钻石刀轮在平板显示切割领域的应用-宇鹏世纪

深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司

钻石刀轮在平板显示切割领域的应用

切割设备技术培训及产品说明会2014深圳

深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司1一、平板显示玻璃的切割方式与发展历程

二、轮式切割的原理三、基板玻璃制程四、基板玻璃切割五、面板玻璃切割六、轮式切割工艺和裂片七、有关切割裂片工艺的探讨八、钻石刀轮的选型及应用一）、钻石刀轮系列产品；二）、刀轮发展历程三）、刀轮制程；四）、刀轮质量控制；五）、钻石刀轮选型及应用；六）其他配套产品九、常见问题及对策（互动环节）

提纲2一、平板显示玻璃的切割方式及发展历程

一、平板显示玻璃的切割方式及

发展历程

3切割方式

一、“轮式切割”--目前平板显示玻璃的切割加工，应用最广，最多的是技术成熟稳定、工艺简便、效率高、成本低廉的传统轮式切割，也称为机械切割。

二、“激光切割”--其设备成本比较高，由于玻璃的不同材质、不同配方等因素，激光切割的通用性有待提高，固目前还未能普遍推广于面板厂；但比较突出的在于蓝宝石盖板的切割，目前轮式切割还无法切割蓝宝石盖板。

三、“化学切割等其它切割”—主要是一些特殊需要的玻璃加工，但在环境和条件上都不是理想切割方式。

一、平板显示玻璃的切割方式及发展历程

4

轮式切割一、平板显示玻璃的切割方式及发展历程

据考证，轮式切割有数十年的历史，轮式切割技术、设备、刀轮等随着玻璃技术的发展而发展，从切割普通平板玻璃和浮法玻璃的合金刀轮（俗称钨钢刀轮）发展升级到切割TFT-LCD面板、基板玻璃、触摸屏的普通钻石刀轮、高渗透和微齿钻石刀轮。配套刀轴、刀架，划刻玻璃表面，随后通过机械力使玻璃沿划刻的裂纹完全分开。

在切割机器上采用刀轮、采用划线法（scribing）切割线放大图5

轮式切割的发展历程刀轮切割技术的关键在于切割设备、刀轮、刀轴和刀架等。其中刀轮是关键中的关键，刀轮技术随着玻璃技术的发展而发展：第一代：普通合金刀轮（俗称钨钢刀轮），主要切割普通平板玻璃和浮法玻璃。目前广泛用于建筑玻璃、装饰玻璃、汽车玻璃等切割；第二代：超硬合金刀轮，主要用于切割一般显示玻璃、电子玻璃等，例如黑白屏、彩屏面板等。这种刀轮正在被性价比更高的经济型钻石刀轮（黑白刀轮）取代。一、平板显示玻璃的切割方式及发展历程

6第三代：普通钻石刀轮，指刃口没有加工出规律性缺口的刀轮，用于切割硬度较高的TFT-LCD面板、基板玻璃，可以实现很好的切割品质。但因容易切割打滑，并且裂深较浅，需要裂片，这种刀轮没有成为平板显示玻璃切割的主流刀轮；第四代：高渗透刀轮，在刀轮的外圆刃口线上加工出规律性的缺口，使刀轮滚动时可以使用较小的压力在玻璃表面形成更深的压痕，在不压碎玻璃的情况下可以实现较大的裂深，甚至可以免裂片（一次性切断）。其缺点是压痕粗大，玻璃粉较多，有时需要磨边，适用于大尺寸面板的切割。一、平板显示玻璃的切割方式及发展历程

7第五代：微齿钻石刀轮：用于实现薄板TFT-LCD玻璃面板和基板的切割，切割裂深略小于高渗透刀轮，但玻璃丝、玻璃粉更少，切割出的玻璃面板和基板的抗压强度也更高。这种刀轮已成为目前超薄小屏幕切割的主流刀轮；第六代：超微齿钻石刀轮：主要为了满足市场最新的窄边框超薄面板切割需求：玻璃越来越薄，还要求切割出的面板抗压强度很高。宇鹏世纪钻石研发出的这款刀轮，已经在苹果iphone6屏幕切割方面大批量应用。一、平板显示玻璃的切割方式及发展历程

8二、轮式切割的原理二、轮式切割的原理9断裂的起源常常是在表面

缺陷K开始，随着破裂传播速度逐渐增加，通过镜面区S,然后迅速扫过，形成辐射状槽形表面区F（也称贝壳状断面）其中分布指向断裂起始点点辐射状条纹，称撕线。在这两个区线之间还有个粗糙度逐渐增加的过度区R.此外玻璃一般断裂到镜面区后，形成两个贝壳状断面F和F’.玻璃断裂前已有划痕，则断裂时，镜面区要增大。轮式切割正是应用此原理扩大镜面区，避免产生贝壳状断面。二、轮式切割的原理玻璃是一种典型的脆性材料，玻璃的断裂是典型的脆性断裂。一）、材料断裂的形式和特征

