CN105069438B - 指纹检测装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指纹检测装置的制造方法。该指纹检测装置的制造方法包括如下步骤：将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别安装在导电基板上，并将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别与导电基板电连接，指纹传感芯片用于采集待验证者的手指的指纹图案；将导电基板与电路板电连接，指纹传感芯片可将指纹图案传输给处理器，光感测器可将被手指反射的光信号传输至处理器，处理器可将被手指反射的光信号转换成脉搏信号，且处理器可根据脉搏信号确定是否启动指纹传感芯片，处理器还可根据指纹图案确定待验证者的身份。上述方法制造的指纹检测装置能够实现对活体手指的指纹识别，使得指纹检测装置验证身份更加的安全可靠。

Description

指纹检测装置的制造方法

技术领域

本发明涉及触摸屏领域，特别是涉及一种指纹检测装置的制造方法。

背景技术

现有技术的常规指纹识别装置只识别待测指纹图案，与系统中记录的指纹图案进行比对，若判定一致则判定该指纹图案验证通过。目前，市场上出现了专门的仿制指纹膜技术，通过复制受试者的指纹图案，可在类似硅胶材料上复制指纹，因复制的指纹与受试者指纹相同，同样也能获得常规指纹识别装置的验证通过，这就使得原本打算利用人体指纹唯一性的特点进行身份验证的安全性得不到保证。

发明内容

基于此，有必要提供一种识别活体的指纹检测装置的制造方法。

一种指纹检测装置的制造方法，包括如下步骤：

将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别安装在导电基板上，并将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别与所述导电基板电连接，其中，所述指纹传感芯片用于采集待验证者的手指的指纹图案，所述光源模块可发出光信号，所述光感测器可接收被所述待验证者的手指反射的光信号；及

将所述导电基板与电路板电连接，且所述电路板与处理器电连接，其中，所述指纹传感芯片可将所述指纹图案传输给所述处理器，所述光感测器可将被所述手指反射的所述光信号传输至所述处理器，所述处理器可将被所述手指反射的所述光信号转换成脉搏信号，所述处理器可根据所述脉搏信号确定是否启动所述指纹传感芯片，所述处理器还可根据所述指纹图案确定所述待验证者的身份。

在其中一个实施例中，将所述导电基板与所述电路板电连接的步骤之后，还包括在所述电路板上安装外框的步骤：提供所述外框，所述外框为一端开口的壳体，所述外框上开设有操作孔，将所述外框的开口边缘与所述电路板固定连接，并使所述导电基板、所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器均收容于所述外框内，且所述指纹传感芯片的位置、所述光源模块的位置和所述光感测器的位置均与所述操作孔的位置相对应。

在其中一个实施例中，在所述电路板上安装所述外框的步骤之后，还包括封装所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器的步骤：

在所述外框内填充封装材料，以使所述封装材料与所述导电基板共同配合形成收容所述指纹传感芯片的第一收容腔、收容所述光源模块的第二收容腔及收容所述光感测器的第三收容腔；

在所述封装材料上开设与所述第二收容腔相通的出光孔、以及与所述第三收容腔相通的入光孔，且所述出光孔和所述入光孔均与所述操作孔相通。

在其中一个实施例中，在将所述外框的开口边缘与所述电路板固定连接的步骤之前，还包括在所述外框内填充底部填充胶，并使所述底部填充胶分布在所述导电基板远离所述指纹传感芯片的一面上。

在其中一个实施例中，将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别安装于所述导电基板的步骤中，使用粘结胶将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别粘贴于所述导电基板上。

在其中一个实施例中，在将所述导电基板与所述电路板电连接的步骤中，采用触点阵列封装技术或球状引脚栅格阵列封装技术将所述导电基板电连接到所述电路板上。

在其中一个实施例中，将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别与所述导电基板电连接的步骤中，通过打金线将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别与所述导电基板电连接。

