玻璃CNC加工技术

COVERLENS功能

TOUCH PANEL一般由三部分构成：

1、COVERLENS：

作用：保护TOUCH SENSOR，硬度较高（>7H），背面印刷油墨（LOGO、黑框等）；

2、TOUCH SENSOR GLASS：

作用：识别触控位置，并将位置坐标回馈系统，目前较流行投射电容屏（支持多点触控）；

3、LCM：

作用：提供显示信息、画面；

COVERLENS构成

COVERLENS主要由三部分构成：

1、玻璃：

作用：COVERLENS主体结构，硬度高（>7H），油墨及Coating层承载体；

2、Coating层：

作用：依不同应用需求，可Coating VM \ 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、定位线、料号等；

COVERLENS构成-玻璃

目前采购的玻璃约有两种（按生产工艺分）：

1、流动床法

在溶融锡表面上将溶融玻璃水平式拉曳成板状基板，一般适用于大板型量产之苏打石灰玻璃板的制造。

2、溶融向下曳引法

美国公司所开发的方法，其方法是由溶融之两测垂直方向流下，而形成平坦状玻璃基板。

COVERLENS构成-Coating层

VM \ NCVM \ AR \ AG \ AS Coating方法及作用：

COVERLENS构成-Coating层

Coating与印刷关系及Coating面选择：

AG+AS，AR+AS，FCL一般仅限于制程研究，因单价较高，均无量产，目前也没有客户有两种Coating

方式以上的组合需求，一般只要求一种Coating处理；

AG+AR不可行，无意义；

VM/NCVM须Coating在COVERLENS反面，且一定要在油墨印刷前，因为与油墨在同一面，若在油墨印

刷后Coating　VM / NCVM，可能会破坏油墨效果；目前少有此Coating实绩；

AR可依客户需求Coating在正面、反面或双面，考虑到后续DB(全面贴合)制程，一般AR在正面光损失

率更小(≈0.2%)，且客户也多要求Coating在正面；

COVERLENS构成-油墨

客户要求的印刷效果通过油墨来实现，油墨印刷在玻璃反面（即下表面），可印刷黑框、LOGO、ICON、

IR、定位线、料号等，图例 ：

印刷要點：

每道印刷需一張網版；網版數量取決於Cover Lens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。

油墨印刷机台：

印刷开始，网版向下移动压至COVERLENS开始印刷；

印刷结束，网版向上移开，人员用吸嘴将已印刷好的COVERLENS取出放置，而后进行高温固化。

COVERLENS构成-油墨

每道效果均需一道油墨印刷，印刷时每个COVERLENS机种均需有对应的承载治具，考虑到各家油墨特性及网版、治具的制作精度，故网版、治具设计时需注意以下要点：

网版设计：

1、網版外框常用規格： ≥ 10.1 寸700mm×500mm； ＜10.1寸600mm×400mm

2、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。

治具设计：

1、治具常用規格：產品≥10寸：480mm×250mm ；產品＜10寸：400mm×200mm

2、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 0.05 mm)與(上限為最大值加 0 mm)；

例如：當產品尺寸為 A ±0.1 mm時，其放置槽外型尺寸為 A +0.15/+0.10 mm

3、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;

切割、CNC

玻璃加工制程大体如下：

切割、CNC-素玻璃切割

素玻璃切割：

将母板玻璃(大板)切割成小板以利CNC仿形，技术要点：

1、小板单边预留量0.3或0.4mm(可视玻璃强度选择)，预留量越大，到CNC仿形时进刀量越大，磨头损耗越严重，且可能发生崩刀危险；预留量过小，若由于CNC机台晃动等原因，可能导致CNC仿形的玻璃 尺寸偏小离异。

