本發(fā)明涉及生物特征傳感器，更具體地，涉及超聲波傳感器組件及制造方法。

背景技術(shù)：

生物特征識(shí)別是用于區(qū)分不同生物特征的技術(shù)，包括指紋、掌紋、臉部、dna、聲音等識(shí)別技術(shù)。指紋是指人的手指末端正面皮膚上凹凸不平的紋路，紋路有規(guī)律的排列形成不同的紋型。指紋識(shí)別指通過(guò)比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行身份鑒定。由于具有終身不變性、唯一性和方便性，指紋識(shí)別的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

在指紋識(shí)別中，采用傳感器獲取指紋圖像信息。根據(jù)工作原理的不同，指紋傳感器可以分為光學(xué)、電容、壓力、超聲傳感器。超聲波傳感器是第三代指紋傳感器，其中利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波。在超聲波接觸到指紋時(shí)，在指紋的嵴、峪中表現(xiàn)出不同的反射率和透射率。通過(guò)掃描一定面積內(nèi)的超聲波束信號(hào)即可讀取指紋信息。超聲波傳感器產(chǎn)生的超聲波可以能夠穿透由玻璃、鋁、不銹鋼、藍(lán)寶石或者塑料制成的手機(jī)外殼進(jìn)行掃描，從而將超聲波傳感器設(shè)置在手機(jī)外殼內(nèi)。超聲波傳感器內(nèi)置可以減少其占用的表面積，在手機(jī)表面上允許安裝更大尺寸的顯示屏，因而可以提高手機(jī)的屏占比。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的超聲波傳感器組件的截面示意圖。該超聲波傳感器組件100包括依次堆疊的芯片110、柔性電路板120和金屬基板130。該芯片110依次包括反射信號(hào)接收層111、電路層112和超聲波發(fā)生器113。超聲波發(fā)生器113采用各向異性導(dǎo)電膠121連接至柔性電路板120，柔性電路板120采用粘合劑131固定在金屬基板130上。該超聲波傳感器組件100中的電路層112例如是薄膜晶體管陣列基板，包括形成在玻璃基板上的多個(gè)薄膜晶體管。反射信號(hào)接收層111與電路層112相連接，從而可以選擇性地獲取相應(yīng)的像素單元的超聲波反射信號(hào)。電路層112包括焊盤114，例如采用各向異性導(dǎo)電膠連接至柔性電路板120。進(jìn)一步地，電路層112和超聲波發(fā)生器113經(jīng)由柔性電路板120與外部電路電連接。

在上述的超聲波傳感器組件中，柔性電路板120的兩個(gè)相對(duì)表面分別粘接于超聲波發(fā)生器113和金屬基板130，由于使用各向?qū)詫?dǎo)電膠進(jìn)行機(jī)械固定和電連接，因此導(dǎo)致超聲波傳感器組件的體積大且組裝效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供超聲波傳感器組件及制造方法，其中，采用鍵合線將芯片連接至柔性電路板以減小組件體積和提高封裝效率。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種超聲波傳感器組件，包括：金屬基板；柔性電路板，包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面，所述第二表面固定在所述金屬基板上；以及芯片，所述芯片固定在所述柔性電路板的第一表面上，并且包括依次堆疊的超聲波發(fā)生器和電路層，其中，所述柔性電路板的第一表面包括第一布線和第一焊盤，所述超聲波發(fā)生器與所述柔性電路板的第一表面鄰接，所述超聲波發(fā)生器和所述電路層分別經(jīng)由鍵合線連接至所述第一焊盤。

優(yōu)選地，所述柔性電路板的第一表面和第二表面分別采用第一粘合劑和第二粘合劑粘結(jié)在所述芯片和所述金屬基板上。

優(yōu)選地，所述第一粘合劑和所述第二粘合劑僅用于提供機(jī)械固定。

優(yōu)選地，所述柔性電路板的第一表面包括位于不同位置的第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，所述柔性電路板的第一表面的所述第一區(qū)域用于粘結(jié)所述芯片，所述第二區(qū)域包括所述第一焊盤，作為焊接區(qū)。

優(yōu)選地，所述超聲波發(fā)生器包括與所述電路層鄰接的第三表面，所述超聲波發(fā)生器的第三表面包括第二布線和第二焊盤，其中，所述超聲波發(fā)生器的第二焊盤經(jīng)由鍵合線連接至所述柔性電路板的第一焊盤。

