CN112714752A - 透明工件的主动控制激光加工 - Google Patents

透明工件的主动控制激光加工 Download PDF

Info

Publication number
CN112714752A
CN112714752A CN201980052524.6A CN201980052524A CN112714752A CN 112714752 A CN112714752 A CN 112714752A CN 201980052524 A CN201980052524 A CN 201980052524A CN 112714752 A CN112714752 A CN 112714752A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser beam
transparent workpiece
infrared
crack
contour
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980052524.6A
Other languages
English (en)
Inventor
德·安·布
李兴华
R·J·特布鲁根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN112714752A publication Critical patent/CN112714752A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/0222—Scoring using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0652—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0738—Shaping the laser spot into a linear shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/359—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/037—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/04—Cutting or splitting in curves, especially for making spectacle lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock
    • C03B33/091—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/54—Glass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

一种用于处理透明工件的方法，包括在所述透明工件中形成缺陷轮廓，并且使用红外激光束沿着所述轮廓来分离所述透明工件。在分离期间，所述方法还包括：检测裂纹尖端相对于红外束斑的参考位置和传播方向的位置和传播方向；确定所述裂纹尖端与所述红外束斑参考位置之间的所检测距离和角度偏移；将所检测距离与预设距离进行比较；将所检测角度偏移与预设角度偏移进行比较；以及响应于所检测距离与所述预设距离之间以及所检测角度偏移与所述预设角度偏移之间的差异而改变所述红外激光束的功率或所述红外激光束与所述透明工件之间的相对平移速度中的至少一者。

Description

透明工件的主动控制激光加工
本申请要求2018年6月19日提交的美国临时申请序列号62/686976的优先权的权益，其内容是本申请的依托并且以引用方式整体并入本文。
技术领域
本说明书总体上涉及用于激光加工透明工件的设备和方法，并且更具体地涉及对透明工件进行主动控制的激光加工。
背景技术
材料激光加工领域涵盖各种各样的应用，这些应用涉及对不同类型的材料进行切割、钻孔、铣削、焊接、熔化等。在这些工艺中，特别有趣的一种是在可用于生产电子装置的薄膜晶体管(TFT)或显示材料的玻璃、蓝宝石或熔融石英等材料的工艺中切割或分离不同类型的透明基板。
从工艺开发和成本的角度来看，在切割和分离玻璃基板方面有许多改进的机会。与市场上目前正在实践的相比，更快、更清洁、更便宜、更可重复且更可靠的分离玻璃基板的方法引起极大兴趣。因此，需要用于分离玻璃基板的替代的改进方法。
发明内容
根据一个实施方案，一种用于加工透明工件的方法包括：沿着所述透明工件中的轮廓线形成轮廓，所述轮廓包括位于所述透明工件中的多个缺陷；以及沿着所述轮廓分离所述透明工件。分离所述透明工件包括：将由红外束源输出的红外激光束在所述轮廓线上或其附近引导到所述透明工件上，以诱导裂纹在所述透明工件中的形成，其中所述红外激光束将红外束斑投射在所述透明工件的表面上；沿着所述轮廓线或在其附近使所述透明工件和所述红外激光束相对于彼此平移，以诱导所述裂纹沿着所述轮廓的传播，其中在所述裂纹传播期间，所述裂纹包括裂纹尖端；以及检测所述裂纹裂纹尖端相对于所述红外束斑的参考位置和传播方向的位置和传播方向。分离所述透明工件还包括：确定所述裂纹尖端与所述红外束斑的参考位置之间的所检测距离；确定所述裂纹尖端的传播方向与所述红外束斑的传播方向之间的所检测角度偏移；将所检测距离与预设距离进行比较；将所检测角度偏移与预设角度偏移进行比较；以及响应于所检测距离与所述预设距离之间的差以及所检测角度偏移与所述预设角度偏移之间的差而改变所述红外激光束的功率或所述红外激光束与所述透明工件之间的相对平移速度中的至少一者。
根据另一实施方案，一种用于加工透明工件的方法包括：沿着所述透明工件中的轮廓线形成轮廓，所述轮廓包括位于所述透明工件中的多个缺陷以及弯曲轮廓部分；以及沿着所述轮廓分离所述透明工件。分离所述透明工件包括：将由红外束源输出的红外激光束沿着红外束路径在所述轮廓线上或其附近引导到所述透明工件上，以诱导裂纹在所述透明工件中的形成；沿着所述轮廓线或在其附近使所述透明工件和所述红外激光束相对于彼此平移，以诱导所述裂纹沿着所述轮廓的传播，其中在所述裂纹传播期间，所述裂纹包括裂纹尖端；以及检测所述裂纹尖端的位置和所述红外激光束的红外束斑的位置。分离所述透明工件还包括：当所述红外束斑到达沿着所述轮廓线定位的第一参考点时，终止来自所述红外激光束的裂纹诱导照射；使所述透明工件和所述红外束路径从所述第一参考点相对于彼此平移到沿着所述轮廓线的第二参考点；其中所述第一参考点位于所述第二参考点后面，并且所述弯曲轮廓部分的至少一部分设置在所述第一参考点与所述第二参考点之间；以及当所述裂纹尖端到达沿着所述轮廓线定位的第三参考点时，恢复来自所述红外激光束的裂纹诱导照射以及所述透明工件和所述红外激光束相对于彼此沿着所述轮廓线或在其附近的平移，其中所述第一参考点位于所述第三参考点后面，并且所述弯曲轮廓部分的至少一部分设置在所述第一参考点与所述第三参考点之间。
根据另一实施方案，一种用于加工透明工件的方法，包括：沿着所述透明工件中的轮廓线形成轮廓，所述轮廓包括位于所述透明工件中的多个缺陷；沿着所述轮廓分离所述透明工件，其中分离所述透明工件包括：将由红外激光束源输出的红外激光束在所述轮廓线上或其附近引导到所述透明工件上，以诱导裂纹在所述透明工件中的形成，其中所述红外激光束将红外光斑投射到所述透明工件的表面上；沿着所述轮廓线或在其附近使所述透明工件和所述红外激光束相对于彼此平移，以诱导所述裂纹沿着所述轮廓的传播，其中在所述裂纹传播期间，所述裂纹包括裂纹尖端；检测所述裂纹尖端相对于所述红外束斑的参考位置和传播方向的位置和传播方向；确定所述裂纹尖端与所述红外束斑的参考位置之间的所检测距离；将所检测距离与预设距离进行比较；以及响应于所检测距离与所述预设距离之间的差而改变所述红外激光束的功率或所述红外激光束与所述透明工件之间的相对平移速度中的至少一者。
本文描述的过程和系统的另外的特征和优点将在以下详细描述中进行陈述，并且本领域技术人员根据所述描述很容易理解或通过实践本文描述的实施方案(包括以下详细描述、权利要求以及附图)将很容易认识其部分内容。
应理解，前述一般描述和以下详细描述均描述各种实施方案，并且意图提供用于理解所要求保护主题的本质和特征的概述或框架。包括附图以提供对各种实施方案的进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成其一部分。附图说明本文描述的各种实施方案，并且连同本说明书一起用于解释所要求保护主题的原理和操作。
附图说明
在附图中阐述的实施方案本质上是说明性和示例性的，并且不意图限制由权利要求限定的主题。当结合以下附图阅读时，可理解说明性实施方案的以下详细描述，其中类似结构用类似参考数字指示，并且在附图中：
图1A示意性地描绘根据本文描述的一个或多个实施方案的透明工件中的缺陷轮廓的形成；
图1B示意性地描绘根据本文描述的一个或多个实施方案的在透明工件中的缺陷轮廓的形成期间激光束聚焦线的定位；
图2示意性地描绘根据本文描述的一个或多个实施方案的用于在透明工件中形成缺陷轮廓的光学组件；
图3A以图形方式描绘根据本文描述的一个或多个实施方案的示例性脉冲突发内的激光脉冲的相对强度对时间；
图3B以图形方式描绘根据本文描述的一个或多个实施方案的另一示例性脉冲突发内的激光脉冲的相对强度对时间；
图4示意性地描绘根据本文示出和描述的一个或多个实施方案的用于分离具有缺陷轮廓的透明工件的示例性光学组件；
图5示意性地描绘根据本文示出和描述的一个或多个实施方案的用于分离具有缺陷轮廓的透明工件的另一示例性光学组件；
图6示意性地描绘根据本文示出和描述的一个或多个实施方案的图4和图5的光学组件的成像系统；
图7A示意性地描绘根据本文示出和描述的一个或多个实施方案的在透明工件沿着设置在透明工件中的轮廓的分离期间的红外束斑和裂纹尖端；
图7B示意性地描绘根据本文示出和描述的一个或多个实施方案的在透明工件沿着轮廓的分离期间，图7A的位于沿着轮廓的不同位置处的红外束斑和裂纹尖端；并且
图8描绘根据本文示出和描述的一个或多个实施方案的示出针对裂纹尖端与红外激光束中心之间的距离而绘制的玻璃的完全分离所需的红外激光束功率的图表。
具体实施方式
