超声换能器及其制备方法和电子设备技术

本申请提供一种超声换能器及其制备方法和电子设备，所述超声换能器的制备方法包括：在第一电极上涂覆压电聚合物溶液，于相对湿度小于30％的条件下进行干燥，形成压电薄膜；对所述压电薄膜依次进行晶化和极化，形成压电层；在所述压电层上形成第二电极，制得所述超声换能器。通过该制备过程，能够提高所形成的压电层的透明度和压电常数等性能，进而优化超声换能器的性能。声换能器的性能。

【技术实现步骤摘要】
超声换能器及其制备方法和电子设备


[0001]本专利技术涉及超声换能器领域，具体涉及一种超声换能器及其制备方法和电子设备。

技术介绍

[0002]超声换能器是将声能和电能互相转换的器件，其中的压电层具有压电效应，用来发射或者接收超声波，因其具有能够穿透显示屏或壳体、避免光学干扰、识别生物体特征(如指纹)等优点，被广泛应用于智能终端设备上。然而，相关技术中，压电层普遍存在着透明度差、压电常数低、环路灵敏度低等缺陷，影响超声换能器及终端设备的性能。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种压电聚合物溶液的制备方法及其应用，以至少解决现有技术中存在的压电层透明度差、压电常数低、环路灵敏度低等技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
[0005]本申请的第一方面提供一种超声换能器的制备方法，包括：在第一电极上涂覆压电聚合物溶液，于相对湿度小于30％的条件下进行干燥，形成压电薄膜；对所述压电薄膜依次进行晶化和极化，形成压电层；在所述压电层上形成第二电极，制得所述超声换能器。
[0006]可选地，所述第一电极形成于互补金属氧化物半导体芯片上。
[0007]可选地，所述压电聚合物溶液中含有压电聚合物，所述压电聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯均聚物、聚偏二氟乙烯
‑
含氟单体共聚物中的一种或多种。
[0008]可选地，所述压电聚合物溶液中含有溶剂，所述溶剂包括极性有机溶剂，所述极性有机溶剂包括酰胺类溶剂、砜类溶剂、酮类溶剂中的至少一种。
[0009]可选地，所述压电聚合物溶液含有压电聚合物，所述压电聚合物溶液中，所述压电聚合物的质量浓度为10％～20％。
[0010]可选地，采用旋涂工艺进行所述涂覆。
[0011]可选地，所述采用旋涂工艺进行所述涂覆的过程包括：将所述压电聚合物溶液置于所述第一电极，以第一转速进行一次涂覆后，再以第二转速进行二次涂覆，所述第二转速高于所述第一转速。
[0012]可选地，所述第一转速的范围为200rpm～500rpm，和/或，所述第二转速的范围为800rpm～3000rpm。
[0013]可选地，所述干燥在常压条件下进行。
[0014]可选地，所述干燥的温度为20℃～80℃，时间为30s～10min。
[0015]可选地，所述压电薄膜的厚度为5μm～20μm。
[0016]可选地，所述晶化的过程包括：将所述压电薄膜在第一温度下烘烤45min～120min，所述第一温度大于所述压电薄膜的居里温度且小于所述压电薄膜的熔化温度。
[0017]可选地，所述极化的过程包括：将所述压电薄膜置于100V/μm～200V/μm的电场中
进行极化。
[0018]可选地，所述极化的过程包括：将所述压电薄膜在100V/μm～200V/μm的电场中放置进5min～20min，以对所述压电薄膜进行极化。
[0019]可选地，还包括：对经所述极化后的压电薄膜进行图形化，以形成所述压电层，所述图形化的过程包括：在经所述极化后的压电薄膜上形成第一粘接层；在所述第一粘接层上形成光刻胶层，并在所述光刻胶层上形成刻蚀窗口；对所述第一粘接层和所述压电薄膜的由所述刻蚀窗口露出部分进行刻蚀；去除所述光刻胶层和所述第一粘接层，形成所述压电层。
[0020]可选地，在所述第一电极上形成第二粘接层，将所述压电聚合物溶液涂覆于所述第二粘接层上，并形成所述压电薄膜，以实现将所述压电聚合物溶液涂覆于第一电极上，并形成压电薄膜。
[0021]可选地，所述第二粘接层的厚度为10nm～200nm。
[0022]可选地，所述第二电极的厚度为2μm～30μm。
[0023]可选地，还包括：在所述第二电极上形成保护层，所述保护层的厚度为4μm～50μm。
[0024]本申请的第二方面提供一种超声换能器，采用上述超声换能器的制备方法制成。
[0025]本申请的第三方面提供一种电子设备，包括盖板上述超声换能器。
[0026]本申请提供的超声换能器的制备方法，通过控制湿膜在相对湿度小于30％的条件下进行干燥，形成压电薄膜，进而配合后续的晶化和极化等过程，形成压电层，能够提高压电层的透明度和压电常数等性能，进而优化超声换能器的环路灵敏度等性能。
附图说明
[0027]图1为本申请实施例提供的超声换能器的制备方法的流程图；
[0028]图2a至图2d为本申请实施例一提供的超声换能器的制备流程的俯视示意图；
[0029]图3a至图3d为本申请实施例一提供的超声换能器的制备流程的剖视示意图；
[0030]图4a至图4f为本申请实施例一提供的超声换能器在CMOS芯片上的制备流程的剖视示意图；
[0031]图5为本申请一实施例提供的超声换能器的结构示意图；
