CN109494298A - 压电层的极化方法和超声波生物识别装置的制备方法 - Google Patents

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CN109494298A CN201710819524.7A CN201710819524A CN109494298A CN 109494298 A CN109494298 A CN 109494298A CN 201710819524 A CN201710819524 A CN 201710819524A CN 109494298 A CN109494298 A CN 109494298A
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Abstract

本发明涉及一种压电层的极化方法和超声波生物识别装置的制备方法。该压电层的极化方法包括：在所述第一表面的未被压电层覆盖的区域上涂覆可剥胶，经干燥，形成胶层，且胶层与压电层共同配合完全遮盖电路层；将待极化件固定在导电托盘中，并使基板的第二表面朝向导电托盘和使电路层与导电托盘电连接；将导电托盘与地线连接，并在靠近压电层的第一表面的一侧电晕放电以进行极化处理；将胶层从第一表面上剥离。该压电层的极化方法操作简单，且能够使压电层在薄膜晶体管上实现有效地极化。

Description

压电层的极化方法和超声波生物识别装置的制备方法
技术领域
本发明涉及超声波识别技术领域，特别涉及一种压电层的极化方法和超声波生物识别装置的制备方法。
背景技术
超声波指纹识别技术能够通过超声波对指纹进行扫描，与传统的指纹识别方式相比，超声波指纹识别可以对指纹进行更深入的分析，即便手指表面沾有污垢亦无碍超声波采样，甚至还能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。即使在手上有水、汗液等情况下，依然能够准确的识别。
通常在超声波指纹识别装置的制作过程中，需要对压电层极化处理，使压电层的电畴一致化以获得最大的压电性能，且通常的步骤都是先将压电材料涂覆在形成有电路层的薄膜晶体管上，然后再对压电层进行极化处理，由于薄膜晶体管上有裸露在外的电路层(例如ITO层)的存在，裸露的电路层在高压电下很容易被击穿，加大了压电层的极化难度，且采用目前的极化方法，若压电层存在缺陷或击穿点，就不能有效地对压电层进行极化，从而影响压电层的压电性能。
发明内容
基于此，有必要提供一种压电层的极化方法，该极化方法操作简单且能够使压电层在薄膜晶体管上实现有效的极化。
此外，还提供一种超声波指纹识别装置的制备方法。
一种压电层的极化方法，包括如下步骤：
提供待极化件，所述待极化件包括基板和压电层，所述基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上设有电路层，所述压电层层叠在所述第一表面上，并覆盖部分所述电路层；
在所述第一表面的未被所述压电层覆盖的区域上涂覆可剥胶，经干燥，形成胶层，且所述胶层与所述压电层共同配合完全遮盖所述电路层；
提供极化用治具，所述极化用治具包括导电托盘，将所述待极化件固定在所述导电托盘中，并使所述基板的第二表面朝向所述导电托盘，且使所述电路层与所述导电托盘电连接；
将所述导电托盘与地线连接，并在靠近所述压电层的第一表面的一侧电晕放电以进行极化处理；及
将所述胶层从所述第一表面上剥离。
上述压电层的极化方法通过在对压电层极化处理前，先在形成有压电层的第一表面的未被压电层覆盖的区域上涂覆可剥胶以形成胶层，且胶层与压电层共同配合完全遮盖电路层，在极化处理过程中，电路层通过导电托盘与地线连接，并在靠近压电层的第一表面的一侧电晕放电以进行极化处理，从而有效地防止基板上的电路层在极化过程被高压电击穿，且无需在压电层上沉积电极层就能够实现压电层的极化，操作更加简单。同时，通过电晕放电极化，即使在极化过程中压电层存在缺陷或击穿点，也不会形成电流的主要通道，其它部位仍然能够达到极化的效果，从而能够有效地对压电层进行极化，以使压电层具有较好的压电性能。
在其中一个实施例中，所述胶层的厚度为1毫米以上。控制胶层的厚度在1毫米以上能够很好地防止后续极化过程中被击穿，以起到保护电路层的作用。
