TW201621010A - 聲波式指紋辨識元件及其製造方法 - Google Patents

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黃彥衡
陳宗凱
黃世杰
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業成光電（深圳）有限公司
英特盛科技股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種聲波式指紋辨識元件。此聲波式指紋辨識元件包含感測電路基板、薄膜黏合層、壓電材料層以及保護層。薄膜黏合層係設置於感測電路基板上。此薄膜黏合層係由薄膜黏合材料形成，且薄膜黏合材料係由薄膜黏合劑及有機溶劑混合而成。其中，薄膜黏合劑為環氧樹脂，且有機溶劑為C3~C8且含羰基的有機溶劑。薄膜黏合劑於該薄膜黏合材料中的固含量為1%~90%。壓電材料層係設置於薄膜黏合層上。保護層係設置於壓電材料層上。本發明利用適當的有機溶劑與薄膜黏合劑混合，以製備薄膜黏合溶液，藉此可推算薄膜黏合劑之固含量、薄膜黏合溶液的黏度及固化時間，以得到最佳的製程條件。一種聲波式指紋辨識元件之製造方法亦揭露於此。

Description

聲波式指紋辨識元件及其製造方法
本發明係關於一種指紋辨識元件，特別是關於一種聲波式指紋辨識元件。
傳統的指紋辨識元件之感測技術可粗略分為壓力式、電容式、光學式及聲波式，且指紋辨識元件主要包含微控制器及感測器。根據感測技術的不同，此感測器可為光學鏡頭、壓力感測器或立體影像感測器。
在一般聲波式指紋辨識元件的結構及製程中，一種特定黏合劑被用以粘合不同材料或不同結構體。一般而言，由於此黏合劑之黏度過高(>5,000cp)且固化時間太短，因此目前仍以手工塗佈的方式進行小量生產，而無法採取自動化的大規模量產。據此，目前亟需一種新穎的聲波式指紋辨識元件及其製造方法，以解決長期存在於製程上的問題。
為解決傳統聲波式指紋辨識元件所使用之特定黏合劑因黏度過高且固化時間太短而無法採取自動化的大規模量產，本發明所提供一種聲波式指紋辨識元件及其製造方法可用以解決長久以來於製程上所遇到的問題。
本發明之一態樣在於提供一種聲波式指紋辨識元件。此聲波式指紋辨識元件包含一感測電路基板、一薄膜黏合層、一壓電材料層以及一保護層。
薄膜黏合層係設置於感測電路基板上。此薄膜黏合層係由一薄膜黏合材料形成，且薄膜黏合材料係由一薄膜黏合劑及一有機溶劑混合而成。其中，薄膜黏合劑為一環氧樹脂，且有機溶劑為一C3~C8且含羰基的有機溶劑。在本發明之實施例中，薄膜黏合劑於該薄膜黏合材料中的固含量為1%~90%。
壓電材料層係設置於薄膜黏合層上，以固定於感測電路基板上。保護層係設置於壓電材料層上。
根據本發明之實施例，上述壓電材料層包含一聚偏氟乙烯層(PVDF)及一含銀聚氨酯層。根據本發明之一實施例，聚偏氟乙烯層係設置於薄膜黏合層上，且含銀聚氨酯層係設置於聚偏氟乙烯層上。
根據本發明之實施例，上述感測電路基板包含一薄膜場效電晶體(TFT)陣列基板。
根據本發明之實施例，上述C3~C8且含羰基的有機溶劑為丙酮、環己酮、乙酸乙酯或其組合。
根據本發明之實施例，上述薄膜黏合層之黏度為 10~6000cp。
根據本發明之實施例，上述薄膜黏合層之厚度為1.9~2.1微米。
根據本發明之實施例，上述薄膜黏合層之聲波阻抗值為1.5×106~4.0~106。
根據本發明之實施例，上述薄膜黏合材料更包含一安定劑與薄膜黏合劑及有機溶劑混合。
根據本發明之實施例，上述安定劑包含一具有二苯基甲酮(benzophenone)的化合物、一丙烯酸單體(acrylic monomer)或其組合。
根據本發明之實施例，上述保護層的材料包含聚甲基丙烯酸甲酯(acrylic)。
本發明之另一態樣在於提供一種聲波式指紋辨識元件的製作方法。此製造方法包含以下步驟。
