CN202153359U - 滑动指纹传感器模块 - Google Patents

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方丽君
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Abstract

本实用新型提供了一种滑动指纹传感器模块，将指纹传感器模块的电源模块及外围处理电路通过FPC芯线彼此电连接的方式分离安装在主板上，减小了滑动指纹传感器模块的尺寸，使滑动指纹传感器模块易于安装，能够适应较复杂的多维空间。同时，本实用新型增加了一个电容式接近传感器，将触摸感应电极放在指纹传感器集成电路芯片的前端，只需把手指放在感应区域向下滑动手指，就能代替按键一次性完成电路启动、指纹识别，简化了操作步骤。

Description

滑动指纹传感器模块
技术领域
本实用新型涉及半导体指纹采集器件，尤其涉及滑动指纹传感器模块的组成。 
背景技术
滑动指纹传感器的采集方法是通过在条状传感器表面滑动手指来检测指纹，该传感器具有体积小，功耗低、价格便宜的优势。适于应用在手机、智能电话、PDA或移动存储设备等场合。 
在实际应用中，因滑动指纹传感器通常采用BGA或LGA封装方式，在锁类等较复杂的三维结构中难于安装。且主板的体积往往较大，将滑动指纹传感器安装在主板上也不利于安装。近年来新型滑动指纹传感器采用CoS(Chip on Soft)柔性板封装以适应复杂的安装结构。然而，由于滑动指纹传感器通常是长条形，这种方式仅适宜于消费电子狭小的空间，对于在锁类的应用上，CoS封装方式则显得强度不足，会导致滑动指纹传感器容易被折断。同时因CoS封装抗震动性能不足，导致滑动指纹传感器与民用空间结构体较低的加工精度也无法匹配。 
此外，现有的滑动指纹传感器识别系统不能一次性完成对系统的启动、识别，必须借助其他外部按键来启动，这种启动方式不但增加了设备的尺寸，还导致操作繁琐，给用户带来不便。 
发明内容
基于上述技术背景，需要一个微型化的可安装的滑动指纹传感器模块以适应各种三维结构，同时，指纹识别系统往往要求融合操作动作，将系统开机和滑动手指的动作合并，一次性完成电路启动和指纹识别，以简化使用。 
本实用新型提供了一种滑动指纹传感器模块，包括指纹传感器集成电路芯片、ESD(Electro-Static discharge静电释放)框、触摸感应电极、电容感应芯片、印刷电路板、FPC(Flexible Printed Circuit挠性电路板)及必要的电容电阻，其特征在于， 
所述指纹传感器集成电路芯片位于印刷电路板的顶部； 
所述ESD框位于指纹传感器集成电路芯片的四周，可与被采集手指接触； 
所述触摸感应电极位于指纹传感器集成电路芯片的前端； 
所述电容检测芯片安装在印刷电路板的底部，并与触摸感应电极电连接； 
所述指纹传感器集成电路芯片、ESD框、电容检测芯片通过FPC与主板相连。 
所述主板上包括电源模块、DSP、ESD处理电路及主控单片机，电源管理模块、DSP处理电路分别与主控单片机相连。 
所述电源模块通过FPC的芯线分别向指纹传感器集成电路芯片和电容检测芯片供电。 
所述指纹传感器集成电路芯片通过FPC的芯线与DSP相连，指纹传感器集成电路芯片和DSP组成指纹识别系统，采集指纹图像并进行识别。 
所述电容检测芯片的输出信号通过FPC的芯线与主控单片机相连，主控单片机根据接收到的信号选择性地唤醒DSP和滑动指纹传感器进行指纹采集及识别。 
所述ESD框通过FPC的芯线与ESD处理电路相连，防止手指直接接触到指纹传感器集成电路芯片时产生的瞬间电压对芯片造成损坏。 
本实用新型将指纹传感器模块的电源模块及外围处理电路通过FPC芯线彼此电连接的方式分离安装在主板上，减小了滑动指纹传感器模块的尺寸，使滑动指纹传感器模块易于安装，能够适应较复杂的多维空间。同时，本实用新型增加了一个电容式接近传感器，将触摸感应电极放在指纹传感器集成电路芯片的前端，只需把手指放在感应区域向下滑动手指，就能代替按键一次性完成电路启动、指纹识别，简化了操作步骤。 
附图说明
图1是本实用新型俯视结构示意图； 
图2是本实用新型的仰视结构示意图； 
图3是图1的A-A’向剖面放大图； 
图4是本实用新型实施例的电路原理图。 
具体实施方式
下面通过实施例结合附图来对本实用新型进一步描述： 
本实用新型提供了一个滑动指纹传感器模块，参见图1、图2、图3、图4，由指纹传感器集成电路芯片1、ESD框2、触摸感应电极3、电容检测芯片4、印刷电路板5、FPC 6及必要电容电阻组成。指纹传感器集成电路芯片1、ESD框2、电容检测芯片4通过FPC 6与主板相连。所述主板上包括电源模块、DSP、ESD处理电路及主控单片机，电源管理模块、DSP处理电路分别与主控单片机相连。 
指纹传感器集成电路芯片1安装在印刷电路板5的顶部，指纹传感器集成电路芯片1包括若干同一平面上阵列排布的检测电极和处理电路，以及覆盖在该检测电极阵列上的绝缘保护层，绝缘保护层与手指直接接触，被采集手指与检测电极隔着绝缘层形成电容，皮肤表面凹凸不平的脊线和谷线因距离各自相应检测电极的远近不同，从而形成于皮肤表面各点和对应电极的板间电容值也就不同，通过检测各电极的电容值大小，可检测出对应手指由脊线和谷线构成的指纹二维图像，从而获得指纹图像。如图4所示，本实施例的指纹传感器集成电路芯片1选用ATW310，指纹传感器集成电路芯片1的管脚8、管脚13、管脚14、管脚11分别与FPC 6(图中显示为J1)的SPI-SCS#、SPI-MISO、SPI-MOSI、SPI-SCK芯线相连，连接于 指纹传感器集成电路芯片1的FPC 6的芯线另一端与DSP相连；从而使指纹传感器集成电路芯片1和DSP组成指纹识别系统，采集指纹图像并进行识别。指纹传感器集成电路芯片1的供电管脚与FPC 6的电源芯线(图中显示为DVDD3.3V)相连，FPC 6的电源芯线的另一端连接到主板上的电源模块给指纹传感器集成电路芯片1提供3.3V直流电压。 
由于指纹传感器集成电路芯片1的检测电极的绝缘保护层往往较薄，通常情况下人体最高可以携带几千伏甚至过万伏的静电电压，这些静电电压可以通过所述各板间电容耦合至各检测电极，再通过该检测电极传导至芯片的内部工作电路，对指纹传感器集成电路芯片造成不可恢复的破坏。为防止手指直接接触到指纹传感器集成电路芯片1时产生的瞬间电压对芯片造成损坏，本技术采用ESD框2和ESD处理电路来增强对指纹传感器集成电路芯片1的静电防护。ESD框2是位于印刷电路板5上的框状金属电极，所述金属电极位于指纹传感器集成电路芯片1的四周，所述金属电极与指纹传感器集成电路芯片1的地线连接并由FPC 6的芯线连接到ESD处理电路上。为减小指纹传感器模块的尺寸，本实用新型将ESD处理电路放置在主板上，并通过FPC 6的芯线实现ESD框2和ESD处理电路的电连接。 
触摸感应电极3和电容检测芯片4及必要的电容电阻组成一个唤醒电路，用来选择性地唤醒预定电路。触摸感应电极3为印刷电路板5上的一层导电层，所述导电层的表面有一绝缘保护层供手指直接接触。触摸感应电极3位于指纹传感器集成电路芯片1的前端，以便用户在使用滑动指纹传感器时先接触到触摸感应电极3，再滑过指纹传感器集成电路芯片1。电容检测芯片4安装在印刷电路板5的底部，并通过印制线与触摸感应电极3电连接，如图4所示，电容检测芯片4选用型号为TTP223，触摸感应电极3(图中显示为TP)与TTP223的I脚相连，电容检测芯片4的输出信号由Q脚与FPC 6(图中显示为J1)的一根芯线(图中显示为WAKE)相连，且电容检测芯片4的供电引脚与FPC 6的电源芯线(图中显示为DVDD3.3V)相连，FPC 6的电源芯线的另一端连接到电源模块提供3.3V直流电压(图中未显示)。 
本实用新型的工作原理是： 
本技术提供的指纹传感器模块通过FPC 6与主板相连，整个指纹识别电路处于低功耗状态下，手指顺着箭头的方向滑动，手指先接触到触摸感应电极3，再滑过指纹传感器集成电路芯片1的表面，当有手指靠近触摸感应电极3时，手指与触摸感应电极3形成一个耦合电容，电容检测芯片4检测到该耦合电容信号，并将该信号与预先设定的标准值比较，判断是否有活体手指接触，如果不是，则整个电路继续处于低功耗状态，如果是，则发出唤醒信号通过FPC 6的芯线唤醒主控单片机，主控单片机还将发出信号唤醒DSP来与指纹传感器集成电路芯片1共同组成指纹识别系统采集指纹并进行识别。 
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本实用新型的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本实用新型的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。 

