用于切割蓝宝石的方法及其装置

摘要

一种用于切割蓝宝石的方法，蓝宝石包括蓝宝石本体和形成于蓝宝石本体上的涂层，方法包括：第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的涂层；在去除涂层的同时去除在去除涂层过程中产生的灰尘和碎屑；超快激光光束通过光路整形组件聚焦于蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿蓝宝石的改质通道；第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描蓝宝石本体，第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描蓝宝石本体的路径重合或偏离于第二路径，使蓝宝石沿着改质通道裂开。

权利要求

1.一种用于切割蓝宝石的方法，所述蓝宝石包括蓝宝石本体和形成于所述蓝宝石本体上的涂层，其特征在于，所述方法包括：在所述涂层远离所述蓝宝石本体的一侧贴附保护膜；

第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的所述涂层；在去除所述涂层的同时去除在去除所述涂层过程中产生的灰尘和碎屑；

超快激光光束通过光路整形组件聚焦于所述蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿所述蓝宝石的改质通道；其中，所述第二路径与所述第一路径重合；以及第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体，所述第二CO2激光光束通过所述振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体的路径重合或偏离于所述第二路径，使所述蓝宝石沿着所述改质通道裂开。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一CO2激光光束通过所述CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上的光斑为高斯光斑或平顶光斑或M形光斑；

或所述第一CO2激光光束通过所述CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上的光斑的重叠率为

50％～90％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一CO2激光光束的频率为1KHz～20KHz，且第一CO2激光光束的速度为10mm/s～500mm/s，且第一CO2激光光束的光斑的直径大小为20μm～100μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定厚度为10μm～200μm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定厚度等于所述涂层的厚度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超快激光光束通过光路整形组件聚焦于所述蓝宝石本体上之前，所述方法还包括：通过定位系统对所述光路整形组件进行定位，使所述第一路径与所述第二路径重合。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过长焦深聚焦系统方法或激光成丝加工方法形成贯穿所述蓝宝石的所述改质通道。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超快激光光束为脉宽100fs～50ps的红外激光光束或绿光激光光束。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超快激光光束为具有一个或多个脉冲串的激光光束，其中一个所述脉冲串的脉冲激光光束产生一个所述改质通道。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二CO2激光光束通过所述振镜聚焦组件聚焦于所述蓝宝石本体的光斑的重叠率为70％～95％。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二CO2激光光束通过所述振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体的路径与所述第二路径的偏离距离小于或等于2mm。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件聚焦于所述蓝宝石本体的光斑的直径为50μm～3000μm。

13.一种用于切割蓝宝石的装置，其特征在于，根据权利要求1至12任一项所述的方法对所述蓝宝石进行切割，所述装置包括：第一CO2激光器，用于产生所述第一CO2激光光束；

CO2聚焦组件，设置于所述第一CO2激光器上，所述CO2聚焦组件用于将所述第一CO2激光光束聚焦于所述涂层上，以去除沿所述第一路径延伸的预定厚度的所述涂层；

吹气组件，设置于所述CO2聚焦组件上，所述吹气组件用于吹离在去除所述涂层的过程中产生的所述灰尘和所述碎屑；

抽尘组件，用于抽取所述灰尘和所述碎屑；

超快激光器，用于产生所述超快激光光束；

光路整形组件，设置于所述超快激光器上，所述光路整形组件用于将所述超快激光光束聚焦于所述蓝宝石本体上，以形成多个沿所述第二路径分布的贯穿所述蓝宝石的改质通道；

第二CO2激光器，用于产生所述第二CO2激光光束；以及

振镜聚焦组件，设置于所述第二CO2激光器上，所述振镜聚焦组件用于将所述第二CO2激光光束扫描所述蓝宝石本体，使所述蓝宝石沿着所述改质通道裂开。

说明书

用于切割蓝宝石的方法及其装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于切割蓝宝石的方法及装置。

背景技术

[0002] 蓝宝石因具有硬度高、耐划伤、耐高温和化学稳定性好等特点而被用作精密仪器的窗口片、精密零件以及LED(Light Emitting Diode，发光二极管)衬底。随着近年来消费类电子市场的蓬勃发展，蓝宝石在消费类电子领域的应用呈急剧增加的趋势。手机屏幕、摄像头、返回键和指纹识别模块等的玻璃材料逐渐被蓝宝石所替代。

