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大尺寸CG盖板玻璃油墨脱落问题的分析及解决
录入时间:2019/7/26 11:57:03

孙维亮董法武

摘要:车载液晶显示器CG盖板玻璃OCA贴合不良重工时,一般使用超低温进行冷冻解体回收CG盖板玻璃,但因温度低,油墨极易发生与CG盖板玻璃分离脱落,导致CG盖板玻璃回收失败,生产成本上升。这种问题一旦发生,较难解决。针对这一问题,本文探讨了解决这一技术问题的分析思路和方法。

关键词:车载显示器;盖板玻璃;油墨;OCA胶;低温;

目前车载显示屏在汽车电子中运用不断增加,手机全贴合工艺CG盖板玻璃在车载显示屏上的运用也随之不断增加,相比较而言,为了提高车载显示器的可靠性,车载CG盖板玻璃一般选用更适合恶劣环境(高温,低温,振动等)使用的OCA全贴合工艺。在OCA全贴合工艺中,不可避免会发生贴合异物,气泡等不良。这类不良行业内都会使用一定的方法进行重工,回收高价格的CG盖板玻璃及LCD显示器等可再利用的材料,否则就是一种成本的浪费。在激烈的市场竞争下,如何提高重工过程中CG盖板玻璃的良品率,此行业的工程师在这方面做出不懈的努力。

1. CG盖板玻璃重工的方法概述

目前行业内主要使用两种方案:

(1)    贴合胶加热软化,同时使用金刚丝线(一种细金属线)水平施加力克服摩擦力进行CG盖板玻璃与LCD显示器的分离。早期这种方法开始在使用,缺点:温度不可控,操作难度较大,效率低,同时金刚丝线移动时刮伤CG玻璃,LCD显示器,UV胶硬化堆积导致LCD局部受力产生斑块不良,2016年以后逐渐被淘汰。

(2)    低温冷冻分离法。利用OCA或OCR光学树脂胶低温时容易冰化(此过程可逆,常温放置后又变为胶状),此时粘着力显著下降,同时结合使用金刚丝线水平施加力从而将待重工产品CG盖板玻璃与LCD显示器分离。此方法操作难度小,效率高,目前在行业内得到较广泛应用。

2.CG盖板玻璃低温分离重工可能产生的问题

低温冷冻法需依据不同的贴合胶工艺,冷冻的温度和时间也是不一样的。一般OCR类型的液态贴合UV胶使用-60℃〜-100℃(实测)即可满足重工的要求。相对于车载CG盖板玻璃尺寸较大,CG玻璃厚度,一般采用OCA贴合工艺的OCA厚度都要比手机玻璃盖板贴合要厚,需要进一步降低冷冻的温度在-80℃〜-130℃(实测)才可满足这一类型的重工要求,同时在冷冻完成后利用杠杆原理在产品角部施加一个力量,给CG盖板玻璃与LCD显示器之间裂开一道10mm左右的空间,让后续加工动作金刚丝线可以水平进入。同时这一类型盖板玻璃重工易产生一些问题,即随着冷冻分离使用环境温度的降低(笔者接触的车载产品类型使用到-130℃的条件),部分型号CG盖板玻璃四周的油墨与CG盖板玻璃之间角部的瞬间分离导致脱落,针孔等不良的发生,材料报废。

3.  CG盖板玻璃低温重工油墨脱落的原因分析

CG盖板油墨脱落发生的基本原理:F3<F2,即CG盖板玻璃油墨与CG玻璃本体内表面之间的粘合力F3小于CG角部分离瞬间油墨与OCA胶之间的粘合力F2。在温度及CG变形量变化情况下,这两者之间也是一个处于变化的过程(以下图示一)。油墨脱落的主要影响因素有以下几个方面:

(1)随着温度的下降,OCA胶因出现冰化粘着力也随之下降,利于OCA与LCD显示器之间的分离,同时CG盖板玻璃上的油墨随着温度的下降,油墨的物理性能也会发生变化,其中之一油墨与CG盖板玻璃之间的粘着力F3也会下降。两者是有一定矛盾的。只有找到一定的平衡点,才能避免问题的发生。

