CN104203485A

CN104203485A - 使用超快激光在划线轮的边缘线部分处制造微缺口的设备和方法

Info

Publication number: CN104203485A
Application number: CN201380018630.5A
Authority: CN
Inventors: 郑世采; 李兴淳; 李铉揆; 金秀光
Original assignee: KOREA STANDARD SCIENCE ACADEMY; Ehwa Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: KOREA STANDARD SCIENCE ACADEMY; Ehwa Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-04-04
Also published as: JP2015514018A; KR20130113289A; WO2013151350A1; JP6043421B2; CN104203485B; KR101334067B1

Abstract

本发明的目的是提供一种制造划线轮的设备和方法，和使用超快激光在所述划线轮的边缘线部分处制造微缺口的设备和方法，所述划线轮是用于切割脆性材料的工具，所述划线轮包括在其边缘线部分处形成的多个微缺口，通过使用超快激光形成微缺口能够进行非接触式工艺。

Description

使用超快激光在划线轮的边缘线部分处制造微缺口的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种使用超快激光在划线轮(scribing wheel)的边缘线部分处制造微缺口(micro-notches)的设备和方法。更具体地，本发明涉及一种使用超快激光在由金刚石或硬金属制成的划线轮的边缘线部分处制造微缺口的设备和方法，其能够通过在划线轮的脆性材料表面上更有效地形成划痕，而容许更好地产生用于划线的垂直裂纹，该设备是在脆性材料上形成划痕从而切割脆性材料的工具。

背景技术

对于板式装置，包括液晶显示屏(LCD)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)、基于有机发光二极管(OLED)的平板显示器(FPD)、触摸板等的需求日益增大。因此，为了提高生产率，在生产平板本身时，装置的尺寸增加而装置的厚度下降。因此，为了生产使用该装置的最终产品，根据目的将以前生产的大的平板进行切割的工艺是必需的。而且，一般而言，半导体生产工艺必然包括在晶片上形成集成电路的工艺以及然后通过划线工艺将晶片分割成各个块(dies)。

划线工艺表示在比如装置基底、晶片等板形物体上形成划线的工艺，并根据划线施加力至两侧，以将板形物体沿着划线折断，由此实施切割。一般地，晶片由脆性材料、比如玻璃等制成。由于脆性材料具有当将外力施加在脆性材料上时裂纹非常快速充分扩展的性能，所以划线工艺在用于切割脆性材料上非常有用。特别地，在脆性材料的情况下，与使用切割工具切割整个物体相比，更容易在物体中只形成小裂纹，然后利用划线切割物体。在2011年7月12日提交的名称为“包括芯片预处理器的划线设备和方法”的公开号2011-0079977的公开韩国专利公开公报，2010年9月9日提交的名称为“划线设备和方法”的公开号2010-194784的日本专利公开公报，2010年5月27日提交的名称为“划线设备和使用该设备的划线方法”的公开号2010-0056216的韩国专利公开公报等中已经详细公开了上述划线装置或方法。

然而，在使用上述划线工艺的情况下，由于没有使用切割工具将物体完全切割，随意控制切割方向可能很困难。因此，在划线工艺中有产生缺陷的可能性。由于在划线时切割方向最终成为裂纹扩展方向，有可能通过容许裂纹准确在垂直方向上形成而一定程度上解决这一问题。因此，已经对用于在由脆性材料制成的物体上更准确和有效地形成划线的若干技术进行了研究。

目前，使用具有比物体更高的强度的划线轮在物体上形成划线的方法已得到普遍使用。如2009年8月13日提交的名称为“多晶体金刚石”的公开号WO09/099130的国际专利公报，其描述了金刚石多晶体材料可用于制造划线轮，划线轮一般由比如多晶体金刚石、硬金属等材料制成。

