導言

 

本文主要介紹一種以最精簡的方式，低成本的生產加工高性價比經濟實用型OGS產品的方法。所生產的OGS產品主要應用在中、低端通訊產品，以及原有模具有邊框覆蓋的電腦筆記本和桌面一體機產品的升級換代上。

 

目前OGS產品應用狀況

 

蘋果公司推出的IPHONE手機，基本上是定義了目前智能手機行業的各種標準。其中作為保護視窗的保護玻璃，即我們俗稱的“蓋板”也是一樣。通過蘋果公司與康寧公司的合作，在微晶玻璃的基礎上，通過化學強化的方法，生產出大猩猩系列保護玻璃，它的物理強度，已經接近微晶玻璃的固有強度，可以達到800Mpa以上。

 

OGS主要是為了解決整個顯示觸控模組的厚度和重量而提出的一種解決方案，它因為結構簡單，輕、薄、透光性好，在結構上，最接近ONCELL、INCELL電容觸摸屏的效果，成為行業關注的主要電容觸摸屏類別。

 

目前OGS技術面臨感應線路的制程選擇、兼做表面保護玻璃蓋板時該有的強度維持，以及在質量穩定性、控制芯片的調校、良率提升困難等方面存在大量的問題，使得量產廠商較少。

 

其中最終產品的強度不足、產能太小，成為OGS在行業應用中的主要障礙。但是現實生活中，人們的實際使用情況表明，OGS的強度，并不是用戶主要關心的問題，就是蘋果手機，蓋板保護玻璃的強度，仍不能滿足用戶的需要。

 

不管是幾代的大猩猩玻璃制成的手機，很多用戶在購買產品后的第一件事，或者說售貨店員第一個給你的提示，反而是貼保護膜，因為不管你有多么小心的使用你的手機，都還是會因為外物的摩擦，損傷你的手機保護玻璃。而相比售后報出的幾百上千的維修費用來，幾十塊的貼膜費用，就低多了。當然，另一個提醒你要貼膜的理由是，假如你的手機不小心跌碎了，含有污染或毒性的玻璃碎片，不會傷害到你或你的家人。

 

高性價比經濟實用型OGS 產品

 

既然，單純的保護蓋板玻璃強度提升，并不能滿足用戶的最終需求，那么高性價比的經濟實用型OGS電容觸摸屏的量產，就不是問題。

 

目前OGS電容觸摸屏與普通電容觸摸屏的優缺點中，OGS最大的缺點就是其本身的強度，沒有普通電容觸摸屏的保護玻璃高。但是，如果保護玻璃本身，依然沒辦法完全滿足用戶的需求，還要在外面再貼一層樹脂保護膜的話，那么，我們何不省去這層價格昂貴的保護玻璃。

 

高性價的經濟實用型OGS電容觸摸屏，就是直接使用觸摸顯示模組中，跟電容摸屏下面一樣的液晶顯示器所用到的素玻璃，也就是普通鈉鈣玻璃，來制作OGS電容觸摸屏。

 

由于普通鈉鈣玻璃，在加工方面，加工難度和加工成本，都比保護蓋板玻璃低得多，而在生產效率方面，要高出不少，通過本文工藝加工后，產品的強度方面也大幅提升，能滿足大部分客戶產品的技術要求，所以，使用普通鈉鈣玻璃直接加工而成的OGS電容觸摸屏，比使用作為保護玻璃使用的強化玻璃來加工成OGS電容觸摸屏，在加工難度和生產成本上，都具有十分明顯的優勢。

 

由于在加工過程中，使用了本文提到的HF酸減薄強化加工工藝，經濟實用型OGS電容觸摸屏的強度，能接近鈉鈣化學強化玻璃本身的固有強度，最終的OGS產品，在強度、產能上，都能滿足大部分的中低端產品市場需要。

 

高性價比經濟實用型OGS電容觸摸屏產品，由于它很低的成本和簡單的生產加工工藝，在中低端產品的放量推廣上，占有重要的市場地位。

 

經濟實用型OGS產品的加工工藝

 

電容屏的生產加工藝里面，絕大多數工序，都是借鑒平板顯示器的生產加工工藝的，并且生產它們所用到的基板玻璃，是一樣規格的光學玻璃，所以，行業里很多有關電容觸摸屏的術語和規格，也是與平板顯示器的術語和規格通用。