形成一薄膜黏合材料層於一感測電路基板上。其中，形成薄膜黏合材料層包含製備一薄膜黏合溶液以及塗佈薄膜黏合溶液於感測電路基板上，以形成該薄膜黏合材料層。
在製備薄膜黏合溶液的步驟中，薄膜黏合溶液係由一薄膜黏合劑及一有機溶劑混合而成。根據本發明之一實施例，薄膜黏合劑為一環氧樹脂，且有機溶劑為一C3~C8且含羰基的有機溶劑。根據本發明之另一實施例，薄膜黏合劑於薄膜黏合溶液中的固含量為1%~90%。
接著，形成一壓電材料層於薄膜黏合材料層上；固 化薄膜黏合材料層，形成一薄膜黏合層以固定壓電材料層於感測電路基板上；以及形成一保護層於壓電材料層上。
根據本發明之實施例，上述感測電路基板包含一薄膜場效電晶體(TFT)陣列基板。
根據本發明之實施例，上述塗佈薄膜黏合溶液的步驟是係利用一噴灑法、一旋轉塗佈法、一刮刀塗佈法或一卷對卷塗佈法將薄膜黏合溶液塗佈於感測電路基板上。
根據本發明之實施例，上述形成壓電材料層包含形成一聚偏氟乙烯層(PVDF)及形成一含銀聚氨酯層。根據本發明之一實施例，聚偏氟乙烯層係形成於薄膜黏合材料層上，且含銀聚氨酯層係形成於聚偏氟乙烯層上。
根據本發明之實施例，上述C3~C8且含羰基的有機溶劑為丙酮、環己酮、乙酸乙酯或其組合。
根據本發明之實施例，上述薄膜黏合材料層之黏度為10~6000cp。
根據本發明之實施例，上述固化薄膜黏合材料層包含移除薄膜黏合材料層中的有機溶劑。
根據本發明之實施例，上述移除薄膜黏合材料層中的有機溶劑後，薄膜黏合層之厚度為1.9~2.1微米。
根據本發明之實施例，上述薄膜黏合材料層之厚度為薄膜黏合層之厚度的1.1~100倍。
根據本發明之實施例，上述固化薄膜黏合材料層係利用一真空乾燥法或一加熱法移除薄膜黏合材料層中的有機溶劑，以形成薄膜黏合層。
根據本發明之實施例，上述薄膜黏合層之黏度為薄膜黏合材料層之黏度的70%~100%。
根據本發明之實施例，上述製備薄膜黏合溶液更包含添加一安定劑與薄膜黏合劑及有機溶劑混合。
根據本發明之實施例，上述安定劑包含一具有二苯基甲酮(benzophenone)的化合物、一丙烯酸單體(acrylic monomer)或其組合。
根據本發明之實施例，上述形成保護層係形成一聚甲基丙烯酸甲酯層於壓電材料層上。
100、200‧‧‧聲波式指紋辨識元件
110、210‧‧‧感測電路基板
120、220b‧‧‧薄膜黏合層
130、230‧‧‧壓電材料層
132、232‧‧‧聚偏氟乙烯層
134、234‧‧‧含銀聚氨酯層
140、240‧‧‧保護層
220a‧‧‧薄膜黏合材料層
T1、T2‧‧‧厚度
310、312、314、320、330、340‧‧‧步驟
第1圖係根據本發明之實施例所繪示的一種聲波式指紋辨識元件的剖面示意圖；第2A~2D圖係根據本發明之實施例所繪示的一種聲波式指紋辨識元件的製造方法的各階段剖面示意圖；以及第3圖係根據本發明之實施例所繪示的一種聲波式指紋辨識元件的製造方法的流程圖。
接著以實施例並配合圖式以詳細說明本發明，在圖式或描述中，相似或相同的部分係使用相同之符號或編號。在圖式中，實施例之形狀或厚度可能擴大，以簡化或方便標示，而圖式中元件之部分將以文字描述之。可瞭解 的是，未繪示或未描述之元件可為熟習該項技藝者所知之各種樣式。
本文所使用之術語僅是用於描述特定實施例之目的且不意欲限制本發明。如本文所使用，單數形式"一"(a、an)及"該"(the)意欲亦包括複數形式，除非本文另有清楚地指示。應進一步瞭解，當在本說明書中使用時，術語"包含"(comprises及/或comprising)指定存在所述之特徵、整數、步驟、運作、元件及/或組份，但並不排除存在或添加一或多個其它特徵、整數、步驟、運作、元件、組份及/或其群組。本文參照為本發明之理想化實施例(及中間結構)之示意性說明的橫截面說明來描述本發明之實施例。如此，吾人將預期偏離該等說明之形狀之由於(例如)製造技術及/或容差的改變。因此，不應將本發明之實施例理解為限於本文所說明之特定區域形狀，而將包括起因於(例如)製造之形狀改變，且該等圖中所說明之區域本質上為示意性的，且其形狀不意欲說明設備之區域的實際形狀且不意欲限制本發明之範疇。
