CN110770184A - 能够单独分割的制品 - Google Patents
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Abstract
一种形成玻璃制品的方法,所述方法包括以下步骤:提供玻璃基材片,形成第一损伤区域的第一阵列,形成限定多个部分的第二损伤区域的第二阵列,其中,第二损伤区域的第二阵列限定一个或多个中断区。中断区的最大尺寸可以为约10微米或更大。所述方法还包括以下步骤:对玻璃基材进行蚀刻以及从玻璃基材片分割出所述多个部分。
Description
本申请依据35U.S.C.§119要求于2017年6月15日提交的系列号为62/520,069的美国临时申请的优先权权益,本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
技术领域
本公开涉及具有损伤区域的制品,更具体地,涉及具有多个损伤区域阵列的制品。
背景技术
可以大型片材制造基于玻璃的制品。大型片材可以有利地用于大型应用(例如显示器),但是通常,所需零件的尺寸小于片材被制成时的尺寸。常规的解决方法包括通过对大型片材进行处理,并且所实施的其中一步最终步骤是取出大型(母)片材并分出所有的各个部件。换言之,各个部件是以串行的方式而非并行的方式来制造的。
通常,各个部件的分离是通过机械切割来实现的。然而,机械切割可以具有几个弊端,包括:高度连续性可能变得缓慢,取决于基材厚度的速度依赖性,多次通过,切割几何的限制,变弱的切割边缘和/或低产量。
此外,玻璃部件可以具有通过蚀刻步骤产生的特征。蚀刻可以在部件中形成特征(例如孔或狭缝),清洁部件,增强强度,或产生表面纹理,但是可能干扰切割或被切割妨碍。
发明内容
根据本公开的一个方面,一种形成玻璃制品的方法包括以下步骤:提供玻璃基材片,形成第一损伤区域的第一阵列,形成限定多个部分的第二损伤区域的第二阵列,其中,第二损伤区域的第二阵列限定一个或多个中断区。中断区的最大尺寸可以为约10微米或更大。所述方法还包括以下步骤:对玻璃基材进行蚀刻以及从玻璃基材片分割出多个部分。
根据本公开的另一个方面,一种形成玻璃制品的方法包括以下步骤:提供玻璃基材片,形成第一损伤区域的第一阵列以形成多个第一部分,形成第二损伤区域的第二阵列以形成多个第二部分,其中,损伤区域的第二阵列限定了一个或多个中断区,对玻璃基材片进行蚀刻以使得第一部分与玻璃基材片断开,并且从玻璃基材片分割多个第二部分。
根据本公开的另一个方面,一种制品包括基材片。第一损伤区域的第一阵列限定了多个孔,所述多个孔被限定成通过基材片。第二损伤区域的第二阵列限定了多个第二部分。损伤区域的第二阵列限定了一个或多个中断区,其包含约10微米或更大的长度。
在研究下述说明、权利要求和附图后,本领域技术人员能够知晓和理解本公开的这些方面、目的和特征以及其他方面、目的和特征。
附图说明
以下是对附图中各图的描述。为了清楚和简明起见,附图不一定按比例绘制,附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。
在附图中:
图1是根据至少一个实例所述的制品的平面图;
图2A是根据至少一个实例,图1的制品在部分IIA处截取的放大图;
图2B是根据至少一个实例,图1的制品在部分IIA处截取的放大图;
图3A是根据至少一个实例,沿着图2A的线IIIA截取的截面图;
图3B是根据至少一个实例,沿着图2A的线IIIB截取的截面图;
图4是根据至少一个实例,用于形成损伤通道和损伤区域的光学组件的示意图;
图5是根据至少一个实例,在制品上进行蚀刻步骤后的图1的制品的放大图;以及
图6是根据至少一个实例的一种方法的流程图。
具体实施方式
在以下的具体实施方式中给出了本发明的其他特征和优点,对本领域的技术人员而言,这些特征和优点根据所作描述就可以容易地看出,或者通过实施包括以下具体实施方式连同权利要求和附图在内的本文所述的本发明而被认识。
文中所用的术语“和/或”在用于两项或更多项的罗列时,表示所列项中的任何一项可以单独使用,或者可以使用所列项中的两项或更多项的任意组合。例如,如果描述一种组合物含有组分A、B和/或C,则该组合物可只含有A;只含有B;只含有C;含有A和B的组合;含有A和C的组合;含有B和C的组合;或含有A、B和C的组合。