 

下面，我們就從國內中小企業使用最成熟的2.5代線為例，詳細解說下，如何低成本的生產實用型OGS電容觸摸屏。

 

一、功能SENSOR圖形制備

 

功能SENSOR圖形，是電容觸摸屏的驅動線路和感測線路的主要組成部分，它們的品質好壞，直接影響電容屏的報點數據是否準確。

 

原材料的準備

 

首先，選擇化學強化的ITO鍍膜玻璃，如果客戶有需要，還要進行消影和消反鍍膜處理，如果還有其它的光學需要，同樣可以跟ITO鍍膜玻璃供應商提出來。鍍金屬光學處理層成本不高，并且層數是無限制的，所以，只要你有需要，或有想法，都可以讓他鍍進去。

 

其次是材料方阻，選擇你的IC驅動方案的時候，盡可能多的跟IC方案商溝通，哪一個阻值是比較合適的，ITO方阻性價比，在15~1200Ω之間，都能輕松實現。很多時候，并不是供應商做不到，而是你沒要求。所以目前的中大尺寸，ITO鍍膜產品，在阻值方面，是完全可以滿足市場需要的。

 

圖形制備加工工藝

 

現在，我們就來看看，在ITO導電玻璃上采用什么樣的SENSOR圖形工藝，比較適合這種高性比OGS產品的生產。

 

作為實用型OGS電容觸摸屏，當然要盡可能的節省加工成本。在滿足客戶產品需求的情況下，比較經濟的觸控驅動方案是我們的最好選擇。單層單點加手勢方案，和單層多點加手勢方案，能滿足目前絕大部分的智能終端UI操作需要，觸控IC的價格成本也很實惠，是我們用來生產實用型OGS的最佳方案。

 

對于小尺寸的電容屏產品，由于產品的邊框空間有限，SENSOR圖形外圍線路的走線空間被限制在一定的區域內，所以，線寬線距會要求比較小。對于這種產品，我們一般推薦用光刻膠工藝，通過曝光顯影的方式，進行化學蝕刻ITO導電玻璃來制備SENSOR圖形。

 

當然，如果你有環保節能情結和高科技情結，那么，你也可以選用冷激光加工技術，來制備SENSOR圖形。如果采用光刻膠工藝，你還可以在選擇鍍膜外發加工商的時候，選擇一家既有鍍膜生產線，又有光刻生產線的廠家，把鍍膜和光刻工序，一起打包外發給專業的外協廠家，減少你的生產環節和加工成本。

 

在同樣的通道數量下，對于中尺寸產品，在面積增加幾倍的情況下，我們就有了足夠的空間來進行SENSOR圖形外圍線路布線，線寬線距一般都能滿足設備和運營成本相對低廉經濟的絲印工藝的要求了。

 

在ITO導電玻璃上確定好SENSOR圖形后，就可以根據產線所采用的ITO導電玻璃原片尺寸大小和產品的尺寸數據來進行大片玻璃圖形排版設計了。排版的原則就是材料最高的利用率。需要注意的是，在排版時，一定要預留你產線的設備裝夾工藝位置，以及合理的加工余量。

 

1、光刻膠工藝（黃光制程）

 

光刻膠又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。感光樹脂經光照后，在曝光區能很快地發生光固化反應，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、親合性等發生明顯變化。在經適當的溶劑處理后，溶去可溶性部分，即可得到所需的圖像。

 

ITO蝕刻用的光刻膠，一般都是采用紫外線光敏劑作為光固化組份。為了防止產品被環境光里的紫外線光污染變質，使用光刻膠的制程車間，會把環境光的波長，限制在與紫外光波長相距較遠的黃色波長以外的區域，環境光的主色表現為黃光，所以俗稱黃光制程。

 

光刻膠工藝分為以下幾個步驟：

 

光刻膠涂覆——光刻膠預烘——圖形復制（曝光）——圖形顯影——光刻膠固化——化學刻蝕——光刻膠剝離。

 

光刻膠需要的設備：

 

清洗機：對原材料表面進行清洗并活化。

 

在線式涂膠機：把光刻膠涂覆在ITO表面上，有輥涂機和刮涂機兩類。

 