在其中一个实施例中，所述干燥步骤的温度为80℃～90℃。在该温度下干燥以避免高温而导致压电材料熔融。
在其中一个实施例中，所述导电托盘具有容置腔，所述容置腔具有侧壁，所述极化用治具还包括能够伸缩的定位组件，所述定位组件安装在所述侧壁上；所述将所述待极化件固定在所述导电托盘中的步骤具体为：所述将所述待极化件固定在导电托盘中的步骤为：将所述待极化件放置在所述容置腔内，使所述定位组件朝所述容置槽的内部方向伸长，直至所述定位组件与所述基板相抵接而固定所述待极化件。设置能够伸缩的定位组件与待极化件的基板相抵接的方式能够更加稳固地将待极化件固定在导电托盘中，防止待极化件在导电托盘晃动。
在其中一个实施例中，所述容置腔具有四个首尾相连的所述侧壁，所述定位组件为多个，多个所述定位组件分别安装在其中两个相邻的所述侧壁上；其中，所述待极化件固定在所述导电托盘中时，多个所述定位组件均与所述基板相抵接，且多个所述定位组件和另外两个所述侧壁共同配合夹持固定所述基板。此种方式设置定位组件能够使待极化件更加稳定地定位在导电托盘中。
在其中一个实施例中，所述定位组件包括固定件、伸缩杆和抵接块，所述固定件与所述导电托盘固定连接，所述伸缩杆穿设于所述固定件，且所述伸缩杆与所述固定件螺纹配合，以使所述伸缩杆能够朝所述容置腔的内部方向滑动，所述抵接块固定在所述伸缩杆的一端，以使所述抵接块能够朝所述容置腔的内部方向滑动而与所述容置腔内的基板相抵接；所述定位组件朝所述容置槽的内部方向伸长，直至所述定位组件与所述基板相抵接而固定所述待极化件的步骤具体为：转动所述伸缩杆，以使所述抵接块朝所述容置腔的内部方向滑动而与所述容置腔内的基板相抵接。通过伸缩杆与固定螺纹配合能够简单有效地实现定位组件的伸缩和对基板进行抵接，操作更加简单。
在其中一个实施例中，所述导电托盘的材质为铝，所述使所述电路层与所述导电托盘电连接的步骤中，采用铝箔将所述电路层与所述导电托盘电连接。从而简单地实现电路层的接地操作。
在其中一个实施例中，所述电晕放电以进行极化处理的步骤中，所述导电托盘持续转动。以使压电层能够更加均匀地被极化。
在其中一个实施例中，所述将所述胶层从所述压电层上剥离的步骤具体为：使用撕膜耳朵将所述胶层从所述第一表面上撕除。该撕除方法简单快捷，有利于提高生产效率。
一种超声波生物识别装置的制备方法，包括上述的压电层的极化方法对所述压电层进行极化处理的步骤，其中，所述基板为薄膜晶体管。由于上述超声波生物识别装置在制备过程中采用上述压电层的极化方法对压电层进行极化，能够使压电层具有较好的压电性能，从而使得该制备方法得到的超声波生物识别装置具有较好的信号强度。
附图说明
图1为一实施方式的超声波生物识别装置的制备方法的流程图；
图2为图1所示的超声波生物识别装置的制备方法的步骤S10制备得到的待极化件的剖面图；
图3为图1所示的超声波生物识别装置的制备方法中的步骤S20的压电层的极化方法的流程图；
图4为图3所示的压电层的极化方法的步骤S220得到的形成有胶层的待极化件的剖面图；
图5为图3所示的压电层的极化方法的步骤S230中的极化用治具的结构示意图；
图6为图5所示的极化用治具的定位组件的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，一实施方式的超声波生物识别装置的制备方法，包括如下步骤：
步骤S10：制备待极化件。
请一并参阅图2，待极化件400包括基板410和压电层420，基板410具有相对的第一表面412和第二表面414，第一表面412上设有电路层430，压电层420层叠在第一表面412上，并覆盖部分电路层430。在图示的实施例中，基板410的第一表面412上形成有多列间隔设置的压电层420，多列压电层420均平行。其中，每列压电层420具有多个间隔的压电层420。
其中，基板410为薄膜晶体管。压电层420的材料为P(VDF-TrFE)(聚偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)、聚偏二氯乙烯(PVDC)的均聚物、聚偏二氯乙烯(PVDC)的共聚物、聚四氟乙烯的均聚物、聚四氟乙烯的共聚物或二异丙胺溴化物(DTPAB)。其中，P(VDF-TrFE)中，聚偏氟乙烯和三氟乙烯的摩尔比为60:40、70:30、80:20或90:10。压电层420可通过丝网印刷的方式形成在基板410的第一表面412上。电路层430为ITO层。
