CN109492500B - 超声波生物识别装置及其制备方法和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波生物识别装置及其制备方法和电子设备。该超声波生物识别装置包括超声波传感组件和反射层。超声波传感组件能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，超声波传感器具有用于检测待检测物的检测区域；反射层层叠在超声波传感组件上，并使检测区域露出，反射层由黑色的导电聚四氟乙烯涂料制备形成，导电聚四氟乙烯涂料中包含质量百分含量为40％～60％的聚四氟乙烯。该超声波生物识别装置识别较为精确。
Description
技术领域
本发明涉及超声波识别技术领域，特别涉及一种超声波生物识别装置及其制备方法和电子设备。
背景技术
超声波指纹识别技术能够通过超声波对指纹进行扫描，与传统的指纹识别方式相比，超声波指纹识别可以对指纹进行更深入的分析，即便手指表面沾有污垢亦无碍超声波采样，甚至还能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。即使在手上有水、汗液等情况下，依然能够准确的识别。然而，目前的超声波生物识别装置存在识别功能不够精确的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种识别较为精确的超声波生物识别装置。
此外，还提供一种超声波生物识别装置的制备方法和电子设备。
一种超声波生物识别装置，包括：
超声波传感组件，能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，所述超声波传感组件具有用于检测待检测物的检测区域；及
反射层，层叠在所述超声波传感组件上，并使所述检测区域露出，所述反射层由黑色的导电聚四氟乙烯涂料制备形成，所述黑色的导电聚四氟乙烯涂料中包含质量百分含量为40％～60％的聚四氟乙烯。
由于超声波传感器不仅会发射朝屏幕方向传播的超声波，同时也会发射朝远离屏幕的方向传播的超声波，朝屏幕方向传播的超声波接触待检测物体后形成的反射波被超声波传感器接收会形成图像，但是朝远离屏幕方向传播的超声波若遇到异物等也会发生反射，形成的反射波也能够被超声波传感接收而形成图像，从而影响超声波生物识别装置识别的精准度，而上述超声波生物识别装置通过在超声波传感组件上层叠反射层，并使检测区域露出，且制备形成反射层的黑色的导电聚四氟乙烯涂料中含有质量百分含量为40％～60％的聚四氟乙烯，即形成的反射层的主要成分为聚四氟乙烯，而聚四氟乙烯与空气的声阻接近，从而使得反射层具有与空气接近的声阻，能够反射超声波传感组件发射的与反射层接触的超声波，而使超声波传感组件发射的超声波与反射层接触后能够被反射回去，以使该部分超声波能够部分或者全部反射至检测区域，从而增加检测区域的超声波的信号强度，以提高超声波生物识别装置的精准度；同时，由于反射层层叠在超声波传感组件上，并使检测区域露出，还能够避免异物附着在超声波传感组件的该部分区域而避免传到至该部分区域的超声波遇异物等发生反射而影响超声波生物识别装置的精准度；且由于制备形成反射层的材料为黑色的导电聚四氟乙烯涂料，从而使得使反射层不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波，以避免外部光线和电磁波对超声波生物识别装置的干扰，进一步提高了超声波生物识别装置的精准度，因此，上述超声波生物识别装置的识别功能较为精准。
在其中一个实施例中，所述导电聚四氟乙烯涂料中还包含质量百分含量为6％～10％的黑色导电剂。黑色导电剂不仅作为导电剂，还作为着色剂，且使用该含量的黑色导电剂就能够使反射层呈黑色，以实现反射层的遮挡外部光线和屏蔽外部电磁波的功能。
在其中一个实施例中，黑色导电剂选自导电碳黑、石墨及碳粉中的至少一种。导电碳黑、石墨及碳粉不仅具有较好的导电性能，而且均为黑色，以使上述质量百分含量的黑色导电剂就能够使反射层呈黑色，以实现反射层的遮挡外部光线和屏蔽外部电磁波的效果。
在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯涂料中还含有金属粉，所述金属粉选自银、铁及铜中的至少一种。通过加入上述金属粉能够改善反射层的屏蔽外部电磁波的效果。
