面板切割強(qiáng)度提升刀輪選擇標(biāo)準(zhǔn)的研究

合肥京東方光電科技有限公司 陳振國(guó) 李 明 劉 軍 劉曉濤 王忠山 趙 飛 穆慧慧 郭 淼

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面板切割強(qiáng)度提升刀輪選擇標(biāo)準(zhǔn)的研究

合肥京東方光電科技有限公司 陳振國(guó) 李 明 劉 軍 劉曉濤 王忠山 趙 飛 穆慧慧 郭 淼

【摘要】越來(lái)越多的客戶將Bending（強(qiáng)度）特性列入LCD品質(zhì)Spec，為保證良好的LCD Bending特性，一款匹配的Bending切割刀輪是重要。本文主要介紹怎樣從刀輪的齒形、齒深、齒數(shù)和角度四個(gè)方面來(lái)選擇匹配的面板切割刀輪。提升新產(chǎn)品Bending切割刀輪選擇的準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】玻璃強(qiáng)度；顯示面板；刀輪Abstract：More and more customers make the Bending （strength） characteristics of the inclusion of LCD quality in spec， in order to ensure good LCD Bending characteristics， a matching Bending cutting knife wheel is very important. This paper mainly introduces how to select the matching face plate cutting wheel from four aspects of the tooth profile， tooth depth， tooth number and angle of the cutting wheel. The accuracy of the selection of Bending cutting tool for new products.

一、引言

現(xiàn)有顯示類知名品牌，如，Apple、SUMSUNG、LG、HTC、HUAWEI、Lenovo等公司都有自己的LCD Bending Spec。為這些公司供貨的前提是自身提供的顯示產(chǎn)品能滿足它們的Bending Spec?，F(xiàn)在具有良好的LCD Bending切割生產(chǎn)、管控能力是面板生產(chǎn)加工企業(yè)生存發(fā)展的基本技術(shù)能力指標(biāo)。為提升Bending切割生產(chǎn)能力，大部分面板生產(chǎn)廠家是通過(guò)廠商推薦或公司切割工程師經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇Bending切割刀輪。這種Bending刀輪選擇方式，因受供應(yīng)商立場(chǎng)、工程師刀輪信息局限性，挑選的刀輪常會(huì)存在壽命不足、穩(wěn)定性不高、作業(yè)性不足等問(wèn)題。同時(shí)，因?yàn)檫x擇的刀輪只有通過(guò)實(shí)際切割測(cè)試才能評(píng)估切割效果，為保證有可用的刀輪，需要準(zhǔn)備多款測(cè)試刀輪，甚至有時(shí)需要供應(yīng)商進(jìn)行多次送樣，造成大量的時(shí)間、人力和材料等的浪費(fèi)，通過(guò)對(duì)刀輪的齒形、齒深、齒數(shù)和角度等特性對(duì)LCD切割Bending特性影響的研究，確定Bending刀輪的刀輪參數(shù)需求，實(shí)現(xiàn)根據(jù)產(chǎn)品Bending需求設(shè)計(jì)需求刀輪，委托刀輪供應(yīng)商直接加工送樣測(cè)試，會(huì)大大提升Bending刀輪選擇的及時(shí)性和有效性。

圖1　齒型與強(qiáng)度趨勢(shì)圖Fig.1. Tooth type and strength trend chart

二、刀輪特性影響性分析

（一）刀輪的齒形對(duì)LCD Bending切割的影響

LCD切割刀輪的齒形我們一般分為三種：U型齒、V型齒和無(wú)齒。實(shí)際生產(chǎn)中因無(wú)齒刀輪在切割滲透上極為微弱，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，一般不做量產(chǎn)用刀輪，可排除。所以，Bending刀輪的齒形一般只在U型和V型間進(jìn)行選擇。下面我們通過(guò)常見(jiàn)U型齒和V型齒的切割斷面來(lái)分析，此兩種齒形對(duì)切割Bending的影響。（1）V型齒：刀輪切入層完整，Rib Mark平緩，說(shuō)明切割過(guò)程Glass應(yīng)力波動(dòng)?。籚型齒是斜刃面，可在切入切出間形成過(guò)渡，切割應(yīng)力無(wú)明顯集中。（2）U型齒：刀輪切入層呈齒形狀，Rib Mark明顯，說(shuō)明切割過(guò)程Glass應(yīng)力波動(dòng)大；U型齒為垂直刃面，切入切出間無(wú)法形成有效過(guò)渡，切割應(yīng)力明顯集中。Bending考驗(yàn)的是Panel分段斷面整體強(qiáng)度下限——短板效應(yīng)，過(guò)大的應(yīng)力波動(dòng)會(huì)形成強(qiáng)度極弱點(diǎn)，故V型齒更利于Bending切割。同一時(shí)期用刀輪參數(shù)相識(shí)，齒形不同的兩款刀輪切割同一款Glass，同一測(cè)試方法得出的強(qiáng)度數(shù)據(jù)齒形實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如圖1，數(shù)據(jù)顯示在其它條件合適的情況V型齒較U型齒具有Bending切割效果優(yōu)勢(shì)。

