CN103435255A - 一种触摸屏的切割加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸屏的切割加工方法，触摸屏为由玻璃盖板和触摸屏感应模组融合为一体的经过化学强化处理的OGS大片玻璃；加工方法包括以下步骤：1）采用激光控制断裂法或者激光隐形切割法沿设定的水平直线和竖直直线切割OGS大片玻璃，切割后，使OGS大片玻璃仍然保持完整大片；所述设定的水平直线和竖直直线将所述OGS大片玻璃分隔为多个小片玻璃单元；2）采用激光消融法沿设定的曲线切割OGS大片玻璃，切割出OGS大片玻璃中各个小片玻璃单元的导角和内部通孔；3）将OGS大片玻璃整片送入自动裂片机或者人工裂片，从而分离出各个小片玻璃单元。本发明的切割加工方法，切割加工时效率较高，良率也较高，能提高产能，同时切割加工的成本也较低。

Description

一种触摸屏的切割加工方法

【技术领域】

本发明涉及电子产品的加工方法，特别是涉及一种触摸屏的切割加工方法。

【背景技术】

触摸屏技术迅速发展，已经应用到日常生活的每个角落，智能手机、数码相机、平板电脑、车载导航仪、ATM机、地铁售票机、银行及行政部门等公共场合的叫号机、商场医院酒店等服务性场所的交互式指示屏幕、新闻媒体等使用的各种大屏幕演示设备等等，成为日常生活中必不可少的一部分。触摸屏技术种类繁多，如表面声波型、红外式、电阻屏、电容屏等，从它们各项性能指标对比显示，电容式触摸屏优势最大，因此目前被广泛的应用于各类移动智能终端产品中。

电容式触摸屏通常分两部分构成：从外向内依次为玻璃盖板（Cover Lens、Cover Glass，为强度较高的强化玻璃，起到保护作用）和触摸屏感应模组（Touch Sensor，接收感应和处理手指的触控信息）。触摸屏感应模组边缘上设置有起连接作用的柔性印刷线路板（FlexiblePrinted Circuit，简称FPC），将模组连接到主板上，FPC上有用于信息处理的IC和其他电子器件，之后再加上显示模组（Display Module如LCD、OLED等，起显示作用）完成触控感应及显示功能。将玻璃盖板、触摸屏感应模组和显示模组三部分通过贴合技术连接成为一体。随着市场需求的发展和技术的进步，人们希望进一步减小电子产品的厚度，即需要更轻薄化的产品，其中减小触摸屏部分的厚度是一个重要的方面，主要方向是将触摸屏感应模组即Touch Sensor与其他两个模组融合。目前技术发展有两个趋势，一是将显示模组与触摸屏感应模组融合，如on-cell和in-cell技术。另一个是将玻璃盖板与触摸屏感应模组融合的OGS（One Glass Solutions）技术，即一体化触控技术或单片玻璃方案，或者称为TOL（Touch onLens）覆盖层触摸技术。两种技术发展趋势各有优缺点，由不同的生产厂商为代表推进，但从生产成本、产品性能等方面看，OGS技术会成为未来发展趋势。

在OGS技术中，依据不同的生产方式分为大片生产方式（Sheet Process）和小片生产方式（Piece Process或Cell Process）。从实际生产角度看，大片生产方式（Sheet Process）将成为OGS生产的主流。大片生产方式加工流程为：OGS大片玻璃化学强化——油墨及ITO线路制作——切割——CNC磨边——二次强化。传统的OGS大片玻璃切割时，使用钻石刀轮切割。切割流程为：大片玻璃进行刀轮划片——大片玻璃通过手工或机械裂片分为小片玻璃——小片玻璃CNC导角与钻孔，即，先用刀轮在OGS大片玻璃上划片，然后手工或者机械裂片分割成单个小片玻璃单元，最后在再使用CNC将各个小片玻璃单元的导角、内部通孔磨出。同时进行CNC磨边，由于此环节完成后，玻璃的强度较低，因此需要进行二次强化加工流程提高玻璃的强化。大片生产方式中，针对的大片玻璃规格通常为G1世代面板（300X400mm）或者G2世代面板（370X470mm）或者与此相近或者更大的规格。切割后的单个小片玻璃是指通常移动智能终端所需的尺寸，如常见的4英寸、4.5英寸、5英寸、7英寸、10英寸等。

