声波式指纹识别装置及其制作方法以及应用其的电子装置与流程

本发明涉及一种声波式指纹识别装置及其制作方法以及应用该声波式指纹识别装置的电子装置。

背景技术：

随着便携式电子装置被广泛的应用，用户对便携式电子装置提出了更多的功能需求。指纹识别装置由于具有隐私保护功能而被设置于便携式电子装置中，以增加用户体验。指纹识别装置可分为光学式、电容式、声波式等。声波式指纹识别装置因其操作不易受环境温度、湿度的影响，且具有寿命长、解析度高而得到广泛应用。

超声波指纹识别元件能够识别放置在所述指纹识别元件上的手指的指纹。当使用者将其手指放置在所述指纹识别元件的表面上时，使用者的手指的指纹将被识别，进而验证所述使用者的身份信息。

接收/发送整合式的声波式指纹识别装置的超声感测单元设置于电路基板上，超声感测单元远离电路基板的一侧有一银电极，该银电极表面贴合有防护加固层，该银电极和电路基板通过一软性电路板与控制装置电性连接为其提供驱动电信号。在传统结构中，由于该银电极表面贴合有防护加固层，设置该银电极从防护加固层下方延伸至电路基板上与软性电路板的一端电性连接，该软性电路板与该银电极连接的一端同时通过金手指与该电路基板电性连接，该软性电路板的另一端与所述控制装置连接。在软性电路板的布设过程中，由于电路基板的尺寸受限，导致软性电路板上用于电连接该电路基板的金手指有部分从电路基板的边缘延伸出处于悬空状态，从电路基板的边缘延伸出的金手指部分容易折断损坏，从而使声波式指纹识别装置发生故障。如何避免上述故障的发生是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种声波式指纹识别装置，该声波式指纹识别装置有效解决因软性电路板从电路基板的边缘延伸出处于悬空状态，从电路基板的边缘延伸出金手指部分容易折断损坏，从而使声波式指纹识别装置发生故障的问题。

另，还提供该声波式指纹识别装置的制作方法以及应用该声波式指纹识别装置的电子装置。

一种声波式指纹识别装置，包括电路基板、一形成于该电路基板表面的超声感测单元以及软性电路板，该电路基板上含有电路，该软性电路板上形成有连接垫，该超声感测单元包括设置于该电路基板一表面并与该电路电连接的一第一电极、一压电聚合物层以及一第二电极，该软性电路板分别通过连接垫电连接该电路和该第二电极以实现信号传输，与电路基板电连接的连接垫位于电路基板表面，与第二电极电连接的连接垫与第二电极层叠。

一种声波式指纹识别装置的制备方法，其包括如下步骤：

提供一电路基板，该电路基板上含有电路以及电路基板的表面含有与该电路电连接的第一电极，并在该第一电极的表面涂布一压电聚合物层；

使压电聚合物层干燥并结晶极化成型；

在压电聚合物层表面通过一次工艺涂布一第二电极层；

提供一软性电路板，该软性电路板上含有连接垫，将软性电路板与该第二电极电性连接；

将所述软性电路板与该电路基板的电路电连接；

通过一次按压工艺使软性电路板上的连接垫与该电路基板及该第二电极牢固结合。

一种电子装置，该电子装置包括本体及设置于该本体内的上述声波式指纹识别装置。

本发明的声波式指纹识别装置中，软性电路板与该两个电极电连接的区域发生改变，软性电路板与其中一个电极电连接的区域不位于电路基板表面，该区域与超声感测单元重叠。对应的，软性电路板的走线方式也发生改变，软性电路板中的金手指不再位于上述边缘位置。因此，有效避免了金手指的折断，降低了声波式指纹识别装置发生故障的概率。

