CN108280391B - 指纹辨识模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种指纹辨识模块，设置于电子装置的容置空间内。指纹辨识模块包括电路板、指纹辨识感应元件以及弹性支撑板。指纹辨识感应元件设置于电路板上，而弹性支撑板设置于电路板的下方且连接于电路板。弹性支撑板可与容置空间的底部接触，且可因应容置空间而发生形变，以降低弹性支撑板的高度，使得指纹辨识模块可被设置于容置空间内。

Description

指纹辨识模块

技术领域

本发明涉及一种身份辨识元件，尤其涉及一种通过指纹辨识使用者身份的指纹辨识模块。

背景技术

近年来，指纹辨识技术应用于各种电子产品上，令使用者可输入自己的指纹于电子装置内且令电子装置存档，之后使用者可通过指纹辨识模块输入自己的指纹，以进行电子装置的解锁。利用指纹辨识技术来解锁电子装置比以往手动输入密码的解锁方式更快速、更方便，故受到使用者的青睐，且指纹辨识模块的需求亦随之大增。

接下来说明现有指纹辨识模块的结构。请参阅图1，其为现有指纹辨识模块的结构分解示意图。现有指纹辨识模块1包括指纹辨识感应元件10、镀膜层11、电路板12、金属环13以及支撑板14。指纹辨识感应元件10设置于电路板11上且与其电性连接而可获得电力，其功能为感应使用者的手指而撷取其指纹信息。镀膜层11以镀膜技术设置于指纹辨识感应元件10的上表面，其功能除了可保护指纹辨识感应元件10之外，还可提供与电子装置相符的颜色，或者所需要的特定颜色。金属环13套设于指纹辨识感应元件10上，以传导使用者的手指上的电荷或外来电荷，而可避免静电放电(Electrostatic Discharge，ESD)效应发生。支撑板14承载上述各元件且与电路板12接触，以加强电路板12的结构强度，而可避免电路板12因外力受损。

于现有指纹辨识模块1的组装完成之后，必须设置现有指纹辨识模块1于电子装置内的容置空间(未显示于图中)中，同时部分现有指纹辨识模块1必须显露于现有指纹辨识模块1之外，以供手指接触。然而，不同厂牌的电子装置的结构以及内部元件配置皆不同，造成不同厂牌的电子装置内部可容纳现有指纹辨识模块1的容置空间的高度不同，故指纹辨识模块的制造厂则必须针对不同的容置空间的高度进行结构上的调整，例如降低支撑板的厚度等调整措施，才可将调整后的现有指纹辨识模块1设置于容置空间内，而与电子装置匹配。对于指纹辨识模块的制造厂而言，如此的调整措施相当耗时费力，故将降低指纹辨识模块的制造效率。

因此，需要一种可提升制造效率的指纹辨识模块。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可提升制造效率的指纹辨识模块。

于一较佳实施例中，本发明提供一种指纹辨识模块，包括一电路板、一指纹辨识感应元件以及一弹性支撑板。该指纹辨识感应元件设置于该电路板上，用以检测一手指的一指纹影像。该弹性支撑板设置于该电路板的下方且连接于该电路板，用以与该容置空间的一底部接触，该弹性支撑板可因应该容置空间而发生形变，以降低该弹性支撑板的高度，而容纳该指纹辨识模块于该容置空间内。

于一较佳实施例中，该弹性支撑板包括一本体、一支撑脚架以及一固定件。该电路板连接于该本体的一上表面，该支撑脚架连接于该本体，且可因应该容置空间的高度以及该支撑脚架的弹性而变更该支撑脚架的倾斜角度，以降低该本体的高度。该固定件穿过该支撑脚架，以固定该支撑脚架于该容置空间的该底部。其中，该支撑脚架包括与该容置空间的该底部接触的一底座、一弹性架以及设置于该底座上的一开孔。该弹性架连接于该本体以及该底座，用以因应该弹性架的弹性而由垂直状态变更为倾斜状态。该固定件穿过该开孔而固定该底座于该容置空间的该底部。

简言之，本发明的指纹辨识模块的优点和有益效果在于：本发明指纹辨识模块可根据容置空间以及指纹辨识模块的高度来计算出弹性支撑板所需降低的高度，再通过弹性支撑板本身的弹性而发生形变，使弹性支撑板的弹性架由垂直状态变更为倾斜状态。通过弹性支撑板的结构以及功能，本发明指纹辨识模块可不需针对不同高度的容置空间来削减部分元件的厚度，而可通过简单的操作即可降低其高度，以提升指纹辨识模块的制造效率。

