脆性非金属基材及其切割方法技术

本发明专利技术公开一种脆性非金属基材的切割方法，其主要包括以下步骤：先将激光束聚焦于脆性非金属基材上，以形成一个椭圆形光斑，接着使该椭圆形光斑在沿脆性非金属基材的预定切割曲线运动的同时绕其中心旋转，从而使椭圆形光斑的长轴延伸方向始终与椭圆形光斑所在处的预定切割曲线的切线方向基本保持一致，然后使一冷却流体跟随椭圆形光斑运动，以沿该预定切割曲线形成裂痕，接着沿该裂痕使脆性非金属基材分裂。本发明专利技术还公开一种由上述脆性非金属基材的切割方法制得的脆性非金属基材。

Brittle non-metallic substrate and method for cutting the same

The invention discloses a method for cutting brittle non-metallic material, which comprises the following steps: first, the laser beam focusing on brittle non-metallic substrate to form an elliptical spot, then the elliptical spot along the brittle non-metal substrate at a predetermined cutting curve movement around the center of rotation, so that the oval spot axis extending direction always with elliptical spot where the predetermined cutting curve tangent direction is consistent, and then make a cooling fluid to follow elliptical spot movement along the predetermined cutting curve formed along the crack, then the brittle non-metal substrate splitting cracks. The invention also discloses a brittle nonmetallic base material prepared by the cutting method of the brittle non-metal substrate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
玻璃作为光学元器件的主要制成材料，在现代工业中得到广泛应用。然而采用传统的机 械切割玻璃方法制成的光学元器件的断口粗糙，导致制成的光学元器件的光学性能及强度较 差。因此，为获得较佳质量的光学元器件，激光切割技术得以开发并迅速发展。与传统机械 切割方法相比，激光切割技术具有加工精度高、产品一致性好、切割面光滑等优点。请参见图l，所示为一种现有脆性非金属基板10的切割方法通过钻石刀(图未示)于 脆性非金属基板10的一侧形成一个初始划痕101，该初始划痕101位于该脆性非金属基板10的 预定切割直线k上；接着将激光束聚焦于该脆性非金属基板10上，以形成一个椭圆形光斑 111;从初始划痕101处开始，使椭圆形光斑lll沿着预定切割直线k移动，并使该椭圆形光 斑lll的长轴b的延伸方向与预定切割直线k的延伸方向始终保持一致；使一冷却液体流12跟随该椭圆形光斑l 1 l运动，以对椭圆形光斑l 1 l加热过的区域进行及时冷却，从而按预定切割直线k于脆性非金属基板10上形成一条裂痕；于该脆性非金属基板10上施加机械力，即可使其沿所述裂痕断裂。但该种切割方法需使椭圆形光斑lll的长轴b的延伸方向与预定切割直线k的延伸方向保持一致，以使椭圆形光斑l 11的能量平均分配于预定切割直线k的两侧，从而使裂痕沿预定切割直线k形成。然而，当需对脆性非金属基板io沿一预定曲线切割时，由于该椭圆形光斑111于脆性非金属基板10表面按预定曲线移动时，其长轴b的延伸方向始终保持不变，故在切割过程中，该椭圆形光斑lll的长轴b的延伸方向偏离预定曲线的延伸方向， 从而不能沿预定曲线于脆性非金属基板上形成裂痕。请参阅图2及图3，为使激光可对脆性非金属基板进行弧线切割，现有技术提供一种弧线 切割方法先通过激光扫描装置24对激光束21进行扫描，于脆性非金属基板20表面形成一个 线形光斑211。该激光扫描装置24包括一个第一反射镜241、 一个第二反射镜242及一个控制 器243。该第一反射镜241与第二反射镜242相对设置，且第一反射镜241可绕第一扫描轴Id旋 转，第二反射镜242可绕第二扫描轴K2旋转，该第一扫描轴Id与第二扫描轴K2相互垂直。控制 器243可控制第一反射镜241及第二反射镜242的旋转。通过第一反射镜241的旋转，可使投射 于脆性非金属基板20上的激光束21沿X轴方向移动，通过第二反射镜242的旋转，可使投射于脆性非金属基板20上的激光束21沿Y轴方向移动，从而通过第一反射镜241及第二反射镜242 的旋转，可于脆性非金属基板20上扫描出一个线形光斑211的轮廓。