[发明专利]超声换能器装置、声学生物计量成像系统以及制造方法

说明书

一种制造超声换能器装置的方法，包括：制造超声换能器面板；以及将超声换能器面板分割成超声换能器装置。制造超声换能器面板包括：提供第一载体；在第一载体上间隔地布置多个压电元件；在多个压电元件上涂敷介电材料以将多个压电元件中的每个压电元件嵌入该介电材料中，从而在第一载体上形成压电元件装置层；减薄压电元件装置层，从而得到多个压电元件中的每个压电元件的露出的第一侧；在压电元件装置层上形成第一电极层，第一电极层包括处于压电元件装置层中的每个压电元件的露出的第一侧上的第一换能器电极；以及将压电元件装置层与第一载体分开。

技术领域

本发明涉及用于在声学生物计量成像系统中使用的超声换能器装置以及制造这种超声换能器装置的方法。

背景技术

生物计量系统被广泛地用作用于增加个人电子设备(例如移动电话等)的便利性和安全性的装置。特别地，指纹感测系统如今被包括在所有新发行的个人通信设备(例如移动电话)的大部分中。

电容式指纹传感器由于其卓越的性能和相对低的成本而被用于所有生物计量系统的绝大多数中。

在其他指纹感测技术中，超声感测还具有提供有利性能的潜力，例如从非常潮湿的手指获取指纹(或掌纹)图像的能力等。

特别感兴趣的一类超声指纹系统是这样的系统，其中沿着由用户触摸的设备构件的表面传送声信号，并且基于接收到的声信号来确定指纹(掌纹)表示，该指纹(掌纹)表示是通过所传送的声信号与设备构件和用户皮肤间的界面之间的交互产生的。

例如在US 2017/0053151中总体上描述的这种超声指纹感测系统可以提供可控制的分辨率而且允许较大的感测区域，该感测区域可以是光学透明的，而且指纹感测系统的成本不必以感测区域为尺度。

尽管这种超声指纹感测的一般原理是已知的，但是似乎还有待克服的挑战。例如，期望提供对适合于在这种超声指纹感测系统中使用的超声换能器装置的有成本效益的批量生产。

发明内容

鉴于现有技术的上述和其他缺点，本发明的目的是提供对改进的超声换能器装置的有成本效益的批量生产。

根据本发明的第一方面，因此提供了一种制造用于在声学生物计量成像系统中使用的超声换能器装置的方法，包括以下步骤：制造超声换能器面板；以及将超声换能器面板分割成超声换能器装置。制造超声换能器面板的步骤包括以下步骤：提供第一载体；在载体上间隔地布置多个压电元件；在该多个压电元件上涂敷介电材料以将多个压电元件中的每个压电元件嵌入该介电材料中，从而在第一载体上形成压电元件装置层；减薄压电元件装置层，从而得到多个压电元件中的每个压电元件的露出的第一侧；在压电元件装置层上形成第一电极层，该第一电极层包括在压电元件装置层中的每个压电元件的露出的第一侧上的第一换能器电极；以及将该压电元件装置层与第一载体分开。

第一载体可以是适合于制造过程的任何载体，并且可以包括在所谓的晶圆级扇出过程中或者在面板生产过程(例如用于薄膜电子器件)中使用的任何载体。第一载体可以例如包括由临时接合膜(载带)覆盖的相对刚性基底。相对刚性基底可以由与特定制造过程兼容的任何材料制成，并且因此可以例如由硅、玻璃、聚合物或金属制成。

如本领域技术人员所知，第一载体上的嵌有压电元件的介电材料可以是适合于特定制造过程的任何介电嵌入材料。因此，介电材料可以是例如可以以颗粒或液体形式提供的模制材料。替选地，可以以在布置于第一载体上的压电元件上层压的膜的形式提供介电材料。

减薄步骤可以通过从压电元件装置层去除材料来进行，包括从每个压电元件以及从嵌有每个压电元件的介电材料中去除材料。各种本身公知的减薄方法包括研磨、抛光/磨光和蚀刻。

可以使用任何合适的过程来形成第一电极层，例如通过例如溅射或CVD进行金属化。替选地，可以使用溅射或CVD来形成用于后续电镀的晶种层。