CN105518706A - 生物识别传感器叠堆结构 - Google Patents

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CN105518706A CN201480048498.7A CN201480048498A CN105518706A CN 105518706 A CN105518706 A CN 105518706A CN 201480048498 A CN201480048498 A CN 201480048498A CN 105518706 A CN105518706 A CN 105518706A
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Abstract

本发明公开了用于封装生物识别传感器，诸如电容性生物识别传感器的各种结构和方法。实施例结合了生物识别传感器、围绕生物识别传感器的结构、连接结构(电、物理或两者)的各种放置，以及用于增强传感器成像、传感器保持和引导用户的手指到生物识别传感器上方适当位置的技术。例如，生物识别传感器组件可包括在镶边中形成的孔，其中孔中设置有盖。生物识别传感器可定位于盖下方，并且开关定位于生物识别传感器下方。

Description

生物识别传感器叠堆结构
相关申请的交叉引用
本专利合作条约专利申请要求2013年9月10日提交的名称为“BiometricSensorStackStructure”的美国临时专利申请No.61/875,772，以及2014年4月18日提交的名称为“BiometricSensorStackStructure”的美国非临时专利申请No.14/256,888的权益，这两个申请每个的内容全文以引用方式并入本文。
背景技术
技术领域本申请整体涉及用于生物识别传感器的电路和封装。
本公开的背景对生物识别数据进行电容性感测实现了响应于不同的电容度量对诸如指纹信息的生物识别信息的收集。此类电容性度量一方面可以介于指纹识别传感器中的一个或多个电容板之间，并且另一方面介于用户的手指的脊和谷之间(诸如，用户的手指的表皮或可能是用户的手指的皮下层)。
有时会发生如下情况：电容的测量结果涉及在用户的手指的表皮上引入电荷。这可能具有如下影响：仅能够引入少量的电荷，用户不会感觉到电荷，有时为用户的手指表皮上的麻刺感或其他可觉察效应。
有时会发生如下情况：电容的测量涉及，一方面，指纹识别传感器的电容板之间，并且另一方面，用户的手指的脊和谷之间电容的相对较小的差异。例如，这会涉及将用户的手指放置成距电容板尽可能近。这可能具有限制指纹识别传感器设计灵活性的影响。
有时会发生如下情况：电容的测量涉及相对于指纹识别传感器定位用户的手指。例如，用户的手指可能必须要放置在导电环内，这显著地限制了指纹识别传感器的尺寸和位置。这也可能具有限制指纹识别传感器设计灵活性的影响。
有时会发生如下情况：电容的测量涉及与用户的手指上除表皮之外的一部分的电容耦合。例如，电容耦合(或其他指纹识别感测)可能涉及用户的手指的皮下层。这可能涉及引入相对较大的电荷以进行该电容耦合。如上文部分所述，这可能具有如下影响：用户可能感觉到电荷，有时为用户的手指一部分中的麻刺感或其他可察觉效果。
这些示例的每个，以及其他可能的考虑，会导致指纹识别传感器和结合指纹识别传感器的设备(诸如，使用指纹识别进行认证的计算设备)的难题。指纹识别传感器可能在尺寸或位置、或其是否能够容易与结合指纹识别传感器的设备的其他元件结合方面受到限制。对于第一示例，这可能具有如下影响：指纹识别传感器可能不容易并入某种类型的设备(例如，较小的设备，如智能电话和触控板)中。对于第二示例，这可能具有如下影响：可能需要指纹识别传感器较为脆弱或以其他方式受到不希望的设计约束。
发明内容
本申请提供了包括电路和设计的技术，其能够相对于生物识别图像和数据接收信息，诸如指纹数据，并且其能够并入使用生物识别的设备中。例如，指纹或其他生物识别传感器可以设置于控制按钮或显示元件下方，以用于在由用户操作设备的同时，进行指纹识别和认证。
在一个实施例中，技术包括提供生物识别传感器，其设置于其他元件下方，但仍然设置成在进行指纹识别时距用户的手指较近。可以在按钮下方或显示元件下方设置电路，但一个或多个电容板和用户的手指之间具有减小量的距离。对于一些示例而言，电路可以通过如下的一种或多种方式设置于设备元件下方，其中指纹识别传感器电路自身具有减小的竖直间距：(1)利用通过硅晶片从电路顶部切割的一个或多个通孔设置的焊丝来耦接指纹识别传感器电路，(2)利用通过设置于经硅晶片从电路边缘切割的一个或多个沟槽的焊丝来耦接指纹识别传感器电路，(3)在塑料模制中封装指纹识别传感器电路，塑料模制至少部分被去除，以及(4)利用焊料元件，例如封装的焊球或压缩的焊料元件，将指纹识别传感器电路耦接到其他电路。
在一个实施例中，电路可以包含或采用使用设备的元件在指纹识别中辅助指纹识别传感器的技术。对于一些示例而言，可以通过如下的一种或多种方式利用一个或多个设备元件设置电路，其中一个或多个设备元件辅助指纹识别传感器电路：(1)将电容元件耦接到设备一侧或按钮或其他设备元件附近，(2)印刷电路元件以辅助指纹识别传感器，或包括在指纹识别传感器中，在按钮或其他设备元件下侧，(3)将指纹识别传感器电路元件耦接到按钮或其他设备元件，其改善耦接指纹识别传感器，诸如包括蓝宝石或另一种基板的各向异性元件的电场，以及(4)使用透明或半透明按钮或其他设备元件以除电容感测之外执行光学感测或红外感测，以便辅助或包括在指纹识别传感器电路中。
在一个实施例中，电路包括使用包括指纹识别传感器电路的设备元件以在使用指纹识别传感器时辅助用户的技术。对于一些示例而言，可以利用设备元件设置电路，其中设置设备元件以通过如下的一种或多种方式辅助用户：(1)使用至少部分由按钮或其他设备元件形成的凹陷形状，以帮助在使用指纹识别传感器电路时定位用户的手指进行指纹识别，并在按钮和其他设备元件下方设置指纹识别电路，以及(2)在触敏下压按钮上方设置指纹识别电路以提供触觉反馈。
另一个实施例可以采取生物识别传感器叠堆的形式，包括：盖；围绕盖并限定接地环的镶边；定位于盖下方的传感器；以及定位于传感器下方的开关。在一些实施例中，在下压盖时，盖、镶边和传感器全部移动；并且在下压盖时，开关塌缩。在其他实施例中，传感器用于捕获生物识别数据，同时开关产生电信号。在实施例中，传感器用于从接触盖的多个手指捕获数据。
虽然公开了多个实施例(包括其变型形式)，但本领域的技术人员根据示出和描述本公开的示例性实施例的以下具体实施方式将容易想到本公开的其他实施例。如将认识到的，本公开能够在各个明显的方面作出修改，所有修改均不脱离本公开的实质和范围。因此，附图和具体实施方式将被视为在实质上是例示性的而不是限制性的。
