CN111428702B - 超声传感器、指纹识别模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请部分实施例提供了一种超声传感器，包括：芯片，所述芯片包括第一像素电极阵列，所述第一像素电极阵列包括多个第一像素电极；再布线扩展层，设置在所述芯片上方，所述再布线扩展层包括第二像素电极阵列，所述第二像素电极阵列包括多个第二像素电极，多个所述第二像素电极分别与多个所述第一像素电极连接，所述第二像素电极阵列的面积大于所述第一像素电极阵列的面积；声电转换层，设置在所述再布线扩展层上方，用于进行超声波信号和电信号的转换。实现了在不增大芯片面积的情况下增加识别区域。

Description

超声传感器、指纹识别模组及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及电子信息技术领域，尤其涉及超声传感器、指纹识别模组及电子设备。

背景技术

目前市场上对大区域面积的指纹识别有强烈需求，指纹识别区域的大小与超声传感器的尺寸一致，为了增大指纹识别区域的面积，现有技术必须增大超声传感器的面积，由于超声传感器的制造成本与面积成正比，导致成本上升。

发明内容

本申请部分实施例的目的在于提供一种超声传感器、指纹识别模组及电子设备，能够在不增加成本的基础上，极大地增加了指纹识别区域的检测面积。

第一方面，提供了一种超声传感器，包括：芯片，所述芯片包括第一像素电极阵列，所述第一像素电极阵列包括多个第一像素电极；再布线扩展层，设置在所述芯片上方，所述再布线扩展层包括第二像素电极阵列，所述第二像素电极阵列包括多个第二像素电极，多个第二像素电极分别与多个所述第一像素电极连接，所述第二像素电极阵列的面积大于所述第一像素电极阵列的面积；声电转换层，设置在所述再布线扩展层上方，用于进行超声波信号和电信号的转换。

本申请实施例相较于现有技术而言， 通过在声电转换层和芯片之间设置再布线扩展层，将电信号从芯片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，从而实现了在不增大芯片面积的情况下增加识别区域。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述再布线扩展层包括绝缘层与金属走线，所述第二像素电极阵列设置在所述绝缘层的上表面，所述金属走线设置在所述绝缘层内，多个所述第二像素电极通过所述金属走线分别与多个所述第一像素电极连接。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述再布线扩展层还包括第二焊盘，所述第二焊盘位于所述绝缘层的下表面，所述第二焊盘用于和所述第一像素电极连接以及通过所述金属走线与所述第二像素电极连接。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一像素电极上设置微焊点，所述微焊点用于和所述第二像素电极进行连接。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一像素电极上设置微焊点，所述微焊点用于和所述第二像素电极进行连接。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第二焊盘与所述微焊点固定连接。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，相邻两个所述第二像素电极之间的间隔小于100um。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述声电转换层包括压电材料层和电极层，所述压电材料层与所述第二像素电极阵列固定连接。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，还包括塑封壳体，所述塑封壳体位于所述绝缘层下表面，所述塑封壳体包覆所述芯片。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，还包括设置在塑封壳体中的导电部，所述导电部的一端与所述再布线扩展层连接，其另一端连接位于所述塑封壳体下方的第三焊盘。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，还包括设置在所述再布线扩展层上方且与所述再布线扩展层电连接的铜柱，所述铜柱向远离所述芯片方向延伸用于将所述超声传感器与FPC电连接，其中，所述铜柱为导电部。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述芯片包括传感器芯片。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述芯片进一步包括控制芯片，所述传感器芯片与所述控制芯片的间隔小于100um。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述传感器芯片与所述控制芯片之间通过所述金属走线进行通信。

第二方面，提供了一种指纹识别模组，包括第一方面或第一方面的任意可选的实现方式中的超声传感器以及柔性电路板。

根据第二方面，在一种可能的实现方式中，所述超声传感器还包括设置在塑封壳体中的导电部，所述导电部的一端与所述再布线扩展层电连接，其另一端连接位于所述塑封壳体下方的第三焊盘。

