CN108907468A - 一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光微加工技术领域，具体涉及一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，待去除涂层的玻璃样品表面从上到下依次设有油墨层、炫彩膜层和OC0膜层，采用制图软件制作图档；调节激光光路，使激光器的光束聚焦于样品的油墨层表面；采用CCD视觉系统对样品的加工位置进行准确定位；通过运动控制系统将样品移动到指定的加工位置；设定激光器加工参数，对图档进行扫描烧蚀，依次去除玻璃样品表面的油墨层、炫彩膜层和OC0膜层；每扫描烧蚀图档加工一次，图档旋转一定的角度；每去除一层，改变一次激光器加工参数。采用本发明提供的工艺方法，每加工一次图档旋转一定的角度，避免了激光束每次作用于样品表面顺序一样，造成边缘重点和残留。

Description

一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法

技术领域

本发明属于激光微加工技术领域，具体涉及一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法。

背景技术

手机的外观设计已经从最初的由金属、塑料、玻璃等百花齐放的风格，转向统一的以玻璃为主。随着触控屏的应用和普及，玻璃盖板因其具有高强度、高硬度、耐划伤、有效减少信号干扰以及优异的抗冲击等性能，广泛应用于智能手机、平板电脑的盖板。采用金属材质作面板，容易吸收电磁波，阻挡信号的传播与接收。而玻璃材质后盖不仅经济上更实惠，能够实现更好的背面一体化，在视觉和手感上都更胜一筹，同时还能保证信号的传输。随着科学技术的发展，人们已不满足单调的颜色和透明玻璃，多元化的色调更容易满足各类消费者的需求。例如，三星的GalaxyS8系列看着像紫色、变化角度呈现出烟晶灰色，华为的P20系列呈现极光变色等等。

玻璃前盖更多地使用镀膜工艺，从而赋予防指纹、增加透光率、防眩光等性能，玻璃机壳后盖则更多地使用丝印工艺，如印制logo、图案等等，同时镀膜环节需要采用PVD工艺，使用PET膜或OC0膜进行上色等操作，整体工艺比前盖更加复杂。早期的玻璃盖板在玻璃表面涂一层油墨，无法实现颜色的多样变化。新型研发的玻璃盖板，除了表层的油墨层，添加了炫彩膜层以及OC0膜（喷涂树脂液防破碎工艺），起到了防摔碎、增加强彩和清晰度等功能。OC0膜不影响光的透过率，是一层有机膜，而炫彩膜的主要层分为二氧化硅、氧化铌、氮化硅等，不易去除。另外现有的纳秒紫外激光器同样可以达到去除玻璃表面涂层的目的，但去除后，油墨边缘效果极差，锯齿状明显，最主要的玻璃本身强度下降明显，影响了玻璃本身的使用。为了获得清晰可见的功能孔，并保障玻璃本身较高的透光率，我们采用皮秒激光器去除涂层，以解决这一技术难点。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，能够去除玻璃表面的多层涂层且不损伤玻璃，同时又不影响光的透过率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，待去除涂层的玻璃样品表面从上到下依次设有油墨层、炫彩膜层和OC0膜层，该方法包括如下步骤：

步骤1、采用制图软件制作图档；

步骤2、调节激光光路，使激光器发出的光束聚焦于玻璃样品的油墨层表面；

步骤3、采用CCD视觉系统对玻璃样品的加工位置进行准确定位；

步骤4、通过运动控制系统将玻璃样品移动到指定的加工位置；

步骤5、设定激光器加工参数，对图档进行扫描烧蚀，依次去除玻璃样品表面的油墨层、炫彩膜层和OC0膜层；每扫描烧蚀图档加工一次，图档旋转一定的角度；每去除一层，改变一次激光器加工参数。

进一步地，所述步骤5具体为：

步骤501：设置激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，重复扫描烧蚀图档加工若干次，直至去除玻璃样品表面的油墨层；

步骤502：改变激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，重复扫描烧蚀图档加工若干次，直至玻璃样品表面的炫彩膜层去除干净；

