前工程缺陷及对策综述综述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,前工程缺陷分析及对策,2,旭飞生产能力和主要参数,3,TFT-LCD,玻璃质量指标,4,TFT-LCD,玻璃质量指标,5,TFT-LCD,玻璃质量指标,6,TFT-LCD,玻璃质量指标,7,TFT-LCD,玻璃质量指标,项目,规格,表面缺陷,50K,刮伤,不允许,污点,瑕疵,不允许,裂纹,不允许,掉片,a,：,1.0,b,：,0.35,c,：,0.35,粗糙度,Rmax100,清洗后微粒数,550pcs,（,1m,）,项目,规格,厚度,0.70.05mm 0.630.05mm,厚度偏差,25m,尺寸偏差,0.3 mm,直角度,a/h 1/1000,翘曲度,B 0.04,边部裂纹,R=0.15mm0.5mm,内角加工,0.8 mm,定位角加工,0.8 mm,波纹度,(Wfpd), 0.1m/20mm,主体缺陷, 100m,a,b,c,8,明确几个定义：,1.,白金,L,管侧定义为进料端或近端,（,Inlet,）,，与其对应的另一侧定义为出口端或动力端,（,Comp,）,（由,于该侧施有气体动力加压于溢流砖之故,）。,2.,面向进料端，右手边永远定义为右侧，左手边永远定义为左侧。,3.,玻璃产品的方向定义：与机器人吸盘接触的面定义为,B,面，另一面定义为,A,面。,9,产品缺陷分析及对策（,BOW,）,BOW,是玻璃在退火炉内呈现非平面一弧度的现象。其产生的原因为在退火炉内不一致的热膨胀。,BOW,依据方向可分为,A side BOW,和,B side BOW,10,BOW,的作用,由于玻璃在后期加工和用户制作过程中，,A,面是朝上的，所以,A side BOW,有利于后期加工和在用户的制程。,11,如何控制,BOW,大小的控制：主要控制不同区域的冷却曲线，其方法是在退火炉下半部的中间增加玻璃的温度，同时降低冷却速率。,稳定性的控制：由于横切掰断力量过大或拉引机调整状态不好，会引起玻璃振动从而影响,BOW,，造成,BOW,的移动或方向的改变，其对策方法是调整切割和拉引机的状态。,620,640,620,600,620,600,580,600,580,560,580,560,12,打,BOW,的位置,退火炉打,BOW,的位置,横切机,退火炉下部,2#,拉引辊,横切机打,BOW,的位置,13,产品缺陷分析及对策（,Sag,）,Sag,是,当,玻璃水平置放,并,以,两,端,为支撑时,因,为,玻璃的重量,产生挠,曲的,现象,对于,平面的玻璃而言最大的,Sag,产生,在未受,支撑长度,的中心,线。,Sag,对于客户,而言是非常重要的,一个品质参数,如果控制不,当将造成客户,的,制程产生刮伤破片。,14,Sag,的测量,l,=,未,支撑,的玻璃,长度,=,9.8,（,m/sec2,）,=,密度,(g/cc),V,=,泊松比,E,=,杨氏系数,(Pa),t,=,玻璃厚度,(m),=,中心,点,下垂的,距离,(m),S =,最初的玻璃,形状,W,l,未,支撑,的玻璃,长度,15,影响,Sag,的因素,BOW,的形状和大小影响,Sag,玻璃的厚度影响,Sag,16,产品缺陷分析及对策（,Warp,）, 0.8mm,粗糙度,0.8,mm, 25mm,翘曲（,Warp,）,17,Warp,的,定义,Hot Plate,Glass,w,w =,E (,CTE,),2,(,D,T),2,12,r,g,(1 - (1-,n,),6,5,2, 25mm = Warp,18,Warp,的,分类,帘型,BOW,膨胀型：中间隆起,S,型,Bow,前后变动,因物理,性质,而,产生,的局部性,warp,19,Warp,产生,的原因,热量,的不平均,:,在玻璃的,冷却过程,中,，,在同一片玻璃,内,有,发生温度,差,过大,的,现象。