附图说明
虽然本说明书以特别指出并清楚地要求保护主题的权利要求书结束，其中该主题被认为形成本公开，但是据信，通过以下结合附图的描述可更好地理解本公开，其中：
图1示出了设备一部分中包括的指纹传感器的概念图。
图2示出了如相对于图1部分描述的按钮组件的概念图，示出了层合层。
图3示出了如相对于图1部分描述的按钮组件的另一个概念图，示出了指纹识别传感器。
图4A和图4B示出了如相对于图1部分描述的按钮组件的另一个概念图，示出了指纹识别传感器。
图5示出了如相对于图1部分描述的具有按钮组件的设备的概念图，示出了指纹识别传感器。
图6示出了具有平面透镜的凹陷设计中按钮组件的另一个概念图。
图7大致示出了用于蓝宝石的样本晶格结构700。
图8示出了样本生物识别传感器叠堆的分解图。
图9示出了已组装配置中图8的传感器叠堆的横截面图。
图10是已组装配置中图8的传感器叠堆的透视图。
图11示出了结合样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
图12是通过盖中间截取的图11的样本电子设备的横截面图，示出了设备内的生物识别传感器叠堆。
图13是类似于图12的透视横截面图。
图14是类似于图13的放大透视横截面图，示出了生物识别传感器叠堆。
图15示出了结合具有矩形形状的样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
图16示出了结合具有菱形形状的样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
图17示出了结合具有圆形形状且凸起高于设备表面的样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
图18示出了结合具有圆形形状并且凹陷低于设备表面的样本生物识别传感器叠堆的样本电子设备。
具体实施方式
本公开涉及用于电子设备的指纹传感器系统，包括但不限于用于智能电话、平板电脑、媒体播放器、个人计算机和其他便携式电子和移动设备的指纹图像传感器。在一些设计中，指纹传感器设置于控制按钮或显示元件下方，使得可以在由用户操作设备的同时，执行指纹识别和认证。
指纹传感器自身可以利用电容元件的网格捕获指纹图像，或者光学传感器或其他适当的指纹成像技术。也可以提供控制电路，例如，对触摸或按压做出响应的控制按钮或开关元件，或对接近和(多个)触摸定位做出响应的触摸屏控制系统。在一些设计中，结合利用诸如蓝宝石的各向异性绝缘材料形成的控制按钮或显示元件使用指纹传感器。
本文描述的示例和实施例总体公开了用于封装传感器，诸如电容性传感器的各种结构和方法。一些实施例结合了传感器、围绕传感器的结构、连接结构(电、物理或两者)的各种放置以及用于增强传感器成像、传感器保持和引导用户的手指到传感器上方适当位置的技术，其中传感器自身不能被看到。
额外的示例和实施例描述相对于设备放置传感器，例如，设置于覆盖玻璃或框结构中的凹陷中的蓝宝石按钮或透镜元件。在其他示例中，可以将传感器嵌入(例如，层合)覆盖玻璃系统中或设备的结构或外壳内。设备外壳或框架还可以包括开口或传感器孔，其中放置了传感器，例如，利用封装的传感器设计在传感器上方模制塑料或另一种材料。过模制或封装材料可以形成透镜或按钮结构的部分，或者可以使用蓝宝石材料。
图1
图1示出了设备100的一部分中包括的指纹识别传感器102的概念图。
设备100一部分的分解图示出了为形成指纹识别传感器102电路并定位下压按钮下方的传感器102电路而设置的部分的组件。尽管本申请描述了具有特定下压按钮和特定传感器102电路的特定组件，但在本发明的上下文中，针对任何此类限制不存在特定要求。例如，下压按钮可以设置成从指纹识别传感器102电路稍微偏离中心，效果是下压按钮仍然对于实现其目的有效，同时传感器102电路仍然结合在附近定位用户的手指而工作。在阅读本申请之后，本领域内的技术人员会认识到，很多其他和更多示例组件也在本发明的范围和实质内，会有效，并不需要其他发明或过多的试验。
设置覆盖玻璃(CG)框架106以耦接到智能电话的覆盖玻璃107、触控板、移动计算设备的部分、输入机构、键盘的按键、输入或输出设备外壳的部分、车辆面板或主体、家用电器等、触摸屏或其他设备100，并设置其以耦接到设备100的框架。(在很多实施例中，设备100是某种形式的移动计算设备。)覆盖玻璃框架106包括设置成定位下压按钮的按钮孔穴108，并且还包括一个或多个螺丝夹具110，其被设置成匹配到外部螺丝位置并被设置成接收水平螺丝，用于在构造组件时将覆盖玻璃框架106保持在基板的适当位置(如下文进一步所述)。
设置覆盖玻璃框架106中的按钮孔穴108以保持按钮104(如下所述，其可以形成下压按钮的顶部元件)，如图所示。设置按钮104以配合到按钮孔穴108中。按钮104包括透镜112，透镜112的至少一部分帮助形成凹陷形状，效果是向按钮104上引导用户的手指。凹陷的形状可以类似地至少部分由接地环中的斜面形成。在一个实施例中，按钮104可以由以下材料或其等价物的一种或多种制成：氧化铝、玻璃或经过化学处理的玻璃、蓝宝石、具有其至少某些特性的经过化学处理的化合物、或具有类似属性的另一种化合物。透镜112设置于接地环114内。在一个实施例中，可以使用接地环114以屏蔽电磁效应，效果是提供电容隔离或其他电磁隔离。图中将接地环114示为具有保持透镜112的圆柱形边缘和能够在构造组件时在设备100内对准或取向的基板。
按钮104设置于指纹识别传感器102电路上方并耦接到指纹识别传感器102电路。在一个实施例中，指纹识别传感器102电路相对而言为矩形，效果是能够感测用户的手指的二维(2D)图像。然而，在另选的实施例中，可以将指纹识别传感器102电路设置在另一个形状，例如圆形或六边形上，其也可以适于接收2D指纹图像信息。
如下所述，指纹识别传感器102包括硅晶片308(参见图3)，向其上设置指纹识别电路，指纹识别电路电耦接到设备100的其他元件。指纹识别电路设置得相对接近用户的手指，效果是指纹识别电路能够响应于在用户的手指的每个点处测量电容，响应于用户的手指的脊和谷来收集指纹图像信息。下文进一步描述设备100的指纹识别电路和其他元件之间的电耦合。
如上所述，尽管本申请主要描述了将指纹识别传感器102电路设置成电容耦合到用户的手指表皮的组件，但在本发明的语境中，对任何这样的限制没有特定要求。例如，指纹识别传感器102电路可以电容耦合或通过其他方式电磁耦合到用户的手指的皮下部分。此外，指纹识别传感器102电路可以组合或结合对用户的手指执行光学感测、红外感测或其他感测并自身可以耦接到用户的手指的表皮、用户的手指的皮下部分或代表用户的手指的一些其他特征的元件工作。
