【技術領域】

本發(fā)明涉及指紋識別技術領域，尤其涉及超聲波指紋識別組件及制備方法、電子裝置。

背景技術：

目前，指紋識別組件主要分為壓力式、電容式、光學式及聲波式。其中，壓力式、電容式及聲波式指紋識別組件因其性能優(yōu)異而被廣泛應用于電子產品中，尤其是聲波式指紋識別器件具有精準度高、不受油污、水分干擾，并可以穿透真皮、玻璃、金屬及塑料等特點，更受行業(yè)喜愛。然而，聲波式指紋識別組件線路圖案往往采用銀漿制備。需要在極化膜上制備線路圖案，再灌注銀漿，工藝復雜，成本較高，不利于電子產品大批量生產。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有工藝復雜的問題，本發(fā)明提供一種超聲波指紋識別組件及制備方法、電子裝置。

本發(fā)明解決技術問題的技術方案是提供一種超聲波指紋識別組件的制備方法，其包括在基板上形成高分子薄膜，并將高分子薄膜晶化及原位極化形成極化膜，在極化膜遠離基板一面上通過金屬掩模板形成電極圖案層。

優(yōu)選地，所述在極化膜遠離基板一面上通過金屬掩模板形成電極圖案層為：控制工藝溫度小于等于100℃，在極化膜上采用氣相沉積電極圖案層。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜為鐵電聚合物薄膜，電極圖案層材料為導電金屬或導電金屬氮化物。

優(yōu)選地，所述鐵電聚合物薄膜由三氟乙烯、聚偏氟乙烯及溶劑制備前驅體溶液在基板上形成，其中，三氟乙烯與聚偏氟乙烯配比為1：(3-5)。

優(yōu)選地，所述前驅體溶液中，三氟乙烯與聚偏氟乙烯配比為1:4。

優(yōu)選地，所述將高分子薄膜晶化具體為將高分子薄膜加熱至100-150℃并達到60-70％結晶化。

優(yōu)選地，進一步包括在高分子薄膜晶化前進行預處理，所述預處理為將高分子薄膜加熱至100-120℃除去溶劑。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜厚度小于等于30μm。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜厚度小于等于9μm。

本發(fā)明解決技術問題的另一技術方案是提供一種超聲波指紋識別組件，所述超聲波指紋識別組件采用上述超聲波指紋識別組件的制備方法制備。

本發(fā)明解決技術問題的技術方案是提供一種電子裝置，其包括如上所述超聲波指紋識別組件。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明超聲波指紋識別組件及制備方法、電子裝置具有以下優(yōu)點：

通過在基板上形成高分子薄膜，并將高分子薄膜晶化及原位極化形成極化膜，在極化膜遠離基板一面上通過金屬掩模板形成電極圖案層，具有靈敏度高，精準性強，制備方法簡單，成本低，適合批量化大規(guī)模生產。

采用所述超聲波指紋識別組件及電子裝置具有靈敏度高、精準度高及使用壽命長等特點。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明超聲波指紋識別組件制備方法的工藝流程示意圖。

圖2是本發(fā)明超聲波指紋識別組件制備方法的工藝具體流程示意圖。

圖3是本發(fā)明將高分子薄膜晶化及原位極化的工藝流程示意圖。

【具體實施方式】

為了使本發(fā)明的目的，技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施實例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明第一實施例提供一種超聲波指紋識別組件制備方法，其包括步驟s1，在基板上形成高分子薄膜，并將高分子薄膜晶化及原位極化形成極化膜；步驟s2，在極化膜遠離基板一面上通過金屬掩模板形成電極圖案層。在本發(fā)明實施例中，所述基板為用于承載高分子薄膜的支撐件，可采用引線等方式，以輔助信號轉換及傳輸，因此為廣義的基板。優(yōu)選地，所述基板為表面設置有薄膜晶體管的基板，以下簡稱tft基板。以下內容請參閱圖1及圖2以tft基板為示例進行具體說明。

步驟s1，在基板上形成高分子薄膜，并將高分子薄膜晶化及原位極化形成極化膜：其包括步驟s11，預處理；步驟s12，在tft基板上形成高分子薄膜；步驟s13，將高分子薄膜晶化及原位極化；具體包括以下內容：

