CN115605070A - 压电聚合物溶液的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种压电聚合物溶液的制备方法及其应用，所述压电聚合物溶液用于制备超声换能器，所述压电聚合物溶液的制备方法包括：在预定温度下，将压电聚合物溶解于溶剂，所述预定温度为20℃～30℃；以及，对所述溶剂搅拌预定时间后，得到压电聚合物溶液。使压电聚合物在20℃～30℃溶解于溶剂中，配制成用于制备超声换能器的压电聚合物溶液，能够提高采用该压电聚合物溶液制成的超声换能器的压电层的透明度和压电常数等性能，进而优化超声换能器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及超声换能器领域，具体涉及一种压电聚合物溶液的制备方法及其应用。
背景技术
超声换能器是将声能和电能互相转换的器件，其中的压电层具有压电效应，用来发射或者接收超声波，因其具有能够穿透显示屏或壳体、避免光学干扰、识别生物体特征(如指纹)等优点，被广泛应用于智能终端设备上。然而，相关技术中，压电层普遍存在着透明度差、压电常数低、环路灵敏度低等缺陷，影响超声换能器及终端设备的性能。
发明内容
本申请提供一种压电聚合物溶液的制备方法及其应用，以至少解决现有技术中存在的压电层透明度差、压电常数低、环路灵敏度低等技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
本申请的一方面，提供一种压电聚合物溶液的制备方法，所述压电聚合物溶液用于制备超声换能器，包括：在预定温度下，将压电聚合物溶解于溶剂，所述预定温度为20℃～30℃；以及，对所述溶剂搅拌预定时间后，得到压电聚合物溶液。
可选地，所述对所述溶剂搅拌预定时间后，得到压电聚合物溶液包括：在所述预定温度下搅拌所述溶剂至透明后，再维持搅拌不超过48h，得到所述压电聚合物溶液。
可选地，还包括：将所述压电聚合物溶解于所述溶剂中后，在1.5bar～3bar的压强条件下，采用孔径为0.5μm～5μm的过滤网对得到的混合液进行过滤，得到所述压电聚合物溶液。
可选地，所述压电聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯均聚物、聚偏二氟乙烯-含氟单体共聚物中的一种或多种。
可选地，所述溶剂包括极性有机溶剂，所述极性有机溶剂包括酰胺类溶剂、砜类溶剂、酮类溶剂中的至少一种。
可选地，所述压电聚合物溶液中，所述压电聚合物的质量浓度为10％～20％。
本申请的另一方面，提供一种超声换能器的制备方法，包括：按照上述压电聚合物溶液的制备方法，制得所述压电聚合物溶液；将所述压电聚合物溶液涂覆于第一电极上，并形成压电薄膜；对所述压电薄膜依次进行晶化和极化，形成压电层；在所述压电层上形成第二电极，制得所述超声换能器。
可选地，所述第一电极形成于互补金属氧化物半导体芯片上。
可选地，采用旋涂工艺进行所述涂覆。
可选地，所述采用旋涂工艺进行所述涂覆的过程包括：将所述压电聚合物溶液置于所述第一电极，以第一转速进行一次涂覆后，再以第二转速进行二次涂覆，所述第二转速高于所述第一转速。
可选地，所述第一转速的范围为200rpm～500rpm，和/或，所述第二转速的范围为800rpm～3000rpm。
可选地，将所述压电聚合物溶液涂敷于第一电极上，经干燥后，形成所述压电薄膜；其中，所述干燥的条件为：温度为20℃～80℃，时间为30s～10min。
可选地，所述压电薄膜的厚度为5μm～20μm。
可选地，所述晶化的过程包括：将所述压电薄膜在第一温度下烘烤45min～120min，所述第一温度大于所述压电薄膜的居里温度且小于所述压电薄膜的熔化温度。
可选地，所述极化的过程包括：将所述压电薄膜置于100V/μm～200V/μm的电场中进行极化。
可选地，所述极化的过程包括：将所述压电薄膜在100V/μm～200V/μm的电场中放置进5min～20min，以对所述压电薄膜进行极化。
可选地，还包括：对经所述极化后的压电薄膜进行图形化，以形成所述压电层，所述图形化的过程包括：在经所述极化后的压电薄膜上形成第一粘接层；在所述第一粘接层上形成光刻胶层，并在所述光刻胶层上形成刻蚀窗口；对所述第一粘接层和所述压电薄膜的由所述刻蚀窗口露出部分进行刻蚀；去除所述光刻胶层和所述第一粘接层，形成所述压电层。
可选地，在所述第一电极上形成第二粘接层，将所述压电聚合物溶液涂覆于所述第二粘接层上，并形成所述压电薄膜，以实现将所述压电聚合物溶液涂覆于第一电极上，并形成压电薄膜。
可选地，所述第二粘接层的厚度为10nm～200nm。
可选地，所述第二电极的厚度为2μm～30μm。
可选地，还包括：在所述第二电极上形成保护层，所述保护层的厚度为4μm～50μm。
本申请的再一方面，提供一种超声换能器，采用上述超声换能器的制备方法制成。
本申请的再一方面，提供一种电子设备，包括盖板以及上述超声换能器。
本申请提供的压电聚合物溶液制备方法，使压电聚合物在预定温度(20℃～30℃)溶解于溶剂中，配制成压电聚合物溶液，该压电聚合物溶液用于制备超声换能器，能够提高采用该压电聚合物溶液制成的超声换能器的压电层的透明度和压电常数等性能，进而优化超声换能器的环路灵敏度等性能，同时具有条件温和、能耗低、操作简单等优势。
附图说明
图1为本申请实施例提供的超声换能器的制备方法的流程图；
图2a至图2d为本申请实施例一提供的超声换能器的制备流程的俯视示意图；
图3a至图3d为本申请实施例一提供的超声换能器的制备流程的剖视示意图；
图4a至图4f为本申请实施例一提供的超声换能器在CMOS芯片上的制备流程的剖视示意图；
图5为本申请一实施例提供的超声换能器的结构示意图；
图6为本申请另一实施例提供的超声换能器的结构示意图；
图7为本申请又一实施例提供的超声换能器的结构示意图；
图8a至图8d为本申请实施例一提供的超声指纹传感的压电薄膜图形化的流程示意图；
图9a至图9e为本申请实施例二提供的超声换能器的制备流程示意图；
图10为试验例1和对比例1的超声换能器的环路灵敏度与超声信号的激励频率的关系曲线。
附图标记说明：10：第一粘接层；20：光刻胶层；21：刻蚀窗口；1000：CMOS芯片；2000：压电薄膜；100：超声指纹芯片；101：可操作区；110：衬底；120：第一电极；130：钝化层；140：电极焊盘；150：引脚焊盘；161：第一连接线；162：第二连接线；200：压电层；210：倾斜面；300：第二电极；400：保护层；500：第二粘接层；600：导电保护层。
具体实施方式
