導讀
無論是目前的電容式指紋傳感器，還是今后的超聲波指紋傳感器，都要用到PCB或者FPC作為電路板，并采用玻璃作為的一種蓋板。指紋識別的電路板和蓋板玻璃用激光來切割，原因是激光切割具有崩邊小、速度快、切割道窄和厚度較大的優(yōu)點。
一、指紋識別模組的鑒定
1. 手指傾斜15~30°。
2. 手指平移±3~5 mm。
3. 輕壓或重壓，指紋變形。
4. 抗靜電強度，穿化學纖維的衣服，讓手指上產生足夠多的靜電。
5. 手指輕微潤濕。
此外，手指粘上較多粉塵后，指紋識別模組應當識別不出來。
二、指紋識別模組的激光加工
典型PCB和FPC的加工效率為每小時900 pcs，損傷區(qū)域寬度均控制在20 μm以內。欲知全自動印刷電路板激光加工設備詳情，請訪問鏈接：
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除了印刷電路板，激光還用來切割指紋識別模組的蓋板玻璃，玻璃的損傷區(qū)域寬度控制在20 μm以內，如圖3所示，
圖3. 激光在玻璃內激發(fā)的等離子體（圖片來源于” Relaxation of Dense Electron Plasma Induced by Femtosecond Laser in Dielectric Materials”）
單個激光脈沖從右向左傳播，通過雪崩電離激發(fā)出等離子體。雖然透明的玻璃幾乎不吸收激光，固態(tài)玻璃對激光的能量利用率低，但是激光在玻璃內激發(fā)的等離子體，會強烈吸收激光，提高能量利用率。等離子體吸收的光強隨等離子體密度增大而增大，激光輻照區(qū)域的等離子體濃度高，該區(qū)域呈黑色，被稱為等離子體通道。隨著激光入射時間的增大，等離子體通道隨著泵浦飛秒激光的傳播而向前移動。吸收激光后，等離子體能量提高，高溫高壓的等離子體通道向外擴張，排開周圍的原子，形成孔洞。等離子體發(fā)出的黑體輻射光譜，用光譜儀收集，當激光未輻照時，光譜儀的噪聲接近于0，如圖4中藍色虛線所示，當玻璃被激光加工后21 ns，等離子體發(fā)出的黑體輻射譜，如圖4中黑色點線所示。
圖4. 玻璃被激光加工后發(fā)出的黑體輻射譜（圖片來源于”Measuring the internal temperatureof dielectrics machined by the ultrashort laser pulse through the black-bodyirradiation method”）
無論是目前的電容式指紋傳感器，還是今后的超聲波指紋傳感器，都要用到PCB或者FPC作為電路板，并采用玻璃作為的一種蓋板。指紋識別的電路板和蓋板玻璃用激光來切割，原因是激光切割具有崩邊小、速度快、切割道窄和厚度較大的優(yōu)點。
一、指紋識別模組的鑒定
指紋識別模組采用超聲波、電容式傳感器等，超聲波指紋傳感器利用高分辨超聲波掃描指紋，根據(jù)超聲波在指紋的脊和谷的返回時間，生成3D模型。雖然超聲波指紋傳感器抗靜電強度、對濕手指的響應優(yōu)于電容式指紋傳感器，但是電容式指紋傳感器的圖像分辨率、灰度級、失真度、產品一致性、環(huán)境適應性、設備體積、使用壽命、功率消耗和設備成本都更有優(yōu)勢。超聲波指紋傳感器尚處于研發(fā)階段，目前智能手機采用的指紋識別模組，大多是綜合指標最佳的電容式指紋傳感器。
電容式指紋傳感器中包含256×256以上的像素點，每個像素點包含一個金屬電極。當你的手指壓在傳感器的絕緣表面上時，手指上導電性能良好的真皮層構成一個電極，與金屬電極、傳感器表面的絕緣體構成電容器。指紋的脊與金屬電極間的距離，小于指紋的谷與金屬電極間的距離，由于電容近似與距離成反比，因此指紋的脊形成的電容，大于指紋的谷形成的電容。手指和金屬電極間的電壓固定，各個像素點存儲的電量，與電容成正比，因此像素點上存儲的電量，隨指紋的脊和谷變化。若電容式傳感器的刷新率為10幀/s，則每隔0.1 s，讀取一次各個像素點上的電量，構成指紋的圖像，如圖1所示，