10二、轮式切割的原理二）、材料断裂的机理

葛利菲斯(Griffith)对于材料的断面机理提出了微裂纹原理，他认为：发生脆性变形的材料如玻璃纤维等，在拉出后自动形成一些微裂纹，而这些微裂纹的端部正是应力集中的地方，其邻近所储藏的应变能逐步变成断裂表面能，而使微裂纹进一步扩展，造成材料强度的降低，更进一步的会导致材料的断裂。因此，材料的断裂分为两个过程，一是微裂纹的产生；二是微裂纹的扩展。

英格里斯(Inglis)研究了微裂纹端部应力集中问题，提出了应力集中原理：材料在裂纹缺陷附近的区域将产生显著的应力集中，即在该区域所受到的作用力将比其它区域大很多。11三、TFT-LCD基板玻璃制程三、TFT-LCD基板玻璃制程12三、TFT-LCD基板玻璃制程（一）浮法(FloatTec.)旭硝子在TFT-LCDCell的制程中需要区分“原始及与液态锡接触”的不同玻璃面玻璃表面需要研磨抛光13三、TFT-LCD基板玻璃制程（二）流孔下拉法(SlotDownDraw)电气硝子无法产生出原始玻璃表面玻璃表面需要研磨抛光14三、TFT-LCD基板玻璃制程（三）溢流熔融法(OverflowFusionTec.)

康宁、

板硝子、彩虹、东旭玻璃表面不需要研磨抛光，直接使用，免除表面研磨抛光制程15熔融溢流技术是目前世界最先进的工艺，生产出来的玻璃可以直接使用；浮法和流孔下引法生产出的玻璃需要研磨抛光后才能使用。（四）不同制程工艺比较三、TFT-LCD基板玻璃制程16

三、TFT-LCD基板玻璃制程17四、基板玻璃切割方式四、基板玻璃切割方式4/10/202418（一）、浮法和流孔下拉法切割示意图四、基板玻璃切割19玻璃成型在重力的作用下，垂直下溢，，温度180°-360°左右前端切割(热切)后端切割(精切)（二）、溢流熔融法切割示意图四、基板玻璃切割20五、面板玻璃切割五、面板玻璃切割21（一）、面板制程CF基板玻璃投入TFT基板玻璃投入五、面板玻璃切割1、TFT-LCD面板制程切割工序222、触摸屏(TP)制程－电容屏

五、面板玻璃切割切割工序23五、面板玻璃切割3、切割工序24五、面板玻璃切割（二）、切割制程工艺举例第一种：切TFT裂TFT切CF裂CF第二种：

切CF裂CF切TFT裂TFT切TFT裂TFT翻片翻片裂CF切CF25（三）、切割方式五、面板玻璃切割直线切割异形切割26五、面板玻璃切割（四）、切割工艺示意图27六、轮式切割工艺和裂片原理六、轮式切割工艺和裂片原理28六、轮式切割工艺和裂片原理（一）、面板切割术语291、切割线（ScribingLine）

切割时，对刀轮刃口施加一定的切割压力，使刀轮在刀座移动的引导下在玻璃表面滚压出一道连续或准连续的划痕，即切割线（ScribingLine）。目的是为了使玻璃表面产生一定的微裂纹，同时使得产生的微裂纹在外加压力的作用下，沿着垂直于玻璃表面的方向扩展。六、轮式切割工艺和裂片原理30

2、垂直裂纹（MedianCrack）因切割压力的存在，使得刀轮划过玻璃时产生的微裂纹端部的应力增加，裂纹很快达到理论的应力释放强度，从而使得微裂纹很快向玻璃厚度方向扩展，形成垂直裂纹。六、轮式切割工艺和裂片原理313、水平裂纹（LateralCrack）

根据葛利菲斯的微裂纹理论，对于材料的微裂纹而言，有一个临界裂纹长度，当裂纹长度大于临界尺寸后，微裂纹扩展力和释放出的弹性应变能越来越大，导致微裂纹增加产生分支，形成更多新表面，以便能吸收更多的弹性应变能，在玻璃表面切割线附近就形成水平裂纹（LateralCrack）。六、轮式切割工艺和裂片原理32（二）、刀轮切割过程原理图六、轮式切割工艺和裂片原理

