盖板玻璃讲义10.12.doc

盖板玻璃知识

一、简介：
盖板玻璃即保护玻璃，通常叫做cover glass，又或者叫做cover lens，盖板玻璃作为触控器件的一个重要组成部件，其主要任务是：保护LCD、 透光性能好、装饰触控器件外观等作用。其主要性能有：
A、极好的表面光洁度；
B、极高的表面硬度和超强的抗划伤能力；
C、较好的表面强度；
D、精确的尺寸控制；
E、具有极好的金属视觉效果。
F、表面硬度高，莫氏硬达8H，耐划伤，透光度良好
二、LENS装配关系：

三、LENS的定位安装方式
1、粘贴式：也是最常见的安装方式

2、层压式：将LENS压在两件之间

此种安装方式，LENS须在外壳模具厂组装好再运到客户工厂，因运输生产过程中产生的不良高，且在有时候连外壳也要报废，另外LENS和外壳一般都是两个供应商，不良责任难以区分，不利处理。因此建议不要使用此种安装方式
3、热熔式

一般只有Flash LED LENS多采用此种安装方式，LCD LENS & CAM LENS用此种方式弊端同上，不建议使用
四、LENS的选材
LENS一般有三种材料：1、PMMA 透光性好≥91%，表面硬度稍高，通过硬化处理后可达3H以上，手机上常被采用。2、PC 表面硬度不够，而且透光性也不好，手机上用的较少。3、玻璃 透光性好，表面硬度高，可以达到7H以上，可以做到很薄（0.4mm）。但是工艺流程复杂，价格稍高。
LENS选材主要从以下几个方面考虑：
1、 要有高的强度；
2、 要有好的耐刮性能；
3、 要有高的透光性；
4、 要有好的环境适应性；
5、 长时间不变质；
6、 要有低的电感。
目前LENS的材料以玻璃的性能最好，盖板玻璃一般选用的玻璃是钠钙玻璃（其主要是由SiO2、CaO、Na2O等组成），其中 SiO2 ——玻璃的形成体，决定玻璃的热膨胀系数，热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、黏度等；CaO——玻璃的修饰体，起稳定剂的作用，可增加玻璃的化学稳定性和机械强度，含量过高会使玻璃发脆易破。Na2O——碱金属氧化物，Na+的作用，降低玻璃黏度，使之易融，是良好的助容融剂；量多时增加热膨胀系数，降低热稳性、化学稳定性和机械强度。
五、盖板玻璃制作加工
1、工艺流程简介
开料/切割 车边/成型-- 开槽---倒边-- 精雕---平磨--表面钢化 丝印---镀膜---检验---包装
开料/切割：将玻璃开成比产品大300-400个C，再转到下工序生产；
车边/成型：将开料过来的材料进行成型加工，加工成与客户提供的图纸一致的形状；
开 槽: 将要求有槽位的产品进行开槽。
倒 边：将车边完成的产品进行磨边处理，按客户要求达到外观和性能的要求；
精 雕：主要将需要打孔和开台阶等一般工艺做不到的玻璃产品进行加工
平 磨：将倒边完成的产品进行表面光洁度的要求，且控制玻璃的厚度要求；
钢 化：将平磨加工完成的产品进行强化处理，使玻璃的表面硬度和抗冲击性能提高，从而达到客户要求；
丝 印：将平磨完成的白片产品进行印刷效果处理后，进行烘烤达到镜片要求的效果；
镀 膜：在玻璃表面镀上AR膜（防反射）、AG膜（防眩）、AS膜（防污）、AF膜(防雾)等：
检 验：对上述完成的产品进行检验，达到客户要求；
包 装：将效果处理完成且达到客户要求的产品进行检验、包装。
2、LENS的性能指标
a.硬度 >8莫氏硬度
b.耐磨损性 Ф8钢球、120rpm 2N负荷、轨道半径5mm、磨2600次无异样
c.表面张力 54达因/cm
d.透光率 92%以上
e.憎水性(浸润角) >78°
f.霉菌实验 喷洒混合霉菌28日观察有水渍、无落菌生成
g.耐酸性 1mol/1盐酸溶液浸泡10天,无异样
h.抗冲击性 Ф8mm钢球试击(1.6米高),无破损
i.强度 >5ATM压力
3、玻璃钢化知识介绍
钢化玻璃又称强化玻璃，是一种预应力玻璃。它是用物理的或化学的方法在玻璃表面上形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵消，避免玻璃的碎裂，虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态，但玻璃的内部无缺陷存在，不会造成破坏，从而达到提高玻璃强度的目的。众所周知，材料表面的微裂纹是导致材料破裂的主要原因。因为微裂纹在张力的作用下会逐渐扩展，最后沿裂纹开裂。而玻璃经钢化后，由于表面存在较大的压应力，可使玻璃表面的微裂纹在挤压作用下变得更加细微，甚至“愈合”。 
钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。它是将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度（600℃）时，通过自身的形变消除内部应力，然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面，使其迅速且均匀地冷却至室温，即可制得钢化玻璃。
