CN105183206A - 蓝宝石指纹识别面板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓝宝石指纹识别面板的生产方法，具体步骤包括晶体掏棒、晶体切割、激光取片、研磨、倒角、退火、双面抛光、镀膜、涂油墨和热烘等工序；本发明的蓝宝石指纹识别面板的生产方法成片质量高，废品率低，生产效率高。

Description

蓝宝石指纹识别面板的生产方法

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石片的生产方法，尤其涉及一种蓝宝石指纹识别面板的生产方法，属于蓝宝石加工技术领域。

背景技术

指纹识别技术是把一个人同他的指纹对应起来，通过采集他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。获得良好的指纹图像是一个十分复杂的问题。因为用于测量的指纹仅是相当小的一片表皮，所以指纹采集设备应有足够好的分辨率以获得指纹的细节，这就对指纹识别机扫描面板的要求很高。

随着科技的进步，蓝宝石材质的指纹扫描面板应用越来越广泛。蓝宝石具有很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，可以在高温下保持高强度、优良的热属性和透过率，并且防化学腐蚀。用蓝宝石为原料制成的指纹扫描面板，清晰度高、立体感好、表面耐划伤，消费者满意度高。

中国专利文献ZL201320527794.8公开了一种指纹识别机，包括：蓝宝石指纹机扫描面板、指纹采集设备、指纹比对模块以及信息反馈设备，其中，所述蓝宝石指纹机扫描面板覆盖在指纹采集设备上，用于保护指纹机内部元件不暴露在外，所述指纹采集设备和所述指纹比对模块相连接，所述指纹比对模块和所述信息反馈设备相连接。蓝宝石晶体从真空紫外、可见、近红外一直到中红外5.5μm均具有高的光学透过率，以此作为面板可大大提高指纹机的一次识别概率，使之应用于工厂、办公室可提高员工考勤的效率；蓝宝石晶体具有钢化玻璃所不能比拟的硬度及机械强度，耐跌落、耐划伤，特别适用于那些持续暴露在有损坏隐患的罐头和其它硬金属物体的工厂和车间环境中使用的指纹机。但该发明的指纹识别面板仍存在质量差，成品率低的问题。。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种成片质量高，废品率低，生产效率高的蓝宝石指纹识别面板的生产方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种指纹识别机扫描面板的生产方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤一、晶体掏棒；取C向蓝宝石晶体，然后使用掏棒机进行掏棒，从而得到晶棒；

步骤二、晶体切割；采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割，从而得到晶片；

步骤三、激光取片；将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体，将晶片按需求切割成相应大小；

步骤四、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘对晶片加压至0.02～0.022Mpa，研磨盘的转速为1000～1200rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：0.5～2%的颗粒大小为10～20μm的立方氮化硼粉末，14～16%的烷基酚聚氧乙烯醚，4～6%的甘油，9～11%的聚丙二醇400，其余为去离子水；

步骤五、倒角；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理，；

步骤六、退火；将晶片放入退火炉内，以180～220℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃，升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温2～6h，然后以200℃的温度进行降温，降温时在1000℃、500℃分别保温2～3h冷却至室温取出；

步骤七、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.12～0.15Mpa，抛光盘的转速为1000～1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：0.5～2%的颗粒大小为1～6μm的立方氮化硼粉末，14～16%的烷基酚聚氧乙烯醚，4～6%的甘油，9～11%的聚丙二醇400，0.5～2%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为11.0～13.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；

步骤八、镀超硬膜；采用磁控溅射镀膜机，将氮气电离成氮离子，再用氮离子轰击硅靶材，在晶片表面形成氮化硅镀层；

步骤九、涂油墨；将镀膜后的晶片盖上镂空板，在晶片的边缘处刷涂油墨且重复刷涂三层；

步骤十、热烘；将涂完油墨的晶片放入热烘机中热烘2～3h后，空冷至室温。

对上述技术方案的改进为：所述步骤二中，金刚砂线的直径为0.14～0.16mm，金刚砂线上金刚石的粒径为30～40μm，金刚砂线在切割时以12～15m/s的速度运动，晶体相对于金刚砂线的移动速度为0.2～0.3mm/min，切割时不断向金刚砂线喷洒切割液，所述切割液中含有粒径为20～30μm的金刚石颗粒和粒径为50～60μm的刚玉颗粒。

对上述技术方案的改进为：所述步骤三中，激光束的直径为0.015～0.02mm，切割速度为3～5mm/s。

对上述技术方案的改进为：所述步骤三中，所述保护气体为氮气。

对上述技术方案的改进为：所述步骤四中，所述研磨液中含有粒径为3～6μm的氧化铝颗粒。

对上述技术方案的改进为：所述步骤六中，升温时，在300℃保温2h，在800℃保温3h，在1600℃保温4h。

对上述技术方案的改进为：所述步骤七中，所述碱性溶液为KOH。

对上述技术方案的改进为：所述步骤七中，所述抛光液PH值为12.0。

对上述技术方案的改进为：所述步骤七中，抛光盘对晶片加压至0.135Mpa。

本发明具有积极的效果：

（1）本发明的指纹识别面板生产方法，先激光取片再研磨、抛光，可以提高研磨、抛光的生产效率，由于蓝宝石硬度大，抛光时必须施加较大的压力，在抛光之前退火有利于消除线切割、研磨等机械加工工序所产生的内应力，使得晶片在抛光时不宜碎裂，有效提高成品率。

