(57)【要約】  本開示は、超音波エネルギーを検出するための超音波センサに関するシステム、方法、および装置を提供する。いくつかの実装形態では、超音波センサは、基板上に配設されたピクセル回路のアレイに接着剤によって接合された圧電受信機層を含み、アレイ中の各ピクセル回路は、少なくとも１つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を含み、ピクセル回路に電気的に結合されたピクセル入力電極を有する。超音波センサを形成する方法は、圧電送信機層をＴＦＴアレイに接合するステップを含む。
2016522650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波エネルギーを生成するための超音波送信機と、
プラテンと、
超音波エネルギーを検出するための超音波受信機とを備え、前記超音波受信機が、
薄膜トランジスタ基板上に配設された薄膜トランジスタピクセル回路のアレイと、
対向する第１の表面および第２の表面を有する圧電受信機層であって、前記第１の表面が前記薄膜トランジスタ基板に接着剤によって接合される、圧電受信機層と、
前記圧電受信機層の前記第２の表面に重なる受信機バイアス電極と
を含み、前記圧電受信機層が前記薄膜トランジスタピクセル回路と電気的に連絡している、装置。
【請求項２】
前記プラテンと前記超音波受信機との間に接合されたスペーサ層をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記圧電受信機層が前記プラテンと前記薄膜トランジスタ基板との間に配設され、前記超音波送信機が前記圧電受信機層とは反対の前記薄膜トランジスタ基板の側にある、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記圧電受信機層が前記プラテンと前記薄膜トランジスタ基板との間に配設され、前記超音波送信機が前記圧電受信機層と同じ前記薄膜トランジスタ基板の側にある、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記薄膜トランジスタ基板が前記プラテンと前記圧電受信機層との間に配設され、前記超音波送信機が前記圧電受信機層とは反対の前記薄膜トランジスタ基板の側にある、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記薄膜トランジスタ基板が前記プラテンと前記圧電受信機層との間に配設され、前記超音波送信機が前記圧電受信機層と同じ前記薄膜トランジスタ基板の側にある、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記プラテンとは反対の前記薄膜トランジスタ基板の側にあり前記薄膜トランジスタ基板に接合された保護キャップをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記薄膜トランジスタ基板に接合されたフレキシブルプリント回路をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記受信機バイアス電極がフレキシブルプリント回路上に配設される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記超音波送信機が、対向する第１の表面および第２の表面を有する圧電送信機層を含み、第１の送信機電極が前記第１の表面に重なり、第２の送信機電極が前記第２の表面に重なる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の送信機電極と前記第２の送信機電極の一方がフレキシブルプリント回路上に配設される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
超音波エネルギーを検出するための超音波受信機を備える装置であって、前記超音波受信機が、
薄膜トランジスタ基板上に配設された薄膜トランジスタピクセル回路のアレイと、
対向する第１の表面および第２の表面を有する圧電層であって、前記第１の表面が前記薄膜トランジスタ基板に接着剤によって接合される、圧電層と、
前記圧電層の前記第２の表面に重なる受信機バイアス電極と
を含み、前記圧電層が前記薄膜トランジスタピクセル回路と電気的に連絡している、装置。
【請求項１３】
前記接着剤が少なくとも１ＭΩ・ｃｍという横方向の抵抗を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記接着剤が、異方性導電フィルムおよび（３-アミノプロピル）トリエトキシシランから選択される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記接着剤が約１０μｍ以下の厚さを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記圧電層の前記第２の表面に重なるフレキシブルプリント回路をさらに備え、前記フレキシブルプリント回路が前記受信機バイアス電極を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記フレキシブルプリント回路が前記薄膜トランジスタ基板上の１つまたは複数の導電性パッドに接合される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
薄膜トランジスタ基板上に配設された薄膜トランジスタピクセル回路のアレイと、
圧電送信機層を含む超音波エネルギーを生成するための超音波送信機と、
対向する第１の表面および第２の表面を有する圧電受信機層を含む、超音波エネルギーを検出するための超音波受信機であって、前記第１の表面が前記薄膜トランジスタ基板に接着剤によって接合される、超音波受信機と、
前記薄膜トランジスタ基板の周りに包まれた圧電層とを備え、前記圧電層が、前記圧電送信機層および前記圧電受信機層を形成する、装置。
【請求項１９】
プラテンをさらに備え、前記圧電受信機層が、前記薄膜トランジスタ基板と前記プラテンとの間に配設される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
プラテンをさらに備え、前記圧電送信機層が、前記薄膜トランジスタ基板と前記プラテンとの間に配設される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
薄膜トランジスタ基板を設けるステップと、
圧電受信機を設けるステップと、
圧電送信機を設けるステップと、
フレキシブルプリント回路を設けるステップと、
超音波センサを形成するために、前記薄膜トランジスタ基板と、前記圧電受信機と、前記圧電送信機と、前記フレキシブルプリント回路とを組み立てるステップとを備える、方法。
【請求項２２】
スペーサ層を設けるステップと、前記超音波センサを形成するために、前記薄膜トランジスタ基板、前記圧電受信機、前記圧電送信機、および前記フレキシブルプリント回路とともに前記スペーサ層を組み立てるステップとをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
裏側キャップを設けるステップと、前記超音波センサを形成するために、前記薄膜トランジスタ基板、前記圧電受信機、前記圧電送信機、および前記フレキシブルプリント回路とともに前記裏側キャップを組み立てるステップとをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記薄膜トランジスタ基板と、前記圧電受信機と、前記圧電送信機と、前記フレキシブルプリント回路とを組み立てるステップが、
前記圧電受信機を前記薄膜トランジスタ基板に接合するステップと、
前記フレキシブルプリント回路を前記薄膜トランジスタ基板に接合するステップと、
前記圧電受信機の受信機バイアス電極を電気的に接続するステップと、
前記圧電送信機を接合するステップと、
前記圧電送信機の送信機電極を電気的に接続するステップとを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
スペーサ層を前記圧電受信機に接合するステップをさらに備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
裏側キャップを接合するステップをさらに備える、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条のもとで、２０１３年６月３日に出願された「ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＥＮＳＯＲ  ＷＩＴＨ  ＢＯＮＤＥＤ  ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＬＡＹＥＲ」という表題の米国仮出願第６１／８３０６１５号および２０１４年６月２日に出願された「ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＥＮＳＯＲ  ＷＩＴＨ  ＢＯＮＤＥＤ  ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＬＡＹＥＲ」という表題の米国特許出願第１４／２９３８４１号への優先権を主張する。先願の開示は、本開示の一部と見なされ、あらゆる目的で参照により本開示に組み込まれる。
【０００２】
本開示は全般に、超音波センサに関し、より詳細には、圧電送信機および圧電受信機を含む超音波センサアレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
超音波センサシステムでは、超音波を通す１つまたは複数の媒体を通じて、検出されるべき物体に向かって超音波を送るために、超音波送信機が使用され得る。送信機は、物体から反射された超音波の一部を検出するように構成される、超音波センサアレイと動作可能に結合され得る。たとえば、超音波指紋撮像器では、非常に短い時間の間隔の間に送信機を始動し停止することによって、超音波パルスが生成され得る。超音波パルスが達した各々の材料の界面において、超音波パルスの一部分が反射され得る。
【０００４】
たとえば、超音波指紋撮像器においては、指紋の画像を取得するために、人の指が置かれ得るプラテンを通って超音波が進み得る。プラテンを通過した後で、超音波のいくらかの部分が、プラテンと接触している肌、たとえば指紋の隆線に達し、一方で超音波の他の部分は、空気、たとえば指紋の隣接する複数の隆線の間の谷間に達し、超音波センサアレイに向かって異なる強度で反射され得る。指と関連付けられる反射された信号は、反射された信号の信号強度を表すデジタル値へと処理され変換され得る。そのような反射された信号が分散された領域にわたって収集されると、そのような信号のデジタル値が、たとえば、デジタル値を画像に変換することによって、分散された領域にわたる信号強度のグラフィカルな表示を生成し、それによって指紋の画像を生成するために使用され得る。したがって、超音波センサシステムは、指紋撮像器として使用され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で説明される主題の１つまたは複数の実装形態の詳細が、添付の図面および下記の説明において述べられている。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対的な寸法は、縮尺通りに描かれていないことがあることに留意されたい。様々な図面中の同様の参照番号および参照記号は、同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】超音波センサシステムの概略図の例である。
【図１Ｂ】超音波センサシステムの概略図の例である。
【図１Ｃ】超音波センサシステムの概略図の例である。
【図２】超音波センサシステムの分解図の例である。
【図３Ａ】超音波センサのピクセルの４×４のピクセルアレイの例を示す図である。
【図３Ｂ】超音波センサシステムのハイレベルなブロック図の例である。
【図４】接合された圧電受信機層を含む超音波センサシステムの概略図の例である。
【図５】超音波センサの製造プロセスを示す流れ図の例である。
【図６】超音波センサの製造プロセスを示す流れ図の例である。
【図７Ａ】超音波受信機とプラテンとの間に配設されるスペーサ層を伴う超音波受信機の例を示す図である。
【図７Ｂ】超音波受信機とプラテンとの間に配設されるスペーサ層を伴わない超音波受信機の例を示す図である。
【図８Ａ】超音波センサの超音波送信機および超音波受信機の構成の例を示す図である。
【図８Ｂ】超音波センサの超音波送信機および超音波受信機の構成の例を示す図である。
【図８Ｃ】超音波センサの超音波送信機および超音波受信機の構成の例を示す図である。
【図８Ｄ】超音波センサの超音波送信機および超音波受信機の構成の例を示す図である。
【図９Ａ】裏側保護キャップを含む超音波センサの例を示す図である。
【図９Ｂ】裏側保護キャップを含む超音波センサの例を示す図である。
【図９Ｃ】裏側保護キャップを含む超音波センサの例を示す図である。
【図１０Ａ】送信機電極および受信機電極の電気的接続の例を示す図である。
【図１０Ｂ】送信機電極および受信機電極の電気的接続の例を示す図である。
【図１０Ｃ】送信機電極および受信機電極の電気的接続の例を示す図である。
【図１１Ａ】フレキシブルプリント回路の電極が超音波センサの圧電層と直接電気的に連絡している実装形態の例を示す図である。
【図１１Ｂ】フレキシブルプリント回路の電極が超音波センサの圧電層と直接電気的に連絡している実装形態の例を示す図である。
【図１２Ａ】同じ圧電層が包み込み構成で受信機と送信機の両方のために使用される超音波センサの例を示す図である。
【図１２Ｂ】同じ圧電層が包み込み構成で受信機と送信機の両方のために使用される超音波センサの例を示す図である。
【図１２Ｃ】同じ圧電層が包み込み構成で受信機と送信機の両方のために使用される超音波センサの例を示す図である。
【図１３Ａ】薄膜トランジスタ基板の周りを包むように構成されるフレキシブルプリント回路の概略的な図の例である。
【図１３Ｂ】薄膜トランジスタのセンサアレイにフレキシブルプリント回路を取り付けるためのプロセスのある段階の概略的な図の例である。
【図１３Ｃ】薄膜トランジスタのセンサアレイにフレキシブルプリント回路を取り付けるためのプロセスのある段階の概略的な図の例である。
【図１３Ｄ】薄膜トランジスタのセンサアレイにフレキシブルプリント回路を取り付けるためのプロセスのある段階の概略的な図の例である。
【図１３Ｅ】薄膜トランジスタのセンサアレイにフレキシブルプリント回路を取り付けるためのプロセスのある段階の概略的な図の例である。
【図１３Ｆ】薄膜トランジスタのセンサアレイにフレキシブルプリント回路を取り付けるためのプロセスのある段階の概略的な図の例である。
