本发明专利技术公开一种激光切割方法与装置，其用以切割具有相对的底面与顶面的加工件，在底面与顶面间平行于一轴向形成加工件厚度，由激光光源发出激光光线射向加工件，再由透镜将激光光线聚焦于加工件底面，再由激光光线于加工件底面形成第一改质轨迹，再平行于轴向至少改变一次激光光线的照射位置，于加工件形成至少一变焦聚焦点，变焦聚焦点的投影位置落于第一改质轨迹，再由激光光线于变焦聚焦点于加工件形成一变焦改质轨迹，变焦改质轨迹的投影位置与第一改质轨迹重叠，在第一改质轨迹与变焦改质轨迹之间形成一连续改质界面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种激光切割方法与装置，尤其是涉及ー种由加工件底部上升至顶部加工形成连续改质界面，对被加工物进行非破坏性加工，适用于非直线形激光切割，并且可以有效降低激光切割加工时间的激光切割方法与装置。
技术介绍
传统玻璃切割采用轮刀切割，但是针对各产业急速发展，尤其针对触控面板相关产业而言，对于玻璃強度的要求越来越高，而这也造成传统轮刀玻璃切割面临困难，例如康宁(Gorilla glass)所生产的强化玻璃強度太强(> 120Kgf@l. 1mm)，比一般強化玻璃(例如Soda Lime強化玻璃)大六倍，当使用传统轮刀进行强化玻璃切割吋，会有轮刀磨损过严重的问题，因此急需寻找其他替代方案。由于激光玻璃切割属于非接触式切割方法，不会有轮刀磨损的问题，能解决传统轮刀磨损过严重的问题，近年来逐渐被广泛应用于高强度玻璃切割。目前一般业界常见的激光切割方法为使用C02激光切割玻璃，但是其切割方式大部分仅能进行直线加工裂片，而难以对玻璃加工出非直线形图案，例如，圆形、弧形或不规则任意曲线组合。此外，使用短脉冲激光，虽然可以直接对玻璃进行破坏性加工，而直接加工出非直线形图案，但却面临到所耗费时间太久的问题。针对已知专利而言，如中国台湾专利公告1270431「激光加工方法」，其提供ー种切断加工物的方法，其技术特征在于聚焦于加工物的内部，通过改变加工区的材料特性，使折射率改变，使加工物容易切断，并可防止切断时产生碎屑，但是由于该案聚焦于加工物的内部，因此适用于直线切割，难以进行圆形、弧形或不规则任意曲线组合的非直线形切割。其次，如美国专利7605344「Laser beam machining method, laser beammachining apparatus,and laser beam machining product」，其提供一种激光光线カロエ方法，利用多光子吸收，直接在加工物内部进行破坏性加工而产生空洞，因而更容易切断目标物，其技术特征在于利用多光子吸收(mult1-photo absorption),在加工物内部形成微小空洞(cavity),其加工区融熔再固化(melted和re-solidified),使其状态改变或结晶结构改变(单晶化、多晶化、amorphous),其光斑间距(pitch)为I 7um,但是该案所提供的加工方法，必须采用超短脉冲激光，激光光源成本昂贵。其次，如中国专利CN101663125「镭射加工方法及切割方法以及具有多层基板的结构体的分割方法」，其ー边形成空洞一边扫描镭射时，由于形成加工面，因而其后可以以较小的弯曲应カ切割加工物。该案所提供的方法适用于两块基板面对面配置的情况，可用于液晶面板的玻璃基板分割，其技术特征在于对于加工物为透明波长的超短脉冲激光(< 1OOps)进行聚光，从表面向加工物的背面照射，于加工物底部进行破坏性加工而产生孔洞，使聚光后的激光光线腰位置与加工物的背面间隔开。该通道内的物质被镭射分解并从加工物的背面排出，从而在上述通道中形成空洞。但是该案所提供的加工方法，必须采用超短脉冲激光，激光光源成本昂贵，且耗费的加工时间长。其他如中国台湾专利公告1250060「利用激光的加工对象物切断方法、预定切断线形成方法及预定切断线形成装置」、日本专利JP2007130675「Laser scribing method」、日本专利 JP2009190069「Machining method and device for transparent substrate bylaser」、中国台湾专利公告1330170「加工脆硬材料的方法」，都提出激光切割相关技术。针对已公开文献，如刊物「Proc. of SPIEJ于2000年10月25日公开文献「Lasercutting of glass」(作者 Christoph Hermanns)，其中第 219 226 页揭露，其使用 C02 激光切割玻璃，井指出当激光切割深度< IOOum时(Micro crack)，搭配冷却后所造成的应カ变化进行裂片，可达到很快的切割速度，并有较佳的边缘品质。然而，利用全切的方式(Fullbody crack)虽然不用裂片，但需耗费较长加工时间，并且产生较大的裂纹，品质很差。其次，如干1j物「JournalOf Laser Applications」于 2008 年 10 月 10 日公开文献I I'nermal stress analysis on laser scribing ot glass」(作者Koji Yamamoto,NoboruHasaka and Hideki Morita and Etsuji Ohmura)，其中第 193 200 页揭露利用 C02 激光光源照射产生热应力，并搭配冷却水喷射，进行裂片切割，并分析激光光源与冷却源距离不同，所造成裂纹边缘的改变。