CN106336245B - 一种遮光基板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种遮光基板的制备方法，所述方法是在基板表面形成遮光层后得到所述遮光基板。该方法主要采用烧结固化方式实现遮光和调色，烧结固化后对表面进行了研磨抛光处理，特别适合于指纹识别模组的盖板遮光，可克服油墨遮光方式对指纹信号传输的干扰和削弱，由于得到的表面经过研磨抛光处理，有效地控制了表面缺陷，从而提高了指纹识别模组的装配合格率。与现有技术相比，可以克服有机油墨遮光的表面缺陷，得到的遮光和显色涂层结合力牢固、表面硬度高，且能耐高温，耐环境测试等，适合采用SMT工艺装配，可大大提高模组组装效率，同时降低生产成本。

Description

一种遮光基板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基板的制备方法，具体涉及一种遮光基板的制备方法。
背景技术
在按压电容式指纹识别模组中，由于经常受到手指按压的影响，单晶硅芯片容易发生破碎问题，因此，该类芯片需要使用硬质的介电材料作为保护层，例如陶瓷、蓝宝石、玻璃等，并起到外观装饰作用。但这些材料在使用过程中均存在不同程度的透光问题，为解决透光问题，传统的做法是，对蓝宝石、玻璃、陶瓷等材料背面预先丝印油墨遮光层，以防止透光。但是由于丝印油墨含有大量的有机树脂，其本身的介电常数低，会严重削弱电容信号的传输强度，甚至测不到指纹信号；且由于丝印油墨表面外观很容易出现丝印缺陷，例如凸点、凹坑、气泡、厚度不均匀等等，会严重干扰信号采集的准确度，甚至造成指纹识别芯片损坏或信号采集误判，从而导致模组良品率很低。
发明内容
为克服有机油墨遮光方式的缺点，本发明提供了一种新型遮光基板的制备方法，该方法主要采用烧结固化方式实现遮光和调色，然后对表面进行了研磨抛光处理，特别适合于指纹识别模组的盖板遮光，可克服油墨遮光方式对指纹信号传输的干扰和削弱，由于得到的表面经过研磨抛光处理，有效地控制了表面缺陷，从而提高了指纹识别模组的装配合格率。得到的遮光和显色涂层结合力牢固、表面硬度高，且能耐高温，耐环境测试等，适合采用SMT工艺装配，可大大提高模组组装效率，同时降低生产成本。
为实现上述目的，所采取的技术方案：一种遮光基板的制备方法，所述方法是在基板表面形成遮光层后得到所述遮光基板。
优选地，所述基板为陶瓷、蓝宝石和玻璃中的一种。
优选地，所述遮光层是由遮光层浆料固化而成的，所述遮光层浆料含有陶瓷和玻璃。具体地，在所述基板表面形成遮光层的方式是在基板表面涂覆遮光层浆料，然后通过烧结固化在所述基板表面形成遮光层。优选地，所述涂覆方式为丝网印刷、刮涂和辊涂中的一种。优选地，所述烧结温度为500～1500℃，烧结时间为0.5～10h。优选地，所述陶瓷为陶瓷粉，所述玻璃为玻璃粉。优选地，所述遮光层浆料还含有溶剂、分散剂和粘合剂。优选地，所述陶瓷和玻璃的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为陶瓷和玻璃的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝10～65：15～70：1～5：2～10。优选地，所述遮光层的厚度为0.1～200μm。更优选地，所述遮光层的厚度为1～50μm。
优选地，所述溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、异丙醇、松油醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚和丁基卡必醇中的至少一种。
优选地，所述分散剂为卵磷脂、TXA-15、PMMA、六偏磷酸钠和鱼油中的至少一种。
优选地，所述粘结剂为聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯缩丁醛、甲基纤维素、乙基纤维素、硝化纤维酯、聚氨酯树脂和酚醛树脂中的至少一种。
优选地，所述陶瓷与所述玻璃的重量比为1:1～1:99。
优选地，所述陶瓷为白色陶瓷。
优选地，所述陶瓷为BaSO4、BaCO3、BaTiO3、CaCO3、ZrSiO3、TiO2、SnO2、CaZrO3、ZnO、ZnS和ZrO2中的一种或几种。
优选地，所述玻璃为硼系玻璃和硅系玻璃中的至少一种。
优选地，对所述遮光层进行加工处理，使所述遮光层的表面粗糙度Ra≤0.5μm。优选地，所述加工处理包括研磨、抛光和清洗。对遮光层进行研磨、抛光、清洗等处理，使其表面粗糙度能达到Ra≤0.5μm以下，最终获得和陶瓷、玻璃表面一样的镜面高光效果。
