离线式TCO镀膜玻璃炸裂的原因及对策

蒋振伟，薛文鑫（河南安彩高科股份有限公司，河南安阳455000）

离线式TCO镀膜玻璃炸裂的原因及对策

蒋振伟，薛文鑫
（河南安彩高科股份有限公司，河南安阳455000）

阐述了采用nAERO辅助气溶胶薄膜沉积技术制备TCO镀膜玻璃时，在TCO玻璃生产线上出现的玻璃连续炸裂的问题，通过分析和多次对加热炉温度曲线、气浮台高度、镀膜腔室尾气排放量、加热炉与镀膜腔室间隙等工艺及设备调整，对可能存在的原因逐一排查，最终确定炸裂的主要因素，并加以改进，使离线式TCO镀膜玻璃炸裂问题得到了最终解决。

nAERO辅助气溶胶薄膜沉积技术；离线式TCO镀膜玻璃；玻璃炸裂；冷风

1　 TCO镀膜工艺介绍

TCO镀膜玻璃生产线采用nAERO辅助气溶胶薄膜沉积技术，TCO玻璃生产线布局如图1所示，玻璃原片进入加热炉，由加热炉提供nAERO辅助气溶胶薄膜沉积反应所需要的温度，进入镀膜单元1，进行第一次TCO镀膜，然后进入再加热炉，再进入TCO镀膜单元2进行第二次TCO镀膜，然后进行退火、检验、下片、包装。因为TCO镀膜时会产生沉积物沉淀在镀膜腔内，这种废弃沉积物会影响TCO玻璃的镀膜质量，每隔一定时间，需要将镀膜单元从镀膜区移动到清洁区，因此要求镀膜单元必须能够顺利从加热炉中间移出来。

2　问题论述

采用nAERO辅助气溶胶薄膜沉积技术进行TCO镀膜，需要将温度升至610℃左右，当玻璃通过TCO镀膜单元1和TCO镀膜单元2时，玻璃表面出现了裂纹；当玻璃进入退火炉后，温度迅速下降，导致玻璃裂纹迅速变大，进入检验区时玻璃的整个板面都已破损，导致无法进行正常的工艺生产。

3　原因分析

通过调整设备的工艺参数以及对玻璃裂纹的测量和分析，导致玻璃炸裂破损的原因可能有以下几点：

1）采用nAERO辅助气溶胶薄膜沉积技术制备TCO镀膜玻璃时，生产工艺需要将温度加热到610℃左右，3.2mm玻璃在不足30米的距离内，用时约5分钟，由常温加热到610℃，速度快、距离短、可能存在加热炉温度曲线设定不良、玻璃受热不均、产生变形裂纹，可能是造成玻璃炸裂的原因。

2）TCO镀膜单元两侧的陶瓷辊子暴露在空气中，在镀膜机和加热炉的连接处，镀膜单元的正上方，安装有抽风罩，抽风罩连接有风机，在正常工艺生产时产生的尾气经此风罩抽取到尾气处理设备中，安装此风罩的目的是防止镀膜时有原料微泄漏对人体造成伤害。当风罩风机开始抽风时，陶瓷辊子的温度无法依靠加热炉的热风进行加热，造成此两侧的陶瓷辊子温度低，当炽热的玻璃原片经过陶瓷辊子时，遇低温的陶瓷辊子急冷降温，可能是造成玻璃炸裂的原因。设备相对位置如图2所示。

3）由于离线式TCO镀膜工艺对玻璃传输稳定性要求很高，为了保证镀膜工艺，镀膜腔室内的玻璃传输采用气浮台传输，气浮台表面设计与水平面存在一定的角度，一定的倾斜产生的重力保证了玻璃的正常传输，同时也造成了入口端略高于出口端；玻璃由加热炉进入镀膜腔室内时，玻璃下表面与气浮台有一定的接触，产生摩擦甚至碰撞到气浮台，产生裂纹，可能是造成玻璃炸裂的原因。

4）由于TCO镀膜时会产生沉积物沉淀在镀膜腔内，这种废弃沉积物会影响TCO玻璃的镀膜质量，每隔一定时间，需要将镀膜单元从镀膜区移动到清洁区，因此要求镀膜单元必须能够顺利从加热炉中间移出来，造成了TCO镀膜单元与加热炉之间留有镀膜单元进出加热炉的通道，此通道间隙过大，当风罩风机启动时，冷气流从热玻璃下方流动，炽热的玻璃原片与冷气流接触，急速降温，可能是造成玻璃炸裂的原因。加热炉与镀膜单元通道如图3所示。

4　问题对策

1）通过对进出加热炉的玻璃进行多次测试，发现玻璃刚进入加热炉时，产生了比较大的变形。当玻璃在加热炉内前进时，弯曲的玻璃在陶瓷辊子上产生了较大幅度的抖动，当玻璃进入加热炉内3米左右时，这种抖动变得越来越轻，最终在加热炉内5米处，抖动消失；而当玻璃离开加热炉进入镀膜腔室时，玻璃边缘并未出现明显的弯曲变形，证明加热炉对玻璃的加热是均匀的；在其他工艺不变的条件下，通过多次对加热炉的加热曲线进行不同的调整，反复测试；玻璃炸裂问题仍然存在且炸裂情况变化不大，排除了加热炉对玻璃的加热是造成玻璃炸裂的主要因素。