(2)CG角部分离受力瞬间动作过快,分离受力过大;杠杆支点位置不合理,CG盖板玻璃变形量增加引起油墨内应力加大,油墨粘着力F3下降,导致CG油墨脱落。

4.  解决盖板玻璃重工油墨脱落的基本方法

(1)CG油墨的材质结构及配方

     在保证CG盖板玻璃油墨基本功能要求(黑度,颜色均一性,遮光等)的前提下,通过优化CG油墨厚度(8-10um左右),双层结构设计及追加能提升油墨耐候性配方,最终提升油墨低温条件下与CG玻璃之间的粘着力,从而达到提高CG贴合不良重工时的良品率,这方面要求我们需要从整体的工艺链(含重工,可回收性等方面)角度整体设计CG油墨。

(2)尽可能在允许的范围内提高冷冻过程中整体待重工产品的温度

    CG贴合因使用的UV胶的差异,不良重工回收时使用的低温环境,低温时间也会存在差异,我们需要使用不同UV胶的特性,通过DOE试验验证得出低温冷冻解体的最佳工艺条件,并非越低越好。

5.  CG盖板玻璃重工时油墨脱落的实际解决案例

笔者在实际工作中遇到过一个案例:某一机种刚量产时使用通常的冷冻条件实施CG盖板玻璃重工时没有问题,量产3个月后,客户因成本考虑,将CG盖板的油墨设计进行变更后,使用前期的条件实施同样的盖板玻璃重工,油墨脱落不良率达到50%以上。通过不断摸索和实验验证,找到针对这一类问题的有效解决方法:

(1)通过对此类显示器UV胶(OCA胶)的特性试验,发现在实测温度在-70℃以下放置30分钟后OCA胶由胶状(液体固体混合的一种状态)发生冰化(结冰的一种状态)现象,OCA的粘着性明显下降,即可实现OCA胶与LCD显示器之间的分离。OCA常温放置15分钟左右即可恢复到正常的胶状状态。利用这一特点,改变前期冷冻使用实测温度-130℃下降到实测温度-85℃(因考虑设备及作业波动差异,留有一定的余量),CG重工油墨脱落不良率下降16%左右。

(2)通过以上的改进,还是不能根本上解决此问题。进一步的分析,此案例中实际上存在一对物理矛盾:OCA胶的温度需要低,越低OCA胶与LCD越容易分离;与OCA接触的油墨的温度又要高,越高,油墨的性能越稳定,粘着力越强,油墨不容易脱落。也就是温度这一物理量既要低又要高。为了解决之一物理矛盾,我们对冷冻冰柜内的温度分布进行测试,该型号冰柜长*宽*高=9000mm*500mm*250mm,越往下部温度越低,越往上部温度越高,温度在空间分布上差异有20℃左右。我们以前通常的产品在冰柜中的放置状态是CG表面与冰柜底部(温度最低点)直接接触,这样OCA胶的温度是降低了,同时与之接触的CG油墨的温度也是最低的。利用以上冰柜中温度分布特点,将待重工产品在冰柜中的放置方向反转180°,将LCD显示器与冰柜底部直接接触,CG玻璃表面朝上放置,通过实际测试,CG油墨的温度提升12℃。利用Trize中“空间分离”原理将温度这一对物理矛盾成功进行分离。实际验证结果,CG重工油墨脱落不良率下降到4%左右,下降了30%.(参照以下图示二)

(3)通过对类似机种进行CG油墨结构构造及厚度的比较汇总分析发现,发生低温冷冻油墨脱落的设计都是单层印刷,厚度比较薄(4-6um左右),没有发生低温油墨脱落的设计都是油墨双层印刷,厚度较厚(8-10um),说明油墨结构及厚度与耐候性(低温)有关联。反映给CG盖板玻璃设计部门,后期新的车载产品CG盖板玻璃油墨设计都会考虑耐候性(低温)可回收性问题。

6.  结语

在遇到CG盖板玻璃冷冻法重工发生油墨脱落时,不能仅停留在通常思维方法上进行改进。更多的要从问题发生的基本原理出发,找到问题发生关键影响因素,有时这些因素可能时相互制约的。这个时候我们可以从TRIZ创新原理中找到系统中存在的物理矛盾,运用一些创新方法解决系统中的物理矛盾,从而找到解决矛盾的方案,得出解决问题的最优解。

                                   参   考   文   献

〖1〗凌云星,薛生连,油墨技术手册 ,印刷工业出版社,2009


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