電子產品用玻璃的加工工藝的製作方法

2023-10-07 01:37:29 1

專利名稱：電子產品用玻璃的加工工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種玻璃加工工藝，尤其是一種電子產品用玻璃的加工工藝。
技術背景
隨著技術和生活水平的提高，越來越多的手機，PDA (Personal Digital Assistant),汽車導航系統，MP4，上網本(NetBook)等電子產品進入人們的日常生活。
為了攜帶方便，人們對這些電子產品提出輕、薄小化的要求，因此這些產品的 設計大多採用了小型平面顯示器(FlatDisplay)。
這些平面顯示器的尺寸很小、精度要求高，在加工技術上有較大的難度，所以 過去普遍採用透光率較好的壓克力(Acryl)、PET等高密度塑料材料經擠壓成型或切割研 磨的方式來加工。
但是塑料產品的硬度低，容易被劃傷，使用時間長了發生拉伸變形現象，因此 使用壽命較短。
為了使顯示器產品更漂亮、使用壽命更長、透光率更高，現在普遍用玻璃產 品。傳統的玻璃加工工藝有以下幾種
1)用金剛石刀具切割後經研磨、打孔等複雜的製作工藝製造切割刀具只能切割 成方形，而且切割面非常鋒利、參差不齊。為了使電子產品更美觀，產品設計商把玻璃 設計成多種形狀，有孔或有V形槽的形狀。加工這類產品需要很長的研磨過程才能完 成。而且在加工過程中玻璃不僅多次受外部的物理性撞擊使強度降低，而且產生的玻璃 屑、磨料劃傷或汙染玻璃表面。
2)化學蝕刻方法
利用硝酸(HNO3)和氫氟酸(HF)化學蝕刻玻璃成型。這個工藝雖然有很多優 點，但因使用劇毒、強腐蝕性化學品，不僅威脅著人身安全，而且對環境產生不可逆轉 的嚴重破壞。
3)雷射切割工藝
這是最新的生產工藝。此工藝採用特殊的高熱量雷射，利用瞬間產生的高溫熔 化、切割玻璃。由於玻璃是透明體不容易吸收雷射能量，所以只有在很大的能量下方可 熔化玻璃。其熔切面凹凸不平，表現為鋸齒狀。最大的問題是因高溫產生的內應力，破 壞或降低玻璃強度。發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供了一種電子產品用玻璃的加工工藝，可在不破 壞玻璃強度的基礎上，對玻璃產品進行各種造型製造並保證其精度，且可有效提高生產 效率。
本發明為了解決其技術問題所採用的技術方案是
一種電子產品用玻璃的加工工藝，依先後順序至少包括如下步驟
a.前序加工切割選取待加工玻璃；
b.雙面貼保護膜在待加工玻璃的兩面貼覆保護膜；
c.雷射開窗按設計在待加工玻璃兩面的保護膜上通過雷射對應燒出若干個單 個產品的玻璃圖案，該玻璃圖案界定形成有用區域保護膜和無用區域保護膜；
d.剝離多餘的保護膜將無用區域保護膜揭除，露出無用區域保護膜下的無用 區域待加工玻璃；
e.噴砂蝕刻利用噴砂蝕刻技術將無用區域待加工玻璃蝕刻掉，有用區域待加 工玻璃受有用區域保護膜的保護而保留下來；
f.剝膜將保留下來的有用區域待加工玻璃表面的有用區域保護膜揭除，而形 成若干個單個產品玻璃。
作為本發明的進一步改進，所述步驟e與步驟f之間按客戶需求還包括有清洗和 研磨中的至少一種工藝。
作為本發明的進一步改進，所述步驟f之後按客戶需求還包括有強化、平磨、離 子鍍膜、印刷、貼防爆膜或包裝中的至少一種工藝。
作為本發明的進一步改進，所述待加工玻璃的材質為浮法玻璃和高品質水合矽 酸鋁玻璃中的一種。