（二）刀輪的齒深對(duì)LCD Bending切割的影響

實(shí)際切割中，我們可以發(fā)現(xiàn)隨著刀輪齒深增加，切割斷面切入層和Rib Mark分布受齒分布影響愈明顯，依據(jù)我們對(duì)Rib Mark形成受刀輪切割時(shí)，Glass產(chǎn)生應(yīng)力有關(guān)，得：刀輪齒深愈深Glass切割過(guò)程應(yīng)力波動(dòng)亦會(huì)愈明顯，產(chǎn)品邊緣強(qiáng)度的短板效應(yīng)亦愈顯著，下面我們通過(guò)一組刀輪齒深對(duì)LCD切割Bending影響的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)具體看刀深與切割Bending的關(guān)系。切割條件相同，切割一款0.25*2mm厚度產(chǎn)品，通過(guò)相同測(cè)試方法取得強(qiáng)度數(shù)據(jù)如下。

圖2　刀輪刀深與強(qiáng)度趨勢(shì)圖Fig.2. Trend chart of the depth and strength of the cutting wheel

數(shù)據(jù)顯示：在切割條件允許范圍，齒深淺的具有Bending優(yōu)勢(shì)，但只有匹配的刀深才具有良好穩(wěn)定性，刀深選擇時(shí)需考慮分離性，一般刀深越小分離性越差，一般不建議刀深小于單板厚度0.06%（此為S-S切割刀輪推薦值，文中不做詳細(xì)研究）。

（三）刀輪的齒數(shù)對(duì)LCD Bending切割的影響

由“1”齒形切割影響和“2”齒深切割影響分析可得知：（1）Glass切割斷面的波動(dòng)受刀齒（齒槽）分布影響。（2）刀輪齒數(shù)增加，會(huì)帶來(lái)斷面切割應(yīng)力波動(dòng)頻次增加。（3）刀輪齒數(shù)增加，不可避免會(huì)帶來(lái)齒間距變小，這在一定程度會(huì)降低切割過(guò)程波動(dòng)，所以刀輪齒數(shù)對(duì)Bending影響，主要決定于齒數(shù)增加帶來(lái)的斷面波動(dòng)頻次增加與齒數(shù)增加帶來(lái)的波動(dòng)幅度降低對(duì)Bending的影響。切割條件相同，切割一款0.20*2mm厚度產(chǎn)品，通過(guò)相同測(cè)試方法取得強(qiáng)度數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3　刀輪齒數(shù)與強(qiáng)度趨勢(shì)圖Fig.3. Cutting tooth number and strength trend chart

測(cè)試數(shù)據(jù)中400齒數(shù)的中位數(shù)分布更規(guī)范，顯示：齒數(shù)增加不會(huì)對(duì)Bending有明顯提升和降低作用，但可在一定程度上提升Bending效果的穩(wěn)定性。

（四）刀輪的角度對(duì)LCD Bending切割的影響

對(duì)于刀輪切對(duì)Glass的割斷（圖4）：（1）刀輪切割Glass形成切入層；（2）刀輪側(cè)面對(duì)切入層的擠壓，將Glass分離，形成Rib Mark及相鄰Rib Mark的分離層。

