CN105224934A - 一种指纹传感器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种指纹传感器及电子设备，用于解决电子设备的解锁效果较低的技术问题。该指纹传感器包括：一种指纹传感器，包括：电路板；传感部件，位于所述电路板上，用于将检测的传感信号发送到所述电路板；陶瓷盖板，覆盖于所述传感部件之上，包括第一表面和第二表面，所述第一表面与所述传感部件相接触，所述传感部件能够经由所述第二表面获得用户的生理特征信息；其中，所述陶瓷盖板的厚度为第一厚度，所述第一厚度的数值小于第一数值。

Description

一种指纹传感器及电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种指纹传感器及电子设备。

背景技术

随着科学技术的不断发展，电子技术也得到了飞速的发展，电子设备的性能及外观都得到了大力提升。其中，笔记本电脑以其小巧轻便、便于携带、娱乐性强等优点正受到越来越多的人们的喜爱，成为学习和生活中不可缺少的一部分。由于电子设备中通常包含用户较多的重要文件，因此，用户对电子设备的保密性也越来越重视。

目前，为了提高电子设备中信息的安全性，用户通常会为电子设备设置相应的屏幕解锁密码、开机密码，甚至应用启动密码等等。因此，用户可能需要进行次数较多的密码设定操作，并记忆大量的解锁密码，且在进行解锁时可能需要逐个输入密码或输入相应手势，电子设备的解锁效率较低。

为了提高电子设备解锁的效率，基于生物特征识别技术的对用户身份进行鉴定的方法也逐渐被应用到电子设备中，其中，指纹识别技术的使用最为广泛。现在对用户采集指纹的常用方法为通过扫描式感应传感器进行的，由于扫描式传感器中的使用动作较为复杂，扫描感应的效果不佳，导致电子设备的指纹识别的效果较差。

发明内容

本发明实施例提供一种指纹传感器及电子设备，用于解决电子设备的解锁效果较低的技术问题。

一种指纹传感器方法，包括以下步骤：

电路板；

传感部件，位于所述电路板上，用于将检测的传感信号发送到所述电路板；

陶瓷盖板，覆盖于所述传感部件之上，包括第一表面和第二表面，所述第一表面与所述传感部件相接触，所述传感部件能够经由所述第二表面获得用户的生理特征信息；其中，所述陶瓷盖板的厚度为第一厚度，所述第一厚度的数值小于第一数值。

可选的，所述陶瓷盖板的材料为二氧化锆。

可选的，所述陶瓷盖板的介电常数处于第一范围内。

可选的，所述第二表面的面积大于所述传感部件的表面面积。

可选的，所述传感部件包括集成电路IC，所述IC由多个晶圆封装形成。

可选的，所述陶瓷盖板与所述传感部件采用OCA光学胶或液态胶进行粘合。

可选的，所述陶瓷盖板的第一表面印刷有油墨；其中，所述陶瓷盖板的透明度大于预设透明度。

可选的，所述指纹传感器还包括：

支架，用于固定所述传感部件及所述陶瓷盖板；其中，所述陶瓷盖板的第二表面与所述支架的外表面处于同一平面。

可选的，所述指纹传感器还包括：

封装件，位于所述陶瓷盖板的边缘部分，用于对所述边缘部分进行封装。

一种电子设备，包括：

本体；

上述的指纹传感器。

本发明实施例中，指纹传感器包括电路板、传感部件及陶瓷盖板，其中，传感部件位于电路板之上，陶瓷盖板覆盖于传感部件之上，陶瓷盖板包括的第一表面与传感部件相接触，传感部件能够经由陶瓷盖板的第二表面获得用户相应的生理特征信息，由于陶瓷盖板的厚度为第一厚度，而第一厚度的数值小于第一数值，若第一数值较小，则当用户的手指接触第二表面时，接触点与传感部件之间的距离较小，故传感部件对用户的生理特征信息的感应能力较强，感应效果较好，进而通过传感部件将检测到的生理特征信息发送给电路板，从而发送给电子设备进行识别处理，进而可确定用户的身份并进行解锁，从而无需用户在解锁时进行手动操作，使得电子设备在使用指纹解锁过程中的解锁效率较高。