特点:这种玻璃处于内部受拉而外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角，不易伤人。
      化学钢化是通过改变玻璃的表面的化学组成来提高玻璃的强度，一般是应用离子交换法进行钢化。其方法是将含有碱金属离子的硅酸盐玻璃，浸入到熔融状态的锂（Li＋）盐中，使玻璃表层的Na＋或K＋离子与Li＋离子发生交换，表面形成Li＋离子交换层，由于Li＋的膨胀系数小于Na＋、K＋离子，从而在冷却过程中造成外层收缩较小而内层收缩较大，当冷却到常温后，玻璃便同样处于内层受拉，外层受压的状态，其效果类似于物理钢化玻璃。
优点：化学钢化玻璃未经转变温度以上的高温过程，所以不会像物理钢化玻璃那样存在翘曲，表面平整度与原片玻璃一样，同时在强度和耐温度变化有一定提高，并可适当作切裁处理。
化学钢化法一般有5种方法：（1）低温离子交换法 在比玻璃应变点低的温度区，用比表层碱离子（如Na+）还大一些离子半径的一价阳离子（如K+）与Na+离子交换，使K+进入表层的方法。例如Na2O+CaO+SiO2系统玻璃，在四百几十度的熔融盐中可以浸渍十几小时。低温型离子交换法可以容易的得到高强度，具有处理方法简单、不损坏玻璃表面透明性、不变行等特点。
（2）高温离子交换法 这是在退火点以上温度区将玻璃表层的碱离子用比其离子半径小的碱离子进行离子交换的方法。通过离子交换使玻璃表层的组成与其内部相比低膨胀的玻璃，在冷却时，在表层形成压应力层。可是虽然适用于Na2O+CaO+SiO2玻璃，而其强度不大。实验结果，用于平板玻璃时，对未处理时，玻璃的机械强度为6.5kg/mm2，在Li2S04和K2SO4组成的熔盐中，在580摄氏度下处理1小时，其强度为14.5kg/mm2,与低温型离子交换法相比要低。
（3）脱碱法 在含亚硫酸气体与水分的高温气氛中，利用Pt催化剂处理玻璃，使Na+离子从玻璃表层渗出与亚硫酸反应，从而表面层成为富SiO2层，其结果由于表层成为低膨胀性玻璃，冷却时产生压应力。脱碱法对Na2O+CaO+SiO2玻璃虽可用，但效果并不是那么明显。
（4）表面结晶法 与高温型离子交换不同的，但仅通过热处理在表层形成低膨胀系数的微晶体，从而使之强化的方法。这种方法必须选用析出低膨胀微镜体的玻璃，组成为Li2O+Al2O3+SiO2的系统玻璃为其代表。但熔融形成困难大，析出微晶体过程中容易变形。
（5）其他方法 把玻璃放在硅酸钠（水玻璃）的水溶液中在100摄氏度以上数个大气压下处理，从而得到难以划伤表层的高强度玻璃。
从各方面评估来看，可以作为物理钢化不是部分补充的只有低温型离子交换法。
钢化玻璃强度高，其抗压强度可达125MPa以上，比普通玻璃大4～5倍；抗冲击强度也很高，用钢球法测定时，0.8kg的钢球从1.2m高度落下，玻璃可保持完好。
　　钢化玻璃的弹性比普通玻璃大得多，一块1200mm×350mm×6mm的钢化玻璃，受力后可发生达100mm的弯曲挠度，当外力撤除后，仍能恢复原状，而普通玻璃弯曲变形只能有几毫米。
　　热稳定性好，在受急冷急热时，不易发生炸裂是钢化玻璃的又一特点。这是因为钢化玻璃的压应力可抵销一部分因急冷急热产生的拉应力之故。钢化玻璃耐热冲击，最大安全工作温度为288℃，能承受204℃的温差变化。
由于钢化玻璃具有较好的机械性能和热稳定性，所以在建筑工程、交通工具及其他领域内得到广泛的应用。使用时应注意的是钢化玻璃一般不能切割、磨削，边角不能碰击挤压，需按现成的尺寸规格选用或提出具体设计图纸进加工定制。用于大面积的玻璃幕墙的玻璃在钢化上要予以控制，选择半钢化玻璃，即其应力不能过大，以避免受风荷载引起震动而自爆。
通常所用的化学钢化玻璃是采用低温离子交换工艺制造的，所谓低温系是指交换温度不高于玻璃转变温度的范围内，是相对于高温离子交换工艺在转变温度以上，软化点以下的温度范围而言。低温离子交换工艺的简单原理是在400℃左右的碱盐溶液中，使玻璃表层中半径较小的离子与溶液中半径较大的离子交换，比如玻璃中的锂离子与溶液中的钾或钠离子交换，玻璃中的钠离子与溶液中的钾离子交换，利用碱离子体积上的差别在玻璃表层形成嵌挤压应力。大离子挤嵌进玻璃表层的数量与表层压应力成正比，所以离子交换的数量与交换的表层深度是增强效果的关键指标。
     离子交换钢化玻璃与物理钢化玻璃的应力分布不同，前者表面层的压应力厚度较小，与其平衡的内部拉应力不大，这是化学钢化玻璃的内部拉应力层达到破坏时也不像物理钢化玻璃那样碎成小片的原因。由于离子交换层较薄，所以化学钢化玻璃方法用于增强薄玻璃效果显著。
4、主要设备介绍
Manufacture Machine
设备名称
Cutting
NC直线切割机
Drilling
CNC钻孔机
Surface Polishing
13B双面研磨机
Washing
平面清洗机/超音波自动洗净机
Temper
强化炉
Printing
印刷机
Oven
烤箱
Inspection
灯箱
Packing
打包机+真空包装机
QC Machine

