導 讀：隨著數字化技術的發展，應運而生的電子數字應用產(chan) 品為(wei) 人類生活帶來極大便利與(yu) 樂(le) 趣，而所有數字產(chan) 品都需通過一個(ge) 顯示接口來呈現內(nei) 容，因此，顯示接口已成為(wei) 產(chan) 業(ye) 關(guan) 注的焦點。不同顯示技術在其中角逐，相關(guan) 廠商投入資源開發新技術、新應用，並為(wei) 提升人類視覺享受而努力。其中，TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display - 薄膜晶體(ti) 管液晶顯示器) 產(chan) 品具有輕、薄、省能源、低幅射的優(you) 點，已被視為(wei) 主流顯示技術。
 

關(guan) 鍵 詞：TFT-LCD 激光焊接

1 行業(ye) 背景

       隨著數字化技術的發展，應運而生的電子數字應用產(chan) 品為(wei) 人類生活帶來極大便利與(yu) 樂(le) 趣，而所有數字產(chan) 品都需通過一個(ge) 顯示接口來呈現內(nei) 容，因此，顯示接口已成為(wei) 產(chan) 業(ye) 關(guan) 注的焦點。不同顯示技術在其中角逐，相關(guan) 廠商投入資源開發新技術、新應用，並為(wei) 提升人類視覺享受而努力。其中，TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display - 薄膜晶體(ti) 管液晶顯示器) 產(chan) 品具有輕、薄、省能源、低幅射的優(you) 點，已被視為(wei) 主流顯示技術。

       薄膜晶體(ti) 管液晶顯示器的發展，為(wei) 人類提供更寬大的視覺接口與(yu) 更高分辨率的色彩，而製造出此顯示器的各世代廠房之間的差異在於(yu) 玻璃基板的尺寸，由於(yu) 大尺寸麵板的需求與(yu) 日俱增，越新世代的廠房，其玻璃基板愈大，大尺寸的玻璃基板可切割更大及更多麵板，以達到降低成本及擴大經濟效益的目的。

      TFT LCD麵板供應商預期2013年出貨量將增長8%，預估達到7.57億(yi) 片、營收增長13%至853億(yi) 美元。

       金屬外邊框作為(wei) TFT-LCD液晶麵板整體(ti) 的重要組成部分，其市場需求量非常之大。

2  應用需求

       傳(chuan) 統的液晶顯示器金屬邊框是直接衝(chong) 壓製作完成的,比如要做19"的金屬邊框,要用19"的金屬材料去衝(chong) 壓,中間的要麽(me) 衝(chong) 壓小的邊框,要麽(me) 廢棄,這樣比較浪費材料;采用新的工藝後,直接衝(chong) 壓金屬邊框的框條,然後利用激光焊接機進行拚裝焊接起來,產(chan) 品質量和原來的一樣。

       由於(yu) 相關(guan) 設計專(zhuan) 利問題， 不同的廠家對於(yu) 衝(chong) 壓的形狀會(hui) 有不同的選擇，具體(ti) 來說有L型，U性或者單獨的條狀邊框等。圖1所示為(wei) L型。

 
圖1 L型衝(chong) 壓示例

       在完成衝(chong) 壓後，通過激光焊接的方式將不同形狀的衝(chong) 壓件拚裝焊接起來。然後再通過後續的製程，將會(hui) 完成液晶顯示器金屬邊框，如圖2所示。

 
圖2 液晶顯示器金屬邊框

3 激光焊接解決(jue) 方案 

         TFT-LCD液晶麵板金屬邊框的材料一般是鍍鋅不鏽鋼或低碳鋼材料，其厚度通常在0.4-0.6mm 之間。金屬邊框對接焊縫處的不平度一般要求小於(yu) 等於(yu) 0.1mm左右。 

       激光器可以使用CO2激光器，固體(ti) 脈衝(chong) 式激光器，固體(ti) 連續碟片激光器，半導體(ti) 激光器等等，以上各種激光器都已經獲得了成功應用。但是從(cong) 激光器光電轉換效率，生產(chan) 效率，穩定性以及綜合性價(jia) 比來說，固體(ti) 連續碟片激光器或半導體(ti) 激光器則是最佳的選擇。現實證明，此兩(liang) 種激光器正在越來越多地成功應用於(yu) TFT-LCD液晶麵板金屬邊框的大規模生產(chan) 中。圖3是TruDiode 2006（2000W）的激光焊接曲線圖。

 
圖3 TruDiode 2006的激光焊接曲線圖

        對於(yu) 焊接時所使用的激光光斑直徑也是非常重要的，在同樣焊接深度的情況下，光斑太大則會(hui) 降低焊接速度；光斑太小則可能會(hui) 導致焊接質量問題（如接縫間隙大於(yu) 光斑直徑，則會(hui) 焊接不牢）。但是，如果要求接縫間隙非常小，則會(hui) 導致衝(chong) 壓件生產(chan) 成本增加。因此考慮到實際的生產(chan) ，綜合各方麵因素，選擇0.6mm的焊接光斑直徑則是相對較優(you) 的方案。

       圖4 給出了一種高效的適合於(yu) TFT-LCD框架大規模生產(chan) 激光焊接解決(jue) 方案，此方案已經在多個(ge) 大型TFT-LCD框架生產(chan) 工廠得到了成功應用。此方案用於(yu) 一個(ge) 工件兩(liang) 條焊縫，其采用一台激光器連接兩(liang) 條自動化生產(chan) 線。 

       激光器采用德國通快（TRUMPF）公司TruDisk 1000或TruDiode 2006半導體(ti) 激光器，4路激光輸出 - 分時輸出，分別配15-20m激光光纜和激光焊接頭。在工件表麵處，激光光斑直徑為(wei) 0.6mm。

 
圖4 TFT-LCD框架激光焊接解決(jue) 方案

       當第一條線上料/定位/夾緊完成後，開始焊接的同時，另一條線進行上料/定位/夾緊的動作，然後交替進行。整個(ge) 過程，激光器的4個(ge) 光路切換都在50ms以內(nei) 。根據每條激光焊縫長度的不同（通常在40-60mm之間），此方案可以實現每個(ge) 工件生產(chan) 節拍僅(jin) 需1.5-2s ，包括上下料時間，焊接時間。如果按2s計，可實現每小時生產(chan) 1800個(ge) 工件的高產(chan) 能。 

 

4 焊接質量 

       激光焊接後的質量非常高，其表麵質量高，變形小，激光焊接後的焊縫強度可以接近或達到材料母材的強度。 圖5 給出了激光焊接後的焊縫強度測試示意圖。

 
圖5 激光焊接後的焊縫強度測試圖

5 結論 

       對於(yu) TFT-LCD液晶麵板金屬邊框，采用先衝(chong) 壓後激光焊接的方式，其優(you) 勢在於(yu) 大幅提高了原始板材的利用率，降低了成本，避免了資源的大量浪費。 

        采用一台德國通快TRUMPF公司激光器，並配以4路輸出，同時連接兩(liang) 條自動化生產(chan) 線的產(chan) 線組織方式，保證生產(chan) 節拍不影響的情況下最大程度地提高激光器利用效率，增加生產(chan) 效率。 同時，保證焊縫的高質量以及生產(chan) 的穩定性。(end)