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超聲波感測(cè)裝置及其制造方法與流程

文檔序號(hào):12064274閱讀:270來源:國知局
超聲波感測(cè)裝置及其制造方法與流程

本發(fā)明涉及一種超聲波感測(cè)裝置及其制造方法。



背景技術(shù):

隨著科技的發(fā)展,超聲波感測(cè)裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電子裝置中,如指紋識(shí)別裝置、脈搏感測(cè)裝置等。超聲波信號(hào)在超聲波感測(cè)裝置中傳輸時(shí)會(huì)受到途經(jīng)的各材料層的吸收從而導(dǎo)致感測(cè)靈敏度降低。為了提高感測(cè)靈敏度,有效降低超聲波傳輸途徑上各材料層的厚度是必要的?,F(xiàn)有技術(shù)中,超聲波感測(cè)裝置通常包括依次層疊設(shè)置的一信號(hào)接收單元、一薄膜晶體管陣列基板和一信號(hào)發(fā)送單元,保護(hù)蓋板即通過一粘膠層貼合于所述信號(hào)發(fā)送單元表面。所述信號(hào)接收單元是通過切割一個(gè)具有多個(gè)信號(hào)接收單元的母板而形成。然而,切割會(huì)導(dǎo)致信號(hào)接收單元表面在切割棱邊處形成毛邊,具有較高粗糙度,使得后續(xù)的貼合步驟中所涂布的粘膠層厚度較高,從而加大了超聲波信號(hào)的衰減。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

鑒于以上內(nèi)容,有必要提供一種薄型超聲波感測(cè)裝置及其制造方法。

一種超聲波感測(cè)裝置,包括依次層疊設(shè)置的一蓋板、一粘膠層、一信號(hào)接收單元及一信號(hào)發(fā)送單元,所述信號(hào)接收單元包括一第一表面、與所述第一表面相對(duì)的一第二表面及與連接于所述第一表面與所述第二表面之間的至少一個(gè)側(cè)面,所述粘膠層形成于所述第一表面上以將所述信號(hào)接收單元與所述蓋板進(jìn)行貼合,所述第一表面與所述至少一個(gè)側(cè)面之間設(shè)有連接面,所述第一表面的最大粗糙度小于5μm,所述粘膠層厚度小于20μm。

一種超聲波感測(cè)裝置的制造方法,包括如下步驟:

提供一超聲波感測(cè)模組,所述超聲波感測(cè)模組包括一個(gè)信號(hào)接收單元、一個(gè)基板和一個(gè)信號(hào)發(fā)送單元,所述信號(hào)接收單元具有一第一表面及與所述第一表面相連的至少一個(gè)側(cè)面,所述第一表面與所述多個(gè)側(cè)面相交形成至少一個(gè)棱邊,所述至少一個(gè)棱邊包括由切割形成的切割棱邊;

對(duì)所述切割棱邊進(jìn)行打磨,使得所述第一表面的最大粗糙度低于5μm,同時(shí)在所述第一表面與所述由切割形成的棱邊所在的側(cè)面之間形成至少一個(gè)連接面;

在所述第一表面上形成一粘膠層,將一蓋板通過所述粘膠層與所述信號(hào)接收單元貼合,所述粘膠層厚度小于20μm。

相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明通過打磨超聲波感測(cè)裝置的信號(hào)接收單元的切割棱邊,在超聲波感測(cè)裝置的表面與側(cè)面之間形成連接面,從而降低信號(hào)接收裝置表面的粗糙度,進(jìn)而降低接收單元表面所用粘膠層的厚度。而粘膠層是超聲波傳輸過程的必經(jīng)結(jié)構(gòu),這就有效降低了超聲波傳輸過程中的衰減,從而提高整個(gè)裝置的靈敏度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置的剖面示意圖。

圖2為圖1中信號(hào)接收單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置的信號(hào)接收單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置的制造方法的流程圖。

主要元件符號(hào)說明

如下具體實(shí)施方式將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

以下通過具體實(shí)施例配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

請(qǐng)參閱圖1,圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例超聲波感測(cè)裝置1的剖面示意圖。所述超聲波感測(cè)裝置1包括依次層疊設(shè)置的一蓋板11、一粘膠層12、一信號(hào)接收單元13、一基板14、一信號(hào)發(fā)送單元15及一柔性電路板16。所述蓋板11遠(yuǎn)離所述信號(hào)接收單元13的表面即為感測(cè)面110。所述信號(hào)發(fā)送單元15與所述基板14均通過所述柔性電路板16與外部電路(圖未示)電性相連。在本實(shí)施例中,所述基板14為薄膜晶體管陣列基板。

