用于切割蓝宝石的方法及其装置制造方法及图纸

一种用于切割蓝宝石的方法，蓝宝石包括蓝宝石本体和形成于蓝宝石本体上的涂层，方法包括：第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的涂层；在去除涂层的同时去除在去除涂层过程中产生的灰尘和碎屑；超快激光光束通过光路整形组件聚焦于蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿蓝宝石的改质通道；第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描蓝宝石本体，第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描蓝宝石本体的路径重合或偏离于第二路径，使蓝宝石沿着改质通道裂开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于切割蓝宝石的方法及装置。
技术介绍
蓝宝石因具有硬度高、耐划伤、耐高温和化学稳定性好等特点而被用作精密仪器的窗口片、精密零件以及LED(Light Emitting Diode，发光二极管)衬底。随着近年来消费类电子市场的蓬勃发展，蓝宝石在消费类电子领域的应用呈急剧增加的趋势。手机屏幕、摄像头、返回键和指纹识别模块等的玻璃材料逐渐被蓝宝石所替代。传统的蓝宝石的加工工艺是加工蓝宝石裸片，后续再进行其他涂层工艺，所以蓝宝石的加工工艺繁琐且效率较低。随着市场要求的不断提高，蓝宝石的加工逐渐出现对带有涂层的蓝宝石复合材料直接加工。然而，一般的对带有涂层的蓝宝石复合材料进行直接加工后存在涂层损伤区域大的问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种涂层损伤区域较小的用于切割蓝宝石的方法及装置。一种用于切割蓝宝石的方法，所述蓝宝石包括蓝宝石本体和形成于所述蓝宝石本体上的涂层，所述方法包括：第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的所述涂层；在去除所述涂层的同时去除在去除所述涂层过程中产生的灰尘和碎屑；超快激光光束通过光路整形组件聚焦于所述蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿所述蓝宝石的改制改制通道；其中，所述第一路径与所述第二路径重合；以及第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体，所述第二CO2 激光光束通过所述振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体的路径重合或偏离于所述第二路径，使所述蓝宝石沿着所述改制通道裂开。一种用于切割蓝宝石的装置，包括：第一CO2激光器，用于产生第一CO2激光光束；CO2聚焦组件，设置于所述第一CO2激光器上，所述CO2聚焦组件用于将所述第一CO2激光光束聚焦于所述涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的所述涂层；吹气组件，设置于所述CO2聚焦组件上，所述吹气组件用于吹离在去除涂层的过程中产生的灰尘和碎屑；抽尘组件，用于抽取所述灰尘和所述碎屑；超快激光器，用于产生超快激光光束；光路整形组件，设置于所述超快激光器上，所述光路整形组件用于将所述超快激光光束聚焦于所述蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿所述蓝宝石的改制通道；第二CO2激光器，用于产生第二CO2激光光束；以及振镜聚焦组件，设置于所述第二CO2激光器上，所述振镜聚焦组件用于将所述第二CO2激光光束扫描所述蓝宝石本体，使所述蓝宝石沿着所述改制通道裂开。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。图1为一实施例的蓝宝石的剖视图；图2为用于切割图1所示蓝宝石的方法的流程图；图3为图2所示方法的去除涂层的示意图；图4为图3所示去除涂层的加工过程的示意图；图5为图2所示方法的切割蓝宝石的示意图；图6为图5所示切割蓝宝石的多个改制通道沿第二路径的分布示意图；图7为图5所示切割蓝宝石的聚焦光斑能量密度-光斑焦深的关系图；图8为图5所示切割蓝宝石的多个改制通道在蓝宝石内部的分布示意图；图9为图2所示方法的分离蓝宝石的示意图；图10为图9所示分离蓝宝石的聚焦光斑偏离改制通道的示意图；图11为用于切割图1所示蓝宝石的方法的又一流程图；图12为用于切割图1所示蓝宝石的方法的另一流程图；及图13为采用图2所示方法加工后蓝宝石的效果图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对用于切割蓝宝石的方法及装置进行更全面的描述。附图中给出了用于切割蓝宝石的方法及装置的首选实施例。但是，用于切割蓝宝石的方法及装置可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对用于切割蓝宝石的方法及装置的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在用于切割蓝宝石的方法及装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，一实施例的用于切割蓝宝石10的方法，蓝宝石10包括涂层100和蓝宝石本体200，涂层100形成于蓝宝石本体200上。在本实施例中，蓝宝石10呈片状。蓝宝石10包括涂层100和蓝宝石本体200。具体地，蓝宝石本体200为衬底，蓝宝石本体200上镀有一层或多层涂层100，即涂层100和蓝宝石本体200分别位于蓝宝石10的相对两侧。如图2、图3所示，用于蓝宝石10的方法包括：S402，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于蓝宝石10的一侧 涂覆有涂层100上，以去除沿第一路径(图中未示出)延伸的预定厚度的涂层100。同时参见图4，在去除涂层100的同时去除在去除涂层100过程中产生的灰尘和碎屑。在本实施例中，如图3所示，将镀有涂层100的蓝宝石10的一侧放置于CO2聚焦组件20下的加工载台(图中未示出)上，且使涂层100的表面与CO2聚焦组件20相对应。第一CO2激光光束32通过位于CO2聚焦组件20上方的第一CO2激光器30产生。