CN212541357U - 超音波指纹感测模块的组装结构 - Google Patents

超音波指纹感测模块的组装结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种超音波指纹感测模块的组装结构，包含：一超音波指纹感测模块、一底座、一显示器和一后盖；底座接合于该超音波指纹感测模块的一表面，该底座具有压缩弹性恢复力；显示器与后盖与该超音波指纹感测模块与该底座进行固定，其中利用该显示器顶抵在该超音波指纹感测模块的表面上，使该底座的弹性而顶抵在该后盖的表面上，借以完成该底座与该后盖的表面上的紧密配合而完成位置的固定。

Description

超音波指纹感测模块的组装结构
技术领域
本实用新型涉及一种组装结构，尤其涉及超音波指纹感测模块的组装结构。
背景技术
由于指纹图案因人而异的高度独特性，使得指纹辨识技术是目前应用最广的生物辨识技术。指纹辨识原理是通过指纹感测模块及指纹辨识软体提取出不同指纹所独有的特征信息，最后经过比对演算法得到辨识结果，以确定指纹所有人的身份。为能节省面积，将指纹感测模块设置于显示器的下方是未来的设计走向，也就是所谓显示器嵌入式指纹辨识(Fingerprint On Display，FOD)。而现今指纹感测方式大致分有三种：电容式、光学式以及超音波。
超音波指纹感测模块，其优点在于无需显示器的光源，而且超声波穿透能力强，不受光线影响，抗污渍的能力也高，手指湿了、脏了都能识别，还可以识别出复制指纹，安全性也较高。技术概念是在显示器面板后加入感测模块，在显示器面板上的任何位置皆可捕捉指纹图像。因此效能与辨识度皆高于其他方案。
请参见图1，其为现有超音波指纹感测模块整合到智慧手机的示意图。其中智慧手机1可以被简单区分成两个部分：后盖10与显示器11。为了保证超音波的传递效率，超音波指纹感测模块12必须要跟显示器11背面紧密贴合，通常多以黏胶13来完成两者间的贴合，但此贴合工法几乎不允许重工。因为重工会破坏超音波指纹感测模块12顶部的感测结构，一旦贴合失败，连带显示器11都将一起报废。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种超音波指纹感测模块的组装结构，以祈解决前述现有技术于使用上所产生的缺失。
为能改善此一缺失，本实用新型发展出一种超音波指纹感测模块的组装结构，其包含：一超音波指纹感测模块、一底座、一显示器与一后盖；底座接合于该超音波指纹感测模块的一表面，该底座具有压缩弹性恢复力；显示器与后盖与该超音波指纹感测模块与该底座进行固定，其中利用该显示器顶抵在该超音波指纹感测模块的表面上，使该底座的弹性而顶抵在该后盖的表面上，借以完成该底座与该后盖的表面上的紧密配合而完成位置的固定。
根据本实用新型一实施方式，该超音波指纹感测模块的一上表面上覆盖有一保护结构层，该保护结构层由至少一层的聚合物层来构成，其厚度在 2-20微米之间，其中该上表面为靠近该显示器的一面。
根据本实用新型一实施方式，该超音波指纹感测模块的一上表面上覆盖有一保护结构层，该保护结构层由至少一层的聚合物层来构成，其中该上表面为靠近该显示器的一面。
根据本实用新型一实施方式，该保护结构层的材料是多氟化碳、聚甲基丙烯酸甲酯、SU-8光刻胶与聚二甲基硅氧烷中之一或任意组合。
根据本实用新型一实施方式，该保护结构层接触至该显示器，使该超音波发射器与接收器可发射与接收超音波，用以侦测置放在该显示器上方的指纹。
根据本实用新型一实施方式，该保护结构层的声音阻抗值介于该超音波指纹感测模块的声音阻抗值与该显示器下表面的声音阻抗值之间。
根据本实用新型一实施方式，利用黏合胶来将该底座的一上表面与该超音波指纹感测模块的一下表面完成贴合。
根据本实用新型一实施方式，该底座的材质为硅胶、橡胶或是含有碳、氢、氧与硅的化合物弹性体。
根据本实用新型一实施方式，该底座额外涂布吸音涂料。
根据本实用新型一实施方式，该底座具有不易反射声波的不规则面。
根据本实用新型一实施方式，该底座具有厚度方向周期性结构的声子晶体。