【図１３Ｇ】薄膜トランジスタのセンサアレイにフレキシブルプリント回路を取り付けるためのプロセスのある段階の概略的な図の例である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の説明は、本開示の革新的態様を説明する目的で、いくつかの実装態様を対象とする。しかしながら、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用され得ることを、当業者は容易に認識するだろう。説明される実装形態は、超音波感知システムを含む、任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実装され得る。加えて、説明された実装形態は、限定はされないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応携帯電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ，ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄａｔａ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドコンピュータまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、全地球測位システム（ＧＰＳ，ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）受信機／ナビゲータ、カメラ、（ＭＰ３プレーヤのような）デジタルメディアプレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、時計、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子書籍デバイス（たとえば、電子リーダ）、モバイルヘルスデバイス、コンピュータモニタ、（オドメータおよびスピードメータのディスプレイなどを含む）自動車用ディスプレイ、コックピットコントロールおよび／またはコックピットディスプレイ、（車両におけるリアビューカメラのディスプレイのような）カメラビューディスプレイ、電子写真、電子掲示板または電子標識、プロジェクタ、建築物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはカセットプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯／乾燥機、パーキングメータ、（微小電気機械システム（ＭＥＭＳ，ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）を含む電気機械システム（ＥＭＳ，ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）用途、ならびに非ＭＥＭＳ用途などにおける）パッケージング、（１つの宝飾品または衣類上への画像の表示のような）美的構造物、ならびに様々なＥＭＳデバイスのような、様々な電子デバイスに含まれてよく、またはそれらと関連付けられてよいと考えられる。本明細書の教示は、限定はされないが、電子スイッチングデバイス、高周波フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、動き検知デバイス、磁力計、家庭用電子機器の慣性コンポーネント、家庭用電子機器製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセス、および電子試験機器のような用途でも使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示された実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者には容易に明らかになるであろう広い適用性を有する。
【０００８】
本明細書で説明されるいくつかの実装形態は、接着剤によって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ，ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイに接合された圧電受信機層を含む、超音波センサに関する。いくつかの実装形態は、圧電受信機層をＴＦＴアレイに接合することを含む、超音波センサを形成するためのプロセスに関する。本明細書で説明される実装形態の利点は、標準的なＴＦＴアレイによって実装され得る超音波センサを含む。本明細書で説明される実装形態は、ＴＦＴプロセシングに対する特別な変更を伴わずに、圧電受信機層の接合を可能にする。
【０００９】
図１Ａ〜図１Ｃは、超音波センサシステムの概略図の例を示す。図１Ａに示されるように、超音波センサシステム１０は、プラテン４０の下に超音波送信機２０および超音波受信機３０を含む。超音波送信機２０は、超音波２１を生成することができる圧電送信機であり得る（図１Ｂ参照）。超音波受信機３０は、圧電材料と、基板上に配設されたピクセル回路のアレイとを含む。動作において、超音波送信機２０は、プラテン４０の露出した表面４２へと超音波受信機３０を通って進む超音波２１を生成する。プラテン４０の露出した表面４２において、超音波エネルギーは、指紋の隆線２８の肌のようなプラテン４０と接触している物体２５へと伝達され、物体２５によって吸収され、もしくは散乱され、または反射され得る。空気がプラテン４０の露出した表面４２と接触する位置、たとえば、指紋の複数の隆線２８の間の谷間２７において、超音波２１の大半は、検出のための超音波受信機３０に向かって反射される（図１Ｃ参照）。制御電子装置５０が、超音波送信機２０および超音波受信機３０に結合されてよく、超音波送信機２０に１つまたは複数の超音波２１を生成させるタイミング信号を供給することができる。制御電子装置５０は次いで、反射された超音波エネルギー２３を示す超音波受信機３０から信号を受信することができる。制御電子装置５０は、物体２５のデジタル画像を構築するために、超音波受信機３０から受信された出力信号を使用することができる。
【００１０】
図２は、プラテン４０の下に超音波送信機２０および超音波受信機３０を含む超音波センサシステム１０の分解図の例を示す。超音波送信機２０は、実質的に平面的な圧電送信機層２２を含む、平面波生成器であり得る。超音波は、圧電層に電圧を印加し、印加される信号に応じて層を伸長または収縮させて、その結果平面波を生成することによって、生成され得る。電圧は、第１の送信機電極２４および第２の送信機電極２６を介して、圧電送信機層２２に印加され得る。この方式で、超音波は、圧電送信機層２２を伸長または収縮させることによって作られ得る。この超音波は、指（または検出されるべき他の物体）に向かって進み、プラテン４０を通過することができる。検出されるべき物体によって吸収または送信されない波の一部分は、プラテン４０を再び通過するように反射され、超音波受信機３０によって受信され得る。第１の送信機電極２４と第２の送信機電極２６は、金属被覆されてよく、またはそうでなければ導電性の電極、たとえば、圧電送信機層２２の両側を被覆する金属層であってよい。
【００１１】
超音波受信機３０は、バックプレーンとも呼ばれることがある基板３４上に配設されるピクセル回路３２のアレイと、背後のピクセル回路３２の上に配置される、またはそうでなければそれに結合される、圧電受信機層３６とを含み得る。いくつかの実装形態では、各ピクセル回路３２は、１つまたは複数の薄膜トランジスタを含んでよく、いくつかの実装形態では、ダイオード、キャパシタなどのような１つまたは複数の追加の回路素子を含んでよい。各ピクセル回路３２は、ピクセル回路に近接した圧電受信機層３６によって生成された電荷を電気信号に変換するように構成され得る。各ピクセル回路３２は、圧電受信機層３６をピクセル回路３２に電気的に結合するピクセル入力電極３８を含み得る。示される実装形態では、受信機バイアス電極３９は、ピクセル回路３２とは反対の、圧電受信機層３６の側に配設される。受信機バイアス電極３９は、どの信号がＴＦＴアレイに渡されるかを制御するために、接地またはバイアスされ得る。受信機バイアス電極は、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、銅およびニッケル、金、白金および金、クロムおよび金、クロムおよびアルミニウム、クロムおよび銅、銅を伴うクロムおよび金、銀、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ，ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ）もしくは他の導電性酸化物、銀およびウレタンポリマー、または他の適度に導電性の材料の１つまたは複数の層を含み得る。プラテン４０の露出した（上側）表面から反射された超音波エネルギーは、圧電受信機層３６によって、局在化された電荷に変換される。これらの局在化された電荷は、ピクセル入力電極３８によって収集され、背後のピクセル回路３２に渡され得る。電荷は、ピクセル回路３２によって増幅されてよく、ピクセル回路からの出力信号は、センサコントローラまたは信号処理のための他の回路に送られてよい。例示的なピクセル回路３２の簡略化された図が図３Ａに示されているが、簡略化された図に示される例示的なピクセル回路３２の多くの変形およびピクセル回路３２に対する修正が考えられ得ることを、当業者は諒解するだろう。
【００１２】
制御電子装置５０は、第１の送信機電極２４および第２の送信機電極２６と、また、受信機バイアス電極３９およびＴＦＴ基板３４上のピクセル回路３２とも、電気的に接続され得る。制御電子装置５０は実質的に、図１Ａ〜図１Ｃに関して以前に論じられたように動作することができる。
【００１３】
プラテン４０は、受信機に音響的に結合され得る任意の適切な材料であってよく、例には、プラスチック、セラミック、サファイア、複合材料、金属および合金、金属充填されたポリマー、ポリカーボネート、およびガラスを含む。いくつかの実装形態では、プラテン４０は、カバープレート、たとえばディスプレイ用のカバーガラスまたはカバーレンズであってよい。いくつかの実装形態では、プラテン４０は、アルミニウム、アルミニウム合金、クロムモリブデン、ステンレス鋼、または金属充填されたポリマーであってよい。検出および撮像は、望まれれば比較的厚いプラテンを通じて、たとえば１ｍｍ以上のプラテンを通じて実行され得る。いくつかの実装形態では、電子デバイスのためのケーシングまたはハウジングがプラテンとして機能し得る。いくつかの実装形態では、モバイルデバイスの筐体の背面、側面、または前面がプラテンとして機能してよく、それは、本明細書で説明される超音波センサは、筐体の壁を通じて直接、指紋を撮像し、または生体情報を取得することができるからである。いくつかの実装形態では、ウレタン、アクリル、パリレン、またはダイヤモンド様コーティング（ＤＬＣ，ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）の薄い層のようなコーティングが、プラテンとして機能し得る。
【００１４】
様々な実装形態に従って利用され得る圧電材料の例は、適切な音響特性、たとえば、約２．５ＭＲａｙｌと５ＭＲａｙｌの間の音響インピーダンスを有する、圧電ポリマーを含む。利用され得る圧電材料の具体的な例は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ，ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）およびポリフッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン（ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ，ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）コポリマーのような、強誘電性のポリマーを含む。ＰＶＤＦコポリマーの例は、６０：４０（モル比）のＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ、７０：３０のＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ、８０：２０のＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ、および９０：１０のＰＶＤＲ−ＴｒＦＥを含む。利用され得る圧電材料の他の例は、テフロン（登録商標）および他のＰＴＦＥポリマー、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ，ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）ホモポリマーおよびコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ，ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）ホモポリマーおよびコポリマー、ならびに臭化ジイソプロピルアンモニウム（ＤＩＰＡＢ，ｄｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｂｒｏｍｉｄｅ）を含む。
【００１５】
圧電送信機層２２および圧電受信機層３６の各々の厚さは、超音波を生成および受信するのに適しているように選択され得る。一例では、ＰＶＤＦ圧電送信機層２２は約２８μｍの厚さであり、かつＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ受信機層３６は約１２μｍの厚さである。超音波の例示的な周波数は、５ＭＨｚから３０ＭＨｚの範囲にあり、波長は４分の１ミリメートル以下のオーダーである。
【００１６】
図１Ａから図１Ｃおよび図２は、超音波センサシステムにおける超音波送信機および受信機の例示的な構成を示し、他の構成も可能である。たとえば、いくつかの実装形態では、超音波センサシステムは音響遅延層を含み得る。たとえば、音響遅延層は、超音波送信機２０と超音波受信機３０との間に、超音波センサシステム１０へと組み込まれ得る。音響遅延層は、超音波パルスのタイミングを調整し、同時に、超音波送信機２０から超音波受信機３０を電気的に絶縁するために利用され得る。遅延層は、実質的に均一な厚さを有してよく、遅延層のために使用される材料および／または遅延層の厚さは、反射された超音波エネルギーが超音波受信機３０に達するための、所望の時間的な遅延をもたらすように選択される。そうすることによって、物体によって反射されたことにより物体についての情報を搬送するエネルギーパルスは、超音波センサシステム１０の他の部分から反射されたエネルギーが超音波受信機３０に到達している見込みがないとき、ある時間の範囲の間に超音波受信機３０に到達するようにされ得る。いくつかの実装形態では、ＴＦＴ基板３４および／またはプラテン４０が超音波遅延層として機能し得る。