作為本發明的進一步改進，所述保護膜由粘結劑的保護紙、粘結劑層和PVC層 組成，使用時揭下粘結劑的保護紙通過粘結劑層貼覆待加工玻璃表面。
作為本發明的進一步改進，所述PVC層呈黑色，厚度為100 120μιη，表面堅 固程度可耐得住噴砂蝕刻時產生的高強度衝擊；所述粘結劑層呈透明色，其材質為亞克 力膠，厚度為20 μ m，剝離強度為300 350gf/l英寸；所述粘結劑的保護紙為普通的蠟 紙。
作為本發明的進一步改進，所述保護膜的耐熱性為大於130°C，並具有耐酸鹼性。
作為本發明的進一步改進，所述按設計在待加工玻璃兩面的保護膜上通過雷射 對應燒出若干個玻璃圖案的過程是調整雷射焦點，在待加工玻璃兩面的保護膜中同時 形成雷射焦點，按設計在待加工玻璃兩面的保護膜中同時燒出若干個相同的玻璃圖案。
作為本發明的進一步改進，所採用的雷射種類為Nd-Yag雷射，其屬於紅外激 光，波長長、廉價，雷射模式為TEMcitl模式，其直徑較小、雷射束長度較短，雷射所用 功率為10 30瓦特；所採用的雷射的雷射束形狀為呈彼此分開的同等大小的點狀雷射。
作為本發明的進一步改進，所述雷射的輸出能量為20瓦特的脈衝雷射，為了降 低玻璃應力，雷射束長度小於20mm、寬度小於1.5mm。
本發明的有益效果是玻璃產品的形狀越怪異，孔槽越多，加工精度要求就越 高，採用雷射器以及噴砂蝕刻機進行玻璃加工，其精度控制非常精確，累積公差可控制 在士25微米以內；且利用貼膜蝕刻的方式進行玻璃加工，可在大塊玻璃上一步到位並同 時製作出多塊玻璃產品，玻璃產品的形狀越怪異，孔槽越多，本工藝相較於傳統工藝生 產效率的提高便越明顯；玻璃產品的製造過程始終在保護膜的保護下進行，在加工過程 中玻璃表面不會產生新的劃痕或汙染，大幅度減少了後續所需的研磨時間和清洗時間， 且在加工過程中不會受到外部物理性衝擊而降低玻璃強度。


圖1為本發明所述步驟c後的玻璃示意圖2為圖1中單個產品所處位置的玻璃放大示意圖3為圖2中A-A面剖面放大示意圖4為本發明所述步驟d後的玻璃示意圖5為本發明所述步驟e後的玻璃示意圖6為本發明所述步驟f後的玻璃示意圖7為圖6中單個產品的玻璃放大示意圖8為本發明所述保護膜的結構示意圖9為本發明實施例中所述手機玻璃的工藝流程圖10為本發明所述雷射光束長度與玻璃內應力之間的變化曲線圖
圖11為本發明所述雷射束直徑與玻璃內應力之間的變化曲線圖12為本發明所述的四種雷射形狀的示意圖。
具體實施方式
實施例一種電子產品用玻璃的加工工藝，依先後順序至少包括如下步驟
a.前序加工切割選取待加工玻璃；
b.雙面貼保護膜在待加工玻璃的兩面貼覆保護膜1 ；
c.雷射開窗按設計在待加工玻璃兩面的保護膜上通過雷射對應燒出若干個單 個產品的玻璃圖案2，該玻璃圖案界定形成有用區域保護膜21和無用區域保護膜22 ；
d.剝離多餘的保護膜將無用區域保護膜22揭除，露出無用區域保護膜22下的 無用區域待加工玻璃32 ；
e.噴砂蝕刻利用噴砂蝕刻技術將無用區域待加工玻璃32蝕刻掉，有用區域待 加工玻璃31受有用區域保護膜21的保護而保留下來；
f.剝膜將保留下來的有用區域待加工玻璃31表面的有用區域保護膜21揭除， 而形成若干個單個產品玻璃3。
所述步驟e與步驟f之間按客戶需求還包括有清洗和研磨中的至少一種工藝。
所述步驟f之後按客戶需求還包括有強化、平磨、離子鍍膜、印刷、貼防爆膜或 包裝中的至少一種工藝。