步骤S20：对压电层420进行极化处理。
请一并参阅图3，压电层420的极化方法包括如下步骤：
步骤S210：提供待极化件。
其中，步骤S210中的待极化件即为步骤S10制备的待极化件400。
步骤S220：在第一表面412的未被压电层420覆盖的区域上涂覆可剥胶，经干燥，形成胶层，且胶层与压电层420共同配合完全遮盖电路层430。
如图4所示，胶层500与压电层420共同配合完全遮盖电路层430。
具体地，可剥胶起到保护电路层430的作用，防止电路层430在后续极化过程中被击穿。其中，可剥胶为株式会社朝日(アサヒ)化学研究的型号为KL-T002的可剥胶。
具体地，干燥步骤的温度为80℃～90℃。在该温度下干燥以避免高温而导致压电材料熔融。通常压电材料的熔融温度为150℃。
进一步地，胶层500的厚度为1毫米以上，控制胶层500的厚度在1毫米以上能够很好地防止后续极化过程中被击穿，以起到保护电路层430的作用。
具体地，在第一表面412的未被压电层420覆盖的区域上涂覆可剥胶的方法为丝网印刷。
步骤S230：提供极化用治具，极化用治具包括导电托盘，将待极化件400固定在导电托盘中，并使基板410的第二表面414朝向导电托盘，且使电路层430与导电托盘电连接。
请一并参阅图5，极化用治具600包括导电托盘610和定位组件620。
导电托盘610用于安装待极化件400，且导电托盘610能够与地线连接。导电托盘610具有能够容置待极化件400的容置腔612，容置腔612具有侧壁612a。在图示的实施例中，导电托盘610大致为方形板状结构。容置腔612也为方形。容置腔612具有四个首尾相连的侧壁612a。
具体地，导电托盘610的材质为铝。可以理解，导电托盘610的材质不限于为铝，还可以为其它金属，例如铜等。
定位组件620能够伸缩，定位组件620安装在侧壁612a上，定位组件620能够朝容置腔612的内部方向伸长以使定位组件620能够与待极化件400的基板410相抵接而固定待极化件400。
在图示的实施例中，导电托盘610上开设有与容置腔612相连通、用于安装定位组件620的安装缺口614，定位组件620位于容置腔612外的部分收容于安装缺口614中。
具体地，定位组件620为多个，多个定位组件620分别安装在其中两个相邻的侧壁612a上，多个定位组件620均能够与基板410相抵接，且多个定位组件620和另外两个侧壁612a能够共同配合夹持固定基板410，从而将待极化件400固定在导电托盘610中。在图示的实施例中，定位组件620为三个，其中一个安装在其中一个侧壁612a上，另两个安装在另一个侧壁612a上。
需要说明的是，定位组件620也可以为一个，此时，只有一个侧壁612a上安装有定位组件620，定位组件620与其余三个没有安装定位组件620的侧壁612a共同配合夹持固定基板410；或者，定位组件620为三个以上，其中两个相邻的侧壁612a上分别安装有多个定位组件620；又或者，三个侧壁612a上均安装有定位组件620，那么，三个侧壁612a上的定位组件620与另外一个侧壁612a共同配合夹持固定基板410；或者，四个侧壁612a上均安装有定位组件620，四个定位组件620共同配合夹持固定基板410。
请一并参阅图6，在图示的实施例中，每个定位组件620包括固定件622、伸缩杆624和抵接块626。
固定件622与导电托盘610固定连接。具体地，固定件622与安装缺口614的边缘固定连接。
伸缩杆624安装在固定件622，并与固定件622螺纹配合，以使伸缩杆624能够朝容置腔612的内部方向滑动，此时，通过转动伸缩杆624就能够使伸缩杆624的伸缩，操作更加简单方便。
抵接块626固定在伸缩杆624的一端，而使抵接块626能够朝容置腔612的内部方向滑动而与容置腔612内的基板410相抵接。即通过伸缩杆624与固定件622螺纹配合以带动抵接块626向容置腔612的内部方向滑动。
具体地，导电托盘610的材质为铝，使电路层430与导电托盘610电连接的步骤中，采用铝箔将电路层430与导电托盘610电连接。可以理解将电路层430与导电托盘610电连接不限于为铝箔，还可以为其它金属件，例如铜箔等。