【００１７】
図３Ａは、超音波センサのピクセルの４×４のピクセルアレイを示す。各ピクセルは、たとえば、圧電センサ材料のある局所部分、ピーク検出ダイオード、および読出しトランジスタと関連付けられてよく、これらの素子の多くまたはすべてが、ピクセル回路を形成するためにバックプレーン上に、またはバックプレーン中に形成され得る。実際には、各ピクセルの圧電センサ材料のその局所部分は、受信された超音波エネルギーを電荷に変換することができる。ピーク検出ダイオードは、圧電センサ材料のその局所部分によって検出される最大の量の電荷を登録することができる。ピクセルアレイの各行は次いで、たとえば、行選択機構、ゲートドライバ、またはシフトレジスタを通じて走査されてよく、各列のための読出しトランジスタは、各ピクセルに対するピーク電荷の大きさが、追加の回路、たとえばマルチプレクサおよびＡ／Ｄコンバータによって読み取られることを可能にするように、トリガされ得る。ピクセル回路は、ピクセルのゲーティング、アドレッシング、およびリセットを可能にするための、１つまたは複数のＴＦＴを含み得る。
【００１８】
各ピクセル回路３２は、超音波センサシステム１０によって検出される物体の小さな部分についての情報を提供することができる。図示の便宜上、図３Ａに示される例は分解能が比較的粗いが、図２に示されたものと実質的に同様の階層化された構造によって構成される、５００ピクセル／インチ以上のオーダーの分解能を有する超音波センサシステムが、本発明者らによって実現されている。超音波センサシステム１０の検出領域は、検出の意図される物体に応じて選択され得る。たとえば、検出領域は、１本の指の場合の５ｍｍ×５ｍｍから、４本の指の場合の３インチ×３インチにまでわたり得る。物体に対して適宜、より小さなおよびより大きな領域が使用され得る。
【００１９】
図３Ｂは、超音波センサシステムのハイレベルなブロック図の例を示す。示される要素の多くは、制御電子装置５０の一部を形成し得る。センサコントローラは、センサシステムの様々な態様、たとえば、超音波送信機のタイミングおよび励振波形、超音波受信機およびピクセル回路のためのバイアス電圧、ピクセルアドレッシング、信号のフィルタリングおよび変換、読出しフレームレートなどを制御するように構成される、制御ユニットを含み得る。センサコントローラはまた、超音波センサ回路ピクセルアレイからデータを受け取るデータプロセッサを含み得る。データプロセッサは、デジタル化されたデータを指紋の画像データへと変換し、または、またはさらなる処理のためにデータをフォーマットすることができる。
【００２０】
たとえば、制御ユニットは、送信機（Ｔｘ）ドライバに超音波送信機を励振させて平面超音波を生成させるために、Ｔｘ励振信号を一定の間隔でＴｘドライバに送信することができる。制御ユニットは、受信機バイアス電極をバイアスしてピクセル回路による音響信号検出のゲーティングを可能にするために、受信機（Ｒｘ）バイアスドライバを通じてレベル選択入力信号を送ることができる。センサピクセル回路の特定の行または列に出力信号を提供させるゲートドライバをオンおよびオフするために、デマルチプレクサが使用され得る。ピクセルからの出力信号は、チャージアンプ、ＲＣフィルタまたはアンチエイリアスフィルタのようなフィルタ、およびデジタイザを通じてデータプロセッサに送られ得る。システムのその部分はＴＦＴバックプレーン上に含まれてよく、他の部分は関連する集積回路に含まれてよいことに留意されたい。
【００２１】
上で示されたように、本明細書で説明されるいくつかの実装形態は、接着剤によってＴＦＴアレイに接合された圧電受信機層を含む、超音波受信機に関する。いくつかの実装形態は、圧電受信機層をＴＦＴアレイに接合することを含む、超音波センサを形成するためのプロセスに関する。
【００２２】
本明細書で使用される場合、「接合すること」は、糊、セメント、または他の接着剤の使用により２つ以上の固体の物体を一緒に固定することを指し、「接合された」は、そのように固定された２つ以上の固体の物体を指す。接着剤の例は、一成分エポキシおよび二成分エポキシ、シアノアクリレート、シリコン、ポリウレタン、熱可塑性樹脂、エラストマー接着剤、熱硬化性接着剤、ＵＶ硬化性接着剤、熱硬化接着剤、熱溶融接着剤、フェノール、アクリル、アクリル酸、ポリアミド、コンタクト接着剤、および感圧接着剤（ＰＳＡ）を含む。
【００２３】
本明細書で説明されるいくつかの実装形態は、超音波指紋撮像器に関する。本明細書で使用される場合、「指紋」という用語は指紋または親指の指紋を指し得る。
【００２４】
図４は、接合された圧電受信機層３６を含む超音波センサシステム１０の概略図の例を示す。接合された圧電層を含む超音波センサシステムの様々なコンポーネントの簡単な説明が図４に関して与えられ、コンポーネントの詳細および接合された圧電層を含む超音波センサシステムのさらなる例が、図７Ａ〜図１３Ｇに関して下でさらに論じられる。超音波センサシステム１０は、図１および図２に関して上で論じられたように、プラテン４０と、圧電受信機層３６と、ＴＦＴ基板３４と、圧電送信機層２２とを含む。
【００２５】
圧電送信機層２２の両側は、第１の送信機リード２４ｂに接続され得る第１の送信機電極２４ａと第２の送信機リード２６ｂに接続され得る第２の送信機電極２６ａとを形成するために、金属被覆されていてよく、または別様に導電性材料で被覆されていてよい。金属被覆された圧電送信機膜は、接着剤６８によってＴＦＴ基板３４に接続され得る。接着剤６８および、接着剤６２、接着剤６４、および接着剤６６のような他の接着層は、図４および図７Ａ〜図１２Ｂにおいては明瞭性のために拡大されており、図中の同様の他の層は一般に縮尺通りに描かれていない。
【００２６】
図４の例では、スペーサ層８０が、圧電受信機層３６とプラテン４０との間に配設される。スペーサ層８０は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）９０に取り付けられたコンポーネントを含む、超音波センサシステム１０の様々なコンポーネントのためのクリアランスを提供し得る。フレキシブルプリント回路は、単に「フレキ」としても知られていることがある。ＦＰＣ  ９０は、ＦＰＣ  ９０内に、またはＦＰＣ  ９０の片側または両側に、１つまたは複数の電極または導体を含み得ることが理解される。下でさらに論じられるように、スペーサ層８０は、いくつかの実装形態では存在しないことがある。存在する場合、スペーサ層８０は、接着剤６２を介してプラテン４０に、および接着剤６４によって圧電受信機層３６の金属被覆された側に接合され得る。
【００２７】
圧電受信機層３６の一方の側は、受信機バイアス電極リード３９ｂに接続され得る受信機バイアス電極３９ａを形成するために金属被覆され得る。様々な実装形態によれば、受信機バイアス電極３９ａおよび受信機バイアス電極リード３９ｂは、同じまたは異なる材料を使用し得る。圧電受信機層３６の他方の側は、接着剤６６によってピクセル回路３２に接続され得る。図２に関して上で論じられたように、各ピクセル回路３２はピクセル入力電極を含み得る。圧電受信機層３６は、ピクセル入力電極を通じてピクセル回路３２に電気的に結合されてよく、または別様にピクセル回路３２に接続されてよい。いくつかの実装形態では、圧電受信機層３６は、接着剤６６を通じてピクセル回路３２に容量的に結合される。いくつかの実装形態では、圧電受信機層３６は、たとえば、異方性に導電性である接着剤または軽度に導電性の接着剤６６を通じてピクセル回路３２に抵抗的に結合される。
【００２８】
ＴＦＴ基板３４は、その上にピクセル回路３２が製作される薄い基板、たとえばガラス基板またはプラスチック基板であってよい。いくつかの実装形態では、ＴＦＴ基板３４は、シリコンウエハまたシリコン・オン・インシュレータ（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハのような、シリコン、単結晶シリコン、または他の半導体材料であってよい。ピクセル回路３２およびＴＦＴ基板３４に関連する他の回路は、従来のシリコンデバイスウエハのような、基板中に製作されるトランジスタから形成され得る。ピクセル回路３２の例は、上で論じられたように図３Ａに示される。ピクセル回路３２に加えて、ＴＦＴ基板は、１つまたは複数の導電性接合パッド３３のような、その上に製作される追加のコンポーネントを有し得る。いくつかの実装形態では、保護裏側キャップ６０が、圧電送信機層２２などの中の素子を機械的損傷または環境的損傷から保護するために配設され得る。保護キャップ６０は、電磁障害（ＥＭＩ，ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）からのキャップ６０の内部の素子の保護、または、キャップ６０内の素子によって生成されるＥＭＩからのキャップ６０の外側のデバイスの保護を提供することができる。
【００２９】
ＦＰＣ  ９０は、その上に搭載される１つまたは複数の受動コンポーネントまたは能動コンポーネントを有し得る。第１の送信機リード２４ｂ、第２の送信機リード２６ｂ、および受信機バイアス電極リード３９ｂは、ＦＰＣ  ９０を介してこれらのコンポーネントの１つまたは複数と電気的に連絡するように構成され得る。たとえば、チップオンフレックス（ＣＯＦ，ｃｈｉｐ−ｏｎ−ｆｌｅｘ）が取り付けられた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）９２が、ＦＰＣ  ９０の一方の側または他方の側に配設され得る。キャパシタ、抵抗、およびインダクタのような１つまたは複数の個別のデバイスが、ＦＰＣ  ９０の一方または両方の側に含まれ得る（図示されない）。超音波センサシステム１０はさらに、ＦＰＣ  ９０を介してプリント回路基板（ＰＣＢ，ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）または他の集積基板に接続するように構成され得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の補強具９４がＦＰＣ  ９０に取り付けられ得る。リードの材料の例は、導電性インク、銅膜、および他の導体を含む。いくつかの実装形態では、ワイヤボンドまたは編組線が利用され得る。補強具の材料の例は、アルミニウム、陽極酸化されたアルミニウム、ステンレス鋼、および、ＦＲ４、ポリイミド材料、および熱可塑性樹脂のようなプリント回路基板の材料のような、導電性材料と絶縁性材料の両方を含む。
【００３０】
図５は、超音波センサの製造プロセスを示す流れ図の例である。製造プロセス１００のブロック１０２において、ＴＦＴ基板が設けられる。ＴＦＴ基板は、ピクセル入力電極を形成するためにピクセル回路の入力を覆って堆積される導電性パッドを含む、ＴＦＴ基板上に形成されるピクセル回路を含み得る。上で示されたように、特定の実装形態によれば、ＴＦＴ基板はまた、ピクセル回路、超音波受信機、超音波送信機、フレキシブルプリント回路、または他の電気的コンポーネントの間の接続を提供するための、導電性経路および接合パッドを含み得る。ＴＦＴ基板を形成するために標準的なＴＦＴプロセシングが利用され得る。いくつかの実装形態では、ＴＦＴ基板は、約３００マイクロメートルから７００マイクロメートルの間の厚さを伴うボロシリケイトガラスを含み得る。いくつかの実装形態では、ガラスは、センサシステム１０の全体の厚さを低減するために薄くされ得る。いくつかの実装形態では、ＴＦＴ基板３４は、約３００マイクロメートル未満または約１００マイクロメートル未満の厚さを伴う、薄いフレキシブルガラス層またはプラスチック層を含み得る。ＴＦＴ基板材料の例は、ボロシリケイトガラスと、Ｎｅｏｐｕｌｉｍ（商標）透明ポリイミド含むポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ，ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ，ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｎａｐｔｈａｌａｔｅ）を含む、フレキシブル高分子基板とを含む。
【００３１】
プロセス１００のブロック１０４において、圧電受信機層が設けられる。いくつかの実装形態では、圧電受信機は、片側の金属被覆を有する圧電層として設けられ得る。ブロック１０６において、圧電送信機（Ｔｘ）が設けられる。いくつかの実装形態では、圧電送信機は、片側または両側の金属被覆を有する圧電層として設けられ得る。
【００３２】
受信機電極層または送信機電極層のいずれかのための金属被覆の例は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ニッケル銅（ＮｉＣｕ）、金（Ａｕ）、白金−金（ＰｔＡｕ）、クロム−金（ＣｒＡｕ）、クロム−アルミニウム（ＣｒＡｌ）、クロム−銅（ＣｒＣｕ）、銅および金を伴うクロム、銀、ＩＴＯまたは他の導電性酸化物、および、銀インク、銀エポキシ、または銀ポリウレタン（ＡｇＵｒ）のようなポリマーマトリックス中の銀（Ａｇ）を含む。たとえば、１つまたは複数の受信機電極層または送信機電極層は、約０．１μｍと０．５μｍの間の厚さを伴う銅または銅合金の層の頂部に堆積される、約１５ｎｍと５０ｎｍの間のニッケルまたはクロムの層から形成され得る。ウレタン、アクリル、パリレン、またはダイヤモンド様コーティング（ＤＬＣ）の薄い層のような保護コーティングが、引っかきおよび腐食に対する耐性を提供するために金属被覆の上に配置され得る。
【００３３】
いくつかの実装形態では、単一の圧電層が、包み込み構成で受信機と送信機の両方のために設けられ得る。そのような実装形態の例は、図１２Ａ〜図１３Ｇに関して下で論じられる。
【００３４】
ブロック１０８および１１０は、特定の実装形態に従って任意選択で実行され得る。ブロック１０８において、スペーサ層が設けられ得る。例示的なスペーサ材料は、ボロシリケイトガラス、ソーダライムガラス、およびＧｏｒｉｌｌａ（商標）ガラスのようなガラス基板、およびポリカーボネートのようなプラスチック基板を含む。スペーサ層の例示的な厚さは、約０．１ｍｍから１ｍｍ以上にまでわたり得る。ブロック１１０において、裏側保護キャップが設けられ得る。裏側キャップは、金属被覆されたプラスチックまたは錫メッキされた鋼のような材料であってよい。例示的な厚さは、約５０μｍから２００μｍ以上にまでわたり得る。
【００３５】
