[發明專利]從透明基材激光切割及移除輪廓形狀

有效

• 申請號: 201780028134.6
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN109311725B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: B·F·波頓;郭曉菊;T·哈克特;G·A·皮切;K·A·維蘭德
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03B33/02
• 分類號: C03B33/02;C03B33/04;C03B33/09;B23K26/53
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張璐;項丹

用于在薄基材中切割、分離及移除內部輪廓形狀的方法，所述基材特別是玻璃基材。所述方法涉及利用超短脈沖激光在基材中形成缺陷線，隨后可以使用第二激光束以有助于隔離由內部輪廓限定的零件。

相關申請的交叉引用

本申請根據35 U.S.C.§119要求2016年6月16日提交的系列號為62/350,978的美國臨時申請和2016年5月6日提交的系列號為62/332,618的美國臨時申請的優先權權益，本文以這些臨時申請的內容為基礎，并將其全文以引用方式并入本文中，就如同在下文完整陳述這些臨時申請。

技術領域

本公開一般涉及用于切割透明基材的設備和方法，更具體地，涉及用于從玻璃片切割及移除內部部分的設備和方法。

背景技術

從薄透明材料基材(例如玻璃)切割制品可利用聚焦激光束完成，聚焦激光束沿預定輪廓燒蝕基材材料，其中利用多次通過激光來移除一層又一層材料，直到輪廓限定的零件不再附接外部基材件。這種燒蝕工藝的問題在于需要激光束通過多次來逐層移除材料，產生了大量碎屑而可能污染制品的主表面，沿制品的分離邊緣表面產生了明顯的亞表面損傷及造成表面污染。這種損傷可能需要大規模研磨或拋光來移除，以致增加了制造工藝的復雜度及提高了制造成本。這種損傷也可能特別不利于制造要求無缺陷邊緣和表面的制品的工藝，例如硬盤驅動器(HDD)的盤片、數字編碼器、顯示裝置(例如顯示面板)或顯示器蓋玻璃等。

發明內容

本文所述實施方式涉及從包含玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷或選定礦物(例如藍寶石)的薄透明基材切割制品的非燒蝕方法(所述薄透明基材例如等于或小于約10毫米，例如在約0.01毫米至約10毫米的范圍內、在約0.05毫米至約5毫米的范圍內、在約0.05毫米至約1毫米的范圍內或在約0.05毫米至約0.7毫米的范圍內)。

所述切割是基于將足夠強度的激光束引導至基材，以在待處理的材料中誘導非線性吸收，其中基材對較小強度的激光束來說基本上是透明的。優選地，所述激光束是脈沖激光束。所述切割包括在透明基材內產生線性焦線，以沿焦線造成破壞，從而形成缺陷線。不同于激光成絲(filamentation)工藝依賴于克爾(Kerr)效應引發自聚焦，在本文所述的實施方式中，激光和相關光學器件形成線焦點且不依賴基材的存在。本發明的方法在基材內沿線焦點產生誘導吸收，以于基材內沿激光束焦線產生缺陷，優選地，該缺陷通過整個基材厚度，而不需激光成絲。所得到的缺陷可含有囊或空隙，但通常不是無阻礙地延伸貫穿整個基材厚度的穿孔。

因此，公開了一種從基材切割制品的方法，所述方法包括：使脈沖激光束聚焦成激光束焦線，所述激光束焦線基本上垂直于基材的主表面延伸；在沿第一預定路徑的第一多個位置處將激光束焦線引導至基材中，激光束焦線在基材內產生誘導吸收而在所述第一多個位置的每個位置處沿激光束焦線在基材中產生缺陷線，其中，所述第一預定路徑是封閉路徑；沿第一預定路徑加熱基材，以使裂紋擴展通過所述第一多個位置的每個缺陷線，從而隔離內部塞物(plug)與基材；及在隔離后，加熱內部塞物，以從基材中移除塞物。基材在脈沖激光束的波長下呈透明。第一預定路徑例如可以為圓形路徑。基材可包括玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷或藍寶石。

在一些實施方式中，缺陷線延伸通過整個基材厚度。

在一些實施方式中，可以堆疊多個基材，例如兩個基材、三個基材或更多基材，其中激光束焦線延伸通過基材堆疊體中的每個基材，從而形成延伸通過基材堆疊體中的每個基材的缺陷線。

所述方法可以進一步包括在沿第二預定路徑的第二多個位置處，將激光束焦線引導至基材中，所述第二預定路徑不與第一預定路徑相交，激光束焦線在基材內產生誘導吸收，而在所述第二多個位置中的每個位置處，在基材內沿激光束焦線產生缺陷線。

所述方法可以進一步包括沿第二預定路徑加熱基材，以使裂紋擴展通過所述第二多個位置的每個缺陷線。第二預定路徑例如可以為與第一預定圓形路徑同心的圓形路徑。第二預定路徑的半徑可大于第一預定路徑的半徑，使得第一預定路徑和第二預定路徑限定在它們之間的環形。