,溢流砖粘度控制不当，造成因重力产生的蠕动变形（褶皱）,机械的干扰,:,受到外力干扰造成玻璃在退火过程中弯曲或变形,20,Warp,控制要点,1.,从,900,550,是翘曲产生的关键区间，冷却曲线必须精确控制，重点控制：,a.,定形炉冷却速率（温度曲线）,b.,拉边机的状态,c.2#,拉引辊的状态和夹紧张力,d.,流量的精确控制,e.,环境的控制（空气对流）,2.,玻璃,在一定,温度,之上,温度足够高到,可以很快的,释放。此时对应力和翘曲的影响并不十分致命。,3.,冷却时,需以一定的速率,冷却玻璃，在玻璃凝固时产生足够的张力，来将玻璃拉平。,21,Warp,产生的重要部位,Warp,产生的重要部位,22,Warp,的分析与控制,2,滚轮,3,滚轮,由于重力下拉造成黏稠性的弯曲,由于滚轮受损或偏心旋转造成的移动,切割时以及掰断时造成玻璃晃动，对翘曲也有影响。,23,Warp,的分析与控制,横切机,A side,B side,上部导向轮,下部导向轮,2,拉引辊,3,拉引辊,1.,更换任何滚轮时必须再次确认状态。,2.,不可,对,玻璃有推力,产生。,3.BOW,产生变化时需要确定翘曲的变化。,24,缺陷分析及对策（厚度）,液晶玻璃板厚度只有,0.7 mm,，,厚度,0.70.05mm,（,是指各块之间的厚度差别）。,厚度偏差,25m=0.025mm,（,是指同一块玻板内的厚度差别）,溢流法成型,对厚度的调节手段有限，生产时只能通过调节玻璃流量、温度，和溢流砖角度，更换溢流砖等实现厚度的控制。,25,缺陷分析及对策（厚度）,如下图所示为玻璃生产中常见的厚度分布情况，其中：,曲线,1,为正常生产时理想的玻璃厚度分布情况；,曲线,2,为玻璃后端厚度薄，产生的原因为溢流砖后端玻璃温度低，可以采取加热后端的措施进行调节；,曲线,3,为玻璃前端厚度薄，其产生的原因为入口处玻璃量不够和溢流砖底部槽曲线形状不当，修改曲线或升高前端温度；,曲线,4,为玻璃厚度整体前厚后薄，其原因为溢流砖放置的角度不当，可以通过调节溢流砖的角度调节玻璃的厚度，通常溢流砖设计的最大调节范围为,3,，一般每调整,1,，溢流砖的出料量变化,25%,，正常操作条件下，一般调整范围为,0.03-0.05,。,26,缺陷分析及对策（厚度）,玻璃在流动到溢流砖尾部时温度会降低影响厚度，所以在溢流砖尾部要有加热装置；,溢流砖工作时高温，故该处的支撑部分的支撑物不能是钢结构而必须是耐火材料，另外为避免张力集中造成砖体开裂和防止砖的蠕动变形，要增加必要的机构使该处的张力变为压力；,溢流砖底部设计不当会影响该处玻璃提前冷却造成玻璃板宽不足或玻璃未形成板而直接流下来。,溢流砖上沿的直线设计是否合理将影响出料量均匀分布，从而影响玻璃厚度；,溢流砖底部曲线形状应根据玻璃黏度设计，具体细节将影响流量从而影响玻璃厚度；,溢流砖放置的角度要精确，必要时要进行调整，所以设计时要在水平方向可调；,27,缺陷分析及对策（厚度）,用显微镜可观察出,glass,厚度是否一致，若不一致，可调节溢流砖角度。