CN110446366B - 带功能电路的平板玻璃加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带功能电路的平板玻璃加工方法，包括：在研磨和强化后的大玻璃板上制作功能电路，通过丝网印刷工艺将树脂材料覆盖在玻璃上作为保护膜，将大玻璃切割成单块玻璃，将单块玻璃层叠后进行研磨加工。本发明采用树脂保护膜取代氢氟酸保护膜，不仅具有良好的保护功能、易于清洗，且对人体无害、环保。采用树脂材料简化了整个流程的工序，降低了生产成本。

Description

带功能电路的平板玻璃加工方法

技术领域

本发明涉及玻璃加工技术领域，尤其涉及一种带功能电路的平板玻璃加工方法。

背景技术

带功能电路的玻璃板，例如，触摸屏电路（OGS），广泛应用于手机、平板电脑等电子产品。为了防止玻璃在落下时的损坏,常用的工艺方法是使用化学产品，例如硝酸钾(KNO3)溶液，做化学强化处理，手机盖板玻璃也同样使用这类化学强化方法进行处理。当前有代表性的OGS玻璃加工流程主要有以下二种方式：

1.未强化大板玻璃→制作表面保护膜→切断加工（切割成单块玻璃）→外部***研磨→清洗→表面抛光→清洗→化学强化→清洗→功能电路制作→装饰→清洗→完成。

此方法中，功能电路的制作处于最后一个工序,功能电路上不需要设保护膜,工作过程中功能电路的损坏情况可以较少,良率高。虽然这种方法是一个很好的方式,但因为是一片一片单片生产,必须设置大量相同类型的设备,生产效率低、批量生产困难，存在成本高的缺点。

2.研磨后的强化大板玻璃→清洗→功能电路的制作→装饰→制作表面保护膜（使用氢氟酸）→切断加工（切割成单块玻璃）→外部***研磨→保护膜剥落→清洗→制作耐氢氟酸保护膜→玻璃产品外形周边加工(通过高频蚀刻玻璃产品外形周边)→耐氢氟酸保护膜剥落→清洗→成品。

第二种方法中，首先对研磨、化学强化后的大板玻璃进行清洗、制作功能电路、装饰(根据需要，有时无)，然后制作保护膜，对功能电路和装饰整面作表面保护。再在反面上切割，使大玻璃板成为单块小玻璃板。接着使用磨床对切割后的板玻璃一片一片研磨,做成锥面和抛光的***,然后使用溶剂除去保护膜。洗涤后,在玻璃的两面印刷耐氢氟酸保护膜,然后用氢氟酸把板玻璃的***蚀刻及除去微细裂纹。蚀刻完毕的玻璃,再用溶剂清洗耐氟化酸保护膜,跟着用清洗液清洗,完成加工。

第二种方法中，由于功能电路在开始就已经制作，需要在后续的加工过程中对功能电路表面进行保护，增设保护膜层防止划痕。另外，为了要用氢氟酸(HF)除去在研削后的玻璃端面发生的微细裂纹需要印上耐氟酸的保护膜。因此保护膜需要印刷两次,而每次都需要使用溶剂把保护膜剥离,而且清洗工序也是必须的。这种方法成本也非常高。

此外,采用氢氟酸去酸蚀刻玻璃，酸蚀刻的范围是在玻璃的外形至0.2mm以内的内侧，用氢氟酸去除的微细裂纹包括崩边的长度是0.05-0.06mm,深度是0.015-0.02mm,玻璃板外周与保护膜要对准位置，这个要求非常高。一般要求对准位置的精度要求在0.05mm左右,如果达不到要求的话,容易残留微细裂纹。如果不合格品混入后,有可能在后续丝网印刷时发生墨水渗出等问题。因此，该方法虽然可实现量产，但产品的物理强度是非常不稳定的。

综上所述，如何避免在生产过程中使用对人体和环境是有害的氢氟酸（HF），同时保证生产玻璃基板的高强度和稳定的物理强度，减小不合格率，降低成本是业内亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种带功能电路的平板玻璃加工方法。该方法生产的玻璃产品不仅物理强度和稳定性达到要求，能够提高生产率，降低成本，而且所使用的保护膜对工作环境和人员无害。

本发明提出一种带功能电路的平板玻璃加工方法，包括：在研磨和强化后的大玻璃板上制作功能电路，通过丝网印刷工艺将树脂材料覆盖在玻璃上作为保护膜，将大玻璃板切割成单块小玻璃板，将单块小玻璃板层叠后进行研磨加工。