步骤503：再次改变激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，扫描烧蚀图档重复加工若干次，直至去除玻璃样品表面的OC0膜层；

其中，每扫描烧蚀图档加工一次，图档旋转一定的角度。

更进一步地，每加工一次，图档旋转的角度为45°或90°或180°。

进一步地，所述油墨层的厚度为40~50μm，所述炫彩膜层的厚度为0.1~0.4μm，所述OC0膜层的厚度为1~2μm。

进一步地，图档的填充方式为双向填充，填充线条的间距3~6μm。

进一步地，所述玻璃样品位于真空吸附平台上，所述激光器及所述CCD视觉系统均位于所述运动控制系统的垂直方向上，通过所述运动控制系统控制所述真空吸附平台的移动来准确定位所述玻璃样品。

更进一步地，所述真空吸附平台的上方设有抽尘装置和离子吹气装置，所述抽尘装置的吸尘口和所述离子吹气装置的吹气口均对向玻璃样品。

进一步地，所述激光器的扫描速度为1000~5000mm/s。

进一步地，所述激光器的输出功率为0.5~6W，输出频率为200~1000KHz。

进一步地，所述激光器采用紫外皮秒激光器，波长为355nm，脉宽＜10ps。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提供的激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法中，每加工一次，图档自动旋转一定的角度，避免了激光束每次作用于样品表面顺序一样，造成边缘重点和残留；

（2）本发明提供的激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法中通过改变激光器加工参数依次去除油墨层、炫彩膜层和OC0膜层，能够保证多层涂层去除干净的情况下，有效的防护玻璃，同时也能保证玻璃本身的高透过率。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的玻璃表面油墨层残留的状态图；

图2为本发明实施例提供的玻璃表面油墨层去除干净的状态图；

图3为本发明实施例提供的玻璃表面出现炫彩膜层的状态图；

图4为本发明实施例提供的玻璃表面炫彩膜层残留的状态图；

图5为本发明实施例提供的激光去除玻璃表面多层涂层后的示意图。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，待去除涂层的玻璃样品表面从上到下依次设有油墨层、炫彩膜层和OC0膜层，该方法包括如下步骤：

步骤1、采用制图软件制作图档，图档为特定要求的圆或者其他图形；

步骤2、调节激光光路，使激光器发出的光束聚焦于玻璃样品的油墨层表面；

步骤3、采用CCD视觉系统对玻璃样品的加工位置进行准确定位；

步骤4、通过运动控制系统将玻璃样品移动到指定的加工位置；

步骤5、设定激光器加工参数，对图档进行扫描烧蚀，依次去除玻璃样品表面的油墨层、炫彩膜层和OC0膜层；每扫描烧蚀图档加工一次，图档旋转一定的角度；每去除一层，改变一次激光器加工参数。其中，激光器加工参数包括激光器的输出功率、振镜扫描速度、频率、开光延时、关光延时等。

本实施例采用的玻璃主要是用于手机后盖防护，采用本实施例提供的工艺方法去除玻璃表面的油墨层、炫彩膜层和OC0膜层的同时，不损伤玻璃，还能保证玻璃本身的高透过率，此时玻璃表面粗糙度达到1nm以下；所要加工的玻璃基材为强化后的玻璃，在加工后不会再次进行后续强化处理。

进一步地，所述步骤5具体为：

步骤501：设置激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，重复扫描烧蚀图档加工若干次，直至去除玻璃样品表面的油墨层；如图1和图2分别为油墨层残留和油墨层去除干净的状态图；

步骤502：改变激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，重复扫描烧蚀图档加工若干次，直至玻璃样品表面的炫彩膜层去除干净；如图3和图4分别为出现炫彩膜层和炫彩膜层残留的状态图；

步骤503：再次改变激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，扫描烧蚀图档重复加工若干次，直至去除玻璃样品表面的OC0膜层；如图5为去除玻璃表面涂层后的状态图；