在本文中,相对的术语,例如第一和第二,顶部和底部等仅用于区分一个实体或行为与另一个实体或行为,而非必须要求或暗示这些实体或行为之间的任何实际的这种关系或顺序。
出于本公开的目的,术语“连接”(以其所有形式:连接、连接着的、相连接的等)一般意味着两个部件彼此(电气或机械地)直接或间接地结合。这种结合本质上可以是静止的或者本质上是可移动的。这种结合可以通过两个部件(电气的或机械的)与任何另外的中间构件彼此一体地形成为单个整体来实现,或者通过该两个部件来实现。除非另有说明,否则这种结合本质上可以是永久性的,或者本质上可以是可移除的或可释放的。
如本文所用,术语“约”指量、尺寸、公式、参数和其他数量和特征不是精确的且无需精确的,但可按照要求是大致的和/或更大或者更小,如反射公差、转化因子、四舍五入、测量误差等,以及本领域技术人员所知的其他因子。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时,应理解本公开包括所参考的具体值或者端点。无论说明书中的范围的数值或端点是否使用“约”列举,范围的数值或端点旨在包括两种实施方式:一种用“约”修饰,另一种未用“约”修饰。还应理解,每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
本文所用的术语“基本”、“基本上”及其变化形式旨在表示所述的特征等于或近似等于一数值或描述。例如,“基本上平坦的”表面旨在表示平坦的或大致平坦的表面。此外,“基本上”旨在表示两个数值相等或近似相等。在一些实施方式中,“基本上”可以表示彼此相差在约10%之内的值,例如彼此在约5%,或彼此在约2%之内的值。
本文所用的冠词“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”,并且不应局限为“仅一个(一种)”,除非有明确相反的说明。因此,例如,提到的“一个部件”包括具有两个或更多个这类部件的实施方式,除非上下文有另外明确的表示。
现在参考图1,玻璃制品10包括基材片14。基材片14具有第一损伤区域18的第一阵列,其限定了多个第一部分22。第二损伤区域26的第二阵列限定了多个第二部分30。损伤区域18的第一阵列和损伤区域26的第二阵列被限定在基材片14中。损伤区域26的第二阵列限定了一个或多个中断区34。
基材片14可以限定相对的主表面,它们被称为第一表面14A和第二表面14B(图3A)。应理解,基材片14还可以限定沿着其边缘定位的一个或多个次表面。基材片14可以包括玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷材料和/或其组合。基材片14的示例性的基于玻璃的实例可以包括钠钙玻璃、碱金属硅铝酸盐玻璃、含碱金属的硼硅酸盐玻璃和/或碱金属铝硼硅酸盐玻璃。出于本公开的目的,术语“基于玻璃的”可以意为玻璃、玻璃陶瓷和/或陶瓷材料。根据各个实例,基材片14可以是基于玻璃的基材。在基材片14的基于玻璃的实例中,片材14可以是经过强化的或是坚固的。例如,基材片14的玻璃实例可以是经过热回火的(例如,对于坚固的基材片14而言),或者具有经离子交换的区域(例如,对于强化基材片14而言)。此外,基材片14可以包括蓝宝石和/或聚合材料。合适的聚合物的实例包括但不限于:热塑性材料,包括聚苯乙烯(PS)(包括苯乙烯共聚物和掺混物);聚碳酸酯(PC)(包括共聚物和掺混物);聚酯(包括共聚物和掺混物,包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物);聚烯烃(PO)和环聚烯烃(环-PO);聚氯乙烯(PVC);丙烯酸类聚合物,包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(包括共聚物和掺混物);热塑性氨基甲酸酯(TPU);聚醚酰亚胺(PEI)以及这些聚合物相互之间的掺混物。其他示例性聚合物包括环氧树脂、苯乙烯类树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂和有机硅树脂。