光刻膠預固化機：去除光刻膠里面的溶劑部分，對光刻膠進行預固化，獲得一定的表面硬度及塑性。

 

紫外線曝光機：把設計母版SENSOR圖形，復制到光刻膠上。

 

顯影機：去除SENSOR圖形區域外的光刻膠。

 

光刻膠固化機：讓光刻膠進行熱交聯反應，獲得密度，粘結力和抗酸蝕能力。

 

蝕刻機：讓化學酸液跟ENSOR圖形區域外的ITO進行化學反應，去除ITO鍍層。

 

脫膜清洗機：去除ITO表面的剩余的光刻膠。

 

光刻膠工藝的特點時，所需的人員比較少，可以實現自動化生產。

 

2、絲印工藝

 

用絲印工藝來制作電容觸摸屏的SENSOR圖形，根據絲印油墨材料的不同，分為兩大類。第一類絲印抗蝕油墨工藝，是在ITO鍍層表面絲印抗蝕油墨，把SENSOR圖形的區域保護起來，讓化學酸液跟SENSOR圖形區域外的ITO進行化學反應，去除ITO鍍層，最后再去除抗蝕油墨，得到所需的SENSOR圖形基板。

 

第二類絲印蝕刻膏工藝，是在ITO鍍層表面絲印蝕刻膏體，讓它SENSOR圖形的區域外的ITO鍍層產生化學反應，然后用清水洗去反應物，得到所需的SENSOR圖形基板。

 

需要的設備有：絲印機：利用母版圖形制作絲網，然后在SENSOR圖形圖案區域外的絲印上蝕刻膏。讓蝕刻膏跟SENSOR圖形圖案區域外的ITO產生化學反應，生存溶于水的化合物。最后用水清洗，去除蝕刻膏和ITO反應生成化合物。

 

需要的設備有：

 

絲印機：利用母版圖形制作絲網，然后絲印抗蝕油墨把ENSOR圖形圖案保護起來。

 

加熱烤箱或烘爐：去除抗蝕油墨中的溶劑，讓油墨獲得硬度和塑性。

 

蝕刻機：讓化學酸液跟ENSOR圖形區域外的ITO進行化學反應，去除ITO鍍層。

 

脫膜清洗機：去除ITO表面的剩余的抗蝕油墨。

 

3、激光工藝

 

激光工藝是通過激光對TIO進行高能激化，把不需要部分的ITO鍍層中的ITO金屬氧化物汽化并揮發到空氣中被清除。由于整個加工制程中，都是自然環境中進行，沒有任何加熱的步驟，也沒有大量的材料搬運，所以相對比較節能環保。但是這種加工方式是以局部加工的方法，連續在一個表面進行步進式加工，所以加工的速度，取決于加工點的數量和功率，跟化學蝕刻的整個表面同步加工蝕刻的方式相比，單機速度和效率要慢很多。

 

雖然從整個投資或材料成本來看，光刻膠工藝以及激光工藝好像要高過絲印工藝，但是如果訂單量足夠大的標準，在大規模生產下，較高的良率往往可以抵消掉投資和材料所攤薄的成本。所以如何選擇合適自己工廠的工藝，往往跟你目標客戶的定位有很大的關系。

 

功能SENSOR圖形制備的要點：

 

圖形設計時的加工余量盡量放大，方便后續的加工與組裝時，能有比較寬松的公差精度。

 

圖形設計和加工時，防止銳角，以免在電路中形成引雷效應。

 

圖形加工過程中，防止導電層電性能均勻性發生變化。

 

二、MSAK遮蓋油墨制作

 

MSAK遮蓋油墨的功能是為電容觸摸規劃顯示窗口范圍，遮住顯示器件可視區外的結構與元件部分，以免其干擾顯示界面的顯示內容。

 

MASK遮蓋油墨制作有兩種方式：絲印，化學光刻。其中化學光刻是借鑒TFT BLACKMASK的制作工藝，用在高端的產品上。做為低成本實用經濟型OGS產品，一般都是把熱固型油墨，通過低成本的絲網印刷方式，制作MASK遮蓋油墨。

 

在印刷加工遮蓋MASK油墨時，為了提高其遮蔽性，降低其透過率，一般會分多次分層疊加進行。

 

1、遮蓋MASK油墨制作

 