根据第二方面，在一种可能的实现方式中，所述超声传感器还包括设置在所述再布线扩展层上方且与所述再布线扩展层电连接的铜柱，所述铜柱向远离所述芯片方向延伸用于将所述超声传感器与FPC电连接，其中，所述铜柱为导电部。

根据第二方面，在一种可能的实现方式中，所述柔性电路板设置在所述超声传感器下方。

根据第二方面，在一种可能的实现方式中，所述声电转换层包括电极层，所述柔性电路板与第三焊盘固定连接，以及所述柔性电路板通过导电结构与所述电极层固定连接。

根据第二方面，在一种可能的实现方式中，所述声电转换层包括电极层，所述柔性电路板与第三焊盘固定连接，所述电极层与所述第二像素电极连接。

根据第二方面，在一种可能的实现方式中，所述柔性电路板设置在所述超声传感器与屏幕之间。

根据第二方面，在一种可能的实现方式中，所述声电转换层包括电极层，所述柔性电路板与所述铜柱的一端以及所述电极层固定连接，其中，所述铜柱为导电部。

第三方面，提供了一种电子设备，包括屏幕以及第二方面或第二方面的任意可选的实现方式中的指纹识别模组，所述屏幕通过所述粘合层与所述柔性电路板连接。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

图1为现有技术中超声传感器的结构示意图；

图2为现有技术中超声指纹识别模组的结构示意图；

图3为本申请实施例中超声传感器的结构示意图；

图4为图3中超声传感器的结构叠层示意图；

图5为本申请实施例中超声传感器的制作流程示意图；

图6为本申请实施例中芯片的制作流程示意图；

图7为本申请实施例中芯片的结构示意图；

图8为本申请实施例中再布线扩展层的制作流程示意图；

图9为本申请实施例中再布线扩展层的结构示意图；

图10为本申请实施例中芯片与再布线扩展层互连的流程示意图；

图11为本申请实施例中芯片与再布线扩展层互连的结构示意图；

图12为本申请实施例中再布线扩展层去除载片露出第二像素电极阵列的结构示意图；

图13为本申请实施例中声电转换层的制作流程示意图；

图14为本申请实施例中超声传感器制作好后的结构示意图；

图15为本申请另一实施例中超声传感器的部分制作流程示意图；

图16为本申请另一实施例中超声传感器的部分结构示意图；

图17为本申请另一实施例中超声传感器的部分制作流程示意图；

图18为本申请另一实施例中超声传感器的部分结构示意图；

图19为本申请另一实施例中超声指纹传感器的结构示意图；

图20为本申请另一实施例中超声指纹识别模组的结构示意图；

图21为本申请另一实施例中超声指纹识别模组贴于屏幕或盖板下的结构示意图；

图22为本申请又一实施例中超声传感器的部分制作示意图；

图23为本申请又一实施例中步骤S1021对应的超声传感器的结构示意图；

图24为本申请又一实施例中步骤S1022对应的超声传感器的结构示意图；

图25为本申请又一实施例中步骤S1023对应的超声传感器的结构示意图；

图26为本申请又一实施例中超声传感器制作盲孔和绝缘层的结构示意图；

图27为本申请又一实施例中超声传感器形成黏附层和种子层的结构示意图；

图28为本申请又一实施例中超声传感器上制作垂直导电结构的示意图；

图29为本申请又一实施例中超声传感器上制作垂直导电结构后形成塑封壳体的示意图；

图30为本申请又一实施例中超声指纹识别模组的结构示意图；

图31为本申请又一实施例中超声传感器上制作铜柱的结构示意图；

图32为图31对应的超声指纹识别模组的结构示意图；

图33为图32中超声指纹识别模组放置于屏幕或盖板下的结构示意图；

图34为本申请又一实施例中超声传感器内制作两个芯片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为超声传感器的结构，超声传感器100的结构包括芯片和声电转换层。芯片包括衬底101以及设置在衬底101上方的像素电路（未画出）；像素电路由像素电极阵列102，薄膜晶体管（thin-film-transistor，TFT）、电容、电阻等组成。声电转换层包括设置在像素电极阵列102上方的压电材料层103和电极层104，电极层104设置在压电材料层103上方。