基材片14可以基本上是半透明的、清晰的、透明的并且/或者不发生光散射的。例如,基材片14对波长在约100纳米至约1200纳米范围内,或在约250纳米至约1100纳米范围内的光可以是光学透明的。在一些实例中,光通过基材片14的透射可以取决于光的波长。例如,基材片14在可见波长带(例如约400nm波长至约700nm波长)内可以是光学不透明或半透明的,而在非可见波长下(例如对于如下所述的激光束)可以是基本上或完全透射的。
根据各个实例,基材片14的厚度(即,如从第一表面14A到第二表面14B测量的厚度)可在约50μm至约5mm的范围内。基材片14的示例性厚度在1μm至1000μm、或100μm至500μm的范围内。例如,基材片14的厚度可以是约100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm。根据另一些实例,基于玻璃的基材片14的厚度可以大于或等于约1mm、约2mm、约3mm、约4mm或约5mm。在一个或多个具体的实例中,基于玻璃的基材片14的厚度可以是2mm或更小或者小于约1mm。
制品10的基材片14限定了第一表面14A和第二表面14B(图3A)。基材片14的第一表面14A和第二表面14B可以限定基材片14的相对的主表面。应理解,基材片14还可以限定沿着基材片14的周界或周边定位的一个或多个次表面。基材片14可基本上是平面片,但其他实例可使用弯曲的或者经过其他方式成形或造形的片14。附加地或者替代地,出于美观和/或功能原因,基材片14的厚度可沿着其一个或多个尺寸变化。例如,基材片14的边缘可以比基材片14更加中心的区域更厚,或反之亦然。基材片14的长度、宽度和厚度尺寸也可根据制品10的应用或用途而变化。
基材片14限定或包括第一损伤区域18的第一阵列以及第二损伤区域26的第二阵列。出于本公开的目的,阵列可以是在一部分、大部分、基本上全部或全部的基材片14上延伸的一系列重复或非重复图案。各第一阵列的第一损伤区域18和各第二阵列的第二损伤区域26可以彼此接触、分离、间隔开和/或其组合。换言之,各个第二损伤区域26可以不需要接触或以某种图案来形成第二阵列。
第一损伤区域18和/或第二损伤区域26可以形成直线、曲线、自由形式形状、几何图案(例如三角形、正方形、六边形、棋盘形)和/或其组合。第一损伤区域18和/或第二损伤区域26可以各自形成闭合或开放的形状。开放的形状由线段构成,但是至少一个线段在其的一个端点处不连接任何事物。闭合的形状可以由多个线段形成并且不具有开口。如在下文将更详细解释的,第一损伤区域18和/或第二损伤区域26由多个单独的、或独立的损伤通道38(图4)形成,这些损伤通道彼此分开(例如,分开约10μm或更小)。因此,尽管损伤通道38彼此分开,但是如果第一损伤区域18和/或第二损伤区域26的形状的端部之间存在的间隔或开口大于如本文定义的中断区34,则可以说所述形状是开放的。第一损伤区域18的第一阵列和第二损伤区域26的第二阵列各自可以是在一部分、大部分或基本上全部的基材片14上延伸的结构。根据各个实例,第一损伤区域18和第二损伤区域26各自可以形成重复图案以形成阵列,但是应理解,第一损伤区域18和/或第二损伤区域24中的一些或全部可以彼此不同。例如,各个第二损伤区域26可以不同,而第一损伤区域18可以相同,或者反之亦然。在所示的实例中,各个第一损伤区域18位于第二损伤区域26中,或者基本上被第二损伤区域26包围。根据另一些实例,第一损伤区域18和第二损伤区域26可以彼此部分重叠。
第一损伤区域18各自可以限定其中的一个第一部分22,使得第一部分22呈第一损伤区域18的形状。例如,第一损伤区域18可以具有闭合(即,完全有界的)形状和/或开放(即,非完全有界的)形状。如上文所解释的,第一损伤区域18和第二损伤区域26可以至少部分重叠,使得第二损伤区域26可以有助于束缚或限定第一部分22的形状,或反之亦然。换言之,第一损伤区域18可以形成开放形状,但是其将被第二损伤区域26闭合。如下文将更详细解释的,在第一损伤区域18和/或第二损伤区域26完全束缚第一部分22的实例中,可以通过对基材片14进行蚀刻来从基材片14移除第一部分22。