為解決傳統聲波式指紋辨識元件所使用之特定黏合劑因黏度過高且固化時間太短而無法採取自動化的大規模量產，本發明所提供一種聲波式指紋辨識元件及其製造方法係製備一種較低黏性的黏合劑，以延長製造過程中的固化時間，並且提升薄膜黏合層的均勻性。
第1圖係根據本發明之實施例所繪示的一種聲波式指紋辨識元件100的剖面示意圖。在第1圖中，聲波式 指紋辨識元件100包含感測電路基板110、薄膜黏合層120、壓電材料層130及保護層140。
薄膜黏合層120係設置於感測電路基板110上。在本發明之一實施例中，感測電路基板110可為一薄膜場效電晶體(TFT)陣列基板。
薄膜黏合層120係由一薄膜黏合材料形成，且薄膜黏合材料係由一薄膜黏合劑及一有機溶劑混合而成。在本發明之一實施例中，薄膜黏合劑為一環氧樹脂，且有機溶劑為一C3~C8且含羰基的有機溶劑。在本發明之另一實施例中，C3~C8且含羰基的有機溶劑為丙酮、環己酮、乙酸乙酯或其組合。在本發明之又一實施例中，薄膜黏合劑於薄膜黏合材料中的固含量為1%~90%。
在本發明之一實施例中，薄膜黏合層120之黏度為10~6000cp。在本發明之另一實施例中，薄膜黏合層之厚度為1.9~2.1微米。在本發明之又一實施例中，薄膜黏合層之聲波阻抗值為1.5×106~4.0~106Mega Rayl。
在本發明之一實施例中，薄膜黏合材料更包含一安定劑與薄膜黏合劑及有機溶劑混合。在本發明之另一實施例中，安定劑包含一具有二苯基甲酮(benzophenone)的化合物、一丙烯酸單體(acrylic monomer)或其組合。在本發明之又一實施例中，安定劑在薄膜黏合材料中之重量百分比為1wt%~50wt%。
壓電材料層130係設置於薄膜黏合層120上，以固定於感測電路基板110上。在本發明之一實施例中，壓電 材料層130包含一聚偏氟乙烯層132及一含銀聚氨酯層134。在本發明之另一實施例中，聚偏氟乙烯層132係設置於薄膜黏合層120上，且含銀聚氨酯層134係設置於該聚偏氟乙烯層132上。
保護層140係設置於壓電材料層130上。在本發明之一實施例中，保護層140的材料包含聚甲基丙烯酸甲酯(acrylic)。
第2A~2D圖係根據本發明之實施例所繪示的一種聲波式指紋辨識元件200的製造方法的各階段剖面示意圖。
在第2A圖中，形成一薄膜黏合材料層220a於一感測電路基板210上。在本發明之一實施例中，感測電路基板210包含一薄膜場效電晶體(TFT)陣列基板。在本發明之另一實施例中，薄膜黏合材料層之厚度為T2。在本發明之又一實施例中，薄膜黏合材料層之黏度為10~6000cp。
在本發明之一實施例中，形成薄膜黏合材料層之步驟包含製備一薄膜黏合溶液及塗佈薄膜黏合溶液於感測電路基板上，以形成薄膜黏合材料層。
在製備薄膜黏合溶液的步驟中，薄膜黏合溶液係由一薄膜黏合劑及一有機溶劑混合而成。在本發明之一實施例中，薄膜黏合劑為一環氧樹脂，且有機溶劑為一C3~C8且含羰基的有機溶劑。在本發明之另一實施例中，C3~C8且含羰基的有機溶劑為丙酮、環己酮、乙酸乙酯或其組合。在本發明之又一實施例中，薄膜黏合劑於薄膜黏合溶液中的固含量為1%~90%。
在製備薄膜黏合溶液的步驟中，薄膜黏合溶液更包含添加一安定劑與薄膜黏合劑及有機溶劑混合。在本發明之另一實施例中，安定劑包含一具有二苯基甲酮(benzophenone)的化合物、一丙烯酸單體(acrylic monomer)或其組合。在本發明之又一實施例中，安定劑在薄膜黏合材料中之重量百分比為1wt%~50wt%。
在本發明之一實施例中，塗佈薄膜黏合溶液的步驟是係利用一噴灑法、一旋轉塗佈法、一刮刀塗佈法或一卷對卷塗佈法將薄膜黏合溶液塗佈於感測電路基板上。
