[发明专利]一种激光自聚焦穿丝玻璃切割方法

说明书

技术领域：

本发明涉及物理领域，尤其涉及光学技术，特别涉及激光切割加工技术，具体的是一种激光自聚焦穿丝玻璃切割方法。

背景技术

从平板显示器和电子行业所用的电子玻璃衬底，到汽车业或建筑业等大规模制造领域所用的大尺寸的玻璃板，玻璃的应用非常广泛。最常见的玻璃类型为钠钙玻璃，主要用于汽车业、建筑业及家用器具领域，一般厚度为1.6～12mm。厚度小于1mm的玻璃称为硼硅玻璃，主要用于平板显示器(FPD)与电子产品领域。随着更多新产品的应用，对于玻璃制品的质量要求也越来越高，除了要考虑玻璃的材料特性之外，还必须实现更为精密的玻璃加工，传统的玻璃切割工艺已经很难满足微裂及边缘质量方面的要求，而利用激光进行玻璃的切割不仅可以使切割边缘光滑整齐，避免了微细裂痕，切割质量得到很大的提高。而且，激光切割在计算机的辅助下，能够连续地、精确地完成设定图案的曲线切割，在现代玻璃加工中有非常好的应用前景。

现有技术中，激光切割玻璃技术分为激光热熔切割、激光热分离切割和激光刻蚀切割。

其中，激光热熔切割方法的原理是，利用玻璃处在软化的温度下具有较好的塑性和延展性，用聚焦的高功率二氧化碳激光照射到软化的玻璃表面，较高的能量密度会导致玻璃融化，然后用气流吹走熔融的玻璃，产生沟槽，实现玻璃的熔融切割，该方法的关键就是把玻璃加热到一个适当的温度，减小激光切割过程中产生的热应力。但是，利用激光热熔切割对玻璃会有很强的热影响，处理不当就会对玻璃产生损伤，影响到玻璃的加工质量。

激光热分离切割的原理是：首先利用激光对玻璃表面进行加热，较高的能量会使该处的温度急剧升高，表面产生较大的压应力，但该压应力不会使玻璃产生破裂，然后对该区域进行急剧的冷却，一般采用冷却气体或者冷却液，急剧的降温会使玻璃表面产生较大的温度梯度和较大的拉应力，这个拉应力会使玻璃表面沿着预定划线的方向开始破裂，实现玻璃的切割。整个加工过程能完全消除细微的裂缝和碎片，无需后续打磨和抛光步骤。正因为如此，激光热分离的玻璃边缘也非常锋利，极易划手。而且玻璃边缘存在热应力，虽然增强了玻璃边缘强度，但是如果发生轻微磕碰，也像钢化玻璃一般造成整个玻璃破碎，对后续加工工序要求高。另外，在裂纹扩展过程中，如果裂纹得不到很好的控制，就会严重影响到切割质量，甚至使切割失败。

激光刻蚀切割的原理是：利用超短脉冲激光直接刻蚀玻璃，完成玻璃切割。超短脉冲激光具有能量高、作用时间短的优点，可以在避免材料被融化的情况下瞬间将材料变成等离子体而挥发出去，而在这极短的作用时间内，热量来不及在材料内堆积，从而避免了上述两种方法进行玻璃切割时产生的热效应。但是设备成本高，切割效率不高而且切割玻璃厚度有限制。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种激光自聚焦穿丝玻璃切割方法，所述的这种激光自聚焦穿丝玻璃切割方法要解决现有的激光切割玻璃技术中热应力影响加工质量、切割效率低、切割玻璃厚度有限的技术问题。

本发明的这种激光自聚焦穿丝玻璃切割方法，包括一个将激光光束聚焦后作用在玻璃上的步骤和一个利用热应力、机械外力或者化学法将所述的玻璃分断的步骤，其中，在所述的将激光光束聚焦后作用在玻璃上的步骤中，将激光光束聚焦到所述的玻璃的内部，促使玻璃内部折射率发生变化，再利用激光波阵面发生的畸变产生激光自聚焦，利用激光自聚焦形成的焦点附近的激光能量在玻璃内部产生多光子吸收电离击穿损伤，形成长条细丝损伤裂痕，将激光光束沿切割路径移动，将所述的长条细丝损伤裂痕扩展为细带状破坏裂痕，改变激光自聚焦形成的焦点在玻璃内部的高度，然后沿着切割路径重复移动激光光束，使所述的细带状破坏裂痕贯穿整个玻璃基板，在所述的利用热应力、机械外力或者化学法将玻璃分断的步骤中，利用热应力、机械外力或者化学法在玻璃表面形成应力，使玻璃沿细带状破坏裂痕分断。

进一步的，所述的长条细丝损伤裂痕的直径在1微米到99微米之间，长条细丝损伤裂痕的长度小于10毫米。

进一步的，在所述的利用热应力、机械外力或者化学法将玻璃分断的步骤进行之前，在玻璃上切割辅助裂痕。

进一步的，在所述的利用热应力、机械外力或者化学法将玻璃分断的步骤中，可以利用玻璃加工工序中的钢化过程中自动完成玻璃分断。