优选地，所述树脂材料为聚乙二醇，印刷干燥后的树脂厚度范围在0.01-0.2mm。

在一具体实施例中，所述的加工方法包括以下步骤：

步骤1.对大板玻璃板进行研磨和强化处理；

步骤2.在大玻璃板上制作功能电路；

步骤3. 使用丝网印刷工艺在大玻璃上印刷树脂材料保护膜

步骤4.将大玻璃板切割成单块小玻璃板；

步骤5.将单块小玻璃板进行层叠，层叠后在玻璃板的两面加压，形成层叠块；

步骤6.对小玻璃板层叠块的端面进行外周研磨；

步骤7.将小玻璃板层叠块再次层叠；

步骤8.使用毛刷对多次层叠的层叠块端面进行研磨；

步骤9.将层叠块放入水中去除保护膜；

步骤10.将分开的各个小玻璃板进行干燥处理。

优选地，步骤5中，单块小玻璃板层叠形成的层叠块的厚度为10-20mm。

优选地，步骤7中，多个小玻璃板层叠块再次层叠后的厚度为100-500mm。优选地，步骤9中，水的温度大于等于50度。

优选地，步骤6中，采用毛刷研磨，毛刷的纤维直径大于小玻璃板层叠之间的间隙。

优选地，研磨用的毛刷使用猪毛，或尼龙材料，或人造纤维。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1本发明采用树脂保护膜取代氢氟酸保护膜，对人体无害、环保；

2采用树脂材料具有良好的保护功能且易于清洗，不伤害及腐蚀产品，避免了传统碱液剥离对玻璃及线路的腐蚀，剥离迅速、方便，适用于大批量生产，节省人力、物力。

3本申请减少了多次清洗的工序，同时将单块小玻璃板层叠加工，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。

用于电子产品的盖板玻璃初始是属于普通玻璃，其表面已经完成研磨抛光处理后达到光学镜面要求，但表面非常脆弱。由于触控屏面板玻璃比较薄，表面平整度要求又高，成形困难，制造工艺比一般平板玻璃复杂得多，在触控屏的制造过程中，从裂片、仿型、CNC（精雕加工）直到抛光等工序，都极易在机台或其它操作中对玻璃基板造成一定程度的刮伤，其刮伤率一般在42％以上，增加了企业的制造成本并制约了企业的产能。所以，在加工触控屏时在面板玻璃表面贴覆各类防护材料是非常有必要的。保护层要求在后续的切割工序和 CNC精雕加工工序及毛刷研磨加工工序后也能依旧对玻璃表面能够达到良好的保护性。

现有的玻璃保护主要有三种方式：一是贴可剥胶，二是贴保护胶片，三是印刷保护油墨。其中：贴可剥胶的方式不适合大片生产且在 CNC 数控精雕过程中边缘会起边，需要每一片撕揭去除，效率低下。贴保护胶片的方式制作简单耗材便宜，但同样面临效率低下的问题。印刷保护油墨的方式是目前为止最优的保护方式，适用于大规模量产，保护效果好。然后，目前市场上的保护油墨性能不成熟，不易退膜，清洗困难，在大批量生产过程中，会大量消耗生产时间，并且增加人力、物力成本。

上述三种保护方式在加工完成后，需要将各层保护胶清洗去除。实际生产中，一般无法一次性清洗掉，需要工作人员手工撕去保护层，不仅工作效率较低，而且易造成工作人员手部受到腐蚀。此外，上述三种保护方式通常需要采用UV固化，其缺点是：UV固化后剥离麻烦，要使用热水剥离；不能与后工序工艺设备完全兼容配合；不能实现带膜切割。

本发明提出的带功能电路的平板玻璃加工方法中，采用树脂保护膜取代氢氟酸保护膜，并采用丝网印刷工艺涂覆在玻璃上。

树脂保护层具有以下优点：

（1）树脂为中性材料，对环境友好，安全，环保。

（2）固化后热水剥离，中性热水不伤害及腐蚀产品，避免了传统碱液剥离对玻璃及线路的腐蚀，剥离迅速、方便、安全、环保。适用于大批量生产，节省人力、物力。

（3）能够与后工序工艺设备完全兼容配合，包括：a适应刀轮切割工艺（具有切割刀头前部有开槽功能的刀轮设备或没有开槽功能的刀轮设备）; b适应激光切割工艺；c适应固定磨料切割（包含：CNC精雕磨石加工和 DICING锯片加工等）；d浮动磨料切割（包含：喷砂切断加工、前混合水射流切割加工、后混合水射流切割加工）等。