当第一反射镜241及第二 反射镜242的旋转速度较大，即扫描频率较大时，可近似看作于脆性非金属基板20形成有一 个线形光斑211。然后根据脆性非金属基板20的预定切割曲线L2的形状调整该线形光斑211的形状，使该 线形光斑211的延伸方向始终与预定切割曲线L2的方向保持一致；接着使一冷却液体流22跟 随该线形光斑211运动，以对线形光斑211加热过的区域进行冷却，从而按预定切割曲线L2于 脆性非金属基板20上形成一条裂痕；再施加机械力于该脆性非金属基板20上，以使其沿裂痕 断裂。然而，该种切割方法需在切割过程中对线形光斑211的形状不断调整，即需使第一反射 镜241及第二反射镜242的位置根据预定切割线L2的形状不断发生变化，其控制难度较大。另 外，该种曲线切割的方法在控制第一反射镜241及第二反射镜242的扫描位置的同时，还需使 第一反射镜241及第二反射镜242沿预定切割曲线L2移动，故在切割的过程中容易产生误差， 切割精度较低。
技术实现思路
鉴于上述状况，有必要提供一种可进行高精度曲线切割的切割方法及由该方法制成的脆 性非金属基材。一种于脆性非金属基材的切割方法，其包括以下步骤(1)提供一种激光切割装置及 一脆性非金属基材，该激光切割装置包括一激光源、 一个聚焦元件、 一个工作台及一个控制 器，该聚焦元件用于对激光源发出的激光束进行聚集，该控制器控制聚焦元件及工作台的运 动；(2)于控制器内预设一个与脆性非金属基材的预定切割曲线相对应的第一函数，以及 一个与激光束或脆性非金属基材的旋转运动相对应的第二函数；(3)将脆性非金属基材置 放于工作台上，并通过聚焦元件将激光源发出的激光束聚焦于脆性非金属基材上，以形成一 个椭圆形光斑；(4)控制器根据第一函数驱动激光束与脆性非金属基材相对运动，并同时 根据第二函数使该激光束或脆性非金属基材旋转，从而使椭圆形光斑的长轴延伸方向始终与 椭圆形光斑所在处的预定切割曲线的切线方向基本保持一致，同时使一冷却流体跟随椭圆形 光斑运动，以沿预定切割曲线形成裂痕；(5)沿该裂痕使脆性非金属基材分裂。一种玻璃基材，通过激光切割形成，其切割面为光亮曲面。相较于现有技术，本专利技术脆性非金属基材的切割方法是采用一椭圆形光斑进行切割，其 无需根据预定切割曲线的形状不断变化光斑的形状，而仅需根据控制器内的第一函数驱动脆性非金属基材沿着预定切割曲线运动，以及根据控制器内的第二函数驱动激光束或脆性非金 属基材旋转即可，控制难度较低。另外，该椭圆形光斑长轴的延伸方向在切割过程中始终与 椭圆形光斑所在处的预定切割曲线的切线方向基本保持一致，故可使激光束的能量始终在预 定切割曲线的两侧对称分布以进行加热，当使用冷却流体冷却该加热区域时，脆性非金属基 材将沿应力最大的方向发生断裂，即沿椭圆形光斑的长轴的延伸方向发生断裂，所以裂痕的 形状可与预定切割曲线的形状保持一致，沿该裂痕使脆性非金属基材分裂后可制得预定形状 的产品，因此，通过本专利技术的切割方法制得的产品具有较高的切割精度。 附图说明图l是一种采用现有脆性非金属基材的切割方法对玻璃基板进行切割的示意图。 图2是一种采用现有激光切割装置形成切割光斑的示意图。图3是采用图2所示的激光切割装置形成的切割光斑对玻璃基板进行切割的示意图。 图4是本专利技术较佳实施例一的脆性非金属基材的切割方法采用的激光切割装置的立体示 意图。图5是图4所示的激光切割装置形成的椭圆形光斑于脆性非金属基材上沿预定切割曲线形 成裂痕的示意图。图6是图5所示的VI区放大图。图7是本专利技术较佳实施例二的脆性非金属基材的切割方法采用椭圆形光斑对玻璃基板沿 裂痕进行切割的示意图。图8是图7所示的VIII区放大图。 图9是本专利技术较佳实施例三的玻璃基板立体示意图。图10是分别对图9所示的玻璃基板及现有通过机械切割及研磨工艺制得的玻璃基板进行 强度试验的数据比较图。 具体实施例方式下面将结合附图及实施例对本专利技术的作进一步的详细说明本专利技术较佳实施例一提供一种玻璃基板的切割方法，其采用图4所示的激光切割装置40 实施。该激光切割装置40包括一个激光源41、 一个聚焦镜头42、 一个工作台43及一个控制器 44，该聚焦镜头42用于对激光源41发出的激光束31进行会聚，且该聚焦镜头42可绕其中心旋 转。该控制器44控制聚焦镜头42及工作台43的运动。请同时参阅图4至图6，使用该激光切割装置40对玻璃基板30进行切割的步骤如下(1) 于控制器44内预设一个与玻璃基板30的预定切割曲线P^目对应的第一函数，以及 一个与聚焦镜头42本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脆性非金属基材，通过激光切割形成，其特征在于：该脆性非金属基材的切割面为光亮曲面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李军旗，刘庆，徐牧基，岳国汉，郅继鲁，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]