手機“齊劉?！睍?huì )推動(dòng)激光加工設備市場(chǎng)繼續成長(cháng)嗎？

作者 / 周萬(wàn)木 IHS Markit工業(yè)自動(dòng)化組高級分析師(上海 200122)

周萬(wàn)木，碩士，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化，電機和驅動(dòng)，運動(dòng)控制，新能源汽車(chē)，工業(yè)電子等。

全面屏的“齊劉?！爆F象

　　在一般人印象中，決定一款手機性能的最重要部件是處理器和存儲器，那么處理器和存儲器也應該是最貴的手機部件。但現實(shí)并不是，在這個(gè)顏值即是正義的年代，一切看臉，面板才是手機最昂貴的部件，在IHS Markit 最新的iPhone X拆機報告中，三星AMOLED屏幕和康寧大猩猩玻璃屏加起來(lái)成本為110美元，即使在存儲器漲價(jià)后，屏幕依然占iPhone X物料總成本368美元的30%，比蘋(píng)果A11芯片、SDRAM、NAND Flash和基帶芯片加起來(lái)還要貴。

　　從2017年到現在，手機比拼的焦點(diǎn)無(wú)疑是全面屏和柔性OLED，屏幕要更瘦，面積要更大。與傳統的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(cháng)寬比只是一個(gè)開(kāi)始，19：9、19.5：9，甚至21：9顯示屏會(huì )很快出現。為了增加顯示面積， iPhone X率先推出“齊劉?！痹O計，將紅外鏡頭、泛光感應元件、距離傳感器、環(huán)境光傳感器、揚聲器、麥克風(fēng)、點(diǎn)陣投影器和一個(gè) 700 萬(wàn)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計。讓我們來(lái)一睹“齊劉?！?軍團的合影吧!雖然很多人覺(jué)得丑(如圖1)。

屏幕的激光切割工藝

　　不管是把手機設計成圓角或者L形角的窄邊框，還是設計成無(wú)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(lái)實(shí)現。異型玻璃正是制造難點(diǎn)所在。異型顧名思義就是不規則形狀，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，還要兼顧半導體能力的疊加……難度可想而知。先來(lái)看看這些異型切割的加工方式：

　　第一種是切割輪切割。切割輪利用應力使玻璃表面產(chǎn)生裂紋，深度達到玻璃厚度的10%~20%，然后通過(guò)在玻璃的兩側施加力來(lái)分離玻璃。這是一種沒(méi)有高溫問(wèn)題、低成本和成熟的機械切割方法。但由于保留了切割線(xiàn)，玻璃的精度和利用率(10%~20%以下)較低。很難使用切割輪來(lái)切割復雜的圖案(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，使用高速旋轉磨削桿來(lái)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到20 μm， 容易實(shí)現自動(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(wèn)題， 提升良率。激光切割的缺點(diǎn)是會(huì )產(chǎn)生熱效應，需要額外的玻璃分離工藝(超聲波)。但新的生產(chǎn)線(xiàn)越來(lái)越多地使用超短脈沖激光器，在冷卻過(guò)程中切割玻璃，不會(huì )對工件產(chǎn)生熱應力或機械應力。另外，激光產(chǎn)生平滑的邊緣，沒(méi)有微裂紋，不需要二次加工， 大大降低了玻璃破損的可能性。

　　目前大多數手機面板制造商仍然使用CNC磨削和激光切割來(lái)進(jìn)行玻璃型材切割，CNC磨削的適應性配合激光切割的效率， 精度和質(zhì)量，進(jìn)行復雜的形狀處理是不錯的方案。

　　激光設備除了用于手機屏幕的激光切割工藝，還廣泛應用在整個(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激光器對硅進(jìn)行操作，將其降溫，使之結晶成為低溫多晶硅，不僅提高分辨率，同時(shí)能降低能耗，提升穩定性。

　　2.激光剝離(LLO)：激光剝離在半導體工業(yè)中比較常見(jiàn)，現在已經(jīng)成為柔性OLED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(cháng)的UV激光束從后面穿過(guò)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(zhù)力并剝落。

　　3.藍寶石切割：藍寶石是世界第二堅硬的材料，耐擦刮，是保護玻璃和手機攝像頭模組的理想材料。機械加工和拋光比較適合小批量，通常用于鐘表行業(yè)的藍寶石加工，批量一般不超過(guò)一千，這種工藝顯然不能滿(mǎn)足手機和顯示行業(yè)的龐大加工數量需求， 所以制造商正在使用超短波長(cháng)的激光來(lái)快速、精確地切割藍寶石，無(wú)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OLED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電微孔，越來(lái)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千個(gè)孔，加工精度在10 μm以?xún)取?/p>

大族激光的股價(jià)表現

　　中國最大的激光加工設備廠(chǎng)商——大族激光最近一年強勁的股價(jià)表現如圖2所示。

結論

　　不管“齊劉?！钡氖謾C是不是會(huì )得到消費者青睞，隨著(zhù)半導體、電子制造、平板顯示等行業(yè)的高速增長(cháng)，激光加工設備的前景繼續看好。

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第4期第83頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。