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玻璃切割

玻璃切割得益于激光技术的进步

文/George Oulundsen，Joris van Nunen，Mike LaHa

激光切割也可以减少加工步骤，
如 今，玻璃广泛用于平板显 此外，这些工艺也可能对环境产生负 因为它不需要任何后续的清洁或研
面影响，如产生碎屑或需要大量清洁
示制造（FPD）以及汽车和
建筑领域的传统窗口应用 水。 磨。因此，虽然激光切割站的建设成
中。在所有这些行业中，切割玻璃的 随着玻璃基板变得越来越薄 本高于机械切割系统，但是其不需要
需求越来越大，同时要求切割过程具 （<1mm），或是需要切割复杂的形状 额外的磨床，激光切割的总投资可能
有更高的精度、更高的速度、更大的 和图案时，上面提到的这些问题会变 会低于机械切割系统。
灵活性（如切割曲线和图案）、更低 得更加严重。另外，化学强化玻璃根
的环境影响和更低的总体成本。各种 本不能用机械方法轻易切割。 CO 和CO激光切割
2
基于激光的切割方法，在技术上特别 激光玻璃切割解决了上述诸多问 二氧化碳（CO 2 ）激光器已经在
适用于满足这些不断提升的要求。本 题。首先，激光切割是一种非接触切 玻璃切割中使用多年。因为所有的玻
文探讨了两种重要的激光玻璃切割方 割过程，这完全消除了微裂纹和剥落 璃对 CO 2 激光器输出的 10.6µm 的光
法的一些最新进展。 碎屑的问题。此外，激光切割基本上 都有着极强的吸收，因此聚焦光束会
不会在玻璃中产生残余应力，从而实 在玻璃表面或其附近引发快速加热。 3D打印应用 显示面板加工应用 太阳能划线应用
机械切割的局限性 现了更高的边缘强度。这一点至关重 为了产生切口，玻璃相对于激光束平

切割玻璃的机械方法已经使用了 要，因为即使是对玻璃板的中心施力， 移，液体或空气通过喷嘴喷射到玻璃 PCB软板硬板加工应用 新能源电池切割打孔应用
长达几个世纪，这种方法首先使用一 但往往也会导致玻璃边缘发生破裂。 上，以让玻璃快速冷却。由此产生的
个坚硬的锋利工具（俗称玻璃刀，通 因此，激光切割的玻璃可以承受的力， 热冲击会让玻璃形成连续的切缝。对
常是钻石或硬质合金的砂轮）在玻璃 通常是机械切割的玻璃的 2~3 倍。 于较薄的玻璃，这种切缝可以完全穿
表面上划出一道刻痕。然后，再施 透整个玻璃基板，直接完成切割 ；
加机械力使该刻痕穿透整个玻璃基 对于较厚的玻璃，则还需要使用第
冷却液
板，并以一种可控的方式将玻璃沿 喷嘴 二次激光切割或使用机械步骤才能
聚焦
刻痕分离开来。 激光束 完成切割。
不幸的是，这种机械切割方 由于玻璃对 10.6µm 激光波长
加热区域
法会沿着切割边缘产生微裂纹和碎 的高吸收，光束在工作表面形成一
屑，也会产生崩边。此外，机械切 冷却区域 玻璃 条长而细的线，而不是一个圆（这
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割方法还会在切割边缘产生残余应 方向 是激光束最常见的聚焦方式）。这
划线
力，从而降低玻璃基板的机械强度 种聚焦方式有助于充分分配激光产
（抗断裂性）。同时，机械切割方法 生的强烈热量。但是，这种几何分
可能还需要各种后处理步骤（如研 布意味着玻璃总是沿着直线被加
磨、抛光）来缓解上述问题，这必 热，因此不能切割短半径曲线。
然会增加额外的生产时间和成本。 图1：CO 2 激光器划线的示意图。 为了解决这个问题，可以使用

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