[0003] 传统的蓝宝石的加工工艺是加工蓝宝石裸片，后续再进行其他涂层工艺，所以蓝宝石的加工工艺繁琐且效率较低。随着市场要求的不断提高，蓝宝石的加工逐渐出现对带有涂层的蓝宝石复合材料直接加工。然而，一般的对带有涂层的蓝宝石复合材料进行直接加工后存在涂层损伤区域大的问题。

发明内容

[0004] 基于此，有必要提供一种涂层损伤区域较小的用于切割蓝宝石的方法及装置。

[0005] 一种用于切割蓝宝石的方法，所述蓝宝石包括蓝宝石本体和形成于所述蓝宝石本体上的涂层，所述方法包括：

[0006] 第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的所述涂层；在去除所述涂层的同时去除在去除所述涂层过程中产生的灰尘和碎屑；

[0007] 超快激光光束通过光路整形组件聚焦于所述蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿所述蓝宝石的改制改质通道；其中，所述第一路径与所述第二路径重合；以及[0008] 第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体，所述第二CO2激光光束通过所述振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体的路径重合或偏离于所述第二路径，使所述蓝宝石沿着所述改质通道裂开。

[0009] 在其中一个实施例中，第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上之前，所述方法还包括：

[0010] 在所述涂层远离所述蓝宝石本体的一侧贴附保护膜，保护膜可以避免涂层与空气直接接触，防止第一CO2激光光束在烧蚀去除涂层的受热过程中导致涂层被氧化，从而起到保护涂层的作用。

[0011] 在其中一个实施例中，所述第一CO2激光光束通过所述CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上的光斑为高斯光斑或平顶光斑或M形光斑。

[0012] 在其中一个实施例中，所述第一CO2激光光束通过所述CO2聚焦组件聚焦于所述涂层上的光斑的重叠率为50％～90％，可以更好地去除涂层。

[0013] 在其中一个实施例中，第一CO2激光光束的频率为1KHz～20KHz，且第一CO2激光光束的速度为10mm/s～500mm/s，且第一CO2激光光束的光斑的直径大小为20μm～100μm。

[0014] 在其中一个实施例中，所述预定厚度为10μm～200μm。

[0015] 在其中一个实施例中，所述预定厚度等于所述涂层的厚度。

[0016] 在其中一个实施例中，所述超快激光光束通过光路整形组件聚焦于所述蓝宝石本体上之前，所述方法还包括：

[0017] 通过定位系统对所述光路整形组件进行定位，使所述第一路径与所述第二路径重合，可以使蓝宝石的加工表面更加平整。

[0018] 在其中一个实施例中，所述第一路径和所述第二路径均为弧形状的曲线。

[0019] 在其中一个实施例中，通过长焦深聚焦系统方法或激光成丝加工方法形成贯穿所述蓝宝石的所述改质通道。

[0020] 在其中一个实施例中，所述超快激光光束为脉宽100fs～50ps的红外激光光束或绿光激光光束。

[0021] 在其中一个实施例中，所述超快激光光束为具有一个或多个脉冲串的激光光束，其中一个所述脉冲串的脉冲激光光束产生一个所述改质通道；

[0022] 当所述超快激光光束为多个所述脉冲串的脉冲激光光束时，多个所述脉冲串沿所述第二路径均匀分布，由于一个脉冲串的脉冲激光光束产生两个改质通道，则多个脉冲串的脉冲激光光束能够产生多个成双等距的改质通道；由于多个脉冲串沿第二路径均匀分布，使多个成双等距的改质通道沿第二路径均匀分布；由于第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件聚焦于蓝宝石本体上的光斑的中心线重合或偏离于改质通道，使蓝宝石吸收第二CO2激光光束的能量膨胀产生的应力梯度沿第二路径均匀分布，使蓝宝石最终沿第二路径均匀裂开，从而使蓝宝石的切割表面较为平整。

[0023] 在其中一个实施例中，所述第二CO2激光光束通过所述振镜聚焦组件聚焦于所述蓝宝石本体的光斑的重叠率为70％～95％。

[0024] 在其中一个实施例中，所述第二CO2激光光束通过所述振镜聚焦组件扫描所述蓝宝石本体的路径与所述第二路径的偏离距离小于或等于2mm，以确保蓝宝石吸收第二CO2激光的能量后转化的热量不致于破坏涂层的材料。

