CN108633180A - 超声波指纹传感装置的制造方法和超声波指纹传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波指纹传感装置的制造方法和超声波指纹传感装置，其包括在100℃‑120℃的环境下将超声波传感器通过异方性导电膜压合到柔性电路板，所述异方性导电膜的固化温度小于120℃。本发明使用固化温度小于120℃的异方性导电膜进行晶粒软板接合技术来封装超声波指纹传感装置，能够在低温环境下进行，避免了超声波传感器在高温环境下变形，从而导致超声波传感器和柔性电路板压合不紧密的情况，提高了超声波指纹传感装置的工作精度。

Description

超声波指纹传感装置的制造方法和超声波指纹传感装置

技术领域

本发明涉及指纹识别领域，尤其涉及一种超声波指纹传感装置的制造方法和超声波指纹传感装置。

背景技术

在超声波指纹传感装置的封装过程中，需在高温下使用异方性导电膜固化连接柔性电路板和超声波传感器。超声波传感器在高温条件下易于变形，影响和异方性导电膜的连接效果，从而影响超声波指纹传感装置的精度。

发明内容

本发明实施方式提供一种超声波指纹传感装置的制造方法，包括：

在100℃-120℃的环境下将超声波传感器通过异方性导电膜压合到柔性电路板，所述异方性导电膜的固化温度小于120℃。

本发明实施方式中，使用固化温度小于120℃的异方性导电膜进行晶粒软板接合技术来封装超声波指纹传感装置，能够在低温环境下进行，避免了超声波传感器在高温环境下变形，从而导致超声波传感器和柔性电路板压合不紧密的情况，提高了超声波指纹传感装置的工作精度。

在某些实施方式中，所述超声波传感器采用1-3型压电复合材料。

在某些实施方式中，所述超声波传感器厚度小于等于0.1毫米。

在某些实施方式中，所述超声波传感器在130℃以下的环境中不发生形变。

在某些实施方式中，所述超声波传感器包括传感器焊垫，所述柔性电路板包括与所述传感器焊垫配合的电路板焊垫。

在某些实施方式中，所述异方性导电膜包括导电粒子和胶体，所述导电粒子电性连接所述传感器焊垫和所述电路板焊垫，所述导电粒子的直径为3μm-5μm。

在某些实施方式中，所述异方性导电膜包括多层。

在某些实施方式中，压合所述柔性电路板、所述异方性导电膜和所述超声波传感器的时间为1s-10s。

本发明实施方式提供的一种超声波指纹传感装置，包括：

柔性电路板；

异方性导电膜；和

在100℃-120℃的环境下通过所述异方性导电膜压合到所述柔性电路板上的超声波传感器，所述异方性导电膜的固化温度小于120℃。

本发明实施方式中，使用固化温度小于120℃的异方性导电膜进行晶粒软板接合技术来封装超声波指纹传感装置，能够在低温环境下进行，避免了超声波传感器在高温环境下变形，从而导致超声波传感器和柔性电路板压合不紧密的情况，提高了超声波指纹传感装置的工作精度。

在某些实施方式中，所述超声波传感器和所述柔性电路板之间的拉拔力大于5N。

在某些实施方式中，所述超声波传感器包括传感器焊垫，所述柔性电路板包括电路板焊垫，所述传感器焊垫和所述电路板焊垫相对设置，所述异方性导电膜包括导电粒子和胶，所述导电粒子电性连接所述传感器焊垫和所述电路板焊垫。

在某些实施方式中，所述导电粒子的直径为3μm-5μm。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的超声波指纹传感装置。

主要元件符号说明：

超声波指纹传感装置100；

柔性电路板10、电路板焊垫12、超声波传感器20、传感器焊垫22、异方性导电膜30。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明实施方式提供的一种超声波指纹传感装置100的制造方法，包括在100℃-120℃的环境下将超声波传感器20通过异方性导电膜30压合到柔型电路板10，异方性导电膜30的固化温度小于120℃。

