收所述光源模块发射的光信号被待检测对象反射后的反射光信号，并将所述反射光信号转换为电信号，以根据所述电信号，判断所述待检测对象是否为活体；控制模块，形成于所述基板的远离所述电路板的上表面，与所述基板电连接，用于控制所述光源模块发射所述光信号；盖环，具有顶开口，形成于所述电路板的上表面，与所述电路板构成一封装空间，所述封装空间将所述基板、所述指纹识别传感器、所述光源模块、所述光源感测模块及所述控制模块容置于其中；以及模塑层，填充于所述封装空间中。

于一实施例中，所述光源模块包括：红光LED、红外光LED及绿光LED。

于另一实施例中，所述控制模块控制所述红光LED、所述红外光LED及所述绿光LED的全部点亮、部分点亮或全部熄灭。

于再一实施例中，所述控制模块为MCU控制器。

于再一实施例中，所述盖环由金属或塑料材料制成。

于再一实施例中，所述指纹识别传感器包括一焊盘；所述焊盘设置于所述指纹识别传感器的上表面，并通过金属线与所述基板电连接。

于再一实施例中，所述金属线包括：金线、铝线、铜线、铝-镁-硅合金线及铝-铜合金线中的至少一种。

于再一实施例中，所述基板与所述电路板通过焊锡层或金属焊球电连接。

于再一实施例中，所述电路板的下表面上还形成有连接器，以通过所述连接器与外部电路连接。

本发明另一方面提供了一种终端设备，包括上述任一种指纹识别装置。

本发明提供的指纹识别装置利用控制模块控制光源模块的发光方式来检测待检测对象的活体信息，进而判断其是否为活体，并在确认为活体后，再进行后续的指纹识别操作，消除了现有指纹识别技术中使用假体手指进行指纹识别的安全隐患；此外，其封装结构利用SIP封装技术将指纹识别传感器、控制模块。光源模块及光源感测模块集成封装于基板上，缩小了指纹识别装置的尺寸，实现了微型化，可利于应用在尺寸较小的手持终端设备中。

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为根据一示例实施例示出的指纹识别装置的平面图。

图2为根据一示例实施例示出的指纹识别装置的封装结构的剖面图。

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，没有所述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。在其它情况下，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。

为了方便说明，在文中所描述的对于图形中相对组件的上、下关系，本领域技术人员皆应能理解其指对象的相对位置，而非限制本发明。因此对于通过翻转而呈现相同的构件，皆应同属本发明所请求保护的范围。

图1为根据一示例实施例示出的指纹识别装置的平面图。如图1所示，本发明的指纹识别装置1包括：基板11、指纹识别传感器12、控制模块13、光源模块14及光源感测模块15。

其中，指纹识别传感器12用于识别待检测对象的指纹信息。指纹识别传感器12例如可以为现有的按压式、划擦式等电容式指纹识别传感器，本发明不以此为限。

光源模块14用于提供光源，发射光信号。在一些实施例中，光源模块14例如可以包括：红光LED芯片141、红外光LED芯片142及绿光LED芯片143。但本发明不以此为限，光源模块14也可以为其他现有的发光元器件。

光源感测模块15用于感测并接收光源模块14发射的光信号遇到待检测对象的手指等部位而被反射回来的光信号，并将该光信号转换成电信号，再根据相应的算法计算出待检测对象的用户活体信息，例如为用户的脉搏信号，进而判断出待检测对象是否为活体。

控制模块13用于控制光源模块14。在一些实施例中，控制模块13例如为MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)控制芯片，除了MCU控制芯片的一般功能外，控制模块13还具有控制光源模块14中的红光LED芯片141、红外光LED芯片142及绿光LED芯片143的功能，例如只点亮一个LED芯片，或者点亮其中两个LED芯片，再或者点亮或熄灭全部LED芯片等。通过控制不同LED芯片的点亮方式，可以达到较高的信噪比(SNR)。

下面简单介绍本发明的指纹识别装置在进行指纹识别之前，如何判断待检测对象为活体。人体的血液具有反射红光并吸收绿光的特性，心脏跳动时，流经人体手腕的血液会增加，反射的红光、红外光会增加，吸收的绿光也会增加；心脏跳动间隔期，流经手腕的血液会减少，反射的红光、红外光会减少、吸收的绿光也会随之减少。因此，可通过检测反射的红光、红外光或被吸收后的绿光，来检测人体的脉搏，从而进行是否为活体的判断。

而当仅通过绿光作为发射光源时，发出的光总量比较小，经血液吸收后可能仅有少量的光反射至光源感测模块15，在加上传输过程中的光量损耗，光源感测模块15获得的反射信号较少。利用控制模块13同时控制点亮绿光LED芯片143和红光LED芯片141，或者同时控制点亮绿光LED芯片143和红外光LED芯片142，再或者同时控制点亮三个LED芯片作为发射光源，可以增加发射的光总量，因此反射到光源感测模块15的光总量仍然较大，从而使判断结果具有较高的信噪比。

此外，本发明提供的指纹识别装置，首先判断待检测对象是否为活体，而仅当待检测对象被判断为活体时，指纹识别传感器12被激活，从而继续进行后续的指纹识别操作。需要说明的是，上述各器件/芯片之间的摆放方式仅为一示例，而非限制本发明。在实际应用时，各器件/芯片的摆放可依需要任意放置。

图2为根据一示例实施例示出的指纹识别装置的封装结构的剖面图。如图2所示，图1所示的指纹识别装置1通过SIP(SystemInaPackage，***级封装)封装方式封装为封装结构2。需要说明的是，由于遮挡的关系，图2中未示出光源感测模块15后的控制模块13及光源模块14。