图2为超声指纹识别模组结构示意图，超声指纹识别模组包括超声传感器100、柔性电路板（Flexible Printed Circuit，FPC）202以及控制芯片201，控制芯片201用于实现时序控制、图像处理等功能。超声传感器100和控制芯片201通过 FPC 202实现彼此之间的通信。超声指纹模组识别区域的大小与超声传感器100的尺寸一致，识别区域太小，无法得到待测物体足够的特征点，从而识别功能大大减弱。若要增大识别区域，必须要增大芯片面积，芯片的面积和成本成正相关，芯片面积越大，成本越高。

为此，本申请提供了一种超声传感器，能够在不增大芯片面积的情况下增大识别区域。

请参见图3和图4，超声传感器300包括芯片、再布线扩展层以及声电转换层，芯片包括衬底301和设置在衬底上的第一像素电极阵列302，第一像素电极阵列302包括多个第一像素电极，多个第一像素电极成阵列式排布；再布线扩展层设置在芯片上方，其中，再布线扩展层包括绝缘层306、金属走线307和第二像素电极阵列305，第二像素电极阵列305包括多个第二像素电极，多个第二像素电极成阵列式排布。所述第二像素电极阵列305中的多个第二像素电极分别与所述第一像素电极阵列302中的多个第一像素电极连接，第二像素电极阵列305的面积大于第一像素电极阵列302的面积。声电转换层设置在再布线扩展层上方，用于进行超声波信号和电信号的转换。声电转换层包括压电材料层303和电极层304。再布线扩展层通过电阻或电容耦合的方式接收压电材料层303的电信号，其中电信号是由于压电材料层303受到超声波激励而产生，电信号被传导至芯片。再布线扩展层连接声电转换层，并通过声电转换层中的电极层接地，超声传感器在发射超声波时，再布线扩展层将电压耦合到压电材料层；在极化时，再布线扩展层将所需电场作用于压电材料层上，使之压电材料层具有压电特性。

本申请实施例通过在声电转换层和芯片之间设置再布线扩展层，将电信号从芯片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，从而实现了在不增大芯片面积的情况下增加识别区域。

本申请实施例的超声传感器的制造流程如图5所示，主要包括：

S510，制作芯片和再布线扩展层；

S520，将芯片和再布线扩展层进行互连；

S530，在再布线扩展层上设置声电转换层。

图6为本申请实施例中制作芯片的示意性流程图，该方法包括以下步骤中的部分或全部。

在S610中，选取硅晶圆作为衬底。

该衬底还可以包括沉积层、氧化层、键合层，例如，衬底可以是绝缘衬底上的硅（Silicon-On-Insulator，SOI）衬底。

在S620中，在衬底上设置传感器电路和控制电路。

使用互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）或双扩散金属氧化物半导体（bipolar-CMOS-DMOS, BCD）工艺设置传感器电路和控制电路，传感器电路和控制电路可以设置于同一衬底或者传感器电路和控制电路分开设置在不同的衬底上形成传感器芯片和控制芯片。例如，可以使用TFT工艺，在玻璃衬底上制作传感器电路形成传感器芯片，并且使用CMOS工艺，在硅衬底上制作控制电路形成控制芯片。其中，将传感器芯片和控制芯片制于同一封装体内，传感器芯片和控制芯片的距离小于100um。传感器电路和控制电路均包括由二极管、晶体管、场效应管、电阻、电感、电容、金属互连线、介质层、钝化层组成的开关阵列、放大电路、滤波电路、升压电路、电荷泵电路、数字电路、模拟电路。

