基材结构、传感器模组、电子设备及安装方法与流程

本申请涉及传感器模组技术领域，具体涉及一种基材结构、一种传感器模组、一种电子设备，以及一种传感器模组的安装方法。

背景技术：

目前的电子设备，例如手机、平板电脑等，很多都具备传感器模组，例如指纹模组，以用于采集、识别用户的指纹等生物特征图像。

请参见图1，图1为一般的指纹模组及其关联部件的结构示意图。其中，用于采集用户的指纹图像的指纹模组91，包括了基材911、指纹传感器912、红外滤光片913和模材(moldingcompound)914。指纹传感器912设置于基材911上，红外滤光片913设置于指纹传感器912上，模材914将三者封装成一个整体，即得到指纹模组91。模材914的下表面通过焊盘92与印刷电路板93连接，这样，指纹传感器912的电信号，就可以通过从基材911的上表面贯穿到基材911的下表面的导线，传输给印刷电路板93，从而使印刷电路板93可以对这些电信号进行处理，进而识别指纹图像。

上述的安装好的传感器模组及印刷电路板整体可称为组装件，组装件的厚度较大。如果将其应用在对于厚度要求较高的电子设备中，例如超薄型手机等，则组装件的厚度会对薄型电子设备的实现造成阻碍。也就是说，组装件的厚度决定了电子设备的整体厚度或者局部厚度。因此，如果开发一种厚度更小的组装件，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本申请提供一种基材结构，将该基材结构应用于传感器模组，当传感器模组与印刷电路板安装在一起时，可以减少组装件的厚度，进而为超薄型电子设备的实现打下基础。

第一方面，本申请提供一种基材结构，包括设置于基材中的至少一根导线，所述导线的一端用于与光电转化元器件连接，所述导线的另一端用于与印刷电路板连接，所述与光电转化元器件连接的一端和所述与印刷电路板连接的另一端设置于所述基材的同一侧表面。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述基材中设置有至少两根导线；其中，

至少一根导线为第一导线，所述第一导线的一端与所述光电转化元器件的第一侧连接；

所述光电转化元器件的第二侧与所述第一侧相对设置，至少一根导线为第二导线，所述第二导线的一端与所述第二侧连接。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，至少一根所述第二导线设置于所述第一导线的上方。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，至少一条所述第一导线的一端和另一端的连线，与所述第二导线的一端和另一端的连线平行。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，每一条所述第一导线的一端和另一端的连线均相互平行；和/或，

每一条所述第二导线的一端和另一端的连线均相互平行。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，每一条所述第一导线的一端和另一端的连线，以及每一条所述第二导线的一端和另一端的连线均相互平行。

第二方面，本申请提供一种传感器模组，包括光电转化元器件、光路结构组件、模材，以及第一方面的任一种基材结构；其中，

所述光电转化元器件设置于所述基材结构上，所述光电转化元器件与所述基材结构中的导线的一端连接；

所述光路结构组件设置于所述光电转化元器件上；

所述模材将所述基材结构、所述光电转化元器件和光路结构组件封装成一体。

结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，当所述传感器模组安装于印刷电路板时，所述印刷电路板与所述光电转化元器件位于所述基材的同一侧，并且与所述导线的另一端连接。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述印刷电路板为柔性印刷电路板。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述印刷电路板与所述导线的另一端通过焊盘连接；所述焊盘与所述印刷电路板的高度之和，小于或等于所述光电转化元器件和所述光路结构组件的高度之和。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，所述传感器模组应用于具有显示屏的电子设备中，所述显示屏中设置有小孔层，所述小孔层中设置有至少一个用于小孔成像的小孔，所述传感器模组设置于所述至少一个小孔下方。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第五种可能的实现方式中，所述小孔层与所述传感器模组的光路结构组件之间间隔有空气层。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第六种可能的实现方式中，所述模材上表面涂有一圈胶水，所述小孔层设置于胶水上，以使所述小孔层与所述光路结构组件之间形成空气层。