優(yōu)選地，還包括：第一封裝料，至少部分覆蓋所述鍵合線和所述超聲波發(fā)生器的側(cè)邊。

優(yōu)選地，所述金屬基板為l形，包括橫向延伸的第一部分和縱向延伸的第二部分，所述第二部分與所述超聲波發(fā)生器的所述側(cè)邊一起形成容納所述鍵合線和所述第一封裝料的至少一部分的空間。

優(yōu)選地，所述金屬基板的第二部分的高度達(dá)到所述超聲波發(fā)生器的厚度的五分之一至二分之一的位置。

優(yōu)選地，還包括：位于所述電路層上的反射信號(hào)接收層。

優(yōu)選地，所述電路層包括玻璃基板和位于所述玻璃基板上的多個(gè)薄膜晶體管，其中，所述超聲波發(fā)生器包括多個(gè)像素單元，所述多個(gè)薄膜晶體管用于選擇性地獲取所述多個(gè)像素單元的超聲波反射信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造超聲波傳感器組件的方法，包括：形成芯片，所述芯片包括依次堆疊的超聲波發(fā)生器和電路層；在金屬基板上固定柔性電路板；在柔性電路板上固定芯片；以及將所述芯片與柔性電路板相連接，其中，所述柔性電路板包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面，所述柔性電路板的第一表面包括第一布線和第一焊盤，所述超聲波發(fā)生器與所述柔性電路板的第一表面鄰接，所述超聲波發(fā)生器和所述電路層分別經(jīng)由鍵合線連接至所述第一焊盤。

優(yōu)選地，將所述芯片與柔性電路板相連接，包括采用第一粘合劑將所述柔性電路板的第一表面粘結(jié)在所述芯片上。

優(yōu)選地，還包括，采用第二粘合劑將所述柔性電路板的第二表面粘結(jié)在金屬基板上。

優(yōu)選地，所述第一粘合劑和所述第二粘合劑僅用于提供機(jī)械固定。

優(yōu)選地，所述柔性電路板的第一表面包括位于不同位置的第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，所述柔性電路板的第一表面的所述第一區(qū)域用于粘結(jié)所述芯片，所述第二區(qū)域包括所述第一焊盤，作為焊接區(qū)。

優(yōu)選地，還包括，采用鍵合線將所述超求指聲波換能器連接至所述第一焊盤。

優(yōu)選地，還包括，采用第一封裝料至少部分覆蓋所述鍵合線和所述超聲波發(fā)生器的側(cè)邊。

優(yōu)選地，所述金屬基板為l形，包括橫向延伸的第一部分和縱向延伸的第二部分，所述第二部分與所述超聲波發(fā)生器的所述側(cè)邊一起形成容納所述鍵合線和所述第一封裝料的至少一部分的空間。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超聲波傳感器組件及其制造方法，其中，采用鍵合線芯片中的超聲波發(fā)生器和電路層連接至到柔性電路板上的焊盤。在柔性電路板的兩個(gè)表面上使用的粘合劑僅僅需要提供機(jī)械固定作用，而不需要提供電連接作用。柔性電路板進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)外部電路電連接，例如外部的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路或信號(hào)處理電路。因此，該組件可以在柔性電路板的表面上使用普通粘合劑，無(wú)需使用各向異性導(dǎo)電膠，從而減小組件體積和提高封裝效率。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，柔性電路板固定在l形的金屬基板上。金屬基板的縱向延伸部分與超聲波發(fā)生器的側(cè)邊之間限定焊接區(qū)的空間，用于至少部分容納鍵合線和封裝料。該空間可以減小柔性電路板的第一表面上的焊接區(qū)的橫向尺寸，并且可以減少封裝料的使用量和為鍵合線提供附加的機(jī)械保護(hù)作用，從而進(jìn)一步減小組件體積，以及提供組件的可靠性。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的超聲波傳感器組件的截面示意圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的超聲波傳感器組件的示意性截面圖；

圖3a至3e示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的超聲波傳感器組件的制造方法中一部分階段的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。為了清楚起見，附圖中的各個(gè)部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本發(fā)明的許多特定的細(xì)節(jié)，例如器件的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本發(fā)明。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的超聲波傳感器組件的示意性截面圖。該超聲波傳感器組件300包括依次堆疊的芯片110、柔性電路板120和金屬基板130。

