CN207182331U - 超声波指纹识别模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超声波指纹识别模组及电子设备，超声波指纹识别模组包括封装壳体，在所述封装壳体内安装有超声波传感器及与所述超声波传感器电连接的电路板。所述封装壳体与所述超声波传感器顶面相对的结构能够传导超声波。所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测反射的超声波。该超声波指纹识别模组将超声波传感器及电路板封装为独立的单体，从而可以直接安装于手机、笔记本、锁、汽车等电子设备中，提高了超声波指纹识别模组安装的便利性。

Description

超声波指纹识别模组及电子设备

技术领域

本实用新型涉及指纹识别技术领域，特别是涉及一种超声波指纹识别模组及电子设备。

背景技术

超声波指纹识别技术是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波(即超声波到达不同材质表面时，被反射回的超声波能量及历经的路程都不同)而进行指纹识别的。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹嵴与指纹峪所在的位置。超声波指纹识别技术可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的三维特征。而且，由于超声波具有一定穿透性，因此在手指有少量污垢或潮湿的情况下仍能工作，可以穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石等设备进行识别。因此，超声波指纹识别技术越来越受到人们的重视。然而，随着电子设备种类的增多，如何提高超声波指纹识别模组安装的便利性是亟待解决的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对如何提高超声波指纹识别模组安装便利性的问题，提供一种超声波指纹识别模组及电子设备。

一种超声波指纹识别模组，包括封装壳体，在所述封装壳体内安装有超声波传感器及与所述超声波传感器电连接的电路板；所述封装壳体与所述超声波传感器顶面相对的结构能够传导超声波；所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测反射的超声波。该超声波指纹识别模组将超声波传感器及电路板封装为独立的单体，从而可以直接安装于手机、笔记本、锁、汽车等电子设备中，提高了超声波指纹识别模组安装的便利性。

在其中一个实施例中，所述封装壳体内还设有加固单元；所述加固单元设于所述超声波传感器的底部，并用于保护所述超声波传感器及减弱由所述超声波传感器产生且传播方向为除了朝向所述超声波传感器顶面的其他方向的超声波。通过设置加固单元，从而可以对朝超声波传感器下方传播的超声波进行衰减，即减弱这些超声波的能量，尽量减少这些超声波反射回至超声波传感器的概率，以避免对超声波传感器造成干扰，从而提高指纹识别的精确性。

在其中一个实施例中，所述加固单元包括保护结构，且所述保护结构与所述超声波传感器底部之间存在间隙；所述间隙内的物质能够减弱超声波。

在其中一个实施例中，所述保护结构包括相互连接的第一壳体和第二壳体；所述第一壳体的一端通过第一胶粘剂粘贴于所述超声波传感器的底部，所述第一壳体的另一端连接所述第二壳体的一端；所述第二壳体的另一端通过第二胶粘剂粘贴于所述封装壳体的内侧。所述保护结构共同形成一个空间较大的间隙，从而能够增强对超声波衰减的能力。

在其中一个实施例中，所述第一壳体与所述第二壳体均为金属材料。第一壳体和第二壳体不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波的干扰。

在其中一个实施例中，所述加固单元为聚氨酯多孔泡棉。

在其中一个实施例中，所述封装壳体内还设有贴合层；所述贴合层用于将所述超声波传感器贴合于所述封装壳体内，并用于进行声阻匹配。贴合层除了具有声阻匹配的效果，还可以填充断差，从而提高超声波传输的有效性。

在其中一个实施例中，所述贴合层为OCA固态胶或者胶水。

在其中一个实施例中，所述封装壳体与所述超声波传感器顶面相对的结构的材料为玻璃、陶瓷、蓝宝石、亚克力或铝。

一种电子设备，包括所述超声波指纹识别模组。

上述超声波指纹识别模组及电子设备中，封装壳体内安装有超声波传感器及与超声波传感器电连接的电路板，且封装壳体与超声波传感器顶面相对的结构能够传导超声波，从而保证超声波能够正常传导至封装壳体外侧，因此，该超声波指纹识别模组将超声波传感器及电路板封装为独立的单体，从而可以直接安装于手机、笔记本、锁、汽车等电子设备中，提高了超声波指纹识别模组安装的便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式提供的超声波指纹识别模组的结构示意图；

图2为另一实施方式提供的超声波指纹识别模组的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式提供了一种超声波指纹识别模组，能够利用超声波扫描用户的指纹，并对指纹进行识别，可以安装于电子设备内。其中，电子设备例如为手机、笔记本、锁、汽车等。