优选地，所述方法是在基板表面形成遮光层后，在所述遮光层上形成盖底层后得到所述遮光基板。盖底层的制作：盖底层是为了进一步提高遮光效果，盖底层可以用烧结固化的方式制作，其烧结固化的方式与上述遮光层烧结固化方式相同。优选地，所述盖底层是由盖底层浆料烧结固化而成，所述盖底层浆料包括陶瓷粉、玻璃粉、溶剂、分散剂和粘合剂；优选地，所述陶瓷粉和玻璃粉的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为陶瓷粉和玻璃粉的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝10～65：15～70：1～5：2～10。优选地，所述烧结温度为500～1500℃，烧结时间为0.5～10h。优选地，所述盖底层为非白色的有色盖底层；所述陶瓷粉可以选用黑色、灰色、蓝色色料等的颜色，例如炭黑、Cu2O、MnO2、Fe3O4、Co3O4、锰黑、钴黑、钴蓝和锰铁尖晶石等黑色、灰色和蓝色等材料中的一种或几种，所述玻璃粉可以为硼系玻璃和硅系玻璃中的至少一种，所述溶剂可以为乙醇、丙酮、甲苯、异丙醇、松油醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚和丁基卡必醇中的至少一种，所述分散剂可以为卵磷脂、TXA-15、PMMA、六偏磷酸钠和鱼油中的至少一种，所述粘结剂可以为聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯缩丁醛、甲基纤维素、乙基纤维素、硝化纤维酯、聚氨酯树脂和酚醛树脂中的至少一种，所述陶瓷粉与所述玻璃粉的重量比优选为1:1～1:99，制作盖底层以起到进一步遮光的作用。
优选地，对所述盖底层进行加工处理，使所述盖底层的表面粗糙度Ra≤0.5μm。优选地，所述加工处理包括研磨、抛光和清洗。
本发明提供了一种采用上述所述方法制备而成的遮光基板。
本发明提供了上述所述的遮光基板在制备指纹识别模组的盖板中的用途。优选地，所述基板为陶瓷、蓝宝石或玻璃。
现有技术如油墨丝网印刷、旋涂、UV固化等遮光方法，存在厚度不均匀，表面外观容易出现缺陷，例如凸点、凹坑、气泡、厚度不均匀等等，会严重干扰信号采集的准确度，甚至造成指纹识别芯片损坏或信号采集误判，从而导致模组良品率很低。这是由于有机油墨中的无机填料很难分散均匀，施工后表面容易出现外观缺陷，且外观缺陷很难通过二次处理来达到提高合格率的目的，容易造成成本浪费。由于无法对表面缺陷进行处理，在模组装配使用过程中容易造成信号识别不良的风险。本发明的优点在于，本发明所述遮光基板制备方法中采用的是固态烧结成型，得到的涂层可以对表面进行研磨抛光处理，使不良缺陷能够得到控制，厚度均匀可控，平整度高，从而能大幅度提高装配良率。
本发明遮光基板的制备方法有别于传统的有机油墨丝印遮光方法，特别适合用于介电等信号的传输，由于得到的表面经过研磨抛光处理，有效地控制了表面缺陷，从而提高了装配合格率。专利AU2013101650A4、CN103425965A提到的遮光方法为油墨印刷遮光，与本发明遮光基板的制备方法有明显区别。专利CN202533918U、CN102358069A、CN102495454A等提到面板及面板触摸屏的遮光方法，均是采用的油墨印刷遮光方法，本发明有别于传统的有机油墨遮光方式，具有高可靠性的特点，遮光后的涂层结合力牢固、表面硬度高，且能耐高温，耐环境测试等，适合采用SMT工艺装配，可大大提高模组组装效率，同时降低生产成本。可见，本发明所用的遮光方式具有明显的创新性。
本发明提供了一种遮光基板的制备方法，该方法在陶瓷、蓝宝石、玻璃等基板的表面或背面，采用烧结固化方式实现遮光和调色，可做出白色、黑色或其他彩色的表面效果，从而达到遮光和显色的效果。同时，在对其表面进行加工处理后，可实现和陶瓷、玻璃表面一样的镜面高光效果。同时，由于得到的固化层为全固态结构，其表面粗糙度很低，介电常数大，信号强度好，厚度均匀，平整度好。本发明使用的遮光方式，特别适用于指纹识别模组的盖板遮光，可克服油墨遮光方式对指纹信号传输的干扰和削弱，从而大大提高模组的良品率。本发明使用的遮光方法还具有高可靠性的特点，遮光后的涂层结合力牢固、表面硬度高，且能耐高温，耐环境测试等，适合采用SMT工艺装配，可大大提高模组组装效率，同时降低生产成本。本发明所述遮光层可以在正面，也可以在背面,也可以做成中间层结构。