CN109702356A - 一种激光切割覆盖保护膜玻璃的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光切割覆盖保护膜玻璃的方法，包括：在覆膜玻璃板上选择待切割部位；采用第一激光以激光消融的方式对待切割部位沿预设切割轨迹加工，以去除保护膜、清出预留超快激光隐切切割道；采用第二激光沿预留超快激光隐切切割道对玻璃进行隐形切割。该方法中，采用激光切割取代现有技术中的机械切割，在切割玻璃之前先采用第一激光以激光消融的方式去除保护膜，可以避免切割过程中对玻璃表面造成损伤，可以减少玻璃表面的划伤率及污染率，提高生产良率；在切割玻璃时，激光束的能量以一种非接触的方式对玻璃进行切割能够避免碎屑、碎块和微裂痕的产生，且激光切割边沿的强度与传统划刻和分割方式相比是要更强的，无需进行后续精加工。

Description

一种激光切割覆盖保护膜玻璃的方法

技术领域

本发明涉及激光应用技术领域，特别涉及一种激光切割覆盖保护膜玻璃的方法。

背景技术

传统的覆膜玻璃切割手段中通常采用硬质合金或金刚石刀具，其切割流程具体分为两个步骤：第一步，用金刚石刀尖或硬质合金砂轮使玻璃的表面产生一条裂纹；第二步，采用机械手段将玻璃沿着裂纹线分割开。

然而，采用该方法进行划刻和切割，会导致碎屑、碎块和微裂缝的产生，使切割边沿的强度降低，从而需要再进行一道清理工序。

因此，如何避免切割过程中碎屑、碎块和微裂痕的产生，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种激光切割覆盖保护膜玻璃的方法，能够避免切割过程中碎屑、碎块和微裂痕的产生。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光切割覆盖保护膜玻璃的方法，包括：

在覆膜玻璃板上选择待切割部位；

采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位沿预设切割轨迹加工，以去除保护膜、清出预留超快激光隐切切割道；

采用第二激光玻璃沿所述预留超快激光隐切切割道对玻璃进行隐形切割。

优选地，所述第一激光为冷激光，波长范围为193nm至355nm。

优选地，所述第一激光为超快激光，波长范围为355nm至1064nm激光，脉宽范围为1ps至100fs。

优选地，所述第二激光为超快激光，波长为532nm、1030nm或1064nm，脉宽范围为15ps至100fs。

优选地，所述第一激光可沿两两垂直的三个方向运动；所述第二激光可沿两两垂直的三个方向运动。

优选地，所述覆膜玻璃板为覆膜非强化玻璃板，所述采用第二激光玻璃沿所述预留超快激光隐切切割道对玻璃进行隐形切割之后，该方法还包括：

采用热激光沿隐形切割后形成的切割轨迹加热裂片，使成品与废料分离。

优选地，所述热激光包括波长5.3um、9.3um、9.6um或10.6um的激光。

优选地，所述覆膜玻璃板为单面覆膜玻璃板；

所述采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位沿预设切割轨迹加工，以去除保护膜、清出预留超快激光隐切切割道包括：

采用第一激光以激光消融的方式仅对所述待切割部位的设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除所述设膜面上的保护膜、清出所述设膜面上的预留超快激光隐切切割道。

优选地，所述覆膜玻璃板为双面覆膜玻璃板；

所述采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位沿预设切割轨迹加工，以去除保护膜、清出预留超快激光隐切切割道包括：

采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位的第一设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除所述第一设膜面上的保护膜、清出所述第一设膜面上的预留超快激光隐切切割道；

采用翻转结构将所述覆膜玻璃板翻转，采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位的第二设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除所述第二设膜面上的保护膜、清出所述第二设膜面上的预留超快激光隐切切割道。

