具有接合压电层的超声波传感器的制造方法_3

文档序号:9510166阅读:来源:国知局
性,例如气泡或材料密度、声速及厚度的较大变化。能避免 或降低细微空隙、条纹、局部分层、褶、水泡、残余物溶剂、嵌入粒子及材料不均匀性。胶粘剂 的实例可包含PSA及环氧树脂。在一些实施方案中,可使用基于溶剂的胶粘剂,其中溶剂在 接触于接合表面之间之前大致显露。接合过程可包含层压、安装或配合。
[0052] 在一些实施方案中,胶粘剂在其厚度上为导电的,但在侧向上为电阻性的。这些胶 粘剂的实例包含各向异性导电膜(ACF)。在一些实施方案中,可使用薄但具有适度电阻性的 胶粘剂,例如(3-胺基丙基)三乙氧硅烷(APTES)。使用此胶粘剂可减少或消除压电接收器 层与TFT像素电路之间的电容性耦合。大体来说,压电接收器层至TFT衬底的胶粘剂接合 经选择以在侧向上为高度电阻性的,以便避免邻近像素电路之间的电短路及以便维持TFT 像素的寻址能力。举例来说,胶粘剂可具有大于约ΙΜΩ-cm的体或体积电阻率。在一些实 施方案中,可使用1Ε12Ω-cm或更高的电阻率。
[0053] 导电透明胶粘剂可由多官能黏合促进剂的调配物制成,所述黏合促进剂经选择以 使得官能基化学品适合于一对给定接合表面。在这些实施中用作导电透明胶粘剂的合适材 料的一实例为APTES,但也可使用其它材料。APTES在标准温度及压力(STP)下为液体,且 可以约1至50体积% APTES的比率溶解于水或丙酮中。在一些实施方案中,比率可为约4 体积% APTES,但也可使用大于或小于4 %的比率。可经由任何合适过程将APTES层涂覆至 表面,所述过程包含浸涂、旋涂、喷涂或其它施配法。在一些实施方案中,可使用蒸气或真空 沉积方法。在涂覆APTES之前,可清洗并活化表面以改进接合,例如氧等离子体或紫外线臭 氧(UVO)曝露。可通过施加压力将邻近表面接合到彼此,且可经由在接合过程期间施加热 而加速接合过程。举例来说,可使用例如热压、热乳层压或烘箱内的夹持的方法提供压力及 热两者。在一些实施方案中,在约80°C的温度下施加压力历时两个小时或更长提供充足黏 着强度,而在室温(约25°C)下可能需要至少24小时。应注意,根据各种实施,可在不修改 标准TFT处理的情况下执行块122。举例来说,可在不使像素电路短路或不以其它方式损坏 像素电路的情况下执行接合。
[0054] 在块124处,任选地将间隔件层接合到压电接收器。参看图4,举例来说,间隔件层 80可充当支座,其确保接收器偏置电极导线39b及FPC 90不会干扰将TFT衬底34与压电 接收器层36安装于压板40上。间隔件层80也可充当改进传感器性能的声波延迟层。下 文进一步描述的图7A及7B展示具有间隔件层及不具有间隔件层的实施的实例。如果使用 间隔件层,则可通过胶粘剂接合间隔件层。如下文进一步论述,胶粘剂可相对较薄,具有均 匀厚度,且以避免声学非均匀性(例如,气泡或材料密度或声速的较大变化)的方式执行接 合。胶粘剂的实例可包含压敏胶粘剂、环氧树脂及如上文所描述的其它合适胶粘剂。
[0055] 在块126处,任选地将FPC接合到TFT衬底。FPC上的一或多个电极可通过例如 ACF的导电胶粘剂而连接到TFT衬底上的一或多个导电衬垫。在下文关于图12A至13G进 一步论述的一些实施中,可将FPC接合到压电接收器及压电发射器中的一者或两者。为减 少通过ACF接合FPC 90时过热及去极化压电接收器层36的可能,例如帕尔贴冷却器、冷藏 块冷却器或合适较大散热片的冷却设备可热耦合到压电接收器层36 (尤其经由TFT像素电 路32)。在施加热以通过ACF接合FPC 90至TFT衬底34时,可冷却压电接收器层36 (及如 果已附接则可能为压电发射器)并将其保留于低于压电材料的居里温度的温度。