為了得到比較精細的顯示窗口邊緣效果，絲印加工第一層油墨的時候，通常選用比較高目數的斜紋網版，加上粘度比較低的精細油墨來印制。

 

絲印加工第二層遮蓋油墨，一般是為了降低透過率，而且圖案邊緣會往顯示區外擴展，所以會用比較低目數的網版和比較便宜的高粘度普通油墨來印制，這樣就會節省一些成本。

 

有些工廠，為了彌補后面機械切割加工過程中，不小心對油墨層造成的損傷，或者增加后續全貼合時的良率，會在OGS SENSOR完工之前再加印第三層油墨，這層油墨也會用粘度比較適中的油墨和適合印制這種油墨的網版來印制完成，讓油墨在流平性是比較好，得到比較平整光潔的表面。這第三層油墨，一般是小片印制，很多工廠會直接用人工手動絲印完成。

 

2、LOGO油墨制作

 

如果有LOGO的產品，一般會在制作完第二層MASK遮蓋油墨后進行印制，可如果是遮光度高的油墨印制的LOGO圖案，也有人在制作完第一層MASK遮蓋油墨后馬上進行，特別是用反光類油墨制作LOGO的時候。為了保證LOGO的顏色純正，LOGO油墨，一般也會分一層顏色層和一層底色增強層，在制作的時候，跟印刷加工遮蓋MASK油墨時的第一層和第二層的工藝要點是一樣的。

 

3、IR感應油墨印制

 

產品如果有IR油墨用于紅外光線感應器和距離感應器的紅外線穿透孔，孔的紅外線穿透能力，直接影響到智能手機的光線感應器和距離感應器的性能。所有這一個紅外線透過率指標，非常重要。

 

IR感應油墨，一般都含有硬化劑、消泡劑、流平劑、防縮孔劑、流平消泡劑、分散劑等填加劑，所以在印制過程中，為了保證印刷效果和透過率，會經常調整上面這些填加劑的份量，需要注意的是，調整這些份量后，一般需要重新進行透過率測試，以保證最終產品的一致性。

 

絲印MASK遮蓋油墨的工藝流程為：

 

油墨配制——絲印圖案——油墨烘干固化——檢查及修補

 

需要的設備有：

 

絲印機：利用母版圖形制作絲網，然后絲印遮蓋MASK油墨，把顯示窗口外的線路和元器件遮蓋起來。

 

加熱烤箱或烘爐：去除油墨中的溶劑，讓油墨樹脂反應固化，獲得與基材的粘結力和硬度。

 

MSAK遮蓋油墨制作的要點

 

MASK遮蓋油墨工藝關鍵在于印制第一層油墨時候的精細度，遮蓋油墨的附著力，以及遮蓋油墨的絕緣性，以及遮蓋油墨層后面OCA膠層的化學不反應性與界面相溶性。

 

三、過孔導電油墨印制

 

過孔導電油墨的作用是把底層的ITO SENSOR 線路，通過遮蓋MASK油墨預留下的通孔，引到表層的銀漿線路上。

 

過孔導電油墨，一般是由溶劑、樹脂基體、導電粉劑組成的，屬于常溫自固化油墨，其中導電粉劑含量，要比普通的銀漿或碳漿高，粒徑也比普通銀漿或碳漿大。

 

在這道工序中，過孔導電油墨的顏色調配十分關鍵，不能讓它的顏色明顯示跟MASK遮蓋油墨有差異。在承接客戶訂單的時候，一定要跟導電油墨廠商溝通，能不能配制出跟顏色標識一樣的導電油墨來，如果不行，建議客戶更改它的MASK遮蓋層的顏色，保持跟導電油墨的顏色一致。

 

這道工序在生產加工過程中控制比較簡單，只要在固化后，油墨不會起泡，然后不會與遮蓋油墨層互相反應就可以了。

 

絲印過孔導電油墨的工藝流程為：

 

油墨配制——絲印——油墨烘干固化——檢查及修補

 

需要的設備有：

 

絲印機：利用母版圖形制作絲網，然后絲印過孔導電油墨。

 

加熱烤箱或烘爐：去除油墨中的溶劑，讓油墨樹脂反應固化，獲得與基材的粘結力和硬度。

 

(未完待續）

 

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