指纹识别模组及电子装置的制作方法

本实用新型涉及传感器技术，特别涉及一种指纹识别模组及电子装置。

背景技术：

现有的超声波指纹传感器的探头包括有多根接收极线及多根发射极线，并在底部形成有多个焊垫，每根接收极线或发射极线与一个焊垫连接从而在探头封装成超声波指纹传感器时通过焊垫与外部连接。限于现有的技术及工艺规格，焊垫一般设置在底部的边缘。另一方面，随着半导体工艺的发展，探头的集成程度越来越高，接收极线及发射极线越来越多，而底部的尺寸越来越小，使得焊垫的密度越来越高，焊垫间的间隙越来越小，因此，在将探头通过异方性导电胶膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)热压组装到柔性电路板上时，ACF受热形变容易导致焊垫之间容易发生短路，导致封装质量下降。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型需要提供一种指纹识别模组及电子装置。

一种指纹识别模组，包括：

指纹识别探头及覆盖所述指纹识别探头的盖板；

所述指纹识别探头包括：

压电层，所述压电层包括呈阵列排列的多个压电柱及填充于所述压电柱之 间的绝缘材料；

形成在所述压电层上方的多条接收极线，每条接收极线与对应一列所述压电柱连接；及

形成在所述压电层下方的多条发射极线，每条发射极线与对应一行所述压电柱连接；

所述指纹识别探头包括探头底面，所述探头底面包括边缘及所述边缘围绕的中间区域，所述指纹识别探头包括形成于所述底面的多个焊垫，至少部分所述焊垫位于所述中间区域，所述指纹识别探头还包括多个贯穿所述绝缘材料且连接一条所述接收极线或所述发射极线的过孔。

在某些实施方式中，所述焊垫呈阵列排布，且全部位于所述中间区域。

在某些实施方式中，部分所述焊垫位于所述中间区域，其他所述焊垫位于所述边缘。

在某些实施方式中，位于所述边缘的所述焊垫呈线性排列，位于所述中间区域的所述焊垫呈阵列排列。

在某些实施方式中，所述压电柱高度为70-80微米。

在某些实施方式中，相邻两个所述压电柱之间的距离小于或等于50微米。

在某些实施方式中，所述过孔通过蚀刻所述绝缘材料形成。

在某些实施方式中，所述过孔通过硅通孔技术形成。

在某些实施方式中，所述过孔避让所述发射极线及所述接收极线。

一种电子装置，包括上述的指纹识别模组。

本实用新型实施方式的指纹识别模组及电子装置，通过将指纹识别探头的焊垫至少部分的设置于探头底面的中间区域，利用底面中间区域较大的空间，有效降低了焊垫的密度，使得指纹识别探头易于准确地与外部导通，减少焊垫 之间的短路，从而实现焊垫间隙小、高分辨率的指纹识别模组的制作。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施方式的指纹识别模组的结构示意图。

图2是本实用新型实施方式的电子装置的状态示意图。

图3是本实用新型实施方式的指纹识别模组的又一结构示意图。

图4是本实用新型实施方式的指纹识别模组的再一结构示意图。

图5是本实用新型实施方式的指纹识别模组的再一结构示意图。

图6是本实用新型实施方式的指纹识别模组的再一结构示意图。

图7是本实用新型实施方式的指纹识别模组的再一结构示意图。

图8是本实用新型实施方式的指纹识别模组的再一结构示意图。

图9是本实用新型实施方式的指纹识别模组的再一结构示意图。

主要元件符号说明：

指纹识别模组100、指纹识别探头10、压电层11、压电柱111、绝缘材料112、接收极线12、发射极线13、探头底面14、边缘141、中间区域142、焊垫15、过孔16、电子装置1000。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出， 其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，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小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本实用新型实施方式的指纹识别模组100包括指纹识别探头10及盖板20，指纹识别探头10包括压电层11、接收极线12及发射极线13。

压电层11包括压电柱111阵列及绝缘材料112。绝缘材料112用于填充多个压电柱12之间形成的间隙。接收极线12形成于压电层11上方，每条接收极线12与对应的一列压电柱111连接，发射极线13形成于压电层11下方，每条发射极线13与对应的一行压电柱111连接。

请参阅图2，进一步地，指纹识别探头10还包括探头底面14、焊垫15及过孔16。

探头底面14包括边缘141及中间区域142。焊垫15包括多个并形成于探头底面14，其中，至少部分焊垫15位于中间区域142。过孔16贯穿绝缘材料112并与一条接收极线12或一条发射极线13连接。

通常，在超声波指纹传感器的相关制造工艺中，限于现有的技术及工艺规格，焊垫一般设置在指纹识别探头底部的边缘，并通过ACF热压与控制电路芯 片所在的柔性电路板进行粘接，而当焊垫的密度过大或者说焊垫之间的间隙较小时，在粘接过程中，ACF受热形变易导致焊垫之间发生短路，因此良品率较低。