[0056] -或多个FPC可接合到超声波传感器组合件,例如用于压电发射器的FPC、用于压 电接收器的FPC、用于TFT衬底上的数据及控制线的一或多个FPC及其组合(例如,用于传 送数据及控制信号的数据可挠件及用于传送功率到压电发射器及接收器的功率可挠件)。 FPC可含有用于供应功率到压电发射器或接收器的更宽迹线以最小化沿着迹线的欧姆损 耗。FPC可具有在FPC的一或两端处连接到或与电连接器配合的迹线及衬垫。一个以上连 接器可包含于任一端处。FPC可具有可用于携带电信号的一或多层金属,例如在顶侧、底侧 及可挠件内部上。FPC可具有允许一或多层FPC之间的电连接的导通体。FPC可具有多个导 通体以通过并联连接不同层上的迹线进一步减少到压电接收器或发射器的欧姆损耗。FPC 可含有槽或切口区(例如,分裂可挠件)以允许可挠件的一个部分附接到传感器组件的上 部表面且另一部分附接到传感器组件的下部表面,以便附接到TFT衬底的顶侧上的压电接 收器层及TFT衬底的底侧上的压电发射器。FPC可含有槽或切口区以允许可挠件的一部分 在可挠件的一端处连接到第一连接件且另一部分在同一端处连接到第二连接件(例如)以 允许与外部印刷电路板的电连接。FPC可包括用于附接一或多个集成电路、电容器、电阻器、 电感器或其它有源或无源组件的衬垫。在一些实施方案中,可挠件的部分可包覆、合拢、滚 卷或以其它方式弯曲以容纳到超声波传感器组件的连接。
[0057] 在块128处,电连接接收器偏置电极。根据各种实施,接收器偏置电极可直接连接 到FPC或连接到TFT衬底上的导电衬垫以用于连接到FPC。在后一实施中,可在块126之 前执行块128。连接接收器偏置电极的材料的实例包含导电墨水、导电环氧树脂、墨水喷射 式金属及导电胶粘剂。在一些实施方案中,FPC可结合TFT像素电路上覆TFT基或底衬于 TFT衬底下,且可通过热压接合及/或通过使用例如ACF的单独胶粘剂而附接到接收器偏置 电极。在一些实施方案中,FPC可上覆TFT衬底或底衬于TFT衬底下,且可通过热压接合及 /或通过使用单独胶粘剂而直接附接到压电接收器层。在图IlA中展示此实施的实例。在 一些实施方案中,在此附接期间的温度可小于85°C。接收器连接的额外实例在下文关于图 IOA至IOC进一步加以论述。
[0058] 在块130处,接合压电发射器。在一些实施方案中,将压电发射器接合到TFT衬底 的背侧(也即,其上不存在像素电路的侧),例如,如图4中所描绘。在下文关于图8C及8D 进一步论述的一些实施中,将压电发射器接合到压电接收器。可使用如上文关于块122及 124论述的胶粘剂。
[0059] 在块132处,电连接发射器电极。发射器电极可直接连接到FPC或连接到TFT衬 底上的导电接合衬垫。材料的实例包含导电墨水、导电环氧树脂、导电胶粘剂及焊料。在一 些实施,FPC可结合TFT像素电路底衬于TFT衬底下或上覆TFT衬底,且通过确保FPC与发 射器电极之间的良好电传导的导电胶粘剂或其它接合法而附接到发射器电极。在一些实施 方案中,FPC可结合TFT像素电路上覆TFT衬底或底衬于TFT衬底下,且可通过热压接合及 /或通过使用单独胶粘剂而直接附接到压电发射器层。在一些实施方案中,在此附接期间的 温度可小于85°C。发射器连接的这些及其它实例在下文关于图IOA至IOC及IlB进一步加 以论述。
[0060] 在块134处,任选地将背侧罩盖接合到TFT衬底。如下文关于图9A及9B进一步论 述,在一些实施方案中,背侧罩盖经设定大小以使得在发射器与背侧罩盖之间存在气隙。在 一些实施方案中,背侧罩盖机械接触或接合到发射器或其它传感器组件。在一些实施方案 中,传感器组件的部分可被封罐以形成保护性罩盖,或可围绕传感器组件的部分模制罩盖。 在此阶段,可视需要测试超声波传感器且将其接合到防护玻璃罩或其它压板。
