CN112170962A - 指纹传感器的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种指纹传感器的切割方法，该切割方法用于将包括多个指纹传感器的阵列结构切割形成单个指纹传感器，该阵列结构包括基板和层叠在基板上的功能层，该切割方法包括：在基板上切割功能层，使得功能层形成沟槽；在沟槽的底壁切割，使得基板形成切缝；对基板沿切缝进行裂片，形成单个指纹传感器。通过先切割功能层，再切割基板的工艺，克服了现有技术中的一次切割无法切割到基板的缺陷，也避免损坏功能层和基板，能保证指纹传感器的质量。

Description

指纹传感器的切割方法

技术领域

本发明属于指纹传感器制造技术领域，尤其涉及一种指纹传感器的切割方法。

背景技术

超声波指纹传感器是实现超声波指纹识别的关键部件，在制造时保证指纹传感器的质量尤其重要。现有技术中，指纹传感器第一种制造方法的是单个的独立制造，此种方法由于生产效率低，已基本淘汰。第二种是在大块的基板上先做好多个指纹传感器，再通过切割的工艺进行切割而得到多个指纹传感器，此种方法为目前主流方法。

现有技术在大块的基板上进行切割时，传统的刀具能够切割得到约15μm深度的切缝。但为了进一步节约制程，基板上还设有功能层，功能层的厚度约25μm，使得传统的刀具只能切割到功能层，无法切割到基板上，导致无法进行裂片而得到单个指纹传感器。

为解决此问题，有人使用CNC切割，但CNC的刀具的尺寸较大，使得切割的切缝的尺寸较大，会造成功能层和基板上的线路损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种指纹传感器的切割方法，能保证指纹传感器的质量。

为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：

本发明实施例提供一种指纹传感器的切割方法，所述方法用于将包括多个指纹传感器的阵列结构切割形成单个指纹传感器，所述阵列结构包括基板和层叠在所述基板上的功能层，所述方法包括：在所述基板上切割所述功能层，使得所述功能层形成沟槽；在所述沟槽的底壁切割，使得所述基板形成切缝；对所述基板沿所述切缝进行裂片，形成单个所述指纹传感器。

通过先切割功能层，再切割基板的工艺，克服了现有技术中的一次切割无法切割到基板的缺陷，也避免损坏功能层和基板，能保证指纹传感器的质量。

其中，在所述基板上切割所述功能层前，在所述基板背向所述功能层的表面设置第一薄膜。设置第一薄膜可保护基板，避免基板损坏。

其中，在所述基板上切割所述功能层前，在所述基板背向所述功能层的表面设置加强圈，所述加强圈呈环状，用于加强所述基板的结构强度和稳定性；再设置所述第一薄膜，所述第一薄膜包覆所述加强圈和所述基板的表面，或者，所述第一薄膜位于所述加强圈所围合的空间内。加强圈形成基板的载体，用于加强基板的结构强度和稳定性，使得在进行切割功能层、切割基板和裂片工艺时，基板不会非制程工艺的破片，可提升制作良率。

其中，在所述基板的底壁上切割形成所述切缝后，在所述功能层背向所述基板的表面设置第二薄膜，用于保护功能层。

其中，在所述基板上切割所述功能层时，先沿第一方向切割，再沿第二方向切割，形成多条交叉的所述沟槽，所述第一方向和所述第二方向正交。

其中，切割所述基板时，先沿所述第一方向切割，再沿所述第二方向切割。

其中，所述功能层包括沿第一方向延伸的多条缝隙，切割所述功能层时，沿第二方向切割所述功能层，形成多条所述沟槽，所述多条缝隙与所述多条所述沟槽交叉，所述第一方向与所述第二方向正交。

其中，切割所述基板时，先沿所述第一方向切割，再沿所述第二方向切割，在所述第一方向上，多条所述切缝与多条所述缝隙重合。

其中，在切割所述功能层和所述基板时，将所述基板背向所述功能层的表面放置在切割平台上；在裂片时，将所述功能层背向所述基板的表面放置在所述切割平台上。通过在切割平台上放置基板进行功能层和基板的切割，在切割平台上放置功能层进行裂片，能使得切割和裂片工艺时，基板和功能层保持稳定。

其中，在切割所述功能层时，使用铲刀进行切割，形成的所述沟槽的底壁为所述基板；在切割所述基板时，使用刀轮或镭射机进行切割。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种实施例的在大块的基板上切割得到单个指纹传感器的示意图；