利用硬度高于玻璃的刀轮，通过施加一定的压力、速度、下压量，在玻璃表面划出切割线(ScribingLine)，从而在玻璃上产生良性的线状微裂纹，当微裂纹的扩展达到一定的程度，便可以实现玻璃的良性分离。33六、轮式切割工艺和裂片原理（三）、切割负载卸载过程4/10/202434六、轮式切割工艺和裂片原理（四）、刀轮切割的下刀、收刀方式1、外外切割：下刀与收刀都在玻璃外缘主要应用于无齿钻石刀轮切割，避免下刀处的滑刀

。2、内内切割：下刀与收刀都在玻璃内

主要用于带齿刀轮、微齿刀轮切割，避免下刀收刀处的撞击破角。3、内外切割：下刀在玻璃内，收刀在玻璃外。4、外内切割：下刀在玻璃外，收刀在玻璃内。35（五）、玻璃切割线破坏模式分析六、轮式切割工艺和裂片原理

利用硬度高于玻璃的刀轮，通过施加一定的压力、速度、下压量，在玻璃表面划出切割线(ScribingLine)，从而在玻璃上产生良性的线状微裂纹，当微裂纹的扩展达到一定的程度，便可以实现玻璃的良性分离。36深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司

一般情况下，切割深度(Ribmark)足够深的同时，在玻璃表面产生的水平裂纹（Lateralcrack）比较小.（六）、切割区域放大示意图六、轮式切割工艺和裂片原理37深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司张力张应力弯曲应力Crack进行手动裂片机械式裂片切割后裂片时

制程的目的就是通过在玻璃基板外部施加的一定压力，使得在垂直裂缝端部的应力增大，加速裂缝的扩展，缩短玻璃分离所需的时间.六、轮式切割工艺和裂片原理（七）、裂片的目的38BreakBarReverse图3-3裂片的方法

裂片的方法是使用比玻璃较软的材质，具有一定宽度的工具.从已划线(scribingline)的玻璃基板背面给玻璃施加一定的压力，使得玻璃由于内部应力及外加压力的共同作用，沿着切割线槽断开，形成一垂直于玻璃表面的断面。（八）、裂片方法－压痕断裂六、轮式切割工艺和裂片原理39（九）、裂片断面分析1.在切割流程中,断面会出现三条分界线，依次是塑性变形区、RibMark、良性垂直裂纹2,在切裂流程中，良性垂直裂纹会在外力的作用下向下延伸，达到开裂的效果六、轮式切割工艺和裂片原理40深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司（十）、裂片示意图六、轮式切割工艺和裂片原理41（九）、裂片玻璃断面的分析1，在玻璃裂片中，断面会出现三条分界线，依次是塑性变形区、RibMark、良性垂直裂纹2，

在切裂流程中，良性垂直裂纹会在外力的作用下向下延伸，达到开裂的效果。六、轮式切割工艺和裂片原理42深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司

影响切割良率、Bending等最关键(Key)的因素

直径、角度、齿数、齿深……

影响切割的渗透性

过大出现锯齿、破片；太小不易分离

主要体现在切割交叉点的影响

搭配不当出现滑刀、跳刀、交叉破角

主要保证刀轮与玻璃充分接触

避免切割线过浅、跳刀、滑刀等不稳定现象轮式切割工艺和裂片原理（十一）、影响切割品质的重要因素43轮式切割工艺和裂片原理44轮式切割工艺和裂片原理45七、有关切割裂片工艺的探讨七、有关切割裂片工艺的探讨46七、有关切割裂片工艺的探讨1、切割深度（Ribmark）与切割刀轮角度的关系

47七、有关切割裂片工艺的探讨2、切割深度（Ribmark）与刀轮下压量的关系48深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司七、有关切割裂片工艺的探讨4、相同角度(120°)刀轮，不同外经和切割负载与垂直裂纹

(Mediancrack)的深度之间的关系49七、有关切割裂片工艺的探讨

5、水平裂纹（Lateralcrack）出现几率与刀轮角度的关系

50七、有关切割裂片工艺的探讨6、实际生产中切割参数的参考值51七、有关切割裂片工艺的探讨7、不同厚度玻璃的裂片条件52深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司七、有关切割裂片工艺的探讨8、相同角度(120°)刀轮，不同外经与切割样本分断力之间的关系53深圳宇鹏世纪钻石制品有限公司角度七、有关切割裂片工艺的探讨9、相同外径(4.0mm)刀轮、不同角度与分断力之间的关系54结论

