仝崇樓 任 飛 趙 靜 李春風(fēng) 李 勇

(①西京學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，陜西 西安 710123；②承德石油高等?？茖W(xué)校工業(yè)技術(shù)中心，河北 承德067000；③寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞721013)

近年來，屏顯及觸控裝備在半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、通信、交通運(yùn)輸及醫(yī)療器械等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛[1-6]，這就促使了面板的觸控靈敏度、可視性與結(jié)構(gòu)等得到提升，從而對(duì)觸控面板的透光率及表面阻抗提出了更高的要求。

觸控面板由表層玻璃與導(dǎo)電玻璃重疊結(jié)合而成，通常的結(jié)合方式是膠合，即在導(dǎo)電玻璃上涂一層光學(xué)膠，再將表層玻璃與之粘合，隨后將光學(xué)膠固化[7]。若兩塊玻璃中間的光學(xué)膠中混有氣泡，因空氣的折射率差異會(huì)導(dǎo)致畫面產(chǎn)生像差，因此光學(xué)膠厚度是否均勻尤為重要。

目前點(diǎn)膠系統(tǒng)主要分為接觸式和非接觸式兩大類[8-11]，點(diǎn)膠系統(tǒng)還是以人工操作及自動(dòng)化機(jī)械手臂為主，但為了減少人工操作的不確定因素影響與成本考慮，點(diǎn)膠涂布系統(tǒng)已經(jīng)向自動(dòng)化方向發(fā)展，使自動(dòng)化設(shè)備漸漸代替了人工操作[12-15]。自動(dòng)化設(shè)備雖然點(diǎn)膠速度高、吐膠路徑精準(zhǔn)度高，卻無法同時(shí)兼具高速度及高精度，而且對(duì)于點(diǎn)陣式膠點(diǎn)點(diǎn)膠工藝，需要一個(gè)膠點(diǎn)滴一次膠，耗時(shí)太長，使點(diǎn)膠效率降低無法完全發(fā)揮機(jī)械自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。為此，開發(fā)高效、高精度的點(diǎn)膠系統(tǒng)是勢在必行。

本硏究研發(fā)了點(diǎn)陣式點(diǎn)膠機(jī)，設(shè)計(jì)了多噴嘴吐膠系統(tǒng)，并規(guī)劃了五步式點(diǎn)膠法，按照中密外疏的膠點(diǎn)排列方式進(jìn)行點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)，并分析了氣泡形成機(jī)理，可有效避免粘合時(shí)氣泡形成。本技術(shù)適用于觸控面板的表層玻璃與導(dǎo)電玻璃膠合及LED多晶封裝點(diǎn)膠等。

1 點(diǎn)膠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

開發(fā)點(diǎn)陣式微噴嘴點(diǎn)膠機(jī)三維模型如圖1所示，點(diǎn)膠機(jī)包括底板、立柱、支撐板、噴嘴護(hù)板、氣缸、載物臺(tái)、補(bǔ)膠箱和膠泵等幾個(gè)主要部分。通過電動(dòng)推桿精確控制膠泵的擠膠量，給點(diǎn)陣式微噴嘴供膠，可一次完成多點(diǎn)點(diǎn)膠。短行程氣缸驅(qū)動(dòng)4組直線軸承及精密導(dǎo)柱支撐的載物臺(tái)，可使載物臺(tái)快速地平行升降，可使其快速完成點(diǎn)膠工作。

點(diǎn)陣點(diǎn)膠裝置平面圖如圖2所示，為精確定位光學(xué)玻璃，載物臺(tái)上設(shè)計(jì)一個(gè)與待點(diǎn)膠玻璃大小相同的矩形凹槽，使玻璃面板能精確精密定位于載臺(tái)的凹槽內(nèi)，利用點(diǎn)陣噴嘴，一次點(diǎn)膠即可完成高密度點(diǎn)膠。點(diǎn)陣噴嘴與噴嘴護(hù)板配合形成存儲(chǔ)光學(xué)膠的密封空間，二者的結(jié)合面通過密封圈密封形成整體并安裝在支撐板的矩形孔中，玻璃放入點(diǎn)陣噴嘴正下方的載物臺(tái)的定位凹槽中。光學(xué)膠從噴嘴護(hù)板正上方的孔中進(jìn)入，再通過點(diǎn)陣噴嘴擠出，滴在正下方的玻璃板上，形成點(diǎn)陣膠點(diǎn)。

2 點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)

利用圖3所示自主研發(fā)的點(diǎn)陣式點(diǎn)膠系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣噴嘴為中密外疏分布，噴嘴孔徑為φ1 mm，待點(diǎn)膠的玻璃板為尺寸55 mm×100 mm的透光性較好的ITO導(dǎo)電玻璃，光學(xué)膠選用杜邦DBA1000光學(xué)膠。