为了更好地形成划线，已经对划线轮本身的形状或制造方法进行了各种研究。作为涉及改进划线轮的形状或制造方法的技术，已公开了2011年12月1日提交的名称为“划线轮和其制造方法”的公开号2011-0129050的韩国专利公开公报，2011年7月12日提交的名称为“用于脆性材料的划线轮和其制造方法，以及使用该划线轮的划线方法、划线设备和划线工具”的美国专利号为7975589的专利等。对其进行简要描述，盘形划线轮包括在边缘线部分处形成的多个微缺口，使得划线轮具有比如圆形锯片形的形状。由于微缺口的尺寸、形状等对划痕的质量具有直接作用，所以已经在上述相关技术文件等中基于这一点进行了研究。

尽管如上所述已经公开了对如何形成划线轮的形状的各种研究，但是本身在划线轮中形成微缺口的方法几乎未被公开。即，只有接触式方法，比如研磨操作(使用由比划线轮材料更强的材料制成的工具)等被公开。然而，如上所述，由于划线轮由具有很高强度的材料，比如多晶金刚石、硬金属等制成，由可能会产生比如工具迅速损耗等问题，即使使用比划线轮材料更强的材料制成的工具。另外，由于该接触式工艺产生热损害，准确和均匀地形成具有期望形状的微缺口也是困难的。而且，很难将微缺口的尺寸减少小于5微米。

另外，也介绍了使用高能带电粒子，比如聚焦离子束(FIB)形成微缺口的工艺。然而，在这种情况下，作为生产工艺环境的高真空设备是必需的，其可引起比如工艺成本增加、工艺复杂等问题。

另外，根据上述相关技术的一些工艺具有技术局限性，由于其特性，可能不会同时在多个轮的边缘线部分处形成缺口。

[相关技术文件]

[专利文件]

1.2011年7月12日提交的名称为“包括芯片预处理器的划线设备和方法”，公开号为2011-0079977的韩国专利公开公报

2.2010年9月9日提交的名称为“划线设备和方法”，公开号为2010-194784的公开日本专利公开公报

3.2010年5月27日提交的名称为“划线设备和使用该设备的划线方法”，公开号为2010-0056216的韩国专利公开公报

4.2009年8月13日提交的名称为“多晶体金刚石”，公开号为WO09/099130的国际专利公报

5.2011年12月1日提交的名称为“划线轮和其制造方法”，公开号为2011-0129050的公开韩国专利公开公报

6.2011年7月12日提交的名称为“用于脆性材料的划线轮和其制造方法，以及使用该划线轮的划线方法、划线设备和划线工具”的美国专利7975589

发明内容

技术问题

本发明的目的为提供制造划线轮的设备和方法，所述划线轮是用于切割脆性材料的工具，其包括在其边缘线部分处形成的多个微缺口，以及提供使用超快激光在划线轮的边缘线部分处制造微缺口的设备和方法，其通过使用超快激光形成微缺口而能够进行非接触式工艺。

解决方案

从一个总体方面看，一种使用超快激光在轮500的前端部分510处制造多个微缺口520的设备1000，包括：照射超快激光的激光照射部分100；和轮移动部分200，其水平或垂直移动轮500或转动轮500，使得轮500的前端部分510被设置在由激光照射部分100照射的激光束的光路上，其中，通过由激光照射部分100照射的激光束，在轮500的前端部分510处形成微缺口520。

激光照射部分100可包括：激光光源110；将由激光光源110照射的激光束聚焦到轮500的前端部分510上的物镜120；双色镜130，其设置在激光光源110和物镜120之间的光路上，将照射在其上的由激光光源110照射的激光束的波长范围的光完全反射，并使其它波长范围的光从中穿透；和拍摄部分140，其利用穿透双色镜130的光对轮500的前端部分510进行拍摄。激光照射部分100可照射具有飞秒或皮秒脉宽的激光。

轮移动部分200可包括：平台210；安装在轮500的中心孔530中的轴220；设置在平台210上的步进电机230，其设置在轴220的一个远端，并转动轴220以转动轮500；和与平台210联接的平移器240，其设置在轴220的另一个远端，并水平或垂直移动轮500。

