烧结炉与退火炉培训课件PPT.ppt

2019/4/6,p-1,烧结炉与退火炉,工艺技术部 卢正险 2007年8月8日,p-2,主要内容,一、基本知识 二、coc量产烧结炉 三、coc烧结工艺介绍 四、coc退火工艺介绍,p-3,基 本 知 识,p-4,基本知识pdp用玻璃基板简介,pdp应用的玻璃都是采用浮法工艺生产出来的。浮法就是在平板玻璃的生产过程中，熔融的玻璃液流漂浮在熔融的金属（一般采用锡）上生产的方法。当前的使用的玻璃基板都是形变较小的pd200（应变点达570，退火点达620）等高品质玻璃。,浮法工艺示意图,p-5,基本知识烧结炉的作用,烧结炉的温度要求很严格，在保温区内，样品有效面内的温度偏差小于3。为了改善烧结炉内的洁净度，炉内的传输机构由高铝陶瓷棍柱式替代了网带式，减少了传输部分带来的污染。此外，炉膛内壁均有耐热玻璃制作的内胆。另外，烧结炉使用了多路排气系统防止有机成分的燃烧不完全造成的炭化。,印刷的样品只有经过烧结才能去除浆料中的有机载体，才能使低熔点玻璃粉熔化并粘住浆料中的固体成分。,p-6,基本知识扇形形变,在连续式烧成炉中，由高温区到低温区，前边先冷却凝固，并带动后边凝固，逐级带动后边冷却，而形成“扇形形变”。因此烧结炉的徐冷部（600350）采用间歇传送方式。,玻璃弯曲,p-7,设备的主要组成,（1）炉体 （2）装载部 （3）加热器 （4）温度控制系统 （5）传送系统 （6）送气和排气系统 （7）载板,基本知识烧结炉结构,p-8,烧结炉可以是单层，双层，甚至是3层。目的是为了缩短节拍时间，减小炉子的长度。,基本知识烧结炉结构,p-9,炉温曲线的第一个保温区为“脱气区”，目的是让浆料内部的有机载体稳定地挥发，这时的温度较低还没有达到低熔点玻璃粉熔融的温度，有利于降低浆料内部气泡的产生。同时该区加入一定流量的压缩空气，让载体迅速地离开炉内防止有机成分的燃烧不完全造成的炭化。,脱气区,基本知识炉温曲线,p-10,基本知识炉温曲线,保温区,根据材料的配方选择合适的温度使浆料中的低熔点玻璃粉稳定融化并粘结浆料中固体成份。由于有机载体在脱气区已挥发完毕，为了保证较高的温度均匀性，该区不需要额外的供排气系统。,间歇区,为了防止玻璃基板出现扇形形变，选择整个玻璃基板同时降温。,p-11,基本知识退火炉的作用,作用：减少玻璃基板在高温烧结时的变形量。 玻璃在生产、加工、储存和运输等过程中均可造成玻璃内部的应力集中，因此，在彩色pdp基板玻璃还没有涂敷任何涂层前，应对该基板玻璃以较高温度退火（该退火温度要比以后pdp任何涂层的烧结温度都高），使得pdp在退火时将因应力的原因使玻璃易发生变形的地方在涂敷前充分变形，这样在以后较低的烧结温度下玻璃变形将大大减小。,p-12,coc量产用烧结炉,p-13,coc量产用烧结炉目的,烧结炉用于pdp中国量产线烧结工艺，以印刷/干燥工艺结束后的基板表面形成的材料为目标的温度进行加热、排气从而完全消除binder均匀的烧结。,烧结炉,退火炉,退火处理炉为了fhd生产，在烧结工艺前对玻璃面板提前进行高温处理，使得烧结工艺后面板的变形最小化。,p-14,coc量产用烧结炉玻璃基板尺寸,p-15,coc量产用烧结炉设备清单,p-16,coc量产用烧结炉基本规格,p-17,coc量产用烧结炉烧结炉结构,coc一期“烧结炉和退火炉”（共8台）选定的制造商为hanwha公司，下面主要以hanwha的设计方案为依据进行讲解。 1) coc所用烧结炉为2段加热式烧结炉（2段加热式烧结炉：共3层，上2层加热，最下层返回。）。 2) 炉体主要分为入口buffer区、1次升温区、1次保温区、2次升温区、2次保温区、徐冷区、快速冷却区、return c/v、背面cleaner。,p-18,coc量产用烧结炉炉体介绍,1）为了避免在烧结过程中炉体产生灰尘对基板造成污染，在烧结炉炉体的1、2层炉体顶部和两侧均采用neoceram glass做muffle，而入口 c/v和返回部采用sus304制作muffle； 2）为了隔热每层炉体底部均采用coating材质制作; 3）为了避免setter在传送过程中同roller摩擦产生灰尘从而达到改善炉体内部的洁净度的目的，1、2层roller采用陶瓷材质，而返回部为了达到良好的冷却效果，采用不锈钢和陶瓷材质制作； 4）炉体的cover采用sus和涂装材料制作；在cover和内壁间的隔热材料采用陶瓷材质制作。 