根据本实用新型一实施方式，利用该显示器顶抵在该超音波指纹感测模块的表面上，利用该底座的弹性而以其下表面来顶抵在该后盖表面上的电路元件上，借以完成位置的固定。
根据本实用新型一实施方式，还设置了一个支撑结构，该支撑结构设于该超音波指纹感测模块与该底座之间，该支撑结构比该底座具有较强的抗形变能力，该支撑结构利用固定元件来与后盖完成水平位置上的固定。
根据本实用新型一实施方式，该支撑结构为具有超音波频段声音吸收能力的材料。
根据本实用新型一实施方式，在该支撑结构与该超音波指纹感测模块之间还设置一吸振材料层，该吸振材料层具有超音波声音吸收能力的材料，该吸振材料层的材料为聚合物掺杂无机微细粒子，无机微细粒子包含有金属材料、碳化钨、硼化钨、氮化钨、铁氧体、金刚石、石墨、碳化硅、氮化铝、氮化硼和氧化铝等所完成的吸振材料。
本实用新型效果将可以克服惯用手段中超音波指纹感测模块与显示器接合组装时的良率问题，因此有效地达成发展本实用新型的主要目的。
附图说明
图1：其为现有超音波指纹感测模块整合到智慧手机的示意图。
图2：其为本实用新型一实施例的超音波指纹感测模块的组装方法流程示意图。
图3：其为本实用新型一实施例的超音波指纹感测模块与显示器组装的分解示意图。
图4：其为本实用新型一实施例的超音波指纹感测模块与显示器组装后的示意图。
图5：其为本实用新型另一实施例的超音波指纹感测模块与显示器组装后的示意图。
图6：其为本实用新型又一实施例的超音波指纹感测模块与显示器组装后的示意图。
具体实施方式
以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本实用新型欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略不必要或以通常技术即可完成的元件，以清楚显示本实用新型的技术特点。
请同时参阅图2、图3及图4，其分别为根据本实用新型一实施例的超音波指纹感测模块的组装方法流程及其结构的分解示意图。在一实施例中，可包含下列步骤：在超音波指纹感测模块22的上表面221覆盖一保护结构层220(步骤21)。在一实施例中，上表面221为靠近显示器23的一面，保护结构层220可以是由至少一层的薄聚合物层(POLYMER)构成，其厚度约在2-20微米之间，而保护结构层220的材料可以是多氟化碳 (CxFy)聚合物或是其他聚合物(例如聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，简称PMMA)、SU-8光刻胶或聚二甲基硅氧烷 (Polydimethylsiloxane，简称PDMS))等多种聚合物之一或其任意组合，本实用新型并不以此为限。
保护结构层220的功能除了要防止超音波指纹感测模块22被外物磨损破坏外，还需要考虑声波传递的功能。通过保护结构层220与显示器23的接触，超音波指纹感测模块22可发射与接收超音波，检测置放在显示器23 上方的指纹(图未示出)。而超音波指纹感测模块22通过保护结构层220与显示器23接触时，在其接触位置的选择上，可以选用显示器23结构中较佳的声波传递路径上以及显示器23结构中声波传递较佳的材料上。
接着，将一个带有压缩弹性恢复力的底座21的上表面211黏合至超音波指纹感测模块22的下表面222(步骤S22)，底座21的材质可以是硅胶、橡胶等具有压缩弹性恢复力的的材料，当然还可以有其他材料，例如是其他含有碳、氢、氧与硅的各种化合物弹性体。由于超音波指纹感测模块22的下表面222不具有超音波发射器与接收器等重要元件，因此底座21的上表面211与超音波指纹感测模块22的下表面222可以利用黏合胶来完成贴合。而贴合有底座21的超音波指纹感测模块22则可以用强度较低的方式(例如离型剂(releaseagents)与黏着剂(adhesive)的配合)固定在后盖20的一预设位置上，准备进行下一步的组装。当然，底座21与后盖20间也可以不用粘胶贴合，而是先直接置放在预设位置上来等待下一步的组装。