在一个实施例中，指纹识别传感器102包括集成电路，包括一个或多个布置成二维(2D)阵列的电容板，设置每个这样的电容板以用于响应于在其阵列中的一个或多个像素处的用户的手指的脊和谷来收集至少一些指纹图像信息。这样的效果在于，在每个电容板在其阵列中收集一个或多个像素的指纹图像信息时，该组那些电容板共同接收2D阵列的指纹图像信息。例如，可以使用指纹图像信息的2D阵列确定用户指纹的基本特征，可以使用其在数据库中登记用户指纹供将来使用，或者可以将其在稍晚与登记的指纹图像信息对比以识别用户的指纹并可能响应于该指纹图像信息认证用户。
指纹识别电路设置于柔性元件116上方并耦接到其上，柔性元件116被设置成既接收由用户的手指在按钮104上施加的任何力，又将该力传输到触觉弹片开关118(如下文进一步所述)。还设置柔性元件116以从指纹识别传感器102接收电信号(诸如代表指纹图像信息)并从指纹识别传感器102向处理器传输那些电信号。
柔性元件116设置于触觉弹片开关118上方并耦接到触觉弹片开关118，其接收用户的手指在按钮104上施加的任何力，将代表曾推压按钮104的用户的手指的电信号传输到下压按钮电路，并任选地向用户的手指提供触觉反馈，以指示按钮104曾被推压。
如本文进一步所述，与指纹识别传感器102电路一起将触觉弹片开关118设置成列具有如下效果：可以在用户将其手指置于按钮104上时，识别用户的指纹。例如，用户可以将其手指定位于按钮104上，作为设备100的加电或启动序列的一部分，此时，设备100可能同时(A)作用于加电或启动序列，以及(B)相对于用户的手指接收指纹图像识别，诸如用于登记或认证用户。
触觉弹片开关118设置于开关垫圈120上方并耦接到其上，开关垫圈120保持触觉弹片开关118且由按钮支撑板122保持就位。按钮支撑板122耦接到基板，并由一个或多个竖直螺丝保持就位。如上所述，还通过一个或多个水平螺丝将基板与覆盖玻璃框架106保持就位。在一个实施例中，基板还具有其他元件，诸如用于与其他设备元件对接的孔穴，其他设备元件诸如是麦克风插孔或其他元件。
在阅读本申请之后，本领域内的技术人员会认识到，如上所述这样特定设置组件并非绝对必要的，其很多变体会是有效的，会在本发明的范围和实质内，并不需要其他发明或过多的试验。
在一种特定情况下，与触觉弹片开关118相对竖直对准地定位指纹识别传感器102电路允许设备100组合同时接收指纹图像信息和按钮下压信息的功能。
图2
图2示出了如相对于图1部分描述的按钮组件200的概念图，示出了层合层。
相对于图1所述的按钮组件200包括透镜112，如上所述，其具有由透镜112一部分的至少部分形成的凹陷形状，以向按钮104上引导用户的手指。如上所述，透镜112设置于接地环114内，其任选地包括围绕按钮104侧面的按钮凸缘115。在一个实施例中，按钮凸缘115还可能导致至少部分由按钮凸缘115形成凹陷形状的一部分，这同样是为了向按钮104引导用户的手指。
在一个实施例中，在透镜112下方设置包括2-5层墨202的墨组件。在一个实施例中，墨组件可以印刷于透镜112上，通过蒸汽沉积于其上或通过另外的技术涂布。这样的效果在于，可以使本来半透明的按钮104成为不透明，使得指纹识别传感器的元件不会被用户直接看到。透镜112使用热激活膜和周边密封剂204在其边缘处耦接到接地环114。
如上所述，指纹识别传感器电路设置于透镜112下方。液体层合层206设置于透镜112下方，利用其来耦接指纹识别传感器电路。指纹识别传感器电路包括硅封装208，包括硅电路层、焊料(如下文进一步详细所示)和底层填料210(如下文进一步详细所示)。
如本文进一步所述，指纹识别传感器电路呈现为与用户的手指的脊和谷的电容耦合，例如在用户的手指的表皮，具有如下效果：指纹识别传感器接收2D指纹图像信息，设备可以从该信息确定指纹是否是用户的指纹或某些其他人的指纹。如上所述，指纹识别传感器电路还可以或替代地呈现与用户的手指另一个部分，例如其皮下层或用户的手指的另一特征的电容耦合。
如上所述，指纹识别电路设置于柔性元件116上方并耦接到其上。柔性元件116耦接到加强片元件212。利用液体粘合剂214将保持透镜112的接地环114的边缘耦接到加强片元件212。加强片元件设置于高强度粘合带，例如VHB带216上方并耦接到其上，粘合带继而设置于柔性元件117和触觉开关(按钮开关)218上方并耦接到其上。
在阅读本申请之后，本领域的技术人员会认识到，所述组件为指纹识别传感器提供了与用户的手指较小的距离，以及较小的堆叠高度，同时允许用户利用指纹识别传感器接近下压按钮或设备的其他元件而无需其他发明或过多试验。
在第一特定情况中，如上所述的组件包括凹陷形状，效果是将用户的手指引导到指纹识别传感器能够具有优异效果的位置。至少部分由按钮104形状的一部分，包括透镜112并(任选地)由接地环114形状的一部分形成凹陷形状。如上所述，指纹识别传感器设置于按钮104下方，效果是，在将用户的手指引导到凹陷形状中时，用户的手指定位很好以进行指纹识别。
在第二种特定情况中，上述组件包括元件叠堆底部处的触觉下压按钮，效果在于，指纹识别传感器可以响应于定位成距用户的手指表皮较近而具有优异效果，同时用户能够使用下压按钮，还具有来自下压或释放该下压按钮的触觉反馈效果。如本文所述，与指纹识别传感器电路在基本竖直的叠堆中设置下压按钮(A)既允许设备从用户接收下压按钮操作，并且同时对下压按钮104的用户的手指执行指纹识别，(B)又允许设备呈现出指纹识别传感器电路和用户的手指之间有相对优异的电容耦合，而无需将下压按钮或指纹识别传感器电路设置成距用户的手指过远。
图3
图3示出了如相对于图1部分描述的按钮组件200的另一概念图，示出了指纹识别传感器。
用户指纹的一组脊和谷302被示为设置于按钮组件200上方，脊和谷302具有如下属性：用户指纹的脊比较接近按钮104的外表面，而用户指纹的谷距按钮104的外表面较远。如上所述，指纹识别传感器电路呈现出与用户的手指脊和谷302的电容耦合，例如，在用户的手指304的表皮处，指纹识别传感器电路定位成较接近用户的手指304的表皮。
图3类似地示出了如相对于图1所述的按钮组件200，包括至少部分由透镜112形状的一部分形成的凹陷形状306，以向按钮104上引导用户的手指304，并包括用于接地环114的结构，任选地还包括凹陷形状306的一部分，同样用于向按钮104上引导用户的手指304。图3类似地示出了设置于透镜112下方并耦接到其上的墨组件202，效果是使得本来半透明的按钮104成为不透明的，使得指纹识别传感器的元件不会被用户直接看到。图3类似地示出了设置于透镜112下方并耦接到其上的指纹识别传感器。
指纹识别传感器包括硅晶片308，其上印制有用于测量一方面一个或多个电容板和另一方面用户指纹(例如，用户的手指304表皮上的脊和谷302)之间的电容的电路310，其效果是提供相对于用户的手指304的脊和谷302的指纹图像信息。接地环114提供电隔离，效果是测量的电容在用户的手指304和指纹识别传感器之间，而非任何其他物体和指纹识别传感器之间。可以与按钮104的透镜112相邻或在附近形成接地环114。作为一个示例，接地环114可以并入或形成于结构312的一侧上，结构312用于支撑或集成接地环114，例如，按钮凸缘115。
在一个实施例中，硅晶片308包括一个或多个透硅通孔(TSV)，其被设置成在一方面设置于硅晶片308顶部上的电路310和另一方面设置于硅晶片下方或一侧的电路之间提供电连接。这样的效果在于：焊丝314不需要从硅晶片308的表面向上拱起，以将电路310从硅晶片308连接到别处。
使用从硅晶片308的表面拱起的焊丝314本来会占据硅晶片308和硅晶片308相邻上方物体之间的竖直空间。使用透硅通孔将设置于硅晶片308顶部上的电路310连接到另一个位置(诸如硅晶片308底部的电路，或硅晶片308一侧的电路)具有如下效果：指纹识别传感器需要更少量的竖直空间，其效果是可以将指纹识别传感器放得距用户的手指304更近并能够具有更好的分辨率和有效性。
在一个实施例(可能与具有透硅通孔的实施例同时使用)中，硅晶片308包括一个或多个边缘沟槽316，即，透过硅晶片308从一方面设置于硅晶片308顶部的电路310到另一方面设置于硅晶片308一侧的电路蚀刻或挖掘的沟槽。这还具有如下效果：焊丝314不需要从硅晶片308的表面向上拱起，以将电路310从硅晶片连接到别处。如上所述，减少对焊丝314从硅晶片308表面拱起的需求减小了用户的手指304和指纹识别传感器之间需要的竖直空间量。
在一个实施例中(同样，可能同时用于上述其他实施例)，通过如下方式构造硅晶片308：在塑料树脂或其他弹性材料中(或者，在陶瓷中)封装，接着去除塑料树脂或弹性体的顶部，到达设置于硅晶片308顶部上的电路310的线路接近暴露或者刚刚裸露的点。这样的效果在于，制造的硅晶片308使用合理地尽可能少的竖直空间，因为存在由用于指纹识别传感器的晶片封装使用的额外竖直空间的相对受限的量。
在一个实施例中，构造硅晶片308以包括一组焊球318，其随机(或伪随机)设置成耦接到晶片308。任选地，焊球318不需要包括实际焊料，但可以包括其他导电材料，诸如金，其他可变形金属，或其他响应于诸如压力的物理过程而变形的导电或半导电材料。焊球318可以封装于塑料树脂中，接着将该层焊球318和塑料树脂压缩到焊球318和塑料树脂被压缩的点。这样的效果在于，塑料树脂基本被挤压离开焊球318，并且焊球318被设置成在硅晶片308和其他元件，诸如按钮104之间传导电信号。由于焊球318或其他材料在其层中水平散布，这还具有如下效果：它们的层用于从层上方传导到层下方，而不会跨其层或在其层内有任何水平传导。
在硅晶片308耦接到按钮104的那些情况下，这样的效果在于，硅晶片308的电容板和按钮104的表面之间增大了传导。这继而具有如下效果：由于用户的手指304的表皮和硅晶片308之间距离减小，用户的手指304和硅晶片308之间的电容增大。这继而允许指纹识别传感器实现用户指纹图像信息的优异电容感测。
图4A和图4B
图4A和4B示出了如相对于图1部分描述的按钮组件200的另一个概念图，示出了指纹识别传感器。
图4A和图4B示出了按钮104和指纹识别传感器的侧面剖视图(图4A)和指纹识别传感器硅晶片308的顶视图(图4B)。
如上所述，按钮104包括透镜112(可以由多种材料构造，诸如玻璃、氧化铝、塑料树脂等)，具有凹陷形状306以向按钮104上引导用户的手指。如上所述，透镜112设置于接地环114(例如，由阳极化铝，诸如SOS铝构造)内。如上所述，接地环114提供电隔离，效果是测量的电容在用户的手指和指纹识别传感器之间，而非任何其他物体和指纹识别传感器之间。
图中将接地环114示为具有保持透镜112的圆柱形边缘和能够在构造组件时在设备内对准或取向的基板。在另选的实施例中，并非接地环114，可以将一个或多个电容板设置于用户的手指的一侧处，效果是提供电容隔离，使得发生的任何电容耦合都仅在用户的手指和指纹识别传感器之间。例如，电容板可设置成围绕指纹识别传感器所在的区域，效果是利用电容性隔离围绕指纹识别传感器。类似地，电容板可以设置于设备外壳(诸如智能电话或其他设备的外壳)附近或内部，也具有如下效果：利用电容隔离围绕指纹识别传感器。
如上所述，设置于透镜112下方并耦接到其上的是一层墨202。
在一个实施例中，指纹识别传感器包括一组设置成2D阵列的电容板，2D阵列包括密度大约为每英寸300点(dpi)左右(或任选地，更大或更小密度)的像素，其效果是提供相对于用户的手指的2D指纹图像信息。在一个实施例中，2D指纹图像包括一组灰度级值，每个像素有一个或多个这样的值，其效果是提供要发送到处理器进行指纹识别的2D组的灰度级值。
如上所述，在一个实施例中，构造硅晶片308组件以包括一组焊球318，其随机(或伪随机)设置成耦接到晶片308并封装于压缩的塑料树脂层中。即使在随机或伪随机设置时，该组焊球318也提供硅晶片308和其他电路，例如下文所述的柔性元件116或117或两者之间电连接的基本均匀度量。
如图中所示，焊球318或其他材料可以设置于如下一种或多种中：(A)硅晶片308上方的层，效果是硅晶片308至少部分地电耦合到其上方的该层，(B)硅晶片308下方的一层，效果是硅晶片308至少部分地电耦合到其下方的该层。
如上所述，柔性元件116或177耦接到硅晶片308，其效果是在按压按钮104时，可以压下硅晶片308，晶片308的结构基本没有风险。附图示出了柔性元件116或117和硅晶片308之间的一组连接器，效果是在下压按钮104时，柔性元件116或117弯曲，导致晶片308被压低而没有结构应变。
如上所述，支撑板122定位于晶片308下方并耦接到其上。弹片结构定位于支撑板122下方并耦接到其上，在下压按钮104时向用户提供触觉响应。
图5
图5示出了概念图，示出了按钮组件200和指纹识别传感器102之间的关系。