本发明实施方式中，使用固化温度小于120℃的异方性导电膜30进行晶粒软板接合技术来封装超声波指纹传感装置100，能够在低温环境下进行，避免了超声波传感器20在高温环境下变形，从而导致超声波传感器20和柔型电路板10压合不紧密的情况，提高了超声波指纹传感装置100的质量。

具体地，本发明实施方式利用柔型电路板10作为封装超声波传感器20的载体，通过热压合将超声波传感器20与柔型电路板10进行接合。

此封装方法具有微细化、集团接合、高产出以及高可靠度的特性，大大提高了超声波指纹传感装置100的制造效率。

进一步地，异方性导电膜30的固化率大于70％。

如此，避免了提高了超声波传感器20和柔型电路板10之间的粘结可靠性，超声波传感器20和柔型电路板10之间不易出现剥离现象。同时，超声波传感器20和柔型电路板10之间不易形成压贴气泡，保证了超声波传感器20和柔型电路板10之间的电性导通可靠性。

具体地，异方性导电膜30可选择16型号的异方性导电膜30。

16型号的异方性导电膜30在80℃下即可完成热压操作，保证了超声波传感器20的稳定性，提高了超声波指纹传感装置100的识别精度。同时，16型号的异方性导电膜30压合后阻抗低、稳定性高、可耐高温和高湿环境，进一步保证了超声波指纹传感装置100的质量。

在某些实施方式中，超声波传感器20采用1-3型压电复合材料。

本发明实施方式中使用的1-3型压电复合材料压电性强、脆性低、阻抗低，能有效提高超声波传感器20的识别效率。

具体地，1-3型压电复合材料制成的超声波传感器20包括包括呈矩阵排布的多个压电陶瓷柱和填充于多个压电陶瓷柱之间的树脂。

如此，树脂不会玻璃化或者过度膨胀，从而改善了树脂在超声波传感器20压合到柔型电路板10时变形的状况，避免了超声波传感器20因形变导致压合操作中定位不精准的情况，提高了超声波传感器20的质量。

1-3型压电复合材料采用居里温度较高的压电陶瓷柱。

压电陶瓷柱在高于居里温度时，从铁磁体转变为顺磁体，从而失去压电效应。采用居里温度较高的压电陶瓷柱，使得超声波传感器20在经受热压合工艺时，压电陶瓷柱保持压电效应，保证了超声波传感器20的质量。

进一步地，压电陶瓷柱和树脂的体积分数为一定数值。

压电陶瓷柱和树脂的体积分数影响压电陶瓷柱及树脂形成的压电层的压电性能、介电性能及力学性能。压电陶瓷柱比例过高，会导致超声波传感器20的抗震性能差与阻抗较高等后果，影响超声波传感器20的性能；树脂的比例过高，由于树脂受热易形变，会使超声波传感器20在热压合工艺时产生形变，导致压合定位不精准，影响超声波传感器20的质量。如此，在选择了合适的压电陶瓷柱和树脂的原料的前提下，调节压电陶瓷柱及树脂的比例，使压电陶瓷柱和树脂复合形成的超声波传感器20同时具有优异的压电性能、适中的阻抗及较好的耐热、耐磨损性能的优点，进一步地使超声波传感器20在经热压合工艺时不会因形变影响超声波传感器20的质量，使超声波传感器20表现出更加优异的性能。

具体地，树脂包括聚四氟乙烯或聚酰亚胺。

如此，将聚四氟乙烯或聚酰亚胺填充至压电陶瓷柱之间，以其较高的玻璃转化温度和较低的热膨胀系数，使得超声波传感器20在热压合过程中不会发生明显的形变。

当然，树脂的种类繁多，在其他实施方式中，不限于上述两种树脂，在实际生产工作中，可根据实际情况，选择热膨胀系数及玻璃化转化温度满足要求的树脂。

在某些实施方式中，超声波传感器20厚度小于等于0.1毫米。

降低超声波传感器20的厚度有利于减小超声波传感器20的体积及重量，扩大超声波传感器20的应用范围。同时，超声波传感器20的厚度小使得超声波传感器20易于通过异方性导电膜30压合到柔型电路板10上，压合完成后超声波传感器20和柔型电路板10不易剥离，延长了超声波指纹传感装置100的使用寿命。