第二损伤区域26限定第二部分30。各第二损伤区域26可以彼此接触,或者可以是分开的结构。第二损伤区域26可以部分和/或完全包围第一损伤区域18。损伤区域26的第二阵列可以是在基材片14上延伸的连续和/或不连续的结构。可以说第二部分30限定或容纳第一部分22。第二损伤区域26被构造用于在基材片14中形成裂线或划线,可以沿着该裂线或划线从基材片14分割出第二部分30。换言之,基材片14可以被构造成沿着第二损伤区域26的第二阵列从基材片14分割出第二部分30。
现在参考图2A、2B、3A和3B,损伤区域26的第二阵列可以限定一个或多个中断区34。中断区34可以被定义为沿着第二损伤区域26的不含损伤的基材片14的区。中断区34可以沿着第二部分30的边缘来定位或限定(例如图2A),定位或限定在第二部分30的角处(例如图2B)和/或其组合。每个第二损伤区域26可以限定一个或多个中断区34。
中断区34的长度、宽度或最长尺寸可以是约10μm或更大、约50μm或更大、约100μm或更大、约150μm或更大、约200μm或更大、约250μm或更大、约300μm或更大、约350μm或更大、约400μm或更大、约450μm或更大、或者约500μm或更大。例如,中断区34的长度、宽度或最长尺寸可以是约5mm或更小、约3mm或更小、约2mm或更小、约1.5mm或更小、约1mm或更小、约0.75mm或更小、或约0.5mm或更小。中断区34可以占第二损伤区域26的周界的约50%或更小、约40%或更小、约30%或更小、约20%或更小、约10%或更小、约9%或更小、约8%或更小、约7%或更小、约6%或更小、约5%或更小、约4%或更小、约3%或更小、约2%或更小、约1%或更小、约0.5%或更小、或约0.1%或更小。如下文将更详细解释的,利用中断区34允许在将蚀刻溶液施加于基材片14之后,使第二部分30保持在基材片14上的适当位置。
现在参考图3A和3B,为了清楚起见,其描绘了蚀刻后条件中的中断区34。中断区34可以与第一表面14A和/或第二表面14B接触。例如,中断区34可以在基材14的第一表面14A与第二表面14B之间延伸(例如,图3A),或者可以部分或完全位于第一表面14A与第二表面14B之间(例如,图3B)。应理解,在蚀刻之前,中断区34可以延伸成接触第一表面14A和第二表面14B。
现在参考图4,根据各个实例,第一损伤区域18和/或第二损伤区域26(图1)可以由多个损伤通道38形成。超短脉冲激光可以用于形成通过制品10的基材片14的损伤通道38。下文描述了能够产生损伤通道38的光学设置的细节,并且在2014年1月13日提交的第14/154,525号美国申请中也有所描述,所述文献通过引用将其全部内容纳入本文,如同在本文完整阐述。例如,在一些实施方式中,短脉冲激光与光学透镜组件中的轴棱锥透镜元件一起使用,以利用超短(皮秒或飞秒的持续时间)贝塞尔(Bessel)光束形成具有高纵横比损伤通道38的区域。换言之,在这些实施方式中,轴棱锥将激光束会聚成高强度区域,该高强度区域通常是圆柱形并且在基材14的主体中具有高的纵横比。这种设计可以已知为贝塞尔激光束、线聚焦激光束或分布聚焦激光束。在另一些实施方式中,使用其他透镜元件来产生非衍射或准非衍射激光束焦线。由于会聚的激光束的高强度,因此发生激光的电磁场与基材14的材料的非线性相互作用,并且激光能被传递到基材片14以起到形成缺陷的作用,所述缺陷成为损伤通道38的组成部分。然而,重要的是,应认识到,在激光能强度不高的基材片14的区域(例如,第一表面14A、围绕中心会聚线的基材片14的体积)中,材料对激光是透明的,并且不具有将能量从激光转移到材料的机制。在本公开的上下文中,当在某激光波长下,每毫米材料深度的吸收是约50%或更小、约40%或更小、约30%或更小、约20%或更小、约10%或更小、或者约1%或更小时,则材料对该激光波长基本上是透明的。因此,在激光强度低于非线性阈值的区域中,基材片14可以保持不受影响或基本上不受影响。
