[發明專利]制造超聲波傳感器的方法

在審

• 申請號: 201980055688.4
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN113016085A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 金永圭;樸慶玉;李承晉
• 申請（專利權）人: 株式會社BTBL
• 主分類號: H01L41/43
• 分類號: H01L41/43;H01L41/09;H01L41/047;H01L41/187
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

公開了制造超聲波傳感器的方法。所述方法包括：在可蝕刻基板上形成具有凹部和凸部的微圖案，在微圖案的凹部中填充壓電材料，對填充的壓電材料加壓，對壓電材料進行燒結以形成初級壓電體，對初級壓電體進行再燒結以形成密實的單位壓電體，以及在每個單位壓電體的兩端形成電極端子以產生單位壓電單元。該方法使得能夠以高良品率制造高品質超聲波傳感器。

技術領域

本發明涉及制造超聲波傳感器的方法，并且更具體地涉及以高良品率制造高品質超聲波傳感器的方法。

背景技術

在超聲波傳感器陣列中，超聲波發射器可以用于通過一種或更多種超聲波傳輸介質向待檢測的對象發送超聲波。發射器可以可操作地與被配置成檢測從對象反射的超聲波部分的超聲波傳感器耦接。例如，在超聲指紋成像器中，可以通過在非常短的時間間隔期間啟動和停止發射器來產生超聲波脈沖。在超聲波脈沖遇到的每個材料界面處，一部分超聲波脈沖被反射。

例如，在超聲指紋成像器的情況下，超聲波可以行進穿過可以放置人的手指的壓板以獲得指紋圖像。在穿過壓板之后，超聲波的一些部分遇到與該壓板接觸的皮膚(例如，指紋脊)，同時超聲波的其他部分遇到空氣(例如，在相鄰的指紋脊之間的谷)，并且可以以不同的強度反射回到超聲波傳感器。與手指相關聯的反射信號可以被處理并轉換成表示所反射的信號的信號強度的數字值。

當在分布區域上收集多個這樣的反射信號時，這些信號的數字值可以用于產生在分布區域上的信號強度的圖形顯示，例如通過將數字值轉換成圖像，從而產生指紋的圖像。因此，超聲波傳感器可以用作指紋傳感器或其他類型的生物度量傳感器。

即，超聲波傳感器是向對象發送超聲波并從對象接收信號以檢測對象的裝置。對象反射超聲波，產生信號，并使信號返回至超聲波傳感器。這樣的超聲波傳感器基本上由超聲波發射/接收單元、驅動單元和其他附件組成。超聲波發送/接收單元從驅動單元接收交流電壓，傳輸超聲波，從響應于所傳輸的超聲波的對象接收信號，并將信號傳輸至驅動單元。超聲波傳輸/接收單元基本上包括殼體和壓電元件。當交流電通過壓電元件時，壓電晶體經歷反復的膨脹和收縮以產生機械振動，這被稱為“逆壓電效應”。例如，當由于施加至壓電元件的外力而發生反復的膨脹和收縮時，在壓電元件的一側產生正(+)電荷，而在另一側產生負(-)電荷以產生電流。施加至壓電元件的外部施加的交流電流引起壓電元件的反復膨脹和收縮以產生機械振動，該機械振動被傳遞至殼體。殼體的振動在空氣中產生壓縮波從而傳輸超聲波。超聲波傳感器重復該超聲波傳輸過程。

另一方面，當超聲波傳感器接收超聲波時，空氣中的壓縮波被傳輸至殼體的隔膜以使殼體移位。由于該移位，壓電元件膨脹和收縮以產生交流電。

韓國專利第1850127號公開了制造超聲波傳感器的方法，其包括：在不完全的燒結條件下對壓電片進行燒結以制備陶瓷燒結體；平行于第一方向從第一表面以預定間隔將陶瓷燒結體切割至在第二表面上保留一些區域的這樣的深度，以及平行于與所述第一方向垂直的第二方向，從第二表面以預定間隔將陶瓷燒結體切割至在第一表面上保留一些區域的這樣的深度以制備陶瓷加工體；在預定的完全燒結條件下對陶瓷加工體進行燒結；將陶瓷加工體切割以形成凹槽，并在凹槽中填充絕緣材料；以及在第一表面和第二表面上布置壓電棒的陣列，并對壓電棒進行拋光以除去保留在第一表面和第二表面上的區域并暴露壓電棒。然而，壓電棒的切割需要許多時間，導致超聲波傳感器的良品率低，并且可能使壓電棒的品質劣化。

發明內容

技術問題

因此，本發明的目的是提供以高良品率制造高品質超聲波傳感器的方法。

技術方案

本發明的一個方面提供了制造超聲波傳感器的方法，所述方法包括：在可蝕刻基板上形成具有凹部和凸部的微圖案，在微圖案的凹部中填充壓電材料，對填充的壓電材料加壓，對壓電材料進行燒結以形成初級壓電體，對初級壓電體進行再燒結以形成密實的單位壓電體，并在每個單位壓電體的兩端形成電極端子以產生單位壓電單元。