[0025] 在其中一个实施例中，所述第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件聚焦于所述蓝宝石本体的光斑的直径为50μm～3000μm。

[0026] 一种用于切割蓝宝石的装置，包括：

[0027] 第一CO2激光器，用于产生第一CO2激光光束；

[0028] CO2聚焦组件，设置于所述第一CO2激光器上，所述CO2聚焦组件用于将所述第一CO2激光光束聚焦于所述涂层上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的所述涂层；

[0029] 吹气组件，设置于所述CO2聚焦组件上，所述吹气组件用于吹离在去除涂层的过程中产生的灰尘和碎屑；

[0030] 抽尘组件，用于抽取所述灰尘和所述碎屑；

[0031] 超快激光器，用于产生超快激光光束；

[0032] 光路整形组件，设置于所述超快激光器上，所述光路整形组件用于将所述超快激光光束聚焦于所述蓝宝石本体上，以形成多个沿第二路径分布的贯穿所述蓝宝石的改质通道；

[0033] 第二CO2激光器，用于产生第二CO2激光光束；以及

[0034] 振镜聚焦组件，设置于所述第二CO2激光器上，所述振镜聚焦组件用于将所述第二CO2激光光束扫描所述蓝宝石本体，使所述蓝宝石沿着所述改质通道裂开。

[0035] 在其中一个实施例中，所述吹气组件与所述CO2聚焦组件同轴设置。

[0036] 上述的用于切割蓝宝石的方法及装置，首先通过第一CO2激光光束通过CO2聚焦组件聚焦于蓝宝石涂覆有涂层的一侧以去除预定厚度的涂层，同时去除加工过程中产生的灰尘和碎屑，在去除涂层的过程中可以避免产生的带有火花的碎屑或灰尘溅落至涂层表面导致涂层被破坏和加工表面粗糙的问题，从而解决了蓝宝石复合材料加工后存在强度较低的问题；然后超快激光光束通过光路整形组件进行整形并聚焦于蓝宝石远离涂层一侧的蓝宝石本体上，以形成贯穿蓝宝石的改质通道，使后续激光加工的表面较为平整；最后第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件扫描于蓝宝石本体上的路径重合或偏离于第二路径，蓝宝石吸收第二CO2激光光束的能量后膨胀并产生应力梯度，使蓝宝石沿着改质通道裂开，从而使蓝宝石被切割，由于第二CO2激光光束通过振镜聚焦组件聚焦于蓝宝石本体上而不存在弱聚焦的问题，从而可以避免一部分能量透过蓝宝石本体辐射至涂层上而导致涂层变色和附着力下降的问题；上述的方法包括涂层的减薄、蓝宝石的切割和蓝宝石的分离三个阶段，由于涂层的减薄阶段在蓝宝石上涂覆有涂层的一侧进行，蓝宝石的切割和分离阶段在蓝宝石本体的一侧进行，从而可以解决一般的蓝宝石切割存在的问题。

附图说明

[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

[0038] 图1为一实施例的蓝宝石的剖视图；

[0039] 图2为用于切割图1所示蓝宝石的方法的流程图；

[0040] 图3为图2所示方法的去除涂层的示意图；

[0041] 图4为图3所示去除涂层的加工过程的示意图；

[0042] 图5为图2所示方法的切割蓝宝石的示意图；

[0043] 图6为图5所示切割蓝宝石的多个改质通道沿第二路径的分布示意图；

[0044] 图7为图5所示切割蓝宝石的聚焦光斑能量密度-光斑焦深的关系图；

[0045] 图8为图5所示切割蓝宝石的多个改质通道在蓝宝石内部的分布示意图；

[0046] 图9为图2所示方法的分离蓝宝石的示意图；

[0047] 图10为图9所示分离蓝宝石的聚焦光斑偏离改质通道的示意图；

[0048] 图11为用于切割图1所示蓝宝石的方法的又一流程图；

[0049] 图12为用于切割图1所示蓝宝石的方法的另一流程图；及

[0050] 图13为采用图2所示方法加工后蓝宝石的加工效果图。

具体实施方式

[0051] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对用于切割蓝宝石的方法及装置进行更全面的描述。附图中给出了用于切割蓝宝石的方法及装置的首选实施例。但是，用于切割蓝宝石的方法及装置可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对用于切割蓝宝石的方法及装置的公开内容更加透彻全面。