Claims (6)

1.滑动指纹传感器模块，包括指纹传感器集成电路芯片、ESD框、触摸感应电极、电容感应芯片、印刷电路板、FPC及必要的电容电阻，其特征在于，
所述指纹传感器集成电路芯片位于印刷电路板的顶部；
所述ESD框位于指纹传感器集成电路芯片的四周，可与被采集手指接触；
所述触摸感应电极位于指纹传感器集成电路芯片的前端；
所述电容检测芯片安装在印刷电路板的底部，并与触摸感应电极电连接；
所述指纹传感器集成电路芯片、ESD框、电容检测芯片通过FPC与主板相连。
2.根据权利要求1所述的滑动指纹传感器模块，其特征在于，所述主板上包括电源模块、DSP、ESD处理电路及主控单片机，电源管理模块、DSP处理电路分别与主控单片机相连。
3.根据权利要求2所述的滑动指纹传感器模块，其特征在于，所述电源模块通过FPC的芯线分别向指纹传感器集成电路芯片和电容检测芯片供电。
4.根据权利要求2所述的滑动指纹传感器模块，其特征在于，所述电容检测芯片的输出信号通过FPC的芯线与主控单片机相连。
5.根据权利要求2所述的滑动指纹传感器模块，其特征在于，所述ESD框通过FPC的芯线与ESD处理电路相连。
6.根据权利要求2所述的滑动指纹传感器模块，其特征在于，所述指纹传感器集成电路芯片通过FPC的芯线与DSP相连。
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