然而，由于玻璃在化学强化后硬度较高，上述切割方法中刀轮切割时难度较大。玻璃化学强化后莫氏硬度可达7.2～8.5，通常的刀轮为超硬合金刀轮或者钻石刀轮，莫氏硬度在9～10，虽然可以进行切割，但由于玻璃较硬，刀轮容易打滑，如果加大切割时刀轮压力或者切割参数控制不好，很容易造成产品整片破裂，导致刀轮切割时产品良率较低（目前不同厂家的良率不同，大部分约在50～70%），造成了严重的浪费，提高了成本，限制了产能。同时刀轮和磨头均属于耗材，每次切割加工均有损耗，进一步增加了成本。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种触摸屏的切割加工方法，切割加工时效率较高，良率也较高，能提高产能，同时切割加工的成本也较低。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种触摸屏的切割加工方法，所述触摸屏为由玻璃盖板和触摸屏感应模组融合为一体的经过化学强化处理的OGS大片玻璃；包括以下步骤：1）采用激光控制断裂法或者激光隐形切割法沿设定的水平直线和竖直直线切割所述OGS大片玻璃，切割后，使所述OGS大片玻璃仍然保持完整大片；所述设定的水平直线和竖直直线将所述OGS大片玻璃分隔为多个小片玻璃单元；2）采用激光消融法沿设定的曲线切割所述OGS大片玻璃，切割出所述OGS大片玻璃中各个小片玻璃单元的导角和内部通孔；3）将所述OGS大片玻璃整片送入自动裂片机或者人工裂片，从而分离出各个小片玻璃单元。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的触摸屏的切割加工方法，采用激光直线划片、曲线导角和钻孔。由于激光切割属于非接触式加工，相对于传统的接触式的“硬碰硬”钻石刀轮切割玻璃，激光切割与材料的物理硬度无关，因此切割强化后的OGS大片玻璃较为容易，而且不会产生刀轮切割时玻璃破碎的问题，也没有刀轮、磨头和辅助切削液等耗材，提高了产品良率，减少了耗材成本。同时，通过组合，将不同的激光切割方法使用于不同的环节中，可整体提高OGS玻璃激光加工的效率。本发明中，将划线及钻孔集成在裂片前一起完成，避免了产品的来回取放，中间工艺流程减少，避免了来回取放过程中造成的破损及耗时，良率和产能高于传统工艺。

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式中的待切割的OGS大片玻璃的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中触摸屏的切割加工方法的流程图；

图3是本发明具体实施方式中触摸屏的切割加工方法中步骤P2）中优选的设定曲线的形状示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

本发明针对现有OGS大片生产方式中采用刀轮切割强化玻璃环节中效率以及产品良率较低的问题，提出解决方案，依据多种激光切割技术的优缺点，将这些工艺整合，优势互补，在不同的工位使用具有优势的加工技术，提高生产效率、产品良率、产品强度、降低使用成本。本发明中的一种触摸屏的切割加工方法，与传统工艺的主要区别在于使用多种激光切割玻璃技术组合后取代传统刀轮切割及CNC钻孔方式，此方案使用多种激光切割玻璃工艺配合，利用各种激光切割方式在直线切割裂片方面的优势和在曲线切割异形R角和钻孔方面的优势，将其结合，提高生产效率，采用新工艺后，可以提高生产效率、产品良率。本发明针对大片生产工艺，大片玻璃强化——油墨及ITO线路制作——切割，切割加工时，先在OGS大片玻璃产品上直线划线，但不会自动断裂，其次将每片单元的四个圆弧导角、圆孔及音孔切出，最后通过裂片将每个单元分开。切割完毕后，就送往CNC磨边、二次强化等工艺。

本具体实施方式中切割加工针对的触摸屏为由玻璃盖板（Cover Glass）和触摸屏感应模组（Touch Sensor）融合为一体的经过化学强化处理的OGS（One Glass Solutions）大片玻璃。大片生产方式中，OGS大片玻璃钢化后，油墨及ITO线路制作后的结构示意图如图1所示。OGS大片玻璃1是一整片，包括未分隔开的多个成品小片玻璃单元100。图1中，多条竖直直线2和水平直线3示意出事先设定的激光切割时的切割路径，该多条竖直直线2和水平直线3将一整片的OGS大片玻璃1划分为多个小片玻璃单元100。

如图2所示，为本具体实施方式中触摸屏的切割加工方法的流程图，包括以下步骤：

P1）采用激光控制断裂法或者激光隐形切割法沿设定的水平直线和竖直直线切割所述OGS大片玻璃，切割后，使所述OGS大片玻璃仍然保持完整大片。激光沿水平直线和竖直直线切割后，使各个小片玻璃单元100彼此分隔开。

该步骤中，采用激光切割法中的控制断裂法或者隐形切割法沿图1中的直线虚线部分切割，切割完毕后，没有自动断裂，依旧保持完整大片。激光控制断裂法和激光隐形切割法针对直线切割时采用，且配合后续步骤中手动或者机械裂片。切割特点是：速度快，边缘效果好，崩边小。激光控制断裂法切割时，可使用二氧化碳激光器进行切割。利用二氧化碳激光器加热OGS大片玻璃的表面，然后喷射冷却流体降温，产生应力而实现分裂。激光隐形切割法使用皮秒激光器，将焦点聚焦于OGS大片玻璃内部，依靠非线性效应引起玻璃内部性质改变，从而形成改质应力层，配合后续步骤中的裂片实现分割。