现将详细参考激光处理工件的实施方案，实施方案的实例在附图中示出。在任何可能的情况下，贯穿附图相同附图标号将用来指代相同或相似部分。激光加工透明工件可包括：使用缺陷形成激光束(例如，脉冲激光束)在透明工件中形成包括多个缺陷的轮廓，并且使用红外激光束来分离透明工件。在本文描述的实施方案中，用红外激光束照射包括多个缺陷的轮廓并且使红外激光束和透明工件沿着轮廓相对于彼此平移可诱导裂纹沿着轮廓传播以分离透明工件。在分离期间，裂纹可能以不一致的速率传播，因此，透明工件与红外激光束之间的均匀相对平移速度和/或均匀激光功率可能会导致裂纹与轮廓的偏差引起裂缝、分叉和其他非期望不规则性。因此，为了促进裂纹的一致分离，本申请包括对裂纹尖端成像，确定裂纹尖端与红外激光束的红外束斑之间的距离，并且基于所测量距离来更改透明工件与红外激光束和/或红外激光束的激光功率之间的相对平移速度的方法和系统。
此外，轮廓可包括一个或多个弯曲轮廓部分，这进一步使分离过程复杂化。例如，当裂纹尖端穿过弯曲轮廓部分时，裂纹尖端的传播方向可能不同于红外激光束的传播方向，从而更改红外束斑与裂纹尖端之间的几何关系。因此，为了减少和/或防止碎缝、分叉和其他非期望不规则性，本文描述的方法还可包括基于裂纹尖端的传播方向与红外光斑之间的角度偏移来更改透明工件与红外激光束和/或红外激光束的激光功率之间的相对平移速度。此外，当红外激光束穿过由于弯曲部分的几何形状造成的弯曲轮廓部分时，过多的热量可能在弯曲轮廓部分附近的材料内累积，从而在分离期间产生不希望的碎裂和/或破裂。这样，本文描述的分离透明工件的方法还可包括：当裂纹传播通过弯曲轮廓部分的一部分或全部时，终止来自红外激光束的裂纹诱导照射，从而允许潜热累积来推动裂纹传播通过弯曲轮廓部分，并在轮廓的在弯曲轮廓部分之外的位置处恢复来自红外激光束的裂纹诱导辐射。本文将具体参考附图描述透明工件的激光加工的各种实施方案。
如本文所用，“激光加工”包括将激光束引导到透明工件上和/或其中。在一些实施方案中，激光加工还包括使激光束(或当激光束不由其束源输出时的激光束路径)例如沿着轮廓线，沿着轮廓，或沿着另一路径相对于透明工件平移。激光加工的示例包括使用缺陷形成激光束(诸如脉冲激光束)来形成包括延伸到透明工件中的一系列缺陷的轮廓，并且使用红外激光束来加热透明工件。激光加工可沿着一个或多个期望分离线来分离透明工件。然而，在一些实施方案中，可以利用另外的非激光步骤来沿着一个或多个期望分离线来分离透明工件。
如本文所用，“轮廓线”表示透明工件的表面上的线性、成角度、多边形或弯曲线，其限定在一个或多个激光束中的每一个在工件的平面内移动以产生对应轮廓并且沿着轮廓和轮廓线分离工件时由一个或多个激光束穿过的路径。
如本文所用，“轮廓”是指工件中的通过沿着轮廓线平移激光而形成的一组缺陷。如本文所用，轮廓是指在衬底中或衬底上的虚拟二维形状或路径。因此，尽管轮廓本身是虚拟形状，但轮廓可例如通过断层线或裂纹来显现。轮廓限定工件中的期望分离表面。轮廓可通过使用各种技术沿着轮廓线在透明工件中产生多个缺陷来形成，例如通过将脉冲激光束引导到沿着轮廓线的连续点处。具有弯曲焦线的多个轮廓和/或激光可用于产生复杂形状，诸如分离斜面。
如本文所用，“缺陷”是指透明工件中的改变材料的区域(例如，相对于块体材料折射率改变的区域)、空隙空间、裂纹、划痕、瑕疵、孔、穿孔或其他畸形。在本文的各种实施方案中，这些缺陷可称为缺陷线或损坏轨迹。缺陷线或损伤轨迹是通过将激光束引导到透明工件的单一位置上，在同一位置处形成单个或多个激光脉冲来形成。沿着轮廓线平移激光产生形成轮廓的多个缺陷线。对于线聚焦激光器，缺陷可具有线性形状。
如本文所用，短语“束横截面”是指沿着与激光束的束传播方向垂直的平面(例如，当束传播方向为Z方向时，沿着X-Y平面)的激光束的横截面。
如本文所用，“束斑”是指在撞击表面(即，透明工件的最接近激光光学器件的表面)中的激光束的横截面(例如，束横截面)。
如本文所用，“撞击表面”是指透明工件的最接近激光光学器件的表面。
如本文所用，“上游”和“下游”是指沿着束路径的两个位置或部件相对于束源的相对位置。例如，如果第一部件沿着激光束所穿过的路径相比第二部件更靠近激光光学器件，则第一部件在第二部件上游。
如本文所用，“激光束焦线”是指激光束的形成平行于光轴的线性的细长聚焦区域的相互作用(例如，交叉)光线图案。激光束焦点线包括在沿着光轴的不同位置处相互作用(例如，交叉)激光束的光轴的像差光线。此外，本文描述的激光束焦线是使用准无衍射束形成的，其在数学上详细定义如下。
如本文所用，短语“透明工件”意指由玻璃、玻璃陶瓷或其他透明的材料形成的工件，其中如本文所用，术语“透明”意指材料具有的光吸收性小于每毫米材料深度20％，诸如对于指定脉冲激光波长小于每毫米材料深度10％，或诸如对于指定脉冲激光波长小于每毫米材料深度1％。除非另外指明，否则材料的光吸收小于每毫米材料深度约20％。透明工件的深度(例如，厚度)可为约50微米(μm)至约10mm(诸如约100μm至约5mm、或约0.5mm至约3mm)。透明工件可包括由玻璃组合物形成的玻璃工件，所述玻璃组合物诸如硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、碱土铝硅酸盐玻璃、碱土硼铝硅酸盐玻璃、熔融石英或诸如蓝宝石、硅、砷化镓的结晶材料，或它们的组合。在一些实施方案中，可在激光加工透明工件之前或之后通过热回火来强化透明工件。在一些实施方案中，玻璃可为离子可交换的，使得玻璃组合物可在激光加工透明工件之前或之后进行离子交换以进行玻璃强化。例如，透明工件可包括离子交换和离子可交换玻璃，诸如可从纽约州康宁市的康宁公司获得的Coming
Figure BDA0002934082930000061
玻璃(例如，代码2318、代码2319和代码2320)。此外，这些离子交换玻璃可具有约6ppm/℃至约10ppm/℃的热膨胀系数(CTE)。其他示例性透明工件可包括可从纽约州康宁市的康宁公司获得的EAGLE
Figure BDA0002934082930000071
和CORNING LOTUSTM。此外，透明工件可包括对激光的波长透明的其他部件，例如诸如蓝宝石或硒化锌的晶体。
在离子交换过程中，例如通过将透明工件部分或完全浸入离子交换浴中，透明工件表面层中的离子由具有相同化合价或氧化态的较大离子替代。用较大离子替换较小离子致使压缩应力层从透明工件的一个或多个表面延伸到透明工件内的特定深度，称为层深度。压应力由拉应力(称为中心拉力)层平衡，使得玻璃板中的净应力为零。压应力在玻璃板表面处的形成使玻璃坚固并且抗机械损伤，因此减轻玻璃板因未延伸穿过层深度的瑕疵而导致的灾难性破坏。在一些实施方案中，透明工件的表面层中的较小钠离子与较大的钾离子交换。在一些实施方案中，表面层中的离子和较大的离子是一价碱金属阳离子，诸如Li+(当玻璃中存在时)、Na+、K+、Rb+和Cs+。替代地，表面层中的一价阳离子可用碱金属阳离子以外的一价阳离子(诸如Ag+、T1+、Cu+等)代替。
现在参考图1A和图1B，示意性地描绘示例性透明工件160，所述透明工件160根据本文描述的方法进行激光加工。特别地，图1A示意性地描绘包括多个缺陷172的轮廓170的形成，所述缺陷172可用于分离透明工件160。包括多个缺陷172的轮廓170可通过用缺陷形成激光束112处理透明工件160来形成，所述缺陷形成激光束112可包括沿着轮廓线165在平移方向101上移动的超短脉冲激光束。缺陷172可例如延伸穿过透明工件160的深度，并且可与透明工件160的撞击表面正交。此外，缺陷形成激光束112最初在作为撞击表面上的特定位置的撞击位置115处与透明工件160接触。如图1A和图1B所描绘，透明工件160的第一表面162包括冲击表面，然而，应理解，在其他实施方案中，缺陷形成激光束112可替代地最初照射透明工件160的第二表面164。此外，图1A描绘缺陷形成激光束112形成投射到透明工件160的第一表面162上的束斑114。
图1A和图1B描绘缺陷形成激光束112沿着束路径111传播并定向成使得缺陷形成激光束112可例如使用非球面光学元件120(图2)(例如，轴锥体)和一个或多个透镜(例如，第一透镜130和第二透镜132，如下描述和图2描绘)来在透明工件160内聚焦成激光束焦线113。例如，激光束焦线113的位置可沿着Z轴并且围绕Z轴进行控制。此外，激光束焦线113具有的长度可在约0.1mm至约100mm的范围内或在约0.1mm至约10mm的范围内。各种实施方案可被配置为具有的激光束焦点线113的长度为约0.1mm、约0.2mm、约0.3mm、约0.4mm、约0.5mm、约0.7mm、约1mm、约2mm、约3mm、约4mm或约5mm，例如，约0.5mm至约5mm。此外，激光束聚焦线113可为准无衍射束的一部分，如下文更详细地定义。
在操作中，缺陷形成激光束112可沿着轮廓线165相对于透明工件160(例如，沿平移方向101)平移，以形成轮廓170的多个缺陷172。将缺陷形成激光束112引导或定位到透明工件160中会在透明工件160内产生诱导吸收，并在沿着轮廓线165的间隔位置处沉积足够的能量来破坏透明工件160中的化学键，从而形成缺陷172。根据一个或多个实施方案，缺陷形成激光束112可通过透明工件160的运动(例如，联接到透明工件160的平移台190的运动，如图2所示)、缺陷形成激光束112的运动(例如，激光束焦线113的运动)或透明工件160和激光束焦线113两者的运动来跨透明工件160平移。通过相对于透明工件160平移激光束焦线113，可在透明工件160中形成多个缺陷172。
在一些实施方案中，缺陷172通常可沿着轮廓170彼此间隔开的距离为约0.1μm至约500μm，例如，约1μm至约200μm、约2μm至约约100μm、约5μm至约20μm等。例如，缺陷172之间的合适间距可为约0.1μm至约50μm，诸如约5μm至约15μm、约5μm至约12μm、约7μm至约15μm，或者对于TFT/显示器玻璃组合物为约7μm至约12μm。在一些实施方案中，相邻缺陷172之间的间距可为约50μm或更小、45μm或更小、40μm或更小、35μm或更小、30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、15μm或更小、10μm或更小等。
如图1A所示，轮廓170的多个缺陷172延伸到透明工件160中，并且例如使用图4A和图5A的光学组件200、200'和下文参考图4A至图6B所述的方法建立裂纹传播的路径，以使透明工件160沿着轮廓170(例如，沿着轮廓线165)分离成单独部分。形成轮廓170包括沿着轮廓线165相对于透明工件160平移缺陷形成激光束112(例如，沿平移方向101)，以形成轮廓170的多个缺陷172。根据一个或多个实施方案，缺陷形成激光束112可例如使用一个或多个平移台190(图2)通过透明工件160的运动、缺陷形成激光束112的运动(例如，激光束焦线113的运动)或透明工件160和缺陷形成激光束112两者的运动来跨透明工件160平移。通过相对于透明工件160平移激光束焦线113，可在透明工件160中形成多个缺陷172。此外，尽管图1A所示的轮廓170是线性的，但轮廓170也可以是非线性的(即，具有曲率)。弯曲轮廓可例如通过使透明工件160或激光束聚焦线113相对于另一个二维而不是一维平移而产生。例如，图4、图5、图7A和图7B中描绘的轮廓170各自包括弯曲轮廓部分272。
