手機(jī)“齊劉?!睍?huì)推動(dòng)激光加工設(shè)備市場(chǎng)繼續(xù)成長(zhǎng)嗎?
作者 / 周萬木 IHS Markit工業(yè)自動(dòng)化組高級(jí)分析師(上海 200122)
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201803/377642.htm周萬木,碩士,研究方向:工業(yè)自動(dòng)化,電機(jī)和驅(qū)動(dòng),運(yùn)動(dòng)控制,新能源汽車,工業(yè)電子等。
全面屏的“齊劉?!爆F(xiàn)象
在一般人印象中,決定一款手機(jī)性能的最重要部件是處理器和存儲(chǔ)器,那么處理器和存儲(chǔ)器也應(yīng)該是最貴的手機(jī)部件。但現(xiàn)實(shí)并不是,在這個(gè)顏值即是正義的年代,一切看臉,面板才是手機(jī)最昂貴的部件,在IHS Markit 最新的iPhone X拆機(jī)報(bào)告中,三星AMOLED屏幕和康寧大猩猩玻璃屏加起來成本為110美元,即使在存儲(chǔ)器漲價(jià)后,屏幕依然占iPhone X物料總成本368美元的30%,比蘋果A11芯片、SDRAM、NAND Flash和基帶芯片加起來還要貴。
從2017年到現(xiàn)在,手機(jī)比拼的焦點(diǎn)無疑是全面屏和柔性O(shè)LED,屏幕要更瘦,面積要更大。與傳統(tǒng)的5.5英寸16:9顯示屏相比,6英寸18:9顯示屏的面積增加了12.5%,18:9的長(zhǎng)寬比只是一個(gè)開始,19:9、19.5:9,甚至21:9顯示屏?xí)芸斐霈F(xiàn)。為了增加顯示面積, iPhone X率先推出“齊劉?!痹O(shè)計(jì),將紅外鏡頭、泛光感應(yīng)元件、距離傳感器、環(huán)境光傳感器、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、點(diǎn)陣投影器和一個(gè) 700 萬像素的攝像頭通通放進(jìn)這個(gè)狹小的“齊劉?!敝?。華為、OPPO、Vivo和Moto等也正在相繼推出自己的“齊劉?!痹O(shè)計(jì)。讓我們來一睹“齊劉?!?軍團(tuán)的合影吧!雖然很多人覺得丑(如圖1)。
屏幕的激光切割工藝
不管是把手機(jī)設(shè)計(jì)成圓角或者L形角的窄邊框,還是設(shè)計(jì)成無邊框的圓角、C型角或者U型角,都需要更多的異型切割工藝來實(shí)現(xiàn)。異型玻璃正是制造難點(diǎn)所在。異型顧名思義就是不規(guī)則形狀,在一塊用銳器都劃不出痕跡的高硬度玻璃上,要挖坑、打洞、磨角,還要兼顧半導(dǎo)體能力的疊加……難度可想而知。先來看看這些異型切割的加工方式:
第一種是切割輪切割。切割輪利用應(yīng)力使玻璃表面產(chǎn)生裂紋,深度達(dá)到玻璃厚度的10%~20%,然后通過在玻璃的兩側(cè)施加力來分離玻璃。這是一種沒有高溫問題、低成本和成熟的機(jī)械切割方法。但由于保留了切割線,玻璃的精度和利用率(10%~20%以下)較低。很難使用切割輪來切割復(fù)雜的圖案(如U型角和R型角)。
第二種是CNC磨削。也是一種物理切削方法,使用高速旋轉(zhuǎn)磨削桿來形成所需的形狀。CNC磨削效率較低,能耗和成本高(需要加工軸,砂輪等),但它適用于許多不同的形狀(如U型、L型、C型或R型切口),局限性較少。
