玻璃CNC加工技術探討

CONTENT一、COVERLENS功用1.1COVERLENS功能1.2COVERLENS構成二、玻璃加工制程2.1切割、CNC2.2拋光2.3化強三、CNC加工與玻璃硬度關系3.1玻璃種類3.2玻璃硬度與CNC四、鐳射切割4.1鐳射切割原理4.2鐳射切割優(yōu)缺點2021/5/91一、COVERLENS功用1.1COVERLENS功能TOUCHPANEL一般由三部分構成：1、COVERLENS：作用：保護TOUCHSENSOR，硬度較高（>7H），背面印刷油墨（LOGO、黑框等）；2、TOUCHSENSORGLASS：作用：識別觸控位置，并將位置坐標回饋系統(tǒng)，目前較流行投射電容屏（支持多點觸控）；3、LCM：作用：提供顯示信息、畫面；2021/5/92一、COVERLENS功用1.2COVERLENS構成COVERLENS主要由三部分構成：1、玻璃：作用：COVERLENS主體結構，硬度高（>7H），油墨及Coating層承載體；2、Coating層：作用：依不同應用需求，可CoatingVM\NCVM\AR\AG\AS效果；3、油墨：作用：印刷在玻璃背面（即下表面），可印刷黑框、LOGO、ICON、IR、定位線、料號等；2021/5/93一、COVERLENS功用1.2COVERLENS構成-玻璃目前采購的玻璃約有兩種（按生產工藝分）：1、流動床法在溶融錫表面上將溶融玻璃水平式拉曳成板狀基板，一般適用于大板型量產之蘇打石灰玻璃板的制造。2、溶融向下曳引法美國公司所開發(fā)的方法，其方法是由溶融之兩測垂直方向流下，而形成平坦狀玻璃基板。2021/5/94一、COVERLENS功用1.2COVERLENS構成-Coating層VM\NCVM\AR\AG\AS

Coating方法及作用：ItemDescriptionProcessPhotoVM/NCVMVacuumMetalization/

NonConductiveVacuumMetalizationSputterAR增透Anti-ReflectionSputterAG抗眩Anti-GlareSprayAS防污Anti-SmudgeSpray備注：Sputter---金屬濺鍍Spray---高壓噴涂2021/5/95一、COVERLENS功用1.2COVERLENS構成-Coating層Coating與印刷關系及Coating面選擇：Item印刷前印刷后正面反面(印刷面)VM/NCVM●●AR(增透)●●●AG(抗眩)●●AS(防污)●●AG+AS，AR+AS，F(xiàn)CL一般僅限于制程研究，因單價較高，均無量產，目前也沒有客戶有兩種Coating

方式以上的組合需求，一般只要求一種Coating處理；AG+AR不可行，無意義；VM/NCVM須Coating在COVERLENS反面，且一定要在油墨印刷前，因為與油墨在同一面，若在油墨印刷后Coating

VM/NCVM，可能會破壞油墨效果；目前少有此Coating實績；AR可依客戶需求Coating在正面、反面或雙面，考慮到后續(xù)DB(全面貼合)制程，一般AR在正面光損失率更小(≈0.2%)，且客戶也多要求Coating在正面；2021/5/96一、COVERLENS功用1.2COVERLENS構成-油墨客戶要求的印刷效果通過油墨來實現(xiàn)，油墨印刷在玻璃反面（即下表面），可印刷黑框、LOGO、ICON、IR、定位線、料號等，圖例

：印刷要點：每道印刷需一張網版；網版數量取決於CoverLens圖面上的

印刷需求，一般情況下，外形的黑墨

印刷兩道，其餘各種需求，如半透，

IR等，條件相同(顏色厚度要求等)的

可合在一道墨上，其餘均為單道墨;客戶LOGO等一般使用鏡面銀，銀油

一般需在印刷後，再補一道墨，防止

銀油氧化問題，如黑墨有兩道情況

下，一般使用第二道墨進行保護。2021/5/97一、COVERLENS功用1.2COVERLENS構成-油墨油墨印刷機臺：光學玻璃玻璃承載治具油墨網版刮刀參數介面印刷開始，網版向下移動壓至COVERLENS開始印刷；印刷結束，網版向上移開，人員用吸嘴將已印刷好的COVERLENS取出放置，而后進行高溫固化。2021/5/98一、COVERLENS功用1.2COVERLENS構成-油墨每道效果均需一道油墨印刷，印刷時每個COVERLENS機種均需有對應的承載治具，考慮到各家油墨特性及網版、治具的制作精度，故網版、治具設計時需注意以下要點：網版設計：1、網版外框常用規(guī)格：≥10.1寸700mm×500mm；＜10.1寸600mm×400mm2、一般網版的尺寸公差為±0.03mm。3、網版相關參數需製成表并置於網版圖中。治具設計：1、治具常用規(guī)格：產品≥10寸：480mm×250mm；產品＜10寸：400mm×200mm2、置具中放置槽外型尺寸為產品尺寸，公差為(上限為最大值加0.05mm)與(上限為最大值加

