CN207882927U - 一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构。基板底部外圈设置有触摸感应电极铺铜，基板上设置有指纹芯片，指纹芯片外部封装有LGA封装材料，所述的指纹芯片顶部和底部分别设置有指纹识别芯片电路和指纹识别芯片电路PAD，基板顶部和底部的触摸感应电极铺铜通过过孔相连接，基板底部的触摸感应电极铺铜上还设置有触摸感应电极PAD。本实用新型在无需金属环情况下一样能实现检测手指低功耗待机的功能，可省去让金属环，可保证让指纹锁的外壳金属件结构接地以增强指纹识别芯片的ESD防护性能和减小指纹图像的噪声。让指纹锁的外壳结构设计不受金属环困扰，降低指纹锁使用的成本，提高指纹锁的性能。

Description

一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构

技术领域

本实用新型涉及的是指纹识别封装技术领域，具体涉及一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构。

背景技术

当前，指纹识别技术已经开始广泛应用于各种电子设备中，比如手机、嵌入式系统等智能终端、指纹锁等，利用人体的指纹特征对个人身份进行识别，在所有的生物识别技术中，指纹识别技术是目前最为成熟、应用最广的生物识别技术。在嵌入式指纹识别系统应用领域中，如指纹锁中对系统低待机电流有极为严格的要求，在不影响正常使用的情况下待机电流能做到越小越好，这样才能确保电池组能够提供给系统长时间的续航及正常工作。但目前市面上很多指纹锁为了实现这一需求在指纹模组中加入了待机电流极小的单通道触摸检测芯片来检测手指，其它如光学指纹传感器模组或超声波指纹传感器模组应用也类似加入了单通道触摸检测芯片来检测手指，而该触摸检测芯片的感应电极需要连接金属环来做手指检测用，而目前市面上较多的指纹锁的结构外壳使用的是导电金属合金材料且应系统要求需接地处理，但使用了该触摸检测芯片的方案后此处的金属环做检测手指用而不能接地，导致结构设计中需要做金属环与指纹锁结构外壳做隔离处理，如果金属环靠近系统地会导致触摸不灵敏且容易出现短路失效的问题。由此可见设计一种无需金属环做低功耗手指检测的指纹识别芯片在嵌入式指纹识别应用中变得尤为重要。

如图1所示，是一种常见的带触摸检测芯片的低功耗指纹识别系统，其包括有金属环(触摸感应电极)、电池组、指纹传感器模组、MCU控制器(微控制器及算法处理芯片)、触摸检测芯片、外设电源控制、锁及其他外设模块。

图1中系统中为了实现低功耗待机，Touch Ring金属环是用来检测手指，此处的金属环是连接到了触摸芯片的感应电极TP上，而目前市面上较多的指纹锁的结构外壳使用的是导电金属合金材料在应用中常常需要让系统外壳做接地处理，在此处的金属环在指纹锁的结构中显得尤为突兀，且不能接接触或连接到金属外壳，否则会导致触摸芯片的感应电极短接到系统地从而无法起到检测手指的作用，所以设计中会受到限制；在靠近在外壳的金属结构中此金属环和指纹锁外壳结构需要做绝缘隔离处理，增加了用户使用成本，且此金属环在这种应用场合中不能省去。

综上所述，本实用新型设计了一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构，在无需金属环情况下一样能实现检测手指低功耗待机的功能，可省去让金属环，可保证让指纹锁的外壳金属件结构接地以增强指纹识别芯片的ESD防护性能和减小指纹图像的噪声。让指纹锁的外壳结构设计不受金属环困扰，降低指纹锁使用的成本，提高指纹锁的性能。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构，包括基板、触摸感应电极铺铜、指纹芯片、LGA封装材料、指纹识别芯片电路、指纹识别芯片电路PAD、触摸感应电极PAD，基板底部外圈设置有触摸感应电极铺铜，基板上设置有指纹芯片，指纹芯片外部封装有LGA封装材料，所述的指纹芯片顶部和底部分别设置有指纹识别芯片电路和指纹识别芯片电路PAD，基板顶部和底部的触摸感应电极铺铜通过过孔相连接，基板底部的触摸感应电极铺铜上还设置有触摸感应电极PAD。

作为优选，所述的LGA封装材料与人体的手指接触构成第一电容，LGA封装材料与基板底部的触摸感应电极铺铜构成电第二电容，等效于手指与第一电容与第二电容串联后再接入指纹芯片的TP端。

本实用新型的有效果：本实用新型在无需金属环情况下一样能实现检测手指低功耗待机的功能，可省去让金属环，可保证让指纹锁的外壳金属件结构接地以增强指纹识别芯片的ESD防护性能和减小指纹图像的噪声。让指纹锁的外壳结构设计不受金属环困扰，降低指纹锁使用的成本，提高指纹锁的性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为常见的带触摸检测的低功耗指纹识别系统结构图；