所述待加工玻璃的材質為浮法玻璃和高品質水合矽酸鋁玻璃中的一種。
所述保護膜1由粘結劑的保護紙11、粘結劑層12和PVC層13組成，使用時揭 下粘結劑的保護紙11通過粘結劑層12貼覆待加工玻璃表面。
所述PVC層13呈黑色，厚度為100 120 μ m，表面堅固程度可耐得住噴砂蝕刻 時產生的高強度衝擊；所述粘結劑層12呈透明色，其材質為亞克力膠，厚度為20 μ m， 剝離強度為300 350gf/l英寸；所述粘結劑的保護紙11為普通的蠟紙。
所述保護膜1的耐熱性為大於130°C，並具有耐酸鹼性。
所述按設計在待加工玻璃兩面的保護膜1上通過雷射對應燒出若干個玻璃圖案2 的過程是調整雷射焦點，在待加工玻璃兩面的保護膜1中同時形成雷射焦點，按設計在待加工玻璃兩面的保護膜1中同時燒出若干個相同的玻璃圖案2。
所採用的雷射種類為Nd-Yag雷射，其屬於紅外雷射，波長長、廉價，雷射模式 為TEMcitl模式，其直徑較小、雷射束長度較短，雷射所用功率為10 30瓦特；所採用 的雷射的雷射束形狀為呈彼此分開的同等大小的點狀雷射。
所述雷射的輸出能量為20瓦特的脈衝雷射，為了降低玻璃應力，雷射束長度小 於20mm、寬度小於1.5mm。
為了便於理解本發明的具體實施過程，以手機玻璃製造流程為例，比較嚴格的 手機玻璃製造流程為大面積切割玻璃一玻璃外觀檢查一雙面貼保護膜一雷射開窗一剝 離多餘保護膜一噴砂蝕刻一簡單水洗一研磨一剝膜一強化一平磨一離子鍍膜一印刷一貼 防爆膜一包裝，結合手機玻璃製造流程，作詳細說明如下
①、大面積切割玻璃自動或手動裁切玻璃原材料，根據實際需求，通常切割 成450X500mm、500X500mm、500X600mm等多種尺寸，可根據產品的實際尺寸切割 成最多排列、最低損耗的尺寸；
②、玻璃外觀檢查檢查原材料表面是否有劃痕、氣泡、裂紋等不良。
③、雙面貼保護膜在檢查合格的玻璃原材料的上、下兩面同時貼保護膜(使 用手動或自動貼膜機)，在加熱、拉緊的條件下保護膜被緊緊地貼在玻璃原材料上；
在保護膜的選用上，保護膜的種類和特性應為保護膜的剝離強度在用手可以 剝開為宜。
④、雷射開窗根據產品的CAD設計圖，用雷射把貼附在玻璃表面的上、下保 護膜燒掉開窗，使保護膜下的玻璃露出；
為了精確達到雷射開窗的目的，可使用特別設計的光學鏡頭。
⑤、剝離多餘的保護膜雷射開窗後沿著開窗線把多餘區域的保護膜剝離露出 膜下玻璃，這時有效保護區的保護膜仍然覆蓋在有效保護區玻璃上，使其在噴砂蝕刻時 被保護起來，如果產品為在有效保護區域內有幾個通孔，經雷射處理後通孔邊緣的保護 膜同樣表現為開窗，在進入噴砂蝕刻前把孔內的多餘的保護膜剝離，以便蝕刻掉所有的 多餘的玻璃。
⑥、噴砂蝕刻噴砂乾式蝕刻，為了使蝕刻切面光滑細膩，通常分5次用不同 目數的白剛玉、棕剛玉砂礫噴射。剛玉目數通常使用320 600目，被保護膜保護的部 分被保護起來，而被雷射開窗的部位被噴砂蝕刻掉，形成若干個形狀相同的玻璃產品；
根據噴砂蝕刻機的蝕刻特點通常分兩步完成蝕刻第一步先蝕刻上面約1/2玻 璃厚度；第二步把玻璃翻轉180度，使原來的下面轉到上面進入第二次蝕刻，考慮到大 規模量產之需求，蝕刻完上面，在上面貼覆粘性適中的連接膜。完全蝕刻後剝掉連接膜 即可得到若干個形狀完全相同的玻璃產品。
⑦、簡單水洗在常溫下用水清洗即可。
⑧、研磨因噴砂蝕刻切割面非常光滑，如果客戶沒有特別要求可以不研磨 或只需研磨孔內，如需研磨，可在保護膜保護下進行研磨，不會產生新的劃痕等質量問 題；
