电子产品世界

作者 / 周万木 IHS Markit工业自动化组高级分析师(上海 200122)

周万木，硕士，研究方向：工业自动化，电机和驱动，运动控制，新能源汽车，工业电子等。

全面屏的“齐刘海”现象

　　在一般人印象中，决定一款手机性能的最重要部件是处理器和存储器，那么处理器和存储器也应该是最贵的手机部件。但现实并不是，在这个颜值即是正义的年代，一切看脸，面板才是手机最昂贵的部件，在IHS Markit 最新的iPhone X拆机报告中，三星AMOLED屏幕和康宁大猩猩玻璃屏加起来成本为110美元，即使在存储器涨价后，屏幕依然占iPhone X物料总成本368美元的30%，比苹果A11芯片、SDRAM、NAND Flash和基带芯片加起来还要贵。

　　从2017年到现在，手机比拼的焦点无疑是全面屏和柔性OLED，屏幕要更瘦，面积要更大。与传统的5.5英寸16：9显示屏相比，6英寸18：9显示屏的面积增加了12.5%，18：9的长宽比只是一个开始，19：9、19.5：9，甚至21：9显示屏会很快出现。为了增加显示面积， iPhone X率先推出“齐刘海”设计，将红外镜头、泛光感应元件、距离传感器、环境光传感器、扬声器、麦克风、点阵投影器和一个 700 万像素的摄像头通通放进这个狭小的“齐刘海”中。华为、OPPO、Vivo和Moto等也正在相继推出自己的“齐刘海”设计。让我们来一睹“齐刘海” 军团的合影吧!虽然很多人觉得丑(如图1)。

屏幕的激光切割工艺

　　不管是把手机设计成圆角或者L形角的窄边框，还是设计成无边框的圆角、C型角或者U型角，都需要更多的异型切割工艺来实现。异型玻璃正是制造难点所在。异型顾名思义就是不规则形状，在一块用锐器都划不出痕迹的高硬度玻璃上，要挖坑、打洞、磨角，还要兼顾半导体能力的叠加……难度可想而知。先来看看这些异型切割的加工方式：

　　第一种是切割轮切割。切割轮利用应力使玻璃表面产生裂纹，深度达到玻璃厚度的10%~20%，然后通过在玻璃的两侧施加力来分离玻璃。这是一种没有高温问题、低成本和成熟的机械切割方法。但由于保留了切割线，玻璃的精度和利用率(10%~20%以下)较低。很难使用切割轮来切割复杂的图案(如U型角和R型角)。

　　第二种是CNC磨削。也是一种物理切削方法，使用高速旋转磨削杆来形成所需的形状。CNC磨削效率较低，能耗和成本高(需要加工轴，砂轮等)，但它适用于许多不同的形状(如U型、L型、C型或R型切口)，局限性较少。

　　第三种是激光切割，使用激光将局部加热到熔点以上，形成非常狭窄的狭缝，熔融玻璃被高压气体吹走。激光切割的最大优势在于处理效率(单层C角只需要5 s，而CNC磨削需要100 s)。另外，激光切割精度可以达到20 μm， 容易实现自动化和大批量生产，成本低(只是CNC磨削成本的75%)，避免很多生产问题， 提升良率。激光切割的缺点是会产生热效应，需要额外的玻璃分离工艺(超声波)。但新的生产线越来越多地使用超短脉冲激光器，在冷却过程中切割玻璃，不会对工件产生热应力或机械应力。另外，激光产生平滑的边缘，没有微裂纹，不需要二次加工， 大大降低了玻璃破损的可能性。

　　目前大多数手机面板制造商仍然使用CNC磨削和激光切割来进行玻璃型材切割，CNC磨削的适应性配合激光切割的效率， 精度和质量，进行复杂的形状处理是不错的方案。

　　激光设备除了用于手机屏幕的激光切割工艺，还广泛应用在整个平板显示制造流程中， 如表1。

　　在此介绍几种关键工艺：

　　1.准分子激光退火工艺(ELA): 在LCD和OLED 阵列和背板中使用高功率固态UV激光器对硅进行操作，将其降温，使之结晶成为低温多晶硅，不仅提高分辨率，同时能降低能耗，提升稳定性。

　　2.激光剥离(LLO)：激光剥离在半导体工业中比较常见，现在已经成为柔性OLED制造的关键工艺。在涂覆工艺之后，OLED必须从支撑玻璃基板上分离，剥离具有载体玻璃的聚酰亚胺基板。355 nm波长的UV激光束从后面穿过显示玻璃上的聚酰亚胺层，在接触基材的地方加热，使其失去附着力并剥落。

　　3.蓝宝石切割：蓝宝石是世界第二坚硬的材料，耐擦刮，是保护玻璃和手机摄像头模组的理想材料。机械加工和抛光比较适合小批量，通常用于钟表行业的蓝宝石加工，批量一般不超过一千，这种工艺显然不能满足手机和显示行业的庞大加工数量需求， 所以制造商正在使用超短波长的激光来快速、精确地切割蓝宝石，无需重新加工，而且可以加工阶梯式边缘。

　　4.柔性薄膜电路板和柔性OLED的切割和钻孔：使用激光切割柔性电路板，可以获得精确的所需形状，从而减少电路板所需的空间， 适应智能眼镜、手环、手表，甚至是隐形眼镜的各种形状需求。多层电路板中有很多导电微孔，越来越多的微孔正在使用红外皮秒激光器进行钻孔，这种激光器每秒钟可以打出数千个孔，加工精度在10 μm以内。

大族激光的股价表现

　　中国最大的激光加工设备厂商——大族激光最近一年强劲的股价表现如图2所示。

结论

　　不管“齐刘海”的手机是不是会得到消费者青睐，随着半导体、电子制造、平板显示等行业的高速增长，激光加工设备的前景继续看好。

　　本文来源于《电子产品世界》2018年第4期第83页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。

关键词： IHS Markit 全面屏 柔性OLED 201804