同时参考图1及图2，指纹识别装置1的封装结构2包括：基板11、指纹识别传感器12、控制模块13、光源模块14、光源感测模块15、盖环26及模塑层27。

在基板11的上表面形成有基板上接口(例如基板上的电路图案)，指纹识别传感器12、控制模块13、光源模块14及光源感测模块15分别设置于基板11的上表面，并通过例如热固胶(DAF胶)或PSA胶等粘合剂111粘贴于基板11上，实现各器件与基板11的机械连接。此外，指纹识别传感器12、控制模块13、光源模块14及光源感测模块15通过金属线112及各自的焊盘121、131、144及151，实现与基板11的上接口的电连接。焊盘121、131、144及151可设置于各器件的上表面。该金属线112例如为金线、铝线、铜线、铝-镁-硅合金线及铝-铜合金线中的至少一种。

在基板11的下表面，形成有基板下接口，通过焊锡层或者金属焊球113等方式实现基板11与一电路板28(例如，柔性电路板等)的电连接。此外，并通过底部填充(UnderFill)技术对基板11与电路板28之间通过底部填充胶114进行填充。在一些实施例中，底部填充胶114是一种化学胶水，主要成分是环氧树脂，用以对例如BGA(BallGridArray，球栅阵列)封装模式的芯片进行底部填充。

盖环26设置在电路板28上，具有顶开口，并与电路板28限定出一封装空间。盖环26可以由金属或塑料形成，其例如可以为圆形、椭圆形、正方形或长方形等，本发明不以此为限。

基板11、指纹识别传感器12、控制模块13、光源模块14及光源感测模块15被设置于上述由盖环26和电路板28限定的封装空间中。

模塑层27形成于基板11之上，并填充于盖环26和电路板28限定出的封装空间中，将指纹识别传感器12、控制模块13、光源模块14及光源感测模块15包裹于其中。模塑层27采用的材料例如为环氧树脂模压胶(EpoxyModelingCompound,EMC)。

在一些实施例中，在模塑层27之上，还形成有保护层(图中未示出)，保护层显露于盖环26的顶开口。保护层例如为材质为玻璃、陶瓷、蓝宝石或石英的面板，兼有抗压、防刮及透光的特性。保护层使得指纹识别装置持久耐用。

此外，在电路板28与指纹识别装置1一侧的表面上还设置有其他一些元器件281，如电感元件、电容元件等。而电路板28的另一侧的表面上，则还设置有连接器282，通过连接器282实现与外部电路的电连接。

本发明提供的指纹识别装置利用控制模块控制光源模块的发光方式来检测待检测对象的活体信息，进而判断其是否为活体，并在确认为活体后，再进行后续的指纹识别操作，消除了现有指纹识别技术中使用假体进行指纹识别的安全隐患；此外，其封装结构利用SIP封装技术将指纹识别传感器、控制模块。光源模块及光源感测模块集成封装于基板上，缩小了指纹识别装置的尺寸，实现了微型化，可利于应用在尺寸较小的手持终端设备中。

本发明还提供了一种包含上述指纹识别装置的终端设备。该终端设备例如为智能手机、平板电脑等，通常被配置为包括：显示屏、触摸屏、盖板玻璃、存储、片上***(systemonchip)、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，但本发明不以此为限。

本发明提供的指纹识别装置被集成于该终端设备中，例如被集成在该终端设备的屏幕或者外壳中，并位于终端设备的屏幕或者外壳的顶表面上；还可以与终端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设备的盖板玻璃或壳体内单独使用。总之，能根据终端设备的情况，进行适应性的调整，以方便用户的使用。当指纹识别装置与终端设备的控制按钮或者开关元件组合使用时，在指纹识别装置的下方还需要设置有压敏元件，以感应用户在操作该控制按钮或者开关元件时的按压操作。

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：

电路板；

基板，形成于所述电路板的上表面，并与所述电路板电连接；

指纹识别传感器，形成于所述基板的远离所述电路板的上表面，与所述基板电连接；

光源模块，形成于所述基板的远离所述电路板的上表面，与所述基板电连接，用于发射光信号；

光源感测模块，形成于所述基板的远离所述电路板的上表面，与所述基板电连接，用于感测并接收所述光源模块发射的光信号被待检测对象反射后的反射光信号，并将所述反射光信号转换为电信号，以根据所述电信号，判断所述待检测对象是否为活体；

控制模块，形成于所述基板的远离所述电路板的上表面，与所述基板电连接，用于控制所述光源模块发射所述光信号；

盖环，具有顶开口，形成于所述电路板的上表面，与所述电路板构成一封装空间，所述封装空间将所述基板、所述指纹识别传感器、所述光源模块、所述光源感测模块及所述控制模块容置于其中；以及

模塑层，填充于所述封装空间中。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源模块包括：红光LED、红外光LED及绿光LED。

3.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述控制模块控制所述红光LED、所述红外光LED及所述绿光LED的全部点亮、部分点亮或全部熄灭。

4.根据权利要求1-3任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述控制模块为MCU控制器。

5.根据权利要求1-3任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述盖环由金属或塑料材料制成。

6.根据权利要求1-3任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别传感器包括一焊盘；所述焊盘设置于所述指纹识别传感器的上表面，并通过金属线与所述基板电连接。

7.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述金属线包括：金线、铝线、铜线、铝-镁-硅合金线及铝-铜合金线中的至少一种。

8.根据权利要求1-3任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述基板与所述电路板通过焊锡层或金属焊球电连接。

9.根据权利要求1-3任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述电路板的下表面上还形成有连接器，以通过所述连接器与外部电路连接。

10.一种终端设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的指纹识别装置。