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       導(dǎo) 讀：隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而生的電子數(shù)字應(yīng)用產(chǎn)品為人類生活帶來極大便利與樂趣，而所有數(shù)字產(chǎn)品都需通過一個(gè)顯示接口來呈現(xiàn)內(nèi)容，因此，顯示接口已成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。不同顯示技術(shù)在其中角逐，相關(guān)廠商投入資源開發(fā)新技術(shù)、新應(yīng)用，并為提升人類視覺享受而努力。其中，TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display - 薄膜晶體管液晶顯示器) 產(chǎn)品具有輕、薄、省能源、低幅射的優(yōu)點(diǎn)，已被視為主流顯示技術(shù)。
 

關(guān) 鍵 詞：TFT-LCD 激光焊接

1 行業(yè)背景

       隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而生的電子數(shù)字應(yīng)用產(chǎn)品為人類生活帶來極大便利與樂趣，而所有數(shù)字產(chǎn)品都需通過一個(gè)顯示接口來呈現(xiàn)內(nèi)容，因此，顯示接口已成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。不同顯示技術(shù)在其中角逐，相關(guān)廠商投入資源開發(fā)新技術(shù)、新應(yīng)用，并為提升人類視覺享受而努力。其中，TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display - 薄膜晶體管液晶顯示器) 產(chǎn)品具有輕、薄、省能源、低幅射的優(yōu)點(diǎn)，已被視為主流顯示技術(shù)。

       薄膜晶體管液晶顯示器的發(fā)展，為人類提供更寬大的視覺接口與更高分辨率的色彩，而制造出此顯示器的各世代廠房之間的差異在于玻璃基板的尺寸，由于大尺寸面板的需求與日俱增，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面板，以達(dá)到降低成本及擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益的目的。

      TFT LCD面板供應(yīng)商預(yù)期2013年出貨量將增長8%，預(yù)估達(dá)到7.57億片、營收增長13%至853億美元。

       金屬外邊框作為TFT-LCD液晶面板整體的重要組成部分，其市場需求量非常之大。

2  應(yīng)用需求

       傳統(tǒng)的液晶顯示器金屬邊框是直接沖壓制作完成的,比如要做19"的金屬邊框,要用19"的金屬材料去沖壓,中間的要么沖壓小的邊框,要么廢棄,這樣比較浪費(fèi)材料;采用新的工藝后,直接沖壓金屬邊框的框條,然后利用激光焊接機(jī)進(jìn)行拼裝焊接起來,產(chǎn)品質(zhì)量和原來的一樣。

       由于相關(guān)設(shè)計(jì)專利問題， 不同的廠家對于沖壓的形狀會(huì)有不同的選擇，具體來說有L型，U性或者單獨(dú)的條狀邊框等。圖1所示為L型。

 
圖1 L型沖壓示例

       在完成沖壓后，通過激光焊接的方式將不同形狀的沖壓件拼裝焊接起來。然后再通過后續(xù)的制程，將會(huì)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 激光焊接解決方案 

         TFT-LCD液晶面板金屬邊框的材料一般是鍍鋅不銹鋼或低碳鋼材料，其厚度通常在0.4-0.6mm 之間。金屬邊框?qū)雍缚p處的不平度一般要求小于等于0.1mm左右。 

       激光器可以使用CO2激光器，固體脈沖式激光器，固體連續(xù)碟片激光器，半導(dǎo)體激光器等等，以上各種激光器都已經(jīng)獲得了成功應(yīng)用。但是從激光器光電轉(zhuǎn)換效率，生產(chǎn)效率，穩(wěn)定性以及綜合性價(jià)比來說，固體連續(xù)碟片激光器或半導(dǎo)體激光器則是最佳的選擇?，F(xiàn)實(shí)證明，此兩種激光器正在越來越多地成功應(yīng)用于TFT-LCD液晶面板金屬邊框的大規(guī)模生產(chǎn)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

        對于焊接時(shí)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(huì)降低焊接速度；光斑太小則可能會(huì)導(dǎo)致焊接質(zhì)量問題（如接縫間隙大于光斑直徑，則會(huì)焊接不牢）。但是，如果要求接縫間隙非常小，則會(huì)導(dǎo)致沖壓件生產(chǎn)成本增加。因此考慮到實(shí)際的生產(chǎn)，綜合各方面因素，選擇0.6mm的焊接光斑直徑則是相對較優(yōu)的方案。

       圖4 給出了一種高效的適合于TFT-LCD框架大規(guī)模生產(chǎn)激光焊接解決方案，此方案已經(jīng)在多個(gè)大型TFT-LCD框架生產(chǎn)工廠得到了成功應(yīng)用。此方案用于一個(gè)工件兩條焊縫，其采用一臺(tái)激光器連接兩條自動(dòng)化生產(chǎn)線。 

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

 
圖4 TFT-LCD框架激光焊接解決方案

       當(dāng)?shù)谝粭l線上料/定位/夾緊完成后，開始焊接的同時(shí)，另一條線進(jìn)行上料/定位/夾緊的動(dòng)作，然后交替進(jìn)行。整個(gè)過程，激光器的4個(gè)光路切換都在50ms以內(nèi)。根據(jù)每條激光焊縫長度的不同（通常在40-60mm之間），此方案可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)工件生產(chǎn)節(jié)拍僅需1.5-2s ，包括上下料時(shí)間，焊接時(shí)間。如果按2s計(jì)，可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)生產(chǎn)1800個(gè)工件的高產(chǎn)能。 

 

4 焊接質(zhì)量 

       激光焊接后的質(zhì)量非常高，其表面質(zhì)量高，變形小，激光焊接后的焊縫強(qiáng)度可以接近或達(dá)到材料母材的強(qiáng)度。 圖5 給出了激光焊接后的焊縫強(qiáng)度測試示意圖。

 
圖5 激光焊接后的焊縫強(qiáng)度測試圖

5 結(jié)論 

       對于TFT-LCD液晶面板金屬邊框，采用先沖壓后激光焊接的方式，其優(yōu)勢在于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(fèi)。 

        采用一臺(tái)德國通快TRUMPF公司激光器，并配以4路輸出，同時(shí)連接兩條自動(dòng)化生產(chǎn)線的產(chǎn)線組織方式，保證生產(chǎn)節(jié)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(chǎn)效率。 同時(shí)，保證焊縫的高質(zhì)量以及生產(chǎn)的穩(wěn)定性。(end)