面板切割強度提升刀輪選擇標準的研究

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

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面板切割強度提升刀輪選擇標準的研究

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

【摘要】越來越多的客戶將Bending（強度）特性列入LCD品質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、齒數和角度四個方面來選擇匹配的面板切割刀輪。提升新產品Bending切割刀輪選擇的準確性。

【關鍵詞】玻璃強度；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品能滿足它們的Bending Spec。現在具有良好的LCD Bending切割生產、管控能力是面板生產加工企業生存發展的基本技術能力指標。為提升Bending切割生產能力，大部分面板生產廠家是通過廠商推薦或公司切割工程師經驗來選擇Bending切割刀輪。這種Bending刀輪選擇方式，因受供應商立場、工程師刀輪信息局限性，挑選的刀輪常會存在壽命不足、穩定性不高、作業性不足等問題。同時，因為選擇的刀輪只有通過實際切割測試才能評估切割效果，為保證有可用的刀輪，需要準備多款測試刀輪，甚至有時需要供應商進行多次送樣，造成大量的時間、人力和材料等的浪費，通過對刀輪的齒形、齒深、齒數和角度等特性對LCD切割Bending特性影響的研究，確定Bending刀輪的刀輪參數需求，實現根據產品Bending需求設計需求刀輪，委托刀輪供應商直接加工送樣測試，會大大提升Bending刀輪選擇的及時性和有效性。

圖1　齒型與強度趨勢圖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型齒和無齒。實際生產中因無齒刀輪在切割滲透上極為微弱，生產穩定性差，一般不做量產用刀輪，可排除。所以，Bending刀輪的齒形一般只在U型和V型間進行選擇。下面我們通過常見U型齒和V型齒的切割斷面來分析，此兩種齒形對切割Bending的影響。（1）V型齒：刀輪切入層完整，Rib Mark平緩，說明切割過程Glass應力波動小；V型齒是斜刃面，可在切入切出間形成過渡，切割應力無明顯集中。（2）U型齒：刀輪切入層呈齒形狀，Rib Mark明顯，說明切割過程Glass應力波動大；U型齒為垂直刃面，切入切出間無法形成有效過渡，切割應力明顯集中。Bending考驗的是Panel分段斷面整體強度下限——短板效應，過大的應力波動會形成強度極弱點，故V型齒更利于Bending切割。同一時期用刀輪參數相識，齒形不同的兩款刀輪切割同一款Glass，同一測試方法得出的強度數據齒形實驗測試數據如圖1，數據顯示在其它條件合適的情況V型齒較U型齒具有Bending切割效果優勢。

（二）刀輪的齒深對LCD Bending切割的影響

實際切割中，我們可以發現隨著刀輪齒深增加，切割斷面切入層和Rib Mark分布受齒分布影響愈明顯，依據我們對Rib Mark形成受刀輪切割時，Glass產生應力有關，得：刀輪齒深愈深Glass切割過程應力波動亦會愈明顯，產品邊緣強度的短板效應亦愈顯著，下面我們通過一組刀輪齒深對LCD切割Bending影響的測試數據來具體看刀深與切割Bending的關系。切割條件相同，切割一款0.25*2mm厚度產品，通過相同測試方法取得強度數據如下。

圖2　刀輪刀深與強度趨勢圖Fig.2. Trend chart of the depth and strength of the cutting wheel

數據顯示：在切割條件允許范圍，齒深淺的具有Bending優勢，但只有匹配的刀深才具有良好穩定性，刀深選擇時需考慮分離性，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，文中不做詳細研究）。

（三）刀輪的齒數對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切割斷面的波動受刀齒（齒槽）分布影響。（2）刀輪齒數增加，會帶來斷面切割應力波動頻次增加。（3）刀輪齒數增加，不可避免會帶來齒間距變小，這在一定程度會降低切割過程波動，所以刀輪齒數對Bending影響，主要決定于齒數增加帶來的斷面波動頻次增加與齒數增加帶來的波動幅度降低對Bending的影響。切割條件相同，切割一款0.20*2mm厚度產品，通過相同測試方法取得強度數據如圖3所示。

圖3　刀輪齒數與強度趨勢圖Fig.3. Cutting tooth number and strength trend chart

測試數據中400齒數的中位數分布更規范，顯示：齒數增加不會對Bending有明顯提升和降低作用，但可在一定程度上提升Bending效果的穩定性。

（四）刀輪的角度對LCD Bending切割的影響

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

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

由刀輪對Glass切斷分析，可得以下關系：（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，通過切入層產生的Glass分離壓力小←→大，分斷效果小←→大，以上分析知，決定刀輪角度大小對Bending影響的因素是刀輪切入壓力增加對Bending的負面影響和高分斷效果對Bending的正面影響明顯度，切入壓力增加對Bending的負面影響：切入壓力增加，刀輪對Glass作用力增加，Glass損傷增加；高分斷對Bending的正面效果：分斷性增加，分裂時，Panel相互擠壓風險降低。

我們亦通過一組刀輪角度與Bending相關的測試數據，來分析角度對Bending強度的具體影響，測試顯示刀輪角度增加5°對應的切割壓力增加0.5～1.0N.

三、Bending提升刀輪選擇標準及應用

Bending提升刀輪選擇標準：

綜上分析，對于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選擇小齒深刀輪（3）齒數：常用齒數為200～300，若預提升Bending穩定性可適當增加齒數（4）角度：根據產品可用切割壓力范圍選擇對應角度，常用角度為100～110°。以上研究是基于刀輪特性對Bending影響的分析，實現根據已有刀輪Bending切割能力與目標切割Bending能力差距評估，針對性改善某些刀輪參數，來達成提升Bending切割能力的目的。

以上只是兩個量產Bending提升刀輪優化案例，實際生產中我們的0.2～0.4t等產品都已通過相關客戶Bending認證。同時，我們亦完成了0.15～0.5t帶膠切割技術工藝開發刀輪選擇。

四、方案總結

現有研究數據尚無法根據Glass特性直接確定Bending切割刀輪的參數數據（實際運用中，我們會使用已有刀輪進行測試，根據測試結果和切割需求差距，設計優化后的刀輪參數），欲實直接根據Glass和切割需求設計出需求刀輪，需要我們進一步研究齒型、齒深、齒數和角度與Glass厚度、Glass材質切割能力對應關系。這將是后續Bending刀輪研究方向。

參考文獻

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作者簡介：

陳振國（1986—），男，安徽合肥人，大學本科，高級工程師，從事液晶顯示領域切割檢測與不良改善方向。

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