轮移动部分200还可包括联接器250，其设置在步进电机230和轴220之间的连接部分处，以移除包括步进电机230的轴的进动的噪音运动的传输。轮移动部分200还可包括设置在平台210上的至少一个支架260，其支撑轴220同时使轴220从其中穿过，并包括在轴220从其中穿过并由其支撑的部分处形成的轴承265。

轮移动部分200可水平地移动轮500，使得由激光照射部分100照射的激光束的光路延长线与在激光束被照射到轮500上的点处的切线形成锐角或直角。使用由拍摄部分140拍摄的图像或由单独设置的高度测量传感器270测量的高度值，轮移动部分200可垂直移动轮500。

微缺口520形成在通过将多个轮500叠放在同一个轴上而形成的叠片(stack)上。所述设备还可包括轮盒300，其包括通过将多个轮500叠放在同一个轴上而形成的叠片，设置在叠片的两个远端的一对支撑板310，和填充在轮500之间的填充材料320，其中在轮盒300处形成微缺口520。填充材料320可以是不会物理和化学损坏轮500的溶剂中的材料溶质。

从另一个总体方面看，一种使用超快激光在轮500的前端部分510处制造多个微缺口520的方法，包括：将激光照射到轮500的前端部分510上以形成微缺口520的激光照射步骤；以预定角度转动轮500的轮转动步骤；和依次和重复地进行激光照射步骤和轮转动步骤的步骤。激光可具有飞秒或皮秒的脉宽。

激光照射步骤通过激光被至少照射一次，同时沿着轮500的轴向方向被相对移动的工艺来实现。根据轮500可确定微缺口520的宽度，微缺口520的深度，激光的能量，激光的脉冲重复率，激光的相对移动速度和激光的重复照射次数。

微缺口520可以形成在通过将多个轮500叠放在同一个轴上而形成叠片上。

有益效果

根据本发明的典型实施例，由于在制造划线轮中通过使用超快激光的非接触式工艺在轮的边缘线部分处形成微缺口，因此与根据相关技术使用研磨操作的接触式工艺形成微缺口的情况相比较，可以更准确和容易地形成微缺口。

另外，根据本发明的典型实施例，当在划线轮上制造微缺口时，由于形成微缺口的工艺在聚集于盒中的多个划线轮上一次性进行，而不是在各个划线轮的每一个上完成，与相关技术相比可显著提高生产率。而且，当制造轮盒时，可将比如聚合物的填充材料涂覆或填充在轮的前端之间，由此有可能避免在激光工艺中可能发生的轮的边缘线部分之外的部分的局部烧蚀。可选地，改变涂覆度以控制烧蚀度，由此，能够人工控制所制造的缺口的三维结构。

而且，由于根据本发明的典型实施例制造划线轮的方法通过使用如上述的超快激光的非接触式工艺而实施，因此，与需要比如真空环境的特定环境的相关技术不同，不存在对工艺环境的限制，使得可以更容易和经济地实施工艺。

附图说明

下面根据结合所附附图的优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的、特点和优势将变得显而易见，其中：

图1为具有在其边缘线部分处均匀形成的微缺口的硬金属或多晶体金刚石(PCD)轮的视图；

图2为根据本发明的典型实施例在硬金属或多晶体金刚石轮的边缘线部分处制造微缺口的超快激光加工设备的示意图；

图3为在硬金属或多晶体金刚石轮的边缘线部分处制造微缺口的设备的示意图；

图4为根据本发明的一个典型实施例的轮盒的典型示意图；

图5(A)至5(C)为表示根据本发明的一个典型实施例的从缺口中心轴看的角度控制方法的原理的示意图。

[主要元件的详细说明]

