CN205302331U - 生物检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种生物检测装置。该生物检测装置包括芯片、光发射器、电路板和覆盖层。芯片包括光电转换器，覆盖层覆盖于芯片、光电转换器和光发射器上；覆盖层是透光的；光发射器发射光；光电转换器接收光发射器发射的光；光电转换器还对光进行光电转化，得到电信号；芯片根据电信号对待检测物体进行检测；电路板为芯片和光发射器提供通信通道和供电。本实用新型的技术方案能提高用户的便携性和该生物检测装置的使用灵活度，同时防止指纹识别被假体破解。

Description

生物检测装置

技术领域

本实用新型涉及生物检测领域，尤其涉及一种生物检测装置。

背景技术

现有技术中，用于指纹识别的指纹识别模块和用于对生物体进行心率检测、活体检测或按压检测等的光学模块为分开的装置，使得用户携带不便，使用的灵活度不高，而且指纹识别模块容易被假体破解。

实用新型内容

本实用新型提供一种生物检测装置，使得该生物检测装置既能识别指纹，又能检测生物体的其他特征，从而提高用户的便携性和该生物检测装置的使用灵活度，同时防止指纹识别被假体破解。

第一方面，提供了一种生物检测装置。该生物检测装置包括芯片、光发射器、电路板和覆盖层；该芯片包括光电转换器，覆盖层覆盖于芯片、光电转换器和光发射器上；覆盖层透过光电发射器发射的光；光电转换器接收光发射器发射的、并透过覆盖层照射到待检测物体后又透过覆盖层反射回的光；光电转换器对光发射器发射的照射到待检测物体后又透过覆盖层反射回的光进行光电转化，以得到电信号；指纹检测芯片根据光电转换器转换的电信号对待检测物体进行检测；电路板为该芯片、光发射器和光电转换器提供通信通道和供电。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，光发射器集成在芯片上。

结合第一方面或第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，覆盖层包括保护层和颜色层，保护层与颜色层之间的附着力大于或等于3B；保护层对光发射器发射的光的透光率大于或等于30％，用于保护所述颜色层；颜色层的全部或部分对光发射器发射的光的透光率大于或等于30％，颜色层的厚度范围为5纳米至50微米，颜色层的介电常数大于2，颜色层用于提供生物检测装置的外观颜色。

结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，保护层为盖板，该盖板的材质为玻璃、蓝宝石、陶瓷、亚克力或塑胶。此时，覆盖层通过胶水或薄膜连接在芯片、光电转换器和光发射器上，胶水的厚度范围为5微米至150微米，电常数的范围为1至10，透光率大于等于90％。

结合第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，保护层为硬度层，硬度层的厚度范围为2微米至25微米，莫氏硬度大于或等于3，介电常数范围为1至10。此时，颜色层通过喷涂方式附着在芯片、光电转换器和光发射器上，颜色层与芯片、光电转换器和光发射器上之间的附着力大于或等于3B，硬度层通过喷涂方式附着在颜色层上。

结合第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，光发射器发射红外光。对应地，颜色层包括至少一层红外线(InfraredRay，IR)油墨；或颜色层包括至少一层红外线IR油墨和至少一层常规油墨，该至少一层常规油墨的局部位置开孔。

结合第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，光发射器发射红外光和红光；颜色层包括至少一层常规油墨，该至少一层常规油墨的局部位置开孔。

结合第一方面或第一种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，覆盖层包括薄膜，薄膜的全部或部分对光发射器发射的光的透光率大于或等于30％。

结合第一方面或其第一种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，芯片根据电信号对待检测物体进行指纹检测、心率检测、压力检测、按键检测、血氧检测、血压检测和/或活体检测。

结合第一方面，在第九种可能的实现方式中，芯片和光发射器利用平面焊接技术通过锡膏或银浆焊接到电路板上，芯片与电路板间的锡膏或银浆的厚度范围为20微米至120微米。

结合第一种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，芯片利用平面焊接技术通过锡膏或银浆焊接到电路板上，芯片与电路板间的锡膏或银浆的厚度范围为20微米至120微米。

