专利名称：玻璃基板激光切割机的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光加工设备领域，具体提供一种用于切割玻璃基板的激光切割机。
背景技术：
传统的主流的玻璃切割设备为机械切割设备，采用砂轮类工具在玻璃上进行刻划，产生沿着切割方向的切向张力，从而使玻璃沿着划痕裂开。 机械切割设备切割玻璃(1)、不可避免的会在刻痕处产生颗粒(碎片)，摩擦刮伤玻璃表面，严重影响产品品质；(2)、切割的边缘不平滑、有微小裂痕，材料上残存不对称边缘应力，容易造成器件的失效，因此，产品切割后必须进行切后边缘打磨并且/或者抛光，甚至需进行热处理，以强化边缘；(3)、机械切割过程中产生的微裂纹会大大降低玻璃的机械应力强度，有较高的断裂危险性；(4)、机械切割加工中需要辅助剂辅助切割，辅助剂会粘附在产品边缘，需要清水清洗或超声波清洗等后续处理工序。 随着玻璃基板的厚度越来越薄，实用机械切割玻璃基板的难度越来越大。如TFT-LCD玻璃基板是一种超薄、大幅面的特种玻璃材料，经光刻形成屏幕像素和驱动电路，是构成LCD面板的基础关键材料，其使用机械切割加工的难度非常大。
发明内容
本发明的目的是提供一种玻璃基板激光切割机，提高玻璃基板切割加工的质量和效率。 为了实现以上发明目的，本发明玻璃基板激光切割机包括工作平台，用于承载玻
璃基板；包括激光发生装置，安装于工作平台上方的滑轨上，由电机控制其与工作平台的相
对三维距离，产生梭形激光斑；包括冷却喷头，与激光发生装置相对固定，跟随激光发生装
置运动，用于喷射冷却剂将激光束加热过的玻璃基板进行冷却。 优选地，所述工作平台安装在滑轨上，与电机连接，实现水平方向移动。 优选地，所述工作平台上设有真空吸盘，用于吸附玻璃基板，保障玻璃基板在切割
加工过程中固定。 优选地，所述冷却剂为酒精与氮气的液气混合体。 优选地，还包括CCD观测辅助系统，用于对玻璃基板进行摄像，对玻璃基板自动定位。 优选地，还包括破口刀，用于在激光切割前，在玻璃基板边缘刻下切割的初始位置。 优选地，所述激光发生装置包括激光器和高速旋转多面体反射镜；所述激光器为0)2激光器；所述高速旋转多面体反射镜为圆周上等分的多面反射镜，与电机连接，绕圆心以10000rpm以上的转速旋转；所述激光器发生的激光束经过聚焦透镜后，被所述高速旋转多面体反射镜反射并聚焦于玻璃基板表面形成梭形激光斑。 优选地，所述高速旋转多面体反射镜为圆周上36等分的多面反射镜，反射表面镀金。 优选地，所述激光器的功率为100 400W，发生激光波长为9 11 ii m。 本发明玻璃基板激光切割机利用激光发生装置形成梭形激光斑，与安放在工作平
台上的玻璃基板相对运动，在玻璃基板表面形成切割线；同时，冷却喷头跟随激光发生装置
运动，喷射冷却剂将激光束加热过的玻璃基板进行冷却，快速淬火；加热源和冷却源的存在
会在玻璃基板内形成一个应力场，玻璃将沿着应力最大的方向产生断裂，从而实现切割玻
璃基板的目的。使用本发明玻璃基板激光切割机切割玻璃基板，断口平滑整齐，不会产生颗
粒碎片，免除后续的边缘打磨工序，能够用于加工超薄型玻璃基板。 本发明玻璃基板激光切割机产生梭形激光斑切割玻璃基板，激光斑的两端尖、中部宽。加热玻璃基板时，激光斑的前端先从切割线的中央加热玻璃基板；然后激光斑中部扩大加热面积和能量；最后，激光斑的尾端继续加强切割线中央的加热。本发明玻璃基板激光切割机梭形激光斑对玻璃基板的加热符合热传递的原理，可以防止切割线边缘玻璃爆裂；梭形激光斑扩大了切割线中央与切割线边缘的温度差异，使得切割断口更精确定位于激光斑的中央位置。 本发明的冷却喷头喷射冷却剂为酒精与氮气的液气混合体，无污染，于常温下能够自行挥发，免除了后续的清洗工序。 本发明玻璃基板激光切割机提高了玻璃基板切割加工的质量和效率，解决了超薄
型玻璃基板切割加工的技术问题，对玻璃基板切割工艺的改进有重大的意义。 以下结合附图及具体实施方式
进一步说明本发明技术方案。
图1为本发明实施例的玻璃基板激光切割机结构示意 图2为本发明实施例的激光发生装置的结构原理 图3为本发明实施例的激光发生装置的结构示意 图4为图3的A-A剖视结构示意图。
具体实施例方式
下面结合优选实施例进一步说明本发明技术方案，实施例中对部分的技术特征进行进一步的细化，不视为对本发明技术方案的约束。 本发明玻璃基板激光切割机结构如图1所示，包括主体骨架、控制系统、CCD观测辅助系统5、工作平台8、冷却喷嘴4和激光发生装置。控制系统用于协调各部分零部件的运动。CCD观测辅助系统5与控制系统连接，用于对玻璃基板进行摄像，对玻璃基板自动定位。 工作平台8上设有真空吸盘，安装于滑轨上，与旋转电机7和直线电机6连接，实现水平方向的移动。真空吸盘用于吸附玻璃基板，保障玻璃基板在切割加工过程中固定。
