CN203759718U - 指纹识别装置和智能终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种指纹识别装置和智能终端，其中，指纹识别装置包括：指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板、金属焊接球和金属外壳；其中，所述指纹感应芯片包括若干引脚，所述指纹感应芯片通过所述若干引脚焊接在第一柔性电路板上；所述第二柔性电路板通过所述金属焊接球与所述第一柔性电路板固定且电连接，以将所述指纹感应芯片固定在所述第一柔性电路板和第二柔性电路板之间；所述指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板和金属焊接球封装在金属外壳内。本实用新型提供的指纹识别装置和智能终端能够提高指纹识别装置的强度，以延长移动终端的使用寿命。

Description

指纹识别装置和智能终端

技术领域

本实用新型涉及指纹识别技术，尤其涉及一种指纹识别装置和智能终端。

背景技术

指纹识别技术是对人类手指指纹中谷和脊的排布特征进行识别的一种生物检测技术，已经广泛应用于各种需要进行身份验证的领域中，例如：指纹门锁、利用指纹识别进行开启运行的移动终端等。

指纹识别技术所应用的指纹识别装置通常采用电容式感应器件来对指纹的特征进行感应，并生成相应的电信号发送给处理器进行特征识别。现有的指纹识别装置通常包括透镜、按钮、基环、指纹识别传感器、柔性元件和支撑板等部件，其中，基环用于夹持透镜，该指纹识别装置是采用基环、按钮、指纹识别传感柔性元件和支撑板依次层叠的封装方式，其封装结构和封装工艺较复杂，影响了产品的封装良率，进而降低了产品的质量。

实用新型内容

本实用新型提供一种指纹识别装置和智能终端，能够简化装置的结构，且简化封装结构和封装工艺。

本实用新型实施例提供一种指纹识别装置，包括：指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板、金属焊接球和金属外壳；其中，

所述指纹感应芯片包括若干引脚，所述指纹感应芯片通过所述若干引脚焊接在第一柔性电路板上；

所述第二柔性电路板通过所述金属焊接球与所述第一柔性电路板固定且电连接，以将所述指纹感应芯片固定在所述第一柔性电路板和第二柔性电路板之间；

所述指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板和金属焊接球封装在金属外壳内。

在其中一个实施例中，所述指纹感应芯片包括半导体晶片和设置在所述半导体晶片上的指纹感应元件；

所述指纹感应元件的输出端作为所述若干引脚。

在其中一个实施例中，所述指纹感应芯片通过金属凸块与所述第一柔性电路板连接；

所述金属凸块的一端固定在所述半导体晶片上，并与所述指纹感应元件的若干引脚连接，另一端固定在所述第一柔性电路板上，并与所述第一柔性电路板电连接。

在其中一个实施例中，所述金属焊接球包括：上电路板、下电路板和金属球；

所述上电路板焊接在所述第一柔性电路板上，所述下电路板焊接在所述第二柔性电路板上，所述金属球分别与所述上电路板和下电路板焊接。

在其中一个实施例中，所述指纹感应芯片和第二柔性电路板之间填充有缓冲胶体。

在其中一个实施例中，所述指纹感应芯片与所述金属外壳之间填充有绝缘物质。

在其中一个实施例中，所述金属外壳包括壳体和封盖；

所述第一柔性电路板固定在所述壳体的顶部；

所述封盖固定在所述第二柔性电路板上，且与所述壳体焊接。

在其中一个实施例中，所述金属凸块包括层叠设置的铝块、金块和锡块；

所述铝块固定在所述半导体晶片上，所述锡块焊接在所述第一柔性电路板上。

本实用新型另一实施例提供一种智能终端，包括如上所述的指纹识别装置。

本实用新型实施例提供的技术方案通过将指纹感应芯片固定在第一柔性电路板上，采用金属焊接球将第一柔性电路板和第二柔性电路板固定并实现电连接，然后将指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板和金属焊接球整体封装在金属外壳中，简化了封装结构和封装工艺，提高了产品的封装良率，进而提高了产品的质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的指纹识别装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的指纹识别装置的封装方法的流程图；

图3为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成指纹感应元件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成金属凸块的结构示意图；

图5为本实用新型实施例二提供的封装方法中固定第一柔性电路板后的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成固定胶体的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成绝缘胶体的结构示意图；