圖4所示為五步式點(diǎn)膠法動(dòng)作順序圖，首先將待點(diǎn)膠的玻璃放入載物臺(tái)的矩形凹槽內(nèi)，再控制氣缸推動(dòng)載物臺(tái)上升至距噴嘴3 mm處，然后控制電動(dòng)推桿推動(dòng)膠泵擠膠，使光學(xué)膠從點(diǎn)陣噴嘴擠出，最后控制電動(dòng)推桿與氣缸同時(shí)退回，完成一次點(diǎn)膠工作用時(shí)15 s。電動(dòng)推桿退回過程使光學(xué)膠吸回，有效在膠體滴到玻璃板后，快速干凈地?cái)嗄z，從而有利于防止膠體中殘存氣泡，且使光學(xué)膠因表面張力作用出現(xiàn)內(nèi)凹，不會(huì)使多余的膠滴落于玻璃板及載物臺(tái)上。

圖5為噴嘴形狀及對(duì)應(yīng)的膠點(diǎn)形貌圖，圖5a和d分別為Type-1和Type-4噴嘴點(diǎn)出的膠點(diǎn)形貌，從圖中可見Type-1和Type-4噴嘴擠出的膠點(diǎn)不是規(guī)則的圓形，Type-1噴嘴點(diǎn)出的膠點(diǎn)甚至出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象，表明滴膠過程中膠體受到了微孔內(nèi)的氣泡影響導(dǎo)致膠滴四周受力不均勻，從而膠滴下落時(shí)發(fā)生偏移；圖5b和c分別為Type-2和Type-3噴嘴點(diǎn)出的膠點(diǎn)形貌，滴膠位置準(zhǔn)確，膠點(diǎn)圓度較好且間距均勻無氣泡，只是Type-2噴嘴擠出的膠點(diǎn)偏大，膠量偏多，表明Type-2和Type-3噴嘴的膠滴能垂直準(zhǔn)確滴落無氣泡干擾。綜上，Type-3噴嘴點(diǎn)膠膠點(diǎn)圓度最小且位置準(zhǔn)確。

3 氣泡形成機(jī)理

圖6所示為導(dǎo)電玻璃粘合后宏觀形貌，左半部分和右半部分分別為Type-1噴嘴和Type-3噴嘴點(diǎn)膠后粘合的導(dǎo)電玻璃宏觀形貌，由左半圖可見粘合后的兩層玻璃中間分布著許多氣泡，表明Type-1噴嘴點(diǎn)的膠點(diǎn)不圓以及拉絲導(dǎo)致了兩片玻璃粘合時(shí)空氣沒完全排出；右半部粘合的兩片導(dǎo)電玻璃中間無氣泡，表明Type-3噴嘴點(diǎn)的膠點(diǎn)位置準(zhǔn)確、為規(guī)則圓形，有利于兩片玻璃粘合時(shí)氣泡排出。

圖7為膠點(diǎn)排氣通道模型，兩片玻璃粘合時(shí)，上層玻璃片接觸膠點(diǎn)后，在膠點(diǎn)之間會(huì)形成排氣通道，隨著上層玻璃下壓，膠點(diǎn)擴(kuò)展，排氣通道內(nèi)的空氣被擠壓排出，中密外疏的膠點(diǎn)排列規(guī)則有利于玻璃中心空氣首先排出，避免玻璃中心空氣被密封在內(nèi)部，這就需要膠點(diǎn)大小一致并且、呈規(guī)則的圓形并且不得存在拉絲，否則不規(guī)則的膠點(diǎn)會(huì)在兩片玻璃擠壓過程中首先接合，密閉排氣通道，導(dǎo)致兩片玻璃中出現(xiàn)排不出的氣泡。選用的光學(xué)膠的折射率一般和玻璃一致，做為顯示屏用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)圖像失真，如果玻璃中間存在氣泡，因氣泡折射率與玻璃不一致則會(huì)導(dǎo)致圖像失真。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)并制作了多點(diǎn)點(diǎn)陣微噴嘴點(diǎn)膠機(jī)，并針對(duì)開發(fā)的4種點(diǎn)膠噴嘴進(jìn)行點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)，并研究了粘合時(shí)氣泡形成機(jī)理，得出緒論如下：

(1)本點(diǎn)膠機(jī)能夠在15 s內(nèi)同時(shí)完成21個(gè)膠點(diǎn)的點(diǎn)膠工作。

(2)Type-3型噴嘴能夠保證膠點(diǎn)具有較小的圓度、保證膠點(diǎn)無拉絲。

(3)膠點(diǎn)的圓度越小，越有利于兩玻璃片間的膠點(diǎn)受擠壓時(shí)同步擴(kuò)大，有利于保證排氣通道暢通，從而保證粘合的玻璃片間無氣泡滯留。