本發(fā)明屬于指紋識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種指紋傳感器、芯片及通過指紋進(jìn)行安全驗證的設(shè)備。

背景技術(shù)：

近年來，便攜式設(shè)備已被人們廣泛應(yīng)用，這些設(shè)備中存儲有大容量的個人信息或者其他需要保密的信息，所以這些設(shè)備都設(shè)置了保護(hù)措施來保護(hù)這些信息的安全。在這些保護(hù)措施中，指紋識別作為一種可靠性更高的防護(hù)措施，得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，用于指紋識別的線路、各元器件都設(shè)置在硅基片上，所以硅基片的面積至少要等于指紋傳感器所需擷取指紋影像的面積，然而硅基片生產(chǎn)制造成本很高，限制了指紋識別傳感器的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種指紋傳感器，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中指紋傳感器成本高的問題。

本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種指紋傳感器，所述指紋傳感器包括：

基板；

所述基板包括：

激勵信號發(fā)射層和激勵信號接收層，用于檢測手指觸摸時指紋的電壓或者電流變化；

晶圓，所述晶圓與所述基板封裝為一體，具有至少1路adc和至少1路dac，bit位≥8位，用于根據(jù)所述基板所檢測的指紋的電壓或者電流變化采集指紋圖像。

本發(fā)明還提供了一種指紋芯片，所述指紋芯片包括：

基板；

所述基板包括激勵信號發(fā)射層和激勵信號接收層，用于檢測手指觸摸時指紋的電壓或者電流變化；

晶圓，所述晶圓與所述基板封裝為一體，具有至少1路adc和至少1路dac，bit位≥8位，用于根據(jù)所述基板所檢測的指紋的電壓或者電流變化采集指紋圖像；

所述晶圓包含有mcu，對所述指紋圖像進(jìn)行錄入和比對。

本發(fā)明還提供了一種通過指紋進(jìn)行安全驗證的設(shè)備，所述設(shè)備包含有指紋芯片；

所述指紋芯片包括：

基板；

所述基板包括激勵信號發(fā)射層和激勵信號接收層，用于檢測手指觸摸時指紋的電壓或者電流變化；

晶圓，所述晶圓與所述基板封裝為一體，具有至少1路adc和至少1路dac，bit位≥8位，用于根據(jù)所述基板所檢測的指紋的電壓或者電流變化采集指紋圖像；

所述晶圓包含有mcu，對所述指紋圖像進(jìn)行錄入和比對。

本發(fā)明提供的指紋傳感器，在基板上設(shè)置信號的發(fā)射層和信號的接收層來將手指觸摸時指紋的電壓或者電流變化傳遞至晶圓，并通過晶圓上的模數(shù)裝換器adc和數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac對信號進(jìn)行處理，得到指紋的圖像。本發(fā)明提供的指紋傳感器，采用基板來代替硅基片，極大地降低了指紋傳感器的成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的指紋傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的基板發(fā)射層與接收層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的指紋芯片的功能模塊圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的帶有指紋芯片的u盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的指紋傳感器，采用基板代替硅基片，在基板上設(shè)置用于檢測指紋信號的信號發(fā)射層和信號接收層，并通過設(shè)于基板上的晶圓對信號進(jìn)行處理，最后得到指紋圖像。極大地降低了指紋傳感器的成本。

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的具體實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1和圖2所示，在本發(fā)明提供的實施例中，該指紋傳感器包括：

基板1；

基板1包括：

激勵信號發(fā)射層和激勵信號接收層，用于檢測手指觸摸時指紋的電壓或者電流變化；

晶圓2，晶圓2與基板1封裝為一體，具有至少1路adc和至少1路dac，bit位≥8位，用于根據(jù)基板1所檢測的指紋的電壓或者電流變化采集指紋圖像。

在本實施例中，當(dāng)手指的指紋按壓在基板時，基板上的信號的接收層采集按壓時指紋所引起的電壓或者電流的變化，并通過信號發(fā)射層來將采集到的信號發(fā)送至晶圓，并通過晶圓上的模數(shù)裝換器adc和數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac對信號進(jìn)行處理，得到指紋的圖像。本發(fā)明提供的指紋傳感器，采用基板來代替硅基片，極大地降低了指紋傳感器的成本。