[0061] 虽然图5及6提供用于制造超声波传感器的过程的实例,但应了解,可以不同于所 展示的特定次序的次序执行操作,且在一些实施方案中,可并行地执行各种操作。举例来 说,在一些实施方案中,来自单一 TFT衬底的单一超声波传感器可经由组装序列中的所有 步骤组装为单一超声波传感器。替代性地,TFT衬底条带(IXn)或阵列(mXn)可在制造过 程100或过程120的一或多个步骤中组装有适当经大小设定及按比例调整的压电发射器、 压电接收器层、间隔件、保护性罩盖、胶粘剂及/或其它传感器组件。在附接超声波传感器 组件的后续组件之前,TFT衬底的条带、薄片、面板或子面板可在制造过程中的各种步骤处 被切块、划线或以其它方式分离。例如施配、固化及其它组装过程序列的步骤可依序、并行 或准连续地(例如,以输送机皮带方式)进行。举例来说,用于ACF或导电环氧树脂的固化 步骤可在用于热固化胶粘剂层的固化步骤的同时及同温度处发生。在接合或层压之前可立 即移除的衬垫可包含于PSA顶部上以保护PSA面于灰尘及其它粒子。在一些实施方案中, 卷对卷、卷对玻璃薄片、取放或带盘式处理可用于一或多个组装步骤。举例来说,个别压电 接收器层或发射器可取放至TFT衬底上或反过来,或mXη接收器的薄片可被拾取或卷轴层 压至mXn TFT衬底的玻璃薄片上。另外,可在不脱离本发明的范围的情况下实施对所示过 程的修改。举例来说,自下文图7A至13G的实例将理解,可将未加以描绘的各种其它操作 并入于示意性说明的实例过程中。举例来说,可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同 时或之间执行一或多个额外操作。类似地,在一些实施方案中,可能不执行所有所说明的操 作。也应理解,可包含其它组件及/或在下文示意图中省略某些所说明的组件。
[0062] 图7A至13G展示超声波传感器的各种组件的示意图的实例。这些图中的实例提 供额外细节及对上文关于图4所描述的超声波传感器的替代实施。图7A及7B展示具有及 不具有安置于超声波接收器与压板之间的间隔件层的超声波接收器的实例。在图7A及7B 中,压电接收器层36经展示为通过胶粘剂66而接合到TFT衬底34。尽管像素电路32展示 为TFT衬底34与压电接收器层36之间的中间层,但胶粘剂66可接触像素电路32的像素输 入电极,以及像素电路32之间的区域中的TFT衬底34的表面。图7A及7B中也展示:FPC 90,其具有附接到其的ASIC 92及加强件94且通过接合到TFT阵列导电接合衬垫33d的ACF 96而电连接到像素电路32 ;及接收器偏置电极39a,其通过接收器偏置电极导线39b而连 接到接收器导电接合衬垫33c,接收器偏置电极导线39b可为(例如)金属导线、接合导线、 金属迹线或例如银系环氧树脂或银系墨水的导电胶粘剂材料。接收器偏置电极39a与接收 器导电接合衬垫33d之间的连接可以若干方式中的一者形成,例如施配、冲压、通过蔽荫遮 罩的金属蒸发、溅镀及光微影遮蔽或墨水喷射。其它导电导线、迹线及导通体可以类似方式 形成。图7A包含间隔件层80,其通过胶粘剂64而接合到接收器偏置电极39a且通过胶粘 剂62而接合到压板40。在图7B中,不存在间隔件层,其中接收器偏置电极39a通过胶粘剂 64直接接合到压板40。胶粘剂的实例在下文进一步加以描述。间隔件层厚度的实例的范 围是自约〇· Imm至约〇· 5mm ;胶粘剂厚度的实例的范围是自约0· OOlmm至约0· 25mm。在不 使用间隔件层的实施中,胶粘剂64的厚度可处于此范围的高端以为附接到FPC 90的组件 提供空间。
[0063] 在图7A及7B的实例中,超声波发射器(未描绘)可低于TFT衬底34,如上文关于 图4所描述。图7A及7B中所展示的布置的各种方面也可实施有定位于TFT衬底34与压 板40之间的超声波发射器,包含使用安置于超声波发射器与压板40之间的间隔件层80。
[0064] 如上文所指示,可使用超声波发射器及接收器的各种置放。图8A至8D展示超声 波传感器的超声波发射器及超声波接收器的布置的实例。诸图经定向以使得压板或防护玻 璃罩将定位于每一堆栈上方。在例如图8D中所展示的一些实施中,TFT衬底34可充当压 板。在图8A中,包含压电接收器层36、接收器偏置电极39a及像素电路32的超声波接收器 定位于TFT衬底34上方,且包含压电发射器层22及第一发射器电极24a及第二发射器电 极26a的超声波发射器定位于TFT衬底34下方。在图8B中,包含压电发射器层22及第一 发射器电极24a及第二发射器电极26a的超声波发射
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