玻璃模造模具镀膜特性比较-课件.ppt
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- 玻璃 模具 镀膜 特性 比较 课件
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1、11 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:1中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:精密玻璃模造技術精密玻璃模造技術馬馬 廣廣 仁仁中華大學機械系中華大學機械系Tel:03-5186468Email:22 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining Laborator
2、yK.J.MaE-mail:2中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:大綱大綱 玻璃模造技術之應用 玻璃模造製程介紹 模造玻璃材料 硬膜技術33 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:3中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-ma
3、il:玻璃模造技術之應用44 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:4中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:產產 品品鏡鏡 片片 組組特特 殊殊 鏡鏡 片片照像機、攝錄影機照像機、攝錄影機鏡頭、觀景窗、放大鏡頭鏡頭、觀景窗、放大鏡頭非球面鏡片非球面鏡片CDCD唱盤、光碟機唱盤、光碟機讀取物鏡、凖直透鏡、分光讀取物鏡、凖直透鏡、分光稜鏡稜鏡非球
4、面鏡片、分光鏡片、半透非球面鏡片、分光鏡片、半透鏡片、曲折率分布鏡片鏡片、曲折率分布鏡片投影機、投影電視投影機、投影電視鏡頭、反射鏡、聚光鏡、濾鏡頭、反射鏡、聚光鏡、濾光鏡光鏡非球面鏡片、冷光鏡片、濾光非球面鏡片、冷光鏡片、濾光鏡片鏡片影像掃瞄器、條碼閱讀機影像掃瞄器、條碼閱讀機影像掃瞄鏡組影像掃瞄鏡組非球面鏡片、曲折率分布鏡片非球面鏡片、曲折率分布鏡片雷射印表機雷射印表機凖直透鏡、影像掃瞄鏡組凖直透鏡、影像掃瞄鏡組曲折率分布鏡片曲折率分布鏡片雷射測距儀、檢測儀雷射測距儀、檢測儀凖直透鏡凖直透鏡非球面鏡片非球面鏡片望遠鏡、顯微鏡望遠鏡、顯微鏡物鏡、目鏡、凖直透鏡物鏡、目鏡、凖直透鏡非球面鏡片、
5、稜鏡非球面鏡片、稜鏡傳真機、影印機傳真機、影印機放大鏡頭、影像掃瞄鏡組放大鏡頭、影像掃瞄鏡組非球面鏡片、曲折率分布鏡片非球面鏡片、曲折率分布鏡片光學鏡片應用產品的可能組合光學鏡片應用產品的可能組合55 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:5中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail: 玻璃玻璃塑膠塑膠備註備註光學解析度光學解析度較隹較隹可可玻璃表
6、面形狀精度、粗糙度及熱穩定性較塑膠佳,因此光學解析度及玻璃表面形狀精度、粗糙度及熱穩定性較塑膠佳,因此光學解析度及可靠度都較佳,適用於高階相機及投影機等鏡頭。可靠度都較佳,適用於高階相機及投影機等鏡頭。可見光穿透率可見光穿透率較隹較隹尚可尚可在一定厚度內與玻璃產品有相近之水準。在一定厚度內與玻璃產品有相近之水準。雷射光穿透率雷射光穿透率較隹較隹較差較差塑膠受雷射光照射會產生強烈吸收,透光品質急劇劣化。塑膠受雷射光照射會產生強烈吸收,透光品質急劇劣化。折射率選擇性折射率選擇性較隹較隹 較差較差玻璃可藉著調變化學組成改變折射率,折射率變化範圍大玻璃可藉著調變化學組成改變折射率,折射率變化範圍大(1
7、.31.8)(1.31.8),塑膠折射率變化範圍較小塑膠折射率變化範圍較小(1.41.5)(1.41.5),因此玻璃要求的非球面曲度可,因此玻璃要求的非球面曲度可較小,亦較易加工或模造。較小,亦較易加工或模造。適用波長範圍適用波長範圍紫外線以上波長紫外線以上波長較不適用短波長較不適用短波長(藍紫藍紫光光)以下範圍以下範圍塑膠長期受藍紫光照射易劣化,塑膠透鏡無法應用在下世代藍光塑膠長期受藍紫光照射易劣化,塑膠透鏡無法應用在下世代藍光DVDDVD讀取頭物鏡。讀取頭物鏡。加工精度加工精度較隹較隹可可塑膠熱膨脹係數遠高於玻璃,加工精度不易掌控,但塑膠產品較容易塑膠熱膨脹係數遠高於玻璃,加工精度不易掌控
8、,但塑膠產品較容易製作出形狀複雜的鏡片。製作出形狀複雜的鏡片。機械強度機械強度較隹較隹較差較差玻璃的機械強度及硬度都較塑膠高,不易變形或受到刮傷。玻璃的機械強度及硬度都較塑膠高,不易變形或受到刮傷。熱穩定性熱穩定性較隹較隹較差較差 因塑膠鏡片不耐高溫,不適用於溫度變化大之環境中,故應用於汽因塑膠鏡片不耐高溫,不適用於溫度變化大之環境中,故應用於汽車、投影機及雷射等產品之鏡片仍需使用玻璃非球面鏡片。車、投影機及雷射等產品之鏡片仍需使用玻璃非球面鏡片。化學穩定性化學穩定性較隹較隹較差較差 玻璃耐酸鹼腐蝕能力較佳。玻璃耐酸鹼腐蝕能力較佳。光學鍍膜品質光學鍍膜品質較隹較隹較差較差玻璃較不易吸水且軟化點