2、外形R角或C角较大的，可先行切割边角，以减轻CNC仿形的工时。

切割、CNC-素玻璃切割

切割、CNC-CNC仿形

CNC仿形：

用CNC铣出客户图面要求的外形、磨边和通孔等，技术要点：

1、CNC时须用水注持续冲洗，使温度降低，减少因温度升高而造成玻璃崩裂、涨缩等问题，且可将磨出的玻璃粉屑冲走，减少玻璃表面刮伤机率。

2、采用十轴精雕机，一次成型，无需再次装夹磨头，也无需再次进行玻璃定位，省工时，且对位精度较高。

CNC磨头：

CNC只使用一个磨轮，但将外形、通孔、导角的加工刀轮都集成在一起，这样就可以玻璃放置在载

台后不用再取下，各种加工依序完成，保证精度，节省工时。

①玻璃外形加工

②玻璃通孔及磨边

③玻璃上R/C角磨边

④玻璃下R/C角磨边

1、为何要进行磨边：

因玻璃外形加工时，上下表面边缘处会产生沙崩，崩边等不良，需再进行磨边以消除不良。

2、外形磨边与导角磨边有何区别：

A-外形磨边一般磨轮面是竖直的，金刚石磨砂面约380目，较粗糙；

B-导角磨边，依客户需求可为R角或C角，磨轮面是呈一定角度或一定弧度，金刚石磨砂面约800目，较精细，可降低崩边不良率；

3、CNC进行时，受机台震动、磨轮及玻璃特性等影响，其产出的玻璃成品规格具有一定极限，超出制程能力的设计将无法实现。

抛光

为何要进行抛光：

玻璃原母板自带、CNC仿形时及运输等均可能造成刮伤不良，不良品须进行抛光后方能进入化强制程；

如何进行抛光：

仿形后，将不良品放入抛光机将进行抛光，利用抛光粉将玻璃表面研磨抛光。

化强

为何要进行化强：

素玻璃无法承受较大外力压迫，化强后玻璃硬度增加，抗压能力增加，一般硬度能>7H；

如何进行化强：

将玻璃放入化强炉中(炉温约400度)，用置换液KNO3中的K把玻璃中的Na离子置换出来，从而提高硬度。

化强的原理：

化强是将KNO3中的K把玻璃中的Na离子置换出来，从而提高硬度。

为什么K-Na交换能增加玻璃强度：

离子交换使大的离子和玻璃内更小的离子交换时会产生压应力，离子交换可以看成是离子扩散，而碱离子半径大，扩散系数大，适合进行离子交换；另外，离子扩散程度的大小依赖于玻璃的内部构成，这也是目前青版与白版玻璃化强后应力层深度有差别的原因。

从实验数据看出：同一厚度玻璃，当化强温度升高，离子交换深度DOL加大，但表面压应力减小。

玻璃种类

目前所用玻璃基本大类有两种：

1、青玻：目视多呈青色；供应商有浙玻、洛玻、中央硝子等，特点：

①硬度较高铝玻璃差；

②CNC加工较容易，磨头损耗相对较小；

③化强后应力深层较浅，约有8um\10um。

2、白玻：目视多呈白色透明，特点：

①硬度较其它玻璃强；

②CNC加工时磨头损耗相对较大；

③化强后应力深层较深，约有40um。

值得注意的是，目前市面上有多种高铝玻璃，其参数大致相当，但材料制程等可能有差异。

玻璃硬度与CNC

玻璃硬度与CNC加工关系密切，玻璃硬度越高：

1、切割、CNC难度越大，切割刀轮及磨头损耗越严重；

2、刀轮行走速度要放慢，且崩刀机率增加，工时延长；

3、刀轮更换更频繁，造成成本上升，工时延长；

4、切断面更有可能产生崩边不良率，且平整度更不好把握；

从实际经验得出：

同一厚度，硬度越高之玻璃，CNC加工时，磨轮损耗率越高。

玻璃越厚，磨轮损耗率越高；

单边预留量越大，磨轮损耗率越高；

渗透刀轮：

1、刀轮外径2mm，内径0.8mm，厚度0.65mm，在刀轮外围是金刚石磨砂面，是真正对切裂有影响的

部分，其角度为110°，齿数135齿(周)，齿深10um。

2、渗透刀轮切裂玻璃后，玻璃断面分为三层。

第一层为刀轮下刀深度，由刀轮切裂形成；

第二层为刀轮渗透层，在渗透刀轮和压力作用下形成，如右上图，刀轮渗透层为规则栅栏状；

第三层为切裂完成后玻璃自动渗透行程。

镭射切割原理

镭射切割的基本原理是利用激光引致的应力使玻璃“分离”。

通过聚焦光路在玻璃表面形成椭圆型的聚焦点，椭圆的聚焦焦点保证了激光能量在切割线两侧的均匀的和最优化的分布。玻璃强烈地吸收特定波段的激光，几乎所有的激光能量都被玻璃表面15微米吸收层所吸收，相对玻璃表面移动激光光点形成所需的切割线。选择合适的移动速度，保证既有足够的激光热量在玻璃上形成局部的应力纹样分布（设定的切割线），同时又不会将玻璃融化。所以镭射切割玻璃与切割金属是不同的。

波长约>5um时，玻璃能吸收100％激光。

图中可看出，光波长>5000nm（即5um）时，光透过率基本为0，说明无论是超白玻璃还是绿玻璃都能100％吸收波长超过5um的光，而目前玻璃切割最成熟的是使用波长为10.6um的激光器，故玻璃能全部吸收激光能量，减少损耗。

镭射切割时，激光束在前，冷却喷嘴在后，随着激光光点的移动，冷却嘴将冷空气（水）吹到玻璃表面，对受热区域进行快速淬火，玻璃将沿着应力最大的方向产生断裂，从而将玻璃沿着设定的方向分离。

镭射切割：断面非常平滑，无刮屑；

机械切割：断面不够平滑(玻璃硬度越强，机械切割断面基本上越差)，表面有齿痕(刀轮上的齿轮切割时产生)，有崩边，沙崩，故有玻璃粉屑产生，增加玻璃刮伤风险，导致化强前也需要清洗干净。

镭射切割优缺点

镭射切割与CNC 相比，大量产实绩较少，目前国内多在进行试验阶段。从长期来看，优点非常明显：

1、镭射切割可按设计好的路线一步完成，曲线切割可不用先行切割边角，玻璃单边预留量更灵活；

2、通过调节激光束大小，移动速度等参数，较大强度的玻璃也可切割；

2、边缘非常光滑整齐，不需要后续进行清洁和打磨，应可降低刮伤不良率；

3、激光引发的分离过程产生高强度、自然回火的边缘，没有微小裂痕，避免残破；

4、CNC加工时，机台不可避免会震动，而镭射切割震动量小，切割精度更佳；

5、镭射切割为非接触式，没有磨损；

镭射切割可能存在的缺点：

1、玻璃吸收激光层深度有限(一般15um)，玻璃达到一定厚度(5mm)时，可能无法再进行精确的切割；

2、玻璃平整度差的情况下，切割能力可能受限；

目前镭射切割玻璃并无大量产实绩，所谓优缺点也仅根据其切割原理及小量测试得出的结论，待大量实践验证。