芯片110依次包括依次堆疊的反射信號(hào)接收層111、電路層112和超聲波發(fā)生器113。超聲波發(fā)生器113采用粘合劑122連接至柔性電路板120，柔性電路板120采用粘合劑131固定在金屬基板130上。該超聲波傳感器組件300中的電路層112例如是薄膜晶體管陣列基板，包括形成在玻璃基板上的多個(gè)薄膜晶體管，用于選擇性地獲取相應(yīng)的像素單元的超聲波反射信號(hào)。

超聲波發(fā)生器113包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面，其中第一表面鄰接電路層112，第二表面鄰接柔性電路板120。在超聲波發(fā)生器113的第一表面上形成布線和焊盤，例如，焊盤114。該超聲波發(fā)生器113的第一表面的不同區(qū)域用于連接電路層112和形成焊盤114，從而可以使得焊盤114暴露用于鍵合。

進(jìn)一步地，電路層112經(jīng)由布線與超聲波發(fā)生器113的焊盤114相連接，經(jīng)由鍵合線132連接到柔性電路板120。鍵合線132可以是金線、合金線或者銅線。在該實(shí)施例中，電路層112和超聲波發(fā)生器113均可經(jīng)由超聲波發(fā)生器113表面的焊盤114以及鍵合線132與柔性電路板120電連接。

該柔性電路板120提供電路層112和超聲波發(fā)生器113與外部電路之間的連接。柔性電路板120包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面，其中第一表面鄰接超聲波發(fā)生器113，第二表面鄰接金屬基板130。在柔性電路板120的第一表面上形成布線和焊盤。該柔性電路板120的第一表面的不同區(qū)域用于連接超聲波發(fā)生器113和形成焊盤，從而可以使得焊盤暴露用于鍵合。該鍵合線132經(jīng)由超聲波發(fā)生器113的側(cè)邊，從超聲波發(fā)生器113的第一表面上的焊盤114延伸至柔性電路板120的第一表面上的焊盤。然后，采用封裝料123覆蓋超聲波發(fā)生器113的側(cè)邊，至少部分覆蓋焊盤114和鍵合線132，從而固定和保護(hù)鍵合線132。

優(yōu)選地，金屬基板130為l形，包括橫向延伸的第一部分130a和縱向延伸的第二部分130b。該第二部分130b的延伸方向例如與超聲波發(fā)生器113的側(cè)邊平行，從而與超聲波發(fā)生器113的側(cè)邊之間限定焊接區(qū)的空間，用于至少部分容納鍵合線132和封裝料123。該空間可以減小柔性電路板120的第一表面上的焊接區(qū)的橫向尺寸，并且可以減少封裝料123的使用量和改善鍵合線123的機(jī)械保護(hù)作用。優(yōu)選地，第二部分130b的高度達(dá)到超聲波發(fā)生器113從第二表面計(jì)算的厚度的五分之一至二分之一。

在該實(shí)施例中，采用鍵合線132替代各向異性導(dǎo)電膠121，用于電路層112和超聲波發(fā)生器113與柔性電路板120之間的電連接。柔性電路板120進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)外部電路電連接，例如外部的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路或信號(hào)處理電路。

用于形成該實(shí)施例的超聲波傳感器使用的粘合工藝和鍵合工藝是本領(lǐng)域已知的，在此不再詳述。

在上述的超聲波傳感器組件中，柔性電路板120的兩個(gè)相對(duì)表面分別粘接于超聲波發(fā)生器113和金屬基板130，由于可以采用普通的粘合劑，而非各向?qū)詫?dǎo)電膠，因此可以減小超聲波傳感器組件的體積且提高組裝效率。

圖3a至3e示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的超聲波傳感器組件的制造方法中一部分階段的截面示意圖。

為了簡(jiǎn)明起見，在圖中僅示出超聲波發(fā)生器113和柔性電路板120的結(jié)構(gòu)及其連接方式，而未示出反射信號(hào)接收層111和電路層112的詳細(xì)結(jié)構(gòu)?？梢岳斫?，反射信號(hào)接收層111與電路層112之間可以利用布線層連接。

如圖3a所示，已經(jīng)形成芯片110的主要結(jié)構(gòu)。芯片110依次包括依次堆疊的反射信號(hào)接收層111、電路層112和超聲波發(fā)生器113。反射信號(hào)接收層111例如包括多個(gè)像素單元的感應(yīng)電極。電路層112例如是薄膜晶體管陣列基板，包括形成在玻璃基板上的多個(gè)薄膜晶體管，用于選擇性地獲取相應(yīng)的像素單元的超聲波反射信號(hào)。超聲波發(fā)生器113例如包括夾在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極之間的壓電層。在驅(qū)動(dòng)電極施加的電場(chǎng)作用下，壓電層將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波。