超声换能器(或称超声传感器)是将声能和电能互相转换的器件，逐渐得到广泛应用，例如用于生物体特征(如指纹)识别。举例来说，超声指纹传感器是一种用于指纹识别的超声换能器，其利用超声波具有穿透材料的能力，且超声波到达不同材质表面时，被反射回的超声波能量及历经的路程不同，而进行指纹识别，因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹的嵴与峪所在的位置，超声指纹传感器能够渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的三维特征，识别真假手指，而且由于超声波具有一定穿透性，在手指有少量污垢或潮湿的情况下仍能识别，可以穿透设备的显示屏或者外壳，因此，越来越多地被应用到智能终端设备上。
具体地，超声换能器的压电层具有压电效应，在压电层发生形变时，其两端产生电压差；在其两端有电压差时，压电层可以发生形振动产生超声波。利用压电层的这种特性，实现机械振动和交流电信号的互相转换。
超声换能器的工作频率越高，其穿透性越好，越有利于生产清晰的生物体特征图像，提高生物体特征识别的准确度。超声换能器的工作频率与压电层的厚度成反比，在要求越高的生物体特征识别准确度时，意味着更薄的压电层。同时，为了获得足够的成像性能，超声换能器器的相邻两个压电柱(即下述第一电极)之间的间隔应当小于超声波波长，对于典型的超声指纹传感器，其相邻两个压电柱之间的间隔通常在50μm～100μm之间。
因此，压电层的制备工艺对超声换能器的性能至关重要。形成压电层的压电材料可以为压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)或高分子压电材料(如聚偏二氟乙烯(PVDF))等，在相同厚度条件下，相对于PZT，采用PVDF等高分子压电材料的超声换能器具有更大的回路灵敏度，受到广泛关注和应用。在采用PVDF等高分子压电材料的超声换能器的制备工艺中，通常是将PVDF等高分子压电材料在高温(一般大于50℃，通常为60℃～80℃)下溶解于溶剂中，配制成溶液，再利用该溶液形成压电层。
然而，相关技术中，压电层普遍存在着透明度差、压电常数低等缺陷，影响超声换能器及终端设备的性能。
鉴于上述问题，本申请实施例提供一种压电聚合物溶液的制备方法，该压电聚合物溶液用于制备超声换能器，包括：在预定温度下，将压电聚合物溶解于溶剂，该预定温度为20℃～30℃；以及，对溶剂搅拌预定时间后，得到压电聚合物溶液。
示例性地，上述预定温度可以为20℃、22℃、25℃、28℃、30℃或或介于其中的任意两者组成的范围。
根据发明人的长期研究，从用于制备超声换能器的压电聚合物溶液的配制过程出发，使压电聚合物在20℃～30℃溶解于溶剂中，配制成用于制备超声换能器的压电聚合物溶液，该压电聚合物溶液具体用于形成超声换能器的压电层，相对于常规的高温(如60℃～80℃)溶解过程，本申请实施例的低温溶解过程能够提高采用该压电聚合物溶液形成的压电层的透明度和压电常数(d33)等性能，推测原因可能在于，不同温度下溶解压电聚合物，会影响聚合物的分子结构(如链长)等条件，进而影响压电层的透明度和压电常数等性能，本申请实施例在20℃～30℃溶解压电聚合物，使压电层中的压电聚合物具有更为适宜的分子结构等特征，从而提高压电层的透明度和压电常数等性能。
研究显示，采用本申请实施例制得的压电聚合物溶液形成的压电层(或称压电膜)，其d33可高达25±1pC/N以上，而相关技术中，在高温下溶解压电聚合物制备压电聚合物溶液，形成的压电膜的d33一般低于21±2pC/N。对于超声换能器而言，其灵敏度与d33的关系满足Sloop∝STx*SRx∝d333，即超声换能器的环路灵敏度Sloop，正比于发射超声波灵敏度STx和接收超声波灵敏度SRx的乘积，正比于压电常数d33的三次方，当d33从21pC/N左右增加到25pC/N左右时，超声超声换能器的灵敏度提升为原来的(25/21)3＝1.69倍，即提升接近70％；在实际的测试中，可能由于寄生电容等因素的影响，超声换能器的灵敏度提升接近50％，利于提高超声波信号强度，提高超声波成像清晰度。
此外，本申请实施例提供的压电聚合物溶液的制备方法，通过低温(20℃～30℃)溶解压电聚合物，配制成压电聚合物溶液，还具有条件温和、能耗低、操作简单等优势。
在一些具体实施例中，对溶剂搅拌预定时间后，得到压电聚合物溶液的过程包括：在上述预定温度(20℃～30℃)下搅拌溶剂至透明后，再维持搅拌不超过48h，得到压电聚合物溶液，这样，利于压电聚合物的充分溶解，同时进一步优化采用该压电聚合物溶液形成的压电层的透明度和压电常数等性能。
具体实施时，可以将溶剂加入反应釜中，并开始搅拌，然后再将压电聚合物缓慢加入反应釜中，同时开始调控反应釜至预设温度(即20℃～30℃)，具体可以通过水浴加热等方式调控至预设温度，在溶液透明后，继续维持搅拌一段时间(不超过48h)，然后将溶液从反应釜中取出，即制得压电聚合物溶液。
此外，将压电聚合物溶解于溶剂中后，还可以对得到的混合液进行过滤，例如采用孔径为0.5μm～5μm的过滤网进行过滤，收集滤液，即得到压电聚合物溶液。其中，过滤过程中可以进行加压，例如在1.5bar～3bar的压强条件下进行过滤，以提高过滤效率。
示例性地，过滤网的孔径可以为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm或介于其中的任意两者组成的范围。过滤过程中的压强条件例如为1.5bar、2bar、2.5bar、3bar或介于其中的任意两者组成的范围。
在一些实施例中，压电聚合物可以包括聚偏二氟乙烯(PolyvinylideneFluoride，PVDF)、聚偏二氟乙烯均聚物、聚偏二氟乙烯-含氟单体共聚物(Copolymer)中的一种或多种。
可以理解的是，聚偏二氟乙烯-含氟单体共聚物为PVDF与含氟单体共聚而成的聚合物，含氟单体例如包括三氟乙烯(Trifluoroethylene,TrFE)、三氟氯乙烯(Chlorotrifluoroethene，CTFE)、四氟乙烯(Tetrafluoroethylene，TFE)中的一种或多种，即聚偏二氟乙烯-含氟单体共聚物可以包括PVDF与这些单体中的一者共聚而成的二元共聚物、PVDF与这些单体中的两者共聚而成的三元共聚物、PVDF与这些单体中的三者共聚而成的四元共聚物中的一种或多种。
