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玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!

發(fā)布時(shí)間:2020-05-15 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】智能手機(jī)的出現(xiàn)大大改變了人們的生活方式,而人們生活水平不斷提高也對(duì)智能手機(jī)提出了更高要求:除了系統(tǒng)、硬件等功能配置不斷升級(jí)外,手機(jī)外觀也成為各手機(jī)廠商角力的重點(diǎn)。
 
智能手機(jī)的出現(xiàn)大大改變了人們的生活方式,而人們生活水平不斷提高也對(duì)智能手機(jī)提出了更高要求:除了系統(tǒng)、硬件等功能配置不斷升級(jí)外,手機(jī)外觀也成為各手機(jī)廠商角力的重點(diǎn)。在外觀材料的革新過(guò)程中,玻璃材料憑借造型多變、抗沖擊性好、成本可控等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到廠家歡迎,并在手機(jī)上獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,包括手機(jī)前蓋板、后蓋板、攝像頭蓋板、濾光片、指紋識(shí)別片、三棱鏡等。
 
盡管玻璃材料有著諸多優(yōu)點(diǎn),但其易碎的特點(diǎn)為加工過(guò)程帶來(lái)不少難題,如容易出現(xiàn)裂紋、邊緣毛糙等。此外,聽(tīng)筒、前置攝像頭、指紋片等位置的異型切割也對(duì)加工工藝提出了更高要求。如何解決玻璃材料的加工難題、提升產(chǎn)品良率,成為業(yè)內(nèi)共同的目標(biāo),推動(dòng)玻璃切割技術(shù)的創(chuàng)新迫在眉睫。
 
玻璃切割工藝對(duì)比
傳統(tǒng)的玻璃切割工藝包括刀輪切割和CNC研磨切割。刀輪切割的玻璃崩邊大、邊緣粗糙,對(duì)玻璃的強(qiáng)度會(huì)大幅影響。而且刀輪切割的玻璃良率較低,材料利用率較低,切割完后還需進(jìn)行復(fù)雜工序的后處理。刀輪進(jìn)行異型切割時(shí)速度及精度會(huì)大幅下降,有些異型全面屏因轉(zhuǎn)角太小,根本無(wú)法用刀輪切割。CNC較刀輪的精度高,精度≤30μm,崩邊比刀輪小,約40μm,缺點(diǎn)是速度慢。
 
隨著激光技術(shù)的發(fā)展,玻璃切割中也出現(xiàn)了激光的身影。激光切割的速度快,精度高,切口沒(méi)有毛刺而且不受形狀限制,崩邊一般小于80μm。
 
傳統(tǒng)激光切割玻璃為消融機(jī)理,利用聚焦后的高能量密度的激光將玻璃融化甚至氣化,高壓的輔助氣體則將殘余的熔渣吹除。由于玻璃易碎,高重疊率的光斑會(huì)累積過(guò)度的熱在玻璃上,使玻璃龜裂,因此激光無(wú)法使用高重疊率的光斑進(jìn)行一次切割,通常使用振鏡進(jìn)行高速掃描,將玻璃一層一層去除,一般的切割速度小于1mm/s。
 
玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決! 
各類加工工藝對(duì)比
圖片來(lái)源:OFweek激光網(wǎng)
 
近年來(lái)超快激光(或稱超短脈沖激光)取得了飛速發(fā)展,尤其是在玻璃切割的應(yīng)用上取得了非常優(yōu)異的表現(xiàn)。英諾激光便開(kāi)發(fā)出專為脆性材料加工的定制化模組,搭配英諾激光的超快激光器,能將脆性材料切得更好、更快,使成本更進(jìn)一步下降。
 
 
玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!
定制激光模組(脆性材料切割模組)
圖片來(lái)源:英諾激光
 