5）设备cover表面温度：room temp20以下。,neoceram glass：陶瓷微晶玻璃或陶瓷结晶化玻璃。 优点：1、良好的耐热冲击性能；2、低膨胀系数；3、电气导热性佳。,p-19,升温区、保温区剖面图,coc量产用烧结炉炉体介绍,p-20,徐冷区剖面图,徐冷下部组成,coc量产用烧结炉炉体介绍,p-21,coc量产用烧结炉加热器、t/c,炉体内温度探测t/c的设置： 加热区t/c是3个/zone来进行温度控制（在宽度方向左、中、右方向设置，分为三个区进行控制）；在加热区过渡到保温区的分界处t/c设置为6个/zone ；在退火区温度t/c设置左、中、右4列 12个/zone来进行控制（分为12个区进行温度控制）。,加热器设置：陶瓷红外加热，上部设置。 加热器数量：4ea/zone,p-22,炉体内温度探测t/c的设置,coc量产用烧结炉加热器、t/c,p-23,coc量产用烧结炉温度控制系统,1）加热区温度的控制方式： scr采用pid连续性反馈方式，控制温度均匀性好，由于价格昂贵只能选择性地使用在heating 1和heating 2#； ssr采用pid on/off反馈方式，因此用在温度较容易控制的保温区和退火区。 2）快速冷却区： 在每个区的顶部和底部设置冷却板并导入冷却水（pcw）来实现基板的冷却，同时中部通入低压cda。return部、急速冷却部、入口部3处(左、中、右)安装可测量基板温度的非接触式温度sensor并在面板上进行温度显示。,pid：proportional-integral-derivative，即比例积分微分。 pid是依据瞬时误差（设定值与实际值的差值）随时间的变化量来对加热器的控制进行相应修正的一种方法。,p-24,coc量产用烧结炉送气与排气系统,1）进气系统：高压cda由coc提供 进气管材料：不锈钢材质； 进气控制：流量计valve。 2）徐冷区冷却气体进气系统： 冷却气体由安装在设备上的fan从clean room采集； 进气管材料：不锈钢材质； 进气控制：节气闸。 3）return c/v冷却气体进气系统： 安装在设备上的fan从clean room采集； 进气管材料：al; 进气控制：节气闸。,p-25,1）有机排气系统：直接排气； 排气管材料：不锈钢； 排气控制：节气闸。 2）热排气系统：直接排气系统； 排气管材料：不锈钢。 3）return c/v热排气系统：直接排气系统 排气管材料：不锈钢。 4）设备表面的供排气系统：直接进气和排气； 导管材料：螺旋输送管。,coc量产用烧结炉送气与排气系统,p-26,供气/排气数、valve位置,供气使用的air是洁净间的air,coc量产用烧结炉送气与排气系统,p-27,有机排气system及工程scope概略图,coc量产用烧结炉送气与排气系统,p-28,coc量产用烧结炉载板,1）载板的作用： pdp基板玻璃在烧结后的变形、翘曲对印刷封接非常有害，严重影响显示图象质量。减小变形的方法是烧成时在基板玻璃下垫一块衬板。 2）载板的种类 a）大理石衬板：平整度高、热容量适中，但热冲击性能差、寿命短。 b）球墨铸铁衬板：热稳定性好，但热容量太大。 c）微晶玻璃衬板：热容量小、轻便，但热稳定性较差，多次烧结会变形。,p-29,适用setter的尺寸,coc量产用烧结炉载板,p-30,coc量产用烧结炉各部分的功能、温度与规格,入口buffer区 功能：为c/r的空气不流入到炉内做好充分的对策。 规格： setter移送 : 连续驱动； 炉内壁材质 : 用neoceram防止炉内污染； 外部气体流入防止对策: 入口处安装shutter。,p-31,coc量产用烧结炉各部分的功能、温度与规格,1次升温区 常用温度:23350 最高温度：400 1次保温区 常用温度：350450 2次升温区 常用温度：350580 2次保温区 常用温度：580,规格： 炉内壁材质：用neoceram防止炉内污染； 温度控制方式：pid控制； setter移送方式：连续驱动； setter移送速度： 6001000mm/min （基准：690mm/min）； heater max设计规格 : tact(100sec/setter)115%； heater 位置 : 上(左-中-右)zone个别控制。