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　　隨著LCD液晶顯示屏在手機(jī)、平板電腦、電視和汽車(chē)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，與其配套的加工設(shè)備的切割質(zhì)量及效率越來(lái)越受到人們的重視。在液晶顯示器的生產(chǎn)制造中，為了提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，形成規(guī)模的批量生產(chǎn)，往往是在一張較大的玻璃上制作多個(gè)液晶顯示器，絲印成盒后的玻璃上有多組液晶顯示器的單元，要把這些小單元分割開(kāi)才能進(jìn)行液晶灌注，切割工序就是把整盒的玻璃分裂成液晶顯示器的單體。目前，比較常見(jiàn)的切割工藝有刀輪切割、激光切割及水射流切割幾種工藝技術(shù)。

　　刀輪切割原理與發(fā)展歷程

　　首先，將前道工序制備的液晶空盒，固定在切割機(jī)工作臺(tái)上，通過(guò)刀輪沿玻璃上的切割標(biāo)記在一定壓力下劃動(dòng)，在玻璃上形成一條深度和寬度一致的切口，該設(shè)備的精度和速度直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。刀輪運(yùn)動(dòng)的軌跡稱(chēng)為切割線(xiàn)。切割過(guò)程中每組液晶顯示屏的四個(gè)角都有一個(gè)切割標(biāo)記。

　　刀輪切割工藝流程如圖1所示，由于液晶顯示器的引出電極面要露出，因此顯示器有上下玻璃大小之分。確認(rèn)好上下片之后，將玻璃放在切割機(jī)平臺(tái)上固定，設(shè)定切割數(shù)據(jù)（包括切割次數(shù)和步進(jìn)距離等），調(diào)切刀的切深和切壓，在玻璃的邊緣無(wú)圖形處做試切，調(diào)好后可批量切割。切割后的玻璃要進(jìn)行裂斷，裂斷是用裂片機(jī)完成，裂片的原理是在有切割刀痕的玻璃背面施加一定壓力使玻璃發(fā)生微小形變，玻璃沿切割線(xiàn)裂開(kāi)。如圖2所示。裂開(kāi)后的液晶盒為方便灌注液晶，要把空盒放入一專(zhuān)用的籃具內(nèi)，灌注液晶之后，還要用切割機(jī)把液晶盒條切割成液晶盒單元。

圖1 刀輪切割工藝流程

　　輪式切割有數(shù)十年的歷史，輪式切割技術(shù)、設(shè)備、刀輪等隨著玻璃技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從切割普通平板玻璃和浮法玻璃的合金刀輪（俗稱(chēng)鎢鋼刀輪）發(fā)展升級(jí)到切割TFT-LCD面板、基板玻璃、觸摸屏的普通鉆石刀輪、高滲透和微齒鉆石刀輪。

圖2 裂片示意圖

　　刀輪切割技術(shù)的關(guān)鍵在于切割設(shè)備、刀輪、刀軸和刀架等。其中刀輪是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，刀輪技術(shù)隨著玻璃技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。根據(jù)北京沃爾德超硬工具有限公司的劃分，刀輪技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第六代，特別是超微齒鉆石刀輪技術(shù)已經(jīng)在蘋(píng)果iphone6屏幕切割方面大批量應(yīng)用。

　　水射流技術(shù)發(fā)展概述

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)切割技術(shù)的需求越來(lái)越大，對(duì)切割質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。水射流是一種冷切割加工技術(shù)，水射流不僅可以切割各類(lèi)金屬、非金屬、塑性或脆性硬材料，而且工藝簡(jiǎn)單，工件材料的物理、機(jī)械性能不會(huì)破壞。

　　水射流切割分為純水射流切割和磨料水射流切割兩種。純水射流切割是以純水作為能量載體，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,噴嘴磨損慢，但切割能力差。磨料水射流切割以水和磨料（磨料約占90%）的混合液作為能量載體，切割能力強(qiáng)，能切割幾乎所有的材料，其卓越的應(yīng)用效果越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)。

　　水射流切割作為一種新興的冷切割工藝技術(shù)，與常規(guī)的激光和刀輪比較：其非熱源﹑高能量 和切割無(wú)橫向微細(xì)裂紋產(chǎn)生在復(fù)合多層顯示材料﹑強(qiáng)化玻璃等方面顯示它無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。

　　提高產(chǎn)能﹑改善質(zhì)量和降低成本是電子制造業(yè)的持續(xù)追求。在平板顯示器玻璃薄板領(lǐng)域，由于不是簡(jiǎn)單的切割直線(xiàn)，所以更需要一種能夠靈活切割曲線(xiàn)的新方法。水射流切割技術(shù)在切割材料上具有高能量﹑高速度和高精度的特性，在傳統(tǒng)切割技術(shù)不能滿(mǎn)足更輕薄新型顯示材料的應(yīng)用上，亦是一種替換機(jī)械加工的可行手段。

　　激光切割工藝技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)狀

　　激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開(kāi)。激光切割屬于熱切割方法之一。激光切割玻璃基板更是一個(gè)復(fù)雜的光致熱過(guò)程及激光與材料相互作用的過(guò)程，該過(guò)程包括激光移動(dòng)熱源對(duì)材料進(jìn)行加熱的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)、溫度場(chǎng)梯度變化產(chǎn)生熱應(yīng)力，利用熱應(yīng)力誘導(dǎo)裂紋擴(kuò)展直至斷裂，從而分割玻璃基板。