[0052] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在用于切割蓝宝石的方法及装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0053] 如图1所示，一实施例的用于切割蓝宝石10的方法，蓝宝石10包括涂层100和蓝宝石本体200，涂层100形成于蓝宝石本体200上。在本实施例中，蓝宝石10呈片状。蓝宝石10包括涂层100和蓝宝石本体200。具体地，蓝宝石本体200为衬底，蓝宝石本体200上镀有一层或多层涂层100，即涂层100和蓝宝石本体200分别位于蓝宝石10的相对两侧。

[0054] 如图2、图3所示，用于蓝宝石10的方法包括：

[0055] S402，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于蓝宝石10的一侧涂覆有涂层100上，以去除沿第一路径(图中未示出)延伸的预定厚度的涂层100。同时参见图4，在去除涂层100的同时去除在去除涂层100过程中产生的灰尘和碎屑。

[0056] 在本实施例中，如图3所示，将镀有涂层100的蓝宝石10的一侧放置于CO2聚焦组件20下的加工载台(图中未示出)上，且使涂层100的表面与CO2聚焦组件20相对应。第一CO2激光光束32通过位于CO2聚焦组件20上方的第一CO2激光器30产生。在CO2聚焦组件20上设有吹气组件22，吹气组件22吹出的气体为压缩气体。吹气组件22用于吹离加工表面产生的高温的灰尘和碎屑。在加工载台上设有抽尘组件40，抽尘组件40用于抽取加工表面周围的灰尘和碎屑。

[0057] 同时参见图4，当第一CO2激光器30开启时，吹气组件22和抽尘组件40均同时被开启，即当第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100时，吹气组件22和抽尘组件40同时工作以将灰尘和碎屑同时排除，避免高温的灰尘和碎屑溅落至涂层100表面后污染或烧伤涂层100。如图4所示，在其中一个实施例中，CO2聚焦组件20与吹气组件22同轴，使吹气组件22可以较好地吹离加工表面产生的灰尘和碎屑。第一路径为涂层100的切割路径，即去除涂层100的路径。

[0058] 在其中一个实施例中，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100上的光斑为高斯光斑或平顶光斑或M形光斑。在其中一个实施例中，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100上的光斑的重叠率为50％～90％，可以更好地去除涂层100。在本实施例中，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100上的光斑能够去除预定厚度的涂层100。

[0059] 在本实施例中，第一CO2激光器30为脉冲激光器。第一CO2激光光束32的功率为10W～200W，且第一CO2激光光束32的频率为1KHz～20KHz，且第一CO2激光光束32的速度为10mm/s～300mm/s，且第一CO2激光光束32的光斑的直径大小为20μm～100μm。选择合理的CO2激光光束的参数，使作用于涂层100上的CO2激光的能量密度小于蓝宝石本体200的破坏阈值Fth，且能够有效地去除预定厚度的涂层100。对于脉冲激光器，两个连续的脉冲的间距称为叠加量或脉冲间距。脉冲重叠比(重叠率)的公式为：

[0060]

[0061] 式中，UP为脉冲重叠比(重叠率)，ω为光斑的束腰半径，单位为μm；υ为速度，单位为mm/s；f为频率，单位为KHz。

[0062] 在本实施例中，第一路径为弧形状的曲线，在其他实施例中，第一路径还可以为其他形状的曲线。蓝宝石10通过吸附或机械夹持的方法固定在治具(图中未示出)上，治具设置于第一XY运动平台(图中未示出)，第一XY运动平台带动治具沿第一路径去除蓝宝石10上的涂层100。

[0063] 在其中一个实施例中，预定厚度为10μm～200μm。在其中一个实施例中，预定厚度等于涂层100的厚度。在本实施例中，第一CO2激光光束32沿第一路径将涂层100完全去除。

[0064] S404，如图5所示，超快激光光束62通过光路整形组件50聚焦于蓝宝石10的另一侧的蓝宝石本体200上，同时参见图6，以形成多个沿第二路径14分布的贯穿蓝宝石10的改质通道12。其中，第二路径14与第一路径重合。

[0065] 在本实施例中，如图5所示，将蓝宝石本体200的表面与光路整形组件50相对应。超快激光光束62通过位于光路整形组件50上方的超快激光器60产生，超快激光光束62通过光路整形组件50聚焦后投射于加工载台上的蓝宝石本体200的表面上，以形成沿第二路径14分布的贯穿蓝宝石10的改质通道12。超快激光器60产生的超快激光光束62，超快激光光束62具有较短的激光脉冲和较高的峰值功率，其脉冲持续时间只有几个皮秒(ps)或飞秒(fs)，超快激光光束62的脉宽小于50ps。具体在本实施例中，超快激光器60为对蓝宝石10穿透率较高的红外皮秒激光器。