本发明提供的方法中，采用激光切割取代现有技术中的机械切割，在切割玻璃之前先采用第一激光以激光消融的方式去除保护膜，激光消融加工方法是一种将材料逐层熔化或气化剥离的方式，该加工方法对材料的选择限制性很小，可以避免切割过程中对玻璃表面造成损伤，同时，仅沿预设切割轨迹在待切割部上消除保护膜，玻璃上其他位置仍然有保护膜进行保护，激光与薄膜作用区域无热影响及碳化，可以减少玻璃表面的划伤率及污染率，提高生产良率；在切割玻璃时，激光束的能量以一种非接触的方式对玻璃进行切割，可避免玻璃被刮伤，能够避免碎屑、碎块和微裂痕的产生，加工过程更加清洁，且激光切割边沿的强度与传统划刻和分割方式相比是要更强的，切割边缘干净且边缘质量较好，无需进行后续精加工，工序较简单且切割效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供方法的第一种具体实施例的流程图；

图2为本发明所提供方法的第二种具体实施例的流程图；

图3为本发明所提供方法的第三种具体实施例的流程图；

图4为本发明所提供方法的第四种具体实施例的流程图；

图5为本发明所提供方法中激光光斑示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种激光切割覆盖保护膜玻璃的方法，能够避免切割过程中碎屑、碎块和微裂痕的产生。

本发明所提供激光切的割覆盖保护膜玻璃的方法的一种具体实施例中，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1：在覆膜玻璃板上选择待切割部位；

步骤S2：采用第一激光以激光消融的方式对待切割部位沿预设切割轨迹加工，以去除保护膜、清出预留超快激光隐切切割道；

步骤S3：采用第二激光玻璃沿预留超快激光隐切切割道对玻璃进行隐形切割。

其中，覆盖保护膜玻璃板中，玻璃可以为强化或非强化玻璃，厚度范围可以为：0.1mm至2mm，具体可以为该范围内的任一值；保护膜可以是单面覆膜或双面覆膜。另外，待切割部位上的沿预设切割轨迹可以是直线或曲线，具体可以为任意异形轨迹。

其中，如图5所示，第一激光光斑1通常是大于第二激光光斑2的，以可靠保证玻璃上的切割位置不存在保护膜。

其中，激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源识别物体等的一门技术。激光加工***通常包括激光器、光束传输***、加工机床、控制***及检测视觉***，采用激光加工***可以实现对应激光对覆膜玻璃板的去膜和切割。

本实施例中，采用激光切割取代现有技术中的机械切割，在切割玻璃之前先采用第一激光以激光消融的方式去除保护膜，激光消融加工方法是一种将材料逐层熔化或气化剥离的方式，该加工方法对材料的选择限制性很小，可以避免切割过程中对玻璃表面造成损伤，同时，仅沿预设切割轨迹在待切割部上消除保护膜，玻璃上其他位置仍然有保护膜进行保护，激光与薄膜作用区域无热影响及碳化，可以减少玻璃表面的划伤率及污染率，提高生产良率；在切割玻璃时，激光束的能量以一种非接触的方式对玻璃进行切割，可避免玻璃被刮伤，能够避免碎屑、碎块和微裂痕的产生，加工过程更加清洁，且激光切割边沿的强度与传统划刻和分割方式相比是要更强的，切割边缘干净且边缘质量较好，无需进行后续精加工，工序较简单且切割效率较高。

在上述实施例的基础上，第一激光可以设置为冷激光，更具体地，波长范围可以为193nm至355nm，具体可以为该范围内的任一值。冷激光单光子能量很高，大于一般材料的禁带宽度，在与薄膜材料作用时，直接打断薄膜的分子键，产生的热量很少，激光作用区域热影响微乎其微，消融效果较好。

又或者，第一激光可以设置为超快激光，更具体地，波长范围可以为355nm至1064nm激光，具体可以为该范围内的任一值，脉宽范围可以为1ps至100fs，具体可以为该范围内的任一值。该超快激光峰值功率很高，脉宽窄，与材料作用的时间小于一般材料热扩散时间(1ps)，在与薄膜材料作用时，由于薄膜热扩散时间大约为1PS，激光与其作用时间低于热扩散时间，热量还未来得及扩散，几乎无热量产生，激光作用区域热影响微乎其微，消融效果较好。