在S630中，在硅晶圆表面设置微焊点。

在硅晶圆716表面设置有第一焊盘705和钝化层715，第一焊盘705上设置有微焊点711，微焊点711包括金属凸点713和焊锡714，之后覆盖非导电膜（non-conductive film，NCF）712，请参考图7，在多个第一焊盘中，一部分第一焊盘705连接第一像素电极阵列，另一部分第一焊盘705连接芯片中传感器电路和/控制电路的输入端和输出端，第一像素电极阵列、传感器电路和/控制电路的输入端和输出端通过微焊点711与外部电路进行电连接，例如第一像素电极阵列通过微焊点711与第二像素电极阵列进行电连接。金属凸点713优选材料为铜，也可以为金。为了便于后续焊接工艺，在金属凸点713顶部还可以设置包含镍、锡、银等金属组成的焊锡714。为了提高金属凸点713和芯片的第一焊盘714的连接可靠性，金属凸点713和第一焊盘703之间还可以设置钛、镍、钨等金属薄层作为焊球下金属层（underbump metal，UBM）、黏附层和/或阻挡层。金属凸点713的高度一般大于1微米且小于10微米。

在S640中，将制作好的硅晶圆分割成独立的芯片。

本申请实施例将控制电路和传感器电路制作在同一个衬底上，或者将控制电路和传感器电路设置在同一个封装体中不同的衬底上，相比于现有技术，控制电路和传感器电路的距离大大缩短，可以降低两者之间的通信距离，减小模组体积，缩减组装步骤。

图8为本申请实施例中制作再布线扩展层的示意性流程图，该方法包括以下步骤中的部分或全部。

在S810中，选取载片。

如图9所示，该载片905优选为硅材料，也可以是玻璃材料、陶瓷材料、金属板材料、亚克力材料或者其它具有刚性的材料。所述载片可以包含沉积层、氧化层和/或键合层。所述载片可以是圆形，也可以是方形。

在S820中，在载片上设置绝缘层。

绝缘层901可以是使用化学气相沉积工艺（Chemical Vapor Deposition，CVD）或者原子层沉积工艺（Atomic layer deposition，ALD）生长的氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、氮氧化硅、硅玻璃(silicate glass）中的一种或多种；也可以是涂覆工艺设置的聚酰亚胺（PI）、聚苯并唑（PBO）、苯并环丁烯（BCB）、旋转涂布玻璃（SOG）中的一种或多种。

在S830中，在绝缘层中设置金属走线。

金属走线902可以是物理气相沉积工艺（Physical Vapor Deposition，PVD）生长的铝和/或钼，或者PVD结合电镀工艺生长的复合导电层，复合导电层包括钛、氮化钛、钽、氮化钽、铜中的2种或多种。在某些情况下，金属走线还可以包括铂、银、金、镍、钯、钨、氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺铟氧化锌、导电油墨以及导电胶中的2种或多种，可选择的工艺包括PVD、CVD、电镀、化学镀、涂覆等。所述金属走线的图形化工艺可以通过光刻结合大马士革工艺实现，也可以使用光刻结合湿法腐蚀、干法刻蚀或剥离（Lift-off）工艺，还可以使用喷墨打印、激光直写或丝网印刷。

在840中，在最上层的金属走线上设置第二焊盘。

在以上步骤中，具体的，先利用CVD工艺，在载片表面生长一层氧化硅作为绝缘层901；接着，在氧化硅上生长金属钛和/或铜，并图形化，得到第一层金属走线，其中，第一层金属走线包括第二像素电极阵列904；然后，使用大马士革工艺，依次制作第2、3、4层金属走线，以及层间的绝缘层。金属走线的具体层数可根据实际需求设置，各层金属走线彼此形成电连接。此外，还需要在最上层的金属走线上设置第二焊盘903。可以直接利用最上层金属的图形形成第二焊盘903，也可以额外再生长一层铜并图形化形成第二焊盘903。

