一種雷射切割玻璃的方法
2023-06-29 22:28:51
專利名稱：一種雷射切割玻璃的方法
一種雷射切割玻璃的方法
技術領域：
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本發明涉及一種雷射切割玻璃的方法。
技術背景
傳統的機械切割法的最大的缺點是需要對加工後的邊緣進行再 處理，及其所帶來的產量低下問題。
在機械切割中，用砂輪或機械輪在玻璃上進行刻劃，產生沿著切 割方向的切向張力，從而使玻璃沿著劃痕裂開。這種方法所切割的邊 緣不平滑、有微小裂痕，材料上殘存不對稱邊緣應力，及殘留碎屑等。 對於很多應用，碎屑和局部應力所造成的微小裂痕將造成器件的失 靈，所以必須進行切後邊緣打磨並且/或者拋光，甚至進行熱處理， 以強化邊緣。另外，機械輪加工中還需要輔助劑輔助切割，輔助劑也 有可能粘在成品邊緣，需要過水清洗或超聲波清洗等後續處理。後續 處理工序以及低成品率(發生不確定的裂痕)等都將增加成品玻璃制 品的造價。
雷射產生後，出現了現有應用較低功率的雷射器使玻璃分離，同 時不對玻璃造成融化等熱影響的玻璃切割方法。這種方法說來複雜， 涉及細節技術很多，其基本原理是利用雷射引致的應力使玻璃"分
離"。採用C02雷射器，通過聚焦光路在玻璃表面形成橢圓型的聚焦點。玻璃強烈地吸收10. 6微米的雷射，雷射能量大部分都被玻璃表 面15微米吸收層所吸收，相對玻璃表面移動雷射光點形成所需的切 割線。隨著雷射光點的移動，淬火氣(水)嘴將冷空氣(水)吹到玻 璃表面，對受熱區域進行快速淬火，玻璃將沿著應力最大的方向產生 斷裂，從而將玻璃沿著設定的方向分離。此種方法只能產生很淺的裂 紋，還需後續的工序來沿裂紋來裂開玻璃，且此種方法無法加工複雜 的圖形，如在玻璃內部加工內孔就無法加工。
如圖1為現有雷射切割玻璃方法的示意圖，在(a)圖中，雷射20 的焦點21位於玻璃10的上表面，雷射20可以很容易的去除表面的 玻璃IO，並形成凹槽ll;在(b)圖中，雷射20的焦點21位於玻璃 10的中部，雷射的大部分能量被凹槽11的側壁吸收，凹槽11底部 玻璃10由於能量不足而不能繼續去除玻璃，且到玻璃加工的後期由 於加工縫寬較小，雷射的能量大部分被玻璃的側壁吸收，使玻璃不能 被切穿，且側壁吸收能量溫度升高，玻璃易產生炸裂。
故需要設計一種新的雷射切割玻璃的方法，以克服上述缺陷。
發明內容
本發明涉及一種利用特殊處理後的光路和工藝、對玻璃進行異形 切割、以得到形狀較為複雜、切割面平整的雷射切割玻璃的方法。
本發明所採用的技術方案是通過提供一種雷射切割玻璃的方法， 包括如下步驟
(A)雷射束在玻璃表面形成一個破裂帶，切割的輪廓線由平行 且間距相等的幾條線條組成；(B)隨著切割加工面的下降，整個雷射束的焦點相對於加工玻
璃同樣下降。
其中，步驟(A)，平行線條的間距小於雷射焦點的尺寸。 其中，步驟(A)，平行線條為3-7條。
其中，步驟(B)，雷射的焦點位於加工面的上表面附近，且不會 偏離加工面。
其中，切割的同時，在加工區域吹壓縮氣體以帶走汽化或破碎的 材料。
其中，所述切割材料為玻璃或類似玻璃的透明、易碎、硬質材料。 其中，所述切割方法是用於小半徑曲線、內凹及內孔的切割。 本發明通過雷射加工玻璃時，由平行且間距相等的幾條曲線組成 一條寬度較寬的輪廓線，輪廓線所處位置由於雷射加工深度的增加， 振鏡隨之下降，雷射焦點下移，始終保持雷射的焦點處於雷射加工面 的位置，從而可以保持很高的加工效率，達到邊緣質量較好的效果， 並可以切割較厚的玻璃，加工比較複雜的圖案，獲得良好的切割面， 加工效率更高。
圖1為現有雷射切割玻璃的方法的示意圖2為本發明雷射切割玻璃所使用裝置的示意圖3為本發明雷射切割玻璃過程中雷射掃描狀態的示意圖4為本發明採用幾條切割線平行排列形成較寬切割輪廓的示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的描述。