ブロック１１２において、１つまたは複数のＦＰＣまたは他の電気的接続手段が設けられ得る。上で示されたように、ＦＰＣは、ＡＳＩＣ、抵抗、キャパシタ、および機械的補強具のような、ＦＰＣに取り付けられる１つまたは複数の電気的コンポーネントおよび／または機械的コンポーネントを有し得る。
【００３６】
上で説明されたコンポーネントは、超音波センサ組立体を形成するためにブロック１１４において組み立てられ得る。様々な実装形態による組立体の例が、図６〜図１３Ｇに関して下でさらに論じられる。センサ組立体は次いで、カバーガラスまたは他のプラテンに接合する前に、ブロック１１６において任意選択で較正され試験され得る。いくつかの実装形態では、ウレタン、アクリルコーティング、パリレン、またはＤＬＣの層のような薄いコーティングが、プラテンとして機能するために、ならびに、引っかきに対する耐性および周辺環境からの保護を提供するために、圧電受信機の外側の表面に施され得る。
【００３７】
図６は、超音波センサの製造プロセスを示す流れ図の別の例である。図６の中の１つまたは複数の動作は、上で説明された方法１００のブロック１１４の一部として実行され得る。プロセス１２０のブロック１２２において、圧電受信機層が接着剤によってＴＦＴ基板に接合される。下でさらに論じられるように、接着剤は、実質的に均一な厚さを伴い比較的薄くてよい。圧電受信機層を接合することは、真空接合、ホットロールラミネーション、コールドロールラミネーション、コンタクト接合、ホットプレス接合、コールドプレス接合、または他の接着接合プロセスのような、任意の適切な接合プロセスを含み得る。液体接着剤の塗布プロセスの例は、ディスペンシング、マイクロディスペンシング、スクリーン印刷、シルクスクリーニング、プレス加工、グラビア印刷、スロットコーティング、スロットダイコーティング、噴霧、ブラッシング、浸漬、ローラーまたは逆ローラーによる塗布、ドラム上のブレードによる塗布、ワイヤロッドによる塗布、およびインクジェットまたは浸漬ペンによる塗布を含む。気泡、または材料の密度、音速、および厚さの大きな変動のような、音響的な不均一性を避けるように、接着剤が選択され、接合が実行される。微小な隙間、線、局所的な層剥離、しわ、発泡、残存した溶剤、埋め込まれた粒子、および材料の不均質は、回避または軽減されるべきである。接着剤の例は、ＰＳＡおよびエポキシを含み得る。いくつかの実装形態では、溶剤に基づく接着剤が使用されてよく、このとき溶剤は、接合される表面の接触を行う前に実質的に発掘される。接合プロセスは、ラミネーティング、搭載、または嵌合を含み得る。
【００３８】
いくつかの実装形態では、接着剤は、その厚み方向には電気的に導電性であるが、横方向には抵抗性である。そのような接着剤の例は、異方性導電フィルム（ＡＣＦ，ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｅ  ｆｉｌｍ）を含む。いくつかの実装形態では、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ，（３-ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）のような、薄いが適度に抵抗性である接着剤が使用され得る。そのような接着剤を利用することで、圧電受信機層とＴＦＴピクセル回路との間の容量性結合を減らし、または除去することができる。一般に、ＴＦＴ基板への圧電受信機層の接着接合は、隣接するピクセル回路の間の電気的短絡を防ぎ、かつＴＦＴピクセルのアドレッシング可能性を維持するために、横方向に高度に電気的に抵抗性となるように選ばれる。たとえば、接着剤は、約１ＭΩ・ｃｍより大きなバルク抵抗または体積抵抗を有し得る。いくつかの実装形態では、１Ｅ１２Ω・ｃｍ以上の抵抗が使用され得る。
【００３９】
導電性の透明な接着剤は、その官能基の化学特性が所与の接合表面のペアに対して適切となるように選ばれた、多官能性接着促進剤の配合から作られ得る。そのような実装形態において導電性の透明な接着剤としての使用に適した材料の一例はＡＰＴＥＳであるが、他の材料も使用され得る。ＡＰＴＥＳは、常温常圧（ＳＴＰ，ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）において液体であり、体積的に約１％から５０％のＡＰＴＥＳという比率で、水またはアセトンに溶解され得る。いくつかの実装形態では、この比率は体積的に約４％のＡＰＴＥＳであり得るが、４％よりも高い、または低い比率も使用され得る。ＡＰＴＥＳの層は、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、または他のディスペンシング方法を含む、任意の適切なプロセスを介して表面に塗布され得る。いくつかの実装形態では、蒸気堆積法または真空堆積法が使用され得る。ＡＰＴＥＳの塗布の前に、表面は洗浄され、酸素プラズマまたは紫外線オゾン（ＵＶＯ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｏｚｏｎｅ）への曝露のように、接合を改善するために活性化され得る。隣接する表面は、圧力を加えることによって互いに接合されてよく、接合プロセスは、接合プロセスの間の熱の印加を通じて加速され得る。たとえば、圧力と熱の両方を与えるために、ホットプレス、ホットロールラミネーション、または炉内でのクランピングのような方法が使用され得る。いくつかの実装形態では、約８０℃の温度で２時間以上圧力を加えることで十分な接着強度がもたらされるが、室温（約２５℃）では少なくとも２４時間が使用され得る。様々な実装形態によれば、ブロック１２２は、標準的なＴＦＴ処理に対する修正を伴わずに実行され得ることに留意されたい。たとえば、接合は、ピクセル回路を短絡することなく、または別様に損傷することなく実行され得る。
【００４０】
ブロック１２４において、スペーサ層が任意選択で圧電受信機に接合される。図４を参照すると、たとえば、スペーサ層８０は、受信機バイアス電極リード３９ｂおよびＦＰＣ  ９０がプラテン４０上の圧電受信機層３６にＴＦＴ基板３４を搭載することと干渉しないことを確実にする、スタンドオフとして機能し得る。スペーサ層８０はまた、センサの性能を改善する音響遅延層として機能し得る。下でさらに説明される図７Ａおよび図７Ｂは、スペーサ層を伴う実装形態およびスペーサ層を伴わない実装形態の例を示す。スペーサ層は、利用される場合、接着剤によって接合され得る。下でさらに論じられるように、接着剤は比較的薄く均一な厚さを伴っていてよく、気泡、または材料の密度もしくは音速の大きな変動のような、音響的な不均一性を避けるような方式で、接合が実行される。接着剤の例は、上で説明されたように、感圧接着剤、エポキシ、および他の適切な接着剤を含み得る。
【００４１】
ブロック１２６において、ＦＰＣが任意選択でＴＦＴ基板に接合される。ＦＰＣ上の１つまたは複数の電極は、ＡＣＦのような導電性の接着剤によって、ＴＦＴ基板上の１つまたは複数の導電性パッドに接続され得る。図１２Ａ〜図１３Ｇに関して下でさらに論じられたいくつかの実装形態では、ＦＰＣは、圧電受信機および圧電送信機の一方または両方に接合され得る。ＦＰＣ  ９０をＡＣＦに接合しながら、圧電受信機層３６の過熱およびデポーリングの可能性を減らすために、Ｐｅｌｔｉｅｒクーラー、冷却されたブロッククーラー、または適度に大きなヒートシンクのような冷却装置が、圧電受信機層３６に、具体的にはＴＦＴピクセル回路３２を覆って、熱的に結合され得る。ＦＰＣ  ９０をＡＣＦによってＴＦＴ基板３４に接合するために熱を加える間、圧電受信機層３６（および場合によってはすでに取り付けられていれば圧電送信機）は冷却され、圧電材料のキュリー温度よりも下の温度に保持され得る。
【００４２】
１つまたは複数のＦＰＣは、圧電送信機のためのＦＰＣ、圧電受信機のためのＦＰＣ、ＴＦＴ基板上のデータ線および制御線のための１つまたは複数のＦＰＣ、およびこれらの組合せ（たとえば、データおよび制御信号を伝送するためのデータフレキ、および圧電送信機および受信機に電力を伝送するための電力フレキ）のような、超音波センサ組立体に接合され得る。ＦＰＣは、配線上の抵抗損を最小化するために、圧電送信機または受信機に電力を供給するためのより太い配線を含み得る。ＦＰＣは、ＦＰＣの一端または両端において電気コネクタに接続する、または電気コネクタと嵌合する、配線およびパッドを有し得る。２つ以上のコネクタが両端に含まれ得る。ＦＰＣは、フレキの上側、下側、内部などに金属の１つまたは複数の層を有してよく、これらの層は電気信号を搬送するために使用され得る。ＦＰＣは、ＦＰＣの１つまたは複数の層の間の電気的接続を可能にするビアを有し得る。ＦＰＣは、異なる層の配線を並列に接続することによって、圧電受信機または送信機までの抵抗損をさらに減らすための、多数のビアを有し得る。ＦＰＣは、フレキの一部分がセンサ組立体の上側の表面に取り付けられ、別の部分がセンサ組立体の下側の表面に取り付けられること、たとえば、ＴＦＴ基板の上側の圧電受信機層およびＴＦＴ基板の下側の圧電送信機に取り付けられることを可能にするために、スロットまたは切り欠き部分（たとえば、分割されたフレキ）を含み得る。ＦＰＣは、フレキの一部分がフレキの一端にある第１のコネクタに接続されることと、別の部分が同じ端にある第２のコネクタに接続されることとを可能にして、たとえば、外部のプリント回路基板との電気的接続を可能にするための、スロットまたは切り欠き部分を含み得る。ＦＰＣは、１つまたは複数の集積回路、キャパシタ、抵抗、インダクタ、または他の能動コンポーネントもしくは受動コンポーネントの取り付けのためのパッドを含み得る。いくつかの実装形態では、フレキの複数の部分は、超音波センサ組立体への接続に順応するように、包まれ、折りたたまれ、巻かれ、または別様に曲げられてよい。
【００４３】
ブロック１２８において、受信機バイアス電極が電気的に接続される。様々な実装形態によれば、受信機バイアス電極は、ＦＰＣに直接接続されてよく、またはＦＰＣへの接続のためにＴＦＴ基板上の導電性パッドに接続されてよい。後者の実装形態では、ブロック１２８は、ブロック１２６の前に実行され得る。受信機バイアス電極を接続するための材料の例は、導電性インク、導電性エポキシ、インクジェッティングされた金属、および導電性接着剤を含む。いくつかの実装形態では、ＦＰＣは、ＴＦＴピクセル回路とともにＴＦＴ基板の上または下にあってよく、ホットプレス接合によって、および／またはＡＣＦのような別個の接着剤を使用することによって、受信機バイアス電極に取り付けられ得る。いくつかの実装形態では、ＦＰＣは、ＴＦＴ基板の上または下にあってよく、ホットプレス接合によって、および／または別個の接着剤を使用することによって、圧電受信機層に直接取り付けられ得る。そのような実装形態の例が、図１１Ａに示される。この取り付けの間の温度は、いくつかの実装形態では８５℃未満であり得る。受信機接続の追加の例は、図１０Ａ〜図１０Ｃに関して下でさらに論じられる。
【００４４】
ブロック１３０において、圧電送信機が接合される。いくつかの実装形態では、圧電送信機は、たとえば図４に示されるように、ＴＦＴ基板の裏側（すなわち、ピクセル回路がない側）に接合される。図８Ｃおよび図８Ｄに関して下でさらに論じられるいくつかの実装形態では、圧電送信機は圧電受信機に接合される。ブロック１２２および１２４に関して上で論じられたような接着剤が利用され得る。
【００４５】
ブロック１３２において、送信機電極が電気的に接続される。送信機電極は、ＦＰＣに直接接続されてよく、またはＴＦＴ基板上の導電性接合パッドに接合されてよい。材料の例は、導電性インク、導電性エポキシ、導電性接着剤、およびハンダを含む。いくつかの実装形態では、ＦＰＣは、ＴＦＴピクセル回路とともにＴＦＴ基板の下または上にあってよく、導電性接着剤によって、またはＦＰＣと送信機電極との間の良好な電気的導通を確実にする他の接合方法によって、送信機電極に接合され得る。いくつかの実装形態では、ＦＰＣは、ＴＦＴピクセル回路とともにＴＦＴ基板の上または下にあってよく、ホットプレス接合によって、および／または別個の接着剤を使用することによって、圧電送信機層に直接取り付けられ得る。この取り付けの間の温度は、いくつかの実装形態では８５℃未満であり得る。送信機接続のこれらの例および他の例は、図１０Ａ〜図１０Ｃおよび図１１Ｂに関して下でさらに論じられる。
【００４６】
ブロック１３４において、裏側キャップが任意選択でＴＦＴ基板に接合される。図９Ａおよび図９Ｂに関して下でさらに論じられたように、いくつかの実装形態では、裏側キャップは、送信機と裏側キャップとの間に空隙があるような大きさにされる。いくつかの実装形態では、裏側キャップは、送信機または他のセンサコンポーネントと機械的に接触し、またはそれらに接合される。いくつかの実装形態では、センサ組立体の複数の部分が保護キャップを形成するように埋め込まれてよく、またはキャップがセンサ組立体の部分の周りで成形されてよい。この段階において、超音波センサは試験され、望まれるようにカバーガラスまたは他のプラテンに接合されてよい。
【００４７】
図５および図６は、超音波センサを製造するためのプロセスの例を与えるが、示された特定の順序とは異なる順序で動作が実行され得ることと、いくつかの実装形態では様々な動作が並列に実行され得ることとを理解されたい。たとえば、いくつかの実装形態では、単一のＴＦＴ基板から単一の超音波センサが、組立手順のすべてのステップを通じて単一の超音波センサとして組み立てられ得る。代替的に、ＴＦＴ基板の列（１×ｎ）またはアレイ（ｍ×ｎ）が、適切なサイズおよび規模の圧電送信機、圧電受信機層、スペーサ、保護キャップ、接着剤、および／または製造プロセス１００またはプロセス１２０の１つまたは複数のステップ中の他のセンサ素子によって組み立てられ得る。ＴＦＴ基板の列、シート、パネル、またはサブパネルは、超音波センサ組立体の後続の素子を取り付ける前に、製造プロセス中の様々な段階においてさいの目状に切断され、スクライビングされ、または別様に分離され得る。ディスペンシング、硬化、および他の組立プロセスシーケンスのようなステップは、ベルトコンベア方式などで、直列に、並列に、または半連続的に行われ得る。たとえば、ＡＣＦまたは導電性エポキシの硬化ステップは、接着層を熱的に硬化するための硬化ステップと同じ時間および温度で蒸散し得る。ちりまたは他の粒子からＰＳＡを保護するために接合またはラミネーションの直前に除去され得るライナーが、ＰＳＡの頂部に含まれ得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の組立体ステップのために、ロールツーロール、ロールツーガラスシート、ピックアンドプレース、またはテープアンドリールプロセシングが使用され得る。たとえば、個々の圧電受信機層または送信機が、持ち上げられてＴＦＴ基板上に置かれてよく、もしくはその逆であってよく、または、ｍ×ｎの受信機のシートが、持ち上げられてもよく、もしくはｍ×ｎのＴＦＴ基板のガラスシートの上にロールラミネートされてよい。さらに、示される処理に対する修正は、本開示の範囲から逸脱することなく実施され得る。たとえば、下の図７Ａ〜図１３Ｇの例から、図示されない様々な他の動作が概略的に示される例示的な処理に組み込まれ得ることが理解されるだろう。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、示される動作のいずれかの前に、後に、それと同時に、またはそれらの間に、実行され得る。同様に、すべての示される動作は、いくつかの実装形態では実行されなくてよい。他の要素が含まれてよく、かつ／またはいくつかの示される要素が下の概略図において省略されていることも理解されたい。
