MDI雷射切割技术资料
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3
雷射切割之進行
Laser Beam Water Jet
Scribing Direction
Glass Plate
Median Crack
4
Contents
‧雷射切割之加工順序 ‧雷射切割之加工原理 ‧雷射切割之特徵 ‧化學強化玻璃之雷射切割特性
5 2
玻璃的光吸收原理
入射
反射、吸收、穿透之關係
23
切割位置偏移之對策
ITO膜只有單側之狀況時 針對切割線製作出對稱 的 ITO膜(Dummy) 。 因為Dummy ITO膜的形 成，會使溫度分布對稱， 進而防止切割線位置偏移 的發生。 ITO 切割線 ITO
ITO
Glass
24
Conclusion
‧以上將雷射切割加工程序、理論、特徴 做完説明。 ‧雷射切割加工有優點以也有缺點。有必 要將這些事情了解後再進行加工作業。 ‧化學強化玻璃與未處理玻璃比較之下， 雷射切割之可能條件範圍相對會減少。
内部的壓縮應力場變為支撐 點が，於冷却點產生大的拉 引應力，造成進行龜裂現象。
9
Contents
‧雷射切割之加工順序 ‧雷射切割之加工原理 ‧雷射切割之特徵 ‧化學強化玻璃之雷射切割特性
10 2
雷射切割之邊緣
・ 玻璃屑發生的比較少。 ・ Micro Crack發生較少可維持玻璃的強度。
La
se r
Cutting plane
雷射切割後斷面
擴大照片
11
邊緣強度測試例：板厚2.8mm之玻璃情況
機械的加工法
Scribe + Break + Grind Scribe + Break + Grind
雷射切割
Scribe + Break Scribe + Break
* Test samples: Sodalime 2,8 x 1000 x 150 (mm) under condition of continuously repeated tests with 100 pcs.
出典：作花済夫 玻璃之事典 朝倉書店
裂痕起点
２．０ １．０
C rack
C rack 起 点 ⇒ 中 心
裂痕起点
２
M ode A Mode A
０．２ ０．１ ２．０ ５．０ １０．０ ２０．０ ５０．０ １００
破壊応力
kgf/mm2
雷射切割可以說是可維持玻璃基 板強度之加工法。
13
出典：三宅泰明 砥粒加工学会誌 47(2001)
18
拉引応力
可偏移
有關 CO2雷射與 ITO膜之關係 CO2雷射光會於ITO膜 表面反射。 也就是說， CO2雷射 光照射於ITO膜上的話 玻璃表面温度也不會上 升。 Laser 切割線
ITO
玻璃内部温度分布 會變成不均一，造成 切割位置會偏移。
Glass
反射 吸収
R+A+T=1 反射率：R 吸収率：A 穿透率：T
物質
穿透
出典：レーザ加工の基礎光学, 新井武二, 丸善株式会社, 2007
反射、吸收、穿透的關 係是與入射光之波長以 及物質來決定之。
6
玻璃之穿透率與反射率
T：穿透率
%
除了反射之外，全部的雷射光將 會被玻璃表面所吸收。
R：反射率
波長
μm
波長10.6mm CO2雷射
C rack 起 点
25mm
50mm 100mm
加工
M ode C Mode C
裂痕起点
破壊確率 %
２０．０ １０．０
C rack
参考：Soda Glass
Mode M ode B B
C rack 起 点
理論強度：1000 kg/mm2 実用強度：5-10 kg/mm2 処女玻璃強度：1000/数 kg/mm2 (理論強度之数分之1程度)
雷射切割可以說是可維持玻璃基板強度之加工法。
12
3點彎曲測試之強度比較
ペネット
(%)
９９．９ ９９．０ ９５．０ ９０．０ ６３．２％ ５０．０ ｎ＞各50
ペネット 機械的加工法＋ 面 取 り
Laser
雷射切割
１．試験方法 ： 25 ３点曲げ試験… 試料
100mm
加圧線(中心)
荷重
支点
C rack
有關雷射切割加工
/
三星ダイヤモンド工業株式会社
雷射技術研究所
1
Contents
‧雷射切割之加工順序 ‧雷射切割之加工原理 ‧雷射切割之特徵 ‧化學強化玻璃之雷射切割特性
2 2
雷射切割加工順序