（4）能够实现带膜切割。树脂保护层能够适应各工艺设备实现带膜切割，降低了保护树脂印刷的难度和配合的简易性，更能适应大规模生产需求。

（5）能够实现不同厚度的印刷尺寸要求。在层叠处理和研磨加工时需要针对不同的产品研磨加工条件设定不同的层叠间隙。树脂的印刷厚度范围为0.01-0.2mm。

（6）保护树脂层叠后能够实现自定位牢固。玻璃的层叠对位是非常简单的，但在加工过程中会出现受力不均或受力过重的现象，导致层叠对位的产品出现偏移的情况，造成产品加工的良品率出现波动。通常的做法都是更换具有粘结性的双面胶薄膜进行粘贴层叠，这样必须剥离原先的玻璃保护材料，造成工艺操作复杂，成本的提高及生产效率的降低。而保护树脂能够实现在产品层叠后自定位牢固的性能，同样两片保护树脂在受压后会形成自粘结现象，能够极大的提升产品之间的粘合度，防止在加工过程中出现产品偏移的情况，保证产品加工质量，节省生产加工成本。

（7）能够适应研磨加工过程中加工不冲突现象。产品研磨加工的方式主要是用毛刷研磨抛光。毛刷研磨抛光是通过旋转运动使毛刷刷丝对层叠产品端面进行研磨加工及端面的倒角加工。对已经层叠的玻璃进行端面的倒角加工，必须使毛刷刷丝能够进入到层叠玻璃板的间隙之内，而形成玻璃层叠间隙的保护树脂材料具有一定的水溶性，能够在研磨加工过程中边缘出现溶剂性能，不会阻止毛刷刷丝进入层叠间隙中对产品进行边缘倒角加工。

（8）保护树脂可以制作成不同颜色和透明度。不同的后续加工工艺都有各自的不同需求，保护树脂能够配合切割工艺需求自由搭配和随意变换，适合各工艺的要求。

如图1所示，本发明提出的带功能电路的平板玻璃加工方法具体流程如下：

对大板玻璃进行研磨和强化→制作功能电路→使用树脂制作保护膜→切断加工（切割成单块玻璃）→单块板玻璃层叠→外周研磨→层叠板玻璃再层叠→毛刷研磨→保护膜温水剥离→成品。

本发明的核心是采用树脂保护膜取代氢氟酸保护膜，并采用丝网印刷工艺涂覆在玻璃上。本发明中使用的保护膜树脂材料优选聚乙二醇（POLYETHYLENE GLYCOL），该树脂在30度以下难于溶解,在50度以上易于溶解。印刷的树脂干燥后的厚度在0.01-0.2mm的范围内。

聚乙二醇树脂保护层能溶解在热水中，在单块或多块板玻璃板层叠时，树脂保护膜在保护印刷产品的同时能够实现玻璃产品和玻璃产品之间的粘接。保护膜除了可以作为接着剂外,也可作毛刷研磨时的层叠中间隙，实现间隙共享。通过二次层叠，一次磨削加工出来的数量是单次加工的10-50倍，这对薄板玻璃的加工是非常有利的。此外，聚乙二醇保护膜树脂在热水中溶解形成有机化合物，对人体和环境无害，而且材料可以回收重复使用。

单块小玻璃板一次层叠后的厚度为10-20mm, 取决于磨石的宽度。小玻璃板层叠块再次层叠后的厚度为100-500mm, 具体取决于毛刷的宽度。

***研削一般是带锥角研削,本发明可以使用直角研削不带锥角。

毛刷研磨抛光是通过对玻璃端面研磨形成边缘带角度的玻璃。通过毛刷研磨抛光与玻璃缝隙尺寸及刷丝的尺寸，玻璃与刷丝的接触角度和接触压力都可以被控制。毛刷研磨量的大小与刷丝的回弹率研磨剂的磨粒硬度和尺寸成正比。

毛刷研磨抛光的目的是能够去除玻璃产品周围的微细裂纹。本发明不用使用氢氟酸,只需使用毛刷研磨便可去除微细裂纹,便可实现产品物理强度的稳定性，及高质量及高生产量的批量生产要求，而且因不用氢氟酸对人体和环境无任何伤害。

