【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电子信息，特别涉及一种超声传感器、传感器模组、电子设备及车辆。
技术介绍
1、超声传感器是将超声波信号转换成其它能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20khz的机械波，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，被广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
2、其中，在生物特征检测与识别方面，超声波指纹识别技术已成为电子设备等实现屏下指纹识别的主要方案之一，超声传感器能够发射预设频率的超声波，超声波可以穿过设备的显示屏、玻璃盖板等而照射至用户的手指，经手指反射的超声波被超声传感器接收获得用户的指纹，从而实现指纹的识别。随着生物特征检测及识别技术的不断发展，一些设备具有指纹识别、心率检测等对多种类生物特征的检测与识别需求，因此，需要一种能够实现多种生物特征信息检测的超声传感器，以匹配不同应用场景需求。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种超声传感器、传感器模组、电子设备及车辆，超声传感器能够发射至少两种不同频率的超声波，以获得至少两种生物特征信息，满足对多种生物特征的监测与识别的需求，可对应匹配不同的应用场景。
2、本申请实施例的第一方面提供一种超声传感器，包括芯片和压电谐振单元，芯片包括芯片衬底和包裹在芯片衬底外周上的封装件，封装件与芯片衬底的成型材料不同。
3、压电谐振单元包括压电层组和保护层组，压电层组和保护层组依次层叠在芯片的一面上。压电层组被配置为产生超声波，超声波可以沿层叠方向
4、至少两种不同频率的超声波信号可以传递至检测部位(如手指等)，被反射后的不同频率的超声波信号可以传递至压电层组，压电层组还被配置为接收被反射的不同频率的超声波信号，并分别转换为电信号传送至芯片，芯片被配置为根据电信号对应获得至少两种生物特征信息，进而实现多种生物特征信息的检测，丰富超声传感器的功能，满足多种应用场景的需求。也即使用一个超声传感器可以赋予设备多种生物特征信息的检测与识别功能，利于减少设备内的传感器结构，简化设备的结构布局设计并降低设备成本。
5、至少两种不同频率的超声波信号包括预设频率超声波(也即目标频率的超声波信号)，压电谐振单元中各层具有对应的第一预设厚度，芯片衬底、封装件分别具有第二预设厚度和第三预设厚度，第一预设厚度、第二预设厚度和第三预设厚度根据预设频率超声波的频率值设置。也即可以通过设计压电谐振单元中各层的厚度、芯片衬底的厚度及封装件的厚度实现对超声传感器发射的超声波信号的频率值设计，获得目标频率的超声波信号，并且能够保证目标频率的超声波信号具有较强的强度和较优的效率，实现超声波信号频率的可设计，从而能够实现不同的检测功能，可以匹配不同应用场景的需求，丰富超声传感器的可应用场景。
6、在一种可能的实现方式中，压电谐振单元满足条件式：0.1≤∑(hi/λi)≤0.4，其中，hi为压电谐振单元中各层对应的第一预设厚度，λi为预设频率超声波在压电谐振单元的各层中对应的波长。对超声波具有更好的谐振叠加效果，进一步利于提升超声传感器的效率，并增强发出的超声波信号的强度，进而提升超声传感器的检测与识别性能。
7、在一种可能的实现方式中，压电谐振单元满足条件式：∑(hi/λi)＝1/4。具有更优异的谐振叠加效果，获得更佳的效率和更强的强度，进一步利于提升超声传感器的性能。
8、在一种可能的实现方式中，超声传感器满足条件式：0.3≤∑(hi/λi)+(ha/λa)≤0.7，其中，ha为第二预设厚度或第三预设厚度，λa为预设频率超声波对应在芯片衬底或封装件中的波长。利于进一步提升谐振叠加效果，进而进一步提升超声传感器的效率和超声波的强度。
9、在一种可能的实现方式中，超声传感器满足条件式：∑(hi/λi)+(ha/λa)＝1/2。实现更加优异的谐振叠加效果，获得更佳的效率和更强的强度，更进一步利于提升超声传感器的性能。
10、在一种可能的实现方式中，第二预设厚度和第三预设厚度相等，芯片衬底和封装件形成厚度一致的芯片基底，芯片基底的厚度与预设频率超声波的频率值呈负相关。可以通过调节芯片基底的厚度，获得不同频率的超声波信号，实现超声波频率的可设计，从而能够匹配不同的应用场景下的需求。
11、在一种可能的实现方式中，第三预设厚度与预设频率超声波的频率值呈负相关。通过调节封装件的厚度也可以实现对预设频率超声波频率的调节，增加超声波频率调节的灵活性和适用性。
12、在一种可能的实现方式中，保护层组包括第一粘接层和保护层，保护层通过第一粘接层设置在压电层组上，保护层组的双层结构设计，增加了压电谐振单元的叠层数量，利于增强对超声波的谐振叠加效果，更好的提升超声波信号的效率及强度，也增加了对超声波信号的频率值设计的灵活性。
13、此外，在超声传感器成型时，可以通过第一粘接层直接将保护层粘接在压电层组上，操作更加方便，简化了成型步骤，利于降低成型生产成本、提升成型生产效率。
14、在一种可能的实现方式中，芯片还包括多个第一像素电极，多个第一像素电极阵列分布在芯片衬底的一面上。
15、压电层组包括依次层叠的再分布拓展层、压电层和电极层，电极层用于施加电压激励至压电层，压电层用于在电压激励下发射超声波，压电层还用于接收被反射的超声波信号，并将超声波信号转化为电信号。