本實施例中，基板可以采用pcb板，也可以采用玻璃、陶瓷或者塑料等材料制成，基板至少設(shè)有四層：信號接收層、信號發(fā)射層、電源層以及底層(公共端gnd)，各層之間相互絕緣。信號接收層上設(shè)有多條tx線，信號發(fā)射層設(shè)有多條rx線，tx線和rx線縱橫交錯，形成眾多像素點(即，交叉點)，每個像素點都具有形成在tx線和rx線之間的電容，用戶按壓基板時，指紋的凸起紋與基板接觸，并從接觸點吸走一個很小的電流，從而導(dǎo)致與指紋接觸的電容的電壓或者電流會發(fā)生變化，電容設(shè)置的密度足夠，在處理這些電容產(chǎn)生的電信號后便會得到清晰的指紋輪廓?？梢岳斫獾膖x線和rx線的線寬以及相鄰兩條tx線或者相鄰兩條rx線的線間距影響指紋圖像的清晰度，選取的數(shù)值越小像素點越密集，采取的指紋圖像越清晰，同樣的加工難度也就越大，所以在現(xiàn)有加工技術(shù)條件下，本實施例中tx線和rx線的線寬可采用20um，相鄰兩條tx線或者相鄰兩條rx線的線間距可以采用50um。

另外，adc和dac的數(shù)量越多，對信號的處理越快，即對指紋的識別越靈敏，優(yōu)選的，晶圓上至少設(shè)置有4路adc和4路dac，使晶圓的處理速度達(dá)到50毫秒。此外，晶圓處理器的bit位多少對應(yīng)著信號的識別效果，bit位數(shù)越多，處理器的分辨率越高，對信號的識別效果就越好，優(yōu)選的，bit位≥8位。為了增強(qiáng)識別效果，可以采用過采樣，然后求平均值的方式來處理信號。

在本發(fā)明提供的實施例中，基板1為具有一定介電常數(shù)的材質(zhì)，具體為，基本1用于采集指紋的面為具有一定介電常數(shù)材料制成，以便手指接觸基板時可以引起基板上電壓或電流的變化。

此外，由于實際使用過程中，指紋傳感器經(jīng)常會受到外來信號的干擾，如強(qiáng)電廠、磁場以及震動等產(chǎn)生的干擾信號，會影響指紋傳感器的識別效果，所以，在本發(fā)明提供的實施例中，晶圓2包含有噪聲過濾組件，用于濾除指紋圖像采集過程中的環(huán)境干擾信號。噪聲過濾組件包括濾波電容等元器件，基板獲取指紋信號后，先通過噪聲過濾組件進(jìn)行濾波處理，然后再被晶圓處理，以獲取更加清晰的指紋圖像。

本發(fā)明還提供了一種指紋芯片，所述指紋芯片包括：

基板；基板包括激勵信號發(fā)射層和激勵信號接收層，用于檢測手指觸摸時指紋的電壓或者電流變化；晶圓，該晶圓與所述基板封裝為一體，具有至少1路adc和至少1路dac，bit位≥8位，用于根據(jù)基板所檢測的指紋的電壓或者電流變化采集指紋圖像；該晶圓包含有mcu，對指紋圖像進(jìn)行錄入和比對。

可以理解的，本實施例中，該指紋芯片相當(dāng)于mcu與上述的指紋傳感器的組合，即將mcu設(shè)置在指紋傳感器的晶圓上。由于指紋傳感器通過使用基板來接收指紋信號，降低了成本，所以本發(fā)明提供的指紋芯片的成本也因此降低了。

如圖3所示，在本實施例中，指紋傳感器獲取一指紋信息，并轉(zhuǎn)換文指紋圖像后，可以被存儲在指紋芯片中。此外，指紋傳感器獲取的指紋圖像還可以與芯片內(nèi)預(yù)存的指紋圖像進(jìn)行比對，并可根據(jù)比對結(jié)果，產(chǎn)生相應(yīng)指令。

進(jìn)一步的，在本實施例中，為了保證用戶信息安全，mcu包含有安全加密組件，用于對指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以及對指紋比對結(jié)果進(jìn)行加密后輸出。具體的指紋傳感器在采集到指紋圖像后，mcu便通過相應(yīng)的算法對該指紋圖像進(jìn)行加密處理，如果該指紋圖像是用戶想要預(yù)存的圖像，則指紋圖像在加密后被存儲，當(dāng)需要與其他指紋圖像進(jìn)行對比是，mcu會調(diào)取該加密的指紋圖像，然后通過相應(yīng)的算法對其進(jìn)行解密，并與指紋傳感器獲取的指紋圖像進(jìn)行匹配對比，對比的結(jié)果也會mcu加密。

