TWI531981B - 指紋識別模組的製作方法 - Google Patents

Description

指紋識別模組的製作方法

本發明涉及一種指紋識別模組的製作方法，尤其涉及一種超聲波指紋識別模組的製作方法。

隨著科技的發展，方便用戶使用的指紋識別加密保護功能已逐漸整合到電子產品中以取代傳統的字元密碼加密功能。一種典型的物質波式感測元件為超聲波感測器，其包括基板、形成於基板一側的第一壓電層及形成於基板另一側且與第一壓電層相對的第二壓電層。目前該類超聲波感測器的製作工藝通常是，分別形成多個基板後，再分別將第一壓電層及第二壓電層黏合至該基板的兩相對側，由此導致超聲波感測器的製作工藝需要較大的時間成本與較高的人力成本。

鑒於以上內容，有必要提供一種低成本的指紋識別模組的製作方法。

一種指紋識別模組的製作方法，包括步驟：a)分別在一第一轉載基板與一第二轉載基板上形成一第一薄膜及第二薄膜； b)切割該第一薄膜以形成多個並行排列的第一薄膜單元，切割該第二薄膜以形成多個並行排列的第二薄膜單元，每二所述第一薄膜單元間形成一第一間隙，每二所述第二薄膜單元間形成一第二間隙；c)在一母基板上組合承載有該所述多個第一薄膜單元的所述第一轉載基板及承載有所述多個第二薄膜單元的所述第二轉載基板，使該第一薄膜單元與該第二薄膜單元垂直設置，從而形成一母基板組合體；d)沿與步驟c)中切割方向相垂直的方向分別切割所述第一薄膜單元與第二薄膜單元，從而在母基板的兩側分別形成多個第一壓電層及多個第二壓電層；e)預切割所述母基板，從而在該母基板的相對兩面且對應所述多個第一間隙與所述多個第二間隙處分別形成多條第一預切割線與多條第二預切割線；f)移去所述第二轉載基板，並將所述母基板沿所述多條第一預切割線及所述多條第二預切割線處斷開，得到多個指紋識別模組。

相較於習知技術，本發明先將形成有多個第一壓電層的第一薄膜及形成有多個第二壓電層的第二薄膜分別形成於第一轉載基板及第二轉載基板，並分別進行切割以將第一薄膜切割成多個第一薄膜單元，將第二薄膜切割成多個第二薄膜單元，然後分別將第一薄膜單元及第二薄膜單元貼附於形成有多個薄膜電晶體陣列的母基板後再進行切割，以一次性形成多個指紋識別模組，有效提高 了製作速度，對應降低了時間成本與人力成本。