通过使用超短脉冲激光,可利用一个或多个高能脉冲或一个或多个高能脉冲的脉冲串在光学透明的基材片14中产生微小的损伤通道38。损伤通道38是被激光改造的基材片14的材料的区域。激光诱导的改造破坏了基材片14的材料的结构。结构破坏包括压实、熔化、材料移动、重排和/或键裂开。损伤通道38延伸到基材片14的内部并且截面形状与激光的截面形状一致(例如,大致圆形)。在各损伤通道38具有不同形状的实例中,损伤通道38可以通过多个脉冲并且同时移动或平移基材片14和/或激光来形成。
实际上,脉冲激光可以用于在基材片14的材料中形成损伤通道38或损伤区域18、26。在使用激光在基材片14之上或之中形成损伤通道38或损伤区域18、26的一种示例性方法中,所述方法可以通过将脉冲激光束50聚焦成沿着激光束传输方向观看的激光束焦线54来进行。激光束焦线54可以通过多种方式来产生,例如贝塞尔光束、艾里(Airy)光束、韦伯(Weber)光束和马丢(Mathieu)光束(即,非衍射光束),它们的场轮廓通常由特殊的函数给出,这些函数在横向方向(即,传输方向)上比高斯(Gaussian)函数衰减地更慢。激光组件在光学组件62的光束入射侧58处发射脉冲激光束50,脉冲激光束50入射到光学组件62上。在限定的扩展范围内,光学组件62将入射的激光束在输出侧上沿着光束方向转变成激光束焦线54(焦线长度为L)。待被加工的基材片14位于在光学组件62之后的光束路径中,并且与激光束50的激光束焦线54至少部分重叠。
刚制成的损伤通道38的平均直径可以在约0.1μm至约50μm的范围内,或在约1μm至约20μm的范围内,或在约2μm至约10μm的范围内,或在约0.1μm至约5μm的范围内,或者直径在约0.1μm至约0.5μm的范围内,或在约0.1μm至约2.0μm的范围内,或在约0.2μm至约5μm的范围内,或约0.25μm至约5μm、或约0.3μm至约5μm、或约0.5μm至约5μm。在本文公开的实例中,包围损伤通道38的材料的破坏或改造区域(例如,被压实、熔化或以其他方式改变)的直径可以小于约50微米,更具体地,小于约10微米,例如约0.2μm至约6μm,或约0.3μm至约5μm。损伤通道38的纵横比可以在约20:1至约50,000:1的范围内,或者可以在约10:1至约12,000:1的范围内,或者可以在约50:1至约500:1的范围内。在另一些实例中,纵横比可以高至150,000:1。纵横比作为损伤通道38的长度(例如基材片14的厚度)比上损伤通道38的直径来测量。
在第一损伤区域18和/或第二损伤区域26内,损伤通道38的密度可以是变化的或可以是一致的。例如,损伤通道38在第一损伤区域18中可以具有相对于第二损伤区域26更高的密度,或者在中断区34中可以具有相对于第一损伤区域18和/或第二损伤区域26更高的密度。这样的特征可以有利于在基材片14的特定区域中优选发生蚀刻,如下文所解释的。
可以以几百千赫兹(例如,几百千/秒)的频率形成各个损伤通道38。因此,随着激光源与基材片14之间的相对运动,损伤通道38可以彼此毗邻并且以任何所需的图案设置。例如,损伤通道38在第一损伤区域18和/或第二损伤区域26中可以具有高的浓度,但是在中断区34中可以几乎或完全不存在。可以至少部分基于制品10的穿透性来选择损伤通道38的空间分离和尺寸。
基材14优选与纵向光束轴基本垂直对齐并因此位于由光学组件62产生的相同焦线54后方(基材垂直于绘图平面),并且当沿着光束方向观察时,其相对于焦线54定位成在光束方向上观察时,焦线54在基材片14的第一表面14A之前起始,并且在基材片14的第二表面14B之后终止(即,焦线54延伸穿过基材片14)。在激光束焦线54与基材片14的重叠区域中(即,在被焦线54覆盖的基材片14中),激光束焦线54因此(在沿着激光束焦线54具有合适的激光强度的情况中)产生与纵向光束方向对齐的区段66,沿着该区段66在基材片14中产生诱导的非线性吸收。诱导的非线性吸收沿着区段66在制品中诱导损伤通道形成。缺陷线形成不仅仅是局部的,而是在具有诱导吸收的区段66的整个长度内延伸。应注意,虽然焦线54被描绘成延伸通过基材片14,但是焦线54可以仅部分延伸到基材片14中,由此形成不在第一表面14A与第二表面14B之间延伸的损伤通道。这种特征可以有利于形成如上所述的中断区34的不同实例。诱导吸收的截面(或经历损伤通道形成的基材片14的材料中的截面)的平均直径或范围标记为附图标记D。平均范围D一般对应于激光束焦线54的平均直径,即,平均光斑直径。