在一些具体实施例中，聚偏二氟乙烯-含氟单体共聚物包括聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物(PVDF-TrFE)、聚偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(PVDF-CTFE)、聚偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF-TFE)、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(PVDF-TrFE-CTFE)、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF-TrFE-TFE)、聚偏二氟乙烯-三氟氯乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF-TFE)、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF-TrFE-CTFE-TFE)中的一种或多种。
此外，上述聚偏二氟乙烯-含氟单体共聚物中，含氟单体的质量含量可以为10％～50％，例如10％、15％、18％、20％、22％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或介于其中的任意两者组成的范围。
含氟单体的含量通常会影响由该共聚物形成的压电膜的熔点、居里温度、介电常数和压电常数等性质，以PVDF-TrFE为例，示例性地，当TrFE的质量含量为20％左右时，所形成的压电膜的熔点约为150℃，居里温度约为136℃，介电常数在9-12之间，压电常数在24-30之间；当TrFE的质量含量为25％左右时，所形成的压电膜的熔点约为150℃，居里温度约为115℃，介电常数在9-12之间，压电常数在24-30之间；当TrFE的质量含量为30％左右时，所形成的压电膜的熔点约为151℃，居里温度约为100℃，介电常数在10-14之间，压电常数在18-22之间；当TrFE的质量含量为45％左右时，所形成的压电膜的熔点约为158℃，居里温度约为60℃，介电常数在10-14之间，压电常数在18-22之间。
一般情况下，随着含氟单体含量的升高，熔点升高，居里温度降低，介电常数升高，压电常数降低。熔点和距离温度的差值越大，制备压电层的工艺窗口越大，例如，在压电层的制备过程中，一般涉及压电薄膜的晶化，晶化时的温度大于压电薄膜的居里温度，而小于压电薄膜的熔点，这样，当居里温度与熔点差值越大时，晶化的工艺窗口越大，可在更大温度范围内进行晶化；介电常数越大，则电容越大，寄生电容引起的信号衰减更小；压电常数越大，则发生的超声波信号越强，同时接收的超声信号转化为电信号的强度越强。
在一些具体实施例中，综合考虑上述因素、以及超声换能器制备过程中的工艺要求(如超声换能器为超声指纹传感器时，通常需要在120℃左右进行可靠性等测试)等因素，可以选择TrFE的质量含量为20％左右的PVDF-TrFE。
此外，上述溶剂可以包括极性有机溶剂，例如包括酰胺类溶剂、砜类溶剂、酮类溶剂中的一种或多种，示例性地，酰胺类溶剂可以包括二甲基甲酰胺和/或二甲基乙酰胺等，砜类溶剂包括二甲基亚砜等，酮类溶剂包括丁酮(Methyl ethyl ketone，MEK)等。
为进一步优化压电层性能，通过上述过程所配制的压电聚合物溶液中，压电聚合物的质量浓度为10％～20％，即压电聚合物的质量与压电聚合物和溶剂的质量之和的比例为10％～20％，例如10％、12％、15％、18％、20％或介于其中的任意两种组成的范围。
采用由上述制备过程配制而成的压电聚合物溶液，可形成超声换能器中的压电层，该压电层具有良好的透明度和压电常数等性能，进而可优化超声换能器性能。以下，结合附图对本申请实施例的超声换能器及其制备方法进行具体介绍。
实施例一
图1为本申请实施例提供的超声换能器的制备方法的流程图；图2a至图2d为本申请实施例一提供的超声换能器的制备流程的俯视示意图；图3a至图3d为本申请实施例一提供的超声换能器的制备流程的剖视示意图；图4a至图4f为本申请实施例一提供的超声换能器在CMOS芯片上的制备流程的剖视示意图。图2a至图2d是以一个超声指纹芯片100为例，超声换能器的制备过程中的俯视图，图3a至图3d为图2a至图2d对应的A-A向剖视图；而图4a至图4f示出的是在圆形的CMOS芯片1000制备超声换能器的过程，其中，CMOS芯片1000上通常设置多个芯片单元100。本申请实施的超声换能器的制备方法包括如下步骤S100、S110、S130、S140、S150。
步骤S100：按照上述压电聚合物溶液的制备方法，配制压电聚合物溶液，不再赘述。
步骤S110：结合图1、图2a、图3a以及图4b，在第一电极120上涂敷压电聚合物溶液(即将压电聚合物溶液涂覆于第一电极120上)，并形成压电薄膜2000。
在本申请实施例中，第一电极120位于芯片单元100上，示例性地，超声换能器为用于指纹识别的超声指纹传感器，芯片单元100为超声指纹芯片，具体为用于超声指纹识别的专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)。
本申请实施例具体可以采用互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor transistor，CMOS)芯片，以下简称CMOS芯片1000，第一电极形成于CMOS芯片1000上。
结合图4a，CMOS芯片1000上具有多个芯片单元100。每个芯片单元100包括衬底110以及设置于衬底110上的第一电极120，第一电极120可以是通过溅射或者蒸镀形成在衬底110表面的金属电极阵列，该金属电极的材料可以是铝或者金等。
结合图4b，本申请实施例中CMOS芯片1000的衬底110为晶圆(wafer)，其形状为圆形。
此外，芯片单元100除了包括第一电极120外，还包括电性连接用的焊盘、放大器、开关等其他器件，这些器件具体可以设于衬底110的电路层中，金属电极阵列中的每一个第一电极120为一个像素(Pixel)电极，每个像素电极与电路层中的一个或多个器件电性耦合，能够在接收超声信号时收集压电层产生的电荷，或者在发射超声信号时接地或提供偏置信号。
此外，芯片单元100还包括设置于衬底110上表面的钝化层130，衬底110的上表面形成有第一电极120(即钝化层130与第一电极120位于衬底110的同一表面)。
具体实施时，钝化层130覆盖在第一电极120以及除去第一电极120剩余部分的衬底110的上表面上，第一电极120区域对应的钝化层130被去除，例如利用刻蚀工艺去除第一电极120区域的钝化层130，从而使得第一电极120露出。如此设置，能够使得第一电极120与压电层200接触，减少寄生电容，且保证第一电极120的激励信号的电压全部作用于压电层200上，利于提高超声指纹识别效果。
