藍寶石指紋識別面板的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種藍寶石片的制備方法，尤其涉及一種藍寶石指紋識別面板的制備方法，屬于藍寶石加工技術領域。
【背景技術】
[0002]指紋識別技術是把一個人同他的指紋對應起來，通過采集他的指紋和預先保存的指紋進行比較，就可以驗證他的真實身份。獲得良好的指紋圖像是一個十分復雜的問題。因為用于測量的指紋僅是相當小的一片表皮，所以指紋采集設備應有足夠好的分辨率以獲得指紋的細節，這就對指紋識別機掃描面板的要求很高。
[0003]隨著科技的進步，藍寶石材質的指紋掃描面板應用越來越廣泛。藍寶石具有很好的熱特性，極好的電氣特性和介電特性，可以在高溫下保持高強度、優良的熱屬性和透過率，并且防化學腐蝕。用藍寶石為原料制成的指紋掃描面板，清晰度高、立體感好、表面耐劃傷，消費者滿意度高。
[0004]中國專利文獻ZL201320527794.8公開了一種指紋識別機，包括:藍寶石指紋機掃描面板、指紋采集設備、指紋比對模塊以及信息反饋設備，其中，所述藍寶石指紋機掃描面板覆蓋在指紋采集設備上，用于保護指紋機內部元件不暴露在外，所述指紋采集設備和所述指紋比對模塊相連接，所述指紋比對模塊和所述信息反饋設備相連接。藍寶石晶體從真空紫外、可見、近紅外一直到中紅外5.5 μπι均具有高的光學透過率，以此作為面板可大大提尚指紋機的一次識別概率，使之應用于工廠、辦公室可提尚員工考勤的效率；監寶石晶體具有鋼化玻璃所不能比擬的硬度及機械強度，耐跌落、耐劃傷，特別適用于那些持續暴露在有損壞隱患的罐頭和其它硬金屬物體的工廠和車間環境中使用的指紋機。但該發明的指紋識別面板仍存在質量差，成品率低的問題。
【發明內容】
[0005]本發明解決的技術問題是:提出一種成片質量高，廢品率低，生產效率高的藍寶石指紋識別面板的制備方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是:一種指紋識別機掃描面板的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟:
步驟一、晶體生長；在晶體生長爐的坩禍內裝入純凈的Al2O3原料，所述坩禍上方設有可旋轉和升降的提拉桿，提拉桿的下端夾設有C晶向的籽晶；將晶體生長爐內抽真空并通入保護氣體，升溫至2100?2200°C，使得Al2O3熔融，控制熔體的液面溫度為2055°C，將籽晶置于Al2O3熔體的上表面使其與熔體接觸，持續0.5?Ih ;待籽晶與熔體充分沾潤后，提拉并轉動籽晶，從而實現縮頸一擴肩一等徑生長；縮頸階段，控制熔體的液面溫度為2050°C，以3?5mm/h的速度向上提拉籽晶，以45?48r/min的速度轉動籽晶；擴肩階段，控制熔體的液面溫度為2048°C，以8?10mm/h的速度向上提拉籽晶，以50?55r/min的速度轉動籽晶；等徑階段，控制熔體的液面溫度為2052°C，以5?8mm/h的速度向上提拉籽晶，以48?50r/min的速度轉動籽晶；待晶體生長結束后，將晶體生長爐內的溫度降至1580?1680°C，再對晶體進行退火處理，控制溫度以80?100°C /h的速度緩慢降溫并持續18?22h，從而得到晶體；
步驟二、晶體掏棒；對晶體進行定向，然后使用掏棒機進行掏棒，從而得到C向晶棒； 步驟三、晶體切割；采用金剛砂線切割設備對晶棒進行切割，從而得到晶片；
步驟四、激光取片；將拋光后的晶片放入激光切割機中并通入保護氣體，將晶片按需求切割成相應大小；
步驟五、研磨；采用研磨機對晶片進行研磨；研磨時，加入研磨液，研磨盤對晶片加壓至0.02?0.022Mpa，研磨盤的轉速為1000?1200rpm/min ;研磨完成后用無水乙醇清洗；所述研磨液組分包括:0.5?2%的顆粒大小為10?20 μ m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，其余為去離子水；
步驟六、倒角；采用數控機床的金剛石砂輪對晶片的邊角進行倒角處理，；