结合第一方面或第一种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中，该生物检测装置还包括套环，该套环利用平面焊接技术通过锡膏或银浆焊接到电路板上，该套环与电路板间的锡膏或银浆的厚度范围为40微米至140微米，该套环环绕芯片、光发射器和光电转换器。

本使用新型的生物检测装置通过将用于对生物体进行检测的光学模块和用于指纹识别的装置集成到一起，使得该生物检测装置既能识别指纹，又能检测生物体的其他特征，即一个检测装置能够完成多个功能，从而提高用户的便携性和该生物检测装置的使用灵活度，同时防止指纹识别被假体破解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的指纹识别装置的结构示意图。

图2是本实用新型一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。

图3是本实用新型又一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。

图4是本实用新型另一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。

图5是本实用新型另一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。

图6是本实用新型另一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。

图7是本实用新型另一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。

图8是本实用新型另一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了更好地理解本实用新型实施例的生物检测装置，下面先结合图1介绍一下现有的指纹识别装置的结构。

如图1所示，现有技术的指纹识别装置包括指纹识别芯片101，电路板102、套环(Ring)103、盖板104和颜色层105。指纹识别芯片101焊接在电路板102上。指纹识别芯片101上覆盖有颜色层105，颜色层105的颜色与安装指纹识别装置的设备的外观颜色匹配。颜色层105上覆盖有盖板104，以保护颜色层105和指纹识别芯片101。指纹识别芯片101、颜色层105及盖板104四周环绕有套环103。套环103也焊接在电路板102上。其中，盖板104也可以换为硬度层。

从上述现有的指纹识别装置的结构可以看出，现有指纹识别装置用于进行指纹识别，功能单一，且容易被假体破解。

现有的一些光学模块可以用于检测生物体的各项特征，如果用户既需要识别指纹，又需要进行特征检测，则需要分别携带指纹识别装置和安装有光学模块的检测装置，导致携带不方便和使用不灵活。因此本实用新型提出了将指纹识别装置与用于检测的光学模块集成到一起，形成一个整体的生物检测装置。

下面结合图2至图8具体介绍本实用新型实施例的生物检测装置。

图2所示为本实用新型一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。如图2所示，该生物检测装置包括覆盖层201、光发射器202、光电转换器203、芯片204和电路板205。

覆盖层201能够透过光发射器发射的光。而且，覆盖层还可以提供该生物检测装置的外观颜色，即该生物检测装置最后向用户显示的外观颜色主要由覆盖层201决定。覆盖层201可以吸收某些波长的光线和能让某些特定波长的光线透过，以便于对光发射器发出的光做选择性传播，保证对有用光具有一定的透过率和对无用光具有一定的吸收能力。

多数情况下，覆盖层201提供的外观颜色与该生物检测装置所安装的设备的外观颜色匹配。

光发射器202提供光源，可以为单个封装体或者多个封装体，可以包含一个或多个发光波长芯片。光发射器202发射的光的波长范围为390纳米(nm)至1300nm。现阶段，光发射器202主要发射波长为525nm、625nm、720nm、840nm或950nm的光。

当光发射器202发射的光透过覆盖在其上方的覆盖层201，照射到待检测的生物(如图2中所示的指头)后，反射回来又透过覆盖在光电转换器203上方的覆盖层201，最后到达光电转换器203。

光电转换器203接收光发射器202发射的经过一系列传播过程后又返回到光电转换器203的光(如图2中的箭头所示即为光的传播过程)，并对接收到的这些光进行光电转换，以得到电信号。

芯片204包含一系列的电路，可以根据光电转换器203转换所得的电信号进行指纹识别和进行待检测物体的其他检测，如根据所述电信号检测待检测物体的心率，对待检测物体进行活体检测或按压检测或其他的检测。即使得整个生物检测装置可以实现指纹识别和其他检测功能。芯片204可以同时执行指纹识别和其他检测功能，也可以是分别执行指纹识别和其他检测功能。