另外，为能降低超音波的反射所造成的干扰，底座21除具弹性外，还可以特别选用具有此频段声音吸收能力的材料(例如可以是聚合物掺杂如下的无机微细粒子：金属材料、碳化钨(WC)、硼化钨(WB)、氮化钨(WN)、铁氧体、金刚石、石墨、碳化硅(SIC)、氮化铝(A1N)、氮化硼(BN)和氧化铝(Al2O3)等所完成的吸振材料，而所述金属材料包含钨(W)来完成，或是额外涂布吸音涂料。当然，结构也可以是较不易反射声波的不规则面或是其他有利于吸音的立体结构(例如具有厚度方向周期性结构的声子晶体)。
上述超音波指纹感测模块的组装方法可以再接着进行步骤23，用以将显示器23与后盖20进行紧配组装固定，例如利用螺丝等固定元件来完成接合，便可利用底座21的弹性而以底座21的下表面212来顶抵在后盖20的电路元件200上，借以完成底座21与电路元件200两者间的紧密配合而完成位置的加强固定。因为底座21的柔软弹性，其下表面得以适应电路元件 200的不平整表面。而且底座21的压缩恢复力F(图4示出)会使超音波指纹感测模块22顶住显示器23，使其上表面可平整地贴合至显示器23的底部，借此维持有超音波的良好传递特性。本实用新型的作法不需通过黏合方式将超音波指纹感测模块22固定至显示器23，而且底座21与后盖20间的低强度贴合(例如离型剂与黏着剂的配合)以及超音波指纹感测模块22与显示器23间的不贴合，都可以容许组装时进行多次位置调整，不但增加组装精度更可避免良率降低所造成的损失。
由于超音波指纹感测模块22的上表面221具有超音波发射器与接收器等重要元件，因此在一实施例中，保护结构层220的材料可选用具有有利于声音传导特性的材质，例如声音阻抗与上下两层材料可以匹配的材质。更具体而言，在一实施例中，保护结构层220的声音阻抗与显示器23下表面的声音阻抗间可具有一特定的比例关系，例如，保护结构层220的声音阻抗值介于超音波指纹感测模块22本身的声音阻抗值与显示器23下表面的声音阻抗值之间。
而完成组装后的结构示意图则如图4的所示。其中标号皆与图3相同，仅多绘制出用以紧配组装显示器23与后盖20两者的固定元件40的位置与外观的示意，其可利用例如设置于四个角落与侧边的螺丝与螺孔固定所产生的力量来完成显示器23与后盖20两者间的组装。
再请参见图5，其为本实用新型另一实施例的超音波指纹感测模块与显示器组装后的示意图。在此实施例中，超音波指纹感测模块22与底座52之间具有一支撑结构50。相较于具有弹性的底座52，固接在超音波指纹感测模块22下方的支撑结构50具有较强的抗形变能力，支撑结构50利用固定元件(例如螺丝)51来与后盖20完成位置上的固定，而具有弹性的底座52则可以因应后盖20上电路元件200的高低起伏产生形变而产生顶抵力，将超音波指纹感测模块22在垂直方向上与显示器23完成紧配接合。而由于固定元件51与超音波指纹感测模块22间的距离较小，因此固定组件51也需考虑共振的消弭，用以提升整体超音波信号传送的纯净度。
当然，为能降低超音波的反射所造成的干扰，支撑结构50也可以特别选用具有此频段声音吸收能力的材料，结构也可以是较不易反射声波的不规则面或是其他立体结构(例如具有厚度方向周期性结构的声子晶体)。
图6为本实用新型又一实施例的超音波指纹感测模块与显示器组装后的示意图。在此实施例中，支撑结构50与超音波指纹感测模块22之间设置有一吸振材料层60。如上所述，超音波指纹感测模块22下方的支撑结构50 具有较强的抗形变能力，而吸振材料层60则是用以降低超音波的反射所造成的干扰，可以特别选用具有此频段声音吸收能力的材料(例如可以是聚合物掺杂如下的无机微细粒子：金属材料、碳化钨(WC)、硼化钨(WB)、氮化钨(WN)、铁氧体、金刚石、石墨、碳化硅(SIC)、氮化铝(A1N)、氮化硼(BN)和氧化铝(Al2O3)等所完成的吸振材料，而所述金属材料包含钨 (W)来完成，结构也可以是较不易反射声波的不规则面或是其他立体结构 (例如具有厚度方向周期性结构的声子晶体)。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型，因此凡其他未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本实用新型的实用新型概念中。
