基于4.5代玻璃基板切割裂片的工艺研究

基于4.5代玻璃基板切割裂片的工艺研究

Research of Scribing and Breaking Based on 4.5Generation of Glass Substrate

张俊清,李彦明,栗万羽

（中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024）Zhang Jun-qing,Li Yan-ming,Li Wan-yu (CETC No.2Research Institute,Shanxi Taiyuan 030024）

摘要：通过基于4.5代玻璃基板专用生产线，分析了在切割/裂片制程中可能出现切割断线、边缘崩裂、裂片不良、破损和外刮等缺陷的原因，讨论了切割/裂片工艺的主要过程和影响其的主要因素。关键词：专用；生产线；切割；裂片；工艺中图分类号：TQ171.6+8

文献标识码：B

文章编号：1003-0107(2017)06-0082-05

Abstract:Based on the 4.5generation of special glass production line,the article discusses the main techno-logy of cutting process and its dominant influencing factors by analyzing different kinds of flaws including cu-tting connection,edge chipping,incorrect scribing,breakage and scratching which may emerge in the cutting process.

Key words:special;production line;cutting;scribing;technology CLC number:TQ171.6+8

Document code:B

Article ID ：1003-0107(2017)06-0082-05

作者简介：张俊清(1982-)，男，大学本科，就职于中电科风华信息装备股份有限公司，

现从事电子专用设备的研制与开发。0引言

伴随着液晶显示技术的迅速发展，

液晶显示器由于具有出色的色彩饱和度、色还原能力和较高的对比度，已经成为信息显示领域的主导技术和研究开发的热点，其占据高端平板显示器的市场份额正在迅速增加[1]。但是在玻璃基板的制造过程中还存在着工艺相对复杂和良率还不太高的缺点。

其原因主要为以下两方面：

首先，在切割/裂片工序由于切割不良会产生废品，如跳线、崩边、裂痕大、缺角等缺陷。其次，

切割/裂片工序还会产生许多玻璃屑，这些玻璃屑会影响到清洗、液晶灌注、贴偏振膜、COG (chip on glass)等工序的产品质量，并最终会造成废品。因此进一步完善TFT—LCD 制程的切裂工艺始终是相关企业单位比较关注的问题[1-3]。

液晶显示行业经过了TN、STN、TFT AMOLED 的发展过程。与其相配套的相关产线建设也取得了很大的发展。在整个产业的各个环节中，

各种供应商在制程和设备上都有相关的发展，设备供应商的设备也逐渐智能化和产线化。在该产业的发展过程中专用电子设备起到了关键作用。

本文以QDX-950(4.5代)TFT-LCD 生产线中切割/裂片工艺的生产实践为背景，

分析了切割/裂片工艺的主要经过过程和影响切裂工艺的主要因素。

1概述

液晶面板生产线世代线的划分是根据玻璃基板的大小来划分的，世代的不同其主要切割的产品不同，以免引起不必要的浪费，节省成本。4.5代线的玻璃基板大约为920mm*730mm。

在TFT-LCD 切割裂片制程中，其工艺流程为；切割TFT 面———反面裂TFT 面———切割CF 面———反面裂CF 面，示意图如1

所示。

图1切割裂片制程示意图

电子质量

2017年第06期(总第363期)

2断裂机理

根据脆性材料断裂的微裂纹理论，脆性材料的断裂可以分为两个过程，一是微裂纹的产生；二是微裂纹的扩展。不论裂纹是圆、椭圆或者其它形状，微裂纹端部的应力由微裂纹的长度(2c )和端部曲率半径(ρ)共同决定，具体关系如式(1)所示。

σm =σ[1+2(c ρ

)1/2]

(1)

式(1)中σm 是微裂纹尖端处的最大应力，σ是外界施加的应力。σm σ称为应力集中系数，

它的大小表明外力对材料作用时，裂纹尖端应力增加的倍数，由c 和ρ决定[1]。

公式(1)表明当外力作用于脆性材料时，

微裂纹边缘的应力将迅速增加，并且跟随着力的变大，微裂纹的长度2c 也在增长，即我们说的微裂纹扩展。另外脆性材料断裂的微裂纹理论还表明，存在一个临界长度，当微裂纹的长度大于临界长度后，它就会自动迅速扩展从而使材料断裂，在此过程中，微裂纹尖端应力和释放出的弹性应变能也越来越大，从而导致微裂纹增多、产生分支，形成许多新表面，使表面粗糙呈波纹贝壳状，以便能吸收更多的弹性应变能[2]。

3切割工艺研究

3.1切割原理

我们用厚度为0.65mm 的钻石刀轮或者硬质合金制刀轮做实验，给它一个外界压力，在玻璃表面画出一条切割线，在基板的厚度方向上产生扩散性的裂痕。这样在后续的裂片制程中，可轻易的沿着切割线而分开。切割玻璃示意图如图2

所示。

图2切割玻璃示意图

当刀轮从玻璃表面划过时。可以等同为切割线由许多的微裂纹组成，根据前公式(1)的理论，当裂纹长度大于临界裂纹长度后，微裂纹增殖产生分支，形成更多新表面，这就是我们所说的横向微裂纹[2]。当在玻璃表面上切割时。由于切割压力是一定的，

所以微裂纹处的应力就是一样的，具有同样曲率半径扩展而成的纵向微裂纹就基本是一致的。如图3

所示。

(a)切割线

ok

(b)周边存在玻璃屑

图3

3.2影响切割的主要参数

在现场实际生产中，刀轮在其玻璃基板表面中，形成的裂纹主要为Median crack 和Lateral crack。我们希望Median crack 越深越好，对于玻璃基板，越深，玻璃的强度就越小，后面的裂片过程中所需要加在玻璃表面的裂片压力就越小。相反，

而对于Lateral crack 而言，因为越大会对后续产生的玻璃屑越多，所以我们希望越小越好。

我们下面以切割型号为TA00260，厚度0.50mm 的

玻璃为例，通过以下几方面实验来讨论对Median crack 和Lateral crack 的影响。

3.2.1台面的平面度

以4.5代线为例，平台尺寸：920×730mm。切割机视图如图4所示。