在其中一个实施例中，反射层的厚度为20微米～50微米。采用上述聚四氟乙烯涂料形成反射层，反射层的厚度仅需20微米就能够实现超声波的反射，并具有较好的遮挡外部光线效果和屏蔽外部电磁波的效果，控制反射层的厚度在50微米以下，以避免超声波生物识别装置具有较大的厚度，确保超声波生物识别装置具有合适的体积。
在其中一个实施例中，所述超声波传感组件包括薄膜晶体管及依次层叠于所述薄膜晶体管上的压电层、导电层和声匹配层，所述声匹配层远离所述导电层的一侧为所述检测区域，所述反射层层叠在所述薄膜晶体管远离所述压电层的一侧上。该结构的超声波传感组件不仅能够实现超声波的发射，还能够实现反射回的超声波的接收，并将反射回的超声波转换成电信号，有利于实现超声波生物识别装置的小型化。
在其中一个实施例中，所述导电层为两层，两层所述导电层依次层叠在所述压电层上，其中，所述声匹配层层叠在远离所述压电层的所述导电层上。由于超声波传感组件的导电层通常都是由丝网印刷银浆后制备得到，如果仅仅丝网印刷一层银浆会导致烧结后的银层的表面不平整，不利于电荷的平整，而通过制备两层导电层，能够使远离压电层的导电层具有光滑的表面，有利于电荷的传导。
在其中一个实施例中，还包括电路板，两层所述导电层的宽度均小于所述压电层的宽度，且远离所述压电层的所述导电层的宽度小于靠近所述压电层的所述导电层的宽度，所述压电层的宽度小于所述薄膜晶体管的宽度，以形成台阶部，其中，所述电路板在所述台阶部处分别与靠近所述压电层的所述导电层、所述薄膜晶体管进行邦定。通过设置台阶部能够方便电路板和导电层、薄膜晶体管的邦定。
在其中一个实施例中，所述声匹配层的厚度为20微米～100微米，所述压电层的厚度为8微米～10微米。该厚度的声匹配层和该厚度的压电层能够很好地匹配，以提高超声波生物识别装置的识别功能的精准性。
在其中一个实施例中，还包括电路板，所述电路板为含有EMI屏蔽层的柔性电路板，所述电路板层叠在所述反射层远离所述超声波传感组件的一侧上。在反射层上层叠含有EMI屏蔽层的电路板，能够进一步加强超声波生物识别装置的电磁屏蔽功能，而提升超声波生物识别装置的识别功能。
在其中一个实施例中，还包括盖板组件，所述盖板组件设置在所述超声波传感组件的检测区域上，并遮盖所述检测区域。设置盖板组件能够起到保护超声波传感组件的作用，有利于增加超声波传感组件的使用寿命。
一种超声波传感组件的制备方法，包括如下步骤：
提供超声波传感组件，所述超声波传感组件能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，且所述超声波传感组件具有非检测区域和用于检测待检测物的检测区域；
使用黑色的导电聚四氟乙烯涂料在所述超声波传感组件的非检测区域上形成反射层，其中，所述导电聚四氟乙烯涂料中包含质量百分含量为40％～60％的聚四氟乙烯。
上述超声波生物识别装置的制备方法通过在超声波传感组件的非检测区域形成反射层，并使检测区域露出，而制备反射层的聚四氟乙烯涂料中包含质量百分含量为40％～60％的聚四氟乙烯，即形成的反射层的主要成分为聚四氟乙烯，而聚四氟乙烯与空气的声阻接近，从而使得反射层具有与空气接近的声阻，能够反射超声波传感组件发射的与反射层接触的超声波，而使超声波传感组件发射的超声波与反射层接触后能够被反射回去，而能够部分或者全部反射至检测区域，从而增加检测区域的超声波的信号强度，以提高超声波生物识别装置的精准度；同时，由于反射层层叠在超声波传感组件上，并使检测区域露出，还能够避免异物附着在超声波传感组件的该部分区域而避免传导至该部分区域的超声波遇异物等发生反射而影响超声波生物识别装置的精准度；且由于制备形成反射层的材料为黑色的导电聚四氟乙烯涂料，而使反射层不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波，以避免外部光线和电磁波对超声波生物识别装置的干扰，进一步提高了超声波生物识别装置的精准度，因此，上述制备方法制备得到的超声波生物识别装置的识别功能较为精准。
在其中一个实施例中，所述使用黑色的导电聚四氟乙烯涂料在所述超声波传感组件的非检测区域上形成反射层的方法为丝网印刷或喷涂。通过这两种方法均能够将导电聚四氟乙烯涂料形成在超声波传感组件的非检测区域。
一种电子设备，包括上述超声波生物识别装置。由于上述超声波生物识别装置的识别功能较为精确，使得含有上述超声波生物识别装置的电子设备也能够较为精确的识别。
附图说明
图1为一实施方式的超声波生物识别装置的剖面图；
图2为另一实施方式的超声波生物识别装置的剖面图；
图3为另一实施方式的超声波生物识别装置的剖面图；
图4为另一实施方式的超声波生物识别装置的剖面图；