本实用新型实施方式的指纹识别模组100及电子装置1000，通过将指纹识别探头10的焊垫15至少部分的设置于探头底面14的中间区域142，利用底面14的中间区域142较大的空间，有效降低了焊垫15的密度，使得指纹识别探头10易于准确地与外部导通，减少焊垫15之间的短路，从而提高良品率及封装质量。

请参阅图3，本实用新型实施方式的指纹识别模组100可应用于电子装置1000中，电子装置1000可以是手机、平板电脑等移动终端。一般地，指纹识别模组100可用于识别用户身份以对电子装置1000进行解锁等操作。

在某些实施方式中，电子装置1000的面板需在盖板20处进行开孔，以使得用户的手指能够与盖板20进行接触从而获取指纹。由于超声波良好的穿透性，因此盖板20可以采用玻璃、蓝宝石、陶瓷或金属中的任一种制成。

特别地，盖板20采用金属制成可增加机械强度，在对指纹识别探头10提供保护的同时，仍能够有效采集指纹信号。同时，金属也具有良好的装饰效果。

请参阅图4至图7，具体地，压电柱111由压电材料制成，压电材料可以是单晶陶瓷、多晶陶瓷、高分子材料、薄膜材料和多晶材料和高分子材料的复合材料，在本实用新型实施实施例中，压电材料为锆钛酸铅压电陶瓷。压电柱111依据压电材料的正压电效应接收超声波，依据压电材料的逆压电效应发送超声波。

压电柱111可以通过对块状压电材料进行切割形成。在一些示例中，形成的压电柱111呈阵列排列，例如可以呈矩阵排列。如此，呈矩阵排列易于工艺 制造，降低成本。具体地，以呈矩阵排列为例，在制程中可通过使用具有一定厚度的切割装置以第一方向对对压电材料进行切割，并根据压电柱111个数的设计需求，重复切割动作直至第一方向的切割完成。

具体地，切割装置的厚度也即是最终形成压电柱111之间的间隙，切割的深度也即是最终形成压电柱111的高度。通常可根据制作指纹识别模组100的设计需求选择合适的间隙及高度尺寸。

较佳地，在某些示例中，为满足指纹识别模组100采样分辨率的需求如大于508DPI(Dots per Inch，每英寸所打印的点数)，压电柱111之间的间隙可以是小于或等于50微米。当间隙大于50微米时，采样分辨率将会降低，发射或接收到的超声波信号将会变弱，从而无法精确地识别指纹。

需要说明的是，压电材料的厚度应当大于最终形成的压电柱111的高度，以方便制程工艺的进行，也即是说，在切割时，根据压电柱111的设计尺寸需求进行切割，而切割时，底部需保持连续。

在第一方向的切割完成后，为形成呈矩阵排列的压电柱111，需在与第一方向相异的第二方向上进行切割，例如第二方向可以与第一方向互相垂直。与第一方向上的切割相类似，根据压电柱111的设计需求、柱间间隙等完成第二方向上的切割。切割完成后，压电材料包括上部由切割产生的多个压电柱111，下部为连续部。如此，可根据设计需求切割出多个压电柱111。

进一步度，每个压电柱111具有矩形横截面，宽度为30微米，高度为70-80微米。

如此，可满足指纹识别探头10对于高分辨率，例如大于508DPI的需求，当然，在不同设计中，压电柱111的尺寸也将不同。

进一步地，绝缘材料112可以是黑胶材料。例如可以是黑胶环氧树脂，黑 胶环氧树脂为绝缘材料，其具有良好的耐温耐溶性，并且固化后表面光亮，粘接能力强。

如此，通过黑胶材料可以使得多个压电柱111之间良好的粘连，并使得压电层11具有良好的机械性。

此外，绝缘材料112还以是其他同时具有非导电性及非压电性的材料，在此不做限制。

在另一些实施方式中，压电柱111及绝缘材料112的制程工艺，还可以通过对整块绝缘材料112进行蚀刻进而填入压电材料形成压电柱111，相类似地，可根据尺寸需求进行制造，在此不再赘述。

进一步地，在形成压电层11后，将在压电层11上方及下方进行电极线的制程工艺。

具体地，在某些实施方式中，可采用溅镀工艺形成上层及下层极线线路。

溅镀工艺利用电子或高能激光轰击靶材，并使靶材表面组分以原子团或离子形式溅射出来，并最终沉淀在基片表面，经历成膜过程，最终形成薄膜。

较佳地，在某些示例中，选用银作为靶材，通过溅镀工艺形成位于压电层11上方的接收极线12及位于压电层11下方的发射极线13。

具体地，在某些实施方式中，接收极线12及发射极线13的厚度均为2.5微米。

如此，可使得接收极线12及发射极线13的厚度满足工艺需求以保证良好的电性能。

更具体地，当压电柱111呈m*n的矩阵排列时，每一列压电柱111上表面形成一条接收极线12，也即是说，在压电层11上方将形成n条接收极线12。而每一行压电柱111下表面形成一条发射极线13，也即是说，在压电层11下 方形成m条发射极线13。