附图说明

图1为现有指纹辨识模块的结构分解示意图。

图2为本发明指纹辨识模块于一较佳实施例中的结构分解示意图。

图3为本发明指纹辨识模块于一较佳实施例中另一视角的结构分解示意图。

图4为本发明指纹辨识模块于一较佳实施例中的结构示意图。

图5为本发明指纹辨识模块于一较佳实施例中被放置于容纳空间内的局部结构剖面示意图。

图6为本发明指纹辨识模块的弹性支撑板于一较佳实施例中发生形变的结构剖面示意图。

附图标记说明：

1、2 指纹辨识模块

4 电子装置

10、20 指纹辨识感应元件

11、21 盖体

12、30 电路板

13 金属环

14、27 支撑板

23 弹性支撑板

24 第一粘着层

25 第二粘着层

26 连接器

28 电子元件

29 密封元件

31 压力感应元件

32 软性元件

33 第三粘着层

34 第四粘着层

41 容置空间

42 容置空间的底部

231 本体

232 支撑脚架

233 固定件

2321 底座

2322 弹性架

2323 开孔

301 第一板体

302 第二板体

H1 容置空间的高度

H2 指纹辨识模块的高度

具体实施方式

本发明提供一种可解决现有技术问题的指纹辨识模块。请同时参阅图2～图4，图2为指纹辨识模块于一较佳实施例中的结构分解示意图，图3为本发明指纹辨识模块于一较佳实施例中另一视角的结构分解示意图，而图4为本发明指纹辨识模块于一较佳实施例中的结构示意图。图2以及图3显示出指纹辨识模块2的各元件，指纹辨识模块2可被设置于电子装置4(请参照图5)的容置空间41(请参照图5)内，其包括指纹辨识感应元件20、盖体21、弹性支撑板23、第一粘着层24、第二粘着层25、连接器26(请参照图4)、支撑板27、电子元件28、密封元件29、电路板30、压力感应元件31、软性元件32、第三粘着层33以及第四粘着层34。指纹辨识感应元件20的功能为检测使用者的手指(未显示于图中)的指纹影像，盖体21设置于指纹辨识感应元件20的上表面上，其可保护指纹辨识感应元件20。电路板30位于指纹辨识感应元件20以及弹性支撑板23之间，且不但与指纹辨识感应元件20结合，该两者之间互相电性连接。其中，指纹辨识感应元件20通过表面粘着技术(SMT)而与电路板30结合。于本较佳实施例中，指纹辨识感应元件20以栅格阵列(Land Grid Array，LGA)方式或球栅阵列(Ball Grid Array，BGA)方式而封装之，而电路板30可选用软性电路板(FPC)或软硬复合板。

弹性支撑板23设置于电路板30的下方且连接于电路板30，其可与容置空间41的底部42接触，弹性支撑板23可因应容置空间41而发生形变，以降低弹性支撑板23的高度，而容纳指纹辨识模块2于容置空间41内，同时，弹性支撑板23亦可承载指纹辨识感应元件20、盖体21以及电路板30于其上。弹性支撑板23包括本体231、多个支撑脚架232以及多个固定件233，电路板30连接于本体231的上表面。多个支撑脚架232分别连接于本体231的两侧，且可因应容置空间41的高度以及支撑脚架232的金属弹性而变更支撑脚架232的倾斜角度，以降低本体231的高度。

其中，每一支撑脚架232包括底座2321、弹性架2322以及开孔2323，底座2321可与容置空间41的底部42接触。弹性架2322连接于本体231以及底座2321，其可因应弹性架2322的金属弹性而由垂直状态变更为倾斜状态。至于固定件233，一个固定件233对应于一个支撑脚架232，且多个固定件233分别穿过相对应的支撑脚架232的开孔2323，以固定多个支撑脚架232于容置空间41的底部42。于本较佳实施例中，底座2321以及弹性架2322与本体231一体成型，且以金属材料所制成。

图2～图4中，电路板30包括第一板体301以及第二板体302，而第二板体302由第一板体301延伸而形成。其中，第一板体301与指纹辨识感应元件201电性连接，且与弹性支撑板23接触。弹性支撑板23位于电路板30的第一板体301的下方且连接于第一板体301，其可承载第一板体301于其上且强化第一板体301的结构。需特别说明的是，本发明设计电路板30为两片式外型，但为一体成型，且内部线路互相电性连接，此两片式外型仅为美观之用，当然电路板亦可采用将第一板体以及第二板体整合为一体的一片式外型。

压力感应元件31连接于本体231的下表面且电性连接于电路板30的第二板体302，当指纹辨识感应元件20接受使用者的手指所施加的触压力时，压力感应元件31可检测触压力且输出对应于该触压力的压力信号。而软性元件32设置于压力感应元件31的下方且连接于压力感应元件31，其可与容置空间41的底部42接触，而可于指纹辨识感应元件20接受该触压力时，提供反作用力予压力感应元件31。其中，压力感应元件31被触压时，必须接收到与触压力相反方向的反作用力，压力感应元件31才得以正常运作。于本较佳实施例中，压力感应元件31为压力感测器，而软性元件32为泡棉。因此，通过设置压力感应元件31于弹性支撑板23的下方，使得指纹辨识模块2具有压力感应功能，而丰富其功能性。