請(qǐng)一并參閱圖2,圖2為所述信號(hào)接收單元13的結(jié)構(gòu)示意圖。所述信號(hào)接收單元13包括一第一表面131、與所述第一表面131相對(duì)的一第二表面132、及連接于所述第一表面131與所述第二表面132之間的第一側(cè)面133、第二側(cè)面134、第三側(cè)面135、第四側(cè)面136。所述粘膠層12形成于所述第一表面131上。在本實(shí)施例中,連接于所述第一表面131與所述第二表面132之間的側(cè)面的數(shù)目為4,在其它實(shí)施例中,所述側(cè)面數(shù)目也可為其它數(shù)值。所述第一表面131與所述第一側(cè)面133之間設(shè)有一連接面137。所述連接面137為平面,其與所述第一表面131所成夾角β的范圍為10°~85°,所述連接面137在所述第一表面131的平面上的投影長度范圍為5μm~300μm,在所述第一側(cè)面133的平面上的投影長度范圍為5μm~50μm。

本發(fā)明還提供一對(duì)比實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置,所述對(duì)比實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置與所述超聲波感測(cè)裝置1的結(jié)構(gòu)大致相同,區(qū)別僅在于所述對(duì)比實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置的信號(hào)接收單元的第一表面與第一側(cè)面直接相連,二者之間不存在連接面。所述對(duì)比實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置的信號(hào)接收單元的第一表面具有一棱邊由切割形成,由于切割會(huì)導(dǎo)致信號(hào)接收單元的第一表面在靠近切割棱邊處形成毛邊,導(dǎo)致所述對(duì)比實(shí)施例的信號(hào)接收單元的第一表面最大粗糙度達(dá)到60μm。所述聲波感測(cè)裝置1由對(duì)所述對(duì)比實(shí)施例的信號(hào)接收單元的切割棱邊進(jìn)行打磨形成,打磨后形成連接面137,所述第一表面的最大粗糙度由60μm降低到5μm以下。

所述第一表面的最大粗糙度決定了所述粘膠層的涂布厚度。所述粘膠層的厚度應(yīng)當(dāng)大于所述第一表面的最大粗糙度,粘膠材才能有效均勻鋪開,從而保證所述粘膠層兩側(cè)材料的良好貼合。因此,降低所述第一表面的最大粗糙度便可降低所述粘膠層厚度。在本發(fā)明中,由于所述第一表面131的最大粗糙度由60μm降低到5μm以下,所述粘膠層厚度可相應(yīng)降低。在本實(shí)施例中,所述粘膠層厚度為6μm。

當(dāng)所述超聲波感測(cè)裝置1工作時(shí),外部電路(圖未示)通過所述柔性電路板16對(duì)所述信號(hào)發(fā)送單元15施加電壓,所述信號(hào)發(fā)送單元15發(fā)送一超聲波信號(hào),所述超聲波信號(hào)經(jīng)過所述基板14、所述信號(hào)接收單元13、所述粘膠層12及所述蓋板11到達(dá)所述感測(cè)面110并被所述感測(cè)面110反射形成反射信號(hào)。以指紋識(shí)別應(yīng)用為例,當(dāng)所述超聲波感測(cè)裝置1作為指紋識(shí)別裝置,并且所述感測(cè)面110上存在手指觸摸時(shí),由于指紋脊與指紋谷對(duì)超聲波的吸收率和反射率不同,所述超聲波被所述感測(cè)面110所反射的信號(hào)就不同,所述反射信號(hào)再經(jīng)過所述蓋板11、所述粘膠層12被所述信號(hào)接收單元13接收,所述信號(hào)接收單元13接收到反射回的超聲波信號(hào),將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸?shù)剿龌?4,再由所述柔性電路板16傳輸至外部電路(圖未示)。外部電路分析反射信號(hào)的變化并形成相應(yīng)的觸控指令。

可見,所述超聲波在傳輸過程中兩次經(jīng)過所述粘膠層12。降低所述粘膠層12的厚度會(huì)大大降低所述超聲波信號(hào)在傳輸過程中的衰減。經(jīng)測(cè)試,所述超聲波感測(cè)裝置1相較于對(duì)比實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置,信噪比由對(duì)比例的2.43提高至3.64,提高了50%。

所述信號(hào)接收單元13為常規(guī)的超聲波信號(hào)接收單元,由一壓電材料層和一電極層組成,所述信號(hào)發(fā)送單元15為常規(guī)的超聲波信號(hào)發(fā)送單元,由兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的電極層與夾設(shè)其中的一壓電材料層組成。所述壓電材料層的材料可為二氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)、鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛(PZT)、鉭鈧酸鉛(PST)、石英及偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。所述壓電材料層的材料可為二氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)、鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛(PZT)、鉭鈧酸鉛(PST)、石英及偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。所述電極層可以由導(dǎo)電率較好的金屬材料制成,例如,鋁、銅、鎳、金等高導(dǎo)電率材料,還可以由如透明氧化物導(dǎo)電材料(如氧化銦錫、氧化銦鋅)、銀、碳納米管或石墨烯等導(dǎo)電材料制成,但不限于以上材料。所述信號(hào)接收單元13和所述信號(hào)發(fā)送單元15的厚度范圍為20μm~80μm。