接著，在第2B圖中，形成壓電材料層230於薄膜黏合材料層220a上。在本發明之一實施例中，形成壓電材料層230包含形成聚偏氟乙烯層232及形成含銀聚氨酯層234。在本發明之另一實施例中，聚偏氟乙烯層232係形成於薄膜黏合材料層220a上，且含銀聚氨酯層係234形成於聚偏氟乙烯層232上。
在第2C圖中，固化薄膜黏合材料層220a，形成一薄膜黏合層220b以固定壓電材料層230於感測電路基板210上。在本發明之一實施例中，固化薄膜黏合材料層220a包含移除薄膜黏合材料層220a中的有機溶劑。在本發明之另一實施例中，固化薄膜黏合材料層220a係利用真空乾燥法或加熱法移除薄膜黏合材料層220a中的有機溶劑，以形成薄膜黏合層220b。
在本發明之一實施例中，移除薄膜黏合材料層220a中的有機溶劑後，薄膜黏合層220b之厚度(T1)為1.9~2.1 微米。在本發明之另一實施例中，薄膜黏合材料層220a之厚度(T2)為薄膜黏合層220b之厚度(T1)的1.1~100倍。
在本發明之一實施例中，移除薄膜黏合材料層220a中的有機溶劑後，薄膜黏合層220b之黏度為薄膜黏合材料層220a之黏度的70%~100%。
接著，在第2D圖中，形成一保護層240於壓電材料層230上。在本發明之一實施例中，形成保護層240係形成一聚甲基丙烯酸甲酯層於壓電材料層230上。
第3圖係根據本發明之實施例所繪示的一種聲波式指紋辨識元件的製造方法的流程圖。第3圖包含步驟310、312、314、320、330及340。請同時參考第2A~2D圖及第3圖。
在步驟310中，形成一薄膜黏合材料層220a於一感測電路基板210上。在本發明之一實施例中，感測電路基板210包含一薄膜場效電晶體(TFT)陣列基板。
步驟310包含步驟312及步驟314。在步驟312中，製備薄膜黏合溶液。薄膜黏合溶液係由一薄膜黏合劑及一有機溶劑混合而成。在本發明之一實施例中，薄膜黏合劑於薄膜黏合溶液中的固含量為1%~90%。
接著，在步驟314中，塗佈薄膜黏合溶液於感測電路基板210上，以形成薄膜黏合材料層220a。
在步驟320中，形成壓電材料層230於薄膜黏合材料層220a上。接著，在步驟330中，固化薄膜黏合材料層220a，形成一薄膜黏合層220b以固定壓電材料層230於感 測電路基板210上。在步驟340中，形成一保護層240於壓電材料層230上。
為解決傳統聲波式指紋辨識元件的製造方法所產生的問題，本發明之實施例所提供一種聲波式指紋辨識元件及其製造方法係利用適當的有機溶劑與薄膜黏合劑混合，以製備薄膜黏合溶液。藉由薄膜黏合劑本身的化學特性，可推算其固含量，以得到最佳的製程條件。
另一方面，藉由薄膜黏合溶液的製備過程，可得到一種較低黏性的薄膜黏合溶液，以增加製程方法的選擇多樣性。並且，由於此薄膜黏合溶液中的薄膜黏合劑的濃度較低，因此可以延長製造過程中的固化時間，並且提升薄膜黏合層的均勻性。
雖然本發明之實施例已揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定為準。
100‧‧‧聲波式指紋辨識元件
110‧‧‧感測電路基板
120‧‧‧薄膜黏合層
130‧‧‧壓電材料層
132‧‧‧聚偏氟乙烯層
134‧‧‧含銀聚氨酯層
140‧‧‧保護層
T1‧‧‧厚度

Claims (24)

  1. 一種聲波式指紋辨識元件，包含：一感測電路基板；一薄膜黏合層，設置於該感測電路基板上，其中該薄膜黏合層係由一薄膜黏合材料形成，該薄膜黏合材料係由一薄膜黏合劑及一有機溶劑混合而成，其中該薄膜黏合劑為一環氧樹脂，該有機溶劑為一C3~C8且含羰基的有機溶劑，且該薄膜黏合劑於該薄膜黏合材料中的固含量為1%~90%；一壓電材料層，設置於該薄膜黏合層上，以固定於該感測電路基板上；以及一保護層，設置於該壓電材料層上。
  2. 如請求項1所述之聲波式指紋辨識元件，其中該壓電材料層包含一聚偏氟乙烯層(PVDF)及一含銀聚氨酯層，該聚偏氟乙烯層係設置於該薄膜黏合層上，且該含銀聚氨酯層係設置於該聚偏氟乙烯層上。
