超声波感测装置及其制造方法与流程

本发明涉及一种超声波感测装置及其制造方法。

背景技术：

随着科技的发展，超声波感测装置已经广泛应用于各种电子装置中，如指纹识别装置、脉搏感测装置等。超声波信号在超声波感测装置中传输时会受到途经的各材料层的吸收从而导致感测灵敏度降低。为了提高感测灵敏度，有效降低超声波传输途径上各材料层的厚度是必要的。现有技术中，超声波感测装置通常包括依次层叠设置的一信号接收单元、一薄膜晶体管阵列基板和一信号发送单元，保护盖板即通过一粘胶层贴合于所述信号发送单元表面。所述信号接收单元是通过切割一个具有多个信号接收单元的母板而形成。然而，切割会导致信号接收单元表面在切割棱边处形成毛边，具有较高粗糙度，使得后续的贴合步骤中所涂布的粘胶层厚度较高，从而加大了超声波信号的衰减。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种薄型超声波感测装置及其制造方法。

一种超声波感测装置，包括依次层叠设置的一盖板、一粘胶层、一信号接收单元及一信号发送单元，所述信号接收单元包括一第一表面、与所述第一表面相对的一第二表面及与连接于所述第一表面与所述第二表面之间的至少一个侧面，所述粘胶层形成于所述第一表面上以将所述信号接收单元与所述盖板进行贴合，所述第一表面与所述至少一个侧面之间设有连接面，所述第一表面的最大粗糙度小于5μm，所述粘胶层厚度小于20μm。

一种超声波感测装置的制造方法，包括如下步骤：

提供一超声波感测模组，所述超声波感测模组包括一个信号接收单元、一个基板和一个信号发送单元，所述信号接收单元具有一第一表面及与所述第一表面相连的至少一个侧面，所述第一表面与所述多个侧面相交形成至少一个棱边，所述至少一个棱边包括由切割形成的切割棱边；

对所述切割棱边进行打磨，使得所述第一表面的最大粗糙度低于5μm，同时在所述第一表面与所述由切割形成的棱边所在的侧面之间形成至少一个连接面；

在所述第一表面上形成一粘胶层，将一盖板通过所述粘胶层与所述信号接收单元贴合，所述粘胶层厚度小于20μm。

相较于现有技术，本发明通过打磨超声波感测装置的信号接收单元的切割棱边，在超声波感测装置的表面与侧面之间形成连接面，从而降低信号接收装置表面的粗糙度，进而降低接收单元表面所用粘胶层的厚度。而粘胶层是超声波传输过程的必经结构，这就有效降低了超声波传输过程中的衰减，从而提高整个装置的灵敏度。

附图说明

图1为本发明第一实施例的超声波感测装置的剖面示意图。

图2为图1中信号接收单元的结构示意图。

图3为本发明第二实施例的超声波感测装置的信号接收单元的结构示意图。

图4为本发明一实施例的超声波感测装置的制造方法的流程图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下通过具体实施例配合附图进行详细说明。

请参阅图1，图1为本发明第一实施例超声波感测装置1的剖面示意图。所述超声波感测装置1包括依次层叠设置的一盖板11、一粘胶层12、一信号接收单元13、一基板14、一信号发送单元15及一柔性电路板16。所述盖板11远离所述信号接收单元13的表面即为感测面110。所述信号发送单元15与所述基板14均通过所述柔性电路板16与外部电路(图未示)电性相连。在本实施例中，所述基板14为薄膜晶体管阵列基板。

请一并参阅图2，图2为所述信号接收单元13的结构示意图。所述信号接收单元13包括一第一表面131、与所述第一表面131相对的一第二表面132、及连接于所述第一表面131与所述第二表面132之间的第一侧面133、第二侧面134、第三侧面135、第四侧面136。所述粘胶层12形成于所述第一表面131上。在本实施例中，连接于所述第一表面131与所述第二表面132之间的侧面的数目为4，在其它实施例中，所述侧面数目也可为其它数值。所述第一表面131与所述第一侧面133之间设有一连接面137。所述连接面137为平面，其与所述第一表面131所成夹角β的范围为10°～85°，所述连接面137在所述第一表面131的平面上的投影长度范围为5μm～300μm，在所述第一侧面133的平面上的投影长度范围为5μm～50μm。

本发明还提供一对比实施例的超声波感测装置，所述对比实施例的超声波感测装置与所述超声波感测装置1的结构大致相同，区别仅在于所述对比实施例的超声波感测装置的信号接收单元的第一表面与第一侧面直接相连，二者之间不存在连接面。所述对比实施例的超声波感测装置的信号接收单元的第一表面具有一棱边由切割形成，由于切割会导致信号接收单元的第一表面在靠近切割棱边处形成毛边，导致所述对比实施例的信号接收单元的第一表面最大粗糙度达到60μm。所述声波感测装置1由对所述对比实施例的信号接收单元的切割棱边进行打磨形成，打磨后形成连接面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决定了所述粘胶层的涂布厚度。所述粘胶层的厚度应当大于所述第一表面的最大粗糙度，粘胶材才能有效均匀铺开，从而保证所述粘胶层两侧材料的良好贴合。因此，降低所述第一表面的最大粗糙度便可降低所述粘胶层厚度。在本发明中，由于所述第一表面131的最大粗糙度由60μm降低到5μm以下，所述粘胶层厚度可相应降低。在本实施例中，所述粘胶层厚度为6μm。

