TW201708138A - 玻璃工件的切割方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種利用雷射束的玻璃加工物切割方法。所述方法包括：藉由向上述玻璃加工物照射第一雷射束而切割玻璃加工物的步驟；及藉由向上述玻璃加工物的切割面照射第二雷射束而對上述玻璃加工物的切割面進行加工的步驟。上述第一雷射束與第二雷射束具有不同波長。

Description

玻璃工件的切割方法

本發明揭示一種玻璃加工物切割方法，且揭示一種利用雷射束切割玻璃加工物，強化玻璃加工物的切割面的技術。

薄板玻璃的加工及成形自普通製品至保護作為尖端精密製品的顯示裝置的畫面的面板等在整個產業內較為廣泛。可於智慧型手機或與其相似的便攜設備的罩蓋玻璃中常用上述薄板玻璃，需根據應用的製品切割薄板玻璃。

薄板玻璃的切割大致可應用機械方式及雷射加工方式。機械方式是利用切割輪切割薄板玻璃，於該情形時，具有難以將玻璃的切割面形狀製成曲面的缺點。並且，若利用雷射切割薄板玻璃，則具有切割面的表面粗糙度值較高，切割面易於破損的缺點。

[發明欲解決的課題]

本發明提供一種用以解決上述問題的玻璃加工物切割方法。 [解決課題的手段]

於一觀點中， 提供一種玻璃加工物切割方法，其是利用雷射束者，上述玻璃加工物切割方法包括如下步驟： 藉由向上述玻璃加工物照射第一雷射束而切割玻璃加工物的步驟；及 藉由向上述玻璃加工物的切割面照射第二雷射束而對上述玻璃加工物的切割面進行加工的步驟；且 上述第一雷射束與第二雷射束的波長不同。

上述第一雷射束的波長可為1030 nm至1080 nm。

上述第二雷射束的波長可為9.4 μm至10.6 μm。

於對上述玻璃加工物的切割面進行加工的步驟中，可向上述玻璃加工物的切割面照射上述第二雷射束2秒至3秒。

於切割上述玻璃加工物的步驟中，可沿曲線照射上述第一雷射束，以便上述玻璃加工物的切割面成為曲面。

上述第一雷射束可為具有100 ps至1 fs的脈寬的脈衝雷射束。

於另一觀點中， 提供一種玻璃加工物切割裝置，其是利用雷射束者，上述玻璃加工物切割裝置包括： 第一光源，其藉由向上述玻璃加工物照射第一雷射束而切割玻璃加工物；及 第二光源，其藉由向上述玻璃加工物的切割面照射第二雷射束而對上述玻璃加工物的切割面進行加工。

上述第一雷射束的波長可為1030 nm至1080 nm。

上述第二雷射束的波長可為9.4 μm至10.6 μm。

上述第二光源可為CO₂ 雷射光源。

上述第一雷射束可為具有100 ps至1 fs的脈寬的脈衝雷射束。 [發明效果]

根據例示性的實施例，自光源照射的雷射束可變為強度分佈幾乎均勻的線光束而提高雷射加工的品質。

於以下圖式中，相同的參照符號代表相同的構成要素，於圖式中，為了說明的明確性及便利性，可誇張表示各構成要素的尺寸。另一方面，以下所說明的實施例僅為示例，可根據這些實施例實現各種變形。

第1、第2等用語可用於說明各種構成要素，但構成要素不應受用語的限定。用語僅以自其他構成要素區分一個構成要素為目的而使用。

只要未於文中明確地表示其他含義，則單數的表達包括複數的表達。並且，於記載為某個部分“包括”某個構成要素時，只要無特別相反的記載，則意味著可更包括其他構成要素，而並非是指排除其他構成要素。

並且，說明書中所記載的“…部”、“模組”等用語是指對至少一個功能或動作進行處理的單位。

圖1是例示性的實施例的玻璃加工物切割方法的流程圖。並且，圖2是概略性地表示用以實施圖1所示的玻璃加工物切割方法的玻璃加工物切割裝置的情況的圖。

參照圖1及圖2，例示性的實施例的玻璃加工物切割方法可包括藉由向玻璃加工物10照射第一雷射束而切割玻璃加工物10的步驟S110。玻璃加工物10可包括薄板玻璃、玻璃板等。玻璃加工物10的切割形狀及尺寸可根據使用玻璃加工物10的製品的種類而不同。切割及加工而成的玻璃加工物10可使用於行動電話的罩蓋玻璃或顯示裝置的面板等。