（2）本发明的指纹识别面板生产方法，严格控制研磨和抛光的参数以及研磨液和抛光液的成分，有利于提高研磨和抛光的效率，提高研磨和抛光的成品率，制备出的晶片结构完整，无物理损伤，表面细腻，光滑，形变小。研磨液和抛光液中，适量的立方氮化硼粉末充当磨料，硬度高，耐磨性好；烷基酚聚氧乙烯醚、甘油、聚丙二醇400和去离子水形成的悬浮液黏度和界面膜性质稳定，使得磨料悬浮稳定，均匀度好，不会粘并，有利于提高研磨和抛光的质量和效率。适量的烷基酚聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂，其性质稳定，具有分散、乳化、润湿等多种性能，是悬浮液获得优异性能最主要的成分；甘油比重合适，与水和有机溶液都有很好的溶解性，作为辅助分散剂非常适合；聚丙二醇400具有乳化、润湿的作用，并且可以有效增稠，有效提升悬浮液的黏度和界面膜性质。另外，抛光液中含有适量的纳米SiO₂，粒度均匀、分散性好、平坦化效率高。碱性溶液KOH使得抛光液为碱性，通过化学腐蚀辅助抛光，从而抛光效果更好，抛光效率更好。为了保持抛光液的稳定性，从而保证抛光的效率和质量，必须不断地补充碱性溶液，维持抛光液PH值基本不变。

（3）本发明的指纹识别面板生产方法，通过涂刷三层油墨然后烘干，使得晶片的边缘不透光，可以有效地防止光线从晶片的侧面进入，对成像造成影响。

（4）本发明的指纹识别面板采用蓝宝石为基材制成，由于蓝宝石硬度高，耐磨性好，使得触屏面板不易磨损和划伤，蓝宝石C向介电常数为11.4，而A向和M向均为9.4，本发明采用C向晶体，保证了触屏面板对介电常数的要求。通过本发明的蓝宝石指纹识别面板生产方法制成的指纹识别面板，光洁度高，且成片质量高，废品率低，生产效率高，应用前景广阔。

具体实施方式

实施例1

本实施例的蓝宝石指纹识别面板生产方法具体包括如下步骤：

步骤一、晶体掏棒；取C向蓝宝石晶体，然后使用掏棒机进行掏棒，从而得到晶棒；

步骤二、晶体切割；采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割，从而得到晶片；

步骤三、激光取片；将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体，将晶片按需求切割成相应大小；

步骤四、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘对晶片加压至0.022Mpa，研磨盘的转速为1200rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：2%的颗粒大小为20μm的立方氮化硼粉末，16%的烷基酚聚氧乙烯醚，6%的甘油，11%的聚丙二醇400，其余为去离子水；

步骤五、倒角；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理，；

步骤六、退火；将晶片放入退火炉内，以220℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃，升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温6h，然后以200℃的温度进行降温，降温时在1000℃、500℃分别保温3h冷却至室温取出；

步骤七、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.15Mpa，抛光盘的转速为1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：2%的颗粒大小为6μm的立方氮化硼粉末，16%的烷基酚聚氧乙烯醚，6%的甘油，11%的聚丙二醇400，2%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为13.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；

步骤八、镀超硬膜；采用磁控溅射镀膜机，将氮气电离成氮离子，再用氮离子轰击硅靶材，在晶片表面形成氮化硅镀层；

步骤九、涂油墨；将镀膜后的晶片盖上镂空板，在晶片的边缘处刷涂油墨且重复刷涂三层；

步骤十、热烘；将涂完油墨的晶片放入热烘机中热烘3h后，空冷至室温。

实施例2

本实施例的蓝宝石指纹识别面板生产方法具体包括如下步骤：

步骤一、晶体掏棒；取C向蓝宝石晶体，然后使用掏棒机进行掏棒，从而得到C向晶棒；

步骤二、晶体切割；采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割，从而得到晶片；

步骤三、激光取片；将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体，将晶片按需求切割成相应大小；

步骤四、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘对晶片加压至0.02Mpa，研磨盘的转速为1000rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：0.5%的颗粒大小为10μm的立方氮化硼粉末，14%的烷基酚聚氧乙烯醚，4%的甘油，9%的聚丙二醇400，其余为去离子水；

步骤五、倒角；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理，；

步骤六、退火；将晶片放入退火炉内，以180℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃，升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温2h，然后以200℃的温度进行降温，降温时在1000℃、500℃分别保温2h冷却至室温取出；

步骤七、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.12Mpa，抛光盘的转速为1000rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：0.5%的颗粒大小为1μm的立方氮化硼粉末，14%的烷基酚聚氧乙烯醚，4%的甘油，9%的聚丙二醇400，0.5%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为11.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；