本实用新型实施例中，光电转换器203集成在了芯片204上，这只是一种示例。但实际上，光电转换器也可以不集成在芯片204上，本实用新型对此不作限制。

电路板205承载芯片204、光电转换器203和光发射器202，同时为芯片204、光电转换器203和光发射器202提供通信通道和供电。即芯片204、光电转换器203和光发射器202直接或间接固定在电路板205上。

本实用新型的生物检测装置通过将用于对生物体进行检测的光学模块和用于指纹识别的装置集成到一起，使得该生物检测装置既能识别指纹，又能检测生物体的其他特征，即一个检测装置能够完成多个功能，从而提高用户的便携性和该生物检测装置的使用灵活度，同时防止指纹识别被假体破解。

本实用新型实施例中，可选地，覆盖层可以是一层带有硬度的颜色层，也可以包括颜色层和保护层，保护层带有硬度。保护层和颜色层之间的附着力在水煮百格后一般大于等于美国材料与试验协会(AmericanSocietyforTestingandMaterials，ASTM)的标准《ASTMD3359-1997油漆附着力测试》中的3B。颜色层和保护层对所述光发射器发射的光的透光率需要大于或等于30％，这样能够保证光发射器202发射的光透过覆盖层201。此时，光电转换器203主要接收的是光发射器202发射的、并透过颜色层上对光发射器202发射的光的透光率大于或等于30％的部分颜色层和保护层照射到待检测物体后，又透过保护层和颜色层上对光发射器202发射的光的透光率大于或等于30％的部分颜色层反射回的光。可选地，保护层可以是盖板或硬度层等。

在本实用新型实施例中，覆盖层也可以包括特殊的薄膜，如镀增透膜、过滤膜、红外膜或单向膜等。该薄膜可以是透明或半透明的喷涂了IR油墨的薄膜，也可以是普通带颜色的薄膜。

当覆盖层包括带颜色薄膜时，薄膜上局部打孔或者做特殊图案实现透光。孔的直径在5微米至50微米间，孔间距范围为10微米至100微米，透光率要大于或等于30％。

覆盖层也可以包括特殊材质的薄膜。如当光发射器发射红外光时，该薄膜可以是能透红外光的材料制成的薄膜，如亚克力材料。

当覆盖层包括薄膜时，一般还需要加强薄膜表面硬度，以保护该薄膜。

在本实用新型实施例中，可选地，覆盖层还可以是对光发射器发射的光的透过率大于或等于30％的，且既有硬度又带有颜色的材料。

图3是本实用新型另一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。图3中与图2中相同的附图标记表示相同的含义，此处不再赘述。如图3所示，光电发射器202直接固定再电路板205上，保护层为盖板302，即覆盖层包括颜色层301和盖板302。

颜色层301提供该生物检测装置的外观颜色，即该生物检测装置最后向用户显示的外观颜色主要由颜色层301决定。颜色层301可以吸收某些波长的光线和能让某些特定波长的光线透过，以便于对光发射器发出的光做选择性传播，保证对有用光具有一定的透过率和对无用光具有一定的吸收能力。多数情况下，颜色层301提供的外观颜色与该生物检测装置所安装的设备的外观颜色匹配。通常情况下，颜色层301的全部或部分对光发射器202发射的光的透光率需要大于或等于30％，且颜色层301的厚度范围为5纳米至50微米，介电常数大于2。

盖板302为透明半导体材质和非透明材质，一般可选用玻璃、蓝宝石、陶瓷、亚克力或塑胶材质等。盖板302对光发射器202发射的光的透光率最好大于或等于30％。

本实用新型实施例中，颜色层301附着在盖板302上，颜色层301通过胶水或待粘性的薄膜连接在芯片204、光电转换器203和光发射器202上，胶水或薄膜的厚度范围为5微米至150微米，介电常数的范围为1至10，对光发射器发出的光的透光率可以大于或等于90％。且胶水或薄膜需具备良好的物理和化学稳定性、粘接力、极小的热膨胀系数和吸水性。多数情况下，会在光发射器202的顶部及四周用足够的胶水填充，以减少颜色层脱落和盖板的变形。