1000：根据本发明的典型实施例制造微缺口的设备

100：激光照射部分

110：激光光源

120：物镜

130：双色镜

140：拍摄部分

200：轮移动部分

210：平台

220：轴

230：步进电机

240：平移器

250：联接器

260：支架

265：轴承

270：高度测量传感器

300：轮盒

310：支撑板

320：填充材料

500：轮

510：边缘线部分

520：缺口

530：中心孔

具体实施方式

下面将参考所附附图，对根据具有如上所述的配置的本发明的典型实施例，使用超快激光在划线轮的边缘线部分处制造微缺口的设备和方法进行详细描述。

如上所述，为了切割平板显示器或半导体制造工艺中的基底，利用在基底上形成划线然后以断裂方案切割基底的工艺。重要的是在切割工艺中，为了降低缺陷的产生率而使划线充分形成，这是所熟知的。另外，为了该目的，为了充分形成划线，已经以若干观点对如何恰当形成划线轮做出研究。

图1为通过本发明的待制造的划线轮的示意图。如图1所示，划线轮500具有在划线轮500的边缘线部分510处径向和均匀地形成微缺口520的形状。如上所述，作为微缺口的材料，一般使用具有很高强度的材料，比如硬金属或多晶体金刚石(PCD)。更具体地，轮500的边缘线部分510具有刀片在两个方向上以预定的角度竖立的形状，并且轮500的中心设有中心孔530，该中心孔530具有高的精度和预定直径。中心孔530的形成是为了当计划使用轮500在脆性材料表面上形成划痕(即，划线)时使加工轴插入其中并被使用。在这种情况下，根据使用目的，缺口520的宽度可以在约1至20微米的范围内变化，而其深度可以在约0.3至10微米的范围内变化。另外，在轮500的边缘线部分510处待制造的缺口520的数量可以根据使用材料和目的在约1至3,600的范围内进行各种变化。

图2示出了根据本发明的一个典型实施例，在划线轮的边缘线部分处制造微缺口的超快激光工艺设备的示意图；而图3示出了根据本发明的典型实施例的设备的视图。

根据本发明的典型实施例的制造微缺口的设备1000基本上被配置为包括两个组件，即激光照射部分100和轮移动部分200。如上所述，根据本发明的典型实施例的制造微缺口的设备1000通过使用超快激光以及使用激光的非接触式工艺，进行使热量损失最小化的非热工艺，其不同于根据现有技术在制造划线轮时使用并伴随热损失的接触式工艺，比如研磨操作等。对此进行简要的描述，在本发明的典型实施例中，激光照射部分100照射超快激光，且轮移动部分200的形成为水平或垂直地移动轮500或者转动轮500，使得轮500的边缘线部分510被设置在由激光照射部分100照射的激光束的光路上，由此，通过由激光照射部分100照射的激光束，容许在轮500的边缘线部分510处形成缺口520。下面，将对每个组件进行更详细的描述。

激光照射部分100可被配置为包括激光光源110、物镜120、双色镜130和拍摄部分140，如图3所示。

激光光源110优选为超快激光，其使热量损失最小化从而实施如上所述的非接触式工艺和非热工艺。更具体地，激光照射部分100优选地照射具有飞秒或皮秒的脉宽的激光。

物镜120用于将由激光光源110照射的激光束聚焦到轮500的边缘线部分510上。作为用于如上所述聚焦光的光学设备，公开了具有各种形式的光学设备，比如由单个透镜形成的形式，由多个透镜形成的形式，除了透镜外，其还包括其它单独的光学组件的形式等。即，作为根据本发明的典型实施例的物镜120的配置，可以使用对应于上述已知的物镜配置中适用于激光加工的配置。因此，对物镜120的详细的配置描述将被省略。

双色镜130被设置在激光光源110和物镜120之间的光路上，并用于完全反射由激光光源110照射在其上的激光束并使其它波长范围的光从其中穿过。同时，作为用于如上所述的完全发射在其上的特定波长范围的光并使其它波长范围的光从其中穿过的光学组件，还存在分束器等。即，作为用作双色镜130的设备，可以使用能够实施如上所述的功能的任何其它光学组件(即使其明显不是双色镜)。

