+886-4-2285-0838#9
sales@hit-tw.com
回首頁
/
網站地圖
/
English
/
简体中文
搜尋
關於漢鼎
公司簡介
公司願景與使命
公司沿革
產品特色元素
應用影片
最新消息
所有消息
公司動態
展覽訊息
產業新知
新聞快訊
產品介紹
所有產品
超音波加工刀把 - BT系列
超音波加工刀把 - HSK系列
超音波加工刀把 - CAT系列
超音波驅動模組
產業實例
所有產業實例
精密機械
半導體
3C電子
光電
航太與汽車
服務技術介紹
技術介紹
漢鼎解決您的新材料加工難題!
媒體資源
應用影片
下載專區
聯絡我們
聯絡我們
經銷商
Home
最新消息
石英玻璃加工:在半導體及光學產業中,如鑽石般閃亮的存在
石英玻璃加工:在半導體及光學產業中,如鑽石般閃亮的存在
2022年07月19日
石英玻璃的材料特性與常見應用
材料特性
石英玻璃(
Quartz glass
)
,如同名字一般,是一種成分只含
二氧化矽(
SiO
2
)
的特種玻璃,經常也被稱作
熔融石英(
fused quartz
)
。由於石英玻璃熱膨脹係數小,
耐高溫
,即便處在溫度劇烈變化的環境下,仍能維持其材料的穩定性。且石英玻璃的
化學特性極其安定
,是良好的
耐酸材料
,即使是濃度極高的酸性化學藥物,也不易受到侵蝕。石英玻璃
抗壓強度高
,但同時也因此具備了
高硬度、易脆
等特性。
常見應用
由於石英玻璃具備良好的
光穿透特性
,不僅限於可視光,從
紫外線到紅外線
範圍的波長光,都能表現出很好的穿透性。這樣的特性使得石英玻璃在
光學產業
中,作為
光學陀螺儀、稜鏡、鏡片
等的理想材料。另外,石英玻璃的
耐熱、耐酸、抗壓
等優良特性,也讓它廣泛地被應用在
半導體產業
的許多製程中,像是清洗時用的
石英清洗槽
、擴散時用的
石英擴散管
、固定用的
石英環
,以及
石英坩堝
等。
圖1. 放置矽晶圓片的塑膠製晶舟 (石英晶舟也適用)
如何加工石英玻璃?
銑削
圖2. 工業材料銑削加工過程
可以使用專門設計來加工陶瓷等,硬脆度類似石英玻璃的
高精度
CNC
銑削加工機
來加工石英玻璃。雖然石英玻璃也是一種
硬脆材料
,但是相對來說較容易加工。
切割
圖3. 使用高壓水刀切割工業材料
由於石英玻璃硬脆的特性,需要使用
鑽石切割刀具
,且須使用
優化後的加工參數
來做加工。較常見的石英玻璃切割刀具,包括鑽石線和線鋸、切鋸、二氧化碳雷射器,以及水刀等。
鑽孔
圖4. 在銑床進行工業材料鑽孔加工
石英玻璃也可以使用
鍍鑽鑽頭或鍍鑽刀具
做鑽孔加工。為了預防刀具磨耗過快,必須在加工過程中,使用
適當的冷卻機制
。
石英玻璃加工困難點
石英玻璃加工:工件品質的挑戰
圖5. 次表面裂紋的產生是石英玻璃加工的一大加工痛點 (示意圖)
雖然石英玻璃的
抗壓強度高
,它還是一種
非常硬脆
的材料。表面即使只是小小的瑕疵,也可能會對整體材料強度造成嚴重的影響。尤其在石英玻璃的
鑽孔加工
,若
切削力
沒有做適當控制,很容易產生嚴重的
次表面裂紋
(
sub-surface damage
)
。另外,在加工石英玻璃時,通常會產生
大量粉塵
,容易
填塞住鍍鑽刀具
。這不僅會
影響刀具壽命的穩定性
,也會嚴重地
破壞工件鑽孔的品質
。
石英玻璃加工:加工效率的挑戰
圖6. 為維持好的工件品質, 有時難以兼顧加工效率
雖然石英玻璃相對有較
良好的加工性質
,但它的硬脆性仍為加工帶來莫大的挑戰。在加工石英玻璃時,針對
切削力的控制
非常重要。過度的切削力容易造成材料的碎裂,而產生
崩裂邊
(
edge-cracks
)
,因此經常導致
加工過程較為費時
。
漢鼎超音波加工能為石英玻璃加工帶來哪些助益呢?
