激光在顯示器制造中的應(yīng)用③：玻璃蓋板和鏡片切割

COHERENT 超短脈沖（USP）雷射和成絲技術(shù)可為玻璃和藍(lán)寶石切割 帶來出色結(jié)果。結(jié)合使用先進(jìn)的光學(xué)器件，您可以針對特定加工任務(wù)進(jìn)行精確的工藝優(yōu)化。

手機(jī)和其他行動裝置的最終生產(chǎn)步驟之一是在顯示器上放置一個玻璃蓋板，并在鏡頭上安裝防護(hù)鏡片。為了實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的生產(chǎn)，這些元件都必須以較高的機(jī)械精度從大面幅材料上以最終形狀快速切下。

這種切割產(chǎn)生的表面粗糙度和殘余應(yīng)力是一個重要的考慮因素，因為它們會影響最終零件的抗碎裂性能。碎屑也是一個考慮因素，因為這可能需要額外的清潔步驟來進(jìn)行清除。另一件重要的事是，要避免在切割過程中損壞元件上的任何涂層或其他功能層。

基于成絲技術(shù)的超短脈沖（USP）雷射切割可滿足所有這些要求。但具體的實施方式取決于工藝細(xì)節(jié)和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵因素包括鏡片材料和厚度、切割長度和形狀以及必要的產(chǎn)出速度。

USP 雷射可用于玻璃切割

當(dāng)今行動裝置中使用的大多數(shù)玻璃蓋板都是化學(xué)強(qiáng)化鹼鋁硅酸鹽玻璃（如 Gorilla? 玻璃）、熱強(qiáng)化鈉鈣玻璃或類似材料。柔性顯示器的玻璃蓋板厚度通常約為 0.5 mm。可摺疊顯示器的玻璃蓋板可以薄至 30μm。

要決定如何在此類零件上應(yīng)用成絲切割，首先要考慮的是雷射重復(fù)頻率。這是因為在成絲切 割中，激光束在零件表面上移動，每個脈沖（或突發(fā)脈沖）都會產(chǎn)生一個細(xì)絲：一個貫穿玻璃的孔。目標(biāo)是要在玻璃上生成一系列間距基本均勻的穿孔（間距通常約為 50μm）。隨后，在穿孔處產(chǎn)生應(yīng)力以將這些孔轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)裂紋，這將使零件分離。通常該工藝使用 Coherent 二氧化碳雷射沿穿孔線產(chǎn)生高度區(qū)域化的熱應(yīng)力。

雷射重復(fù)頻率越高，光束在玻璃表面上移動的速度就越快，從而能夠以特定間距打孔。因此，對于切割顯示器玻璃蓋板等大型零件來說，Coherent 的 HyperRapid NXT（重復(fù)頻率最高 400 kHz）的工作速度比 Rapid LX（重復(fù)頻率最高 90 kHz）快三倍，即使這兩種雷射 每脈沖輸出相同的能量，但 HyperRapid NXT 比 Rapid LX 更高頻率、速度更快。

因此，如果產(chǎn)出速度至關(guān)重要，則HyperRapid NXT 是首選。但是在某些情況下，產(chǎn)量或整體工藝會受到載臺移動或光束轉(zhuǎn)向的限制。如果這些使雷射無法以最高重復(fù)頻率運行，那么HyperRapid NXT 就無法發(fā)揮其全部優(yōu)勢。在這些情況下，Rapid LX 有可能實現(xiàn)完全相同的切割質(zhì)量和產(chǎn)量。

藍(lán)寶石切割

大多數(shù)手機(jī)都會使用小的圓形藍(lán)寶石鏡片保護(hù)鏡頭。藍(lán)寶石非常堅硬且耐刮、耐磨。它也很昂貴，這就是為什么把它做得很小的原因。

成絲工藝可輕松切割藍(lán)寶石。但是，由于這些部件很小而且是圓形的， Rapid LX 通常是最 佳選擇，因為它具有較低的重復(fù)頻率和較低的成本要了解具體原因，您需要了解有關(guān)成絲技 術(shù)實際操作的其他信息。

要使這種技術(shù)發(fā)揮作用，激光束進(jìn)入鏡片時必須垂直于零件表面。因此，聚焦光學(xué)器件通常是固定的，而工件則隨載臺移動。這種應(yīng)用中不會使用掃描器，因為它們會導(dǎo)致光束在要 切割的某些零件的表面上成一定角度進(jìn)入。

快速切割小的圓形藍(lán)寶石鏡片意味著載臺必須不斷地加速、減速。零件越小，加速度就越大。當(dāng)然，載臺所能產(chǎn)生的加速度是有限的。一般來說，它們的速度無法滿足以 400 kHz 工作的雷射的需求，也不能產(chǎn)生具有所需間距的細(xì)絲。這意味著雷射不得不以較低的重復(fù)頻率運行。這使得 Rapid LX 成為優(yōu)異的選擇。

COHERENT 專注于切割質(zhì)量

用于成絲切割的光束傳輸光學(xué)器件與激光源本身一樣重要。Coherent 開發(fā)了自己的一系列聚焦光學(xué)器件，每一種都能給不同的應(yīng)用帶來出色的結(jié)果。

例如我們的“標(biāo)準(zhǔn)”SmartCleave 聚焦光學(xué)器件可處理厚度最大1.8 mm 的基板  這涵蓋了大多數(shù)顯示器切割應(yīng)用。我們還有一個鏡頭（ SmartCleave Advanced LongFi）的光束輪廓經(jīng)過了專門優(yōu)化，可以切割厚度最大3 毫米的零件。這將產(chǎn)生不同的切割特性，取決于確切的零件厚度，因此了解所涉及的權(quán)衡非常重要。

此外，在處理薄零件方面，我們擁有專門用于切割超?。?< 1 mm ）玻璃不可少的光學(xué)器件,這種玻璃對于可摺疊顯示器而言至關(guān)重要。 SmartCleave 低損傷光學(xué)器件可降低聚焦區(qū)域內(nèi)的峰值功率密度。這犧牲了制造更長細(xì)絲的能力，但會在進(jìn)入側(cè)產(chǎn)生更小的熱影響區(qū)和更平滑的紋理。盡可能降低表面粗糙度對于超薄玻璃尤為重要，因為它會直接影響彎曲強(qiáng)度 。

如果您查看 USP 激光器制造商的數(shù)據(jù)表，您可能會簡單地認(rèn)為更高的功率會產(chǎn)生更快或更好的結(jié)果。但事實并非如此。而且，即使選擇了最好的雷射，它也仍然必須以正確的方式聚焦到零件上。您需要依靠擁有多年激光玻璃切割經(jīng)驗和數(shù)百次實際安裝經(jīng)驗的供應(yīng)商，才能獲得正確的玻璃切割配置。