一种指纹模组及移动终端的制作方法

本申请涉及生物识别技术领域，特别涉及一种指纹模组及移动终端。

背景技术：

指纹解锁功能作为一项方便实用的生物识别技术，被广泛应用于智能手机等终端设备上。为了进一步增强用户的体验，现有技术中的部分终端设备还会将压力传感器的功能也集成到指纹模组中，以使指纹模组可以识别作于其上的压力大小，并根据压力的大小通知主控芯片触发相应的功能。

一般来说，上述压力传感器是基于软性电路板制作而成，其通常是通过贴合胶直接贴合到指纹模组的补强钢片下方，其中补强钢片主要是用于提高指纹模组的强度。然而，采用这种结构会显著增加整个指纹模组的厚度(厚度至少增加了0.15毫米)，从而影响整个终端设备厚度，不利于整机的超薄化。

技术实现要素：

本申请部分实施例的目的在于提供一种指纹模组及移动终端，以减少集成有压力检测功能的指纹模组的厚度，从而降低其对整机厚度的影响，有利于整机的超薄化。

本申请的一个实施例提供了一种指纹模组，包括：指纹识别芯片、软性电路板和压力检测单元，其中压力检测单元包括硬质基板和形成在硬质基板的压力检测线路；指纹识别芯片与压力检测单元分别设置在软性电路板相对的两个表面，并且分别与软性电路板电性连接。

本申请实施例还提供了一种移动终端，该移动终端包括如上所述的指纹模组。

本申请实施例相对于现有技术而言，直接将压力检测线路形成于硬质基板上，并用该设有压力检测线路的硬质基板代替现有技术中的补强钢片及制作压力传感器的软性电路板。这种设计方式既能保证压力检测功能的实现，又有利于减少指纹模组的整体厚度，降低指纹模组对整机厚度的影响。同时，将压力检测单元直接贴合在软性电路板上与指纹识别芯片相对应的位置上，也使得该压力检测单元中的硬质基板可代替现有技术中的补强钢片对指纹识别芯片起到了刚性支撑的作用，有利于指纹识别芯片的顺利焊接。

另外，硬质基板为以下任意一种：陶瓷基板、聚酰亚胺基板、环氧玻璃纤维基板、玻璃基板、石英基板。提供多种硬质基板的材质，使得在实际应用中可根据实际情况灵活选择设置压力检测线路的基板。

另外，硬质基板为氧化锆陶瓷基板。氧化锆陶瓷的韧性佳、硬度大，可在很薄(厚度可做到0.1毫米以内)情况下对指纹识别芯片起到足够的刚性支撑作用，有利于进一步降低指纹模组的整体厚度。

另外，氧化锆陶瓷基板的厚度在0.08毫米与0.1毫米之间。该厚度有利于保证基板的强度，保证对指纹识别芯片的刚性支撑作用；同时，相对于现有技术中设置补强片给整个指纹模组增加至少0.15毫米的厚度而言，这一厚度也有利于降低指纹模组的整体厚度。

另外，压力检测线路的触点所在区域通过导电贴合胶连接软性电路板；硬质基板朝向软性电路板的一面上，除触点所在区域之外的其他区域通过绝缘贴合胶连接软性电路板。在触点所在区域覆盖导电贴合胶，有利于保证压力检测线路与软性电路板的电性连接，在其他区域覆盖绝缘贴合胶，既能保护电路，又有利于稳固硬质基板与软性电路板的连接。

另外，压力检测线路在硬质基板上形成一半桥式压阻传感单元。提供一种压力检测线路的实现形式。

另外，半桥式压阻传感单元包括两个串联连接的桥臂；其中，一个桥臂的电阻单元位于硬质基板朝向软性电路板的一面上；另一个桥臂的电阻单元位于硬质基板背离软性电路板的一面上。将不同桥臂的电阻单元分别设计在硬质基板的不同面上，有利于放大压力检测信号，提升压力检测的准确性。

另外，压力检测线路在硬质基板上形成一全桥式压阻传感单元。提供另一种压力检测线路的实现形式。

另外，全桥式压阻传感单元包括两个并联连接的半桥式压阻传感单元；每个半桥式压阻传感单元包括两个串联连接的桥臂；处于对角线上的桥臂的电阻单元位于硬质基板的同一面上。将全桥拓扑结构的压力检测线路中处于对角线上的桥臂的电阻单元设计在硬质基板的同一面，有利于放大压力检测信号，提升压力检测的准确性。

