由于蓝宝石独有的特性，与通常用于显示器行业的化学强化玻璃相比，更具优势。蓝宝石材料硬度高但易碎，因此只有借助先进的激光加工技术,才可有效地应用于批量生产。为此,来自于德国罗伊特林根的高科技设备制造商Manz集团根据客户需求已经成功研发出两种独特的工艺流程，这两项工艺各自优势在于：采用微秒级短脉冲激光器的“热”激光束切割;采用超短脉冲“冷”激光加工法(所谓超短脉冲激光器的脉冲持续时间只有几个皮秒)。“冷”激光加工能够提供更好的断面质量，但是它们通常比用于热激光切割蓝宝石、能够产生高达300W的平均输出功率的光纤激光器更昂贵。

说明：用激光束切割脆性材料时，材料会在相互作用区域内熔化，需借助工艺气体从切边移除。

无微裂纹，无崩边

“热”激光切割适用于切割盖板玻璃的外轮廓和内轮廓，比如用于安装相机、LED或扬声器的孔。通常情况下，玻璃基底厚度不超过1毫米，切割后经过抛光减薄，最终厚度在600-800微米之间。在这种情况下，切割就是一种熔化的过程：通过将能量传递到接触面的方式来熔化加工材料，在相对高压气体的作用下，熔体从相互作用区吹出来。如此一来，在切边上不会有熔体残留，再次冷却固化而损害切边质量。使用“热”激光工艺加工蓝宝石时，蓝宝石不会产生微裂纹或崩边。该法提高了蓝宝石切割的强度和耐弯性。

使用“热”切割工艺时，可以使用多种惰性气体：这样，就可以隔绝氧气，从而对边缘性质产生积极的影响。根据客户需求，可以灵活配置脉冲宽度、气体、压力、速度以及工艺重复（即“加工”的次数）等参数。虽然切割的结果会有所不同，但切边有一个共同点：它们都呈90度直角。

Manz集团研发出的激光系统可最多同时使用四个激光，因此可同时处理四个基底——最大切割速度达每秒50毫米。这种并行运行模式显著了提高了实际的激光操作时间，与其他系统相比，采用这种模式的Manz系统的生产量更高。激光头和基底沿垂直方形配合移动，从而能够切割各种二维几何形状。

说明：一个激光系统采用多个激光头，因此，能够达到最大的生产效率，优化了操作时间。

可获得白色断面的超短脉激光

使用皮秒级激光对蓝宝石玻璃进行“冷”加工时，所切割的材料不是被熔化而是被气化了。由于脉冲持续时间非常短，产生的脉冲峰值能量非常高，才使得气化得以实现。激光切割头采用永久式安装，不再沿线性轴移动。激光束通过高速振镜转移。除此之外，皮秒级激光不再以光纤传输，而是利用反射镜片进行自由光路传输。

与采用热激光光束相比,采用皮秒级激光的“冷”加工方法，可获得更高的切边质量，同时边缘的粗糙度更低。尽管热切割的产量可能更高，但为了满足质量要求，必要时仍需对其产生的黑色断面进行费力的打磨。这正是皮秒级激光器的主要优势所在：尽管其加工速度在一定程度上低于“热”激光束切割的速度，但能直接提高白色切边的质量，并降低其粗糙度。由此，之后的打磨将变得为轻松了（如果有必要打磨的话）。虽然皮秒级激光器的购置成本比光纤激光器更高,但是除了能够得到更好的边缘质量，这种超短脉冲激光器还具有更多其他优势，这些优势更证明了它的物超所值：微秒级激光器加工的切割面有一个倾斜面或“锥度”，一般不超过10度。这提高了显示屏幕的强度。利用高斯强度分布，可轻松从边缘上移除的强度不同的材料。

客户所期望的、能够提高显示屏强度的另一种技术要求是对接触面进行的倒角处理——对断面进行的局部倒角处理，如以45度角削掉30-50毫米（深度）的材料。同样，只有皮秒级激光器才能实现这种倒角处理——由工艺参数设置而定。即便有镀膜的蓝宝石基底，皮秒级激光器仍能对其进行切割，因为这皮秒级激光器只会对表面造成极小的损伤。采用“热”切割工艺对带有镀膜的材料进行干净利落的切割是不可行的，因为表面会被熔化，膜层也会因此受损。

长期以来，如何采用蓝宝石基底来制作智能手机的防护盖板,一直是困扰业界的一大技术难题。而现在,Manz集团向客户提供了两种而不是一种可能的激光工艺,在解决这一技术难题的同时,更能为客户实现生产成本的降低。客户可以从中选择更合适的工艺来满足生产过程中特定需求，以达到他们的预期——这也是Manz集团的工程师们致力于为客户解决的问题。

说明：根据所选择的工艺，您既可以选择质量更好的白色切边，也可以选择质量稍低的黑色切边进行激光切割。

作者：

Dmitrij Walter博士，Manz AG

Dmitrij Walter 博士是位于德国罗伊特林根市的Manz AG激光与光学器件研发部的主管。他在斯图加特大学射线工具研究院获得激光工艺研发博士学位。

Branislav Urban，Manz AG

Branislav Urban在Walter博士的研发小组里担任工艺工程师，专攻激光消融、钻孔和切割领域。他是一位电气工程师，持有斯洛伐克特伦顿大学的学位证书。

联系人: Dr. Dmitrij Walter，Manz AG