在其中一个实施例中，所述光源模块为绿光光源模块。

在其中一个实施例中，所述光源模块为三个，三个所述光源模块分别为绿光光源模块、红光光源模块和红外光光源模块，且三个所述光源模块并联。

在其中一个实施例中，所述指纹传感芯片为电容式指纹传感芯片。

上述指纹检测装置的制造方法简单，易于工业化生产，且上述指纹检测装置的制造方法制造的指纹传感芯片在用于验证待验证者的身份时，光源模块发出的光信号被待验证者的手指反射后被光感测器接收，光感测器能够将该光信号传输给处理器，处理器根据该被手指反射的光信号转换成脉搏信号，处理器根据光信号转换出的脉搏信号确定待验证者的手指是否为活体手指，并根据待验证者的手指是否为活体手指以确定是否启动指纹传感芯片，当处理器判断该脉搏信号为活体的脉搏信号时，此时，处理器启动指纹传感芯片，指纹传感芯片采集待验证者手指的指纹图案，并将采集的指纹图案传输给处理器，处理器将根据该指纹图案确定待验证者的身份，以实现对活体手指的指纹识别，使得上述指纹检测装置用于验证身份更加的安全可靠。

附图说明

图1为一实施方式的指纹检测装置的制造方法的流程图；

图2为图1所示的指纹检测装置的制造方法的实现步骤S140的流程图；

图3为按照图1所示的指纹检测装置的制造方法制造的一种指纹检测装置的结构示意图；

图4为图3所示的指纹检测装置省略了外框、电路板、连接器及电容和电阻等元件的结构示意图；

图5为图4所示的指纹检测装置省略了指纹传感芯片、光源模块、光感测器、金线及粘结胶的结构示意图；

图6为图3所示的指纹检测装置的处理器、电路板、导电基板、指纹传感芯片、光源模块及光感测器的电路连接框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一实施方式的指纹检测装置的制造方法，包括如下步骤：

步骤S110：将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别安装在导电基板上，并将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别与导电基板电连接。

其中，将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别与导电基板电连接的步骤中，通过打金线将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别与导电基板电连接。

其中，将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别安装于导电基板的步骤中，使用粘结胶将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别粘贴于导电基板上。粘结胶可以为双面胶，例如，DAF(Die Attached Film)胶片。

其中，指纹传感芯片用于采集待验证者的手指的指纹图案。指纹传感芯片为电容式指纹传感芯片。其中，电容式指纹传感芯片是一种“平板”上集成有多个半导体器件的指纹传感芯片。其原理为：人体手指贴在“平板”上与其构成电容的另一面，由于手指平面凹凸不平，凹点处和凸点处接触“平板”的实际距离大小不一样，形成的电容数值也不一样，根据手指指纹的“脊”和“谷”与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小的不同来判断“脊”和“谷”的位置，实现对手指指纹图案的采集。其具体工作过程是通过对每个像素点上的电容感应颗粒预先充电到某一参考电压，当手指接触到电容式指纹传感芯片上时，因为“脊”是凸起的，“谷”是凹下的，根据电容值与距离的关系，会在“脊”处和“谷”处形成不同的电容值，然后利用放电电流进行放电，因为“脊”和“谷”所对应的电容值不同，所以其放电的速度也不同，“脊”下的像素(电容量高)放电较慢，而处于“谷”下的像素(电容量低)放电较快。手指按在电容式指纹传感芯片的表面时，指纹的“脊”形成的电容要比“谷”来得略大，利用该电容阵列的充电与放电过程，便能获得指纹的数字图像信号。

其中，光源模块可发出光信号。具体的，光源模块为LED光源模块。

由于当红光或红外光照射至血液时，血液能够将大部分的红光或红外光反射，而当绿光照射至血液时，血液能够将大部分绿光的吸收，从而可以根据血液吸收绿光或反射红光的光量差转换成脉搏信号。

在本实施例中，光源模块为三个，三个光源模块分别为绿光光源模块、红光光源模块和红外光光源模块，且三个光源模块并联，以便于根据需要选择哪个光源模块开启。即一个光感测器和上述三个光源模块组成一个活体识别组件。其中，绿光光源模块、红光光源模块和红外光光源模块可以同时工作，或者选择其中一个或两个工作；或者，可以分别在不同的时段开启三个光源模块，处理器分别转换出三个光源模块得到的脉搏信号，然后得到平均值，使得脉搏信号更加的准确。

可以理解，在其它实施例中，三个光源模块也可以串联，此时，三个光源模块同时工作，或者，在其它实施例中，光源模块仅为一个，光源模块为绿光光源模块；此时，一个光感测器和一个绿光光源模块组成一个活体识别组件。或者，光源模块为两个，一个光源模块为绿光光源模块，另一个光源模块为红光光源模块或红外光光源模块，且两个光源模块并联；此时，一个光感测器和两个光源模块组成一个活体识别组件。或者，两个光源模块也可以串联。