所述蓋板11的厚度范圍為0.1mm~1mm,其材料可為玻璃、藍(lán)寶石、單晶硅、塑料等。

所述基板14的材料可為玻璃、藍(lán)寶石、單晶硅、塑料(如PMMA、PES、PET、PEN、PC、PU)。

可變更地,所述第一表面131也可只與一個(gè)側(cè)面以上側(cè)面之間均存在連接面。

本發(fā)明第二實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置(圖未示)與所述超聲波感測(cè)裝置1的結(jié)構(gòu)大致相同,區(qū)別僅在于其信號(hào)接收單元的結(jié)構(gòu)。為方便說明,下文中與上述實(shí)施例結(jié)構(gòu)相同的元件沿用上述實(shí)施方式的元件符號(hào)。

如圖3所示,圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置的信號(hào)接收單元23的結(jié)構(gòu)示意圖。所述信號(hào)接收單元23包括一第一表面131、與所述第一表面131相對(duì)的一第二表面132、及連接于所述第一表面131與所述第二表面132之間的第一側(cè)面133、第二側(cè)面134、第三側(cè)面135、第四側(cè)面136。所述粘膠層12形成于所述第一表面131上。所述第一表面131與所述第一側(cè)面133。所述連接面237為弧面,所述弧面的半徑范圍為0.005cm~0.3cm。

所述連接面237通過打磨所述第一表面131與所述第二側(cè)面134相交的棱邊形成,所述第一表面131的表面最大粗糙度低于5μm。所述粘膠層的厚度低于20μm。

可變更地,所述第一表面131也可與一個(gè)以上側(cè)面之間均存在連接面。

請(qǐng)參閱圖4,圖4為本發(fā)明的制造上述超聲波感測(cè)裝置1的制造方法的流程圖,所述超聲波感測(cè)裝置1的制造方法包括如下步驟:

步驟S401,提供一個(gè)超聲波感測(cè)模組,所述超聲波感測(cè)模組包括一個(gè)信號(hào)接收單元13、一個(gè)基板14和一個(gè)信號(hào)發(fā)送單元15,所述信號(hào)接收單元13包括一第一表面131、與所述第一表面131相對(duì)的一第二表面132、及連接于所述第一表面131與所述第二表面132之間的第一側(cè)面133、第二側(cè)面134、第三側(cè)面135、第四側(cè)面136,所述第一表面131與所述第一側(cè)面133相交形成棱邊141,所述棱邊141由切割形成,所述棱邊141為切割棱邊;

所述信號(hào)接收單元13包括一電極層和一壓電材料層,所述信號(hào)發(fā)送單元15包括兩個(gè)電極層及夾設(shè)于所述兩個(gè)電極層之間的一壓電材料層,所述基板14為薄膜晶體管陣列基板單元;

在本實(shí)施例中,直接連接于所述第一表面131的側(cè)面數(shù)目及所述第一表面131與所述側(cè)面相交形成的棱邊數(shù)目為4,在其它實(shí)施例中,所述側(cè)面數(shù)目及所述棱邊數(shù)目也可為其它數(shù)值。

步驟S403,對(duì)所述棱邊141進(jìn)行打磨,使所述第一表面131的最大粗糙度降低到5μm以下,同時(shí)形成連接面137,所述連接面137為平面,其與所述第一表面131所成夾角范圍為10°~85°,其在所述第一表面131的平面上的投影長度范圍為5μm~300μm,其在所述第一側(cè)面133的平面上的投影長度范圍為5μm~50μm;

在其它實(shí)施例中,如有其它棱邊也由切割形成,則同樣打磨該切割棱邊形成一個(gè)以上連接面。

步驟S405,提供一柔性電路板16,將其與所述信號(hào)發(fā)送單元15與所述薄膜晶體管陣列基板14分別進(jìn)行電性連接。

步驟S407,在所述第一表面131上形成一粘膠層12,將一蓋板11通過所述粘膠層12與所述信號(hào)接收單元13貼合,所述粘膠層12厚度小于20μm。

這樣便形成所述聲波感測(cè)裝置1。

可變更地,將上述步驟S403替換為如下步驟:

對(duì)所述信號(hào)接收單元13的切割棱邊141進(jìn)行打磨,使所述第一表面131的最大粗糙度降低到5μm以下,同時(shí)形成連接面237,所述連接面237為弧面,所述弧面的半徑范圍為0.005cm~0.3cm。

這樣便形成上述第二實(shí)施例的超聲波感測(cè)裝置。

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