專利名稱：脆性材料基板的激光切割方法
技術領域：
本發(fā)明屬于脆性材料基板的精密切割加工領域。
背景技術：
脆性材料基板，如硅片、石英晶體、工程陶瓷、液晶玻璃等，在電子工業(yè)及日常生活 中有著非常廣泛的應用。由于制造及工藝的緣故，以這些材料制造的元器件往往需要進行 切割等二次加工。對于脆性材料基板，傳統(tǒng)的切割加工是用鉆石、金剛石或硬金屬輪劃線，然后用機 械的方法折斷。采用這種方式切割，在加工過程中易產生碎屑，切口斷面比較粗糙，存在微 細裂紋，需要進行磨邊、清洗等后處理工序，加工過程的機械力還會對元器件造成內在破 壞，成為元器件失效的潛在因素。為克服機械折斷的缺點，專利CN1454858A、CNlOl 121220A、CN101444875等提到一 種激光切割法首先在基板上制造出一條初始裂紋(切口)，然后通過激光照射基板，再通 過低溫源冷卻基板，基板上初始裂紋在這種激劇變化的溫度場作用下擴展，從而實現切割。這種激光切割方法存在的主要問題是1、切割路徑控制比較困難，在切割過程，切 割線經常會偏離激光器移動的軌跡；2、過高的溫度在切割線附近的殘余應力導致切割面質 量下降，裂紋路徑擴展不穩(wěn)定。

發(fā)明內容
為克服現有技術的切割路徑控制困難，裂紋路徑擴展不穩(wěn)定的缺點，本發(fā)明提供 了一種切割路徑不偏移，控制簡單，切割速度快的脆性材料基板的激光切割方法。脆性材料基板的激光切割方法，包括以下步驟1、在脆性材料基板的正面制作初始裂紋；2、使用激光器在基板的背面沿劃線方向加熱，基板在溫度場所形成的熱應力作用 下、沿激光器移動的方向開裂。進一步，所述的劃線工具為鉆石、金剛石或硬金屬輪；或者所述的劃線工具為采用 激光燒蝕法劃線的脈沖型激光器。進一步，步驟1中，初始裂紋的深度小于或等于50μπι。進一步，步驟2中，加熱用激光器為脈沖型或連續(xù)型。本發(fā)明的技術構思是在基板的正面劃線，在其背面用激光器加熱，避免了激光器 直接接觸裂紋，裂紋的切割面不發(fā)生變化，裂紋路徑始終保持初始狀態(tài)。激光器只需沿著初 始裂紋移動即可，切割路徑不偏移，控制簡單，可提高切割速度。本發(fā)明具有切割路徑不偏移，控制簡單，降低了激光器的功率，提高了切割速度的 優(yōu)點。


圖1為劃線工序示意2為激光加熱工序示意圖
具體實施例方式實施例一參照附圖1、2，進一步說明本發(fā)明。脆性材料基板的激光切割方法，包括以下步驟1、在脆性材料基板3的正面AB⑶用劃線工具1制作初始裂紋；2、使用激光器2在基板3的背面A' B' C' D'沿劃線方向加熱，基板3在溫度 場所形成的熱應力作用下、沿激光器2移動的方向開裂。所述的劃線工具1為鉆石、金剛石或硬金屬輪；或者所述的劃線工具為采用激光 燒蝕法劃線的脈沖型激光器。步驟1中，初始裂紋ρ的深度h小于或等于50 μ m。步驟2中，加熱用激光器為脈沖型或連續(xù)型。本發(fā)明的技術構思是在基板3的正面AB⑶劃線，在其背面A' B' C' D'用激 光器2加熱，避免了激光器2直接接觸裂紋p，裂紋ρ的切割面不發(fā)生變化，裂紋路徑始終保 持初始狀態(tài)。激光器2只需沿著初始裂紋ρ移動即可，切割路徑不偏移，控制簡單，可提高 切割速度。實施例二 結合實例，進一步說明本發(fā)明實驗樣品為康寧(Corning)公司的Eagle2_的TFT-LCD，尺寸大小為 200mm X 100mm X0. 7mm。1、采用金剛石滾輪在液晶玻璃的正面中間劃線；作用在金剛石滾輪上的作用力在 3N-15KN之間，經掃描電子顯微鏡測量，其劃線深度在3 μ m-40 μ m之間；2、在劃線完成后，在液晶玻璃的背面采用功率為100W的連續(xù)可調CO2激光器加 熱；激光器波長為10. 6 μ m，在液晶玻璃背面形成的光斑直徑在3mm-10mm之間，離焦量d在 40mm-90mm 之間；3、檢驗以前述參數切割液晶玻璃時，最高切割速度可達120mm/s ；切割面光滑平 整，經粗糙度檢測儀檢測，其切割斷面Ra < 50 μ m。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現形式的列舉，本發(fā)明的保護 范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術 人員根據本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
脆性材料基板的激光切割方法，包括以下步驟1)、在脆性材料基板的正面制作初始裂紋；2)、使用激光器在基板的背面沿劃線方向加熱，基板在溫度場所形成的熱應力作用下、沿激光器移動的方向開裂。
2.如權利要求1所述的脆性材料基板的激光切割方法，其特征在于所述的劃線工具 為鉆石、金剛石或硬金屬輪；或者所述的劃線工具為采用激光燒蝕法劃線的脈沖型激光器。
3.如權利要求2所述的脆性材料基板的激光切割方法，其特征在于步驟1中，初始裂 紋的深度小于或等于50 μ m。
4.如權利要求3所述的脆性材料基板的激光切割方法，其特征在于步驟2中，加熱用 激光器為脈沖型或連續(xù)型。
全文摘要
脆性材料基板的激光切割方法，包括以下步驟1、在脆性材料基板的正面制作初始裂紋；2、使用激光器在基板的背面沿劃線方向加熱，基板在溫度場所形成的熱應力作用下、沿激光器移動的方向開裂。本發(fā)明具有切割路徑不偏移，控制簡單，降低了激光器的功率，提高了切割速度的優(yōu)點。
文檔編號B23K26/42GK101879665SQ20101020840
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權日2010年6月24日
發(fā)明者盧炎麟, 周國斌, 姚建華, 楊淵思, 柴國鐘, 王晨 申請人:浙江工業(yè)大學