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電子加工新聞

TFT-LCD 框架的激光焊接應(yīng)用

星之球科技 來源:通快(中國)有限公司2015-10-09 我要評(píng)論(0 )   

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)...

 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液晶面板之間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,越新世代的液晶面板,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(chǎng)需求量非常之大。
 
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(duì)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。
 
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。
 
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CO 2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。現(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1是TruDiode 2006(2000W)的激光焊接曲線圖。
 
對(duì)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(duì)較優(yōu)的方案。
 
圖2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。
 
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。
 
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。 
  
結(jié)論
對(duì)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(shì)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。

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