其中，每扫描烧蚀图档加工一次，图档旋转一定的角度，避免了激光束每次作用于样品表面顺序一样，造成边缘重点和残留。

更进一步地，每加工一次，图档旋转的角度为45°或90°或180°。振镜沿图档路径每扫描烧蚀图加工一次，图档自动旋转一定的角度，可以设定为每加工一次图档旋转45度或者设定每加工一次图档旋转90度或者设定每加工一次图档旋转180度，根据具体参数组合选择，能有效改善去除孔径的边缘残留现象。

进一步地，所述油墨层的厚度为40~50μm，所述炫彩膜层的厚度为0.1~0.4μm，所述OC0膜层的厚度为1~2μm。

进一步地，用专业的软件制作图档，采用双向填充方式，填充线条的间距3~6μm。图档采用双向填充方式，减少了振镜作用时间；图档填充线间距为3~6μm，图档填充线间距过高和过低时，去除表面会形成条纹状填充线条，影响光的透过率。

进一步地，步骤2中，当玻璃样品的油墨面朝上，移动运动控制系统的Z轴，使激光器发射出的激光束聚焦于玻璃表面涂层的上表面，正离焦0.2mm左右。所述运动控制系统含有x、y、z三个轴，通过电机控制其移动，x、y轴控制真空吸附平台，使样品移动到指定的加工位置；z轴控制振镜移动，使激光束的焦点聚焦于样品表面。

进一步地，所述玻璃样品位于真空吸附平台上，激光扫描系统及所述CCD视觉系统均位于所述运动控制系统的垂直方向上，通过所述运动控制系统控制所述真空吸附平台的移动来准确定位所述玻璃样品。CCD视觉系统包括机器视觉光源和CCD相机，机器视觉光源位于CCD相机的正下方。激光扫描系统包括激光器、反射镜、振镜、透镜、扩束镜等。

更进一步地，所述真空吸附平台的上方设有抽尘装置和离子吹气装置，所述抽尘装置的吸尘口和所述离子吹气装置的吹气口均对向玻璃样品。样品加工位置周围设有抽尘和吹气装置，能将涂层去除过程中产生的粉尘及时抽走，避免了粉尘覆盖影响工艺效果，使样品加工完成后表面清洁。离子吹气装置用于将产生的粉末及时吹离玻璃样品表面，抽尘装置包括负压吸气设备以及与负压吸气设备相连的抽尘管，用于及时把产生的粉末抽出；抽尘管的吸尘口和离子吹气装置的吹气口分别与真空吸附平台之间倾斜一定角度，且两者对称设置；作为一种实施方式，抽尘装置的吸尘口和离子吹气装置的吹气口与真空吸附平台之间的倾斜夹角均为45°。

进一步地，所述激光器的输出功率为0.5~6W，功率过低时，OC0膜层去除不干净，功率过高容易损伤玻璃；所述激光器的扫描速度为1000~5000mm/s，输出频率为200~1000KHz；根据样品不同的需求，选择不同的扫描速度和频率。

进一步地，所述激光器采用紫外皮秒激光器，波长为355nm，脉宽＜10ps。采用纳秒紫外激光器可以去除镀层，但去除表面会有明显材料残留现象，且加工完成后，玻璃强度显著下降；故最终选择紫外皮秒激光器，加工后玻璃本身强度有轻微下降，平均强度是纳秒的3~4倍。

进一步地，激光器开关光延时参数为0~200us，主要影响去除孔径边缘残留和重点现象。

实施例一

本实施例提供一种激光去除玻璃表面多层涂层工艺方法，该方法具体实施包括以下步骤：

1.1、构建测试平台，选取紫外皮秒激光器，设置紫外波段，波长选择355nm，紫外透镜选择焦距100mm，开机预热15分钟。将玻璃样品固定于真空吸附平台上，油墨面朝上，调节光路和运动控制系统，使激光束焦点聚焦于油墨层的上表面，焦点离焦均在0.2mm左右；