1）於玻璃邊緣為切割開始點，製造切割起點之龜裂痕。 2）於玻璃上給予相對速度的雷射光，雷射光照射於玻璃表面並給予 加熱。 3）將雷射光的後端附近急速冷卻。 4）利用雷射加熱與冷却，因為玻璃邊緣龜裂痕進行龜裂現象而促成 切 割動作之產生。
雷射切割的優缺點
PenettⓇ高滲透刀輪 雷射切割
14
雷射切割機 MDLC系列
単体機
21
PDP玻璃基板用雷射分斷LINE
22
Contents
‧雷射切割之加工順序 ‧雷射切割之加工原理 ‧雷射切割之特徵 ‧化學強化玻璃之雷射切割特性
15 2
何謂玻璃之化學強化
化學強化是指，利用於一般Float Glass 中的鈉離子(Na+)，將玻璃表層的 鈉離子交換成與臭氧離子半徑一般大的鉀離子(Ka+)之後，玻璃表面會形成 壓縮應力層之方法。
イオン交換の模式図
16
化學強化玻璃内部之應力狀態
壓縮應力 拉引應力
化學強化玻璃其最表面層有著強大的壓縮應力，但是， 壓縮層的厚度維薄，對此平衡内部拉引應力是小的。
17
化學強化玻璃與雷射切割
對於化學強化，與未處理玻璃比較之下，雷射切 割的條件範圍會減少。
表面應力狀態 壓縮應力 化學強化玻璃 未處理玻璃 為了要以雷射來切割化學強化玻璃，與未處理玻璃比較 之下，需要較大的拉引張應力。
7
The Japan Machinery Federation, The surveillance study report about the present condition and the task of forming technique of new glass in 1999, New Glass Forum, (1999), p.66. (in Japanese).
19 2
有關雷射切割加工
Thank you for your attention.
三星ダイヤモンド工業株式会社 雷射技術研究所
20
雷射照射後熱的傳導方向
溫度分布之模擬結果
P = 58.7 W v = 200 mm/s
從雷射光的前端到後端，可以理解到熱會慢慢 的傳導到玻璃的內部裡。
8
雷射切割加工原理
雷射光被玻璃表面吸收後， 熱會傳導至內部。 於斷面a-a中，溫度上升，變 成了壓縮應力狀態。 於斷面b-b中，只有表面層備 急速冷卻，於表面發生了拉 引應力。於內部中殘留了高 溫、便成了壓縮應力狀態。
雷射切割之進行
Laser Beam Water Jet
Scribing Direction
Glass Plate
Median Crack
4
Contents
‧雷射切割之加工順序 ‧雷射切割之加工原理 ‧雷射切割之特徵 ‧化學強化玻璃之雷射切割特性
5 2
玻璃的光吸收原理
入射
反射、吸收、穿透之關係
23
切割位置偏移之對策
ITO膜只有單側之狀況時 針對切割線製作出對稱 的 ITO膜(Dummy) 。 因為Dummy ITO膜的形 成，會使溫度分布對稱， 進而防止切割線位置偏移 的發生。 ITO 切割線 ITO
ITO
Glass
24
Conclusion
‧以上將雷射切割加工程序、理論、特徴 做完説明。 ‧雷射切割加工有優點以也有缺點。有必 要將這些事情了解後再進行加工作業。 ‧化學強化玻璃與未處理玻璃比較之下， 雷射切割之可能條件範圍相對會減少。
内部的壓縮應力場變為支撐 點が，於冷却點產生大的拉 引應力，造成進行龜裂現象。
9
Contents
‧雷射切割之加工順序 ‧雷射切割之加工原理 ‧雷射切割之特徵 ‧化學強化玻璃之雷射切割特性
10 2
雷射切割之邊緣
・ 玻璃屑發生的比較少。 ・ Micro Crack發生較少可維持玻璃的強度。
La
se r
Cutting plane
雷射切割後斷面
擴大照片
11
邊緣強度測試例：板厚2.8mm之玻璃情況
機械的加工法
Scribe + Break + Grind Scribe + Break + Grind
雷射切割
Scribe + Break Scribe + Break
* Test samples: Sodalime 2,8 x 1000 x 150 (mm) under condition of continuously repeated tests with 100 pcs.