其中，活体识别组件可以为一个，也可以为多个。当活体识别组件为两个，两个活体识别组件相对设置在指纹传感芯片的两侧；当活体识别组件为三个以上，且活体识别组件围绕指纹传感芯片设置。

其中，光感测器可接收被待验证者的手指反射的光信号。光感测器为光电二极管(Photo-Diode，PD)。

步骤S120：将导电基板与电路板电连接，且电路板与处理器电连接。

其中，光感测器可将被手指反射的光信号传输至处理器，处理器可将被手指反射的光信号转换成脉搏信号，处理器可根据脉搏信号确定是否启动指纹传感芯片，处理器还可根据指纹图案确定待验证者的身份。

其中，电路板可以为刚性电路板、柔性电路板或软硬结合板。在本实施例中，电路板为柔性电路板(FPC)。

其中，处理器用于信号的处理、转换以及数据的处理。处理器预存有指纹图案和人体的脉搏信号。此处脉搏信号是指正常活人的脉博频率范围。

在本实施例中，在将导电基板与电路板电连接的步骤中，采用触点阵列封装技术(Land Grid Array，LGA)或球状引脚栅格阵列封装技术(Ball Grid Array，BGA)将导电基板电连接到电路板上，以实现导电基板电连接的同时，实现导电基板与电路板的固定。

具体的，导电基板层叠于电路板上，指纹传感芯片、光源模块及光感测器均位于导电基板的远离电路板的一侧。

步骤S130：在电路板上安装外框。

其中，在电路板上安装外框的步骤为：提供外框，外框为一端开口的壳体，外框上开设有操作孔，将外框的开口边缘与电路板固定连接，且使导电基板、指纹传感芯片、光源模块和光感测器均收容于外框内，且指纹传感芯片的位置、光源模块的位置和光感测器的位置均与操作孔的位置相对应。

其中，外框可以为方形外壳、圆形外壳、椭圆形外壳等。外框的材料可以为本领域常用的材料。例如，外框为陶瓷外壳或金属外壳。

具体的，在将外框的开口边缘与电路板固定连接的步骤之前，还包括在外框内填充底部填充胶(Underfill胶)，并使底部填充胶分布在导电基板远离指纹传感芯片的一面上。

步骤S140：封装指纹传感芯片、光源模块和光感测器。

请一并参阅图2，其中，封装指纹传感芯片、光源模块和光感测器的步骤为：

步骤S142：在外框内填充封装材料，以使封装材料与导电基板共同配合形成收容指纹传感芯片的第一收容腔、收容光源模块的第二收容腔及收容光感测器的第三收容腔。

其中，封装材料为环氧塑封料(Epoxy Molding Compound，EMC)。填充封装材料能够对指纹传感芯片起到真空密封作用，保证其不受外界环境侵蚀，并且还能够起到固定光源模块和光感测器的作用。

步骤S144：在封装材料上开设与第二收容腔相通的出光孔、以及与第三收容腔相通的入光孔，且出光孔和入光孔均与操作孔相通。

具体的，第二收容腔的数量与光源模块的数量相等，且一个光源模块对应一个第二收容腔；出光孔的数量与第二收容腔的数量相等，一个第二收容腔对应一个出光孔。

可以理解，步骤S130可以省略，在其它实施例中，指纹检测装置可以不安装外框；步骤S140也可以省略，在它实施例中，可以不封装指纹传感芯片、光源模块和光感测器。

在本实施例中，还包括在电路板上安装电阻、电容等元件和安装用于与其它设备信号传输的连接器。

如图3所示，图3为按照上述制造方法制备得到的一种指纹检测装置200。请一并参阅图4，其中，外框210上开设有操作孔212，外框210的开口边缘与电路板220固定连接，导电基板230、指纹传感芯片240、光源模块250及光感测器260均收容于外框210中，且指纹传感芯片240、光源模块250及光感测器260的位置均与操作孔212的位置相对应。

在图示的实施例中，导电基板230层叠于电路板220上，且导电基板230通过焊锡270连接到电路板220上。导电基板230和电路板220之间还填充有底部填充胶280。指纹传感芯片240、光源模块250及光感测器260均设置在导电基板230远离电路板220的一侧上。指纹传感芯片240、光源模块250及光感测器260均通过粘结胶290粘贴在导电基板230上，并分别通过金线310与导电基板230电连接。