附图说明

图1A-图1B为本发明实施例中指纹传感器的示意图；

图2A-图2B为本发明实施例中传感部件的示意图；

图3为本发明实施例中传感部件与电路板连接的示意图；

图4为本发明实施例中支架与电路板贴合的示意图；

图5为本发明实施例中陶瓷盖板与支架粘合的示意图一；

图6为本发明实施例中陶瓷盖板与支架粘合的示意图二；

图7为本发明实施例中指纹传感器中封装件的示意图；

图8为本发明实施例中电子设备的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种指纹传感器及电子设备，该指纹传感器包括：电路板；传感部件，位于所述电路板上，用于将检测的传感信号发送到所述电路板；陶瓷盖板，覆盖于所述传感部件之上，包括第一表面和第二表面，所述第一表面与所述传感部件相接触，所述传感部件能够经由所述第二表面获得用户的生理特征信息；其中，所述陶瓷盖板的厚度为第一厚度，所述第一厚度的数值小于第一数值。

本发明实施例中，指纹传感器包括电路板、传感部件及陶瓷盖板，其中，传感部件位于电路板之上，陶瓷盖板覆盖于传感部件之上，陶瓷盖板包括的第一表面与传感部件相接触，传感部件能够经由陶瓷盖板的第二表面获得用户相应的生理特征信息，由于陶瓷盖板的厚度为第一厚度，而第一厚度的数值小于第一数值，若第一数值较小，则当用户的手指接触第二表面时，接触点与传感部件之间的距离较小，故传感部件对用户的生理特征信息的感应能力较强，感应效果较好，进而通过传感部件将感应到的生理特征信息发送给电路板，从而发送给电子设备进行识别处理，进而可确定用户的身份并进行解锁，从而无需用户在解锁时进行手动操作，使得电子设备在使用指纹解锁过程中的解锁效率较高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，电子设备可以是PC(个人计算机)、笔记本电脑、PAD(平板电脑)、手机等不同的设备，本发明对此不作限制。

而指纹传感器可以是设置在电子设备中，用于进行指纹的采集和指纹的识别，进而实现电子设备的指纹识别功能的部件。通常来说，按照传感原理，即指纹成像原理和技术，可以将指纹传感器分为光学指纹传感器、电容传感器、半导体压感传感器和射频RF传感器等等。本发明中的指纹传感器可以是电容传感器。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

本发明实施例公开一种指纹传感器，如图1A所示，其为指纹传感器的俯视图。该指纹传感器可以包括电路板10、传感部件20和陶瓷盖板30，图中电路板10和传感部件20通常为不可见部分，图中以虚线示意。进一步，如图1B所示，其为指纹传感器的截面图，通过图1B可以清楚的得知指纹传感器中各部件之间的结构，即传感部件20位于电路板10上，而陶瓷盖板30覆盖于传感部件20上。

在实际应用中，电路板10可以是FPC(FlexiblePrintedCircuit，柔性电路板)组件，FPC组件中可以包括连接器，便于与电子设备中的电路进行连接。

传感部件20可以包括IC(integratedcircuit，集成电路)、二极管、三极管和一些特殊电子元件等，其按照多层布线或遂道布线的方法将各元件组合成具有特定功能的完整的电子电路。

本发明实施例中，指纹传感器的传感部件20上方覆盖有陶瓷盖板30，该陶瓷盖板30包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面可以是陶瓷盖板30中相对的两个表面。其中，陶瓷盖板30的第一表面与传感部件20相接触，第二表面可以用于接触用户的手指部分进行接触。

可选的，本发明实施例中，陶瓷盖板30的制作材料可以是二氧化锆(ZrO2)，采用该材料制成的陶瓷盖板30具有韧性好、硬度高、表面光洁度高、抗刮伤等特点。

可选的，本发明实施例中，陶瓷盖板30的第一厚度对应的数值可以是小于第一数值的，第一数值可以是0.30mm，或者说，第一厚度对应的数值可以是处于一定数值范围内，且该数值范围的最大值小于第一数值。例如，第一厚度对应的数值可以是处于[0.06mm，0.25mm]，其最大的数值为0.25mm，故小于为0.30mm的第一数值。由此可将，陶瓷盖板30的厚度较薄，故当用户的手指与陶瓷盖板30的第二表面进行接触时，接触点与传感部件之间的垂直距离较小，有助于提高传感部件20的灵敏度，使得指纹传感器的感应效果较好。

