CN1946508A - 用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法 - Google Patents

用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1946508A
CN1946508A CNA2005800083234A CN200580008323A CN1946508A CN 1946508 A CN1946508 A CN 1946508A CN A2005800083234 A CNA2005800083234 A CN A2005800083234A CN 200580008323 A CN200580008323 A CN 200580008323A CN 1946508 A CN1946508 A CN 1946508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiation
electromagnetic radiation
power density
machining
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005800083234A
Other languages
English (en)
Inventor
安蒂·萨尔米宁
亚里·霍维科皮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN1946508A publication Critical patent/CN1946508A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock
    • C03B33/091—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/04—Cutting or splitting in curves, especially for making spectacle lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法，该辐射的波长根据材料而特别选择，从而辐射在材料内部穿透，而不会产生表面吸收。辐射被聚焦在材料内部的一点上和/或在一个穿透表面的附近，此点沿着所需的加工路径移动。电磁辐射可以由激光来提供，且聚焦可以由光学器件来进行。该方法在切割玻璃时特别有用，且该方法的好处在于，仅对加工工件稍加热，断裂面光滑，没有有害合金元素的蒸发。

Description

用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法
技术领域
本发明涉及一种用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法。
本发明方法的已测试过的操作包括通过工作激光来进行玻璃切割的应用。
背景技术
激光的使用在早期就有实施，例如，用于玻璃切割，但是现有的已知方法是基于玻璃的表面吸收，即，能量吸收进表面层中，将它加热，并使玻璃熔化和蒸发。因此，由于玻璃中产生的热冲击使材料断开。其他的问题在于，材料会不受控制地断开，且厚度控制比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的加工方法，其相比现有技术的方法具有很多优点，包括：仅稍加热工件，断裂面(例如在玻璃中)光滑，且没有有害合金元素的蒸发。
本发明的目的是基于权利要求1中所限定的特征来实现的。
本发明的优选实施方式在从属权利要求中进行了阐述。
附图说明
下面将参考附图以示例的方法来更详细地描述本发明。
图1为工作束流在材料上的聚焦，小图示出的是能量在材料中的吸收。
图2为在图1所示的状态中，辐射能量在材料中产生了裂缝。
图3为从待切工件上看的需要的加工路径，束流沿着此路径移动，以及
图4为在工件表面加工出的导向槽的使用，用于控制材料中要加工的裂缝。
具体实施方式
加工是用电磁辐射通常是激光来进行的。该辐射具有特定的波长，所述波长是根据待加工的材料来选择的，从而辐射可穿透材料内部而没有实质上的表面吸收。因为根据材料而特别选择的束流也聚焦在材料内部，结果就是产生使材料以受控方式断开的应力条件。该聚焦过程是通过适当的方法以特定波长的形式来进行的。例如，激光束可以通过光学器件(透镜或反射镜)来聚焦。在有些情况下，也可以通过磁线圈来进行聚焦。重要的是，辐射的焦点要位于材料内部和/或一个穿透表面的附近，以在材料内部产生足够大功率密度的辐射。这样，通过用适当的光学器件使束流聚焦来获得大功率密度。加工所用的波长必须根据材料的特殊性来选择，从而不发生实质上的表面吸收，但是，也可以是，在所选波长范围内材料的吸收系数导致在整个材料厚度上在材料中产生束流吸收。一些束流可从表面或从材料内部反射到大气中，一些束流可透过材料。
这样，本发明的方法就基于在材料加工过程中大功率密度电磁辐射的使用。该方法的新颖性在于被加工的材料可传送加工所使用的电磁辐射的波长，但是同时，在所谓焦点处的辐射的大功率密度会使材料切为两段(见图1和图2)。一些能量在整个材料厚度上被均匀吸收。
图3所示中的辐射沿着图示的工作路径进行，且在束流以受控方式沿着规划出的需要的工作路径前进时材料被断开成两段。
该方法可以应用于，例如，用具有像可见光一样性质的激光来切割玻璃。电磁辐射通过适当的装置被聚焦成一个小点，该装置在采用激光的情况下通常包括透镜或反射镜，能量密度升高到较高水平，以使材料本身内产生裂缝。
图4示出了在材料表面中加工的导向槽，其与待切割的形状相配合，并根据待切割的形状来控制辐射在其运动或切割操作中的焦点。
实施该方法的第二种个方式是使激光辐射被用来在材料内部产生与所需形状符合的应力区，然后材料受到剪力作用，使位于应力区的相对侧上的各段断开。

Claims (5)

1.一种用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法，其特征在于，所述辐射具有根据材料的特殊性而选择的波长，从而辐射可以穿透过材料内部，而基本上不会产生表面吸收，并且，所述辐射聚焦在材料内部的一个点上和/或在一个穿透表面的附近，且此点沿着所需的加工路径而移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射由激光来提供，且所述聚焦由光学器件来执行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法用于切割玻璃。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料的表面被加工出导向槽，该导向槽与待切割的形状相配合，且控制辐射焦点的移动。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光辐射被用于在材料内部产生所需形状的应力区，且接着材料受到剪力，该剪力可以使出现在应力区相对侧上的各段断开。
CNA2005800083234A 2004-03-18 2005-03-16 用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法 Pending CN1946508A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045084A FI120082B (fi) 2004-03-18 2004-03-18 Menetelmä materiaalin työstämiseksi suuritehotiheyksisellä sähkömagneettisella säteilyllä
FI20045084 2004-03-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1946508A true CN1946508A (zh) 2007-04-11