再次参考图1A和图1B，用于形成缺陷172的缺陷形成激光束112还具有强度分布I(X,Y,Z)，其中Z是缺陷形成激光束112的束传播方向，并且X和Y是与传播方向正交的方向，如图所描绘。X方向和Y方向也可称为截面方向，并且X-Y平面可称为截面平面。缺陷形成激光束112在截面平面中的强度分布可称为截面强度分布。
束斑114或其他横截面处的缺陷形成激光束112可包括准无衍射束，例如，如下文在数学上定义的通过使缺陷形成激光束112(例如，使用诸如脉冲束源的束源110的缺陷形成激光束112，诸如高斯束)传播通过非球面光学元件120而具有低束发散度的束，如下文相对于图2所描绘的光学组件100更详细所述。束发散度是指束横截面在束传播方向(即，Z方向)上的放大率。本文论述的一个示例性束横截面是投射到透明工件160上的缺陷形成激光束112的束斑114。示例性准无衍射光束包括高斯-贝塞尔束和贝塞尔束。
衍射是导致缺陷形成激光束112发散的一个因素。其他因素包括由形成缺陷形成激光束112的光学系统引起的聚焦或散焦，或者在界面处的折射和散射。用于形成轮廓170的缺陷172的缺陷形成激光束112可形成具有低发散和弱衍射的激光束焦线113。缺陷形成激光束112的发散度表征为瑞利范围ZR，其与强度分布的方差σ2和缺陷形成激光束112的束传播因数M2相关。在以下论述中，将使用笛卡尔坐标系呈现公式。其他坐标系的对应表达式可使用本领域技术人员已知的数学技术来获得。关于光束发散度的另外的信息，可见于名称为以下的文章：SPIE Symposium Series卷1224第2页(1990)中A.E.Siegman的“NewDevelopments in Laser Resonators”和Optics Letters卷22(5)，262(1997)中R.Borghi和M.Santarsiero的“M2 factor of Bessel-Gauss beams”，其公开内容通过引用整体并入本文。另外的信息也可见于：国际标准ISO 11146-1:2005(E)，名称为“Lasers and laser-related equipment-Test methods for laser beam widths,divergence angles andbeam propagation ratios-Part 1:Stigmatic and simple astigmatic beams”；ISO11146-2:2005(E)，名称为“Lasers and laser-related equipment-Test methods forlaser beam widths,divergence angles and beam propagation ratios-Part 2:General astigmatic beams”；以及ISO 11146-3:2004(E)，名称为“Lasers and laser-related equipment-Test methods for laser beam widths,divergence angles andbeam propagation ratios-Part 3:Intrinsic and geometrical laser beamclassification,propagation and details of test methods”，它们的公开内容以引用方式整体并入本文。
具有时间平均强度分布I(x,y,z)的缺陷形成激光束112的强度轮廓的质心的空间坐标由以下表达式给出：
Figure BDA0002934082930000101
Figure BDA0002934082930000102
这些也被称为Wigner分布的第一矩，并且在ISO 11146-2:2005(E)的第3.5节中有所描述。它们的测量结果在ISO 11146-2:2005(E)的第7节中有所描述。
方差是在截面(XY)平面中缺陷形成激光束112的强度分布的宽度的量度，所述宽度随束传播方向上的位置z而变化。对于任意激光束，X方向上的方差可不同于Y方向上的方差。使
Figure BDA0002934082930000103
和
Figure BDA0002934082930000104
分别表示X方向和Y方向上的方差。特别令人感兴趣的是近场极限和远场极限的方差。使
Figure BDA0002934082930000105
和
Figure BDA0002934082930000106
分别表示在近场极限内X方向和Y方向上的方差，并且使
Figure BDA0002934082930000107
和
Figure BDA0002934082930000108
分别表示远场极限内X方向和Y方向上的方差。对于具有傅里叶变换的时间平均强度分布I(x,y,z)的激光束
Figure BDA0002934082930000109
(其中vx和vy分别为X方向和Y方向上的空间频率)，X方向和Y方向上的近场方差和远场方差由以下表达式给出：
Figure BDA00029340829300001010
Figure BDA0002934082930000111
Figure BDA0002934082930000112
Figure BDA0002934082930000113
方差量
Figure BDA0002934082930000114
和
Figure BDA0002934082930000115
也称为Wigner分布的对角线元素(参见ISO11146-2:2005(E))。可使用ISO 11146-2:2005(E)第7节所述的测量技术对实验激光束的这些方差进行量化。简而言之，测量使用线性不饱和像素化检测器来测量有限空间区域上的I(x,y)，所述区域近似于定义方差和质心坐标的积分方程的无限积分区域。测量区域、背景扣除和检测器像素分辨率的适当范围通过ISO 11146-2:2005(E)的第7节中描述的迭代测量程序的收敛来确定。由等式1-6给出的表达式的数值由像素化检测器所测量的强度值阵列以数字方式计算出。
通过任意光束的横向振幅轮廓
Figure BDA0002934082930000116
(其中
Figure BDA0002934082930000117
)与任意光束的空间频率分布
Figure BDA0002934082930000118
(其中
Figure BDA0002934082930000119
)之间的傅里叶变换关系，可表明：
Figure BDA00029340829300001110
Figure BDA00029340829300001111
在等式(7)和(8)中，
Figure BDA00029340829300001112
和
Figure BDA00029340829300001113
是分别在x方向和y方向上出现在腰位置z0x和z0y的
Figure BDA00029340829300001114
和
Figure BDA00029340829300001115
的最小值，并且λ是缺陷形成激光束112的波长。等式(7)和(8)表明
Figure BDA00029340829300001116
和
Figure BDA00029340829300001117
从与缺陷形成激光束112的腰位置(例如，激光束焦线113的腰)相关联的最小值随着z在任一方向上以二次方形式增加。此外，在本文描述的包括轴对称的束斑114并由此包括轴对称的强度分布I(x,y)的实施方案中，
Figure BDA00029340829300001118
并且在本文所述的包括非轴对称的束斑114并由此包括非轴对称强度分布I(x,y)的实施方案中，
Figure BDA00029340829300001119
即
Figure BDA00029340829300001120
等式(7)和(8)可根据束传播因子M2来重写，其中x方向和y方向的单独束传播因子
Figure BDA0002934082930000121
和
Figure BDA0002934082930000122
定义为：
Figure BDA0002934082930000123
Figure BDA0002934082930000124
等式(9)和(10)的重新排列以及代入等式(7)和(8)得出：
Figure BDA0002934082930000125
Figure BDA0002934082930000126
这可重写为：
Figure BDA0002934082930000127
Figure BDA0002934082930000128
其中分别在x方向和y方向上的瑞利范围ZRx和ZRy由以下给出：
Figure BDA0002934082930000129
Figure BDA00029340829300001210
瑞利范围对应于激光束的方差加倍(相对于束腰的位置处的方差)的距离(相对于ISO 11146-1:2005(E)的第3.12节所定义的束腰位置)，并且是激光束横截面积的发散度的量度。此外，在本文描述的包括轴对称的束斑114并由此包括轴对称强度分布I(x,y)的实施方案中，ZRx＝ZRy，并且在本文描述的包括非轴对称的束斑114并由此包括非轴对称强度分布I(x,y)的实施方案中，ZRx≠ZRy，即ZRx<ZRy或ZRx>ZRy。瑞利范围也可观察为沿着束轴的距离，在所述距离处光学强度衰减到在束腰位置(最大强度的位置)观察到的值的一半。具有较大瑞利范围的激光束具有较低发散度，并且与具有较小瑞利范围的激光束相比，在束传播方向上随着距离的增加扩展更缓慢。
通过使用描述激光束的强度分布I(x,y,z)，可将上文公式应用于任何激光束(不仅仅是高斯束)。在高斯束的TEM00模式的情况下，强度分布由以下给出：
Figure BDA0002934082930000131
其中w0是半径(定义为束强度降低到束腰位置z0处的峰值束强度的1/e2的半径。从公式(17)和上文公式，得到TEM00高斯束的以下结果：
Figure BDA0002934082930000132
Figure BDA0002934082930000133
Figure BDA0002934082930000134
Figure BDA0002934082930000135
Figure BDA0002934082930000136
Figure BDA0002934082930000137
Figure BDA0002934082930000138
其中ZR＝ZRx＝ZRy。对于高斯束，应进一步注意的是
