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1、Dec.2011，总第131期现代显示Advanced Display图1硬对硬贴合组件示意图触摸屏硬对硬真空贴合工艺的研究和应用孙贝贝，吕东梅，于百灵，徐江潮，陆志娟（中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024）摘要：在电容式触摸屏Coverlens和ITOsensor贴合的过程中，容易产生气泡和位置的偏差，针对以上缺陷产生的原因，对贴附机构做出了对应的设计，采用真空贴合、专用模具等方法，有效地消除了不良品产生的原因，显著提高了产品的良品率。关键词：硬对硬；真空贴合；模具中图分类号：TN949.199文献标识码：BResearch and Application of Hard t
2、o Hard Vacuum Laminating onthe Laminating Technology of the Touch ScreenSUN Bei-bei,LV Dong-mei,YU Bai-ling,XU Jiang-chao,LU Zhi-juan(CETC No.2 Research Institute,Taiyuan Shanxi 030024,China)Abstract:In the laminating process of the capacitive touching screen Cover lens and ITOsensor,there is a bubb
3、le easily and the deviation of position.In the view of the above causes,we should make the corresponding design to the attached agencies and use vacuumlaminating and dedicated mold method.In this way,we can eliminate the defect causeeffectivelyandimprovethe productsyield.Keywords:hard to hard;vacuum
4、 laminating;mold文章编号：1006-6268（2011）12-0015-04收稿日期：2011-11-08孙贝贝等：触摸屏硬对硬真空贴合工艺的研究和应用引言触摸屏的贴附流程是触摸屏生产流程中的一个重要环节，其中 ITO 导电玻璃或面板（ICONSHEET）与玻璃盖板（Cover lens）之间的贴附又是贴附流程的一个关键组成部分，其贴附后的精度与外观都直接影响着产品质量和合格率，贴合组件示意图如图 1 所示。Cover lens+ITO Sensor=组合技术交流15Dec.2011，总第131期现代显示Advanced Display目前 Cover lens 和 ITO s
5、ensor 之间贴合用的介质主要有两种，一种是固态光学透明胶，另一种是液态光学透明胶。现在绝大多数厂家采用的是固态光学透明胶作为介质的贴合方式，本文所涉及的硬对硬真空贴合方式也是针对固态光学胶作为介质的贴合。1硬对硬贴附机构总体设计气 泡 和 位 置 的 偏 差 是 Cover lens 和 ITOsensor 之间贴合时最常见的问题。气泡常见的原因是，贴合时两层之间封闭有较多气体无法排出，贴合过程中两板受力不均等原因；位置的偏差主要是由于机械结构的稳定性不好、动作的误差、调节机构的不方便等因素造成。设计的关键是兼顾机构的稳定性、良好的调节性和使用的方便性。在真空环境下，通过专用模具的准确定位
6、，对贴合速度、压入量和贴合温度等因素的精确控制，保证产品在贴附后的精度及气泡的减少。1.1确定总体结构整体结构主要是由真空腔体部件和平台部件两大部分组成，如图 2 所示。其中真空腔体部件是由真空腔体和滚压机构（滚压机构在真空腔体内部，详见图 3）组成。真空腔体的真空度通过压力开关检测，由 PLC 控制电磁阀通断来控制真空泵的工作，从而保证了真空设定值的大小；滚压机构是由伺服电机+精密滚珠丝杠驱动，对贴合产品进行滚压，胶辊滚压的压力由手动精密调压阀调节控制，滚压机构胶辊与贴合产品的平行可以通过滚压机构的调节机构进行调节。平台部件的 Cover lens模具可以上下移动，保证了贴合时 Cover
7、lens 上表面高于模具面，使胶辊能完全接触到 Coverlens。平台的温度由温度控制仪调节控制，通过热电耦检测反馈来控制温度。工作原理：先将 ITO sensor 放到平台部件的ITO sensor 专用模具凹槽里，然后再将 Cover lens放到 ITO sensor 上面的 Cover lens 模具凹槽里。ITO sensor 和 Cover lens 放好之后，腔体部件下降与平台部件组成一个密闭腔体，并开始抽真空，当真空值达到设定值后，滚压部件的胶辊由气缸驱动下降，开始贴合滚压，贴合完成后，真空腔体开始泄真空，当气压平稳后，腔体上升复位，同时滚压部件也复位。1.2腔体部件的设计腔
8、体部件的设计要保证真空腔体的安全可靠和滚压机构的运动平稳、调节方便等因素。腔体内部结构示意图如图 3 所示。1.2.1真空腔体的强度设计及密封设计腔体部件的真空室属于盒形壳体，查阅真空设计手册（P686）得知，盒形壳体的厚度可以按矩形平板计算，计算公式为：S=So+CSo=0.224B姨S壳体实际厚度，单位 cm；So壳体计算壁厚，单位 cm；C壁厚附加量，单位 cm；B矩形板的窄边长度，单位 cm；弯曲时的许用应力，单位Mpa；C一般是由材料最大负公差引起的壁厚附加量。图2硬对硬真空贴合机构示意图图3腔体部件内部结构示意图孙贝贝等：触摸屏硬对硬真空贴合工艺的研究和应用技术交流16Dec.20