　　使用激光切割玻璃基板，比較常見(jiàn)的又分控制裂紋切割法和熔融蒸發(fā)切割兩種方法。用裂紋控制法來(lái)切割玻璃是玻璃工業(yè)上的一種常用即光切割方法，這種切割過(guò)程主要內(nèi)容是：激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域，引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形，導(dǎo)致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度，激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生。要注意的是，這種控制斷裂切割不適合切割銳角和角邊切縫。切割特大封閉外形也不容易獲得成功?？刂茢嗔亚懈钏俣瓤?，不需要太高的功率，否則會(huì)引起工件表面熔化，破壞切縫邊緣。其主要控制參數(shù)是激光功率和光斑尺寸大小。

　　采用熔蒸切割法主要流程，如圖3所示，當(dāng)入射的激光束功率密度超過(guò)某一值后，光束照射點(diǎn)處材料內(nèi)部開(kāi)始蒸發(fā)，形成孔洞。一旦這種小孔形成，它將作為黑體吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金屬壁所包圍，然后，與光束同軸的輔助氣流把孔洞周?chē)娜廴诓牧蠋ё?。隨著工件移動(dòng)，小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫。激光束繼續(xù)沿著這條縫的前沿照射，熔化材料持續(xù)或脈動(dòng)地從縫內(nèi)被吹走。

圖3 熔融法切割玻璃

　　實(shí)際上所有類(lèi)型生產(chǎn)中的平板顯示器目前在其構(gòu)造中都用到了玻璃薄板。然而，隨著行業(yè)的升度發(fā)展，傳統(tǒng)的切割玻璃的機(jī)械技術(shù)并不具有支持一些新興顯示應(yīng)用所需的加工質(zhì)量和產(chǎn)量的能力，對(duì)于那些采用超薄基底材料的應(yīng)用來(lái)說(shuō)尤為顯著。而CO2激光器已經(jīng)在特種玻璃切割領(lǐng)域應(yīng)用了多年，近來(lái)在激光穩(wěn)定性、冷卻技術(shù)以及玻璃加工方面的進(jìn)步，使得激光成為一種替代機(jī)械加工、用于平板顯示器制造的可行手段。

　　對(duì)于各種消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，未來(lái)趨勢(shì)是更小的物理尺寸和更輕的重量，以及更低的成本。而與此同時(shí)，消費(fèi)者追求面積更大、質(zhì)量更高的顯示屏，比如蘋(píng)果iPhone就是一個(gè)典型的例子。相似的還有平板電視制造商們正尋找縮減產(chǎn)品重量的方法。解決這兩個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是采用更輕薄的玻璃基底材料。在超薄電話(huà)上，其厚度被縮小為0.3毫米。即使在更大的（60英寸）電視機(jī)上，厚度僅為2.8毫米的玻璃板已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)配置。無(wú)論怎樣，更薄的玻璃從機(jī)械加工角度來(lái)說(shuō)更為精密。這使得玻璃在生產(chǎn)中更難切割和加工，并且使最終產(chǎn)品極易破碎。后一個(gè)因素，對(duì)于雙層應(yīng)用，如觸摸屏來(lái)說(shuō)，更是至關(guān)重要。

　　未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

　　切割玻璃的傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)被使用了幾個(gè)世紀(jì)，包括使用堅(jiān)硬﹑銳利的工具（常見(jiàn)的是金剛石或硬質(zhì)合金）劃刻玻璃表面，隨后通過(guò)機(jī)械力使玻璃沿著劃刻的裂紋完全分開(kāi)。在自動(dòng)化系統(tǒng)中，這一分割過(guò)程通常采用裂片條作用于玻璃表面而完成。然而，這一方法對(duì)于超薄基底材料來(lái)說(shuō)有一定的缺陷。特別是刀具在材料中產(chǎn)生的微裂痕以及后續(xù)的裂片步驟產(chǎn)生細(xì)小的碎渣，且切割面并不一定和玻璃表面垂直。

　　此外，機(jī)械切割在加工后的邊緣部分留下了顯著的機(jī)械應(yīng)力。實(shí)際上，采用機(jī)械切割加工厚度小于1毫米的基底材料是非常困難的，因?yàn)檫@個(gè)厚度的玻璃非常易碎。為了防止玻璃在初次切割后發(fā)生進(jìn)一步的破碎，它可能因此需要在切割面進(jìn)行磨削或拋光。而且，后道清理工序也是必需的，以清除可能對(duì)后續(xù)工藝（如電路形成）產(chǎn)生干擾的殘?jiān)?。激光切割玻璃解決了這些局限。首先，非接觸工藝完全消除了微裂痕和碎渣的問(wèn)題。而且，激光切割使玻璃中不再有應(yīng)力的殘留，帶來(lái)更高的邊緣強(qiáng)度。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)榧词巩?dāng)外力作用于玻璃板的中心，其裂痕也通常開(kāi)始于邊緣位置。總的來(lái)說(shuō)，相比機(jī)械切割的玻璃，激光切割的玻璃能承受兩倍到三倍的外力。

　　激光切割還能減少工藝步驟，因其不需要任何后續(xù)的清潔及磨削步驟。所以雖然激光切割機(jī)的投資成本要高于機(jī)械系統(tǒng)，但激光切割的總投資成本將因免去了磨削設(shè)備而低于機(jī)械加工的成本。

　　最后，激光切割使得在玻璃上切割曲線(xiàn)更為簡(jiǎn)單。對(duì)曲線(xiàn)切割的需求正在增長(zhǎng)，尤其是移動(dòng)智能終端設(shè)備領(lǐng)域，許多制造商希望使用玻璃來(lái)替代塑料的外殼，從而提高抗磨損能力。