Figure BDA0002934082930000139
束横截面的特征在于形状和尺寸。束横截面的尺寸表征为束的斑大小。对于高斯束，斑大小通常定义为束强度降低到其最大值的1/e2的径向范围，所述最大值在等式(17)中表示为w0。高斯束的最大强度出现在强度分布的中心(x＝0并且y＝0(笛卡尔)或r＝0(圆柱形))，并且用于确定斑大小的径向范围是相对于中心测量的。
具有轴对称(即围绕束传播轴Z旋转对称)横截面的束可通过如ISO11146-1:2005(E)第3.12节中所规定的束腰位置测量的单一尺寸或斑大小来表征。对于高斯束，等式(17)表明斑大小等于从等式(18)对应于2σ0x或2σ0y的w0。对于具有轴对称横截面(诸如圆形横截面)的轴对称束，σ0x＝σ0y。因此，对于轴对称束，横截面尺寸可用单一斑大小参数来表征，其中w0＝2σ0。对于非轴对称束横截面，斑大小可类似地定义，其中与轴对称束不同，σ0x≠σ0y。因此，当束的斑大小为非轴对称时，有必要用以下两个斑大小参数来表征非轴对称束的截面尺寸：分别在x方向和y方向上的wox和woy，其中
wox＝2σ0x (25)
woy＝2σ0y (26)
此外，缺乏非轴对称束的轴向(即，任意旋转角)对称性意味着σ0x和σ0y值的计算结果将取决于X轴和Y轴的取向选择。ISO 11146-1：2005(E)将这些参考轴称为功率密度分布的主轴(第3.3节至第3.5节)，在以下论述中，将假设X轴和Y轴与这些主轴对齐。此外，X轴和Y轴可在截面平面中旋转的角度
Figure BDA0002934082930000145
(例如，X轴和Y轴分别相对于X轴和Y的参考位置的角度)可用于定义非轴对称束的斑大小参数的最小值(wo，min)和最大值(wo，max)：
wo，min＝2σ0，min (27)
wo，max＝2σ0，max (28)
其中2σ0，min＝2σ0x(φmin，x)＝2σ0y(φmin，y)并且2σ0，max＝2σ0x(φmax，x)＝2σ0y(φmax，y)。束横截面的轴向不对称度可通过纵横比来量化，其中纵横比定义为wo，max与wo，min的比。轴对称束横截面的纵横比为1.0，而椭圆形和其他非轴对称束横截面的纵横比大于1.0，例如，大于1.1、大于1.2、大于1.3、大于1.4、大于1.5、大于1.6、大于1.7、大于1.8、大于1.9、大于2.0、大于3.0、大于5.0、大于10.0等。
为了促进缺陷172在束传播方向上的均匀性(例如，透明工件160的深度尺寸)，可使用具有低发散度的缺陷形成激光束112。在一或多个实施方案中，具有低发散度的缺陷形成激光束112可用于形成缺陷172。如上所述，发散度可由瑞利范围表征。对于非轴对称束，主轴X和Y的瑞利范围分别由X方向和Y方向的等式(15)和(16)定义，其中可表明，对于任何实际束，
Figure BDA0002934082930000141
并且
Figure BDA0002934082930000142
并且其中
Figure BDA0002934082930000143
和
Figure BDA0002934082930000144
由激光束的强度分布确定。对于对称束，瑞利范围在X方向和Y方向上相同，并且由等式(22)或等式(23)表示。低发散与瑞利范围的较大值和激光束的弱衍射有关。
具有高斯强度分布的束对于形成缺陷172的激光加工可能不是优选的，因为当聚焦到足够小的斑大小(诸如微米范围内的光斑尺寸，诸如约1-5μm或约1-10μm)以使可用激光脉冲能量能够改变诸如玻璃的材料时，它们高度衍射，并且在短传播距离内显著发散。为了实现低发散，期望控制或优化脉冲激光束的强度分布以减少衍射。脉冲激光束可以是无衍射或弱衍射的。弱衍射激光束包括准无衍射激光束。代表性弱衍射激光束包括贝塞尔束、高斯-贝塞尔束、艾里束、韦伯束和马修束。
对于非轴对称束，瑞利范围ZRx和ZRy不相等。等式(15)和(16)表明ZRx和ZRy分别取决于σ0x和σ0y，并且上文指出σ0x和σ0y的值取决于X轴和Y轴的取向。ZRx和ZRy的值将相应地变化，并且各自将具有对应于主轴的最小值和最大值，其中对于任意束分布，ZRx的最小值表示为ZRx,min并且ZRx的最小值表示为ZRy,min，ZRx,min和ZRy,min可由以下给出：
Figure BDA0002934082930000151
以及
Figure BDA0002934082930000152
由于激光束的发散发生在具有最小瑞利范围的方向上的较短距离上，因此可控制用于形成缺陷172的缺陷形成激光束112的强度分布，使得Rx和ZRy的最小值Ry(或对于轴对称束，ZR的值)尽可能大。由于ZRx的最小值ZRx,min和ZRy的最小值ZRy,min对于非轴对称束是不同的，缺陷形成激光束112可与强度分布一起使用，所述强度分布在形成损坏区域时使ZRx,min和ZRy,min中的较小者尽可能大。
在不同实施方案中，ZRx,min和ZRy,min中的较小者(或对于轴对称束，ZR的值)大于或等于50μm，大于或等于100μm，大于或等于200μm，大于或等于300μm，大于或等于500μm，大于或等于1mm，大于或等于2mm，大于或等于3mm，大于或等于5mm，在50μm至10mm的范围内，在100μm至5mm的范围内，在200μm至4mm的范围内，在300μm至2mm的范围内等。
对于工件所透明的不同波长，可通过调整等式(27)中定义的斑大小参数wo，min来实现本文指定ZRx，min和ZRy，min中的较小者(或对于轴对称束，ZR的值)的值和范围。在不同的实施方案中，斑大小参数wo，min大于或等于0.25μm，大于或等于0.50μm，大于或等于0.75μm，大于或等于1.0μm，大于或等于2.0μm，大于或等于3.0微米，大于或等于5.0μm，在0.25μm至10μm的范围内，在0.25μm至5.0μm的范围内，在0.25μm至2.5μm的范围内，在从0.50μm至10μm的范围内，在0.50μm至5.0μm的范围内，在0.50μm至2.5μm的范围内，在从0.75μm至10μm的范围内，在0.75μm至5.0μm的范围内，在0.75μm至2.5μm的范围内等。
无衍射或准无衍射束通常具有复杂强度分布，例如那些相对于半径非单调减小的强度分布。通过类比高斯束，可将非轴对称束的有效斑大小wo，eff定义为：沿任意方向距离最大强度(r＝0)的径向位置的最短径向距离，在所述位置处强度降低到最大强度的1/e2。此外，对于轴对称束，wo，eff是距最大强度(r＝0)的径向位置的径向距离，在所述位置处强度减小到最大强度的1/e2。基于非轴对称光束的有效斑大小wo，eff或轴对称光束的斑大小wo的瑞利范围标准可指定为使用以下非轴对称束的等式(31)或轴对称束的等式(32)形成损坏区域的无衍射或准无衍射束：
Figure BDA0002934082930000161
Figure BDA0002934082930000162
其中FD是无量纲散度因数，其值为至少10，至少50，至少100，至少250，至少500，至少1000，在10至2000的范围内，在50至1500的范围内，在100至1000的范围内。通过将方程式(31)与方程式(22)或(23)进行比较，可看到，对于无衍射或准无衍射束，其内有效束大小加倍的距离(方程(31)中ZRx，min、ZRy，min中的较小者)为使用典型高斯束分布的情况下预期距离的FD倍。无量纲散度因数FD提供用于确定激光束是否为准无衍射的标准。如本文所用，如果激光束的特性在值FD≥10的情况下满足等式(31)或等式(32)，则认为缺陷形成激光束112为准无衍射的。随着值FD增大，缺陷形成激光束112接近更接近完美的无衍射状态。此外，应理解，等式(32)仅仅是等式(31)的简化，并且因此等式(31)在数学上描述轴对称和非轴对称缺陷形成激光束112的无量纲散度因数FD。
现在参考图2，示意性地描绘用于产生缺陷形成激光束112的光学组件100，所述曲线形成激光束112为准无衍射并且使用非球面光学元件120(例如，轴锥体122)在透明工件160处形成激光束焦线113。光学组件100包括输出缺陷形成激光束112的束源110、第一透镜130和第二透镜132。束源110可包括被配置为输出缺陷形成激光束112(例如，脉冲激光束或连续波激光束)的任何已知的或尚待开发的束源110。在一些实施方案中，束源110可输出缺陷形成激光束112，所述缺陷形成激光束112包括例如1064nm、1030nm、532nm、530nm、355nm、343nm或266nm或215nm的波长。此外，用于在透明工件160中形成缺陷172的缺陷形成激光束112可很好地适合于对所选脉冲激光波长透明的材料。
此外，透明工件160可被定位成使得由束源110输出的缺陷形成激光束112例如在穿过非球面光学元件120之后是第一透镜130第二透镜132两者之后照射透明工件160。光轴102在束源110与透明工件160之间(沿着图2所描绘实施方案中的Z轴)延伸，使得当束源110输出缺陷形成激光束112时，缺陷形成激光束112的束路径111沿着光轴102延伸。
用于形成缺陷172的合适的激光波长是透明工件160的线性吸收和散射的组合损耗足够低的波长。在实施方案中，由于透明工件160在波长下的线性吸收和散射而导致的组合损耗小于20％/mm，或小于15％/mm，或小于10％/mm，或小于5％/mm，或小于1％/mm，其中尺寸“/mm”意指透明工件160内在缺陷形成激光束112的束传播方向(例如，Z方向)上的每毫米距离。许多玻璃工件的代表性波长包括Nd3+的基波波长和谐波波长(例如，Nd3+：YAG或Nd3 +：YVO4，其基波波长接近1064nm，并且更高级谐波波长接近532nm、355nm和266nm)。也可使用光谱的紫外、可见和红外部分中满足给定基材的组合线性吸收和散射损耗要求的其他波长。
在操作中，由束源110输出的缺陷形成激光束112可在透明工件160中产生多光子吸收(MPA)。MPA是相同或不同频率的两种或更多种光子的同时吸收，所述同时吸收将一个分子从一种状态(通常是基态)激发到一个更高能电子状态(即，离子化)。分子所涉及的低态与高态之间的能量差等于所涉及光子能量之和。MPA，也称为诱导吸收，可以是二级或三级过程(或更高级)，例如，它比线性吸收弱几个数量级。它与线性吸收的区别在于，例如，二级诱导吸收的强度可与光强度的平方成正比，因此它是非线性光学过程。
