[发明专利]一种激光切割玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃切割领域，特别是涉及一种激光切割玻璃的方法。

背景技术

由于日常消费电子的迅猛发展，笔记本电脑、手机等产品都在朝着体积更薄，重量更轻，制造成本更低的方向发展。目前用于数码产品上的液晶显示器上的玻璃基材厚度已经由原先的1.1mm降低到0.6-0.7mm，用于手机屏幕的玻璃基材已经降到了0.3mm甚至更低。厚度越薄的玻璃对力越敏感，越容易受冲击后发生脆断，这无疑增加了切割工艺难度。

现有的激光切割玻璃的方法大致有两种，即CO₂激光熔融切割法和激光裂纹控制切割法。

CO₂激光熔融切割法主要是利用玻璃处于软化的温度下具有较好的塑性和延展性，用聚焦的CO₂激光照射待切割的玻璃样品的表面，通过超高的能量密度将玻璃融化，同时配合气流吹走熔融的玻璃，从而直接将一整块玻璃样品一分为二切割开来。由于CO₂激光波长在10600nm，玻璃样品对该波长的激光是面吸收，因此这种方法中要将玻璃样品熔融断裂开，需要非常高的激光能量才能实现。同时，这种方法的切割效果较差，切缝不整齐，极易在整个切缝断面形成热裂纹使玻璃强度大大降低，并且切割过程中产生的熔渣也会污染玻璃表面。

另一种方法，激光裂纹控制切割法，通常也是使用CO₂激光，首先人为在玻璃样品的表面加工出一条裂纹引导线，然后使用CO₂激光沿着裂纹引导线照射玻璃样品加热玻璃样品的表面。激光照射后，使用冷却气体或者冷却液快速冷却玻璃表面，使玻璃样品表面产生较大的温度梯度和拉应力，最后配合外部机械力从而使玻璃样品沿着预定的裂纹引导线断裂开来。这种方法具有切缝平直、无碎屑的优点，可克服CO₂激光熔融切割法的部分不足。但是，在激光照射扫描步骤中，为使加工切割较快速，通常使用离焦的CO₂激光束，从而在玻璃样品表面形成椭圆形光斑，尽可能一个时刻覆盖较长的引导线进行照射加热。这样为确保离焦的激光能加热玻璃表面，激光的功率也需较高。同时，这种方法需要人为在玻璃表面加工裂纹引导线，中间也需冷却气体或冷却液的快速冷却，最后还需配合外部机械力实现最终断裂，其工艺步骤较多，导致工序较复杂。而且，为有效控制裂纹扩展过程，需要激光切割扫描的速度尽可能慢，因此这种方法的切割效率受到很大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种激光切割玻璃的方法，能有效切割超薄玻璃，切割工序较简单，且切割所需激光的平均功率较低，同时能尽可能提高切割效率。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种激光切割玻璃的方法，包括以下步骤：1）将波长范围为1064nm~1075nm，模式为基模模式的激光束经聚焦处理后垂直入射到待切割的玻璃样品的上表面，使所述激光束的焦点位于所述玻璃样品的上表面；所述激光束的平均功率满足：聚焦后激光束的功率密度大于所述玻璃样品的破坏阈值；2）按预先设定的扫描路径移动所述激光束，从而使所述玻璃样品的上表面烧蚀出一条深度为所述玻璃样品厚度的1/16~1/3的凹槽，同时所述激光束的部分能量沿着所述凹槽透射至所述玻璃样品的整个厚度方向，使所述玻璃样品沿着所述凹槽底端的平面开裂开来。 

上述激光切割玻璃的方法中，使用波长范围为1064nm~1075nm，模式为基模模式，平均功率不低于10W的激光束聚焦后照射玻璃样品，由于玻璃样品对该波长范围内的激光是体吸收形式，且聚焦的激光束能量集中，在激光加热作用下与空气的对流冷却作用下，使得玻璃样品上表面短时间内形成一段较浅的凹槽，同时激光束的部分能量通过该凹槽透射至所述玻璃样品的整个厚度方向，从而在玻璃样品上形成裂平面，使玻璃样品沿着裂片面开裂开来。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的激光切割玻璃的方法，可切割玻璃厚度在0.1mm~1.1mm范围内的超薄玻璃，由于整个方法中仅需激光束聚焦，照射操作，不需事先加工裂纹引导线，以及冷却气体吹气的步骤，因此加工切割工序较简单。切割时，利用的是玻璃对激光束的体吸收形式，因此玻璃的开裂是均匀通透的。同时因利用玻璃对激光的体吸收形式，因此不需太高的激光束平均功率便可实现操作。切割时，只需通过激光照射在短时间内形成较浅的凹槽，因此激光扫描速度可以设置得较快，最快可达到100mm/s，能尽可能提高切割效率，这是现有的两种方法也无法达到的。

附图说明