[發(fā)明專利]超聲波指紋傳感器及其制備方法、應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811015334.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN108985280A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯威;熊偉;余維嘉;范為;劉斌;向宇;羅健飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞新科技術(shù)研究開發(fā)有限公司深圳分公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 逯恒

本發(fā)明提供了一種超聲波指紋傳感器及其制備方法、應(yīng)用。制備方法為:在基材的上表面刻蝕出一個(gè)凹槽陣列，在所述基材的上表面涂布干膜或濕膜；在所述干膜或濕膜上制備通孔陣列，所述通孔陣列的分布與所述凹槽陣列一致，之后固化所述干膜或濕膜，形成犧牲層；在所述固化之后，向所述凹槽和所述通孔中注入壓電陶瓷粉或壓電陶瓷漿料，之后燒結(jié)成壓電陶瓷體，形成壓電陶瓷柱陣列；按照產(chǎn)品的要求，在所述壓電陶瓷柱陣列的空隙中注入預(yù)設(shè)的高分子材料，并固化；之后去除基材，在所述壓電陶瓷柱陣列的上下表面分別制作電極，得到產(chǎn)品。本發(fā)明的方法具有高產(chǎn)量、高良率以及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及超聲波指紋傳感器及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

指紋傳感器(又稱指紋Sensor)是實(shí)現(xiàn)指紋自動(dòng)采集的關(guān)鍵器件。指紋傳感器按傳感原理，即指紋成像原理和技術(shù)，分為光學(xué)指紋傳感器、半導(dǎo)體電容傳感器、半導(dǎo)體熱敏傳感器、半導(dǎo)體壓感傳感器、超聲波傳感器和射頻RF傳感器等。其中超聲波傳感器因具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

超聲波指紋傳感器的工作原理是：施加一定頻率的交流電壓信號(hào)到壓電傳感器，會(huì)產(chǎn)生超聲波。超聲波穿透各介質(zhì)層到達(dá)手指表面后，手指表面的脊和谷會(huì)反射超聲波信號(hào)，反射回的超聲波信號(hào)再被壓電傳感器接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。經(jīng)脊和谷反射回壓電傳感器產(chǎn)生的不同電信號(hào)被算法解析后可形成指紋圖像。

現(xiàn)有的超聲波指紋識(shí)別傳感器制備工藝比較復(fù)雜，首先需要用MEMS工藝制備一塊壓電薄膜硅片，在此硅片上有壓電薄膜傳感器陣列；同時(shí)需要用CMOS工藝制備一塊具有信號(hào)傳輸線路的硅片；然后將兩塊硅片貼合在一起；再將壓電薄膜傳感器陣列切割成單獨(dú)的一個(gè)個(gè)壓電薄膜傳感器。以上工藝的難點(diǎn)在于：因?yàn)閮蓧K硅片是單獨(dú)制備，不可避免的存在工藝誤差，所以難以將兩塊硅片上的傳感器與信號(hào)傳輸線路準(zhǔn)確貼合在一起，所以采用此技術(shù)路線制備的壓電薄膜傳感器的產(chǎn)量小，良率低，成本較高。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種超聲波指紋傳感器的制備方法，該制備方法具有高產(chǎn)量、高良率以及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的第二目的在于用此制備方法制作的一種超聲波指紋傳感器，該傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、感應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

超聲波指紋傳感器的制備方法，包括下列步驟:

在基材的上表面刻蝕出一個(gè)凹槽陣列，在所述基材的上表面涂布干膜或濕膜；

在所述干膜或濕膜上制備通孔陣列，所述通孔陣列的分布與所述凹槽陣列一致，之后固化所述干膜或濕膜，形成犧牲層；

在所述固化之后，向所述凹槽和所述通孔中注入壓電陶瓷粉或壓電陶瓷漿料，之后燒結(jié)成壓電陶瓷體，形成壓電陶瓷柱陣列；

按照產(chǎn)品的要求，在所述壓電陶瓷柱陣列的空隙中注入預(yù)設(shè)的高分子材料，并固化；之后去除基材，在所述壓電陶瓷柱陣列的上下表面分別制作電極，得到產(chǎn)品。

在以上方法中，燒結(jié)壓電陶瓷的過程犧牲層會(huì)氣化消失。

以上制備方法采用在一塊單獨(dú)基材上先燒結(jié)壓電陶瓷陣列、后填充高分子材料、最后貼合電極的路線制作超聲波指紋傳感器，有別于傳統(tǒng)的先單獨(dú)兩塊硅片、后貼合硅片的路線，因此本發(fā)明可以達(dá)到以下技術(shù)效果：

1、避免了無法準(zhǔn)確貼合導(dǎo)致的產(chǎn)品良率低的問題；

2、工藝對(duì)基材、干膜/濕膜等模具的面積沒有任何要求，既適合大批量生產(chǎn)，又容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作，因此可以極大提高產(chǎn)量和產(chǎn)率；