[发明专利]薄且脆的材料的气助激光切割

权利要求书

1.一种用于从工件上切割部段的激光切割装置，其包括：

一用于产生激光束的激光器；

一喷嘴组件，其包括一喷嘴和光学装置，所述喷嘴具有入口孔和出口孔以及一用于使辅助气体进入所述喷嘴的内部以便经所述出口孔射出的气体入口，所述光学装置设置在所述入口孔与出口孔之间，其用于(a)使经所述入口孔进入的激光束指向并通过所述出口孔，以及(b)将所述激光束聚焦在需由该激光束切割的工件上；

一提供光路径的装置，该光路径用于所述激光束从所述激光器经所述入口孔至所述光学装置；

一用于在一选定的压力下向所述气体入口供应气体的装置，由此产生一从所述出口孔射出的所述气体的高速气流；

一喷嘴定位装置，其包括用于在大致平行于待切割工件的平面的平面内沿X轴和Y轴方向移动所述喷嘴的第一装置和第二装置，并且包括用于沿与X轴和Y轴方向正交的Z轴方向移动所述喷嘴的第三装置；以及

一用于操纵所述第三装置的控制装置，其使所述喷嘴位于相对于工件的一选定的切割位置处，在该位置处由所述高速气流施加在所述工件上的净力大致为零。

2.按照权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，当所述喷嘴处于所述选定的切割位置时，所述激光束聚焦在所述工件上。

3.按照权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述喷嘴具有一端部，其特征为围绕所述出口孔的负凹入表面。

4.按照权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，对所述控制装置编制程序，以保持所述喷嘴，从而使其所述端部与所述工件间隔开一大致为1.0mm的选定距离。

5.按照权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述控制装置包括一自动聚焦装置，以用于保持所述出口孔离所述工件一选定的距离。

6.按照权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述喷嘴具有一端部，并且所述控制装置包括一自动聚焦装置，该自动聚焦装置用于检测所述端部与工件之间距离的变化并根据所述变化移动所述喷嘴组件，以便保持该端部与工件间的距离不变。

7.一种使用激光切割装置对脆性材料的工件进行激光切割的方法，该激光切割装置包括：一用于产生激光束的激光器；一可移动的激光辅助气体喷嘴组件，其包括一具有入口孔和出口孔的喷嘴以及一用于使辅助气体进入所述喷嘴的内部以便经所述出口孔射出的气体入口；光学装置设置在所述入口孔与出口孔之间，其用于(a)使经所述入口孔进入的激光束指向并通过所述出口孔，和(b)将所述激光束聚焦在需由该激光束切割的工件上；一提供光路径的装置，该光路径用于所述激光束从所述激光器经所述入口孔至所述光学装置；一用于在一选定的压力下向所述气体入口供应气体的装置，由此产生一从所述出口孔射出的所述气体的高速气流；以及一喷嘴定位装置，其包括用于在大致平行于待切割工件的平面的平面内沿X轴和Y轴方向移动所述喷嘴的第一装置和第二装置，并且包括用于沿与X轴和Y轴方向正交的Z轴方向移动所述喷嘴的第三装置；该方法包括以下步骤：

(1)当在一选定的气压下向所述入口供应气体时，定位所述喷嘴，以使所述激光束垂直指向所述工件并使所述喷嘴设置在与所述工件间隔开的一选定的位置处，在该位置处当所述气体从所述出口孔射出时其在在所述工件上施加一大致为零的净力；以及

(2)启动所述激光器以便产生指向并聚焦在所述工件上的激光束，并且同时选择性地操作所述喷嘴定位装置以便使所述喷嘴和激光束平行于所述工件侧向地移动，从而以选定的图样切割所述工件。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述喷嘴定位装置包括检测装置，其用于检测所述工件与所述喷嘴之间的距离因所述工件平面度变化引起的变化，并且包括根据所述检测装置响应的装置，其用于使所述第三装置沿一方向移动所述喷嘴，以保持从所述喷嘴至所述工件的距离恒定不变。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中以矩形的图样移动所述喷嘴，以便从所述工件上切出一矩形产品。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述工件为一硅管，并且操作所述喷嘴定位装置，以使所述激光束从所述硅管上切出矩形晶片。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述硅管具有多边形的截面构形。