具体地，将待极化件400固定在导电托盘610中的步骤具体为：将待极化件400放置在容置腔612内，使定位组件620朝容置腔612的内部方向伸长，直至定位组件620与基板410相抵接而固定待极化件400。更具体地，使定位组件620朝容置腔612的内部方向伸长，直至定位组件620与基板410相抵接而固定待极化件400的步骤为：转动伸缩杆624，以使抵接块626朝容置腔612的内部方向滑动与容置腔612内的基板410相抵接而固定待极化件400。其中，将待极化件400放置在容置腔612内时，基板410的第二表面414朝向容置腔612的底壁。
需要说明的是，定位组件620不限于上述结构，例如，定位组件620还可以仅为螺纹紧固件，此时，定位组件620穿设于容置腔612的侧壁612a，并与容置腔612的侧壁612a螺纹配合，以实现定位组件620的可伸缩和与容置腔612内的基板410相抵接。
可以理解，将待极化件400固定在导电托盘610中也不限于采用上述方式，例如还可以直接将基板410与导电托盘610粘结固定，此时，可以不需要定位组件620，即定位组件620可以省略。
步骤S240：将导电托盘610与地线连接，并在靠近压电层420的第一表面412的一侧电晕放电以进行极化处理。
具体地，在电晕放电以进行极化处理的步骤中，导电托盘610持续转动，以使压电层420能够更加均匀地被极化。
步骤S250：将胶层500从第一表面412上剥离。
具体地，将胶层500从压电层420上剥离的步骤具体为：使用撕膜耳朵将胶层500从第一表面412上撕除。
需要说明的是，将胶层500从压电层420上剥离不限于采用上述方法，还可以直接人工撕除。对压电层420的极化不限于采用上述顺序，例如，步骤S230和步骤S220的顺序可以调换，可以先将基板410待极化件400固定在导电托盘610中，然后涂覆可剥胶。
步骤S30：在极化处理后的压电层420上形成导电层，得到超声波生物识别装置。
具体地，在极化处理后的压电层420上形成导电层的方法是为丝网印刷；导电层为银层。
上述压电层420的极化方法通过在对压电层420极化处理前，先在形成有压电层420的第一表面412的未被压电层420覆盖的区域上涂覆可剥胶以形成胶层500，且胶层500与压电层420共同配合完全遮盖电路层430，极化处理过程中，电路层430通过导电托盘610与地线连接，并在靠近压电层420的第一表面412的一侧电晕放电以进行极化处理，从而有效地防止基板410上的电路层430在极化过程被高压电击穿，且无需在压电层420上沉积电极层就能够实现压电层420的极化，操作更加简单。同时，通过电晕放电极化，即使在极化过程中压电层420存在缺陷或击穿点，也不会形成电流的主要通道，其它部位仍然能够达到极化的效果，从而能够有效地对压电层420进行极化，以使压电层420具有较好的压电性能。且由于可剥胶本身容易剥离，不会粘附在电路层430或者是出现胶残留的现象。
由于上述超声波生物识别装置在制备过程中采用上述压电层420的极化方法对压电层420进行极化，能够使压电层420具有较好的压电性能，从而使得该制备方法得到的超声波生物识别装置具有较好的信号强度。
需要说明的是，上述压电层420的极化方法不限于用在制备超声波生物识别装置中，还可以用于极化其它需要在设有电路层430的基板410上极化压电层420。
以下为具体实施例部分：
实施例1
采用上述步骤S20的压电层的极化方法同时对多个待极化件400的压电层420进行极化处理，其中，压电层420的材料为聚偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物，聚偏氟乙烯和三氟乙烯的摩尔比为60:40，胶层500的厚度为1毫米，极化采用的极化设备为美国AreesysTechnology公司电晕极化设备，金属网栅的电压为-2kV；电晕辊的电压为-6.5kV。
测试：
采用巨力科技有限公司的D33测试仪分别测试实施例1的其中五个极化后的待极化件400的压电层420的D33(压电系数)值，并将五个极化后的待极化件400分别记作样品1、样品2、样品3、样品4和样品5，通常超声波生物识别装置的压电层420的D33在20pC/N以上较好，具体测试为：测试每个样品的压电层420的6个不同位置的D33值，然后取平均值，该平均值即为每个样品的压电层420的D33值，其中，每个样品的压电层420的D33值见表1。