请参考图1，该超声波指纹识别模组包括封装壳体100，在封装壳体100内安装有超声波传感器200及与超声波传感器200电连接的电路板300。其中，封装壳体100与超声波传感器200顶面相对的结构能够传导超声波。超声波传感器200能够发射超声波，并能够检测反射的超声波。

封装壳体100与超声波传感器200顶面相对的结构，是指超声波朝向接触对象传导时需经过的封装壳体100的结构(图1中为封装壳体100位于上面的结构)。对于能够传导超声波的结构，即该结构的声阻抗小于设定阈值(例如声阻抗与玻璃的声阻抗接近)，从而可以保证传导超声波。

此外，基于超声波容易穿透物体的性能，使得封装壳体100的材料可以有较广的选择范围，例如：与超声波传感器200顶面相对的结构的材料为玻璃、陶瓷、蓝宝石、亚克力或铝。其中，如果为玻璃，则厚度可达800μm；如果为铝，厚度可达650μm；如果为蓝宝石，厚度可达350μm。此外，封装壳体100外表面还可以通过印刷或喷涂工艺实现各种定制化效果，以便于区分适用于不同场景下的各超声波指纹识别模组。例如：如果两个超声波指纹识别模组分别适用于汽车、锁，则对这两个超声波指纹识别模组封装壳体100的外表面分别印刷不同的图案，以便于区分。

电路板300放置于超声波传导至接触对象所经过的路径之外，即超声波在向接触对象传导的过程中不会经过电路板300，从而可以避免电路板300对超声波的传导造成影响。

此外，电路板300上设有驱动芯片，驱动芯片例如为ASIC(ApplicationSpecificIntegrated Circuit)芯片。驱动芯片向超声波传感器200提供控制信号(例如向超声波传感器200发送高频电信号)，以使得超声波传感器200发射超声波。并且，驱动芯片还接收超声波传感器200将反射的超声波转换得到的电信号，以对指纹进行识别。

超声波传感器200包括TFT基板、电极层及压电层。电极层及压电层依次设于TFT基板上。其中，TFT基板包括若干按照阵列方式排布的薄膜晶体管，并且，TFT基板可以对压电层根据反射的超声波转换得到的电信号进行放大等处理。电极层由导电材料构成，导电材料例如为银浆。压电层由压电材料构成。压电材料例如为铁电高分子聚合物P(VDF-TrFE)。此外，TFT基板和电极层均与上述驱动芯片电连接。具体地，电路板300为柔性电路板。

上述超声波传感器200的工作原理为：驱动芯片向电极层施加相应的高频电信号。在电极层被施加了高频电信号后，将高频电信号传导至压电层，从而使得压电层发射超声波。超声波向上传播直至到达接触对象后进行反射，之后压电层接收反射的超声波并转换为电信号，该电信号再经TFT基板经过相应的处理(例如放大)后传送至驱动芯片内转换为图像，以对指纹进行识别。

综上所述，上述超声波指纹识别模组通过封装壳体100将超声波传感器200及电路板300封装为独立的单体，从而可以直接安装于手机、笔记本、锁、汽车等电子设备中，提高了超声波指纹识别模组安装的便利性。

在其中一个实施例中，请继续参考图1，封装壳体100内还设有加固单元400。加固单元400设于超声波传感器200的底部，并用于保护超声波传感器200及减弱由超声波传感器200产生且传播方向为除了朝向超声波传感器200顶面的其他方向(例如传播至超声波传感器200下方)的超声波。具体地，加固单元400可以利用扩散、散射或吸收等方式来减弱传播不利的超声波。

在该超声波指纹识别模组中，超声波传感器200产生的超声波可以多向传播，超声波既可以向超声波传感器200上方传播从而到达接触对象，又可以向超声波传感器200下方传播。其中，朝超声波传感器200上方传播的超声波为有用的超声波，当传播至接触对象后被反射回来并被超声波传感器200接收后，即可进行指纹识别。朝超声波传感器200下方传播的超声波为不利的超声波，一旦这些超声波遇到异物、脏污或者其它障碍物也会被反射回至超声波传感器200，就会对超声波传感器200造成干扰，影响指纹识别的精确性。因此，本实施例中，通过设置加固单元400，从而可以对朝超声波传感器200下方传播的超声波进行衰减，即减弱这些超声波的能量，尽量减少这些超声波反射回至超声波传感器200的概率，以避免对超声波传感器200造成干扰，从而提高指纹识别的精确性。

在其中一个实施例中，请继续参考图1，加固单元400包括保护结构410，且保护结构410与超声波传感器200底部之间存在间隙420。间隙420内的物质能够减弱超声波。