1‧‧‧母基板組合體

10‧‧‧母基板

11‧‧‧第一預切割線

12‧‧‧第二預切割線

100‧‧‧指紋識別模組

101‧‧‧基板

20‧‧‧第一薄膜組合

21‧‧‧第一薄膜

211‧‧‧第一薄膜單元

2111‧‧‧第一壓電層

2111a‧‧‧第一電極層

2111b‧‧‧信號接收層

2111c‧‧‧第一膠體層

212‧‧‧第一薄膜餘料

213‧‧‧第一間隙

22‧‧‧第一轉載基板

23‧‧‧第一保護層

20'‧‧‧新第一薄膜組合

30‧‧‧第二薄膜組合

31‧‧‧第二薄膜

311‧‧‧第二薄膜單元

3111‧‧‧第二壓電層

3111a‧‧‧第二膠體層

3111b‧‧‧第二電極層

3111c‧‧‧信號發送層

3111d‧‧‧第三電極層

312‧‧‧第二薄膜餘料

313‧‧‧第二間隙

32‧‧‧第二轉載基板

33‧‧‧第二保護層

30'‧‧‧新第二薄膜組合

A‧‧‧第一方向

B‧‧‧第二方向

C1‧‧‧第三切割刀模

C2‧‧‧第四切割刀模

圖1為由本發明所提供的指紋識別模組的立體圖。

圖2為圖1中指紋識別模組的分解示意圖。

圖3為本發明所提供的指紋識別模組的製作方法流程框圖。

圖4至圖17為圖3中各步驟流程的結構示意圖。

圖1為由本發明所提供的指紋識別模組100的立體圖，圖2為圖1中指紋識別模組100的分解示意圖，請同時參閱圖1及圖2。所述指紋識別模組100用於與一信號傳輸模組(未圖示)電性連接，所述指紋識別模組100用於識別放置在其表面上的指紋，並形成對應使用者指紋的圖像資訊傳送至該信號傳輸模組，該信號傳輸模組將接收到的來自所述指紋識別模組100的所述圖像資訊輸出至外部其他功能性模組，例如圖像顯示模組等。本實施例中，該指紋識別模組100為一超聲波指紋識別模組100。

所述指紋識別模組100包括基板、設置於所述基板上表面的第一壓電層2111及設置於所述基板101下表面的第二壓電層3111。所述第一壓電層2111包括層疊設置的第一電極層2111a及信號接收層2111b，所述第一電極層2111a設置於遠離所述基板101的所述信號接收層2111b的上側，所述信號接收層2111b通過第一膠體層2111c黏附於所述基板101的上表面。所述第二壓電層3111包括層疊設置的第二電極層3111b、信號發送層3111c及第三電極層3111d，所述第二電極層3111b與所述第三電極層3111d是分別塗 布於所述信號發送層3111c的上下兩側，所述第二電極層3111b通過第二膠體層3111a黏附於所述基板101的下表面。

該基板101為方形結構，所述基板101至少有一側均與所述第一壓電層2111及所述第二壓電層3111切齊。所述基板101內設置有多個矩陣排列的薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)，該多個薄膜電晶體形成薄膜電晶體陣列101a與該信號接收層2111b電性耦合，同時也與所述信號傳輸模組電性連接。所述薄膜電晶體陣列101a用於接收來自所述信號接收層2111b的電信號，並將所述電信號轉化成指紋的灰度圖像。

所述信號接收層2111b為壓電薄膜層。在本實施方式中，所述信號接收層2111b的材質為聚二氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)。所述信號接收層2111b用於接收被放置在所述指紋識別模組100之上的手指反射回的聲波，並將所述聲波轉化為電信號傳遞至所述第一電極層2111a。該第一電極層2111a可以由導電率較好的金屬材料製成。例如，該第一電極層2111a的材料為銀、鋁、銅、鎳、金等高導電率材料。其它實施例中，該第一電極也可以由透明導電材料製成。例如，該透明導電材料可以是氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(Zno)，聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、碳納米管(英文Carbon Nanotube，縮寫CNT)、銀納米線(Ag nano wire)以及石墨烯等。

所述信號發送層3111c亦為壓電薄膜層。在本實施方式中，所述信號發送層3111c的材質為聚二氟亞乙烯(PolyvinylideneFluoride，PVDF)。所述第二電極層3111b與所述第三電極層 3111d用於對所述信號發送層3111c施加電壓。所述信號發送層3111c在所述第二電極層3111b與所述第三電極層3111d共同施加電壓時產生振動從而發出所述聲波。在本實施方式中，所述信號發送層3111c發出的所述聲波為超聲波。

該第二電極層3111b以及該第三電極層3111d可以與所述第一電極層2111a的材料相同，也可以不相同，另外，該第二電極層3111b以及該第三電極層3111d可以分別由不同材料製成。例如，該第二電極層3111b採用金屬材料，而該第三電極層3111d則採用透明導電材料。或者，該第三電極層3111d採用金屬材料，而該第二電極層3111b採用透明導電材料，並不以此為限。優選地，該第二電極層3111b以及該第三電極層3111d的材料採用導電性能較好的銀。

