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对手机屏中断路和短路的单元进行切割或熔接，实现液晶线路激光修复原理

news 来源：原创 2025/6/25 11:50:25

摘要

手机屏液晶线路的断路与短路故障严重影响显示性能，传统修复方法存在精度不足与二次损伤风险。激光修复技术通过精确调控能量密度，对短路单元实施选择性切割，对断路单元进行熔融连接，实现微米级线路的无损修复。本文从激光与材料的相互作用机制出发，解析基于纳秒 / 皮秒脉冲激光的切割熔接原理，为手机屏高良率修复提供理论支撑。

引言

随着手机屏向高分辨率（如 4K）和柔性化发展，线路密度已达 400PPI 以上，对应线路宽度 < 5μm。ITO 导电膜或金属布线的断路、短路缺陷占面板失效原因的 62%。传统机械修复（如 FIB）效率低且成本高昂，而激光修复凭借非接触、热影响区小（<5μm）的优势，将修复良率从传统方法的 60% 提升至 90% 以上。其核心在于利用激光的高能量密度特性，实现对纳米级材料的精准改性。

激光修复的材料作用机制

1. 短路缺陷的激光切割原理

当手机屏线路因异物附着或光刻污染发生短路时，激光切割通过以下机制实现隔离：

能量选择性吸收：采用 1064nm 红外皮秒激光（脉宽 10^-12 秒），其波长与 ITO 导电膜的吸收光谱高度匹配，功率密度达 5×10^7W/cm² 时，短路处材料瞬间汽化（汽化热 3267kJ/kg），而玻璃基板（软化点 500℃）因热扩散效应几乎不受影响。

热影响区控制：配合氮气辅助吹扫，一方面冷却切割区域抑制氧化，另一方面吹走熔渣，将热影响区控制在光斑直径（3-10μm）的 1/10 以内，避免相邻线路热损伤。

2. 断路缺陷的激光熔接原理

针对线路断裂（如 ITO 膜裂纹），激光熔接通过热传导与深熔焊机制重建通路：

能量阈值调控：以 20ns 脉宽的 532nm 绿光激光为例，当能量密度达到 25mJ 时，断点处金属（如铜熔点 1083℃）迅速熔融形成熔池，冷却后在表面张力作用下凝固为柱状晶结构，电导率恢复至原始线路的 90% 以上。

动态过程控制：通过调整扫描速度（10-50mm/s）控制熔接长度，100μm 以内的断裂可通过单次脉冲完成修复，且熔接处电阻值≤10Ω，与原始线路差异 < 5%。

修复工艺的精准实现

1. 缺陷定位与参数优化

AI 视觉检测：利用高分辨率工业相机（分辨率≥1μm）结合 CNN 算法，对短路点的电阻异常（<1Ω）或断路处的热斑（温度差> 10℃）进行亚微米级定位，误差 < 1μm。

参数调制策略：短路切割采用高频率（10kHz）、低能量（20mJ）模式，逐点扫描去除短路桥接；断路熔接则用低频率（1kHz）、高能量（40mJ），确保熔池充分融合。

2. 典型工艺参数示例

讨论

激光修复的核心挑战在于能量 - 尺度的精准匹配：对于手机屏中 200nm 厚的 Al 布线，需将激光光斑控制在 5μm 以内，同时能量波动≤5% 才能避免过熔或熔接不充分。未来结合飞秒激光的 “冷加工” 特性（热影响区 < 1μm），有望实现柔性屏 PI 基板上的线路修复，进一步拓展应用场景。

显示面板激光修复设备：精密修复解决方案

新启航水冷激光修复设备搭载NW激光器，整合精密光学系统、镭射加工/观测专用显微镜及光学物镜，构建起高精度修复核心架构。设备采用X/Y轴自动精细调节、Z轴半自动智能调节模式，搭配大理石精密光学基础载物平台，以卓越的稳定性和操控性，实现对工件特定材质层短路缺陷的精准修补，展现出强大且专业的镭射修复能力。

一、多元适配的应用场景

本设备专为TFT-LCD系列液晶面板修复设计，可覆盖15.6寸至120寸全尺寸范围，精准攻克LCD面板常见不良现象。无论是恼人的亮点、暗点，还是复杂的断半线、竖彩线、竖彩黑线、单竖黑线、双竖黑线及横网等缺陷，都能通过先进的镭射修复技术快速处理，为液晶面板品质提升提供可靠保障。

二、智能协同的先进控制系统

设备采用前沿多线程技术、COM技术，深度融合运动算法与图像视觉算法，实现电机驱动系统、激光控制系统、图像识别系统的高效联动。凭借微米级精准控制能力，可快速、准确锁定产品缺陷点。此外，设备提供全自动四孔鼻轮调焦功能，并支持选配四孔电动鼻轮，满足多样化使用需求。同时，简洁直观的操作界面设计，大幅降低操作人员的学习成本与使用门槛。