一種指紋識別蓋板、其制備方法及指紋識別模組的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于指紋識別技術領域，尤其涉及一種指紋識別蓋板、其制備方法及指紋識別模組。
【背景技術】
[0002]隨著人們對智能手機安全性能的需求，以及互聯網支付平臺的逐步發展和完善，除密碼交易外，指紋識別支付功能越來越受到國內外手機廠商的青睞，會給手機支付帶來更加可靠的安全性和便捷性；指紋識別部件未來將逐步成為智能手機的標配部件。因此，采用何種材料去制作指紋識別按鍵保護蓋板可以滿足指紋識別相應速度和靈敏度的需求，這已成為手機廠和基板加工廠的技術研究課題之一。
[0003]IPhone 5S/6智能手機目前已采用C面藍寶石晶片作為其指紋識別按鍵(Home鍵)的蓋板材料；(:面藍寶石晶體通過切磨拋加工，并經過激光切割、絲印和鍍膜后被制作成保護蓋板成品，組裝廠將其安裝在指紋識別按鍵的最外面作為保護蓋板。圖1為IPhone5S/6智能手機指紋識別模組組成示意圖，如圖1所示，從左到右依次為觸摸開關、觸摸式傳感器、檢測環和保護蓋板。
[0004]IPhone 5S/6智能手機采用C面藍寶石晶片作為指紋識別按鍵的蓋板材料，是由于藍寶石材料硬度高耐劃傷，并且C面藍寶石介電常數相比玻璃、樹脂等其他材料要高，更適合于應用在指紋識別按鍵上，但是隨著近來手機互聯網支付功能的迅速發展，用戶對指紋識別響應速度的需求會相應提升，采用C面藍寶石蓋板的響應速度(0.52s)已逐漸無法滿足用戶的更高需求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種指紋識別蓋板、其制備方法及指紋識別模組，本發明提供的指紋識別蓋板的響應速度更快。
[0006]本發明提供一種指紋識別蓋板，其特征在于，所述指紋識別蓋板的材質為Μ面藍寶石。
[0007]優選的，所述指紋識別蓋板由Μ面藍寶石晶片制得，所述Μ面藍寶石晶片的翹曲度為0?15 μ m0
[0008]本發明提供一種指紋識別蓋板的制備方法，包括以下步驟:
[0009]將Μ面藍寶石晶棒依次進行線切割、研磨、化學機械拋光和激光切割后，得到指紋識別蓋板；
[0010]所述線切割的線速度為360?380mm/min，所述線切割的工作臺速度為16?16.8mm/ 小時；
[0011 ] 所述激光切割的功率為15?30 % ;所述激光切割的頻率為500?700Hz ;所述激光切割的脈沖寬度為0.1?0.2ms ;所述激光切割的切割速度為4?6mm/s。
[0012]優選的，所述線切割的線張力為30?40N ;
[0013]所述線切割的搖動角度為4?6° /min。
[0014]優選的，所述激光切割在保護氣體氣氛下進行，所述保護氣體的濃度為99.9?99.999% ；
[0015]所述保護氣體的壓力為6.7?7.2MPa。
[0016]優選的，所述化學機械拋光采用氧化硅拋光液，所述氧化硅拋光液中氧化硅的平均粒徑為100?130nm ；
[0017]所述氧化硅拋光液的pH值為11.5?12.5。
[0018]優選的，所述化學機械拋光依次包括初步拋光和整修拋光。
[0019]優選的，所述初步拋光的壓力為400?460g/cm2;
[0020]所述初步拋光的轉速為55?65rpm。
[0021]優選的，所述整修拋光的壓力為200?250g/cm2;
[0022]所述整修拋光的轉速為30?38rpm。