图5为一实施方式的超声波生物识别装置的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，一实施方式的电子设备，例如手机、电脑等，包括超声波生物识别装置100，该超声波生物识别装置100例如可以用于指纹的识别。其中，该超声波生物识别装置100包括盖板组件110、超声波传感组件120、反射层130和电路板140。
盖板组件110可以镶嵌在电子设备的外壳中，也可以与电子设备的外壳层叠。其中，盖板组件110包括盖板112和油墨层114。
盖板112为透明件。盖板112选自透明玻璃板、石英板、氧化铝板及透明有机板中的一种，这些材质的盖板112不仅具有较为合适的机械强度，并且还能够满足工业设计(ID，Industrial Design)的要求。具体地，盖板112镶嵌在电子设备的外壳中，或者，与电子设备的外壳层叠设置。
油墨层114层叠在盖板112的一个表面上。油墨层114可通过丝网印刷等方式形成在盖板112上。具体地，油墨层114为黑色油墨层或白色油墨层。其中，油墨层114的材质为环氧树脂类油墨，该材质的油墨与空气的声阻相差较大，不会反射超声波，即几乎不会对超声波的传播造成影响。
通过将盖板112设置为透明件，并在盖板112上设置油墨层114，能够使盖板组件110具有所需的色彩，并使盖板组件110具有遮挡外部光线的作用。
超声波传感组件120能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，而将接收的超声波转换成电信号，以对待检测物进行识别。例如，待检测物体可以为手指。其中，超声波传感组件120具有用于检测待检测物的检测区域121。盖板组件110设置在超声波传感组件120的检测区域121上，并遮盖检测区域121。更具体地，盖板组件110的油墨层114层叠在超声波传感组件120的检测区域121上。
其中，超声波传感组件120包括薄膜晶体管122及依次层叠于薄膜晶体管122上的压电层124、导电层126和声匹配层128。
薄膜晶体管122上设置有能够将电信号转换成图像信号的电路。
压电层124层叠于薄膜晶体管122上。压电层124能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，而将接收的超声波转换成电信号。
具体地，压电层124的材料为铁电聚合物；更具体地，压电层124的材料为P(VDF-TrFE)(聚偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)。其中，P(VDF-TrFE)中，聚偏氟乙烯和三氟乙烯的摩尔比为60:40、70:30、80:20或90:10。可以理解，压电层124的材料不限于为上述材料，例如，压电层124的材料还可以为聚偏二氯乙烯(PVDC)的均聚物、聚偏二氯乙烯的共聚物、聚四氟乙烯的均聚物、聚四氟乙烯的共聚物、聚偏氟乙烯或二异丙胺溴化物(DTPAB)等。
导电层126层叠于压电层124远离薄膜晶体管122的一侧上。具体地，导电层126为两层，两层导电层126依次层叠在压电层124上。其中，两层导电层126的材料均为银。两层导电层126均可通过丝网印刷银浆，然后再经烧结得到，设置两层导电层126能够使导电层126更加均匀，并使远离压电层124的导电层126的表面更加的光滑，有利于电荷的传导。可以理解，导电层126也可以为一层或者是大于两层。
声匹配层128层叠在导电层126上。其中，声匹配层128远离导电层126的一侧为检测区域121。具体地，声匹配层128层叠于远离压电层124的一个导电层126上；声匹配层128远离导电层126的一侧与油墨层114层叠。声匹配层128用于将待检测物(例如手指的脊线)的声学阻抗进行匹配。其中，声匹配层128为芯片贴附膜(Die attach film，DAF)。
其中，声匹配层128的厚度为20微米～100微米，压电层124的厚度为8微米～10微米。该厚度的声匹配层128能够与上述厚度的压电层124很好地匹配，以增强超声波的信号，提高超声波生物识别装置100的识别的精准性。
进一步地，超声波生物识别装置100还包括胶粘层150，胶粘层150设置在超声波传感组件120和盖板组件110之间，并固定粘结超声波传感组件120与盖板组件110。具体地，胶粘层150设置在声匹配层128和油墨层114之间。其中，胶粘层150的材料为液体胶，液体胶为环氧树脂类胶水，例如汉高的NCA3285。
