異形顯示面板激光切割研究

康建松

(廈門天馬微電子有限公司，福建 廈門 361101)

0 引言

自iPhone X上市以來，手機市場流行異形屏幕，目前異形屏幕有類似蘋果的齊劉海手機屏幕以及其他一些廠商的水滴美人尖手機屏幕等。隨著現(xiàn)代加工制造業(yè)突飛猛進的發(fā)展，激光在加工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，激光切割技術(shù)在很多領(lǐng)域已經(jīng)代替了傳統(tǒng)切割手段并逐漸發(fā)展成為一種新型的切割方法。液晶玻璃基板傳統(tǒng)切割是采用金剛石或硬質(zhì)合金進行刻劃，然后用外力使其分離。用該方法進行切割極易產(chǎn)生斷片、邊緣碎屑與微裂紋等缺陷。另外一種方法是采用熔斷法，即用激光產(chǎn)生局部高溫使材料熔化，然后用輔助裂片方式將其分離，其缺點是加工后易產(chǎn)生微裂紋并有嚴(yán)重的熱影響區(qū)。然而現(xiàn)在由于手機屏幕邊框越做越窄，使得TFT器件設(shè)計距離玻璃邊緣非常近，因此激光熱影響區(qū)會直接影響到器件，導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)功能性不良。本文就窄邊框顯示面板異形切割功能性不良排查及改善做了驗證和研究。

1 激光用于玻璃的異形切割原理

激光切割屬于熱加工，材料的去除是氣化與熔化的過程，手機液晶屏幕目前應(yīng)用皮秒激光做異型切割。皮秒激光脈寬極短，其依靠自身極高的峰值功率，瞬間氣化材料，熱效應(yīng)微乎其微，加工邊緣整齊。激光器產(chǎn)生的激光，通過Bessel光學(xué)系統(tǒng)形成Bessel光束，把激光束壓縮到衍射極限，形成直徑3 μm能流細絲，具有非常高的峰值功率密度，其在材料內(nèi)部聚焦，瞬間氣化該區(qū)域材料產(chǎn)生一個氣化帶，并迅速向上下兩表面擴散形成裂紋，實現(xiàn)熱沖擊波劈裂材料。

2 激光的輻射灼傷手機屏幕原理

激光是一種光，具有光的本質(zhì)，激光切割玻璃時，激光切割路徑是從玻璃邊緣入切到玻璃內(nèi)部和出切(外切方式)，如圖1、圖2所示；因為玻璃邊緣凹凸不平整，鐳射激光始終點經(jīng)過玻璃邊緣時會產(chǎn)生光路折射或反射，導(dǎo)致能量輻射飛濺，如圖3所示，造成實際產(chǎn)品不良或可靠性風(fēng)險。

3 激光切割異形手機屏輻射改善

為了改善現(xiàn)有激光切割造成的產(chǎn)品不良或可靠性風(fēng)險，在現(xiàn)有最佳工藝條件的基礎(chǔ)上，將玻璃面板C-cut/R-Cut/Notch位置的激光切割入切點和出切點按原路徑內(nèi)移一定距離至玻璃面內(nèi)，如圖4所示。

圖1 鐳射切割示意圖

圖2 鐳射路徑

圖3 激光濺射光學(xué)模式示意圖

圖4 激光內(nèi)切切割方式

當(dāng)激光切割入切點和出切點內(nèi)移至玻璃面內(nèi)時(內(nèi)切方式)，激光出入切點沒有發(fā)生光路的光折射和反射，沒有發(fā)生激光輻射，因此不會對器件再造成損傷，從而提升了產(chǎn)品的良率，極大降低了可靠性的風(fēng)險。

4 結(jié)語

激光切割玻璃具備加工速度快、精度高、參數(shù)設(shè)置簡單等明顯優(yōu)勢，成為大批量加工的選擇。因為激光是非接觸工具，沒有磨損問題，從而可保證持續(xù)、均勻的切割厚度和邊緣質(zhì)量。同時，對于激光切割由于玻璃邊緣不平整導(dǎo)致的激光能量輻射，造成實際產(chǎn)品的良率損失和可靠性風(fēng)險，激光切割始末點往玻璃內(nèi)移動的方法成功解決了此問題，因此也成功地將激光切割大規(guī)模導(dǎo)入異形顯示屏幕切割中。同時，鐳射激光始末點內(nèi)切用于加工異形手機屏幕產(chǎn)品的方法已經(jīng)申請專利保護。