,一般正常的厚度两边比值为,50%,：,50%,；允许的最大比例为,40%,：,60%,28,流入溢流砖中的玻璃质量、玻璃质量分布、玻璃物质中温度分布不均匀，将影响玻璃板质量稳定。,确保在溢流砖两端部的最初和最后,4,英寸溢流的熔融玻璃的流量大于,17.6,磅,/,小时，优选大于,20.0,磅小时。,确保在溢流砖两端部的最初和最后,9,英寸溢流的熔融玻璃的流量大于,57.6,磅,/,小时，优选大于,65.0,磅小时。,否则，玻璃板成型将非常不稳定。,缺陷分析及对策（厚度）,29,缺陷分析及对策（厚度）,由于溢流砖工作温度较高，其工作的最低温度为,1100,以上，而且五代及以上的溢流砖其跨距较大，多以不可避免的溢流砖具有高温蠕动变形。溢流砖的蠕动变形将影响玻璃在宽度上的流量分布，从而影响玻璃板的宽度。,根据蠕变速率公式 可知，降低用于制造溢流砖的材料的蠕变速率，可以减小在使用时溢流砖产生的下沉。式中：,蠕变速率，,外加应变，,T,是温度，,A,，,n,和,Q,是材料相关常数,控制方法为：控制使用二氧化钛含量作为控制锆石耐火材料蠕变速率的手段。,具体方法是：所用的锆石耐火材料中使,Ti0,2,的含量大于,0,2,重量小于,0,4,重量，优先使含量大于,0,25,重量小于,0,35,重量，最好是在,0,3,重量左右。,30,缺陷分析及对策（厚度）,平均厚度,的控制：,流量如果增加则拉引速度增加,流量如果降低,则拉引,速度,降低,必要时调节马弗炉内硅碳棒的温度,局部的厚度控制在成形定形炉内，可调节气管的状态达到温度重新分部（是调节厚度的最后机会）,31,缺陷分析及对策（厚度）,成型定形炉内左右各有,55,支气管，每支气管都有独立的阀门和流量计，控制气体流量的大小可改变该处的温度，控制玻璃的厚度。,32,缺陷分析及对策（气泡）,气泡是玻璃中的可见气体夹杂物，是一种最常见的玻璃缺陷。,在,TFT-LCD,中由于其溢流成型特性，受重力及拉引影响气泡多为不规则形状汽泡（多为长宽比为,4,6:1,的气泡），也有部分圆形气泡。,TFT-LCD,玻璃的品质要求非常高，增加铂金通道主要是调节玻璃质量，提高成型良品率。,按照可视规格,0.2mm,限定，若液晶气泡长度为,0.2mm,，则按照气泡长宽比计算的溢流前玻璃气泡最大直径为,0.07mm,33,缺陷分析及对策（气泡）,1,类气泡的位置多集中于玻璃中心，并且气泡直径较小，我们称为接着面气泡，主要是溢流砖的气孔率过高引起的，控制此类气泡的方法是控制溢流砖的气孔率在,1,3,。,2,类气泡位于玻璃中心和表面之间，此类气泡直径较大，且位置数量不固定，多为炉子玻璃质量不好产生的。,3,类气泡位于玻璃的表面附近，其特征是气泡直径较小，且经常是数个集中发生，我们称其为接触面气泡，主要是在供料口和进料口接触面发生。,关于玻璃气泡的检测方法,:,主要是根据光的反射和折射原理来判断气泡的位置 。,34,缺陷分析及对策（气泡）,铂金通道在高温情况下具有调节玻璃气泡的作用，但是由于铂金具有的高温渗氢特性，又会在调节时产生二次气泡。,产生气泡的原因是由于在铂和玻璃熔体界面附近形成了富氧层的结果。玻璃中的该富氧层是以下因素结合起来产生的：熔体的热电电解，氧化物澄清剂的分解，以及玻璃中溶解的,OH,基团的数量。