[發(fā)明專利]激光切割脆性材料基板的曲線路徑切割方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010210822.4
• 申請日: 2010-06-28
• 公開（公告）號: CN101885114A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設計）人: 周國斌;柴國鐘;盧炎麟;姚建華;王晨
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36;B23K26/42
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發(fā)明屬于脆性材料基板的精密切割加工領域。

技術背景

脆性材料，如硅片、石英晶體、工程陶瓷、液晶玻璃等，在現(xiàn)代工業(yè)及日常生活中有著非常廣泛的應用。由于制造及工藝的緣故，以這些材料制造的元器件往往需要進行切割等二次加工。

對于脆性材料基板，傳統(tǒng)的切割加工是用鉆石、金剛石或硬金屬輪劃線，然后用機械的方法折斷。采用這種方式切割，在加工過程中易產(chǎn)生碎屑，切口斷面比較粗糙，存在微細裂紋，需要進行磨邊、清洗等后處理工序，加工過程的機械力還會對元器件造成內(nèi)在破壞，成為元器件失效的潛在因素。

為克服傳統(tǒng)加工的不足，專利CN1454858A、CN101121220A、CN101444875等提到一種激光切割法，基本原理如圖1所示。首先在基板上制造出一條初始裂紋(切口)，然后通過激光照射基板，再通過低溫源冷卻基板，基板上初始裂紋在這種激劇變化的溫度場作用下擴展，從而實現(xiàn)切割。

這種切割方法的工作溫度遠小于基板材料的熔點，具有熱影響區(qū)小、加工速度快、切割面平整及殘余應力低等優(yōu)點。但是這種切割方式存在一個技術缺陷：即當切割線l不在基板的對稱位置或是當切割線l為曲線時，裂紋擴展的路徑將偏離激光移動的軌跡，導致不能沿預定的路線實現(xiàn)脆性材料基板的精密切割。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術的在切割路徑不在基板的對稱位置或是當切割路徑為曲線時，裂紋擴展路徑易偏離激光移動的軌跡，切割精度低的缺點，本發(fā)明提供了一種能保證裂紋沿預定的切割路徑擴展，切割精度高的激光切割脆性材料基板的曲線路徑切割方法。

激光切割脆性材料基板的曲線路徑切割方法，包括以下步驟：

1、在基板上制作初始裂紋作為切割路徑，根據(jù)經(jīng)驗在所述的切割路徑上設置采樣點；分別獲取各采樣點處的開裂角θ，所述的開裂角θ為當前擴展方向與下一時刻擴展方向之間所夾的銳角；

2、獲取當前采樣點，由當前采樣點出的開裂角θ及基板的斷裂韌性K_IC，計算當前采樣點出的應力強度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ；計算公式如下：

cosθ2[KIcos2θ2-3KII2sinθ]=KIC]]>……公式(1)

θ=cos-1(3KII2+KI4+8KI2KII2KI2+9KII2)]]>……公式(2)

其中，K_Ⅰ為Ⅰ型裂紋的應力強度因子；