CN214185743U - 一种基于激光实现盖板整版制程系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光加工技术领域，具体提供了一种基于激光实现盖板整版制程系统，基于激光实现盖板整版制程系统，包括CCD定位相机、加工平台、直线电机、激光器，以及依次位于激光器的出射光路上的扩束准直镜及贝塞尔切割头；直线电机的输出轴与加工平台连接，玻璃工件安装在加工平台上，且玻璃工件位于CCD定位相机的拍摄范围及贝塞尔切割头加工范围内。以整版印刷方式对玻璃工件进行丝印并镀膜；将整版的玻璃工件的切片产品进行下片分离。激光切割后不直接下片，待后续工艺完成后最后下片，解决玻璃单粒制程过程中产能低，成本高等问题，实现整版工艺制程，达到了批量生产，并提高玻璃产品的加工效率、稳定性、一致性及良率。

Description

一种基于激光实现盖板整版制程系统

技术领域

本实用新型属于激光加工技术领域，具体涉及一种基于激光实现盖板整版制程系统。

背景技术

随着电子产品的迅猛发展，尤其是智能手机、摄像机等都在朝着体积更薄、重量更轻的方向发展。而这些电子产品都离不开玻璃薄板，目前，电子产品上的玻璃保护盖板的厚度大部分为0.3-1.5mm，原有的工艺制程为单粒制程：先将玻璃用刀轮切割成比图形尺寸略大的矩形，然后利用CNC精雕机将其雕刻成产品图形，后续对其单粒完成钢化再丝印镀膜。此工艺流程的缺点为：效率慢导致产能较低；玻璃原材浪费较多，拉高成本，利润降低。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于激光实现盖板整版制程系统。以解决玻璃单粒制程过程中产能低，成本高等问题。

为此，本实用新型提供了一种基于激光实现盖板整版制程系统，包括CCD定位相机、加工平台、直线电机、激光器，以及依次位于所述激光器的出射光路上的扩束准直镜及贝塞尔切割头；

所述直线电机的输出轴与加工平台连接，玻璃工件安装在所述加工平台上，且所述玻璃工件位于所述CCD定位相机的拍摄范围及所述贝塞尔切割头加工范围内。

优选地，所述激光器为采用脉冲宽度范围在皮秒至飞秒的激光器，激光器产生的聚焦激光束入射到待切割的玻璃工件的整个横截面上，且分别以相同能量光束对齐聚焦于玻璃工件的上表面及下表面。

优选地，所述激光器产生的激光束的脉冲宽度范围为100飞秒-10皮秒、波长为1064纳米以及单点能量范围为100uj-500uj。

优选地，所述贝塞尔切割头焦点深度为0.1～2.0mm聚焦光斑的直径范围为2微米～4微米。

优选地，所述贝塞尔切割头的激光切割线缝的宽度为2um～4um。

优选地，还包括化学刻蚀装置，所述化学蚀刻装置采用药水配方为氢氟酸浓度5％-15％，硫酸浓度2％-5％，蚀刻速率为0.5-1.3mm/h。

优选地，所述玻璃工件的厚度范围为0.3mm-1.5mm。

优选地，所述玻璃工件为钠钙硅玻璃或则硼酸盐玻璃。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于激光实现盖板整版制程系统，基于激光实现盖板整版制程系统，包括CCD定位相机、加工平台、直线电机、激光器，以及依次位于激光器的出射光路上的扩束准直镜及贝塞尔切割头；直线电机的输出轴与加工平台连接，玻璃工件安装在加工平台上，且玻璃工件位于CCD定位相机的拍摄范围及贝塞尔切割头加工范围内。包括采用激光对待切割的玻璃工件进行切片得到多个切片产品，且切割后的各切片产品不下片仍置于原位；通过化学蚀刻将玻璃工件减薄到切片产品所需厚度并将激光切割的切缝扩大形成倒角；将整版的玻璃工件放置在钢化炉中钢化，提高玻璃自身物理强度；以整版印刷方式对玻璃工件进行丝印并镀膜；将整版的玻璃工件的切片产品进行下片分离。激光切割后不直接下片，待后续工艺完成后最后下片，解决玻璃单粒制程过程中产能低，成本高等问题，实现整版工艺制程，达到了批量生产，并提高玻璃产品的加工效率、稳定性、一致性及良率。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型基于激光实现盖板整版制程系统的系统框架图；