步驟七、退火；將晶片放入退火爐內，以180?220°C /h的速度進行升溫將溫度升至1600°C，升溫時在300°C、800°C、1600°C分別保溫2?6h，然后以200°C的溫度進行降溫，降溫時在1000°C、500°C分別保溫2?3h冷卻至室溫取出；
步驟八、雙面化學拋光；先用無水乙醇對晶片進行清洗，然后將清洗后的晶片放入雙面拋光機中固定；拋光時，加入拋光液，拋光盤對晶片加壓至0.12?0.15 Mpa，拋光盤的轉速為1000?1500rpm/min、將拋光好的晶片用無水乙醇清洗后，在室溫下進行自然冷卻；所述拋光液組分包括:0.5?2%的顆粒大小為I?6 μ m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%的納米二氧化硅，使得拋光液PH值為11.0?13.0的堿性溶液，其余為去離子水；拋光過程中不斷補充堿性溶液以保持拋光液的PH值；
步驟九、鍍超硬膜；采用磁控濺射鍍膜機，將氮氣電離成氮離子，再用氮離子轟擊硅靶材，在晶片表面形成氮化硅鍍層；
步驟十、涂油墨；將鍍膜后的晶片蓋上鏤空板，在晶片的邊緣處刷涂油墨且重復刷涂三層；
步驟十一、熱烘；將涂完油墨的晶片放入熱烘機中熱烘2?3h后，空冷至室溫。
[0007]對上述技術方案的改進為:所述步驟一中，將晶體生長爐內的溫度降至1600°C，再對晶體進行退火處理，控制溫度以100°C /h的速度緩慢降溫并持續22h。
[0008]對上述技術方案的改進為:所述步驟三中，金剛砂線的直徑為0.14?0.16mm，金剛砂線上金剛石的粒徑為30?40 μ m，金剛砂線在切割時以12?15m/s的速度運動，晶體相對于金剛砂線的移動速度為0.2?0.3mm/min，切割時不斷向金剛砂線噴灑切割液，所述切割液中含有粒徑為20?30 μπι的金剛石顆粒和粒徑為50?60 μπι的剛玉顆粒。
[0009]對上述技術方案的改進為:所述步驟四中，激光束的直徑為0.015?0.02mm，切割速度為3?5mm/s。
[0010]對上述技術方案的改進為:所述步驟四中，所述保護氣體為氮氣。
[0011]對上述技術方案的改進為:所述步驟五中，所述研磨液中含有粒徑為3?6 μπι的氧化鋁顆粒。
[0012]對上述技術方案的改進為:所述步驟七中，升溫時，在300°C保溫2h，在800°C保溫3h，在 1600°(:保溫411。
[0013]對上述技術方案的改進為:所述步驟八中，所述堿性溶液為Κ0Η。
[0014]對上述技術方案的改進為:所述步驟八中，所述拋光液PH值為12.0。
[0015]對上述技術方案的改進為:所述步驟八中，拋光盤對晶片加壓至0.135Mpa。
[0016]本發明具有積極的效果:
(I)本發明的指紋識別面板制備方法，先激光取片再研磨、拋光，可以提高研磨、拋光的生產效率，由于藍寶石硬度大，拋光時必須施加較大的壓力，在拋光之前退火有利于消除線切割、研磨等機械加工工序所產生的內應力，使得晶片在拋光時不宜碎裂，有效提高成品率。
[0017](2)本發明的指紋識別面板制備方法，嚴格控制晶體生長時的界面溫度、拉升速度、旋轉速度和退火參數，將界面溫度控制在2048?2052°C，拉升速度控制在3?10mm/h，旋轉速度控制在45?55r/min，退火溫度控制在1580?1680°C (優選1600°C)，以80?100°C /h的速度緩慢降溫并持續18?22h，從而使得晶體的產能高，缺陷密度低，質量好，成品率高，可以大大地降低生產成本。
[0018](3)本發明的指紋識別面板制備方法，嚴格控制研磨和拋光的參數以及研磨液和拋光液的成分，有利于提高研磨和拋光的效率，提高研磨和拋光的成品率，制備出的晶片結構完整，無物理損傷，表面細膩，光滑，形變小。研磨液和拋光液中，適量的立方氮化硼粉末充當磨料，硬度高，耐磨性好；烷基酚聚氧乙烯醚、甘油、聚丙二醇400和去離子水形成的懸浮液黏度和界面膜性質穩定，使得磨料懸浮穩定，均勻度好，不會粘并，有利于提高研磨和拋光的質量和效率。適量的烷基酚聚氧乙烯醚是一種非離子表面活性劑，其性質穩定，具有分散、乳化、潤濕等多種性能，是懸浮液獲得優異性能