[发明专利]从透明基材激光切割及移除轮廓形状

说明书

用于在薄基材中切割、分离及移除内部轮廓形状的方法，所述基材特别是玻璃基材。所述方法涉及利用超短脉冲激光在基材中形成缺陷线，随后可以使用第二激光束以有助于隔离由内部轮廓限定的零件。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119要求2016年6月16日提交的系列号为62/350,978的美国临时申请和2016年5月6日提交的系列号为62/332,618的美国临时申请的优先权权益，本文以这些临时申请的内容为基础，并将其全文以引用方式并入本文中，就如同在下文完整陈述这些临时申请。

技术领域

本公开一般涉及用于切割透明基材的设备和方法，更具体地，涉及用于从玻璃片切割及移除内部部分的设备和方法。

背景技术

从薄透明材料基材(例如玻璃)切割制品可利用聚焦激光束完成，聚焦激光束沿预定轮廓烧蚀基材材料，其中利用多次通过激光来移除一层又一层材料，直到轮廓限定的零件不再附接外部基材件。这种烧蚀工艺的问题在于需要激光束通过多次来逐层移除材料，产生了大量碎屑而可能污染制品的主表面，沿制品的分离边缘表面产生了明显的亚表面损伤及造成表面污染。这种损伤可能需要大规模研磨或抛光来移除，以致增加了制造工艺的复杂度及提高了制造成本。这种损伤也可能特别不利于制造要求无缺陷边缘和表面的制品的工艺，例如硬盘驱动器(HDD)的盘片、数字编码器、显示装置(例如显示面板)或显示器盖玻璃等。

发明内容

本文所述实施方式涉及从包含玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷或选定矿物(例如蓝宝石)的薄透明基材切割制品的非烧蚀方法(所述薄透明基材例如等于或小于约10毫米，例如在约0.01毫米至约10毫米的范围内、在约0.05毫米至约5毫米的范围内、在约0.05毫米至约1毫米的范围内或在约0.05毫米至约0.7毫米的范围内)。

所述切割是基于将足够强度的激光束引导至基材，以在待处理的材料中诱导非线性吸收，其中基材对较小强度的激光束来说基本上是透明的。优选地，所述激光束是脉冲激光束。所述切割包括在透明基材内产生线性焦线，以沿焦线造成破坏，从而形成缺陷线。不同于激光成丝(filamentation)工艺依赖于克尔(Kerr)效应引发自聚焦，在本文所述的实施方式中，激光和相关光学器件形成线焦点且不依赖基材的存在。本发明的方法在基材内沿线焦点产生诱导吸收，以于基材内沿激光束焦线产生缺陷，优选地，该缺陷通过整个基材厚度，而不需激光成丝。所得到的缺陷可含有囊或空隙，但通常不是无阻碍地延伸贯穿整个基材厚度的穿孔。

因此，公开了一种从基材切割制品的方法，所述方法包括：使脉冲激光束聚焦成激光束焦线，所述激光束焦线基本上垂直于基材的主表面延伸；在沿第一预定路径的第一多个位置处将激光束焦线引导至基材中，激光束焦线在基材内产生诱导吸收而在所述第一多个位置的每个位置处沿激光束焦线在基材中产生缺陷线，其中，所述第一预定路径是封闭路径；沿第一预定路径加热基材，以使裂纹扩展通过所述第一多个位置的每个缺陷线，从而隔离内部塞物(plug)与基材；及在隔离后，加热内部塞物，以从基材中移除塞物。基材在脉冲激光束的波长下呈透明。第一预定路径例如可以为圆形路径。基材可包括玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷或蓝宝石。

在一些实施方式中，缺陷线延伸通过整个基材厚度。

在一些实施方式中，可以堆叠多个基材，例如两个基材、三个基材或更多基材，其中激光束焦线延伸通过基材堆叠体中的每个基材，从而形成延伸通过基材堆叠体中的每个基材的缺陷线。

所述方法可以进一步包括在沿第二预定路径的第二多个位置处，将激光束焦线引导至基材中，所述第二预定路径不与第一预定路径相交，激光束焦线在基材内产生诱导吸收，而在所述第二多个位置中的每个位置处，在基材内沿激光束焦线产生缺陷线。

所述方法可以进一步包括沿第二预定路径加热基材，以使裂纹扩展通过所述第二多个位置的每个缺陷线。第二预定路径例如可以为与第一预定圆形路径同心的圆形路径。第二预定路径的半径可大于第一预定路径的半径，使得第一预定路径和第二预定路径限定在它们之间的环形。