2）针对加热炉与镀膜单元之间陶瓷辊子温度较低，可能造成玻璃炸裂的原因进行对策，对陶瓷辊子进行保温处理，将保温石棉缠裹到辊子上面，在批量玻璃通过后采用红外测温仪对辊子的温度进行测量，经对比发现辊子的温度由300℃升至450℃左右，保温效果明显，通过多次测试10片、20片、30片镀膜情况，玻璃炸裂情况仍然存在，由之前的90%以上的炸裂降低到70%炸裂，陶瓷辊子温度过低是玻璃炸裂的一方面因素。

3）将没有炸裂的玻璃放到检验台上，在透光和反光灯下，可以看到一部分玻璃板面前端有一定的擦伤或划伤，将镀膜单元拉出加热部分，同样可以看到气浮台进口处有摩擦的迹象；通过工具尺测量玻璃划伤位置，以及气浮台进口处摩擦位置，进行比较，发现玻璃板划伤的位置与气浮台进口处摩擦位置相吻合；于是对气浮台的高度进行调整，降低了0.5mm，同时调节气浮压力，在此调整情况下，通过多次测试10片、20片、30片镀膜情况，玻璃炸裂情况有所改善，继续对气浮台高度、压力进行调整，多次测试后玻璃破损率降低到50%，气浮台高度的调整是玻璃炸裂的一方面因素。

4）针对加热炉与镀膜单元之间间隙过大问题进行调整改进。

①首先将加热炉与镀膜单元之间的间隙两侧进行封闭，依据间隙尺寸由机加工车间专门加工4个密封条，进行严密性保温，同时增加尾气抽取量。通过多次测试10片、20片、30片镀膜情况，炸裂情况得到明显改善，在通过的镀膜玻璃中破损率不足15%；

②将加热炉和镀膜腔之间的缝隙用保温棉做了一个隔断，同时仍然有一定的间隙保证排出的尾气能够正常抽取到尾气处理设备中，镀膜玻璃能够顺利地进出到镀膜区，调整尾气抽取量，保证镀膜工艺所需要的工艺参数。通过多次测试10片、20片、30片镀膜情况，除玻璃偶有炸裂外基本得到解决；

③为了保证工艺进一步提升，改善间隙过大造成的环境温差过大的问题，在加热炉与镀膜单元之间，辊子下侧安装了两套加热单元，间隙内的环境温度得到大幅度提升。通过多次测试10片、20片、30片镀膜情况，玻璃炸裂情况得到了的彻底解决，保证了镀膜工艺稳定进行；

④当610℃的玻璃通过加热炉与镀膜单元间隙时，抽风罩顶部的风机将风罩底部的冷风从加热炉和镀膜腔之间的缝隙，吹向玻璃，炽热的玻璃突然遇到冷风冲击，温差过大，造成玻璃一定程度的弯曲变形产生裂纹，或者碰撞气浮台或辊子，这是引起玻璃炸裂的主要因素。加热炉与镀膜单元之间间隙改造如图4所示。

5　总结

对于离线式TCO镀膜，这是一种比较新的TCO镀膜工艺，采用了nAERO辅助气溶胶薄膜沉积技术，这种工艺具有成本低、工艺参数可调、膜层调整灵活等优点，但玻璃炸裂是此镀膜工艺比较难以解决的问题，随着TCO镀膜工艺参数的不断调整，这个问题还会反复出现，严重影响了镀膜工艺稳定性；本文立足于离线式TCO镀膜生产线现场，从加热炉温度曲线工艺、气浮台高度、镀膜腔室尾气排放量以及加热炉与镀膜腔室间隙入手，进行有效设备改造及工艺调整，通过多次测试，抓住问题产生的实质，使问题得到了彻底解决，保证了工艺的稳定性，使生产效率大幅度提高。

[1]Zhang J,Wang M H,Gu J Z.The gas sensing characteristics of ITO[J].Thin films prepared by sol-gel method,Sensors and ActuatorsB,2003,94(1):216-221.

[2]徐慢，袁启华，徐建梅.制备SnO2薄膜时原料中水对其成膜和光电性质的影响[J].功能材料，1995，26（6）:502-504.

[3]谢莲革，沃银华，汪建勋，等.CVD法制备Sb掺杂SnO2薄膜的结构与性能研究[J].浙江大学学报，2005，39（11）.

[4]王豫，水恒勇.化学气相沉积制膜技术的应用与发展[J].热处理，2001(04).

[5]简红彬，康建波，于威，等.SiC薄膜的化学气相沉积及其研究进展[J].微纳电子技术，2006(1):11-15.

(责任编辑：郝安林）

Causes and Countermeasures of off Line TCO Coating Glass Crack

JIANG Zhen-wei,XUE Wen-xin
(Henan Ancai Hi-tech co..Ltd，Anyang 455000,China)

This paper elaborates glass continuous cracking problem occurred on TCO product line when glass coated by nAERO auxiliary aerosol thin film deposition process equipment and analyses the measures.Through many times of adjusting process and equipment,such as heating furnace temperature,airbed height,exhaust emission of coating chamber,gap between furnace and coating chamber in order to check possible reasons one by one,finally confirm the main factor of glass cracking and work out solution so that glass cracking happened on TCO off-line coating could be final solved.

nAERO auxiliary aerosol thin film deposition process;TCO off-line coating;glass cracking;cold air

TQ171

A

1673-2928（2015）02-0035-03

2014-12-11

蒋振伟（1981-），男，安彩高科股份有限公司工程师，长期从事于玻璃生产制造、太阳能镀膜玻璃等研究工作。