一种具有背光的指纹识别模组的制作方法

本实用新型涉及指纹识别模组，特别是用于智能手机等产品中的电容传感器式指纹识别模组或射频传感器式指纹识别模组，更具体地说，涉及一种以粘合层为主要导光介质的、具有背光的指纹识别模组。

背景技术：

人的指纹重复率极小，大约150亿分之一，具有“人体身份证”的特性；由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，几乎已成为生物特征识别的代名词。指纹识别技术的应用非常广泛，特别是智能手机上搭配载的指纹识别模组，数量已经十分庞大。据统计，中国智能手机市场每月的出货量达8000万部左右，而搭配指纹识别模组的手机月出货量大概是3500万～4000万部。

如图9所示，智能手机上搭配载的指纹识别模组901中，通常采用的是电容式传感器或射频传感器，这种指纹识别模组的面板不能发光，无法被点亮以呈现特定透光图案(例如企业商标)；如果能呈现特定透光图案，将大大提高指纹识别模组的美观效果以及品牌辨识度。

指纹识别模组的典型结构如图1所示，该指纹识别模组100可通过电路板104与智能手机内部的主板电连接上。图1的上部是供使用者放置手指以进行指纹识别的面板102，在面板102的周围是一圈金属环103。其中的面板102的长L、宽W尺寸大致在10mm左右。

如图2所示为该指纹识别模组的侧面剖视效果图，其中，指纹识别芯片203与电路板104电连接。指纹识别芯片203通过粘合层202与底面涂有油墨201的面板102贴合。其中的面板102(或称盖板)可由玻璃、蓝宝石、陶瓷、树脂等材料制成。现有指纹识别模组的面板不能发光，原因在于其结构限制。图2是放大示意的效果，各部分的实际厚度尺寸非常小，其中整个指纹识别模组的厚度H1受其实现本身功能的严格要求，以及手机轻薄化的限制，一般都只有1mm左右；粘合层202的厚度H5在0.01～0.02mm之间；面板102的厚度H3约为0.2mm；芯片封装的厚度H4约为0.1mm；而指纹识别芯片能支持的识别厚度，即从芯片裸芯上表面到手指接触点的最大垂直距离H2往往必须控制在0.35mm以内。因此，要增加任何复杂的微小光学结构都将给指纹识别模组的批量生产带来极大的麻烦、以及成本的提升，无法满足量产需要。

同时，现有指纹识别模组技术主要采用电容式传感器和射频传感器，制造模组的材料有严格的介电或其他性能要求，因而不能将发光源置于指纹识别芯片的中心或者顶部，只能置于侧面。现有结构中，唯一可用于透光的地方就是使用透明的粘合层202，但其厚度太薄，严重缺乏光传导的有效通路，无法将发光源的光传导至其面板上以呈现透光图案。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型要解决现有指纹识别模组的面板不能发光，无法被点亮以呈现特定透光图案的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有背光的指纹识别模组，包括电路板、设于所述电路板上的指纹识别芯片、以及通过粘合层贴合在所述指纹识别芯片上表面的面板；其中，还包括设于所述粘合层的下部并与所述电路板连接的至少一个发光源；所述面板上设有至少一个透光区；所述粘合层为透光材料制成，其厚度为0.01～1mm；所述发光源所发出的光以所述粘合层为主要导光介质，并经所述粘合层后从所述面板上的透光区射出。

本实用新型中，所述指纹识别芯片包括封装材料及裸芯，所述封装材料可为透光材料或非透光材料制成，所述发光源可设于所述封装材料外部。还可将所述发光源与所述裸芯一起封装于所述封装材料内部，此时所述封装材料为透光材料制成。