本發明雷射切割玻璃的方法，採用波長為355nm的調Q脈衝紫外 雷射器或波長為532nm的調Q脈衝綠光雷射器，加工材料對紫外雷射 或綠雷射的吸收率較低容易穿透的玻璃，或類似玻璃的透明、易碎、 硬質材料，且本方法主要是用於小半徑曲線、內凹及內孔的切割，但 在焦點附近雷射的能量密度極大，很容易超過玻璃的閾值使材料吸收 足夠的能量汽化蒸發。雷射器選擇雷射的脈衝單點能量大，脈寬窄的 雷射器，如此可以有較大的峰值功率，比較容易超過材料的加工閾值。
如圖2為用來圖示本發明所使用裝置的部分概略圖，加工前雷射 焦點位於玻璃的上表面，雷射器(圖未示)發出的雷射20經過擴束 鏡的擴束後到達振鏡40，通過兩片振鏡40後聚焦鏡30匯聚到玻璃 IO表面的一點上，即雷射20的焦點22。
圖3為本發明加工過程中雷射掃描狀態的示意圖，控制系統發出 指令控制振鏡40運動，雷射20的焦點22隨之運動，形成加工的輪 廓線21，輪廓線21由平行且間距相等的幾條線條組成，其為系統內 設定好的圖形，本實施例中，輪廓線由3-7條平行且等間距的線條組 成，平行線的間距略小於雷射焦點的尺寸。在掃描切割的同時，需要 向玻璃表面的加工區域吹壓縮空氣，使汽化和碎裂的玻璃顆粒迅速去 除，以免影響下面的加工。
系統控制雷射掃描過玻璃表面後形成如圖4 (a)中所示的凹槽 11，加工區域下沉，雷射20的焦點22位於加工區域的上方，且不會 偏離加工面，雷射束在玻璃10表面形成一個破裂帶，雷射通過幾條切割輪廓線22平行排列形成較寬的切割曹；控制系統控制振鏡頭下 降或使玻璃上升，由於切割的縫寬較大，使雷射的焦點22很容易達 到加工區域凹槽11的底部。雷射再一次掃描加工的輪廓線，玻璃表 面的凹槽加深，隨著切割加工面的下降，整個雷射束的焦點相對於加 工玻璃同樣下降，振鏡頭下降或玻璃上升……如此循環，每次掃描前 焦點一定位於玻璃加工區域凹槽的底部(如圖4 (b)所示)，直至玻 璃完全切透。
本發明通過雷射加工玻璃時，由平行且間距相等的幾條曲線組成 一條寬度較寬的輪廓線，輪廓線所處位置由於雷射加工深度的增加， 振鏡隨之下降，雷射焦點下移，始終保持雷射的焦點處於雷射加工面 的位置，從而可以保持很高的加工效率，達到邊緣質量較好的效果， 並可以切割較厚的玻璃，加工比較複雜的圖案，獲得良好的切割面， 加工效率更高。
權利要求
1.一種雷射切割玻璃的方法，其特徵在於，包括如下步驟(A)雷射束在玻璃表面形成一個破裂帶，切割的輪廓線由平行且間距相等的幾條線條組成；(B)隨著切割加工面的下降，整個雷射束的焦點相對於加工玻璃同樣下降。
2. 如權利要求1所述的雷射切割玻璃的方法，其特徵在於步 驟(A)，平行線條的間距小於雷射焦點的尺寸。
3. 如權利要求1所述的雷射切割玻璃的方法，其特徵在於步驟(A)，平行線條為3-7條。
4. 如權利要求1所述的雷射切割玻璃的方法，其特徵在於步驟(B)，雷射的焦點位於加工面的上表面附近，且不會偏離加工面。
5. 如權利要求1所述的雷射切割玻璃的方法，其特徵在於切割的同時，在加工區域吹壓縮氣體以帶走汽化或破碎的材料。
6. 如權利要求1所述的雷射切割玻璃的方法，其特徵在於所述切割材料為玻璃或類似玻璃的透明、易碎、硬質材料。
7. 如權利要求1所述的雷射切割玻璃的方法，其特徵在於所 述切割方法是用於小半徑曲線、內凹及內孔的切割。
全文摘要
一種雷射切割玻璃的方法，包括如下步驟(A)雷射束在玻璃表面形成一個破裂帶，切割的輪廓線由平行且間距相等的幾條線條組成；(B)隨著切割加工面的下降，整個雷射束的焦點相對於加工玻璃同樣下降。本發明通過雷射加工玻璃時，由平行且間距相等的幾條曲線組成一條寬度較寬的輪廓線，輪廓線所處位置由於雷射加工深度的增加，振鏡隨之下降，雷射焦點下移，始終保持雷射的焦點處於雷射加工面的位置，從而可以保持很高的加工效率，達到邊緣質量較好的效果，並可以切割較厚的玻璃，加工比較複雜的圖案，獲得良好的切割面，加工效率更高。
文檔編號C03B33/00GK101613180SQ20091010899
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月24日 優先權日2009年7月24日
發明者劉義軍, 張善基, 斌 李, 楊錦彬, 賀建明, 高雲峰 申請人:深圳市大族雷射科技股份有限公司