在所述指紋識別模組100工作時，所述第二電極層3111b與所述第三電極層3111d對所述信號發送層3111c施加電壓，所述信號發送層3111c在電壓的作用下產生振動從而發出超聲波。當手指放置在所述指紋識別模組100上面時，所述超聲波被手指反射至所述信號接收層2111b，受手指指紋上凹與脊的形狀影響，被反射的超聲波發生相應的變化，所述信號接收層2111b將接收到的超聲波轉化為所述電信號，並將所述電信號傳遞至所述薄膜電晶體陣列101a，通過所述薄膜電晶體陣列101a將所述電信號轉化為指紋的灰度圖像，最終獲得指紋圖像。

請參閱圖3，圖3為本發明所提供的指紋識別模組100的製作方法流程框圖。圖4-圖17為圖3所示各流程步驟相應之結構示意圖。利用本發明提供的方法可在一母基板10上同時形成多個指紋識別 模組100。

步驟S301，分別在一第一轉載基板22與一第二轉載基板32上形成一第一薄膜21及一第二薄膜31。

具體地，請首先參閱圖4，先提供相互獨立的第一薄膜組合20及第二薄膜組合30。所述第一薄膜組合20包括第一薄膜21、設置於該第一薄膜21下表面用於承載所述第一薄膜21的第一轉載基板22及覆蓋於該第一薄膜21上表面的第一保護層23，其中，所述第一薄膜21上設置有多個所述第一壓電層2111。所述第二薄膜組合30包括第二薄膜31、設置於該第二薄膜31下表面用於承載所述第二薄膜31的第二轉載基板32及覆蓋於該第二薄膜31上表面的第二保護層33，其中，所述第二薄膜31上設置有分別與所述多個第一壓電層2111對應之多個第二壓電層3111。在本實施例中，所述第一薄膜組合20及所述第二薄膜組合30的大小及形狀一致。所述第一薄膜組合20及所述第二薄膜組合30均為立方體結構。其中，所述第一轉載基板22、所述第二轉載基板32、所述第一保護層23及所述第二保護層33可選用相同的材質，可以選擇玻璃、石英、有機聚合物或其它適用的硬質材料。所述第一轉載基板22及所述第二轉載基板32用於在下輪作業前或轉運時起承載作用，所述第一保護層23及所述第二保護層33用於在下輪作業前或轉運時起保護作用。

請一併參閱圖5傳送該第一薄膜組合20與第二薄膜組合30至移除工作站，分別將所述第一薄膜組合20及所述第二薄膜組合30上方的所述第一保護層23及所述第二保護層33移除，從而在所述第一轉載基板22與一第二轉載基板32上形成一第一薄膜21及第二薄膜 31。在本實施例中，移除所述第一保護層23及移除所述第二保護層33的工序於不同工作臺上同時進行。

步驟S302，切割該第一薄膜21以形成多個並行排列的第一薄膜單元211，切割該第二薄膜31以形成多個並行排列的第二薄膜單元311，每二所述第一薄膜單元211間形成一第一間隙213，每二所述第二薄膜單元311間形成一第二間隙313。

具體地，請一併參閱圖6，利用第一切割刀模(未圖示)對所述第一薄膜21進行切割，利用第二切割刀模(未圖示)對所述第二薄膜31進行切割。更進一步地，利用所述第一切割刀模沿第一方向A(例如X軸方向)對所述第一薄膜21進行切割，將所述第一薄膜21沿所述第一方向A等分成多個第一薄膜單元211，並去除多餘的多個第一薄膜餘料212。與此同時，利用所述第二切割刀模沿與所述第一方向A相互垂直的第二方向B(例如Y軸方向)對所述第二薄膜31進行切割，將所述第二薄膜31沿所述第二方向B等分成多個第二薄膜單元311，並去除多餘的多個第二薄膜餘料312。