图8为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成缓冲胶体的结构示意图；

图9为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成金属球的结构示意图；

图10为本实用新型实施例二提供的封装方法中第一柔性电路板和第二柔性电路板连接之前的结构示意图；

图11为本实用新型实施例二提供的封装方法中第一柔性电路板和第二柔性电路板连接之后的结构示意图；

图12为本实用新型实施例二提供的封装方法中封装金属外壳的结构示意图一；

图13为本实用新型实施例二提供的封装方法中封装金属外壳的结构示意图二；

图14为本实用新型实施例二提供的封装方法中固定封盖的结构示意图。

附图标记：

1-指纹感应芯片； 2-第一柔性电路板； 3-第二柔性电路板；

4-金属焊接球； 5-金属外壳； 11-半导体晶片；

12-指纹感应元件； 13-金属凸块； 41-上电路板；

42-下电路板； 43-金属球； 51-壳体；

52-封盖； 53-开口； 6-缓冲胶体；

7-固定胶体； 8-绝缘胶体； 9-保护挡板；

14-第一间隙； 54-镭射焊接点； 131-铝块；

132-金块； 133-锡块。

具体实施方式

图1为本实用新型实施例提供的指纹识别装置的结构示意图。如图1所示，该指纹识别装置可以包括：指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3、金属焊接球4和金属外壳5。

其中，指纹感应芯片1包括若干引脚，该指纹感应芯片1通过若干引脚焊接在第一柔性电路板2上。指纹感应芯片1用于对手指指纹中的脊和谷进行识别，根据指纹中谷和脊的排布和深度的不同，指纹感应芯片1产生感应电流并通过若干引脚输出。第一柔性电路板2上设置有硬件电路，硬件电路的输入端引脚与指纹感应芯片1上的若干引脚对应连接，用于对指纹感应芯片1发出的感应电流进行识别和传输。

第二柔性电路板3通过金属焊接球4与第一柔性电路板2固定且电连接，以将指纹感应芯片1固定在第一柔性电路板2和第二柔性电路板3之间。金属焊接球4的一个功能是用于支撑第一柔性电路板2和第二柔性电路板3，另一个功能是实现第一柔性电路板2和第二柔性电路板3的电连接，金属焊接球4的数量可以为多个，用于传输不同的电信号。

指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3和金属焊接球4封装在金属外壳5内。金属外壳5能够屏蔽外界干扰，提高指纹识别的精确度。

上述指纹识别装置的结构较为简单，其制造工艺相比于现有技术也简化了许多，不再需要多个器件层叠设置，而是通过金属焊接球将两个柔性电路板固定且保持电连接，且将指纹感应芯片固定在两个柔性电路板之间，上述构件均封装在金属外壳中，简化了封装结构和封装工艺，提高了产品的封装良率，进而提高了产品的质量。

上述指纹感应芯片1可采用现有技术中常用的用于识别手指指纹脊和谷的器件。本实施例采用的指纹感应芯片1具体包括半导体晶片11和设置在半导体晶片11上的指纹感应元件12，指纹感应元件12的输出端作为前述的指纹感应芯片1的若干引脚。

指纹感应元件12具体可设置在半导体晶片11的第一表面上，可以设置在第一表面的中心位置。通过现有技术中常用的刻蚀工艺在半导体晶片11的第一表面进行刻蚀来形成指纹感应元件12，指纹感应元件12的排布规则可以为阵列形式，或者为其它形式，本实施例并不限定。本实施例中提供的半导体晶片11可采用二氧化硅材料制成，其厚度可以在350微米至650微米之间，适当增加厚度可以提高半导体晶片11的强度。指纹感应元件12的输出端形成多个引脚，与第一柔性电路板2中对应的电路连接，用于将感应电流传输给第一柔性电路板2。

上述指纹感应芯片1与第一柔性电路板2的连接方式有很多中，本领域技术人员可根据实际的结构来进行设计。本实施例提供一种实现方式：指纹感应芯片1通过金属凸块13连接至第一柔性电路板2。若采用上述由指纹感应元件12和半导体晶片11构成的指纹感应芯片1，则金属凸块13的一端固定在半导体晶片11上，另一端固定在第一柔性电路板2上，并且金属凸块13分别与指纹感应元件12和第一柔性电路板2中的对应线路连接，以实现将指纹感应芯片1与第一柔性电路板2固定连接，且实现指纹感应芯片1和第一柔性电路板2保持电连接。

金属凸块13的数量可以为多个，可以分别排布在指纹感应元件12的两侧，其排布方式也可以为其它形式，本实施例并不限定。多个金属凸块13可将指纹感应元件12输出的电信号引出，并传送至第一柔性电路板2。