其中，寄生电容指的是，本来没有在“那个地方”设计电容，但由于布线之间总是有互容，互容就好像是寄生在布线之间的一样，所以叫寄生电容，又称杂散电容。在超声换能器中，如果没有去除第一电极120对应的钝化层，那么压电层200和钝化层130之间形成的电容、钝化层130和第一电极120之间形成的电容，为寄生电容；而第一电极120与压电层200、压电层200与第二电极300之间的电容为有效电容。
当然，焊盘区域对应的钝化层130也被去除而使得焊盘露出，如此焊盘能够与其他部件电性连接。结合图2a，芯片单元100的焊盘可以包括电极焊盘140以及引脚焊盘150。电极焊盘140用于与第二电极300电性连接，引脚焊盘150用于连接外部的电路板，示例性的，金线或者铝线等引线的两端分别焊接于引脚焊盘150和电路板的焊盘上，实现超声换能器与电路板之间的电性连接。引脚焊盘150与电极焊盘140电性连接，从而使得第一电极120的电信号可以传输至外部电路板。引脚焊盘150和电极焊盘140的电性连接方式可以有多种。
图5为本申请一实施例提供的超声换能器的结构示意图；图6为本申请另一实施例提供的超声换能器的结构示意图。
在一些实施例中，参照图5，引脚焊盘150和电极焊盘140通过第一连接线161电性连接，第一连接线161与第一电极120位于同一层，在形成第一电极120时形成第一连接线161，工艺简单。
在另一些实施例中，参照图6，引脚焊盘150和电极焊盘140通过第二连接线162电性连接，第二连接线162位于衬底110内部，利于保护第二连接线162，保证引脚焊盘150和电极焊盘14之间电性连接。
通常的，在第一电极120上涂敷压电聚合物溶液的方式有多种，例如，狭缝涂布、浸涂、喷涂等。其中，狭缝涂布仅仅可以进行简单图形，即条状图像的制作，而且如果利用狭缝涂布在CMOS芯片1000上涂布，部分涂料会喷出至机台上，每次涂布后均需要清理机台，影响生产效率；利用浸涂的方式在CMOS芯片1000的两面均会被涂敷，不仅浪费涂料，而且会影响超声指纹识别效果；利用喷涂的方式在CMOS芯片1000形成的压电薄膜厚度不均匀，厚度控制精度差。
根据发明人的研究，本申请实施例具体可以采用旋涂工艺进行涂覆，即采用旋涂工艺将压电聚合物溶液涂覆在第一电极120上，并形成压电薄膜，相对于狭缝涂布等常规涂覆方式，本申请实施例利用旋涂方式形成压电薄膜2000，可以直接与圆形的CMOS芯片1000相匹配，不需要额外定制机台，且后续配合光刻工艺可以得到精度更高、图形更加复杂的超声换能器；而且涂料不会喷射到机台上，形成的压电薄膜2000厚度均匀。
具体实施时，采用旋涂工艺进行所述涂覆的过程可以包括：将压电聚合物溶液置于第一电极120，具体可以滴落至第一电极120，然后以第一转速进行一次涂覆，即以第一转速将压电聚合物溶液铺设至第一电极120上，结合图4b，压电聚合物溶液被涂敷而覆盖整个CMOS芯片1000；然后以第二转速进行二次涂覆，以将压电聚合物溶液均匀铺设于整个CMOS芯片1000上。
其中，第二转速高于第一转速，这样，通过先低速旋转均匀压电聚合物溶液，再高速旋转进一步均匀压电聚合物溶液，不仅可以使得压电薄膜2000的均匀度更好，还可以减少气泡等缺陷，提高产品良率。
示例性的，第一转速的范围为200rpm～500rpm，例如200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm或介于其中的任意两者组成的范围；第二转速的范围为800rpm～3000rpm，例如800rpm、1000rpm、1100rpm、1500rpm、2000rpm、2500rpm、3000rpm或介于其中的任意两者组成的范围。这样，在保证第二转速高于第一转速的同时，避免第一转速过小而影响涂敷效率，避免第二转速过大而影响涂敷效果。
可选地，以第一转速涂敷3s～30s，即以第一转速进行涂覆的时间为3s～30s，例如3s、5s、10s、15s、20s、25s、30s或介于其中的任意两者组成的范围，避免低速涂敷时间过短影响压电薄膜2000的均匀度，避免涂敷时间过长影响生产效率。
可选地，以第二转速涂敷20s～180s，即以第二转速进行涂覆的时间为20s～180s，例如20s、60s、90s、120s、150s、180s或介于其中的任意两者组成的范围。
在压电聚合物溶液被涂敷后(即旋涂后)，需要对被涂敷均匀的压电聚合物溶液进行干燥，以形成预设厚度的压电薄膜2000，干燥方式可以为自然干燥(即置于常温(室温)常压的环境下进行干燥)、于烘箱中进行加热干燥或放置于热板上进行加热干燥等，或其中的至少两种干燥方式的联用等，对此不作特别限制。
具体地，干燥的条件可以为：干燥温度为20℃～80℃，例如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或介于其中的任意两者组成的范围，干燥时间可以为30s～10min，例如30s、1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min或介于其中的任意两者组成的范围，如30s～5min。
示例性地，干燥温度可以是室温，例如20～30℃，干燥时间在30min以内；当然，为了缩短干燥时间，提高生产效率，可以提高干燥温度，使干燥温度高于室温，例如40～80℃。在一些具体实施例中，干燥温度为60℃，干燥时间可以是3min～5min。
控制干燥温度和干燥时间在上述范围内，不仅可以提高干燥效率，而且使得形成的压电薄膜2000表现为透明薄膜，其透明度较高，雾度低，成膜质量高。可以理解，透明度较高的压电薄膜，其结晶度越高，对应的压电常数d33数值较大，进而利于提高超声换能器的灵敏度等性能。
在一些实施例中，可以在相对湿度(环境湿度)小于30％的条件下对涂敷均匀的压电聚合物溶液进行干燥，以形成压电薄膜2000，即干燥时的相对湿度小于30％，例如为0、5％、8％、10％、11％、13％、15％、17％、20％、22％、25％、28％或介于其中的任意两者组成的范围。通过控制干燥时的相对湿度小于30％，可以进一步提高所形成的压电层200的透明度和压电常数等性能。
压电薄膜2000的厚度影响超声换能器的工作频率和性能。可选的，压电薄膜的厚度为5μm～20μm，例如5μm、7μm、9μm、11μm、13μm、15μm、17μm、20μm或介于其中的任意两者组成的范围，这样，可以避免压电薄膜的厚度过薄使得超声换能器的工作频率过高，而导致电路设计复杂，并避免压电薄膜的厚度过薄使得接收超声波的灵敏度下降；同时可以避免压电薄膜的厚度过大，影响发射超声波的强度。
其中，压电薄膜200的厚度基本等于经后续晶化、极化和图形化等处理后形成的压电层200的厚度。