再布线扩展层包括绝缘层901、金属走线902、多个第二焊盘903以及第二像素电极阵列904。第二焊盘903位于再布线扩展层的上表面，第二像素电极阵列904位于再布线扩展层的下表面，若将再布线扩展层倒置，则第二焊盘903位于再布线扩展层的下表面，第二像素电极阵列904位于再布线扩展层的上表面，或者说，第二焊盘903位于绝缘层901的下表面，第二像素电极阵列904位于绝缘层901的上表面。金属走线902设置在绝缘层901内，金属走线902的一端与第二像素电极阵列904中的第二像素电极电连接，金属走线902的另一端与第一像素电极阵列中的第一像素电极电连接。其中，第二焊盘903通过金属走线902与第二像素电极阵列904电连接。第二焊盘用于焊接于芯片的微焊点上，以实现第二像素电极阵列的多个第二像素电极分别与第一像素电极阵列的多个第一像素电极连接。在一些应用场景中，例如指纹识别领域，由于手指的谷和脊之间的间距大约是100um，第二像素电极阵列中相邻两个第二像素电极之间的间隔小于100um，以进行指纹的识别。所述第二焊盘903通常为铜。某些情况下，第二焊盘表面可能有镍和金，用于防止铜氧化。在另外一些情况下，第二焊盘和金属走线之间还设置有额外的金属薄层作为UBM、黏附层和/或阻挡层。

图10为本申请实施例中芯片与再布线扩展层互连的示意性流程图，该方法包括以下步骤中的部分或全部。

在S1010中，将芯片设置在再布线扩展层上。

如图11所示，将芯片1110正面朝下焊接到再布线扩展层1120上，芯片1110的微焊点1104与再布线扩展层1120的第二焊盘1121一一固定连接，并固化NCF 1103。需要说明的是，也可以不使用NCF 1103，例如在微焊点1104与第二焊盘1121焊接完成后，在微焊点1104和第二焊盘1121之间的空隙注入绝缘的下填料并固化。其中，微焊点1104包括金属凸点1102和焊锡1102。第二像素电极阵列1123中的多个第二像素电极与所述第一像素电极阵列1105中的多个第一像素电极通过金属走线1122一一电连接，优选地，为了提高可靠性，微焊点1104和第二焊盘1121之间的空隙可以用绝缘材料填充。

在S1020中，在芯片表面设置塑封壳体。

使用环氧树脂塑封材料（Epoxy Molding Compound，EMC）对芯片表面进行模塑以形成塑封壳体，所述塑封壳体位于所述绝缘层下表面；

在S1030中，去除载片，露出再布线扩展层中的第二像素电极阵列。

例如，利用机械研磨，结合湿法腐蚀工艺，将载片完全去除，露出表面的氧化硅，得到重构晶圆。接着，利用干法刻蚀工艺，去除部分氧化硅，露出原本的第一层金属走线，其中第一层金属走线包括第二像素电极阵列，即露出第二像素电极阵列，如图12所示。

图13为本申请实施例中设置声电转换层的示意性流程图，该方法包括以下步骤中的部分或全部。

在S1310中，在再布线扩展层上方设置压电材料层。

其中，涂覆工艺可以是狭缝涂布、喷涂或者旋涂。压电材料优选为铁电聚合物，包括聚偏二氟乙烯（PVDF）、PVDF相关共聚物，例如偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物（PVDF-TrFE），偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物（PVDF-TFE）。

具体的，如图14所示，利用丝网印刷工艺，在再布线扩展层表面涂布一层图形化的PVDF-TrFE材料，并烘烤固化，使之作为压电材料层1401。

在1320中，在压电材料层表面设置电极层。

在压电材料层1401表面，丝网印刷一层导电银浆，并烘烤固化，作为电极层1402。该电极层1402与再布线层中的金属走线连接。将制作好声电转换层的重构晶圆，放置于强电场中，极化PVDF-TrFE材料，再布线扩展层将所需电场作用于压电材料层上，使之压电材料层具有压电特性。