[0066] 第二路径14为蓝宝石本体200的切割路径，且第二路径14与第一路径重合。超快激光光束62通过光路整形组件50聚焦后的激光能量密度大于蓝宝石本体200的破坏阈值Fth，以在蓝宝石10上形成改质通道12。图7所示为光路整形组件聚焦后的有效焦深的示意图，图示的横坐标为光斑焦深，用符号Z表示。图示的纵坐标为聚焦光斑能量密度，用符号F表示。如图7所示，调节合理的超快激光器60的加工的工艺参数，使超快激光光束62通过光路整形组件50聚焦后的聚焦光斑的激光能量密度F大于或等于蓝宝石本体200的破坏阈值Fth的光斑焦深的长度D大于或等于蓝宝石10的厚度。

[0067] 在其中一个实施例中，超快激光光束62为脉宽100fs～50ps的红外激光光束或绿光激光光束。

[0068] 在其中一个实施例中，超快激光光束62为具有一个或多个脉冲串的激光光束。一个或多个脉冲串形成一个脉冲包络。每个脉冲包络在蓝宝石内形成一个或多个改质通道12。一个或多个改质通道12组成一个改质通道集合。如图6、图8所示，具体地，在本实施例中，每个脉冲包络由两个脉冲串组成，每个脉冲包络在蓝宝石10内部形成两个改质通道12，此时两个改质通道12组成一个改质通道集合。

[0069] 在本实施例中，蓝宝石10位于第二XY运动平台(图中未示出)上，第二XY运动平台上还设有基于位置触发功能的第二伺服驱动系统(图中未示出)。当第二XY运动平台运动至一定距离时，第二伺服驱动系统向超快激光器60发出第二控制信号，超快激光器60根据第二控制信号发出一个脉冲包络的脉冲激光光束。如图6所示，具体地，第二路径14为圆弧状曲线。第二XY运动平台运动带动蓝宝石10沿第二路径14运动，第二运动伺服驱动系统对第二XY运动平台的运动信息进行处理，从而使超快激光光束62在蓝宝石10内部形成的多个等间距的改质通道集合。当改质通道集合由三个以上的改质通道12组成时，改质通道集合内的改质通道12可以均匀分布，也可以不均匀分布。在本实施例中，改质通道集合由两个改质通道12组成。相邻两个改质通道集合的的距离为L，L为3μm～3mm。改质通道集合内的两个改质通道12之间的距离为d，d为0～3μm。

[0070] 如图6、图8所示，其中，第一个脉冲包络的脉冲激光光束产生的两个改质通道12分别为第一改质通道121和第二改质通道122，第一改质通道121和第二改质通道122组成第一个改质通道集合。第二个脉冲包络的脉冲激光光束产生的两个改质通道分别为第三改质通道123和第四改质通道124。第三改质通道123和第四改质通道124组成第二个改质通道集合。第一改质通道121与第二改质通道122之间的距离和第三改质通道123与第四改质通道124之间的距离均等于d。第一改质通道集合与第二改质通道集合的距离为L，且第一改质通道121与第三改质通道123之间的距离和第二改质通道122与第四改质通道124之间的距离均等于L。……以此类推，第n(n≥2)个脉冲包络的脉冲激光光束产生的两个改质通道分别为第2n-1改质通道和第2n改质通道，第2n-1改质通道和第2n改质通道组成第n个改质通道集合。第2n-1改质通道与第2n改质通道之间的距离等于d，第2n-3改质通道与第2n-1改质通道之间的距离和第2n-2改质通道与第2n改质通道之间的距离均等于L。

[0071] S406，同时参见图9，第二CO2激光光束92通过振镜聚焦组件80扫描蓝宝石本体200，第二CO2激光光束92通过振镜聚焦组件80扫描蓝宝石本体200的路径重合或偏离于第二路径14，使蓝宝石10沿着改质通道12裂开。

