專利名稱：一種激光切割玻璃的方法
一種激光切割玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種激光切割玻璃的方法。
技術(shù)背景
傳統(tǒng)的機(jī)械切割法的最大的缺點(diǎn)是需要對(duì)加工后的邊緣進(jìn)行再 處理，及其所帶來(lái)的產(chǎn)量低下問(wèn)題。
在機(jī)械切割中，用砂輪或機(jī)械輪在玻璃上進(jìn)行刻劃，產(chǎn)生沿著切 割方向的切向張力，從而使玻璃沿著劃痕裂開(kāi)。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(duì)稱邊緣應(yīng)力，及殘留碎屑等。 對(duì)于很多應(yīng)用，碎屑和局部應(yīng)力所造成的微小裂痕將造成器件的失 靈，所以必須進(jìn)行切后邊緣打磨并且/或者拋光，甚至進(jìn)行熱處理， 以強(qiáng)化邊緣。另外，機(jī)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(guò)水清洗或超聲波清洗等后續(xù)處理。后續(xù) 處理工序以及低成品率(發(fā)生不確定的裂痕)等都將增加成品玻璃制 品的造價(jià)。
激光產(chǎn)生后，出現(xiàn)了現(xiàn)有應(yīng)用較低功率的激光器使玻璃分離，同 時(shí)不對(duì)玻璃造成融化等熱影響的玻璃切割方法。這種方法說(shuō)來(lái)復(fù)雜， 涉及細(xì)節(jié)技術(shù)很多，其基本原理是利用激光引致的應(yīng)力使玻璃"分
離"。采用C02激光器，通過(guò)聚焦光路在玻璃表面形成橢圓型的聚焦點(diǎn)。玻璃強(qiáng)烈地吸收10. 6微米的激光，激光能量大部分都被玻璃表 面15微米吸收層所吸收，相對(duì)玻璃表面移動(dòng)激光光點(diǎn)形成所需的切 割線。隨著激光光點(diǎn)的移動(dòng)，淬火氣(水)嘴將冷空氣(水)吹到玻 璃表面，對(duì)受熱區(qū)域進(jìn)行快速淬火，玻璃將沿著應(yīng)力最大的方向產(chǎn)生 斷裂，從而將玻璃沿著設(shè)定的方向分離。此種方法只能產(chǎn)生很淺的裂 紋，還需后續(xù)的工序來(lái)沿裂紋來(lái)裂開(kāi)玻璃，且此種方法無(wú)法加工復(fù)雜 的圖形，如在玻璃內(nèi)部加工內(nèi)孔就無(wú)法加工。
如圖1為現(xiàn)有激光切割玻璃方法的示意圖，在(a)圖中，激光20 的焦點(diǎn)21位于玻璃10的上表面，激光20可以很容易的去除表面的 玻璃IO，并形成凹槽ll;在(b)圖中，激光20的焦點(diǎn)21位于玻璃 10的中部，激光的大部分能量被凹槽11的側(cè)壁吸收，凹槽11底部 玻璃10由于能量不足而不能繼續(xù)去除玻璃，且到玻璃加工的后期由 于加工縫寬較小，激光的能量大部分被玻璃的側(cè)壁吸收，使玻璃不能 被切穿，且側(cè)壁吸收能量溫度升高，玻璃易產(chǎn)生炸裂。
故需要設(shè)計(jì)一種新的激光切割玻璃的方法，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種利用特殊處理后的光路和工藝、對(duì)玻璃進(jìn)行異形 切割、以得到形狀較為復(fù)雜、切割面平整的激光切割玻璃的方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是通過(guò)提供一種激光切割玻璃的方法， 包括如下步驟
(A)激光束在玻璃表面形成一個(gè)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(gè)激光束的焦點(diǎn)相對(duì)于加工玻
璃同樣下降。
其中，步驟(A)，平行線條的間距小于激光焦點(diǎn)的尺寸。 其中，步驟(A)，平行線條為3-7條。
其中，步驟(B)，激光的焦點(diǎn)位于加工面的上表面附近，且不會(huì) 偏離加工面。
其中，切割的同時(shí)，在加工區(qū)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(zhì)材料。 其中，所述切割方法是用于小半徑曲線、內(nèi)凹及內(nèi)孔的切割。 本發(fā)明通過(guò)激光加工玻璃時(shí)，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，輪廓線所處位置由于激光加工深度的增加， 振鏡隨之下降，激光焦點(diǎn)下移，始終保持激光的焦點(diǎn)處于激光加工面 的位置，從而可以保持很高的加工效率，達(dá)到邊緣質(zhì)量較好的效果， 并可以切割較厚的玻璃，加工比較復(fù)雜的圖案，獲得良好的切割面， 加工效率更高。


圖1為現(xiàn)有激光切割玻璃的方法的示意圖2為本發(fā)明激光切割玻璃所使用裝置的示意圖3為本發(fā)明激光切割玻璃過(guò)程中激光掃描狀態(tài)的示意圖4為本發(fā)明采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(shí)施方式
