[其他]一种用于在工件中形成限定轮廓的多个缺陷的系统

说明书

公开了一种用于在工件中形成限定轮廓的多个缺陷的系统。在此所披露的实施例涉及用于以特定方式在透明材料中产生和安排小(微米和更小)缺陷或穿孔的系统、和系统部件，并且更具体地涉及采用预定间隔开的关系(每个缺陷与相邻缺陷间隔开预定距离)对这些缺陷的安排，这些缺陷中的每一个具有平均裂纹长度，这些缺陷在透明材料中限定轮廓从而针对随后计划诱导分离降低相对界面断裂韧度。

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号62/024070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。

技术领域

在此所披露的实施例涉及用于以特定方式在透明材料中产生和安排小(微米和更小)缺陷或穿孔的方法、系统、和系统部件，并且更具体地涉及采用预定间隔开的关系(每个缺陷与相邻缺陷间隔开预定距离)对这些缺陷的安排，这些缺陷中的每一个具有平均裂纹长度，这些缺陷在透明材料中限定轮廓从而针对随后计划诱导分离降低相对界面断裂韧度。

背景技术

近年来，精密微机械加工及其为了满足顾客减小尖端设备的尺寸、重量和材料成本需求的相关工艺改进已经引起在用于触摸屏、平板电脑、智能手机和电视的平板显示器的高科技产业的快步伐增长。而且，超快工业激光器正在成为需要高精度微机械加工应用的重要工具。

通常将相对大的玻璃片/衬底递送给制造商；并且因此在进一步加工之前，需要将其切割成更小尺寸。这种加工可以包括附加涂层、薄膜晶体管 (“TFT”)或玻璃表面的其他增值属性。在许多常规的激光玻璃切割工艺中，将玻璃分离层更小的片依赖于激光划线或穿孔，接着用机械力或热应力诱发的裂纹扩展分离。几乎所有目前的激光切割技术表现出一个或多个缺点，包括： (1)由于与用于切割的长激光脉冲(纳秒量级或更长)相关联的大的热影响区，其在载体上进行薄玻璃的自由形式形状的切割的能力的有限性；(2)热应力的产生，其由于冲击波的产生和不受控制的材料去除，往往导致激光照射的区域附近的玻璃表面的破裂；(3)控制切割的深度(例如至数十微米内)中的困难；和/或(4)在玻璃中产生表面下损伤，所述损伤在玻璃的表面下方延伸数百微米(或更多)的玻璃，导致其中可以开始裂纹扩展的缺陷位点。

一些玻璃是用常规工具可轻易分离的，比如机械切割设备、或CO2 激光切割工艺。一些玻璃是使用这些技术难以切割的，并且会需要更复杂和精细的设备。例如，在机械上或化学上强化的玻璃难以使用前述机械工具或CO₂激光器切割。薄玻璃(<0.2mm厚)是难以使用常规设备切割的另一玻璃示例。玻璃陶瓷和特征在于高断裂韧度的其他透明材料也难以使用常规机械工具分离。相应地，需要解决前述的问题并提供改进的玻璃分割设备和技术。

实用新型内容

在此披露的实施例涉及出于钻孔、切割、分离、穿孔、或以其他方式加工材料的目的在透明材料(玻璃、蓝宝石等)中产生小(微米和更小)“孔”的方法和装置。更具体地，超短(即从10^-10至10^-15秒)脉冲激光束(波长，比如1064、532、355或266纳米)被聚焦至高于在透明材料的表面处或在透明材料内的焦点的区域中产生缺陷所需的阈值的能量密度。通过重复所述过程，可以产生沿预定路径对齐的一系列激光诱导缺陷。通过间隔开充分靠近在一起的激光诱导特征，可以产生在透明材料内的机械薄弱的受控区域并且所述透明材料可以沿着由一系列激光诱导缺陷限定的路径精确地断裂或分离(机械地或热地)。一个或多个超短脉冲激光可以任选地跟随着二氧化碳(CO₂)激光或其他热应力源以例如实现透明材料或部分与衬底片材的完全自动化分离。