步骤八、镀超硬膜；采用磁控溅射镀膜机，将氮气电离成氮离子，再用氮离子轰击硅靶材，在晶片表面形成氮化硅镀层；

步骤九、涂油墨；将镀膜后的晶片盖上镂空板，在晶片的边缘处刷涂油墨且重复刷涂三层；

步骤十、热烘；将涂完油墨的晶片放入热烘机中热烘2h后，空冷至室温。

实施例3

本实施例的蓝宝石指纹识别面板生产方法具体包括如下步骤：

步骤一、晶体掏棒；取C向蓝宝石晶体，然后使用掏棒机进行掏棒，从而得到C向晶棒；

步骤二、晶体切割；采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割，从而得到晶片；

步骤三、激光取片；将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体，将晶片按需求切割成相应大小；

步骤四、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘对晶片加压至0.02Mpa，研磨盘的转速为1100rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：1%的颗粒大小为15μm的立方氮化硼粉末，15%的烷基酚聚氧乙烯醚，5%的甘油，10%的聚丙二醇400，其余为去离子水；

步骤五、倒角；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理，；

步骤六、退火；将晶片放入退火炉内，以200℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃，升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温4h，然后以200℃的温度进行降温，降温时在1000℃、500℃分别保温2.5h冷却至室温取出；

步骤七、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.13Mpa，抛光盘的转速为1200rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：1%的颗粒大小为3μm的立方氮化硼粉末，15%的烷基酚聚氧乙烯醚，5%的甘油，10%的聚丙二醇400，1%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为12.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；

步骤八、镀超硬膜；采用磁控溅射镀膜机，将氮气电离成氮离子，再用氮离子轰击硅靶材，在晶片表面形成氮化硅镀层；

步骤九、涂油墨；将镀膜后的晶片盖上镂空板，在晶片的边缘处刷涂油墨且重复刷涂三层；

步骤十、热烘；将涂完油墨的晶片放入热烘机中热烘2h后，空冷至室温。

本发明的蓝宝石指纹识别面板的生产方法不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤一、晶体掏棒；取C向蓝宝石晶体，然后使用掏棒机进行掏棒，从而得到C向晶棒；

步骤二、晶体切割；采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割，从而得到晶片；

步骤三、激光取片；将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体，将晶片按需求切割成相应大小；

步骤四、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘对晶片加压至0.02～0.022Mpa，研磨盘的转速为1000～1200rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：0.5～2%的颗粒大小为10～20μm的立方氮化硼粉末，14～16%的烷基酚聚氧乙烯醚，4～6%的甘油，9～11%的聚丙二醇400，其余为去离子水；

步骤五、倒角；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理，；

步骤六、退火；将晶片放入退火炉内，以180～220℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃，升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温2～6h，然后以200℃的温度进行降温，降温时在1000℃、500℃分别保温2～3h冷却至室温取出；

步骤七、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.12～0.15Mpa，抛光盘的转速为1000～1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：0.5～2%的颗粒大小为1～6μm的立方氮化硼粉末，14～16%的烷基酚聚氧乙烯醚，4～6%的甘油，9～11%的聚丙二醇400，0.5～2%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为11.0～13.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；

步骤八、镀超硬膜；采用磁控溅射镀膜机，将氮气电离成氮离子，再用氮离子轰击硅靶材，在晶片表面形成氮化硅镀层；

步骤九、涂油墨；将镀膜后的晶片盖上镂空板，在晶片的边缘处刷涂油墨且重复刷涂三层；

步骤十、热烘；将涂完油墨的晶片放入热烘机中热烘2～3h后，空冷至室温。

2.根据权利要求1所述蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于：所述步骤二中，金刚砂线的直径为0.14～0.16mm，金刚砂线上金刚石的粒径为30～40μm，金刚砂线在切割时以12～15m/s的速度运动，晶体相对于金刚砂线的移动速度为0.2～0.3mm/min，切割时不断向金刚砂线喷洒切割液，所述切割液中含有粒径为20～30μm的金刚石颗粒和粒径为50～60μm的刚玉颗粒。

3.根据权利要求1所述蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于：所述步骤三中，激光束的直径为0.015～0.02mm，切割速度为3～5mm/s。

4.根据权利要求1所述蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于：所述步骤三中，所述保护气体为氮气。

5.根据权利要求1所述蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于：所述步骤四中，所述研磨液中含有粒径为3～6μm的氧化铝颗粒。

6.根据权利要求1所述蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于：所述步骤六中，升温时，在300℃保温2h，在800℃保温3h，在1600℃保温4h。

7.根据权利要求1所述蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于：所述步骤七中，所述碱性溶液为KOH。

8.根据权利要求1所述蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于：所述步骤七中，所述抛光液PH值为12.0。

9.根据权利要求1所述蓝宝石指纹识别面板的生产方法，其特征在于：所述步骤七中，抛光盘对晶片加压至0.135Mpa。