COG類LCD電極腐蝕現(xiàn)象分析及改進(jìn)

引言

在液晶顯示行業(yè)即LCD和LCM行業(yè)，COG工藝過程及產(chǎn)品經(jīng)常會(huì)有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，也有許多工廠稱之為電刻蝕。據(jù)調(diào)查，無論國內(nèi)還是國外LCD行業(yè)都有不同程度的腐蝕現(xiàn)象存在，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/腐蝕">腐蝕問題，許多工廠損失巨大，單一生產(chǎn)COG產(chǎn)品的國外工廠出現(xiàn)腐蝕問題后損失可達(dá)百萬人民幣，同時(shí)此種現(xiàn)象不受控，工廠生產(chǎn)時(shí)有時(shí)一粒也不出，但有時(shí)比例高達(dá)100%。

如果對(duì)COGLCD做高溫高濕實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件60℃,90%RH,腐蝕現(xiàn)象會(huì)更加明顯且容易出現(xiàn)，從而利用這一實(shí)驗(yàn)條件可以對(duì)控制的效果進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證。

一、物質(zhì)產(chǎn)生腐蝕的原因有哪些呢?

腐蝕是工業(yè)上普遍存在的一種缺陷，尤其是在管道，建筑等等方面，COG類LCD電極腐蝕也屬于這一范疇,根據(jù)腐蝕的理論，腐蝕的原因主要有以下幾個(gè)方面：

1、電化學(xué)腐蝕

金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸，通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)中，金屬失去電子而被氧化，其反應(yīng)過程稱為陽極反應(yīng)過程，反應(yīng)產(chǎn)物是進(jìn)入介質(zhì)中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物(或金屬難溶鹽);介質(zhì)中的物質(zhì)從金屬表面獲得電子而被還原，其反應(yīng)過程稱為陰極反應(yīng)過程。在陰極反應(yīng)過程中，獲得電子而被還原的物質(zhì)習(xí)慣上稱為去極化劑。

在均勻腐蝕時(shí)，金屬表面上各處進(jìn)行陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的概率沒有顯著差別，進(jìn)行兩種反應(yīng)的表面位置不斷地隨機(jī)變動(dòng)。如果金屬表面有某些區(qū)域主要進(jìn)行陽極反應(yīng)，其余表面區(qū)域主要進(jìn)行陰極反應(yīng)，則稱前者為陽極區(qū)，后者為陰極區(qū)，陽極區(qū)和陰極區(qū)組成了腐蝕電池。直接造成金屬材料破壞的是陽極反應(yīng)，故常采用外接電源或用導(dǎo)線將被保護(hù)金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯(lián)接，以使腐蝕發(fā)生在電位較低的金屬上。

2、吸氧腐蝕

金屬在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解于金屬表面水膜中而發(fā)生的電化腐蝕，叫吸氧腐蝕.例如鋼鐵在接近中性的潮濕的空氣中腐蝕屬于吸氧腐蝕，其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極(Fe)：Fe-2e=Fe2+

正極(C)：2H2O+O2+4e=4OH-

鋼鐵等金屬的電化腐蝕主要是吸氧腐蝕.

3、析氫腐蝕

在酸性較強(qiáng)的溶液中發(fā)生電化腐蝕時(shí)放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。在鋼鐵制品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵表面會(huì)吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就變成一種電解質(zhì)溶液，使水里的H+增多。是就構(gòu)成無數(shù)個(gè)以鐵為負(fù)極、碳為正極、酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池。這些原電池里發(fā)生的氧化還原反應(yīng)是

負(fù)極(鐵)：鐵被氧化Fe-2e=Fe2+;

正極(碳)：溶液中的H+被還原2H++2e=H2↑

這樣就形成無數(shù)的微小原電池。最后氫氣在碳的表面放出，鐵被腐蝕，所以叫析氫腐蝕。

4、應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)

是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于烈紋的擴(kuò)展而互生失效的一種通用術(shù)語。應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌，但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應(yīng)力(不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力，或者兩者兼而有之)和特定的腐蝕介質(zhì)存在。型紋的形成和擴(kuò)展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個(gè)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力值，要比沒有腐蝕介質(zhì)存在時(shí)材料斷裂所需要的應(yīng)力值小得多。在微觀上，穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋，而沿晶界擴(kuò)圖的裂紋稱為沿晶裂紋，當(dāng)應(yīng)力腐蝕開裂擴(kuò)展至其一深度時(shí)(此處，承受載荷的材料斷面上的應(yīng)力達(dá)到它在空氣中的斷裂應(yīng)力)，則材料就按正常的裂紋(在韌性材料中，通常是通過顯微缺陷的聚合)而斷開。因此，由于應(yīng)力腐蝕開裂而失效的零件的斷面，將包含有應(yīng)力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。

5、點(diǎn)腐蝕：是一種導(dǎo)致腐蝕的局部腐蝕形式。

6、晶間腐蝕：晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯(cuò)合的界城，因而，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利區(qū)城。因此，在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕，大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。

7、間隙腐蝕：是局部腐蝕的一種形式，它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成，例如，在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動(dòng)的表面沉積物以及海生物相接觸之處形成。

8、全面腐蝕：是用來描述在整個(gè)合金表面上以比較均勺的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時(shí)，材料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔(dān)心，因?yàn)?，這種腐蝕通?？梢酝ㄟ^簡單的浸泡試驗(yàn)或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測(cè)它。

二、COG類LCD出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象分類

根據(jù)業(yè)界出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象，COG類LCD出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象主要有以下四類：