而,OH,基团的数量对玻璃与铂接触而起泡的速率具有很大的影响。,OH,基团会解离成中性的氢和氧。然后氢可渗透通过铂金外皮，使玻璃的表面区域,(,与铂接触的区域,),富氧。如果超过玻璃的溶解度极限，就会形成气泡。,35,缺陷分析及对策（气泡）,目前，已知的控制,/,调节玻璃气泡的方法：,使用砷作为在熔化过程中的澄清剂。砷是已知最高温度的澄清剂，将砷加入熔融玻璃浴时，能够在高熔化温度,(,如高于,1450),使,0,2,从玻璃熔体释放。这种高温,0,2,释放有助于在生产玻璃期间的熔化和澄清阶段除去,0,2,气泡，使玻璃板基本上不含气态夹杂物。而且，任何残留的氧气泡因为在冷却时从还原态转变为氧化态而被澄清剂再吸收。然而，从环境角度考虑，认为砷是一种有害物质而不希望使用砷或尽量少量使用砷。,在铂金通道的特定区域（例如澄清段）增加一定的装置（例如隔板）改变玻璃液的流动，加速气泡的排出。,控制铂金通道各处的湿度，具体是在铂金外围再增加一层铂金，即在双层铂金之间调节气压控制氢分压，以减少在玻璃板中形成气态夹杂物。但是这样铂金消耗量将非常大，不利于建设成本的控制。,利用铂金通道的渗氢特性，在特定的区域（例如铂金澄清前段）将铂金的管壁做的很薄，使氢气尽快渗出，然后在铂金其他段（例如铂金澄清后段）升温调节将氧气排出。,36,缺陷分析及对策（析晶）,从熔体或玻璃体中析出晶体，一般要经过两个步骤：先形成晶核然后是晶体长大。,由于玻璃成份的不同，玻璃析晶的温度也不同，总体上讲液晶玻璃析晶温度在,1100,1250,。,在液晶玻璃生产过程中，析晶无论发生在生产线的任何位置，都只能通过提升玻璃温度进行对策，因此预防析晶的产生是设计和生产时的重点问题。,37,缺陷分析及对策（析晶）,溢流砖入口玻璃温度,1270,溢流砖顶部温度,1258,、底部温度,1120,溢流砖顶部和底部温差,80,减少锆石析晶的方法有：降低顶部温度和,/,或升高底部温度,降低顶部温度是升高底部温度效果的,2,倍,溢流砖由下列重量配比的组分组成：,ZrO,2,64.5-69.5,TiO,2,0.2-1.2,SiO,2,30-34,余量为杂质，杂质含量,1,。,38,缺陷分析及对策（析晶）,玻璃中,SiO,2,的含量是供料系统中等静压管处析晶的主要因素之一，尤其是,SiO,2,含量大于,60.0,重量时，析晶现象更为明显。,例如康宁,EAGLE2000,玻璃的,SiO,2,含量约为,63.3,重量，而,1737,玻璃的,SiO,2,含量约为,57.8,重量。由于,SiO,2,含量较高，所以,EAGLE2000,玻璃比,1737,玻璃具有更大的析晶倾向，例如形成方石英,(SiO,2,的一种高温晶体形式,),的倾向。,为了处理,EAGLE2000,较大析晶倾向的问题，它的配方包含较高百分数的氧化硼,(B,2,0,3,),，具体对于,EAGLE2000,约为,10.3,重量,B,2,0,3,，而,1737,玻璃约为,8.4,重量,B,2,0,3,。,尽管使用较高量的,B,2,0,3,，但当用已成功生产,1737,玻璃且没有产生大量析晶的设备制造,EAGLE2000,玻璃时，仍在制造试验过程中观察到不少析出的方石英。,可见，在,SiO,2,含量大于,60.0,重量时，尽管采取了增加,B,2,0,3,含量的措施，但析晶现象依然明显。