玻璃的激光選區去除方法技術

玻璃的激光選區去除方法屬于激光領域。其包括以下步驟：利用綠激光或紫外激光在玻璃內部從下到上分多層刻寫選區形狀，形成裂紋隔離帶，每層層間距100μm，激光功率為400~600mW；利用CO2激光離焦1~3mm輻照選區區域，輻照時間4~7s，功率40~50W；停止輻照，吹氣體冷卻1~2s，完成去除。本發明專利技術適用于在玻璃材料上選區打孔，孔的形狀可以根據需要設定，有效控制裂紋。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用激光在玻璃板上選區打孔的方法。
技術介紹
玻璃在工業生產和日常生活中應用非常廣泛。由于玻璃的硬脆特性，長期以來，玻璃上打孔一直是一個難題。利用飛秒、皮秒激光等可以在薄玻璃上加工微納米尺度的孔，但是在加工大尺寸孔洞方面，利用飛秒和皮秒效率低，而且不適合厚玻璃的打孔。提高打孔效率，降低打孔成本成為發展的重要方向。
技術實現思路
針對以上內容，有必要提出一種效率高，成本低的玻璃選區打孔方法。，其特征在于，包括以下步驟:(I)利用綠激光或紫外激光在玻璃內部從下到上分多層刻寫選區形狀，形成裂紋隔離帶，每層層間距100 μ m，激光功率為40(T600mW ；(2)利用CO2激光離焦I 3mm輻照選區區域，輻照時間4 7s，功率4(T50W ；(3)停止輻照，吹氣體冷卻Hs，完成去除。本專利技術可以在玻璃上進行選區打孔，本專利技術中，選區打孔所使用的裝置包括計算機、激光器、計算機 與激光器連接的數據線、激光運動控制系統、工作臺。本專利技術的工作原理是:玻璃是硬脆性很高的材料，在加工過程中很容易產生裂紋，裂紋極具延展性，因此選區去除過程中很容易破壞選區以外的玻璃材料，為了阻止裂紋延展到選區之外，先用綠光或者紫外激光在玻璃中刻寫選區形狀，選區形狀貫穿玻璃厚度方向，每隔ΙΟΟμπι進行一次刻寫。被刻寫處的玻璃出現大量空隙，這些空隙一方面可以降低玻璃的連接強度，另一方面可以限制微裂紋的通過，成為裂紋隔離帶。采用4(T50W CO2激光離焦廣3_輻照，使選區溫度升高，發生熱膨脹，而在輻照之后的吹氣冷卻Hs使選區玻璃材料迅速收縮，在選區邊緣，也就是綠光或者紫外光制作的裂紋隔離帶上產生最大拉應力，選區部分破裂或者整個選區部分與選區外玻璃材料脫離，完成選區去除。本專利技術可實現在玻璃基板中直接消除部分材料，形成孔洞而不損壞周圍玻璃材料。本專利技術的特點是:1.利用雙光束激光進行玻璃選區去除，屬于非接觸加工。精度高，速度快。2.有效控制裂紋延展，選區以外玻璃材料不受破壞。3.CO2激光用來對選區進行離焦輻照升溫，光束不必垂直于玻璃表面。4.用于刻寫選區形狀的激光器與用來輻照升溫的激光器不必同軸，也不必平行。附圖說明圖1本專利技術所使用的玻璃選區去除系統的結構示意圖圖中:1，刻寫裂紋隔離帶使用的激光器，2，掃描振鏡，3，激光光束，4，z軸運動平臺，5，離焦輻照升溫激光器，6，計算機，7，玻璃材料圖2選區去除原理示意中:7，玻璃材料，8，預設的選區去除區域，9，裂紋隔離帶，10，激光離焦輻照區域，11，玻璃劑面，12隔尚市首Ij面圖3厚度為1.1mm的普通玻璃圓形選區去除實物圖具體實施例方式本專利技術可以在玻璃上進行選區打孔，本專利技術中，選區打孔所使用的裝置包括計算機、激光器、計算機與激光器連接的數據線、激光運動控制系統、工作臺等運動控制系統。其步驟包括:(I)設置激光振鏡運動軌跡，使其根據選區的形狀運動。(2)設定平臺在z軸方向位置，在選區打孔開始時，激光焦點應位于玻璃下表面以下。(3)開啟第一束激光，在振鏡和平臺的聯動作用下，激光從玻璃下表面到玻璃上表面，每隔一定距離在玻璃內部加工一次選區形狀，從而形成裂紋隔離帶。