圖4　刀輪對(duì)Glass切割斷示意圖Fig.4. Schematic diagram of Glass cutting of cutting wheel

由刀輪對(duì)Glass切斷分析，可得以下關(guān)系：（1）刀輪角度小←→大，切割阻力小←→大，切割需求壓力小←→大；（2）刀輪角度小←→大，通過(guò)切入層產(chǎn)生的Glass分離壓力小←→大，分?jǐn)嘈Ч　?，以上分析知，決定刀輪角度大小對(duì)Bending影響的因素是刀輪切入壓力增加對(duì)Bending的負(fù)面影響和高分?jǐn)嘈Ч麑?duì)Bending的正面影響明顯度，切入壓力增加對(duì)Bending的負(fù)面影響：切入壓力增加，刀輪對(duì)Glass作用力增加，Glass損傷增加；高分?jǐn)鄬?duì)Bending的正面效果：分?jǐn)嘈栽黾樱至褧r(shí)，Panel相互擠壓風(fēng)險(xiǎn)降低。

我們亦通過(guò)一組刀輪角度與Bending相關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)，來(lái)分析角度對(duì)Bending強(qiáng)度的具體影響，測(cè)試顯示刀輪角度增加5°對(duì)應(yīng)的切割壓力增加0.5～1.0N.

三、Bending提升刀輪選擇標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用

Bending提升刀輪選擇標(biāo)準(zhǔn)：

綜上分析，對(duì)于Bending刀輪選擇，可以參考以下條例：（1）齒型：首選V型齒，次選U型齒（2）齒深：在滿足切割分離情況下可適當(dāng)選擇小齒深刀輪（3）齒數(shù)：常用齒數(shù)為200～300，若預(yù)提升Bending穩(wěn)定性可適當(dāng)增加齒數(shù)（4）角度：根據(jù)產(chǎn)品可用切割壓力范圍選擇對(duì)應(yīng)角度，常用角度為100～110°。以上研究是基于刀輪特性對(duì)Bending影響的分析，實(shí)現(xiàn)根據(jù)已有刀輪Bending切割能力與目標(biāo)切割Bending能力差距評(píng)估，針對(duì)性改善某些刀輪參數(shù)，來(lái)達(dá)成提升Bending切割能力的目的。

以上只是兩個(gè)量產(chǎn)Bending提升刀輪優(yōu)化案例，實(shí)際生產(chǎn)中我們的0.2～0.4t等產(chǎn)品都已通過(guò)相關(guān)客戶Bending認(rèn)證。同時(shí)，我們亦完成了0.15～0.5t帶膠切割技術(shù)工藝開(kāi)發(fā)刀輪選擇。

四、方案總結(jié)

現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)尚無(wú)法根據(jù)Glass特性直接確定Bending切割刀輪的參數(shù)數(shù)據(jù)（實(shí)際運(yùn)用中，我們會(huì)使用已有刀輪進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果和切割需求差距，設(shè)計(jì)優(yōu)化后的刀輪參數(shù)），欲實(shí)直接根據(jù)Glass和切割需求設(shè)計(jì)出需求刀輪，需要我們進(jìn)一步研究齒型、齒深、齒數(shù)和角度與Glass厚度、Glass材質(zhì)切割能力對(duì)應(yīng)關(guān)系。這將是后續(xù)Bending刀輪研究方向。

參考文獻(xiàn)

［1］丁濤，李榮玉.高滲透刀輪切割TFT-LCD薄型玻璃基板的工藝影響因素［J］.現(xiàn)代顯示，2009（06）.

［2］張磊.玻璃切割軌跡最優(yōu)規(guī)劃方法及其控制實(shí)時(shí)性研究［D］.武漢理工大學(xué)，2014.

［3］郝中甲.基于熱裂法的微波切割玻璃關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

［4］申智源.TFT-LCD技術(shù)：結(jié)構(gòu)、原理及制造技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2012：67-78.

［5］T.Murata，S.Miwa，H.Yamazaki，et al.Suitable Scribing Conditions for AMLCD Glass Substrates.SID International Symposium Digest of Technical Papers，2003.

作者簡(jiǎn)介：

陳振國(guó)（1986—），男，安徽合肥人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，從事液晶顯示領(lǐng)域切割檢測(cè)與不良改善方向。

Research on the selection criteria of cutting Bending in panel cutting

Hefei BOE Optoelectronics Technology Co.， Ltd Chen Zhenguo Li Ming Liu Jun Liu Xiaotao Zhao Fei Wang Zhongshan Mu Huihui Guo Miao

Key words：Glass strength；Display panel；Cutting wheel