超快激光加工原理
眾所周知,超快激光器是指輸出激光的脈沖寬度在皮秒(10-12秒)級(jí)別、或小于皮秒級(jí)別的脈沖激光器,具備極高的峰值功率。
 
對(duì)玻璃等透明材料而言,當(dāng)超高峰值功率的激光被聚焦在透明材料內(nèi)部時(shí),材料內(nèi)部由光傳播造成的非線性極化改變了光的傳播特性,使光束出現(xiàn)自聚焦現(xiàn)象(波前聚焦)。由于超快激光的峰值功率極高,使脈沖在玻璃內(nèi)不斷重復(fù)聚焦,在不發(fā)散的狀態(tài)下一路向下傳輸?shù)讲牧蟽?nèi)部,直至激光的能量不足以繼續(xù)支持發(fā)生自聚焦現(xiàn)象。至此,激光傳輸過(guò)的地方留下了如同絲線般的軌跡(直徑只有數(shù)個(gè)微米),將這些絲線連起來(lái),對(duì)其施加應(yīng)力,玻璃便會(huì)自行沿著絲線裂開(kāi)。
 
這是玻璃被激光改性過(guò)的結(jié)果,改性后的玻璃與原本的性質(zhì)不同。而這樣的加工方式也確保了加工過(guò)程中不會(huì)對(duì)所涉及的空間范圍的周圍材料造成影響,從而做到了加工的“超精細(xì)”。
 
此外,非接觸式加工也可避免傳統(tǒng)機(jī)加方式切割容易發(fā)生崩邊、裂紋等問(wèn)題,具有精度高、不產(chǎn)生微裂紋、破碎或碎片問(wèn)題、邊緣抗破裂性高、無(wú)需沖洗、打磨、拋光等二次制造成本等優(yōu)點(diǎn),降低成本的同時(shí)大幅提高了工件良率及加工效率。
 
超快激光加工玻璃的難點(diǎn)
英諾激光的脆性材料切割模組便是利用超快激光在材料內(nèi)部的自聚焦現(xiàn)象進(jìn)行切割、鉆孔,但應(yīng)用超快激光進(jìn)行自聚集也存在一定難點(diǎn)。例如,使用高斯光束自聚焦成絲,至多只有一兩百微米的長(zhǎng)度,而且成絲的強(qiáng)度、粗細(xì)不均勻,呈一端粗一端細(xì)。這便無(wú)法確保激光作用于材料時(shí)成絲的穩(wěn)定性。
 
英諾激光通過(guò)光束整形解決了這一難點(diǎn)。一方面,英諾激光自主開(kāi)發(fā)的脆性材料切割模組通過(guò)空間分布的光束整形,將原本聚焦為一點(diǎn)的高斯光束變成沿軸線的線型聚焦光束,在很長(zhǎng)的一個(gè)范圍內(nèi)都有不錯(cuò)的聚焦效果。而AOPICO皮秒系列(紅外激光器)則通過(guò)特殊的運(yùn)行模式,將脈沖在時(shí)間上進(jìn)行光束整形。兩種光束整形的共同作用,實(shí)現(xiàn)了自聚焦的效果極大化。
 
玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!
AOPICO皮秒系列(紅外皮秒激光器)
圖片來(lái)源:英諾激光
 
整形后的成絲長(zhǎng)度可達(dá)5mm以內(nèi),且粗細(xì)均勻,適合玻璃切割、鉆孔。由于成絲長(zhǎng)度長(zhǎng),可完全覆蓋手機(jī)用的薄玻璃厚度,只需一次掃描即可完成整個(gè)切割輪廓的改性。視不同曲線而定,激光切割的速度可從數(shù)十毫米每秒到一米每秒,切割速度是傳統(tǒng)激光消融的數(shù)十倍以上。
 
加工案例展示
英諾激光脆性材料切割模組搭配英諾激光的皮秒激光器,可以進(jìn)行幾乎無(wú)錐度的切割及鉆孔,而且可以進(jìn)行任意形狀的切割,滿足異型全面屏的各種加工需求。可加工的玻璃種類也更多,過(guò)去被認(rèn)為無(wú)法加工的強(qiáng)化玻璃也可以加工。部分加工案例如下(以下圖片均由英諾激光提供):
 
攝像頭蓋板玻璃  T0.55 mm
玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!
康寧玻璃  T3 mm
玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!
 
霧面玻璃  T2 mm
玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!
 
藍(lán)寶石  T0.3 mm
玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!
 
 
全面屏TFT玻璃  T0.25 mm(雙層)
玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!

玻璃切割難點(diǎn)何在?超快激光+光束整形完美解決!
 
 
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