[0072] 在本实施例中，振镜聚焦组件80设置于蓝宝石本体200的上方。第二CO2激光光束92由第二CO2激光器90产生。第二CO2激光光束92经由振镜聚焦组件80沿第二路径14扫描蓝宝石本体200表面，蓝宝石10吸收第二CO2激光的能量并产生分布于第二路径14的局部的纹样应力，应力的强度足以使蓝宝石10沿着第二路径14裂开，使切割成品与废料自动分离。由于多个成双等间距的改质通道12沿第二路径14均匀分布，使蓝宝石10吸收第二CO2激光光束92的能量膨胀产生的应力梯度沿第二路径14均匀分布，使蓝宝石10最终沿第二路径14均匀裂开，从而使蓝宝石10的切割表面较为平整。

[0073] 如图10所示，在蓝宝石10的分离工序中，第二CO2激光光束92通过振镜聚焦组件80聚焦作用于蓝宝石本体200的表面，聚焦后的第二CO2激光的光斑中心可以沿着偏移第二路径14一定的距离r进行扫描，蓝宝石10吸收第二CO2激光的能量形成局部的应力纹样分布。选择合理的第二CO2激光光束92的工艺参数，使第二CO2激光光束92通过振镜聚焦组件80聚焦于蓝宝石本体200的能量不会破坏蓝宝石本体200，但蓝宝石10吸收第二CO2激光能量产生的应力使蓝宝石10沿着第二路径14裂开，且裂开的速度与第二CO2激光光束92的扫描速度相协调。具体地，在本实施例中，第二CO2激光光束92通过振镜聚焦组件80聚焦作用于蓝宝石本体200的光斑的重叠率为70％～95％，第二CO2激光光束92的频率为1KHz～15KHz，且第二CO2激光光束92的速度为10mm/s～500mm/s。

[0074] 如图10所示，在其中一个实施例中，第二CO2激光光束92通过振镜聚焦组件80扫描蓝宝石本体200的路径与第二路径14的偏离距离r小于或等于2mm，以确保蓝宝石10吸收第二CO2激光的能量后转化的热量不致于破坏涂层100的材料。

[0075] 在其中一个实施例中，第二CO2激光光束92通过振镜聚焦组件80聚焦于蓝宝石本体200的光斑的直径为50μm～3000μm。

[0076] 在其中一个实施例中，形成贯穿蓝宝石10的改质通道12的加工方法为长焦深聚焦系统方法或激光成丝加工方法。具体在本实施例中，形成贯穿蓝宝石10的改质通道12的加工方法为长焦深聚焦系统方法。当第二CO2激光光束92经过振镜聚焦组件聚焦于蓝宝石本体200表面的聚焦光斑能量密度值达到蓝宝石本体200的破坏阈值时，蓝宝石本体200被一次性切穿。在其中一个实施例中，形成贯穿蓝宝石10的改质通道12的加工方法为激光成丝加工方法，激光成丝加工方法在蓝宝石10内部形成的等离子通道。

[0077] 如图11所示，在其中一个实施例中，第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于涂层100上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的涂层100；在去除涂层100的同时去除在去除涂层100过程中产生的灰尘和碎屑的步骤S402之前还包括：

[0078] S401，在涂层100远离蓝宝石本体200的一侧贴附保护膜300。保护膜300可以避免涂层100与空气直接接触，防止第一CO2激光光束32在烧蚀去除涂层100的受热过程中导致涂层100被氧化，从而起到保护涂层100的作用。如图1所示，在本实施例中，保护膜300贴附于涂层100远离蓝宝石本体200的一侧。保护膜300的材料为PP(Polypropylene，聚丙烯)或PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)或PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PE(Polyethylene，聚乙烯)或OPP(O-phenylphenol，邻苯基苯酚)等材料。

[0079] 如图12所示，其中一个实施例中，超快激光光束62通过光路整形组件50聚焦于蓝宝石本体200上，以形成多个沿第二路径14分布的贯穿蓝宝石10的改质通道12的步骤S404之前还包括：

