指纹识别-模组结构

不管指纹识别的流程和传感器原理发展得有多快，如果需要商用到手机及终端设备这种民用产品上，还是有好多问题需要克服。比如我们会看到指纹模块在正面，在背面，在侧面，其原因都是sensor性能、模组结构设计、手机ID设计以及量产工艺的限制多重因素辅助、妥协形成的。

一、模组位置

正面

毋庸置疑，代表作当然是iPhone。

其实指纹识别应用在手机上并不是APPLE首次尝的禁果，HTC、Sharp、Samsung都有过，但是用的都是滑动式，辨真率太低，用户体验很差，根本无法普及。苹果收购了Authentec使用了新的指纹按压技术和结构工艺，让指纹识别和它原来的Home键完美结合。随着OLED和In-Display指纹识别技术的发展，正面的指纹识别会在高端机型中越来越流行。

优点：
1、用户体验好，方便
2、可以同原产品基因融合，拓展新功能（最成功的的当属魅族的mBack）

背面

苹果买下了Authentec，停止了其对外专利的授权。但是面对巨大的市场需求，各大厂商怎么能放弃跟进。随着Synaptics买下了Validity，汇顶科技横空出世，国内思立微等公司的步步紧逼，指纹识别行业瞬间蓝海转红海。面对Apple的专利壁垒和这些厂商Sensor的硬件性能背面指纹识别成为了另一个新的方向。背面指纹识别的代表当属华为。

背面指纹一方面是成本和技术的妥协，另一方面却是为了配合前面板没有留下指纹识别区域的产品。手机的差异化越来越小，高屏占比变得越来越流行，所以在in-display指纹不能大量量产以及低端机型，背面的指纹识别仍将是大趋势。

优点：
1、成本较低
2、无需破坏原有设计基因（尤其对于大部分没有实体按键的Android手机）

侧面

谁说指纹识别只能坐在正面和反面？总是有些厂商不信邪，追求差异化。手机终究是一个三维物品，将指纹识别做在侧面在如今大环境下犹如一道清风。在个性化的道路上，SONY总是排头兵。

优点：
1、无需多余打孔，功能复用
2、新颖用户体验

二、模组结构

1、模组整体

在普通消费者眼中的指纹识别模组，究竟由什么组成？先看张iPhone的实物拆解图，感受一下指纹模块（Fingerprint Sensor Module）的样子和比例：

下面是主角放大版：

2、模组拆解

这个小小的指纹识别模块，究竟由那几部分组成呢？还是先以iPhone为例

一般来说，一个模组会由（自上而下）外圈、涂层、传感器、驱动芯片、FPCBA、PSA、连接器，这几部分组成。他们在结构上的关系可以参考下图：

其中最关键的器件提出来：

外圈

这个外圈的范围比较广一些，在如iPhone上，外圈有具体的作用，比如是信号增强或触发器，但是对于大部分的正面和背面的模组，外圈只不过是一些倒角或者装饰环，用来过渡或者结构需要。

涂层

涂层的主要作用就是为了保护下面脆弱的Sensor和Driver IC，防止水渍、汗渍以及刮擦的伤害。涂层的分类会多一些，比如常见的Coating、玻璃、蓝宝石、微晶锆。
Coating一般可以用在背面模组上，因为电容的指纹模组穿透力有限（一般在200um），所以背面的指纹识别使用Coating在灵敏度上是有优势的。
玻璃、蓝宝石、微晶锆属于同一类物质，单从性能指标上看玻璃 < 蓝宝石 < 微晶锆。这三种材料一般用在正面的指纹识别的模组上，至于具体要使用哪种材，还是要从产品定位、良品率等多个方面考虑和选择。

不管是电容式还是超声波，指纹识别Sensor的穿透度都是一个不能忽视的因素，所以我们才会看到如果指纹识别在手机前端，就要分前面板开孔和不开孔之分。如果不开孔，就要设计把面板打薄（前面板的厚度在800~1000um左右），比如小米5s和华为的P10；如果开孔，那么就要考虑使用的保护层（玻璃、蓝宝石、微晶锆等物质）的加工厚度，比如iPhone和魅族。

传感器和芯片

这部分是产业链的核心部件，可以把封装方式分成BGA和LGA，这两种方式都各有自己的优缺点。但有趣的是，除了Synaptics采用了BAG封装方式，其他如FPC/汇顶/思立微都采用了LGA。我们以下就show的都是主流的LGA。

这部分还提一下EMC部分，因为指纹模块是同人体大量接触的部分，所以EMC也非常重要。

需要特别指出的是，随着In-Display技术的发展，屏内指纹识别肯定是以后高端机的大趋势。目前Goodix在2017年的MWC已经通过手机show出了这项新科技，而且Synaptics等这种自己拥有Touch/LCM相关产业的巨头都在朝着这个方向努力。虽然在2017年看不到量产的希望，它却代表了以后的发展方向。

而In-Display指纹识别的结构同我们目前list的电容式有很大差异。In-Display指纹识别因为一般要复用LCM的发光设备，而普通的液晶显示器LCD采用了背光制，从原理上就否定了In-Display的可行性，所以In-Display的指纹识别肯定要同OLED结合，首先应用在高端机型上。笼统的说，它都要被划分到了光学指纹识别的范畴当中，所以结构的上拆解，还是等到In-Display技术真正公布成熟的时候再聊吧。

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By 一个不务正业的程序员。