一般情况下，单次旋涂形成的压电薄膜2000的厚度范围为5μm～12μm，在需要的压电薄膜2000厚度较大时，可以通过多次旋涂的方式实现。
图7为本申请又一实施例提供的超声换能器的结构示意图。结合图7，在一些实施例中，在第一电极120上涂敷压电聚合物溶液并形成压电薄膜之前，还包括：在第一电极120上形成第二粘接层500，例如，采用旋涂或者气相沉积等方式形成第二粘接层500；然后在第二粘接层500上述涂敷压电聚合物溶液，并形成压电薄膜2000，以实现将压电聚合物溶液涂覆于第一电极120上，并形成压电薄膜2000。其中，第二粘接层500起到增加第一电极120和压电薄膜200粘附性的作用。可选的，第二粘接层500可以包含硅烷类偶联剂。
第二粘接层500的厚度影响压电层200与第一电极120的接触，并且形成寄生电容，从而影响超声换能器的性能。通常的，第二粘接层500的厚度小于1.5微米即可实现增加第一电极120和压电薄膜2000粘附性的作用；可选的，第二粘接层500的厚度为10nm～200nm，例如10μm、30μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm、200μm或介于其中的任意两者组成的范围，这样，既可以提高压电层200和芯片单元100的粘附性，还可以避免过大的厚度影响超声换能器的性能。在质量管控阶段中，对压电层200与芯片单元100的附着力进行拉膜测试，第二粘接层500利于保证压电层200与芯片单元100的附着力达到4B以上，提高产品良率。其中，4B等级是ISO等级的1＝ASTM等级，表明在附着力测试中划格区内实际破损小于或等于5％。
在此需要说明的是，如果第二粘接层500影响引脚焊盘150的导电性能，或者对引脚焊盘150与电路板电性连接的引线产生影响时，可以利用光刻方式去除，光刻方式可以参照后续压电薄膜2000的光刻方式，以保证引脚焊盘150与引线的导电性能。
步骤S120：对压电薄膜2000进行晶化，使得压电薄膜2000的分子取向一致；示例性的，对于PVDF-TrFE压电薄膜，晶化使得分子的取向大部分变成β相位。
其中，可以在第一温度下对压电薄膜2000进行晶化，第一温度大于压电薄膜2000的居里温度，且小于压电薄膜2000的熔化温度。
在一些具体实施例中，晶化的过程可以包括：将压电薄膜2000在第一温度下烘烤45min～120min，例如45min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min或介于其中的任意两者组成的范围。压电薄膜2000的结晶度随时间增加并最终饱和，烘烤压电薄膜45min～120min，可以避免烘烤时间过短影响结晶度，避免结晶饱和后烘烤过长时间影响生产效率。
换言之，对压电薄膜2000晶化是以第一温度烘烤形成有压电薄膜2000的CMOS芯片1000。具体来说，先将烘箱预热至第一温度，并将形成有压电薄膜2000的CMOS芯片1000放入烘箱并等待45min～120min。可以理解的，在烘箱烘烤预设时长后，将形成有压电薄膜2000的CMOS芯片1000取出，在空气环境下冷却至室温即可。
步骤S130：对晶化后的压电薄膜2000进行极化，使得压电薄膜2000内的分子规则排列，使得分子的偶极朝向相同的方向，体现压电薄膜2000的压电特性。
可选地，可以在第二温度下对压电薄膜进行极化，即将压电薄膜2000的温度调控至第二温度，并施加电压以进行极化，第二温度的范围可以为20℃～30℃，例如20℃、22℃、25℃、28℃、30℃或介于其中的任意两者组成的范围。示例性地，在实际制备过程中，可以将压电薄膜2000的温度调控至室温进行极化。
通常的，在相同电压下，处于居里温度的压电材料极化比常温极化要快。但是，处于居里温度的压电材料在完成极化后不能直接移出机台，需要等待降温；且在此过程中所加的极化用高压不能关闭，否则已经极化的压电材料会发生退极化，即极化消失的情况。由于需要考虑降温过程中材料应力释放等问题，降温过程通常比较缓慢，耗时比较长；并且，在下一片材料进机台极化之前，还需要时间升温至居里温度。这就使得整个极化过程耗费时间长，生产效率低。而本申请实施例在20℃～30℃的温度下极化，无需降温以及升温的等待过程，使得超声换能器在生产过程中的极化工艺时间缩短，提高生产效率。
一般情况下，施加电压的极化方式可以是接触式极化方式，例如油浸式极化方式；也可以是非接触式极化方式，例如电晕极化方式。本申请实施例具体可以采用电晕极化方式，极化设备有上电极和下电极，上电极在下电极上方，上电极和下电极均为栅格结构。待极化的CMOS芯片置于下电极下方，并且不与下电极直接接触。通过给上电极和下电极加电压的方式，给压电薄膜施加极化电压，其中上电极的电压大于下电极电压。
本申请实施例中，上述极化过程可以包括：将压电薄膜2000置于100V/μm～200V/μm的电场中进行极化。通常极化电场需要高于压电薄膜2000的矫顽电场(45V/μm～55V/μm)，避免极化时间过长。随着极化电场电压的升高，极化时间缩短，但是对极化设备电源要求也随之升高，并有可能对芯片造成损伤。本申请实施例的制备方法，将压电薄膜2000放置于100V/μm～200V/μm的电场中极化，在缩短极化时间、提高生产效率的同时，还可避免极化电场过大而损坏芯片。
在一些具体实施例中，上述极化的过程具体可以包括：将压电薄膜2000晶化后的CMOS芯片1000在100V/μm～200V/μm电场中放置5min～20min，以对压电薄膜2000进行极化，可以避免极化时间过短影响压电性能以及生产效率。
步骤S140：参照图2b、图3b以及图4c，对极化后的压电薄膜2000进行图形化，形成压电层200。
本申请实施例可以采用光刻工艺对极化后的压电薄膜2000进行图形化，图8a至图8d为本申请实施例一提供的超声指纹传感的压电薄膜图形化的流程示意图。
根据发明人的研究，若直接在压电薄膜2000上涂敷光刻胶，光刻胶与压电薄膜2000之间的粘附性较弱，影响图形化，因此，结合图8a至图8d，本申请实施例的对极化后的压电薄膜2000进行图形化的过程包括：
步骤1：结合图8a，在极化后的压电薄膜2000上形成第一粘接层10，以此增加压电薄膜2000和光刻胶层20之间的粘附性；第一粘接层10可以包含硅烷类偶联剂等。
步骤2：结合图8b，在第一粘接层10上形成光刻胶层20，例如，在第一粘接层10上旋涂形成光刻胶层20；结合图8c，在光刻胶层20上形成刻蚀窗口21，具体通过光刻机对光刻胶层20曝光，再经过显影液进行显影，在光刻胶层20上形成刻蚀窗口21。