保护树脂能够使用热水及温水进行剥离，而不需要任何的清洗剂或剥离剂进行操作。更容易实现产品物理强度的稳定性，及高质量及高生产量的批量生产要求。

在一实施例中，本发明提出的平板玻璃加工方法包括以下工序：

步骤1.对大板玻璃板进行研磨和强化处理。

步骤2.在玻璃板上制作功能电路。

由于功能电路对于酸,碱,伤,污垢都很弱,故此必须使用保护膜。

步骤3.使用丝网印刷工艺在大玻璃上印刷树脂材料保护膜。

将保护树脂通过丝网印刷方式印刷在玻璃上带有功能电路的表面。印刷的树脂干燥后厚度在0.01～0.2mm的范围内，在同一批加工中可以保持相同厚度。

在带有功能电路的玻璃板的反面也可以印刷保护膜，保护膜上可以留下后续需要切割加工的部份。玻璃板的两面印刷保护膜的目的是保护玻璃的表面防止划伤。

当双面印刷的玻璃层叠时,在玻璃和玻璃之间形成一定的间隙,丝网印刷好的树脂层也可作为研磨间隔使用。

步骤4.切断加工。

在切断工序中，在保护膜印刷面用切割机切割,把大玻璃板切成单个小玻璃板。

步骤5.单块小玻璃板层叠。

在单块小玻璃板层叠工序中，将已切割的单块小玻璃板进行单体的层叠并固定。板玻璃以端面为基准排列层叠，层叠的厚度在10-20mm范围，具体选择配合下一个工序中的外形研磨中使用的磨石的宽度。

单块小玻璃板层叠后，玻璃板和玻璃板形成一定的间隙，并且能够保持平整度。例如，保护膜的厚度40μ，板玻璃两张合在一起的话，玻璃板和玻璃板的间隙变成80μ。由于树脂之间具有粘合特性，粘合力弱的时候层叠前用水浸泡，或者泡在温水中然后层叠。单块小玻璃板层叠后在玻璃板的两面加压，形成四方形的层叠块。

步骤6.外周研磨。

小玻璃板层叠形成四边形的层叠块, 采用毛刷对层叠块端面进行研磨。该工序不用进行倒角加工，而是对玻璃板进行直角研磨。

毛刷研磨的目的是在玻璃边制作锥角,该工序重要的是控制玻璃和玻璃的间隙,保证正确的厚度,而且厚度之间没有误差。毛刷研磨时的刷子的纤维直径在玻璃板和玻璃板的间隙控制边缘角度的形状。

步骤7.小玻璃板层叠块再层叠。

层叠块外形研磨后,以端面为基准进行再层叠处理,层叠的厚度100-500mm。如果层叠块再次层叠的数量太多的话，比如，在层叠厚度100mm以上的情况,玻璃板必须固定才能够达到高精度的加工。

步骤8.毛刷研磨。

毛刷研磨设备有纵横型的毛刷研磨设备，虽有两类研磨方法，基本上使用哪一种类都可以，在工艺上可以进行兼容衔接。

纵型毛刷研磨可以一次毛刷全周，一次研磨的数量很少，需要长时间的研磨。一般的加工能力为0.55mm的玻璃200～250片，加工时间为120分钟左右（化学强化的强化深度约10μ的板玻璃）。

当用纵型毛刷研磨装置时，第二次层叠工序中将层叠好的玻璃放在纵向旋转的治具上，上下施加压力,将层叠的玻璃固定成柱状的状态，然后从左右作毛刷研磨。

横型毛刷研磨是把各边，各角进行单独研磨。在横型毛刷研磨机的固定定盘上,放置第二次层叠后的玻璃，在层叠边的左右把层叠好的玻璃固定,从上部开始毛刷研磨。加工能力是一次0.55mm的玻璃，以450～1000片，一边的加工时间为15～20分钟，由于固定定盘的玻璃是垂直固定，所以对玻璃的压力也可以均匀地施加大的压力，研磨力也稳定，高精度能得到高研磨力。

按层叠后的玻璃与毛刷的接触方法,从端面到倒角的形状是可变的，根据不同的加工参数和条件调整玻璃的边缘与毛刷的运动方向。方向可以是相对平行的研磨方式，或者是成直角度的研磨方式。

端面边缘角度的控制是用玻璃和玻璃的间隙和毛刷的纤维的直径控制。毛刷的纤维的直径必须要大于玻璃和玻璃之间的间隙。例如，相对0.08mm玻璃的间隙,设定毛刷纤维的直径为0.4mm,毛刷研磨30分钟后,在玻璃表面的边缘0.15mm处制作出,45度的圆形边缘角度；或是,相对0.08mm玻璃的间隙,设定为印毛刷的纤维的直径0.3mm,毛刷研磨30分钟后,在玻璃表面的边缘0.15mm处制作出约60度的圆形边缘角度。

研磨用的毛刷,一般使用猪毛、尼龙，或人造纤维等材料。作为研磨毛刷的条件,反弹性要大,为了保持毛刷上充满水份状态,其中吸湿性要大,因为在水中毛刷和玻璃的接触点会成为高温,所以毛刷需要是耐热性好的材料。在本发明中,使用反弹率大,虽然吸湿性少,具有很好的耐热性的PET(Polyster)和接近猪毛性质的66nylon尼龙纤维得到了良好的结果。虽然猪毛性能很好, 柔软,有良好的弹性，但也存在毛径不齐,很细,难以使用的问题。

