TWI608999B - 化學強化玻璃的切割方法 - Google Patents

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Description

化學強化玻璃的切割方法
本發明關於一種玻璃的切割方法，尤其是一種化學強化玻璃的切割方法。
普通玻璃一般無法直接應用在電子產品中，而需要進行強化後才可使用。習知化學強化強化玻璃，主要是將一般的矽酸鈉成份的普通玻璃浸入硝酸鉀溶液中，進行化學離子交換，使普通玻璃表面強度提升，以得到化學強化玻璃。
由於矽酸鈉玻璃含有結構較不緊密的鈉離子，因此普通玻璃具有易碎特質，經過化學強化後，將鈉離子轉變成為結構性較強的鉀離子，可使玻璃不容易破碎，即使遭到非常強的外力衝擊，通常也僅會出現裂痕，表面通常仍會連結在一起，不至於出現碎片，可大幅提升做為隨身攜帶性產品的安全性。
玻璃經過化學強化後，利用傳統CNC技術將化學強化玻璃切割成適合電子產品的尺寸；或者，採用CNC技術先將普通玻璃切割成一定尺寸，然後進行化學強化。惟，CNC技術易造成結構缺陷，影響玻璃的切割良率。
有鑑於此，有必要提供一種可提高切割良率的化學強化玻璃的切割方法。
一種化學強化玻璃的切割方法，所述化學強化玻璃包括第一應力層、內拉伸區和第二應力層，所述內拉伸區位於所述第一應力層和第二應力層之間，所述方法包括：採用一綠光脈波雷射切割所述第一應力層，所述綠光脈波雷射包括脈波持續時間為飛秒的雷射和脈波持續時間為奈秒的雷射；採用一紫外光脈波雷射切割所述內拉伸層，所述紫外光脈波雷射包括脈波持續時間為飛秒的雷射和脈波持續時間為奈秒的雷射；採用所述綠光脈波雷射切割所述第二應力層。
相較於先前技術，本實施例化學強化玻璃的切割方法採用不同的雷射切割化學強化玻璃的壓縮層和內拉伸層，而綠光雷射和紫外雷射的脈衝寬度為奈秒和飛秒級別，短脈波能產生電漿離子，以達到提升切割面品質及切割良率，同時省略二次加工之成本。
10‧‧‧化學強化玻璃
11‧‧‧第一應力層
12‧‧‧第二應力層
13‧‧‧內拉伸層
20‧‧‧平臺
30‧‧‧冷卻源
31‧‧‧流道
32‧‧‧冷卻介質
40‧‧‧綠光脈波雷射
41‧‧‧第一綠光雷射
42‧‧‧第二綠光雷射
50‧‧‧紫外脈波雷射
51‧‧‧第一紫外雷射
52‧‧‧第二紫外雷射
圖1是離子交換強化玻璃的結構示意圖。
圖2是切割第一應力層的示意圖。
圖3是切割內拉伸層的示意圖。
圖4是切割第二應力層的示意圖。
請參閱圖1，化學強化玻璃10包括第一應力層11、第二應力層12以及位於第一應力層11和第二應力層12之間的內拉伸層13。化學強化玻璃10可以為採用離子交換法強化而成，例如採用結構性較強的鉀離子替換鈉離子。
第一應力層11和第二應力層12保持在壓縮應力狀態，以為化學強化玻璃10提供強度；內拉伸層13處於拉伸應力之下，補償第一應力層11和第二應力層12的壓縮應力，使得壓縮應力和拉伸應力兩種力相互平衡，化學強化玻璃10不至於破裂。
第一應力層11、第二應力層12和內拉伸層13對光的折射不同，故，可以通過偏光檢測區分相鄰層。
如圖2所示，在切割前，先將化學強化玻璃10置於平臺20上的冷卻源30上，冷卻源30的面積大於等於化學強化玻璃10的面積，以使整個化學強化玻璃10全部位於冷卻源30上。冷卻源30具有流道31，冷卻介質32可以在流道31內往復循環流動，以均勻冷卻化學強化玻璃10。
當然，冷卻源30也可以位於平臺20的下方，只要能夠冷卻化學強化玻璃10即可；冷卻介質32可以為水、乙醇等單一介質或混合介質。
然後採用綠光脈波雷射40切割第一應力層11，綠光脈波雷射40包括脈波持續時間為飛秒(femtosecond，fs)的第一綠光雷射41和脈波持續時 間為奈秒(nanosecond，ns)的第二綠光雷射42。第一綠光雷射41和第二綠光雷射42的波長均為532奈米。
第一綠光雷射41和第二綠光雷射42分別從不同的雷射頭發出，匯合後同時照射到第一應力層11上，隨著綠光雷射40的不斷移動，第一應力層11被切割。在切割過程中，利用偏光檢測來判斷是否切割穿透。
另外，第一綠光雷射41和第二綠光雷射42是經過放大，然後在圖2中加以示意。
如圖3所示，當第一應力層11被綠光雷射40切割後，採用紫外脈波雷射50切割內拉伸層13，紫外脈波雷射50包括脈波持續時間為飛秒的第一紫外雷射51和脈波持續時間為奈秒的第二紫外雷射52。第一紫外雷射51和第二紫外雷射52的波長均為335奈米。
第一紫外雷射51和第二紫外雷射52分別從不同的雷射頭發出，匯合後同時照射到內拉伸層13上，隨著紫外雷射50的不斷移動，內拉伸層13被切割。同樣，在切割過程中，利用偏光檢測來判斷是否切割穿透。
另外，第一紫外雷射51和第二紫外雷射52是經過放大，然後在圖3中加以示意。
如圖4所示，當內拉伸層13被紫外雷射50切割後，再次採用綠光雷射40切割第二應力層12。
採用不同的脈波雷射切割化學強化玻璃10的壓縮層和內拉伸層，而綠光雷射和紫外雷射的脈衝寬度為奈秒和飛秒級別，短脈波能產生電漿離子，以達到提升切割面品質及切割良率，同時省略二次加工(邊緣拋光)之成本。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧化學強化玻璃
11‧‧‧第一應力層
12‧‧‧第二應力層
13‧‧‧內拉伸層
20‧‧‧平臺
30‧‧‧冷卻源
40‧‧‧綠光脈波雷射
41‧‧‧第一綠光雷射
42‧‧‧第二綠光雷射