9、11，总第131期现代显示Advanced Display其 适 用 条 件 是 板 周 围 固 定，受 外 压 小 于0.1Mpa。真空贴合所需要的真空是-6090Kpa左右，按外压为 0.1Mpa 换算，以一个标准大气压作为零线，则腔体内的真空大小是-0.1Mpa，也就是-100Kpa，满足公式计算的要求。腔体所选用的材料是 2A12，这是一种高强度硬铝。2A12 力学性能：抗拉强度b(MPa)：390条件屈服强度s(MPa)：255（1）按抗拉强度确定许用应力=bnb=3903=130nb是材料的抗拉安全系数，有色金属及合金的值取 3。（2）按屈服极限确定许用应力=sns=2551.5=
10、170ns是材料的屈服安全系数，有色金属及合金的值取 1.5。So=0.224B姨=0.22417.6130姨=0.346cm矩形板的窄边尺寸 B 为 17.6cm。S=So+C，此计算只考虑由板材的最大负公差引起的壁厚附加量，选附加量为 0.4mm，壁厚应为3.86mm。考虑到腔体安装使用的方便性，腔体的壁厚取 12mm，远远大于计算所得的安全壁厚。腔体的密封也是设计的一个重要方面，腔体板与板的连接都应采取必要的密封措施。我们这里采用的是橡胶密封，设计密封槽时，密封槽的截面面积要求稍小于橡胶密封圈的截面面积。橡胶压缩后的充填因素1，橡胶的压缩量通常为 15%30%。腔体的密封槽采用梯形密封槽
11、，查阅真空设计手册（P470）可得知其尺寸，如图 4 所示。B 约为 0.7D，C 约为 0.9D。选择 3mm 的 O 形圈，则 B 是 2.1mm，C 是 2.7mm。1.2.2滚压机构的设计滚压机构的设计要充分考虑到结构的稳定性、调节的方便性等方面的因素，这样才能保证贴合时的受力均匀，使用的方便快捷，如图 5 所示。滚压机构由伺服电机+精密滚珠丝杠+导轨驱动，保证了滚压的平稳。滚压的速度也可以根据贴合的要求控制伺服电机转速实现精确调节。滚压的执行零件是胶辊，胶辊的上下由气缸驱动，通过两个直线轴承保证了胶辊上下运动平稳。滚压的压力可以根据实际生产的要求通过精密调压阀调节气缸的压力来达到理想
12、效果。调节螺钉 1 和螺钉 2可以使胶辊绕转轴做轻微的转动，这样可以调节胶辊和 Cover lens 的平行度，保证受力的均匀，减少气泡的产生。1.3平台部件的设计平台部件的设计要充分考虑到机构运动的平稳性、贴合产品的位置精确度、使用调节的方便等因素，如图 6 所示。模具 1 是用来放 Cover lens 的，可以做上下移动，它是通过四个垂直的轴穿过直线轴承做垂直上下移动。调节四个限位螺母的高度后，由于弹簧的伸缩，模具 1 的高度也随之上升（如图 7 所示）。模具 2 是用来放 ITO sensor 的，它上面有固定的凹图4O形圈用梯形槽尺寸示意图图5滚压机构结构示意图孙贝贝等：触摸屏硬对硬
13、真空贴合工艺的研究和应用技术交流17Dec.2011，总第131期现代显示Advanced Display图6平台部件结构示意图槽，ITO sensor 只需要准确地放在凹槽里。模具 2的上表面在高于凹槽面的上下部分有四个用来支撑 Cover lens 的软垫，Cover lens 放在模具 1 的凹槽里，下表面由软垫支撑，使得 Cover lens 和 ITOsensor 之间留有约 0.5mm 的间隙（如图 8 所示）。工作流程：ITO sensor 放入模具 2 的凹槽里，上下两边紧靠模具 2 凹槽的挡边，左右紧靠模具 1高于模具 2 凹槽的挡边。Cover lens 放入模具 1 的凹
14、槽里，紧靠模具 1 凹槽的四周挡边，放好产品后平台加真空，腔体下降，压迫模具 1 下降，使得Cover lens 上表面高于模具 1（详见图 8），这时腔体抽真空，达到设定的真空值后，胶辊下降，开始对产品进行滚压。由于胶辊滚压是从产品的边缘一侧开始，另一侧在滚压时由于软垫的支撑使得 Coverlens 和 ITO sensor 之间存在微小的间隙，方便了两板之间气体的排除，有效地减少了气泡的产生。2设计的验证及运用我们将此硬对硬真空贴附机构移植在现有成熟的真空硬对硬贴附机上，成功地开发出一种新型的贴附机，整机性能在国内外处于领先水平，现已交付用户，设备运行良好，得到客户的高度赞扬。3结论硬对硬
15、真空贴合技术，解决了 Cover lens 和ITO sensor 贴附的难点，既保证了贴附的精度，又杜绝了“气泡”的产生。设计过程中对机械精度、电气压力控制和使用操作的方便性等问题做了分析，体现了机电一体化设计的理念。随着技术的进步发展，触摸屏贴附也将产生新的工艺，届时必将会出现新的机构、设备去适应技术的变革。参考文献1 成大先.机械设计手册 M.北京：化学工业出版社，2004.2 祝燮权.实用五金手册 M.上海：上海科学技术出版社，2000.3 SMC 气动元件（SMC 样本）（中文第五版）Z.CAT.C01-4L.4 达道安.真空设计手册（第 3 版）M.北京：国防工业出版社，2006.作者简介：孙贝贝（1980-），男，山东兖州人，毕业于中北大学，本科，现就职于中国电子科技集团公司第二研究所，从事电子专用设备的研制与开发，E-mail：sunbeibei1980 。图7模具的局部示意图图8模具的截面示意图孙贝贝等：触摸屏硬对硬真空贴合工艺的研究和应用技术交流18