激光切割裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種激光切割裝置，包括：激光發(fā)射模塊；聚焦透鏡；多焦點(diǎn)透鏡，緊貼所述聚焦透鏡設(shè)置，所述多焦點(diǎn)透鏡在激光光束的光路上設(shè)置在所述激光發(fā)射模塊與所述聚焦透鏡之間，所述激光光束通過所述多焦點(diǎn)透鏡和所述聚焦透鏡，在激光光束傳播方向上形成多個(gè)具有間距的焦點(diǎn)。通過將超短脈沖激光光束經(jīng)由多焦點(diǎn)透鏡和聚焦透鏡調(diào)制，在透明材料的內(nèi)部激光光束傳播方向上聚焦形成多個(gè)具有間距的焦點(diǎn)，利用多個(gè)焦點(diǎn)在透明材料內(nèi)部燒蝕出細(xì)絲，結(jié)合移動承載透明材料的工作臺，快速形成細(xì)絲陣列的分離路徑，可以得到無碎裂，高精確度，高產(chǎn)量，異型加工，無繁瑣后續(xù)步驟的效果。該方法具有操作簡單、加工樣品精細(xì)度高、品質(zhì)好和加工效率高等特點(diǎn)。
【專利說明】激光切割裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光切割【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種激光切割裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]硬性玻璃有著更強(qiáng)的耐磨性，在日常的碰撞情況下更不容易碎裂。并且隨著目前的顯示設(shè)備變得更薄，硬性玻璃成為了更靈活、輕質(zhì)的選擇。另外硬性玻璃也更適合OGS(one glass solution—體化觸控)方案的應(yīng)用，提供了單層顯示材料結(jié)合觸摸與顯示的功能。那么將硬性玻璃應(yīng)用于實(shí)際加工當(dāng)中就需要能夠切割這些玻璃的技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的切割方法包括機(jī)械作用與二氧化碳激光切割。這些方法只適用于早期硬性玻璃，厚度不能超過20 μ m，并且不能切割曲線，同時(shí)會造成微細(xì)裂痕。微細(xì)裂痕的產(chǎn)生需要精心的后加工。這就導(dǎo)致了產(chǎn)量低，加工周期長且成本較高的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種激光切割裝置，其可通過多焦點(diǎn)透鏡在透明材料內(nèi)部形成多個(gè)焦點(diǎn)來切割透明材料。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供一種激光切割裝置，其包括:
[0006]激光發(fā)射模塊；
[0007]聚焦透鏡；
[0008]多焦點(diǎn)透鏡，緊貼所述聚焦透鏡設(shè)置，所述多焦點(diǎn)透鏡在激光光束的光路上設(shè)置在所述激光發(fā)射模塊與所述聚焦透鏡之間，所述激光光束通過所述多焦點(diǎn)透鏡和所述聚焦透鏡，在所述激光光束傳播方向上形成多個(gè)具有間距的焦點(diǎn)。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多焦點(diǎn)透鏡包括上表面和下表面，所述上表面和所述下表面設(shè)置為平面，所述多焦點(diǎn)透鏡上有若干狹縫，所述狹縫呈圓環(huán)設(shè)置。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述若干狹縫呈同心設(shè)置。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述聚焦透鏡為平凸透鏡，其凸起的一表面朝向所述多焦點(diǎn)透鏡設(shè)置。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光光束通過所述多焦點(diǎn)透鏡和所述聚焦透鏡，在所述激光光束傳播方向上形成多個(gè)具有間距的焦點(diǎn)在一條直線上。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光切割裝置還包括反射鏡，所述反射鏡在激光光束的光路上設(shè)置在所述激光發(fā)射模塊和所述多焦點(diǎn)透鏡之間。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光切割裝置還包括工作臺，所述工作臺包括:x軸傳送單元、Y軸傳送單元和基板；其中，所述X軸傳送單元包括X軸滑軌和控制所述X軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)；所述Y軸傳送單元包括Y軸滑軌和控制所述Y軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)，所述Y軸傳送單元安裝于所述X軸傳送單元的X軸滑軌上，所述基板設(shè)置于所述Y軸傳送單元的Y軸滑軌上。