於切割玻璃加工物10的步驟S110中，可利用玻璃加工物切割裝置的第一光源110a。第一光源110a可射出具有1030 nm至1080 nm的波長的第一雷射束。此種第一光源110a可例示性地由摻釹釔鋁石榴石（neodymium-doped yttrium aluminium garnet，Nd:YAG；Nd:Y₃ Al₅ O₁₂ ）雷射實現，但實施例並不限制於此。第一光源110a可藉由向玻璃加工物10照射第一雷射束而切割玻璃加工物10。如圖2所示，可於第一光源110a與玻璃加工物10之間設置第1光束傳輸光學系統。第1光束傳輸光學系統可調節自第一光源110a出射的第一雷射束的光束尺寸、及第一雷射束照射至玻璃加工物10的位置。並且，第1光束傳輸光學系統可包括將第一雷射束聚焦至玻璃加工物10上的第1聚光單元120a。圖2所示的第1光束傳輸光學系統的構成僅為示例，可包括於第1光束傳輸光學系統的光學裝置的構成及個數可不同。

並且，自第一光源射出的第一雷射束可為超短脈衝雷射或極超短脈衝雷射。即，脈衝雷射的脈寬可為皮秒（ps，pico second，10^-12 second，超短）至飛秒（femto second，10^-15 second，極超短）。並且，可根據作為加工對象的玻璃加工物的厚度及特性，以具有數百皮秒至飛秒的範圍的方式選擇第一雷射束的脈寬。更佳為，亦能夠以成為1 ps至1 fs的方式進行選擇。於具有超短脈寬或極超短脈寬的脈衝雷射的情形時，可傳輸高效率的能量而光滑地加工切割面。並且，於利用具有超短脈寬或極超短脈寬的雷射束對玻璃加工物進行加工的情形時，僅對加工區域及鄰接於加工區域的部分產生影響，從而亦可對之後可能進行的追加加工提供耐久性。於切割玻璃加工物的步驟S110中，可將玻璃加工物切割成各種形狀。於切割玻璃加工物的步驟S110中，利用第一雷射束切割玻璃加工物10，因此玻璃加工物10的切割形狀可不受限。

圖3是例示性地表示於切割玻璃加工物的步驟S110中切割出的玻璃加工物10的切割面S1的圖。

參照圖3，於切割玻璃加工物的步驟S110中，可使玻璃加工物10的切割面S2成為曲面。為此，第一光源110a可於玻璃加工物10上沿曲線將第一雷射束照射至玻璃加工物10。

圖4是表示於切割玻璃加工物的步驟S110中切割出的玻璃加工物10的切割面S1的另一例的圖。

參照圖4，於切割玻璃加工物的步驟S110中，可使玻璃加工物10的切割面S1成為平面。為此，第一光源110a可於玻璃加工物10上沿直線將第一雷射束照射至玻璃加工物10。

如圖3及圖4所示，若利用第一光源110a的第一雷射束切割玻璃加工物10，則可使玻璃加工物10的切割面形狀實現各種變形。即，與利用切割輪的機械切割方式不同，玻璃加工物10的切割形狀的變形可不受限。藉此，可容易地根據應用玻璃加工物10的製品而改變玻璃加工物10的加工形狀。

於利用第一光源110a切割玻璃加工物10時，玻璃加工物的切割面S1、S2的表面粗糙度值（Roughness Average：Ra）會較高。圖5是表示圖4所示的玻璃加工物10的切割面S1的表面粗糙度的圖。

參照圖5，可知於利用第一雷射束切割玻璃加工物10時，玻璃加工物10的切割面並不光滑。若玻璃加工物10的切割面的表面粗糙度值較高，則有於其他加工製程中破損之虞，且會不易與其他零件結合。為此，需對利用第一雷射束切割出的玻璃加工物10的切割面S1、S2進行加工。

