[发明专利]皮秒激光切割玻璃的方法

说明书

本发明提供了一种皮秒激光切割玻璃的方法。皮秒激光切割玻璃的方法包括：打孔处理：在待切割玻璃的预切割位置与待切割玻璃的表面之间开设孔洞层，以形成具有孔洞层的预切割玻璃；切割处理：在预切割玻璃的预切割位置进行烧蚀和碳化。本发明解决了现有技术中的皮秒激光器在切割过程中容易导致热裂纹引起的产品破边的问题。

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体而言，涉及一种皮秒激光切割玻璃的方法。

背景技术

在光学元件的制造过程中，晶圆级超薄玻璃得到了广泛的应用，采用隐形切割工艺配合超短脉宽激光器，将高单脉冲能量的激光聚焦到晶圆级玻璃层内部，在极短时间内破坏材料分子，热影响小，不会对晶圆级玻璃表面带来粉尘污染。切割后表面产生的裂纹极细，产品良率明显提高。

一般情况下，在激光辐照下，电子吸收光子被激发的时间在fs范围，随后发生电子-声子耦合，能量传递至晶格与晶格达到热平衡的时间在几个到几十ps量级。热扩散、材料熔融的时间尺度随着材料的不同而有所区别，基本在几十到几百ps的时间量级。材料表面烧蚀形成的时间为几百ps到ns不等。

对于飞秒激光器，其脉宽小于电子-声子相互作用的时间尺度，材料内部发生“冷”烧蚀过程，会抑制热学效应，尤其是针对玻璃这种脆性材料，切割时，会避免热效应产生的热裂纹，及其扩展后导致产品出现破边等外观缺陷。

对于皮秒激光器，由于脉宽在皮秒级别，电子气中沉积的激光能量在激光脉冲照射材料的时间内就传给晶格，从而引起材料的加热、熔化甚至烧蚀，过程中热效应的作用明显。针对玻璃材料，皮秒激光器切割时的热效应会导致玻璃内部热裂纹的产生，热裂纹由玻璃内部扩展至表面，便会造成产品破边缺陷，良率降低。皮秒激光器相对飞秒激光器成本虽然大大降低，但是其在切割时相对飞秒激光器热效应明显的短板，限制了其在超薄玻璃切割领域的应用价值。

也就是说，现有技术中的皮秒激光器在切割过程中容易导致热裂纹引起的产品破边的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种皮秒激光切割玻璃的方法，以解决现有技术中的皮秒激光器在切割过程中容易导致热裂纹引起的产品破边的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种皮秒激光切割玻璃的方法，包括：打孔处理：在待切割玻璃的预切割位置与待切割玻璃的表面之间开设孔洞层，以形成具有孔洞层的预切割玻璃；切割处理：在预切割玻璃的预切割位置进行烧蚀和碳化。

进一步地，在打孔处理的过程中包括如下步骤：步骤S1：调整皮秒激光器的功率，控制皮秒激光器的激光焦点处激光对待切割玻璃的灼烧程度，以在待切割玻璃上生成孔洞；步骤S2：调整激光焦点相对于待切割玻璃在X轴方向和Y轴方向上的位置，以在待切割玻璃上形成多个连续的孔洞，以形成一层孔洞层。

进一步地，在打孔处理的过程中还包括位于步骤S2之后的步骤S3，步骤S3：调整激光焦点在Z轴方向的位置，并重复步骤S1和步骤S2，以形成位于一层孔洞层的上方或下方的另一层孔洞层。

进一步地，在步骤S3中，一层孔洞层和另一层孔洞层位于预切割位置的同一侧或不同侧。

进一步地，在打孔处理的过程中还包括重复步骤S3，以使孔洞层的层数小于等于10层。

进一步地，步骤S3完成后，靠近待切割玻璃的上表面的孔洞层与待切割玻璃的上表面之间的距离与待切割玻璃的厚度之间的比值大于等于0且小于等于1/10；和/或靠近待切割玻璃的下表面的孔洞层与待切割玻璃的下表面之间的距离与待切割玻璃的厚度之间的比值大于等于0且小于等于1/10。

进一步地，在步骤S2中，调整激光焦点相对于待切割玻璃在X轴方向和Y轴方向上的位置，以调整多个孔洞中相邻两个孔洞之间的距离大于等于0μm且小于等于10μm。