采用金属凸块13一方面是用于支撑和固定第一柔性电路板2，另一方面用于实现将指纹感应元件12和第一柔性电路板2保持电连接，因此在金属凸块13的材料选择上，本实施例分别采用铝、金和锡，分别制成厚度较薄的块状结构，在半导体晶片11的对应位置处依次形成铝块、金块和锡块。其中，铝块的重量较轻，金块的导电能力较好，锡块在金属焊接的领域中具有较强的熔接能力，采用三种金属块相结合，既能够将金属凸块13与第一柔性电路板2牢固连接，又能够达到较好的导电效果。

另外，上述结构中的金属焊接球4的功能一方面是实现第一柔性电路板2和第二柔性电路板3的牢固连接，另一方面是实现第一柔性电路板2和第二柔性电路板3的电连接，其具体形状和结构可以由技术人员进行具体设定。本实施例提供一种可参考的实现方式：

金属焊接球4包括：上电路板41、下电路板42和金属球43，其中，上电路板41焊接在第一柔性电路板2上，并且与第一柔性电路板2电连接；下电路板42焊接在第二柔性电路板3上，并且与第二柔性电路板3电连接；金属球43分别与上电路板41和下电路板42焊接，并实现上电路板41和下电路板42之间电连接。

金属焊接球4的数量也可以为多个，分别用于在第一柔性电路板2和第二柔性电路板3之间传送不同的电信号。上电路板41焊接在第一柔性电路板2上，一方面实现固定连接在第一柔性电路板2上，另一方面与第一柔性电路板2中的某个线路连接。下电路板42焊接在第二柔性电路板3上，一方面实现固定连接在第二柔性电路板3上，另一方面与第二柔性电路板3中的某个线路连接。上电路板41、下电路板42与焊接在二者之间的金属球43共同实现了在第一柔性电路板2和第二柔性电路板3之间传送电信号。

另外，由于指纹感应芯片1容易受到外界的剧烈震动而损坏，可以在指纹感应芯片1和第二柔性电路板3之间填充缓冲胶体6，具体可在半导体晶片11中与第一表面相对的第二表面和第二柔性电路板3之间填充缓冲胶体6。该缓冲胶体6可以采用现有技术中常用的形状固定且弹性较好的胶体，用于在指纹感应芯片1在受到外界剧烈震动时对其进行缓冲保护。

为了使指纹感应芯片1与第一柔性电路板2之间更牢固，可以在二者之间涂覆粘度较高的胶体,并干燥固化形成结构稳定的固定胶体7。

还可以在指纹感应芯片1与金属外壳5之间填充绝缘物质，例如绝缘胶体8。具体可在指纹感应芯片1和第一柔性电路板2之间形成的间隙中填充，以及在第一柔性电路板2与金属外壳5之间填充，其一方面的功能是对指纹感应芯片1进行保护，另一方面能够将第一柔性电路板2固定在金属外壳5的顶部。该绝缘物质还可以为陶瓷材料，填充在指纹感应芯片1和第一柔性电路板2之间形成的间隙中，用于对指纹感应芯片1进行保护。而在第一柔性电路板2与金属外壳5之间可以填充绝缘胶体，以将第一柔性电路板2固定在金属外壳5的顶部。

将上述指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3和金属焊接球4整体封装在金属外壳5中，具体的，该金属外壳5可以包括壳体51和封盖52。第一柔性电路板2固定在壳体51的顶部，封盖52固定在第二柔性电路板3上，且与壳体51焊接。本领域技术人员可以理解的，可以在金属外壳5的顶部中间开设一个开口53，对应的，第一柔性电路板2中与指纹感应芯片1的对应位置处也设置穿孔，使得指纹感应芯片1的上方不存在任何导电物质。另外，在指纹感应芯片1上方涂覆的绝缘胶体8的表面需进行平坦化操作，避免出现凸起或凹陷，以提高指纹识别的精确度和灵敏度。

第二柔性电路板3的一端穿过金属外壳5的侧面，与指纹识别装置中的外部处理电路连接，以对指纹感应芯片1发出的感应电流进行识别，进而对手指指纹中的脊和谷的排布进行辨识。

上述技术方案通过将指纹感应芯片固定在第一柔性电路板上，采用金属焊接球将第一柔性电路板和第二柔性电路板固定并实现电连接，然后将指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板和金属焊接球整体封装在金属外壳中，简化了封装结构和封装工艺，提高了产品的封装良率，进而提高了产品的质量。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的指纹识别装置的封装方法的流程图。本实施例是基于上述实施例所提供的指纹识别装置提出的一种封装方法，也即指纹识别装置包括指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3、金属焊接球4和金属外壳5。如图2所示，该方法可以包括如下几个步骤：