作為對玻璃加工物10的切割面S1、S2進行加工的例，有利用倒角設備對玻璃加工物10的切割面實施倒角製程的方法。然而，於實施倒角製程的情形時，會為了設置倒角設備而需要更多的費用、時間及倒角設備的設置空間。並且，有因倒角製程中產生的粉塵等而污染作業環境之虞，且具有如下缺點：為了去除欲進行倒角製程而塗佈至玻璃加工物10的切削油，需要另外的清洗製程。另外，於倒角製程中，玻璃加工物10會破損，從而亦會使產率下降。

為了不經由上述倒角製程而對玻璃加工物10的切割面進行加工，例示性的實施例的玻璃加工物切割方法可利用第二雷射束對玻璃加工物10的切割面進行加工。

再次參照圖1及圖2，例示性的實施例的玻璃加工物切割方法可包括藉由向玻璃加工物10的切割面照射第二雷射束而對玻璃加工物10的切割面進行加工的步驟S120。於對玻璃加工物10的切割面進行加工的步驟S120中，因第二雷射束而於玻璃加工物10發生熱反應，藉此玻璃加工物10的切割面的表面會變光滑。並且，可強化玻璃加工物10的切割面的拉伸強度。

於對玻璃加工物10的切割面進行加工的步驟S120中，可利用玻璃加工物切割裝置的第二光源110b。自第二光源110b出射的第二雷射束可具有與自第一光源110a出射的第一雷射束不同的波長。第一雷射束可具有適於切斷玻璃加工物10所包括的化合物的結合關係而切割玻璃加工物10的波長。相反地，第二雷射束可具有可於玻璃加工物10的切割面引起熱反應的波長。因此，第二雷射束可具有與第一雷射束不同的波長。

自第二光源110b出射的第二雷射束的波長例示性地大致可為9.4 μm至10.6 μm。若第二雷射束的波長具有上述波長範圍內的值，則可藉由第二雷射束而於玻璃加工物10的切割面的表面引起熱反應。另外，會因上述熱反應而玻璃加工物的切割面變光滑，切割面的拉伸強度變強。

為了滿足上述第二雷射束的波長範圍，第二光源110b例示性地可為CO₂ 雷射光源。使第二光源110b與第一光源110a藉由不同的介質出射雷射束，藉此第一雷射束與第二雷射束的波長會不同。

如圖2所示，可於第二光源110b與玻璃加工物10之間設置第2光束傳輸光學系統。第2光束傳輸光學系統可調節自第二光源110b出射的第二雷射束的光束尺寸、及第二雷射束照射至玻璃加工物10的位置。並且，第2光束傳輸光學系統可包括將第二雷射束聚焦至玻璃加工物10上的第2聚光單元120b。圖2所示的第2光束傳輸光學系統的構成僅為示例，可包括於第2光束傳輸光學系統的光學裝置的構成及個數可不同。

圖6是表示向圖5所示的玻璃加工物10的切割面照射第二雷射束的情形時的切割面形狀的變化的圖。

參照圖6，自第二光源110b向玻璃加工物10的切割面S1照射第二雷射束，藉此玻璃加工物10的切割面S1的表面會發生變化。玻璃加工物10的切割面S1的表面會根據照射第二雷射束的方向及照射時間而發生變化。然而，若過長時間地向玻璃加工物10照射第二雷射束，則會使玻璃加工物的物性發生變化或玻璃加工物10的切割面形狀變得不可控制。因此，向玻璃加工物10的切割面照射第二雷射束的時間可調節為大致2秒至3秒左右。並且，第二雷射束的輸出功率可保持為大致500 W以上。

如圖6所示，根據第二雷射束的照射量及照射方向，玻璃加工物10的切割面S1可如第1切割面S3般變成曲面，亦可如第2切割面S4般變成平面。圖6所示的切割面形狀的變化例僅為示例，實施例並不限制於此。

圖7及圖8是表示圖6所示的玻璃加工物10的切割面因第二雷射束而發生變化的例的圖。

參照圖7，玻璃加工物10的切割面S3可成為曲面。並且，玻璃加工物10的切割面S3的表面粗糙度值會變小。另外，參照圖8，玻璃加工物10的切割面S4可成為平面。並且，玻璃加工物10的切割面S4的表面粗糙度值會變小。如圖7及圖8所示，若自包括CO₂ 雷射的第二光源110b向玻璃加工物10的切割面照射第二雷射束，則玻璃加工物10的切割面S3、S4的表面粗糙度值會變小。不僅如此，玻璃加工物10的切割面S3、S4的拉伸強度會變強。