[0080] S403，通过定位系统(图中未示出)对光路整形组件50进行定位，使第一路径与第二路径14重合，可以使蓝宝石10的加工表面更加平整。

[0081] 一种用于切割蓝宝石10的装置包括第一CO2激光器30、CO2聚焦组件20、吹气组件22、抽尘组件40、超快激光器60、光路整形组件50、第二CO2激光器90以及振镜聚焦组件80。
第一CO2激光器30用于产生第一CO2激光光束。CO2聚焦组件20设置于第一CO2激光器30上，CO2聚焦组件20用于将第一CO2激光光束聚焦于涂层100上，以去除沿第一路径延伸的预定厚度的涂层100。吹气组件22设置于CO2聚焦组件20上，吹气组件22用于吹离在去除涂层100的过程中产生的灰尘和碎屑。抽尘组件40用于抽取灰尘和碎屑。超快激光器60用于产生超快激光光束。光路整形组件50设置于超快激光器60上，光路整形组件50用于将超快激光光束聚焦于蓝宝石本体200上，以形成多个沿第二路径14分布的贯穿蓝宝石10的改质通道。第二CO2激光器90用于产生第二CO2激光光束。振镜聚焦组件80设置于第二CO2激光器90上，振镜聚焦组件80用于将第二CO2激光光束扫描蓝宝石本体200，使蓝宝石10沿着改质通道裂开。

[0082] 在其中一个实施例中，吹气组件22与CO2聚焦组件20同轴设置。在其中一个实施例中，用于切割蓝宝石10的装置还包括第一XY运动平台和第一伺服驱动系统，第一伺服驱动系统设置于第一XY运动平台上，且第一伺服驱动系统与第一XY运动平台的控制端通信连接，第一伺服驱动系统控制第一XY运动平台动作，使第一XY运动平台带动蓝宝石10沿第一路径运动。

[0083] 在其中一个实施例中，用于切割蓝宝石10的装置还包括第二XY运动平台和第二伺服驱动系统，第二伺服驱动系统设置于第二XY运动平台上，且第二伺服驱动系统与第二XY运动平台的控制端通信连接，第二伺服驱动系统控制第二XY运动平台动作，使第二XY运动平台带动蓝宝石10沿第二路径14运动。

[0084] 本实施例的用于切割蓝宝石10的方法及装置，首先通过第一CO2激光光束32通过CO2聚焦组件20聚焦于蓝宝石10涂覆有涂层100的一侧上以去除预定厚度的涂层100，同时去除加工过程中产生的灰尘和碎屑，在去除涂层100的过程中可以避免产生的带有火花的碎屑或灰尘溅落至涂层100表面导致涂层100被污染或破坏的问题。然后超快激光光束62通过光路整形组件50进行整形并聚焦于蓝宝石10远离涂层100一侧的蓝宝石本体200上，以形成贯穿蓝宝石10的改质通道12，使后续激光加工的表面较为平整。最后第二CO2激光光束92通过振镜聚焦组件80扫描于蓝宝石本体200上的路径重合或偏离于第二路径14，蓝宝石10吸收第二CO2激光光束92的能量后膨胀并产生应力梯度，即振镜聚焦组件80扫描于蓝宝石本体200上的路径上将产生裂纹，最终使蓝宝石10沿着改质通道12裂开，从而使蓝宝石10被切割，整个蓝宝石10切割后涂层100的损伤区域较小，从而解决了传统的对带有涂层100的蓝宝石10的复合材料进行直接加工后存在涂层100的损伤区域大的问题。一般的对带有涂层100的蓝宝石10的复合材料进行直接切割的加工方式为多焦点聚焦贯穿式切割方式，多焦点聚焦贯穿式切割方式通过二元光学元器件或不同发散角或其他方法以实现多焦点切割。然而，多焦点之间的能量分布不均匀，导致切割后的表面较为粗糙，从而使加工后的蓝宝石10的涂层100的强度较低。

[0085] 本实施例的用于切割蓝宝石10的方法及装置的工艺步骤包括涂层100的减薄、蓝宝石10的切割以及蓝宝石10的分离三个阶段，由于涂层100的减薄阶段在蓝宝石10上涂覆有涂层100的一侧进行，蓝宝石10的切割和分离阶段在蓝宝石本体200的一侧进行，从而可以解决一般的蓝宝石切割存在的问题，实现了对带有涂层100的蓝宝石10的复合材料的切割，使带有涂层100的蓝宝石10的切割断面的粗糙度小、蓝宝石10的强度较高，解决了带有涂层100的蓝宝石10复合材料加工涂层100变色且附着力下降的问题。当蓝宝石10分离后，将蓝宝石10的废料与蓝宝石10的成品分开，最终得到如图13所示的较好的蓝宝石10断面，图中的涂层100的去除的预定厚度b等于涂层100的厚度的一半。

[0086] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0087] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。