邵廷榮 黃德偉 武偉 詹成磊 胡松寒

（成都中光電科技有限公司 成都 611731）

0 引言

液晶玻璃基板作為液晶平板顯示器的重要組成部分，隨著市場對顯示面板分辨率、輕薄化的要求越來越高，對玻璃基板表面品質(zhì)要求更為嚴(yán)苛。溢流下拉法生產(chǎn)液晶基板玻璃，在熱端生產(chǎn)如橫切、縱切、掰斷、運(yùn)輸、包裝過程中，常常會(huì)產(chǎn)生一定量的玻璃粉塵，如改善措施不到位，在重力、靜電吸附作用下，極易在高溫下分散或團(tuán)狀聚集粘附于玻璃表面，產(chǎn)生Adherd Glass（ADG）缺陷，從而影響玻璃品質(zhì)。其形狀根據(jù)產(chǎn)生不同工位分為：貝殼狀、不規(guī)則形態(tài)、條狀，尺寸為30 ～ 300 mm。熱端產(chǎn)生的ADG缺陷，在后續(xù)加工過程中，很難通過清洗消除，并且可能造成表面劃傷等缺陷，無法滿足下游面板生產(chǎn)要求。

1 溢流法TFT液晶玻璃基板制造流程

圖1為溢流下拉法玻璃基板生產(chǎn)流程示意圖。

2 ADG形態(tài)及尺寸

ADG常見形態(tài)為：貝殼狀、不規(guī)則形態(tài)、條狀（均為面檢放大圖片），尺寸：30 ～ 300 mm。見圖2。

ADG在玻璃基板分布情況：在暗室通過10Klux強(qiáng)光檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)ADG一般成團(tuán)狀聚集或整板點(diǎn)狀分布。對比圖見圖3。

3 ADG產(chǎn)生原因

3.1 玻璃熱切割及掰斷

根據(jù)微裂紋理論，對于玻璃基板這種脆性材料的斷裂可以分為兩個(gè)過程：第一是微裂紋的產(chǎn)生；第二是微裂紋的擴(kuò)展至玻璃自動(dòng)斷裂，當(dāng)斷裂深度大于玻璃的斷裂臨界長度時(shí)，就會(huì)迅速擴(kuò)展使材料斷裂。如圖4所示。溢流下拉法工藝流程中，玻璃基板成型完成后需要進(jìn)行橫向切割和縱向切割。玻璃在刀輪劃線切割過程中會(huì)產(chǎn)生一定玻璃粉塵，在掰斷時(shí)出現(xiàn)一定飛散，極易在高溫和靜電作用下，粘附于玻璃表面，形成ADG。由于該過程產(chǎn)生的ADG粘附力極強(qiáng)，很難在后續(xù)加工中清洗干凈，存在較大的劃傷風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響玻璃品質(zhì)。

3.1.1 橫向劃線切割及掰斷過程

切割刀輪通過伺服電機(jī)帶動(dòng)劃線氣缸對成型、退火后玻璃帶進(jìn)行寬度方向劃線，此時(shí)玻璃部分接觸端面為5 mm寬的膠條（砧板條），后經(jīng)導(dǎo)向、機(jī)器人實(shí)現(xiàn)玻璃掰斷。此處切割溫度為230 ℃左右。圖5為橫向切割示意圖。

橫向劃線切割玻璃基板從退火爐出來時(shí)為自由狀態(tài)，為保證應(yīng)力翹曲等品質(zhì)，工藝上會(huì)讓玻璃基板保持穩(wěn)定BOW形。在橫切端時(shí)玻璃基板就是帶弧面的形狀的。而砧板平直，割刀劃線時(shí)就會(huì)有受力不是恒定的，有波峰波谷，進(jìn)而劃線深度在中間會(huì)更深，邊部會(huì)相對較淺。劃線時(shí)玻璃會(huì)產(chǎn)生較大形變，增加劃線難度，刀壓過大中間部位易劃破，刀壓小玻璃不易分離，在掰斷時(shí)造成缺塊多塊等，劃線掰斷時(shí)玻璃極易產(chǎn)生一定貝殼狀A(yù)DG。