[0023]本發明提供一種指紋識別模組，其特征在于，所述保護蓋板為上述指紋識別蓋板。
[0024]本發明提供了一種指紋識別蓋板，所述指紋識別蓋板的材質為Μ面藍寶石。本發明采用Μ面藍寶石為指紋識別蓋板的材料，在采用相同指紋識別模組芯片和相同厚度蓋板的情況下，能夠提高指紋識別蓋板的響應速度。實驗結果表明，本發明提供的Μ面藍寶石指紋識別蓋板的響應速度為0.43s。
[0025]本發明還提供了一種指紋識別蓋板的制備方法，本發明通過在合理的范圍內降低線切割速度，有利于切割線均勻消耗，有效降低晶片的翹曲度；本發明還通過優化激光切割的工藝條件，有效改善了鏡片邊緣的連續鋸齒狀崩邊和連續灼傷點的情況，提高了加工良率。實驗結果表明，采用本發明提供的制備方法得到的指紋識別蓋板的翹曲度在15μπι以下，加工良率提高至95%以上。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為IPhone 5S/6智能手機指紋識別模組組成示意圖；
[0028]圖2為監寶石晶體的俯視圖；
[0029]圖3為藍寶石晶體的側視圖；
[0030]圖4為本發明實施例1中指紋識別蓋板的結構示意圖；
[0031]圖5為本發明實施例1中2英寸Μ面藍寶石的翹曲度示意圖。
【具體實施方式】
[0032]本發明提供了一種指紋識別蓋板，所述指紋識別蓋板的材質為Μ面藍寶石。
[0033]本發明提供的指紋識別蓋板具有更快的響應速度。
[0034]在本發明中，所述指紋識別蓋板的材質為Μ面藍寶石，藍寶石晶面結構以及Μ面、C面和Α面的對應關系如圖2?3所不，圖2為監寶石晶體的俯視圖，圖3為監寶石晶體的側視圖，所述Μ面藍寶石的莫氏硬度為9級，具有優良的防刮傷性能和透光性。在本發明中，所述指紋識別蓋板由Μ面藍寶石晶片制得，所述Μ面藍寶石晶片的翹曲度為0?15 μ m，優選為1?14 μ m，更優選為2?13 μ m ;所述Μ面藍寶石晶片的規格為2英寸；所述指紋識別蓋板的介電常數優選為11?12，更優選為11.52 ;所述指紋識別蓋板的響應速度為0.43s。
[0035]本發明對所述指紋識別蓋板的尺寸和形狀沒有特殊的限制，可以是長方形、正方形或圓形，具體的，在本發明的實施例中，可以為圖3所示的形狀，圖3為本發明實施例1中指紋識別蓋板的結構示意圖；所述指紋識別蓋板的面積優選為0.1?20cm2，更優選為0.2?18cm2，最優選為0.5?15cm2;所述指紋識別蓋板的厚度優選為0.152?0.43mm，更優選為0.26mm ;當所述指紋識別蓋板為長方形或正方形時，所述指紋識別蓋板四周具有R倒角，所述R倒角優選為1?2mmο
[0036]本發明還提供了一種指紋識別蓋板的制備方法，包括以下步驟:
[0037]將Μ面藍寶石晶棒依次進行線切割、研磨、化學機械拋光和激光切割后，得到指紋識別蓋板；
[0038]所述線切割的線速度為360?380mm/min，所述線切割的工作臺速度為16?16.8mm/ 小時；
[0039]所述激光切割的功率為15?30 % ;所述激光切割的頻率為500?700Hz ;所述激光切割的脈沖寬度為0.1?0.2ms ;所述激光切割的切割速度為4?6mm/s。