出典：作花済夫 玻璃之事典 朝倉書店
裂痕起点
２．０ １．０
C rack
C rack 起 点 ⇒ 中 心
裂痕起点
２
M ode A Mode A
０．２ ０．１ ２．０ ５．０ １０．０ ２０．０ ５０．０ １００
破壊応力
kgf/mm2
雷射切割可以說是可維持玻璃基 板強度之加工法。
13
出典：三宅泰明 砥粒加工学会誌 47(2001)
18
拉引応力
可偏移
有關 CO2雷射與 ITO膜之關係 CO2雷射光會於ITO膜 表面反射。 也就是說， CO2雷射 光照射於ITO膜上的話 玻璃表面温度也不會上 升。 Laser 切割線
ITO
玻璃内部温度分布 會變成不均一，造成 切割位置會偏移。
Glass
反射 吸収
R+A+T=1 反射率：R 吸収率：A 穿透率：T
物質
穿透
出典：レーザ加工の基礎光学, 新井武二, 丸善株式会社, 2007
反射、吸收、穿透的關 係是與入射光之波長以 及物質來決定之。
6
玻璃之穿透率與反射率
T：穿透率
%
除了反射之外，全部的雷射光將 會被玻璃表面所吸收。
R：反射率
波長
μm
波長10.6mm CO2雷射
C rack 起 点
25mm
50mm 100mm
加工
M ode C Mode C
裂痕起点
破壊確率 %
２０．０ １０．０
C rack
参考：Soda Glass
Mode M ode B B
C rack 起 点
理論強度：1000 kg/mm2 実用強度：5-10 kg/mm2 処女玻璃強度：1000/数 kg/mm2 (理論強度之数分之1程度)
雷射切割可以說是可維持玻璃基板強度之加工法。
12
3點彎曲測試之強度比較
ペネット
(%)
９９．９ ９９．０ ９５．０ ９０．０ ６３．２％ ５０．０ ｎ＞各50
ペネット 機械的加工法＋ 面 取 り
Laser
雷射切割
１．試験方法 ： 25 ３点曲げ試験… 試料
100mm
加圧線(中心)
荷重
支点
C rack
有關雷射切割加工
/
三星ダイヤモンド工業株式会社
雷射技術研究所
1
Contents
‧雷射切割之加工順序 ‧雷射切割之加工原理 ‧雷射切割之特徵 ‧化學強化玻璃之雷射切割特性
2 2
雷射切割加工順序
1）於玻璃邊緣為切割開始點，製造切割起點之龜裂痕。 2）於玻璃上給予相對速度的雷射光，雷射光照射於玻璃表面並給予 加熱。 3）將雷射光的後端附近急速冷卻。 4）利用雷射加熱與冷却，因為玻璃邊緣龜裂痕進行龜裂現象而促成 切 割動作之產生。
雷射切割的優缺點
PenettⓇ高滲透刀輪 雷射切割
14
雷射切割機 MDLC系列
単体機
21
PDP玻璃基板用雷射分斷LINE
22
Contents
‧雷射切割之加工順序 ‧雷射切割之加工原理 ‧雷射切割之特徵 ‧化學強化玻璃之雷射切割特性
15 2
何謂玻璃之化學強化
化學強化是指，利用於一般Float Glass 中的鈉離子(Na+)，將玻璃表層的 鈉離子交換成與臭氧離子半徑一般大的鉀離子(Ka+)之後，玻璃表面會形成 壓縮應力層之方法。
イオン交換の模式図
16
化學強化玻璃内部之應力狀態
壓縮應力 拉引應力
化學強化玻璃其最表面層有著強大的壓縮應力，但是， 壓縮層的厚度維薄，對此平衡内部拉引應力是小的。
17
化學強化玻璃與雷射切割
對於化學強化，與未處理玻璃比較之下，雷射切 割的條件範圍會減少。
表面應力狀態 壓縮應力 化學強化玻璃 未處理玻璃 為了要以雷射來切割化學強化玻璃，與未處理玻璃比較 之下，需要較大的拉引張應力。
7
The Japan Machinery Federation, The surveillance study report about the present condition and the task of forming technique of new glass in 1999, New Glass Forum, (1999), p.66. (in Japanese).
19 2
有關雷射切割加工
Thank you for your attention.
三星ダイヤモンド工業株式会社 雷射技術研究所
20
雷射照射後熱的傳導方向
溫度分布之模擬結果
P = 58.7 W v = 200 mm/s
從雷射光的前端到後端，可以理解到熱會慢慢 的傳導到玻璃的內部裡。
8
雷射切割加工原理
雷射光被玻璃表面吸收後， 熱會傳導至內部。 於斷面a-a中，溫度上升，變 成了壓縮應力狀態。 於斷面b-b中，只有表面層備 急速冷卻，於表面發生了拉 引應力。於內部中殘留了高 溫、便成了壓縮應力狀態。