【００４８】
図７Ａ〜図１３Ｇは、超音波センサの様々なコンポーネントの概略図の例を示す。これらの図の例は、図４に関して上で説明された超音波センサに対する、追加の詳細および代替的な実装形態を提供する。図７Ａおよび図７Ｂは、超音波受信機とプラテンとの間に配設されるスペーサ層を伴う超音波受信機およびスペーサ層を伴わない超音波受信機の例を示す。図７Ａおよび図７Ｂでは、圧電受信機層３６は、接着剤６６によってＴＦＴ基板３４に接合されるように示されている。ピクセル回路３２はＴＦＴ基板３４と圧電受信機層３６との間の中間層として示されるが、接着剤６６は、ピクセル回路３２のピクセル入力電極、さらには、複数のピクセル回路３２の間の領域中のＴＦＴ基板３４の表面に接触し得る。図７Ａおよび図７Ｂには、ＡＳＩＣ  ９２と補強具９４とを有するＦＰＣ  ９０も示されており、補強具９４は、ＡＳＩＣ  ９２に取り付けられ、ＴＦＴアレイ導電性接合パッド３３ｄに接合されたＡＣＦ  ９６によってピクセル回路３２に電気的に接続され、受信機バイアス電極３９ａは、受信機バイアス電極リード３９ｂによって受信機接合パッド３３ｃに接続され、受信機バイアス電極リード３９ｂは、たとえば、金属ワイヤ、ボンドワイヤ、金属配線、または銀エポキシまたは銀インクのような導電性の接着剤料であってよい。受信機バイアス電極３９ａと受信機導電性接合パッド３３ｄとの間の接続が、ディスペンシング、プレス加工、シャドウマスクによる金属蒸着、スパッタリングおよびフォトリソフラフィマスキング、またはインクジェッティングのような、いくつかの方法の１つで形成され得る。他の導電性のリード、配線、およびビアは同様の方式で形成され得る。図７Ａは、接着剤６４によって受信機バイアス電極３９ａに、および接着剤６２によってプラテン４０に接合される、スペーサ層８０を含む。図７Ｂでは、スペーサ層は存在せず、受信機バイアス電極３９ａは接着剤６４によってプラテン４０に直接接合される。接着剤の例は下でさらに説明される。スペーサ層の厚さの例は、約０．１ｍｍから約０．５ｍｍにわたり、接着剤の厚さの例は、約０．００１ｍｍから約０．２５ｍｍにわたる。スペーサ層を利用しない実装形態では、接着剤６４の厚さは、ＦＰＣ  ９０に取り付けられるコンポーネントのための空間を提供するように、この範囲の上端であってよい。
【００４９】
図７Ａおよび図７Ｂの例では、超音波送信機（図示せず）は、図４に関して上で説明されたようにＴＦＴ基板３４の下にあり得る。図７Ａおよび図７Ｂに示される構成の様々な態様はまた、超音波送信機とプラテン４０との間に配置されたスペーサ層８０の使用を含む、ＴＦＴ基板３４とプラテン４０との間に配置される超音波送信機によって実装され得る。
【００５０】
上で示されたように、超音波送信機および受信機の様々な配置が利用され得る。図８Ａ〜図８Ｄは、超音波センサの超音波送信機および超音波受信機の構成の例を示す。図は、プラテンまたはカバーガラスが各積層体の上に配置されるように配向されている。図８Ｄに示されるもののようないくつかの実装形態では、ＴＦＴ基板３４はプラテンとして機能し得る。図８Ａにおいて、圧電受信機層３６、受信機バイアス電極３９ａ、およびピクセル回路３２を含む超音波受信機は、ＴＦＴ基板３４の上に配置され、圧電送信機層２２および第１の送信機電極２４ａおよび第２の送信機電極２６ａを含む超音波送信機は、ＴＦＴ基板３４の下に配置される。図８Ｂにおいて、圧電送信機層２２、および第１の送信機電極２４ａと第２の送信機電極２６ａを含む超音波送信機は、ＴＦＴ基板３４の上に配置され、圧電受信機層３６、受信機バイアス電極３９ａ、およびピクセル回路３２を含む超音波受信機は、ＴＦＴ基板３４の下に配置される。
【００５１】
図８Ｃは、超音波送信機と超音波受信機の両方がＴＦＴ基板３４の上にある実装形態の例を示す。図８Ｃの例において、圧電送信機層２２、および第１の送信機電極２４ａと第２の送信機電極２６ａを含む超音波送信機は、超音波受信機の上に配置され、超音波送信機は、超音波受信機の受信機バイアス電極３９ａに接合される。超音波受信機はＴＦＴ基板３４に接合され、圧電受信機層３６はピクセル回路３２に電気的に結合される。
【００５２】
図８Ｄは、超音波送信機と超音波受信機の両方がＴＦＴ基板３４の下に配置される実装形態の例を示す。図８Ｄの例において、圧電送信機層２２、および第１の送信機電極２４ａと第２の送信機電極２６ａを含む超音波送信機は、超音波受信機の下に配置され、超音波送信機は、超音波受信機の受信機バイアス電極３９ａに接合される。超音波受信機はＴＦＴ基板３４に接合され、圧電受信機層３６はピクセル回路３２に電気的に結合される。いくつかの実装形態では、ピクセル回路３２の反対のＴＦＴ基板３４の側がプラテンとして機能してよく、１つまたは複数のコーティングを任意選択で含み得る。いくつかの実装形態では、ピクセル回路３２の反対のＴＦＴ基板３４の側は、カバーガラスのような別個のプラテン、またはモバイルデバイスの筐体の壁に取り付けられ得る。
【００５３】
図８Ａおよび図８Ｂの例では、超音波送信機は接着剤６８によってＴＦＴ基板３４に接合され、超音波送信機の第１の送信機電極２４ａはＴＦＴ基板３４に接合される。図８Ｃおよび図８Ｄの例では、超音波送信機は接着剤６９によって超音波受信機に接合され、第１の送信機電極２４ａは受信機バイアス電極３９ａに接合される。接着剤６８および６９の例は、上で説明されたように、感圧接着剤、エポキシ、および他の接着剤を含む。図８Ａ〜図８Ｄの例では、圧電受信機層３６は、上で説明されたように、接着剤６６によってＴＦＴ基板３４に接合され得る。
【００５４】
図６のブロック１３４に関して上で示されたように、裏側キャップは、任意選択でＴＦＴ基板に接合され得る。図９Ａおよび図９Ｂは、裏側保護キャップ６０を含む超音波センサの例を示す。裏側キャップ６０は、電磁障害（ＥＭＩ）を低減し音響性能を改善するのに十分な、金属、金属コーティング、または導電性材料を含み得る。裏側キャップ６０の例示的な厚さは、約５０μｍから約５００μｍにわたる。図９Ａの例では、裏側キャップ６０は、空隙６１によって超音波送信機から分離される。空隙は、いくつかの実装形態では、約２５μｍから１００μｍの厚さであり得る。空隙は、組立中の起こり得る損傷を防ぐため、および送信機電極２６ａの偶発的な短絡を防ぐための、機械的な離隔を提供することができる。音響的には、裏側キャップに向かって後ろ方向に送信機から放射された音響エネルギーがプラテンまたはカバーガラスに向かって大部分が反射されるので、空隙は、送信機がより効率的に動作することを可能にする。圧電受信機層３６は、圧電送信機層２２の反対のＴＦＴ基板３４上のＴＦＴピクセル回路３２（図示せず）に取り付けられ得る。
【００５５】
図９Ｂの例では、裏側キャップ６０は、接着層７１によって第２の送信機電極２６ａに直接接合される。裏側キャップ６０はまた、接着剤６５によってＴＦＴ基板３４に接合され得る。裏側キャップを接合するために使用され得る接着剤の例は、ＴＦＴ基板３４への強い信頼性のある接着を提供するための凝集強度を有する、感圧接着剤およびエポキシを含む。図９Ａおよび図９Ｂの例の裏側キャップは超音波送信機を取り囲み、ＴＦＴ基板３４の裏側に取り付けられるが、受信機が底にある実装形態（図８Ｂおよび図８Ｄに示されるような実装形態など）では、裏側キャップは、超音波受信機を取り囲み、ＴＦＴピクセル回路がその上に位置するＴＦＴ基板３４の側に取り付けられ得る。第１の送信機リード２４ｂおよび第２の送信機リード２６ｂは、接着層６５を通って、その下を、もしくはその上を、または、裏側キャップ６０を通る電気的に絶縁された経路を、通され得る。いくつかの実装形態では、音響バッキング層（図示せず）が、送信機の外側に施され、または送信機と裏側キャップ６０との間に配置され得る。バッキング層は、たとえば、送信機の裏側から放出された超音波エネルギーを吸収し、プラテンまたはカバーガラスに向かう過剰な反射を避けるために、音響的に吸収性の材料でできていてよい。あるいは、バッキング層は、バッキング層への音響エネルギーの過剰な損失を避けるために、圧電送信機に対する比較的小さな音響インピーダンスを示す、連続気泡フォームまたは独立気泡フォームまたはフォーム接着剤を含み得る。図９Ａのように、圧電受信機層３６は、圧電送信機層２２の反対のＴＦＴ基板３４上のＴＦＴピクセル回路３２（図示せず）に取り付けられ得る。
【００５６】
図９Ｃは、裏側キャップ６０がＴＦＴ基板３４を隙間なく包み込むフレームを形成する例を示す。裏側キャップ６０は、ＴＦＴ基板３４を支持するための支持部分６０Ａを含む、成形されたコンポーネントであり得る。支持部分６０Ａは、裏側キャップ６０に対する接着剤であってよく、またはそれを含んでよい。背後にある送信機および／または受信機（図示せず）からの１つまたは複数の導電性リード３７は、裏側キャップ６０とＴＦＴ基板３４との間をＦＰＣ  ９０へと通され得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の導電性リード３７が裏側キャップ６０に統合され得る。たとえば、裏側キャップ６０は、たとえば、キャップの片側または両側の銅テープ、金属箔、または金属コーティングによって、金属被覆され得る。ＦＰＣ  ９０は、送信機および／または受信機に電気的に結合するＡＣＦを含み得る、フレキオンガラス（ＦＯＧ）パッド３５を介してさらに接続されるために、裏側キャップの上を延び得る。このようにして、送信機および／または受信機は、ＦＰＣ  ９０上に配設されるＣＯＦが取り付けられたＡＳＩＣ  ９２に接続され得る。ＦＰＣ  ９０上の補強具９４も図９Ｃに図示されている。
【００５７】
第１の送信機電極と第２の送信機電極、および受信機バイアス電極は、様々な方式で電気的に接続され得る。上で論じられたように、いくつかの実装形態では、ワイヤボンド、導電性接着剤、および導電性インクが使用され得る。図１０Ａ〜図１０Ｃは、送信機電極および受信機電極の電気的接続のさらなる例を示す。図１０Ａ〜図１０Ｃにおいて、圧電受信機層３６は、上で説明されたように、接着剤６６を介してＴＦＴ基板３４に接合され、ＴＦＴ基板３４上のＴＦＴピクセル回路３２に電気的に結合される、受信機バイアス電極３９ａによって金属被覆される。金属被覆された圧電送信機層２２を含む超音波送信機は、やはり上で説明されたように、接着剤６８によってＴＦＴ基板３４の反対側に接合される。下でさらに説明されるように、受信機電極と送信機電極の両方が、ＴＦＴ基板３４の前（受信機）側に電気的に接続される。
【００５８】
まず図１０Ａを見ると、金属被覆された圧電送信機層２２が、ＴＦＴ基板３４の前面に接続するために、ＴＦＴ基板３４の周りに包まれる。ＴＦＴ基板３４は、ＴＦＴ基板３４上の導電経路（図示せず）に電極を接続するための、第１の送信機接合パッド３３ａおよび第２の送信機接合パッド３３ｂを含む。導電性経路は、ＦＯＧパッド３５およびＦＯＧパッド３５に重なるＡＣＦ  ９６を介して、ＦＰＣ  ９０への電気的接続を提供する。第１の送信機電極２４ａは、第１の送信機接合パッド３３ａに重なるＡＣＦ  ９６に接触する。導電性ビア８１は、ＡＣＦ  ９６に第２の送信機電極２６ａを電気的に接続するために、圧電送信機層２２を通って延びてよく、ＡＣＦ  ９６は第２の送信機接合パッド３３ｂにも重なる。様々な実装形態によれば、導電性ビア８１は、導電性材料によって充填されてよく、または、導電性材料によって被覆された側壁を有してよい。受信機バイアス電極リード３９ｂは、たとえば、受信機バイアス電極３９ａを受信機接合パッド３３ｃに接続するためにディスペンシングされ、スクリーン印刷され、またはインクジェット印刷され得る、銀エポキシまたは銀インクのような、導電性接着材料であり得る。いくつかの実装形態では、受信機バイアス電極リード３９ｂは、圧電受信機層３６（図示せず）からの離隔を形成する受信機バイアス電極３９ａから延びる１つまたは複数のワイヤまたは配線を含み得るが、いくつかの実装形態では、受信機バイアス電極リード３９ｂの一部分が、受信機バイアス電極３９ａの１つの側に沿って、および／または圧電受信機層３６（図示せず）の１つの側に沿って、横断または通過し得る（図示されない）。いくつかの実装形態では、受信機バイアス電極リード３９ｂは、受信機バイアス電極３９ａのその側の一部分に接続してよく、受信機バイアス電極リード３９ｂはほとんどまたはまったく、受信機バイアス電極３９ａの上面の上を通らない。いくつかの実装形態では、受信機バイアス電極リード３９ｂは、上で説明された導電性ビア８１と同様の方式で、圧電受信機層３６を貫通する、充填された、部分的に充填された、または充填されないビアを含んでよく、またはこれらからなっていてよい。導電性ビア８１は、円形、正方形、長方形、または他の適切な形状であり得る。いくつかの実装形態では、受信機バイアス電極リード３９ｂは、圧電受信機層３６の中の１つまたは複数のスリット、スロット、穴、部分的な穴、または切り欠きの側部に、またはそれらを通って形成され得る。いくつかの実装形態では、圧電受信機層３６の上または下の導電性配線の一部分は、層３６を超えて延びてよく、ＴＦＴ基板３４またはＦＰＣ  ９０に接続されてよい。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ  ９０の上面または下面の導電性配線の一部分は、導電性エポキシ、銀ウレタンインク、または他の導電性材料を使用して、ＴＦＴ基板３４上の背後の配線または接合パッドを伴って、または伴わずに、受信機バイアス電極層３９ａに接続され得る。導電性エポキシまたは他の適度に導電性の材料が、ＴＦＴ基板３４上の背後の配線またはパッドに圧電受信機層３６上のパターンまたは配線を接続するために使用され得る。ＴＦＴ基板３４上の導電性経路は、ＦＯＧパッ���３５およびＦＯＧパッド３５に重なるＡＣＦ  ９６を介して、受信機接合パッド３３ｃをＦＰＣ  ９０に接続することができる。このようにして、送信機および／または受信機は、ＦＰＣ  ９０上に配設されるＣＯＦが取り付けられたＡＳＩＣ  ９２に接続され得る。ＦＰＣ  ９０上の補強具９４も図１０Ａに図示されている。いくつかの実装形態では、受信機バイアス電極リード３９ｂは、ＴＦＴ基板３４上の電気配線および／またはパッドによって補強されて、受信機バイアス電極リード３９ｂとＦＰＣ  ９０中の配線および／またはビアとの間を通過し得る。あるいは、受信機バイアス電極リード３９ｂは、ＦＰＣ  ９０中の電気配線および／またはビアに受信機バイアス電極３９ａを直接接続するように通過してよく、これによって、電気回路を簡略化し、受信機接合パッド３３ｃの必要性を回避する。送信機接合パッド３３ａおよび３３ｂならびに受信機接合パッド３３ｃは、図１０ＡではＴＦＴ基板３４上でＦＯＧパッド３５の反対側にあるように示されているが、１つまたは複数の送信機接合パッドまたは受信機接合パッド３３ａ〜３３ｃは、ＦＰＣ  ９０の近くなどのＴＦＴ基板３４上の他の箇所に配置されてよいことが理解される。受信機バイアス電極３９ａに対する電気的接続を行うために説明される技法は、ここおよび他の箇所で、送信機電極２４ａおよび／または２６ａへの接続のためにも使用され得ることに留意されたい。