最后将重构晶圆划片，得到多个超声传感器。

设置声电转换层有多种方式，在一种实现方式中，可以直接在再布线扩展层上贴合预制的带有电极层的压电材料薄膜。

在一种实现方式中，在再布线扩展层上还可以设置导电部，导电部与金属走线形成连接。例如，导电部可以是铜柱或者导电通道。

本申请实施例以导电部为铜柱为例进行说明，如图15所示，在步骤520之前，还包括：

S511，在再布线扩展层上设置铜柱。

利用光刻、PVD、电镀、湿法腐蚀工艺，在再布线扩展层1620上设置铜柱1601，铜柱1601与金属走线1622连接，如图16所示。

如图17所示，芯片与再布线扩展层互连的过程中，在步骤S1020之后还包括：

S1021，去除部分塑封壳体，以露出铜柱上表面。

在一种实现方式中，利用机械研磨的方式，去除部分塑封壳体，以露出铜柱上表面。

S1022，在塑封壳体上表面设置绝缘层。

如图18所示，在露出铜柱1801的塑封壳体1802表面涂覆一层聚酰亚胺形成绝缘层1803，并利用光刻在铜柱所在位置打开缺口，露出铜柱，其中，所述铜柱的一端与所述金属走线固定连接，所述铜柱的另一端连接第三焊盘1804。

S1023，在绝缘层上方设置第三焊盘。

在绝缘层上方沉积金属钛和/或铜，并图形化得到第三焊盘。所述第三焊盘位于所述塑封壳体下方。所述铜柱1801与所述芯片位于再布线扩展层的同一侧。之后再参照如上实施例形成声电转换层，形成声电转换层后的超声传感器1900如图19所示。

超声传感器形成后，再将其与FPC连接形成超声指纹模组，如图20所示，利用导电胶（未画出）将超声传感器2000的铜柱2001通过第三焊盘2004与FPC 2005形成电连接，得到超声指纹识别模组。FPC 2005上包括焊接好的插座、接口、被动元件。

如图21所示，超声指纹识别模组制作好后，利用粘合层2110将超声传感器的声电转换层的一面贴合到屏幕或盖板2120背面。超声传感器发射信号过程为，在芯片中的传感器电路驱动下，通过第一像素电极阵列2102以及第二像素电极阵列2101将电信号耦合到压电材料层2103，使压电材料层2103发生相应的形变和高频振动，由此发出超声波；超声传感器接收信号过程为，外部待成像物体2130（例如手指）反射的超声波，在声压的作用下使压电材料层2103产生形变和振动，并生成相应的电信号，再通过第二像素电极阵列2102以及第一像素电极阵列2102将电信号传导至芯片中的传感器电路。

本申请实施例以导电部为垂直导电通道为例进行说明，如图22-25所示，芯片与再布线扩展层互连的过程中，在步骤1020之后还包括：

S1021，在塑封壳体内部设置垂直导电通道；

利用激光打孔塑封壳体，形成穿通塑封壳体的盲孔，盲孔底部露出第二焊盘2706。在盲孔中压入导电银浆，并固化形成垂直导电通道；

S1022，制作绝缘层2501以及垂直导电通道的第三焊盘2502。

在一种实施方式中，如图26-27所示，也可以在塑封壳体表面先覆盖一层绝缘层2601，然后在盲孔侧壁和绝缘层上直接通过PVD工艺形成黏附层和种子层，最后电镀并图形化，得到垂直导电通道2703和第三焊盘2702。所述垂直导电通道2703一端与所述第二焊盘2706固定连接，所述垂直导电通道2703的另一端连接第三焊盘2702。垂直导电通道设置在再布线扩展层的下方并与芯片位于同一侧。

在一种实施方式中，也可以直接在再布线扩展层上焊接预先制作好的垂直导电通道2801，如图28所示，包括利用PCB工艺制作的过孔结构或者利用半导体工艺制作的硅通孔（Through Silicon Via, TSV），最后利用模塑工艺在再布线扩展层的上方形成塑封壳体2902，如图29所示，所述垂直导电通道2801与所述第二焊盘2806固定连接。垂直导电通道2801设置在再布线扩展层的下方并与芯片位于同一侧。