图2是另一种实施例的在大块的基板上切割得到单个指纹传感器的示意图；

图3是图2的功能层设有缝隙的侧视结构示意图；

图4是图1的侧视或图2的沿Y方向的侧视结构示意图；

图5是图4的第一薄膜和基板之间设有加强圈的结构示意图；

图6是图5的加强圈设置在基板上的平面结构示意图；

图7是一种实施例的使用铲刀切割功能层的示意图，图中功能层上的虚线表示需切除部分的结构，箭头表示铲刀的运动方向；

图8是图2中铲刀沿Y方向切割时沿X方向的侧视结构示意图，箭头表示铲刀的运动方向；

图9是图1中的铲刀切割时结构示意图，箭头表示铲刀的运动方向；

图10是在功能层上形成沟槽的结构示意图；

图11是图10的功能层形成的沟槽的局部结构示意图；

图12是刀轮通过沟槽切割基板的结构示意图，箭头表示刀轮的旋转方向；

图13是刀轮的平面结构示意图，箭头表示刀轮的旋转方向；

图14是在功能层上设置第二薄膜的结构示意图；

图15是对基板进行裂片的结构示意图，箭头表示裂片机台的移动方向。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，本发明实施例提供一种指纹传感器的切割方法，该切割方法用于将包括多个指纹传感器的阵列结构切割形成单个指纹传感器100，该阵列结构包括基板10和层叠在基板10上的功能层20。多个指纹传感器构成的阵列结构是预先制作完成的，其包括单个指纹传感器100的结构以及相邻的指纹传感器之间的可切除部分。换而言之，大块的基板10切割后得到小块的单个指纹传感器的基板，大块的功能层20切割后得到小块的单个指纹传感器的功能层。单个指纹传感器100的结构包括切割后的基板和切割后的功能层。其中，指纹传感器100为超声波指纹传感器，基板10为TFT基板，其材质主体为玻璃，基板10上还可以设有连接电路等结构。功能层20包括层叠设置的压电层和银浆层，压电层设置在TFT基板上。功能层20还可以包括粘胶层、DAF(Die Attach Film，芯片粘贴膜)层等。

指纹传感器制作时，在大块的基板10上先行制作好多个指纹传感器的结构，再通过切割的工艺得到单个指纹传感器100，相比于独立制作的单个指纹传感器，可大幅提高效率。

具体的，本发明实施例提供的切割方法包括：

第一步，请参考图7、图10和图11，在基板10上切割功能层20，使得功能层20形成沟槽28。

第二步，请参考图12和图13，在沟槽28的底壁切割，使得基板10形成切缝15。

第三步，请参考图1和图15，对基板10沿切缝15进行裂片，形成单个指纹传感器100。

通过先切割功能层20，再切割基板10的工艺，克服了现有技术中的一次切割无法切割到基板的缺陷，也避免损坏功能层20和基板10，能保证指纹传感器的质量。

进一步的，请参考图7至图14，在第一步和第二步中，在切割功能层20和基板10时，将基板10背向功能层20的表面放置在切割平台60上。请参考图15，在第三步中，在裂片时，将功能层20背向基板10的表面放置在切割平台60上。通过在切割平台60上放置基板10进行功能层20和基板10的切割，在切割平台60上放置功能层20进行裂片，能使得切割和裂片工艺时，基板10和功能层20保持稳定。

进一步的，请参考图7至图11，在第一步中，在切割功能层20时，使用铲刀70进行切割，形成的沟槽28的底壁为基板10。在切割基板10时，使用刀轮80或镭射机(未图示)进行切割。

本实施例中，请参考图7至图9，图中使用箭头表示铲刀70的运动方向。铲刀70的切割部(即下端部)为直线或平面状，在切割时能使得功能层20被均匀的去除而得到沟槽28，形成的沟槽28的底壁为平面。由于切割功能层20需尽量避免残留，故铲刀70切割至基板10的表面，使得沟槽28的底壁为基板10。铲刀70由驱动机构驱动，驱动机构可设置在切割平台60上，具体铲刀如何驱动以及如何与驱动机构连接可参照现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，请参考图12和图13，图中使用箭头表示刀轮的运动方向。刀轮80包括转轴81、刀体82和刀锋83，转轴81设置在刀体82的几何中心，刀体82为圆形，刀锋83设置在刀体82的周向上。刀锋83具有锋利且很薄的尖端，刀锋83的材质可以为金刚石或其他比基板10硬度高的材质。转轴81转动带动刀体82及刀锋83转动，刀锋83的尖端伸入功能层20的沟槽28(或缝隙25，在后续实施例中进行描述)并与基板10摩擦而进行切割。刀轮80在转动的时候，还进行直线移动，以在基板10上形成完整的切缝15，形成的切缝15伸入基板10内部。由于基板10的材质为玻璃，具有较高的硬度和脆性，在裂片时，只需给予切缝15处适当的压力，即可将基板10沿切缝15裂开，与日常生活中切割玻璃类似。