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种遮光基板的制备方法，该方法主要采用烧结固化方式实现遮光和调色，烧结固化后对表面进行了研磨抛光处理，特别适合于指纹识别模组的盖板遮光，可克服油墨遮光方式对指纹信号传输的干扰和削弱，由于得到的表面经过研磨抛光处理，有效地控制了表面缺陷，从而提高了指纹识别模组的装配合格率。与现有技术相比，可以克服有机油墨遮光的表面缺陷，得到的遮光和显色涂层结合力牢固、表面硬度高，且能耐高温，耐环境测试等，适合采用SMT工艺装配，可大大提高模组组装效率，同时降低生产成本。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：蓝宝石背面固化遮光
本发明所述遮光基板的一种实施例，其中所述基板为蓝宝石，所述遮光基板的制备方法包括以下步骤：
(1)在蓝宝石底部制作遮光层：将白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉按白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的重量比为1:1的配比混合，加入溶剂、粘合剂、分散剂，其中所述溶剂为乙醇，所述分散剂为卵磷脂，所述粘结剂为聚氯乙烯，所述白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝10：15：1：2，制作成陶瓷玻璃浆料，然后通过丝网印刷的方式制备一层厚度在20μm左右的遮光层，在500℃下烧结固化10h，然后进行研磨、抛光、清洗处理，使其表面粗糙度能达到Ra≤0.2μm以下；
(2)盖底层的制作：选择炭黑混合玻璃粉制备黑色盖底层，将炭黑粉和K-B-Si玻璃粉按炭黑粉和K-B-Si玻璃粉的重量比为1:1的配比混合，加入溶剂、粘合剂、分散剂，其中所述溶剂为丙酮，所述分散剂为TXA-15，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述炭黑粉和K-B-Si玻璃粉的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝10：15：1：2，制作成炭黑玻璃浆料，在遮光层外表面印刷成黑色盖底层，在500℃下烧结固化10h，使之获得黑色的盖底层；
(3)对步骤(2)中的盖底层进行研磨、抛光、清洗处理，使其表面粗糙度能达到Ra≤0.2μm以下，最终获得和陶瓷、玻璃表面一样的镜面高光效果，得到的蓝宝石，可作为指纹识别模组盖板使用。
实施例2：氧化锆陶瓷背面固化遮光
本发明所述遮光基板的一种实施例，其中所述基板为氧化锆陶瓷，所述遮光基板的制备方法包括以下步骤：
(1)在氧化锆陶瓷底部制作遮光层：将白色陶瓷粉末SnO2和Zn-Si系玻璃粉按白色陶瓷粉末SnO2和Zn-Si系玻璃粉的重量比为1:50的配比混合，加入溶剂、粘合剂、分散剂，其中所述溶剂为甲苯，所述分散剂为PMMA，所述粘结剂为甲基纤维素，所述白色陶瓷粉末SnO2和Zn-Si系玻璃粉的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝30：40：3：6，制作成陶瓷玻璃浆料，然后通过丝网印刷的方式制备一层厚度在25μm左右的遮光层，在1500℃下烧结固化0.5h，然后进行研磨、抛光、清洗处理，使其表面粗糙度能达到Ra≤0.2μm以下；
(2)盖底层的制作：选择钴蓝陶瓷颜料粉混合Na-B-Si系玻璃粉制备蓝色盖底层，将钴蓝粉和玻璃粉按钴蓝粉和Na-B-Si系玻璃粉重量比1:50的配比混合，加入溶剂、粘合剂、分散剂，其中所述溶剂为乙醇，所述分散剂为卵磷脂，所述粘结剂为聚氯乙烯，所述钴蓝粉和Na-B-Si系玻璃粉的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝65：70：5：10，制作成陶瓷玻璃浆料，在遮光层外表面印刷成蓝色盖底层，在1000℃下烧结固化5h，使之获得蓝色的盖底玻璃层；
(3)对步骤(2)中的盖底层进行研磨、抛光、清洗处理，使其表面粗糙度能达到Ra≤0.2μm以下，得到表面光滑的氧化锆陶瓷，可作为指纹识别模组盖板使用。
实施例3：氧化锆陶瓷背面固化遮光
本发明所述遮光基板的一种实施例，其中所述基板为氧化锆陶瓷，所述遮光基板的制备方法包括以下步骤：