拍摄部分140用于利用穿透双色镜130的光拍摄轮500的边缘线部分510。更具体地，作为实施上述功能的组件，广泛使用电荷耦合装置(CCD)相机等。因此，拍摄部分140可由CCD相机等形成。

轮移动部分200可被配置为包括平台210、轴220、步进电机230和平移器240，如图3所示。

字面上可操作的平台210形成放置轮500并可实施缺口制造工艺的空间。平台210可形成为在水平方向上可移动，即，由图2和图3中XY方向所表示的方向。

轴220被安装在轮500的中心孔530中，并包括联接在其两个远端的步进电机230和平移器240，其在下面将被详细描述。轴220在其被安装在轮500中的状态下被水平或垂直平移或转动，由此使其能够调整激光照射在其上的位置。因此，通过激光加工，可以在轮500的边缘线部分510的期望的部分处形成具有期望尺寸的缺口520。水平或垂直移动轴220或转动轴220的装置为将在下面描述的步进电机230和平移器240。下面将提供步进电机和平移器的每一个的详细描述。

步进电机230用于转动轮500。即，步进电机230设置在平台210上，设置在轴220的一个远端，并用于转动轴220以转动轮500。这里，优选的是轮移动部分200还包括设置在步进电机230和轴220之间的连接部分处的联接器250，从而移除包括步进电机230的轴的进动的噪音运动的传输。另外，优选的是，轮移动部分200还包括设置在平台210上的至少一个支架260，其支撑轴220同时使轴220从其中穿过，并包括形成于轴220从其中穿过并由其支撑的部分处的轴承265，从而确保轴220转动并稳定支撑轴220时的精确性。

平移器240用于在水平方向(即，图2或图3中的XY方向)或垂直方向(即，图2或图3中的Z方向)上移动轮500。即，平移器240被联接至平台210，被设置在轴220的另一个远端，并用于水平或垂直地移动轮500。当在工艺开始之前以期望的位置配置轮500时使用平移器240，并且还可以使用平移器240以在工艺中调整位置。特别地，平移器240也可以被用于在垂直方向上调整轮500的高度，目的是调整在照射激光时形成的缺口520的深度。为了实施该精确调节，优选的是轮移动部分200的形成为的是使用由拍摄部分140拍摄的图像或由单独设置的高度测量传感器270测量的高度值来垂直移动轮500。

这里，特别地，本发明的特点是同时制造涉及多个轮500的缺口520，而不是一个一个地实施制造涉及轮500的缺口520的工艺。即，制造微缺口的设备1000被配置为在同一个轴上叠放多个轮500而在叠片处形成缺口520。在本发明的典型实施例中，为了稳定地固定多个轮500而引入轮盒300的结构。将在下面提供对其详细的描述。

图4示出了根据本发明的典型实施例的轮盒的典型视图。轮盒300可以被配置为包括在同一个轴上叠放多个轮500而形成的叠片，一对设置在叠片的两个远端处的支撑板310，和填充在轮500之间的填充材料320。轮盒300可只包括一个轮500或者几十至几百个轮。在多个轮500如上所述被叠放的状态下使用激光照射部分100同时形成缺口520，由此与在每个个别的轮处形成缺口的情况相比较能够显著改进生产率。

支撑板310可具有任何形状，只有其可容许轮500之间的间隔不变宽并充分保持叠片形状并由比如玻璃等任何材料制成。填充材料320可被填充在轮500之间并且是不会物理和化学损坏轮500的溶剂的材料溶质(例如，聚合物材料等)。填充材料320用于改进轮500之间和轮500和支撑板310之间的粘附能力，并且防止对轮表面而不是在使用超快激光制造缺口时由于激光生成的紫光等产生的所需加工表面的损坏。这里，由聚合物材料等制成的填充材料320形成在轮500的边缘线部分510上，从而具有数十纳米或更小的厚度，由此容许在使用超快激光制造缺口时工艺的精确性受到填充材料320的厚度影响。

