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Manz 激光改性切割技术 - 实现无暇玻璃切割边缘
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激光切割机展厅
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「M-Cut」是Manz新开发的工艺,可利用激光沿厚度方向线性聚焦和切割玻璃基板,将其分割为各种不同几何形状,不但可提升边缘质量和强度,也能在生产工艺提高生产效率。

只要两微米直径的光斑,就能完成一切的切割和钻孔作业。当然大家都知道,新型M-Cut激光切割工艺使用薄如发丝的材料改性功能,搭配超短的脉冲皮秒激光,就像是穿孔一样,切割硬度超高的防刮玻璃,厚度最厚可达2微米。激光工艺技术持续演进发展,下个阶段的技术适用于电子行业工艺中所需处理目前的所有脆性材料。其中特别适合的项目为化学及热强化玻璃,而应用于蓝宝石的情形也日渐增加,用以制造平板计算机、智能型手机和穿戴式装置所需的显示器或相机的盖板玻璃。

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M-Cut激光切割工艺能够以直线方式「穿透」材料,直径只有2微米

M-Cut的意思是改性切割(modificationcut),是洁净断面的基础工艺:以类似穿孔的方式修改基板。工艺采用适中的能量输入,非常温和的处理加工的基板。这是因为使用了修改的光束源,有别于之前的超短脉冲激光。其中设置特别调整的光学系统,能够纵向聚焦形成线性的切割痕迹(影像1)。产生的切割界面粗糙度低于0.5微米(影像2)。这样就不必针对边缘进行昂贵的研磨作业。

蓝宝石切割截面粗糙度达到令人惊艳的0.38μm。

因此M-Cut非常适合作为替代方案,取代使用微秒等级短脉冲激光的「热」激光束切割,避免玻璃基板在边缘切割时融化。新工艺也展现更优异的质量,超越「冷」烧蚀的基底分割。「冷」烧蚀也是以皮秒等级的超短脉冲激光进行作业,材料在作业时会局部气化。这可能造成材料出现轻微的变色或崩边。

玻璃是电子业的高科技材料

玻璃作为电子应用材料,不仅要坚硬耐磨,对弹性及柔软的需求也日渐增加,并且几乎一定需要具备相当灵敏度的触控功能,例如触控显示器。激光工艺的创新可说是先决条件,以便在符合成本效益及高质量的情况下制造这类显示器,并将技术推向量产市场。其中最主要的原因,就是要处理终端行动装置所使用的材料,需要非常高规格的设备。

因此显示器基板需要进行化学强化,不过通常要先切割最大2.2×2.5公尺的大块玻璃,才能进行强化。举例来说,在强化之后以机械切割具有外和内轮廓的显示器,或是智能型手机的相机盖板玻璃,一直都是一项困难挑战:机具磨损严重,且切割边缘必须进行昂贵的研磨作业。此外,切割工艺可能造成微小破裂,影响玻璃基板的抗裂度。因此要先切割玻璃,然后再使用化学药剂强化,导致工艺效率不彰。

即使在第一代激光切割工艺问世之后,仍然保留此项工艺,因为这样的激光切割工艺仍然不适合切割已经强化的材料。另一方面,M-Cut可以先硬化大型玻璃基板,然后再进行高质量切割。这样可以让材料非常稳定,不会在切割期间破裂。由于化学强化玻璃本身具有特定的内部压力,只要穿透材料就能达到完美的切割效果,并于作业之后轻松分离切割的个别玻璃。蓝宝石并没有这样的内部压力,因此显示器制造商需要第二个步骤,才能将切割的轮廓与材料分离。

盖板玻璃、镜头和显示器:M-Cut激光切割工艺在工件几何方面没有限制。

M-Cut就像是弹性的激光口袋折刀

新型激光切割工艺可制作许多不同的几何形状(影像3)。其中甚至包括「切割转角」90度。系统是以XY轴为依据而不是扫描仪,也就是说没有扫描区域限制切割轮廓的大小。材料使用率非常高:两个切割的几何形状之间,只需要留下0.5厘米的空间。未来甚至只要切割一次,就可以同时切出两个几何形状的边缘。四头M-Cut系统不仅能切割相机的盖板玻璃,也能切割直径仅一厘米的相机镜头,即使是椭圆形或矩形也没问题。由于不需要移除材料,因此生产时不需要粉尘收集系统。适合加工的材料种类非常多元。用户享有充分弹性,能够每天更换生产,只要变更激光加工参数即可。

M-Cut激光切割工艺概观:

切割速度高达每秒1公尺(例如切割0.5mm厚的玻璃);非常高的边缘质量,粗糙度低于0.5μm;不需要抛光;
玻璃不会产生崩边,没有微小破裂;
没有切割机具磨损问题;
切割后玻璃的抗裂度提升四倍,对终端行动装置用户特别有利;
提升生产量;
可处理更多元的材料及几何形状。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2015-11-18)
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