在一个实施例中，按钮104包括元件，元件包括如上所述的材料，诸如经过处理的玻璃或蓝宝石，至少部分地形成凹陷形状的缺口，以向着可以最好地利用指纹识别传感器电路的中心位置引导用户的手指。例如，如图中所示，设备100距用户较近的部分可以包括较大的按钮元件(被示为水平取向的矩形)，其覆盖较为凹陷形状的缺口(图示为虚线圆)，其覆盖指纹识别传感器电路(图示为与虚线圆尺寸大致相同的正方形)。这样的效果在于，用户能够通过感觉或触摸容易定位指纹识别传感器电路，并能够容易相对于指纹识别传感器电路对其指纹进行取向。这还具有如下效果：可以使指纹识别传感器电路比如果需要配合在围绕下压按钮的圆形接地环内部显著更大，因为用户的手指相对于指纹识别传感器较好地定位。
在一个实施例中，对特定接地环没有特定要求。设备100可以包括定位到指纹识别传感器电路侧面的电容板或接地元件，其效果是，指纹识别传感器电路呈现出电容隔离，并且其效果是，指纹识别传感器电路具有通往用户的手指表皮而非通往某个外部电磁干扰源的电容耦合。例如，设备100可以包括定位成如下一种或多种的电容板或接地环(A)直接在指纹识别传感器电路侧面，定位于设备100内部和下压按钮附近，(B)在设备外壳的侧面或包括下压按钮的子外壳的侧面，或(C)通过其他方式定位于设备外壳上或设备外壳中、或包括下压按钮的子外壳上或包括下压按钮的子外壳中。
在一个实施例中，对于物理触觉传感器，例如用于下压按钮的弹簧或其他触觉元件，没有特定要求。例如，设备100可以包括一个或多个能够确定用户是否按在覆盖玻璃107上(例如，用户是否按在覆盖玻璃107上指示要按压地方的凹陷)的传感器。如上所述，指示按压哪里的凹陷还有助于将用户的手指定位于指纹识别传感器电路上方。
在第一示例中，设备100能够包括能够通过测量触摸玻璃的用户指纹区域的面积比来确定用户是否按在覆盖玻璃107上的一个或多个传感器。此类传感器能够对覆盖玻璃107被用户指纹遮蔽的面积做出响应，效果在于，当用户在覆盖玻璃107上按压更用力时，被用户的手指覆盖的面积会从较小的点(在很少触摸时)变成较大面积(在按压更用力时)到相对最大的面积(在用户的手指基本完全按压覆盖玻璃107时)。
在第二示例中，设备100能够包括能够通过测量触摸玻璃(或通过其他方式设置于较接近玻璃处)的用户指纹区域的脊比例来确定用户是否按在覆盖玻璃107上的一个或多个传感器。此类传感器能够对用户指纹的脊数量做出响应，效果在于，在用户在覆盖玻璃107上按压更用力时，用户指纹的脊数量会从较小数量(在很少触摸时)变成较大数量(在按压更用力时)到相对最大的数量(在用户的手指基本完全按压覆盖玻璃107时)。
在第三示例中，设备100能够包括能够通过使用应变仪，并任选地对温度进行补偿来确定用户是否按在覆盖玻璃107上的一个或多个传感器。此类传感器能够测量来自用户的手指压力的覆盖玻璃107上的应变量，效果在于，在用户在覆盖玻璃107上按压更用力时，应变量会从最小值(在很少触摸时)变成较大值(在按压更用力时)到相对最大的值(在用户的手指基本完全按压覆盖玻璃107时)。
在一些实施例中，除了柔性元件116之外或作为替代，可以使用刚性基板。在此类实施例中，可以将传感器附接到刚性基板并置于透镜下方。可以将触觉开关或其他压敏反馈设备附接到刚性基板的下侧。或者，可以将压敏反馈设备或开关安装成其下侧朝向另一个电路元件，诸如另一个刚性基板，同时第一刚性基板充当底部支撑板。
在一个实施例中，指纹识别传感器电路可以利用按钮104的一个或多个电气特性，诸如按钮材料(例如氧化铝、蓝宝石或另一种各向异性材料)的各向异性，以允许指纹识别传感器电路更好地感测用户的手指的表皮(或任选地，用户的手指的皮下部分)。这样的效果在于，指纹识别传感器电路会由于按钮材料的各向异性呈现与用户的手指的相对优异电容耦合，其效果在于，指纹识别传感器电路会获得相对优异的一组指纹图像信息。类似地，在适用时，指纹识别传感器电路可以利用按钮材料的其他电磁属性以利用按钮材料的那些其他电磁属性，呈现与用户的手指的较为优异的电容耦合。
应当理解，可以使用各向异性绝缘材料形成电容传感器上方的一个或多个层，诸如覆盖玻璃107或按钮表面层。各向异性绝缘体可以减少本来会被电容指纹传感器阵列和手指表面(或表面下)之间的距离造成的模糊。例如，对蓝宝石层进行取向，以覆盖或延伸于手指和电容传感器之间可以增强成像。可以对蓝宝石层进行取向，使得其轴中垂直于其C平面(诸如M平面和A平面)的一个在传感器成像阵列和要由被成像手指接触或在其附近的表面之间延伸。通常，垂直于C平面的蓝宝石轴可以比平行于C平面的方向具有高介电常数，从而增强电容感测和/或成像。尽管在各种实施例中可以使用单晶或多晶蓝宝石，但某些实施例可以特别采用单晶蓝宝石。图7大致示出了针对蓝宝石的样本晶格结构700，其关键平面702(在这种情况下为C平面)取向为顶表面。
在一个实施例中，指纹识别传感器电路可以包括耦接到按钮104的元件，其效果是，指纹识别传感器电路能够利用按钮104的额外物理和电气特性。
对于第一示例，指纹识别传感器电路可以包括印刷于按钮104表面的电路元件，表面诸如是定位成远离用户的手指并从而对损伤较为免疫的底表面。
对于第二示例，指纹识别传感器电路可以包括沉积于按钮104的表面上的电路元件。在此类示例中，可以利用蚀刻、溅镀、或其他用于向相对不导电表面的表面上集成半导体电路的技术沉积那些电路元件。
在一个实施例中，可以由光学元件，诸如使用按钮104的透明特性的光学元件，辅助指纹识别传感器电路。例如，光学元件可以获得用户的手指表皮的光学视图(无论确定为静止图片，为静止图片的序列或视频序列)。在一个示例中，可以相对于在用户的手指的脊和谷之间检测到的光学差异，诸如可能存在的任何阴影差异，处理该光学视图。由于环境光，或由于来自设备100内的光(或任选地，红外或另一种适用的电磁频率)源，可能会存在阴影差异。
在一个实施例中，可以由红外感测元件，诸如使用按钮104的透明或半透明特性的光学元件，辅助指纹识别传感器电路。例如，红外感测元件可以获得用户的手指表皮或用户的手指皮下部分的红外视图(无论确定为静止图片，为静止图片的序列或视频序列)。在一个示例中，可以相对于在用户的手指的脊和谷之间检测到的红外差异，诸如可能存在的任何温度差异或红外频率差异，处理该红外视图。由于用户的手指的内部温度，或由于来自设备100内的光学、红外或其他适用电磁频率源，可能存在温度差异或红外频率差异。
在此类示例中，可以组合指纹识别传感器电路和用户的手指表皮之间的电容耦合，以及任何光学信息或红外信息，以形成统一的一组指纹图像信息。或者，在此类示例中，可以独立处理指纹识别传感器电路和用户的手指表皮之间的电容耦合，以及任何光学信息或红外信息以识别用户的指纹，需要其中一者或多者，或任选地进行加权，以实现用户指纹的识别。