至于各元件之间的结合通过第一粘着层24、第二粘着层25、第三粘着层33以及第四粘着层34而进行。第一粘着层24设置于盖体21的下表面或指纹辨识感应元件20的上表面上，其可结合盖体21以及指纹辨识感应元件20。第二粘着层25设置于第一板体301的下表面或弹性支撑板23的本体231的上表面上，其可结合第一板体301以及弹性支撑板23。第三粘着层33设置于弹性支撑板23的本体231的下表面或压力感应元件31的上表面上，其可结合弹性支撑板23以及压力感应元件31。第四粘着层34设置于压力感应元件31的下表面或软性元件32的上表面上，其可结合压力感应元件31以及软性元件32。

于本较佳实施例中，第一粘着层24、第二粘着层25、第三粘着层33以及第四粘着层34可采用为非液态的双面胶带，亦可选用液态粘胶。需特别说明的有二，第一，第二粘着层亦可根据实际需求而使用导电胶，以提升电路板30与弹性支撑板23的电性传导。第二，压力感应元件31通过异方性导电膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)而电性连接于电路板30的第二板体302，其不但可稳固地结合压力感应元件31以及电路板30，同时还可提升其导电性。

连接器26设置于第二板体302的第一表面上，其功能为电性连接第二板体302以及外来电子元件(未显示于图中)，其中，外来电子元件例如为容置指纹辨识模块2的电子装置4的连接部，以建立指纹辨识模块2与电子装置4之间的电性连接。支撑板27设置于第二板体30的第二表面上，亦即设置连接器26之处的背面，其可强化第二板体302的结构，以稳固连接器26的设置。多个电子元件28设置于第二板体302上，其可产生特定的功能。至于密封元件29，其设置于电路板30的第一板体301上且环绕指纹辨识感应元件201，而密封元件29的功能为避免外来物(例如外来液体或外来灰尘)进入指纹辨识感应元件20以及电路板30之间。于本较佳实施例中，多个电子元件28可采用电容、二极管或处理器等，而密封元件29为密封胶。

于本较佳实施例中，盖体21由玻璃材料所制成，其仅为例示之用，而非以此为限。于另一较佳实施例中，盖体亦可使用陶瓷材料所制成。于一较佳作法中，盖体还包括抗指纹层以及色彩层，抗指纹层设置于盖体的上表面上，其可防止手指的指纹纹路附着于盖体上，而保持清洁，另一方面，由于指纹纹路不易残留于抗指纹层上，使得指纹辨识感应元件可正确地检测手指的指纹影像，而不受残留的指纹纹路所影响。至于色彩层，其设置于盖体的下表面，使得盖体可显示出所需要的颜色，以达美观的功效。

上述各元件结合而形成指纹辨识模块2，其结合状态如图4所示，其中多个固定件233尚未与底座2321结合。请同时参阅图5以及图6，图5为本发明指纹辨识模块于一较佳实施例中被放置于容纳空间内的局部结构剖面示意图，而图6为本发明指纹辨识模块的弹性支撑板于一较佳实施例中发生形变的结构剖面示意图。图5显示出指纹辨识模块2被放置于电子装置4的容置空间41内的情形，容置空间41的高度为H1，指纹辨识模块2的高度则为H2，且H2大于H1。为了令指纹辨识模块2可妥善设置于容置空间41内(亦即盖体21的上表面与电子装置4的上表面对齐)，必须降低指纹辨识模块2的高度，其运作情形如下：根据容置空间41的高度H1来变更支撑脚架232的倾斜角度，由于弹性支撑板23以金属材料制成，且弹性架2322本身具有金属弹性，故可将多个弹性架2322发生形变而由垂直状态变更为倾斜状态。

其中，多个固定件233分别穿过相对应的开孔2323，且令多个固定件233远离本体231，亦即令多个固定件233分别往弹性支撑板23的两侧移动，使得多个弹性架2322由垂直状态变更为倾斜状态。当指纹辨识模块2的高度由H2降低为H1时，通过穿过开孔2323的多个固定件233与容置空间41的底部42接触，以固定多个支撑脚架232的底座2321于容置空间4的底部41，如图6所示。简言之，弹性架2322的倾斜状态根据固定件233与容置空间41的底部42接触的位置而决定，固定件233与其底部42接触的位置越远离本体231，支撑脚架232的倾斜角度越大，使指纹辨识模块2的高度越降低。