其中，每二所述第一薄膜單元211之間形成有第一間隙213，所述多個第一間隙213是由於分別切除所述多個第一薄膜餘料212而形成。同樣地，每二所述第二薄膜單元311之間形成有第二間隙313，所述多個第二間隙313是由於分別切除所述多個第二薄膜餘料312而形成。所述第一間隙213及所述第二間隙313均呈規整的條狀，且所述第一間隙213及所述第二間隙313相互垂直。在分別對所述第一薄膜21及所述第二薄膜31進行切割時，切割的深度分別與所述第一薄膜21及所述第二薄膜31的厚度基本相等。可以理解，也可沿同一方向對該第一薄膜21與該第二薄膜31進行切割、去 除該第一、二薄膜餘料212、312等動作，從而形成並行排列的多個第一薄膜單元211與多個第二薄膜單元311，再通過旋轉該第一或第二轉載基板22、32實現第一薄膜單元211與第二薄膜單元311之間的垂直設置關係。旋轉動作可通過機械手臂、旋轉機台或其配合來實現。在本實施例中，該第一薄膜單元211與該第二薄膜單元311優選在不同的工作站上分別進行切割。

步驟S303，在一母基板10上組合承載有該所述多個第一薄膜單元211的所述第一轉載基板22及承載有所述多個第二薄膜單元311的所述第二轉載基板32，使該第一薄膜單元211與該第二薄膜單元311垂直設置，從而形成一母基板組合體1。

其中，該母基板10內置有多個分別與所述多個第一壓電層2111及所述多個第二壓電層3111對應的薄膜電晶體陣列101a(圖未示)，每一薄膜電晶體陣列101a包括複數陣列排布的薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)。

具體地，請一併參閱圖7，首先，將所述第一保護層23覆蓋至所述多個第一薄膜單元211上形成一新第一薄膜組合20’，同時將所述第二保護層33覆蓋至所述多個第二薄膜31上形成一新第二薄膜組合30’。該新第一薄膜組合20’包括所述多個第一薄膜單元211、設置於該多個第一薄膜單元211下表面用於承載所述多個第一薄膜單元211的所述第一轉載基板22及覆蓋於該多個第一薄膜單元211上表面的所述第一保護層23。該新第二薄膜組合30’包括所述多個第二薄膜單元311、設置於該多個第二薄膜單元311下表面用於承載所述多個第二薄膜單元311的所述第二轉載基板32及覆蓋於該多個第二薄膜單元311上表面的所述第二保護層33。 在該第一薄膜單元211與該第二薄膜單元311表面分別形成保護層的目的在於保護該第一薄膜單元211與該第二薄膜單元311移出切割工站後在傳送至下一工站時避免被污染。可以理解，若步驟S302與下一步驟可在同一設備中完成，則無需增貼上述第一與第二保護層33。

接著，請一併參閱圖8，傳送該新第一薄膜組合20’與該新的第二薄膜組合30至下一工站，提供該母基板10，分別將所述新第一薄膜組合20’上的所述第一保護層23及所述新第二薄膜組合30’上的所述第二保護層33移除，並將已移除所述第一保護層23的所述新第一薄膜組合20’貼附至所述母基板10的上表面，將已移除所述第二保護層33的所述新第二薄膜組合30’貼附至所述母基板10的下表面，從而形成一母基板組合體1。

在本實施例中，所述多個第一薄膜單元211通過第一母膠體層(未圖示)黏貼於所述母基板10的上表面，所述第一轉載基板22覆蓋於所述多個第一薄膜單元211上方；所述多個第二薄膜單元311通過第二母膠體層(未圖示)黏貼於所述母基板10的下表面，所述第二轉載基板32覆蓋於所述多個第二薄膜單元311下方。所述第一間隙213保持與所述第一方向A平行，所述第二間隙313保持與所述第二方向B平行。所述母基板10呈方形結構，其與所述第一轉載基板22或所述第二轉載基板32面積相等。所述母基板10的材質與常規的TFT基板相同，本實施方式選用玻璃。

