隨著脆性材料應(yīng)用越來(lái)越廣,常見的脆性材料有手機(jī)、電視、電腦顯示屏,LED和OLED產(chǎn)品以及其他微電子次產(chǎn)品,集成電路的玻璃基板、光學(xué)器件、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體等。
早在前幾年,工業(yè)制造上一直用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備去加工脆性材料,但是效率、精度上始終無(wú)法突破。因此,許多國(guó)家的研究人員開始嘗試采用更為先進(jìn)的激光技術(shù)來(lái)進(jìn)行加工,特別是在微精細(xì)加工領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)沉淀,許多方法有了實(shí)驗(yàn)成果,如超快激光切割藍(lán)寶石薄片。激光在加工速度、邊緣質(zhì)量、材料厚度范圍和材料的廣泛性方面都有著出色的表現(xiàn),可對(duì)藍(lán)寶石薄片進(jìn)行任意形狀的切割,表面干凈整潔,無(wú)碎裂。
激光切割機(jī)切割脆性材料既是一個(gè)復(fù)雜的光致熱過(guò)程,同時(shí)也是一個(gè)復(fù)雜的激光于材料相互作用的過(guò)程。激光切割機(jī)在切割過(guò)程中,光束經(jīng)切割頭的透鏡聚焦成一個(gè)很小的焦點(diǎn),使焦點(diǎn)處達(dá)到高的功率密度,其中切割頭固定在z軸上。這時(shí),光束輸入的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分熱量,材料很快被加熱到熔化與汽化溫度,與此同時(shí),一股高速氣流從同軸或非同軸側(cè)將熔化及汽化了的材料吹出,形成材料切割的孔洞。隨著焦點(diǎn)與材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使孔洞形成連續(xù)的寬度很窄的切縫,完成材料的切割。
而傳統(tǒng)機(jī)械切割方法存在著一些明顯的缺陷,材料的去除會(huì)導(dǎo)致碎屑、碎塊和微裂痕的產(chǎn)生,使切割邊緣的強(qiáng)度降低,從而需要再進(jìn)行一道清理工序。由此工藝帶來(lái)的深裂紋通常不會(huì)垂直于材料表面,原因在于機(jī)械力所生成的分割線一般是非垂直的。而且,機(jī)械力作用于脆性材料帶來(lái)的產(chǎn)量損失也是一個(gè)負(fù)面因素。因此隨著激光應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大,目前越來(lái)越多地采用激光來(lái)切割玻璃等脆性材料。