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光切割裝置還包括Z軸傳送單元，所述Z軸傳送單元包括Z軸滑軌和控制Z軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)，所述多焦點(diǎn)透鏡和所述聚焦透鏡安裝在所述Z軸滑軌上。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型通過將超短脈沖激光光束經(jīng)由多焦點(diǎn)透鏡和聚焦透鏡調(diào)制，在透明材料的內(nèi)部激光光束傳播方向上聚焦形成多個(gè)具有間距的焦點(diǎn)，利用多個(gè)焦點(diǎn)在透明材料內(nèi)部燒蝕出細(xì)絲，結(jié)合移動承載透明材料的工作臺，快速形成細(xì)絲陣列的分離路徑，可以得到無碎裂，高精確度，高產(chǎn)量，異型加工，無繁瑣后續(xù)步驟的效果。該方法具有操作簡單、加工樣品精細(xì)度高、品質(zhì)好和加工效率高等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例中激光切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例中多焦點(diǎn)透鏡的俯視圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例中激光切割裝置的剖視圖；
[0020]圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例中激光切割方法步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0022]本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種激光切割裝置及切割方法。
[0023]參圖1所示的本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】，所述切割裝置，在激光發(fā)射模塊10的輸出端設(shè)置有反射鏡20，該反射鏡20為平面反射鏡，反射鏡20的反射輸出端設(shè)置有多焦點(diǎn)透鏡30，緊貼多焦點(diǎn)透鏡30的輸出端設(shè)置有聚焦透鏡40，工作臺設(shè)置在聚焦透鏡40的輸出端，工作臺包含X軸傳送單元、Y軸傳送單元和基板53，該基板53用于固定透明材料54。
[0024]激光發(fā)射模塊10，產(chǎn)生超短脈沖激光光束，優(yōu)選地，采用波長為1064nm紅外光波段的激光器。激光發(fā)射模塊10水平放置。
[0025]多焦點(diǎn)透鏡30，可以是三焦點(diǎn)透鏡或五焦點(diǎn)透鏡甚至更多焦點(diǎn)的透鏡，設(shè)置在激光發(fā)射模塊10和聚焦透鏡40之間。如圖2所示，多焦點(diǎn)透鏡30為圓形鏡片，其上表面和下表面都設(shè)置為平面，多焦點(diǎn)透鏡30的上表面朝向激光光束的入射方向設(shè)置，其上表面上有鍍膜，鍍膜的目的是為了增加激光光束的透過率、防止激光光束在鏡面入射時(shí)反射掉從而造成能量損失。多焦點(diǎn)透鏡30上有若干狹縫31，狹縫31呈圓環(huán)設(shè)置，這些狹縫31呈同心設(shè)置在多焦點(diǎn)透鏡30上，狹縫31的線條很細(xì)，進(jìn)入多焦點(diǎn)透鏡30的單束光被這些呈同心設(shè)置的狹縫31形成了多個(gè)圓環(huán)形光束，不過每個(gè)狹縫31之間的間距很小，多焦點(diǎn)透鏡30與聚焦透鏡40配合由于衍射干涉原理形成多個(gè)焦點(diǎn)。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，采用的是型號為MF-001-1-Y-A的五焦點(diǎn)透鏡。
[0026]聚焦透鏡40，優(yōu)選地，聚焦透鏡40與多焦點(diǎn)透鏡30緊貼設(shè)置，則容易確定多焦點(diǎn)透鏡30與聚焦透鏡40配合形成的多個(gè)焦點(diǎn)的位置。優(yōu)選地，聚焦透鏡30采用平凸透鏡，其凸起的一表面朝向多焦點(diǎn)透鏡30設(shè)置。參圖3所示，聚焦透鏡40用于對激光發(fā)射模塊10產(chǎn)生的超短脈沖激光光束進(jìn)行聚焦，形成主焦點(diǎn)60。激光發(fā)射模塊10發(fā)出的主激光束通過多焦點(diǎn)透鏡30與聚焦透鏡40后，將主激光束分成若干不同激光發(fā)射角，相同傳播方向的激光束，通過衍射干涉的原理將激光束又聚焦形成四個(gè)焦點(diǎn)61。該四個(gè)焦點(diǎn)61與聚焦透鏡40形成的主焦點(diǎn)60在激光光束傳播方向形成一條直線,這五個(gè)焦點(diǎn)60與61之間存在間距，主焦點(diǎn)60位于另外四個(gè)焦點(diǎn)61的中間。
[0027]反射鏡20，優(yōu)選地，采用平面反射鏡，與水平面呈45度設(shè)置在激光發(fā)射模塊10與多焦點(diǎn)透鏡30之間，激光發(fā)射模塊10 —般要水平放置，因此反射鏡20用來改變超短脈沖激光光束的傳播方向，將超短脈沖激光光束導(dǎo)入多焦點(diǎn)透鏡30中。
