智能手機(jī)顯示屏材料為特殊玻璃,保護(hù)內(nèi)部零件的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)觸摸操控的功能,常規(guī)的手機(jī)顯示屏分為以下四塊玻璃:1.薄膜晶體管;2.晶體材料;3.觸控板;4.鋼化玻璃蓋板;在現(xiàn)有無(wú)線充電及5G通信制造技術(shù)發(fā)展的今天,手機(jī)后殼也采用玻璃減少金屬對(duì)信號(hào)的干擾;整個(gè)3C行業(yè)對(duì)玻璃材料的加工需求逐步擴(kuò)增;
傳統(tǒng)玻璃切割:采用金剛石或合金刀具在玻璃上劃線,在兩側(cè)施加外力,形成裂縫切斷;切割精度低,邊緣易碎裂,同時(shí)需要研磨拋光等二次工序,加工效率低。無(wú)法滿足3C行業(yè)精密微納加工的需求;
皮秒激光玻璃切割:3C電子玻璃切割已遷移到非接觸式少環(huán)境污染技術(shù)性。在快速切割下,它具備邊沿干凈整潔、垂直型好、內(nèi)部結(jié)構(gòu)損害低的優(yōu)勢(shì)。它正變成3C玻璃切割領(lǐng)域的一種新的解決方法。皮秒激光器因?yàn)槊}沖寬度極窄而具備較大的優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用低熱量蔓延的特性,在導(dǎo)熱到周邊材料以前進(jìn)行材料終斷,在延性材料切割中實(shí)際效果優(yōu)良。
皮秒激光3C電子玻璃切割基本原理:
激光器切割實(shí)際效果與材料對(duì)光波長(zhǎng)的吸收深層相關(guān),依據(jù)吸收深層分成表層吸收和人體吸收。在下面所顯示的第四代大猩猩屏幕玻璃的吸收光譜儀中,1064nm光波長(zhǎng)的光透過(guò)率為>92.1%。因而,務(wù)必應(yīng)用材料的人體吸收皮秒激光切割鋁硅酸鹽玻璃。
與此同時(shí),玻璃歸屬于寬帶網(wǎng)絡(luò)空隙電解介質(zhì)材料,皮秒激光具備誘發(fā)本身多光量子吸收的工作能力。如下圖所示,傳統(tǒng)式的光吸收就是指單光子能量超出材料帶空隙,材料吸收單光子,隨后刺激性電子器件費(fèi)米能級(jí)導(dǎo)帶彈跳。皮秒激光具備較高的最高值功率,即使單光子能量小于材料帶空隙,應(yīng)用多光量子吸收還可以完成電子器件費(fèi)米能級(jí)-導(dǎo)帶彈跳。皮秒激光輻射源光量子,多光子吸收材料造成導(dǎo)帶電子器件,較高能電子器件在材料健身運(yùn)動(dòng)中傳出聲子,吸收能量轉(zhuǎn)換到晶格常數(shù),晶格通過(guò)動(dòng)能堆積造成材料融化或設(shè)備損害,完成高品質(zhì)的微生產(chǎn)加工。
皮秒激光根據(jù)雙光透鏡對(duì)焦得到um級(jí)光束,具備高峰期功率。如下圖所示,當(dāng)光束功效于玻璃材料時(shí),光束核心的光照強(qiáng)度小于邊沿,造成材料核心的折光率超過(guò)邊沿,光束核心的散播速度比較慢于邊沿,光束具備非線性光學(xué)克爾效用,以造成自聚焦,并再次提升功率。直到某一閥值材料造成密度低等離子,減少材料核心的折光率,完成光束散焦。在具體切割玻璃中,提升對(duì)焦系統(tǒng)軟件和鏡頭焦距,可完成反復(fù)對(duì)焦/散焦全過(guò)程,產(chǎn)生平穩(wěn)破孔。
傳統(tǒng)式的皮秒激光切割是運(yùn)用震動(dòng)鏡操縱激光束、融化、揮發(fā)或造成內(nèi)應(yīng)力來(lái)切割材料,該方式切割厚玻璃,提升Z軸調(diào)節(jié),完成分層次切割。
現(xiàn)階段,絲切割是一種有效的全過(guò)程,激光器領(lǐng)域有完善的解決方法,在表明領(lǐng)域獲得了普遍的運(yùn)用。如下圖所示,當(dāng)皮秒激光束根據(jù)玻璃材料散播時(shí),與此同時(shí)存有克爾自聚焦和等離子散焦。光束可以在彼此之間的穩(wěn)定平衡中完成遠(yuǎn)距離散播,并在材料中產(chǎn)生μm級(jí)的絲孔,可以在玻璃中增加幾毫米的深層。與激光束對(duì)比,直線電機(jī)操縱玻璃產(chǎn)品工件可以形成很多的絲孔,根據(jù)提升絲孔間隔,沿直徑方位發(fā)生微裂痕。對(duì)有稍微的裂痕的玻璃增加外力作用,提升微裂痕處的內(nèi)應(yīng)力,使玻璃沿微裂痕破裂,做到切割的目地。
試驗(yàn)材料和設(shè)備
玻璃為第四代大猩猩屏幕,鋁硅酸鹽玻璃,薄厚為0.9mm,相對(duì)密度為2.42g/cm3,維氏硬度為596kgf/mm2,沖擊韌性為0.67mpam0.5。如下圖所示,本試驗(yàn)選用的華日激光器30w紅外線皮秒激光器,根據(jù)主震蕩功率放大電路構(gòu)造,可給予高能激光單脈沖,激光器脈沖寬度低于10皮秒激光。
如下圖所示,本試驗(yàn)系統(tǒng)軟件主要包含1064nm金屬-固態(tài)混和皮秒激光器、光束轉(zhuǎn)換系統(tǒng)軟件、光束對(duì)焦系統(tǒng)軟件和真空泵吸咐直線電機(jī)健身運(yùn)動(dòng)服務(wù)平臺(tái),激光發(fā)生器至大功率為32W。試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備為歐米特金相顯微鏡(SEM)和電子顯微鏡,點(diǎn)評(píng)切割邊沿崩邊和邊緣視覺(jué)沖擊。
如下圖所示,具體玻璃切割試品已經(jīng)完成平行線和弧段的持續(xù)切割。崩邊區(qū)操縱在10um之內(nèi),橫截面勻稱磨紗,6英尺玻璃屏生產(chǎn)制造時(shí)間調(diào)節(jié)在10s之內(nèi)。
皮秒激光切割3C玻璃是一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。現(xiàn)階段,觸碰表明玻璃和手機(jī)上側(cè)板玻璃的運(yùn)用已進(jìn)到實(shí)用階段。完成了新玻璃的高效率、成本低切割。從長(zhǎng)久看來(lái),激光器切割玻璃的應(yīng)用具備顯著的優(yōu)點(diǎn),使激光器變成信息內(nèi)容表明行業(yè)生產(chǎn)制造的行得通方式,而不是傳統(tǒng)式的機(jī)械設(shè)備切割。