步驟s11，預處理：將tft基板清洗并采用o2進行等離子體表面處理。

步驟s12，在tft基板上形成高分子薄膜：所述高分子薄膜為鐵電聚合物，具體可為如聚偏二氟乙烯pvdf；聚偏二氟乙烯三氟乙烯pvdf-trfe，聚甲基丙烯酸甲酯pmma，聚四氟乙烯teflon等。本發(fā)明中以聚偏二氟乙烯三氟乙烯示例說明。取用三氟乙烯與聚偏氟乙烯作為原料，以丁酮(methylethylketone，mek)或n-甲基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone，nmp)作為溶劑混合(具體還可以是哪些材料，跟發(fā)明人確認并拓展)，制備前軀體溶液。其中三氟乙烯與聚偏氟乙烯配比為1：(3-5)，優(yōu)選地，所述前驅體溶液中，三氟乙烯與聚偏氟乙烯配比為1：4。將前驅體溶液通過旋涂、噴涂、狹縫涂布、絲印或注塑等其中任意一種方式在tft基板上形成小于等于30μm的高分子薄膜。在本發(fā)明一些較優(yōu)的實施例中，采用涂布機或絲網印刷機，進行狹縫涂布或絲網印刷制備，從而精準地控制成膜厚度，以保證高分子薄膜厚度小于等于30μm。控制所述高分子薄膜厚度小于等于30μm，可以減小電子設備的厚度，降低成本，提高產品的適用性，同時也滿足人們對電子設備日益增長的輕薄化的需求。

優(yōu)選地，所述在tft基板上形成的高分子薄膜小于等于9μm。控制所述高分子薄膜厚度小于等于9μm，可以進一步大大減小其適用的如噪音檢測設備、可穿戴設備、聲納系統(tǒng)產品、消費電子設備、便攜醫(yī)療器械產品或結構件檢測等產品的厚度。

步驟s13，將高分子薄膜晶化及原位極化包括如下步驟：

請參閱圖3，步驟s131，將高分子薄膜進行結晶工藝處理，以達到60-70％結晶化。具體為將高分子薄膜進行預處理。所述預處理為將高分子薄膜加熱至100-120℃，除去溶劑nmp或mek。在高分子薄膜晶化前先將高分子薄膜加熱至100-120℃除去溶劑，以避免溶劑揮發(fā)產生氣泡或影響結晶均勻性，以保證高分子薄膜的品質。然后再加熱至100-150℃，并加熱高分子薄膜3-7h以使高分子薄膜達到60-70％結晶化。具體的可以采用激光或強光輻照或氣氛爐中或常見的其他方式來進行加熱。所述強光可選用紅外光。優(yōu)選地，所述高分子薄膜晶化溫度為140±1℃，晶化時間為5h，以保證高分子薄膜達到60-70％結晶化，晶體粒徑為幾十納米效果，從而提高高分子薄膜內結晶均勻性。在一些較優(yōu)的實施例中，可以在形成高分子薄膜的過程中，摻雜引入促進結晶化的元素，以在用激光輻射或強光或氣氛爐加熱前利于引發(fā)晶化或產生結晶核而實施加熱處理。在另一些較優(yōu)的實施例中，可連續(xù)重復進行加熱處理、激光輻射、加熱處理操作，以減少晶化后膜內缺陷。

步驟s132，將晶化后的高分子薄膜進行原位極化，以形成極化膜。

提供一種采用電場原位極化方法(具體可參見申請?zhí)枮?01710108374.9的中國專利申請)，具體步驟如下：

定義高分子薄膜靠近tft基板一側為第一表面，高分子薄膜遠離tft基板一側為第二表面。設置第一表面電勢為零，在第二表面的上方提供第一電場以及第二電場，所述第一電場電勢高于所述第二電場的電勢，在所述第一電場的作用下電離高分子薄膜上方的環(huán)境氣體，該電離后的環(huán)境氣體穿過所述第二電場而聚集在所述高分子薄膜第二表面，使所述高分子薄膜內形成沿所述薄膜厚度方向的膜內電場，對所述高分子薄膜進行極化。監(jiān)測所述高分子薄膜的薄膜電流及需要的極化程度確定極化終點，以在tft基板上形成極化膜，獲得極化膜。