图2为常见的指纹识别芯片LGA封装结构图；

图3为图2的底部示意图；

图4为图2的侧视图；

图5为本实用新型的结构示意图；

图6为图5的底部结构示意图；

图7为图5的侧视图；

图8为本实用新型的手指按压在指纹识别芯片上面的结构示意图；

图9为本实用新型的无需金属环的触摸检测的低功耗指纹识别系统图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图5-图9，本具体实施方式采用以下技术方案：一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构，包括基板1、触摸感应电极铺铜2、指纹芯片3、LGA封装材料4、指纹识别芯片电路5、指纹识别芯片电路PAD6、触摸感应电极PAD7，基板1底部外圈设置有触摸感应电极铺铜2，基板1上设置有指纹芯片3，指纹芯片3外部封装有LGA封装材料4，所述的指纹芯片3顶部和底部分别设置有指纹识别芯片电路5和指纹识别芯片电路PAD6，基板1顶部和底部的触摸感应电极铺铜2通过过孔相连接，基板1底部的触摸感应电极铺铜2上还设置有触摸感应电极PAD7。

值得注意的是，所述的LGA封装材料4与人体的手指接触构成第一电容C1，LGA封装材料4与基板底部的触摸感应电极铺铜构成电第二电容C2，等效于手指与第一电容C1与第二电容C2串联后再接入指纹芯片3的TP端。

本具体实施方式指纹识别芯片电路的pad基本不变，新增加了触摸感应电极区的铺铜和触摸感应电极pad，其中TOP层的触摸感应电极区的铺铜与BOTTOM层的触摸感应电极区的铺铜通过过孔相连接。从SIDE view中当手指按压在指纹识别芯片上面，人体的手指与指纹芯片封装的塑封料接触构成电容C1，封装的塑封料与基板底部的触摸感应电极区的铺铜构成电容C2，等效于手指与C1与C2串联后再接入触摸芯片TP端。这种方式等效于图1中手指直接触摸到金属环。而图3中利用到了基板中的铺铜作为触摸感应电极这样就可以在外围应用中去掉了金属环。

图4是本发明无需金属环的触摸检测的低功耗指纹识别系统，其中指纹识别模块、MCU控制器、锁及其他外设模块、触摸检测芯片在原系统应用电路中基本不变，但去掉了金属环取而代之的是将触摸芯片的TP端接入了指纹识别芯片封装中的触摸感应电极pad，根据触摸芯片的应用原来可通过调节Cj来改变手指检测的灵敏度；此发明既保留了和之前常规方案一样的低功耗待机功能，又省去了金属环，节约了成本，避免了指纹锁结构设计中外壳不能接地的限制。从而避免了金属环靠近地导致触摸不灵敏且容易出现短路失效的问题。为用户提供更好的嵌入式指纹识别系统的体验。

进一步地，如图5中的触摸感应电极铺铜2同样可以设计在该芯片应用中的FPC和PCB中，即在FPC或PCB上设计铺铜位于指纹芯片底部，这样也可实现同样的功能；另外感应电极的铺铜形状非固定的，可设计成椭圆形、矩形、圆形等均可。

假设没有本发明带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装，在嵌入式指纹锁中因为做低功耗设计需要加入金属环做手指检测用，这样会使包围指纹识别芯片及模组金属环甚至指纹锁的结构外壳不能接地。会导致电容式指纹识别芯片ESD保护性能降低、指纹图像噪声变大，导致指纹锁的体验不佳，且让产品在使用中增加ESD静电放电引起失效的风险，使用寿命降低。此发明可省去金属环，降低成本问题，可增强指纹锁性能及带来更加便利的体验。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构，其特征在于，包括基板(1)、触摸感应电极铺铜(2)、指纹芯片(3)、LGA封装材料(4)、指纹识别芯片电路(5)、指纹识别芯片电路PAD(6)、触摸感应电极PAD(7)，基板(1)底部外圈设置有触摸感应电极铺铜(2)，基板(1)上设置有指纹芯片(3)，指纹芯片(3)外部封装有LGA封装材料(4)，所述的指纹芯片(3)顶部和底部分别设置有指纹识别芯片电路(5)和指纹识别芯片电路PAD(6)，基板(1)顶部和底部的触摸感应电极铺铜(2)通过过孔相连接，基板(1)底部的触摸感应电极铺铜(2)上还设置有触摸感应电极PAD(7)。

2.根据权利要求1所述的一种带有触摸感应检测区的指纹识别芯片封装结构，其特征在于，所述的LGA封装材料(4)与人体的手指接触构成第一电容(C1)，LGA封装材料(4)与基板底部的触摸感应电极铺铜构成电第二电容(C2)，等效于手指与第一电容(C1)与第二电容(C2)串联后再接入指纹芯片(3)的TP端。