液晶基板玻璃切割工艺分析及优化措施.docx

1液晶基板玻璃切割工艺分析及优化措施周波东旭集团有限公司石家庄摘要本文结合液晶基板玻璃加工的特点以及对切割品质的判断依据分析了切割的原理并对常见的三种刀轮作出了对比文中结合生产实际经验提出了刀轮压力精密调整以及掰断分步进行两项优化措施经实际检验很好的改善了切割品质提高了良品率关键词基板玻璃切割掰断刀轮中图分类号文献标识码文章编号作者简介周波男河北石家庄人硕士研究生工程师2东旭集团有限公司科技成果部部长研究方向为机械电子工程引言基板玻璃的生产中切割是一项重要的加工步骤虽然现阶段已有激光切割工艺的应用然而绝大多数的生产线使用的仍然是刀轮划线加机械掰断的方式对于液晶基板玻璃来讲切割品质判定的依据有三项一是切割后基板玻璃无破损裂纹等缺陷二是切割后基板玻璃的尺寸精度要满足要求三是切割工艺尽量减少玻璃碎屑和玻璃粉的产生减少对基板玻璃的二次污染传统的切割方法在应用于液晶基板玻璃尤其是超薄以下基板玻璃时面临破损裂纹率高玻璃碎屑和玻璃粉尘量大等难题因此有必要对其进行一定的工艺优化使其满足加工生产超薄液晶基板玻璃的需要切割的原理根据脆性材料断裂的微裂纹理论脆性材料的断裂可以分为两个过程第一是微裂纹的产生第二是微裂纹的扩展至玻璃自动断裂当断裂深度大于玻璃的断裂临界长度时就会迅速扩展使材料断裂如图所示在刀轮压力的作用下刀轮切入基板玻璃一定的深度此时由伺服机构带动刀头在基板玻璃上作直线运动划出一道凹痕基板玻璃属于脆性材料在划出凹痕后微裂纹会沿深度方向自动扩展在机械掰断的作用下扩展的速度会加快最终扩展至超过临界长度时基板玻璃断裂完成切割过程三种刀轮的应用比较目前市场上常见的刀轮有钻石刀轮合金刀轮和齿形刀轮三种3早期使用钻石刀轮切割基板玻璃由于成本过高后发明出超硬合金材料代替钻石合金刀轮可以很好地完成划线切割动作但存在刀轮边缘过于光滑抓地力不足容易划刀因此在刀轮边缘增加齿痕以增加刀轮的抓地力随着刻齿技术的发展齿形刀产生了引入了工业烧结钻石作为刀轮的材料合金刀轮是使用最为普遍的一种刀轮具有成本低效果好等有点有多种角度直径可供选择齿形刀在划线同时可辅助形成一定的裂深具有寿命长可达合金刀轮倍以上的优点但成本非常高昂优化改进措施在我们实际的应用中通过大量的实验验证总结出较为有效的改善措施如下刀压的精密调整从切割的原理可以看出刀轮的压力与刀轮切入基板玻璃的深度密切相关不同刀轮角度所需要的压力是不一样的另外基板玻璃表面温度不同时硬度也不一样因此在切割机上刀轮切入基板玻璃的压力是需要设计一套精密调整机构的我们采取的是精密调压阀加低摩擦气缸来实现实际生产中要根据不同的基板玻璃厚度以及基板玻璃到达切割机时的温度来调整压力提高良品率掰断分步进行由切割的原理分析我们知道基板玻璃的断裂并不是刀轮直接将其切断而是刀轮在基板玻璃表面划出一个凹痕后在基板玻璃内应力的作用下形成自然裂深后再施加一个掰断力矩将其断裂实际上如果采用高渗透刀轮即在划出凹痕后可形成4很深的自然裂深此种情况即使没有机械掰断力矩将基板玻璃静置一段时间也可自然断裂我们分析得出结论如果掰断进行的过早自然裂深尚未形成掰断的力矩强加在凹痕上使得基板玻璃在剪切应力的作用下裂开这是粉尘大量产生以及边部裂纹破损产生的主因之一因此为改善切割品质必须使基板玻璃自然裂开而非机械断裂然而随着基板玻璃生产速率的提升单纯的增加划痕后和掰断之间的延时是不能满足要求的必须加快自然裂深的形成我们优化了原掰断机构主要是优化了原掰断机构的控制气路原掰断机构由气缸驱动该气缸经由调压阀和电磁阀控制掰断的过程仅有一个气压优化后的控制气路增加了一个精密减压阀和一个电磁阀精密减压阀调节在一个较小的压力该压力下气缸的输出力不足以掰断基板玻璃但可以在基板玻璃上施加一个掰断力矩在此掰断力矩的作用下刀轮的划痕处形成应力集中裂深的形成加快力矩施加一定时间后电磁阀切换至由调压阀调节的正常压力值更大的掰断力矩将基板玻璃断开完成切割图实践结果经过上述改进优化后在加强洁净管控操作人员培训等措施的配合下基板玻璃切割品质有较大改善首先基板玻璃切割后破损裂5纹明显降低切割良品率大幅提升对单纯切割工艺统计因破损裂纹造成的损失由降至以下在操作人员熟练且不发生误操作或其它偶然因素时可连续切割数千片基板玻璃而不产生任何裂纹破损等缺陷原有平均出现破损的产量在几百片第二切割后产生的碎玻璃屑和玻璃粉尘明显减少割断后的基板玻璃边缘在强光照射下无明显可见的成片粉尘已超越国外同行企业水平综上本文中的优化措施对原切割设备结构不做较大改动仅改动气路及控制程序的情况下很好地改善了切割工艺品质满足了超薄基板玻璃生产的需求应用于我集团各生产线多年效果良好产品品质稳定获得了一致好评成果已获得实用新型专利一项参考文献潘金龙玻璃工艺学中国轻工业出版社卿剑波液晶玻璃基板双刀轮切割机理华南理工大学吕沫张飞特王建花玻璃切割工艺研究电子工艺技术