[发明专利]激光加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光加工方法，尤其是一种用以切割脆性材料的激光加工方法。

背景技术

目前，在平面显示器(Flat Panel Display，FPD)制造领域，对待加工的脆性材料如，玻璃基板进行激光切割时，全程皆以刀具如，刀轮或钻石刀压入玻璃基板表面以在玻璃基板表面产生一定深度的预切刀痕，随即以激光加热玻璃基板表面，再以冷却流体冷却玻璃基板表面，因此在玻璃基板表面因急剧变化之温度差产生应力的变化，使先前产生的预切刀痕产生裂纹向下成长，进而贯穿整个玻璃基板断面使得玻璃基板完全分离。刀具在玻璃基板表面进行全程切割的同时通常会产生中央裂痕(Median Crack)、径向裂痕(Radial Crack)、及侧向裂痕(Lateral Crack)等三种裂纹。其中，中央裂痕是自预切刀痕底部向下延伸；径向裂痕是自预切刀痕周边向外延伸；而侧向裂痕是自预切刀痕的底部弹塑性变形区交界处向上及两侧延伸，若与径向裂痕连结将会造成一次微破裂(First Micro-chipping)而导致玻璃基板的表面损伤。激光加热玻璃基板表面时会再次对玻璃基板施加应力，使得刀具全程切割时所形成的横向裂纹与径向裂纹再次成长后相互连结，进而造成二次微破裂(Second Micro-chipping)。

根据破坏力学的Griffiths Law公式：σf=K1c/Y·C]]>(其中，σ_f为材料的破坏强度；K_1c为材料的破坏韧性；Y为一常数，其与裂痕地几何形状相关，当裂痕为椭圆形状时，Y＝π；C为裂痕的尺寸大小)，可以得知，当脆性材料受到刀具的压入产生侧向裂痕，造成裂痕尺寸(也即C值)较大，导致切割后的脆性材料的强度急剧下降，严重影响切割后的脆性材料的强度品质以及造成四点弯曲测试中的破坏荷载(Failure Load)值较低。其中，四点弯曲测试是一种测试切割后的脆性材料的强度的常用方法，切割后的脆性材料的强度越佳则破坏荷载值就越高；反之，切割后的脆性材料的强度越差则破坏荷载值就越低。

在工业实践中，采用刀具全程式切割在脆性材料如玻璃基板的待加工面形成连续的预切割线，四点弯曲测试中测得的切割后的素玻璃基板的破坏荷载值通常较低，其平均值及最大值分别约为12.25及14.01千克；使得切割后的玻璃基板的强度品质不佳。随着玻璃基板的薄化技术的不断发展，目前利用蚀刻或机械研磨方式可将玻璃基板由原先的0.7毫米(mm)进一步薄化至0.4毫米，甚至是0.1毫米；刀具全程式切割时所造成的各种裂纹(如一次微破裂与二次微破裂)相对于玻璃基板的厚度的比例则会进一步升高，其将高度影响切割后的玻璃基板的强度品质。图1示出采用刀具全程式切割的切割后的玻璃基板100(材料为Corning Eagle 2000，厚度为0.5毫米，放大倍率为200X)在四点弯曲测试中跨距范围内的断面状态。从图1中可以看到，玻璃基板100断面的预切刀痕深度不均匀、表面不规则及布满微裂痕。

发明内容

有鉴于此，提供一种选择性地避免产生侧向裂痕，使切割后的脆性材料的强度以及四点弯曲测试中破坏荷载值有效提升的激光加工方法实为必要。

下面将以实施例说明一种激光加工方法，其可有效提升切割后的脆性材料的强度以及四点弯曲测试中破坏荷载值。

一种激光加工方法，其包括步骤：

提供一个待加工的脆性材料，所述脆性材料包括一个待加工面，一个第一表面及一个第二表面，所述第一表面与第二表面相对设置且分别与所述待加工面相交；

在所述待加工面上形成不连续的预切割线，所述预切割线沿从所述第一表面到所述第二表面的方向延伸；

经由激光束加热待加工面，所述激光束的加热路径与所述不连续的预切割线在同一条直线上；

沿激光束的加热路径向待加工面喷射冷却流体以使待加工的脆性材料沿所述不连续的预切割线完全开裂。