综上所述，本实用新型是发展出一超音波指纹感测模块的组装方法及其组装结构，可以有效改善现有技术中不允许重工或因为重工而破坏超音波指纹感测模块感测结构的缺失，可以大幅改善超音波指纹感测模块与显示器接合组装时的良率问题，达成本实用新型发展的主要目的。
虽然本实用新型已以实施例公开如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (13)

1.一种超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，其包含：
一超音波指纹感测模块；
一底座，接合于该超音波指纹感测模块的一表面，该底座具有压缩弹性恢复力；以及
一显示器与一后盖，与该超音波指纹感测模块与该底座进行固定，其中利用该显示器顶抵在该超音波指纹感测模块的表面上，使该底座的弹性而顶抵在该后盖的表面上，借以完成该底座与该后盖的表面上的紧密配合而完成位置的固定。
2.根据权利要求1所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，该超音波指纹感测模块的一上表面上覆盖有一保护结构层，该保护结构层由至少一层的聚合物层来构成，其厚度在2-20微米之间，其中该上表面为靠近该显示器的一面。
3.根据权利要求1所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，该超音波指纹感测模块的一上表面上覆盖有一保护结构层，该保护结构层由至少一层的聚合物层来构成，其中该上表面为靠近该显示器的一面。
4.根据权利要求3所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，该保护结构层接触至该显示器，使该超音波发射器与接收器可发射与接收超音波，用以侦测置放在该显示器上方的指纹。
5.根据权利要求3所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，该保护结构层的声音阻抗值介于该超音波指纹感测模块的声音阻抗值与该显示器下表面的声音阻抗值之间。
6.根据权利要求1所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，利用黏合胶来将该底座的一上表面与该超音波指纹感测模块的一下表面完成贴合。
7.根据权利要求1所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，该底座的材质为硅胶或橡胶。
8.根据权利要求1所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，该底座额外涂布吸音涂料。
9.根据权利要求1所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，该底座具有厚度方向周期性结构的声子晶体。
10.根据权利要求1所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，利用该显示器顶抵在该超音波指纹感测模块的表面上，利用该底座的弹性而以其下表面来顶抵在该后盖表面上的电路元件上，借以完成位置的固定。
11.根据权利要求1所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，还设置了一个支撑结构，该支撑结构设于该超音波指纹感测模块与该底座之间，该支撑结构比该底座具有较强的抗形变能力，该支撑结构利用固定元件来与后盖完成水平位置上的固定。
12.根据权利要求11所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，该支撑结构为具有超音波频段声音吸收能力的材料。
13.根据权利要求11所述的超音波指纹感测模块的组装结构，其特征在于，在该支撑结构与该超音波指纹感测模块之间还设置一吸振材料层。
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