本公开中描述的实施例的某些方面可被提供为可包括例如在其上存储有指令的计算机可读存储介质或非暂态机器可读介质的计算机程序产品或软件，其可用于对计算机系统(或其他电子设备)进行编程以执行根据本公开的过程。非暂态机器可读介质包括用于以由机器(例如计算机)可读的形式(例如软件、处理应用)存储信息的任何机制。该非暂态机器可读介质可以采取如下形式，但不限于如下形式：磁性存储介质(例如，软盘、视频盘等)；光学存储介质(例如，CD-ROM)；磁光存储介质；只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)；闪速存储器等。
图6示出了如相对于图1部分描述的按钮组件200的另一个概念图，示出了指纹识别传感器。
图6类似地示出了具有基本平坦或平面透镜112的按钮组件200，其可以相对于诸如设备100的电子设备的覆盖玻璃107稍微凹陷，如相对于图1所述。在这种设计中，透镜112具有至少部分由透镜112的一部分形状形成的平坦形状307，以使用户的手指在按钮104上相适应，按钮104包括用于接地环114的结构，任选地还包括平坦形状307的一部分，相对于透镜112处于平齐、稍微凹陷或稍微突出的布置。图3类似地示出了设置于透镜112下方并耦接到透镜112的指纹识别传感器。
图8是生物识别传感器叠堆的另一个实施例的分解图，同时图9是处于组装状态中的生物识别传感器叠堆的横截面图。在这些图中所示的实施例中，可以将盖800配合到镶边805中，并可以由用户从外部触及。例如，可以定位盖，使得用户可以在操作电子设备期间或在使用设备期间触摸盖。用户可以触摸盖以许可设备捕获指纹，或下压盖以向电子设备提供输入信号。
盖可以由任何适当的材料制成。在一些实施例中，盖可以由蓝宝石制成，而在其他实施例中，盖可以由玻璃(经过化学强化或其他强化)、塑料等制成。可以对盖进行激光切割以精确控制其尺度和容限，由此许可其紧密地配合在镶边805中限定的开口内，例如图8中所示的圆形开口内。可以在盖800的外表面上设置疏油涂层900，但这并非必需的。
通常并如本文别处所述，传感器810(可以是具有电容感测阵列的电容传感器)用于通过盖800感测生物识别数据，诸如指纹。如图9中最佳示出的，可以将传感器810定位于盖800的正下方或接近正下方，由此减小传感器和被感测物体之间的距离，被感测物体诸如是触摸盖800上表面的手指。盖的厚度可以在实施例之间有所变化，并可以随着用于形成盖的材料而变化，但一般选择其以允许传感器工作。即，如果盖800过厚，传感器810可能无法正常工作；它可能产生模糊的图像或根本不产生图像。
为了允许传感器800正常工作，可以控制盖800的厚度和材料。例如，盖可以由蓝宝石形成并具有高达350微米的厚度。在一个实施例中，盖的厚度可以大约为285微米，以允许传感器810通过其适当工作，例如，在传感器是可用于捕获指纹的部分的电容性阵列传感器时。盖的厚度可以类似地取决于外部因素，诸如粘合剂或将传感器键合到盖的其他材料的厚度(假定存在这样的材料)。随着粘合剂厚度减小，例如，盖厚度可能增大。
此外，在一些实施例中，可以直接在盖的下表面上使电迹线图案化。例如，在盖由蓝宝石形成时，这是可行的。通过在盖上图案化形成迹线以形成传感器810，可以消除传感器和盖之间的粘合剂或其他键合剂可能需要的任何间隙。
在一些实施例中，盖的底表面(例如，放置于镶边内的侧面)上可以沉积有墨，以对盖着色。可以通过物理气相沉积、丝网印刷、喷涂或任何其他适当的墨沉积方法来沉积墨。在其他实施例中，可以省略墨或可以将墨涂布于盖的上表面。可以在墨上放置密封层，尤其是在盖800顶部设置墨的实施例中。
如图9最佳示出的，盖800可以通过粘合剂905附接于镶边805。在某些实施例中，粘合剂可以是光学透明的粘合剂，但这并非必需的。在一些实施例中，粘合剂可以是不导电的，并可以提供环境密封，以防止尘土、灰尘和其他颗粒进入孔807。
镶边805可以限定孔807以用于接收盖800。孔在各实施例之间的深度可变化。因此，在一些实施例中，盖800可以布置成与限定孔807的环边缘平齐，而在其他实施例中，盖800可以相对于镶边环811凸起或凹陷。此外，应当理解，本实施例的镶边环等价于图1中所示并如上所述的接地环114，因此可以经过调节(如前所述)以允许或便于由传感器810检测手指和/或捕获指纹。
一个或多个凸缘809可以从镶边环811部分延伸到孔807中，并可以限定停靠表面，在将盖800定位于孔807中(从而在镶边805中)时，盖800安置于该停靠表面上。凸缘可以支撑盖，同时提供空间，用于将传感器810键合到盖，如图9中更详细所示并如下文更详细所述。凸缘809被示为具有图8中的平面内表面，但应当理解，内表面可以具有任何期望的形状。
可以将传感器810定位于由镶边805的凸缘809限定的孔807内。通常，如图9中的横截面中所示，设定传感器的尺寸以完全配合在孔内，以便节省Z轴中的空间(例如，在图8和图9中都向上取向)。此外，传感器的厚度通常小于凸缘807的厚度，从而小于镶边805的厚度。
传感器810可以粘附到按钮柔性件815A，按钮柔性件815A是柔性组件815的一段。柔性组件815可以将信号从传感器路由到电子设备的另一个部件，例如处理器(未示出)。在2013年9月9日提交的名称为“AssemblyandPackagingFeaturesofaSensorinaPortableElectronicDevice”的美国专利申请61/875,573和2014年9月8日提交的名称为“TactileSwitchAssemblyInAnElectronicDevice”的美国专利申请14/480,276中大致描述了柔性组件的操作、组件和结构，在此通过引用将这两个专利全文并入本文中。
如图8中所示，柔性组件815包括接触垫825，其在生物识别传感器叠堆完全组装时接触传感器810。接触垫可以方便传感器810和柔性组件815之间的电连接，并且可以包括从传感器810向按钮柔性子结构815A携带电信号的丝焊920。在一些实施例中，接触垫825可以至少有些刚性，并可以为传感器810提供一些结构支撑。
图9示出了附接到镶边805下侧(例如，附接到凸缘807)的加强板935。加强片可以在用户在盖800上施加力而下压按钮时向传感器提供机械支撑。在一些实施例中，在传感器810附接到的按钮柔性部分815A和加强板935之间可以存在小的间隙。该间隙可以允许传感器和/或按钮柔性件发生一些弯曲，但可以防止两者或任一个变形超过某个点。即，按钮柔性件可以在堆叠体向下挠曲期间接触加强板935，例如，在用户下压盖800时可能会导致这种情况。加强板于是可以在按钮下压操作期间支撑柔性件和传感器810任一者或两者。