步骤10、将指纹感应芯片1通过指纹感应芯片1中的若干引脚焊接在第一柔性电路板2上。

步骤20、将第一柔性电路板2通过金属焊接球4固定在第二柔性电路板3上，且与第二柔性电路板3电连接。

步骤30、将指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3和金属焊接球4封装在金属外壳5内。

具体的，上述步骤10中，指纹感应芯片1可以包括半导体晶片11和设置在半导体晶片11上的指纹感应元件12，指纹感应元件12的输出端作为若干引脚。因此，可将指纹感应元件12中的若干引脚焊接在第一柔性电路板2上。

步骤10中，将指纹感应芯片1焊接在第一柔性电路板上2的方式可参照如下步骤来实现：

图3为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成指纹感应元件的结构示意图。如图3所示，首先，在半导体晶片11的第一表面上形成指纹感应元件12。具体可采用现有技术中常用的刻蚀技术形成指纹感应元件12，本实施例对指纹感应元件12的具体结构和排布方式并不限定，本领域技术人员可根据现有技术中常用的实现方式来进行设定。

图4为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成金属凸块的结构示意图。如图4所示，在半导体晶片11上形成金属凸块13，该金属凸块13与指纹感应元件12的若干引脚连接。金属凸块13为由铝、金、锡三种金属分别制成块状结构，可采用金属沉积的方式，在半导体晶片11的第一表面上，在指纹感应元件12的两侧先形成铝块131，参照图3。然后在铝块131的上方依次形成金块132和锡块133，铝块131、金块132和锡块133共同作为金属凸块13。

图5为本实用新型实施例二提供的封装方法中固定第一柔性电路板后的结构示意图。如图5所示，将金属凸块13固定在第一柔性电路板2上，并与第一柔性电路板2电连接。具体可将第一柔性电路板2焊接在金属凸块13中的锡块133上。并且按照指纹感应元件12和第一柔性电路板2之间设定的电路连接关系，通过金属凸块13进行电路连接。

第一柔性电路板2中设置有与指纹感应元件12的位置和尺寸相匹配的矩形开孔，以确保指纹感应元件12对指纹感应的灵敏度和精确度。为了对指纹感应元件12进行保护，可在这里先在矩形开孔中固定一块保护挡板9，该保护挡板9的材料可以由技术人员来设定，选用具有一定机械强度的材料。第一柔性电路板2中的矩形开孔与指纹感应元件12之间形成第一间隙14。

图6为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成固定胶体的结构示意图。如图6所示，在半导体晶片11和第一柔性电路板2之间除上述第一间隙14之外的其余区域中填充固定胶体7。固定胶体7的作用一方面是对半导体晶片11进行保护，防止因振动而损坏半导体晶片11，另一方面是将半导体晶片11与第一柔性电路板2牢固连接。固定胶体7可根据其功能选用本领域内常用的胶材料。

图7为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成绝缘胶体的结构示意图。如图7所示，先将第一柔性电路板2中的保护挡板9去除，然后在第一间隙14中填充绝缘胶体8，绝缘胶体8填满第一间隙14，且还可以涂覆在第一柔性电路板2中欲固定在金属外壳5顶部的表面上。另外，还需将绝缘胶体8的表面平坦化，避免出现凸起或凹陷，以在手指触碰绝缘胶体8时提高指纹感应元件12的感应灵敏度和精确度。上述绝缘胶体8也可以为陶瓷材料或其他的绝缘材料，可选用强度较高且耐刮蹭的材料。

采用以上步骤形成的结构，其中指纹感应元件12至绝缘胶体8表面的距离能够小于50微米，比现有技术中存在的指纹识别装置的距离小得多，缩小了指纹识别装置的体积，减小了在智能终端中占用的空间，有利于智能终端实现超薄化设计。

另外，为了进一步对指纹感应芯片1进行保护，可在指纹感应芯片1和第二柔性电路板3之间填充缓冲胶体6。因此，在步骤20之前，可以预先将缓冲胶体6形成在第二柔性电路板3上，如图8所示，图8为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成缓冲胶体的结构示意图。