同时，声波式指纹识别装置的结构发生了变化，其对应的制作方法发生改变。在传统结构中，超声感测单元的一个电极为银浆材料，其通过涂布的方式制作，该银浆电极需要先涂布在超声感测单元中的压电层表面，再通过另一次涂布工艺将该电极延伸至电路基板表面；在软性电路板与电极电连接区域的压制过程中，由于软性电路板与两个电极的电连接区域在不同水平方向上，因此需要进行两次压制过程。而本案由于与银浆电极对应的电连接区域与超声感测单元重叠，故只需要将银浆涂布在超声感测单元中的压电层表面即可，相较于传统结构减少了一个制程；且，本案中软性电路板与两个电极的电连接区域均在同一水平方向上，因此，上述压制可通过一次制程完成。另外，传统结构中，伸出声波式指纹识别装置之外且含有金手指的软性电路板需要在其表面涂布保护层；而本案中含有金手指的软性电路板均位于声波式指纹识别装置的结构内部，因此不需要再涂布保护层。

综上所述，本案的声波式指纹识别装置相较于传统结构，可以有效避免金手指的折断，降低声波式指纹识别装置发生故障的概率，还可以简化制程，节约成本。

附图说明

图1为本发明第一实施例的声波式指纹识别装置的俯视示意图。

图2为图1沿II-II的剖视图。

图3为本发明第一实施例的声波式指纹识别装置除去软性电路板及防护层后的俯视示意图。

图4为本发明第一实施例的声波式指纹识别装置的信号传输单元的平面示意图。

图5为本发明第二实施例的声波式指纹识别装置的俯视示意图。

图6为图5沿VI-VI的剖视图。

图7为本发明第二实施例的声波式指纹识别装置除去软性电路板及防护层后的俯视示意图。

图8为本发明第二实施例的声波式指纹识别装置的信号传输单元的平面示意图。

图9为本发明的声波式指纹识别装置的制备方法流程示意图。

图10为应用本发明声波式指纹识别装置的较佳实施例的电子装置示意图。

图11为图10沿XI-XI的剖视示意图。

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

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可以参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或者相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所覆盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

下面参照附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。

第一实施例

请同时参阅图1和图2，本发明第一实施例的声波式指纹识别装置100包括超声感测单元110、信号传输单元120、电路基板130、盖板140、防护单元150及控制单元160。

电路基板130固设于盖板140的一侧，超声感测单元110设置于电路基板130远离盖板140的一侧，信号传输单元120分别与控制单元160、超声感测单元110以及电路基板130电性连接，以实现该控制单元160与超声感测单元110及电路基板130之间的信号传输。

盖板140包括盖板玻璃142和盖板粘胶层141，盖板玻璃142通过盖板粘胶层141与电路基板130结合。盖板玻璃142朝向盖板粘胶层141的表面上可涂布油墨层达到遮蔽或装饰的作用。在其它实施例中，该盖板玻璃142也可被透明塑料盖板所替换。

超声感测单元110包括压电聚合物层113、导电粘胶层114、第一电极111以及第二电极112。第一电极111形成于电路基板130远离盖板140的表面；压电聚合物层113形成于第一电极111表面并覆盖第一电极111；第二电极112设置于该压电聚合物层113表面；导电粘胶层114形成于第二电极112表面并覆盖该第二电极112。第一电极111其材质可以为氧化铟锡(ITO)。导电粘胶层114为具有导电能力的粘胶。第二电极112其材质可以为银浆。

电路基板130包括第一表面131和与第一表面131相反的第二表面132，第一表面131与盖板粘胶层141接触。电路基板130含有电路(图未示)，可用于接收、处理以及传递超声感测单元110接收超声波时产生的耦合电信号。第一电极111与该电路电连接。声波式指纹识别装置100定义有一有效识别区(Active area，AA区)，该有效识别区在盖板140上的投影区域为声波式指纹识别装置100可有效辨识指纹的区域，该第一电极111对应该有效识别区设置。本实施例中，电路基板130为薄膜晶体管(TFT)阵列基板，该TFT阵列基板包括像素电路的阵列，每一像素电路可以包括一个或多个TFT，每一TFT包含至少一个像素电极，多个像素电极组合形成所述第一电极111。请进一步参阅图3，电路基板130还包括用于电连接信号传输单元120的第三金属连接垫1321。该第三金属连接垫1321与所述电路电连接，且设置于电路基板130的第二表面132未被导电粘胶层114覆盖区域。在其他实施例中，电路基板130还可为印刷电路板、软性电路板等具有可作为第一电极111的导电结构的电路板。