具体地，间隙420内的物质可以为空气。由于基于介质的粘滞性、热传导、介质的实际结构及介质的微观动力学过程中引起的弛豫效应等因素，决定了超声波在气体、液体、固体中传播时，衰减程度分别为最厉害、较弱、最小(即空气对超声波的衰减程度最大)，因此，本实施例中，朝超声波传感器200下方或其他方向传播的超声波进入到具有空气的间隙420后，就会被空气衰减，而由于空气对超声波的衰减程度较大，因此可以尽可能多地去掉不需要的超声波，进一步提高指纹识别的精确性。

具体地，请继续参考图1，上述保护结构410包括相互连接的第一壳体411和第二壳体412。第一壳体411的一端通过第一胶粘剂510粘贴于超声波传感器200的底部，第一壳体411的另一端连接第二壳体412的一端。第二壳体412的另一端通过第二胶粘剂520粘贴于封装壳体100的内侧。

具体地，第一壳体411的厚度介于100微米至300微米之间。当第一壳体411的厚度低于100微米，整个超声波指纹识别模组的强度不够，可靠性低。当第一壳体411的厚度高于300微米，厚度太厚，又不能满足消费者对超声波指纹识别模组及其电子设备轻薄化的需求。

其中，第一壳体411和第二壳体412例如均为板状。材料例如均为金属材料。如此，第一壳体411和第二壳体412不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波的干扰。优选地，第一壳体411与第二壳体412相互垂直，以便于加工。具体地，第一胶粘剂510为双面胶。双面胶不会发生溢胶到超声波传感器200底部的情况，以避免对超声波传感器200造成干扰，从而提高指纹识别的精确性。具体地，第二胶粘剂520为液态胶。进一步地，第二胶粘剂520优选为UV胶，UV胶固化速度快，能有效提高生产效率。

在上述保护结构410中，第一胶粘剂510、第一壳体411除了涂有第一胶粘剂510的其余部分、超声波传感器200的底部及第二壳体412共同形成一个空间较大的间隙420，从而能够增强对超声波衰减的能力。

可以理解的是，加固单元400的具体实现方式不限于上述情况，例如请参考图2，加固单元400还可以为聚氨酯多孔泡棉。

进一步地，请继续参考图1、图2，封装壳体100内还设有贴合层600。贴合层600用于将超声波传感器300贴合于封装壳体100内，并用于进行声阻匹配。

其中，贴合层600进行声阻匹配，可以减小超声波传感器200的压电层与接触对象之间的声阻差，从而使得超声波能够有效传输。具体地，贴合层600例如为OCA固态胶或者胶水。

此外，贴合层600与电路板300可以位于同一层，从而弥补超声波传感器200与电路板300之间存在的阶梯断差。因此，贴合层600除了具有声阻匹配的效果，还可以填充断差，从而提高超声波传输的有效性。

另一实施方式提供了一种电子设备，例如可以是手机、笔记本、锁、汽车等。该电子设备包括上述实施方式提供的超声波指纹识别模组。

需要说明的是，本实施方式提供的电子设备中的超声波指纹识别模组与上一实施方式的原理相同，这里就不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超声波指纹识别模组，其特征在于，包括封装壳体，在所述封装壳体内安装有超声波传感器及与所述超声波传感器电连接的电路板；所述封装壳体与所述超声波传感器顶面相对的结构能够传导超声波；所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测反射的超声波。

2.根据权利要求1所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述封装壳体内还设有加固单元；所述加固单元设于所述超声波传感器的底部，并用于保护所述超声波传感器及减弱由所述超声波传感器产生且传播方向为除了朝向所述超声波传感器顶面的其他方向的超声波。

3.根据权利要求2所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述加固单元包括保护结构，且所述保护结构与所述超声波传感器底部之间存在间隙；所述间隙内的物质能够减弱超声波。

4.根据权利要求3所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述保护结构包括相互连接的第一壳体和第二壳体；所述第一壳体的一端通过第一胶粘剂粘贴于所述超声波传感器的底部，所述第一壳体的另一端连接所述第二壳体的一端；所述第二壳体的另一端通过第二胶粘剂粘贴于所述封装壳体的内侧。

5.根据权利要求4所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述第一壳体与所述第二壳体均为金属材料。

6.根据权利要求2所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述加固单元为聚氨酯多孔泡棉。

7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述封装壳体内还设有贴合层；所述贴合层用于将所述超声波传感器贴合于所述封装壳体内，并用于进行声阻匹配。

8.根据权利要求7所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述贴合层为OCA固态胶或者胶水。

9.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述封装壳体与所述超声波传感器顶面相对的结构的材料为玻璃、陶瓷、蓝宝石、亚克力或铝。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项权利要求所述的超声波指纹识别模组。