[0028]值得一提的是，切割裝置還包括Z軸傳送單元(圖中未示出)，Z軸傳送單元包括Z軸滑軌和控制Z軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)，多焦點(diǎn)透鏡30和聚焦透鏡40緊密貼合固定在Z軸滑軌上，控制Z軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)用于調(diào)節(jié)經(jīng)多焦點(diǎn)透鏡30與聚焦透鏡40配合形成的五個(gè)焦點(diǎn)60和61位于固定在工作臺的基板53上的透明材料54內(nèi)部的激光光束傳播方向上的不同深度，五個(gè)焦點(diǎn)在激光光束傳播方向上成一條直線。
[0029]工作臺，包括:X軸傳送單元、Y軸傳送單元和基板53 ;其中，X軸傳送單元包括X軸滑軌51和控制所述X軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)(圖中未示出);Y軸傳送單元包括Y軸滑軌52和控制Y軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)(圖中未示出)，Y軸傳送單元安裝于X軸傳送單元的X軸滑軌51上，基板53設(shè)置于Y軸傳送單元的Y軸滑軌52上，基板53可采用耐高溫陶瓷材料制作，基板53上固定透明材料54。
[0030]在本實(shí)施例中，經(jīng)過多焦點(diǎn)透鏡30和聚焦透鏡40配合調(diào)制形成多個(gè)具有間距的焦點(diǎn)是否都位于透明材料54的內(nèi)部，需要由檢測設(shè)備檢測，因此被超短脈沖激光切割的透明材料必須是相對于激光透明的材料，才能被檢測設(shè)備檢測到焦點(diǎn)的位置，透明材料優(yōu)選玻璃和藍(lán)寶石。
[0031]參圖1和圖3所示，該裝置用于激光透明材料切割時(shí)，激光發(fā)射模塊10發(fā)出激光光束射向平面反射鏡20，經(jīng)過平面反射鏡20的反射，進(jìn)入多焦點(diǎn)透鏡30，緊接著進(jìn)入聚焦透鏡40，激光發(fā)射模塊10發(fā)出的主激光束通過多焦點(diǎn)透鏡30與聚焦透鏡40后，將主激光束分成若干不同激光發(fā)射角，相同傳播方向的激光束，激光光束經(jīng)過聚焦透鏡40聚焦形成主焦點(diǎn)60，多焦點(diǎn)透鏡30與聚焦透鏡40配合，通過衍射干涉的原理將激光光束聚焦又形成四個(gè)在激光光束傳播方向上具有間距的焦點(diǎn)61，該四個(gè)焦點(diǎn)61與聚焦透鏡30形成的主焦點(diǎn)60在激光光束傳播方向成一條直線,這五個(gè)焦點(diǎn)60和61之間存在間距。通過Z軸電機(jī)調(diào)整安裝于Z軸滑軌上的多焦點(diǎn)透鏡30和聚集透鏡40使五個(gè)焦點(diǎn)60和61都位于透明材料54內(nèi)部的不同深度，五個(gè)焦點(diǎn)在透明材料54內(nèi)部又多次自聚焦，使透明材料54內(nèi)部產(chǎn)生的若干裂紋形成了一道細(xì)絲。由X軸傳送單元、Y軸傳送單元在X方向和Y方向移動承載透明材料54的工作臺，實(shí)現(xiàn)工作臺在XY方向移動，在透明材料54的橫截面上形成細(xì)絲陣列。X方向和Y方向相互垂直，Z方向垂直于X軸和Y軸所形成的平面。
[0032]參圖4所示，一種激光切割方法包括以下幾個(gè)步驟:
[0033]S1、將激光發(fā)射模塊10發(fā)出的激光光束導(dǎo)入多焦點(diǎn)透鏡30和聚焦透鏡40。激光發(fā)射模塊10發(fā)出超短脈沖激光光束射向平面反射鏡20，經(jīng)過平面反射鏡20的反射，進(jìn)入多焦點(diǎn)透鏡30和聚焦透鏡40。
[0034]S2、調(diào)整所述多焦點(diǎn)透鏡30、聚焦透鏡40以及透明材料54的相對位置，以在透明材料54內(nèi)部形成多個(gè)在激光光束傳播方向上具有間距的焦點(diǎn)。在本實(shí)施例中，采用的是MF-001-1-Y-A五焦點(diǎn)透鏡。激光發(fā)射模塊10發(fā)出的主激光束通過多焦點(diǎn)透鏡30與聚焦透鏡40后，將主激光束分成若干不同激光發(fā)射角，相同傳播方向的激光束，激光光束經(jīng)過聚焦透鏡40形成主焦點(diǎn)60，多焦點(diǎn)透鏡30與聚焦透鏡40配合，通過衍射干涉的原理將激光光束聚焦又形成四個(gè)焦點(diǎn)61。該四個(gè)焦點(diǎn)61與聚焦透鏡30形成的主焦點(diǎn)60在一條直線上，通過Z軸電機(jī)調(diào)整安裝于Z軸滑軌上的多焦點(diǎn)透鏡30和聚集透鏡40的位置使這五個(gè)焦點(diǎn)60和61分別位于透明材料54內(nèi)部激光光束傳播方向上的不同深度，即五個(gè)焦點(diǎn)60和61存在間距，主焦點(diǎn)60位于另外四個(gè)焦點(diǎn)61的中間。由于超短脈沖激光光束在透明材料中的自聚焦效應(yīng)，光束聚焦后的發(fā)散光線再次會聚，再形成一個(gè)新的焦點(diǎn)，并且重復(fù)上述過程，直至射穿材料。其每一次會聚，在能量夠高的情況下都能在材料內(nèi)部生成裂紋，所以產(chǎn)生了一道光束方向上的裂紋。由于多焦點(diǎn)透鏡30和聚焦透鏡40生成的五個(gè)焦點(diǎn)在透明材料54中又多次自聚焦，使透明材料54內(nèi)部產(chǎn)生的若干裂紋形成了一道細(xì)絲。