本实用新型中，所述指纹识别芯片可以是无封装材料的裸芯结构；所述发光源设于所述裸芯周围，并通过所述粘合层直接与所述面板的下表面贴合。

本实用新型中，可在以下至少一个地方设置用于调节发光效果的调光物：在所述封装材料内、在所述粘合层内、在所述裸芯的顶部、在所述封装材料的顶部、在所述面板透光区的底部。所述调光物可以是荧光粉；或者是能改变光的传播方向和/或组成的微颗粒和/或微孔。

本实用新型中，还可在以下至少一个地方设置不导电反光材料：所述裸芯的顶部、所述面板底部的非透光区。

本实用新型中，还可在所述发光源的背对所述透光区的方向设置部分围绕所述发光源以将光汇聚后主要朝向所述透光区的高反膜、反光罩、或反射镜中的任一种。

本实用新型中，所述发光源主要朝向所述透光区发光；所述发光源可为以下任一种：发光二极管、发光二极管管芯、激光器、激光器管芯、激光阵列管芯、有机发光器件、有机发光阵列器件。

本实用新型中，所述透光区可形成企业商标、通用标识、或特定透光图案。

通过以上技术方案，本实用新型可在有限的空间内，在满足指纹识别要求同时，使用至少一个发光源作为背光光源，实现指纹识别模组的背光功能，并可使其面板上透光区形成的透光图案发光，进而大大提高指纹识别模组的美观程度以及品牌辨识度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有指纹识别模组的结构示意图；

图2是图1所示指纹识别模组的侧面剖视放大示意图；

图3是本实用新型一个优选实施例中指纹识别模组的分解示意图；

图4是图3所示指纹识别模组中发光源的俯视分布示意图；

图5是图3所示指纹识别模组的侧面剖视放大示意图；

图6是本实用新型另一个优选实施例中指纹识别模组的分解示意图；

图7是图6所示指纹识别模组中发光源的俯视分布示意图；

图8是图6所示指纹识别模组的侧面剖视放大示意图；

图9是现有智能手机中带有指纹识别模组的示意图。

具体实施方式

如图3所示为本实用新型指纹识别模组的一个优选实施例。本实施例中，在面板102上设有透光区，该透光区可形成透光图案101。在图1所示的现有指纹识别模组由于不具有透光功能，所以通常没有这个透光图案101。该透光图案101可以是不同的形状，具体可以是企业商标、通用标识、或其他透光图案。

本实施例中，在指纹识别芯片203的外部周围设有发光源301、302、303、304。这些发光源与指纹识别芯片一起通过锡焊的方式物理连接且电连接至电路板104，其俯视效果如图4所示。具体实施时，发光源的数量、位置均可根据需要作相应的调整。面板102通过粘合层贴合至指纹识别芯片203上。而金属环103则包围着面板102和指纹识别芯片203，同时也物理连接并电连接至电路板104。

如图5所示，面板102底部通过印刷的方式涂布有黑色油墨区域501和502。黑色油墨区域之间留有空隙，或使用透明油墨，以形成透光区，通常是特定的透光图案101。带有油墨区域501、502以及透光图案101的面板102通过粘合层202贴合到指纹识别芯片上。指纹识别芯片由裸芯507和封装材料508组成，本实施例中，粘合层202均为透光材料，具体可以是无色透明材料，或者是有色透明材料。

在图5所示的实施例中，粘合层202的厚度为0.15mm，从裸芯上表面到粘合层之间的封装材料的厚度为0.05mm；发光源301、303的位置略高于粘合层的下表面，其发出的光以粘合层202为主要导光介质，并经粘合层后从面板上的透光图案101处射出。

针对图5所示的实施例，其中的封装材料可以是透光材料制成，也可以是非透光材料制成。当使用透光材料时，发光源的位置还可略低于粘合层的下表面。

在本实施例中，使用无色透明的粘合层202，并将调光物混合至粘合层202中。在其他实施例中，还可将调光物设置在封装材料的顶部504处、或者设置在裸芯507的顶部505处、或者设置在面板202透光区的底部；当设置在面板202的底部时，主要是要覆盖住透光图案101所在的区域。