  3. 如請求項1所述之聲波式指紋辨識元件，其中該感測電路基板包含一薄膜場效電晶體(TFT)陣列基板。
  4. 如請求項1所述之聲波式指紋辨識元件，其中該C3~C8且含羰基的有機溶劑為丙酮、環己酮、乙酸乙酯或其組合。
  5. 如請求項1所述之聲波式指紋辨識元件，其中該薄膜黏合層之黏度為10~6000cp。
  6. 如請求項1所述之聲波式指紋辨識元件，其中該薄膜黏合層之厚度為1.9~2.1微米。
  7. 如請求項1所述之聲波式指紋辨識元件，其中該薄膜黏合層之聲波阻抗值為1.5×106~4.0~106Mega Rayl。
  8. 如請求項1所述之聲波式指紋辨識元件，其中該薄膜黏合材料更包含一安定劑與該薄膜黏合劑及該有機溶劑混合。
  9. 如請求項7所述之聲波式指紋辨識元件，其中該安定劑包含一具有二苯基甲酮(benzophenone)的化合物、一丙烯酸單體(acrylic monomer)或其組合。
  10. 如請求項1所述之聲波式指紋辨識元件，其中該保護層的材料包含聚甲基丙烯酸甲酯(acrylic)。
  11. 一種聲波式指紋辨識元件的製造方法，包含：形成一薄膜黏合材料層於一感測電路基板上，其中形成該薄膜黏合材料層包含：製備一薄膜黏合溶液，其中該薄膜黏合溶液係由一薄膜黏合劑及一有機溶劑混合而成，其中該薄膜黏合劑為一環氧樹脂，該有機溶劑為一C3~C8且含羰基的有機溶劑， 且該薄膜黏合劑於該薄膜黏合溶液中的固含量為1%~90%；以及塗佈該薄膜黏合溶液於該感測電路基板上，以形成該薄膜黏合材料層；形成一壓電材料層於該薄膜黏合材料層上；固化該薄膜黏合材料層，形成一薄膜黏合層以固定該壓電材料層於該感測電路基板上；以及形成一保護層於該壓電材料層上。
  12. 如請求項11所述之製造方法，其中該感測電路基板包含一薄膜場效電晶體(TFT)陣列基板。
  13. 如請求項11所述之製造方法，其中塗佈該薄膜黏合溶液的步驟是係利用一噴灑法、一旋轉塗佈法、一刮刀塗佈法或一卷對卷塗佈法將該薄膜黏合溶液塗佈於該感測電路基板上。
  14. 如請求項11所述之製造方法，其中形成該壓電材料層包含形成一聚偏氟乙烯層(PVDF)及形成一含銀聚氨酯層，該聚偏氟乙烯層係形成於該薄膜黏合材料層上，且該含銀聚氨酯層係形成於該聚偏氟乙烯層上。
  15. 如請求項11所述之製造方法，其中該C3~C8且含羰基的有機溶劑為丙酮、環己酮、乙酸乙酯或其組合。
  16. 如請求項11所述之製造方法，其中該薄膜黏合材料層之黏度為10~6000cp。
  17. 如請求項11所述之製造方法，其中固化該薄膜黏合材料層包含移除該薄膜黏合材料層中的該有機溶劑。
  18. 如請求項17所述之製造方法，其中移除該薄膜黏合材料層中的該有機溶劑後，該薄膜黏合層之厚度為1.9~2.1微米。
  19. 如請求項18所述之製造方法，其中該薄膜黏合材料層之厚度為該薄膜黏合層之厚度的1.1~100倍。
  20. 如請求項11所述之製造方法，其中固化該薄膜黏合材料層係利用一真空乾燥法或一加熱法移除該薄膜黏合材料層中的該有機溶劑，以形成該薄膜黏合層。
  21. 如請求項20所述之製造方法，其中該薄膜黏合層之黏度為該薄膜黏合材料層之黏度的70%~100%。
  22. 如請求項11所述之製造方法，其中製備該薄膜黏合溶液更包含添加一安定劑與該薄膜黏合劑及該有機溶劑混合。
  23. 如請求項22所述之製造方法，其中該安定劑包含一具有二苯基甲酮(benzophenone)的化合物、一丙烯酸單體(acrylic monomer)或其組合。
  24. 如請求項11所述之製造方法，其中形成該保護層係形成一聚甲基丙烯酸甲酯層於該壓電材料層上。
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