覆盖层覆盖在芯片204和光发射器202上时，可以是颜色层301紧贴芯片204表面，也可以是盖板302紧贴芯片204表面。而且，本实用新型实施例的覆盖层与芯片和光发射器之间也可以通过其他方式连接，本实用新型对比不作限制。

应理解的是，图3所示的结构示意剖面图中，光发射器202与芯片204和颜色层301之间有间隙，这只是为了更好地体现光发射器202没有固定在芯片204上，而是直接固定在电路板205上。本实用新型对光发射器202与芯片204与颜色层301之间是否有空隙不作限制。

图4为本实用新型另一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。图4与图3中相同的附图标记表示相同的含义，此处不再赘述。图4与图3所示的生物检测装置的不同之处在于，光发射器202和光电转换器203均集成在芯片204上，从而间接地固定在电路板205上。

图5是本实用新型另一个实施例的生物检测装置的结构示意剖面图。图5中与图4中相同的附图标记表示相同的含义，此处不再赘述。图5与图4所示的生物检测装置的不同之处在于，保护层为硬度层，即覆盖层包括颜色层301和硬度层501。

硬度层501的厚度范围为2微米至25微米，莫氏硬度大于或等于3，介电常数范围为1至10，对光发射器发出的光的透光率大于或等于30％。

此时，颜色层301通过喷涂方式附着在芯片204、光电转换器203和202光发射器上。颜色层301与芯片204、光电转换器203和光发射器202之间的附着力在水煮百格后一般大于等于美国材料与试验协会(AmericanSocietyforTestingandMaterials，ASTM)的标准《ASTMD3359-1997油漆附着力测试》中的3B。硬度层501通过喷涂方式附着在颜色层301上。

本实用新型实施例中，可选地，光发射器202也可以不集成在芯片204上。

在光发射器固定在芯片上时，多采用包括硬度层和颜色层的覆盖层来覆盖芯片、光电转换器和光发射器。

在上述本实用新型的实施例中，生物检测装置还可以包括套环。套环可以利用平面焊接技术通过锡膏或银浆焊接到电路板205上。套环与电路板205间的锡膏或银浆的厚度范围为40微米至140微米。套环环绕芯片104、光发射器202和光电转换器203。

当光发射器直接固定在电路板上时，一般在套环与光发射器和光电转换器间使用胶水增加三者之间的固定性；当光发射器先固定在芯片上，芯片再固定在电路板上，一般在套环与芯片间使用胶水增加二者之间的固定性。所使用的胶水的介电常数范围为1至10，对光发射器发出的光的透过率大于或等于90％，同时具备良好的物理和化学稳定性、较小的热膨胀系数和吸水性。

如图3所示的生物检测装置包括套环601时的剖视图如图6所示，如图4所示的生物检测装置包括套环701时的剖视图如图7所示，如图5所示的生物检测装置包括套环801时的剖视图如图8所示。图6、图7和图8中分别与图3、图4和图5中相同的附图标记表示相同的含义，此处不再赘述。

应理解的是，图6、图7和图8所示的结构示意剖面图中，套环601、套环701或套环801与芯片204、颜色层301、盖板302或硬度层501和/或光发射器之间可以有也可以没有间隙，本实用新型对此不作限制。

在上述本实用新型的实施例中，光发射器202可以发射红外光或同时发射红外光和红光。

当光发射器202发射红外光时，颜色层301可以包括一层或多层IR油墨；或可以包括至少一层IR油墨和至少一层常规油墨，但常规油墨的局部位置需要开孔，使得光发射器202发射的大部分红外光可以从开孔的地方透过。当光发射器202发射红外光和红光时，颜色层301可以包括一层或多层常规油墨，此时，常规油墨的局部位置需要开孔，使得光发射器202发射的大部分红外光可以从开孔的地方透过。

上述常规油墨的局部位置的开孔的形状可以根据需求制作成各种图案。

颜色层可以按照需求做成黑色、白色、红色、金色、银色、粉红色等颜色。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种生物检测装置，其特征在于，包括：芯片、光发射器、电路板和覆盖层；