(4)隔離帶加工完成后，用第二束長波長激光離焦輻照選區中心。( 5)關閉長波長激光，吹氣冷卻，選區去除完成。所述的z軸方向是指:玻璃材料厚度方向。所述的聯動是指，z軸平臺帶動玻璃從上向下運動，則激光焦點相對于玻璃做從下向上的運動，從下表面開始，每運動一定距離，振鏡工作一次，在當前xy平面加工一次選區形狀。直到激光焦點到達玻璃上表面。所述的第一束激光是指可以在玻璃內部進行聚焦刻寫的激光，如綠光激光，紫外激光等。所述的選區隔離帶是指激光器在玻璃內部刻寫的、可以有效的阻擋裂紋通過的選區邊緣。所述的第二束激光是指波長10.6 μ m的CO2激光。所述的離焦輻照是指在將CO2激光的焦點置于玻璃材料之上f 3mm對玻璃進行輻照，輻照位置在選區內。離焦輻照不局限于垂直輻照，輻照光束可以不垂直于玻璃表面。首先有必要在此指出的是本實施例只用于對本專利技術進行進一步說明，不能理解為對本專利技術保護范圍的限制。本專利技術選用厚度為1.1mm的普通玻璃作為材料；選用圓形作為去除形狀。選用綠光激光刻寫隔離帶，選用CO2激光對選區進行離焦輻照。本實例按以下方法進行:將玻璃清洗干凈，置于加工平臺上；設置綠激光器振鏡的掃描路徑為直徑為3cm的圓，z軸平臺每下降100 μ m振鏡掃描一次，同時綠光開啟一次，設置綠光功率為500mW。設置z軸平臺位置，使綠激光焦點位于材料下表面。開始刻寫隔離帶。完成后，關閉綠激光，開啟CO2激光，調整z平臺位置，使CO2激光離焦輻照隔離帶內部，離焦量為3mm。輻照時間6s， 功率48w，輻照結束后，吹氣冷卻Is。完成去除。實物圖如圖3所示。權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟: (1)利用綠激光或紫外激光在玻璃內部從下到上分多層刻寫選區形狀，形成裂紋隔離帶，每層層間距100 μ m，激光功率為40(T600mW ； (2)利用CO2激光離焦l 3mm輻照選區區域，輻照時間4 7s，功率4(T50W； (3)停止輻照，吹氣體冷卻f2s，完成 去除。全文摘要屬于激光領域。其包括以下步驟利用綠激光或紫外激光在玻璃內部從下到上分多層刻寫選區形狀，形成裂紋隔離帶，每層層間距100μm，激光功率為400~600mW；利用CO2激光離焦1~3mm輻照選區區域，輻照時間4~7s，功率40~50W；停止輻照，吹氣體冷卻1~2s，完成去除。本專利技術適用于在玻璃材料上選區打孔，孔的形狀可以根據需要設定，有效控制裂紋。文檔編號C03B33/09GK103193381SQ20131011798公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月7日 優先權日2013年4月7日專利技術者陳繼民, 黃超, 白石 申請人:北京工業大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
玻璃的激光選區去除方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）利用綠激光或紫外激光在玻璃內部從下到上分多層刻寫選區形狀，形成裂紋隔離帶，每層層間距100μm，激光功率為400~600mW；（2）利用CO2激光離焦1~3mm輻照選區區域，輻照時間4~7s，功率40~50W；（3）停止輻照，吹氣體冷卻1~2s，完成去除。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳繼民，黃超，白石，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：