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明激光切割玻璃的方法，采用波長(zhǎng)為355nm的調(diào)Q脈沖紫外 激光器或波長(zhǎng)為532nm的調(diào)Q脈沖綠光激光器，加工材料對(duì)紫外激光 或綠激光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(zhì)材料，且本方法主要是用于小半徑曲線、內(nèi)凹及內(nèi)孔的切割，但 在焦點(diǎn)附近激光的能量密度極大，很容易超過(guò)玻璃的閾值使材料吸收 足夠的能量汽化蒸發(fā)。激光器選擇激光的脈沖單點(diǎn)能量大，脈寬窄的 激光器，如此可以有較大的峰值功率，比較容易超過(guò)材料的加工閾值。
如圖2為用來(lái)圖示本發(fā)明所使用裝置的部分概略圖，加工前激光 焦點(diǎn)位于玻璃的上表面，激光器(圖未示)發(fā)出的激光20經(jīng)過(guò)擴(kuò)束 鏡的擴(kuò)束后到達(dá)振鏡40，通過(guò)兩片振鏡40后聚焦鏡30匯聚到玻璃 IO表面的一點(diǎn)上，即激光20的焦點(diǎn)22。
圖3為本發(fā)明加工過(guò)程中激光掃描狀態(tài)的示意圖，控制系統(tǒng)發(fā)出 指令控制振鏡40運(yùn)動(dòng)，激光20的焦點(diǎn)22隨之運(yùn)動(dòng)，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(tǒng)內(nèi) 設(shè)定好的圖形，本實(shí)施例中，輪廓線由3-7條平行且等間距的線條組 成，平行線的間距略小于激光焦點(diǎn)的尺寸。在掃描切割的同時(shí)，需要 向玻璃表面的加工區(qū)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(tǒng)控制激光掃描過(guò)玻璃表面后形成如圖4 (a)中所示的凹槽 11，加工區(qū)域下沉，激光20的焦點(diǎn)22位于加工區(qū)域的上方，且不會(huì) 偏離加工面，激光束在玻璃10表面形成一個(gè)破裂帶，激光通過(guò)幾條切割輪廓線22平行排列形成較寬的切割曹；控制系統(tǒng)控制振鏡頭下 降或使玻璃上升，由于切割的縫寬較大，使激光的焦點(diǎn)22很容易達(dá) 到加工區(qū)域凹槽11的底部。激光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(gè)激光束的焦點(diǎn)相對(duì)于加 工玻璃同樣下降，振鏡頭下降或玻璃上升……如此循環(huán)，每次掃描前 焦點(diǎn)一定位于玻璃加工區(qū)域凹槽的底部(如圖4 (b)所示)，直至玻 璃完全切透。
本發(fā)明通過(guò)激光加工玻璃時(shí)，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，輪廓線所處位置由于激光加工深度的增加， 振鏡隨之下降，激光焦點(diǎn)下移，始終保持激光的焦點(diǎn)處于激光加工面 的位置，從而可以保持很高的加工效率，達(dá)到邊緣質(zhì)量較好的效果， 并可以切割較厚的玻璃，加工比較復(fù)雜的圖案，獲得良好的切割面， 加工效率更高。
權(quán)利要求
1.一種激光切割玻璃的方法，其特征在于，包括如下步驟(A)激光束在玻璃表面形成一個(gè)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(gè)激光束的焦點(diǎn)相對(duì)于加工玻璃同樣下降。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光切割玻璃的方法，其特征在于步 驟(A)，平行線條的間距小于激光焦點(diǎn)的尺寸。
3. 如權(quán)利要求1所述的激光切割玻璃的方法，其特征在于步驟(A)，平行線條為3-7條。
4. 如權(quán)利要求1所述的激光切割玻璃的方法，其特征在于步驟(B)，激光的焦點(diǎn)位于加工面的上表面附近，且不會(huì)偏離加工面。
5. 如權(quán)利要求1所述的激光切割玻璃的方法，其特征在于切割的同時(shí)，在加工區(qū)域吹壓縮氣體以帶走汽化或破碎的材料。
6. 如權(quán)利要求1所述的激光切割玻璃的方法，其特征在于所述切割材料為玻璃或類似玻璃的透明、易碎、硬質(zhì)材料。
7. 如權(quán)利要求1所述的激光切割玻璃的方法，其特征在于所 述切割方法是用于小半徑曲線、內(nèi)凹及內(nèi)孔的切割。
全文摘要
一種激光切割玻璃的方法，包括如下步驟(A)激光束在玻璃表面形成一個(gè)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(gè)激光束的焦點(diǎn)相對(duì)于加工玻璃同樣下降。本發(fā)明通過(guò)激光加工玻璃時(shí)，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，輪廓線所處位置由于激光加工深度的增加，振鏡隨之下降，激光焦點(diǎn)下移，始終保持激光的焦點(diǎn)處于激光加工面的位置，從而可以保持很高的加工效率，達(dá)到邊緣質(zhì)量較好的效果，并可以切割較厚的玻璃，加工比較復(fù)雜的圖案，獲得良好的切割面，加工效率更高。
文檔編號(hào)C03B33/00GK101613180SQ20091010899
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者劉義軍, 張善基, 斌 李, 楊錦彬, 賀建明, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司