产生轮廓170(图1A和图1B)的穿孔步骤可利用束源110(例如，脉冲束源，诸如超短脉冲激光的)结合非球面光学元件120、第一透镜130和第二透镜132，来照射透明工件160并生成激光束焦线113。激光束焦线113包括准无衍射束，诸如高斯-贝塞尔束或贝塞尔束，如上所定义，并且可完全或部分地对透明工件160穿孔以在透明工件160中形成缺陷172，这可形成轮廓170。在其中缺陷形成激光束112包括脉冲激光束的实施方案中，各个脉冲的脉冲持续时间在约1飞秒至约200皮秒的范围内，诸如约1皮秒至约100皮秒、5皮秒至约20皮秒等，并且各个脉冲的重复率可在约1kHz到4Mhz的范围内，诸如在约10kHz至约3MHz或约10kHz至约650kHz的范围内。
还参考图3A和图3B，除上述单脉冲重复率下的单脉冲操作之外，在包括脉冲激光束的实施方案中，脉冲可以两个子脉冲500A或更多的脉冲突发500(诸如例如，每个脉冲突发500 3个子脉冲、4个子脉冲、5个子脉冲、10个子脉冲、15个子脉冲、20个子脉冲或更多，诸如每个脉冲突发500 1至30个子脉冲，或每个脉冲突发500 5至20个子脉冲)产生。尽管不希望受到理论的限制，但脉冲突发是子脉冲的短而快速的分组，其以使用单脉冲操作难以访问的时间标度与材料(即透明工件160的材料中的MPA)产生光能相互作用。尽管仍然不希望受到理论的限制，但脉冲突发(即，脉冲群组)内的能量是守恒的。作为说明性示例，对于具有100μJ/突发的能量和2个子脉冲的脉冲突发，100μJ/突发的能量在2个脉冲之间分配为每个子脉冲的平均能量为50μJ，对于具有100μJ/突发的能量和10个子脉冲的脉冲突发，100μJ/突发在10个子脉冲中分配为每个子脉冲的平均能量为10μJ。此外，脉冲突发的子脉冲之间的能量分布不必是均匀的。实际上，在一些情况下，脉冲突发的子脉冲之间的能量分布呈指数衰减的形式，其中脉冲突发的第一子脉冲包含最多能量，脉冲突发的第二子脉冲包含略少能量，脉冲突发的第三子脉冲包含更少能量，依此类推。然而，单脉冲突发内的其他能量分布也是可能的，其中可将每个子脉冲的确切能量调整成对透明工件160进行不同程度的改变。
尽管仍然不希望受到理论的限制，但当一个或多个轮廓170的缺陷172用具有至少两个子脉冲的脉冲突发形成时，沿着轮廓170分离透明工件160所需的力(即最大断裂阻力)与轮廓170的最大断裂阻力相比得以减小，其中在使用单脉冲激光形成的相同透明工件160中的相邻缺陷172之间具有相同间距。例如，使用单脉冲形成的轮廓170的最大断裂阻力是使用具有两个或更多个子脉冲的脉冲突发形成的轮廓170的最大断裂阻力的至少两倍。此外，使用单脉冲形成的轮廓170与使用具有2个子脉冲的脉冲突发形成的轮廓170之间的最大断裂阻力的差大于使用具有2个子脉冲的脉冲突发与具有3个子脉冲的脉冲突发形成的轮廓170之间的最大断裂阻力的差。因此，脉冲突发可用于形成轮廓170，所述轮廓170比使用单脉冲激光形成的轮廓170更容易分离。
仍参考图3A和图3B，脉冲突发500内的子脉冲500A可间隔约1ns至约50ns的范围内(例如，约10ns至约30ns，诸如约20ns)的持续时间。在其他实施方案中，脉冲突发500内的子脉冲500A可间隔多达100psec(例如，0.1psec、5psec、10psec、15psec、18psec、20psec、22psec、25psec、30psec、50psec、75psec或它们之间的任何范围)的持续时间。对于给定激光器，脉冲突发500内的相邻子脉冲500A之间的时间间隔Tp(图4B)可以是相对均匀的(例如，在彼此的约10％以内)。例如，在一些实施方案中，脉冲突发500内的每个子脉冲500A在时间上与后续子脉冲间隔约20ns(50MHz)。此外，每个脉冲突发500之间的时间可为约0.25微秒至约1000微秒，例如，约1微秒至约10微秒，或约3微秒至约8微秒。
在本文描述的束源110的示例性实施方案中的一些中，对于输出包括约200kHz的突发重复率的缺陷形成激光束112的束源110，时间间隔Tb(图3B)为约5微秒。激光突发重复率与突发中的第一脉冲与后续脉冲中的第一脉冲之间的时间Tb相关(激光突发重复率＝1/Tb)。在一些实施方案中，激光突发重复率可在约1kHz至约4kHz的范围内。在实施方案中，激光突发重复率可例如在约10kHz至650kHz的范围内。每个突发中的第一脉冲与后续突发中的第一脉冲之间的时间Tb可为约0.25微秒(4Mhz突发重复率)至约1000微秒(1kHz突发重复率)，例如，约0.5微秒(2MHz突发重复率)至约40微秒(25kHz突发重复率)，或约2微秒(500kHz突发重复率)至约20微秒(50kHz突发重复率)。确切时序、脉冲持续时间和突发重复率可取决于激光器设计而有所不同，但高强度的短脉冲(Td<20psec，在某些实施方案中为Td≤15psec)已显示出特别好的效果。
突发重复率可在约1kHz至约2Mhz的范围内，诸如约1kHz至约200kHz。发出(bursting)或产生脉冲突发500是一种激光操作，其中子脉冲500A的发射不是均匀且稳定的流，而是脉冲突发500的紧密簇。脉冲突发激光束可具有基于对其操作的透明工件160的材料选择的波长，使得透明工件160的材料在波长下基本上透明。材料处测得的平均激光功率每突发可为每毫米材料厚度至少约40μJ。例如，在实施方案中，平均激光功率每突发可为约40μJ/mm至约2500μJ/mm，或约500μJ/mm至约2250μJ/mm。在具体示例中，对于0.5mm至0.7mm厚康宁EAGLE
Figure BDA0002934082930000201
透明工件，约300μJ至约600μJ的脉冲突发可切割和/或分离工件，这对应于约428μJ/mm至约1200μJ/mm(即，对于0.7mm EAGLE
Figure BDA0002934082930000202
玻璃为300μJ/0.7mm并且对于0.5mm EAGLE
Figure BDA0002934082930000203
玻璃为600μJ/0.5mm)的示例性范围。
改变透明工件160所需的能量是脉冲能量，其可就脉冲突发能量(即，脉冲突发500内包含的能量，其中每个脉冲突发500包含一系列子脉冲500A)，或就单激光脉冲(其中许多可包括突发)内包含的能量来描述。脉冲能量(例如，脉冲突发能量)可为约25μJ至约750μJ，例如，约50μJ至约500μJ，或约50μJ至约250μJ。对于一些玻璃组合物，脉冲能量(例如，脉冲突发能量)可为约100μJ至约250μJ。然而，对于显示器或TFT玻璃组合物，脉冲能量(例如，脉冲突发能量)可能更高(例如，取决于透明工件160的特定玻璃组合物，为约300μJ至约500μJ，或约400μJ至约600μJ)。
尽管不希望受到理论的限制，但使用包括能够生成脉冲突发的脉冲激光束的缺陷形成激光束112对于切割或改变例如玻璃(例如，透明工件160)的透明材料是有利的。与使用通过单脉冲激光的重复率在时间上间隔开的单脉冲相比，使用将脉冲能量散布在突发内的脉冲的快速序列上的突发序列相比与单脉冲激光可访问与材料的高强度相互作用的更大时标。脉冲突发(与单脉冲操作相比)的使用增加缺陷172的大小(例如，截面尺寸)，这促进沿着一个或多个轮廓170分离透明工件160时相邻缺陷172的连接，由此使意外裂纹形成最小化。此外，使用脉冲突发来形成缺陷172增加从每个缺陷172向外延伸到透明工件160的块体材料中的裂纹的取向的随机性，使得从缺陷172向外延伸的各个裂纹不影响或以其他方式偏置轮廓170的分离，使得缺陷172的分离沿循轮廓170，从而使意外裂纹形成最小化。
再次参考图2，非球面光学元件120定位在束源110与透明工件160之间的束路径111内。在操作中，使缺陷形成激光束112(例如，入射高斯光束)传播通过非球面光学元件120，可更改缺陷形成激光束112，使得缺陷形成激光束112的传播超过非球面光学元件120的部分是准无衍射的，如上所述。非球面光学元件120可包括具有非球面形状的任何光学元件。在一些实施方案中，非球面光学元件120可包括产生锥形波前的光学元件，诸如轴锥透镜，例如，负折射轴锥透镜、正折射轴锥透镜、反射轴锥透镜、衍射轴锥透镜、可编程空间光调制器轴锥透镜(例如，相位轴锥)等。
在一些实施方案中，非球面光学元件120包括至少一个非球面表面，其形状在数学上被描述为：z′＝(cr2/1)+(1-(1+k)(c2r2))1/2+(a1r+a2r2+a3r3+a4r4+a5r5+a6r6+a7r7+a8r8+a9r9+a10r10+a11r11+a12r12其中z′为非球面表面的表面垂度，r为非球面表面与光轴102之间在径向(例如，在X方向或Y方向)上的距离，c为非球面表面的表面曲率(即ci＝1/Ri，其中R为非球面表面的表面半径)，k为圆锥常数，并且系数ai为描述非球面表面的第一至第十二级非球面系数或更高级非球面系数(多项式非球面)。在一个示例性实施方案中，非球面光学元件120的至少一个非球面表面包括以下系数a1-a7，分别为：-0.085274788；0.065748845；0.077574995；-0.054148636；0.022077021；-0.0054987472；0.0006682955；并且非球面系数a8-a12为0。在此实施方案中，至少一个非球面表面具有圆锥常数k＝0。然而，因为系数具有非零值，所以这等效于具有非零值的圆锥常数k。因此，可通过指定非零的圆锥常数k，非零的系数或非零k和非零系数a1的组合来描述等效表面。此外，在一些实施方案中，至少一个非球面表面由非零的至少一个较高级非球面系数a2-a12(a2、a3、......、、a12≠0)描述或定义。在一个示例实施方案中，非球面光学元件120包括具有非零系数a3的三级非球面光学元件，诸如立方形光学元件。
在一些实施方案中，当非球面光学元件120包括轴锥122(如图2所描绘)时，轴锥122可具有角度为约1.2°(诸如约0.5°至约5°或约1°至约1.5°或甚至约0.5°至约20°)的激光输出表面126(例如，锥形表面)，所述角度是相对于缺陷形成激光束112进入轴锥122所在的激光输入表面124(例如，平坦表面)测量的。此外，激光输出表面126终止于锥形尖端。而且，非球面光学元件120包括中心线轴线125，所述中心线轴线125从激光输入表面124延伸到激光输出表面126并且终止于锥形尖端。在其他实施方案中，非球面光学元件120可包括轴锥(诸如空间光调制器或衍射光栅的空间相位调制器)。在操作中，非球面光学元件120将入射缺陷形成激光束112(例如，入射高斯束)整形成准无衍射束，所述准无衍射束进入被引导通过第一透镜130和第二透镜132。
仍然参考图2，第一透镜130定位在第二透镜132上游，并且可在第一透镜130与第二透镜132之间的准直空间134内准直缺陷形成激光束112。此外，第二透镜132可将缺陷形成激光束112聚焦到可定位在成像平面104处的透明工件160中。在一些实施方案中，第一透镜130和第二透镜132各自包括平凸透镜。当第一透镜130和第二透镜132各自包括平凸透镜时，第一透镜130和第二透镜132的曲率可各自朝向准直空间134取向。在其他实施方案中，第一透镜130可包括其他准直透镜，并且第二透镜132可包括弯月形透镜、非球面透镜或其他高级校正聚焦透镜。