于本较佳实施例中，固定件233为螺丝，而容置空间的底部设置有相对应的螺丝孔(未显示于图中)，其仅为例示之用，而非以此为限，于另一较佳实施例中，固定件还可采用插销结构，而容置空间的底部则需要设置相对应的凹槽，以固定插销结构于其中。

需特别说明的有二，第一，本发明指纹辨识模块2可通过弹性支撑板发生形变来降低指纹辨识模块2的高度，以令盖体21的上表面与电子装置4的上表面对齐。同时，由于指纹辨识模块2的高度降低，使得压力感应元件31更接近容置空间41的底部42，而压力感应元件31与其底部42之间的距离变更，压力感应元件31被触压时所接收到的反作用力亦会变更，其造成压力感应元件31的压力感应功能不一致。

为了让压力感应元件31的压力感应功能一致，本发明指纹辨识模块2于压力感应元件31的下方设置软性元件32，当压力感应元件31与其底部42之间的距离变更时，软性元件32会被压力感应元件31推抵而变更为压缩状态，由于软性元件32具有吸震功能，故可吸收力量。当压力感应元件31被触压时，软性元件31接收到反作用力的同时，可吸收部分反作用力，使得压力感应元件31所接收到的反作用力大致上一致，以维持压力感应功能的一致性。第二，本发明指纹辨识模块亦可不限定具有压力感应功能，故亦可不需设置压力感应元件以及软性元件于其中。

根据上述可知，本发明指纹辨识模块可根据容置空间以及指纹辨识模块的高度来计算出弹性支撑板所需降低的高度，再通过弹性支撑板本身的弹性而发生形变，使弹性支撑板的弹性架由垂直状态变更为倾斜状态。通过弹性支撑板的结构以及功能，本发明指纹辨识模块可不需针对不同高度的容置空间来削减部分元件的厚度，而可通过简单的操作即可降低其高度，以提升指纹辨识模块的制造效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的保护范围，因此凡其它未脱离本发明所公开的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种指纹辨识模块，设置于一电子装置的一容置空间内，该容置空间具有一第一高度，该指纹辨识模块具有一第二高度，该指纹辨识模块包括：

一电路板；

一指纹辨识感应元件，设置于该电路板上，用以检测一手指的一指纹影像；

一弹性支撑板，设置于该电路板的下方且连接于该电路板，用以与该容置空间的一底部接触，该弹性支撑板适应该容置空间而发生形变，以降低该弹性支撑板的高度，而容纳该指纹辨识模块于该容置空间内；该弹性支撑板包括：

一本体，该电路板连接于该本体的一上表面；

一支撑脚架，连接于该本体，该支撑脚架适应该容置空间的高度以及该支撑脚架的弹性而变更该支撑脚架的倾斜角度，以降低该本体的高度，使得指纹辨识模块的高度，从该第二高度降低为该第一高度；以及

一固定件，穿过该支撑脚架，以固定该支撑脚架于该容置空间的该底部；

一压力感应元件，连接于该本体的一下表面且电性连接于该电路板，用以于该指纹辨识感应元件接受一触压力时，检测该触压力且输出对应于该触压力的一压力信号；以及

一软性元件，设置于该压力感应元件的下方且连接于该压力感应元件，用以与该容置空间的该底部接触，而于该指纹辨识感应元件接受该触压力时，提供一反作用力予该压力感应元件。

2.如权利要求1所述的指纹辨识模块，其中该支撑脚架包括：

一底座，与该容置空间的该底部接触；

一弹性架，连接于该本体以及该底座，用以适应该弹性架的弹性而由垂直状态变更为倾斜状态；以及

一开孔，设置于该底座上；其中，该固定件穿过该开孔而固定该底座于该容置空间的该底部。

3.如权利要求2所述的指纹辨识模块，其中该弹性架的倾斜状态根据该固定件与该容置空间的该底部接触的位置而决定。

4.如权利要求1所述的指纹辨识模块，其中该软性元件为泡棉。

5.如权利要求1所述的指纹辨识模块，还包括一盖体，设置于该指纹辨识感应元件的一上表面上，用以保护该指纹辨识感应元件。

6.如权利要求1所述的指纹辨识模块，其中该电路板包括：

一第一板体，与该指纹辨识感应元件电性连接，且与该弹性支撑板接触；以及

一第二板体，由该第一板体延伸而形成，且与该压力感应元件电性连接。

7.如权利要求6所述的指纹辨识模块，还包括：

一连接器，设置于该第二板体的一第一表面上，用以电性连接该第二板体以及一外来电子元件；

一支撑板，设置于该第二板体的一第二表面上，用以强化该第二板体的结构；以及

一电子元件，设置于该第二板体的该第一表面上。

8.如权利要求1所述的指纹辨识模块，还包括一密封元件，设置于该电路板上且环绕该指纹辨识感应元件，用以避免一外来物进入该指纹辨识感应元件以及该电路板之间。

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