3.1.2 縱向劃線切割及掰斷過程

沿著玻璃流動(dòng)方向?qū)ΣＡФ线M(jìn)行劃線切割分離，去掉非品質(zhì)區(qū)。該處切割溫度70 ℃左右。縱向劃線切割示意見圖6。

縱向劃線切割玻璃在小車上為懸掛自由狀態(tài)。因拉邊機(jī)夾持后玻璃板邊部拉邊痕較厚，橫切掰斷后冷卻不均勻原因，玻璃板在豎直方向上會(huì)有C形的弧度，在5 mm寬平直的砧板上進(jìn)行劃線，割刀劃線時(shí)受力是不穩(wěn)定的，有波峰波谷，進(jìn)而劃線深度中間會(huì)更深，上下端會(huì)相對較淺。因割刀作用力在玻璃表面，進(jìn)行切割時(shí)玻璃會(huì)有形變，不易切割。此處可能形成團(tuán)狀聚集玻璃粉塵。

3.2 真空負(fù)壓吸塵系統(tǒng)能力不足或系統(tǒng)異常

真空負(fù)壓吸塵一般跟隨劃線系統(tǒng)運(yùn)行，其正常使用為-1 000 Pa左右，隨著時(shí)間推移玻璃粉塵會(huì)逐漸堵塞過濾網(wǎng)，其吸塵能力下降，形成聚集性團(tuán)狀A(yù)DG。見圖3。

3.3 生產(chǎn)過程中玻璃的破碎、揚(yáng)塵

玻璃在劃線切割、掰斷、裝載、運(yùn)輸過程中可能破片或碎裂，在空氣中形成玻璃粉塵，飄落至玻璃表面形成ADG。

3.4 切割工藝的調(diào)整、切割刀輪差異、機(jī)器人掰斷程序變化

劃線切割起始位置、劃線深度、掰斷位置及機(jī)器人掰斷姿態(tài)不匹配，掰斷過程中受力不均，可能產(chǎn)生玻璃邊緣局部崩口現(xiàn)象，從而形成貝殼狀A(yù)DG。特別是切割刀輪的選擇則是該缺陷控制重要一環(huán)。由于不同廠家刀輪品質(zhì)、刀輪型號(hào)、齒形、齒數(shù)、角度存在差異，生產(chǎn)過程中刀輪切割線破裂形態(tài)不同，產(chǎn)生玻璃粉塵和掰斷效果也不同，如與生產(chǎn)工藝不匹配，可批量產(chǎn)生ADG。見圖7、圖8。

3.5 生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境壓差或氣流發(fā)生變化

為保證玻璃品質(zhì)，TFT-LCD液晶基板玻璃生產(chǎn)現(xiàn)場各區(qū)域之間對環(huán)境壓差控制非常嚴(yán)格，如現(xiàn)場環(huán)境壓力波動(dòng)或氣流發(fā)生變化，將導(dǎo)致空氣中細(xì)小玻璃粉塵亂飄揚(yáng)，如吸附至玻璃表面可形成ADG缺陷。

3.6 現(xiàn)場衛(wèi)生清掃、操作人員數(shù)量及流動(dòng)等影響

在TFT-LCD熱切加工區(qū)域，其潔凈度要求較高（1000級(jí)），如現(xiàn)場衛(wèi)生清潔、操作人員無序流動(dòng)頻繁使現(xiàn)場潔凈超標(biāo)，均可使飛散在空氣中細(xì)小粉塵粘附于玻璃表面，形成ADG。

4 改善措施

（1）選擇優(yōu)質(zhì)刀輪

適合現(xiàn)場生產(chǎn)工藝的切割刀輪，可有效提高劃線質(zhì)量、產(chǎn)量，刀輪使用壽命；有效降低劃線過程中崩口導(dǎo)致ADG不受控現(xiàn)象。

不同玻璃厚度選擇不同的齒形刀輪有利于切割，刀輪角度越小，齒數(shù)越多，切割時(shí)磨損越大，刀輪壽命就越低；反之，刀輪角度越大，齒數(shù)越少，磨損就越小，但可能在玻璃表面打滑無法破開玻璃影響切割，刀輪使用壽命則可能較低。厚度0.2 mm、0.3 mm超薄基板玻璃一般選擇：刀輪角度105°、f2.0全刃齒刀輪、齒深3 ～ 5 N、齒數(shù)300 ～ 450齒；而厚度0.4 mm、0.5 mm基板玻璃可選擇：角度115°～ 125°、f3 mm全刃齒刀輪、齒深5 ～ 8 N、160齒刀輪。

（2） 優(yōu)化割刀機(jī)構(gòu)精度

對刀壓系統(tǒng)的精密調(diào)整措施進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)劃線，減少玻璃粉塵，從而降低ADG發(fā)生幾率。

