[發明專利]硬脆板材高溫環境加工裝置及方法

在審

• 申請號: 202010145162.X
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN113427124A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 江朝宗;康祿坤
• 申請（專利權）人: 海納光電股份有限公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/067;B23K26/12;B23K26/36;B23K26/70
• 代理公司: 天津三元專利商標代理有限責任公司 12203
• 代理人: 鄭永康

一種硬脆板材高溫環境加工裝置及方法，該光學加工裝置可透過該終端鏡片組后產生至少一加工光束，該加工腔體周緣設有至少一開口，以供該光學加工裝置的終端鏡片組件納入，該加工腔體的前半部借該正壓產生器進氣產生正壓氣壓及負壓產生器產生負壓氣壓，使該加工腔體內的前半部形成至少一氣屏區，該加熱裝置對該加工腔體內后半部及硬脆板材工件加熱至400℃以上的高溫環境，并再透過該光學加工裝置的加工光束穿過該氣屏區而對該硬脆板材工件進行加工，并借由該氣屏區隔離該硬脆板材工件加工高溫環境所產生的熱對流上升熱能，以保護該光學加工裝置的終端鏡片組。

技術領域

本發明是關于一種硬脆板材高溫環境加工裝置及方法，特別是用于硬脆板材工件加工，并于一加工腔體內以至少一氣屏區(Air curtains)隔離該光學加工裝置與硬脆板材工件高溫加工環境熱能的裝置及方法。

背景技術

按各式光學玻璃、藍寶石,石英玻璃等硬脆板材，廣泛應用于如新一代的智能型手機、平板計算機、電儀表面板、顯示器玻璃面板、汽車儀表面板、手表鏡面產品中，以提供智能型手機、平板計算機、電儀表面板、顯示器玻璃面板、汽車儀表面板及手表產品中的上、下、左及右四個方向的邊緣曲面顯示或觸控操作功能，然而，針對上述的各硬脆板材的加熱方式，現有以如激光加工設備的光束來進行如切割、打孔、表面雕刻、蝕刻、拋光等加工操作，以使該硬脆板材得以加工形成成品或半成品。

但以上述現有的硬脆板材加工方式，由于如各式光學玻璃、藍寶石、石英等硬脆板材材料本身對于溫度遽升變化相當敏感，如該硬脆板材在平常室溫溫度下，以上述的激光高溫光束瞬間射向該硬脆板材的硬脆板材工件表面進行加工，將使該硬脆板材工件表面瞬間局部溫度被改變遽升，致使該硬脆板材的表面有碎裂或破損的問題，因而致使該硬脆板材的表面加工質量大受影響，并使得該硬脆板材的加工良率大幅降低，實乃目前硬脆板材加工所極待解決的課題。

另外，如考慮將該硬脆板材表面先加熱至較高的溫度環境，例如：400℃以上，使得該高溫激光加工光束再于對硬脆板材表面實施加工時，得以讓該硬脆板材的表面不會因瞬間溫差遽升而有破裂或碎裂的問題，但如此一來，將使該硬脆板材的高溫加工環境熱量及激光加工設備的激光束加工溫度的熱量因熱對流上升至該激光加工設備的終端鏡片，例如：最終端的聚焦透鏡，因而極易對該激光加工設備的終端鏡片造成高溫損壞，致使該激光加工設備的終端鏡片受損，而讓該激光加工設備無法使用于將硬脆板材加熱的高溫環境中進行加工。

另外，在先前的相關專利技術文獻方面，如中國臺灣專利公報第M461498號「激光切割機之工件壓抵裝置」新型專利案，則揭示該激光頭設有輸出端，且于該輸出端設有具穿槽的端座，并由該端座的穿槽射出激光束，以供切割工件，另于該端座的穿槽周圍設有噴氣結構，以供噴出氣體，并于激光束的周圍形成壓抵工件的氣幕，亦即該專利前案必需大幅改造該激光頭設備，無法適用于現有的激光加工設備使用，因而大幅局限其應用范疇及產業利用效益，并且，仍存有該工件如為硬脆板材時，由于激光束瞬間投射于工件表面的高溫溫升遽變而使該硬脆板材工件有因碎裂或破損的問題與缺點，另外，該噴氣結構于激光頭的激光束周圍形成壓抵工件的氣幕，其影響體積與范圍太小，并不適用于工件加熱至400℃以上的高溫工作環境中，無法有效阻絕及隔離如工件加工高溫環境的熱對流熱能及對該激光頭鏡片的高溫熱能，按目前工業應用的激光系統光學透鏡及其鍍膜，耐溫能力均小于300℃，仍會使該激光頭的鏡片因而受損損壞。

此外，再如美國發明專利第US8288684號「Laser micro-machining system withpost-scan lens deflection(具掃瞄透鏡后偏轉的激光微加工系統)」案，則揭示一種利用一鏡面，其定位于該掃描透鏡與該工件之間且相對于該工作表面而傾斜以將該激光脈沖反射朝向該工件，以使得該激光脈沖相關于該工作表面以90度角撞擊該鏡面，且以相關于該工作表面的一經修改攻角反射朝向該工作表面的技術，但同樣地，此種現有激光微加工系統亦無法應用于上述的硬脆板材的高溫環境加工中，因該透鏡組件同樣會受到硬脆板材高溫加工環境的熱能影響而損壞，而仍然存在上述現有激光加工系統使用于硬脆板材高溫加工環境所產生的終端鏡組會受到高溫熱對流熱能損壞的問題及缺點。