本发明实施例中，采用二氧化锆制成的陶瓷盖板30的介电常数可以处于第一范围内，第一范围可以是[32F/m，35F/m]。通常来说，物体的介电常数与电容为正比关系，因此，采用二氧化锆制成的介电常数较高的陶瓷盖板30的电容也较大。较佳的，当第一厚度的数值为0.10mm时，可以较好的满足指纹传感器的电容要求。

由于目前大部分指纹传感器多采用玻璃材料或金属材料作为盖板材料，然而玻璃材料的价格较低，制成的盖板的硬度较大，但由于其介电常数较小，相应制成的盖板的电容较小，易于受到干扰，稳定性较差，从而使得指纹传感器的稳定性较差，而蓝宝石的介电常数虽然比较高，热传导性好，能快速进行反应，但价格较昂贵，指纹传感器的成本较高。

而本发明实施例中所使用的陶瓷盖板30具有较高的介电常数，且其第一厚度较薄，能够在手指接触陶瓷盖板30的第二表面时，传感部件20能够通过快速地检测到电容值的变化，灵敏度较高，同时，使用陶瓷盖板30的价格较为低廉，指纹传感器的成本较低。

可选的，在本发明另一实施例中，陶瓷盖板30的面积可以大于传感部件20对应的表面面积，从而在采集指纹过程中可以实现大面积的指纹接触感应区域，解决因感应芯片面积过小导致用户放置手指受限的问题，以提高在采集指纹时用户手指的舒适度，同时，通过面积较大的接触区域，使得采集的指纹信息较为完善，从而提高指纹信息的准确性。

本发明实施例中，由于陶瓷盖板30的厚度很薄，几乎处于透明状态，因此在将陶瓷盖板30与传感部件20进行粘合时可以采用OCA光学胶或液态胶，在实际应用中，极薄的OCA胶或液态胶的厚度可以为0.02mm左右，以减少对指纹传感器性能影响。

可选的，本发明实施例中，由于在使用二氧化锆作为材料制作陶瓷盖板30时，可以会据需要对陶瓷盖板30进行染色等，若确定陶瓷盖板30的颜色较浅，如白色、米色等，则具有第一厚度的陶瓷盖板30的透明度较大，在确定其透明度大于预设透明度时，可以在陶瓷盖板30的第一表面印刷油墨，具体来说，预设透明度可以是70％或80％等，该遮蔽油墨的厚度可以是[0.01mm，0.02mm]，从而保证浅颜色的陶瓷盖板30的颜色更加纯正，同时对指纹传感器的性能影响较小。

本发明实施例中，陶瓷盖板30的形状可以是环形。具体来说，陶瓷盖板30的形状可以是方形，如正方形、长方形等，或者，陶瓷盖板30的形状也可以是圆形，如可以包括正圆形或椭圆形等。例如，图1A所示的陶瓷盖板30的形状即为圆形。

本发明实施例中，电路板10和传感部件20可以通过简单的封装形成一个组件，便于在将指纹传感器嵌入到电子设备中时，能够较好地与电子设备中的器件相连。

具体来说，在制作指纹传感器的过程中，首先可以对传感部件20中的IC进行EMC(EpoxyMoldingCompound，环氧树脂模塑料)封装及加工。具体来说，封装后的传感部件20中，在IC的多个晶圆的上表面可以形成一层环氧树脂，该环氧树脂所形成的封装厚度可以小于或等于0.05mm，从而保证传感部件20的感应性能较强。

如图2A所示，其为通过模具EMC封装即加工后的传感部件20，数字1代表封装所形成的环氧树脂，数字2代表IC的多个晶圆，数字3代表IC感应区,图中仅示意出处于边缘的一部分晶圆，实际中的晶圆可以形成整个IC感应区。图2B所示，为放大的传感部件20的剖面图，其中，数字2仍代表传感器中封装的晶圆所形成的传感部件20，数字4代表晶圆周围的封装环氧树脂，其中，位于晶圆上表层的环氧树脂的封装厚度不大于0.05mm。