另外，压力检测线路在硬质基板朝向软性电路板的一面上以及背离软性电路板的一面上分别形成一全桥式压阻传感单元。提供另一种压力检测线路的实现形式。

另外，压力检测线路通过以下任意一种方式形成于所述硬质基板上：印刷、喷涂、电镀。提供了几种压力检测线路的形成方式。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本申请第一实施例的指纹模组的结构示意图；

图2是根据本申请第四实施例的半桥式压阻传感单元的结构示意图；

图3是根据本申请第四实施例的半桥式压阻传感单元进行压力检测的电路图；

图4是根据本申请第五实施例的全桥式压阻传感单元的结构示意图；

图5是根据本申请第五实施例的全桥式压阻传感单元进行压力检测的电路图；

图6是根据本申请第六实施例的包括4个电阻单元的全桥式压阻传感单元的等效电阻电路示意图；

图7是根据本申请第六实施例的一种将对角线上的桥臂的电阻单元设计在硬质基板同一面的示意图；

图8是根据本申请第六实施例的另一种将对角线上的桥臂的电阻单元设计在硬质基板同一面的示意图；

图9是根据本申请第七实施例的移动终端的结构框图；

图10是根据本申请第八实施例的盖板与指纹模组连接的结构示意图。

具体实施例

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请第一实施例涉及一种指纹模组。该指纹模组可应用于手机、平板电脑等移动终端设备。如图1所示，该指纹模组包括指纹识别芯片3、软性电路板4及压力检测单元7，压力检测单元7包括硬质基板和形成在硬质基板的压力检测线路。其中指纹识别芯片3与压力检测单元7分别设置在软性电路板4相对的两个表面，且二者位置相互对应，并且分别与软性电路板4电性连接。

作为一种优选的实施例，指纹识别芯片3可以通过焊锡8直接焊接到软性电路板4的其中一个表面(比如上表面或顶面)，而压力检测单元7通过导电贴合胶9直接贴合到软性电路板4的另一个表面(比如下表面或底面)；并且，压力检测单元7可以具体位于指纹识别芯片3的正下方，以使得在用户在通过手指进行按压式指纹输入操作的情况下，在指纹识别芯片3执行相应的指纹检测功能的同时，压力检测单元7可以直接检测到用户手指按压的压力大小。。

比如，本实施例中，如图3所示，指纹识别芯片3与软性电路板4通过焊接的方式贴合在一起，从而实现指纹识别芯片3与软性电路板4的电性连接。具体而言，软性电路板4的一个表面可以包括预先设置的焊接区域。在进行焊接作业时，通过向焊接区域中加入焊锡8来实现指纹识别芯片3的引脚或者连接部与软性电路板4的导电线路的电性连接。值得一得的是，在实际应用中，指纹识别芯片3与软性电路板4也可通过其它方式固定在一起，例如，可通过导电贴合胶来固定指纹识别芯片3与软性电路板4；或者也可预先将指纹识别芯片3与软性电路板4需要电接触的位置做露铜处理，并使两者的露铜位置直接接触，其它位置则可通过绝缘贴合胶连接，从而实现指纹识别芯片3与软性电路板4之间的固定。一般来说，选择的固定方式能够实现指纹识别芯片3与软性电路板4电接触即可，对此，本实施例不做限制。

并且，本实施例中，压力检测单元7中的压力检测线路可通过印刷、喷涂、电镀等方式形成在硬质基板表面。压力检测单元7一方面可以通过导电贴合胶9贴合至软性电路板4的相应表面(即下表面)并实现压力检测线路与软性电路板4的导电线路之间的电连接，且另一方面，压力检测单元7还可以通过绝缘贴合胶10贴合至软性电路板4的表面。

具体而言，压力检测单元7的压力检测线路的触点可以设置在硬质基板的其中一个面。在将压力检测线路与软性电路板4进行电性连接时时，可使压力检测线路的触点所在的表面朝向软性电路板4背离指纹识别芯片3的一面，并在触点所在区域设置导电贴合胶9来实现触点与软性电路板4的连接固定，从而实现压力检测线路与软性电路板4的电性连接。并且，硬质基板朝向软性电路板4的一面上，除触点所在区域之外的其他区域则可通过绝缘贴合胶10连接软性电路板4，以稳固压力检测单元7与软性电路板4之间的连接。当然，在实际应用中，也可通过焊接的方式实现压力检测线路的触点与软性电路板4的电性接触。