[0032]图6为本申请另一实施例提供的超声换能器的结构示意图；
[0033]图7为本申请又一实施例提供的超声换能器的结构示意图；
[0034]图8a至图8d为本申请实施例一提供的超声指纹传感的压电薄膜图形化的流程示意图；
[0035]图9a至图9e为本申请实施例二提供的超声换能器的制备流程示意图。
[0036]附图标记说明：10：第一粘接层；20：光刻胶层；21：刻蚀窗口；1000：CMOS芯片；2000：压电薄膜；100：超声指纹芯片；101：可操作区；110：衬底；120：第一电极；130：钝化层；140：电极焊盘；150：引脚焊盘；161：第一连接线；162：第二连接线；200：压电层；210：倾斜面；300：第二电极；400：保护层；500：第二粘接层；600：导电保护层。
具体实施方式
[0037]超声换能器(或称超声传感器)是将声能和电能互相转换的器件，逐渐得到广泛应
用，例如用于生物体特征(如指纹)识别。举例来说，超声指纹传感器是一种用于指纹识别的超声换能器，其利用超声波具有穿透材料的能力，且超声波到达不同材质表面时，被反射回的超声波能量及历经的路程不同，而进行指纹识别，因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹的嵴与峪所在的位置，超声指纹传感器能够渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的三维特征，识别真假手指，而且由于超声波具有一定穿透性，在手指有少量污垢或潮湿的情况下仍能识别，可以穿透设备的显示屏或者外壳，因此，越来越多地被应用到智能终端设备上。
[0038]具体地，超声换能器的压电层具有压电效应，在压电层发生形变时，其两端产生电压差；在其两端有电压差时，压电层可以发生形振动产生超声波。利用压电层的这种特性，实现机械振动和交流电信号的互相转换。
[0039]超声换能器的工作频率越高，其穿透性越好，越有利于生产清晰的生物体特征图像，提高生物体特征识别的准确度。超声换能器的工作频率与压电层的厚度成反比，在要求越高的生物体特征识别准确度时，意味着更薄的压电层。同时，为了获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器的制备方法，其特征在于，包括：在第一电极上涂覆压电聚合物溶液，于相对湿度小于30％的条件下进行干燥，形成压电薄膜；对所述压电薄膜依次进行晶化和极化，形成压电层；在所述压电层上形成第二电极，制得所述超声换能器。2.根据权利要求1所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述第一电极形成于互补金属氧化物半导体芯片上。3.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述压电聚合物溶液中含有压电聚合物，所述压电聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯均聚物、聚偏二氟乙烯
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含氟单体共聚物中的一种或多种。4.根据权利要求1或3所述的超声换能器，其特征在于，所述压电聚合物溶液中含有溶剂，所述溶剂包括极性有机溶剂，所述极性有机溶剂包括酰胺类溶剂、砜类溶剂、酮类溶剂中的至少一种。5.根据权利要求1或3所述的超声换能器，其特征在于，所述压电聚合物溶液含有压电聚合物，所述压电聚合物溶液中，所述压电聚合物的质量浓度为10％～20％。6.根据权利要求1所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，采用旋涂工艺进行所述涂覆。7.根据权利要求6所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述采用旋涂工艺进行所述涂覆的过程包括：将所述压电聚合物溶液置于所述第一电极，以第一转速进行一次涂覆后，再以第二转速进行二次涂覆，所述第二转速高于所述第一转速。8.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述第一转速的范围为200rpm～500rpm，和/或，所述第二转速的范围为800rpm～3000rpm。9.根据权利要求1所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述干燥在常压条件下进行。10.根据权利要求1或9所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为20℃～80℃，时间为30s～10min。11.根据权利要求1所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述压电薄膜的厚度为5μm～20μm。12.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪登鑫，王红超，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：