多點點陣式微噴嘴點膠系統研發*

仝崇樓 任 飛 趙 靜 李春風 李 勇

(①西京學院機械工程學院，陜西 西安 710123；②承德石油高等專科學校工業技術中心，河北 承德067000；③寶雞機床集團有限公司，陜西 寶雞721013)

近年來，屏顯及觸控裝備在半導體、計算機、通信、交通運輸及醫療器械等領域的應用越來越廣泛[1-6]，這就促使了面板的觸控靈敏度、可視性與結構等得到提升，從而對觸控面板的透光率及表面阻抗提出了更高的要求。

觸控面板由表層玻璃與導電玻璃重疊結合而成，通常的結合方式是膠合，即在導電玻璃上涂一層光學膠，再將表層玻璃與之粘合，隨后將光學膠固化[7]。若兩塊玻璃中間的光學膠中混有氣泡，因空氣的折射率差異會導致畫面產生像差，因此光學膠厚度是否均勻尤為重要。

目前點膠系統主要分為接觸式和非接觸式兩大類[8-11]，點膠系統還是以人工操作及自動化機械手臂為主，但為了減少人工操作的不確定因素影響與成本考慮，點膠涂布系統已經向自動化方向發展，使自動化設備漸漸代替了人工操作[12-15]。自動化設備雖然點膠速度高、吐膠路徑精準度高，卻無法同時兼具高速度及高精度，而且對于點陣式膠點點膠工藝，需要一個膠點滴一次膠，耗時太長，使點膠效率降低無法完全發揮機械自動化的優點。為此，開發高效、高精度的點膠系統是勢在必行。

本硏究研發了點陣式點膠機，設計了多噴嘴吐膠系統，并規劃了五步式點膠法，按照中密外疏的膠點排列方式進行點膠實驗，并分析了氣泡形成機理，可有效避免粘合時氣泡形成。本技術適用于觸控面板的表層玻璃與導電玻璃膠合及LED多晶封裝點膠等。

1 點膠系統結構設計

開發點陣式微噴嘴點膠機三維模型如圖1所示，點膠機包括底板、立柱、支撐板、噴嘴護板、氣缸、載物臺、補膠箱和膠泵等幾個主要部分。通過電動推桿精確控制膠泵的擠膠量，給點陣式微噴嘴供膠，可一次完成多點點膠。短行程氣缸驅動4組直線軸承及精密導柱支撐的載物臺，可使載物臺快速地平行升降，可使其快速完成點膠工作。

點陣點膠裝置平面圖如圖2所示，為精確定位光學玻璃，載物臺上設計一個與待點膠玻璃大小相同的矩形凹槽，使玻璃面板能精確精密定位于載臺的凹槽內，利用點陣噴嘴，一次點膠即可完成高密度點膠。點陣噴嘴與噴嘴護板配合形成存儲光學膠的密封空間，二者的結合面通過密封圈密封形成整體并安裝在支撐板的矩形孔中，玻璃放入點陣噴嘴正下方的載物臺的定位凹槽中。光學膠從噴嘴護板正上方的孔中進入，再通過點陣噴嘴擠出，滴在正下方的玻璃板上，形成點陣膠點。

2 點膠實驗

利用圖3所示自主研發的點陣式點膠系統進行點膠實驗，設計的點陣噴嘴為中密外疏分布，噴嘴孔徑為φ1 mm，待點膠的玻璃板為尺寸55 mm×100 mm的透光性較好的ITO導電玻璃，光學膠選用杜邦DBA1000光學膠。

圖4所示為五步式點膠法動作順序圖，首先將待點膠的玻璃放入載物臺的矩形凹槽內，再控制氣缸推動載物臺上升至距噴嘴3 mm處，然后控制電動推桿推動膠泵擠膠，使光學膠從點陣噴嘴擠出，最后控制電動推桿與氣缸同時退回，完成一次點膠工作用時15 s。電動推桿退回過程使光學膠吸回，有效在膠體滴到玻璃板后，快速干凈地斷膠，從而有利于防止膠體中殘存氣泡，且使光學膠因表面張力作用出現內凹，不會使多余的膠滴落于玻璃板及載物臺上。

圖5為噴嘴形狀及對應的膠點形貌圖，圖5a和d分別為Type-1和Type-4噴嘴點出的膠點形貌，從圖中可見Type-1和Type-4噴嘴擠出的膠點不是規則的圓形，Type-1噴嘴點出的膠點甚至出現拉絲現象，表明滴膠過程中膠體受到了微孔內的氣泡影響導致膠滴四周受力不均勻，從而膠滴下落時發生偏移；圖5b和c分別為Type-2和Type-3噴嘴點出的膠點形貌，滴膠位置準確，膠點圓度較好且間距均勻無氣泡，只是Type-2噴嘴擠出的膠點偏大，膠量偏多，表明Type-2和Type-3噴嘴的膠滴能垂直準確滴落無氣泡干擾。綜上，Type-3噴嘴點膠膠點圓度最小且位置準確。

3 氣泡形成機理

圖6所示為導電玻璃粘合后宏觀形貌，左半部分和右半部分分別為Type-1噴嘴和Type-3噴嘴點膠后粘合的導電玻璃宏觀形貌，由左半圖可見粘合后的兩層玻璃中間分布著許多氣泡，表明Type-1噴嘴點的膠點不圓以及拉絲導致了兩片玻璃粘合時空氣沒完全排出；右半部粘合的兩片導電玻璃中間無氣泡，表明Type-3噴嘴點的膠點位置準確、為規則圓形，有利于兩片玻璃粘合時氣泡排出。

圖7為膠點排氣通道模型，兩片玻璃粘合時，上層玻璃片接觸膠點后，在膠點之間會形成排氣通道，隨著上層玻璃下壓，膠點擴展，排氣通道內的空氣被擠壓排出，中密外疏的膠點排列規則有利于玻璃中心空氣首先排出，避免玻璃中心空氣被密封在內部，這就需要膠點大小一致并且、呈規則的圓形并且不得存在拉絲，否則不規則的膠點會在兩片玻璃擠壓過程中首先接合，密閉排氣通道，導致兩片玻璃中出現排不出的氣泡。選用的光學膠的折射率一般和玻璃一致，做為顯示屏用時不會出現圖像失真，如果玻璃中間存在氣泡，因氣泡折射率與玻璃不一致則會導致圖像失真。

4 結語

設計并制作了多點點陣微噴嘴點膠機，并針對開發的4種點膠噴嘴進行點膠實驗，并研究了粘合時氣泡形成機理，得出緒論如下：

(1)本點膠機能夠在15 s內同時完成21個膠點的點膠工作。

(2)Type-3型噴嘴能夠保證膠點具有較小的圓度、保證膠點無拉絲。

(3)膠點的圓度越小，越有利于兩玻璃片間的膠點受擠壓時同步擴大，有利于保證排氣通道暢通，從而保證粘合的玻璃片間無氣泡滯留。