需要说明的是，在实际应用中，可先用导电贴合胶9和绝缘贴合胶10实现软性电路板4与压力检测单元7之间的连接；之后，再将指纹识别芯片3焊接在软性电路板4背离压力检测单元7的一面上，且指纹识别芯片3在软性电路板4上贴合位置应与压力检测单元7在软性电路板4上贴合位置相对应。这样的设计顺序，可使压力检测单元7的硬质基板代替现有技术中的补强钢片对指纹识别芯片3起到刚性支撑的作用，更有利于指纹识别芯片3的顺利焊接。此外，使指纹识别芯片3在软性电路板4上贴合位置与压力检测单元7在软性电路板4上贴合位置相对应，也有利于保证压力检测单元的压力检测线路更准确地捕捉到作用于指纹识别芯片上的压力，提升检测出的压力的准确性。

本实施例相对于现有技术而言，直接将压力检测线路形成于硬质基板上，并用该设有压力检测线路的硬质基板代替了现有技术中的补强钢片及制作压力传感器的软性电路板，这种设计方式既能保证压力检测功能的实现，又有利于减少指纹模组的整体厚度，降低指纹模组对整机厚度的影响。同时，将压力检测单元直接贴合在软性电路板上与指纹识别芯片相对应的位置上，也使得压力检测单元的硬质基板可代替现有技术中的补强钢片对指纹识别芯片起到了刚性支撑的作用，有利于指纹识别芯片的顺利焊接。

本申请第二实施例涉及一种指纹模组。本实施例在第一实施例的基础上，对压力检测单元的硬质基板的材质，做进一步改进。主要改进之处在于，本实施例优选陶瓷基板作为硬质基板。

一般来说，不具备电气特性(即不导电)、具有刚性、能耐高温的材质都可以作为本实施例中压力检测单元的硬质基板。但考虑到指纹模组的整体厚度，本实施例会优先考虑在设计成薄片状的情况下，仍能对指纹识别芯片起到足够刚性支撑作用的材质来制作硬质基板，如陶瓷基板、聚酰亚胺(pi)基板、环氧玻璃纤维(fr4)基板、玻璃基板、石英基板等。在这些基板中，陶瓷基板刚性最佳，且厚度可控制在0.1毫米以内，有利于进一步降低指纹模组的整体厚度，因此，本实施例优选陶瓷基板作为压力检测单元的硬质基板。

本实施例相对于第一实施例而言，优选陶瓷基板作为硬质基板，在保证对指纹识别芯片起到足够刚性支撑作用的情况下，有利于进一步降低指纹模组的整体厚度，更有助于整机的超薄化。

本申请第三实施例涉及一种指纹模组。本实施例在第二实施例的基础上，对压力检测单元的陶瓷基板的材质做了进一步改进。主要改进之处在于，本实施例优选氧化锆陶瓷基板作为硬质基板。

具体而言，氧化锆陶瓷不仅硬度大、刚性佳，而且韧性强、不易损坏，有利于提升指纹模组的寿命。氧化锆陶瓷基板的厚度可控制在0.08毫米至0.1毫米之间。该厚度既有利于保证硬质基板的强度，保证对指纹识别芯片起到足够的刚性支撑作用；同时，相对于现有技术中设置补强钢片给整个指纹模组增加至少0.15毫米的厚度而言，这一厚度也有利于降低指纹模组的整体厚度。

本实施例相对于第二实施例而言，优选氧化锆陶瓷基板作为硬质基板，有利于提升指纹模组的使用寿命。同时，将氧化锆陶瓷基板控制在0.08毫米至0.1毫米之间，也有利于降低指纹模组的整体厚度。

另外，值得一提的是，本实施例也可以作为在第一实施例基础上的改进，可以达到相同的技术效果。

本申请第四实施例涉及一种指纹模组。第四实施例在第三实施例的基础上，对形成于硬质基板上的压力检测线路的结构，做进一步改进。

本实施例中，压力检测线路在硬质基板呈半桥拓扑结构。具体而言，该压力检测线路在硬质基板上形成一半桥式压阻传感单元。如图2所示，该半桥式压阻传感单元包括两个串联连接的桥臂111。其中一个桥臂111的开放端引出激励信号施加端(vdd)，另一个桥臂111的开放端引出接地端(gnd)，两个桥臂111的连接处则引出信号采集端(in)。信号采集端、激励信号施加端、接地端即可作为压力检测线路的触点，布设于硬质基板朝向软性电路板的一面。每个桥臂111可包括至少一个电阻单元，且两个桥臂111包括的电阻单元的数量相同。