与图20中的实施例不同的是，如图30所示，在超声指纹识别模组制作好后，由于电极层3020没有直接连接金属走线，利用额外的一导电结构3010连接电极层和FPC 3005，例如导电结构3010可以是导电胶带，以实现电极层3020通过FPC接地，从而省去压电材料层的图形化步骤。

在塑封壳体中设置导电部，所述导电部的一端与所述再布线扩展层连接，其另一端连接位于所述塑封壳体下方的第三焊盘，涉及多道工艺，成本较高。在另一种实施方式中，如图31-33所示，设置在所述再布线扩展层上方且与所述再布线扩展层电连接的铜柱，铜柱向远离芯片方向延伸用于将超声传感器与FPC电连接，由此，组装模组时，将FPC 3220设置在所述超声传感器与屏幕之间，FPC 3220通过导电胶与所述铜柱的一端以及所述电极层固定连接，并通过粘合层3310贴于屏幕或盖板3330下方。

本申请实施例还提供一种超声波传感器，如图34所示，可以将多颗芯片模塑在一起，例如将芯片3410和芯片3420模塑在一个塑封壳体内，在一种实施方式中，芯片3410可以是传感器芯片，芯片3420可以是控制芯片。所述传感器芯片与所述控制芯片的间隔小于100um。通过再布线扩展层实现从第一像素电极阵列到第二像素电极阵列的扩展，芯片3410和芯片3420之间的焊盘可通过再布线扩展层中的金属走线3430进行连接以实现不同芯片之间的通信。

本申请还提供了一种指纹识别模组，该指纹识别模组可以包括柔性电路板以及本申请任意实施例中的超声传感器。

在一种可能的实现方式中，所述超声传感器还包括设置在塑封壳体中的导电部，所述导电部的一端与所述再布线扩展层电连接，其另一端连接位于所述塑封壳体下方的第三焊盘。

在一种可能的实现方式中，所述超声传感器还包括设置在所述再布线扩展层上方且与所述再布线扩展层电连接的铜柱，所述铜柱向远离所述芯片方向延伸用于将所述超声传感器与FPC电连接，其中，所述铜柱为导电部。

在一种可能的实现方式中，所述柔性电路板设置在所述超声传感器下方。

在一种可能的实现方式中，所述声电转换层包括电极层，所述柔性电路板与第三焊盘固定连接，以及所述柔性电路板通过导电结构与所述电极层固定连接。

在一种可能的实现方式中，所述声电转换层包括电极层，所述柔性电路板与第三焊盘固定连接，所述电极层与所述第二像素电极连接。

在一种可能的实现方式中，所述柔性电路板设置在所述超声传感器与屏幕之间。

在一种可能的实现方式中，所述声电转换层包括电极层，所述柔性电路板与所述铜柱的一端以及所述电极层固定连接，其中，所述铜柱为导电部。

本申请还提供一种电子设备，该电子设备可以包括屏幕以及本申请任意实施例中的指纹识别模组，所述屏幕通过所述粘合层与所述柔性电路板连接。

需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。

本申请实施例中所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例的一些特征可以忽略或者不执行。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，单元的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统。另外，各单元之间的耦合或各个组件之间的耦合可以是直接耦合，也可以是间接耦合，上述耦合包括电的、机械的或其它形式的连接。

本领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程以及产生的技术效果，可以参考前述方法实施例中对应的过程和技术效果，在此不再赘述。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本申请的保护范围内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种超声传感器，其特征在于，包括：

芯片，所述芯片包括第一像素电极阵列，所述第一像素电极阵列包括多个第一像素电极，所述多个第一像素电极为阵列式排布；

再布线扩展层，设置在所述芯片上方，所述再布线扩展层包括第二像素电极阵列，所述第二像素电极阵列包括多个第二像素电极，所述多个第二像素电极为阵列式排布，多个所述第二像素电极分别与多个所述第一像素电极连接，所述第二像素电极阵列的面积大于所述第一像素电极阵列的面积，以使指纹识别区域面积大于所述芯片面积；