步骤3：参照图8d，对第一粘接层10和压电薄膜2000的由蚀刻窗口21露出部分进行刻蚀，具体可以采用刻蚀工艺进行刻蚀，例如采用等离子刻蚀工艺进行刻蚀。在上述刻蚀过程中，所用刻蚀气体可以包括氧气和辅助气体，辅助气体可以包括氟基气体和/或氩气，氟基气体例如包括四氟甲烷和/或三氟甲烷等。根据发明人的研究，在刻蚀过程中，通常采用氧气作为刻蚀气体，在设置有第一粘接层10时，氧气的刻蚀速率较慢且容易出现刻蚀不均匀的问题，为此，通过在氧气中添加上述辅助气体，可以提高刻蚀速度和刻蚀的均匀性。
在此需要说明的是，在刻蚀压电薄膜2000时，可以通过调整光刻胶固化的温度、刻蚀气体的流量、刻蚀气体的配置等，使得压电层200的边缘形成倾斜面210，如此有利于在涂敷形成第二电极300时，第二电极300的涂料在与电极焊盘140的连接处能够更好的“爬坡”电性连接。
步骤4：参照图3b，去除光刻胶层20和第一粘接层10，形成压电层200。例如，可以采用湿法清洗的方式去除光刻胶层20和第一粘接层10；当然，也可以采用干法等离子刻蚀的方式去除光刻胶层20和第一粘接层10。
再次结合图2b，芯片单元100上具有可操作区(Active Area，AA区)101，第一电极120位于可操作区101内。图形化形成的压电层200的面积大于可操作区101的面积，使得压电层200在可操作区101上的投影覆盖可操作区101以及可操作区101外侧的部分区域，如此设置较大面积的压电层200，利于提高芯片单元100的抗静电击穿性能。这是因为，在芯片单元100上形成的压电层200相对于一层“绝缘层”，相对于击穿厚度小于2微米的钝化层，击穿厚度较大的“绝缘层”需要更大强度的静电，因此，设置较大面积的压电层200利于提高芯片单元100的抗静电击穿能力。
步骤150：参照图2c、图3c以及图4d，在压电层200上形成第二电极300。其中，第二电极300的材料可以是导电银浆、导电油墨、导电碳浆等中的一种或多种。形成第二电极300的涂敷方式可以是丝印、喷涂等。本申请实施例具体可以采用丝印方式形成第二电极300，具体地，丝印网版的镂空区域可以允许电极涂料透过而涂敷，其它部分不会有电极涂料透过。待丝印网版和CMOS芯片对位后，由刮刀将电极涂料从CMOS芯片一侧刮到另一侧，即可将丝印网版图形转印在压电层200上。在涂敷形成第二电极300时，同时涂敷第二电极300与电极焊盘140电性连接的电性连接区域。
可选的，第二电极300的厚度为2μm～30μm，例如25μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm或介于其中的任意两者组成的范围，这样，在保证导电性能的同时，较薄的第二电极300利于提高超声换能器的性能。此外，第二电极300需要通过电路板进行控制，第二电极300与芯片单元100上的电极焊盘140电性连接，结合图3d，第二电极300与电极焊盘140之间具有高度差，第二电极300的厚度过小，可能会导致与压电层200的倾斜面210出相对的台阶处断裂，影响产品良率，因此，控制第二电极300的厚度在上述范围内，还可以避免第二电极300的厚度过小导致的断裂现象，提高产品良率和性能。
在一些实施例中，结合图2c，第二电极300在压电层200的投影位于压电层200的内部，使得压电层200面积大于第二电极300的面积，如此可以减小第二电极300和第一电极120之间施加电压时边缘电场对芯片单元100性能的影响，也可以提高芯片单元100的抗静电击穿性能。
在一些实施例中，芯片单元100的可操作区101在第二电极300上的投影位于第二电极300的内部，使得第二电极300的面积大于可操作区101的面积，保证所有的第一电极120的上方均可以覆盖有第二电极300，保证超声指纹识别的面积。
下面参照图2d、图3d以及图4e，由于压电层200对湿度比较敏感，且银浆材料的第二电极300易被氧化，为此，本申请实施例的制备方法还包括：在第二电极300上形成保护层400，实现对压电层200、第二电极300以及芯片单元100的保护作用。示例性的，保护层400的涂敷方式可以是丝印、喷涂、浸涂、狭缝涂布等。保护层400为不导电的绝缘材料，例如包括环氧树脂材料等。
可选的，保护层400不仅覆盖在第二电极300的上，保护层400还覆盖在压电层200和电极焊盘140的外侧，避免压电层200和电极焊盘140受水汽侵蚀而影响性能。
可选的，保护层400的厚度为4μm～50μm，例如4μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm或介于其中的任意两者组成的范围，这样，既可以避免保护层400厚度过薄，影响保护效果，还可以避免保护层400厚度过大，导致超声波衰减。
可以理解的是，在保护层400的厚度范围内，可以通过调节保护层400的厚度调节超声换能器的谐振频率。
结合图4e和图4f，磨削CMOS芯片1000直至CMOS芯片1000分离形成多个芯片单元100，此时的芯片单元100上层叠设置有压电层200、第二电极300以及保护层400。磨削CMOS芯片1000的方式可以参照现有的晶圆减薄形成裸片DIE的方式，例如砂轮磨削等。
实施例二
图9a至图9e为本申请实施例二提供的超声换能器的制备流程示意图。请参考图9a至图9e，本实施例是在实施例一的基础进行的改进，其他具体工艺流程可以参照实施例一，不再赘述。本实施例与实施例一的区别在于在步骤S130和步骤S140之间增加形成导电保护层600的步骤。
图9a与图3a相同、图9c与图3b相同、图9d与图3c相同、图9e与图3d相同，在此不再赘述。
图9b，在对极化后的压电薄膜2000进行图形化之前，在压电薄膜200上形成导电保护薄膜，并对导电保护薄膜进行图形化，以形成导电保护层600。具体来说，利用物理气相沉积((Physical Vapor Deposition，PVD)在压电薄膜2000上蒸镀形成氧化铟锡(Indium TinOxides，ITO)薄膜，对氧化铟锡薄膜图形化后形成导电保护层600，图形化方式可以是光刻、lift-off(揭开—剥离)工艺等。导电保护层600还可以是其他金属材料，只要足够致密、能够保护被遮盖的压电层200不受图形化过程中的溶液影响即可。
本申请实施例提供二提供的超声换能器的制备方法，通过在压电薄膜2000上形成导电保护层600，保护压电薄膜2000在图形化过程中不会被溶液浸泡而导致性能下降。
可选的，导电保护层600的厚度为50nm～500nm，例如50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm或介于其中的任意两者组成的范围，这样，可以避免设置过薄的导电保护层600影响保护效果，避免设置过厚的导电保护层600影响压电层200的性能。