如图3所示，可将半桥式压阻传感单元11的信号采集端接入检测芯片12中的多路复用开关单元121，通过多路复用开关单元121将该信号采集端接入检测芯片12中的前级放大器单元122，再依次经过检测芯片12中的模数转换电路单元123、处理器单元124将该信号采集端接入主控芯片13。将半桥式压阻传感单元11的激励信号施加端接入检测芯片12中的激励信号电路单元125，由激励信号电路单元125向该激励信号施加端施加电压。激励信号电路单元125还与处理单元124连接。当有压力施加至该指纹模组时，两个桥臂111的电阻大小会发生改变，两个桥臂111的分压比例也随之改变。分压比例一旦发生变化，由两个桥臂111的连接处引出的信号采集端的信号大小必然发生改变。因此，检测芯片12即可通过检测信号采集端的信号变化来计算压力的大小。

值得一提的是，图3示出的是多个半桥式压阻传感单元11共同接入检测芯片12的示意图，因此，它需要用多路复用开关单元121来控制该多个半桥式压阻传感单元导通与断开。但在本实施例中，硬质基板上可仅设置一个半桥式压阻传感单元。

另外，需要说明的是，两个桥臂的电阻受温度影响产生的阻值漂移接近，因此，当温度发生改变时，两个桥臂的分压比例可基本保持不变。正因为如此，当温度发生改变时，信号采集端的信号变化也会十分有限，所以这种压力检测线路的结构能够抑制温度漂移的影响。

本实施例相对于第三实施例而言，提供了一种压力检测线路的结构。该结构可抑制温度漂移的影响，有利于提高压力检测的准确率。

在实际应用中，本实施例也可以作为在第一或第二实施例基础上的改进，可以达到相同的技术效果。

本申请第五实施例涉及一种指纹模组。本实施例在第四实施例的基础上，对形成于硬质基板上的压力检测线路的结构，做进一步改进。主要改进之处在于，本实施例中压力检测线路在硬质基板上形成一全桥式压阻传感单元。

本实施例中，压力检测线路呈全桥拓扑结构。具体而言，该压力检测线路在硬质基板上形成一全桥式压阻传感单元。如图4所示，该全桥式压阻传感单元可由两个半桥式压阻传感单元并联形成。其中，两个半桥式压阻传感单元的激励信号施加端相连，接地端相连，两个信号采集端则分别作为差分信号输入端in+与in-，这两个差分信号输入端可分别接入检测芯片(如图5所示)。由此可以看出，全桥式压阻传感单元14具有四个引线端，这些引线端即是该压力检测线路的四个触点。

以该两个半桥式压阻传感单元分别是第一半桥式压阻传感单元、第二半桥式压阻传感单元为例。当有压力作用于指纹模组上时，第一半桥式压阻传感单元中两个桥臂的电阻大小会发生改变，两个桥臂的分压比例也随之改变。同样地，第二半桥式压阻传感单元中两个桥臂的电阻大小也会发生改变，两个桥臂的分压比例也随之改变。一般来说，第一半桥式压阻传感单元中两个桥臂的分压比例的变化量，与第二半桥式压阻传感单元中两个桥臂的分压比例的变化量并不一致，因此，in+与in-之间的差分信号也会发生变化。也就是说，当有压力作用于指纹模组上时，in+与in-之间的差分信号大小会受到影响。因此，检测芯片即可通过检测in+与in-之间的差分信号变化来计算压力的大小。

在实际应用中，压力检测线路还可以在硬质基板朝向软性电路板的一面上以及背离所述软性电路板的一面上分别形成一全桥式压阻传感单元。

本实施例相对于第四实施例而言，提供了另一种压力检测线路的结构。

在实际应用中，本实施例也可以作为在第一、第二或第三实施例基础上的改进，可以达到相同的技术效果。

本申请第六实施例涉及一种指纹模组。本实施例在第四实施例或第五实施例的基础上，对压力检测线路的电阻单元在硬质基板上的分布，做进一步改进。主要改进之处在于，本实施例中将压力检测线路的电阻单元分散布设于硬质基板朝向软性电路板的一面上以及背离软性电路板的一面上。

本实施例以全桥式压阻传感单元包括4个电阻单元(即每个桥臂包括1个电阻单元)为例进行说明。值得注意的是，在实际应用中，每个桥臂并不限于包括1个电阻单元，还可以由两个电阻单元或更多的电阻单元串联组成。并且，在实际的应用中，在电阻单元的阻值允许的情况下，每个桥臂还可以由两个电阻单元并联组成，本实施例对此不做限制。