声电转换层，设置在所述再布线扩展层上方，用于进行超声波信号和电信号的转换，其中，所述声电转换层包括压电材料层和电极层，所述再布线扩展层与所述电极层连接并接地。

2.根据权利要求1所述的超声传感器，其特征在于，所述再布线扩展层包括绝缘层与金属走线，所述第二像素电极阵列设置在所述绝缘层的上表面，所述金属走线设置在所述绝缘层内，多个所述第二像素电极通过所述金属走线分别与多个所述第一像素电极连接。

3.根据权利要求2所述的超声传感器，其特征在于，所述再布线扩展层还包括第二焊盘，所述第二焊盘位于所述绝缘层的下表面，所述第二焊盘用于和所述第一像素电极连接以及通过所述金属走线与所述第二像素电极连接。

4.根据权利要求3所述的超声传感器，其特征在于，所述第一像素电极上设置微焊点，所述微焊点用于和所述第二像素电极进行连接。

5.根据权利要求4所述的超声传感器，其特征在于，所述第二焊盘与所述微焊点固定连接。

6.根据权利要求1所述的超声传感器，其特征在于，相邻两个所述第二像素电极之间的间隔小于100um。

7.根据权利要求1所述的超声传感器，其特征在于，所述压电材料层与所述第二像素电极阵列固定连接。

8.根据权利要求2所述的超声传感器，其特征在于，还包括塑封壳体，所述塑封壳体位于所述绝缘层下表面，所述塑封壳体包覆所述芯片。

9.根据权利要求8所述的超声传感器，其特征在于，还包括设置在塑封壳体中的导电部，所述导电部的一端与所述再布线扩展层连接，其另一端连接位于所述塑封壳体下方的第三焊盘。

10.根据权利要求8所述的超声传感器，其特征在于，还包括设置在所述再布线扩展层上方且与所述再布线扩展层电连接的铜柱，所述铜柱向远离所述芯片方向延伸用于将所述超声传感器与FPC电连接，其中，所述铜柱为导电部。

11.根据权利要求2所述的超声传感器，其特征在于，所述芯片包括传感器芯片。

12.根据权利要求11所述的超声传感器，其特征在于，所述芯片进一步包括控制芯片，所述传感器芯片与所述控制芯片的间隔小于100um。

13.根据权利要求12所述的超声传感器，其特征在于，所述传感器芯片与所述控制芯片之间通过所述金属走线进行通信。

14.一种指纹识别模组，其特征在于，包括：柔性电路板以及如权利要求1-6任意一项所述的超声传感器。

15.根据权利要求14所述的指纹识别模组，其特征在于，所述超声传感器还包括设置在塑封壳体中的导电部，所述导电部的一端与所述再布线扩展层电连接，其另一端连接位于所述塑封壳体下方的第三焊盘。

16.根据权利要求14所述的指纹识别模组，其特征在于，所述超声传感器还包括设置在所述再布线扩展层上方且与所述再布线扩展层电连接的铜柱，所述铜柱向远离所述芯片方向延伸用于将所述超声传感器与FPC电连接，其中，所述铜柱为导电部。

17.根据权利要求15或16所述的指纹识别模组，其特征在于，所述柔性电路板设置在所述超声传感器下方。

18.根据权利要求17所述的指纹识别模组，其特征在于，所述柔性电路板与第三焊盘固定连接，以及所述柔性电路板通过导电结构与所述电极层固定连接。

19.根据权利要求17所述的指纹识别模组，其特征在于，所述柔性电路板与第三焊盘固定连接，所述电极层与所述第二像素电极连接。

20.根据权利要求15或16所述的指纹识别模组，其特征在于，所述柔性电路板设置在所述超声传感器与屏幕之间。

21.根据权利要求20所述的指纹识别模组，其特征在于，所述柔性电路板与铜柱的一端以及所述电极层固定连接，其中，所述铜柱为导电部。

22.一种电子设备，其特征在于，包括：屏幕以及如权利要求14或21所述的指纹识别模组，所述屏幕通过粘合层与所述柔性电路板连接。

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