图2是本实用新型基于激光实现盖板整版制程系统的激光切割整版外形图；

图3是本实用新型基于激光实现盖板整版制程系统的化学蚀刻效果图；

图4是本实用新型基于激光实现盖板整版制程系统的工艺流程细化图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实用新型提供了一种基于激光实现盖板整版制程系统，如图1至图4所示，包括以下步骤：

S1：采用激光对待切割的玻璃工件进行切片得到多个切片产品，且切割后的各切片产品不下片仍置于原位；

S2：通过化学蚀刻将玻璃工件减薄到切片产品所需厚度并将激光切割的切缝扩大形成倒角；

S3：将整版的玻璃工件放置在钢化炉中钢化，提高玻璃自身物理强度；

S4：以整版印刷方式对玻璃工件进行丝印并镀膜；

S5：将整版的玻璃工件的切片产品进行下片分离。

具体地，在一块玻璃上激光切割很多产品，如图2所示。激光切割后不直接下片，待后续工艺完成后最后下片。旨在弥补现有技术中存在的不足，解决玻璃单粒制程过程中产能低，成本高等问题，并提高玻璃产品稳定性及良率。

激光加工采用的是贝塞尔光束成丝切割技术，由于贝塞尔光束主极大在很长的区间内尺寸保持一致，相当于光针。高功率密度的贝塞尔光束主极大，可以在玻璃内产生丝状激光切割线缝，每个丝状激光切割线缝的宽度约为2um～4um，长度可以贯穿玻璃，多个丝状激光切割线缝连接起来则形成宽度为2um～4um的切割线。根据切割参数不同，每个丝状激光切割线缝的间距可以通过位置同步技术(PSO)调整。当PSO的值在3um左右时，具体地为2um～4um，切割线上的激光切割线缝点完全连接。

优选的方案，对于封闭图形，2um～4um宽的激光切割线，切缝处的摩擦力非常大，封闭区域内的材料很难正常脱落。因此，贝塞尔光束成丝切割技术切割只能得到插孔轮廓线，需要采用化学蚀刻方法对切割线缝做倒角处理，如图3所示。在贝塞尔光束产生的成丝激光切割线缝区内，玻璃的网络结构被破坏，其表面积比玻璃面板表面大很多。而氢氟酸可以与玻璃发生化学反应，相比于面板表面，切割点(激光切割线缝区)的腐蚀速率更快。

优选的方案，所述激光束的脉冲宽度范围为100飞秒-10皮秒，波长为1064纳米以及单点能量范围为100uj-500uj。经过反复试验验证该参数属性的激光束的加工效果最佳。

优选的方案，所述激光束聚焦于玻璃整个横截面，所使用的贝塞尔切割头焦点深度为0.1-2.0mm聚焦光斑的直径范围为2微米-4微米。

优选的方案，化学蚀刻所用药水配方：氢氟酸浓度5％-15％，硫酸浓度2％-5％。蚀刻速率为0.5-1.3mm/h。

优选的方案，所述玻璃工件的厚度范围为0.3mm-1.5mm。

优选的方案，所述玻璃工件为钠钙硅玻璃或则硼酸盐玻璃。

优选的方案，所述激光束的聚焦处理过程包括：所述激光束经扩束准直镜扩束处理；扩束后的激光束会通过贝塞尔切割头聚焦在玻璃上，将玻璃横截面成丝，形成方向可控制的激光切割线缝。在贝塞尔光束产生的成丝激光切割线缝区内，玻璃的网络结构被破坏，其表面积比玻璃面板表面大很多。而氢氟酸可以与玻璃发生化学反应，相比于面板表面，切割点(激光切割线缝区)的腐蚀速率更快。

该方法包括脉冲宽度范围在皮秒至飞秒，激光束在玻璃工件上按预先设定的路径由高精度微米级直线电机进行加工，形成一定形状的玻璃产品。本实用新型通过激光束聚焦于玻璃工件上，利用超短脉冲宽度实现对玻璃工件的切割，再加上化学腐蚀，钢化，实现整版工艺制程。

本实用新型还提供了一种基于激光实现盖板整版制程的系统，所述系统用于实现如前任一项所述的基于激光实现盖板整版制程系统。相同的操作步骤方法与前述的基于激光实现盖板整版制程系统一致，在此不再赘述。下面针对系统做下详细的介绍。