Beeline/Size control
卡尺
Aperture/Corner control
2.5D投影仪
Thickness control
千分尺
Drop ball test
落球测试机
Bend test
折弯测试机
Stress test
应力测试仪

高温高湿测试机

恒温恒湿测试机

冷热冲击测试机

盐雾测试机

六、盖板玻璃来料检验标准

1、目的
规范Cover Lens的来料检验方法与可接受标准，控制来料品质，满足项目量产需求。
2、适用范围
适用于所有TP产品Cover Lens的来料IQC检验。
3、抽样方案
3.1.MFG:外观需进行行100%检验。
3.2.QA外观检验：抽样方式根据GB/T2828.1-2003/ISO 2859-1:1999和ANSI/ASQC Z1.4-1993，水平 II：AQL =0.4。
3.3.尺寸测量：10片/批，0缺点允许接收，1个缺点(含)以上拒收。

4、缺陷定义
4.1.点状缺陷

直径Φ=1/2(L+W) 直径Φ=1/2(L+W)
4.2线状缺陷

宽L
注：宽度W超过0.05mm时作为点缺陷处理

4.4透光或针孔

透光点直径Φ=1/2(L+W)

5、检测范围

6、检查环境和方法
6.1.检测温度：22士3℃。；
检测亮度：700-1200lux；检测背景：白色和黑色。
6.2.检视距离：30士5cm；检视角度：0-90。。
6.3.检测方法：
A.透光：触摸面板置于白色背景，背对光源检验时间为5s左右；
B.除透光外的其他缺陷：触摸面板置于黑色背景，背对光源，检验时间为15s左右。