由于激光切割线宽非常窄，特别是使用隐形切割法时切割线宽可以视为零，因此本具体实施方式中在制作OGS大片玻璃时可以减小各小片玻璃单元100之间的间距，只需各个小片玻璃单元100的单边距离需设定的水平直线3或竖直直线2预留0.05～0.3mm的距离，也即两个小片玻璃单元100之间的距离可以缩小到0.1～0.6mm，从而可增加玻璃的利用率。上述预留一段距离是为后续CNC磨边而预留的。

P2）采用激光消融法沿设定的曲线切割所述OGS大片玻璃，切割出所述OGS大片玻璃中各个小片玻璃单元的导角和内部通孔。

该步骤中，使用激光消融法将每个小片玻璃单元100的四个圆弧导角、内部的圆孔切出。切割时，可以采用绿光纳秒、紫外纳秒、红外皮秒、绿光皮秒、紫外皮秒等各个波长和脉冲宽度的激光器，在切割效率及边缘质量上稍有差异。切割方法有两种具体的方法，一种是先将激光焦点聚焦在OGS大片玻璃1的上表面，自上而下移动焦点切割。此法适用于上述所有激光器。另一种是先将激光焦点聚焦于OGS大片玻璃1的下表面，自下而上移动焦点切割。此法适用于绿光激光器，原理与激光内雕相同。

优选地，切割各个圆弧导角时，采用连贯的曲线引导进行切割，以提高切割的效率。即，设定的曲线包括四个四分之一弧线，多个人字形弧线和多个星型闭合曲线。如图3所示，即四分之一弧线s1，人字形弧线s2和星型闭合曲线s3。

对于四分之一弧线s1，其仅针对四处位置的小片玻璃单元的特定的四处位置的导角进行切割。分别为：OGS大片玻璃1中处于左上角的小片玻璃单元100-Lu的左上导角处的四分之一弧线，OGS大片玻璃中处于右上角的小片玻璃单元100-Ru的右上导角处的四分之一弧线，OGS大片玻璃中处于左下角的小片玻璃单元100-Ld的左下导角处的四分之一弧线，OGS大片玻璃中处于右下角的小片玻璃单元100-Rd的右下导角处的四分之一弧线。沿这四个四分之一弧线切割，可分别切割出小片玻璃单元100-Lu的左上导角，小片玻璃单元100-Ru的右上导角，小片玻璃单元100-Ld的左下导角和小片玻璃单元100-Rd的右下导角。

对于人字形弧线s2，其针对的是处于边缘部分的两个相邻的小片玻璃单元的两个相邻的导角的四分之一弧线组合成的曲线，即处于最左边和最右边两条竖边中上下两个相邻的小片玻璃单元的两个相邻的导角的四分之一弧线组成的人字形弧线，处于最上边和最下边两条横边中左右两个相邻的小片玻璃单元的两个相邻的导角处的四分之一弧线组成的人字形弧线。

对于星型闭合曲线s3，其针对的是处于内部的四个相邻的小片玻璃单元的四个相邻的导角的四分之一弧线组合成的闭合曲线。

按照上述优选的方式切割各个小片玻璃单元的导角时，相对于依次分别切割单个小片玻璃单元的导角的方法，可缩短激光来回移动的时间，大大缩短切割时间，提高切割效率。

本具体实施方式中，采用激光消融和隐形切割法（或控制断裂法）相组合的方法，在直线部分采用具有速度优势隐形切割（或控制断裂），在曲线部分采用激光消融，由于曲线部分占全部切割长度的比例较小，因此所耗时间较少，两种方法结合后切割一个小片的时间缩短至30～50秒，完全能满足量产。相对于单一的激光消融法，虽然其可以切割曲线和直线，但效率较低；而隐形切割和控制断裂法只能切割直线，速度较快。如单纯使用激光消融法切割一个小片，需要3～4分钟，无法实现量产化。本具体实施方式中，通过多种工艺像组合，可实现量产。

需说明的是，步骤P1）的直线切割和步骤P2）的曲线切割的先后顺序是可以颠倒的。只是，如果首先进行曲线切割后，中间的星型空洞会存在于接下来进行的直线切割的路径上，可能会影响隐形切割的质量。但总体上，仍然能实现通过激光消融和隐形切割法相组合以提高切割效率和良率，同时降低成本的目的，仍然在本申请的保护范围内，只是先进行曲线切割后进行直线切割的效果比上述先进行直线切割后进行曲线切割的效果要差一点。