图5中只示出了发光源301、303。具体实施时，发光源301、303和未示出的其他发光源均物理连接且电连接至电路板104上。发光源301、303的顶部是其发光中心。从光效的角度考虑，其发光中心的高度必须高于裸芯507，并低于面板底部503。其发光的主要方向应基本朝向透光图案101。

在一个优选实施例中，发光源可以选择蓝光发光二极管，例如III族氮化物发光二极管。调光物可以选择合适的荧光粉，例如红色氮化物荧光粉主要有两种，都是铕掺杂的氮化物，结构式可以写为M₂xSi₅N₈:xEu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba，其中0≤x≤0.4)和CaAlSiN₃:Eu²⁺。绿色和黄色氮氧化物荧光粉目前主要有Eu²⁺,Ce³⁺,Y²⁺等稀土离子激活的塞隆(Sialon)类和MSiO₂N₂两大类。

本实用新型中，发光源和调光物可有多种组合，本领域技术人员可根据需要改变所述发光源的种类、发光颜色和波长，或改变调光物的种类、配比，从而改变所述透光图案的发光效果。其中的调光物可以是荧光粉，或者是能改变光的传播方向和/或组成的微颗粒和/或微孔。对于微粒，微孔等微光学结构来说，往往会同时存在着光的反射、折射、衍射、散射、偏振等多种光学现象；随着微粒微孔尺寸不同，这些现象的偏重各有不同；但归根到底都是改变光的传播方向和组成。改变传播方向就是不用直接看到光源就能看到物体被照亮；改变组成是指能改变组成光的波长和偏振态，例如可以看到蓝色、红色的天空，靠的是空气中的微粒对阳光的散射。

另外，在面板102的非透光区的底部，即油墨区501、502的底部，还可通过涂敷、印刷、镀膜等方式设置不导电反光材料，以提高光效。另外，还可以裸芯的顶部505处设置不导电反光材料。

如图5所示，在发光源301、303的背对透光图案101的方向，还设置有反光罩506、509，以进一步提高光效。

图6所示为本实用新型指纹识别模组的另一个优选实施例。在该指纹识别模组中，发光源601被集成到指纹识别芯片203的内部。与指纹识别芯片203一起通过锡焊的方式物理连接且电连接至电路板104。其俯视时的相对位置如图7所示。面板102通过粘合层贴合至指纹识别芯片203上。而金属环103则包围着面板102和指纹识别芯片203，同时也物理连接并电连接至电路板104。同样，在面板102上设有透光图案101。

如图7所示，指纹识别芯片203内封装有裸芯507、发光源601。只要不影响裸芯507的正常工作，具体实施时，发光源的数量、位置可根据际需要进行调整，并不限于图6、图7所示的数量和位置。

如图8所示，面板102底部通过印刷的方式涂布有黑色油墨区域501和502。黑色油墨区域之间留有空隙，或使用透明油墨，以形成透光图案101。带有油墨区域501、502及透光图案101的面板102通过粘合层202贴合至指纹识别芯片上。指纹识别芯片由裸芯507和封装材料508组成。同时，发光源601及其他可能的未示出发光源也一同封装在封装材料508内部。其中的封装材料508是透光材料，具体可以是无色透明材料，或者是有色透明材料。

如图8所示，在发光源601的背对透光图案101的方向，还设置有反光罩901，以进一步提高光效。

在图8所示的实施例中，封装材料508和粘合层202均为透光材料制成，粘合层202的厚度为0.18mm，从裸芯上表面到粘合层之间的封装材料的厚度为0.05mm；发光源601发出的光以粘合层202为主要导光介质，并经封装材料508、粘合层202后从面板上的透光图案101处射出。

除了图5和图8所示的实施例之外，其中的指纹识别芯片还可以使用无封装材料的裸芯结构；此时，发光源设于裸芯周围，并通过粘合层直接与面板的下表面贴合。