在完成对传感部件20的封装后，可将传感部件20通过SMT(SurfaceMountTechnology，表面组装技术)工艺焊接到电路板10(即FPC组件)上，进而通过FPC组件中包括的连接器可将传感部件20与电子设备中的PCB(PrintedCircuitBoard，印制电路板10)相连，以便传感部件20能够将采集的用户的的生理特征信息通过PCB板发送到电子设备中。如图3所示，其为传感部件20与电路板10连接的示意图，数字a代表FPC中的连接器。

可选的，在本发明另一实施例中，该指纹传感器还可以包括支架，该支架可以用于固定传感部件20及陶瓷盖板30，且陶瓷盖板30的第二表面与支架的外表面可以处于同一平面。请仍参见图1A-图2B所示，形状为椭圆形的陶瓷盖板30可以是嵌在支架中，以形成较为稳定的结构，甚至，支架中还可以包含用于支撑陶瓷盖板30的支撑件，由图1B可知，支架中可以具有相应的用于容纳传感部件20和陶瓷盖板30的空间，通过指纹传感器的支架结构可以对传感部件20和陶瓷盖板30具有较好的保护和固定作用。

在实际应用中，在将传感部件20焊接到电路板10上后，还可将支架贴合到电路板10上，以便对传感部件20起到保护作用。如图4所示，其为支架贴合在电路板10的示意图，数字5代表贴合的支架部分，对比图3和图4可知，支架可以为镂空形状，其镂空部分即为处于支架中间的环形区域部分，从而可将传感部件20圈在该环形区域中，增强对传感部件20的保护性。

通常，在支架的固定作用下，位于指纹传感器中最上层的陶瓷盖板30可以与支架的外表面近似处于同一平面。其中支架的外表面可以是指支架处于平方位置时，支架中位置较高的一个表面，例如可认为是支架的上表面，则该上表面可以与陶瓷盖板30的第二表面处于或近似处于同一表面。具体来说，在实际应用中，陶瓷盖板30与支架的粘合结构可以具有两种方式。

方式一：请仍参见图1B，其中，陶瓷盖板30的两端(即盖板的边缘部分)可以是嵌入在支架的凹槽中，此时，则支架的上表面(图中数字11)与陶瓷盖板30的第二表面(图中数字12)之间的距离较小，近似处于同一平面。

方式二：如图5所示，其为陶瓷盖板30与支架粘合的示意图，此图中，陶瓷盖板30的形状可以与支架中的环形形状相同，即陶瓷盖板30的边缘部分嵌入支架的环形区域中，此时，可使用极薄的OCA光学胶或液态胶把陶瓷盖板30压合到传感部件20和支架上。由图可知，此时，陶瓷盖板30的第二表面与支架的上表面形成一个整体，处于同一水平面。

在实际应用中，在将陶瓷盖板30与支架贴合后，从外观上可以看到陶瓷盖板30的示意图如图6所示，其中数字5为支架，此时，传感部件20被陶瓷盖板30遮蔽而不可见。

可选的，在本发明另一实施例中，指纹传感器还包括封装件，该封装件可以具有环形形状，也称做装饰件。其可以位于陶瓷盖板30的边缘部分，能够用于对边缘部分进行封装及装饰效果。其中，通过封装件对陶瓷盖板30的边缘部分进行封装时可以是使用的EMC封装，即在边缘部分形成环氧树脂。

在实际制作指纹传感器的过程中，在将传感部件20焊接到电路板10上后，可将封装件贴合到电路板10上,以在传感部件20的周边对IC起保护作用，并对陶瓷盖板30的周边定位，进而对陶瓷盖板30的边缘部分进行封装，形成完整的整体。

如图7所示，其为在电路板10上贴合封装件，即使用封装件贴合陶瓷盖板30的俯视图和截面图，数字6代表装饰件。

于同一发明构思，本发明实施例还公开一种电子设备，该电子设备包括本体和指纹传感器。

其中，电子设备的本体部分可以包括显示屏、处理器、存储器等等，本领域普通技术人员可根据现有的电子设备的结构推测而知，此处不再作具体限制。

可选的，本发明实施例中，该指纹传感器可以是电容式指纹传感器。其包括电路板10、传感部件20和陶瓷盖板30。其主要结构请参见图1A和图1B。

具体来说，电路板10可以为FPC组件，其包括的连接器能够与电子设备中的PCB板相连，进而传输信息。

而传感部件20可以是位于电路板10上，用于将检测的传感信号发送到电路板10，以通过电路板10发送给电子设备进行处理。在实际应用中，传感部件20包括集成电路IC，IC可以是由多个晶圆通过EMC封装及加工形成，多个晶圆的表面可以形成一层封装层，该封装层的厚度不大于0.05mm，保证指纹传感器的性能最强。

