專利名稱：雷射切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明揭示了一種雷射切割方法，尤其指一種用于切割脆性材料如液晶顯示裝置(TFT-LCD)(Thin Film Transistor，簡(jiǎn)稱TFT；Liquid CrystalDisplay，簡(jiǎn)稱LCD)玻璃面板的切割方法。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，液晶顯示裝置(TFT-LCD)由于其自身的特性已廣泛的應(yīng)用于消費(fèi)領(lǐng)域內(nèi)。其被視為將用以取代傳統(tǒng)的陰極射線管(Cathode Ray Tube，簡(jiǎn)稱CRT)顯示裝置的強(qiáng)勁對(duì)手。
液晶顯示裝置通常由兩塊玻璃基板、收容于兩塊玻璃基板內(nèi)的液晶及若干電路組成。液晶可以在電場(chǎng)的影響下改變排列方式來(lái)進(jìn)行完成顯示動(dòng)作。為了形成不同尺寸的液晶顯示面板，通常需要對(duì)較大的液晶顯示面板進(jìn)行切割以滿足不同的需求。
傳統(tǒng)的切割液晶顯示面板的方式都是以刀輪等物理手段作為刻線工具，刀輪對(duì)玻璃面板施以玻璃定量之應(yīng)力，在玻璃表面造成穩(wěn)定的垂直裂痕(Median Crack)，然后將玻璃面板的切割面翻轉(zhuǎn)，利用以樹(shù)脂制成的加壓片對(duì)玻璃面板的切割面相對(duì)的背面施加壓縮荷重以在玻璃面板上形成應(yīng)力進(jìn)而將玻璃面板完全分離。
然而，刀輪切割玻璃面板需要經(jīng)過(guò)多道制程如切割(Scribe)、裂片(Break)、磨邊(Grinding)等，比較費(fèi)時(shí)；而且刀輪切割玻璃表面會(huì)對(duì)玻璃造成物理性破壞，切割線附件常常存在一些不規(guī)則的微裂痕(MicroCrack)或是毛邊，這些缺陷對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)度和生產(chǎn)良率產(chǎn)生影響。
隨著消費(fèi)性電子產(chǎn)品輕薄的發(fā)展趨勢(shì)，玻璃基板也在向厚度更薄、材料密度更低、材料強(qiáng)度增強(qiáng)及熱膨脹系數(shù)更低的趨勢(shì)發(fā)展，在這種情況下，傳統(tǒng)的利用刀輪等物理手段進(jìn)行切割的品質(zhì)與生產(chǎn)效率上滿足不了需求。因而一種利用雷射進(jìn)行切割玻璃面板的方式產(chǎn)生了。
相比較傳統(tǒng)的刀輪切割，雷射切割不易產(chǎn)生微粒污染、切割面平整、可大幅縮短生產(chǎn)時(shí)程，而且，雷射切割玻璃面板后因無(wú)傳統(tǒng)刀輪切割所產(chǎn)生的微裂痕，所以玻璃面板的強(qiáng)度為傳統(tǒng)的2-3倍。
如圖1所示，目前普遍采用的一種切割玻璃面板1的雷射切割裝置包括雷射系統(tǒng)2、刻線工具3及冷卻系統(tǒng)4。雷射切割裝置相對(duì)于玻璃基板的切割方向?yàn)榧^A所示。沿著切割方向A，刻線工具3先于玻璃面板1上形成一微小的刻痕，隨后雷射系統(tǒng)2發(fā)射雷射光束沿著刻痕進(jìn)行加熱，冷卻系統(tǒng)隨之對(duì)加熱區(qū)進(jìn)行冷卻，利用加熱和冷卻所產(chǎn)生的溫度差對(duì)玻璃面板產(chǎn)生的應(yīng)力來(lái)進(jìn)行切割。
如圖2所示，現(xiàn)有的雷射切割脆性材料如玻璃基板1時(shí)，是依序由玻璃基板1的邊緣向中心一直切割到另一邊緣。即，切割時(shí)，沿固定的切割方向A從玻璃基板的一側(cè)先切割第一切割線5，然后返回玻璃基板的初始切割的一側(cè)緊接著切割第二切割線6，這樣依序向中心一直切割到另一邊緣。一般為了維持切割的良率與切割速度的一致性，通常在切割的過(guò)程中會(huì)以相同的切割速度V1完成同一切割方向A的切割。
由熱傳及破壞力學(xué)理論可知，切割時(shí)材料的熱傳遞效應(yīng)與破壞因子會(huì)隨材料的大小與切割位置不同而改變，進(jìn)一步影響每一位置的最佳切割速率。當(dāng)切割的基板較大時(shí)切割速率必須較低。然而，切割的基板較小時(shí)，切割速率是可以提高的。