7、检测内容与标准
项目
判定标准
1、外观检测
黑/白点
缺 陷，
点状异物
缺陷分类
尺寸
允许缺陷数量
A.A区
非A.A区
同色点
Φ≤0.1
忽略不计(不允许串点〕
0.1＜Φ≤0.15
1
2
0.15＜Φ≤0.2
1
2
0.2＜Φ≤0.3
0
1
异色点
Φ≤0.1
忽略不计(不允许串点〕
0.1＜Φ≤0.15
1
2
0.15＜Φ≤0.2
1
1
0.2＜Φ≤0.3
0
1
注：1.将整个显示屏划分为9格，中间一个不允许有点缺陷存；
2.两个缺陷之间的距离J≥15mm；
3.一块屏上的缺陷总数≤3个。
黑/白线缺陷，线状异物
备注：宽度V超过0.05mm的作为点缺陷处理
长度L（mm）
宽度W（mm）
允许缺陷数量
A.A区
非A.A区
L≤2.0
W≤0.01
不限
L≤2.0
0.01＜W≤0.03
2（间距≥10mm）
2（间距≥10mm）
L≤5.0
0.03＜W≤0.05
1
1（间距≥10mm）

划伤划痕
长度L（mm）
宽度W（mm）
允许缺陷数量
A.A区
非A.A区
L≤5.0
W≤0.02
不限
L≤5.0
0.02＜W≤0.05
1（间距≥10mm）
2（间距≥10mm）
L＞5.0
0.05＜W≤0.07
1
1（间距≥10mm）
L＞5.0
W＞0.07
不允许

LENS崩点
1.允许Φ≤0.03mm缺口，1个。
脏污
1.不可擦拭的点状脏污按点状不良判定。
2.可擦拭的脏物判定为OK，但比例不能超过抽样数量的10%。
锯齿
内框边缘不允许有明显锯齿状，W≤0.1mm.
针孔/透光
不允许
异色
不允许
V.A区墨点
不允许
裂痕/崩边
不允许
2.尺寸测量
常规尺寸
依工程图纸尺寸标识测量
油墨厚度
8μm-15μm
平整度

翘起距离≤0.5mm
3.性能测试
油墨附着力
百格测试油墨不脱落
IR孔测试
采用酒精对IR孔油墨进行擦拭测试，不脱落
表面应力
表面应力≥500NPA
钢化硬度
≥6H
钢球跌落
厚度为0.7mm，材料为asahi基材的钢化玻璃，采用重量为130g，直径 为30mm的钢球进行正反面跌落测试，高度满足30cm不破裂。
透过率
91%
雾度
≤1%
清晰度
≥95%
穿透颜色
-2＜a＜2 -2＜b＜2