漢鼎的超音波輔助加工技術提供刀具一個
高頻率
,且
每秒超過
20,000
次的縱向微振動
。這樣的機制可
有效降低切削力
,並且
幫助排屑過程更順暢
。
圖7. 漢鼎超音波加工技術帶來高頻縱向振動輔助排屑過程
降低切削力不僅能
減少刀具和工件之間的摩擦
,還能有機會
提升進給率
。如此一來,大幅提升了
工件的品質
以及
刀具壽命的穩定性
;進給率的提高也進而節省了加工時間,有效提升
加工效率
。
圖8. 漢鼎超音波加工技術幫助降低切削力, 帶來更穩定的刀具壽命
排屑過程變得順暢能同時
減少過量的切屑在刀具和工件上產生摩擦
。漢鼎超音波輔助加工帶來的高頻率微振動,能
更容易排除切屑
,並
降低刀具填塞
發生的情況。這也為
工件品質
及
刀具壽命的穩定性
帶來很大的助益。
圖9. 漢鼎超音波加工技術在石英微鑽孔與深鑽孔加工都得到絕佳的結果
這項技術在於
微鑽孔以及深鑽孔加工
佔有強大的優勢,特別是針對
硬脆性的先進材料
,包括
工業陶瓷、石英玻璃、超合金等
。超音波的高頻率微振動能夠
穩定控制切削力
,大幅
降低次表面裂紋
的發生機率。透過有效提升加工效率、加強刀具壽命的穩定性,以及產出更高品質的工件,超音波輔助加工技術提供了一個改善加工過程的解決方案。
了解更多漢鼎超音波加工技術
漢鼎成功案例分享:石英玻璃加工
石英玻璃:微鑽孔加工
圖10. 石英玻璃微鑽孔加工工件
漢鼎在一塊
60x30x20mm
的石英玻璃工件上,進行
Φ0.3x5.4mm
的微鑽孔加工。使用漢鼎的
HSKE40
超音波刀把
,並整合
中心出水
、
自動換刀
及
CNC
自動化系統
。漢鼎完成共
300
孔
的微鑽孔加工,
每孔加工時間約在
40
秒以內
。就加工效率而言,漢鼎超音波加工的結果勝過刀具商以及客戶端提供的數據資料。在工件品質上,也
維持優良的精度重複性
,且孔壁並
無顯著脆裂邊或次表面裂紋
。
圖11. 石英玻璃微鑽孔超音波輔助加工過程
這個特徵被廣泛應用在
半導體產業
及
光學產業
,特別用作石英板、石英環、石英基板的透鏡板等。
了解更多石英玻璃微鑽孔加工案例
石英玻璃:深鑽孔加工
圖12. 石英玻璃深鑽孔加工工件
漢鼎在一塊
100x100x30mm
的石英玻璃工件上,進行
Φ3x65mm
的深鑽孔加工
。使用漢鼎的
HSKA63
超音波刀把
,並整合
中心出水
、
自動換刀
及
CNC
自動化系統
。漢鼎成功將
材料移除率(
Material Removal Rate
,
MRR
)
從原本的
65.54 mm
3
/min
,提升至
533.64 mm
3
/min
。
整體加工效率提升超過
85%
,總加工時間從原本的
26
分
44
秒,降低至
3
分
17
秒。除了加工效率的改善外,
工件品質也合乎客戶標準
。
圖13. 石英玻璃深鑽孔超音波輔助加工過程
這個特徵被廣泛應用在
光學產業
以及
國防航太產業
,特別是用作石英鏡片、石英反射器鏡片、陀螺儀石英鏡片等。
了解更多石英玻璃深鑽孔加工案例
石英玻璃加工常見問題
Q1
加工石英玻璃時,通常會有大量粉塵的產生。積累的粉塵可能會填塞住鑽石刀具上顆粒的隙縫,而嚴重影響刀具壽命及工件品質。漢鼎的超音波加工技術會如何處理這樣的問題呢?
A1
漢鼎超音波輔助加工技術提供刀具一個高頻率,且每秒超過
20,000
次的縱向微振動。這樣的機制可
有效降低切削力
,且漢鼎
標配的高壓中心出水(
70bar
)
能幫助
排屑過程更順暢
。漢鼎超音波的高頻率微振動可以
更容易排出切屑
,
降低刀具填塞發生率
,
有效穩定刀具壽命
。
圖14. 漢鼎超音波加工驅動模組
了解更多漢鼎超音波加工模組
Q2
欲使用漢鼎超音波加工模組系統進行石英玻璃加工時,如何適當地調整進給率及超音波振幅等加工參數呢?
A2
漢鼎擁有堅強的研發與技術團隊,期望提供客戶所需服務,並
幫助客戶克服加工石英玻璃時的痛點
。針對技術服務,其中包括提供
優化後的加工參數
及其他相關服務,來確保客戶端在使用漢鼎超音波輔助加工產品時,能獲得最佳的使用體驗。讓客戶了解到,這不僅僅是購買一項產品,更重要的是合作間知識、技術的交流。
圖15. 漢鼎超音波加工刀把
改善加工效率、工件品質及刀具壽命:歡迎
聯絡我們
參考資料
1.
Top-Seiko - Fused silica : Key properties & popular applications
2.
AZO Materials - Fused Silica/Quartz Glass : Properties and Applications of Fused Silica/Quartz Glass by Goodfellow Ceramic & Glass Division
3.
Heraeus - Properties of fused silica
←
回上一頁