加强板935可以键合或通过其他方式连接到镶边805。在一个实施例中，镶边805和加强板935可以通过激光焊接925连接。激光焊接925可以将加强片连接到例如凸缘809。激光焊接925(或其他连接/键合结构)的数量和定位可以在实施例之间有所变化。在一些实施例中，加强板935可以连接到每个凸缘809，而在其他实施例中，可以这样连接少于所有凸缘。
在一些实施例中，传感器810可以通过丝焊920电连接到按钮柔性件815A。丝焊可以物理连接到接触垫或按钮柔性件815A上的其他电连接并连接到传感器810的边缘。在一些实施例中，可以在传感器810上形成边缘沟槽，以便于附接和/或延伸丝焊920。丝焊920例如可以从传感器810向按钮柔性件815A传输电信号。
可以将加强板935的底部附接于按钮柔性件815B的第二部分(“基础弯曲段”)。柔性电路815一般绕自身包裹并可以在自身下方。因此，两段815A和815都是同一邻接柔性元件的部分。基础柔性段815B可以通过任何适当粘合剂930粘附到加强板935。
附接到基础柔性段815B的相反端的是触觉开关820。触觉开关820的弹片可以在施加于盖800上的足够大力的作用下塌缩，如下文更详细所述。弹片开关820的塌缩可以产生电信号，该电信号可以充当容纳生物识别传感器叠堆的电子设备的输入。在一些实施例中，开关820可以在大约200克的力下塌缩。
应当指出，某些实施例可以通过按钮柔性件815路由由弹片开关820产生的信号，由此使得柔性件815从开关820和传感器810两者传输电信号。通过这种方式，柔性件可以协调多个不同电信号的路由，可能节省电子设备内本来专用于针对传感器810或开关820的独立信号路径的空间。
图10大致示出了处于组装配置中的生物识别传感器叠堆，其中盖800配合在镶边805内部。通常，在将生物识别传感器叠堆置于产品内时，柔性件815是不可见的，如图11所示。图11示出了与跨电子设备的表面延伸的覆盖玻璃1100平齐的盖800和镶边805。
覆盖玻璃可以是用于形成盖800相同的材料，或者可以不同。因此，在一些实施例中，镶边/接地环805可以是分隔由相同材料形成的两个元件的金属或其他导电材料。在其他实施例中，盖800和覆盖玻璃1100可以由不同材料形成。
图12和图13是通过生物识别传感器叠堆并围绕图11的电子设备部分截取的横截面图，并示出了设备内图8-图10的生物识别传感器叠堆。通常，两幅图都示出了电子设备结构内的叠堆。图14是相对于电子设备外壳的生物识别传感器叠堆的放大透视横截面图。各种电子和/或机械部件可能占据生物识别传感器叠堆和本文所述部件附近的空间；出于简洁的目的，设备内部的大部分被示为空白，但应当理解，在很多样本设备中，其他部件占据该空间。
如图12中最佳所示，支撑板或支撑结构1005可以是金属托架或板，在生物识别传感器叠堆，尤其是触觉开关下方。可以在支撑结构1005和触觉开关之间定位垫片1000，以便确保触觉开关适当定位且支撑结构和开关之间不存在过多空间。这样可以增强用户按压按钮时的感觉。粘合剂1010可以将垫片1000键合到支撑结构。
可以通过螺丝1015或其他适当紧固件将支撑结构1005附接于电子设备的框架、外壳或其他结构部分(例如托架1020)。在一些实施例中，可以使用粘合剂替代紧固件。
诸如硅树脂垫圈的垫圈1025可以形成镶边805和电子设备外壳之间的密封。垫圈1025可以是柔性的，以允许按钮下压期间变形和相关的生物识别传感器叠堆的运动，同时在释放按钮/盖时返回其初始配置。垫圈可以防止灰尘、汗液、水等进入电子设备内部。在某些实施例中，垫圈1024可以通过粘合剂1030、1035、机械紧固件、超声波焊接等附接于镶边环805和/或设备外壳。
可以在支撑结构1005下方和外壳腔内定位各种电子部件和电子电路。例如，可以在其中定位用于数据/电缆的坞站连接器。同样，可以在腔内放置各种处理器、存储器元件、电池、传感器等。本文未进一步阐述这种电路和部件的精确功能、配置和操作，因为所有这些在实施例之间可能有变化。
在操作期间，用户可以向下按压盖以使触觉开关塌缩，由此向电子设备发送输入信号。在按下盖时，整个生物识别传感器叠堆从盖向下移动。触觉开关抵靠垫片和/或支撑结构塌缩；这种塌缩产生对应于用户按钮按压的电信号。
因此，盖、传感器和镶边全部向下移动。在一些实施例中，传感器和按钮柔性件在传感器叠堆行进期间可以不接触加强板，因为加强板连接到镶边，镶边继而连接到盖，以形成相对刚性的结构。由于传感器在这种结构内，并且在盖上施加力时，该结构作为整体移动，传感器和/或按钮柔性件相对于加强板可能没有或有非常少的相对挠曲。因此，加强板可以用于向生物识别传感器叠堆作为整体提供硬度和结构完整性。
到此为止，由于传感器可以在任何时间，尤其是在用户与盖接触时工作，因此在用户按压按钮(例如，在盖上按压)的同时由传感器捕获生物识别数据(例如，指纹信息)。因此，生物识别传感器叠堆可以同时或基本同时执行两个功能：捕获生物识别数据以及向电子设备提供另一个输入，例如来自触觉开关的信号。
图15示出了具有另选形状的生物识别传感器叠堆1505的样本电子设备1500，例如移动电话。在此，生物识别传感器叠堆1505具有矩形盖和镶边。在另选的实施例中，盖和镶边可以是正方形或菱形或平行四边形等。
作为另一个另选实施例的一个示例，图16示出了具有生物识别传感器叠堆1605的电子设备1600，生物识别传感器叠堆1605具有菱形盖和镶边。本文任何图中所示的盖、镶边和生物识别传感器叠堆的尺寸可以相对于电子设备、设备的掩蔽(例如，非显示)区域1610等变化。
菱形或矩形按钮可以充分长，以同时接收多个同时触摸盖的手指。因此，具有充分大或适当形状按钮/盖的实施例可以同时从多个手指接收生物识别数据。在此类实施例中，传感器可以按照特定次序(例如，从左到右、从上到下等)接收生物识别数据和/或图像。可以接收这种生物识别数据作为一系列块、线或其他数据配置。通常，尽管并非必要，该实施例可以按照规定的顺序接受生物识别数据，同时查找缺少任何生物识别数据或电容感测数据中变化的数据集。例如，捕获的数据可以是均一的，从而指示没有手指在传感器该部分上方。在将捕获的电容数据变换成图像时，捕获的图像可以看起来全黑、全白、全灰等。
一系列此类块可以指示手指之间的空间，从而可以用于将生物识别数据集合彼此分开，以便同时或接近同时从两个手指识别(或捕获)数据。这样可以允许电子设备进行在仅识别单个指纹时不可能进行的特化操作，例如多手指输入和/或多手指手势输入。应当理解，根据生物识别传感器和/或盖的尺寸和形状，可以识别超过两个手指，或者可以从超过两个手指获得数据。
除了改变盖和/或镶边和/或生物识别叠堆的形状，盖和镶边相对于覆盖玻璃的相对位置可以变化。例如，如图17所示，盖和接地环可凸起高于覆盖玻璃的表面。相反，如图18所示，可以将盖和接地环相对于覆盖玻璃凹陷。
