[發(fā)明專利]把結(jié)構(gòu)結(jié)合到透明工件表面的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880017177.5
• 申請日: 2008-04-10
• 公開（公告）號: CN101678502A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·施塔爾
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電工歐洲股份公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/18
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 趙 科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種把結(jié)構(gòu)結(jié)合到在一特定波長范圍內(nèi)透明的工件 表面的方法，其中，使待結(jié)構(gòu)化的表面與含有目標(biāo)材料的目標(biāo)表面接 觸，并且其中，借助波長在該特定波長范圍內(nèi)的激光束，穿過工件至 少在一個位置處，能量被引入待構(gòu)造工件的表面和目標(biāo)表面的邊界區(qū) 域中，從而在相關(guān)位置處，目標(biāo)材料沉積在待結(jié)構(gòu)化的表面中。而且， 本發(fā)明涉及執(zhí)行該方法的對應(yīng)設(shè)備。

背景技術(shù)

例如，借助把適合的結(jié)構(gòu)結(jié)合到工件表面可以對相關(guān)的工件做標(biāo) 記。目前可用于此的是通常的激光刻字系統(tǒng)或激光標(biāo)記系統(tǒng)，可用來 采用標(biāo)記的形式把各種結(jié)構(gòu)(諸如銘刻、如條形碼或其他任何圖形元 素的機(jī)讀碼)結(jié)合到相關(guān)工件的表面。只要使用合適的激光器，這種 系統(tǒng)還可以用來標(biāo)記各種材料，特別包括如玻璃或樹脂玻璃的透明材 料。通常，使用激光束來標(biāo)記透明材料，該激光束的光盡可能地由透 明材料所吸收。例如，玻璃具有針對大約180nm和大約2500nm之間的 光波長的傳輸范圍。因此，當(dāng)前使用波長為10600nm、9600nm或 9300nm的CO₂激光用于玻璃標(biāo)記。操作模式如下：把激光器聚焦到待 標(biāo)記的點(diǎn)上或者相關(guān)工件的表面內(nèi)或表面上，并且在此盡可能多地將 能量引入工件。結(jié)果，在工件材料的相關(guān)點(diǎn)處產(chǎn)生局部形式的“微裂”， 隨后在透明材料中可以看到微裂。作為替代，可以在表面進(jìn)行雕刻。 在此，從待標(biāo)記工件的表面去除局部材料。為了使得標(biāo)記更清楚可見， 例如可以采用不透明材料執(zhí)行這種雕刻。然而，把這種材料結(jié)合到雕 刻中需要另外的工序步驟。其他可行的形成標(biāo)記的方法是傳統(tǒng)的印刷 方法，用來把文字或其他圖形元素施加到表面上。這些印刷方法的一 個缺點(diǎn)是標(biāo)記相對容易被破壞。

作為替代，DE19517625A1描述了一種在引言部分提到的活字 的方法，其中為了把圖案印刷到相關(guān)表面上，把含顏料層施加到實(shí)心 的透明基板(如玻璃)表面上。隨后通過基板用激光照射該層，使得 該層材料轉(zhuǎn)印到基板表面。如此得到的印跡牢固地粘合到表面并且抗 酸以及對基底起到保護(hù)作用，在該文獻(xiàn)中假設(shè)在印刷操作期間該層材 料的粒子有可能也擴(kuò)散到表面中。

此外，在WO95/25639中描述了類似的方法，其中使用激光通過 工件把能量局部地引入目標(biāo)中來在透明工件上制造標(biāo)記，結(jié)果目標(biāo)材 料蒸發(fā)并局部沉積在透明工件待標(biāo)記的表面上。在該處理中，目標(biāo)并 沒有直接朝向待標(biāo)記表面，而是例如定位在距待標(biāo)記表面0.1mm的距 離處，從而采用該蒸發(fā)沉積方法得到最好的結(jié)果。

DE?196?37?255?C1描述了另一類似方法，其中透明材料待寫入的 表面被定位在距基板材料較短距離處，該基板材料由陶瓷基板粒子和 粘合劑組成。使用激光通過透明材料局部照射基板材料。其中，把激 光聚焦到待寫入的表面上。引入到基板材料中的激光能量確保粘合劑 蒸發(fā)。在處理中被釋放的基板粒子可以通過激光束的焦點(diǎn)到達(dá)待寫入 的表面上，并且由于高能量密度，基板粒子被燒結(jié)。

由于在透明材料的稍后的后處理期間燒結(jié)基板粒子存在缺點(diǎn)， DE?10?2006?029?941?A1提出了一種改進(jìn)方法。其中，所使用的基板僅 僅是金屬或半金屬，如硅。與待寫入的表面直接接觸的方式，或者優(yōu) 選地，在距該表面很短距離處進(jìn)行定位。調(diào)整通過透明材料再次傳導(dǎo) 到基板上的激光束，使得基板的粒子在待寫入的表面上蒸發(fā)并且凝 結(jié)，而不會發(fā)生基板材料的粒子擴(kuò)散到透明材料的情況。為此，使用 了最大1kHz的脈沖重復(fù)頻率、均值功率為8.4W或12W、焦點(diǎn)直徑為 42μm以及偏轉(zhuǎn)速度為50mm/s的脈沖激光束。在此情況下，優(yōu)選地使 激光束聚焦到透明材料待寫入的表面上。在該方法的一個變型中，待 寫入表面中的透明材料被另外局部燒蝕和/或熔化。為此，例如使用最 大0.4kHz的脈沖重復(fù)頻率、均值功率為12W、焦點(diǎn)直徑為42μm以及偏 轉(zhuǎn)速度為20mm/s的激光束。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于將特別穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)結(jié)合到 透明工件的表面中的替代方法和對應(yīng)設(shè)備。