從玻璃切割原理可知，刀輪的壓力與刀輪切入基板玻璃的深度密切相關(guān)，不同刀輪角度所需的壓力不同，不同的玻璃表面溫度，其切割硬度也不同。因此，采用在切割機(jī)上設(shè)計(jì)一套精密調(diào)壓閥和低摩擦氣缸系統(tǒng)，根據(jù)不同玻璃厚度、溫度精準(zhǔn)調(diào)整壓力，減少玻璃粉塵，降低ADG缺陷，提高玻璃良率。

（3）優(yōu)化掰斷工藝

通過橫切和縱切劃線過程，可知因玻璃形狀原因，整個(gè)劃線產(chǎn)生的微裂紋深度是不均勻的，而吸盤吸附及掰斷動(dòng)作是一致的，沒有區(qū)別對待，那么微裂紋淺的區(qū)域掰斷時(shí)就極易產(chǎn)生團(tuán)狀A(yù)DG。對這種情況，可以優(yōu)化掰斷動(dòng)作。在掰斷時(shí)玻璃板是必定會(huì)靠住砧板條的。通過調(diào)整吸盤、機(jī)器人位置等手段，使玻璃在掰斷開始時(shí)處于懸空狀態(tài)，達(dá)到微裂紋擴(kuò)展的目的，到一定角度后玻璃板再靠住砧板條進(jìn)行掰斷。微裂紋經(jīng)過擴(kuò)展后裂紋深度增加，再掰斷就減少了硬掰斷產(chǎn)生ADG的概率。

（4）優(yōu)化劃線質(zhì)量，排除影響劃線質(zhì)量因素

通過對設(shè)備改造和工藝改進(jìn)，優(yōu)化割刀劃線與吸盤吸附玻璃的工藝時(shí)序，減少在劃線切割過程中玻璃板受吸盤吸附時(shí)外力的影響，使玻璃形變在切割過程能自行釋放壓力，從而使劃線深度變得更加均勻，掰斷時(shí)阻力更小，玻璃兩側(cè)ADG大幅降低。

（5）強(qiáng)化劃線區(qū)域真空吸塵能力

安裝吸塵風(fēng)箱，在劃線區(qū)域形成負(fù)壓微環(huán)境。特別是在橫切、縱切劃線工位，及時(shí)吸走掰斷及劃線過程中產(chǎn)生的玻璃細(xì)粉。如圖9、圖10所示。

（6 ）基板玻璃靜電去除

在生產(chǎn)過程中會(huì)不斷產(chǎn)生靜電（感應(yīng)電），極易吸附環(huán)境中粉塵，形成ADG。因此，通過在掰斷、運(yùn)輸、包裝過程增加離子風(fēng)棒（主要原理：通過電離平衡方法將壓縮空氣分離為正負(fù)離子與物體表面正負(fù)離子中和），消除靜電，從而降低ADG缺陷。

（7）強(qiáng)化設(shè)備耗材點(diǎn)檢

加強(qiáng)重點(diǎn)部件使用情況點(diǎn)檢，特別是切割刀輪使用壽命控制，一旦有裂紋、缺塊、破片產(chǎn)生，及時(shí)查找原因，及時(shí)更換備件，保證切割質(zhì)量，減少ADG。

（8）加強(qiáng)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控

加強(qiáng)生產(chǎn)現(xiàn)場溫度、濕度、壓差、潔凈度監(jiān)控，降低由于環(huán)境波動(dòng)原因產(chǎn)生ADG。

5 實(shí)踐結(jié)果

通過采取加強(qiáng)現(xiàn)場環(huán)境潔凈管控，設(shè)備、工藝、技術(shù)改進(jìn)優(yōu)化，操作人員強(qiáng)化培訓(xùn)等措施，使劃線掰斷造成的破片、缺塊率從3%下降至0.3%，橫切刀輪使用壽命由1 500 m提升至3 000 m、縱切則由原來的6 000 m提升至10 000 m，切割后產(chǎn)生的玻璃屑和玻璃粉塵明顯減少，通過10Klux強(qiáng)光照射，品質(zhì)區(qū)ADG缺陷率達(dá)到0.1%以下，已超越國內(nèi)外同行水平。

液晶基板玻璃在生產(chǎn)過程中不同于傳統(tǒng)玻璃生產(chǎn)，任何微小變化都可能導(dǎo)致玻璃板面異常，嚴(yán)格控制好ADG有利于玻璃后續(xù)制程。有效減少ADG缺陷，可以大幅提高產(chǎn)品良率、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，有利于提升產(chǎn)品市場競爭力。