[發(fā)明專利]利用超短脈沖激光從兩面切割加工對象物的方法和裝置

無效

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• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103008887A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙裕興;狄建科;益凱劼;張子國;閆華
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州德龍激光有限公司
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36;B23K26/067;B23K26/16;B23K26/42;C03B33/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 沙捷;陳曉帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用激光對加工對象物進(jìn)行的加工和/或切割，特別涉及利用激光對蓋板玻璃以及觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域所使用的玻璃等透明材料進(jìn)行的微加工。更具體來說，本發(fā)明提出了一種利用超短脈沖的雙光路激光在Gorilla、Sodalime及Dragontrail鋼化玻璃的兩面進(jìn)行異形切割的方法和裝置。

背景技術(shù)

Gorilla、Sodalime及Dragontrail鋼化玻璃由于其具有的高透性及高強(qiáng)度而被廣泛應(yīng)用于制造顯示屏器件。在制造顯示屏器件時，需要對玻璃進(jìn)行切割。傳統(tǒng)的玻璃切割工藝主要是利用刀輪切割、磨棒研磨及二氧化碳激光進(jìn)行切割。利用刀輪切割只能對未鋼化的玻璃進(jìn)行外形的直線切割和半徑較大的曲線切割，切割之后還需要進(jìn)行裂片才能得到完整的外形。而對于鋼化后的Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃，刀輪則很難切割。對于玻璃內(nèi)部封閉區(qū)域的切割，則只能先用鉆頭鉆個小孔，再換不同的磨棒研磨至要求的尺寸。這種情況下，磨棒的損耗很大，其效率還很低。二氧化碳激光切割工藝也只適用于對普通玻璃和鋼化程度較低的玻璃進(jìn)行切割，切割后同樣需要裂片工序，對于內(nèi)部封閉區(qū)域也無法加工。

因此，對于Gorilla、Sodalime及Dragontrail鋼化玻璃，目前的各種加工方法都不能實(shí)現(xiàn)有效穩(wěn)定的異形切割，仍需要將未鋼化的玻璃切割研磨后再進(jìn)行鋼化處理，造成效率極低。

激光切割技術(shù)指的是以激光束為熱源，采用熱去除方法實(shí)現(xiàn)材料的分離，從而形成切割道的材料加工方法。具體而言，激光束被聚焦在材料表面，使得材料表面溫度急劇升高而達(dá)到材料的蒸發(fā)氣化狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)材料的去除。這其中包含了材料對光束能量的吸收和材料中的熱傳導(dǎo)過程。在此過程中，材料被加熱發(fā)生急劇氣化的過程，主要取決于激光與材料作用的時間和激光光束的強(qiáng)度。

隨著手機(jī)、平板電腦等電子顯示行業(yè)的持續(xù)增長，需要大量的Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃作為高端應(yīng)用的制造材料，而上述傳統(tǒng)加工方式已經(jīng)無法滿足這樣的需求。因此，特別需要一種突破傳統(tǒng)的對Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃進(jìn)行異形加工的方法和裝置。雖然激光作為現(xiàn)代工業(yè)中先進(jìn)的加工手段，越來越受到各個行業(yè)的重視，通過激光來實(shí)現(xiàn)玻璃切割的可行性和實(shí)用性也得到越來越多的驗(yàn)證，但是目前還沒有一種能以高效率、高質(zhì)量和高精度對Gorilla、Sodalime及Dragontrail鋼化玻璃進(jìn)行異形切割的裝置和工藝方法。

因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種利用超短脈沖的雙光路激光在Gorilla、Sodalime及Dragontrail鋼化玻璃的兩面進(jìn)行異形切割的裝置和方法。利用這樣的裝置和方法，能夠克服傳統(tǒng)玻璃加工工藝中存在的效率較低，無法對上述Gorilla、Sodalime及Dragontrail鋼化玻璃進(jìn)行異形加工的缺點(diǎn)。而且，運(yùn)用高頻超短脈沖激光器對Gorilla、Sodalime及Dragontrail未鋼化及鋼化后的玻璃進(jìn)行加工時，通過在玻璃兩面同時進(jìn)行切割，可保證切割時玻璃兩面的應(yīng)力平衡，從而提高切割的穩(wěn)定性，并能顯著改善切割邊緣的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種所謂“雙光路”的超短脈沖激光的光路聚焦及掃描系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)對加工對象物（如Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃等透明材料）從兩面同時進(jìn)行切割，從而獲得對Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃進(jìn)行的高效穩(wěn)定的加工。

總的來說，本發(fā)明的利用激光切割加工對象物（在本發(fā)明的實(shí)施例中為透明材料）的裝置主要包括具有產(chǎn)生激光束的激光器的激光源部分，利用光學(xué)掃描聚焦系統(tǒng)以雙光路從兩面上對工件進(jìn)行加工的激光光路部分，以及夾持和移送工件的激光加工部分。另外，本發(fā)明的裝置還可包括吹氣系統(tǒng)和集塵系統(tǒng)，用于去除和收集利用激光切割透明材料的過程中產(chǎn)生的殘?jiān)?/p>

本發(fā)明的利用激光切割透明材料的加工過程可簡述為以下步驟：

1、利用兩個光路分別對激光器發(fā)出的激光（優(yōu)選為超短脈沖激光）進(jìn)行光學(xué)聚焦，將激光分別聚焦在透明材料兩側(cè)的表面上。在此可以最優(yōu)化的方式高效運(yùn)用激光器的能量，從而提高加工效率；

2、利用光學(xué)掃描聚焦系統(tǒng)，使激光束運(yùn)動加工出所需要的圖形，并使兩路激光的焦點(diǎn)從透明材料外側(cè)向內(nèi)部移動。一段時間后，當(dāng)焦點(diǎn)移動到透明材料中間的某一交匯位置時，透明材料被完全分割；

3、在切割加工過程中，可以輔以吹氣、集塵裝置，以便及時將切割殘?jiān)コ瑥亩@得高質(zhì)量、高效率的加工效果。