比如聚合物的填充材料320被涂覆或填充在轮500的前端之间，由此使其能够防止在激光工艺中可能发生的除了轮500的边缘线部分之外的部分的局部烧蚀。可选地，改变涂覆的程度以控制烧蚀程度，由此使其可能人工控制所制造的缺口520的三维结构。

下面将示意性地描述使用如上所述进行配置的制造微缺口的设备1000制造微缺口的方法。根据本发明的典型实施例制造微缺口的方法，其为轮500的边缘线部分510处制造多个微缺口520的方法，被配置为包括照射激光至轮500的边缘线部分510以形成缺口520的激光照射步骤；以预定角度转动轮500的轮转动步骤；和依次和重复地实施激光照射步骤和轮转动步骤的步骤。

这里，通过激光被照射至少一次同时在轮500的轴向方向上被相对移动的工艺来实施激光照射步骤。即，激光照射部分100可以在轮500的轴向方向上被直接移动，或者可以利用轮移动部分200在激光照射部分100被固定的状态下直接移动轮500。如上所述，在通过在同一个轴上(使用轮盒300的情况下)叠放多个轮500而形成的叠片处形成缺口520的情况下，激光照射部分100可形成缺口520同时沿轴向方向长度互换。

即，下面将综合描述整体驱动。首先，如图2和图3所示，轮500被设置为垂直于水平表面(即，XY表面)，并且轮500的表面方向被设置为垂直于工艺操作的驱动轴方向。在这种情况下，优选的是，轮500的轴向方向与X轴和Y轴的任一个平行地设置。(这也适用于利用轮盒300的情况)。上述配置和设置的操作可以采用由拍摄部分240获得的图像来人工进行或自动进行。

在轮500(或轮盒300)被配置和放置在可操作的操作台，即平台210上后，使用平移器240调整物镜120的高度或调整轮500的高度，以容许由激光照射部分100照射的激光束能聚焦在轮500的边缘线部分510上。使用由拍摄部分240获得的图像可进行上述焦点配置操作，或通过使用如上所述的单独设置在轮移动部分200中的高度测量传感器270测量的高度值来进行上述焦点配置操作。

完成在三维(XYZ)空间中配置和放置轮500(或轮盒300)的操作后，由激光照射部分100照射的超快激光被照射从而被聚焦到轮500的前端部分510上，从而制造缺口520。这里，缺口520的宽度、缺口520的深度、激光的能量、激光脉冲重复率、激光的相对移动速度和激光照射重复次数可以根据轮500确定。下面将描述一个特定实施例。

在特定材料中的每超快激光脉冲的烧蚀深度d和宽度w具有以下关于激光能量密度(F，J/cm²)的方程。

d＝a^-1x ln(F/F₀)

w²＝2x w₀ ²x ln(F/F₀)

a表示材料以所用激光波长的消光系数，并且a^-1表示激光束可光学地穿透到材料中的深度。(参见JOSK Vol.72003，PP150-155，Transition of femtosecond laser ablation mechanism for sodalime glasscaused by photoinduced defects(由光致缺陷引起的碱石灰的飞秒激光烧蚀机制的转变)。这里，激光能量密度对应于材料中不发生热量损失的区域，并且F₀是烧蚀阀值能量密度，其为烧蚀开始的最小能量密度。另外，在将具有波长为1的激光束聚焦穿过具有预定数字孔径(NA)的物镜的情况下，w₀表示光束尺寸，w₀根据方程被确定为：21/NA。

同时，当脉冲重复率增加时，脉冲之间的时间间隔(t)下降减小。用于材料的热扩散速度的时间常数(t)比脉冲之间的间隔(t)更长的意思是在由初始脉冲增加的热能完全扩散之前，由下一个脉冲连续聚集热能。因此，当每单位面积工艺目标轮的边缘线部分的激光平均脉冲数增加时，热量被连续聚集，使得温度升高并在激光脉冲结束的部分处快速下降。(参见公开号2012-0022169的韩国专利公开公报，名称为“晶片加工和其设备”，并且由Jeoung Sae Chae等人于2012年3月12日提交)。为了克服目标材料的机械应力的增加和由于上述问题引起的其强度减小，激光的平均照射脉冲的次数(N_p)应该为1或者更小。同时，激光的平均照射脉冲的次数(N_p)由给定的激光脉冲重复率PRR(Hz)、工艺轴的移动速度v(平台速度，m/sec)和激光束大小w₀确定。