步驟S304，請一併參閱圖9-圖12，沿與步驟S302中切割方向相垂直的方向分別切割所述第一薄膜單元211與第二薄膜單元311，從而在母基板10的兩側分別形成多個第一壓電層2111及多個第二壓 電層3111。

具體地，首先，請參閱圖9，移除所述第一轉載基板22，利用第三切割刀模C1沿所述第二方向B，即Y軸方向，對所述多個第一薄膜單元211進行切割，將所述多個第一薄膜單元211切割成多個第一壓電層2111。其中，所述第三切割刀模C1對所述多個第一薄膜單元211進行切割時，切割深度與所述第一薄膜單元211厚度基本相等。

其次，請參閱圖10，形成保護層保護該多個第一壓電層2111。具體地，將所述第一轉載基板22覆蓋至所述多個第一壓電層2111上。

再者，請參閱圖11，將所述母基板10翻轉180度，使貼附有所述多個第一壓電層2111的一側朝下，貼附有所述多個第二薄膜單元311的一側朝上，其中，所述多個第二間隙313保持與所述第二方向B平行，並移去所述第二轉載基板32。

接著，請參閱圖12，利用所述第三切割刀模C1沿所述第一方向A，即X軸方向，對所述多個第二薄膜單元311進行切割，以形成多個第二壓電層3111。其中，所述第三切割刀模C1對所述多個第二薄膜單元311進行切割時，切割深度與所述第一薄膜單元211厚度基本相等。該步驟S304可在同一工作站利用同一切割設備完成。

步驟S305，請一併參閱圖13-15，預切割所述母基板10，從而在該母基板10的相對兩面且對應所述多個第一間隙213與所述多個第二間隙313處分別形成多條第一預切割線11與多條第二預切割線12。

具體地，首先，請參閱圖13，利用所述第四切割刀模C2沿所述第二方向B對所述母基板10進行預切割以形成多條第二預切割線12。所述第四切割刀模C2是沿所述第二間隙313對所述母基板10進行預切割，所述第二預切割線12的深度根據所述母基板10的材質而設定，較佳是介於0.2T~0.5T之間，T為所述母基板10的厚度。

接著，請參閱圖14，將所述第二轉載基板32覆蓋至所述多個第二壓電層3111上。

然後，請參閱圖15，將所述母基板10翻轉180度，使貼附有所述多個第二壓電層3111的一側朝下，貼附有所述多個第一壓電層2111的一側朝上，並移去所述第一轉載基板22，再利用所述第四切割刀模C2沿所述第一方向A對所述母基板10進行預切割形成多條第一預切割線11，所述第一預切割線11的深度根據所述母基板10的材質而設定，較佳是介於0.2T~0.5T之間，T為所述母基板10的厚度。其中，所述多個第一間隙213保持與所述第一方向A平行，所述第四切割刀模C2是沿所述第一間隙213對所述母基板10進行預切割。

步驟S306，請一併參閱圖16-17，移去所述第二轉載基板32，並將所述母基板10沿所述多條第一預切割線11及所述多條第二預切割線12處斷開，得到多個指紋識別模組100。其中，使所述母基板10斷開的方式可採用機器掰片的方式。

由於本發明的指紋識別模組100的製作方法，是先將形成有所述多個第一壓電層2111的所述第一薄膜21及形成有所述多個第二壓電層3111的所述第二薄膜31分別形成於所述第一轉載基板22及所述第二轉載基板32，並進行切割以分別形成所述多個第一薄膜單 元211及所述多個第二薄膜單元311，接著將所述多個第一薄膜單元211及所述多個第二薄膜單元311分別貼附於形成有所述多個薄膜電晶體陣列101a的所述母基板10後再進行切割，能夠一次性形成所述多個指紋識別模組100，其中，所述多個第一壓電層2111分別與所述多個第二壓電層3111及所述多個薄膜電晶體陣列101a對應設置，以構成完整的所述指紋識別模組100元件，如此，有效提高了製作速度，對應降低了時間成本與人力成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧指紋識別模組