[0040]本發明優選在所述線切割之前，先檢驗Μ面藍寶石晶棒，并對所述Μ面藍寶石進行粘料，然后在對所述Μ面藍寶石進行線切割，在本發明中，所述線切割的線速度為360?380mm/min，優選為365?375mm/min ;所述線切割的工作臺速度為16?16.8mm/小時，優選為16.3?16.5mm/小時；所述線切割的線張力優選為30?40N，更優選為35?38N ;所述線切割的搖動角度優選為4?6° /min，更優選為5° /min。在本發明中，經所述線切割得到的Μ面藍寶石晶片為2英寸的Μ面藍寶石晶片，其翹曲度為0?15 μ m。
[0041]在本發明中，所述Μ面藍寶石相比C面藍寶石在線切割時，產生的翹曲度會偏大，會直接影響后續研磨和化學機械拋光的加工品質，本發明在合理范圍內的下降切割速度有利于切割線均勻消耗，晶片的翹曲度(warp可達15 μ m以下)，厚度散差均能夠得到較大改善，可以滿足后工序的加工品質要求。
[0042]完成線切割后，本發明優選將所述線切割后的Μ面藍寶石晶片依次進行清洗和倒邊，然后在進行研磨，得到研磨后的Μ面藍寶石晶片。在本發明中，所述清洗和倒邊均為本領域技術人員熟知的技術手段，所述研磨優選為雙面研磨，所述雙面研磨為本領域技術人員的常用加工方法。
[0043]完成所述研磨后，本發明優選將研磨后的Μ面藍寶石晶片依次進行清洗、退火、清洗、上蠟、銅拋和清洗，然后在將其進行化學機械拋光。在本發明中，所述研磨后、化學機械拋光前所進行的清洗、退火、清洗、上蠟、銅拋和清洗均為本領域技術人員熟知的技術手段，在此不再贅述。
[0044]在本發明中，所述化學機械拋光(CMP拋光)優選依次包括初步拋光和整修拋光，在初步拋光之前，本發明優選先用鉆石錠對拋光布進行修正，具體為:先順時針干修6min，在加水逆時針修6min，然后在進行后續的初步拋光和整修拋光。在所述初步拋光和整修拋光的過程中，優選采用氧化硅拋光液，所述氧化硅拋光液中氧化硅的平均粒徑優選為100?130nm，更優選為110?120nm，所述氧化娃拋光液的pH值優選為11.5?12.5，更優選為12。在本發明中，所述初步拋光的拋光壓力優選為400?460g/cm2，更優選為410?450g/cm2,最優選為420?440g/cm2;所述初步拋光的轉速優選為55?65rpm，58?63rpm ；所述初步拋光的溫度優選為50?60°C，更優選為51?57°C，最優選為53?55°C ;所述整修拋光的拋光壓力優選為200?250g/cm2，更優選為210?240g/cm2，最優選為220?230g/cm2;所述整修拋光的轉速優選為30?38rpm，更優選為33?35rpm ;所述整修拋光的溫度優選為50?60 °C，更優選為51?57 °C，最優選為53?55 °C
[0045]本發明研究發現，Μ面藍寶石相比C面藍寶石更加耐腐蝕，導致采用常規的藍寶石拋光工藝很難去除尺寸(即很難拋亮)，移除速率過低(平均0.5 μ m/h)，拋光時間過長，加工成本過高。本發明采用特殊的盤面修整方式和工藝參數，使Μ面藍寶石拋光效率得到大幅提升，平均可達到2.5 μ m/h,是傳統工藝效率的5倍，且表面質量良好，從而降低其加工成本。
[0046]完成所述化學機械拋光后，本發明優選將所述化學機械拋光過的Μ面藍寶石晶片進行清洗和檢驗，再進行激光切割。在本發明中，所述激光切割優選在保護氣體氣氛下進行，所述保護氣體優選為氮氣、氦氣、氖氣和氬氣中的一種或幾種；所述保護氣體的濃度優選為99.9?99.999%;所述保護氣體的壓力優選為6.7?7.2MPa，更優選為6.8?7.0MPa。在該濃度和該壓力的保護氣體氣氛下進行激光切割有利于改善Μ面藍寶石鏡片邊緣的連續鋸齒狀崩邊和