七、盖板玻璃市场供求形势、主要厂商及供应链介绍
苹果(Apple)推出iPhone及iPad成功掀起智慧型手机及平板电脑触控狂潮，越来越多厂牌推出触控手机和触控平板电脑新产品，持续推升玻璃式投射电容触控面板需求。随着市场规模扩大、各大触控面板厂商紧急扩产抢攻触控商机，应用于触控面板模组表层的玻璃式表面盖板(也称为表面玻璃、coverlens、coverglass)，开始出现供需失衡、吃紧，甚至缺货，表面玻璃相关厂商的价值，终于浮上台面。
        过去表面玻璃市场不像现在这般热络，主要供应商到底有哪些，大家也都不甚清楚。如今台面上几家重要表面玻璃厂商，包括富士光学、中国蓝思旺在湖南、深圳、昆山都有基地）等等，是近年来因打入Apple供应链才受到瞩目。而国内主要表面玻璃供应商，现阶段以鸿海集团旗下的正达规模最大，其主要客户包括TPK宸鸿、奇美电子等。
       此外，洋华大股东投资的雅士晶业，TPK宸鸿的策略伙伴台龙，还有原本主攻军工市场电阻式触控面板和光学镜片的荧茂等，都是近期陆续加强发展表面玻璃事业的新供应商。
      为什么表面玻璃会因触控面板需求快速成长，就出现供不应求？主要系因为表面玻璃属于精密玻璃事业，而过去精密玻璃较多应用于建筑玻璃、车用玻璃、高级消费品，专供电子业使用的产能其实并不多。并且其制程相当精密，必须针对光电玻璃进行细部加工从切割、研磨、钻孔、印刷、强化到镀膜等各个工序，良率都不易提升，甚至可说目前业界平均良率都不高（一般多在60%-70%，80%以上算高）。更何况精密玻璃加工设备订购前置期，通常也需要半年左右时间。因此，即使厂商这时候看见需求来了而想要大幅扩产，也无法马上顺利供货。
        由于触控面板模组不能独缺表面玻璃（品质还要可靠）这项关键零组件，在表面玻璃陆续出现供需吃紧、缺货现象后，如何建立稳固的表面玻璃供应料源，成为决心在触控面板大展鸿图的厂商，必须立刻处理的问题。
       其中，正达配合鸿海集团在触控领域的雄心壮志，近来已同步于两岸包括南科、东莞、深圳等厂区，加紧扩充玻璃加工产能，预计新产能都将于2011年陆续开出，为奇美电子的触控面板事业，提供稳健的供应基础。TPK宸鸿原本表面玻璃自制比率只有20%不到，要巩固触控一哥地位，增建表面玻璃料源也成为当前要务，不仅在厦门增建表面玻璃产能、预计将于2011年第二季投产，其策略伙伴台龙转投资的苏州宸瀚表面玻璃厂，主要客户也正是TPK。
       雅士原本主要玻璃加工产能集中于中国大陆广州地区，但配合集团成员企业洋华在越南发展，今年也将在越南兴建玻璃加工产能，预计将于2011年中投产，预料将使洋华在表面玻璃料源更加稳定。而介面过去生产基地都在台湾，去年选择在中国湖南长沙建设新厂，主要考量也是邻近表面玻璃大厂兰思旺同时，介面也计画将自己投入表面玻璃的生产，以强化垂直整合。
       荧茂过去专精于光学镜片、军工规应用产品，因此在精密玻璃加工、高阶镀膜技术均有一些基础，公司2011年目标不仅要扩充投射式电容触控面板事业版图，也强打表面玻璃产品，更规划可能将旗下表面玻璃事业分割独立，成立新公司。
        至于从TFT-LCD液晶面板抢进触控应用的中华映管、瀚宇彩晶，也都察觉到表面玻璃供应的重要性。因此，在投入触控面板一段时间后，华映近来也规划将在福州打造触控面板垂直生产模式，就是从触控感测器TouchSensor、TouchModule触控模组、表面玻璃（切割、钻孔、玻璃强化）、液晶模组全线完成，预计新厂即将于2011年5月完成。彩晶则将计画于南京生产基地投建精密玻璃加工产能。
        依照厂商的规划，这些近1年来相继投入的表面玻璃新产能，都将于2011年、也就是今年的第二季前后陆续完工、投产，届时各厂的玻璃良率、品质、内制比率、供货稳定度、客户认证速度等，都将是影响触控面板供应商竞争力的因素。尽管随着触控厂商朝上游垂直整合，可能将使触控面板零组件供应链重组，但在混战之际，专业表面玻璃供应商，正渐渐成为最抢手的关键触控零组件族群。
〔自由時報記者陳梅英／台北報導〕隨觸控面板廣泛應用在手機與平板電腦，強化玻璃與cover glass（保護玻璃）需求翻揚，產能擴充有限下，從去年一路吃緊到現在，為此，正達（3149）與TPK（3673）決定大手筆投入擴廠，其中TPK今年資本支出203億元中有65億元花在cover glass上，正達今年資本支出50億元，cover glass也占多數，甚至彩晶（6116）今年也準備斥資6500萬美元投入cover glass。
勝華過去在廠內一直就有強化玻璃與cover glass生產線，勝華也指出今年將會就強化玻璃與cover glass擴大投資，惟詳細投資金額不會特別公布。
TPK指出，去年內部已經從1個廠擴到3個廠但還是不夠，所以今年1月在廈門海滄買了1個41萬平方米的廠房，今年cover glass產能若以35寸計算，月產能將從去年12月的200萬片提高到500萬片，10吋的產能則從0到250萬片。
去年TPK在cover glass資本支出不過11.49億元，今年擴增到65億元，足足增加4.65倍。
TPK指出，除了目前主要供應鏈cover glass產能供應不及之外，也是為將來touch on lens作準備。法人研判，TPK除了增產cover glass外，應該也會跨入強化玻璃的生產。
鴻海集團下的正達去年資本支出約10億元，主要在擴充觸控面板用的強化玻璃並跨入cover glass生產，目前正達南科一廠的強化玻璃以5代線算，月產能有5萬片，南科二廠5萬片產能也將於今年第1季開出，正達是蘋果觸控面板所使用的ITO導電玻璃與強化玻璃主要供應商。
彩晶與華映（2475）也分別於南京廠與福州廠建置cover glass、touch sensor（觸控感應器）與模組生產線，準備以一條龍垂直整合模式切入，預計產能都在第2季開出。