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激光切割助力超薄玻璃基板柔性大增
发布日期:2019-10-12   点击量:1472   作者:亮金杯   文章来源:www.chuangxinmug.com

在追求轻薄的电子产品的趋势中,作为关键材料的玻璃基板也正朝着薄而柔韧的目标迈进。由于玻璃具有脆性和硬度的物理特性,切割过程中如何不破坏玻璃基板以及如何消除切割后玻璃的边缘缺陷一直是各行各业的突破口。本文对现有的激光玻璃切割工艺和激光边缘强化技术,以及目前业内开发的激光相关技术进行了深入的探讨。

玻璃基板的演变

近年来,各种电子设备的液晶显示器(LCD)和触摸板(TouchPanel)正朝着变薄和灵活性的目标发展。为了实现减薄的目标,玻璃基板的厚度已经从1.1毫米逐渐减小到0.4毫米,这在今天很流行。将来,玻璃基板的厚度将为0.2毫米和0.1毫米。在柔性软电子产品中,为了实现柔韧性,抗冲击性和便携性,塑料材料已成为目前最好的基材之一。最初,业界预计塑料材料将逐渐取代玻璃基板。然而,由于塑料材料不能承受高温工艺,这限制了其应用的可能性,因此实现最终柔性电子产品仍然存在巨大挑战。

2012年,Corning,Asahi,NEG和SCHOTT先后开发生产厚度小于0.1 mm的超薄玻璃,突破了玻璃的非弯曲性能,并增加了优异的光学性能,温度和几种玻璃。尺寸的稳定性使玻璃基板再次具有很强的竞争力。

超薄玻璃基板在少数缺陷和超薄厚度下具有一定程度的柔韧性,但仍具有玻璃的硬而脆的物理性质。由于加工过程中的变形和应力,很容易变形或受压。缺陷延伸,膨胀,最后导致基板破裂。因此,在工艺转换过程中,超薄玻璃柔性基板必须具有足够的机械可靠性和抗冲击性,并且需要防止在转移和转移过程中的碎裂,以确保制造的产量。因此,如何提高超薄玻璃的机械强度要求将是未来超薄玻璃应用中最重要的关键技术。

在机械或激光切割之后,玻璃将在玻璃边缘处形成微裂纹。微裂纹的存在会在玻璃边缘产生强烈的内应力。因此,在过程转换期间,可以进行人工处理。或者不正确的外力会影响微裂纹的生长和产生碎片。因此,低损伤玻璃切割技术和减少甚至消除切割后损坏的磨边技术是该工艺成功的关键。

玻璃切割工艺

传统的玻璃切割由轮式切割机直接加工,以达到所需的尺寸。然而,车轮切削的最大问题是刀具的损失,特别是在高硬度钢化玻璃面上,刀具损失特别严重;机械切割方法会引起机械应力,从而造成边缘损坏。随着基材厚度变薄,切割引起的裂缝迅速增加,严重影响切割过程的质量和产量。两者必须与后续边缘相匹配,以减少边缘裂缝;然而,当厚度小于0.2毫米的超薄玻璃时,由于相对易碎的材料,机械切割或磨边将用力。它小而难以有效控制,因此有必要逐步引入激光工艺来解决相关问题。

玻璃切割常用的激光源有co2激光、紫外激光和超快激光。特性如表1所示。其中,目前的主流产品是co2激光器和超快激光器。虽然切割质量好,但成本相对较高。目前,一些运营商已经开始引进量产应用。

co2激光切割技术具有良好的切割刃口质量和较低的设备成本,因此行业认可度较高,但要达到切割效果,必须在切割刃口前用机械或其它方法使其产生初始裂纹,其作用原理是用冷热裂纹加上凸角切割。加工路径不易应用于特殊形状(如曲线)的切削。修边时间长,非对称切割时路径偏移。这种现象是需要改进的部分。

紫外激光和超快激光在加工机理上,都属于光化学机理对材料进行切割和切割,并能直接进行轮廓轨迹加工,加工质量由材料积累的热能决定,因此超快激光在加工机理上具有重要的应用价值。激光加工效果优于纳秒激光加工。从图1的处理结果的剖面图可以清楚地观察到效果的差异。紫外激光切割的边缘质量明显低于co2激光和超快激光。

如前一段所述,虽然激光切割的质量优于轮式切割机,但通过观察轮廓仍然可以观察到明显的缺陷。这种缺陷会增加应用后开裂的可能性,因此无论是传统的车轮切割还是各种激光切割技术,切割完成后,都会结合后续的磨边技术来减少边缘缺陷,从而减少后续应用程序中碎片化的可能性。目前,业界的玻璃磨边技术主要是基于机械磨边机。机械磨边机使用砂轮加工玻璃边缘。然而,由于玻璃本身的高硬度和高脆性,机械磨边非常耗时。这将导致砂轮快速磨损并增加工艺成本。此外,当玻璃基板减薄到超薄玻璃尺寸时,虽然超薄玻璃具有相当程度的柔韧性,但它仍然具有玻璃的硬而脆的物理性质,在加工过程中易于处理。由于变形和应力,产生缺陷或者现有缺陷被扩展和扩大,并且最终基板被破坏,从而不能通过机械边缘加工。

中国玻璃网(新闻编辑部

日期归档2019年10月 2019年09月

 

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