专利名称：激光切割方法
技术领域：
本发明涉及一种激光切割方法，尤其涉及一种利用激光束切割脆性材料基 4反的方法。
背景技术：
随着显示技术的不断发展，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)等液晶显示装置已广泛应用于消费领域，其有 望取代传统阴极射线管(Cathode Ray Tube, CRT)显示装置。TFT-LCD等液晶显 示装置通常由上下两块玻璃板，收容于该两块玻璃板间的液晶及若千电路组成。 所述液晶可以在电场作用下改变排列方式来实现TFT-LCD的显示功能。为了形 成不同尺寸的液晶显示面板，通常需要对较大尺寸的玻璃基板进行切割。对玻璃基板进行切割通常是先用刀轮在玻璃基板表面形成预切割线，随后 利用激光束沿该预切割线加热所述玻璃基板，再经由冷却流体冷却玻璃基板表 面。该玻璃基板会因急剧产生的温度差而产生应力变化，该应力变化使先前由 刀轮在玻璃基板表面形成的预切割线位置产生向下成长的裂紋，进而使整个玻 璃基板开裂。所述冷却流体通常为液体或者气体与液体的混合物。传统的TFT-LCD制程，通常是先对组合好的上下两块玻璃基板进行切割， 然后经由液晶注入口在上下两块玻璃板之间的空隙注入液晶，当液晶填满后再 对液晶注入口进行封合。由于切割玻璃基板时，液晶注入口尚未封合，上述冷 却流体的液滴极易因虹吸现象渗入至上下玻璃板之间的空隙中，在注入液晶之 前很难将其排尽，使得两块玻璃板之间的液晶中含有大量的由冷却流体形成的 雾气而造成液晶面板显示不良，进而影响液晶显示面板整体的生产良率。目前， 一种新的TFT-LCD制程是先将液晶滴在一块玻璃基板上，然后将上 下两块玻璃基板组合，之后再进行切割。采用上述切割方法切割玻璃基板时， 所述冷却流体的液滴常会残留在玻璃基板的表面，必须采用后续的清洗程序将 其去除，进而使得生产成本较高。
有鉴于此，有必要提供一种激光切割方法，以提高切割良率，降低生产成本。发明内容下面将以具体实施例说明一种激光切割方法，其可提高切割良率，降低生 产成本。一种激光切割方法，用于切割脆性材料基板，该方法包括利用一开裂器 具在所述脆性材料基板上形成预切割线；利用激光束沿所述预切割线加热所述 脆性材料基板；利用低于零摄氏度的冷却气体冷却所述被加热的脆性材料基板， 以使所述脆性材料基板沿所述预切割线开裂。所述激光切割方法，采用低于零摄氏度的气体冷却所述被激光束加热的脆 性材料基板，不会有水汽渗入基板之间而影响基板的正常工作，从而可提高切 割良率。另外，由于气体挥发，不会像液体一样常会有液滴残留在基板的表面， 因此，釆用气体作为冷却流体，切割后无需进行清洗，有利于降低生产成本。
图l是本发明实施例所提供的激光切割方法流程图。
具体实施方式
请参见图1 ，本发明实施例所提供的用于切割脆性材料基板的激光切割方 法，其包括以下步骤(1) 利用一开裂器具在所述脆性材料基板上形成预切割线。该脆性材料基 板的材质可为陶瓷、玻璃或石英等脆性材料。该开裂器具可为钻石刀或刀轮等。(2) 利用激光束沿所述预切割线加热所述脆性材料基板。所述激光束的波 长与脆性材料基板的材质相关，当该脆性材料基板为陶资、玻璃或石英等材质 时，所述激光束的波长通常选用10.6微米。优选的，该脆性材料基板被加热到 大于1 OO摄氏度，小于该脆性材料基板的汽化温度。(3) 以低于零摄氏度的气体作为冷却流体冷却所述被加热的脆性材料基 板，以使所述脆性材料基板沿所述预切割线开裂。所述气体可为空气，氮气，
二氧化碳或氦气，本实施例中采用空气。该气体经由一喷嘴喷射于所述被加热 的脆性材料基板。通常，为使脆性材料基板开裂，冷却流体须从脆性材料基板吸收一定的热量，所吸收的热量可由下列公式表示Q = CpxMx AT (1) △ T = T2-T, (2) 其中，Q为单位时间冷却流体所带走的热量，Cp为冷却流体的定压比热，M为单位时间冷却流体的质量流率，T2为冷却流体吸收热量后的温度，T,为冷却流体初始温度。通常采用30。C的水作为冷却流体，所述脆性材料基板开裂时由红外线热像 仪可测得水温约为90。C ,则4艮据式(1)及(2)可得采用水作为冷却流体所带走的热 量为Cp水x M水x (90°G-30°G)=: Cp水x M水x GO°G (3) 本实施例中，采用空气作为冷却流体，由于带走脆性材料基板的热量使得 空气升温会对切割环境造成影响，所以通常控制空气受热升高后的温度不超过 IO(TC,即，丁2最高为10(TC，而该空气的初始温度低于0。C，即，T,气〈0。C，则 △ TX=T2vTH.> IO(TC。