在图示的实施例中，光感测器260为一个。光源模块250为三个，三个光源模块250分别为绿光光源模块、红光光源模块和红外光光源模块。其中，图中的一个光感测器250和三个光源模块250组成一个活体识别组件。

请一并参阅图5，封装材料320与导电基板230共同配合形成收容指纹传感芯片240的第一收容腔322、收容光源模块250的第二收容腔324及收容光感测器260的第三收容腔326。封装材料320上开设有与第二收容腔324相通的出光孔327，以及与第三收容腔326相通的入光孔328，且出光孔327和入光孔328均与操作孔212相通。其中，第二收容腔324为三个，一个光源模块250收容于一个第二收容腔324中，且出光孔327为三个，一个出光孔327对应一个第二收容腔324。

在图示的实施例中，电路板220上还安装有电容、电阻等元件330以及安装用于与其它设备信号传输的连接器340。

图6为按照上述制造方法制备得到的指纹检测装置200的电路连接框图，其中，处理器350和导电基板230均与电路板220电连接，光源模块250、光感测器260和指纹传感芯片240均与导电基板230电连接。

上述指纹检测装置200识别活体指纹的工作具体如下：

当待验证者的手指位于操作孔212处时，光源模块250发出的光信号从出光孔327射出，遇到手指之后被反射，被手指反射的光信号经入光孔328后被光感测器260接收，光感测器260将该被手指反射的光信号传输给处理器350，处理器将被手指反射的光信号转换为电信号后转换成脉搏信号，并判断该脉搏信号是否与预存的人体的脉搏信号相匹配，进而判断手指是否为活体的手指；

当处理器350判断光信号转换得到的脉搏信号与预存的人体的脉搏信号相匹配时，且当待验证者的手指通过操作孔212按压于指纹传感芯片240上，处理器350控制指纹传感芯片240启动，此时，指纹传感芯片240采集手指的指纹图案，并将指纹图案传输给处理器350，处理器将指纹传感芯片240传输过来的指纹图案与预存指纹图案做比对，判断指纹传感芯片240传输过来的指纹图案与预存的人体指纹图案是否相匹配；

当处理器350判断出指纹传感芯片240传输过来的指纹图案与预存的人体的指纹图案相匹配时，待验证者通过身份验证。

其中，处理器350将被手指反射的光信号转换为电信号后换算成脉搏信号的原理如下：

当仅绿光光源模块工作时，由于在人体的心脏跳动时，手指的微细管的血液流量会增加，吸收的绿光也会增加，在人体的心脏间隔期，手指的微细管的血液会减少，吸收的绿光也会随之减少，处理器350计算出被手指反射前后的绿光总量光量差，并转换成脉搏信号。

当绿光光源模块和红光光源模块同时工作时，绿光光源模块和红光光源模块同时向人体手指发射光信号，当心脏跳动时，流经手指内的微血管的血液会增加，血液吸收的绿光会增加，反射的红光也会增加；心脏跳动间隔期，流经手指内的微血管的血液会减少，血液吸收的绿光会减少，反射的红光也会减少。由于同时使用绿光光源模块和红光光源模块反射光信号，发射的光总量较大，发射至人体手指表面后反射至光感测器260表面的光总量仍然较大，反射前后的光量差误差较小，处理器350计算出反射前后的总量光量差，并转换成脉搏信号。

当绿光光源模块和红外光光源模块同时工作时，绿光光源模块和红外光光源模块同时向人体手指发射光信号，当心脏跳动时，流经手指内的微血管的血液会增加，血液吸收的绿光会增加，反射的红外光也会增加；心脏跳动间隔期，流经手指内的微血管的血液会减少，血液吸收的绿光会减少，反射的红外光也会减少。由于同时使用绿光光源模块和红外光光源模块反射光信号，发射的光总量较大，发射至人体手指表面后反射至光感测器260表面的光总量仍然较大，反射前后的光量差误差较小，处理器350计算出反射前后的总量光量差，并转换成脉搏信号。

当绿光光源模块、红光光源模块和红外光光源模块同时工作时，绿光光源模块、红光光源模块和红外光光源模块同时向人体手指发射光信号，当心脏跳动时，流经手指内的微血管的血液会增加，血液吸收的绿光会增加，反射的红光和红外光也会增加；心脏跳动间隔期，流经手指内的微血管的血液会减少，血液吸收的绿光会减少，反射的红光和红外光也会减少。由于同时使用绿光光源模块、红光光源模块和红外光光源模块发射光信号，发射的光总量较大，发射至人体手指表面后反射至光感测器260表面的光总量仍然较大，反射前后的光量差误差较小，处理器350计算出反射前后的总量光量差，并转换成脉搏信号。