可选的，继续参照图9d，导电保护层600在压电层200上的投影位于压电层200内部，使得导电保护层600的面积小于压电层200的面积，如此设置可以减少可操作区以外的寄生电容，避免设置过大的导电保护层600，使得导电保护层600与可操作区意外的电路形成电容，影响超声换能器的性能。
上述实施例一和实施例二采用由上述制备过程配制而成的压电聚合物溶液，形成超声换能器中的压电层，该压电层具有良好的透明度和压电常数等性能，进而可提高超声换能器的环路灵敏度性能。
实施例三
本申请实施例提供一种超声换能器，其采用实施例一或者实施例二的超声换能器的制备方法制备形成，因此本申请实施例三提供的超声换能器也具有与实施例一或者实施例二的制备方法相同的优点，在此不再赘述。
具体地，本实施例的超声换能器可以是用于识别生物体特征的超声传感器，例如为用于识别指纹的超声指纹传感器等。以超声换能器为用于指纹识别的超声指纹传感器为例，说明本申请实施例的超声换能器的具体工作过程，具体为：在第一电极120和第二电极300之间施加激励信号，压电层200基于压电效应产生振动，从而发射超声波信号；超声波信号穿出电子设备达到手指表面而产生回波信号；回波返回传输至压电层200，基于逆压电效应，在第一电极120和第二电极300之间产生电势差，而得到相应的电信号，相关的处理电路，例如电子设备的电路板，获取并根据该电信号形成指纹信息，最后通过将指纹信息与预先存储的指纹信息对比，达到指纹识别的目的。
实施例四
本申请实施例提供一种电子设备，其包括盖板以及实施例三的超声换能器，该超声换能器安装于盖板的下方。本申请实施例四提供的电子设备，由于其包括实施例三所述的超声换能器，因此本申请实施例四提供的电子设备也具有与实施例三所述的超声换能器相同的优点，在此不再赘述。
具体地，盖板起到保护作用，从而可以提高超声换能器的可靠性。盖板的顶面朝向接触对象(例如，用户的手指)。盖板可以为能够被超声波穿透的材料，例如玻璃、金属或复合材料等。另外，盖板可以直接为电子设备的壳体或者显示屏，或者盖板可以镶嵌于电子设备的壳体中。
作为示例而非限定，本申请实施例中的电子设备可以为终端设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、游戏设备、车载电子设备或穿戴式智能设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(Automated Teller Machine，ATM)等其他电子设备。其中的穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分功能的设备，例如智能手表或智能眼镜等，以及包括只专注于某一类应用功能并且需要和其它设备如智能手机配合使用的设备，例如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等设备。
以下，结合试验例和对比例，进一步具体说明本申请实施例的方案及效果。
试验例1
1、压电聚合物溶液的配制
(1-1)按照压电聚合物溶液的预设浓度，称取溶剂和压电聚合物；
(1-2)将溶剂加入反应釜中，并开始搅拌；向其中加入压电聚合物，调控反应釜温度至30℃(即溶解温度)，在30℃下搅拌至体系透明后，继续保持搅拌12h，然后将溶液从反应釜中取出；
(1-3)采用孔径为2μm的滤网对从反应釜中取出的溶液进行过滤，收集滤液，得到压电聚合物溶液。
2、超声换能器的制备
参照实施一的超声换能器的制备方法，在晶圆的第一电极上形成压电层200，制得超声换能器；其中，相关参数如下：
步骤S110中，采用旋涂工艺将压电聚合物溶液涂覆于第一电极120上，旋涂过程中，第一转速为300rpm，以第一转速进行涂覆的时间为10s，第二转速为1150rpm，以第二转速进行涂覆的时间为60s；
旋涂后，对涂敷于第一电极120上的压电聚合物溶液进行干燥，以形成压电薄膜2000，其中，干燥条件为：干燥方式为自然干燥(室温)，干燥时间约为10min，干燥时的相对湿度约为11％；
压电薄膜200的厚度为9μm；
在第一电极120上形成的第二粘接层500的厚度为100nm；
步骤S120中，将压电薄膜2000在140℃下烘烤120min，以对压电薄膜2000进行晶化，晶化温度大于压电薄膜的居里温度且小于压电薄膜的熔化温度；
步骤S130中，在室温下，将晶化后的压电薄膜2000置于100V/μm的电场中放置10min，以对压电薄膜2000进行极化；
步骤150中，第二电极300的材料为银浆，第二电极的厚度为4μm；
此外，保护层400的厚度为8μm；
其余过程及条件参见上述实施例一，不再赘述。
试验例2～13：与试验例1的区别在于，步骤S(1-2)中的溶解温度、或步骤S110中的旋涂条件、以及旋涂后的干燥条件不同，具体见表1和表2，除表1和表2示出的区别外，其余条件相同。
对比例1～13：与试验例1的区别在于，步骤(1-2)中的溶解温度、或步骤S110中的旋涂条件、以及旋涂后的干燥条件不同，具体见表1和表2，除表1和表2示出的区别外，其余条件相同。
将试验例1～10和对比例1～9中步骤(1-2)的溶解温度、步骤S110中的旋涂条件(第二转速及以第二转速涂覆的时间)、旋涂后的干燥条件(干燥方式和温度、干燥时间)、以及所观测到的压电层的表观现象汇总于表1，将试验例试验例8、11～13、对比例10～13中步骤(1-2)的溶解温度、经步骤S110旋涂后的干燥条件(相对湿度)、以及观测到的压电层的表观现象汇总于表2。
表1
从表1可以看到，试验例1～10的压电层呈现整体均匀、无波纹、具有更高的透明度等表观现象，而对比例1～9的压电层的出现水波纹等表观现象，雾度大，透明度低。
此外，还可以看到，压电聚合物溶液制备时的溶解温度对压电层的透明度等性能具有重要影响，从试验例1～9可以看出，当溶解温度大于30℃时，无论在何种旋涂条件或干燥条件下，都不能改善压电层的透明度等性能，而从试验例1～10可以看出，当控制溶解温度在20℃～30℃的范围内时，在不同旋涂条件和干燥条件下均可以使压电层呈现整体均匀、无波纹、透明度高等现象。
表2
另外，分别测试试验例1～10和对比例1～9中的压电层的压电常数(d33)，测试时，分别测试压电层的五个不同位置，相应得出五个测试值，取该五个测试值的平均值(Avg)作为测试结果。结果显示，试验例1～10中的压电层的d33显著高于对比例1～9中的压电层的d33，试验例1～10中的压电层的d33均高达25pC/N以上，对比例1～9中的压电层的d33在21±2pC/N左右，具体将试验例2、对比例1的d33测试时的三个测试值、以及该三个测试值的平均值示出于表3。
表3