壓電層是超聲波發(fā)生器113的功能層，例如由無(wú)機(jī)壓電材料或有機(jī)壓電材料組成，無(wú)機(jī)壓電材料包括選自鈦酸鋇(bt)、鋯鈦酸鉛(pzt)、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈮酸鉛鋇鋰(pbln)、改性鈦酸鉛(pt)中的一種，有機(jī)壓電材料包括選自聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(pvdf-trfe)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚二氯亞乙烯(pvdc)、溴化二異丙胺(dipab)中的一種。

超聲波發(fā)生器113包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面，其中第一表面鄰接電路層112。在超聲波發(fā)生器113的第一表面上形成布線和焊盤，例如，焊盤114。該超聲波發(fā)生器113的第一表面的不同區(qū)域用于連接電路層112和形成焊盤114，從而可以使得焊盤114暴露用于鍵合。

進(jìn)一步地，電路層112和超聲波發(fā)生器113均可經(jīng)由超聲波發(fā)生器113的第一表面的布線連接至各自的焊盤114。

然后，采用粘合劑131將柔性電路板120固定在金屬基板130上，如圖3b所示。

柔性電路板120包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面，其中第一表面將用于支撐超聲波發(fā)生器113，第二表面鄰接金屬基板130。在柔性電路板120的第一表面上形成布線和焊盤。該柔性電路板120的第一表面的不同區(qū)域分別用于支撐超聲波發(fā)生器113和用于形成焊盤，從而可以使得焊盤暴露用于鍵合。

優(yōu)選地，金屬基板130為l形，包括橫向延伸的第一部分130a和縱向延伸的第二部分130b。如下文所述，該第二部分130b將與超聲波發(fā)生器113一起形成用于容納鍵合線和封裝料的空間。

然后，采用粘合劑122將芯片110固定在柔性電路板120中，如圖3c所示。在該步驟中，芯片110中的超聲波發(fā)生器113采用粘合劑122連接至柔性電路板120。由于粘合劑122僅僅需要提供機(jī)械固定作用，無(wú)需提供電連接，因此在該步驟中采用普通粘合劑代替各向異性導(dǎo)電膠。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，金屬基板130為l形。金屬基板130第二部分130b的延伸方向例如與超聲波發(fā)生器113的側(cè)邊平行，從而與超聲波發(fā)生器113的側(cè)邊之間限定焊接區(qū)的空間。優(yōu)選地，第二部分130b的高度達(dá)到超聲波發(fā)生器113從第二表面計(jì)算的厚度的五分之一至二分之一。

然后，采用鍵合線132將超聲波發(fā)生器113的焊盤114連接至柔性電路板120，如圖3d所示。該步驟可以采用常規(guī)的鍵合工藝實(shí)現(xiàn)鍵合線132的連接，對(duì)此不再詳述。

鍵合線132可以是金線、合金線或者銅線。在該實(shí)施例中，電路層112和超聲波發(fā)生器113均可經(jīng)由超聲波發(fā)生器113表面的焊盤114以及鍵合線132與柔性電路板120電連接。

在上述優(yōu)選的實(shí)施例中，金屬基板130為l形。金屬基板130第二部分130b與超聲波發(fā)生器130的側(cè)邊之間限定的焊接區(qū)用于容納鍵合線120，不僅可以減小柔性電路板120的第一表面上的焊接區(qū)的橫向尺寸，而且可以改善鍵合線123的機(jī)械保護(hù)作用。

然后，采用封裝料123覆蓋超聲波發(fā)生器113的側(cè)邊，從而形成超聲波傳感器組件200，如圖3e所示。封裝料123至少部分覆蓋焊盤114和鍵合線132，從而固定和保護(hù)鍵合線132。

芯片110中的電路層112和超聲波發(fā)生器113均經(jīng)由超聲波發(fā)生器113的第一表面上的焊盤114以及鍵合線132與柔性電路板120連接。柔性電路板120進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)外部電路電連接，例如連接至外部的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路或信號(hào)處理電路。

芯片110中的超聲波發(fā)生器113與柔性電路板120之間的粘合劑122僅僅需要提供機(jī)械固定作用，無(wú)需提供電連接，因此在該實(shí)施例中采用普通粘合劑代替各向異性導(dǎo)電膠。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

依照本發(fā)明的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。