1、刀轮角度越小,切割深度越深,越容易产生水平裂纹(Lateralcrack);2、切割下压量越大,切割深度越深,下压量对水平裂纹(Lateralcrack)影响很小;3、切割深度随着切割压力的增大而增大,存在一个水平裂纹(Lateralcrack)的

临界压力值,并且水平裂纹(Lateralcrack)出现的几率随着压力的增加而急剧增大;

4、在一定范围内切割速度对于切割深度和水平裂纹(Lateralcrack)的出现影响很小。5、相同压力下，在正常切割范围内外径越小，切割深度（Ribmark）越深。七、有关切割裂片工艺的探讨55八、钻石刀轮的选型及应用八、钻石刀轮的选型及应用56微齿型（超薄切割）实物八、钻石刀轮的选型及应用（一）、钻石刀轮系列产品防滑微齿型（高强度抗压）高渗透型（专利产品）钻石经济型（专利产品）57中端应用：1，0.4-1.0mm超薄STN液晶面板/基板、触摸屏、OLED、强化ITO电子玻璃、光伏玻璃精密切割；2，0.4—1.0mm超薄电子玻璃、平板玻璃、浮法玻璃、光学窗口；3,1.1-4.0平板玻璃、浮法玻璃、汽车玻璃、汽车后视镜、各类装饰镜、建筑玻璃

一次完美切断ITO膜电子玻璃替代进口合金刀轮，切割比合金刀轮长5倍以上综合性价比高，可用合金刀轴。规格及技术参数八、钻石刀轮的选型及应用（1）、经济钻石带齿刀轮58U型齿规格及技术参数上下两刀轮同时切割，六代线及六代线以上，刀轮切割后直接裂开，机械手自动直接抓取片，不需要裂片制程。特点八、钻石刀轮的选型及应用（2）、高渗透钻石刀轮59应用实例一般大板液晶玻璃（平板液晶电视、电脑显示器等）的切割。局部玻璃切割线示意图局部切割断面

八、钻石刀轮的选型及应用60规格及技术参数特点：刀轮刃口较为锋利，Ribmark较深；切割压力稳定，切割线平滑，断面平整；

刀轮刃口局部放大图

八、钻石刀轮的选型及应用（3）、微齿钻石刀轮61应用实例一般薄板液晶玻璃（手机屏、平板电脑）、玻璃基板的切割。局部玻璃切割线局部切割断面

八、钻石刀轮的选型及应用62规格及技术参数特点：刀轮刃口较为锋利，Ribmark相对偏浅，压力需控制在一定范围内；玻璃Bending值较高；particles较少；需要裂片制程；

刀轮刃口局部放大图

八、钻石刀轮的选型及应用（4）、超微齿钻石刀轮63应用实例需Bending值较高的超薄板液晶玻璃（手机屏、平板电脑等）的切割。局部玻璃切割线局部切割断面

八、钻石刀轮的选型及应用64八、钻石刀轮的选型及应用（1）、刀轮电镜扫描图65

（2）、3D检测技术检测齿八、钻石刀轮的选型及应用66八、钻石刀轮的选型及应用3、部分重要合作伙伴67（1）、钻石刀轮制程进口PCD原片PCD原片减薄加工PCD原片激光切割外径加工激光孔加工刀轮角度加工刀轮齿加工检验检验检验检验检验检验抽测试切检验厚度0.65mm孔研磨抛光八、钻石刀轮的选型及应用68无损探伤检测（C扫描）检测内部结构缺陷等半成品

研孔坯片检验半成品

厚度、外形尺寸、

研孔精度、表面缺陷检测半成品

厚度、外径、孔经、真圆度、角度等外形尺寸检验（2）、钻石刀轮制程质量控制八、钻石刀轮的选型及应用69刃口，切割面缺陷检测刃口，切割面刃磨检测，打标齿宽、齿深加工检测扫描电子显微镜抽检齿宽、齿深检测清洁、包装八、钻石刀轮的选型及应用70（一）、刀轮角度选择玻璃厚度越厚，所需切割刀轮的角度越大。理论分析：刀轮角度越大，其垂直方向的径向力应该越大，则越薄的玻璃所需的刀轮角度应越小。实际使用：玻璃厚度越厚，所需切割刀轮的角度越大。差异原因：径向力大，则切割时的反作用力也越大，则易产生水平裂纹。八、钻石刀轮的选型及应用五）、钻石刀轮选型及应用71（二）、刀轮直径选择一般而言，同等切割压力下，刀轮直径越小，单位面积内玻璃所受的力越大。故，在低压切割范围内，可选择直径较小的刀轮切割；如：薄化玻璃。八、钻石刀轮的选型及应用72六）、其他配套产品1、钻石刀轴八、钻石刀轮的选型及应用73八、钻石刀轮的选型及应用4/10/202474八、钻石刀轮的选型及应用2、精密刀架YPSJ-19YPSJ-W-14-T75YPSJ-12YPSJ-73八、钻石刀轮的选型及应用4/10/202476YPSJ-03YPSJ-14-T八、钻石刀轮的选型及应用77八、钻石刀轮的选型及应用New1、精密防尘刀架及一体式钻石刀轮（3）、其他配套产品78九、常见问题及处理对策791）角落破損九、常见问题及处理对策一）、常见缺陷(Defect)与各项对策分析80◎缺角分析我们首先判断缺角是锯齿状还是很平滑状图1图2图1为锯齿状，看起来是像压碎裂纹一样图2裂纹平滑