此外，压电层的d33测试结果显示，试验例8中形成的压电层的d33高于试验例11中形成的压电层，试验例12中形成的压电层的d33高于试验例13中形成的压电层，其中，试验例11和试验例13中形成的压电层的d33分别约为25±1pC/N，对比例11和对比例13中形成的压电层的d33分别约为21±1pC/N。
另外，分别测试试验例1～13和对比例1～13的超声换能器的环路灵敏度与超声信号的激励频率的关系曲线，结果显示，相对于对比例1～13的超声换能器，试验例1～13的超声换能器在不同的激励频率下均表现出更高的环路灵敏度，具体将试验例1和对比例1的超声换能器的环路灵敏度与超声信号的激励频率的关系曲线示出于图10。
在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (23)
1.一种压电聚合物溶液的制备方法，所述压电聚合物溶液用于制备超声换能器，其特征在于，包括：
在预定温度下，将压电聚合物溶解于溶剂，所述预定温度为20℃～30℃；以及
对所述溶剂搅拌预定时间后，得到压电聚合物溶液。
2.根据权利要求1所述的压电聚合物溶液的制备方法，其特征在于，所述对所述溶剂搅拌预定时间后，得到压电聚合物溶液包括：在所述预定温度下搅拌所述溶剂至透明后，再维持搅拌不超过48h，得到所述压电聚合物溶液。
3.根据权利要求1或2所述的压电聚合物溶液的制备方法，其特征在于，还包括：将所述压电聚合物溶解于所述溶剂中后，在1.5bar～3bar的压强条件下，采用孔径为0.5μm～5μm的过滤网对得到的混合液进行过滤，得到所述压电聚合物溶液。
4.根据权利要求1所述的压电聚合物溶液的制备方法，其特征在于，所述压电聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯均聚物、聚偏二氟乙烯-含氟单体共聚物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的压电聚合物溶液的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括极性有机溶剂，所述极性有机溶剂包括酰胺类溶剂、砜类溶剂、酮类溶剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的压电聚合物溶液的制备方法，其特征在于，所述压电聚合物溶液中，所述压电聚合物的质量浓度为10％～20％。
7.一种超声换能器的制备方法，其特征在于，包括：
按照权利要求1-6任一项所述的压电聚合物溶液的制备方法，制得所述压电聚合物溶液；
将所述压电聚合物溶液涂覆于第一电极上，并形成压电薄膜；
对所述压电薄膜依次进行晶化和极化，形成压电层；
在所述压电层上形成第二电极，制得所述超声换能器。
8.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述第一电极形成于互补金属氧化物半导体芯片上。
9.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，采用旋涂工艺进行所述涂覆。
10.根据权利要求9所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述采用旋涂工艺进行所述涂覆的过程包括：将所述压电聚合物溶液置于所述第一电极，以第一转速进行一次涂覆后，再以第二转速进行二次涂覆，所述第二转速高于所述第一转速。
11.根据权利要求10所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述第一转速的范围为200rpm～500rpm，和/或，所述第二转速的范围为800rpm～3000rpm。
12.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，将所述压电聚合物溶液涂敷于第一电极上，经干燥后，形成所述压电薄膜；其中，所述干燥的条件为：温度为20℃～80℃，时间为30s～10min。
13.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述压电薄膜的厚度为5μm～20μm。
14.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述晶化的过程包括：将所述压电薄膜在第一温度下烘烤45min～120min，所述第一温度大于所述压电薄膜的居里温度且小于所述压电薄膜的熔化温度。
15.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述极化的过程包括：将所述压电薄膜置于100V/μm～200V/μm的电场中进行极化。
16.根据权利要求15所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述极化的过程包括：将所述压电薄膜在100V/μm～200V/μm的电场中放置进5min～20min，以对所述压电薄膜进行极化。
17.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，还包括：对经所述极化后的压电薄膜进行图形化，以形成所述压电层，所述图形化的过程包括：
在经所述极化后的压电薄膜上形成第一粘接层；
在所述第一粘接层上形成光刻胶层，并在所述光刻胶层上形成刻蚀窗口；
对所述第一粘接层和所述压电薄膜的由所述刻蚀窗口露出部分进行刻蚀；
去除所述光刻胶层和所述第一粘接层，形成所述压电层。
18.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，在所述第一电极上形成第二粘接层，将所述压电聚合物溶液涂覆于所述第二粘接层上，并形成所述压电薄膜，以实现将所述压电聚合物溶液涂覆于第一电极上，并形成压电薄膜。
19.根据权利要求18所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述第二粘接层的厚度为10nm～200nm。
20.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述第二电极的厚度为2μm～30μm。
21.根据权利要求7所述的超声换能器的制备方法，其特征在于，还包括：在所述第二电极上形成保护层，所述保护层的厚度为4μm～50μm。
22.一种超声换能器，其特征在于，采用权利要求7-21任一项所述的超声换能器的制备方法制成。
23.一种电子设备，其特征在于，包括盖板以及权利要求22所述的超声换能器。
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