小弟沒有在模具或光學產業上班
小弟的兩個好友哥哥倒是這行做很久
一切都是道聽途說
應該這麼說
鏡頭是玻璃材質最好
但鏡頭的玻璃傳統的方法要研磨
從一塊胚料研磨成鏡片
手機的鏡頭一組要5~6片
那麼小的鏡頭要研磨的難度很高
最重要的是費時
研磨很費時
手機的量又太大了
2017年手機的出貨量估計是23億支
如果是5P的設計那就快100億片
傳統的研磨方法根本無法做到
傳統的光學鏡片市場哪有著麼高的量???
還慢慢的磨哩~
解決的方法有二
用塑膠射出大量生產
或是用模造玻璃
先講模造玻璃
模造玻璃就是把玻璃溶融後放入模具中成形成鏡片
優點速度快
但缺點是溶融玻璃溫度很高
高溫成形加工對模具的損傷大
模具的材料就很重要
台灣又不是材料開發的先進國
所以模造玻璃的主要生產國家是日本
日本非常強
台灣在模造玻璃與日本的差距很大
模造玻璃在手機鏡頭的使用
手機的鏡片模組中
第一片就使用模造玻璃
台灣在技術上差日本太遠
接下來就是塑膠射出
這些高畫素的手機
甚麼2000萬畫素的鏡頭
解析度要很高
所以手機鏡片的手機鏡片的曲率方程式
精度都達到奈米等級
問題就來了
塑膠是從兩個模具(兩板模)液態射入模穴後冷卻成固體
會有液固相變化的問題
材料會收縮
這些奈米精度會跑掉
也就是要進行補正
手機鏡片是
奈米級的精度補正技術
一般傳統加工的精度都只到條級
鏡片是曲面
所有的點都要在精度內
不然拍的照片有一個小地方模糊誰會買
所以手機鏡片的製造
實際模具內的鏡片的曲率方程式
與圖面設計的不同
克服這些製造誤差後
量測(利用Panasonic UA3P來量)剛剛好落入規格內
這些曲面加工的補正量
與材料,機台的種類與穩定性有關
重點在於
這些誤差量也是很小(奈米級的加工)
稍有不慎就跑掉超出公差
這些的補正技術就是各廠的最高機密
一般機械加工哪有玩到奈米級的補正...
還曲面的奈米級補正???
還有模具的設計也是精度超高
手機鏡片的精度是奈米級
問題是塑膠模具是靠上下模合模的
合模會有錯模的問題
所以合模後上下模的同心度也是頂級的機車
我看過的規格是
同心度0.3um
機械加工玩到0.3um???
模具的定位靠定位孔與定位銷
定位孔的精度一定比0.3um高
一般的機械加工精度哪有可能達到0.3um???
定位孔的加工都是用一台4,5千萬頂級的瑞士機器如Hauser這種頂級貨加工
就算一切都加工的非常精密
這樣也沒用
剛開始射出時
誰知道補正量???
都是要連做幾次
量出的曲率後
再與規格(nomial profile)比對
然後誤差補正
我猜是在曲率的法線向量上進行逆向補正,但每個曲率的補正值可能會不一樣
這些技術也是各廠的最高機密
重新設計出實際的加工曲率方程式(actual profile)
然後再利用這些點資料再重新進行模具加工
這樣來回幾次大概可以找的到
在固定的加工材料/機台/加工環境中
實際的加工用的曲率方程式
重點就來了
這麼難做
問題就是
難做良率低
良率就是各廠的整體技術的展現
我想很多人都知道在激烈競爭的環境中
為什麼一家獨大而其他廠商都賺不到錢
就是良率的問題
同樣是拿到客戶的設計圖面
機台與原料各廠應都拿的到
但這些奈米級的補正技術可是靠經驗累積
還有各項操作都要保持一致
不然補正值會跑掉沒用
龜毛龜毛再龜毛下
只有大立光的良率高
其他廠不行
良率高表示廢品率低
成本低
成本低但其他廠因良率沒那麼高所以成本高
市場的行情價其實取決於第二名的本事
第一名的報價只要低於第二名的成本就好
大家常聽到的
我的報價就是你的成本價
我還大賺耶
那就表示
大立光的良率比其他廠的良率高出太多
有真正吃透技術
量產的條件控制也很好
所以只要比第二名的報價低就行了
表示此技術是賣方市場
Apple拿不到更低的價錢
量大品質高價格低
只有大立光做得到
光學廠大家都號稱會做
會做又如何???
