雷射玻璃切割製程的線上應力檢測與分析

Abstract

近年來，半導體隨著電腦與通訊等產品功能的急速提昇以及隨著消費者對於產品小 型化與多功能的需求，促使業界廠商投入系統整合型構裝(System In Package)的發展。 由於光電產業之迅速發展，對於玻璃等相關工業附加價值高的材料已尋求有效率之切割 方式。雷射玻璃切割是利用雷射光加熱在玻璃表面，使得玻璃內部產生熱應力而達到裂 紋劈裂材料，進而完成切割動作。因為此種方式震動量小、夾持簡易、加工速度快，因 此適合用於玻璃產品之自動化切割製造。 參考資料所顯示目前利用玻璃材料受熱而產生熱應力達到裂紋劈裂材料之現象所 做的研究，對於點或線熱源切割玻璃所造成的熱應力與熱裂現象瞭解並不週詳，且影響 熱裂的應力機制與參數十分複雜，實際玻璃熱裂速度方向與裂邊細縫的控制與觀察不 易，採用數值分析未必能真確模擬實際熱應力的分佈，提供實際完善的加工參數建議 值。有鑑於此， 本研究使用光電式熱應力檢測法，實際進行以點或線熱源切割玻璃的 檢測實驗，觀測熱應力劈裂材料的物理模型，並進一步討論相關製程參數對於其熱應力 的影響。在本研究中擬使用CO2 雷射線光源加熱玻璃，使材料因為受熱而產生熱應力達 到裂紋劈裂材料之現象，並發展實用的雷射玻璃切割用線上非接觸式應力檢測系統，透 過智能型CCD顯微影像處理系統與熱應力分析軟體的整合來擷取試片表面雷射切割玻璃 材料時因熱能導致的熱應力，做為加工參數調整與評估的利器。實驗檢測值將配合有限 元素等數值分析範例比對驗證結果的實用效果。預期成果將發展成經濟實用的雷射加工 製程控制調校設備，將可幫助雷射切割與微鑽孔等相關產業開發新製程，設備精度提 昇，並大幅提高3C產業競爭力與利潤，而研究過程並能訓練品管與自動化等方面的人才。