圖1. 指紋細節(jié)特征（圖片來源于《民用指紋識別技術》）
指紋圖像采集之后，與模板比對識別。主流的指紋識別算法基于E. R. Henry 1889年提出的指紋細節(jié)特征理論。特征點的類型分為島、端點、叉點等10類，一枚指紋通常含有近百個特征點，假設只選用12個特征點進行識別。每個特征點具有水平位置、垂直位置和方向等7個參數(shù)。若每個特征點只識別3個參數(shù)，水平位置分為左右，用0和1來表示，垂直位置和方向也用0和1來表示，則12個特征點具有(23)12 ≈ 687億種排列方式，因此指紋人各有異。而手機上的9點式圖案，只有 萬種排列，遠小于指紋識別的排列數(shù)目。綜上所示，電容式指紋識別模組具有防偽性能好、隨身攜帶和不易偽造等優(yōu)點，是身份識別的理想選擇。設置好指紋后，在下列條件進行實際測試，如果手機都能在1 s內識別指紋并解鎖，那么指紋識別模組鑒定合格。1. 手指傾斜15~30°。
2. 手指平移±3~5 mm。
3. 輕壓或重壓，指紋變形。
4. 抗靜電強度，穿化學纖維的衣服，讓手指上產生足夠多的靜電。
5. 手指輕微潤濕。
此外，手指粘上較多粉塵后，指紋識別模組應當識別不出來。
二、指紋識別模組的激光加工
無論是目前的電容式指紋傳感器，還是今后的超聲波指紋傳感器，都要用到PCB或者FPC作為電路板，并采用玻璃作為的一種蓋板。指紋識別的電路板和蓋板玻璃用激光來切割，原因是激光切割具有崩邊小、速度快、切割道窄和厚度較大的優(yōu)點。激光切割的PCB及FPC如圖2所示，
典型PCB和FPC的加工效率為每小時900 pcs，損傷區(qū)域寬度均控制在20 μm以內。欲知全自動印刷電路板激光加工設備詳情，請訪問鏈接：
http://www.delphilaser.com/product_content.php?id=22
除了印刷電路板，激光還用來切割指紋識別模組的蓋板玻璃，玻璃的損傷區(qū)域寬度控制在20 μm以內，如圖3所示，
單個激光脈沖從右向左傳播，通過雪崩電離激發(fā)出等離子體。雖然透明的玻璃幾乎不吸收激光，固態(tài)玻璃對激光的能量利用率低，但是激光在玻璃內激發(fā)的等離子體，會強烈吸收激光，提高能量利用率。等離子體吸收的光強隨等離子體密度增大而增大，激光輻照區(qū)域的等離子體濃度高，該區(qū)域呈黑色，被稱為等離子體通道。隨著激光入射時間的增大，等離子體通道隨著泵浦飛秒激光的傳播而向前移動。吸收激光后，等離子體能量提高，高溫高壓的等離子體通道向外擴張，排開周圍的原子，形成孔洞。等離子體發(fā)出的黑體輻射光譜，用光譜儀收集，當激光未輻照時，光譜儀的噪聲接近于0，如圖4中藍色虛線所示，當玻璃被激光加工后21 ns，等離子體發(fā)出的黑體輻射譜，如圖4中黑色點線所示。
用Planck公式擬合出等離子體和玻璃溫度為5247±66 K，紅色的擬合實線與實驗的黑體輻射曲線基本重合。高溫等離子體在溫度梯度驅動下，將能量傳遞給固體。由于測量時間遠大于脈寬，因此等離子體和固體的熱傳遞充分，溫度相同，玻璃溫度超過沸點而氣化。若等離子體區(qū)域寬度減小，則加工精度提高，崩邊減小，但是等離子體區(qū)域沿激光傳播方向的長度隨寬度下降而減小，切割次數(shù)增加，切割效率降低。調整激光參數(shù)，優(yōu)化等離子體分布，改善加工質量和效率。欲知全自動玻璃蓋板激光加工設備詳情，請訪問鏈接： http://www.delphilaser.com/industry_content.php?id=12&classid=1
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