在某些实施方式中，超声波传感器20在130℃以下的环境中不发生形变。

本发明实施方式中，异方性导电膜30的固化温度低于120℃，所以超声波传感器20和柔型电路板10压合的操作在120℃左右就完成了。超声波传感器20在130℃以下不会翘曲、变形，进一步保证了超声波指纹传感装置100的质量。

在某些实施方式中，超声波传感器20包括传感器焊垫22，柔型电路板10包括与传感器焊垫22配合的电路板焊垫12。

如此，超声波传感器20和柔型电路板10通过传感器焊垫22和电路板焊垫12电性连接，易于实现超声波传感器20和柔型电路板10之间的电性交流。

具体地，传感器焊垫22指的是从超声波传感器20内部电路引出与外围电路的接线，电路板焊垫12指的是从柔型电路板10内部电路引出与外围电路的接线。传感器焊垫22和电路板焊垫12上镀锡。

如此，可避免传感器焊垫22和电路板焊垫12发生锈蚀现象，保证超声波传感器20和柔型电路板10之间的电性连接，同时也延长了传感器焊垫22和电路板焊垫12的使用寿命。

在某些实施方式中，异方性导电膜30包括导电粒子(图未示)和胶体(图未示)，导电粒子电性连接传感器焊垫22和电路板焊垫12，导电粒子的直径为3μm-5μm。

本发明实施方式中，胶体能防湿气、耐热和绝缘，保持异方性导电膜30内部的干燥，避免超声波传感器20和柔型电路板10之间发生短路的现象。同时，胶体固定了超声波传感器20和柔型电路板10之间的相对位置，并提供了一定压迫力量以维持传感器焊垫22和电路板焊垫12与导电粒子间的接触面积，保证传感器焊垫22和电路板焊垫12之间的导通。

具体地，胶体包括环氧树脂。

环氧树脂属于热固性树脂类，固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，对传感器焊垫22和电路板焊垫12之间具有优异的粘接强度。固化后的环氧树脂介电性能良好、变形收缩率小、尺寸稳定性好、硬度高，柔韧性也较好，使得超声波传感器20和柔型电路板10之间连接稳定，电性交流通畅，进一步提高了超声波指纹传感装置100的工作精准度。

导电粒子表面进行绝缘处理。

如此，导电粒子能防止横向上的短路情况，即防止了超声波传感器20相邻焊垫之间和电路板焊垫12相邻焊垫之间由于导电粒子的存在而发生短路的现象。

具体地，导电粒子表面镀金属粉末，金属粉末包括镍、金、银和锡的粉末等。

在某些实施方式中，异方性导电膜30包括多层。

在异方性导电膜30的多层结构中，有些胶体层中不加入导电粒子，相比于所有胶体中包含导电粒子的单层结构而言，减少了异方性导电膜30单位体积内的导电粒子密度，当超声波传感器20与柔型电路板10热压合后，压合区域受力挤压，导致相邻的传感器焊垫22之间和相邻的电路板焊垫12之间的导电粒子数量减少，从而进一步降低了相邻的传感器焊垫22之间和相邻的电路板焊垫12之间发生短路的概率。

在某些实施方式中，压合柔型电路板10、异方性导电膜30和超声波指纹传感装置100的时间为1s-10s。

由于异方性导电膜30固化速度较快，1s-10s的压合时间提高了超声波传感器20和柔性电路板10的压合速度，进而提高了超声波指纹传感装置100的加工效率。同时，压合时间为1s-10s能保证柔型电路板10、异方性导电膜30和超声波指纹传感装置100之间的黏合紧密度，提高了超声波指纹传感装置100的质量。

具体地，导电粒子主要是镀金塑胶球，导通传感器焊垫22和电路板焊垫12的的则主要是塑胶球外所镀的金属层。

导电粒子压合后形成开口，每个导电粒子的开口为2-3处，达到导通传感器焊垫22和电路板焊垫12的最佳效果。导电粒子上未形成开口则无法导通；开口大于3处，导电粒子则处于过压状态，导通效果受到影响；导电粒子若被完全压平，则失去导通效果。而压合时间1s-10s足以使得导电粒子受力爆破，达到有效的导通效果。

