導 讀：隨著數字化技術的發展，應運而生的電子數字應用產品為人類生活帶來極大便利與樂趣，而所有數字產品都需通過一個顯示接口來呈現內容，因此，顯示接口已成為產業關注的焦點。不同顯示技術在其中角逐，相關廠商投入資源開發新技術、新應用，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) 產品具有輕、薄、省能源、低幅射的優點，已被視為主流顯示技術。
關 鍵 詞：TFT-LCD 激光焊接
1 行業背景
隨著數字化技術的發展，應運而生的電子數字應用產品為人類生活帶來極大便利與樂趣，而所有數字產品都需通過一個顯示接口來呈現內容，因此，顯示接口已成為產業關注的焦點。不同顯示技術在其中角逐，相關廠商投入資源開發新技術、新應用，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) 產品具有輕、薄、省能源、低幅射的優點，已被視為主流顯示技術。
薄膜晶體管液晶顯示器的發展，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廠房之間的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，越新世代的廠房，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，以達到降低成本及擴大經濟效益的目的。
TFT LCD面板供應商預期2013年出貨量將增長8%，預估達到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，其市場需求量非常之大。
2 應用需求
傳統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進行拼裝焊接起來,產品質量和原來的一樣。
由于相關設計專利問題， 不同的廠家對于沖壓的形狀會有不同的選擇，具體來說有L型，U性或者單獨的條狀邊框等。圖1所示為L型。
圖1 L型沖壓示例
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。然后再通過后續的制程，將會完成液晶顯示器金屬邊框，如圖2所示。
圖2 液晶顯示器金屬邊框
3 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。金屬邊框對接焊縫處的不平度一般要求小于等于0.1mm左右。
激光器可以使用CO2激光器，固體脈沖式激光器，固體連續碟片激光器，半導體激光器等等，以上各種激光器都已經獲得了成功應用。但是從激光器光電轉換效率，生產效率，穩定性以及綜合性價比來說，固體連續碟片激光器或半導體激光器則是最佳的選擇。現實證明，此兩種激光器正在越來越多地成功應用于TFT-LCD液晶面板金屬邊框的大規模生產中。圖3是TruDiode 2006（2000W）的激光焊接曲線圖。
圖3 TruDiode 2006的激光焊接曲線圖
對于焊接時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，光斑太大則會降低焊接速度；光斑太小則可能會導致焊接質量問題（如接縫間隙大于光斑直徑，則會焊接不牢）。但是，如果要求接縫間隙非常小，則會導致沖壓件生產成本增加。因此考慮到實際的生產，綜合各方面因素，選擇0.6mm的焊接光斑直徑則是相對較優的方案。
圖4 給出了一種高效的適合于TFT-LCD框架大規模生產激光焊接解決方案，此方案已經在多個大型TFT-LCD框架生產工廠得到了成功應用。此方案用于一個工件兩條焊縫，其采用一臺激光器連接兩條自動化生產線。
激光器采用德國通快（TRUMPF）公司TruDisk 1000或TruDiode 2006半導體激光器，4路激光輸出 - 分時輸出，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。
圖4 TFT-LCD框架激光焊接解決方案
當第一條線上料/定位/夾緊完成后，開始焊接的同時，另一條線進行上料/定位/夾緊的動作，然后交替進行。整個過程，激光器的4個光路切換都在50ms以內。根據每條激光焊縫長度的不同（通常在40-60mm之間），此方案可以實現每個工件生產節拍僅需1.5-2s ，包括上下料時間，焊接時間。如果按2s計，可實現每小時生產1800個工件的高產能。
4 焊接質量
激光焊接后的質量非常高，其表面質量高，變形小，激光焊接后的焊縫強度可以接近或達到材料母材的強度。 圖5 給出了激光焊接后的焊縫強度測試示意圖。
圖5 激光焊接后的焊縫強度測試圖
5 結論
對于TFT-LCD液晶面板金屬邊框，采用先沖壓后激光焊接的方式，其優勢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。
采用一臺德國通快TRUMPF公司激光器，并配以4路輸出，同時連接兩條自動化生產線的產線組織方式，保證生產節拍不影響的情況下最大程度地提高激光器利用效率，增加生產效率。 同時，保證焊縫的高質量以及生產的穩定性。(end)
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