N_p＝PRR x w₀/v

在上述典型实施例中使用的激光脉冲重复率PRR和激光束大小w₀分别为100kHz和3μm的情况下，当假定平台的最小移动速度v(平台速度)为0.3m/sec时，平均照射脉冲次数变为1。

同时，在以预定激光能量密度每脉冲的烧蚀深度为75nm的情况下，工艺总共被重复30次，由此使其能够形成在轮的边缘线部分处具有1.5微米深度的缺口。

结果，通过上述工艺，可在轮500的边缘线部分510处制造一个缺口520。当如上所述制造缺口520时，在通过预定角度转动轮500后，上述工艺再次被重复。通过上述工艺，可以最后形成径向设置在轮500上的多个缺口520。

同时，下面将描述上述工艺所需的总体时间。即，操作平台所需的总体时间可以由从平台停止状态的平均速度(v)部分中计算，即，进入加工工艺部分的加速部分，工艺均匀速度部分、平台从均匀速度部分停止的时间，和步进电机被驱动以转动轮盒的部分。这里，主要工艺所需的时间为加速和减速部分。在提高生产率中非常重要的是使每个轮平均所需时间最小化。同时，如上所述，为了保持材料强度，保持高质量缺口的制造，并使生产率最大化，得出的判断为使平均需要的加速和减速部分最小化的方法是最好的。如上所述，在本发明的典型实施例中，引入了轮盒300的结构，使得可以一次用数十个轮500来制造缺口520而不是用每次单个的轮500来制造，由此可能使生产率改进效果最大化。

图5A至5C示出了根据本发明的典型实施例从缺口中心轴的角度控制方法的原理。在本发明的典型实施例中，轮移动部分200的形成用于水平移动轮500，使得由激光照射部分100照射的激光束的光路延长线和激光束被照射到轮500上的点(下面，称为‘照射点’)处的切线形成锐角或直角。这将参考图5A至5C被详细描述。

图5A示出了激光束的光路延长线与照射点处的切线相互垂直形成的情况。在该情况下，制造缺口520处的角度与边缘线部分510在照射位置处的切线方向垂直。图5B示出了将轮500设置为水平移动使得轮500的轴和激光束的光路相互偏离的情况。在这种情况下，激光束光路的延长线和照射点处的切线形成锐角(在图5B中约45度)。在这种情况下，缺口520也形成为一种形状，其以约45度的角度倾斜。图5C示出了轮500被设置为使得轮500的轴和激光束的光路与图5B的情况比较进一步相互偏离的情况。在这种情况下，激光光束的光路延长线和照射点处的切线基本上形成0角度。如上所述，轮500的水平位置对应于延长线被适当调整，由此可自由地制造具有期望角度和形状的缺口520。

本发明不局限于上述典型的实施例，但是可进行各种应用，并且可以由本领域技术人员根据本发明所属的领域，在不背离权利要求中所述的本发明主旨的情况下进行各种修改。

工业实用性

根据本发明的典型实施例，与相关技术相比可显著改进生产率并且不存在对工艺环境的限制，使得可进一步容易和经济地实施工艺。

Claims

1.一种使用超快激光在轮(500)的边缘线部分(510)处制造多个微缺口(520)的设备(1000)，包括：

激光照射部分(100)，其照射所述超快激光；和

轮移动部分(200)，其水平或垂直移动所述轮(500)或转动所述轮(500)，使得所述轮(500)的所述边缘线部分(510)被设置在由所述激光照射部分(100)照射的激光束的光路上，