请进一步参阅图4，信号传输单元120包括软性电路板123、第一金属连接垫121、第二金属连接垫122。第一金属连接垫121与第二金属连接垫122形成于软性电路板123上并与其电性连接。第一金属连接垫121通过导电粘胶层114粘合于第二电极112上并与第二电极112电性连接。软性电路板123通过第二金属连接垫122与电路基板130的第三金属连接垫1321电连接。

软性电路板123包括四个不同的区域，分别为第一区域1231、第二区域1232、第三区域1233及第四区域1234。第一区域1231为一完整连续结构，其与有效识别区重叠且稍大于有效识别区，第一金属连接垫121位于该第一区域1231靠近导电粘胶层114一侧。所述软性电路板123覆盖所述导电粘胶层114，所述导电粘胶层114沿第一区域1231表面设置，所述导电粘胶层114覆盖所述第二电极112且与所述有效识别区域重叠，在重叠方向上所述导电粘胶层114的面积大于所述有效识别区的面积，该导电粘胶层114边缘到有效识别区边缘的距离大于50μm。第二区域1232一端与第一区域1231邻接，另一端与控制单元160连接。第三区域1233一侧连接第一区域1231，另一侧连接第四区域1234。本实施例中，第三区域1233贴合于超声感测单元110朝向电路基板130的第三金属连接垫1321的一侧部。第四区域1234位于电路基板130的第二表面132未被压电聚合物层113覆盖的部分，第二金属连接垫122位于该第四区域1234靠近第二表面132一侧。

防护单元150形成于超声感测单元110远离电路基板130的一侧。防护单元150包括防护层151和防护粘胶层153，防护层151通过防护粘胶层153粘合于软性电路板123远离电路基板130的表面，且对应超声感测单元110设置。

声波式指纹识别装置100一个工作周期包括发射阶段和接收阶段两部分。发射阶段，控制单元160通过软性电路板123同时给予第一电极111和第二电极112不同的电压信号，使压电聚合物层113两侧形成一电势差，进而产生机械振动发出超声波。接收阶段，软性电路板123仅给予第一电极111和第二电极112一工作电压以使两个电极共同维持压电聚合物层113的正常工作。在该阶段中，第一电极111还具有电耦合的作用。即，在接收阶段，压电聚合物层113接收反射超声波并产生感应电荷，第一电极111将压电聚合物层113的感应电荷耦合到电路基板130，电路基板130对该耦合电流进行收集和分析，再通过软性电路板123传输给所述控制装置。

上述声波式指纹识别装置100中，软性电路板123与第二电极112电连接的区域不位于电路基板130表面，而位于有效识别区。对应的，软性电路板123的布设方式也发生改变，软性电路板123与电路基板130电连接的第二金属连接垫122不再超出电路基板130的边缘位置。因此，有效避免了第二金属连接垫122的折断，降低了声波式指纹识别装置100发生故障的概率。

第二实施例

请同时参阅图5和图6，本发明第二实施例的声波式指纹识别装置200包括电超声感测单元210、信号传输单元220、电路基板230、盖板240、防护单元250及控制单元260。

电路基板230固设于盖板240的一侧，超声感测单元210及信号传输单元220置于电路基板230远离盖板240的一侧，信号传输单元220分别与控制单元260、超声感测单元210以及电路基板230电性连接，以实现该控制单元260与超声感测单元210及电路基板230之间的信号传输。

盖板240包括盖板玻璃242和盖板粘胶层241，盖板玻璃242通过盖板粘胶层241与电路基板230结合。盖板玻璃242朝向盖板粘胶层141的表面上可涂布油墨层达到遮蔽或装饰的作用。在其它实施例中，该盖板玻璃242也可被透明塑料盖板所替换。