则采用空气作为冷却流体所带走的热量为 Q气二Cp气xM气x AT气〉Cp气xM气x io(TG (4)由于水与空气的Cp值分别为4.18千焦/千克'摄氏度及1.005千焦/千克'摄氏 度，且所用空气的质量流率一般小于或等于水的质量流率的2.5倍，当所用空气 的质量流率为水的质量流率的2.5倍，且其初始温度为。C时，由式(4)与(3)可得Q气〉1.005 x 2.5M,(c x 100。C 〉 4.18 x M水x 60°C= Q水民P, Q气〉Q水。亦即，本实施例中，采用(TC的空气作为冷却流体比采用3(TC的水作为冷却 流体，更易使所述脆性材料基板开裂。当然，可以理解的是，当所用空气的质量流率小于水的质量流率的2.5倍时， 应当相应降低所用空气的温度，以使其从所述脆性材料基板带走一定热量后能 使该脆性材料基板开裂。优选的，该气体的温度等于或低于零下15.6摄氏度。而在实际切割过程中，通常是激光加热未完毕时就开始喷射冷却流体进行
冷却，且，激光束的照射位置与冷却流体的作用位置之间的距离范围通常为5 30毫米。为了不影响前方激光加热的效果，通常要求气体流量小于10标准立 方英尺/分钟(standard cubic feet per minute,简称SCFM),亦即小于2.83X 105标准立方厘米/分钟。本实施例所提供的激光切割方法，采用低于零摄氏度的气体冷却所述被激 光束加热的脆性材料基板，不会有水汽渗入基板之间而影响基板的正常工作， 从而可提高切割良率。另外.由于气体挥发，不会像液体一样常会有液滴残留 在基板的表面，因此，采用气体作为冷却流体，切割后无需进行清洗，有利于 降低生产成本。
权利要求
1.一种激光切割方法，用于切割脆性材料基板，该方法包括利用一开裂器具在所述脆性材料基板上形成预切割线；利用激光束沿所述预切割线加热所述脆性材料基板；利用低于零摄氏度的冷却气体冷却所述被加热的脆性材料基板，以使所述脆性材料基板沿所述预切割线开裂。
2. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述脆性材料基板的材 质为陶瓷、玻璃或石英。
3. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述开裂器具为钻石刀 或刀4仑。
4. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述激光束的波长为10.6微米。
5. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述冷却气体经由一喷 嘴喷射于所述被加热的脆性材料基板。
6. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述激光束的照射位置 与所述冷却气体的作用位置之间的距离范围为5 3 0毫米。
7. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述冷却气体的温度等 于或低于零下15.6摄氏度。
8. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述冷却气体的流量小 于2.83 x 105标准立方厘米/分钟(Standard Cubic Centimeter per Minute, SCCM)。
9. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述冷却气体为空气， 氮气，二氧化碳或氦气。
10. 如权利要求l所述的激光切割方法，其特征在于，所述利用激光束沿所述 预切割线加热所述脆性材料基板的步骤中，该脆性材料基板被加热到大于 IOO摄氏度，小于该脆性材料基板的汽化温度。
全文摘要
本发明提供一种激光切割方法，用于切割脆性材料基板，该方法包括利用一开裂器具在所述脆性材料基板上形成预切割线；利用激光束沿所述预切割线加热所述脆性材料基板；利用低于零摄氏度的气体冷却所述被加热的脆性材料基板，以使所述脆性材料基板沿所述预切割线开裂。该方法采用低于零摄氏度的气体冷却所述被激光束加热的脆性材料基板，不会有水汽渗入基板之间而影响基板的正常工作，从而可提高切割良率。另外，由于气体挥发，不会像液体一样常会有液滴残留在基板的表面，因此，采用气体作为冷却流体，切割后无需进行清洗，有利于降低生产成本。
文档编号B23K26/42GK101130216SQ20061006228
公开日2008年2月27日 申请日期2006年8月25日 优先权日2006年8月25日
发明者傅承祖, 张明辉, 许宗富, 郭访璇, 陈献堂, 黄俊凯 申请人:富士迈半导体精密工业(上海)有限公司;沛鑫半导体工业股份有限公司