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玻璃切割難點(diǎn)何在？
發(fā)布時(shí)間：2022-02-23
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智能手機(jī)的出現(xiàn)改變了人們的生活方式，而人們生活水平不斷提高也對(duì)智能手機(jī)提出了更高要求：除了系統(tǒng)、硬件等功能配置不斷升級(jí)外，手機(jī)外觀也成為各手機(jī)廠商角力的重點(diǎn)。在外觀材料的革新過(guò)程中，玻璃材料憑借造型多變、抗沖擊性好、成本可控等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到廠家歡迎，并在手機(jī)上獲得越來(lái)越廣的應(yīng)用，包括手機(jī)前蓋板、后蓋板、攝像頭蓋板、濾光片、指紋識(shí)別片、三棱鏡等。
盡管玻璃材料有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但其易碎的特點(diǎn)為加工過(guò)程帶來(lái)不少難題，如容易出現(xiàn)裂紋、邊緣毛糙等。此外，聽筒、前置攝像頭、指紋片等位置的異型切割也對(duì)加工工藝提出了更高要求。如何解決玻璃材料的加工難題、提升產(chǎn)品良率，成為業(yè)內(nèi)共同的目標(biāo)，推動(dòng)玻璃切割技術(shù)的創(chuàng)新迫在眉睫。
傳統(tǒng)的玻璃切割工藝：刀輪切割和CNC研磨切割。刀輪切割的玻璃崩邊大、邊緣粗糙，對(duì)玻璃的強(qiáng)度會(huì)大幅影響。而且刀輪切割的玻璃良率較低，材料利用率較低，切割完后還需進(jìn)行復(fù)雜工序的后處理。刀輪進(jìn)行異型切割時(shí)速度及精度會(huì)大幅下降，有些異型屏因轉(zhuǎn)角太小，根本無(wú)法用刀輪切割。CNC較刀輪的精度高，精度≤30μm，崩邊比刀輪小，約40μm，缺點(diǎn)是速度慢。
傳統(tǒng)激光切割玻璃為消融機(jī)理，利用聚焦后的高能量密度的激光將玻璃融化甚至氣化，高壓的輔助氣體則將殘余的熔渣吹除。由于玻璃易碎，高重疊率的光斑會(huì)累積過(guò)度的熱在玻璃上，使玻璃龜裂，因此激光無(wú)法使用高重疊率的光斑進(jìn)行一次切割，通常使用振鏡進(jìn)行高速掃描，將玻璃一層一層去除，以0.5mm厚度的玻璃為例一般的切割速度小于5mm/s。
近年來(lái)超快激光（或稱超短脈沖激光）取得了飛速發(fā)展，尤其是在玻璃切割的應(yīng)用上取得了非常優(yōu)異的表現(xiàn)。超快激光器是指輸出激光的脈沖寬度在皮秒（10-12秒）級(jí)別、或小于皮秒級(jí)別的脈沖激光器，具備極高的峰值功率。對(duì)玻璃等透明材料而言，當(dāng)超高峰值功率的激光被聚焦在透明材料內(nèi)部時(shí)，材料內(nèi)部由光傳播造成的非線性極化改變了光的傳播特性，使光束出現(xiàn)自聚焦現(xiàn)象（波前聚焦）。由于超快激光的峰值功率極高，使脈沖在玻璃內(nèi)不斷重復(fù)聚焦，在不發(fā)散的狀態(tài)下一路向下傳輸?shù)讲牧蟽?nèi)部，直至激光的能量不足以繼續(xù)支持發(fā)生自聚焦現(xiàn)象。至此，激光傳輸過(guò)的地方留下了如同絲線般的軌跡（直徑只有數(shù)個(gè)微米），將這些絲線連起來(lái)，對(duì)其施加應(yīng)力，玻璃便會(huì)自行沿著絲線裂開。
這是玻璃被激光改性過(guò)的結(jié)果，改性后的玻璃與原本的性質(zhì)不同。而這樣的加工方式也確保了加工過(guò)程中不會(huì)對(duì)所涉及的空間范圍的周圍材料造成影響，從而做到了加工的“超精細(xì)”。此外，非接觸式加工也可避免傳統(tǒng)機(jī)加方式切割容易發(fā)生崩邊、裂紋等問(wèn)題，具有精度高、不產(chǎn)生微裂紋、破碎或碎片問(wèn)題、邊緣抗破裂性高、無(wú)需沖洗、打磨、拋光等二次制造成本等優(yōu)點(diǎn)，降低成本的同時(shí)大幅提高了工件良率及加工效率。
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