[發(fā)明專利]一種激光自聚焦穿絲玻璃切割方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110117364.4
• 申請日: 2011-05-05
• 公開（公告）號: CN102765876A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔輝
• 申請（專利權(quán)）人: 上海鐳立激光科技有限公司
• 主分類號: C03B33/08
• 分類號: C03B33/08
• 代理公司: 上海世貿(mào)專利代理有限責(zé)任公司 31128
• 代理人: 嚴(yán)新德

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及物理領(lǐng)域，尤其涉及光學(xué)技術(shù)，特別涉及激光切割加工技術(shù)，具體的是一種激光自聚焦穿絲玻璃切割方法。

背景技術(shù)

從平板顯示器和電子行業(yè)所用的電子玻璃襯底，到汽車業(yè)或建筑業(yè)等大規(guī)模制造領(lǐng)域所用的大尺寸的玻璃板，玻璃的應(yīng)用非常廣泛。最常見的玻璃類型為鈉鈣玻璃，主要用于汽車業(yè)、建筑業(yè)及家用器具領(lǐng)域，一般厚度為1.6～12mm。厚度小于1mm的玻璃稱為硼硅玻璃，主要用于平板顯示器(FPD)與電子產(chǎn)品領(lǐng)域。隨著更多新產(chǎn)品的應(yīng)用，對于玻璃制品的質(zhì)量要求也越來越高，除了要考慮玻璃的材料特性之外，還必須實現(xiàn)更為精密的玻璃加工，傳統(tǒng)的玻璃切割工藝已經(jīng)很難滿足微裂及邊緣質(zhì)量方面的要求，而利用激光進(jìn)行玻璃的切割不僅可以使切割邊緣光滑整齊，避免了微細(xì)裂痕，切割質(zhì)量得到很大的提高。而且，激光切割在計算機(jī)的輔助下，能夠連續(xù)地、精確地完成設(shè)定圖案的曲線切割，在現(xiàn)代玻璃加工中有非常好的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有技術(shù)中，激光切割玻璃技術(shù)分為激光熱熔切割、激光熱分離切割和激光刻蝕切割。

其中，激光熱熔切割方法的原理是，利用玻璃處在軟化的溫度下具有較好的塑性和延展性，用聚焦的高功率二氧化碳激光照射到軟化的玻璃表面，較高的能量密度會導(dǎo)致玻璃融化，然后用氣流吹走熔融的玻璃，產(chǎn)生溝槽，實現(xiàn)玻璃的熔融切割，該方法的關(guān)鍵就是把玻璃加熱到一個適當(dāng)?shù)臏囟龋瑴p小激光切割過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。但是，利用激光熱熔切割對玻璃會有很強(qiáng)的熱影響，處理不當(dāng)就會對玻璃產(chǎn)生損傷，影響到玻璃的加工質(zhì)量。

激光熱分離切割的原理是：首先利用激光對玻璃表面進(jìn)行加熱，較高的能量會使該處的溫度急劇升高，表面產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，但該壓應(yīng)力不會使玻璃產(chǎn)生破裂，然后對該區(qū)域進(jìn)行急劇的冷卻，一般采用冷卻氣體或者冷卻液，急劇的降溫會使玻璃表面產(chǎn)生較大的溫度梯度和較大的拉應(yīng)力，這個拉應(yīng)力會使玻璃表面沿著預(yù)定劃線的方向開始破裂，實現(xiàn)玻璃的切割。整個加工過程能完全消除細(xì)微的裂縫和碎片，無需后續(xù)打磨和拋光步驟。正因為如此，激光熱分離的玻璃邊緣也非常鋒利，極易劃手。而且玻璃邊緣存在熱應(yīng)力，雖然增強(qiáng)了玻璃邊緣強(qiáng)度，但是如果發(fā)生輕微磕碰，也像鋼化玻璃一般造成整個玻璃破碎，對后續(xù)加工工序要求高。另外，在裂紋擴(kuò)展過程中，如果裂紋得不到很好的控制，就會嚴(yán)重影響到切割質(zhì)量，甚至使切割失敗。

激光刻蝕切割的原理是：利用超短脈沖激光直接刻蝕玻璃，完成玻璃切割。超短脈沖激光具有能量高、作用時間短的優(yōu)點，可以在避免材料被融化的情況下瞬間將材料變成等離子體而揮發(fā)出去，而在這極短的作用時間內(nèi)，熱量來不及在材料內(nèi)堆積，從而避免了上述兩種方法進(jìn)行玻璃切割時產(chǎn)生的熱效應(yīng)。但是設(shè)備成本高，切割效率不高而且切割玻璃厚度有限制。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種激光自聚焦穿絲玻璃切割方法，所述的這種激光自聚焦穿絲玻璃切割方法要解決現(xiàn)有的激光切割玻璃技術(shù)中熱應(yīng)力影響加工質(zhì)量、切割效率低、切割玻璃厚度有限的技術(shù)問題。

本發(fā)明的這種激光自聚焦穿絲玻璃切割方法，包括一個將激光光束聚焦后作用在玻璃上的步驟和一個利用熱應(yīng)力、機(jī)械外力或者化學(xué)法將所述的玻璃分?jǐn)嗟牟襟E，其中，在所述的將激光光束聚焦后作用在玻璃上的步驟中，將激光光束聚焦到所述的玻璃的內(nèi)部，促使玻璃內(nèi)部折射率發(fā)生變化，再利用激光波陣面發(fā)生的畸變產(chǎn)生激光自聚焦，利用激光自聚焦形成的焦點附近的激光能量在玻璃內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收電離擊穿損傷，形成長條細(xì)絲損傷裂痕，將激光光束沿切割路徑移動，將所述的長條細(xì)絲損傷裂痕擴(kuò)展為細(xì)帶狀破壞裂痕，改變激光自聚焦形成的焦點在玻璃內(nèi)部的高度，然后沿著切割路徑重復(fù)移動激光光束，使所述的細(xì)帶狀破壞裂痕貫穿整個玻璃基板，在所述的利用熱應(yīng)力、機(jī)械外力或者化學(xué)法將玻璃分?jǐn)嗟牟襟E中，利用熱應(yīng)力、機(jī)械外力或者化學(xué)法在玻璃表面形成應(yīng)力，使玻璃沿細(xì)帶狀破壞裂痕分?jǐn)唷?/p>

進(jìn)一步的，所述的長條細(xì)絲損傷裂痕的直徑在1微米到99微米之間，長條細(xì)絲損傷裂痕的長度小于10毫米。

進(jìn)一步的，在所述的利用熱應(yīng)力、機(jī)械外力或者化學(xué)法將玻璃分?jǐn)嗟牟襟E進(jìn)行之前，在玻璃上切割輔助裂痕。

進(jìn)一步的，在所述的利用熱應(yīng)力、機(jī)械外力或者化學(xué)法將玻璃分?jǐn)嗟牟襟E中，可以利用玻璃加工工序中的鋼化過程中自動完成玻璃分?jǐn)唷?!-- SIPO -->