根据一些实例,在基材片14的第一表面14A和第二表面14B的正交轴与脉冲激光束50之间形成角度改变了激光束焦线54将在基材片14中形成的角度。通过改变光束焦线54接触基材片14的角度,也可以成某角度形成通过基材片14的损伤通道。激光束焦线54可以约0°至约40°、或约0.5°至约15°、或约1°至约10°的角度入射在基材片14上。
在替代性实例中,可以通过激光冲击钻动在基材片14中形成损伤通道38。使用具有合适波长和强度的激光来进行冲击钻动,并且激光光斑尺寸决定了最终的损伤通道尺寸。可以使用的波长在约100纳米至约1070纳米的范围内,或在约150纳米至约400纳米的范围内。根据一些实例,激光可以采用波长为约355纳米的紫外激光束。在另一些实例中,可以在更高波长下操作激光,例如约100nm或更大、约2000nm或更大或者约3000nm或更大。在冲击钻动期间,激光在基材片14的表面(例如第一表面14A或第二表面14B)上聚焦成高斯光斑,该高斯光斑的直径在约1μm至约20μm的范围内,或者在约3μm至约10μm的范围内。进行激光脉冲以重复撞击基材片14上的相同位置。激光脉冲持续时间在1ns至100ns之间,或者更具体地,在10ns至25ns之间。在一个具体的实例中,激光束的脉冲可以具有约100ps或更小的脉冲宽度。激光可以实现每秒约50,000次脉冲至每秒约150,000次脉冲。在一个具体的实例中,激光脉冲持续时间可以是每秒约100,000次脉冲。利用每个脉冲,从基材片14移除了一部分材料并且开始形成损伤通道。由于在基材片14中形成损伤通道,损伤通道限制激光束并产生了通过基材片14的细长孔。进行激光脉冲直到损伤通道在基材片14中具有所需的深度并关闭激光。然后,使激光束和/或基材片14相对于彼此移动,并且重复所述过程到形成下一个损伤通道。应理解,在激光和/或基材片14的移动期间,第一损伤区域18的第一阵列和第二损伤区域26的第二阵列可以在分开的各次通过中形成,或者可以基本上同时形成。出于本公开的目的,术语“基本上同时”可以意为第一损伤区域18和第二损伤区域26在激光的同一次通过或基材片14的同一次平移中形成,使得激光和/或基材片14无需重置到起始位置即可开始另一个损伤区域的形成。
冲击钻动可以使得损伤通道38是锥形的。例如,在冲击钻动激光入射在基材片14的第一表面14A上的一个实例中,损伤通道38在第一表面14A处的开口的直径可以是约15μm至约25μm,而在基材片14的第二表面14B上的开口的直径可以是约5μm至约10μm。
现在参考图5,在利用激光在基材片14中形成损伤通道38并因此形成第一损伤区域18和/或第二损伤区域26之后,可以向基材片14施加蚀刻剂溶液。蚀刻剂溶液的使用可以相对于基材片14的剩余部分优先溶解或移除第一损伤区域18和/或第二损伤区域26中的材料。向基材片14施加蚀刻剂溶液可以加宽第一损伤区域18和/或第二损伤区域26的损伤通道38,以使各损伤通道38会聚而在基材片14中形成连续破坏。第一损伤区域18和第二损伤区域26(例如,现在是狭缝)可以从损伤通道38的宽度加宽到以下厚度或宽度:约10μm或更大、约20μm或更大、约30μm或更大、约40μm或更大、约50μm或更大、约75μm或更大、或约100μm或更大。
在实际中,对包含第一损伤区域18和/或第二损伤区域26的基材片14进行蚀刻可以实现从基材片14移除或分离第一部分22和/或第二部分30。例如,在第一损伤区域18不包含中断区34而第二损伤区域26确实包含中断区34的基材片14的实例中,对基材片14进行蚀刻可以从基材片14移除第一部分22的所有连接,以从基材片14断开或移除第一部分22(图2A),同时保留第二部分30(即,通过中断区34连接)。在这样的实例中,第二部分30可以限定孔22A,其尺寸和形状大致与曾经占据该孔22A的第一部分22相同。因此,第一损伤区域18的第一阵列可以在基材片14上形成通过基材片14的第一阵列孔22A或多个孔22A。如下文将更详细解释的,将第二部分30连接到基材片14的剩余部分的中断区34可以具有某厚度和形状,使得可以以最小的力从基材片14分割或切割出第二部分30而不对基材片14的剩余部分造成损伤。此外,蚀刻剂溶液的施加可以修补在基材片14中激光形成损伤通道期间所形成的基材片14中的任何微裂纹或机械弱化区域,激光形成损伤通道例如通过使用激光冲击钻动,利用激光线聚焦的激光过程,或者形成损伤通道38的任何其他合适的激光加工方法来进行。