[0035]在X方向和Y方向移動承載透明材料54的工作臺，在材料內(nèi)形成細(xì)絲陣列。X方向和Y方向相互垂直。參圖1所示，X軸傳送單元包括X軸滑軌51和控制X軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)(圖中未標(biāo)示)；Y軸傳送單元包括Y軸滑軌52和控制Y軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)(圖中未標(biāo)示)，Y軸傳送單元安裝于X軸傳送單元的X軸滑軌51上，基板設(shè)置于Y軸傳送單元的Y軸滑軌52上。由X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)控制基板53在XY方向上移動，從而在材料橫截面上形成細(xì)絲陣列，以該細(xì)絲陣列作為分離路徑，通過機(jī)械力使透明材料分離。該方法具有操作簡單、加工樣品精細(xì)度高、品質(zhì)好和加工效率高等特點(diǎn)，可以得到無碎裂，高精確度，高產(chǎn)量，異型加工，無繁瑣后續(xù)步驟的效果。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0037]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本實(shí)用新型的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光切割裝置，其特征在于，所述激光切割裝置包括: 激光發(fā)射模塊； 聚焦透鏡； 多焦點(diǎn)透鏡，緊貼所述聚焦透鏡設(shè)置，所述多焦點(diǎn)透鏡在激光光束的光路上設(shè)置在所述激光發(fā)射模塊與所述聚焦透鏡之間，所述激光光束通過所述多焦點(diǎn)透鏡和所述聚焦透鏡，在所述激光光束傳播方向上形成多個(gè)具有間距的焦點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光切割裝置，其特征在于，所述多焦點(diǎn)透鏡包括上表面和下表面，所述上表面和所述下表面設(shè)置為平面，所述多焦點(diǎn)透鏡上有若干狹縫，所述狹縫呈圓環(huán)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光切割裝置，其特征在于，所述若干狹縫呈同心設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光切割裝置，其特征在于，所述聚焦透鏡為平凸透鏡，其凸起的一表面朝向所述多焦點(diǎn)透鏡設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光切割裝置，其特征在于，所述激光光束通過所述多焦點(diǎn)透鏡和所述聚焦透鏡，在所述激光光束傳播方向上形成多個(gè)具有間距的焦點(diǎn)在一條直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光切割裝置，其特征在于，所述激光切割裝置還包括反射鏡，所述反射鏡在激光光束的光路上設(shè)置在所述激光發(fā)射模塊和所述多焦點(diǎn)透鏡之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光切割裝置，其特征在于，所述激光切割裝置還包括工作臺，所述工作臺包括:x軸傳送單元、Y軸傳送單元和基板；其中，所述X軸傳送單元包括X軸滑軌和控制所述X軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)；所述Y軸傳送單元包括Y軸滑軌和控制所述Y軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)，所述Y軸傳送單元安裝于所述X軸傳送單元的X軸滑軌上，所述基板設(shè)置于所述Y軸傳送單元的Y軸滑軌上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光切割裝置，其特征在于，所述激光切割裝置還還包括Z軸傳送單元，所述Z軸傳送單元包括Z軸滑軌和控制Z軸滑軌運(yùn)動的電機(jī)，所述多焦點(diǎn)透鏡和所述聚焦透鏡安裝在所述Z軸滑軌上。
【文檔編號】B23K26/40GK203541848SQ201320713166
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】趙裕興, 狄建科, 姜堯, 張偉, 李金澤, 蔡仲云, 張子國 申請人:蘇州德龍激光股份有限公司