在一些实施例中，可以通过物理气相沉积(PVD)对接地环着色。这样可以允许接地环具有不同的外观和可能的感觉。在某些实施例中，增加颜色可以增强接地环和/或镶边的可见度。此外，因为接地环电容耦合到用户的手指或足趾，所以接地环可以与基板交叠，基板例如是盖材料或覆盖实施例上表面的材料(例如，覆盖玻璃或其他这样的材料)。于是，在一些实施例中，可以不暴露接地环。
同样，可以将生物识别传感器定位于该实施例的别处而非诸如按钮的输入元件下方。例如，可以将生物识别传感器定位于电子设备的前额或下巴区域(例如，显示区域上方或下方)，与侧壁相邻，在外壳底部下方等。传感器可以通过诸如铝的金属外壳、碳纤维外壳、塑料外壳等工作。因此，不仅可以如本文所述定位传感器，而且可以由这些材料以及定位于下方的传感器形成盖。
尽管将传感器大致描述为电容性阵列传感器，但应当理解，可以在本文描述的任何实施例中使用不同类型的传感器。例如，可以使用划擦传感器而非阵列传感器。同样，可以使用电阻式、光学、热电或其他类型的生物识别传感器。在一些实施例中，可以利用与所述不同类型的传感器来通过盖从多个手指捕获数据。例如，菱形盖可以在其下方具有划擦传感器而非阵列传感器，并可以从横跨菱形的多个手指捕获数据。
虽然已参考各种实施例描述了本公开，但应当理解，这些实施例为例示性的，并且本公开的范围并不限于这些实施例。许多变型、修改、添加和改进是可能的。更一般地，已在特定实施例的上下文中描述了根据本公开的实施例。在本公开的各种实施例中可以不同方式在过程中将功能分开或组合在一起，或以不同术语加以描述。这些和其他变型、修改、添加和改进可落在以下权利要求所限定的本公开的范围内。

Claims (28)

1.一种生物识别传感器组件，包括：
镶边，所述镶边包括孔，其中盖设置于所述孔中；
生物识别传感器，所述生物识别传感器定位于所述盖下方；和
开关，所述开关定位于所述生物识别传感器下方。
2.根据权利要求1所述的生物识别传感器组件，其中所述盖、所述生物识别传感器和所述镶边被配置为向下移动，并且所述开关被配置为在将力施加在所述盖的外表面上时激活。
3.根据权利要求1所述的生物识别传感器组件，其中所述生物识别传感器竖直地堆叠于所述盖下方，并且所述开关竖直地堆叠于所述生物识别传感器下方。
4.根据权利要求1所述的生物识别传感器组件，还包括定位于所述生物识别传感器和所述开关之间的一个或多个柔性元件。
5.根据权利要求4所述的生物识别传感器组件，其中第一柔性元件定位于所述生物识别传感器和加强片之间，并且第二柔性元件定位于所述加强片和所述开关之间。
6.根据权利要求5所述的生物识别传感器组件，其中所述第一柔性元件和第二柔性元件各自包括柔性电路，并且所述生物识别传感器电连接到所述第一柔性电路，并且所述开关电连接到所述第二柔性电路。
7.根据权利要求1所述的生物识别传感器组件，其中所述镶边电隔离所述生物识别传感器。
8.根据权利要求1所述的生物识别传感器组件，其中所述开关包括弹片开关。
9.根据权利要求8所述的生物识别传感器组件，其中所述盖、所述生物识别传感器和所述镶边被配置为向下移动，并且所述弹片开关被配置为在将力施加在所述盖的外表面上时塌缩。
10.根据权利要求1所述的生物识别传感器组件，其中所述生物识别传感器包括指纹传感器。
11.根据权利要求10所述的生物识别传感器组件，其中所述指纹传感器用于从一个或多个手指捕获指纹数据。
12.根据权利要求1所述的生物识别传感器组件，其中所述盖由各向异性绝缘材料制成。
13.一种电子设备，包括：
盖；
镶边，所述镶边包括孔，其中所述盖设置于所述孔中；
生物识别传感器，所述生物识别传感器定位于所述盖下方；和
开关，所述开关定位于所述生物识别传感器下方。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述盖、所述生物识别传感器和所述镶边被配置为在将力施加在所述盖的外表面上时向下移动。
15.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述生物识别传感器竖直地堆叠于所述盖下方，并且所述开关竖直地堆叠于所述生物识别传感器下方。
16.根据权利要求13所述的电子设备，还包括跨所述电子设备的表面延伸的覆盖玻璃。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述盖定位于所述覆盖玻璃中的按钮孔穴中，并且所述盖凸起高于所述覆盖玻璃的外表面。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中围绕所述盖的所述镶边定位于所述按钮孔穴中并且凸起高于所述覆盖玻璃的所述外表面。
19.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述盖定位于所述覆盖玻璃中的按钮孔穴中，并且所述盖凹陷低于所述覆盖玻璃的外表面。
20.根据权利要求19所述的电子设备，其中围绕所述盖的所述镶边被配置为所述镶边和所述盖的外表面之间的斜面。
21.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述镶边电隔离所述生物识别传感器。
22.一种用于操作电子设备中的生物识别传感器叠堆的方法，其中所述生物识别传感器叠堆包括围绕盖的结构、定位于所述盖下方的生物识别传感器以及定位于所述生物识别传感器下方的开关，所述方法包括：
使用所述生物识别传感器捕获生物识别数据；以及
基于在将力施加在所述盖上时所述生物识别传感器叠堆的向下移动，通过激活所述开关向所述电子设备发送输入信号。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括在所述生物识别传感器开始移动之前立即捕获生物识别数据。
24.根据权利要求22所述的方法，还包括在所述生物识别传感器停止移动之后立即捕获生物识别数据。
25.根据权利要求22所述的方法，其中所述生物识别传感器包括指纹传感器。
26.根据权利要求22所述的方法，其中捕获生物识别数据包括在所述生物识别传感器叠堆正在移动时从一个或多个手指捕获生物识别数据。
27.根据权利要求22所述的方法，其中所述开关包括弹片开关。
28.根据权利要求22所述的方法，其中基于所述生物识别传感器叠堆的向下移动，通过激活所述开关向所述电子设备发送输入信号包括基于所述生物识别传感器叠堆的所述向下移动，通过塌缩所述弹片开关向所述电子设备发送输入信号。
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