良率不行成本高
跟大立光的報價來比根本賠錢做
所以才會有大立光大賺
其他廠商喝湯甚至賠錢的事情
同樣的問題也出現在晶圓代工
TSMC的良率比三星高出太多
良率高才有高利潤
還可以讓三星賠錢做
難做的產品是賣方市場
重點是只有一家做得好,其他家良率都不行
才會有高利潤的存在
只要第二家良率追得上來成本降低
大立光與台積電的好日子就沒了
所以第一名的能力要一直很強
有能力拉開第二名一大段
才會有高利潤...
第一名的心態
能力與毅力要很強
大家捫心自問
自己有沒有非台大不唸?
不管考試如何難
我永遠都考第一名而且贏第二名很多???
所以不要羨慕大立光與台積電
先墊墊自己的斤兩...
以上都是我朋友的哥哥跟我講的
對不對我不知道...
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增加一點說明:
有關於模造玻璃,非小弟之專長,大概只有聽別人說過
光學玻璃模造技術發展受到阻礙的主要因素有二：
1. 超硬的精密陶磁模具加工不易，耗時太長 (通常非球面透鏡模仁(含模座)製造過程需約30個工作天)，且鑽石刀具耗損嚴重，極不經濟。
2. 玻璃模造生產流程中，模具和玻璃材料在高溫下接觸並受到極大的壓應力及剪應力，極易加速模具的磨損，使得模具使用壽命受限（模具若未經過表面處理或處理不良僅能維持約50道次的模造加工），也因而增加了生產成本。
如果要增加模具壽命,大概只能用鍍膜法: (好幾年前聽到的,最新的技術應是機密)
1. 先在碳化鎢模具上施以粗加工
2. 鍍上較厚的Ni-P(或Ni-B)合金當作精密切削層
3. 於Ni-P合金厚膜上精密切削加工，製作出精密的模仁
4. 拋光移除多餘的Ni-P層以維持模造鏡片的厚度
5. 於拋光後的Ni-P合金模仁上鍍上Pt-Ir 系列的合金當保護層。
當然現在的鍍膜有很多種,除Ni-P, Pt-Ir外,還有DLC, CBN,..各有優缺點…
至於鍍膜的技術,大概就是磁控濺鍍, E-Beam蒸鍍, CVD,…
在模造溫度520℃的操作下，這種模具的使用壽命可達10000道次以上。
問題是,聽說日本人在10年前的模具壽命就可以達4萬道次…
台灣的亞光很早就投入沒錯,可是差日本人…
傳說良率:(N年前的資料)
阿本仔: 40-80%???
台灣: 15-30%???
都是幾年前聽我朋友的哥哥轉述的,他也是聽來的,現在的台廠技術應有提升....
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再補充一下:
我朋友哥哥說:
如果沒有一點機械背景,對於0.3um的上下模合模的同心度0.3um只是覺得很精密很難,但是對於有一點相關背景,用平常的機械設計/組裝的知識來判斷,簡直是不可思議:
原因很簡單
模具要能上下合模後,一定要能打開,總不能合模後上下模拔不出來吧!!!
好了,機械設計中
公差的配合
有鬆配, 滑配與緊配
傳統的想法,要精密定位,公差要很小,一定是用定位銷,可是定位銷都是緊配打入定位孔,這樣的同心度0.3um雖然是很機車的公差,但憑著Hauser這種頂級的治具研磨機來加工,小心做還是可以達到這種機車的要求
問題是
0.3um的公差是上下模合模的同心度
也就是上下模可以滑動,然後合模在一起同心度要0.3um…
要滑動,但傳統的精密定位只有緊配,這是矛盾的事
傳統的定位孔與定位銷的緊配設計要揚棄
所以….(這就是know how了~^^~)
懂超精密模具設計的人應多少會懂
只會死讀書,或是不會變通的人,就沒本事克服了,機械設計真是充滿巧思…
除了巧思外,還有加工的本事…
小小的手機塑膠鏡片,處處充滿巧思與本事
如果容易,怎麼會只有大立光良率高???
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因爲都是聽來的，無法求證
所以
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