九、常见问题及处理对策81◎缺角分析我们首先判断缺角是缺口裂纹是锯齿状还是很平滑的图1图2图1为锯齿状，看起来是像压碎裂纹很不平滑

图2裂纹平滑

九、常见问题及处理对策82

1、

对锯齿状缺角分析原因1)、刀压过大，因为长边TFT端子比CF面多出2500，在切割要出刀和出刀时下面没有支撑力，导致出刀时压碎端子，出现缺角2)、overhand过大，切割出刀，入刀靠近边缘。出现压碎流片方向为基准0面内为负+-+-切割方向面内为负为基准0九、常见问题及处理对策832、平滑缺角

一般很少出现

原因分析：出刀overhand过小或者是刀压过小

导致裂片没有完全裂开，在chuck夹取或拉扯时，被拉扯出现缺角九、常见问题及处理对策84二）、边缘突出物、饵料

(Bali)

1）、由于切割刀压不够，裂片没完全裂开；2）、为什么大部分是偶数？因为在其他1，3，4刀后都有chuck夹取残材chuck有个竖直方向的力即时裂片效果不理想，有了这个竖直力会让panel向两边裂开；3、框胶异常；4、刀轮损坏，裂纹扩展不良；Bali产生原因CF<0.20mm<0.20mm<0.20mm<0.20mm九、常见问题及处理对策85CF<0.20mm<0.20mm<0.20mm<0.20mm1、判断标准：如图所示，端子部不能有bali，其他部位的不能超過0.2mm。2、判断方法：能用目視检查出來的Bali一般都大于0.2mm，最好用显微鏡觀察量測后才能做最后的判斷。1.TFT有Bali時，突出部分與砥石發生踫撞2.CF有Bali，后段制程Bonding破片◎饵料(Bali)的判断标准及方法九、常见问题及处理对策86由上面的分析可以知道，出现饵料(bali)和缺角主要是由于overhand和刀压的关系1，首先查看overhand设定值上轮刀overhand下轮刀overhand◎饵料(bali)处理对策九、常见问题及处理对策872，通过校刀来验证参数设定值和机台运行时相匹配手动校刀：单动msb2-1，在panel残材上对上下刀轮分别校正注意：校刀前要抓一次MARK对位，然後移到残材。以上刀轮为例：panel残材上刀轮切割线CCD量测值設定為1九、常见问题及处理对策88选择CCD先后选择左右CCD同过CCD可以清楚地计算出出刀和入刀分别到各自边的距离。由于存在刀压使panel自己裂片效果，我们知道切割线的距离是不变的，假设出刀和入刀向外围裂片距离相同

，可以计算出实际入刀和出刀的overhand九、常见问题及处理对策893、实际量测于设定值相比较上下刀轮走行轴

基准位置三种情况：1：相等

2：入刀overhand实际值大于参数值（入刀靠近panel边缘）3，入刀overhand实际值小于参数设定值调整

：在parameter中选择BASEDATACutter修改对应第九项或第十项

第2种情况在原有值上面加上实际和参数相减的绝对值;同理第3种是减去

相对的绝对值

九、常见问题及处理对策90设定为1选择第一刀1，手动切割panel第一刀，选择上刀轮选择上轮刀切割2，然后再用左右CCD分别去查看裂片效果，还可以看出刀压是否过大，3，根据 CCD观察和量测得结果对参数里面的overhand进行补正和刀压得调整4,由于刀压的修改所以还要在次对overhand进行调整;5,在用同样的方法对下轮刀进行补正

4、实际切割调整修改过后

在次进行切割校刀

确认修改正确校正overhand完成下刀轮校正同样流程6,补正后再次观测切割是否达到我们说预期的效果九、常见问题及处理对策911、拦截站点：BurrChuck机台2、异常原因：Recipe机构跑位校刀没做好CCD回馈数据异常三）、精度NG(多切或少切