可以理解，胶粘层150也可以省略，可以直接在油墨层114上形成声匹配层128，例如通过涂覆、丝网印刷、喷涂等工艺，此时，需用胶水将导电层126和匹配层128粘结在一起，其中，胶水可以为汉高的NCA3285胶水。盖板组件110也可以省略，此时，声匹配层128直接与电子设备的外壳层叠，即电子设备的外壳取代盖板组件110。
反射层130层叠在超声波传感组件120上，并使检测区域121露出，其中，反射层130由黑色的导电聚四氟乙烯涂料制备形成。该反射层130能够反射超声波，屏蔽外部电磁波和遮挡外界光线。
其中，按照质量百分含量计，聚四氟乙烯涂料包括40％～60％的聚四氟乙烯、6％～10％的黑色导电剂、10％～30％的溶剂和助剂。
由于聚四氟乙烯的声阻接近空气，而反射层130由导电聚四氟乙烯涂料制备形成，导电聚四氟乙烯涂料中包含质量百分含量为40％～60％的聚四氟乙烯，即形成的反射层130的主要成分为聚四氟乙烯，使得反射层130也具有与空气接近的声阻，能够反射与反射层130接触的超声波，而使超声波传感组件120发射的与反射层130接触后能够被反射回去，而能够部分或者全部反射至检测区域121，从而增加检测区域121的超声波的信号强度，以提高超声波生物识别装置的精准度；同时，由于反射层130层叠在超声波传感组件120上，并使检测区域121露出，还能够避免异物附着在超声波传感组件120其它区域而避免未发射至检测区域121的超声波遇异物等发生反射而影响超声波生物识别装置的精准度；且由于形成反射层130的材料为黑色的导电聚四氟乙烯涂料，使得反射层130呈黑色，而使反射层130不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波，以避免外部光线和电磁波对超声波生物识别装置100的干扰，进一步提高了超声波生物识别装置100的精准度。
黑色导电剂不仅作为导电剂，还作为着色剂，且使用质量百分含量为6％～10％的的黑色导电剂就能够使反射层呈黑色，以实现反射层130的遮挡外部光线和屏蔽外部电磁波。具体地，黑色导电剂选自导电碳黑、石墨及碳粉中的至少一种。导电碳黑、石墨及碳粉不仅能够导电，而且本身也为黑色，以实现反射层130的遮挡外部光线和屏蔽外部电磁波的功能。
其中，溶剂为烃类、醇类、酮类或酯类溶剂。例如，矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯或二甲苯等。
助剂为形成聚四氟乙烯涂料所需的消泡剂、流平剂等，以及一些为了使聚四氟乙烯涂料具有各种性质的物质，例如无机填料，用于提高附着性能。通常，消泡剂和流平剂的质量百分含量均为0.1～0.5％。消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚及聚二甲基硅氧烷中的一种。流平剂选自丙烯酸树脂、脲醛树脂及三聚氰胺甲醛树脂中的一种。无机填料例如可以为三氧化二铬或锡青铜粉等等。可以理解，无机填料也可以省略。
进一步地，聚四氟乙烯涂料中还可以含有金属粉，金属粉的含量可根据反射层130所需导电性能进行添加。金属粉选自银、铁及铜中的至少一种。通过加入金属粉以改善反射层130的屏蔽外部电磁波的功能。可以理解，若黑色导电剂的添加量能够使反射层130达到足以屏蔽外部电磁波的效果，金属粉也可以省略。
进一步地，为了使反射层130具有较好的附着性能，可以在反射层130和薄膜晶体管122之间设置厚度大致为5微米的浸润剂层，也能够增加反射层130在薄膜晶体管122上的粘附性能。
具体在图示的实施例中，反射层130层叠在超声波传感组件120的薄膜晶体管122远离压电层124的一侧上，能够避免后续的制作过程中或使用过程中杂物附着在超声波传感组件120的薄膜晶体管122远离压电层124的一侧上，而影响超声波生物识别装置100的准确性。
可以理解，反射层130不限于为上述设置方式，例如，反射层130也可以包裹超声波传感组件120，而只让检测区域121露出，以同时反射侧边的超声波。
进一步地，反射层130的厚度为20微米～50微米。采用上述聚四氟乙烯涂料形成反射层130，反射层130的厚度仅需20微米就能够实现超声波的反射，并具有较好的遮挡外部光线效果和屏蔽外部电磁波的效果，控制反射层130的厚度在50微米以下，以避免超声波生物识别装置100具有较大的厚度，确保超声波生物识别装置100具有合适的体积。其中，可以根据需要调整反射层130的厚度，以实现上述超声波生物识别装置100的体积大小的可调节性。
