异形显示面板激光切割研究

康建松

(厦门天马微电子有限公司，福建 厦门 361101)

0 引言

自iPhone X上市以来，手机市场流行异形屏幕，目前异形屏幕有类似苹果的齐刘海手机屏幕以及其他一些厂商的水滴美人尖手机屏幕等。随着现代加工制造业突飞猛进的发展，激光在加工业中得到了广泛的应用，激光切割技术在很多领域已经代替了传统切割手段并逐渐发展成为一种新型的切割方法。液晶玻璃基板传统切割是采用金刚石或硬质合金进行刻划，然后用外力使其分离。用该方法进行切割极易产生断片、边缘碎屑与微裂纹等缺陷。另外一种方法是采用熔断法，即用激光产生局部高温使材料熔化，然后用辅助裂片方式将其分离，其缺点是加工后易产生微裂纹并有严重的热影响区。然而现在由于手机屏幕边框越做越窄，使得TFT器件设计距离玻璃边缘非常近，因此激光热影响区会直接影响到器件，导致屏幕出现功能性不良。本文就窄边框显示面板异形切割功能性不良排查及改善做了验证和研究。

1 激光用于玻璃的异形切割原理

激光切割属于热加工，材料的去除是气化与熔化的过程，手机液晶屏幕目前应用皮秒激光做异型切割。皮秒激光脉宽极短，其依靠自身极高的峰值功率，瞬间气化材料，热效应微乎其微，加工边缘整齐。激光器产生的激光，通过Bessel光学系统形成Bessel光束，把激光束压缩到衍射极限，形成直径3 μm能流细丝，具有非常高的峰值功率密度，其在材料内部聚焦，瞬间气化该区域材料产生一个气化带，并迅速向上下两表面扩散形成裂纹，实现热冲击波劈裂材料。

2 激光的辐射灼伤手机屏幕原理

激光是一种光，具有光的本质，激光切割玻璃时，激光切割路径是从玻璃边缘入切到玻璃内部和出切(外切方式)，如图1、图2所示；因为玻璃边缘凹凸不平整，镭射激光始终点经过玻璃边缘时会产生光路折射或反射，导致能量辐射飞溅，如图3所示，造成实际产品不良或可靠性风险。

3 激光切割异形手机屏辐射改善

为了改善现有激光切割造成的产品不良或可靠性风险，在现有最佳工艺条件的基础上，将玻璃面板C-cut/R-Cut/Notch位置的激光切割入切点和出切点按原路径内移一定距离至玻璃面内，如图4所示。

图1 镭射切割示意图

图2 镭射路径

图3 激光溅射光学模式示意图

图4 激光内切切割方式

当激光切割入切点和出切点内移至玻璃面内时(内切方式)，激光出入切点没有发生光路的光折射和反射，没有发生激光辐射，因此不会对器件再造成损伤，从而提升了产品的良率，极大降低了可靠性的风险。

4 结语

激光切割玻璃具备加工速度快、精度高、参数设置简单等明显优势，成为大批量加工的选择。因为激光是非接触工具，没有磨损问题，从而可保证持续、均匀的切割厚度和边缘质量。同时，对于激光切割由于玻璃边缘不平整导致的激光能量辐射，造成实际产品的良率损失和可靠性风险，激光切割始末点往玻璃内移动的方法成功解决了此问题，因此也成功地将激光切割大规模导入异形显示屏幕切割中。同时，镭射激光始末点内切用于加工异形手机屏幕产品的方法已经申请专利保护。