在CO2聚焦组件20上设有吹气组件22，吹气组件22吹出的气体为压缩气体。吹气组件22用于吹离加工表面产生的高温的灰尘和碎屑。在加工载台上设有抽尘组件40，抽尘组件40用于抽取加工表面周围的灰尘和碎屑。同时参见图4，当第一CO2激光器30开启时，吹气组件22和抽尘组件40均同时被开启，即当第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100时，吹气组件22和抽尘组件40同时工作以将灰尘和碎屑同时排除，避免高温的灰尘和碎屑溅落至涂层100表面后污染或烧伤涂层100。如图4所示，在其中一个实施例中，CO2聚焦组件20与吹气组件22同轴，使吹气组件22可以较好地吹离加工表面产生的灰尘和碎屑。第一路径为涂层100的切割路径，即去除涂层100的路径。在其中一个实施例中，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100上的光斑为高斯光斑或平顶光斑或M形光斑。在其中一个实施例中，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100上的光斑的重叠率为50％～90％，可以更好地去除涂层100。在本实施例中，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100上的光斑能够去除预定厚度的涂层100。在本实施例中，第一CO2激光器30为脉冲激光器。第一CO2激光光束32的功率为10W～200W，且第一CO2激光光束32的频率为1KHz～20KHz，且第一CO2激光光束32的速度为10mm/s～300mm/s，且第一CO2激光光束32的光斑的直径大小为20μm～100μm。选择合理的CO2激光光束的参数，使作用于涂层100上的CO2激光的能量密度小于蓝宝石本体200的破坏阈值Fth，且能够有效地去除预定厚度的涂层100。对于脉冲激光器，两个连续的脉冲的间距称为 叠加量或脉冲间距。脉冲重叠比(重叠率)的公式为： U p 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于切割蓝宝石的方法，所述蓝宝石包括蓝宝石本体和形成于所述蓝宝石本体上的涂层，其特征在于，所述方法包括：第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的所述涂层；在去除所述涂层的同时去除在去除所述涂层过程中产生的灰尘和碎屑；超快激光光束通过光路整形组件聚焦于所述蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿所述蓝宝石的改制通道；其中，所述第二路径与所述第一路径重合；以及第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体，所述第二CO2激光光束通过所述振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体的路径重合或偏离于所述第二路径，使所述蓝宝石沿着所述改制通道裂开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于切割蓝宝石的方法，所述蓝宝石包括蓝宝石本体和形成于所述蓝宝石本体上的涂层，其特征在于，所述方法包括：第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的所述涂层；在去除所述涂层的同时去除在去除所述涂层过程中产生的灰尘和碎屑；超快激光光束通过光路整形组件聚焦于所述蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿所述蓝宝石的改制通道；其中，所述第二路径与所述第一路径重合；以及第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体，所述第二CO2激光光束通过所述振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体的路径重合或偏离于所述第二路径，使所述蓝宝石沿着所述改制通道裂开。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上之前，所述方法还包括：在所述涂层远离所述蓝宝石本体的一侧贴附保护膜。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一CO2激光光束通过所述CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上的光斑为高斯光斑或平顶光斑或M形光斑。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一CO2激光光束通过所述CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上的光斑的重叠率为50％～90％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一CO2激光光束的频率为1KHz～20KHz，且第一CO2激光光束的速度为10mm/s～500mm/s，且第一CO2激光光束的光斑的直径大小为20μm～100μm。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定厚度为10μm～200μm。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定厚度等于所述涂层的厚度。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超快激光光束通过光路整形组件聚焦于所述蓝宝石本体上之前，所述方法还包括：通过定位系统对所述光路整形组件进行定位，使所述第一路径与所述第二路径重合。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一路径和所述第二路径均为弧形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑学瑞，张小军，刁凌天，彭裕国，卢建刚，柳啸，马国东，唐建刚，尹建刚，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44