加密算法可以采用對稱加密算法，如：des(dataencryptionstandard)、3des(tripledes)、aes(advancedencryptionstandard)等，其中des為數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，速度較快，適用于加密大量數(shù)據(jù)的場合；3des是基于des，對一塊數(shù)據(jù)用三個不同的密鑰進(jìn)行三次加密，強(qiáng)度更高；aes為高級加密標(biāo)準(zhǔn)，是下一代的加密算法標(biāo)準(zhǔn)，速度快，安全級別高。當(dāng)然加密算法也可以采用非對稱加密算法，如：rsa算法、dsa算法(digitalsignaturealgorithm)、ecc算法(ellipticcurvescryptography)等。在本發(fā)明提供的實施例中，優(yōu)選的使用對稱aes算法，如aes128、aes256等。

本發(fā)明還提供了一種通過指紋進(jìn)行安全驗證的設(shè)備，該設(shè)備包含有指紋芯片，指紋芯片包括：

基板，基板包括激勵信號發(fā)射層和激勵信號接收層，用于檢測手指觸摸時指紋的電壓或者電流變化；

晶圓，晶圓與基板封裝為一體，具有至少1路adc和至少1路dac，bit位≥8位，用于根據(jù)基板所檢測的指紋的電壓或者電流變化采集指紋圖像；

晶圓包含有mcu，對指紋圖像進(jìn)行錄入和比對。

可以理解的，本發(fā)明所提供的可通過指紋進(jìn)行安全驗證的設(shè)備使用了上述實施例中的指紋芯片，通過指紋芯片使整個設(shè)備更加安全，此外，由于上述指紋芯片與現(xiàn)有的指紋芯片相比成本更加低廉，所以，這些使用了上述指紋芯片的設(shè)備的制造成本也會降低。

如圖4所示，是本發(fā)明提供的一種帶有指紋芯片的u盤，包括u盤本體3，以及設(shè)有u盤本體3上的指紋芯片4，如圖3所示，第一次使用時，用戶可以先注冊，即將自己的指紋錄入并存儲在指紋芯片4內(nèi)，當(dāng)然該存儲的指紋信息被加密，當(dāng)用戶再次使用時需要進(jìn)行登陸認(rèn)證，即u盤要獲取使用者的指紋信息，并與預(yù)先存儲的指紋信息進(jìn)行匹配比對，當(dāng)匹配比對成功，則使用者可以使用該u盤(如，查看u盤內(nèi)存儲文件內(nèi)容，刪除u盤存儲內(nèi)文件，向u盤內(nèi)存儲文件等)，如果匹配不成功，則使用者無法使用該u盤。另外為了防止指紋芯片受到碰撞損壞，指紋芯片處設(shè)有可開閉的防護(hù)罩，來對指紋芯片進(jìn)行保護(hù)。

上述的設(shè)備還可以是家用電器，如微波爐等，通過指紋驗證可以有效避免小孩子使用，為他們的安全提供了保證。當(dāng)然上述的設(shè)備還可以是手機(jī)、門鎖等，通過指紋進(jìn)行驗證使這些設(shè)備更加安全，同時由于這些設(shè)備使用了上述實施例所提供的指紋芯片，所以這些設(shè)備的陳本也得到降低。

綜上所述，本發(fā)明提供的指紋傳感器，采用基板代替硅基片，在基板上設(shè)置用于檢測指紋信號的信號發(fā)射層和信號接收層，并通過設(shè)于基板上的晶圓對信號進(jìn)行處理，最后得到指紋圖像。極大地降低了指紋傳感器的成本。本發(fā)明提供的指紋芯片，使用了上述的指紋傳感器，成本同樣得到降低。另外本發(fā)明還提供了一種通過指紋進(jìn)行安全驗證的設(shè)備，比如u盤、門鎖、家用電器等，通過指紋驗證，使這些設(shè)備的使用更加安全，同時由于這些設(shè)備使用的指紋芯片為本發(fā)明所提供的低成本指紋芯片，所以，這些設(shè)備的總成本也得到了降低。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。