【００５９】
図１０Ｂの例では、金属被覆された圧電送信機層２２が、ＴＦＴ基板３４の前面に接続するために、ＴＦＴ基板３４の周りに包まれる。図１０Ａのように、第１の送信機電極２４ａは、第１の送信機接合パッド３３ａに重なるＡＣＦ  ９６に接触する。第２の送信機電極２６ａは、銀エポキシまたは銀インクのような導電性接着剤８３によって第２の送信機接合パッド３３ｂに接続され得る。導電性接着剤８３は、たとえば、ディスペンシングされてよく、またはインクジェット印刷されてよい。
【００６０】
図１０Ｃの例では、送信機接合パッドおよび受信機接合パッド３３ａ、３３ｂ、および３３ｃからのすべての接続は、ＡＣＦ  ９６によって行われてよく、図１０Ａのように、第２の送信機電極２６ａは導電性ビア８１を通じてＡＣＦ  ９６に接続される。
【００６１】
上で示されたように、いくつかの実装形態では、ＦＰＣは、超音波送信機または受信機の上または下にあり得る。そのような実装形態では、ＦＰＣの電極は、圧電層の金属被覆された電極または圧電層自体と直接電気的に連絡していてよい。図１１Ａおよび図１１Ｂは、フレキシブルプリント回路の電極が超音波センサの圧電層と直接電気的に連絡している実装形態の例を示す。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ中の電極は、薄い絶縁層によって圧電層から分離され得ることに留意されたい。たとえば、ＦＰＣ中の電極と圧電層との間の０．１μｍから２０μｍの絶縁層は、これら２つの間の電気的な連絡を可能にする。
【００６２】
図１１Ａは、圧電受信機層３６の上にあるＦＰＣ  ９０を示し、圧電受信機層３６は、接着剤６６を介してＴＦＴ基板３４に接合され、ＴＦＴピクセル回路３２に電気的に結合される。以前の図において示される実装形態とは異なり、圧電受信機層３６は金属被覆されないことに留意されたい。ＦＰＣ  ９０は、接着剤７３によってプラテン４０に接合される。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ  ９０は、ホットプレス接合によって、および／または別個の接着剤を使用することによって、圧電受信機層３６の上にありそれに取り付けられ得る。この取り付けの間の温度は、いくつかの実装形態では８５℃未満であり得る。ＦＰＣ  ９０は、ＡＣＦ  ９６または他の適切な導電性材料によって、ＴＦＴ基板３４上の導電性接合パッド３３に接続され得る。このようにして、ＦＰＣ  ９０への接続は、上で説明されたように、超音波送信機および／または他のセンサコンポーネントから行われ得る。このようにして、ＦＰＣ  ９０上に配設されるＣＯＦが取り付けられたＡＳＩＣ  ９２に対する接続が行われ得る。ＦＰＣ  ９０上の補強具９４も図１１Ａに図示されている。いくつかの実装形態では、超音波送信機２０（図示せず）は、ＴＦＴピクセル回路３２とは反対側で、ＴＦＴ基板３４に取り付けられ得る。
【００６３】
図１１Ｂの例では、ＦＰＣ  ９０は、圧電送信機層２２に直接取り付けられる。いくつかの実装形態では、ＦＰＣ  ９０は、ホットプレス接合によって、および／または別個の接着剤を使用することによって、圧電送信機層２２に取り付けられる。この取り付けの間の温度は、いくつかの実装形態では８５℃未満であり得る。圧電送信機層２２は、第１の送信機電極２４ａの一方の側が金属被覆され、第１の送信機電極２４ａは、導電性ビア８１を通ってＦＰＣ  ９０に接続することができ、接着剤６８によってＴＦＴ基板３４に接合されてよい。いくつかの実装形態では、超音波送信機の第２の送信機電極（図示せず）は、ＦＰＣ  ９０内の、またはＦＰＣ  ９０上の電極である。図１１Ｂの例のいくつかの実装形態では、２つのＦＰＣが利用されてよく、一方は示されるように圧電送信機層２２に接合され、他方は上で説明されたようにＴＦＴ基板または圧電受信機層に接合される。いくつかの実装形態では、圧電受信機層３６は、圧電送信機層２２とは反対側のＴＦＴ基板３４上のＴＦＴピクセル回路３２（図示せず）に取り付けられ得る。
【００６４】
いくつかの実装形態では、圧電層は、圧電送信機層２２と圧電受信機層３６の両方を形成するために、ＴＦＴ基板の周りに包まれ得る。図１２Ａ〜図１２Ｃは、同じ圧電層が包み込み構成で受信機と送信機の両方のために使用される超音波センサの例を示す。
【００６５】
図１２Ａは、ＴＦＴピクセル回路３２を伴う上面が重畳するプラテン（図示せず）に面するように構成されるように、ＴＦＴ基板３４が配向される例を示す。圧電送信機層２２および圧電受信機層３６は、単一の圧電層から形成され、圧電受信機層３６はＴＦＴ基板３４の上にあり、圧電送信機層２２はＴＦＴ基板３４の下にある。上で説明されたように、圧電受信機層３６は、ＴＦＴピクセル回路３２に電気的に結合され、接着剤６６によってＴＦＴ基板３４に接合される。圧電送信機層２２は、金属被覆され、接着剤６８によってＴＦＴ基板３４に接合される。
【００６６】
ＡＣＦ  ９６は、第１の送信機電極２４ａと第２の送信機電極２６ａ、および受信機バイアス電極３９ａに電気的に接続するために、ＴＦＴ基板３４上の第１の送信機接合パッド３３ａおよび第２の送信機接合パッド３３ｂおよび受信機接合パッド３３ｃに重なる。導電性ビア８１は、第２の送信機電極２６ａおよび受信機バイアス電極３９ａをＡＣＦに接続することができる。ＴＦＴ基板３４上の導電性経路は、ＦＯＧパッド３５およびＦＯＧパッド３５に重なるＡＣＦ  ９６を介して、接合パッド３３ａ、３３ｂ、および３３ｃをＦＰＣ  ９０上のＡＳＩＣ  ９２に接続することができる。
【００６７】
図１２Ｂは、ＴＦＴピクセル回路３２および圧電受信機層３６がＴＦＴ基板３４の下にあり、圧電送信機層２２がＴＦＴ基板３４の上にあるように、ＴＦＴ基板が配向される例を示す。ＡＣＦ  ９６は、第１の送信機電極２４ａと第２の送信機電極２６ａ、および受信機バイアス電極３９ａに電気的に接続するために、ＴＦＴ基板３４上の第１の送信機接合パッド３３ａおよび第２の送信機接合パッド３３ｂおよび受信機接合パッド３３ｃを覆う。導電性ビア８１は、第２の送信機電極２６ａおよび受信機バイアス電極３９ａをＡＣＦに接続することができる。ＴＦＴ基板３４上の導電性経路は、ＦＯＧパッド３５およびＦＯＧパッド３５に重なるＡＣＦ  ９６を介して、接合パッド３３ａ、３３ｂ、および３３ｃをＦＰＣ  ９０上のＡＳＩＣ  ９２に接続することができる。いくつかの実装形態では、プラテン４０（図示せず）が、圧電送信機層２２に取り付けられ得る。
【００６８】
図１２Ｃは、圧電送信機層および圧電受信機層を形成するための、ＰＶＤＦ圧電層の金属被覆の例を示す。図１２Ｃの例は、受信機が下面にあり送信機が上面にある構成に対応する。図１２Ｃに示されるように、圧電層７２は、曲げと成形を容易にするための切り欠き７０を含み得る。図１２Ｃは、折りたたまれていない、および折りたたまれた金属被覆された圧電層７２の上面図および下面図を示す。まず、１１０において、折りたたまれていない金属被覆された圧電層７２の上面図が示されており、圧電層７２は、受信機バイアス電極３９ａおよび第２の送信機電極２６ａを形成するために金属被覆される。図１２Ｃの例において、金属被覆は銅（Ｃｕ）の上のニッケル（Ｎｉ）であるが、銀ウレタンまたは銀インクのような金属含浸されたポリマーを含む、任意の適切な金属被覆または導電性材料が使用され得る。第２の送信機電極２６ａおよび受信機バイアス電極３９ａに接続された、導電性経路および接合パッド４３ｂおよび４３ｃもそれぞれ示されている。１２０において、折りたたまれていない金属被覆された圧電層７２の下面図が示されており、圧電層７２は、受信機感知電極４１ａおよび第１の送信機電極２４ａを形成するために金属被覆される。いくつかの実装形態では、受信機感知電極４１ａおよび関連する接合パッド４３ｄは形成されない。いくつかの実装形態では、第１の受信機感知電極４１ａは、ＡＣＦのような異方性導電フィルム、異方性導電ポリマー、またはＡＰＴＥＳのような薄く軽度に導電性の層を含む。いくつかの実装形態では、受信機感知電極４１ａは、ＴＦＴピクセル回路３２の背後のピクセル入力電極３８と嵌合するサイズおよびピッチを伴う、電気的に絶縁された電極のパターニングされたアレイを含む。第１の送信機電極２４ａおよび受信機感知電極４１ａにそれぞれ接続された、導電性経路および接合パッド４３ａおよび４３ｄも示されている。折りたたまれた圧電層７２の上面図が１３０において示されており、図において受信機バイアス電極３９ａが見えており折りたたみ７５が示されている。接合パッド４３ａ〜４３ｄも示されている。１４０において、第２の送信機電極２６ａが見えている状態で、折りたたまれた圧電層７０の下面図が示されている。いくつかの実装形態では圧電層７２は実質的に光学的に透明であるので、折りたたまれた図１３０および図１４０は、折りたたまれた金属被覆された圧電層７２の上面の、および圧電層７２を通して見える電気配線を示すことに留意されたい。
【００６９】
図１２Ａ〜図１２Ｃに示される実装形態は、圧電送信機層の厚さと圧電受信機層の厚さとの間のばらつきを小さくし、送信機および受信機が自己整列されることを可能にし、ＴＦＴ基板の上部または下部に折りたたまれた圧電送信機層および圧電受信機層を接合するために片側の接着剤が塗布されることを可能にし得る。いくつかの実装形態では、薄い金属電極は、より太い金属配線（たとえば、銀インク）とともに利用され得る。
【００７０】
超音波センサの層を一緒に接合するために、様々な接着層が図４および図７Ａ〜図１２Ｂに概略的に示されている。いくつかの実装形態では、これらの接着剤は、利用され得る接着剤の３つの分類の１つに関して特徴付けられ得る。これらの図に示される接着剤６２、６４、６５、６６、６８、６９、７１、および７３は、金属をガラスまたはプラスチックに（たとえば、金属電極をＴＦＴ基板、スペーサ、またはプラテンに）、金属を金属に（たとえば、金属電極を金属電極またはキャップに）、ガラスまたはプラスチックをガラスまたはプラスチックに（たとえば、ガラスまたはプラスチックのスペーサをガラスまたはプラスチックのプラテンに）、またはフレキシブルプリント回路をこれらの材料のいずれかに接合することができる。使用され得る接着剤の例は、感圧接着剤およびエポキシを含む。様々な実装形態によれば、超音波送信機および／または超音波受信機とプラテンとの間に配設される接着層は、音響的な反射および吸収を最小限にするために、比較的薄くてよく、たとえば、約２５μｍ未満または約１０μｍ未満であってよい。いくつかの実装形態では、接着剤の厚さは、約５μｍ未満、または約２μｍ未満であり得る。いくつかの実装形態では、ＰＳＡのような接着層は、組立の前に片側または両側に除去可能なライナーを有し得る。いくつかの実装形態では、接着剤は、バッキング層の各々の側に薄い接着層を伴う中心バッキング層を含んでよく、１つまたは複数の除去可能なライナーが任意選択で、組立の前に片方または両方の接着層の外側表面に取り付けられる。接着剤は、均一な音響的な反射および吸収のために、実質的に均一な厚さを有し得る。たとえば、厚さは＋／−２μｍ以上は変動しないことがある。気泡、または材料の密度、厚さ、および音速の大きな変動のような、音響的な不均一性の形成を防ぐように、接合が実行され、接着剤が選択される。
【００７１】
接着剤６６は、圧電受信機層をＴＦＴ基板に接合し、接着剤６２、６４、６５、６８、６９、７１、および７３に関して上で説明されたものと同じ特性を有し得る。上で論じられたように、ＡＣＦのような垂直方向に導電性の接着剤およびＡＰＴＥＳのような高度に抵抗性の（軽度に導電性の）接着剤が利用され得る。いくつかの実装形態では、接着剤は、少なくとも約６ＭΩ−ｃｍまたは少なくとも約１０ＭΩ−ｃｍという横方向の抵抗を有し得る。いくつかの実装形態では、接着剤は、約１ＭΩ−ｃｍより大きな抵抗を伴い軽度に導電性であり得る。
【００７２】
接着剤６５は、金属の裏側キャップをＴＦＴ基板に接合することができる。したがって、接着剤６５は、高い凝集強度を有し、ＴＦＴ基板に対する信頼性のある接着を実現する。例には、感圧接着剤およびエポキシがある。いくつかの実装形態では、同じ材料が、超音波送信機に金属キャップを接合する接着剤７１のためにも使用され得る。これらの接合は、センサの層への水分の進入を減らすために、１つまたは複数の保護層によって被覆され得る。
【００７３】
図１３Ａは、ＴＦＴ基板の周りを包むように構成されるフレキシブルプリント回路の概略的な図の例を示す。ＦＰＣ  ９０は、ＦＰＣ  ９０の上に印刷される、または別様に形成される制御およびデータ配線９１と、低抵抗の圧電送信機および圧電受信機の配線９３とを有する、フレキシブルケーブル８９を含み得る。フレキシブルケーブル８９は、送信機および受信機の配線９３が送信機および受信機の接合パッド９７に接続する包み込み部分９５を含み得る。ノッチ９８または他の機構が、包み込み部分９５をフレキシブルケーブル８９の残りから分離するために、フレキシブルケーブル８９に含まれ得る。ノッチ９８は、フレキシブルケーブル８９が、ＴＦＴ基板の一部分の周りに容易に包まれること、コンポーネントまたは整列のマークを覆うのを避けること、または整列を支援することを可能にし得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスリット、スロット、または穴が、ディスペンシングされた、または別様に塗布された導電性材料によって覆われた、またはそれらによって充填されたビアとして機能することができ、電気的接続が、フレキシブルケーブルの一方の側と別の側もしくは層との間に、または背後の基板との間に形成されることを可能にする。
【００７４】
