1 行业背景

随着数字化技术的发展，应运而生的电子数字应用产品为人类生活带来极大便利与乐趣，而所有数字产品都需通过一个显示接口来呈现内容，因此，显示接口已成为产业关注的焦点。不同显示技术在其中角逐，相关厂商投入资源开发新技术、新应用，并为提升人类视觉享受而努力。其中，TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display - 薄膜晶体管液晶显示器) 产品具有轻、薄、省能源、低幅射的优点，已被视为主流显示技术。

薄膜晶体管液晶显示器的发展，为人类提供更宽大的视觉接口与更高分辨率的色彩，而制造出此显示器的各世代液晶面板之间的[TCNL291xj1] 差异在于玻璃基板的尺寸，由于大尺寸面板的需求与日俱增，越新世代的液晶面板，其玻璃基板愈大，大尺寸的玻璃基板可切割更大及更多面板，以达到降低成本及扩大经济效益的目的。

TFT LCD面板供应商预期2013年出货量将增长8%，预估达到7.57亿片、营收增长13%至853亿美元。

金属外边框作为TFT-LCD液晶面板整体的重要组成部分，其市场需求量非常之大。

2 应用需求

传统的液晶显示器金属边框是直接冲压制作完成的,比如要做19"的金属边框,要用19"的金属材料去冲压,中间的要么冲压小的边框,要么废弃,这样比较浪费材料;采用新的工艺后,直接冲压金属边框的框条,然后利用激光焊接机进行拼装焊接起来,产品质量和原来的一样。

由于相关设计专利问题， 不同的厂家对于冲压的形状会有不同的选择，具体来说有L型，U性或者单独的条状边框等。图1所示为L型

图1 L型冲压示例

在完成冲压后，通过激光焊接的方式将不同形状的冲压件拼装焊接起来。然后再通过后续的制程，将会完成液晶显示器金属边框，如图2所示。

图2 液晶显示器金属边框

3 激光焊接解决方案

TFT-LCD液晶面板金属边框的材料一般是镀锌不锈钢或低碳钢材料，其厚度通常在0.4-0.6mm 之间。金属边框对接焊缝处的不平度一般要求小于等于0.1mm左右

激光器可以使用CO2激光器，固体脉冲式激光器，固体连续碟片激光器，半导体激光器等等，以上各种激光器都已经获得了成功应用。但是从激光器光电转换效率，生产效率，稳定性以及综合性价比来说，固体连续碟片激光器或半导体激光器则是最佳的选择。现实证明，此两种激光器正在越来越多地成功应用于TFT-LCD液晶面板金属边框的大规模生产中。图3是TruDiode 2006(2000W)的激光焊接曲线图

图3 TruDiode 2006的激光焊接曲线图

对于焊接时所使用的激光光斑直径也是非常重要的，在同样焊接深度的情况下，光斑太大则会降低焊接速度;光斑太小则可能会导致焊接质量问题(如接缝间隙大于光斑直径，则会焊接不牢)。但是，如果要求接缝间隙非常小，则会导致冲压件生产成本增加。因此考虑到实际的生产，综合各方面因素，选择0.6mm的焊接光斑直径则是相对较优的方案。

图4 给出了一种高效的适合于TFT-LCD框架大规模生产激光焊接解决方案，此方案已经在多个大型TFT-LCD框架生产工厂得到了成功应用。此方案用于一个工件两条焊缝，其采用一台激光器连接两条自动化生产线。

激光器采用德国通快(TRUMPF)公司TruDisk 1000或TruDiode 2006半导体激光器，4路激光输出 - 分时输出，分别配15-20m激光光缆和激光焊接头。在工件表面处，激光光斑直径为0.6mm。

图4 TFT-LCD框架激光焊接解决方案

当第一条线上料/定位/夹紧完成后，开始焊接的同时，另一条线进行上料/定位/夹紧的动作，然后交替进行。整个过程，激光器的4个光路切换都在50ms以内。根据每条激光焊缝长度的不同(通常在40-60mm之间)，此方案可以实现每个工件生产节拍仅需1.5-2s ，包括上下料时间，焊接时间。如果按2s计，可实现每小时生产1800个工件的高产能。

4 焊接质量

激光焊接后的质量非常高，其表面质量高，变形小，激光焊接后的焊缝强度可以接近或达到材料母材的强度。 图5 给出了激光焊接后的焊缝强度测试示意图。

图5 激光焊接后的焊缝强度测试图

5 结论

对于TFT-LCD液晶面板金属边框，采用先冲压后激光焊接的方式，其优势在于大幅提高了原始板材的利用率，降低了成本，避免了资源的大量浪费。

采用一台德国通快TRUMPF公司激光器，并配以4路输出，同时连接两条自动化生产线的产线组织方式，保证生产节拍不影响的情况下最大程度地提高激光器利用效率，增加生产效率。 同时，保证焊缝的高质量以及生产的稳定性。