1.2、编辑图档，图档尺寸直径5mm，线填充线间距5μm，图档起始角度0°，自动旋转填充角度45°；

1.3、设置激光器加工参数：

油墨层：输出功率3W、振镜扫描速度1700mm/s、频率1000KHz、开光延时150us、关光延时0us、加工次数1次；

炫彩膜层：输出功率1W、振镜扫描速度3000mm/s、频率1000KHz、开光延时150us、关光延时0us、加工次数6次；

OC0膜层：输出功率2W、振镜扫描速度2500mm/s、频率1000KHz、开光延时150us、关光延时0us、加工次数3次；

1.4、打开抽尘装置和离子吹气装置，开始打标；

1.5、将打标后的玻璃样品分别进行透光率测试和强度测试，并将强度测试结果与空白样进行比较。

对空白样进行强度测试，强度在3000N左右，工艺需求样品强度在1470N以上；空白样经纳秒激光器去除镀层后，强度降为500N，不满足工艺样品强度要求；而采用本实施例提供的工艺方法，空白样经紫外皮秒激光器去除镀层后，强度在2500N以上，满足工艺需求样品强度在1470N以上的要求；对本实施例提供的去除镀层的玻璃样品进行透光率测试，在940nm波段，透光率能达到90%以上，满足工艺需求。

本实施例将紫外皮秒激光器发出的激光束通过反射镜将光路传输到振镜及透镜后聚焦于玻璃样品上油墨层表面，光路中装配有扩束镜，可通过改变激光光斑大小以及改变其它的参数，沿图档路径扫描烧蚀，去除玻璃样品表层的油墨层、炫彩膜层及OC0膜层，且不损伤表面玻璃，玻璃表面光滑干净，同时透光率在特定波段（940nm波段）下能够达到90%以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：待去除涂层的玻璃样品表面从上到下依次设有油墨层、炫彩膜层和OC0膜层，该方法包括如下步骤：

步骤1、采用制图软件制作图档；

步骤2、调节激光光路，使激光器发出的光束聚焦于玻璃样品的油墨层表面；

步骤3、采用CCD视觉系统对玻璃样品的加工位置进行准确定位；

步骤4、通过运动控制系统将玻璃样品移动到指定的加工位置；

步骤5、设定激光器加工参数，对图档进行扫描烧蚀，依次去除玻璃样品表面的油墨层、炫彩膜层和OC0膜层；每扫描烧蚀图档加工一次，图档旋转一定的角度；每去除一层，改变一次激光器加工参数。

2.如权利要求1所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：所述步骤5具体为：

步骤501：设置激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，重复扫描烧蚀图档加工若干次，直至去除玻璃样品表面的油墨层；

步骤502：改变激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，重复扫描烧蚀图档加工若干次，直至玻璃样品表面的炫彩膜层去除干净；

步骤503：再次改变激光器加工参数，激光沿图档设定路径进行扫描烧蚀，扫描烧蚀图档重复加工若干次，直至去除玻璃样品表面的OC0膜层；

其中，每扫描烧蚀图档加工一次，图档旋转一定的角度。

3.如权利要求2所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：每加工一次，图档旋转的角度为45°或90°或180°。

4.如权利要求1所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：所述油墨层的厚度为40~50μm，所述炫彩膜层的厚度为0.1~0.4μm，所述OC0膜层的厚度为1~2μm。

5.如权利要求1所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：图档的填充方式为双向填充，填充线条的间距3~6μm。

6.如权利要求1所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：所述玻璃样品位于真空吸附平台上，所述激光器及所述CCD视觉系统均位于所述运动控制系统的垂直方向上，通过所述运动控制系统控制所述真空吸附平台的移动来准确定位所述玻璃样品。

7.如权利要求6所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：所述真空吸附平台的上方设有抽尘装置和离子吹气装置，所述抽尘装置的吸尘口和所述离子吹气装置的吹气口均对向玻璃样品加工位置。

8.如权利要求1所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：所述激光器的扫描速度为1000~5000mm/s。

9.如权利要求1所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：所述激光器的输出功率为0.5~6W，输出频率为200~1000KHz。

10.如权利要求1所述的一种激光去除玻璃表面多层涂层的工艺方法，其特征在于：所述激光器采用紫外皮秒激光器，波长为355nm，脉宽＜10ps。