[发明专利]超声波指纹传感器及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种超声波指纹传感器及其制备方法、应用。制备方法为:在基材的上表面刻蚀出一个凹槽阵列，在所述基材的上表面涂布干膜或湿膜；在所述干膜或湿膜上制备通孔阵列，所述通孔阵列的分布与所述凹槽阵列一致，之后固化所述干膜或湿膜，形成牺牲层；在所述固化之后，向所述凹槽和所述通孔中注入压电陶瓷粉或压电陶瓷浆料，之后烧结成压电陶瓷体，形成压电陶瓷柱阵列；按照产品的要求，在所述压电陶瓷柱阵列的空隙中注入预设的高分子材料，并固化；之后去除基材，在所述压电陶瓷柱阵列的上下表面分别制作电极，得到产品。本发明的方法具有高产量、高良率以及适用范围广等优点。

技术领域

本发明涉及声电技术领域，尤其是涉及超声波指纹传感器及其制备方法、应用。

背景技术

指纹传感器(又称指纹Sensor)是实现指纹自动采集的关键器件。指纹传感器按传感原理，即指纹成像原理和技术，分为光学指纹传感器、半导体电容传感器、半导体热敏传感器、半导体压感传感器、超声波传感器和射频RF传感器等。其中超声波传感器因具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点而得到广泛应用。

超声波指纹传感器的工作原理是：施加一定频率的交流电压信号到压电传感器，会产生超声波。超声波穿透各介质层到达手指表面后，手指表面的脊和谷会反射超声波信号，反射回的超声波信号再被压电传感器接收并转换为电信号输出。经脊和谷反射回压电传感器产生的不同电信号被算法解析后可形成指纹图像。

现有的超声波指纹识别传感器制备工艺比较复杂，首先需要用MEMS工艺制备一块压电薄膜硅片，在此硅片上有压电薄膜传感器阵列；同时需要用CMOS工艺制备一块具有信号传输线路的硅片；然后将两块硅片贴合在一起；再将压电薄膜传感器阵列切割成单独的一个个压电薄膜传感器。以上工艺的难点在于：因为两块硅片是单独制备，不可避免的存在工艺误差，所以难以将两块硅片上的传感器与信号传输线路准确贴合在一起，所以采用此技术路线制备的压电薄膜传感器的产量小，良率低，成本较高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种超声波指纹传感器的制备方法，该制备方法具有高产量、高良率以及适用范围广等优点。

本发明的第二目的在于用此制备方法制作的一种超声波指纹传感器，该传感器具有结构简单、感应灵敏等优点。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

超声波指纹传感器的制备方法，包括下列步骤:

在基材的上表面刻蚀出一个凹槽阵列，在所述基材的上表面涂布干膜或湿膜；

在所述干膜或湿膜上制备通孔阵列，所述通孔阵列的分布与所述凹槽阵列一致，之后固化所述干膜或湿膜，形成牺牲层；

在所述固化之后，向所述凹槽和所述通孔中注入压电陶瓷粉或压电陶瓷浆料，之后烧结成压电陶瓷体，形成压电陶瓷柱阵列；

按照产品的要求，在所述压电陶瓷柱阵列的空隙中注入预设的高分子材料，并固化；之后去除基材，在所述压电陶瓷柱阵列的上下表面分别制作电极，得到产品。

在以上方法中，烧结压电陶瓷的过程牺牲层会气化消失。

以上制备方法采用在一块单独基材上先烧结压电陶瓷阵列、后填充高分子材料、最后贴合电极的路线制作超声波指纹传感器，有别于传统的先单独两块硅片、后贴合硅片的路线，因此本发明可以达到以下技术效果：

1、避免了无法准确贴合导致的产品良率低的问题；

2、工艺对基材、干膜/湿膜等模具的面积没有任何要求，既适合大批量生产，又容易实现标准化操作，因此可以极大提高产量和产率；