具体地，如图1所示，包括以下步骤：采用脉冲宽度范围在皮秒至飞秒的激光器1；激光器1产生的激光经过扩束准直镜2后,到达贝塞尔切割头3，从贝塞尔切割头3出来的脉冲宽度范围为100飞秒-10皮秒、波长为1064纳米以及单点能量范围为100uj-500uj的激光束经过聚焦得到聚焦激光束5，聚焦光束5再入射到待切割的玻璃工件7的整个横截面上，上表面及下表面都要有相同能量光束聚焦；激光束5通过贝塞尔切割头3和高精度微米级直线电机4，在玻璃工件7的整个横截面按预先设定的路径进行加工。其中，聚焦激光束5的定位采用CCD定位6技术。

具体到本实施例，如图4所示，

a.先利用激光加工形成如图1所举例的切割产品图；

b.利用氢氟酸将玻璃减薄到产品所需厚度并将激光切割的切缝扩大形成倒角，方便后期下片；

c.将整版玻璃放置在钢化炉中钢化，提高玻璃自身物理强度；

d.丝印镀膜由原来的单例印刷改变成整版印刷，大大提高产能，且前端工艺不影响其品质；

将玻璃放置在与之配套的下片治具上。挤压玻璃使其产品与外框分离，完成盖板玻璃的制作，最后刻打包发货。

具体地，在一块玻璃上激光切割很多产品，如图2所示。激光切割后不直接下片，待后续工艺完成后最后下片。旨在弥补现有技术中存在的不足，解决玻璃单粒制程过程中产能低，成本高等问题，并提高玻璃产品稳定性及良率。

激光加工采用的是贝塞尔光束成丝切割技术，由于贝塞尔光束主极大在很长的区间内尺寸保持一致，相当于光针。高功率密度的贝塞尔光束主极大，可以在玻璃内产生丝状激光切割线缝，每个丝状激光切割线缝的宽度约为2um～4um，长度可以贯穿玻璃，多个丝状激光切割线缝连接起来则形成宽度为2um～4um的切割线。根据切割参数不同，每个丝状激光切割线缝的间距可以通过位置同步技术(PSO)调整。当PSO的值在3um左右时，具体地为2um～4um，切割线上的激光切割线缝点完全连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于激光实现盖板整版制程系统，包括采用激光对待切割的玻璃工件进行切片得到多个切片产品，且切割后的各切片产品不下片仍置于原位；通过化学蚀刻将玻璃工件减薄到切片产品所需厚度并将激光切割的切缝扩大形成倒角；将整版的玻璃工件放置在钢化炉中钢化，提高玻璃自身物理强度；以整版印刷方式对玻璃工件进行丝印并镀膜；将整版的玻璃工件的切片产品进行下片分离。激光切割后不直接下片，待后续工艺完成后最后下片，解决玻璃单粒制程过程中产能低，成本高等问题，实现整版工艺制程，达到了批量生产，并提高玻璃产品的加工效率、稳定性、一致性及良率。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于激光实现盖板整版制程系统，其特征在于：包括CCD定位相机、加工平台、直线电机、激光器，以及依次位于所述激光器的出射光路上的扩束准直镜及贝塞尔切割头；

所述直线电机的输出轴与加工平台连接，玻璃工件安装在所述加工平台上，且所述玻璃工件位于所述CCD定位相机的拍摄范围及所述贝塞尔切割头加工范围内。

2.根据权利要求1所述的基于激光实现盖板整版制程系统，其特征在于，所述激光器为采用脉冲宽度范围在皮秒至飞秒的激光器，激光器产生的聚焦激光束入射到待切割的玻璃工件的整个横截面上，且分别以相同能量光束对齐聚焦于玻璃工件的上表面及下表面。

3.根据权利要求2所述的基于激光实现盖板整版制程系统，其特征在于：所述激光器产生的激光束的脉冲宽度范围为100飞秒-10皮秒、波长为1064纳米以及单点能量范围为100uj-500uj。

4.根据权利要求3所述的基于激光实现盖板整版制程系统，其特征在于：所述贝塞尔切割头焦点深度为0.1～2.0mm聚焦光斑的直径范围为2微米～4微米。

5.根据权利要求1或3所述的基于激光实现盖板整版制程系统，其特征在于：所述贝塞尔切割头的激光切割线缝的宽度为2um～4um。

6.根据权利要求1所述的基于激光实现盖板整版制程系统，其特征在于：所述玻璃工件的厚度范围为0.3mm-1.5mm。

7.根据权利要求1所述的基于激光实现盖板整版制程系统，其特征在于：所述玻璃工件为钠钙硅玻璃或则硼酸盐玻璃。

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