0mm)；

例如：當產品尺寸為A±0.1mm時，其放置槽外型尺寸為

A+0.15/+0.10mm3、Coverlens放置框邊需倒角C0.2,防止玻璃刮傷。治具四周倒角C0.5。4、四角需加直徑為5mm的玻璃角；5、溝槽深度為玻璃厚度+0.1mm;2021/5/99二、玻璃加工制程2.1切割、CNC玻璃加工制程大體如下：切割CNC仿形化強素玻璃Packing洗凈檢查洗凈檢查拋光研磨刮傷不良2021/5/910二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-素玻璃切割素玻璃切割：將母板玻璃(大板)切割成小板以利CNC仿形，技術要點：1、小板單邊預留量0.3或0.4mm(可視玻璃強度選擇)，預留量越大，到CNC仿形時進刀量越大，磨頭損耗越嚴重，且可能發(fā)生崩刀危險；預留量過小，若由于CNC機臺晃動等原因，可能導致CNC仿形的玻璃尺寸偏小離異。2、外形R角或C角較大的，可先行切割邊角，以減輕CNC仿形的工時。切割機臺金鋼石砂輪2021/5/911二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-素玻璃切割玻璃圖面單邊預留0.3mm或0.4mm外形R角過大，可先切邊以利CNC外形R角2021/5/912二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-CNC仿形CNC仿形：用CNC銑出客戶圖面要求的外形、磨邊和通孔等，技術要點：1、CNC時須用水注持續(xù)沖洗，使溫度降低，減少因溫度升高而造成玻璃崩裂、漲縮等問題，且可將磨出的玻璃粉屑沖走，減少玻璃表面刮傷機率。2、采用十軸精雕機，一次成型，無需再次裝夾磨頭，也無需再次進行玻璃定位，省工時，且對位精度較高。CNC銑床可同時多片CNCCNC仿形中2021/5/913二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-CNC仿形CNC磨頭：CNC只使用一個磨輪，但將外形、通孔、導角的加工刀輪都集成在一起，這樣就可以玻璃放置在載臺后不用再取下，各種加工依序完成，保證精度，節(jié)省工時。正視圖側視圖①

②

③

④

玻璃外形加工①

②

③

④

玻璃通孔及磨邊玻璃上R/C角磨邊玻璃下R/C角磨邊2021/5/914二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-CNC仿形1、為何要進行磨邊：因玻璃外形加工時，上下表面邊緣處會產生沙崩，崩邊等不良，需再進行磨邊以消除不良。2、外形磨邊與導角磨邊有何區(qū)別：

A-外形磨邊一般磨輪面是豎直的，金剛石磨砂面約380目，較粗糙；

B-導角磨邊，依客戶需求可為R角或C角，磨輪面是呈一定角度或一定弧度，金剛石磨砂面約800目，較精細，可降低崩邊不良率；3、CNC進行時，受機臺震動、磨輪及玻璃特性等影響，其產出的玻璃成品規(guī)格具有一定極限，超出制程

能力的設計將無法實現(xiàn)。2021/5/915二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-CNC仿形CNC加工能力2021/5/916二、玻璃加工制程2.2拋光為何要進行拋光：玻璃原母板自帶、CNC仿形時及運輸等均可能造成刮傷不良，不良品須進行拋光后方能進入化強制程；如何進行拋光：仿形后，將不良品放入拋光機將進行拋光，利用拋光粉將玻璃表面研磨拋光。切割CNC仿形化強素玻璃Packing洗凈檢查洗凈檢查拋光研磨刮傷不良玻璃加工制程2021/5/917二、玻璃加工制程2.2拋光參數設定LappingtheSizeofLargest：φ350mm(210mm*280mm)LappingGlassThickness：0.5~3.0mmLappingPlateFlatness：≤0.005mmGrindingSurfaceFlatness：≤0.002mmGlassThicknessUniformity：≤0.008mm拋光能力拋光室拋光機臺拋光機內部2021/5/918二、玻璃加工制程2.3化強為何要進行化強：素玻璃無法承受較大外力壓迫，化強后玻璃硬度增加，抗壓能力增加，一般硬度能>7H；如何進行化強：將玻璃放入化強爐中(爐溫約400度)，用置換液KNO3中的K把玻璃中的Na離子置換出來，從而提高硬度。化強爐化強過程監(jiān)控2021/5/919二、玻璃加工制程2.3化強化強的原理：化強是將KNO3中的K把玻璃中的Na離子置換出來，從而提高硬度。為什么K-Na交換能增加玻璃強度：離子交換使大的離子和玻璃內更小的離子交換時會產生壓應力，離子交換可以看成是離子擴散，而堿離子半徑大，擴散系數大，適合進行離子交換；另外，離子擴散程度的大小依賴于玻璃的內部構成，這也是目前青版與白版玻璃化強后應力層深度有差別的原因。K-Na置換產生應力層CS2021/5/920二、玻璃加工制程2.3化強從實驗數據看出：同一厚度玻璃，當化強溫度升高，離子交換深度DOL加大，但表面壓應力減小。2021/5/921三、CNC加工與玻璃硬度關系3.1玻璃種類目前所用玻璃基本大類有兩種：1、青玻：目視多呈青色；供應商有浙玻、洛玻、中央硝子等，特點：①硬度較高鋁玻璃差；