以下是几种纤维的比较：

纤维名 吸湿性(%) 使用温度 反弹率(kg/mm2)

6nylon 10.7% 100 200-400

66nylon 8.5% 120 400-600

PP 0% 80 800-1000

PET 0.4-0.5% 140 1,100-2000

研磨粉一般使用氧化铈(CeO2)，本发明使用粒度#8000以上的熔融氧化铝(Al2O3)、碳化硅素(SiC),或氧化铈(CeO2)。氧化铈的硬度为6,熔化氧化铝的硬度为9, 碳化硅的硬度为9.5。后两种材料与氧化铈相比硬度高,有高的研磨力。

由于氧化铈的比重为7.2,熔融氧化铝的比重为3.9,碳化硅素的比重为3.2，和氧化铈相比, 碳化硅素的比重只有一半左右的比重,所以不容易使水分散液和研磨粉分离。由于氧化铈在水分散液的比重较大,所以在水中立刻出现分离而出现沉降。

研磨粉的硬度比较（Mohshardness莫氏硬度）:

品名 莫氏硬度 比重

溶融铝 9 3.9

碳化硅素 9.5 3.2

氧化铈 6 7.2

熔融氧化铝和碳化硅素(SiC)使用粒度#8000以上的研磨粉。

毛刷与研磨粉的组合：POLYSTER（聚酯纤维）、熔化氧化鋁、碳化硅素比氧化铈的研磨速度快。

以下是研磨试验参数：

玻璃为1mm青板强化玻璃强化深度为12u；

玻璃移动速度为1.5mm/分；

毛刷转动速度为直径250mm，转动速度为235m/分。

拋光材料 氧化铈 熔融氧化铝

Nylon(尼龙)： 0.5-1μm研磨余量/分钟 1.5-3μm研磨余量/分钟

猪毛： 1-1.5μm研磨余量/分钟 2-3μm研磨余量/分钟

PET(polyster)： 1.5-2μm研磨余量/分钟 3-4μm研磨余量/分钟

步骤9. 保护膜剥离。

研磨作业结束后,为了简单地去除印刷的树脂,本发明使用了可在冷水中溶解少量,在热水可完全溶解的材料,例如聚乙二醇，该树脂在30度以下难于溶解，在50度以上易于溶解，且对人体没有影响。树脂溶解后、使用一般的玻璃清洗工序、水洗、纯水洗浄、热水慢拉,干燥。清洗时不需要清洁剂。温水溶解后的树脂不会硬化,可再回收循环再利用。

以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带功能电路的平板玻璃加工方法，其特征在于，包括：在研磨和强化后的大玻璃板上制作功能电路，通过丝网印刷工艺将聚乙二醇树脂材料覆盖在玻璃上作为保护膜，将大玻璃板切割成单块小玻璃板，将单块小玻璃板层叠后用毛刷对端面进行研磨并使小玻璃板边形成锥角，然后对研磨后的层叠板再次层叠后用毛刷对端面研磨并使小玻璃板边形成圆角，所述毛刷的纤维直径大于小玻璃板层叠之间的间隙。

2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述聚乙二醇树脂材料印刷干燥后的厚度范围在0.01-0.2mm。

3.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.对大板玻璃进行研磨和强化处理；

步骤2.在大玻璃板上制作功能电路；

步骤3.使用丝网印刷工艺在大玻璃上印刷聚乙二醇树脂材料保护膜；

步骤4.将大玻璃板切割成单块小玻璃板；

步骤5.将单块小玻璃板进行层叠，层叠后在玻璃板的两面加压，形成层叠块；

步骤6.用毛刷对小玻璃板层叠块的端面进行外周研磨；

步骤7.将小玻璃板层叠块再次层叠；

步骤8.用毛刷对多次层叠的层叠块端面进行研磨；

步骤9.将层叠块放入水中去除保护膜；

步骤10.将分开的各个小玻璃板进行干燥处理。

4.如权利要求3所述的加工方法，其特征在于，步骤5中，单块小玻璃板层叠形成的层叠块的厚度为10-20mm。

5.如权利要求3所述的加工方法，其特征在于，步骤7中，多个小玻璃板层叠块再次层叠后的厚度为 100-500mm。

6.如权利要求3所述的加工方法，其特征在于，步骤9中，水的温度大于等于50度。

7.如权利要求3所述的加工方法，其特征在于，研磨用的毛刷使用猪毛或尼龙或人造纤维。

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