电路板140为柔性电路板。电路板140用于将超声波传感组件120和超声波指纹识别装置100的芯片电连接。具体地，电路板140含有EMI屏蔽层，电路板140层叠在反射层130远离薄膜晶体管122的一侧上，能够进一步增加超声波生物识别装置100的电磁波屏蔽功能，使超声波生物识别装置100的识别功能更加的精准。
更具体地，电路板140的一端与超声波传感组件120电连接，另一端多次弯折形成弯折段142，弯折段142与反射层130层叠。具体在图示的实施例中，电路板140远离弯折段142的一端与导电层126、薄膜晶体管122上的电路均电连接。
进一步地，电路板140的弯折段142和反射层130之间设有压敏胶层160，以将电路板140与反射层130固定粘结。
可以理解，电路板140也可以不与反射层130层叠，此时，压敏胶层160可以省略。
进一步地，两层导电层126的宽度均小于压电层124的宽度，且远离压电层124的导电层126的宽度小于靠近压电层124的导电层126的宽度，压电层124的宽度小于薄膜晶体管122的宽度，以形成台阶部129，其中，电路板140在台阶部129处分别与靠近压电层124的导电层126、薄膜晶体管122的电路进行邦定(bonding)。通过设置台阶部129能够方便电路板140和导电层126、薄膜晶体管122的邦定。
上述超声波生物识别装置100至少有以下优点：
由于超声波传感器不仅会发射朝屏幕方向传播的超声波，同时也会发射朝远离屏幕的方向，朝屏幕方向传播的超声波接触待检测物体后形成的反射波被超声波传感器接收形成图像，但是朝远离屏幕方向传播的超声波若遇到异物等也会发生反射，形成的反射波也能够被超声波传感器接收而形成图像，从而影响超声波生物识别装置识别的精准度，而上述超声波生物识别装置100通过在超声波传感组件120上设置反射层130，并使检测区域121露出，且制备形成反射层130的黑色的导电聚四氟乙烯涂料中含有质量百分含量为40％～60％的聚四氟乙烯，即形成的反射层130的主要成分为聚四氟乙烯，而聚四氟乙烯与空气的声阻接近，从而使得反射层130具有与空气接近的声阻，能够反射超声波传感组件120发射的与反射层130接触的超声波，而使超声波传感组件120发射超声波与反射层130接触后被反射回去，而能够部分或者全部反射至检测区域121，从而增加检测区域121的超声波的信号强度，以提高超声波生物识别装置100的精准度。
且经实验证明，上述含有质量百分含量为40％～60％的聚四氟乙烯的黑色的导电聚四氟乙烯涂料形成的反射层的声阻与空气的声阻相差为1MRayl～2MRayl，十分接近。
同时，由于反射层130层叠在超声波传感组件120上，并使检测区域121露出，还能够避免异物附着在超声波传感组件120的该部分区域，而避免传到至该部分区域的超声波遇异物等发生反射而影响超声波生物识别装置100的精准度。
且由于制备形成反射层130的材料为黑色的导电聚四氟乙烯涂料，从而使反射层130不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波，以避免外部光线和电磁波对超声波生物识别装置100的干扰，进一步提高了超声波生物识别装置100的精准度，因此，上述超声波生物识别装置100的识别功能较为精准。
另外，由于上述超声波生物识别装置100识别更加精确，使得使用该超声波生物识别装置100的电子设备也具有较好的识别性能。
如图2所示，另一实施方式的超声波生物识别装置200与超声波生物识别装置100的结构大致相同，区别在于，本实施方式的超声波生物识别装置200的电路板210不与反射层220层叠。
由于本实施方式的超声波生物识别装置200的结构与超声波生物识别装置100的结构大致相同，因此，超声波生物识别装置200也具有超声波生物识别装置100相似的效果。
如图3所示，另一实施方式的超声波生物识别装置300与超声波生物识别装置100的结构大致相同，区别在于，本实施方式的超声波生物识别装置300的超声波传感组件310的声匹配层312直接通过涂覆、丝网印刷等工艺形成在盖板组件320上，此时，可以通过胶黏层330将超声波传感组件310的声匹配层312和导电层314粘结在一起。
由于本实施方式的超声波生物识别装置300的结构与超声波生物识别装置100的结构大致相同，因此，超声波生物识别装置300也具有超声波生物识别装置100相似的效果。
如图4所示，另一实施方式的超声波生物识别装置400与超声波生物识别装置100的结构大致相同，区别在于，本实施方式的超声波生物识别装置400的超声波传感组件410远离反射层420的一侧上没有设置盖板组件，此时，超声波传感组件410的声匹配层412可以直接与电子设备的外壳层叠。