無論研磨外緣還是孔內，整個研磨過程始終在保護膜下進行，因此在研磨過程 中既不會產生新的劃痕，又有助於抑制產生內應力，降低玻璃強度。
如果客戶沒有特別要求可以不研磨，因為噴砂蝕刻後的蝕刻面非常光滑。
⑨、剝膜完成噴砂蝕刻後，為了後續的強化製程必須把有效保護區表面的保 護膜完全剝離；在60攝氏度左右的水中浸泡1 2分鐘後可用手剝膜。
⑩、強化通常在400 600攝氏度下，利用特殊強化爐進行強化。基本原 理是使用硝酸鉀(KNO3)和強化添加劑，在高溫下完成鉀離子和鈉離子的物理交換過 程。
如果客戶沒有特別要求可以不進行強化，在保護膜的作用下，玻璃強度不會在 工藝過程中大幅降低。
◎、平磨屬於表面平磨工藝，如果玻璃原材料的表面狀態良好，可以不進 行。
、離子鍍膜按客戶要求鍍膜，客戶沒有要求即不進行。
、印刷按客戶要求印刷，客戶沒有要求即不進行。
、貼防爆膜按客戶要求，客戶沒有要求即不貼。
、包裝按客戶要求進行，客戶沒有要求可自行包裝或不包裝直接裝箱。
上述手機玻璃製造流程中，省略了部分水洗流程，如在研磨後、強化後、平磨 後都需要水洗工藝。
根據客戶的需求，手機玻璃產品形狀可能多種多樣。比如，按一定的半徑對玻 璃四角進行倒角，或者有多個形狀不同的通孔等。
為了節省玻璃原材料，提高生產效率，可根據產品的形狀和尺寸選擇不同的排 列方式，在切割下來的一片大面積玻璃上儘量排列更多的產品位置。
本發明研發時的試驗數據如下
1、雷射數據
①、雷射形狀對玻璃內應力的影響數據
雷射開窗時，因雷射能量傳達到玻璃上，使玻璃表面和內部發生應力。如圖10 和圖11所示，隨著雷射束的長度的增加，玻璃的內應力也在增加；隨著雷射束直徑的增 加，玻璃的內應力也在增加。根據該試驗數據，為了儘量減少玻璃內部的應力，選用直 徑較小、長度較短的TEMcitl模式的雷射束。
②、雷射形狀對玻璃表面應力的影響數據
雷射束的形狀有多種
(a).分開的橢圓狀雷射；
(b).相連的橢圓狀雷射；
(c).蝌蚪狀雷射；
(d).同等大小、彼此分開的點狀雷射。
經試驗發現，不同形狀的雷射(在輸出能量相同的情況下)在玻璃表面產生的應 力有很大的區別。實測玻璃表面應力值數據如下表所示
權利要求
1.一種電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於依先後順序至少包括如下步驟a.前序加工切割選取待加工玻璃；b.雙面貼保護膜在待加工玻璃的兩面貼覆保護膜(1)；c.雷射開窗按設計在待加工玻璃兩面的保護膜上通過雷射對應燒出若干個單個產 品的玻璃圖案(2)，該玻璃圖案界定形成有用區域保護膜(21)和無用區域保護膜(22)；d.剝離多餘的保護膜將無用區域保護膜(22)揭除，露出無用區域保護膜(22)下的 無用區域待加工玻璃(32)；e.噴砂蝕刻利用噴砂蝕刻技術將無用區域待加工玻璃(32)蝕刻掉，有用區域待加 工玻璃(31)受有用區域保護膜(21)的保護而保留下來；f.剝膜將保留下來的有用區域待加工玻璃(31)表面的有用區域保護膜(21)揭除， 而形成若干個單個產品玻璃(3)。
2.根據權利要求1所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所述步驟e與步 驟f之間按客戶需求還包括有清洗和研磨中的至少一種工藝。