本发明实施方式提供的一种超声波指纹传感装置100，包括柔型电路板10、异方性导电膜30和在100℃-120℃的环境下通过异方性导电膜30压合到柔型电路板10上的超声波传感器20，异方性导电膜30的固化温度小于120℃。

本发明实施方式中，使用固化温度小于120℃的异方性导电膜30进行晶粒软板接合技术来封装超声波指纹传感装置100，能够在低温环境下进行，避免了超声波传感器20在高温环境下变形，从而导致超声波传感器20和柔型电路板10压合不紧密的情况，提高了超声波指纹传感装置100的工作精度。

在某些实施方式中，超声波传感器20和柔型电路板10之间的拉拔力大于5N。

如此，超声波传感器20和柔型电路板10压合紧密，不易剥离，超声波指纹传感装置100在经受颠簸或者碰撞时也不会影响超声波传感器20和柔型电路板10之间的压合效果。

具体地，拉拔力的测试可通过拉拔力测试仪完成。

如此，操作简单，测试快捷，且拉拔力测试仪不会对超声波指纹传感装置100造成表面损伤，保证了超声波指纹传感装置100的质量。

在某些实施方式中，超声波指纹传感装置100包括传感器焊垫22，柔型电路板10包括电路板焊垫12，传感器焊垫22和电路板焊垫12相对设置，异方性导电膜30包括导电粒子和胶，导电粒子电性连接传感器焊垫22和电路板焊垫12。

本发明实施方式中，利用异方性导电膜30中的胶体电性连接传感器焊垫22和电路板焊垫12，不仅实现了超声波传感器20和柔型电路板10之间的电路导通，还能避免相邻的传感器焊垫22、相邻的电路板焊垫12之间发生短路，保证了超声波指纹传感装置100的精度。

在某些实施方式中，导电粒子的直径为3μm-5μm。

如此，导电粒子压合后易于形成开口，导通超声波传感器20和柔型电路板10，保证超声波指纹传感装置100的正常工作。同时，避免了压合操作后导电粒子导通相邻传感器焊垫22或相邻电路板焊垫12从而造成短路的情况。

进一步地，导电粒子的吸水率较低。

如此，能避免导电粒子吸水过多造成异方性导电膜30腐蚀的情况，保证超声波指纹传感装置100工作的稳定性和精度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种超声波指纹传感装置的制造方法，其特征在于，包括：

在100℃-120℃的环境下将超声波传感器通过异方性导电膜压合到柔性电路板，所述异方性导电膜的固化温度小于120℃。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述超声波传感器采用1-3型压电复合材料。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述超声波传感器厚度小于等于0.1毫米。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述超声波传感器在130℃以下的环境中不发生形变。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述超声波传感器包括传感器焊垫，所述柔性电路板包括与所述传感器焊垫配合的电路板焊垫。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述异方性导电膜包括导电粒子和胶体，所述导电粒子电性连接所述传感器焊垫和所述电路板焊垫，所述导电粒子的直径为3μm-5μm。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述异方性导电膜包括多层。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，压合所述柔性电路板、所述异方性导电膜和所述超声波传感器的时间为1s-10s。

9.一种超声波指纹传感装置，其特征在于，包括：

柔性电路板；

异方性导电膜；和

在100℃-120℃的环境下通过所述异方性导电膜压合到所述柔性电路板上的超声波传感器，所述异方性导电膜的固化温度小于120℃。

10.如权利要求9所述的超声波指纹传感装置，其特征在于，所述超声波传感器和所述柔性电路板之间的拉拔力大于5N。

11.如权利要求9所述的超声波指纹传感装置，其特征在于，所述超声波传感器包括传感器焊垫，所述柔性电路板包括电路板焊垫，所述传感器焊垫和所述电路板焊垫相对设置，所述异方性导电膜包括导电粒子和胶，所述导电粒子电性连接所述传感器焊垫和所述电路板焊垫。

12.如权利要求11所述的超声波指纹传感装置，其特征在于，所述导电粒子的直径为3μm-5μm。