いくつかの実装形態では、図１３ＡのＦＰＣ  ９０のようなフレキシブルプリント回路は、組立プロセスの間にＴＦＴ基板の列の一部である１つのＴＦＴ基板に取り付けられ得る。図１３Ｂ〜図１３Ｇは、薄膜トランジスタのセンサアレイにフレキシブルプリント回路を接合するためのプロセスの様々な段階の概略的な図の例を示す。図１３Ｂは、ＴＦＴ基板３４ａ〜３４ｄの列４４の例を示す。各ＴＦＴ基板３４ａ〜３４ｄは、ピクセル回路のアレイを含む中心領域８７と、ゲートドライバ、データ記憶装置、マルチプレクサ、および図３Ａおよび図３Ｂを参照して上で説明されたような追加の回路のための１つまたは複数の周辺領域９９と、ＦＰＣに接続するための１つまたは複数のＦＯＧパッド３５とを含む。列４４は、ＴＦＴ基板３４ａ〜３４ｄを単離するためのスクライブ部分８６においてスクライビングされるように構成される。単離の前に、ＦＰＣは各ＴＦＴ基板３４ａ〜３４ｄに取り付けられ得る。図１３Ｃは、ＡＣＦ  ９６によってＴＦＴ基板３４ｄに取り付けられたＦＰＣ  ９０ｄの例を示す。ＦＰＣ  ９０ｄ中のノッチ９８は、ＴＦＴ基板３４ｄの端と揃えられる。例示を目的に、ＡＣＦ  ９６は図１３Ｃに示されないが、ＡＣＦ  ９６はＴＦＴ基板３４ｄ（図１３Ｂに示される）のＦＯＧパッド３５とＦＰＣ  ９０ｄとの間に配設される。ＡＣＦ  ９６は、ＦＰＣ  ９０ｄをＴＦＴ基板３４ｄに物理的に接続し、ＦＰＣ  ９０ｄの制御およびデータ配線９１をＴＦＴ基板３４ｄのＦＯＧ  ３５に電気的に接続することができる。ＦＰＣ  ９０ｄはまた、その上に印刷された送信機および受信機の接合パッド９７を伴う包み込み部分９５を含む。包み込み部分９５は、ＴＦＴ基板３４ｄの反対側を包み込むように構成され、送信機および受信機の接合パッド９７は、その側でＴＦＴ基板３４ｄに接続するように構成される。たとえば、送信機および受信機の接合パッド９７は、裏側に搭載された送信機に、または送信機および受信機のペアからのリードに接続することができる。
【００７５】
組立プロセスはさらに、単離および包み込みの前に、列４４の中のＴＦＴ基板３４ａ〜３４ｄの各々へのＦＰＣの取り付けを伴い得る。図１３Ｄは、ＡＣＦ  ９６（明瞭性のために図示されていない）によってＴＦＴ基板３４ｃのＦＯＧパッド３５に取り付けられたＦＰＣ  ９０ｃの例を示す。ＦＰＣ  ９０ｃの包み込み部分９５は、ＦＰＣ  ９０ｄの上にあるがＦＰＣ  ９０ｄに接続されない。ＦＰＣ  ９０ｃ中のノッチ９８は、ＴＦＴ基板３４ｃとＴＦＴ基板３４ｄとの間にあるスクライブ部分８６と揃えられる。このようにして、ＦＰＣ  ９０ｃは、スクライブ部分８６を覆わず、または不明瞭にしない。
【００７６】
図１３Ｅは、ＴＦＴ基板３４ａ〜３４ｄの単離の例を示す。各ＴＦＴ基板３４ａ〜３４ｄは、ＦＰＣ  ９０ａ〜９０ｄに取り付けられるように示され、取り付けは図１３Ｃおよび図１３Ｄに関して上で説明されたように実行される。破線によって示されるような、ＴＦＴ基板３４ａおよび３４ｂ、ＴＦＴ基板３４ｂおよび３４ｃ、ならびにＴＦＴ基板３４ｃおよび３４ｄの各々の間のスクライブ部分８６において、スクライビングが実行される。ＦＰＣ  ９０ａ〜９０ｄはスクライビングされた部分８６のいずれとも重ならないので、スクライビングはＦＰＣを切断することを伴わない。図１３Ｆは、ＴＦＴ基板３４の周りにＦＰＣ  ９０の包み込み部分９５を包む前の、ＦＰＣ  ９０に取り付けられる単離されたＴＦＴ基板３４の例を示す。図１３Ｇは、ＴＦＴ基板３４の周りに包まれる包み込み部分９５を伴う、図１３Ｅにおける単離されたＴＦＴ基板３４の例を示す。いくつかの実装形態では、包み込み部分は次いで、ＴＦＴ基板３４に物理的および／または電気的に接続され得る。図１３Ｂ〜図１３Ｇに示される例示的な組立プロセスは、たとえば、図５のブロック１１４または図６のブロック１２６の一部として実行され得る。
【００７７】
いくつかの実装形態では、ＦＰＣ  ９０の一部分はＴＦＴ基板３４の上側（回路側）に取り付けられ、別の部分はＴＦＴ基板３４の裏側に取り付けられてよく、ＦＰＣ  ９０の一部分はＴＦＴ基板３４の端の周りを緩くまたは固く包む。ＦＰＣ  ９０の別の部分は、外部への電気的接続のために、ＴＦＴ基板３４から離れるように延び得る。ＦＰＣ  ９０は、ＦＰＣ  ９０に取り付けられた１つまたは複数の能動コンポーネントまたは受動コンポーネントを有してよく、コンポーネントは、ＴＦＴ基板３４の上側の近くの部分、包まれた部分、ＴＦＴ基板３４の裏側に取り付けられた部分、または超音波センサ組立体から離れるように延びるＦＰＣ  ９０の部分を含む、ＦＰＣ  ９０に沿った１つまたは複数の位置に配置される。補強具が、超音波送信機層の後ろまたはコネクタの近くのような、戦略的な位置においてＦＰＣ  ９０に追加され得る。ＦＰＣ  ９０と圧電送信機との間の離隔を制御するために、スタンドオフがＦＰＣ  ９０に含まれ得る。上で述べられたように、ＦＰＣ  ９０は、能動コンポーネント、受動コンポーネント、およびコネクタを収容するために、単層または多層であってよい。
【００７８】
本開示で説明される製作方法の１つまたは複数の動作は、１つまたは複数のコンポーネントを配置し、２つ以上のコンポーネントを一緒に接合し、導電性インクまたはエポキシをディスペンシングするための、１つまたは複数のステーションまたはモジュールと、プロセスを行うためのプログラム命令を含むコントローラとを含む、装置において実施され得る。真空接合のためのモジュールは、真空チャンバー、および吸気口、排気口、真空を確立し維持するためのポンプ、圧力板または隔壁およびアンビルとして機能し得る棚、ならびに温度を制御するためのヒーターを含み得る。ラミネーションのためのモジュールは、可動のプレス、吸気口、排気口、ラミネートされるべき部分に制御された供給速度で供給するための回転シリンダー、回転シリンダーに圧力を加えるための空圧シリンダー、および温度を制御するためのヒーターを含み得る。ディスペンシングのためのモジュールは、ディスペンサ、および整列を検出するための１つまたは複数のセンサ、制御可能なＸ−Ｙステージ、シリンジ、ならびに、シリンジに取り付けられる空圧シリンダーまたは容積式の機構を含み得る。いくつかの実装形態では、コントローラは、装置が開示される実装形態に従って方法を実行できるように、プログラム命令を実行するように構成される、１つまたは複数のメモリデバイスおよび１つまたは複数のプロセッサを含み得る。プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ，ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）またはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入力／出力接続、モーターコントローラ基板、および他の同様のコンポーネントを含み得る。適切なプロセス動作を実施するためのプログラム命令は、プロセッサ上で、またはプロセッサによって実行され得る。これらのプログラム命令は、メモリデバイスに、またはコントローラと関連付けられる他の機械可読媒体に記憶されてよく、またはネットワークを通じて提供されてよい。
【００７９】
いくつかの実装形態では、コントローラは、装置の動作のすべて、大半、または一部を制御することができる。たとえば、コントローラは、導電性インクのディスペンシングまたは接着剤のラミネーティングと関連付けられる動作のすべてまたは大半を制御することができる。コントローラは、プロセス動作のタイミング、圧力レベル、温度レベル、および、図５および図６に関してさらに説明された特定の製造プロセスの他のパラメータを制御するための命令のセットを含む、システム制御ソフトウェアを実行することができる。いくつかの実装形態では、コントローラと関連付けられたメモリデバイスに記憶されている他のコンピュータプログラム、スクリプト、またはルーチンが、利用され得る。
【００８０】
いくつかの実装形態では、ユーザインターフェースがコントローラと関連付けられ得る。ユーザインターフェースは、ディスプレイスクリーンと、プロセス状態を表示するためのグラフィカルソフトウェアと、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォン、および他の同様のコンポーネントのようなユーザ入力デバイスとを含み得る。
【００８１】
いくつかの実装形態では、装置の動作を制御するためのプログラム命令は、たとえば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎ、または他のもののような、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語で書かれたコンピュータプログラムコードを含み得る。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトは、プログラム命令において特定されるタスクを実行するようにコントローラのプロセッサによって実行され得る。
【００８２】
いくつかの実装形態では、製造プロセスを監視するための信号が、コントローラのアナログおよび／またはデジタル入力接続によって提供され得る。製造プロセスを制御するための信号は、コントローラのアナログおよび／またはデジタル出力接続で出力され得る。
【００８３】
本明細書で開示された実装形態に関して説明された、様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアの互換性が、全般に機能に関して説明され、上で説明された様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、具体的な適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【００８４】
本明細書で開示された態様に関して説明された、様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実装するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチッププロセッサもしくは汎用マルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ，ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ，ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別のゲートもしくはトランジスタ論理、個別のハードウェアコンポーネント、または、本明細書で説明された機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、または任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくは状態機械であり得る。プロセッサはまた、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成のような、コンピューティングデバイスの組合せとして実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のステップおよび方法は、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【００８５】
１つまたは複数の態様では、説明された機能は、本明細書で開示された構造およびそれらの構造的等価物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアで、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。本明細書で説明された主題の実装形態はまた、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、または装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして実装され得る。
【００８６】
ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に記憶されてよく、またはコンピュータ可読媒体を通じて送信されてよい。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る、プロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することを可能にされ得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または、命令またはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用されコンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。また、あらゆる接続がコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用されるディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザディスク（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（ｄｉｓｋ）およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、データをレーザーで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれ得る。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上のコードおよび命令の、１つまたは任意の組合せまたはセットとして存在し得る。
【００８７】
本開示で説明された実装形態に対する様々な修正が、当業者には容易に明らかであり得るとともに、本明細書で定義された包括的な原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実装形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示された実装形態に限定されるものではなく、本開示、本明細書で開示された原理および新規の特徴に一致する、最も広い範囲を与えられるべきである。「例示的」という用語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明するいかなる実装形態も、必ずしも他の可能性または実装形態よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきであるとは限らない。さらに、当業者は、「上側」および「下側」という用語が、図の説明を簡単にするために使用されることがあり、適切に配向されたページ上の図の方位に対応する相対的な位置を示しており、実装されるデバイスの適切な配向を反映していない場合があることを容易に諒解するだろう。