本实施例中，还可以将刀轮80替换为镭射机，通过镭射机发出的激光对基板10进行镭射，同样可以得到切缝15，镭射工艺参照现有技术即可，在此不再赘述。

一种实施例中，请参考图4，在第一步中，在基板10上切割功能层20前，在基板10背向功能层20的表面设置第一薄膜30。第一薄膜30可以为PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)、PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二酯)等材质，设置第一薄膜30可保护基板10，避免基板10损坏。具体的，在第一步和第二步的切割工艺中，第一薄膜30与切割平台60接触，以保护基板30，避免基板30与切割平台60接触产生磨损和磕碰等缺陷。

另一种实施例中，请参考图5和图6，在第一步中，在基板10上切割功能层20前，在基板10背向功能层20的表面设置加强圈40。加强圈40呈环状，以形成基板10的载体，用于加强基板10的结构强度和稳定性，使得在进行第一步的切割功能层20、第二步的切割基板10和第三步的裂片工艺时，基板10不会发生非制程工艺的破片，可提升制作良率。

设置加强圈40后，再设置第一薄膜30。其中，一种实施例中，请参考图5和图6，第一薄膜30包覆加强圈40和基板10的表面。另一种实施例中，第一薄膜30位于环状的加强圈40围合的空间内。

加强圈40为具有刚性和稳定性的材料制成，优选钢铁、铝合金等金属。加强圈40的尺寸大约与大块的基板10整体对应。例如，基板10平面整体呈矩形时，加强圈40在基板10的平面的投影可以呈矩形或圆形(如图6所示)。加强圈40可环绕在基板10的边沿的位置，也可以设置在基板10的边沿略靠近中心的位置。加强圈40的横截面的形状可以为矩形、椭圆形、圆形等。一种实施例中，基板10的面积比功能层20大，在基板10的板面上的正投影中，功能层20的投影位于基板10的内部，加强圈40设置在功能层20的投影的外围。第一薄膜30可以位于加强圈40的环状结构围合的空间内，第一薄膜30在基板10的板面的投影与功能层20的投影可重合。其他实施例中，加强圈40也可以与功能层20的投影交叉，或者加强圈40位于功能层20的投影的内部。

一种实施例中，请参考图14，在第二步中，在基板10的底壁上切割形成切缝15后，在功能层20背向基板10的表面设置第二薄膜50。第二薄膜50与第一薄膜30类似，其材质可以为PC、PET等，用于保护功能层20。

在第三步的裂片工艺时，请参考图15，将第二步中的第一薄膜30、基板10和功能层20倒置，功能层20上设有第二薄膜50，第二薄膜50用于与切割平台60接触，用于保护功能层20，以避免功能层20与切割平台60接触而产生磨损或磕碰等缺陷。裂片时，通过在第一薄膜30上方的裂片机台90向第一薄膜30移动(即图中箭头所示方向)并压在第一薄膜30上，从而给予基板10压力，基板10受压而沿切缝15位置处裂开，从而从大块的基板10上切割得到单个的指纹传感器100。

请参考图1和图10，一种实施例中，在第一步中，在基板10上切割功能层20时，先沿第一方向X切割，再沿第二方向Y切割，形成多条交叉的沟槽28。其中，第一方向X和第二方向Y正交。

图1的实施例中，功能层20为大块的整体，形状与基板10对应。沿第一方向X设有多条互相平行且等间距间隔的切割线x，沿第二方向Y设有多条互相平行且等间距间隔的切割线y。在第一步切割功能层20时，沿切割线x和切割线y切割，可以将全部的切割线x切割完毕再依次切割全部切割线y，也可以完成一次切割线x后进行一次切割线y切割，再依次进行一次切割线x和切割线y，直至全部切割完毕，从而得到全部沟槽28。

本实施例中，根据多个指纹传感器的阵列结构上预设的指纹传感器的数量，设置切割线x和切割线y的数量。例如，当该阵列结构预设的指纹传感器的数量为4个且呈优选的2行×2列的方式排列时，切割线x和切割线y可分别设置1条。或者，当该阵列结构预设的指纹传感器的数量为4个且呈1行×4列的方式排列时，可不设切割线x，切割线y可设3条。当该阵列结构预设的指纹传感器的数量大于4个时，切割线x和/或切割线y的数量为大于1的正整数。