现在参考图4和图5，在一些实施方案中，可在后续分离步骤中对透明工件160进一步作用，以诱导透明工件160沿着轮廓170(以及沿着轮廓线165)分离，所述轮廓170可包括弯曲轮廓部分272。例如，图4和图5描绘光学组件200、200'，其用于通过使用红外激光束212沿着轮廓170产生热应力、沿着轮廓170诱导裂缝270的形成以分离透明工件160，来沿着轮廓170分离透明工件160。光学组件200、200'各自包括输出红外激光束212的红外束源210、成像系统250、过程控制器205以及任选地，束转向设备220(图4)。过程控制器205可包括计算机或任何其他计算装置，诸如独立控制接口。红外激光束212可通过控制线206通信耦合到过程控制器205并由其控制，并且成像系统250可通过控制线207通信耦合到过程控制器205并由其控制。
在图4的光学组件200中，成像系统250和红外束源210非轴向地定位，并且在图5的光学组件200'中，成像系统250和红外束源210同轴地定位，从而形成直排系统。此外，红外束源210、束转向设备220和/或成像系统250可以是相对于透明工件160可平移的，例如通过使用平移台、过渡臂架等。尽管图3的用于在透明工件160中形成轮廓170的光学组件100描绘成与图4和图5的光学组件200、200'分开，但应理解，这些光学组件的部件可集成在单个光学组件中。尽管未示出，但光学组件200、200'还可包括诸如透镜、镜子等另外的光学部件。
仍然参考图4和图5，红外束源210是输出红外激光束212的受控热源，所述激光束212撞击透明工件160，从而在透明工件160的表面(例如，第一表面162)上形成红外束斑214并例如迅速增加透明工件160在轮廓170处或其附近的温度。特别地，红外激光束212的激光能量被透明工件160吸收，从而加热透明工件160的材料(例如，玻璃材料)。由于与透明工件160的总体表面积相比，受热透明工件160表面的面积相对较小，所以受热区域相对快速地冷却。不受理论的束缚，据信拉应力可能是由于在透明工件160的具有较高局部温度的部分中的玻璃膨胀(即，密度改变)引起的。当拉应力在轮廓170上或其附近累积时，此拉应力驱动沿着轮廓170形成裂纹270，由此使透明工件160沿着轮廓170分离。在操作中，在裂纹270的传播期间，裂纹270包括裂纹尖端271，所述裂纹尖端271是裂纹270的前缘。
红外束源210可包括配置为输出红外激光束212的任何已知的或尚待开发的红外束源210。在玻璃中产生热应力的合适的红外激光束212通常将具有玻璃易于吸收的波长，例如，波长范围为1.2μm至13μm，例如范围为4μm至12μm。此外，红外激光束212的功率可为约10至约1000W，例如，100W、250W、500W、750W等。此外，红外激光束212的1/e2束直径可为约20mm或更小，例如，15mm、12mm、10mm、8mm、5mm、2mm或更小。在操作中，红外激光束212的较大的1/e2束直径可促进更快的激光处理和更大的功率，而红外激光束212的较小的1/e2束直径可通过限制对透明工件160的在轮廓170附近的部分的损坏来促进高精度分离。示例性红外束源210包括二氧化碳激光器(“CO2激光器”)、一氧化碳激光器(“CO激光器”)、固态激光器、激光二极管或它们的组合。
现在参考图4至图6，当使用红外激光束212分离透明工件160的轮廓170时，成像系统250可用于检测裂纹尖端271的位置和传播方向，如下文更详细描述的，这允许过程控制器205分析此数据并基于裂纹尖端271的位置和传播方向来改变红外激光束212的激光功率和/或红外激光束212与透明工件160之间的相对平移速度。
如图6所描绘，成像系统250包括一个或多个成像设备254，诸如相机，并且在一些实施方案中，包括光源252。光源252可包括发光二极管(LED)、白炽灯光源、与红外束源210分开的激光源等。光源252所输出的光和成像设备254所接收的光(例如，图像数据)可沿着成像路径251传播。在一些实施方案中，由光源252输出的光可被引导到轮廓170和裂纹尖端271，以照亮将由成像设备254成像的裂纹尖端271。此外，成像设备254可以周向阵列定位，使得当成像路径251与红外路径211在透明工件160的第一表面162处对准或几乎对准时，成像设备254可环绕裂纹尖端271和红外光斑214。成像设备254的周向阵列允许从成像设备254所接收的图像数据确定位置和方向信息。例如，裂纹尖端271的传播方向可基于由成像设备254中的每一个成像设备接收的图像数据的相对强度来确定。尽管在图6中示出四个成像设备254，但应理解，可设想任何数量的成像设备254。此外，在其中成像系统250与红外束源210同轴地布置的图5的光学组件200'中，成像设备254可以具有截面间距(例如，直径)的周向阵列设置，使得红外束源210不防止成像设备254对裂纹尖端271进行成像。
再次参考图4，在光学组件200中，成像系统250和红外束源210非轴向地定位，并且各自光学耦合到束转向设备220。束转向设备220可包括部分反射器222，所述部分反射器222被配置为将红外激光束212和由光源252输出的光引导在裂纹尖端271和红外束斑214上或附近，使得红外束路径211和成像路径251在透明工件160的第一表面162处对准或几乎对准。特别地，部分反射器222被配置为透射红外激光束212并反射光源252的光和一个或多个成像设备254可接收的图像数据。在其他实施方案中，例如，在其中切换图4中描绘的成像系统250和红外束源210的位置的实施方案中，部分反射器222可被配置为反射红外激光束212并透射光源252的光和一个或多个成像设备254可接收的图像数据。
在一些实施方案中，部分反射器222可包括ZnSe涂层或任何其他已知的或尚待开发的部分反射器。尽管在图4中描绘的实施方案中束转向设备220包括部分反射器222，但应理解，束转向设备220可包括被配置为选择性地引导光源252的光、成像系统250的一个或多个成像设备254可接收的图像数据以及红外激光束212的任何光学部件或系统。
再次参考图4至图6，沿着轮廓170(和轮廓线165)分离透明工件160的方法包括：将红外激光束212在轮廓170(和轮廓线165)引导到透明工件160上，以在透明工件160中诱导裂纹270的形成，并且沿着轮廓170(和轮廓线165)或在其附近使透明工件160和红外激光束212相对于彼此平移。在裂纹270形成期间，裂纹尖端271和红外束斑214各自沿着轮廓170在平移方向201上推进。此外，当沿着轮廓170分离透明工件160时，理想的是裂纹尖端271以稳定速率沿着轮廓170推进而与红外激光束212和透明工件160沿着轮廓170的相对运动同步。
然而，在一些情况下，裂纹尖端271可能不以恒定速率传播。例如，在激光加热过程中生成的瞬态应力可在透明工件160中产生屈曲和变形，从而更改裂纹尖端271周围的应力分布，从而导致不稳定的裂纹传播。这可致使裂纹尖端271失速和/或偏离轮廓170，从而在新形成的边缘表面上造成裂缝和分叉。此类不规则可降低分离出的透明工件的强度，使得如果将分离出的透明工件的新形成边缘表面诸如通过弯曲而置于张力，则裂纹可能源自这些不规则性，并且分离出的透明工件可能破裂。此类弱化边缘在结合到下游产品中的情况下，特别是在最终单个透明工件可能会弯曲的情况下是个问题。因此，为了消除或减少此类强度限制缺陷的发生并使分离的透明工件的边缘强度最大化，可使用另外的方法步骤来促进裂纹尖端271沿着轮廓170的稳定速率传播。
特别地，当使透明工件160和红外激光束212沿着轮廓170(和轮廓线165)相对于彼此平移时，分离透明工件160的方法还可包括：检测裂纹尖端271相对于红外激光束212的红外束斑214的参考位置和传播方向的位置和传播方向。参考位置可包括红外束斑214的任何部分，例如，红外束斑214的前缘、红外束斑214的后缘，红外束斑214的中点等。
检测裂纹尖端271的位置和传播方向可包括使用成像系统250生成裂纹尖端271的图像数据。例如，来自光源252的光可被裂纹尖端271反射，从而允许成像设备254对裂纹尖端271成像。一旦裂纹尖端271的图像数据由成像设备254获取，就可通过使用过程控制器205分析成像设备254的输出来确定裂纹尖端271的位置和传播方向。此外，红外束斑214的位置和传播方向可使用成像系统250生成红外束斑214的图像数据或通过使用过程控制器205从红外束斑210接收到的数据或者它们的组合来确定。
在确定裂纹尖端271和红外束斑214两者的位置和传播方向之后，可确定裂纹尖端271与红外束斑214的参考位置之间的所检测距离以及裂纹尖端271的传播方向与红外束斑214的传播方向之间的所检测角度偏移。例如，过程控制器205可使用所存储指令集来计算红外束斑214的所选部分(例如，参考位置)与裂纹尖端271之间的距离。例如，过程控制器205可产生所获取图像数据的强度图，并且将强度图与存储在过程控制器205中的预定阈值输入进行比较。然后可使用成像图的超过存储在过程控制器205的存储器中的预定阈值强度值的图像强度位置来指定裂纹尖端271的位置。此外，过程控制器205可使用另一所存储指令来计算裂纹尖端271的传播方向与红外束斑214的传播方向之间的角度偏移。
接下来，过程控制器205可将裂纹尖端271与红外束斑214的参考位置之间的所检测距离与预设距离进行比较，并且将裂纹尖端271的传播方向与红外束斑214的传播方向之间的所检测角度偏移与预设角度偏移进行比较。在此比较之后，可响应于所检测距离与预设距离之间的差以及所检测角度偏移与预设角度偏移之间的差而例如通过使用过程控制器205生成并提供控制信号来改变红外激光束212的功率或红外激光束212与透明工件160之间的相对平移速度中的至少一者。
在一些实施方案中，当所检测距离大于预设距离时，可增加红外激光束212的激光功率、红外激光束212与透明工件160之间的相对平移速度或两者。相反地，当所检测距离小于预设距离时，可减小红外激光束212的激光功率、红外激光束212与透明工件160之间的相对平移速度或两者。此外，当所检测角度偏移大于预设角度偏移时，可增加红外激光束212的激光功率、红外激光束212与透明工件160之间的相对平移速度或两者。相反地，当所检测角度偏移小于预设角度偏移时，可减小红外激光束212与透明工件160之间的相对平移速度或两者。