其中通过由所述激光照射部分(100)照射的所述激光束在所述轮(500)的所述边缘线部分(510)处形成所述微缺口(520)。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述激光照射部分(100)包括：

激光光源(110)；

物镜(120)，其将由所述激光光源(110)照射的所述激光束聚焦到所述轮(500)的所述边缘线部分(510)上；

双色镜(130)，其设置在所述激光光源(110)和所述物镜(120)之间的光路上，将照射在其上的由所述激光光源(110)照射的所述激光束的波长范围的光完全反射，并使其它波长范围的光从中穿透；和

拍摄部分(140)，其利用穿透所述双色镜(130)的光对所述轮(500)的所述边缘线部分(510)进行拍摄。

3.如权利要求1所述的设备，其中，所述激光照射部分(100)照射具有飞秒或皮秒脉宽的激光。

4.如权利要求1所述的设备，其中，所述轮移动部分(200)包括：

平台(210)；

安装在所述轮(500)的中心孔(530)中的轴(220)；

设置在所述平台(210)上的步进电机(230)，所述步进电机(230)设置在所述轴(220)的一个远端，并转动所述轴(220)，以转动所述轮(500)；和

平移器(240)，其与所述平台(210)联接，并且所述平移器(240)设置在所述轴(220)的另一个远端，并且水平或垂直移动所述轮(500)。

5.如权利要求4所述的设备，其中，所述轮移动部分(200)还包括联接器(250)，其设置在所述步进电机(230)和所述轴(220)之间的连接部分处，以移除噪音运动的传输，所述噪音运动包括所述步进电机(230)的轴的进动。

6.如权利要求4所述的设备，其中，所述轮移动部分(200)还包括设置在所述平台(210)上的至少一个支架(260)，其支撑所述轴(220)同时使所述轴(220)从其中穿过，并且所述支架(260)包括轴承(265)，所述轴承(265)形成在所述轴(220)从其中穿过从而被支撑的部分处。

7.如权利要求4所述的设备，其中，所述轮移动部分(200)水平地移动所述轮(500)，使得由所述激光照射部分(100)照射的激光束的光路延长线与所述激光束被照射到所述轮(500)上的点处的切线形成锐角或直角。

8.如权利要求2所述的设备，其中，利用由所述拍摄部分(140)拍摄的图像或由单独设置的高度测量传感器(270)测量的高度值，所述轮移动部分(200)垂直地移动所述轮(500)。

9.如权利要求1所述的设备，其中，所述微缺口(520)形成在通过将多个轮(500)叠放在同一个轴上而形成的叠片上。

10.如权利要求9所述的设备，还包括轮盒(300)，所述轮盒(300)包括通过将所述多个轮(500)叠放在同一个轴上而形成的所述叠片，设置在所述叠片的两个远端的一对支撑板(310)，和填充在所述轮(500)之间的填充材料(320)，其中在所述轮盒(300)处形成所述微缺口(520)。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述填充材料(320)为不会物理或化学损坏所述轮(500)的溶剂中的材料溶质。

12.一种使用超快激光在轮(500)的边缘线部分(510)处制造多个微缺口(520)的方法，包括：

激光照射步骤，将激光照射到所述轮(500)的所述边缘线部分(510)上以形成所述微缺口(520)；

轮转动步骤，以预定角度转动所述轮(500)；和

依次和重复地进行所述激光照射步骤和所述轮转动步骤的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述激光具有飞秒或皮秒的脉宽。

14.如权利要求12所述的方法，其中，所述激光照射步骤通过所述激光被至少照射一次，同时沿着所述轮(500)的轴向方向被相对移动的工艺来实现。

15.如权利要求14所述的方法，其中，根据所述轮(500)确定所述微缺口(520)的宽度，所述微缺口(520)的深度，所述激光的能量，所述激光的脉冲重复率，所述激光的相对移动速度，和所述激光的重复照射次数。

16.如权利要求12所述的方法，其中，所述微缺口(520)形成在通过将多个轮(500)叠放在同一个轴上而形成的叠片上。