随着近几年电子产品（手机、笔记本电脑、平板）和车载玻璃（特别是电动汽车）的不断大幅度的更新换代，对与玻璃采用激光切割的方式也越来越多，今天在这里简要的梳理一下我们常见的几种激光切割方式。

其实激光切割玻璃的大规模普及应用，应该追溯到5年前苹果的指纹识别盖板（home键）和摄像头盖板的应用，材质使用的是蓝宝石材质，然后再普及至国产手机的一部分指纹识别盖板，蓝宝石或者陶瓷材质，再然后蓝宝石热度下降之后，国产手机创新性的用钢化玻璃完美的替代了蓝宝石材质，使得成本得以大幅度的下降和普及。

最早期的蓝宝石玻璃切割，通常采用的是光纤激光器+切割头的传统方式来进行切割，比较适合大片切中片（圆形或者方形）的一个工艺流程，中片开出来后，再用红外皮秒激光器+振镜的一个切割方式来进行激光切割小片，这种方式基本上持续了2年时间，当然，这种制程工艺同样适用与陶瓷（氧化锆陶瓷）激光切割一个工艺制程，而陶瓷的开中片工艺，也同样可以采用CO2激光器+切割头的一个搭配组合，但是，中片切小片，同样也是采用的红外皮秒激光器+振镜的切割方式。此为传统的激光表切工艺。

激光表切的工艺，类似激光打标机的一个工作原理，就是在精密激光切割的软件内，画出来指定型号规格的图形，根据皮秒激光器的最小线宽，来一层一层剥离掉蓝宝石或者陶瓷表面的材料，从而形成相应的切割道，直致产品完全切透，也叫激光剥离，再用治具把小片吸取出来即可。

这种表切的制程工艺相对成熟，因为皮秒激光器的频率调节范围广，单点能量高，所以可以轻松的剥离掉产品，最小线宽足够小，所以，崩边量可以控制在20-30μm以内，基本可以满足小片产品的工艺制程。但是，此种表切的工艺，范围不能做大，目前常规的应用在60mm*60mm范围之内，再往上去的范围的话，受限与目前红外皮秒激光器100瓦激光能量的限制条件和远心镜头的工作范围的条件限制，未发现市场上有更大范围的工作区域。

其实，还有一个重要因素就是，50瓦以上的红外皮秒激光器，进口都是受限的，基本上都是来自德国通快或者美国相干公司等一些国外公司，特别是100瓦的红外皮秒激光器，我们国内厂商要拿到这种高功率的红外皮秒激光器，因为贸易壁垒和技术壁垒的原因，价格高，交期基本上都在3个月左右，这个是对我们国内激光行业来说是个大问题，咱们国内就算买人家的激光器有问题点，也无权维修和维护。技不如人，就需要更加努力学习，好在国内已经在低功率的红外皮秒激光器上出现了国产替代（＜50瓦皮秒激光器），距离皮秒激光器的普及应用，将有深刻的意义。

下图这家伙可不便宜，而且还得小心点伺候着，得需要恒温空调房，过段时间还得给它用药水清洗清洗，老金贵了，关键这玩意老外还不一定乐意卖给你。

另外，红外皮秒激光器行业内普遍使用的是双工位操作，就是把一台激光器进行光路的分光后，分别使用2套振镜和2套镜头，2套治具，轮流切割，这样可以大幅度的提高效率，同时，也是自动化上下料的一个必然步骤。

为什么还说受限与镜头的范围内，根本的原因就是：当用大镜头的时候，范围大了，但是，分配到激光单点的能量就相对弱了很多，造成用大镜头无法剥离材料的情况，现在目前使用最多的就是100瓦红外皮秒激光器和50瓦红外皮秒激光器，也是条件受限的一个原因。

采用红外皮秒激光器+振镜的方式进行表切工艺，因为是用镜头聚焦激光，就自然而然的必然存在一个角度的问题点，行业内称之为锥度的问题点，0.3mm的蓝宝石为例，采用此种表切的激光切割工艺，一般锥度能控制在13°已经很好。

随着大家对皮秒激光器的应用了解，我们在应用的过程中发现了一个非常有意义的一个技术，行业内称之为贝塞尔光束，也有叫一刀切技术，这个工艺其实可以严格定义为表切和隐切中间的一种柱状切割工艺，目前还未有一个明确的名称，就我个人而言，是偏向与是一种隐切的工艺。

为何我个人认为是一种隐切工艺呢？因为贝塞尔光束的核心工艺原理还是在透明材料中间形成一种很小局部的热熔现象，而且目前我们已知的皮秒激光器内，也只有红外皮秒能产生贝塞尔光束现象，而绿光皮秒和紫外皮秒激光器，均无法形成贝塞尔光束的效应。

而行业内称之为表切和隐切中间的一种柱状切割工艺，其实就是利用了红外皮秒的一种热熔现象，表切工艺的核心就是从材料表面进行一层一层剥离，隐切工艺的核心就是在材料中间层面进行定向的爆破点，而贝塞尔光束是在材料中间层面进行热熔，是即兼顾了表切工艺也兼顾了隐切工艺，现在就看大家如何去定义它了？