由于本实施方式的超声波生物识别装置400的结构与超声波生物识别装置100的结构大致相同，因此，超声波生物识别装置400也具有超声波生物识别装置100相似的效果。
如图5所示，一实施方式的超声波生物识别装置的制备方法，为上述超声波生物识别装置的一种制备方法。该超声波生物识别装置的制备方法包括如下步骤：
步骤S610：提供超声波传感组件。
其中，超声波传感组件能够发射超声波，并能够接收超声波的反射波，且超声波传感组件具有非检测区域和用于检测待检测物的检测区域。
其中，超声波传感组件包括薄膜晶体管及依次层叠于薄膜晶体管上的压电层、导电层和声匹配层。声匹配层远离导电层的一侧为检测区域；薄膜晶体管远离压电层的一侧以及超声波传感组件的侧边均为非检测区域。
步骤S620：使用黑色的导电聚四氟乙烯涂料在超声波传感组件的非检测区域上形成反射层。
具体在本实施例中，使用黑色的导电聚四氟乙烯涂料在薄膜晶体管远离压电层的一侧的上形成反射层。
其中，按照质量百分含量计，聚四氟乙烯涂料包括40％～60％的聚四氟乙烯、6％～10％的黑色导电剂、10％～30％的溶剂和助剂。
黑色导电剂不仅作为导电剂，还作为着色剂，且使用质量百分含量为6％～10％的黑色导电剂就能够使反射层呈黑色，以实现反射层130的遮挡外部光线和屏蔽外部电磁波。具体地，黑色导电剂选自导电碳黑、石墨及碳粉中的至少一种。导电碳黑、石墨及碳粉不仅能够导电，而且本身也为黑色，以实现反射层的遮挡外部光线和屏蔽外部电磁波的功能。
其中，溶剂为烃类、醇类、酮类或酯类溶剂。例如，矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯或二甲苯等。
助剂为形成聚四氟乙烯涂料所需的消泡剂、流平剂等，以及一些为了使聚四氟乙烯涂料具有各种性质的物质，例如无机填料，用于提高附着性能。通常，消泡剂和流平剂的质量百分含量均为0.1～0.5％。消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚及聚二甲基硅氧烷中的一种。流平剂为丙烯酸树脂、脲醛树脂及三聚氰胺甲醛树脂中的一种。无机填料例如可以为三氧化二铬或锡青铜粉等等。可以理解，无机填料也可以省略。
具体地，黑色的导电聚四氟乙烯涂料可通过将聚四氟乙烯、黑色导电剂、溶剂以及添加剂搅拌混合得到。
进一步地，将聚四氟乙烯、黑色导电剂、溶剂以及添加剂搅拌混合的步骤中还加入了金属粉，金属粉选自银、铁及铜中的至少一种，从而改善反射层的屏蔽外部电磁波的功能。金属粉的含量可根据反射层130所需导电性能进行添加。可以理解，若黑色导电剂的添加量能够使反射层达到足以屏蔽外部电磁波的效果，金属粉也可以省略。
进一步地，为了使反射层具有较好的附着性能，在使用聚四氟乙烯涂料在超声波传感组件的非检测区域上形成反射层的步骤具体为：在薄膜晶体管远离压电层的一侧涂覆底材浸润剂，形成浸润层；然后在浸润层上涂覆聚四氟乙烯涂料，形成反射层。也能够增加反射层在薄膜晶体管上的粘附性能。具体地，浸润层的厚度大致为5微米。
具体地，使用聚四氟乙烯涂料在超声波传感组件的非检测区域上形成反射层的方法为丝网印刷或喷涂。
上述超声波生物识别装置的制备方法操作简单，易于工业化生产。且上述超声波生物识别装置的制备方法制备得到的超声波生物识别装置具有较为精确的识别功能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (14)
1.一种超声波生物识别装置，其特征在于，包括：
超声波传感组件，能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，所述超声波传感组件具有用于检测待检测物的检测区域；及
反射层，层叠在所述超声波传感组件上，并使所述检测区域露出，所述反射层由黑色的导电聚四氟乙烯涂料制备形成，所述导电聚四氟乙烯涂料中包含质量百分含量为40%~60%的聚四氟乙烯和质量百分含量为6%~10%的黑色导电剂；
其中，所述超声波传感组件包括薄膜晶体管及依次层叠于所述薄膜晶体管上的压电层、导电层和声匹配层，所述声匹配层远离所述导电层的一侧为所述检测区域，所述反射层层叠在所述薄膜晶体管远离所述压电层的一侧上；
所述导电层为两层，两层所述导电层依次层叠在所述压电层上。
2.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述导电聚四氟乙烯涂料中还包含质量百分含量为10%~30%的溶剂和助剂，所述溶剂为烃类、醇类、酮类或脂类溶剂，所述助剂为消泡剂、流平剂或无机填料。