101‧‧‧基板

2111‧‧‧第一壓電層

3111‧‧‧第二壓電層

Claims (10)

1. 一種指紋識別模組的製作方法，包括步驟：a)分別在一第一轉載基板與一第二轉載基板上形成一第一薄膜及一第二薄膜；b)切割該第一薄膜以形成多個並行排列的第一薄膜單元，切割該第二薄膜以形成多個並行排列的第二薄膜單元，每二所述第一薄膜單元間形成一第一間隙，每二所述第二薄膜單元間形成一第二間隙；c)在一母基板上組合承載有該所述多個第一薄膜單元的所述第一轉載基板及承載有所述多個第二薄膜單元的所述第二轉載基板，使該第一薄膜單元與該第二薄膜單元垂直設置，從而形成一母基板組合體；d)沿與步驟b)中切割方向相垂直的方向分別切割所述第一薄膜單元與第二薄膜單元，從而在所述母基板的兩側分別形成多個第一壓電層及多個第二壓電層；e)預切割所述母基板，從而在該母基板的相對兩面且對應所述多個第一間隙與所述多個第二間隙處分別形成多條第一預切割線與多條第二預切割線；f)移去所述第二轉載基板，並將所述母基板沿所述多條第一預切割線及所述多條第二預切割線處斷開，得到多個指紋識別模組，每一所述指紋識別模組包括基板、設置於所述基板兩相對表面的所述第一壓電層及所述第二壓電層。
2. 如請求項1所述的指紋識別模組的製作方法，其中，該步驟a)包括：於該第一薄膜及該第二薄膜上分別覆蓋一第一保護層及一第二保護層以分別形成第一薄膜組合及第二薄膜組合以待進入下一工序。
3. 如請求項2所述的指紋識別模組的製作方法，其中，該步驟b)包括：分別移除該第一保護層及該第二保護層，以便分別對所述第一薄膜及所述第二薄膜進行切割，而在分別對所述第一薄膜及所述第二薄膜進行切割後，將該第一保護層及該第二保護層分別覆蓋至所述多個第一薄膜單元及所述多個第二薄膜單元上。
4. 如請求項3所述的指紋識別模組的製作方法，其中，該步驟c)包括：在分別所述多個第一薄膜單元及所述多個第二薄膜單元組合至所述母基板前，分別移去所述第一保護層及所述第二保護層。
5. 如請求項1所述的指紋識別模組的製作方法，其中，該步驟b)包括：去除每二所述第一薄膜單元之間的部分材料形成所述第一間隙，及去除每二所述第二薄膜單元之間的部分材料形成所述第二間隙。
6. 如請求項1所述的指紋識別模組的製作方法，其中，所述第一預切割線及所述第二預切割線的深度均介於0.2T~0.5T之間，T為所述母基板的厚度。
7. 如請求項1所述的指紋識別模組的製作方法，其中，所述基板至少有一側均與所述第一壓電層及所述第二壓電層切齊。
8. 如請求項1所述的指紋識別模組的製作方法，其中，所述第一壓電層包括第一電極層及信號接收層，所述第一電極層設置於所述信號接收層遠離所述基板的一側，所述第二壓電層包括層疊設置的第二電極層、信號發送層及第三電極層，所述第二電極層貼附於所述基板與所述信號接收層相對的一側。
9. 如請求項2所述的指紋識別模組的製作方法，其中，所述第一保護層、所述第一轉載基板、所述第二保護層及所述第二轉載基板均為相同的硬質材料。
10. 如請求項1所述的指紋識別模組的製作方法，其中，通過機器掰片的方式 將所述母基板斷開成所述多個基板。