在一些实施方案中，预设距离可包括约0.5mm至约100mm，诸如约1mm至约75mm、约1mm至约50mm、约1mm至约40mm、约1mm至约30mm、约1mm至约25mm、约1mm至约20mm以及它们之间的所有范围和子范围。例如，预设距离可包括约100mm或更小、约75mm或更小、约50mm或更小、约25mm或更小、约20mm或更小、约15mm或更小、约10mm或更小、约5mm或更小等。在一些实施方案中，预设角度偏移可包括约1°至约180°，例如，约50°至约90°、约50°至约60°、约50°至约45°以及它们之间的所有范围和子范围。例如，预设角度偏移可包括约10°或更大、约20°或更大、约30°或更大、约45°或更大、约60°或更大、约90°或更大等。
现在参考图7A和图7B，红外束斑214被描绘为穿过包括弯曲轮廓部分272的轮廓170(和轮廓线165)，以诱导裂纹270的传播并分离透明材料工件160。当红外激光束212穿过弯曲轮廓部分272时，由于弯曲轮廓部分272的几何形状，过多热量可在弯曲轮廓部分272附近在透明工件160的材料内累积。特别地，弯曲轮廓部分272的弯曲使弯曲轮廓部分272的分段靠近红外束斑214，甚至这些分段没有被红外激光束212直接撞击也是如此。当裂纹尖端271沿着轮廓170的弯曲轮廓部分272传播时，这种过多热量和/或潜在应力可能产生非期望缺口、裂纹、裂缝和/或分叉。如前所述，此类不规则可降低分离出的透明工件的强度。
因此，为了消除或减少此类强度限制缺陷的发生并使分离的透明工件的边缘强度最大化，可使用另外的方法步骤来减少沿着轮廓170的弯曲轮廓部分272的过多热量累积，同时仍然诱导裂纹尖端271通过弯曲轮廓部分272的传播。例如，这些另外的方法步骤可包括：当裂纹尖端271正传播通过弯曲轮廓部分272的一部分或全部时，暂时终止红外激光束212对透明工件160的裂纹诱导照射，并且一旦裂纹尖端271在弯曲轮廓部分272之外，就沿着轮廓170(和轮廓线165)在弯曲轮廓部分272之外的位置处恢复对透明工件160的裂纹诱导照射。如本文所用，“裂纹诱导照射”是指具有足以诱导透明工件160沿着轮廓170分离的激光功率的照射(例如，红外激光束212的照射)。
仍参考图7A和图7B，弯曲轮廓部分272包括第一端点277、中点275和第二端点279。此外，相对于弯曲轮廓部分272沿着轮廓170(和轮廓线165)示出多个参考点，包括第一参考点274、第二参考点276和第三参考点278。第一参考点274位于第二参考点276和第三参考点278之后，使得当在平移方向201上沿循轮廓170(和轮廓线165)时，将到达第一参考点274，然后到达第二参考点276和第三参考点278。在一些实施方案中，第二参考点276和第三参考点278位于同一位置。在其他实施方案中，第二参考点276与第三参考点278间隔开。在图7A和图7B所示的实施方案中，第二参考点276定位在第三参考点278之后，使得当在平移方向201上沿循轮廓170(和轮廓线165)时，将到达第二参考点276，然后到达第三参考点278。在其他实施方案中，第三参考点278可定位在第二参考点276之后，使得当在平移方向201上沿循轮廓170(和轮廓线165)时，将到达第三参考点278之后到达第二参考点276。
在一些实施方案中，如图7A和图7B所示，第一参考点274位于弯曲轮廓部分272的中点275之后，例如，在第一端点277与中点275之间、在中点275处、在第一端点277处，或在第一端点277之后。在其他实施方案中，第一参考点274可位于中点275之外，例如，在第二端点279与中点275之间。在一些实施方案中，第二参考点276、第三参考点278或两者位于中点275之外，例如，在第二端点279与中点275之间、在中点275处、在第二端点279处，或超过第二端点279。在其他实施方案中，第一参考点274可位于中点275之后，例如，在第一端点277与中点275之间。尽管设想了多种参考点布置，但在每个实施方案中，第一参考点274位于第二参考点276和第三参考点278之后，弯曲轮廓部分272的至少一部分设置在第一参考点274与第二参考点276之间，并且弯曲轮廓部分272的至少一部分设置在第一参考点274与第三参考点278之间。
如上所述，分离透明工件160包括：将由红外束源210(图4和图5)输出的红外激光束212沿着红外束路径211在轮廓170上或其附近引导到透明工件160上，以在透明工件160中诱导裂纹270的形成；沿着轮廓170(和轮廓线165)或在其附近使透明工件160和红外激光束212相对于彼此平移，以诱导裂纹270和裂纹尖端271沿着轮廓170传播；以及例如使用上文关于图4A至图5B描述的任何方法和系统来检测裂纹尖端271的位置和红外激光束212的红外束斑214的位置。
当轮廓170包括弯曲轮廓部分272时，为了消除或减少强度限制缺陷的发生并使分离的透明工件的边缘强度最大化，分离透明工件160还可包括当红外束斑到达第一参考点274时终止来自红外激光束的裂纹诱导照射。例如，终止来自红外激光束212的裂纹诱导照射可包括终止红外束源210的红外激光束212的输出，降低红外激光束212的激光功率，使得红外激光束212的激光功率不足以诱导透明工件160沿着轮廓170的分离，或者例如使用一个或多个附加的光学部件将红外激光束212引导远离透明工件160。
在终止来自红外激光束212的裂纹诱导照射之后，透明工件160和红外束路径211可从第一参考点274相对平移到第二参考点276。透明工件160和红外束路径211从第一参考点274到第二参考点276的相对平移可包括透明工件160的平移、红外束源210的平移、光学耦合到红外束源210的光学部件的平移、和/或光学耦合到红外束源210的光学部件的重新排列，使得在恢复裂纹诱导照射时，红外激光束212照射第二参考点276。在操作中，透明工件160和红外束路径211沿着跳跃路径280在平移方向282上从第一参考点274到第二参考点276相对彼此平移。在一些实施方案中，跳跃路径280为线性路径。此外，在终止裂纹诱导照射的同时，在透明工件160的材料内的潜热累积促进裂纹尖端271沿着弯曲轮廓部分272的传播。
接下来，当裂纹尖端271到达第三参考点278时(这可能在红外束路径211到达第二参考点276之后或之同时发生)，方法还包括恢复来自红外激光束212的裂纹诱导照射并恢复透明工件160和红外激光束212沿着轮廓170(和轮廓线165)或在其附近相对彼此的平移。例如，恢复来自红外激光束212的裂纹诱导照射可包括恢复红外束源210的红外激光束212的输出，增加红外激光束212的激光功率，使得红外激光束212的激光功率足以诱导透明工件160沿着轮廓170的分离，或者例如使用一个或多个附加的光学部件将红外激光束212引导回到透明工件160上。
实验：将长度为100mm、宽度为100mm且厚度为0.7mm的NIOX 2320玻璃的正方形件放置在基板载体上，并通过-55毫巴的真空将其保持就位。将1/e2束直径为5.2mm的红外激光束在第一边缘处引导到玻璃上。为了将玻璃完全分离成两件，裂纹尖端必须到达与第一边缘相对的第二边缘。红外激光束从第一边缘行进到第二边缘，并且停在距第二边缘距离x处。在距离x为27.5mm的情况下，使用150W的红外激光束功率可实现玻璃的完全分隔。170w及更高的功率将损坏玻璃表面(热裂纹)。图8描绘示出针对裂纹尖端与红外激光束中心之间的距离而绘制的玻璃的完全分离所需的红外激光束功率的图表。
鉴于以上描述，应理解，透明工件的激光加工可包括使用缺陷形成激光束(例如，脉冲激光束)在透明工件中形成包括多个缺陷的轮廓并使用红外激光束分离透明工件以诱导裂纹沿着轮廓传播，从而分离透明工件。此外，激光加工透明工件可包括响应于裂纹尖端的测量位置和传播方向而更改透明工件与红外激光束之间的相对平移速度和/或红外激光束的激光功率，以促进裂纹的一致分离并限制在分离的透明工件中强度限制特征的形成。此外，激光加工透明工件还可包括：当裂纹传播通过轮廓的弯曲轮廓部分时，终止红外激光束的裂纹诱导照射，从而允许潜热累积推动裂纹传播通过弯曲轮廓部分，并且在轮廓的在弯曲轮廓部分之外的位置处恢复来自红外激光束的裂纹诱导照射。
如本文所用，术语“约”意指数量、大小、配方、参数和其他量及特性不是并且也不需要是精确的，而是可根据以下需要为近似的和/或较大些或较小些：反映公差、换算因数、四舍五入、测量误差等以及本领域技术人员已知的其他因素。当术语“约”用于描述值或范围的端点时，包括具体值或所涉及端点。无论本说明书中的数值或范围的端点是否表述为“约”，描述两个实施方案：一个由“约”修饰，且一个未由“约”修饰。还应理解，范围中的每一个的端值相对于另一端值以及独立于另一端值都是有意义的。
本文使用的例如上、下、右、左、前、后、顶部、底部的方向性术语仅参考所绘制的附图来进行，并不意图暗示绝对取向。
除非另外明确说明，否则决不意图将本文阐述的任何方法视为要求以特定次序执行其步骤，也不要求使用任何设备特定取向。因此，在方法权利要求项未实际叙述其步骤要遵循的顺序或者任何设备权利要求项未实际叙述单个部件的顺序或取向或者在权利要求或描述中未另外具体说明各步骤将限于特定顺序或者未叙述设备的部件的具体顺序或取向的情况下，决不意图在任何方面推断顺序或取向。这适用于任何可能的用于解释的非表示基础，包括：关于步骤、操作流程部件顺序或部件取向安排的逻辑问题；获自语法组织或标点的明确含义；以及在本说明书中描述的实施方案的数量或类型。
除非上下文另外明确指明，否则如本文所用，单数形式“一个(种)(a/an)”和“所述(the)”包括复数个指代物。因此，例如，除非上下文另外明确指明，否则对“一个”部件的引用包括具有两个或更多个此类部件的方面。
本领域技术人员将明了，可在不背离本发明的精神和范围的情况下对本文所述的实施方案作出各种修改和变型。因此，本说明书意图涵盖本文所述实施方案的修改和变型，只要此类修改和变型在所附权利要求及其等效物的范围内即可。

Claims (52)

1.一种用于加工透明工件的方法，所述方法包括：
沿着所述透明工件中的轮廓线形成轮廓，所述轮廓包括位于所述透明工件中的多个缺陷；
沿着所述轮廓分离所述透明工件，其中分离所述透明工件包括：
将由红外激光束源输出的红外激光束在轮廓线上或其附近引导到所述透明工件上，以诱导裂纹在所述透明工件中的形成，其中所述红外激光束将红外束斑投射到所述透明工件的表面上；
沿着所述轮廓线或在其附近使所述透明工件和所述红外激光束相对于彼此平移，以诱导所述裂纹沿着所述轮廓的传播，其中在所述裂纹传播期间，所述裂纹包括裂纹尖端；
检测所述裂纹尖端相对于所述红外光斑的参考位置和传播方向的位置和传播方向；
确定所述裂纹尖端与所述红外束斑的所述参考位置之间的所检测距离；
确定所述裂纹尖端的所述传播方向与所述红外束斑的所述传播方向之间的所检测角度偏移；
将所检测距离与预设距离进行比较；
将所检测角度偏移与预设角度偏移进行比较；以及