蚀刻剂溶液可以包括氢氟酸、硝酸、盐酸、氢氧化钾、氢氧化钠和/或其组合。在一个示例性实施方式中,蚀刻剂溶液可以包含约5%的氢氟酸和约10%的硝酸。所述过程通常通过将基材片14浸没在蚀刻剂溶液的液体溶液中来进行,但是应理解,可以通过喷洒或其他沉积形式来施加蚀刻剂溶液而不偏离本文提供的教导。通过控制酸的浓度、溶液的温度和暴露时间,可调整从基材片14移除的材料总量。此外,可以在搅动基材片14的同时,或者在超声的存在下进行蚀刻,以增加损伤区域中的流体交换,从而缩短蚀刻时间总量。
可以基于基材片14的材料的机械性质来调整将第二部分30的部分依附于基材片14的中断区34的尺寸、形状和体积。中断区34的体积应足以保留基材片14不受损的优点,并且具有诸如机械鲁棒性;然而,中断区34的体积应最小化以促进第二部分30的快速分割。各单独的第二部分30可以具有任何所需的形状,并且各单独的部分30的形状可以彼此相同或不同。各单独的第二部分30可以具有由本文所述的激光和/或蚀刻过程产生的内孔、狭缝或切断部。
可通过各种方法分割或切割目前通过中断区34而保留于基材片14的第二部分30。在这样的分割方法中,中断区34被切断或断裂以释放第二部分30。可以一次移除一个第二部分30,或者可以一次移除多个第二部分30。例如,第二部分30可以极小的力强度通过中断区34保留,该极小的力强度使得可以通过机械方法,例如手动断裂(例如折断)或用机械工具(例如金刚石划线器)来使第二部分30从基材片14分割。在其他实例中,焰矩、激光或断裂中断区34的其他方法可以用于分离各单独的第二部分30。
现在参考图6,该图示出了形成制品10的一种示例性方法70。方法70可以开始于步骤74:提供基材片14。如上文所解释的,基材片14可以由玻璃、基于玻璃的材料、玻璃陶瓷、陶瓷、聚合物材料和/或其组合形成。
接着,进行步骤78:形成第一损伤区域18的第一阵列。如上文所解释的,第一损伤区域18可以以损伤通道38的重复或非重复阵列形成,所述损伤通道38通过进行激光脉冲来产生。脉冲的激光和/或基材片14可以相对于彼此移动或平移以形成第一损伤区域18。
接着,进行步骤82:形成限定多个第二部分30的第二损伤区域26的第二阵列。第二损伤区域26的第二阵列可以限定一个或多个中断区34,其可以具有约10微米或更大的长度或最大尺寸。可以进行步骤82,使得第一损伤区域18和第二损伤区域26至少部分重叠,并且通过进行激光脉冲可以形成第一损伤区域18的阵列和第二损伤区域26的阵列。如上文所解释的,形成第一损伤区域18的第一阵列和形成第二损伤区域26的第二阵列的步骤基本上可以同时进行。此外,第一损伤区域18和/或第二损伤区域26可以通过在基材片14上平移脉冲激光束来形成。如上文所解释的,第二损伤区域26可以包括或限定中断区34。在一些实例中,可以进行第二损伤区域26的阵列的形成,使得中断区34不含损伤通道38(例如图3A)。在另一些实例中,可以进行第二损伤区域26的阵列的形成,使得中断区34包含损伤通道38(例如图3B)。
最后,可以进行步骤86:从玻璃基材片14分割出多个第二部分30。如上文所解释的,分割第二部分30可以通过机械力(即,通过手动和/或利用机器),通过焰矩、激光或者从基材片14释放第二部分30的其他方法来完成。
利用本公开可以提供多种优点。首先,使用本公开的形成制品10的方法和系统可以允许更快的产出和制造制品10。例如,与传统的串行制造技术相反,通过并行地产生之后可以分割的多个第二部分30,每个制造过程可以形成更多数目的第二部分30。换言之,可以由单个“母”片材(即,制品基材片14)形成多个第二部分30,并且根据需要进行分割。其次,中断区34的使用可以允许获得更稳健的最终制品10。由于中断区34允许在第二部分30与基材片14之间具有不断裂的连接,因此最终的制品10可以具有比传统设计更大的稳健性。如上文所解释的,可以调整中断区的最终尺寸,以及由此所致的用于分割第二部分30的力,这可以便于增加第二部分30的产率。
