[發明專利]刻劃脆性材料板的方法

無效

• 申請號: 201010126438.6
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN101811820A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: A·A·阿布拉莫夫;N·D·卡瓦拉奧三世;M·W·凱默爾;N·周
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03B33/08
• 分類號: C03B33/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 沙永生;周承澤

優先權聲明

本申請要求2009年2月24日提交的美國申請系列第12/391565號的權益。該文件的內容以及本文提及的出版物、專利和專利文件的完整內容均通過參考并入本文。

技術領域

本文涉及刻劃脆性材料板的方法，更具體地，涉及能最大程度減小不可控裂紋擴展的玻璃板刻劃方法。

背景技術

刻劃玻璃常使用機械工具。或者，也可用激光束，如波長為10.6μm的CO₂激光束。通過激光加熱產生熱沖擊，從而在玻璃中產生瞬時拉伸應力之后，通常要立即迅速冷卻玻璃。

在激光刻劃過程中產生的中間裂紋(即局部開孔(vent))向玻璃體內部延伸。為產生開孔，在玻璃邊緣形成小的初始裂痕(initial?flaw)。然后，在激光束的作用下，該初始裂痕轉變為開孔并擴展開來。所述初始裂痕可通過不同方法形成。例如，所述裂痕可利用激光脈沖或機械工具如劃線器、刻劃輪、刻痕器等引入。

用激光束加熱玻璃會產生熱梯度和相應的應力場，在該應力場作用下形成開孔并擴展。若用冷卻劑使受熱玻璃快速冷卻，誘導的熱應力會進一步增加。不過，開孔的擴展會受玻璃中背景應力(例如內應力和在刻劃過程中搬運或固持玻璃板時可能施加在板上的應力)的影響。當在剛形成而正在冷卻的玻璃上進行激光刻劃時，例如當從熔體物質拉出玻璃板后立即進行激光刻劃時，所述背景應力會變成重要影響因素。在除去拉制玻璃板時可能形成的球狀玻璃板邊緣(珠狀部)的過程中，尤其如此。舉例而言，在玻璃形成過程中產生的厚度差異，以及由此引起的玻璃冷卻不均勻和后面集中在珠狀邊緣區域的應力累積，都可能導致玻璃中產生內應力。此外，在玻璃搬運過程中，用來搬運玻璃的夾具或/和吸杯會導致玻璃板變形(彎折、扭曲)，從而在玻璃上施加應力。若背景應力足夠高，可能導致裂紋發生不可控擴展，所述擴展從初始裂痕所在的玻璃板邊緣開始，在激光束到達玻璃板邊緣時偏離所需的刻劃方向。簡而言之，激光束引起的熱應力可能引發在期望之外的方向上擴展的裂紋。類似地，開孔對指定刻劃線的偏離可能發生在刻劃線的另一端，激光束在此離開相對玻璃板邊緣。

發明內容

在一個實施方式中，描述了刻劃脆性材料板的方法，該方法包括：在脆性材料板表面內，在距該脆性材料板第一邊緣預定距離的引發點處形成裂痕；在該裂痕上照射電磁輻射束，以在所述引發點處形成開孔裂紋；橫移(traverse)所述電磁輻射束，使開孔裂紋向所述脆性材料板的第二邊緣擴展，其中在所述橫移過程中，開孔裂紋不與第一邊緣相交，并在電磁輻射源與脆性材料板表面之間放置掩模，防止電磁輻射束照射在引發點與第一邊緣之間的脆性材料板表面。

脆性材料板可以是例如玻璃板、玻璃-陶瓷材料板或陶瓷材料板。在一些情況下，第二邊緣可基本上平行于第一邊緣。一些玻璃板形成操作可產生玻璃板邊緣部分呈球狀(珠狀邊緣部分)的玻璃板。利用本文所披露的內容，可以改進對這種材料板的刻劃操作。

橫移激光束可包括使開孔裂紋擴展至與脆性材料板第二邊緣相距預定距離的終止點，使得在所述橫移過程中，開孔裂紋不擴展至第二邊緣。例如，通過用合適的掩模掩蔽電磁輻射束，可防止電磁輻射束照射在終止點與第二邊緣之間的脆性材料板表面。不過，通過減小電磁輻射束的功率，可以防止開孔裂紋在終止點與脆性材料板第二邊緣之間擴展。為進一步改進刻劃操作，在脆性材料板表面上，在靠近橫移的電磁輻射束的地方噴射冷卻劑，以增大材料板中產生的應力。

較佳的是，對引發點與第一邊緣之間的距離加以選擇，以防在所述橫移過程中，開孔裂紋與第一邊緣相交。例如，引發點與第一邊緣之間的距離可選為至少1mm，或者至少3mm。第一邊緣與引發點之間的距離應當大于掩模在材料板表面上延伸的距離。在一些情況下，可以選擇引發點，使它與第一邊緣的距離比掩模延伸距離遠約0.5mm。較佳的是，掩模與脆性材料板表面之間的距離等于或小于約5mm，如距材料板表面0.5-5mm。不過，掩模也可與脆性材料板表面接觸。

在另一個實施方式中，描述了刻劃玻璃板的方法，該方法包括：在玻璃板表面內在距脆性材料板第一邊緣預定距離的引發點處形成裂痕；在所述引發點處將激光束照射在玻璃板表面上，形成開孔裂紋；橫移所述激光束，使開孔裂紋向第二邊緣擴展，其中在激光束源與玻璃板表面之間放置第一掩模，防止激光束照射在引發點與第一邊緣之間的玻璃板表面。

在下面結合附圖所作的解釋性而非限制性描述中，本發明將更容易理解，本發明的其他目標、特性、細節和優點也將變得更顯而易見。其他所有這樣的系統、方法、特征和優點都涵蓋在本描述和本發明的范圍之內，受所附權利要求的保護。