具有非均匀厚度的接触层的超声指纹传感器制造技术

一种超声传感器包括：超声换能器的二维阵列、接触层、二维阵列和接触层之间的匹配层，其中匹配层具有不均匀的厚度；以及阵列控制器，该阵列控制器被配置成在对超声换能器的二维阵列内的多个像素进行成像的成像操作期间控制超声换能器的激活。在成像操作期间，阵列控制器被配置成以不同的发射频率激活与超声换能器的二维阵列的不同区域相关联的超声换能器的不同子集，其中不同的频率被确定为使得一个区域处的匹配层的厚度基本上等于该区域的第一发射频率的四分之一波长。阵列控制器还被配置成将多个像素组合成复合指纹图像，该复合指纹图像补偿匹配层的不均匀厚度。指纹图像补偿匹配层的不均匀厚度。指纹图像补偿匹配层的不均匀厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有非均匀厚度的接触层的超声指纹传感器
[0001]相关申请
[0002]本申请要求共同未决的美国临时专利申请62/987,266的优先权和权益，该美国临时专利申请由Mark Jennings等人于2020年3月9日提交，标题为“ULTRASONIC FINGERPRINT SENSOR WITH A CONTACT LAYER OF NON
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UNIFORM THICKNESS”，代理人案卷号为IVS
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952
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PR，并转让给本申请的受让人，其全部内容通过引用并入本文。
[0003]本申请是Mark Jennings等人于2021年3月8日提交的、标题为“ULTRASONIC FINGERPRINT SENSOR WITH A CONTACT LAYER OF NON
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UNIFORM THICKNESS”的美国专利申请17/195,465的继续申请，该美国专利申请的代理人案卷号为IVS
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952，并转让给本申请的受让人，其全部内容通过引用并入本文。
[0004]背景
[0005]指纹传感器在移动设备以及用于认证用户身份的其他应用中已变得无处不在。它们为用户解锁设备、提供支付认证等提供了快速便捷的方式。当前的指纹传感器通常是区域传感器，其获得呈现给传感器的用户手指区域的二维图像。可以使用不同的技术(例如电容、超声波和光学感测)对手指进行成像。一旦获得图像，匹配器将处理该图像以提取特征，并与存储的图像进行比较以认证用户。因此，捕获图像的准确性对于用于用户认证的图像匹配的性能至关重要。
[0006]附图简述
[0007]被结合到实施例的描述中并形成实施例的描述的一部分的附图与实施例的描述一起阐述了本主题的多个实施例，并且用于解释下面所讨论的主题的原理。除非特别指出，否则在附图简述中提到的附图应该理解为没有按比例绘制。在本文中，相似的项目以相似的项目编号来标记。
[0008]图1A为根据一些实施例的具有中心钉扎膜(center pinned membrane)的压电微机械超声换能器(PMUT)设备的示意图。
[0009]图1B为根据一些实施例的具有非钉扎膜的PMUT设备的示意图。
[0010]图2为示出了根据一些实施例的PMUT设备激活期间膜移动的示例的图。
[0011]图3示出了根据一些实施例的方形PMUT设备的示例阵列。
[0012]图4示出了根据各种实施例的示例指纹传感器。
[0013]图5A和图5B示出了根据实施例的具有均匀厚度的匹配层的超声指纹传感器的横截面图。
[0014]图6A示出了根据实施例的具有均匀厚度的匹配层的超声指纹传感器的横截面图。
[0015]图6B示出了根据实施例的具有非均匀厚度的匹配层的超声指纹传感器的横截面图。
[0016]图7A、图7B和图7C示出了根据实施例的具有非均匀厚度的匹配层的超声指纹传感器的横截面图。
[0017]图8示出了根据实施例的针对不同材料的超声指纹传感器的透射率与匹配层厚度关系的示例曲线图。
[0018]图9A、图9B、图9C和图9D示出了根据实施例的由厚度不均匀的匹配层下的超声指纹传感器使用的发射频率区域的示例。
[0019]图10示出了根据实施例的用于操作包括超声换能器的二维阵列的超声传感器的示例方法的流程图。
[0020]图11示出了根据实施例的用于校准包括超声换能器的二维阵列的超声传感器的示例方法的流程图。
[0021]实施例的描述
[0022]以下实施例的描述仅以示例的方式提供，而不具有限制性。此外，不意图被在前面的背景或下面的实施例的描述中提出的任何明示或暗示的理论约束。
[0023]现将详细参考本主题的各种实施例，其示例在附图中说明。虽然本文讨论了各种实施例，但是应当理解，它们并不旨在限制这些实施例。相反，所述实施例旨在覆盖可以包括在如所附权利要求所限定的各种实施例的精神和范围内的可选方案、修改及等同物。此外，在实施例的描述中，阐述了很多特定的细节，以提供对本主题的实施例的彻底理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施实施例。在其它实例中，没有详细描述公知的方法、过程、部件和电路，以免不必要地模糊所描述的实施例的方面。
[0024]符号和命名
[0025]下面的详细描述的一些部分是根据程序、逻辑块、处理和对电气设备内的数据的操作的其他符号表示来呈现的。这些描述和表示是数据处理领域的技术人员用来将他们的工作的实质最有效地传达给本领域其他技术人员的方式。在本申请中，程序、逻辑块、过程等被认为是导致期望结果的一个或更多个自相容的程序或指令。程序是那些需要物理量的物理操纵的程序。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够由电子设备发送和接收的声学(例如，超声波)信号和/或能够在电子设备中存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。