其次，如干1j物「Opticsand Lasers in Engineering」于 2OO9 年 O3 月 25 日公开又献「Cutting glass substrates with dual-laser beams」、作者 Junke Jiao andXinbing Wang)，其中第860 864页揭露以低功率密度的离焦C02激光照射玻璃材料，不会使玻璃融化或蒸发，但可以产生急速升降的热应力。并利用聚焦C02激光由产生热应カ变化的地方，使玻璃随着激光划过地方产生裂纹。其次，如刊物「机械エ业杂志」于2009年02月13日公开文献「PD玻璃基板激光切割技术概況」(作者林于中、蔡伟仑)，其中第43 55页揭露比较十几家公司不同激光切割玻璃技术，可看出目前大部分激光玻璃切割技木，仍然以C02激光(短脉冲激光成本较高)搭配预刻裂痕及冷却系统，进行裂片切割为主，有速度快及断面平整等优点。综合上述现有专 利及公开文献可知，激光切割技术虽然已被应用于不同技术产业，但由于绝大部分激光切割方法及架构都是采用C02激光，需搭配预刻裂痕，难以应用在非直线加工，而若是对被加工物进行破坏性加工，所耗费的时间相对较久。另外激光光线聚焦于被加工物内部时，会导致难以进行圆形、弧形或不规则任意曲线组合的非直线形切割，部分现有专利虽然可将聚焦位置设定于加工件底面，但仍是以全切方式由加工件的顶面向下加工至加工件底面，仍属于破坏性加工。此外，少部分激光切割虽然使用短脉冲激光，可以进行非直线形切割，但是仍属于破坏性加工，而且极为耗时，例如，以5W UV激光切割厚度为0. 7mm的玻璃，加工长度为50mm吋，必须以100mm/S的速度加工四百次，才能将玻璃切断，其耗费的加工时间至少需要二百秒。因此，如何能有一种适用于非直线形激光切割，并且可以有效降低激光切割加工时间的方法与架构，是激光切割相关
人士急需要解决的重要课题。
技术实现思路
有鉴于现有技术的缺失，本专利技术的目的在于提出一种激光切割方法与装置，其由加工件底部上升至顶部加工形成连续改质界面，对被加工物进行非破坏性加工，适用于非直线形激光切割，并且可以有效降低激光切割加工时间。为达到上述目的，本专利技术提出一种激光切割方法，用以切割一加工件，该加工件具有相対的一底面与ー本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光切割方法，用以切割一加工件，该加工件具有相对的底面与顶面，该激光切割方法包含：由一激光光源发出一激光光线射向该加工件；由一透镜将该激光光线聚焦于该加工件的该底面；由该激光光线在该加工件的该底面形成一第一改质轨迹；至少改变一次该激光光线的照射位置，使该激光光线在该加工件形成至少一变焦聚焦点，该至少一变焦聚焦点的投影位置落于该第一改质轨迹；由该激光光线以该至少一变焦聚焦点为基准，于该加工件形成一至少一变焦改质轨迹，该变焦改质轨迹的投影位置与该第一改质轨迹重叠，在该第一改质轨迹与该变焦改质轨迹之间的该加工件形成一连续改质界面。
【技术特征摘要】
2011.10.04 TW 1001359071.一种激光切割方法，用以切割一加工件，该加工件具有相对的底面与顶面，该激光切割方法包含 由一激光光源发出一激光光线射向该加工件； 由一透镜将该激光光线聚焦于该加工件的该底面； 由该激光光线在该加工件的该底面形成一第一改质轨迹；至少改变一次该激光光线的照射位置，使该激光光线在该加工件形成至少一变焦聚焦点，该至少一变焦聚焦点的投影位置落于该第一改质轨迹； 由该激光光线以该至少一变焦聚焦点为基准，于该加工件形成一至少一变焦改质轨迹，该变焦改质轨迹的投影位置与该第一改质轨迹重叠，在该第一改质轨迹与该变焦改质轨迹之间的该加工件形成一连续改质界面。2.如权利要求1所述的激光切割方法，其中该激光光线具有一聚焦景深(DepthofFocus)，该聚焦景深小于该加工件的该厚度。3.如权利要求1所述的激光切割方法，其中该激光光线具有一能量密度(fluence)，该能量密度大于100J/cm2。4.如权利要求1所述的激光切割方法，其中该透镜为一高数值口径(NA)的透镜，其数值口径位于0. 001 I之间。5.如权利要求1所述的激光切割方法，其改变一次该激光光线的照射位置，使该激光光线于该加工件形成一第一变焦聚焦点，该第一变焦聚焦点位于该加工件的该底面与该顶面之间的该加工件内部。6.如权利要求1所述的激光切割方法，其改变二次该激光光线的照射位置，使该激光光线于该加工件形成一第一变焦聚焦点以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：李钧函，刘松河，林于中，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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