1、com電極腐蝕

其腐蝕現(xiàn)象發(fā)生在屏沿上的ITO處，如果在顯微鏡下觀察，則會(huì)發(fā)現(xiàn)在發(fā)生腐蝕的部位有臟物存在。

2、ACF下腐蝕

ACF下腐蝕，其腐蝕現(xiàn)象一般發(fā)生在控制端電極的ACF下，且觀察不到明顯的臟物，電壓較高的V0和VOUT容易發(fā)生，一般是在做高溫高濕加電試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。

3、夾縫電極腐蝕

夾縫腐蝕，其腐蝕現(xiàn)象發(fā)生在夾縫處，從顯微鏡下觀察，夾縫處存在黑色物質(zhì)。其產(chǎn)生的機(jī)理可能為清洗不干凈，或者跟清洗液的成分有很大的關(guān)系。

4、COG電極表面腐蝕：

腐蝕在電極ITO表面，呈現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)位置的腐蝕，其它位置正常，在此腐蝕的位置可以見到污染物。

三、COG腐蝕的產(chǎn)生原因歸類：

1、COM電極腐蝕：屬于電化學(xué)腐蝕和應(yīng)力腐蝕，電化學(xué)腐蝕是由于不同金屬具有不同的電化學(xué)電位，或者是同樣的材料但其電位存在勢(shì)差，而每個(gè)COM電極間存電勢(shì)差。由于COM電極在LCD制程中需要進(jìn)行切割作業(yè)，切割過程中如果遇到刀痕破壞COM電極造成裂紋，產(chǎn)生應(yīng)力，在出現(xiàn)腐蝕的環(huán)境中就會(huì)出現(xiàn)COM電極腐蝕。

2、ACF下腐蝕：電化學(xué)腐蝕和間隙腐蝕，除了電化學(xué)腐蝕外，間隙腐蝕是發(fā)生于間隙及有停滯溶液之遮蔽表面處的局部電化學(xué)腐蝕。若要產(chǎn)生間隙腐蝕，必須有一個(gè)間隙其寬度足夠讓液體進(jìn)入，但卻也可使液體停滯不流出，ACF與ITO接觸的位置形成間隙，存有液體等污染離子后加電產(chǎn)生腐蝕。

3、夾縫腐蝕：玻璃夾縫未清洗干凈，留有水份，間隙腐蝕，電化學(xué)腐蝕。

4、ITO電極表面腐蝕：點(diǎn)腐蝕，ITO表面存在污染物造成加電過程中存在電化學(xué)腐蝕。

根據(jù)以上的分析，按照腐蝕方面的理論，COG腐蝕只是按產(chǎn)生腐蝕的不同側(cè)面做了分類，但其基本均屬于電化學(xué)腐蝕，其發(fā)生時(shí)腐蝕基本條件有：溶液，加電，污染，應(yīng)力。對(duì)于COG的工藝控制來說，如果沒有將ITO上的臟物清理干凈，或者是某種溶液存在于電極處，或者LCD制程中造成COG電極損傷，將會(huì)造成LCD加電顯示或一段時(shí)間后COG電極腐蝕。

四、根據(jù)腐蝕原因的控制措施及實(shí)驗(yàn)分析

根據(jù)以上分析，制定如下控制措施，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)條件可以參照LCD可靠性實(shí)驗(yàn)條件執(zhí)行，實(shí)驗(yàn)條件可參照《》，可以加速LCD腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1、COM電極腐蝕：屬于電化學(xué)腐蝕和應(yīng)力腐蝕，由于應(yīng)力的作用存在。所以針對(duì)應(yīng)力的存在進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

1)刀痕壓力控制在0.2kgf/mm2

2)刀痕壓力控制在0.1kgf/mm2

在切割產(chǎn)品時(shí)進(jìn)行控制如下：將刀痕的壓力控制在0.1kgf/mm2以下。

2、ACF下腐蝕：電化學(xué)腐蝕和間隙腐蝕，主要是ACF與ITO接觸的位置形成了間隙，規(guī)范ACF的使用寬度，使之控制間隙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1)ACF寬度大于IC1mm.

2)ACF寬度大于IC2mm.

3、夾縫腐蝕：間隙腐蝕，電化學(xué)腐蝕。這種原因主要是LCD存在縫隙，縫隙內(nèi)存有殘存的液體，在加電過程中造成電化學(xué)腐蝕，因此實(shí)驗(yàn)主要是

1)、LCD清洗后直接壓COG

2)、LCD清洗后用烘箱烘干再COG

4、ITO電極表面腐蝕：點(diǎn)腐蝕，ITO表面存在污染物造成加電過程中存在電化學(xué)腐蝕，這種現(xiàn)象主要是COG的ITO表面存在污染粒子造成的電化學(xué)腐蝕，主要實(shí)驗(yàn)如下：

1)、LCD壓COG前擦拭

2)、LCD壓COG前不擦拭

五、結(jié)論

根據(jù)以上分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，COG類產(chǎn)品腐蝕是可以控制的，主要采取如下控制措施：

1、LCD制程切割時(shí)控制切割壓痕，壓力控制在一定范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)應(yīng)力現(xiàn)象。

2、LCD夾縫清洗完后進(jìn)行烘干處理，有條件的企業(yè)可以用PlasmaCleaner清潔，將不會(huì)有殘留液體存在。

3、綁定IC前要進(jìn)行擦拭，擦拭最好用電子純的酒精或相似專用清洗液，清洗完成后烘干，有條件的企業(yè)最好使用PlasmaCleaner清潔。

4、控制好ACF的使用。

經(jīng)過嚴(yán)格的工藝控制，COG產(chǎn)品的電極腐蝕現(xiàn)象是可控的，認(rèn)真執(zhí)行好電極腐蝕的預(yù)防控制辦法，COG生產(chǎn)過程中就不會(huì)出現(xiàn)電極腐蝕，產(chǎn)品的可靠性將會(huì)大大提高。