有了此技术之后，我们对与玻璃、蓝宝石、硅等透明材料的激光切割就又多了一种选择，仅限透光材料，在此再次明确一下：贝塞尔光束切割，仅限透光材料。

而贝塞尔光束激光切割机的切割方式是配备的激光切割头，这样无论是平台移动还是激光切割头移动，都极大的方便了激光切割任意图形，由于此类加工方式在材料内部的切割，且激光能量的一个高斯分布状态，我们完全可以在切割过程中的0锥度和极小的崩边量（行业内一般为＜10μm），这样就大大的改善了表切工艺的工艺痛点。我们用贝塞尔光束激光切割机切割完材料之后，可以轻松的用裂片机对材料进行裂片，或者在玻璃加工过程中的一个氢氟酸浸泡工艺的一个应用，这样大大的优化了工艺制程。另外一个极大的优势就是，采用此类加工工艺，不会存在激光表切工艺的粉尘污染，无需进行清洗工艺。

常见的贝赛尔激光切割机的工艺流程为：1、贝塞尔激光切割中片——裂片——成品包装，常用于蓝宝石切割工艺；2、贝塞尔激光切割中片——钢化——氢氟酸浸泡——裂片——成品包装，常用于钢化玻璃切割工艺；

下面我们再简要的说一下激光的隐切工艺，隐切，顾名思议就是隐形切割，也就是激光在材料中间层定向的进行纵向爆破点，从而形成一个材料中间的切割道，再用裂片机在切割道进行裂片即可。因为激光聚焦在材料中间层，所以称之为激光隐切。当然，也有叫激光改质的。

激光隐形切割是运用多光子吸收的光学损伤现象来完成切割，当激光扫描在透明材料中间位置时，聚焦在材料内部的激光强度迅速增强材料即被加工，从而在材料内部形成一个改质层（也有叫SD 层），使材料由结构紧凑、结合紧密的不易于分断的整体改变成结合松散、易于分断的脆整体（有的叫打破分子键），所以有的叫激光改质，再用裂片机将透明材料裂开即可。

目前我们常用的激光隐切工艺，主要是滤光片、晶圆、LED衬底、SiC等材料，激光隐形切割的更多应用范围，还需要我们去进行更广泛的拓展，目前在半导体应用领域是主流。由于激光隐形切割在材料中间层的原理，所以，应用也是只能在透明材料领域，另外，超过1mm厚度的透明材料，因为需要在材料内部形成纵向的切割道，必须使用多次切割的一个工作，所以，太厚的材料，我们目前不建议使用激光隐切工艺。

激光改质层或者SD层，会延纵向进行一个微应力，但是，这个定向爆破点，也一定会产生横向的微应力，为了避免横向的微应力，目前在激光隐切工艺上，很少用到高功率的激光器，我们常规的应用就是几瓦的一个超快激光器的应用。

另外，激光隐切工艺的一个在材料中间产生纵向应力的特点，所以，我们必须加裂片工艺才能将材料裂开，所以，目前的激光隐切工艺都是切割的直线或者放射线，想切任意图形，不是满足不了切割，而是无法进行裂片。目前受限领域也在此。

而激光隐切目前的最重要领域就是半导体行业领域，传统的是用DISCO的刀轮划片，随着先进封装领域的进步，刀轮划片的切割道至少在40μm以上，且无可避免的会对芯片产生粉尘污染，而且刀轮切割的崩边也较大（通常＞50μm），且需要不断的用水循环来冷切金刚刀，只能进行湿式制程，且金刚刀价格也不菲，耗材严重，根本无法满足现如今的先进半导体制程。

而激光隐形切割，则完美的解决了如上问题，全干式制程，无需清洗，切割道控制在几个μm以内，崩边也控制在几个μm以内，速度是传统刀轮切割的20倍以上，这就是技术的完美替代。美中不足的就是采用激光隐切工艺，无法满足厚片制程，1mm以上的就不要考虑激光隐切了，另外，激光隐切工艺对材料表面的粗糙度也有一定的要求，粗糙度越高，越会对激光隐切产生漫反射，粗糙度越低，越对激光隐切越有利。下图粗糙度Ra＜0.07μm与Ra＞0.07μm硅片切割后的Si片切割效果对比，请仔细看右面粗糙度大的效果，是不是特别差。

所以，在未来的先进半导体领域，激光隐形切割将大行其道，最大化的利用材料的产出比。

综上所述，我们对常规脆性材料的激光切割，主要分为3大类：激光表切、激光隐切、贝塞尔光束激光切割。

激光表切的工艺，我们可以理解为激光打标机的原理，只是更换成了皮秒激光器或者飞秒激光器而已，还有必须加振镜，一层一层扫下去的材料，有一定的锥度和崩边（锥度一般＜13°，且视材料厚度来定，崩边一般＜30μm）；

激光隐切和贝塞尔光束激光切割，都是针对透明材料领域，激光隐切一般用低功率的红外皮秒激光器，采用隐切是激光打点在材料内部，形成一个定向的纵向爆破点，从而形成纵向的应变力，加裂片后可以轻松裂开，此工艺可以做到0锥度和极小的崩边量（通常＜5μm）；

贝塞尔光束激光切割也是针对透明材料领域，则用高功率的红外皮秒激光器，且只有红外皮秒激光器在透明材料上能产生贝塞尔光束的柱状分布，激光聚焦在材料中间层，通过热熔的一种方式，形成纵向和横向的爆破点，从而改变材料的分子键，或者叫打破材料的分子键，也是必须加裂片工艺才能裂开，可以实现0锥度切割，且崩边控制量也很好（通常＜10μm）,需要增加裂片工艺。

不同点就是激光隐切只能切割直线或者抛物线，贝塞尔光束激光切割则可以切割任意图形，只是这2种激光切割的应用领域和裂片工艺有所区别而已。