冷却喷嘴4与激光发生装置相对固定，跟随激光发生装置运动，用于喷射酒精与氮气的液气混合体将激光束加热过的玻璃基板进行冷却。 激光发生装置安装于工作平台上方的滑轨上，由直线电机9控制其与工作平台的相对三维距离，产生梭形激光斑；包括C02激光器1 、外光路系统2、激光聚焦系统3。 C02激光器1的功率为100 400W，功率根据切割玻璃基板的厚度可调，发生激光波长为10. 6 m。
图2为本发明的激光发生装置的结构原理图。(A激光器1发生激光束，激光束直径2mm ;经过外光路系统2的反射镜组22，进入扩束望远镜23将激光束直径扩大至10mm ;进入激光聚焦系统3，在透镜24和透镜25的作用下聚焦；由折射镜26将激光束折射至以转速12000 15000rpm高速旋转的36等分的多面反射镜27。多面反射镜27直径约74mm，圆周等分为36个面。由于多面反射镜27每个反射面与水平方向的夹角区间为10° ，经过反射之后，可以得到图示的弧形聚焦面。由于实际使用中，玻璃基板为一平面，因此在玻璃基板表面产生的激光斑为两头尖中间宽的梭形，且玻璃基板上表面的能量可以通过调整透镜焦距改变。 图3为本发明的激光发生装置的结构示意图；图4为图3的A-A剖视结构示意图。图中标记为导光筒101、调节筒102、调节筒103、直线驱动器104、CCD观测辅助系统5、直线电机106、旋转电机107、破口刀108、冷却喷嘴4。 导光筒101、调节筒102、调节筒103、直线驱动器104、CCD观测辅助系统5、直线电机106、旋转电机107、破口刀108、冷却喷嘴4均安装在安装板上，安装板固定在由直线电机9控制的滑块上。导光筒101、调节筒102、调节筒103用于调整与玻璃基板之间的纵向距离。直线驱动器104、直线电机106、旋转电机107用于调整CCD观测辅助系统5、破口刀108、冷却喷嘴4三维距离。破口刀108用于在激光切割前，在玻璃基板边缘刻下切割的初始位置。直线驱动器104可以是气缸，或者直线电机。 本发明玻璃基板激光切割机通过设备本身的真空吸盘配合CCD观测辅助系统5实现对玻璃基板的自动调整定位，通过激光与液气混合体冷却剂的联合加工，一次性即可完成切割、干燥的加工过程；边缘光滑整齐，不需要额外的清洁和打磨；梭形激光加工引起的分离过程产生高强度自然回火边缘，没有微小裂痕，边缘强度高。同时，激光切割加工过程中不产生额外的粉尘，符合用户洁净间对设备的要求，对玻璃基板切割工艺的改进有重大的意义。
权利要求
玻璃基板激光切割机，其特征在于，包括工作平台，用于承载玻璃基板；激光发生装置，安装于工作平台上方的滑轨上，由电机控制其与工作平台的相对三维距离，产生梭形激光斑；冷却喷头，与激光发生装置相对固定，跟随激光发生装置运动，用于喷射冷却剂将激光束加热过的玻璃基板进行冷却。
2. 根据权利要求1所述的玻璃基板激光切割机，其特征在于所述工作平台安装在滑 轨上，与电机连接，实现水平方向移动。
3. 根据权利要求1或2所述的玻璃基板激光切割机，其特征在于所述工作平台上设 有真空吸盘，用于吸附玻璃基板，保障玻璃基板在切割加工过程中固定。
4. 根据权利要求1所述的玻璃基板激光切割机，其特征在于所述冷却剂为酒精与氮 气的液气混合体。
5. 根据权利要求1所述的玻璃基板激光切割机，其特征在于还包括CCD观测辅助系 统，用于对玻璃基板进行摄像，对玻璃基板自动定位。
6. 根据权利要求l所述的玻璃基板激光切割机，其特征在于还包括破口刀，用于在激 光切割前，在玻璃基板边缘刻下切割的初始位置。
7. 根据权利要求1所述的玻璃基板激光切割机，其特征在于所述激光发生装置包括 激光器和高速旋转多面体反射镜；所述激光器为C02激光器；所述高速旋转多面体反射镜 为圆周上等分的多面反射镜，与电机连接，绕圆心以10000rpm以上的转速旋转；所述激光 器发生的激光束经过聚焦透镜后，被所述高速旋转多面体反射镜反射并聚焦于玻璃基板表 面形成梭形激光斑。
8. 根据权利要求7所述的玻璃基板激光切割机，其特征在于所述高速旋转多面体反 射镜为圆周上36等分的多面反射镜，反射表面镀金。
9. 根据权利要求7所述的玻璃基板激光切割机，其特征在于所述激光器的功率为 100 400W，发生激光波长为9 11 ii m。
全文摘要
本发明涉及激光加工设备领域，具体提供一种用于切割玻璃基板的激光切割机，包括工作平台，用于承载玻璃基板；包括激光发生装置，安装于工作平台上方的滑轨上，由电机控制其与工作平台的相对三维距离，产生梭形激光斑；包括冷却喷头，与激光发生装置相对固定，跟随激光发生装置运动，用于喷射冷却剂将激光束加热过的玻璃基板进行冷却。本发明玻璃基板激光切割机提高了玻璃基板切割加工的质量和效率，解决了超薄型玻璃基板切割加工的技术问题，对玻璃基板切割工艺的改进有重大的意义。
文档编号C03B33/023GK101717187SQ20091019433
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者吴建霖, 陈灶明 申请人:吴建霖