影響高世代TFT-LCD生產線液晶玻璃基板切割工藝的主要因素

摘要：本文以高世代（第6代）TFT-LCD生產中切割工藝的生產實踐為背景，分析了切割工藝的主要過程和影響切割工藝的主要因素，并對切割工藝的改善作了一些初步的探討。

關鍵詞：TFT-LCD玻璃基板切割工藝

中圖分類號：TN141.9文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)03(b)-0000-00

在液晶顯示器的生產過程中，成盒后的大片玻璃基板上有多個液晶顯示器的單元，需要將這種玻璃基板進行切割，使之成為若干液晶顯示器的單體（PANEL），在液晶工業中，是由切割工藝來完成這一任務的。坐落于安徽省合肥市的合肥京東方光電科技有限公司是我國大陸第一條高世代（第6代）TFT-LCD生產線，切割工藝在合肥京東方光電科技有限公司的生產中起著十分重要的作用。本文將通過觀察實際的生產過程，對影響高世代（第6代）TFT-LCD生產線切割工藝的主要因素進行一些初步的分析，并提出一些工藝改善的方法。

1 切割工藝的基本概念

液晶玻璃基板的切割工藝主要由切割和裂片兩個工序組成，切割工序的工作是用刀輪在玻璃基板上沿切割標記在一定壓力下進行劃動，在玻璃上形成一條深度和寬度一致的切口，刀輪運動的軌跡就是切割線，通過刀輪壓入玻璃產生垂直裂紋，使玻璃裂斷大約80%；剩余20%的工作是由裂片工序來完成的，裂片是用高溫的水蒸氣對玻璃進行噴射，水蒸氣通過一排噴嘴噴射出來，在非切割線部分進行少量的噴射，在切割線部分進行大量的噴射，利用熱脹冷縮效應使玻璃裂斷。

對高世代（第6代）TFT-LCD切割工藝來說，難以解決的問題是Dummy條的去除。Dummy條指的是切割玻璃基板上的兩塊相鄰PANEL時產生的多余玻璃條。經過切割和裂片之后，玻璃的斷裂接近100%，但是還會有部分Dummy條粘連在PANEL上，這就需要在切割和裂片之后增加去除Dummy條的工作，高世代（第6代）TFT-LCD生產線是通過Transferhand上的Pusher去除Dummy條的。

2 影響切割工藝的主要因素

CUT產線中的切割工藝完成的主要工作有切割、裂片和Dummy去除，其中切割是最主要的工作，切割的效果會影響到裂片的效果，Dummy條的去除主要依靠切割和裂片，其中起決定作用的是切割，Pusher只起輔助作用。Dummy條如果不能很好的去除，CUT產線的設備會不斷的出現報警，導致設備停機，進而影響產線的稼動率；另外，沒有被設備自動去除的Dummy條只能由作業人員通過手動去除，用手掰除Dummy條會產生CRACK、BURR等不良，這會大大影響CUT產線的良率。在實際的生產過程中，由切割、裂片、Dummy去除引起的不良主要有Chipping（或稱為Crack）、Broken、Burr、裂紋等。

對玻璃基板進行切割是由Chuck在一端夾著Glass的邊緣3mm，在由C/V（傳送帶）組成的平面上進行的，因此Chuck的水平度和C/V的平整度會對切割的效果產生很大的影響，如果Chuck的水平度或C/V的平整度不好，則切割時刀輪不在同一水平線上，刀輪的壓入量不一致，并且在切割時會發生跳刀，導致產生Crack、Burr等不良。

此外，由于在整個切割工藝中與玻璃表面直接接觸的是切割刀輪，因此，刀輪的質量和參數對切割的效果也有重要的影響，切割刀輪的材料硬度應大于玻璃硬度。刀輪的切割質量一般從切割深度和橫向微裂紋產生幾率兩個方面來標征，切割壓力越大，玻璃的切割深度也越大，在同樣的切割條件下，刀輪角度越小，玻璃的切割深度越大，所以，對于厚度較大的玻璃，應盡可能選擇角度較小的刀輪；在同樣的切割條件下，角度小的切割刀輪產生橫向微裂紋的臨界壓力值要小些。由于切割深度可以由加大刀輪的下壓量和增大切割壓力來獲得，因此在刀輪的選擇上應首先考慮刀輪角度對橫向微裂紋的影響。

在刀輪角度和質量一定的情況下，影響切割效果的主要因素是刀壓的大小。大的刀壓雖然可以使玻璃在切割工序得到很好的斷裂，但是大的刀壓會降低刀輪的使用壽命，在短時間內就需要更換刀輪，會增加生產的成本，并且過大的切割壓力會使玻璃提前斷裂，發生刀輪干涉等；小的刀壓可以使刀輪使用比較長的時間，但是有可能造成玻璃基板的切割不夠充分，在裂片時會產生Crack，傷到液晶單元的電極邊、造成外觀不良等；切割不充分也會使Dummy條不能掉落的幾率增加，通過Pusher強制使Dummy條掉落又會使PANEL的邊緣出現Crack等不良。

3 改善方法

對制造業來說，有效的提高產品的良率和降低制造的成本是實現企業盈利的有效途徑。

對高世代（第6代）TFT-LCD生產線的切割工藝來說，在不影響切割品質的情況下盡可能的提高刀輪的使用壽命是切割工藝的改善方向。

因此，我們在TFT-LCD的實際生產過程中，首先必須保證切割部分的Chuck的水平度和C/V的平整度，使玻璃切割時刀輪處于同一水平面內，并且刀輪的壓入量是一恒定值；其次必須選用合適的刀輪，高世代（第6代）線采用高滲透刀輪，高滲透刀輪經過加工，在刀輪外圍形成一定的角度和齒輪，在切割玻璃基板時可以獲得較深的垂直裂紋，得到較好的裂片效果；再次，要選擇合適的刀壓，刀壓既不能太大，也不能太小，要在保證玻璃切割效果的前提下盡可能的減小刀壓，盡量延長刀輪的使用壽命，降低生產的成本。

其中，前兩點工作是與設備硬件本身有關的改善措施，主要在設備安裝時由設備廠商來完成，在設備安裝好、設備的硬件已經固定、并且選定了刀輪的型號以后，影響切割品質的主要因素就是刀壓的大小，因此工藝與設備維護工程師在日常生產中改善切割品質主要應該集中于如何選擇合適的刀壓。隨著刀輪使用距離的增加，刀輪的邊緣會受到磨損，影響切割質量，為保證切割質量，就需要增加刀壓。由于保證切割質量是在刀輪走一定米數，增加一定的刀壓，因此，根據切割后DUMMY不掉的數據和PANEL報廢的數據，以及此時刀輪的使用距離和刀壓的大小，可以找出它們之間的函數關系式，從而推算出刀輪使用多少距離時增加多少刀壓才能保證最好的切割效果，根據這個函數關系式來在生產實踐中對刀壓進行調整，可以既保證切割品質又能降低公司的生產成本。

4 小結

本文根據高世代（第6代）TFT-LCD生產中切割工藝的實際情況，分析了影響切割品質的主要因素，并根據這些主要因素，提出了切割品質的改進方法，并認為工藝與設備維護工程師研究改善切割品質的重點應該是如何根據刀輪的使用情況和當時的切割品質狀況來使用合適的刀壓。