Family

ID=32039512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005800083234A Pending CN1946508A (zh) 2004-03-18 2005-03-16 用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080047933A1 (zh)
EP (1) EP1732728A1 (zh)
CN (1) CN1946508A (zh)
FI (1) FI120082B (zh)
WO (1) WO2005087429A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583991A (zh) * 2012-03-12 2012-07-18 深圳光韵达光电科技股份有限公司 一种激光切割玻璃的方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9346130B2 (en) * 2008-12-17 2016-05-24 Electro Scientific Industries, Inc. Method for laser processing glass with a chamfered edge
US20100252959A1 (en) * 2009-03-27 2010-10-07 Electro Scientific Industries, Inc. Method for improved brittle materials processing
US8706288B2 (en) * 2009-05-21 2014-04-22 Electro Scientific Industries, Inc. Apparatus and method for non-contact sensing of transparent articles
US9828278B2 (en) 2012-02-28 2017-11-28 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for separation of strengthened glass and articles produced thereby
US10357850B2 (en) 2012-09-24 2019-07-23 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for machining a workpiece
CN104136967B (zh) 2012-02-28 2018-02-16 伊雷克托科学工业股份有限公司 用于分离增强玻璃的方法及装置及由该增强玻璃生产的物品
JP2015516352A (ja) 2012-02-29 2015-06-11 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 強化ガラスを加工するための方法及び装置並びにこれにより生成された製品

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259058B1 (en) * 1998-12-01 2001-07-10 Accudyne Display And Semiconductor Systems, Inc. Apparatus for separating non-metallic substrates
US6417485B1 (en) * 2000-05-30 2002-07-09 Igor Troitski Method and laser system controlling breakdown process development and space structure of laser radiation for production of high quality laser-induced damage images
JP4659300B2 (ja) * 2000-09-13 2011-03-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法
JP2005268752A (ja) * 2004-02-19 2005-09-29 Canon Inc レーザ割断方法、被割断部材および半導体素子チップ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583991A (zh) * 2012-03-12 2012-07-18 深圳光韵达光电科技股份有限公司 一种激光切割玻璃的方法

Also Published As

Publication number Publication date
FI120082B (fi) 2009-06-30
WO2005087429A1 (en) 2005-09-22
FI20045084A (fi) 2005-09-19
FI20045084A0 (fi) 2004-03-18
EP1732728A1 (en) 2006-12-20
US20080047933A1 (en) 2008-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1946508A (zh) 用大功率密度电磁辐射来加工材料的方法
CA3026330C (en) Laser processing apparatus and method
CN106312314B (zh) 双激光束焊接***及方法
CN105081568B (zh) 激光焊接方法
TW201825217A (zh) 雷射加工裝置以及方法
KR101184259B1 (ko) 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치
KR101440481B1 (ko) 취성 재료 기판의 스크라이브 방법 및 취성 재료 기판의 스크라이브 장치
CN111151895A (zh) 一种利用成丝效应切割透明材料的工艺及***
CN107378235A (zh) 飞秒激光加工***及方法
CN109702326A (zh) 一种提高激光打孔深度的装置及其方法
CN102179635A (zh) 脆性材料微波切割的加工方法及加工装置
Hidai et al. Deep drilling of silica glass by continuous-wave laser backside irradiation
CN205437508U (zh) 一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备
CN105458531A (zh) 一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备及方法
CN202671407U (zh) 一种超短脉冲双光路激光异形切割玻璃的装置
JP2011245774A (ja) レーザ加工方法
KR20220050214A (ko) 가열을 통한 응력 감소에 의해 지원되는 취성 재료에 홀을 형성하기 위한 방법 및 장치
CN114535621A (zh) 粉床熔化成形方法及其双激光装置
CN111266744B (zh) 一种基于预切割的铜-钢层合板激光高精密加工方法
CN113620585B (zh) 皮秒激光切割玻璃的方法
US20220161369A1 (en) Apparatus for processing glass laminate substrate and processing and cutting methods using the same
EP3875208A1 (de) VERFAHREN UND VORRICHTUNGEN ZUM BEARBEITEN EINES SPRÖDHARTEN WERKSTOFFES, INSBESONDERE VON GLÄSERN MITTELS LASERQUELLEN, DIE IR-STRAHLUNG IM WELLENLÄNGENBEREICH VON 2 µM BIS 5 µM EMITTIEREN
US20100065538A1 (en) Method and Device for the Fracture Separation of Workpieces
CN115846904A (zh) 一种光伏玻璃的贝塞尔光束切割工艺及其应用
KR20210133196A (ko) 멀티 레이저 절삭 방법 및 그 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication