透明脆性材料的精密切割专研

脆性材料有在外力作用下(如拉伸、 冲击等)仅产生很小的变形即破坏断裂的性质。聚合物脆性与聚合物结构及使用条件（温度、外力作用速率等）有关，柔性链高分子聚合物脆性小，韧性好；刚性链高分子则相反。

透明脆性材料主要有如玻璃、蓝宝石、石英材料等，在3C领域的应用，以手机玻璃摄像头为例。手机玻璃摄像头行业市场需求旺盛，同时激烈竞争导致价格普遍偏低。传统的CNC制造工艺在实际生产过程中，存在加工效率及良率偏低、需要频繁更换刀轮、加工环境恶劣等问题，使得行业进入红海。激光取代CNC工艺验证紧锣密鼓的展开，从工艺验证上我们可以看到：激光是玻璃摄像头行业一次工艺革命，能给客户带来十到十五个点的良率提升，制程简化三分之一，人员减少40%，制程成本降低30%以上，利润得到显著提高的同时工作环境也能有一定改善。

超快激光通过聚焦头聚焦获得的微米级光束，具有高峰值功率密度。光束作用在材料上时，光束中心光强度比边缘低，使得材料中心折射率比边缘变化大，光束中心传播速度比边缘慢，光束出现非线性光学克尔效应来产生自聚焦，继续提升功率密度。直到达到某个能量阈值，材料产生低密度等离子体，降低材料中心折射率，实现光束散焦。在实际切割中，优化聚焦系统及焦距，可实现重复性聚焦/散焦过程，形成稳定穿孔。

成丝切割是一种可行的工艺，激光行业均具有成熟解决方案，同时，在显示行业内已进行广泛的应用。当超快激光束通过透明脆性材料传播时，同时存在克尔自聚焦和等离子体散焦，光束在两者动态平衡中能实现长距离传播，在材料中形成微米级的丝孔，这种丝孔在材料中能延展几毫米的深度。直线电机控制工件相对于激光束进行运动来生成等间距的众多丝孔，通过优化丝孔间距产生沿直径方向的微裂纹。对存在微裂纹的透明脆性材料施加特殊的作用，可增加微裂纹处的应力，使材料沿微裂纹断裂，达到切断的目的。

针对透明脆性材料加工而言，激光光斑可通过光学衍射器件整形成为“长条丝状”，根据不同的材料厚度，需要配备相应焦深长度的切割头。通过设备Z轴调节激光聚焦位置，确认激光切割样品焦点；通过软件生成切割图档，通过直线电机运动使样品沿图档路径移动进行激光切割，从而获得相应图形下的切割样品；再对整版材料切割产品进行整版的清洗、强化、丝印等后处理工艺，最终采用特定的裂片方式获得一定形状的小片材料成品。另外，产品调试完成可将参数直接保存到软件参数库，后续可根据对应的材料样品种类及厚度直接调用，即可进行产品切割。

海目星激光透明脆性材料精密激光切割机

针对透明脆性材料而研发的切割设备，由皮秒激光切割、CO2激光裂片、自动上下料组成。皮秒激光器光束经过激光成丝切割头聚焦在材料上穿孔，配合X/Y高速平台以最高可达300mm/s的速度移动，形成所需的切割线，然后利用CO2激光器对切割线进行加热，通过热胀冷缩的原理使产品与废料实现快速分离，分离后产品崩边<5μm,且强度更高，特别适合在蓝宝石、强化或非强化玻璃等透明脆性材料上的切割。