【００８８】
別々の実装形態の文脈で本明細書で説明されているいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せでも実装され得る。反対に、単一の実装形態の文脈で説明されている様々な特徴は、複数の実装形態において別個に、または任意の適切な部分的組合せでも実装され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上で説明され、初めにそのように請求されることもあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除されることがあり、請求される組合せは、部分的組合せ、または部分的組合せの変形を対象とすることがある。
【００８９】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示された特定の順序で、もしくは順番に実行される必要がないこと、またはすべての図示された動作が実行される必要があるとは限らないことを、当業者は容易に認識するだろう。さらに、図面は、流れ図の形態で１つまたは複数の例示的なプロセスを概略的に示すことがある。しかしながら、示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、示される動作のいずれかの前に、後に、それと同時に、またはそれらの間に、実行され得る。いくつかの状況において、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上で説明された実装形態における様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実装形態でそのような分離を要求するものとして理解されるべきでなく、説明されたプログラムコンポーネントおよびシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合され、または複数のソフトウェア製品へとパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実装形態が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に列挙される活動は、異なる順序で実行されてよく、それでも望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０  超音波センサシステム
２０  超音波送信機
２１  超音波
２２  圧電送信機層
２３  超音波エネルギー
２４ａ  第１の送信機電極
２４ｂ  第１の送信機リード
２５  物体
２６ａ  第２の送信機電極
２６ｂ  第２の送信機リード
２７  谷間
２８  指紋の隆線
３０  超音波受信機
３２  ピクセル回路
３３ａ  第１の送信機接合パッド
３３ｂ  第２の送信機接合パッド
３３ｃ  受信機接合パッド
３３ｄ  ＴＦＴアレイ導電性接合パッド
３４ａ  ＴＦＴ基板
３４ｂ  ＴＦＴ基板
３４ｃ  ＴＦＴ基板
３４ｄ  ＴＦＴ基板
３５  ＦＯＧパッド
３６  圧電受信機層
３８  ピクセル入力電極
３９ａ  受信機バイアス電極
３９ｂ  受信機バイアス電極リード
４０  プラテン
４１ａ  受信機感知電極
４２  表面
４３ａ  接合パッド
４３ｂ  接合パッド
４３ｃ  接合パッド
４３ｄ  接合パッド
４４  列
５０  制御電子装置
６０  裏側キャップ
６１  空隙
６２  接着剤
６４  接着剤
６５  接着剤
６６  接着剤
６８  接着剤
６９  接着剤
７０  切り欠き
７１  接着剤
７２  圧電層
７３  接着剤
７５  折りたたみ
８０  スペーサ層
８１  導電性ビア
８３  導電性接着剤
８６  スクライブ部分
８７  中心領域
８９  フレキシブルケーブル
９０ａ  ＦＰＣ
９０ｂ  ＦＰＣ
９０ｃ  ＦＰＣ
９０ｄ  ＦＰＣ
９１  データ配線
９２  ＡＳＩＣ
９３  圧電送信機および圧電受信機の配線
９４  補強具
９５  包み込み部分
９６  ＡＣＦ
９７  接合パッド
９８  ノッチ
９９  周辺領域
１００  プロセス
１２０  プロセス
【図１Ａ】
2016522650.tif 000003
【図１Ｂ】
2016522650.tif 000004
【図１Ｃ】
2016522650.tif 000005
【図２】
2016522650.tif 000006
【図３Ａ】
2016522650.tif 000007
【図３Ｂ】
2016522650.tif 000008
【図４】
2016522650.tif 000009
【図５】
2016522650.tif 000010
【図６】
2016522650.tif 000011
【図７Ａ】
2016522650.tif 000012
【図７Ｂ】
2016522650.tif 000013
【図８Ａ】
2016522650.tif 000014
【図８Ｂ】
2016522650.tif 000015
【図８Ｃ】
2016522650.tif 000016
【図８Ｄ】
2016522650.tif 000017
【図９Ａ】
2016522650.tif 000018
【図９Ｂ】
2016522650.tif 000019
【図９Ｃ】
2016522650.tif 000020
【図１０Ａ】
2016522650.tif 000021
【図１０Ｂ】
2016522650.tif 000022
【図１０Ｃ】
2016522650.tif 000023
【図１１Ａ】
2016522650.tif 000024
【図１１Ｂ】
2016522650.tif 000025
【図１２Ａ】
2016522650.tif 000026
【図１２Ｂ】
2016522650.tif 000027
【図１２Ｃ】
2016522650.tif 000028
【図１３Ａ】
2016522650.tif 000029
【図１３Ｂ】
2016522650.tif 000030
【図１３Ｃ】
2016522650.tif 000031
【図１３Ｄ】
2016522650.tif 000032
【図１３Ｅ】
2016522650.tif 000033
【図１３Ｆ】
2016522650.tif 000034
【図１３Ｇ】
2016522650.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月18日(2015.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波エネルギーを生成するための超音波送信機と、
プラテンと、
超音波エネルギーを検出するための超音波受信機とを備え、前記超音波受信機が、
薄膜トランジスタ基板上に配設された薄膜トランジスタピクセル回路のアレイと、
対向する第１の表面および第２の表面を有する圧電受信機層であって、前記第１の表面が前記薄膜トランジスタ基板に接着剤によって接合される、圧電受信機層と、
前記圧電受信機層の前記第２の表面に重なる受信機バイアス電極と
を含み、前記圧電受信機層が前記薄膜トランジスタピクセル回路と電気的に連絡している、装置。
【請求項２】
前記プラテンと前記超音波受信機との間に接合されたスペーサ層をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記圧電受信機層が前記プラテンと前記薄膜トランジスタ基板との間に配設され、前記超音波送信機が前記圧電受信機層とは反対の前記薄膜トランジスタ基板の側にある、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記圧電受信機層が前記プラテンと前記薄膜トランジスタ基板との間に配設され、前記超音波送信機が前記圧電受信機層と同じ前記薄膜トランジスタ基板の側にある、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記薄膜トランジスタ基板が前記プラテンと前記圧電受信機層との間に配設され、前記超音波送信機が前記圧電受信機層とは反対の前記薄膜トランジスタ基板の側にある、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記薄膜トランジスタ基板が前記プラテンと前記圧電受信機層との間に配設され、前記超音波送信機が前記圧電受信機層と同じ前記薄膜トランジスタ基板の側にある、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記プラテンとは反対の前記薄膜トランジスタ基板の側にあり前記薄膜トランジスタ基板に接合された保護キャップをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記薄膜トランジスタ基板に接合されたフレキシブルプリント回路をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記受信機バイアス電極がフレキシブルプリント回路上に配設される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記超音波送信機が、対向する第１の表面および第２の表面を有する圧電送信機層を含み、第１の送信機電極が前記第１の表面に重なり、第２の送信機電極が前記第２の表面に重なる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の送信機電極と前記第２の送信機電極の一方がフレキシブルプリント回路上に配設される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
超音波エネルギーを検出するための超音波受信機を備える装置であって、前記超音波受信機が、
薄膜トランジスタ基板上に配設された薄膜トランジスタピクセル回路のアレイと、
対向する第１の表面および第２の表面を有する圧電層であって、前記第１の表面が前記薄膜トランジスタ基板に接着剤によって接合される、圧電層と、
前記圧電層の前記第２の表面に重なる受信機バイアス電極と
を含み、前記圧電層が前記薄膜トランジスタピクセル回路と電気的に連絡している、装置。
【請求項１３】
前記接着剤が少なくとも１ＭΩ・ｃｍという横方向の抵抗を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記接着剤が、異方性導電フィルムおよび（３-アミノプロピル）トリエトキシシランから選択される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記接着剤が約１０μｍ以下の厚さを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記圧電層の前記第２の表面に重なるフレキシブルプリント回路をさらに備え、前記フレキシブルプリント回路が前記受信機バイアス電極を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記フレキシブルプリント回路が前記薄膜トランジスタ基板上の１つまたは複数の導電性パッドに接合される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
薄膜トランジスタ基板上に配設された薄膜トランジスタピクセル回路のアレイと、
圧電送信機層を含む超音波エネルギーを生成するための超音波送信機と、
対向する第１の表面および第２の表面を有する圧電受信機層を含む、超音波エネルギーを検出するための超音波受信機であって、前記第１の表面が前記薄膜トランジスタ基板に接着剤によって接合される、超音波受信機と、
前記薄膜トランジスタ基板の周りに包まれた圧電層とを備え、前記圧電層が、前記圧電送信機層および前記圧電受信機層を形成する、装置。
【請求項１９】
プラテンをさらに備え、前記圧電受信機層が、前記薄膜トランジスタ基板と前記プラテンとの間に配設される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
プラテンをさらに備え、前記圧電送信機層が、前記薄膜トランジスタ基板と前記プラテンとの間に配設される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
薄膜トランジスタ基板を設けるステップと、
圧電受信機を設けるステップと、
圧電送信機を設けるステップと、
フレキシブルプリント回路を設けるステップと、
超音波センサを形成するために、前記薄膜トランジスタ基板と、前記圧電受信機と、前記圧電送信機と、前記フレキシブルプリント回路とを組み立てるステップであって、前記圧電受信機を接着剤によって前記薄膜トランジスタ基板に接合するステップを含む、組み立てるステップとを備える、方法。
【請求項２２】
スペーサ層を設けるステップと、前記超音波センサを形成するために、前記薄膜トランジスタ基板、前記圧電受信機、前記圧電送信機、および前記フレキシブルプリント回路とともに前記スペーサ層を組み立てるステップとをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
裏側キャップを設けるステップと、前記超音波センサを形成するために、前記薄膜トランジスタ基板、前記圧電受信機、前記圧電送信機、および前記フレキシブルプリント回路とともに前記裏側キャップを組み立てるステップとをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記薄膜トランジスタ基板と、前記圧電受信機と、前記圧電送信機と、前記フレキシブルプリント回路とを組み立てるステップが、
前記圧電受信機を前記薄膜トランジスタ基板に接合するステップと、
前記フレキシブルプリント回路を前記薄膜トランジスタ基板に接合するステップと、
前記圧電受信機の受信機バイアス電極を電気的に接続するステップと、
前記圧電送信機を接合するステップと、
前記圧電送信機の送信機電極を電気的に接続するステップとを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
スペーサ層を前記圧電受信機に接合するステップをさらに備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
裏側キャップを接合するステップをさらに備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記圧電受信機層が前記薄膜トランジスタピクセル回路に容量的に結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
前記圧電層が前記薄膜トランジスタピクセル回路に容量的に結合される、請求項１２に記載の装置。
【国際調査報告】
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