9、較高,鍍膜品質較易掌控。玻璃較不易吸水且軟化點較高,鍍膜品質較易掌控。重量重量較重較重較輕較輕 由於非球面玻璃透鏡的使用可大幅縮減整個光學系統鏡片的數量,由於非球面玻璃透鏡的使用可大幅縮減整個光學系統鏡片的數量,對整個系統的而言仍有減重效果。對整個系統的而言仍有減重效果。生產成本生產成本較高較高較低較低塑膠類批次產量較少者所分攤之模具及設備攤提成本較高。塑膠類批次產量較少者所分攤之模具及設備攤提成本較高。量產性量產性有限制有限制較可行較可行 若解決玻璃模造模具抗沾黏鍍膜的問題,量產能力即可大為提升。若解決玻璃模造模具抗沾黏鍍膜的問題,量產能力即可大為提升。塑 膠 及 玻 璃 類 光 學 元 件
10、 功 能 及 特 性 比 較塑 膠 及 玻 璃 類 光 學 元 件 功 能 及 特 性 比 較 66 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:6中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:77 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-m
11、ail:7中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:玻璃模造技術對國內產業發展之關聯性玻璃模造技術對國內產業發展之關聯性 未來幾年非球面玻璃鏡片正值起飛階段,市場需求不虞匱乏,而台灣在近年來未來幾年非球面玻璃鏡片正值起飛階段,市場需求不虞匱乏,而台灣在近年來已成為全世界光學鏡頭的生產基地,產業群聚效果顯著。硏發模造非球面玻璃鏡片技已成為全世界光學鏡頭的生產基地,產業群聚效果顯著。硏發模造非球面玻璃鏡片技術可協助國內玻璃成型或模造業者在技術、品質上的改良,更可大幅提升量產能
12、力,術可協助國內玻璃成型或模造業者在技術、品質上的改良,更可大幅提升量產能力,帶動整體光學元件產值,使國內光學或光電產品更具國際競争力。帶動整體光學元件產值,使國內光學或光電產品更具國際競争力。上游上游-光學材料業光學材料業光學玻璃塊玻璃毛胚中游中游-光學元件業光學元件業透鏡、稜鏡、面鏡、濾光片、導光板以及各式鏡頭等下游下游-光學相關產品與應用光學相關產品與應用照像機、望遠鏡、顯微鏡、攝影機、投影機、光牒機、雷射印表機、以及測距儀等SchottPilkingtonHoyaOHaraKyoceraSumitaHikariCorning成都光明器材成都光明器材湖北華光新材料湖北華光新材料新滬玻璃新
13、滬玻璃台灣保谷光學台灣保谷光學台灣小原光學台灣小原光學台灣聯一光學台灣聯一光學Schott,LightPass TechnologiesMinoltaNikonKonicaCanonAsahiPentaxNEC,PanasonicKodak EastmanZeiss,Leitz,VivitarMitsui Matsushima 大根大根(大立轉投資大立轉投資)、今國、保勝、聯一、今國、保勝、聯一、先進等先進等5 5家專門生產玻家專門生產玻璃鏡片。璃鏡片。大立、和光、力卓、大立、和光、力卓、金鼎等金鼎等4 4家專門生產塑家專門生產塑膠鏡片。膠鏡片。亞光、大立、玉晶、亞光、大立、玉晶、一品、振宇、
14、國民國一品、振宇、國民國際則同時具備生產塑際則同時具備生產塑膠與玻璃鏡片的能力膠與玻璃鏡片的能力。88 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:8中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:玻璃模造製程介紹99 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining Laboratory
15、K.J.MaE-mail:9中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:機機 械械 研研 磨磨 拋拋 光光玻玻 離離 模模 造造形狀精度形狀精度高高 (但量產時的形狀精度不易掌控但量產時的形狀精度不易掌控)高高可靠度可靠度較差較差較佳較佳加工時程加工時程 就單一球面或非球面玻離透鏡而言,加工時就單一球面或非球面玻離透鏡而言,加工時程較短。但量產時只能靠多部機台一片一片的程較短。但量產時只能靠多部機台一片一片的加工,無法縮短加工時程,且製造成品良率極加工,無法縮短加工時程,且
16、製造成品良率極低,並不經濟。低,並不經濟。WC WC模具的機械研拋加工較玻離機械研拋更模具的機械研拋加工較玻離機械研拋更困難,所需的模具加工時程更長,初期調困難,所需的模具加工時程更長,初期調整模造參數及模具鍍膜亦需相當的時程。整模造參數及模具鍍膜亦需相當的時程。一旦解決上述問題即可進入球面或非球面一旦解決上述問題即可進入球面或非球面透鏡的量產,整體量產加工時程較短、生透鏡的量產,整體量產加工時程較短、生產效率較高。產效率較高。製造技術製造技術 對球面透鏡而言,機械研拋技術較成熟。但對對球面透鏡而言,機械研拋技術較成熟。但對深寬比大形壯複雜的非球面透鏡而言,加工機深寬比大形壯複雜的非球面透鏡而
17、言,加工機台的設計、穩定性及製造經驗都會影響加工時台的設計、穩定性及製造經驗都會影響加工時程及良率。程及良率。玻離模造包含模具機械研拋加工及玻離壓玻離模造包含模具機械研拋加工及玻離壓模兩部分。模兩部分。WCWC模具的機械研拋加工較玻離模具的機械研拋加工較玻離機械研拋更困難機械研拋更困難 ;玻璃鏡片壓模部分必玻璃鏡片壓模部分必須考慮玻離物理化學特性及調整模造參數,須考慮玻離物理化學特性及調整模造參數,才有機會壓製出高品質的玻離透鏡。才有機會壓製出高品質的玻離透鏡。量產性量產性 對球面透鏡而言,以機械研拋方式進行量產尚對球面透鏡而言,以機械研拋方式進行量產尚有可能。但對非球面透鏡而言,因不易掌控量
