[发明专利]激光切割脆性材料基板的曲线路径切割方法

说明书

技术领域

本发明属于脆性材料基板的精密切割加工领域。

技术背景

脆性材料，如硅片、石英晶体、工程陶瓷、液晶玻璃等，在现代工业及日常生活中有着非常广泛的应用。由于制造及工艺的缘故，以这些材料制造的元器件往往需要进行切割等二次加工。

对于脆性材料基板，传统的切割加工是用钻石、金刚石或硬金属轮划线，然后用机械的方法折断。采用这种方式切割，在加工过程中易产生碎屑，切口断面比较粗糙，存在微细裂纹，需要进行磨边、清洗等后处理工序，加工过程的机械力还会对元器件造成内在破坏，成为元器件失效的潜在因素。

为克服传统加工的不足，专利CN1454858A、CN101121220A、CN101444875等提到一种激光切割法，基本原理如图1所示。首先在基板上制造出一条初始裂纹(切口)，然后通过激光照射基板，再通过低温源冷却基板，基板上初始裂纹在这种激剧变化的温度场作用下扩展，从而实现切割。

这种切割方法的工作温度远小于基板材料的熔点，具有热影响区小、加工速度快、切割面平整及残余应力低等优点。但是这种切割方式存在一个技术缺陷：即当切割线l不在基板的对称位置或是当切割线l为曲线时，裂纹扩展的路径将偏离激光移动的轨迹，导致不能沿预定的路线实现脆性材料基板的精密切割。

发明内容

为克服现有技术的在切割路径不在基板的对称位置或是当切割路径为曲线时，裂纹扩展路径易偏离激光移动的轨迹，切割精度低的缺点，本发明提供了一种能保证裂纹沿预定的切割路径扩展，切割精度高的激光切割脆性材料基板的曲线路径切割方法。

激光切割脆性材料基板的曲线路径切割方法，包括以下步骤：

1、在基板上制作初始裂纹作为切割路径，根据经验在所述的切割路径上设置采样点；分别获取各采样点处的开裂角θ，所述的开裂角θ为当前扩展方向与下一时刻扩展方向之间所夹的锐角；

2、获取当前采样点，由当前采样点出的开裂角θ及基板的断裂韧性K_IC，计算当前采样点出的应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ；计算公式如下：

cosθ2[KIcos2θ2-3KII2sinθ]=KIC]]>……公式(1)

θ=cos-1(3KII2+KI4+8KI2KII2KI2+9KII2)]]>……公式(2)

其中，K_Ⅰ为Ⅰ型裂纹的应力强度因子；