所以，從中可以看出，現(xiàn)有的切割方法從玻璃基板1的邊緣向中心一直切割到另一邊緣。初始切割時(shí)玻璃基板較大，只能用較低的速率V1進(jìn)行切割，然而多次切割后仍使用速率V1進(jìn)行切割。由于切割位置的變化，當(dāng)可以提高的速率的時(shí)候也仍是采用速率V1進(jìn)行切割。這樣明顯就會(huì)需要更多的切割時(shí)間，延緩了生產(chǎn)效率。
所以需要設(shè)計(jì)一種新型的雷射切割方法以克服上述不利的情況發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種雷射切割方法，其可以快速的完成切割。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種雷射切割方法，其包括第一步，以第一切割速度切割原始基板成兩塊；第二步，以第二切割速度對(duì)第一步切割后的基板進(jìn)行切割，第二切割速度大于第一切割速度；第三步，以第三切割速度對(duì)第二步切割后的基板進(jìn)行切割，第三切割速度大于第二切割速度；當(dāng)進(jìn)行多次更下一步切割時(shí)，均以大于上一步的切割速度對(duì)上一步切割后的基板進(jìn)行切割。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明雷射切割方法采用在不同的切割位置使用不同的切割速度，切割基板的尺寸越小，速度越大，這樣就可以節(jié)省工時(shí)，加快切割流程，提高生產(chǎn)效率。

圖1為一種現(xiàn)有的雷射切割裝置示意圖。
圖2為圖1中所示的現(xiàn)有的雷射切割方法的切割流程示意圖。
圖3為本發(fā)明雷射切割方法所使用的雷射切割裝置示意圖。
圖4為本發(fā)明雷射切割方法的一種切割流程意圖。
圖5為本發(fā)明雷射切割方法的另一種切割流程示意圖。
具體實(shí)施方式
與現(xiàn)有的雷射切割技術(shù)相比，本發(fā)明的雷射切割涉及的是利用在玻璃基板上切割位置的不同來(lái)改變切割速率而達(dá)到節(jié)省工時(shí)的方法。其并不涉及雷射系統(tǒng)、刻線工具及冷卻系統(tǒng)的自身結(jié)構(gòu)、發(fā)生或形成原理。故，本發(fā)明雷射切割方法對(duì)于所使用的雷射系統(tǒng)，刻線工具及冷卻系統(tǒng)的自身結(jié)構(gòu)、發(fā)生或形成原理不進(jìn)行詳細(xì)介紹。
參看圖3所示，本發(fā)明用于切割玻璃基板的雷射切割方法所使用的雷射切割裝置包括雷射系統(tǒng)10，刻線工具11及冷卻系統(tǒng)12。
在本發(fā)明雷射切割裝置中，刻線工具11可以是雷射光束、鉆石刀、刀輪等可在玻璃基板表面產(chǎn)生預(yù)定裂紋之任意工具。冷卻系統(tǒng)12可以是單一液體、單一氣體加單一液體的混合物或一種以上的氣體與液體的混合物等，如純水、冷卻油、液態(tài)氮或液態(tài)氦等。
參看圖3所示，雷射切割玻璃面板先以刻線工具11在玻璃基板13上形成預(yù)刻線，雷射系統(tǒng)10噴射雷射光束如二氧化碳雷射光束對(duì)玻璃面板表面進(jìn)行加熱，玻璃面板本身因雷射能量而被加熱，玻璃的溫度控制在其熔點(diǎn)溫度之下，玻璃面板內(nèi)部因材料受熱膨脹而產(chǎn)生張應(yīng)力，隨后立即以冷卻系統(tǒng)12冷卻玻璃面板。玻璃面板因受冷卻系統(tǒng)冷卻的影響，內(nèi)部收縮而產(chǎn)生壓應(yīng)力。玻璃面板因雷射急速加熱與冷卻系統(tǒng)急速冷卻的影響，內(nèi)部應(yīng)力分布產(chǎn)生快速變化，進(jìn)而在玻璃面板產(chǎn)生裂紋，裂紋在切割面成長(zhǎng)使得玻璃面板完全分離。
造成玻璃面板劈裂的因素有列如由于雷射與冷卻的作用，對(duì)玻璃內(nèi)部所產(chǎn)生之應(yīng)力，可由下列公式表示σ～0.5αEΔT(1)ΔT＝T1-T2 (2)其中，σ為玻璃面板內(nèi)部所產(chǎn)生的應(yīng)力大小，α為玻璃面板內(nèi)部的熱膨脹系數(shù)，E為玻璃面板楊氏系數(shù)，T1為雷射加熱玻璃面板后玻璃面板的溫度，T2為冷卻后玻璃面板的溫度。
由公式(1)和(2)所示，面板內(nèi)部的應(yīng)力大小與材料的熱膨脹系數(shù)、楊氏系數(shù)與雷射與冷卻系統(tǒng)在玻璃面板上產(chǎn)生的溫度差成正比。而且T1的最大值不能大于玻璃面板的氣化溫度。
當(dāng)雷射與冷卻系統(tǒng)對(duì)玻璃面板所造成的應(yīng)力大于材料的破裂強(qiáng)度時(shí)，玻璃表面將產(chǎn)生裂紋，裂紋會(huì)隨著制程條件的不同，在玻璃表面呈現(xiàn)不同的成長(zhǎng)，如形成一溝槽(Scribe)或是玻璃面板的完全分離(Full Body Cut，簡(jiǎn)稱FBC)。