此外，陶瓷盖板30，覆盖于传感部件20之上，包括第一表面和第二表面，第一表面与传感部件20相接触，传感部件20能够经由第二表面获得用户的生理特征信息；其中，陶瓷盖板30的厚度为第一厚度，第一厚度的数值可以小于第一数值，而第一数值可以是0.3mm。本发明实施例中，第一厚度的数值可以是处于一个数值范围内，该数值范围可以是[0.06mm，0.25mm]。

本发明实施例中，陶瓷盖板30的材料为二氧化锆，因此制成的陶瓷盖板30具有较高的介电常数，其介电常数的范围可以处于[32F/m，35F/m]，能够满足指纹传感器的电容需求。

可选的，本发明实施例中，用户的生理特征信息可以是指用户的指纹信息。

本发明实施例中，指纹传感器可以安装在电子设备中与显示单元所在表面相对的后表面，即电子设备的背面。如图8所示，指纹传感器可以位于电子设备的背面中心偏上的位置，其中陶瓷盖板30可以是处于外露的状态，便于用户在握持手机时，用户的手指能够轻易地触控到陶瓷盖板30的接触区域，以便电子设备进行指纹信息的采集。

需要说明的是，指纹传感器的位置不一定仅限于电子设备的背面的中心偏上的位置，也可以根据实际设计需要，位于电子设备的背面的下方、左侧、右侧等等，本发明不作具体限制。

在实际应用中，当用户的手指与指纹传感器的陶瓷盖板30接触时，指纹传感器可以获得整个指纹的图像，而无需滑动手指。为了获得整个指纹图像，可对单个或一组指纹识别单元进行识别采集，获得反映指纹脊和指纹谷的单位指纹图像，知道完成对所用指纹的识别采样。例如，可以按行对指纹识别单元进行顺序采样，从一行指纹识别单元可获得一条反映指纹脊和指纹谷的线状指纹图像。通过逐行采样，可获得多条行方向上的线状指纹图像，从而可以平成一个完整指纹图像。

本发明实施例中，由于电子设备的指纹传感器使用介电常数较大的陶瓷盖板30，且陶瓷盖板30的厚度较小，故能为电子设备提供较满足指纹传感器的电容需求，从而提高获取指纹信息过程中的灵敏度和准确度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种指纹传感器，包括：

电路板；

传感部件，位于所述电路板上，用于将检测的传感信号发送到所述电路板；

陶瓷盖板，覆盖于所述传感部件之上，包括第一表面和第二表面，所述第一表面与所述传感部件相接触，所述传感部件能够经由所述第二表面获得用户的生理特征信息；其中，所述陶瓷盖板的厚度为第一厚度，所述第一厚度的数值小于第一数值。

2.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述陶瓷盖板的材料为二氧化锆。

3.如权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述陶瓷盖板的介电常数处于第一范围内。

4.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述第二表面的面积大于所述传感部件的表面面积。

5.如权利要求2述的指纹传感器，其特征在于，所述传感部件包括集成电路IC，所述IC由多个晶圆封装形成。

6.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述陶瓷盖板与所述传感部件采用OCA光学胶或液态胶进行粘合。

7.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述陶瓷盖板的第一表面印刷有油墨；其中，所述陶瓷盖板的透明度大于预设透明度。

8.如权利要求1-7任一权项所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器还包括：

支架，用于固定所述传感部件及所述陶瓷盖板；其中，所述陶瓷盖板的第二表面与所述支架的外表面处于同一平面。

9.如权利要求1-7任一权项所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器还包括：

封装件，位于所述陶瓷盖板的边缘部分，用于对所述边缘部分进行封装。

10.一种电子设备，包括：

本体；

如权利要求8或9所述的指纹传感器。