弧体凹压技术在触摸屏贴附工艺中的研究和应用
翟利军，张晓宁，张博
（中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024）

摘要：通过对凹槽类面板的结构样式的研究，针对其独特的外观样式，设计了弧体滚压贴附机构，分析了机构的原理，对关键部分压头进行了研究，并在实际使用中验证了效果。

关键词： 凹槽类面板；弧体滚压贴附；机构

中图分类号：TP29 文献标识码：B

引言

    触摸屏的贴附流程是触摸屏生产流程中的一个重要环节，其中ITO 导电玻璃或面板（ICON SHEET）与光学双面胶膜（OCA FILM）之间的贴附又是贴附流程的一个关键组成部分，其贴附后的精度与外观都直接影响着后续的工艺流程。

    近年来，随着触摸屏技术的发展，触摸屏面板的外观样式日新月益，从而对触摸屏的贴附也提出了许多独特的要求。“凹槽类面板”就是其中一种非常有代表性的产品，其结构示意图如图1 所示。

 

    触摸屏贴片机属于电子专用设备，主要用于玻璃基板或PET 基板与光学双面胶膜之间的紧密贴合。对于通常的玻璃基板与光学双面胶膜贴附，我们现有的解决办法是光学双面胶膜以一定的角度、恒定的压力在滚轮的滚压下贴附，现在市场上的贴片机基本都是基于此种原理。最新出现的凹槽类面板，已经突破了玻璃基板的范畴，其独特的“凹槽”结构样式决定了滚轮式的贴片机不再适用。根据此外形结构，结合以往传统贴片机的贴附方式，我们成功研制出了弧体滚压贴附机构，首次创新地提出了“弧体凹压”这种新技术。

1 弧体滚压贴附机构设计

    设计的关键是兼顾机构的稳定性和良好的调节性，通过对圆弧体压头的精确控制，保证产品在贴附后的精度及无“气泡”现象产生。

1.1 确定总体结构

    “气泡”是所有触摸屏贴附生产中较常出现的质量缺陷，其原因主要是光学透明胶膜和面板在贴合过程中压合载体的压力不均匀，压合载体与面板之间平行度不佳或压入量不合适所造成。为了解决以上问题，我们在设计弧体滚压贴附机构时，充分考虑了压力的精确控制、平行度的调整以及圆弧体压头的材质，设计的机构如图2 所示。

    整个部件主要由驱动马达、压合气缸、压头气缸、平行度调节机构、圆弧压头等几部分构成。弧体滚压贴附部件安装在由伺服马达+ 精密滚珠丝杠驱动的载台上，压入量可在人机界面中精确控制；压合气缸和压头气缸的压力单独由两个精密调压阀控制；平行度调节机构可保证在压合过程中圆弧压头与面板之间的平行度。

    工作原理：面板载台准确进入到压合位置，压合气缸按照用户设定的压力值下压，接着驱动马达带动整个圆弧体部件按照人机界面设定的压入量下压，圆弧体压头进入面板壳内；然后面板载台运动，压头气缸随之运动；当面板载台运动到贴附完成位置时，压合气缸上升，压头气缸复位，同时驱动马达复位。

弧体滚压贴附机构示意图
 

    在贴附过程中，圆弧体压头由压头气缸带动的摆杆机构驱动，气缸压力一般在0.1～0.2MPa 之间，以保证贴附过程的顺畅；驱动马达压入量一般在2～4mm 之间，压合气缸的压力一般设定在0.25～0.35MPa 之间，这样既可以保证贴附过程不出现“气泡”，又防止了由于压入量和压力过大而产生“过压”现象。

1.2 压头驱动机构设计

    为了保证贴附过程中的压入量以及压力的恒定，在设计压头的驱动机构时，我们在标准件的选择上精益求精，反复论证，最终选定了如下的组合。

 

1.3 摆杆机构的气路控制设计

摆杆机构示意图如图3 所示
 

    在实际使用中，摆杆机构处于起贴结合位时，气缸气口B 通气，气口A 断气，当摆杆机构向着贴合结束位运动时，由于气口B 有气，就会产生较大的逆向阻力，这个逆向阻力会对面板产生一定的摩擦力，当名称品牌参数精密滚珠丝杠THK 精度0.01mm气动滑台SMC 平行度0.03mm伺服马达松下数显压力开关SMC摩擦力达到一定程度时，圆弧体压头和面板之间会产生一种相对运动，这种运动直接造成贴附后产品的不良，例如“气泡”“、偏移”等。为了消除这种逆向阻力，我们在对摆杆驱动的气路控制设计时，对气口A、B的通断气顺序进行了严格的控制，控制流程是：当摆杆位于起贴结合位时，气口B 通气，A 口断气，在摆杆即将向贴合结束位动作时，气口B 立即断气，此时A 口亦保持断气状态，摆杆处于自由无约束状态，杜绝了贴附过程中逆向阻力的产生。当摆杆动作到贴合结束位时，压头驱动机构抬升，气口B 随之通气，摆杆重新回到起贴位。

1.4 圆弧体压头工艺设计

    圆弧体压头的基板采用高强度铝合金，加工表面要求较高的光洁度，弧长L 和光学透明胶膜长度精确匹配。胶层材质采用聚氨酯，厚度为2mm，采用硫化工艺与基板紧密结合在一起。硫化过程要求胶层无气泡、杂质等缺陷，硬度保证在邵氏A50～55°之间，且胶层与基板边缘平齐，无残胶、漏胶、开胶等现象，胶层面均匀光洁。这一系列技术要求既保证了圆弧体压头在贴附过程中无“气泡”出现，又使其具有良好的一致性和耐用性。

图4 圆弧体压头示意图
 

2 设计的验证及运用

    我们将此弧体滚压贴附机构移植到现有成熟的触摸屏贴片机上，成功地开发出一种新类型的贴片机，填补了国内凹槽类面板产品贴附设备领域的空白，整机性能在国内外处于领先水平，现已批量交付用户，设备运行良好，得到了客户的高度赞扬。

3 结论

    “弧体凹压”新贴附技术的提出，解决了“凹槽类面板”与光学透明胶膜贴附的难点，既保证了贴附的精度，又杜绝了“气泡”的产生。设计过程中对机械精度、电气压力控制等问题做了分析，体现了机电一体化设计的理念。这种新技术对其它类似外观样式的触摸屏面板的贴附也同样有着借鉴意义。随着技术的进步，触摸屏面板与光学透明胶的组织结构也会发生变化，而触摸屏贴附也将随之产生新的工艺，届时必将会出现新的机构、设备去适应技术的变革。

参考文献
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