超声感测单元210包括压电聚合物层213、导电粘胶层214、第一电极211以及第二电极212。第一电极211形成于电路基板230远离盖板240的表面；压电聚合物层213形成于第一电极211表面并覆盖第一电极211；第二电极212设置于该压电聚合物层213表面；导电粘胶层214形成于第二电极212表面并围绕该第二电极212边缘设置。第一电极211其材质可以为氧化铟锡(ITO)。导电粘胶层214为具有导电能力的粘胶。第二电极212其材质可以为银浆。

电路基板230包括第一表面231和与第一表面231相反的第二表面232，第一表面231与盖板粘胶层241接触。电路基板230含有电路(图未示)，可用于接收、处理以及传递超声感测单元210接收超声波时产生的耦合电信号。第一电极211与该电路电连接。声波式指纹识别装置200定义有一有效识别区(Active area，AA区)，该有效识别区在盖板240上的投影区域为声波式指纹识别装置200可有效辨识指纹的区域，该第一电极211对应该有效识别区设置。本实施例中，电路基板230为薄膜晶体管(TFT)阵列基板，该TFT阵列基板包括像素电路的阵列，每一像素电路可以包括一个或多个TFT，每一TFT包含至少一个像素电极，多个像素电极组合形成所述第一电极211。请进一步参阅图7，电路基板230还包括用于电连接信号传输单元220的第三金属连接垫2321。该第三金属连接垫2321与所述电路电连接，且设置于电路基板230的第二表面232未被第二电极212覆盖区域。在其他实施例中，电路基板230还可为印刷电路板、软性电路板等具有可作为第一电极211的导电结构的电路板。

请一并参阅图8，信号传输单元220包括软性电路板223、第一金属连接垫221、第二金属连接垫222。第一金属连接垫221与第二金属连接垫222形成于软性电路板223上并与其电性连接。第一金属连接垫221通过导电粘胶层214粘合于第二电极212上并与第二电极212电性连接。软性电路板223通过第二金属连接垫222与电路基板230的第三金属连接垫2321电连接。

软性电路板223对应该有效识别区开设有一开口2230，使软性电路板223围绕该有效识别区设置。该导电粘胶层214对应软性电路板223与第二电极212重叠的区域设置。本实例中，软性电路板223包括四个不同的区域，分别为第一区域2231、第二区域2232、第三区域2233及第四区域2234。第一区域2231为“口”字型，其开设有所述开口2230，使第一区域2231围绕所述有效识别区设置并与第二电极212部分重叠，第一金属连接垫221位于该第一区域2231靠近导电粘胶层214一侧。所述软性电路板223覆盖所述导电粘胶层214，所述导电粘胶层214沿第一区域2231表面设置，所述导电粘胶层214围绕第二电极212外侧边缘设置。该导电粘胶层214内侧边缘到所述有效识别区域外侧边缘的距离大于75μm。第二区域2232一端与第一区域2231邻接，另一端与控制单元260连接。第三区域2233一侧连接第一区域2231，另一侧连接第四区域2234。本实施例中，第三区域1233贴合于超声感测单元110朝向电路基板130的第三金属连接垫1321的一侧部。第四区域2234位于电路基板230的第二表面232未被压电聚合物层213覆盖的部分，第二金属连接垫222位于该第四区域2234靠近第二表面232一侧。

防护单元250形成于超声感测单元210远离电路基板230的一侧。防护单元250包括防护层251和防护粘胶层253，防护层251通过防护粘胶层253粘合于软性电路板223远离电路基板230的表面，且对应超声感测单元210设置。

声波式指纹识别装置200一个工作周期包括发射阶段和接收阶段两部分。发射阶段，控制单元260通过软性电路板223同时给予第一电极211和第二电极212不同的电压信号，使压电聚合物层213两侧形成一电势差，进而产生机械振动发出超声波。接收阶段，软性电路板223仅给予第一电极211和第二电极212一工作电压以使两个电极共同维持压电聚合物层213的正常工作。在该阶段中，第一电极211还具有电耦合的作用。即，在接收阶段，压电聚合物层213接收反射超声波并产生感应电荷，第一电极211将压电聚合物层213的感应电荷耦合到电路基板230，电路基板230对该耦合电流进行收集和分析，再通过软性电路板223传输给所述控制装置。

上述声波式指纹识别装置200中，软性电路板223与第二电极212电连接的区域不位于电路基板230表面，而位于有效识别区。对应的，软性电路板223的布设方式也发生改变，软性电路板223与电路基板230电连接的第二金属连接垫222不再超出电路基板230的边缘位置。因此，有效避免了第二金属连接垫122的折断，降低了声波式指纹识别装置200发生故障的概率。

实施例三

如图9所示，本案声波式指纹识别装置的制备方法，其包括如下步骤：

步骤S91，提供一电路基板，该电路基板上含有电路以及位于该电路基板的表面与该电路电连接的第一电极，并在该电路基板形成该第一电极的表面区域涂布一压电聚合物层。本实施例中，该电路基板为一TFT阵列基板，该TFT阵列基板包括像素电路的阵列，每一像素电路包括一个或多个TFT，每一TFT包含至少一个像素电极，多个所述像素电极组合形成所述第一电极，在第一电极表面涂布压电聚合物材料。压电聚合物材料可以通过旋涂、喷涂、浸渍、施配或其他可行的涂布工艺涂布于第一电极表面。

步骤S92，使压电聚合物层干燥并结晶极化成型。所述降低湿度的方法可以为烘烤、静置、通风或另一种干燥工艺。

步骤S93，在压电聚合物层表面涂布一第二电极层。所述第二电极层可通过一次涂布工艺制作完成。所述降低湿度的方法可以为烘烤、静置、通风或另一种干燥工艺。形成所述第二电极的涂布材料为银浆。

步骤S94，提供一软性电路板，该软性电路板上含有连接垫，将软性电路板与该第二电极电性连接，使与该第二电极电连接的连接垫与该第二电极层叠。该软性电路板上的连接垫为金属连接垫，该金属连接垫包括第一金属连接垫和第二金属连接垫。该软性电路板通过第一金属连接垫与第二电极之间通过导电粘胶层粘结并实现电性连接。

步骤S95，提供一防护层，该防护层粘结于该软性电路板一侧。该防护层与软性电路板粘结的区域与第一金属连接垫重叠并完全覆盖该第一金属连接垫。

步骤S96，将所述软性电路板与该电路基板的电路电连接，使与该电路基板电连接的连接垫位于该电路基板表面。该软性电路板通过第二金属连接垫与电路基板电性连接，该电路基板上包括一第三金属连接垫，该第三金属连接垫与第二金属连接垫之间实现电性连接。

步骤S97，通过一次按压工艺使软性电路板上的连接垫与该电路基板及该第二电极牢固结合。

在传统结构中，超声感测单元的一个电极为银浆材料，其通过涂布的方式制作，需要先涂布在超声感测单元中的压电层表面，再通过另一次涂布工艺将该电极延伸至电路基板表面；在软性电路板与电极电连接区域的压制过程中，由于软性电路板与两个电极的电连接区域在不同水平方向上，因此需要进行两次压制过程。而本案由于与银浆电极对应的电连接区域与超声感测单元重叠，故只需要将银浆涂布在超声感测单元中的压电层表面即可，相较于传统结构减少了一个制程；且，本案中软性电路板与两个电极的电连接区域均在同一水平方向上，因此，上述压制可通过一次制程完成。另外，传统结构中，伸出声波式指纹识别装置之外且含有金手指的软性电路板需要在其表面涂布保护层；而本案中含有金手指的软性电路板均位于声波式指纹识别装置的结构内部，因此不需要再涂布保护层。

请一并参阅图10及图11，本发明还提供一种电子装置10，该电子装置包括本体12及设置于本体12内的声波式指纹识别装置900，该声波式指纹识别装置900可以为上述实施例一和实施例二所述的任一声波式指纹识别装置。图9中仅以电子装置10为手机为例，在其它实施例中，该电子装置10也可为个人计算机、智能家电、工业控制器等。当该电子装置10为手机时，该声波式指纹识别装置900可以对应手机的home键设置，使该home键具有可触摸操作的功能。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。