第三種是激光切割,使用激光將局部加熱到熔點(diǎn)以上,形成非常狹窄的狹縫,熔融玻璃被高壓氣體吹走。激光切割的最大優(yōu)勢(shì)在于處理效率(單層C角只需要5 s,而CNC磨削需要100 s)。另外,激光切割精度可以達(dá)到20 μm, 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和大批量生產(chǎn),成本低(只是CNC磨削成本的75%),避免很多生產(chǎn)問題, 提升良率。激光切割的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng),需要額外的玻璃分離工藝(超聲波)。但新的生產(chǎn)線越來越多地使用超短脈沖激光器,在冷卻過程中切割玻璃,不會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力。另外,激光產(chǎn)生平滑的邊緣,沒有微裂紋,不需要二次加工, 大大降低了玻璃破損的可能性。
目前大多數(shù)手機(jī)面板制造商仍然使用CNC磨削和激光切割來進(jìn)行玻璃型材切割,CNC磨削的適應(yīng)性配合激光切割的效率, 精度和質(zhì)量,進(jìn)行復(fù)雜的形狀處理是不錯(cuò)的方案。
激光設(shè)備除了用于手機(jī)屏幕的激光切割工藝,還廣泛應(yīng)用在整個(gè)平板顯示制造流程中, 如表1。
在此介紹幾種關(guān)鍵工藝:
1.準(zhǔn)分子激光退火工藝(ELA): 在LCD和OLED 陣列和背板中使用高功率固態(tài)UV激光器對(duì)硅進(jìn)行操作,將其降溫,使之結(jié)晶成為低溫多晶硅,不僅提高分辨率,同時(shí)能降低能耗,提升穩(wěn)定性。
2.激光剝離(LLO):激光剝離在半導(dǎo)體工業(yè)中比較常見,現(xiàn)在已經(jīng)成為柔性O(shè)LED制造的關(guān)鍵工藝。在涂覆工藝之后,OLED必須從支撐玻璃基板上分離,剝離具有載體玻璃的聚酰亞胺基板。355 nm波長(zhǎng)的UV激光束從后面穿過顯示玻璃上的聚酰亞胺層,在接觸基材的地方加熱,使其失去附著力并剝落。
3.藍(lán)寶石切割:藍(lán)寶石是世界第二堅(jiān)硬的材料,耐擦刮,是保護(hù)玻璃和手機(jī)攝像頭模組的理想材料。機(jī)械加工和拋光比較適合小批量,通常用于鐘表行業(yè)的藍(lán)寶石加工,批量一般不超過一千,這種工藝顯然不能滿足手機(jī)和顯示行業(yè)的龐大加工數(shù)量需求, 所以制造商正在使用超短波長(zhǎng)的激光來快速、精確地切割藍(lán)寶石,無需重新加工,而且可以加工階梯式邊緣。
4.柔性薄膜電路板和柔性O(shè)LED的切割和鉆孔:使用激光切割柔性電路板,可以獲得精確的所需形狀,從而減少電路板所需的空間, 適應(yīng)智能眼鏡、手環(huán)、手表,甚至是隱形眼鏡的各種形狀需求。多層電路板中有很多導(dǎo)電微孔,越來越多的微孔正在使用紅外皮秒激光器進(jìn)行鉆孔,這種激光器每秒鐘可以打出數(shù)千個(gè)孔,加工精度在10 μm以內(nèi)。
大族激光的股價(jià)表現(xiàn)
中國(guó)最大的激光加工設(shè)備廠商——大族激光最近一年強(qiáng)勁的股價(jià)表現(xiàn)如圖2所示。
結(jié)論
不管“齊劉?!钡氖謾C(jī)是不是會(huì)得到消費(fèi)者青睞,隨著半導(dǎo)體、電子制造、平板顯示等行業(yè)的高速增長(zhǎng),激光加工設(shè)備的前景繼續(xù)看好。
本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第4期第83頁,歡迎您寫論文時(shí)引用,并注明出處。
評(píng)論