18、有可能。但對非球面透鏡而言,因不易掌控量產時的形狀精度,量產良率極低。產時的形狀精度,量產良率極低。無論對球面或非球面透鏡而言,玻離模造無論對球面或非球面透鏡而言,玻離模造量產量產 的良率極高,但須先解決模具壽命的良率極高,但須先解決模具壽命問題。問題。生產成本生產成本 對少量對少量(數十至數百數十至數百)多樣之樣品生產,其生多樣之樣品生產,其生產成本較低。但對單一產品量產時,並無法縮產成本較低。但對單一產品量產時,並無法縮短整體加工時程,且產良率極低,生產成本將短整體加工時程,且產良率極低,生產成本將大為提高。大為提高。玻離模造對非球面透鏡的量產數千片以上玻離模造對非球面透鏡的量產數千片以上
19、時,其整體量產加工時程可大為縮短,且時,其整體量產加工時程可大為縮短,且由於量產良率高,其生產成本可大幅提升。由於量產良率高,其生產成本可大幅提升。非球面玻璃透鏡製造技術比較非球面玻璃透鏡製造技術比較 1010 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:10中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:Glass Molding Process1.Loa
20、ding raw materials on the moldsGob,Preform(ball),Spherical lens2.Purging Oxygen gas by N2 gasN2 gas3.Heating the molds and raw materials byInfrared ray lamps4.Pressing raw materials(Controlling press force:Closed loop control)5.Cooling down the molded lenses and the molds by N2 gasN2 gas6.Unloading
21、the molded lensesPressLoadUnload1111 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:11中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:ControllerN2 gasInfrared ray lampsMoldChamberAC-servo motorLoad CellConstruction of GMP-211,415
22、TOSHIBASUMITOMOCORNINGSCHOTTSYSKODAKHOYA1212 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:12中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:Generating by grinding and polishingGlass-meltingPre-moldingAnnealingGrinding one surfa
23、ceGrinding another surfaceWashingPolishing one surfacePolishing another surfaceWashingWashingCenteringWashingCoatingUsing GMPGlass-meltingGlass materialMolding(Annealing)(Centering)(Washing)CoatingGenerating Lens surfacesShortening of ProcessMass-producingMolding various optical elements(Aspherical
24、lens,Prism,Disk,etc)1313 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:13中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:Glass Molding MachineTOSHIBASUMITOMOSYS?HOYA?SCHOTT?CANON?SONY?KODAK?MAJOR SPECIFICATIONS:The maximum outer
25、 diameter of dies is 110mm Maximum pressing force is 19.6kN(2000kgf)1414 中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:14中華大學機械工程與航太研究所奈米材料及微細加工實驗室Nanomaterials and Micro-machining LaboratoryK.J.MaE-mail:Uniformity of temperature SiC Mold(Die diameter is f72)TCTC
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