在本發(fā)明所提供的原位極化方法通過監(jiān)測高分子薄膜的薄膜電流的變化來確定極化終點，能更好的保證得到壓電效應強且使用壽命長的極化膜，且當確定同一極化終點時，每次極化后獲得的電薄膜性能一致性好。

本發(fā)明提供一種采用x射線電離原位極化方法(具體可參見申請?zhí)枮?01611222575.3的中國專利申請)，具體步驟如下：

設置使高分子薄膜電勢為零，在高分子薄膜上方提供一高電場以及一低電場，所述高電場電勢高于所述低電場的電勢，采用x射線電離高分子薄膜上方的環(huán)境氣體并在所述高電場作用下，該環(huán)境氣體穿過所述低電場而沉積在所述高分子薄膜表面，使所述高分子薄膜內形成沿所述薄膜厚度方向的膜內電場，從而完成所述高分子薄膜的原位極化。采用與上述同樣的方法通過監(jiān)測高分子薄膜的薄膜電流的變化來確定極化終點。

請再參閱圖1及圖2，步驟s2，在極化膜遠離基板一面上通過金屬掩模板形成電極圖案層。其包括采用具有設定圖案的金屬掩模板，在極化膜遠離基板一面上形成電極圖案層；其具體內容如下：

步驟s21，制作具有一設定圖案的金屬掩模板，并對金屬掩模板進行預處理；步驟s22，將金屬掩模板貼合在極化膜上，在極化膜上金屬掩模板圖案鏤空區(qū)域形成所需的電極圖案層；步驟s23，性能測試及封裝。具體步驟如下：

步驟s21，制作具有一設定圖案的金屬掩模板，并對金屬掩模板進行預處理：采用不銹鋼，鋁，鈦或鈦合金等其中任意一種強度不易變形的金屬制作所述設定圖案的金屬掩模板。優(yōu)選地，采用不銹鋼制作金屬掩模板，以保證金屬掩模板具有一定的金屬強度不易變形且具有較好的平整性，同時也使得形成電極圖案層后便于清洗回收利用。優(yōu)選地，所述金屬掩模板厚度為0.5-2mm，以保證設定圖案具有較好的分辨率，同時使金屬掩模板具有適宜的平整度。定義金屬掩模板貼合極化膜一面為第一表面，相對的另一面為第二表面。對金屬掩模板第一表面和第二表面分別進行處理達到不同的效果。具體的，貼合極化模的第一表面吹砂、研磨或金剛石車刀精車等多道精加工，以達到鏡面光滑。通過精加工處理，使第一表面鏡面光滑，從而保證金屬掩模板貼合時不會磨損或刮傷極化膜，保證產品良率。第二表面采用噴砂、鍍制金屬顆?；蛲扛卜栏推岬龋黾悠浔砻娲植诙戎?0-100μm。通過加工處理使第二表面的粗糙度達到50-100μm，以保證氣相沉積所述電極圖案層時具有較強的結合力，使得電極圖案層穩(wěn)定不會滑移或延伸，避免出現(xiàn)短路或開路，提高產品良率。

步驟s22，將金屬掩模板貼合在極化膜上，在極化膜上金屬掩模板圖案鏤空區(qū)域形成所需的電極圖案層：所述具有設定圖案的金屬掩模板對位精準將所述金屬掩膜板的第一表面貼合在極化膜表面，控制工藝溫度小于等于100℃，采用氣相沉積法在極化膜上金屬掩模板圖案鏤空區(qū)域形成電極圖案層，再將金屬掩模板移除，即獲得超聲波指紋識別組件電極圖案，也即發(fā)射及接收tx及rx電極。其中，采用所述金屬掩模板制備所述電極圖案層線路寬度大于等于100μm，厚度為0.1-0.5μm。優(yōu)選地，所述厚度為0.25-0.35μm。采用所述金屬掩模板進行電極圖案層制備，可以直接貼合金屬掩模板，直接移除，操作簡便，節(jié)省了制備光刻膠層、掩模層及剝離掩膜層等的工藝，大大節(jié)省工藝流程及成本。

