[发明专利]利用超短脉冲激光从两面切割加工对象物的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用激光对加工对象物进行的加工和/或切割，特别涉及利用激光对盖板玻璃以及触摸屏技术领域所使用的玻璃等透明材料进行的微加工。更具体来说，本发明提出了一种利用超短脉冲的双光路激光在Gorilla、Sodalime及Dragontrail钢化玻璃的两面进行异形切割的方法和装置。

背景技术

Gorilla、Sodalime及Dragontrail钢化玻璃由于其具有的高透性及高强度而被广泛应用于制造显示屏器件。在制造显示屏器件时，需要对玻璃进行切割。传统的玻璃切割工艺主要是利用刀轮切割、磨棒研磨及二氧化碳激光进行切割。利用刀轮切割只能对未钢化的玻璃进行外形的直线切割和半径较大的曲线切割，切割之后还需要进行裂片才能得到完整的外形。而对于钢化后的Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃，刀轮则很难切割。对于玻璃内部封闭区域的切割，则只能先用钻头钻个小孔，再换不同的磨棒研磨至要求的尺寸。这种情况下，磨棒的损耗很大，其效率还很低。二氧化碳激光切割工艺也只适用于对普通玻璃和钢化程度较低的玻璃进行切割，切割后同样需要裂片工序，对于内部封闭区域也无法加工。

因此，对于Gorilla、Sodalime及Dragontrail钢化玻璃，目前的各种加工方法都不能实现有效稳定的异形切割，仍需要将未钢化的玻璃切割研磨后再进行钢化处理，造成效率极低。

激光切割技术指的是以激光束为热源，采用热去除方法实现材料的分离，从而形成切割道的材料加工方法。具体而言，激光束被聚焦在材料表面，使得材料表面温度急剧升高而达到材料的蒸发气化状态，从而实现材料的去除。这其中包含了材料对光束能量的吸收和材料中的热传导过程。在此过程中，材料被加热发生急剧气化的过程，主要取决于激光与材料作用的时间和激光光束的强度。

随着手机、平板电脑等电子显示行业的持续增长，需要大量的Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃作为高端应用的制造材料，而上述传统加工方式已经无法满足这样的需求。因此，特别需要一种突破传统的对Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃进行异形加工的方法和装置。虽然激光作为现代工业中先进的加工手段，越来越受到各个行业的重视，通过激光来实现玻璃切割的可行性和实用性也得到越来越多的验证，但是目前还没有一种能以高效率、高质量和高精度对Gorilla、Sodalime及Dragontrail钢化玻璃进行异形切割的装置和工艺方法。

因此，本发明的一个目的在于提供一种利用超短脉冲的双光路激光在Gorilla、Sodalime及Dragontrail钢化玻璃的两面进行异形切割的装置和方法。利用这样的装置和方法，能够克服传统玻璃加工工艺中存在的效率较低，无法对上述Gorilla、Sodalime及Dragontrail钢化玻璃进行异形加工的缺点。而且，运用高频超短脉冲激光器对Gorilla、Sodalime及Dragontrail未钢化及钢化后的玻璃进行加工时，通过在玻璃两面同时进行切割，可保证切割时玻璃两面的应力平衡，从而提高切割的稳定性，并能显著改善切割边缘的效果。

发明内容

本发明提出了一种所谓“双光路”的超短脉冲激光的光路聚焦及扫描系统，其能够实现对加工对象物（如Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃等透明材料）从两面同时进行切割，从而获得对Gorilla、Sodalime及Dragontrail玻璃进行的高效稳定的加工。

总的来说，本发明的利用激光切割加工对象物（在本发明的实施例中为透明材料）的装置主要包括具有产生激光束的激光器的激光源部分，利用光学扫描聚焦系统以双光路从两面上对工件进行加工的激光光路部分，以及夹持和移送工件的激光加工部分。另外，本发明的装置还可包括吹气系统和集尘系统，用于去除和收集利用激光切割透明材料的过程中产生的残渣。

本发明的利用激光切割透明材料的加工过程可简述为以下步骤：

1、利用两个光路分别对激光器发出的激光（优选为超短脉冲激光）进行光学聚焦，将激光分别聚焦在透明材料两侧的表面上。在此可以最优化的方式高效运用激光器的能量，从而提高加工效率；

2、利用光学扫描聚焦系统，使激光束运动加工出所需要的图形，并使两路激光的焦点从透明材料外侧向内部移动。一段时间后，当焦点移动到透明材料中间的某一交汇位置时，透明材料被完全分割；

3、在切割加工过程中，可以辅以吹气、集尘装置，以便及时将切割残渣去除，从而获得高质量、高效率的加工效果。