第三方面，本申请提供一种电子设备，包括第二方面的任一种传感器模组。

第四方面，本申请提供一种传感器模组的安装方法，所述传感器模组用于安装于印刷电路板上，包括第一方面的任一种基材结构；该安装方法包括以下步骤：

将印刷电路板与所述基材中导线的另一端连接，所述印刷电路板与所述导线的另一端处于所述基材的同一侧。

结合第四方面，在第四方面第一种可能的实现方式中，所述传感器模组还包括光电转化元器件、光路结构组件和模材；其中，

所述光电转化元器件设置于所述基材结构上，所述光电转化元器件与所述基材结构中的导线的一端连接；

所述光路结构组件设置于所述光电转化元器件上；

所述模材将所述基材结构、所述光电转化元器件和光路结构组件封装成一体。

在上述基材结构中，导线不再贯穿基材的上下表面，导线的两端不再分别处于基材的上下两个表面上，而是处于基材的同一侧表面。基材结构在应用时，可以将光电转化元器件和将印刷电路板设置在基材的同一侧，并将导线的一端与光电转化元器件连接，将导线的另一端用于与印刷电路板连接。这样，光电转化元器件输出的电信号就可以通过导线，传输给印刷电路板，从而使印刷电路板可以对这些电信号进行处理。同时，将本申请的基材结构与光电转化元器件和印刷电路板装配在一起，减小了装配得到的组件的整体高度。将本实施例中的基材结构应用到电子设备中，使超薄型电子设备的实现成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍。

图1为现有技术中的指纹模组及其关联部件的结构示意图；

图2为本申请的传感器模组及印刷电路板的具体实现方式之一的侧视图；

图3为本申请的传感器模组的具体实现方式之一的立体透视图；

图4为本申请的基材结构的具体实现方式之一的立体透视图；

图5为本申请的传感器模组的具体实现方式之二的立体透视图；

图6为本申请的基材结构的具体实现方式之二的立体透视图；

图7为本申请的基材结构的具体实现方式之三的立体透视图；

图8为本申请的电子设备的具体实现方式之一的侧视图。

附图标记说明：

图1：指纹模组91；基材911；指纹传感器912；红外滤光片913；模材914；焊盘92；印刷电路板93。

图2至图8：基材1；导线2；第一导线21；第一导线的一端211；第一导线的另一端212；第二导线22；第二导线的一端221；第二导线的另一端222；光电转化元器件3；第一侧31；第二侧32；光路结构组件4；模材5；焊盘6；印刷电路板7；连接线8；显示屏100；小孔层101；小孔1011；透光部1021；电容11；应力平衡件12。

具体实施方式

下面对本申请的实施例作详细说明。

请参见图2至4，在本申请的第一个实施例中提供一种基材结构，该基材结构包括设置于基材1中的至少一根导线2，导线2的一端用于与光电转化元器件3连接，导线2的另一端用于与印刷电路板7连接，与光电转化元器件3连接的一端和与印刷电路板7连接的另一端设置于基材1的同一侧表面。

光电转化元器件为将光信号转换为电信号的元器件。在本申请中可以采用cmos(complementarymetal-oxide-semiconductor)、cis(cmosimagesensor)或ccd(charge-coupleddevice)等图像传感器。

上述导线2可以设置在基材1的内部，仅两端暴露在基材1的表面上的导线，也可以整体设置在基材1的上表面或下表面上。本申请中设置于基材1中的导线2，可以包括上述的任一种实现形式。需要说明的是，设置在基材1中的导线2可以呈直线排布，也可以弯曲设置，此处不作限定。

在上述基材结构中，导线2不再贯穿基材1的上下表面，导线2的两端不再分别处于基材1的上下两个表面上，而是处于基材1的同一侧表面。基材结构在应用时，可以将光电转化元器件3和将印刷电路板7设置在基材1的同一侧，并将导线2的一端与光电转化元器件3连接，将导线2的另一端用于与印刷电路板7连接。可选地，导线2的一端可以通过连接线8与光电转化元器件3连接。这样，光电转化元器件3输出的电信号就可以通过导线2，传输给印刷电路板7，从而使印刷电路板7可以对这些电信号进行处理。

光电转化元器件3的高度为h2，基材1的高度为h3，印刷电路板7的高度为h4。按照原本的装配方法，三者装配在一起之后的高度为(h2+h3+h4)，而采用本申请的基材结构进行装配，三者装配在一起之后的高度为[h3+max(h2，h4)]，从而减小了整体高度。将本实施例中的基材结构应用到电子设备中，可以使超薄型电子设备的实现成为可能。

