[发明专利]接口块；用于使用这种接口块切割在波长范围内透明的衬底的系统和方法

说明书

本申请描述了一种用于切割衬底(102)的系统，所述衬底在电磁光谱的预定波长范围内是透明的并且当从衬底板(102)中被提取时将包括边缘。所述系统通常包括：激光器(104)，所述激光器能够发射光，所述光沿着光路并且具有在所述衬底(102)为透明的所述波长范围内的预定波长；光学设备(106)，所述光学设备被定位在所述激光器的所述光路中；以及接口块(108)，所述接口块由在电磁光谱中所述衬底(102)同样透明的所述预定波长范围的至少一部分上是透明的材料组成，其中，所述接口块(108)被定位在所述光路中并且位于所述衬底(102)与所述光学元件(108)之间。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2014年7月14日提交的美国临时申请序列号62/024084的优先权权益，所述临时申请的内容被用作依据并且通过引用以其全部内容结合在此。

背景技术

本发明总体上涉及用于切割透明材料衬底的激光切割设备，并且更具体地涉及用于对透明材料衬底的边缘进行切割和处理的这种设备和系统。

材料的激光加工的范围包含涉及切割、钻孔、铣削、焊接、熔融等的各种应用以及不同类型的材料。在这些应用之中有切割和/或分离不同类型的衬底并且特别是从透明材料中分离出任意形状。

从工艺开发和成本的视角来看，有机会改善对玻璃衬底的切割和分离。在若干替代的技术中，使用不同的方法已经尝试并展示了激光分离。这些技术涵盖期望的(多个)部分与其矩阵的边界之间的材料的实际去除、二次切断工序之前的大部分材料内的缺陷的产生以便沿期望轮廓的外周利用裂纹萌生点来减少或除去材料、以及由热应力分离引起的初始裂纹的扩展。

虽然这种激光切割工艺已经展示了潜在的经济和技术优势(比如，精密度、好的边缘处理以及低剩余应力)，但是边缘处理仍导致了在单独的工艺中需要对边缘进行去毛边和抛光，并且当希望在衬底的外围边缘周围有斜面时，需要另一项工艺。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于切割衬底的系统，所述衬底在电磁光谱的预定波长范围内是透明的并且当从衬底板中被提取时将包括边缘。所述系统通常包括：激光器，所述激光器能够发射光，所述光沿着光路并且具有在所述衬底为透明的所述波长范围内的预定波长；光学设备，所述光学设备被定位在所述激光器的所述光路中；以及接口块，所述接口块由在电磁光谱中所述衬底同样透明的所述预定波长范围的至少一部分上是透明的材料组成，其中，所述接口块被定位在所述光路中并且位于所述衬底与所述光学元件之间。

优选地，根据一些实施例，光学元件被定位在所述激光器的所述光路中，从而使得所述激光器结合所述光学元件能够在所述衬底的至少一部分内生成诱导非线性吸收。根据一些实施例，所述激光束被引导进入所述衬底并在所述衬底材料内生成诱导非线性吸收，并且所述诱导非线性吸收在衬底内沿所述激光束对所述衬底材料进行改造。根据一些实施例，所述激光器是脉冲激光器并且产生了脉冲激光束，所述光学设备被构造成用于将所述脉冲激光束聚焦到沿所述光束传播方向定向并被引导进入所述衬底的激光束焦线中，所述激光束焦线能够在所述衬底材料内生成诱导非线性吸收，所述衬底材料在所述衬底内沿所述激光束焦线产生缺陷线。

在本发明的一个方面中，接口块被形成为直角平行六面体。在本发明的另一个方面中，接口块被形成为三角平行六面体。在本发明的进一步方面中，接口块包括沿其一个边缘形成的凹肩，并且，其中，衬底的边缘可以被接纳。

在本发明的另一个方面中，接口块被形成为可以被定位在大的衬底板上的框架，以便处理和进行边缘切割以及从较大板中提取较小衬底板。

本发明的另一实施例提供了一种在用于切割衬底的边缘的系统中使用的接口块，所述衬底在电磁光谱的预定波长范围内是透明的。所述接口块包括在电磁光谱中衬底同样透明的预定波长范围的至少一部分上透明的平行六面体形状的材料块。