[0026]然而，应当意识到，所有这些和类似的术语将与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便的标记。除非另有特别声明，否则从下面的讨论中明显的是，应当理解，贯穿实施例的描述，使用诸如“执行”、“控制”、“捕获”、“激活”、“生成”、“组合”、“传输”、“接收”、“激活”、“组合”、“确定”等术语的讨论指的是诸如电气设备的电子设备的动作和过程。
[0027]本文所述实施例可在处理器可执行指令的一般背景下进行讨论，处理器可执行指令驻留在某种形式的非暂时性处理器可读介质上，例如由一台或更多台计算机或其他设备执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。在各种实施例中，程序模块的功能可以根据需要进行组合或分布。
[0028]在图中，可将单个块描述为执行一项或多项功能；然而，在实际实践中，由该块执行的一项或多项功能可以在单个部件中或跨多个部件来执行，和/或可以使用硬件、使用软件或使用硬件和软件的组合来执行。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性的部件、块、模块、逻辑、电路和步骤已经根据它们的功能进行了总体描述。这类功能被实施为硬件还是软件取决于施加在整个系统的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以针对每个特定应用以不同的方式实现所描述的功能，但是这种实现决策不应被解释为
导致脱离本公开的范围。此外，本文描述的示例指纹感测系统和/或移动电子设备可以包括除了所示出的部件之外的部件，包括众所周知的部件。
[0029]本文所述的各种技术可在硬件、软件、固件或其任意组合中实施，除非具体描述为以特定方式实施。被描述为模块或部件的任何特征也可以在集成逻辑设备中一起实现，或者作为分立但可互操作的逻辑设备单独实现。如果在软件中实现，则该技术可以至少部分地由非暂时性处理器可读存储介质来实现，该非暂时性处理器可读存储介质包括当被执行时执行本文描述的一个或更多个方法的指令。非暂时性处理器可读数据存储介质可以形成计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声传感器，包括：超声换能器的二维阵列，其中所述超声换能器的二维阵列基本上是平坦的；接触层，其覆盖所述超声换能器的二维阵列；所述超声换能器的二维阵列和所述接触层之间的匹配层，其中所述匹配层在所述超声换能器的二维阵列上具有不均匀厚度；和阵列控制器，其被配置为在用于对所述超声换能器的二维阵列内的多个位置处的多个像素进行成像的成像操作期间控制超声换能器的激活，使得在所述成像操作期间，所述阵列控制器被配置为：以第一发射频率激活所述超声换能器的二维阵列中与所述超声换能器的二维阵列的第一区域相关联的超声换能器的第一子集，其中确定所述第一发射频率，使得所述第一区域处所述匹配层的第一厚度基本上等于所述第一发射频率的四分之一波长；以第二发射频率激活所述超声换能器的二维阵列中与所述超声换能器的二维阵列的第二区域相关联的超声换能器的第二子集，其中确定所述第二发射频率，使得所述第二区域处所述匹配层的第二厚度基本上等于所述第二发射频率的四分之一波长，其中所述第一区域和所述第二区域是所述超声换能器的二维阵列中的非重叠区域，并且其中所述第一厚度和所述第二厚度不同；和将所述多个像素组合成复合指纹图像，其中所述复合指纹图像补偿所述匹配层的不均匀厚度。2.根据权利要求1所述的超声传感器，其中，所述第一区域和所述第二区域与所述超声换能器的二维阵列中的不同超声换能器块相关联。3.根据权利要求1所述的超声传感器，其中，所述第一区域和所述第二区域与所述超声换能器的二维阵列中的不同列的超声换能器相关联。4.根据权利要求1所述的超声传感器，其中，所述第一区域和所述第二区域与所述超声换能器的二维阵列中的不同行的超声换能器相关联。5.根据权利要求1所述的超声传感器，其中，在所述第一区域处所述匹配层的第一厚度基本上等于所述第一发射频率的四分之一波长加上或减去所述第一发射频率的八分之一波长，并且在所述第二区域处所述匹配层的第二厚度基本上等于所述第二发射频率的四分之一波长加上或减去所述第二发射频率的八分之一波长。6.根据权利要求1所述的超声传感器，其中，在所述成像操作期间，所述阵列控制器被配置为：以第三发射频率激活所述超声换能器的二维阵列中与所述超声换能器的二维阵列的第三区域相关联的超声换能器的第三子集，其中在所述第三区域处所述匹配层的第三厚度基本上等于所述第三发射频率的四分之一波长，其中所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域是所述超声换能器的二维阵列中的非重叠区域。7.根据权利要求6所述的超声传感器，其中，所述第一厚度、所述第二厚度和所述第三厚度不同。8.根据权利要求1所述的超声传感器，其中，所述匹配层的声阻抗介于所述超声换能器的二维阵列的声阻抗和所述接触层的声阻抗之间。9.根据权利要求1所述的超声传感器，还包括封装环氧树脂，所述封装环氧树脂覆盖所
述超声换能器的二维阵列，使得所述匹配层连接到所述封装环氧树脂和所述接触层。10.根据权利要求1所述的超声传感器，其中，所述匹配层是用于将所述超声换能器的二维阵列结合到所述接触层的粘合层。11.一种用于操作超声传感器的方法，所述超声传感器包括超声换能器的二维阵列、覆盖在所述超声换能器的二维阵列上的接触层、以及在所述超声换能器的二维阵列和所述接触层之间的匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：应美盛公司，
类型：发明
国别省市：