在上述任一实施的基础上，第二激光可以为超快激光，具体地，波长为532nm、1030nm或1064nm，脉宽范围为15ps至100fs，具体可以为该范围内的任一值。第二激光设置为超快激光，可以可靠实现隐形切割。激光隐形切割技术是将超快激光光束贯穿材料，材料内部发生改质，形成一定间距的改质小孔，根据玻璃的厚度或材质选择合适的间距，一般间距为3um至8um。对于强化深度20um以上的强化玻璃，超快激光改质后产生的热应力足以将玻璃成品与废料分离，分离后成品激光作用区域粗超度100nm至500nm，崩边小于10um。其中，粗超度由激光脉宽决定，脉宽越窄粗超度越小；崩边由聚焦后光斑大小决定，光斑越小崩边越小。

在上述任一实施例的基础上，第一激光可沿两两垂直的三个方向运动；第二激光可沿两两垂直的三个方向运动，从而可以适应任意方向与形状的切割道。

在上述任一实施例的基础上，在覆膜玻璃板为覆膜非强化玻璃板时，请参考图2，在步骤S3之后，还包括：

步骤S4：采用热激光沿隐形切割后形成的切割轨迹加热裂片，使成品与废料分离。

其中，如图5所示，作为第一种实施方式：第一激光光斑1＞热激光光斑3＞第二激光光斑2。对于此三种光斑，由于第二激光进行隐形切割，第二激光光斑2通常最小，第一激光光斑1最大，可以可靠保证切割位置不存在保护膜。作为另一种实施方式：热激光光斑3大于第一激光光斑1，采用将第一激光光斑1来回切割出宽度比热激光光斑直径大的切割道，避免由于热激光光斑直径较切割道宽导致切割道两侧的覆盖的膜被消融。

热激光沿切割道加工是一种非接触式加工，运用温度差产生热应力使成品与废料脱离，相对其他机械分离，可以提高分离的稳定性，提高成品的良率。另外，由步骤S1至步骤S4，整个过程均采用激光加工，光束聚焦后激光光斑小，切割精度高。具体地，第二激光采用超快激光时，对于覆膜非强化玻璃板，超快激光改质后产生的热应力可能不足以将玻璃成品与废料分离，另需外部再增加热激光产生的热应力可以去保证分离效果。

具体地热激光可以包括波长5.3um、9.3um、9.6um或10.6um的激光，另外，热激光可以是脉冲模式或连续模式，通过改变激光功率可以控制热应力大小，使玻璃成品与废料分离，同时不降低玻璃本身的强度。

在上述任一实施例的基础上，在覆膜玻璃板为单面覆膜玻璃板时，请参考图3，步骤S2具体可以包括：

步骤S20：采用第一激光以激光消融的方式仅对待切割部位的设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除设膜面上的保护膜、清出设膜面上的预留超快激光隐切切割道。

对于单面覆膜强化玻璃，切割流程依次为步骤S1、步骤S20和步骤S3这三个步骤；对于单面覆膜非强化玻璃，切割流程依次为步骤S1、步骤S20、步骤S3和步骤S4这四个步骤，流程顺序不可颠倒。

又或者，在覆膜玻璃板为双面覆膜玻璃板时，请参考图4，步骤S2具体可以包括：

步骤S21：采用第一激光以激光消融的方式对待切割部位的第一设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除第一设膜面上的保护膜、清出第一设膜面上的预留超快激光隐切切割道；

步骤S22：采用翻转结构将覆膜玻璃板翻转，采用第一激光以激光消融的方式对待切割部位的第二设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除第二设膜面上的保护膜、清出第二设膜面上的预留超快激光隐切切割道。