(1)在氧化锆陶瓷底部制作遮光层：将白色陶瓷粉末SnO2和Zn-Si系玻璃粉按白色陶瓷粉末SnO2和Zn-Si系玻璃粉的重量比为1:50的配比混合，加入溶剂、粘合剂、分散剂，其中所述溶剂为乙醇，所述分散剂为PMMA，所述粘结剂为甲基纤维素，所述白色陶瓷粉末SnO2和Zn-Si系玻璃粉的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝30：40：3：6，制作成陶瓷玻璃浆料，然后通过丝网印刷的方式制备一层厚度在25μm左右的遮光层，在1500℃下烧结固化0.5h，然后进行研磨、抛光、清洗处理，使其表面粗糙度能达到Ra≤0.2μm以下；
(2)盖底层的制作：选择钴蓝陶瓷颜料粉混合Na-B-Si系玻璃粉制备蓝色盖底层，将钴蓝粉和玻璃粉按钴蓝粉和Na-B-Si系玻璃粉重量比1:50的配比混合，加入溶剂、粘合剂、分散剂，其中所述溶剂为乙醇，所述分散剂为PMMA，所述粘结剂为聚氯乙烯，所述钴蓝粉和Na-B-Si系玻璃粉的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝30：40：3：6，制作成陶瓷玻璃浆料，在遮光层外表面印刷成蓝色盖底层，在1500℃下烧结固化0.5h，使之获得蓝色的盖底玻璃层；
(3)对步骤(2)中的盖底层进行研磨、抛光、清洗处理，使其表面粗糙度能达到Ra≤0.2μm以下，得到表面光滑的氧化锆陶瓷，可作为指纹识别模组盖板使用。
实施例4：玻璃背面黑色固化遮光
本发明所述遮光基板的一种实施例，其中所述基板为玻璃，所述遮光基板的制备方法包括以下步骤：
(1)在玻璃底部制作遮光层：将黑色陶瓷粉末钴黑和Zn-B-Si系玻璃粉按黑色陶瓷粉末钴黑和Zn-B-Si系玻璃粉的重量比为1:99的配比混合，加入溶剂、粘合剂、分散剂，其中所述溶剂为乙醇，所述分散剂为TXA-15，所述粘结剂为乙基纤维素，所述黑色陶瓷粉末钴黑和Zn-B-Si系玻璃粉的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为白色陶瓷粉末TiO2和Ba-B-Si系玻璃粉的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂＝65：70：5：10，制作成陶瓷玻璃浆料，然后通过丝网印刷的方式制备一层厚度在25μm左右的遮光层，在1000℃下烧结固化5h；
(2)对步骤(1)中的遮光层进行研磨、抛光、清洗等处理，使其表面粗糙度能达到Ra≤0.2μm以下，得到表面光滑的效果；且遮光层为黑色，可作为指纹识别模组盖板使用。
实施例5
将实施例1-4所述遮光基板进行性能测试，其中基板与遮光层之间的结合力采用百格测试，测试结果如表1所示。
表1本发明所述遮光基板的性能测试结果
样品 结合力 表面硬度 耐温性
实施例1 ≥5B ≥9H ≥500℃
实施例2 ≥5B ≥9H ≥500℃
实施例3 ≥5B ≥9H ≥500℃
实施例4 ≥5B ≥9H ≥500℃
从表1的结果可以看出，本发明所述遮光基板中基板与遮光层之间的结合力牢固，所述遮光基板表面硬度高，且能耐高温，耐环境测试等。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种遮光基板的制备方法，其特征在于，所述方法是在基板表面形成遮光层；在所述遮光层的外表面上形成盖底层后得到所述遮光基板，其中所述遮光层的内表面与所述基板相连；
所述盖底层是由盖底层浆料烧结固化而成；
所述盖底层浆料包括陶瓷粉、玻璃粉、溶剂、分散剂和粘合剂；
所述遮光层是由遮光层浆料固化而成的，所述遮光层浆料含有陶瓷和玻璃；
所述陶瓷与所述玻璃的重量比为1:1～1:99；
所述遮光层浆料还含有溶剂、分散剂和粘合剂，所述陶瓷和玻璃的混合物、溶剂、分散剂和粘合剂的重量比为陶瓷和玻璃的混合物：溶剂：分散剂：粘合剂10～65：15～70：1～5：2～10。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷为白色陶瓷，所述玻璃为硼系玻璃和硅系玻璃中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述遮光层进行加工处理，使所述遮光层的表面粗糙度Ra≤0.5μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述盖底层进行加工处理，使所述盖底层的表面粗糙度Ra≤0.5μm。
5.一种采用如权利要求1-4任一所述方法制备而成的遮光基板。
6.如权利要求5所述的遮光基板在制备指纹识别模组的盖板中的用途。
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