所述芯片包括光电转换器，所述覆盖层覆盖于所述芯片、所述光电转换器和所述光发射器上；

所述覆盖层透过所述光发射器发射的光；

所述光电转换器接收所述光发射器发射的、并透过所述覆盖层照射到待检测物体后又透过所述覆盖层反射回的光；

所述光电转换器对所述反射回的光进行光电转化，得到电信号；

所述芯片根据所述电信号对所述待检测物体进行检测；

所述电路板为所述芯片、所述光发射器和所述光电转换器提供通信通道和供电。

2.根据权利要求1所述的生物检测装置，其特征在于，所述光发射器集成在所述芯片上。

3.根据权利要求1或2所述的生物检测装置，其特征在于，所述覆盖层包括保护层和颜色层，所述保护层与所述颜色层之间的附着力大于或等于3B；

所述保护层对所述光发射器发射的光的透光率大于或等于30％，用于保护所述颜色层；

所述颜色层的全部或部分对所述光发射器发射的光的透光率大于或等于30％，所述颜色层的厚度范围为5纳米至50微米，所述颜色层的介电常数大于2，所述颜色层提供所述生物检测装置的外观颜色。

4.根据权利要求3所述的生物检测装置，其特征在于，所述保护层为盖板，所述盖板的材质为玻璃、蓝宝石、陶瓷、亚克力或塑胶；

所述覆盖层通过胶水或薄膜连接在所述芯片、所述光电转换器和所述光发射器上，所述胶水或薄膜的厚度范围为5微米至150微米，所述胶水或薄膜的介电常数的范围为1至10，所述胶水或薄膜的透光率大于等于90％。

5.根据权利要求3所述的生物检测装置，其特征在于，所述保护层为硬度层，所述硬度层的厚度范围为2微米至25微米，所述硬度层的莫氏硬度大于或等于3，所述硬度层的介电常数范围为1至10；

所述颜色层通过喷涂方式附着在所述芯片、所述光电转换器和所述光发射器上，所述颜色层与所述芯片、所述光电转换器和所述光发射器之间的附着力大于或等于3B，所述硬度层通过喷涂方式附着在所述颜色层上。

6.根据权利要求3所述的生物检测装置，其特征在于，所述光发射器发射红外光；

其中，所述颜色层包括至少一层红外线IR油墨；或

所述颜色层包括至少一层红外线IR油墨和至少一层常规油墨，所述至少一层常规油墨的局部位置开孔。

7.根据权利要求3所述的生物检测装置，其特征在于，所述光发射器发射红外光和红光；

所述颜色层包括至少一层常规油墨，所述至少一层常规油墨的局部位置开孔。

8.根据权利要求2所述的生物检测装置，其特征在于，所述覆盖层包括薄膜，所述薄膜的全部或部分对光发射器发射的光的透光率大于或等于30％。

9.根据权利要求1或2所述的生物检测装置，其特征在于，所述芯片根据所述电信号对所述待检测物体进行指纹检测、心率检测、压力检测、按键检测、血氧检测、血压检测和/或活体检测。

10.根据权利要求1所述的生物检测装置，其特征在于，所述芯片和所述光发射器利用平面焊接技术通过锡膏或银浆焊接到所述电路板上，所述光发射器和所述芯片与所述电路板间的锡膏或银浆的厚度范围为20微米至120微米。

11.根据权利要求2所述的生物检测装置，其特征在于，所述芯片利用平面焊接技术通过锡膏或银浆焊接到所述电路板上，所述芯片与所述电路板间的锡膏或银浆的厚度范围为20微米至120微米。

12.根据权利要求1或2所述的生物检测装置，其特征在于，所述生物检测装置还包括套环，所述套环利用平面焊接技术通过锡膏或银浆焊接到所述电路板上，所述套环与所述电路板间的锡膏或银浆的厚度范围为40微米至140微米；所述套环环绕所述芯片、所述光发射器和所述光电转换器。