以上，參照圖1至圖8，對例示性的實施例的玻璃加工物切割方法及裝置進行了說明。根據實施例，於利用第一雷射束切割玻璃加工物10後，可利用波長不同於第一雷射束的第二雷射束對玻璃加工物10的切割面進行加工。藉此，可改善玻璃加工物10的切割面的表面粗糙度值及拉伸強度。

於以上說明中，具體地記載有多個事項，但這些事項並不限定發明的範圍，而應解釋為較佳的實施例的示例。因此，本發明的範圍不應由所說明的實施例界定，而應由申請專利範圍中所記載的技術思想界定。

10‧‧‧玻璃加工物
110a‧‧‧第一光源
110b‧‧‧第二光源
120a‧‧‧第1聚光單元
120b‧‧‧第2聚光單元
S1、S2、S3、S4‧‧‧切割面
S110、S120‧‧‧步驟

圖1是例示性的實施例的玻璃加工物切割方法的流程圖。 圖2是概略性地表示用以實施圖1所示的玻璃加工物切割方法的玻璃加工物切割裝置的情況的圖。 圖3是例示性地表示於切割玻璃加工物的步驟中切割出的玻璃加工物的切割面的圖。 圖4是表示於切割玻璃加工物的步驟中切割出的玻璃加工物的切割面的另一例的圖。 圖5是表示圖4所示的玻璃加工物的切割面的表面粗糙度的圖。 圖6是表示第二雷射束照射至圖5所示的玻璃加工物的切割面的情形時的切割面形狀的變化的圖。 圖7及圖8是表示圖6所示的玻璃加工物的切割面因第二雷射束而發生變化的例的圖。

S110、S120‧‧‧步驟

Claims (11)

1. 一種玻璃加工物切割方法，其是利用雷射束者，所述玻璃加工物切割方法包括如下步驟： 藉由向所述玻璃加工物照射第一雷射束而切割所述玻璃加工物的步驟；以及 藉由向所述玻璃加工物的切割面照射第二雷射束而對所述玻璃加工物的切割面進行加工的步驟；且 所述第一雷射束與所述第二雷射束的波長不同。
2. 如申請專利範圍第1項所述的玻璃加工物切割方法，其中所述第一雷射束的波長為1030 nm至1080 nm。
3. 如申請專利範圍第1項所述的玻璃加工物切割方法，其中所述第二雷射束的波長為9.4 μm至10.6 μm。
4. 如申請專利範圍第3項所述的玻璃加工物切割方法，其於對所述玻璃加工物的切割面進行加工的步驟中，向所述玻璃加工物的切割面照射所述第二雷射束2秒至3秒。
5. 如申請專利範圍第1項所述的玻璃加工物切割方法，其於切割所述玻璃加工物的步驟中沿曲線照射所述第一雷射束，以便所述玻璃加工物的切割面成為曲面。
6. 如申請專利範圍第1項所述的玻璃加工物切割方法，其中所述第一雷射束為具有100 ps至1 fs的脈寬的脈衝雷射束。
7. 一種玻璃加工物切割裝置，其是利用雷射束者，所述玻璃加工物切割裝置包括： 第一光源，其藉由向所述玻璃加工物照射第一雷射束而切割所述玻璃加工物；以及 第二光源，其藉由向所述玻璃加工物的切割面照射第二雷射束而對所述玻璃加工物的所述切割面進行加工。
8. 如申請專利範圍第7項所述的玻璃加工物切割裝置，其中所述第一雷射束的波長為1030 nm至1080 nm。
9. 如申請專利範圍第7項所述的玻璃加工物切割裝置，其中所述第二雷射束的波長為9.4 μm至10.6 μm。
10. 如申請專利範圍第7項所述的玻璃加工物切割裝置，其中所述第二光源為CO₂ 雷射光源。
11. 如申請專利範圍第7項所述的玻璃加工物切割裝置，其中所述第一雷射束為具有100 ps至1 fs的脈寬的脈衝雷射束。