当所述超声波感测装置1工作时，外部电路(图未示)通过所述柔性电路板16对所述信号发送单元15施加电压，所述信号发送单元15发送一超声波信号，所述超声波信号经过所述基板14、所述信号接收单元13、所述粘胶层12及所述盖板11到达所述感测面110并被所述感测面110反射形成反射信号。以指纹识别应用为例，当所述超声波感测装置1作为指纹识别装置，并且所述感测面110上存在手指触摸时，由于指纹脊与指纹谷对超声波的吸收率和反射率不同，所述超声波被所述感测面110所反射的信号就不同，所述反射信号再经过所述盖板11、所述粘胶层12被所述信号接收单元13接收，所述信号接收单元13接收到反射回的超声波信号，将其转化为电信号传输到所述基板14，再由所述柔性电路板16传输至外部电路(图未示)。外部电路分析反射信号的变化并形成相应的触控指令。

可见，所述超声波在传输过程中两次经过所述粘胶层12。降低所述粘胶层12的厚度会大大降低所述超声波信号在传输过程中的衰减。经测试，所述超声波感测装置1相较于对比实施例的超声波感测装置，信噪比由对比例的2.43提高至3.64，提高了50％。

所述信号接收单元13为常规的超声波信号接收单元，由一压电材料层和一电极层组成，所述信号发送单元15为常规的超声波信号发送单元，由两个相对设置的电极层与夹设其中的一压电材料层组成。所述压电材料层的材料可为二氟亚乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)、钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅(PZT)、钽钪酸铅(PST)、石英及偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。所述压电材料层的材料可为二氟亚乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)、钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅(PZT)、钽钪酸铅(PST)、石英及偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。所述电极层可以由导电率较好的金属材料制成，例如，铝、铜、镍、金等高导电率材料，还可以由如透明氧化物导电材料(如氧化铟锡、氧化铟锌)、银、碳纳米管或石墨烯等导电材料制成，但不限于以上材料。所述信号接收单元13和所述信号发送单元15的厚度范围为20μm～80μm。

所述盖板11的厚度范围为0.1mm～1mm，其材料可为玻璃、蓝宝石、单晶硅、塑料等。

所述基板14的材料可为玻璃、蓝宝石、单晶硅、塑料(如PMMA、PES、PET、PEN、PC、PU)。

可变更地，所述第一表面131也可只与一个侧面以上侧面之间均存在连接面。

本发明第二实施例的超声波感测装置(图未示)与所述超声波感测装置1的结构大致相同，区别仅在于其信号接收单元的结构。为方便说明，下文中与上述实施例结构相同的元件沿用上述实施方式的元件符号。

如图3所示，图3为本发明第二实施例的超声波感测装置的信号接收单元23的结构示意图。所述信号接收单元23包括一第一表面131、与所述第一表面131相对的一第二表面132、及连接于所述第一表面131与所述第二表面132之间的第一侧面133、第二侧面134、第三侧面135、第四侧面136。所述粘胶层12形成于所述第一表面131上。所述第一表面131与所述第一侧面133。所述连接面237为弧面，所述弧面的半径范围为0.005cm～0.3cm。

所述连接面237通过打磨所述第一表面131与所述第二侧面134相交的棱边形成，所述第一表面131的表面最大粗糙度低于5μm。所述粘胶层的厚度低于20μm。

可变更地，所述第一表面131也可与一个以上侧面之间均存在连接面。

请参阅图4，图4为本发明的制造上述超声波感测装置1的制造方法的流程图，所述超声波感测装置1的制造方法包括如下步骤：

步骤S401，提供一个超声波感测模组，所述超声波感测模组包括一个信号接收单元13、一个基板14和一个信号发送单元15，所述信号接收单元13包括一第一表面131、与所述第一表面131相对的一第二表面132、及连接于所述第一表面131与所述第二表面132之间的第一侧面133、第二侧面134、第三侧面135、第四侧面136，所述第一表面131与所述第一侧面133相交形成棱边141，所述棱边141由切割形成，所述棱边141为切割棱边；

所述信号接收单元13包括一电极层和一压电材料层，所述信号发送单元15包括两个电极层及夹设于所述两个电极层之间的一压电材料层，所述基板14为薄膜晶体管阵列基板单元；

在本实施例中，直接连接于所述第一表面131的侧面数目及所述第一表面131与所述侧面相交形成的棱边数目为4，在其它实施例中，所述侧面数目及所述棱边数目也可为其它数值。

步骤S403，对所述棱边141进行打磨，使所述第一表面131的最大粗糙度降低到5μm以下，同时形成连接面137，所述连接面137为平面，其与所述第一表面131所成夹角范围为10°～85°，其在所述第一表面131的平面上的投影长度范围为5μm～300μm，其在所述第一侧面133的平面上的投影长度范围为5μm～50μm；

在其它实施例中，如有其它棱边也由切割形成，则同样打磨该切割棱边形成一个以上连接面。

步骤S405，提供一柔性电路板16，将其与所述信号发送单元15与所述薄膜晶体管阵列基板14分别进行电性连接。

步骤S407，在所述第一表面131上形成一粘胶层12，将一盖板11通过所述粘胶层12与所述信号接收单元13贴合，所述粘胶层12厚度小于20μm。

这样便形成所述声波感测装置1。

可变更地，将上述步骤S403替换为如下步骤：

对所述信号接收单元13的切割棱边141进行打磨，使所述第一表面131的最大粗糙度降低到5μm以下，同时形成连接面237，所述连接面237为弧面，所述弧面的半径范围为0.005cm～0.3cm。

这样便形成上述第二实施例的超声波感测装置。