经过上述直线划线，曲线切割导角和通孔的步骤后，即进入步骤P3）。

P3）将所述OGS大片玻璃整片送入自动裂片机或者人工裂片，从而分离出各个小片玻璃单元。

前两个步骤使OGS大片玻璃中各个小片玻璃单元分裂，但仍然是一个完整大片。通过该步骤的裂片，实现各个小片单元之间的真正分离，从而真正完成切割。切割完毕后，可送入CNC磨边及二次强化工艺。

本具体实施方式中，采用激光切割触摸屏，由于激光切割属于非接触式加工，因此加工强化后的OGS大片玻璃较为容易。同时，通过多种激光切割方法的组合，将不同的激光切割方法使用于不同的环节中（激光控制断裂法或者皮秒激光隐形切割法直线划片，激光消融法曲线切割导角和钻孔），这样在各个环节发挥各激光切割方法的优势，整体提高OGS玻璃激光加工的效率。同时，激光切割时，将划线及钻孔集成在裂片前一起完成，避免了产品的来回取放，中间工艺流程减少，实现全流水线自动操作，产能高于传统工艺。

本具体实施方式中，对于现在市场所通常使用的Corning Gorilla2玻璃，经过化学强化后，强化深度0～50微米的玻璃制备得到的OGS产品均可加工，不同强化深度的加工效率及产品质量无差异，对于普通的手机和平板电脑，即4英寸到10英寸的OGS单片，平均单片（即切割加工后的小片成品）的生产时间为30～50秒，良率98%以上，耗材为零。现有刀轮切割及CNC磨边钻孔的工艺，通常能加工的强化深度需小于35微米，平均单片的生产时间为45～90秒，良率因不同厂家技术水平不同而有较大差异，一般在50%～70%，耗材包括刀轮、磨头、辅助切削液等（更换周期及单价成本依据厂家生产要求有所不同，整体来看此部分耗材成本较高）。综上，本具体实施方式中的切割加工方法，使得产品的良率及质量提升，成本降低，同时耗材减少，成本得到进一步降低。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种触摸屏的切割加工方法，所述触摸屏为由玻璃盖板和触摸屏感应模组融合为一体的经过化学强化处理的OGS大片玻璃；其特征在于：包括以下步骤：

1）采用激光控制断裂法或者激光隐形切割法沿设定的水平直线和竖直直线切割所述OGS大片玻璃，切割后，使所述OGS大片玻璃仍然保持完整大片；所述设定的水平直线和竖直直线将所述OGS大片玻璃分隔为多个小片玻璃单元；

2）采用激光消融法沿设定的曲线切割所述OGS大片玻璃，切割出所述OGS大片玻璃中各个小片玻璃单元的导角和内部通孔；

3）将所述OGS大片玻璃整片送入自动裂片机或者人工裂片，从而分离出各个小片玻璃单元。

2.根据权利要求1所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述步骤1）中设定的水平直线或竖直直线与所述OGS大片玻璃中各个小片玻璃单元的单边之间的距离为0.05～0.3mm。

3.根据权利要求1所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述步骤2）中设定的曲线包括四个四分之一弧线，多个人字形弧线和多个星型闭合曲线。

4.根据权利要求3所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述四个四分之一弧线分别为沿所述OGS大片玻璃中处于左上角的小片玻璃单元的左上导角处的四分之一弧线，沿所述OGS大片玻璃中处于右上角的小片玻璃单元的右上导角处的四分之一弧线，沿所述OGS大片玻璃中处于左下角的小片玻璃单元的左下导角处的四分之一弧线，沿所述OGS大片玻璃中处于右下角的小片玻璃单元的右下导角处的四分之一弧线。

5.根据权利要求3所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述人字形弧线为所述OGS大片玻璃中处于边缘部分的两个相邻的小片玻璃单元的两个相邻的四分之一导角弧线组合成的曲线。

6.根据权利要求3所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述星型闭合曲线为所述OGS大片玻璃中处于内部的四个相邻的小片玻璃单元的四个相邻的四分之一导角弧线组合成的闭合曲线。

7.根据权利要求1所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述步骤2）中采用激光消融法切割时，先将激光焦点聚焦在所述OGS大片玻璃的上表面，然后自上而下移动焦点进行切割。

8.根据权利要求1所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述步骤2）中采用激光消融法切割时，先将激光焦点聚焦在所述OGS大片玻璃的下表面，然后自下而上移动焦点进行切割。

9.根据权利要求1所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述步骤2）中采用纳秒绿光激光器、纳秒紫外激光器或皮秒激光器进行激光消融法切割。

10.根据权利要求1所述的触摸屏的切割加工方法，其特征在于：所述步骤1）中采用二氧化碳激光器进行激光控制断裂法切割或者采用皮秒激光器进行激光隐形切割法切割。

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