采用万用表测试上述五个样品的电路层430在极化前后的电阻见表1，以此判断可剥胶是否能够起到保护电路层430的作用，若压电层420极化后，电阻层430的电阻发生显著变大，则说明胶层500被击穿。
表1为实施例1的五个样品的压电层420的D33值和极化前后样品的电阻层430的电阻值。
表1
从表1中可以看出，实施例1的五个样品的压电层420的D33值均在24.7pC/N以上，具有较好的压电性能；且五个样品的电阻层430的电阻值在极化前后几乎没有变化，该细微变化仅为测量误差，这说明采用步骤S20的压电层的极化方法能够保证电阻层430不被击穿的同时，得到具有较好压电性能的压电层420。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种压电层的极化方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供待极化件，所述待极化件包括基板和压电层，所述基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上设有电路层，所述压电层层叠在所述第一表面上，并覆盖部分所述电路层；
在所述第一表面的未被所述压电层覆盖的区域上涂覆可剥胶，经干燥，形成胶层，且所述胶层与所述压电层共同配合完全遮盖所述电路层；
提供极化用治具，所述极化用治具包括导电托盘，将所述待极化件固定在所述导电托盘中，并使所述基板的第二表面朝向所述导电托盘，且使所述电路层与所述导电托盘电连接；
将所述导电托盘与地线连接，并在靠近所述压电层的第一表面的一侧电晕放电以进行极化处理；及
将所述胶层从所述第一表面上剥离。
2.根据要求1所述的压电层的极化方法，其特征在于，所述胶层的厚度为1毫米以上。
3.根据权利要求1所述的压电层的极化方法，其特征在于，所述干燥步骤的温度为80℃～90℃。
4.根据权利要求1所述的压电层的极化方法，其特征在于，所述导电托盘具有容置腔，所述容置腔具有侧壁，所述极化用治具还包括能够伸缩的定位组件，所述定位组件安装在所述侧壁上；
所述将所述待极化件固定在所述导电托盘中的步骤具体为：所述将所述待极化件固定在导电托盘中的步骤为：将所述待极化件放置在所述容置腔内，使所述定位组件朝所述容置槽的内部方向伸长，直至所述定位组件与所述基板相抵接而固定所述待极化件。
5.根据权利要求4所述的压电层的极化方法，其特征在于，所述容置腔具有四个首尾相连的所述侧壁，所述定位组件为多个，多个所述定位组件分别安装在其中两个相邻的所述侧壁上；其中，所述待极化件固定在所述导电托盘中时，多个所述定位组件均与所述基板相抵接，且多个所述定位组件和另外两个所述侧壁共同配合夹持固定所述基板。
6.根据权利要求4所述的压电层的极化方法，其特征在于，所述定位组件包括固定件、伸缩杆和抵接块，所述固定件与所述导电托盘固定连接，所述伸缩杆穿设于所述固定件，且所述伸缩杆与所述固定件螺纹配合，以使所述伸缩杆能够朝所述容置腔的内部方向滑动，所述抵接块固定在所述伸缩杆的一端，以使所述抵接块能够朝所述容置腔的内部方向滑动而与所述容置腔内的基板相抵接；
所述定位组件朝所述容置槽的内部方向伸长，直至所述定位组件与所述基板相抵接而固定所述待极化件的步骤具体为：转动所述伸缩杆，以使所述抵接块朝所述容置腔的内部方向滑动而与所述容置腔内的基板相抵接。
7.根据权利要求4所述的压电层的极化方法，其特征在于，所述导电托盘的材质为铝，所述使所述电路层与所述导电托盘电连接的步骤中，采用铝箔将所述电路层与所述导电托盘电连接。
8.根据权利要求1所述的压电层的极化方法，其特征在于，所述电晕放电以进行极化处理的步骤中，所述导电托盘持续转动。
9.根据权利要求1所述的压电层的极化方法，其特征在于，所述将所述胶层从所述压电层上剥离的步骤具体为：使用撕膜耳朵将所述胶层从所述第一表面上撕除。
10.一种超声波生物识别装置的制备方法，其特征在于，包括按照权利要求1～9任意一项所述的压电层的极化方法对所述压电层进行极化处理的步骤，其中，所述基板为薄膜晶体管。
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