对于双面覆膜强化玻璃，切割流程依次为步骤S1、步骤S21、步骤S22和步骤S3这四个步骤；对于双面覆膜非强化玻璃，切割流程依次为步骤S1、步骤S21、步骤S22、步骤S3和步骤S4这五个步骤，流程顺序不可颠倒。

本发明所提供方法的一种具体应用如下：

覆膜玻璃为双层覆膜非强化玻璃，厚度为：0.8mm。

步骤S1：选择覆膜玻璃板上需要切割的部位。

步骤S21：将待切割部位采用355nm紫外纳秒激光消融的方式沿预设切割轨迹加工去除第一设膜面的保护膜，清出预留1064nm红外皮秒激光隐切切割道；其中，紫外纳秒激光器功率为5W、脉宽为15ns，红外皮秒激光器功率为30W、脉宽为10PS。其中，355nm紫外激光单光子能量很高，大于一般材料的禁带宽度，在与薄膜材料作用时，直接打断薄膜的分子键，产生的热量很少，激光作用区域热影响微乎其微。

步骤S22：采用翻转结构将玻璃翻转，用355nm紫外纳秒激光消融的方式沿预设切割轨迹去除第二设膜面的保护膜，清出预留1064nm红外皮秒激光隐切另一面切割道。其中，紫外纳秒激光器功率为5W、脉宽为15ns，红外皮秒激光器功率为30W、脉宽为10PS。

步骤S3：采用1064nm红外皮秒激光移动平台沿355nm紫外纳秒激光去保护膜切割轨迹进行隐形切割。其中，紫外纳秒激光器功率为5W、脉宽为15ns，红外皮秒激光器功率为30W、脉宽为10PS。

步骤S4：采用10.6umCO2激光沿1064nm红外皮秒激光隐形切割轨迹进行加热裂片，使成品与废料分离；其中CO2激光器功率为60W、工作模式为连续模式，红外皮秒激光器功率为30W、脉宽为10PS。具体地，通过改变激光功率来控制热应力大小，使玻璃成品与废料分离，同时不降低玻璃本身的强度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的激光切割覆盖保护膜玻璃的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种激光切割覆盖保护膜玻璃的方法，其特征在于，包括：

在覆膜玻璃板上选择待切割部位；

采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位沿预设切割轨迹加工，以去除保护膜、清出预留超快激光隐切切割道；

采用第二激光沿所述预留超快激光隐切切割道对玻璃进行隐形切割。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一激光为冷激光，波长范围为193nm至355nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一激光为超快激光，波长范围为355nm至1064nm激光，脉宽范围为1ps至100fs。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二激光为超快激光，波长为532nm、1030nm或1064nm，脉宽范围为15ps至100fs。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一激光可沿两两垂直的三个方向运动；所述第二激光可沿两两垂直的三个方向运动。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆膜玻璃板为覆膜非强化玻璃板，所述采用第二激光沿所述预留超快激光隐切切割道对玻璃进行隐形切割之后，该方法还包括：

采用热激光沿隐形切割后形成的切割轨迹加热裂片，使成品与废料分离。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热激光包括波长5.3um、9.3um、9.6um或10.6um的激光。

8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述覆膜玻璃板为单面覆膜玻璃板；

所述采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位沿预设切割轨迹加工，以去除保护膜、清出预留超快激光隐切切割道包括：

采用第一激光以激光消融的方式仅对所述待切割部位的设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除所述设膜面上的保护膜、清出所述设膜面上的预留超快激光隐切切割道。

9.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述覆膜玻璃板为双面覆膜玻璃板；

所述采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位沿预设切割轨迹加工，以去除保护膜、清出预留超快激光隐切切割道包括：

采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位的第一设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除所述第一设膜面上的保护膜、清出所述第一设膜面上的预留超快激光隐切切割道；

采用翻转结构将所述覆膜玻璃板翻转，采用第一激光以激光消融的方式对所述待切割部位的第二设膜面沿预设切割轨迹加工，以去除所述第二设膜面上的保护膜、清出所述第二设膜面上的预留超快激光隐切切割道。