,p-32,coc量产用烧结炉各部分的功能、温度与规格,徐冷区 常用温度：580320 上部：加热 下部：冷却 规格： 炉内壁材质：用neoceram防止炉内污染； 温度控制方式：pid控制； setter移送方式：间歇驱动； setter移送速度：40007200mm/min； 冷却最大设计规格 : tact(100sec/setter)115%（出口温度350以下）； 外部气体流入防止对策：出口安装shutter。,p-33,急速冷却区 常用温度：320250以下 冷却组成：上部/下部冷却 规格： 温度控制方式： 冷却水&高效空气过滤器过的空气（inverter控制）； setter移送方式：间歇驱动； setter移送速度：40007200mm/min； 冷却最大设计规格 : tact(100sec/setter)115%（出口温度250以下）。,coc量产用烧结炉各部分的功能、温度与规格,p-34,return c/v&背面cleaner 常用温度：60以下 规格： setter移送方式：连续驱动； 排放前centering unit安装； 确保buffer zone 5个以上。,coc量产用烧结炉各部分的功能、温度与规格,p-35,coc量产用烧结炉基本流程,p-36,coc量产用烧结炉烧结炉示意图,一个温度曲线,p-37,九点温度测定法,coc量产用烧结炉温度均一性规格,p-38,coc量产用烧结炉温度均一性规格,p-39,coc量产用烧结炉设备的维护及维修,1）在设备运转初期，对炉体内部的清洁采用1次/月（前三个月），主要对炉体内部四周和roller的清洁；以后采用1次/23月（一年内）；一年后采用1次/半年； 2）供排气管道采用便于清理的设计； 3）设备内关键零部件（roller、sensor和heater）采用台架容易更换的方式。,p-40,coc烧结工艺介绍,p-41,coc烧结工艺介绍烧结工艺的使用工序,1.前基板制造工序 1）bus电极制作 2）前介质制作 2.后基板制造工序 1）add电极制作 2）后介质制作 3）障壁制作 4）荧光粉烧结,p-42,coc烧结工艺介绍相关工序烧结工艺参数（1）,p-43,coc烧结工艺介绍相关工序烧结工艺参数（2）,p-44,coc烧结工艺介绍bus&add电极烧结温度曲线,580-20min,9.2/min,-8.7/min,350-10min,17.4/min,p-45,coc烧结工艺介绍fd烧结温度曲线,17.3/min,400-10min,8.0/min,580-20min,-8.7/min,p-46,coc烧结工艺介绍rd烧结温度曲线,17.1/min,400-10min,8.0/min,560-20min,-7.4/min,p-47,coc烧结工艺介绍 烧结时升温速率与介质表面状态和介质缺陷的关系,介质烧结时会产生以下反应: cxhyoz+o2 co2+h2o 若升温速率太慢,则烧结时间太长，不利于生产； 若升温度速太快，介质里边的气体会冲出介质表面形成空洞，或由于介质表面有机树脂挥发太快而使表面过早固化，包住了介质里边的气体使介质内部产生气泡； 使介质里边的树脂因缺少氧气而无法氧化、分解成气体，造成介质层绝缘性能下降，在放电时易产生打火。,p-48,coc烧结工艺介绍br烧结温度曲线,17.1/min,380-20min,8.6/min,560-20min,-8.0/min,p-49,coc烧结工艺介绍ph&sl烧结温度曲线,17.3/min,400-20min,6.1/min,510-15min,-7.6/min,p-50,coc烧结工艺介绍注意事项,1)每次烧结时，高于应变点温度的降温速率应严格与玻璃退火时的降温速率相同。彩色pdp用基板玻璃要经过多次高于应变点的烧结，而在高于应变点温度烧结时，降温速率不同会造成玻璃比容的变化，这样就使玻璃出现收缩和拉伸现象。相反，若以同样速率降温，不仅可以消除不同批次玻璃之间热收缩性的差异，而且可以在以后烧结中使热变形达到最小。,p-51,2)热处理温度应由高到低逐渐变化，在两次高温处理之间不应出现较低的烧结温度。这就对彩色pdp各种浆料的选择和应用顺序提出了必要的限制。对于彩色pdp应用的烧结温度相同但不能同时烧结的浆料，可以采取先烧结的浆料烧结温度提高，保温时间缩短，后烧结的浆料烧结温度降低，同时延长保温时间的方法。这样可以避免玻璃在应变点以上比容的反复变化以及玻璃因缺陷而造成热变形。这样做对pdp各种浆料也有益处：后面的烧结不会影响前面烧结的结果。,coc烧结工艺介绍注意事项,p-52,3)保证烧结炉温