3.根據權利要求1所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所述步驟f之 後按客戶需求還包括有強化、平磨、離子鍍膜、印刷、貼防爆膜或包裝中的至少一種工 藝。
4.根據權利要求1所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所述待加工玻 璃的材質為浮法玻璃和高品質水合矽酸鋁玻璃中的一種。
5.根據權利要求1所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所述保護膜(1) 由粘結劑的保護紙(11)、粘結劑層(12)和PVC層(13)組成，使用時揭下粘結劑的保護 紙(11)通過粘結劑層(12)貼覆待加工玻璃表面。
6.根據權利要求5所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所述PVC層 (13)呈黑色，厚度為100 120 μ m，表面堅固程度可耐得住噴砂蝕刻時產生的高強度 衝擊；所述粘結劑層(12)呈透明色，其材質為亞克力膠，厚度為20μιη，剝離強度為 300 350gf/l英寸；所述粘結劑的保護紙(11)為普通的蠟紙。
7.根據權利要求5所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所述保護膜(1) 的耐熱性為大於130°C，並具有耐酸鹼性。
8.根據權利要求1所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所述按設計在 待加工玻璃兩面的保護膜(1)上通過雷射對應燒出若干個玻璃圖案(2)的過程是調整激 光焦點，在待加工玻璃兩面的保護膜(1)中同時形成雷射焦點，按設計在待加工玻璃兩 面的保護膜(1)中同時燒出若干個相同的玻璃圖案(2)。
9.根據權利要求8所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所採用的雷射 種類為Nd-Yag雷射；所採用的雷射的雷射束形狀為呈彼此分開的同等大小的點狀雷射。
10.根據權利要求9所述的電子產品用玻璃的加工工藝，其特徵在於所述雷射的輸 出能量為20瓦特的脈衝雷射，雷射束長度小於20mm、寬度小於1.5mm。
全文摘要
本發明公開了一種電子產品用玻璃的加工工藝，依先後順序至少包括如下步驟a.前序加工切割選取待加工玻璃；b.雙面貼保護膜；c.雷射開窗按設計在待加工玻璃兩面的保護膜上通過雷射對應燒出若干個單個產品的玻璃圖案；d.剝離多餘的保護膜；e.噴砂蝕刻用噴砂蝕刻技術將露出保護膜的待加工玻璃蝕刻掉；f.剝膜。玻璃產品的形狀越怪異，孔槽越多，其加工精度要求越高，採用雷射器及噴砂蝕刻機進行加工，其精度控制非常精確；利用貼膜蝕刻的方式進行玻璃加工，可在大塊玻璃上同時一步到位製作出多塊玻璃產品，生產效率明顯提高；玻璃產品始終在保護膜的保護下進行製造，確保表面不會產生新的劃痕或汙染且不會受到外部物理性衝擊而降低玻璃強度。
文檔編號C03C15/00GK102020417SQ20091018256
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月16日 優先權日2009年9月16日
發明者崔雲柱, 金龍 申請人:崑山漢白精密設備有限公司