3.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述黑色导电剂选自导电碳黑、碳粉及石墨中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述导电聚四氟乙烯涂料中还含有金属粉，所述金属粉选自银、铁及铜中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述反射层的厚度为20微米~50微米。
6.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，还包括电路板，两层所述导电层的宽度均小于所述压电层的宽度，且远离所述压电层的所述导电层的宽度小于靠近所述压电层的所述导电层的宽度，所述压电层的宽度小于所述薄膜晶体管的宽度，以形成台阶部，其中，所述电路板在所述台阶部处分别与靠近所述压电层的所述导电层、所述薄膜晶体管进行邦定。
7.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述声匹配层的厚度为20微米~100微米，所述压电层的厚度为8微米~10微米。
8.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，还包括电路板，所述电路板为含有EMI屏蔽层的柔性电路板，所述电路板层叠在所述反射层远离所述超声波传感组件的一侧上。
9.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，还包括盖板组件，所述盖板组件设置在所述超声波传感组件的检测区域上，并遮盖所述检测区域。
10.根据权利要求9所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述盖板组件包括盖板和油墨层，所述盖板为透明件，所述油墨层层叠在所述盖板的一个表面上，所述油墨层为黑色油墨层或白色油墨层。
11.根据权利要求10所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述盖板选自透明玻璃板、石英板、氧化铝板及透明有机板中的一种；所述油墨层的材质为环氧树脂类油墨。
12.一种超声波生物识别装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供超声波传感组件，所述超声波传感组件能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，且所述超声波传感组件具有非检测区域和用于检测待检测物的检测区域；其中，所述超声波传感组件包括薄膜晶体管及依次层叠于所述薄膜晶体管上的压电层、导电层和声匹配层，所述声匹配层远离所述导电层的一侧为所述检测区域，所述导电层为两层，两层所述导电层依次层叠在所述压电层上；
使用黑色的导电聚四氟乙烯涂料在所述超声波传感组件的非检测区域上形成反射层，其中，所述导电聚四氟乙烯涂料中包含质量百分含量为40%~60%的聚四氟乙烯和质量百分含量为6%~10%的黑色导电剂；所述反射层层叠在所述薄膜晶体管远离所述压电层的一侧上。
13.根据权利要求12所述的超声波生物识别装置的制备方法，其特征在于，所述使用黑色的导电聚四氟乙烯涂料在所述超声波传感组件的非检测区域上形成反射层的方法为丝网印刷或喷涂。
14.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1~11任意一项所述的超声波生物识别装置。
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|---|---|---|---|
| CN201710819521.3A CN109492500B (zh) | 2017-09-12 | 2017-09-12 | 超声波生物识别装置及其制备方法和电子设备 |
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| CN201710819521.3A CN109492500B (zh) | 2017-09-12 | 2017-09-12 | 超声波生物识别装置及其制备方法和电子设备 |
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