半導體 鈉鈣玻璃(Soda-Lime Glass) : 微鑽孔加工

🕜 加工效率 - 提升9倍 | 📈 鑽孔品質 - 出孔品質 提升10倍 (脆裂邊大小大幅減小至22µm) |
  • 加工困難點
  • 加工實際成效
  • 用途與產業應用
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鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）：加工痛點


鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）是最為普遍使用的玻璃種類。它主要以三種成份組成：二氧化矽（Silica）、碳酸鈉（Soda）及石灰（Lime），此種玻璃良好的材料特性使其被廣泛應用在許多產業中。

鈉鈣玻璃的價格相較於其他玻璃種類來得低，且容易取得，並有利於材料的資源回收。

鈉鈣玻璃的莫氏硬度（Mohs Hardness Scale）大約落在6-7，但它具有非常高的CTE（熱膨脹係數），因此較不耐熱衝擊（Thermal Shock）。急劇的溫度變化可能會導致鈉鈣玻璃破裂，而這樣的材料特性也為CNC加工帶來了一定程度的加工痛點。尤其是在鈉鈣玻璃上做微鑽孔這樣的特徵，若是沒有適當地控制切削阻力、鑽削時的推力（Thrust Force）和扭矩（Torque），可能造成工件產生嚴重且大範圍的脆裂邊（Edge-cracks）與次表面裂紋（Subsurface Damage）。

 

☑️ 鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）加工資訊

 
    鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）加工資訊          
  材料   鈉鈣玻璃（Soda-lime glass）
  特徵   Φ0.3 x 1mm (通孔)
   *徑深比 3x
  工法   微鑽孔  
  超音波刀把   　     HSKE40-R01-06
  機台轉速   11,000 ~ 13,000 rpm
  刀具選用   Φ0.3mm - CVD鑽針



 
鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工使用漢鼎超音波刀把HSK-E40
(圖1. 鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工使用漢鼎超音波刀把HSK-E40)


漢鼎超音波輔助鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工
(圖2. 漢鼎超音波輔助鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工)



 

【漢鼎超音波】鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）微鑽孔加工：測試目標 


針對鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）的超音波輔助微鑽孔加工測試目標為提升加工效率，同時降低鑽孔處脆裂邊大小。




 

【漢鼎超音波】鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）微鑽孔加工：加工結果 

 

鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）微鑽孔加工：加工效率

使用漢鼎超音波輔助鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工, 加工效率可提升9倍
(圖3. 使用漢鼎超音波輔助鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工, 加工效率可提升9倍)


相較於無超音波加工，整體加工效率提升9倍。
  • 使用漢鼎超音波輔助加工，可省去定位鑽工序（pilot drilling process），同時以直鑽工法（direct drilling）取代啄鑽（peck drilling）。

使用漢鼎超音波輔助加工, 即使沒有定位鑽, 脆裂邊仍非常小
(圖4. 使用漢鼎超音波輔助加工, 即使沒有定位鑽, 脆裂邊仍非常小)
 
  • 漢鼎超音波的高頻率微振動輔助加工技術，幫助降低切削阻力／鑽削時的推力和扭矩，在相同轉速下（12,000rpm），進給率可提升3倍，同時維持極小脆裂邊。



 

鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）微鑽孔加工：鑽孔品質


使用漢鼎超音波輔助鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工, 入孔處脆裂邊大小減小3.7倍
(圖5. 使用漢鼎超音波輔助鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工, 入孔處脆裂邊大小減小3.7倍)


使用漢鼎超音波輔助鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工, 出孔處脆裂邊大小減小10倍
(圖6. 使用漢鼎超音波輔助鈉鈣玻璃Soda-Lime Glass微鑽孔加工, 出孔處脆裂邊大小減小10倍)


整體鑽孔品質皆大幅提升：入孔處脆裂邊大小減小3.7倍（皆無施打定位鑽），出孔處脆裂邊大小減小10倍。


漢鼎超音波 vs. 無超音波 : 入孔處形貌比較
(圖7. 漢鼎超音波 vs. 無超音波 : 入孔處形貌比較)


漢鼎超音波 vs. 無超音波 : 出孔處形貌比較
(圖8. 漢鼎超音波 vs. 無超音波 : 出孔處形貌比較)




 

【漢鼎超音波】鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）微鑽孔加工：超音波效益 


🕜 加工效率 - 提升9倍
📈 鑽孔品質 - 入孔品質 提升10倍 (脆裂邊大小減小至22µm)


 

鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）微鑽孔加工：產業應用


鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）微孔特徵經常應用在半導體產業及汽車產業，特別是半導體產業中需要運用TGV（Through Glass Via）技術的RF-MEMS開關以及圖像傳感器等產品，以及汽車產業的壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀等產品。


鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）在許多不同的產業中有著各式各樣的應用，它的價格相較於其他玻璃種類，如硼矽酸鹽玻璃又名硼矽玻璃（Borosilicate Glass）或是光學玻璃（Optical Glass），來得便宜且容易取得，也有其特定的材料特性。

鈉鈣玻璃（Soda-Lime Glass）中的碳酸鈉（Soda）和石灰（Lime）使得此種玻璃可以被軟化及再軟化，過程中不會造成材料質量的流失，有利於材料的資源回收。

鈉鈣玻璃的莫氏硬度（Mohs Hardness Scale）大約落在6-7，但它具有非常高的CTE（熱膨脹係數），因此較不耐熱衝擊（Thermal Shock）。急劇的溫度變化可能會導致鈉鈣玻璃破裂，而這樣的材料特性也為CNC加工帶來了一定程度的加工痛點。尤其是在鈉鈣玻璃上做微鑽孔這樣的特徵，若是沒有適當地控制切削阻力、鑽削時的推力（Thrust Force）和扭矩（Torque），可能造成工件產生嚴重且大範圍的脆裂邊（Edge-cracks）與次表面裂紋（Subsurface Damage）。

漢鼎智慧科技的超音波加工模組為新材料的加工帶來全新的解決方案！漢鼎的超音波輔助加工技術可以達到有效提升加工效率，節省整體加工時間，同時大幅度降低脆裂邊大小。不僅符合客戶端需求之標準，更能為客戶創造出多重價值！



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