,39,缺陷分析及对策（析晶）,图中,:,9,供料管,11,收集槽,13,溢流砖,15,溢流砖底部,18,供料管的进口,19,下落管,20,下落管的出口,21,熔融玻璃的实际自由表面,21N,熔融玻璃的标称自由表面,22,表示供料管中玻璃流向的箭头,31,供料管中的熔融玻璃,33,自由表面上的气氛,生产中，溢流砖相对于玻璃原料熔化和澄清装置的位置和倾斜度应该是可调节的。但由于铂金系统的固定，在实际生产中通过形成熔融玻璃的自由表面把铂金供料段与溢流成型段连接中来获得这种可调节性。即如图所示的连接方式。,生产中控制重点是选择收集管,(9),和供料管,(19),的相互位置使得供料管的出口端,(20),和熔融玻璃自由表面,(21),之间的空间关系不会在析晶敏感玻璃的平板玻璃制品中产生大量析晶缺陷和大量气泡缺陷。,40,缺陷分析及对策（析晶）,实际生产中调节,/,寻找下落管出口端的合适位置的方法为：,令出口端处于在析晶敏感玻璃中会产生析晶缺陷的浸没状态。然后将下落管向上移动，直到玻璃制品中出现气泡缺陷为止。（在这个位置，虽然存在气泡缺陷的问题，但析晶缺陷的问题显然已被消除）。,然后，将下落管向下移动，直到在玻璃制品中气泡缺陷消失为止。在实际生产中已发现，这个位置或甚至再向下移动一点不会导致在析晶敏感制品中再次出现析晶缺陷。,实际操作中为了消除气泡缺陷而向下移动下落管可能使下落管的出口端基本上位于自由表面的位置，甚至低于自由表面的位置，如低于自由表面约,5,毫米的位置。虽然当下落管的出口端浸没时，新鲜的玻璃不会溢出自由表面，但自由表面仍可以通过机械力和或扩散力被充分活化，从而避免形成析晶缺陷。,实际生产时虽然可以使用位于自由表面或处于自由表面下方的构型，但非浸没构型是优选的，前提是下落管出口端与熔融玻璃标称自由表面之间的间隔不要太大。在实践中现已发现，,10,30,毫米，优选,15,25,毫米，例如约,20,毫米的间隔能成功工作。,应当理解，这些间隔是说明性的，具体实施时所用的具体间隔随所用设备和熔融玻璃的粘度而变。,41,缺陷分析及对策（应力）,定义：,1.,应力为单位面积所受的力量。,2.,通常：拉（张）应力表示（），压应力表示（）,3.,应力的形式由施力方式决定,:,a.,正向,应力,b.,弯曲应力,c.,扭转应力,d.,热应力,产生原因：,通常认为,水平方向的,温度梯度是产生应力的原因。,关于应力的几个关键温度：,工作点温度：,1250,软化点温度：,950,退火点温度：,720,应变点温度：,650,42,缺陷分析及对策（应力）,应力控制主要是调节退火炉温度。,退火炉不仅起到调整应力的作用，还起到防止玻璃基板翘曲变形的作用。（由于玻璃厚度分布不均匀，若降温过快热量散失不均会产生翘曲变形）因此为了防止玻璃厚度不均匀造成的热量散失不均现象，退火炉在同一截面的温度分布要求不一样，中间温度高，两边温度低，温差,30 ,左右。,另外退火炉除起消除应力的作用外，退火炉的设计还起到防止烟囱效应和防止玻璃带本身的运动造成的对流影响的作用。,43,缺陷分析及对策（应力）,应变点,：,655,10,退火点,：,712,10,44,缺陷分析及对策（应力）,1.,当温度梯度降低时，应力相对减小。,2.,温度较高的部分会形成压应力，需要冷却。,3.,温度较低的部分会形成拉应力，需要加热。,4.,玻璃形状的改变会产生拉伸应力，可以运用温度控制的方式产生压应力将两者抵消。,45,气泡欠点介绍,气泡产生源与机构会影响尺寸大小,大部份是透明,部份含有凝结,