采用氣相沉積方法在極化膜上金屬掩模板圖案鏤空區(qū)域形成電極圖案層，其具體包括如下步驟：

將步驟s13中獲得的帶有原位極化膜的tft基板置于磁控濺射鍍膜裝置中。對磁控濺射鍍膜裝置的制備腔抽真空至10^-5pa-10pa，然后再持續(xù)抽真空的同時通入惰性氣體，本實施例優(yōu)選為氬氣，使得內部氣壓保持在0.1-10pa范圍內。

控制濺射過程中產生的過熱的電子或其他攜帶能量的負離子被電磁場束縛，避免濺射到中間成品表面上，從而能夠控制制備腔工藝溫度小于等于100℃，實現(xiàn)低溫氣相沉積鍍膜(具體內容可以參見申請?zhí)枮榈膗s009303312b美國專利)。采用所述低溫氣相沉積電極圖案層，制備效率高，能夠達到制備厚度0.15μm/min，即0.3μm只需2-3min即可完成，相比現(xiàn)有低溫慢烤制備電極圖案層厚度0.1μm需要數(shù)小時，能夠大大提高效率，縮短制備周期，有利于實現(xiàn)產業(yè)化生產。

在本發(fā)明一些較優(yōu)的實施例中，上述磁控濺射鍍膜裝置采用循環(huán)冷卻水環(huán)繞鍍膜靶材以輔助降低溫度；和/或在濺射靶材周圍引入外加輔助電極，由于濺射靶材周圍形成的是正偏壓，通過輔助電極實施正偏壓，利用異性相吸的原理，將濺射過程中產生的過熱電子或其他負離子電子吸附到輔助電極表面，減少過熱電子或其他負離子對中間成品表面的轟擊，從而降低濺射過程中的溫度(具體可參見申請?zhí)枮?01611232745.6的中國專利申請)?？梢岳斫獾模景l(fā)明在濺射過程中控制制備腔工藝溫度小于等于100℃即可，不限制于以上所述降低溫度的方法。

優(yōu)選地，所述電極圖案層的材料為常見的導電金屬或者導電金屬氮化物。導電金屬可采用例如鋁、鎳、銅、銀、鈦、鉭及金等其中任意一種。導電金屬氮化物，如氮化鈦、氮化鈮、氮化鉭、氮化鎢或氮化鋯任意一種。

可以理解的，在一些較優(yōu)的實施例中，濺射、蒸鍍、電弧等離子體鍍、離子鍍及分子束外延等均可用于形成所述電極圖案層。

步驟s23，性能測試及封裝。經過tft元器件測試、裁剪、固化及封裝至玻璃基板上，獲得超聲波指紋識別組件。

本發(fā)明第二實施例提供一種超聲波指紋識別組件，其采用如上所述的超聲波指紋識別組件制備方法制備獲得。所述超聲波指紋識別組件包括基板、極化膜及電極圖案層，所述電極圖案層位于極化膜遠離所述基板一側。所述極化膜小于等于30μm，優(yōu)選地，所述極化膜小于等于9μm?？刂扑鰳O化膜厚度小于等于9μm，可以大大減小其適用的如噪音檢測設備、可穿戴設備、聲納系統(tǒng)產品、消費電子設備、便攜醫(yī)療器械產品或結構件檢測等產品的厚度，也大大提高其適用范圍。采用所述超聲波指紋識別組件制備方法制備超聲波指紋識別組件，制備方法簡單，成本低，適合批量化大規(guī)模生產。

本發(fā)明第三實施例提供一種電子裝置，其包括如上所述的超聲波指紋識別組件。所述電子裝置包括it設備、可穿戴設備、門禁身份識別、車載點火身份識別、銀行、商業(yè)支付系統(tǒng)及政府或軍事身份識別等電子產品。所述電子裝置采用所述超聲波指紋識別組件具有靈敏度高、精準度高及使用壽命長等特點。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明超聲波指紋識別組件及制備方法、電子裝置具有以下優(yōu)點：

通過在基板上形成高分子薄膜，并將高分子薄膜晶化及原位極化形成極化膜，在極化膜上形成電極圖案層，具有靈敏度高，精準性強，制備方法簡單，成本低，適合批量化大規(guī)模生產。

采用所述超聲波指紋識別組件及電子裝置具有靈敏度高、精準度高及使用壽命長等特點。

以上所述僅為本發(fā)明較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明原則之內所作的任何修改，等同替換和改進等均應包含本發(fā)明的保護范圍之內。