②CNC加工較容易，磨頭損耗相對較?。虎刍瘡姾髴ι顚虞^淺，約有8um\10um。2、白玻：目視多呈白色透明，特點：①硬度較其它玻璃強；

②CNC加工時磨頭損耗相對較大；③化強后應力深層較深，約有40um。值得注意的是，目前市面上有多種高鋁玻璃，其參數大致相當，但材料制程等可能有差異。2021/5/922三、CNC加工與玻璃硬度關系3.2玻璃硬度與CNC玻璃硬度與CNC加工關系密切，玻璃硬度越高：1、切割、CNC難度越大，切割刀輪及磨頭損耗越嚴重；2、刀輪行走速度要放慢，且崩刀機率增加，工時延長；3、刀輪更換更頻繁，造成成本上升，工時延長；4、切斷面更有可能產生崩邊不良率，且平整度更不好把握；Sodalime玻璃高鋁玻璃DOL：≧10umCS：>350MPaDOL：≧40umCS：>600MPa化強后化強后化強前CNC化強前CNC每個磨輪可加工約70~80pcs每個磨輪可加工約40~50pcs從實際經驗得出：同一厚度，硬度越高之玻璃，CNC加工時，磨輪損耗率越高。玻璃越厚，磨輪損耗率越高；單邊預留量越大，磨輪損耗率越高；2021/5/923三、CNC加工與玻璃硬度關系3.2玻璃硬度與CNCOGS：目前業(yè)界正評估TOUCHONCOVER，即將TOUCHSENSOR線路及油墨先做到已強化后的大板玻璃上，再進行小板切割、仿形；也就是COVERLENS和TOUCHSENSOR功能集合在oneglass上，可節(jié)省成本及工時；經第一階段切割實驗，發(fā)現(xiàn)滲透刀輪可以切割應力層深度為10um，22um的玻璃；Sodalime（DOL=10um）高鋁玻璃（DOL=22um）磨邊、鉆孔ok。磨頭使用正常。有刮傷產生，對sensor及印刷層有影響。因切割制程存在加工公差(0.1mm)、且切割斷面存在不平整度(0.042mm)、CNC加工的公差(0.05mm)，故周邊及孔邊有白邊。磨邊、鉆孔ok。磨頭消耗大，約正常品的3倍。有刮傷產生，對sensor及印刷層有影響。因切割制程存在加工公差(0.1mm)、且切割斷面存在不平整度(0.057mm)、CNC加工的公差(0.05mm)，故周邊及孔邊有白邊。切割實驗得出：雖然金剛石刀輪可切割DOL=22um強化玻璃，CNC也可鉆孔，但也存在切斷面平整度不佳等問題，且目前試驗數量太少(10pcs)，還計算不出刀輪的磨損率，但預計將比目前切割未強化玻璃的損耗率高。2021/5/924三、CNC加工與玻璃硬度關系3.2玻璃硬度與CNC滲透刀輪：1、刀輪外徑2mm，內徑0.8mm，厚度0.65mm，在刀輪外圍是金剛石磨砂面，是真正對切裂有影響的部分，其角度為110°，齒數135齒(周)，齒深10um。2、滲透刀輪切裂玻璃后，玻璃斷面分為三層。第一層為刀輪下刀深度，由刀輪切裂形成；第二層為刀輪滲透層，在滲透刀輪和壓力作用下形成，如右上圖，刀輪滲透層為規(guī)則柵欄狀；第三層為切裂完成后玻璃自動滲透行程。刀輪示意圖切斷面2021/5/925四、鐳射切割4.1鐳射切割原理鐳射切割的基本原理是利用激光引致的應力使玻璃“分離”。通過聚焦光路在玻璃表面形成橢圓型的聚焦點，橢圓的聚焦焦點保證了激光能量在切割線兩側的均勻的和最優(yōu)化的分布。玻璃強烈地吸收特定波段的激光，幾乎所有的激光能量都被玻璃表面15微米吸收層所吸收，相對玻璃表面移動激光光點形成所需的切割線。選擇合適的移動速度，保證既有足夠的激光熱量在玻璃上形成局部的應力紋樣分布（設定的切割線），同時又不會將玻璃融化。所以鐳射切割玻璃與切割金屬是不同的。

鐳射切割金屬鐳射切割玻璃熔融切割應力切割2021/5/926四、鐳射切割4.1鐳射切割原理圖中可看出，光波長>5000nm（即5um）時，光透過率基本為0，說明無論是超白玻璃還是綠玻璃都能100％吸收波長超過5um的光，而目前玻璃切割最成熟的是使用波長為10.6um的激光器，故玻璃能全部吸收激光能量，減少損耗。波長約>5um時，玻璃能吸收100％激光。2021/5/9