Claims (6)

  1. 一種化學強化玻璃的切割方法，所述化學強化玻璃包括第一應力層、內拉伸區和第二應力層，所述內拉伸區位於所述第一應力層和第二應力層之間，所述方法包括：採用一綠光脈波雷射切割所述第一應力層，所述綠光脈波雷射包括脈波持續時間為飛秒的雷射和脈波持續時間為奈秒的雷射；採用一紫外光脈波雷射切割所述內拉伸層，所述紫外光脈波雷射包括脈波持續時間為飛秒的雷射和脈波持續時間為奈秒的雷射；採用所述綠光脈波雷射切割所述第二應力層。
  2. 如請求項第1項所述的化學強化玻璃的切割方法，其中，所述飛秒的雷射和奈秒的雷射分別有不同的雷射頭發出，匯合後同時照射到所述化學強化玻璃上以切割所述化學強化玻璃。
  3. 如請求項第1項所述的化學強化玻璃的切割方法，其中，所述化學強化玻璃置於一冷卻源上方，所述冷卻源的形狀和所述化學強化玻璃的形狀相同。
  4. 如請求項第3項所述的化學強化玻璃的切割方法，其中，所述冷卻源的面積大於等於所述化學強化玻璃的面積。
  5. 如請求項第3項所述的化學強化玻璃的切割方法，其中，所述冷卻源容納有水。
  6. 如請求項第1-5項任一項所述的化學強化玻璃的切割方法，其中，利用偏光檢測來判斷所述第一應力層和內拉伸層是否被切割穿透。
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