由于藍寶石獨有的特性，與通常用于顯示器行業(yè)的化學強化玻璃相比，更具優(yōu)勢。藍寶石材料硬度高但易碎，因此只有借助先進的激光加工技術,才可有效地應用于批量生產。為此,來自于德國羅伊特林根的高科技設備制造商Manz集團根據(jù)客戶需求已經(jīng)成功研發(fā)出兩種獨特的工藝流程，這兩項工藝各自優(yōu)勢在于：采用微秒級短脈沖激光器的“熱”激光束切割;采用超短脈沖“冷”激光加工法(所謂超短脈沖激光器的脈沖持續(xù)時間只有幾個皮秒)。“冷”激光加工能夠提供更好的斷面質量，但是它們通常比用于熱激光切割藍寶石、能夠產生高達300W的平均輸出功率的光纖激光器更昂貴。
說明：用激光束切割脆性材料時，材料會在相互作用區(qū)域內熔化，需借助工藝氣體從切邊移除。
無微裂紋，無崩邊
“熱”激光切割適用于切割蓋板玻璃的外輪廓和內輪廓，比如用于安裝相機、LED或揚聲器的孔。通常情況下，玻璃基底厚度不超過1毫米，切割后經(jīng)過拋光減薄，最終厚度在600-800微米之間。在這種情況下，切割就是一種熔化的過程：通過將能量傳遞到接觸面的方式來熔化加工材料，在相對高壓氣體的作用下，熔體從相互作用區(qū)吹出來。如此一來，在切邊上不會有熔體殘留，再次冷卻固化而損害切邊質量。使用“熱”激光工藝加工藍寶石時，藍寶石不會產生微裂紋或崩邊。該法提高了藍寶石切割的強度和耐彎性。
使用“熱”切割工藝時，可以使用多種惰性氣體：這樣，就可以隔絕氧氣，從而對邊緣性質產生積極的影響。根據(jù)客戶需求，可以靈活配置脈沖寬度、氣體、壓力、速度以及工藝重復（即“加工”的次數(shù)）等參數(shù)。雖然切割的結果會有所不同，但切邊有一個共同點：它們都呈90度直角。
Manz集團研發(fā)出的激光系統(tǒng)可最多同時使用四個激光，因此可同時處理四個基底——最大切割速度達每秒50毫米。這種并行運行模式顯著了提高了實際的激光操作時間，與其他系統(tǒng)相比，采用這種模式的Manz系統(tǒng)的生產量更高。激光頭和基底沿垂直方形配合移動，從而能夠切割各種二維幾何形狀。
說明：一個激光系統(tǒng)采用多個激光頭，因此，能夠達到最大的生產效率，優(yōu)化了操作時間。
可獲得白色斷面的超短脈激光
使用皮秒級激光對藍寶石玻璃進行“冷”加工時，所切割的材料不是被熔化而是被氣化了。由于脈沖持續(xù)時間非常短，產生的脈沖峰值能量非常高，才使得氣化得以實現(xiàn)。激光切割頭采用永久式安裝，不再沿線性軸移動。激光束通過高速振鏡轉移。除此之外，皮秒級激光不再以光纖傳輸，而是利用反射鏡片進行自由光路傳輸。
與采用熱激光光束相比,采用皮秒級激光的“冷”加工方法，可獲得更高的切邊質量，同時邊緣的粗糙度更低。盡管熱切割的產量可能更高，但為了滿足質量要求，必要時仍需對其產生的黑色斷面進行費力的打磨。這正是皮秒級激光器的主要優(yōu)勢所在：盡管其加工速度在一定程度上低于“熱”激光束切割的速度，但能直接提高白色切邊的質量，并降低其粗糙度。由此，之后的打磨將變得為輕松了（如果有必要打磨的話）。雖然皮秒級激光器的購置成本比光纖激光器更高,但是除了能夠得到更好的邊緣質量，這種超短脈沖激光器還具有更多其他優(yōu)勢，這些優(yōu)勢更證明了它的物超所值：微秒級激光器加工的切割面有一個傾斜面或“錐度”，一般不超過10度。這提高了顯示屏幕的強度。利用高斯強度分布，可輕松從邊緣上移除的強度不同的材料。
客戶所期望的、能夠提高顯示屏強度的另一種技術要求是對接觸面進行的倒角處理——對斷面進行的局部倒角處理，如以45度角削掉30-50毫米（深度）的材料。同樣，只有皮秒級激光器才能實現(xiàn)這種倒角處理——由工藝參數(shù)設置而定。即便有鍍膜的藍寶石基底，皮秒級激光器仍能對其進行切割，因為這皮秒級激光器只會對表面造成極小的損傷。采用“熱”切割工藝對帶有鍍膜的材料進行干凈利落的切割是不可行的，因為表面會被熔化，膜層也會因此受損。
長期以來，如何采用藍寶石基底來制作智能手機的防護蓋板,一直是困擾業(yè)界的一大技術難題。而現(xiàn)在,Manz集團向客戶提供了兩種而不是一種可能的激光工藝,在解決這一技術難題的同時,更能為客戶實現(xiàn)生產成本的降低。客戶可以從中選擇更合適的工藝來滿足生產過程中特定需求，以達到他們的預期——這也是Manz集團的工程師們致力于為客戶解決的問題。
說明：根據(jù)所選擇的工藝，您既可以選擇質量更好的白色切邊，也可以選擇質量稍低的黑色切邊進行激光切割。
作者：
Dmitrij Walter博士，Manz AG
Dmitrij Walter 博士是位于德國羅伊特林根市的Manz AG激光與光學器件研發(fā)部的主管。他在斯圖加特大學射線工具研究院獲得激光工藝研發(fā)博士學位。
Branislav Urban，Manz AG
Branislav Urban在Walter博士的研發(fā)小組里擔任工藝工程師，專攻激光消融、鉆孔和切割領域。他是一位電氣工程師，持有斯洛伐克特倫頓大學的學位證書。
聯(lián)系人: Dr. Dmitrij Walter，Manz AG
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