需要说明的是，在实际装配时，光电转化元器件3与基材1之间可能还存在黏合层(图中未示出)。无论采用现有技术中的基材结构，还是采用本实施例中的基材结构，装配完成后黏合层的高度都不变，并不影响本申请方案的有益效果的实现，故而也可以将黏合层和光电转化元器件3整体的高度视为h2。

还需要说明的是，在实际装配时，印刷电路板7和导线2的另一端之间可以通过焊盘6(pad)连接。焊盘6可以采用现有技术来实现，例如可以采用格栅阵列封装焊盘(lgapad)等。如图2所示的示意图，焊盘6的高度以h5表示，则与现有的组装件相比，采用本实施例中的基材结构所装配成的组装件的高度减少了(h4+h5)。

请参见图3和图4，可选地，基材1中可以设置至少两根导线2。其中，至少一根导线2为第一导线21，第一导线的一端211与光电转化元器件3的第一侧31连接。光电转化元器件3的第二侧32与第一侧31相对设置。至少一根导线2为第二导线22，第二导线的一端221与第二侧32连接。

当基材1中设置有多根导线2时，通过将多根导线2的一端(即211和221)设置在光电转化元器件3的两侧，从而使多根导线2的排布更加合理，便于基材结构的生产和后续装配。

可选地，请参见图3和图4，当导线2设置在基材1的内部时，在基材1中，至少一根第二导线22设置于第一导线21的上方，以便使多根导线2的排布更加合理。

需要说明的是，当导线2设置在基材1的内部时，为了使第一导线21的两端，以及第二导线22的两端处于基材1的同一个表面上，第一导线21和第二导线22靠近基材1的表面的附近可能存在局部弯曲线段。本实施例中第二导线22设置于第一导线21的上方，主要指的是第二导线22的水平段设置在第一导线21的水平段上方。

还需要说明的是，本申请中第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

可选地，请参见图4，当导线2设置在基材1的内部，仅两端暴露于基材1的表面时，至少一条第一导线的一端211和另一端212的连线l1，与至少一条第二导线的一端221和另一端222的连线l2平行或者重叠。当至少一条l1和至少一条l2重叠时，表明至少一根第二导线22处于第一导线21的正上方。

在图3至图6中，为避免多条第一导线21和多条第二导线22全部绘制在图中造成结构过于凌乱的情况，故而仅示意性地绘制出一条第一导线21和一条第二导线22。实际上，每一对第一导线的一端211和第一导线的另一端212之间均存在第一导线；每一对第二导线的一端221和第二导线的另一端222之间均存在第二导线。

可选地，请参见图7，当导线2整个设置在基材1的表面时，至少一条第一导线的一端211和另一端212的连线l1，与至少一条第二导线的一端221和另一端222的连线l2平行。

请参见图3、图4和图7，可选地，当基材1中设置有多根第一导线21时，每一条第一导线的一端211和第一导线的另一端212的连线l1均相互平行。此时，多根第一导线21在基材1中的高度可以相同，也可以不同，本申请对此不作限定。

可选地，当基材1中设置有多根第二导线22时，每一条第二导线的一端221和第二导线的另一端222的连线l2均相互平行。此时，多根第二导线22在基材1中的高度可以相同，也可以不同，本申请对此不作限定。

上述的导线排布情况还可以相互结合。在不同的应用场景中，可以为基材结构设置不同的导线排布方式，以便于基材结构的生产和后续装配。

可选地，请参见图5至图7，当基材1中设置有多根第一导线21和多根第二导线22时，每一条l1和每一条l2之间也可以相互平行，即所有的l1和所有的l2均相互平行。此时，由于各根第一导线21和第二导线22在基材1中在水平位置上已经错开，故而第一导线21和第二导线22在基材1中所处的高度可以相同，也可以不同，可以根据实际应用场景的不同，或者基材结构加工的便利性需求，来具体设置导线的排布方式。

可选地，当基材1中设置有多根第一导线21和多根第二导线22时，第一导线21和第二导线22在水平位置上可以交错设置，如图5至图7所示。

此外，第一导线21和第二导线22也可以分区域设置，即所有的第一导线21设置在一个水平的区域中，所有的第二导线22设置在另一个水平的区域中。

在本申请的第二个实施例中，还提供一种传感器模组。请参见图2至图6，该传感器模组可以包括光电转化元器件3、光路结构组件4、模材5，以及第一个实施例中的任一种基材结构；其中，光电转化元器件3设置于基材结构上，光电转化元器件3与基材结构中的导线2的一端连接；光路结构组件4设置于光电转化元器件3上；模材5将基材结构、光电转化元器件3和光路结构组件4封装成一体。当传感器模组安装于印刷电路板7时，印刷电路板7与光电转化元器件3位于基材1的同一侧，并且与导线2的另一端连接。

光路结构组件为光线可以穿过的组件，例如可以是红外滤光片、红外玻璃等。光路结构组件可以用于提供小孔成像的像距，和/或，通过折射率的变化控制视场角等。

本申请中的模材可以是现有的刚性模材，例如pcb模材等。模材主要的作用是固定光电转化元器件3、光路结构组件4与基材1的相对位置，同时将光电转化元器件3和光路结构组件4与外界隔离，从而对光电转化元器件3和光路结构组件4起到物理保护的作用。一般地，模材封装好之后的高度与光电转化元器件3和光路结构组件4的高度保持齐平，不会额外增加整个传感器模组的高度，如图2、图3和图5所示。

上述传感器模组在使用时，光线穿过光路结构组件4，在光电转化元器件3上进行光电转化。然后，光电转化元器件3输出的电信号可以通过导线2，传输给印刷电路板7，从而使印刷电路板7可以对这些电信号进行处理。

光路结构组件4的高度为h1，光电转化元器件3的高度为h2，基材1的高度为h3，印刷电路板7的高度为h4。按照原本的装配方法，四者装配在一起之后组装件的高度为(h1+h2+h3+h4)，而采用本申请的基材结构进行装配，四者装配在一起之后组装件的高度为{h3+max[(h1+h2),h4]}，从而减小了组装件的整体高度。将该组装件应用到电子设备中，使超薄型电子设备的实现成为可能。

需要说明的是，如第一个实施例中所述，在实际装配时，印刷电路板7和导线2的另一端之间可以通过焊盘6连接。如图2所示，焊盘6的高度以h5表示。可选地，焊盘6与印刷电路板7的高度之和(h4+h5)，小于或等于光电转化元器件3和光路结构组件4的高度之和(h1+h2)。在这种情况下，与现有的组装件相比，本实施例中的组装件的高度减少了(h4+h5)。而当(h4+h5)＞(h1+h2)时，组装件的整体高度为(h3+h4+h5)，与现有的组装件相比减少了(h1+h2)。

在一个实例中，基材1的高度h3为170μm，光电转化元器件3的高度h2为150μm，光路结构组件4的高度h1为130μm，印刷电路板7的高度为250μm，焊盘6的高度为30-50μm。如果采用现有技术中的基材和相应的装配方法，传感器模组与印刷电路板装配好之后组装件整体的高度为780-800μm。而如果采用本申请中的基材结构和相应的装配方法，组装件整体的高度为450μm，减少了330-350μm。

可选地，上述印刷电路板7为柔性印刷电路板(flexibleprintedcircuit，fpc)。柔性印刷电路板柔软、厚度薄，便于使印刷电路板以及焊盘的高度之和保持在光电转化元器件和光路结构组件的高度和之下。

可选地，请参见图8，上述传感器模组可以应用于具有显示屏100的电子设备中，该显示屏100中设置有小孔层101，小孔层101中设置有至少一个用于小孔成像的小孔1011，传感器模组设置于至少一个小孔1011下方。这样，显示屏100上方的光线通过小孔1011，并穿过光路结构组件4，根据小孔成像的原理，在光电转化元器件3上形成像斑。光电转化元器件3将像斑以电信号的形式输出，以便于后续对这些电信号进行处理，形成图像，从而完成图像采集的过程。上述的传感器模组应用在电子设备中，可以用于采集指纹、掌纹、人脸等生物特征图像。

可选地，上述的小孔层101中小孔1011的上方对应设置有透光部1021，以便光线可以通过小孔层101上方的其他结构，例如液晶层、光学膜片等，再穿过小孔1011，到达传感器模组。需要说明的是，透光部1021与小孔1011的尺寸可以相同，也可以不同，本申请对此不作限定。

小孔层101与光路结构组件4之间可以紧密贴合，也可以间隔有一层薄薄的空气层，本申请对此也不作限定。在安装上述结构的传感器模组和显示屏时，可以在模材5的上表面涂有一圈胶水(图中未示出)，胶水圈内留有空气。将小孔层设置于胶水上，从而使小孔层101与光路结构组件4之间形成空气层，进而将小孔层101与光路结构组件4间隔开。当小孔层101与光路结构组件4之间间隔有空气层时，由于折射率的变化，可以使穿过小孔1011的光线中的部分杂散光消失，避免这些杂散光对图像采集产生影响。

可选地，在上述传感器模组中，基材1上还可以设置有其他常用的元器件。例如，请参见图8，在基材1上还设置有电容11。又例如，在基材1上还设置有应力平衡件12，应力平衡件12的材料可以与光电转化元器件3的相同或相似。传感器模组在加工、安装过程中，可能会被切割，或者处于冷却或冷却的状态中，此时，相互连接的光电转化元器件3与基材1之间容易发生形变而产生应力，而应力平衡件12则可以平衡光电转化元器件3与基材1之间的应力。这两种元器件与基材结构、光电转化元器件3和光路结构组件4一起，被模材5封装为一体。

请参见图8，在本实施例中，还提供一种电子设备，该电子设备包括前述的任一种传感器模组。可选地，该电子设备还可以包括显示屏100，显示屏100中设置有小孔层101，小孔层101中设置有一个或多个用于小孔成像的小孔1011，传感器模组设置于这一个或多个小孔1011下方。这样光线可以通过小孔1011，到达传感器模组，并被传感器模组转化成电信号。

该电子设备还可以包括印刷电路板7，该印刷电路板7与基材1中导线的另一端212和222连接，并且印刷电路板7与导线的另一端212和222处于基材1的同一侧。也就是说，印刷电路板7与光电转化元器件3、光路结构组件4都处于基材1的同一侧。

由于该电子设备包括前述的任一种传感器模组，故而相应地具备传感器模组所具有的有益效果，此处不再赘述。

在本申请的第三个实施例中，提供一种传感器模组的安装方法，该传感器模组用于安装在印刷电路板上。该传感器模组包括第一个实施例中的任一种基材结构。该安装方法包括以下步骤：

s100：将印刷电路板与所述基材中导线的另一端连接，所述印刷电路板与所述导线的另一端处于所述基材的同一侧。

上述基材结构、印刷电路板可以参考第一个实施例中的相关描述，传感器模组可以参考第二个实施例中的相关描述，此处不再赘述。

采用上述的传感器模组安装方法，可以便捷地将传感器模组与印刷电路板安装在一起，便于实现工业化安装。安装好之后的传感器模组与印刷电路板可以视为一个整体，即组装件。当其应用到电子设备中时，将这个组装件整体安装到电子设备中，安装过程也十分便捷。由于安装好之后的组装件整体高度与现有技术相比大幅减小，故而，这也为实现超薄型电子设备奠定了基础。

可选地，请参见图2、图3和图5，前述的传感器模组还包括光电转化元器件3、光路结构组件4和模材5。其中，光电转化元器件3设置于基材结构上，光电转化元器件3与基材结构中的导线2的一端连接；光路结构组件4设置于光电转化元器件3上；模材5将基材结构、光电转化元器件3和光路结构组件4封装成一体。

在将导线的另一端与印刷电路板连接之前，可以先将传感器模组的基材1、光电转化元器件3、光路结构组件4和模材5装配成一个整体，然后在将传感器模组与印刷电路板安装在一起，以便于实现工业化安装。

除非另外说明，本说明书中的“多个”，指的是两个或者两个以上。在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解，“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序构成限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

应理解，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

应理解，本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于电子设备的实施例而言，由于其基本相似于基材结构和传感器模组的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。