上述指纹检测装置的制造方法简单，易于工业化生产，且上述指纹检测装置的制造方法制造的指纹传感芯片在用于验证待验证者的身份时，光源模块发出的光信号被待验证者的手指反射后被光感测器接收，光感测器能够将该光信号传输给处理器，处理器根据该被手指反射的光信号转换成脉搏信号，处理器根据光信号转换出的脉搏信号确定待验证者的手指是否为活体手指，并根据待验证者的手指是否为活体手指以确定是否启动指纹传感芯片，当处理器判断该脉搏信号为活体的脉搏信号时，此时，处理器启动指纹传感芯片，指纹传感芯片采集待验证者手指的指纹图案，并将采集的指纹图案传输给处理器，处理器将根据该指纹图案确定待验证者的身份，以实现对活体手指的指纹识别，使得上述指纹检测装置用于验证身份更加的安全可靠。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种指纹检测装置的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

将指纹传感芯片、光源模块和光感测器分别安装在导电基板上，并将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别与所述导电基板电连接，其中，所述指纹传感芯片用于采集待验证者的手指的指纹图案，所述光源模块可发出光信号，所述光感测器可接收被所述待验证者的手指反射的光信号，所述光源模块为三个，三个所述光源模块分别为绿光光源模块、红光光源模块和红外光光源模块，且三个所述光源模块串联，一个所述光感测器和三个所述光源模块组成一个活体识别组件；及

将所述导电基板与电路板电连接，且所述电路板与处理器电连接，其中，所述处理器预存有指纹图案和人体的脉搏信号，所述指纹传感芯片可将所述指纹图案传输给所述处理器，所述光感测器可将被所述手指反射的所述光信号传输至所述处理器，所述处理器可将被所述手指反射的所述光信号转换成脉搏信号，所述处理器可根据所述脉搏信号确定是否启动所述指纹传感芯片，所述处理器还可根据所述指纹图案确定所述待验证者的身份。

2.根据权利要求1所述的指纹检测装置的制造方法，其特征在于，将所述导电基板与所述电路板电连接的步骤之后，还包括在所述电路板上安装外框的步骤：提供所述外框，所述外框为一端开口的壳体，所述外框上开设有操作孔，将所述外框的开口边缘与所述电路板固定连接，并使所述导电基板、所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器均收容于所述外框内，且所述指纹传感芯片的位置、所述光源模块的位置和所述光感测器的位置均与所述操作孔的位置相对应。

3.根据权利要求2所述的指纹检测装置的制造方法，其特征在于，在所述电路板上安装所述外框的步骤之后，还包括封装所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器的步骤：

在所述外框内填充封装材料，以使所述封装材料与所述导电基板共同配合形成收容所述指纹传感芯片的第一收容腔、收容所述光源模块的第二收容腔及收容所述光感测器的第三收容腔；

在所述封装材料上开设与所述第二收容腔相通的出光孔、以及与所述第三收容腔相通的入光孔，且所述出光孔和所述入光孔均与所述操作孔相通。

4.根据权利要求2所述的指纹检测装置的制造方法，其特征在于，在将所述外框的开口边缘与所述电路板固定连接的步骤之前，还包括在所述外框内填充底部填充胶，并使所述底部填充胶分布在所述导电基板远离所述指纹传感芯片的一面上。

5.根据权利要求1所述的指纹检测装置的制造方法，其特征在于，将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别安装于所述导电基板的步骤中，使用粘结胶将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别粘贴于所述导电基板上。

6.根据权利要求1所述的指纹检测装置的制造方法，其特征在于，在将所述导电基板与所述电路板电连接的步骤中，采用触点阵列封装技术或球状引脚栅格阵列封装技术将所述导电基板电连接到所述电路板上。

7.根据权利要求1所述的指纹检测装置的制造方法，其特征在于，将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别与所述导电基板电连接的步骤中，通过打金线将所述指纹传感芯片、所述光源模块和所述光感测器分别与所述导电基板电连接。

8.根据权利要求1所述的指纹检测装置的制造方法，其特征在于，所述指纹传感芯片为电容式指纹传感芯片。