如图6所示，假设该四个电阻单元分别为r1、r2、r3及r4。其中，r1、r2属于同一半桥式电阻传感单元中两个桥臂的电阻单元；r3及r4属于同一半桥式电阻传感单元中两个桥臂的电阻单元。在布设电阻单元时，若电阻单元r1、r2布设在同一面上，那么当同样的形变作用到两者上时，它们产生的变化几乎相同，如此就会造成in+处的分压比例变化较小，产生的信号量较小；同理将r3及r4布设在同一面上，且同样的形变作用于两者上时，in-处的信号也如此。而如果将r1与r2设计在不同的面上，同样的形变作用至两者上的时候，r1与r2的变化差异变就会被放大，in+处的变化量也会随之放大，从而达到提升信号变化量的效果。同理，当r3与r4处在不同的层面时，in-处的信号变化量也会被放大。但是将处于对称位置的r1、r3设计在硬质基板的一面上，将处于对称位置的r2、r4设计在硬质基板的另一面上时，in+与in-的信号变化量会按相同比例放大，in+与in-之间的差分信号还是很微弱的。因此，可考虑将r1与r4这一对角桥臂上的电阻单元设计在硬质基板的一面上，将r3与r2这一对角桥臂上的电阻单元设计在硬质基板的另一面上(如图7、图8所示)，这样就可放大in+与in-之间的差分信号，达到提升信号变化量的效果。

也就是说，对于全桥拓扑结构的压力检测线路来说，可通过将处于对角线上的桥臂的电阻单元设计在硬质基板的同一面，来放大in+与in-之间的差分信号，即放大压力检测信号，以提高压力检测的灵敏度，从而提升压力检测的准确性。

同样的，对于半桥拓扑结构的压力检测线路来说，可直接将一个桥臂的电阻单元设计在硬质基板朝向软性电路板的一面上，将另一个桥臂的电阻单元设计在硬质基板背离软性电路板的一面上，以放大压力检测信号(即放大信号采集端的信号)。

本实施例相对于第四或第五实施例而言，将全桥拓扑结构的压力检测线路中处于对角线上的桥臂的电阻单元设计在硬质基板的同一面，将半桥拓扑结构的压力检测线路中不同桥臂的电阻单元分别设计在硬质基板的不同面上，有利于放大压力检测信号，提升压力检测的准确性。

本申请第七实施例涉及一种移动终端。如图9所示，该移动终端包括处理器以及以上任意一实施方式所述的指纹模组。

该指纹模组中的指纹识别芯片3及压力检测线路15均与处理器14(可以为mcu控制芯片或者cpu)连接。当外物(如人的手指)置于预设的指纹识别区域时，指纹模组中的指纹识别芯片3可采集该外物的指纹，并将采集到的指纹传输至处理器14。处理器14可将采集到的指纹与预先存储的指纹进行匹配。压力检测线路15可检测作用于指纹识别区域的压力大小，并将检测结果发送给处理器14。若采集的指纹与预先存储的指纹匹配成功，处理器14即可根据检测到的压力的大小，判别该压力所对应的功能，从而触发与该功能对应的操作。

在实际应用中，可设置压力检测线路在采集的指纹与预先存储的指纹匹配成功之后，再进行压力的检测；也可设置压力检测线路在外物置于预设的指纹识别区域时，即进行压力检测，本实施方式对此不做限制。

本申请第八实施例涉及一种移动终端。本实施例在第七实施例的基础上，对指纹模组在移动终端中的安装位置，做进一步改进。

如图10所示，本实施例中，该移动终端还包括盖板1，盖板1可以盖设在指纹模组的上方，即指纹模组设置在该盖板1的下方，假设所述盖板1的顶面作为触摸表面，则所述指纹模组靠近于所述盖板1的底面一侧设置。值得一提的是，图10示出的盖板与指纹模组的连接示意图中，盖板1与指纹识别芯片3之间还设有oled显示面板2，即指纹模组设置在oled显示面板2的下方。但在实际应用中，该oled显示面板并非是必需的，也就是说，盖板1与指纹识别芯片3可以直接通过贴合胶贴合在一起。盖板1的顶面上预设有指纹识别区域。当外物作用于该指纹识别区域时，就会触发指纹识别芯片3采集作用于指纹识别区域的外物的指纹，并将采集到的指纹发送给处理器进行指纹匹配。同样地，当外力作用于盖板1上的指纹识别区域时，也会触发压力检测线路检测作用于指纹识别区域的压力大小。

当指纹模组设计显示屏背后，且指纹识别芯片朝向显示屏时，可直接将显示屏的保护板作为盖板，此时可在指纹模组所在区域设置标识，以提醒用户指纹识别区域的位置。这种设置有利于保证机身的完整性。在实际应用中，也可选择将移动终端的后壳作为盖板，此时，仍需要将指纹模组设计在显示屏背后，并保证指纹识别芯片朝向后壳。也可以将指纹模组与home键集成在一起，此时，即可将home键的外壳作为盖板。

本实施例相对于第七实施例而言，提供了一种指纹模组在移动终端的安装位置。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。