本领域技术人员和作出或使用本公开的技术人员能够对本公开进行修改。因此,应理解,附图所示和上文所述的实施方式仅用于例示的目的,并且不旨在限制本公开的范围,根据专利法的原则(包括等同原则)所解释的,本公开的范围由所附权利要求限定。
Claims (20)
1.一种形成玻璃制品的方法,所述方法包括:
提供玻璃基材片;
形成第一损伤区域的第一阵列;
形成限定多个部分的第二损伤区域的第二阵列,其中,第二损伤区域的第二阵列限定一个或多个中断区,所述中断区包含约10微米或更大的最大尺寸;
对玻璃基材进行蚀刻;以及
从玻璃基材片分割出所述多个部分。
2.如权利要求1所述的方法,其中,进行形成第二损伤区域的第二阵列的步骤,使得第一损伤区域与第二损伤区域至少部分重叠。
3.如权利要求1或2所述的方法,其还包括以下步骤:
进行激光束的脉冲以形成第一阵列和第二阵列中的至少一种。
4.如权利要求3所述的方法,其中,激光束的脉冲包括约100ps或更小的脉冲宽度。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其中,分割出所述多个部分的步骤还包括以下步骤:
从玻璃基材片机械分割出所述多个部分。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法,其中,形成第一损伤区域的第一阵列的步骤还包括以下步骤:
使用贝塞尔光束或分布聚焦激光束中的至少一种形成第一损伤区域的第一阵列。
7.一种形成玻璃制品的方法,所述方法包括:
提供玻璃基材片;
形成第一损伤区域的第一阵列以形成多个第一部分;
形成第二损伤区域的第二阵列,以形成多个第二部分,其中,损伤区域的第二阵列限定了一个或多个中断区;
对玻璃基材片进行蚀刻,以使第一部分与玻璃基材片断开;和
从玻璃基材片分割出所述多个第二部分。
8.如权利要求1或7所述的方法,其中,对玻璃基材进行蚀刻的步骤还包括以下步骤:
用蚀刻剂溶液对玻璃基材片进行蚀刻,所述蚀刻剂溶液包含氢氟酸、硝酸和盐酸中的至少一种。
9.如权利要求1、6、7或8所述的方法,其中,形成第一损伤区域的第一阵列和形成第二损伤区域的第二阵列的步骤中的至少一个还包括以下步骤:
使脉冲激光束和玻璃基材片相对于彼此平移。
10.如权利要求1、6、7或8所述的方法,其中,形成第一损伤区域的第一阵列和形成第二损伤区域的第二阵列的步骤基本上同时进行。
11.如权利要求1、6、7所述的方法,其中,形成第二损伤区域的第二阵列的步骤还包括以下步骤:
形成第二损伤区域的第二阵列,使得中断区不含有损伤通道。
12.如权利要求7所述的方法,其中,形成第二损伤区域的第二阵列的步骤还包括以下步骤:
形成第二损伤区域的第二阵列,使得中断区包含损伤通道。
13.如权利要求7-12中任一项所述的方法,其中,形成第二损伤区域的第二阵列的步骤还包括以下步骤:
形成第二损伤区域的第二阵列,使得中断区占第二损伤区域的第二阵列的周界的约10%或更小。
14.一种制品,其包括:
基材片;
第一损伤区域的第一阵列,其限定了多个孔,所述多个孔被限定成通过基材片;和
第二损伤区域的第二阵列,其限定了多个第二部分,其中,损伤区域的第二阵列限定了一个或多个中断区,所述中断区包含约10微米或更大的长度。
15.如权利要求14所述的制品,其中,所述基材被构造成沿着第二损伤区域的第二阵列从基材分割出第二部分。
16.如权利要求14所述的制品,其中,中断区的最长长度尺寸为约100微米或更大。
17.如权利要求14所述的制品,其中,第二损伤区域的第二阵列包括成角度形成的通过基材片的损伤通道。
18.如权利要求14所述的制品,其中,第二损伤区域从基材片的第一表面延伸到基材片的第二表面。
19.如权利要求14所述的制品,其中,基材片包含玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷材料。
20.如权利要求14-19中任一项所述的制品,其中,第二损伤区域的第二阵列包括多个中断区。
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