需要说明的是，发射极线13与接收极线12需要交叉设置，也即是说，发射极线13与接收极线12不能平行设置，例如，可以垂直设置。

如此设置，发射极线13与接收极线12相互交叉，可用于通过物体在接近压电层11或与压电层11接触来发射和接收信号。

具体地，可以用来发射和接收超声波信号。当手接近或接触压电层11时，压电材料发生变化，当变化的频率大于声波频率，例如10-20兆赫兹，将产生超声波信号，超声波信号由发射极线13沿手指方向发射，被手指反射的超声波信号会被接收极线12接收。进而指纹识别模组100可以根据发射和接收的信号之间的差异识别指纹。

更具体地，当具有在超声波频带内的共振频率的电压从外部施加于设置在在压电层11的两个相对表面的发射极线13及接收极线12时，压电层11将会产生超声波信号。

关于超声波信号，当手指没有接触或接近压电层11时，由于空气和用于发射超声波信号的压电层11之间的声阻抗的差异，从发射极线13发射的超声波信号的大部分会返回到接收极线12，而不是穿过压电层11和空气之间的界面。

同时，当手指接近或接触压电层11时，从发射极线13发射的超声波信号的一部分穿过手指的皮肤和压电层11之间的界面传入手指。因此，反射和返回的信号的强度被降低，使得能够检测到指纹图案。

尽管使用者用肉眼难以识别指纹的图案，指纹可以具有很多脊线和谷线重复的图案。当脊线和谷线重复时，脊线和谷线之间的高度会有变化。因此，压电层11不与指纹的谷线处的皮肤直接接触，但可以与指纹的脊线处的皮肤直接接触。

因此，从对应于指纹的谷线的压电层11的发射极线13发射的超声波信号被发射到外部，并且大部分超声波信号被朝向内部反射，并由接收极线12接收。而从对应于指纹的脊线的发射极线13发射的超声波信号穿过手指的边界面并被反射，使得接收极线12接收的超声波信号的强度显著降低。

因此，根据在压电层11内的指纹的谷线和脊线，可通过测量超声波信号的强度或反射系数来检测指纹图案，超声波信号的反射和接收是由于声阻抗的差异。

在某些实施方式中，每条接收极线12或发射极线13与一个焊垫15连接。

如此，可以通过在发射极线13与接收极线12间施加交变电压，使得压电柱111发出超声波，并且每条发射极线13及接收极线12的与一个焊垫15连接，可使得一列或者一行的压电柱111进行选通，进而获取每个压电柱111在指纹识别过程中接收到的超声波信息。

请参阅图8，在某些实施方式中，焊垫15呈阵列排布，并且全部位于中间区域142。

如此，可利用中间区域142较大的空间合理布设焊垫15的位置，从而减小原有焊垫15排列方式的密度，以便于指纹识别探头10与外部即控制芯片所在的柔性电路板的焊接。此外，呈阵列排布，方便工艺制程，在焊垫15与电极线的连接过程中，布局更加合理。

请参阅图9，在某些实施方式中，部分焊垫15位于中间区域142、其他的焊垫15位于边缘141处。

在这样的实施方式中，位于边缘141处的焊垫15呈线性排列，位于中间区域142处的焊垫15呈阵列排列。

如此，当部分焊垫15布设于中间区域142时，原本位于边缘141处的焊垫 15的密度将在一定程度上降低，此外，布设于边缘141或者说原位置处的焊垫15可直接与电极线连接，而布设于中间区域142处的焊垫15则通过引线与电极线连接。

在某些实施方式中，过孔16通过蚀刻绝缘材料112形成。

在另一些实施方式中，过孔16可通过硅通孔技术在绝缘材料112处形成。

如此，可在绝缘材料112处形成过孔112，以在过孔处16处形成焊垫。进一步地，每条发射极线13及每条接收极线12与一个过孔16处的焊垫15连接。

较佳地，由于焊垫15之间的间隙较大，因此，可在焊垫15处植入锡球以方便指纹识别探头10与柔性电路板焊接。当然也可以采用ACF对指纹识别探头10及柔性电路板进行粘接，在此不做限制。

在某些实施方式中，过孔16需避让接收极线12及发射极线13。

可以理解，若过孔16贯穿接收极线12或发射极线13，将使得部分压电柱111无法发射或接收超声波信号，而导致无法对指纹进行有效采集。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。