在第二步切割基板10时，同样沿切割线x和切割线y切割。即切割基板10时，先沿第一方向x切割，再沿第二方向y切割，使得形成的多条切缝15与多条沟槽28重合。

请参考图2、图3、图8和图10，另一种实施例中，功能层20初始状态并非完整的一块，而是功能层20包括沿第一方向X延伸的多条缝隙25。在第一步的切割功能层20时，沿第一方向X不需进行切割，只需沿用该多条缝隙25即可，只需沿第二方向Y切割功能层20，形成多条沟槽28，使得该多条缝隙25与多条沟槽28交叉，第一方向X与第二方向Y正交。

本实施例中，与图1所示实施例类似的，第一方向X也包括多条切割线x，第二方向Y包括多条切割线y，在第一步切割功能层20时，由于第一方向X上的缝隙25的存在，只需切割第二方向Y上的功能层20，即可得到沟槽28，即第一方向X的缝隙25和第二方向Y的沟槽28为下一步切割基板10时的空间。

本实施例中，相邻的两个缝隙25之间的功能层20的尺寸为一个指纹传感器的功能层20的长度或宽度。也就是说，基板10上设置的具有缝隙25的功能层20为条状，条状的功能层20的初始状态为多个预设宽度或长度等于单个指纹传感器的功能层20，后续只需切割一个方向，即可得到单个指纹传感器的功能层20。

切割线x和切割线y的数量、切割顺序参照图1实施例的描述即可，不再赘述。

进一步的，请参考图12和图13，在第二步中，切割基板10时，先沿第一方向X切割，再沿第二方向Y切割。在第一方向X上，多条切缝15与多条缝隙25重合。在第二方向Y上，多条切缝15与多条沟槽28重合。通过沿多条缝隙25和多条沟槽28切割而得到多条切缝15，以便于后续进行裂片工艺。

在进行裂片后，再通过吹气、扩膜、检测等工艺，具体的工艺参照现有工艺即可，不再赘述，从而得到单个独立的指纹传感器。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施方式的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种指纹传感器的切割方法，其特征在于，所述方法用于将包括多个指纹传感器的阵列结构切割形成单个指纹传感器，所述阵列结构包括基板和层叠在所述基板上的功能层，所述方法包括：

在所述基板上切割所述功能层，使得所述功能层形成沟槽；

在所述沟槽的底壁切割，使得所述基板形成切缝；

对所述基板沿所述切缝进行裂片，形成单个所述指纹传感器。

2.如权利要求1所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，在所述基板上切割所述功能层前，在所述基板背向所述功能层的表面设置第一薄膜。

3.如权利要求2所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，在所述基板上切割所述功能层前，在所述基板背向所述功能层的表面设置加强圈，所述加强圈呈环状，用于加强所述基板的结构强度和稳定性；再设置所述第一薄膜，所述第一薄膜包覆所述加强圈和所述基板的表面，或者，所述第一薄膜位于所述加强圈所围合的空间内。

4.如权利要求2或3所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，在所述基板的底壁上切割形成所述切缝后，在所述功能层背向所述基板的表面设置第二薄膜。

5.如权利要求1所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，在所述基板上切割所述功能层时，先沿第一方向切割，再沿第二方向切割，形成多条交叉的所述沟槽，所述第一方向和所述第二方向正交。

6.如权利要求5所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，切割所述基板时，先沿所述第一方向切割，再沿所述第二方向切割。

7.如权利要求1所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，所述功能层包括沿第一方向延伸的多条缝隙，切割所述功能层时，沿第二方向切割所述功能层，形成多条所述沟槽，所述多条缝隙与所述多条所述沟槽交叉，所述第一方向与所述第二方向正交。

8.如权利要求7所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，切割所述基板时，先沿所述第一方向切割，再沿所述第二方向切割，在所述第一方向上，多条所述切缝与多条所述缝隙重合。

9.如权利要求1所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，在切割所述功能层和所述基板时，将所述基板背向所述功能层的表面放置在切割平台上；在裂片时，将所述功能层背向所述基板的表面放置在所述切割平台上。

10.如权利要求1所述的指纹传感器的切割方法，其特征在于，在切割所述功能层时，使用铲刀进行切割，形成的所述沟槽的底壁为所述基板；在切割所述基板时，使用刀轮或镭射机进行切割。

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