16、再分布拓展层覆盖多个第一像素电极，再分布拓展层背向芯片的一面上设置有多个阵列分布的第二像素电极，多个第二像素电极与多个第一像素电极对应连接，实现第一像素电极和第二像素电极之间的电信号传输，压电层覆盖多个第二像素电极。再分布拓展层可以覆盖在芯片衬底和封装件的一面上，再分布拓展层可以具有较芯片衬底更大的面积，使第二像素电极的阵列面积可以大于第一像素电极的阵列面积，使电信号可以从芯片衬底中的第一像素电极阵列扇出至更大面积的第二像素电极阵列，解耦芯片衬底面积与识别区域面积的约束，增大再分布拓展层及第二像素电极阵列面积就可以达到增大识别区域的目的，也就实现在不增大芯片衬底及第一像素电极阵列面积尺寸的情况下增加了识别区域，减少了成本的增加。
17、在一种可能的实现方式中，预设频率超声波包括高频超声波或低频超声波中的一种，高频超声波的频率值高于低频超声波的频率值。芯片基底的厚度为200μm～50μm，高频超声波的频率值为8mhz～20mhz、15mhz～25mhz，通过调节芯片基底的厚度，可以更加有效的实现对高频超声波频率值的有效调节，满足高频段超声波的频率设计需求。
18、在一种可能的实现方式中，预设频本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超声传感器，其特征在于，所述压电谐振单元满足条件式：0.1≤∑(hi/λi)≤0.4，其中，hi为所述压电谐振单元中各层的所述第一预设厚度，λi为所述预设频率超声波在所述压电谐振单元的各层中的波长。
3.根据权利要求2所述的超声传感器，其特征在于，所述压电谐振单元满足条件式：∑(hi/λi)＝1/4。
4.根据权利要求2或3所述的超声传感器，其特征在于，所述超声传感器满足条件式：0.3≤∑(hi/λi)+(ha/λa)≤0.7，其中，ha为所述第二预设厚度或所述第三预设厚度，λa为所述预设频率超声波对应在所述芯片衬底或所述封装件中的波长。
5.根据权利要求4所述的超声传感器，其特征在于，所述超声传感器满足条件式：∑(hi/λi)+(ha/λa)＝1/2。
6.根据权利要求1-5任一所述的超声传感器，其特征在于，所述第二预设厚度和所述第三预设厚度相等，所述芯片衬底和所述封装件形成厚度一致的芯片基底，所述芯片基底的厚度与所述预设频率超声波的频率值呈负相关。>
7.根据权利要求1-5任一所述的超声传感器，其特征在于，所述第三预设厚度与所述预设频率超声波的频率值呈负相关。
8.根据权利要求1-7任一所述的超声传感器，其特征在于，所述保护层组包括第一粘接层和保护层，所述保护层通过所述第一粘接层设置在所述压电层组上。
9.根据权利要求1-8任一所述的超声传感器，其特征在于，所述芯片还包括多个第一像素电极，多个所述第一像素电极阵列分布在所述芯片衬底的一面上；
10.根据权利要求6所述的超声传感器，其特征在于，所述预设频率超声波包括高频超声波或低频超声波中的一种，所述高频超声波的频率值高于所述低频超声波的频率值；
11.根据权利要求7所述的超声传感器，其特征在于，所述预设频率超声波包括高频超声波或低频超声波中的一种，所述高频超声波的频率值高于所述低频超声波的频率值；
12.根据权利要求1-11任一所述的超声传感器，其特征在于，所述至少两种生物特征信号包括指纹信号、心率信号、血氧信号、血压信号、呼吸率信号中的至少一种。
13.一种传感器模组，其特征在于，包括控制芯片和上述权利要求1-12任一所述的超声传感器，所述超声传感器与所述控制芯片电连接。
14.一种电子设备，其特征在于，包括盖板和上述权利要求1-12任一所述的超声传感器，所述超声传感器与所述盖板的一面固定；
15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，还包括第二粘接层，所述超声传感器通过所述第二粘接层与所述盖板固定。
16.一种车辆，其特征在于，包括盖板和上述权利要求1-12任一所述的超声传感器，所述超声传感器与所述盖板的一面固定；
...【技术特征摘要】
1.一种超声传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超声传感器，其特征在于，所述压电谐振单元满足条件式：0.1≤∑(hi/λi)≤0.4，其中，hi为所述压电谐振单元中各层的所述第一预设厚度，λi为所述预设频率超声波在所述压电谐振单元的各层中的波长。
3.根据权利要求2所述的超声传感器，其特征在于，所述压电谐振单元满足条件式：∑(hi/λi)＝1/4。
4.根据权利要求2或3所述的超声传感器，其特征在于，所述超声传感器满足条件式：0.3≤∑(hi/λi)+(ha/λa)≤0.7，其中，ha为所述第二预设厚度或所述第三预设厚度，λa为所述预设频率超声波对应在所述芯片衬底或所述封装件中的波长。
5.根据权利要求4所述的超声传感器，其特征在于，所述超声传感器满足条件式：∑(hi/λi)+(ha/λa)＝1/2。
6.根据权利要求1-5任一所述的超声传感器，其特征在于，所述第二预设厚度和所述第三预设厚度相等，所述芯片衬底和所述封装件形成厚度一致的芯片基底，所述芯片基底的厚度与所述预设频率超声波的频率值呈负相关。
7.根据权利要求1-5任一所述的超声传感器，其特征在于，所述第三预设厚度与所述预设频率超声波的频率值呈负相关。
8.根据权利要求1-7任一所述的超声传感器，其特征在于，所述保护层组包括第一粘接层和保护层，所述保护层通...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜滔，庞于，陈旭颖，高伟，曾敬源，张翠萍，于媛媛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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