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手机“齐刘海”会推动激光加工设备市场继续成长吗?

作者:周万木时间:2018-03-29来源:电子产品世界收藏
编者按:当“Wi-Fi之父”维克·海耶斯(Vic Hayes)在1988年应当时就职的NCR公司的要求,开始为收银机寻找一种无线连接方法时,他无论如何也想不到他后来与贝尔实验室的布鲁斯·塔奇(Bruce Tuch)合作开发的连接方案能够在今日会成为一种不可或缺之物。

作者 / 周万木 工业自动化组高级分析师(上海 200122)

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201803/377642.htm

周万木,硕士,研究方向:工业自动化,电机和驱动,运动控制,新能源汽车,工业电子等。

的“齐刘海”现象

  在一般人印象中,决定一款手机性能的最重要部件是处理器和存储器,那么处理器和存储器也应该是最贵的手机部件。但现实并不是,在这个颜值即是正义的年代,一切看脸,面板才是手机最昂贵的部件,在 最新的iPhone X拆机报告中,三星AMOLED屏幕和康宁大猩猩玻璃屏加起来成本为110美元,即使在存储器涨价后,屏幕依然占iPhone X物料总成本368美元的30%,比苹果A11芯片、SDRAM、NAND Flash和基带芯片加起来还要贵。

  从2017年到现在,手机比拼的焦点无疑是,屏幕要更瘦,面积要更大。与传统的5.5英寸16:9显示屏相比,6英寸18:9显示屏的面积增加了12.5%,18:9的长宽比只是一个开始,19:9、19.5:9,甚至21:9显示屏会很快出现。为了增加显示面积, iPhone X率先推出“齐刘海”设计,将红外镜头、泛光感应元件、距离传感器、环境光传感器、扬声器、麦克风、点阵投影器和一个 700 万像素的摄像头通通放进这个狭小的“齐刘海”中。华为、OPPO、Vivo和Moto等也正在相继推出自己的“齐刘海”设计。让我们来一睹“齐刘海” 军团的合影吧!虽然很多人觉得丑(如图1)。

屏幕的激光切割工艺

  不管是把手机设计成圆角或者L形角的窄边框,还是设计成无边框的圆角、C型角或者U型角,都需要更多的异型切割工艺来实现。异型玻璃正是制造难点所在。异型顾名思义就是不规则形状,在一块用锐器都划不出痕迹的高硬度玻璃上,要挖坑、打洞、磨角,还要兼顾半导体能力的叠加……难度可想而知。先来看看这些异型切割的加工方式:

  第一种是切割轮切割。切割轮利用应力使玻璃表面产生裂纹,深度达到玻璃厚度的10%~20%,然后通过在玻璃的两侧施加力来分离玻璃。这是一种没有高温问题、低成本和成熟的机械切割方法。但由于保留了切割线,玻璃的精度和利用率(10%~20%以下)较低。很难使用切割轮来切割复杂的图案(如U型角和R型角)。

  第二种是CNC磨削。也是一种物理切削方法,使用高速旋转磨削杆来形成所需的形状。CNC磨削效率较低,能耗和成本高(需要加工轴,砂轮等),但它适用于许多不同的形状(如U型、L型、C型或R型切口),局限性较少。

  第三种是激光切割,使用激光将局部加热到熔点以上,形成非常狭窄的狭缝,熔融玻璃被高压气体吹走。激光切割的最大优势在于处理效率(单层C角只需要5 s,而CNC磨削需要100 s)。另外,激光切割精度可以达到20 μm, 容易实现自动化和大批量生产,成本低(只是CNC磨削成本的75%),避免很多生产问题, 提升良率。激光切割的缺点是会产生热效应,需要额外的玻璃分离工艺(超声波)。但新的生产线越来越多地使用超短脉冲激光器,在冷却过程中切割玻璃,不会对工件产生热应力或机械应力。另外,激光产生平滑的边缘,没有微裂纹,不需要二次加工, 大大降低了玻璃破损的可能性。

  目前大多数手机面板制造商仍然使用CNC磨削和激光切割来进行玻璃型材切割,CNC磨削的适应性配合激光切割的效率, 精度和质量,进行复杂的形状处理是不错的方案。

  激光设备除了用于手机屏幕的激光切割工艺,还广泛应用在整个平板显示制造流程中, 如表1。

  在此介绍几种关键工艺:

  1.准分子激光退火工艺(ELA): 在LCD和OLED 阵列和背板中使用高功率固态UV激光器对硅进行操作,将其降温,使之结晶成为低温多晶硅,不仅提高分辨率,同时能降低能耗,提升稳定性。

  2.激光剥离(LLO):激光剥离在半导体工业中比较常见,现在已经成为制造的关键工艺。在涂覆工艺之后,OLED必须从支撑玻璃基板上分离,剥离具有载体玻璃的聚酰亚胺基板。355 nm波长的UV激光束从后面穿过显示玻璃上的聚酰亚胺层,在接触基材的地方加热,使其失去附着力并剥落。

  3.蓝宝石切割:蓝宝石是世界第二坚硬的材料,耐擦刮,是保护玻璃和手机摄像头模组的理想材料。机械加工和抛光比较适合小批量,通常用于钟表行业的蓝宝石加工,批量一般不超过一千,这种工艺显然不能满足手机和显示行业的庞大加工数量需求, 所以制造商正在使用超短波长的激光来快速、精确地切割蓝宝石,无需重新加工,而且可以加工阶梯式边缘。

  4.柔性薄膜电路板和的切割和钻孔:使用激光切割柔性电路板,可以获得精确的所需形状,从而减少电路板所需的空间, 适应智能眼镜、手环、手表,甚至是隐形眼镜的各种形状需求。多层电路板中有很多导电微孔,越来越多的微孔正在使用红外皮秒激光器进行钻孔,这种激光器每秒钟可以打出数千个孔,加工精度在10 μm以内。

大族激光的股价表现

  中国最大的激光加工设备厂商——大族激光最近一年强劲的股价表现如图2所示。

结论

  不管“齐刘海”的手机是不是会得到消费者青睐,随着半导体、电子制造、平板显示等行业的高速增长,激光加工设备的前景继续看好。

  本文来源于《电子产品世界》2018年第4期第83页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



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