參看圖4所示，當(dāng)切割的玻璃基板13是可以等份分割時(shí)，本發(fā)明之雷射切割方法為第一步，進(jìn)行第一切割線7，把玻璃基板13切割成其1/2的兩塊，切割速度為V1；第二步，對(duì)上述1/2的兩塊玻璃基板上分別進(jìn)行第二、第三切割線8，9的等份切割，切割成玻璃基板13的1/4的四塊，切割速度為V2；第三步，進(jìn)行第四、第五、第六及第七切割線14，15，16，17，對(duì)上述第二步切割成1/4的四塊再分別進(jìn)行等份切割成玻璃基板13的1/8的八塊，切割速度為V3；切割速度V1＜V2＜V3。根據(jù)實(shí)際的切割需求，可繼續(xù)在上一步進(jìn)行切割的基礎(chǔ)上進(jìn)行下一步的等份切割，下一步切割速度大于上一步的切割速度。
由此可以看出，如圖4所示切割時(shí)，將玻璃基板依序切割成1/(2n)，n＝1，2，3…n(n為自然數(shù)).假如第一次切割速度V1，第二次切割速度V2，第n次切割速度為Vn，由于隨著切割的進(jìn)行，玻璃基板的尺寸越來(lái)越小，則切割速度可以逐漸增加，即V1＜V2＜V3…＜Vn。這樣，由于切割速度的增加，則切割玻璃基板的時(shí)間就會(huì)節(jié)省很多。
參看圖5所示，當(dāng)切割的玻璃基板不能等份切割時(shí)，本發(fā)明之雷射切割方法為第一步，進(jìn)行切割線20，把玻璃基板切割成較小的兩塊，切割速度V1；第二步，進(jìn)行第二或第三切割線21，22，把上一步切割的兩塊分別進(jìn)行進(jìn)一步切割，此時(shí)切割速度V2，第三步進(jìn)行第四切割線23，把第二步切割后的基板再進(jìn)行切割，切割速度V3；切割速度V1＜V2＜V3。以此類推，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行多次切割。根據(jù)切割的不同位置來(lái)改變相應(yīng)的切割速度，切割的玻璃基板越小，切割速度越快，這樣，就可以明顯的節(jié)省切割時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種雷射切割方法，其包括第一步，以第一切割速度切割原始基板成兩塊；第二步，以第二切割速度對(duì)第一步切割后的基板進(jìn)行切割，第二切割速度大于第一切割速度；第三步，以第三切割速度對(duì)第二步切割后的基板再進(jìn)行切割，第三切割速度大于第二切割速度；當(dāng)進(jìn)行多次更下一步切割時(shí)，均以大于上一步的切割速度對(duì)上一步切割后的基板進(jìn)行切割。
2.如權(quán)利要求1所述的雷射切割方法，其特征在于上述第二步是以第二切割速度對(duì)第一步切割后的兩塊基板分別進(jìn)行切割。
3.如權(quán)利要求1所述的雷射切割方法，其特征在于上述第一步以第一切割速度切割上述原始基板成該原始基板的1/2的兩塊。
4.如權(quán)利要求3所述的雷射切割方法，其特征在于上述第二步，以第二切割速度對(duì)第一步切割后的兩塊基板分別進(jìn)行切割成上述原始基板的1/4的四塊。
5.如權(quán)利要求1所述的雷射切割方法，其特征在于切割時(shí)，下一步的切割是對(duì)上一次切割后的基板再分別進(jìn)行等份切割成上述原始基板的1/(2n)，n＝1，2，3，4，5...n。
全文摘要
一種雷射切割方法，其包括第一步，以第一切割速度切割原始基板成兩塊；第二步，以第二切割速度對(duì)第一步切割后的基板進(jìn)行切割，第二切割速度大于第一切割速度；第三步，以第三切割速度對(duì)第二步切割后的基板進(jìn)行切割，第三切割速度大于第二切割速度；當(dāng)進(jìn)行更多次下一步切割時(shí)，均以大于上一步的切割速度對(duì)上一步切割后的基板進(jìn)行切割。這樣就可以明顯的節(jié)省切割時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B23K26/00GK1939637SQ20051009468
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者傅承祖, 黃俊凱, 陳獻(xiàn)堂, 鄭凱仁, 張定宏 申請(qǐng)人:富士邁半導(dǎo)體精密工業(yè)(上海)有限公司, 沛鑫半導(dǎo)體工業(yè)股份有限公司