然后执行步骤20，即：将第一柔性电路板2通过金属焊接球4固定在第二柔性电路板3上，且与第二柔性电路板电3连接。

对于金属焊接球4包括上电路板41、下电路板42和金属球43的实现方式，可分别将上电路板41焊接至第一柔性电路板2上，并与第一柔性电路板2电连接，如图7所示；将下电路板42焊接至第二柔性电路板3上，如图8所示；然后将金属球43的一端与上电路板41焊接，另一端与下电路板42焊接，如图9所示，图9为本实用新型实施例二提供的封装方法中形成金属球的结构示意图。

图10为本实用新型实施例二提供的封装方法中第一柔性电路板和第二柔性电路板连接之前的结构示意图，图11为本实用新型实施例二提供的封装方法中第一柔性电路板和第二柔性电路板连接之后的结构示意图。如图10和11所示，将金属焊接球4将上电路板41和下电路板42焊接到一起，实现了将第一柔性电路板2和第二柔性电路板3固定连接。

在步骤20结束后，可执行步骤30。将指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3和金属焊接球4封装在金属外壳5的内部。具体的，金属外壳5包括壳体51和封盖52。将已经固定连接的指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3和金属焊接球4放入壳体51中，第一柔性电路板2朝向壳体51的顶部，并通过第一柔性电路板2表面涂覆的胶体与壳体51粘接在一起，以使指纹感应芯片1正对壳体51顶部设置的开口53。

之后，将封盖52固定在第二柔性电路板3上。或者，封盖52也可以在之前的步骤中就与第二柔性电路板3固定连接，如图8所示。

图12为本实用新型实施例二提供的封装方法中封装金属外壳的结构示意图一，图12示出了指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3和金属焊接球4封装在金属外壳5内部之前的结构示意图。图13为本实用新型实施例二提供的封装方法中封装金属外壳的结构示意图二，图13示出了指纹感应芯片1、第一柔性电路板2、第二柔性电路板3和金属焊接球4封装在金属外壳5内部之后的结构示意图。

图14为本实用新型实施例二提供的封装方法中固定封盖的结构示意图。如图14所示，将封盖52和壳体51焊接在一起，可以采用镭射焊接法，在封盖52和壳体51之间形成镭射焊接点54。

本实施例提供的技术方案通过将指纹感应芯片固定在第一柔性电路板上，采用金属焊接球将第一柔性电路板和第二柔性电路板固定并实现电连接，然后将指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板和金属焊接球整体封装在金属外壳中，简化了封装结构和封装工艺，提高了产品的封装良率，进而提高了产品的质量。

本实用新型还提供一种智能终端的实现方式，该智能终端可以为手机、平板电脑、触摸操控设备等，其中包括上述实施例一所提供的指纹识别装置。该指纹识别装置通过将指纹感应芯片固定在第一柔性电路板上，采用金属焊接球将第一柔性电路板和第二柔性电路板固定并实现电连接，然后将指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板和金属焊接球整体封装在金属外壳中，简化了封装结构和封装工艺，提高了产品的封装良率，进而提高了产品的质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板、金属焊接球和金属外壳；其中，

所述指纹感应芯片包括若干引脚，所述指纹感应芯片通过所述若干引脚焊接在第一柔性电路板上；

所述第二柔性电路板通过所述金属焊接球与所述第一柔性电路板固定且电连接，以将所述指纹感应芯片固定在所述第一柔性电路板和第二柔性电路板之间；

所述指纹感应芯片、第一柔性电路板、第二柔性电路板和金属焊接球封装在金属外壳内。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹感应芯片包括半导体晶片和设置在所述半导体晶片上的指纹感应元件；

所述指纹感应元件的输出端作为所述若干引脚。

3.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹感应芯片通过金属凸块与所述第一柔性电路板连接；

所述金属凸块的一端固定在所述半导体晶片上，并与所述指纹感应元件的若干引脚连接，另一端固定在所述第一柔性电路板上，并与所述第一柔性电路板电连接。

4.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述金属焊接球包括：上电路板、下电路板和金属球；

所述上电路板焊接在所述第一柔性电路板上，所述下电路板焊接在所述第二柔性电路板上，所述金属球分别与所述上电路板和下电路板焊接。

5.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹感应芯片和第二柔性电路板之间填充有缓冲胶体。

6.根据权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹感应芯片与所述金属外壳之间填充有绝缘物质。

7.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述金属外壳包括壳体和封盖；

所述第一柔性电路板固定在所述壳体的顶部；

所述封盖固定在所述第二柔性电路板上，且与所述壳体焊接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述金属凸块包括层叠设置的铝块、金块和锡块；

所述铝块固定在所述半导体晶片上，所述锡块焊接在所述第一柔性电路板上。

9.一种智能终端，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的指纹识别装置。