响应于所检测距离与所述预设距离之间的差以及所检测角度偏移与所述预设角度偏移之间的差而改变所述红外激光束的功率或所述红外激光束与所述透明工件之间的相对平移速度中的至少一者。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
当所检测距离大于所述预设距离时，所述方法还包括：增大所述红外激光束的激光功率；并且
当所检测距离小于所述预设距离时，所述方法还包括：减小红外激光束的激光功率。
3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中：
当所检测距离大于所述预设距离时，所述方法还包括：增大所述红外激光束与所述透明工件之间的所述相对平移速度；并且
当所检测距离小于所述预设距离时，所述方法还包括：减小所述红外激光束与所述透明工件之间的所述相对平移速度。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中：
当所检测角度偏移大于所述预设角度偏移时，所述方法还包括：增达所述红外激光束的激光功率；并且
当所检测角度偏移小于所述预设角度偏移时，所述方法还包括：减小所述红外激光束的激光功率。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述红外束斑的所述参考位置是所述红外束斑的中点。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述预设距离为约50mm或更小，并且所述预设角度偏移为约20°或更大。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中检测所述裂纹尖端的位置和传播方向包括：使用包括一个或多个成像设备的成像系统来生成所述裂纹尖端和所述红外束斑的图像数据。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述裂纹尖端与所述红外束斑之间的距离是基于所述图像数据使用通信耦合到所述成像系统和所述红外束源的过程控制器来确定。
9.如权利要求7-8中任一项所述的方法，其中所述成像系统还包括光源，并且其中生成所述裂纹尖端的图像数据包括用所述光源照亮所述裂纹尖端。
10.如权利要求7-9中任一项所述的方法，其中所述一个或多个成像设备是能够相对于所述透明工件平移的。
11.如权利要求7-10中任一项所述的方法，其中所述一个或多个成像设备以与所述红外激光束源同轴的周向阵列布置。
12.如权利要求7-11中任一项所述的方法，其中所述成像系统和所述红外激光束源光学耦合到束转向设备。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述束转向设备包括部分反射器。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述部分反射器透射所述红外激光束并且反射所述图像数据。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述部分反射器反射所述红外激光束并且透射所述图像数据。
16.如权利要求13-15中任一项所述的方法，其中所述部分反射器包括ZnSe涂层。
17.如权利要求1-16中任一项所述的方法，其中所述红外激光束包括CO激光束或CO2激光束。
18.如权利要求1-16中任一项所述的方法，其中在所述透明工件中形成所述轮廓包括：
将缺陷形成激光束引导到所述透明工件中，由此在所述透明工件内生成诱导吸收，所述诱导吸收在所述透明工件内产生缺陷；以及
使所述透明工件和所述缺陷形成激光束沿着所述轮廓线相对于彼此平移。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述缺陷形成激光束包括准非衍射束，所述准非衍射束包括：
波长λ；
斑大小wo；以及
大于
Figure FDA0002934082920000031
的瑞利范围ZR，其中FD是包含10或更大值的无量纲散度因数。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述无量纲散度因数FD包括约50至约1500的值。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述缺陷形成激光束被引导通过一个或多个透镜，使得所述缺陷形成激光束的引导到所述透明工件中的一部分在所述透明工件内形成激光束焦线，其中所述激光束焦线在透明工件内生成所述诱导吸收，所述诱导吸收在所述透明工件内产生所述缺陷。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述一个或多个透镜中的至少一个透镜包括非球面光学元件。
23.如权利要求18所述的方法，其中所述缺陷形成激光束包括由束源输出的脉冲激光束，所述脉冲激光束产生包括2个子脉冲/脉冲突发或更多的脉冲突发。
24.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其中相邻缺陷之间的间距为约50μm或更小。
25.如权利要求1-24中任一项所述的方法，其中所述透明工件包括碱铝硅酸盐玻璃材料。
26.一种用于加工透明工件的方法，所述方法包括：
沿着所述透明工件中的轮廓线形成轮廓，所述轮廓包括位于所述透明工件中的多个缺陷以及弯曲轮廓部分；以及
沿着所述轮廓分离所述透明工件，其中分离所述透明工件包括：
将由所述红外激光束源输出的红外激光束沿着红外束路径在所述轮廓线上或在其附近引导到所述透明工件上，以诱导所述透明工件中裂纹的形成；
沿着所述轮廓线或在其附近使所述透明工件和所述红外激光束相对于彼此平移，以诱导所述裂纹沿着所述轮廓的传播，其中在所述裂纹传播期间，所述裂纹包括裂纹尖端；
检测所述裂纹尖端的位置和所述红外激光束的红外束斑的位置；
当所述红外束斑到达沿着所述轮廓线定位的第一参考点时，终止来自所述红外激光束的裂纹诱导照射；
使所述透明工件和所述红外束路径相对于彼此从所述第一参考点平移到沿着所述轮廓线的第二参考点，其中所述第一参考点位于所述第二参考点之后，并且所述弯曲轮廓部分的至少一部分设置在所述第一参考点与所述第二参考点之间；以及
当所述裂纹尖端到达沿着所述轮廓线定位的第三参考点时，恢复来自所述红外激光束的裂纹诱导照射以及所述透明工件和所述红外激光束相对于彼此沿着所述轮廓线或在其附近的平移，其中所述第一参考点位于所述第三参考点之后，并且所述弯曲轮廓部分的至少一部分设置在所述第一参考点与所述第三参考点之间。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述第二参考点与所述第三参考点位于同一位置。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述第二参考点位于所述第三参考点之后。
29.如权利要求26所述的方法，其中所述第一参考点位于所述弯曲轮廓部分的中点之后，并且所述第二参考点位于所述弯曲轮廓部分的中点之外。
30.如权利要求26-29中任一项所述的方法，其中：
所述透明工件和所述红外束路径相对于彼此沿着跳跃路径从所述第一参考点平移到所述第二参考点；并且
所述跳跃路径包括线性途径。
31.如权利要求26-30中任一项所述的方法，其中终止来自所述红外激光束的裂纹诱导照射包括：终止所述红外束源对所述红外激光束的输出。
32.如权利要求26-30中任一项所述的方法，其中终止来自所述红外激光束的裂纹诱导照射包括：减小所述红外激光束的激光功率。
33.如权利要求26-30中任一项所述的方法，其中终止来自所述红外激光束的裂纹诱导照射包括：将所述红外激光束引导远离所述透明工件。
34.如权利要求26-33中任一项所述的方法，其中检测所述裂纹尖端的位置包括：使用包括一个或多个成像设备的成像系统来生成所述裂纹尖端的图像数据。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述成像系统还包括光源，并且其中生成所述裂纹尖端的图像数据包括用所述光源照亮所述裂纹尖端。
36.如权利要求34-35中任一项所述的方法，其中所述一个或多个成像设备是能够相对于所述透明工件平移的。
37.如权利要求34-36中任一项所述的方法，其中所述一个或多个成像设备以与所述红外束源同轴的周向阵列布置。
38.如权利要求34-37中任一项所述的方法，其中所述成像系统和所述红外束源光学耦合到束转向设备。
39.如权利要求38所述的方法，其中所述束转向设备包括部分反射器。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述部分反射器透射所述红外激光束并且反射所述图像数据。
41.如权利要求39所述的方法，其中所述部分反射器反射所述红外激光束并且透射所述图像数据。
42.如权利要求39-41中任一项所述的方法，其中所述部分反射器包括ZnSe涂层。
43.如权利要求24-42所述的方法，其中所述红外激光束包括CO激光束或CO2激光束。
44.如权利要求26-43所述的方法，其中在所述透明工件中形成所述轮廓包括：
将缺陷形成激光束引导到所述透明工件中，由此在所述透明工件内生成诱导吸收，所述诱导吸收在所述透明工件内产生缺陷；以及
使所述透明工件和所述缺陷形成激光束沿着所述轮廓线相对于彼此平移。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述缺陷形成激光束包括准非衍射束，所述准非衍射束包括：
波长λ；
斑大小wo；以及
大于
Figure FDA0002934082920000061
的瑞利范围ZR，其中FD是包含10或更大值的无量纲散度因数。
46.如权利要求45所述的方法，其中所述无量纲散度因数FD包括约50至约1500的值。
47.如权利要求44-46所述的方法，其中所述缺陷形成激光束被引导通过一个或多个透镜，使得所述缺陷形成激光束的引导到所述透明工件中的一部分在所述透明工件内形成激光束焦线，其中所述激光束焦线在透明工件内生成所述诱导吸收，所述诱导吸收在所述透明工件内产生所述缺陷。
48.如权利要求47所述的方法，其中所述一个或多个透镜中的至少一个透镜包括非球面光学元件。
49.如权利要求44-48所述的方法，其中所述缺陷形成激光束包括由束源输出的脉冲激光束，所述脉冲激光束产生包括2个子脉冲/脉冲突发或更多的脉冲突发。
50.如权利要求26-49所述的方法，其中相邻缺陷之间的间距为约50μm或更小。
51.如权利要求26-50所述的方法，其中所述透明工件包括碱铝硅酸盐玻璃材料。
52.一种用于加工透明工件的方法，所述方法包括：
沿着所述透明工件中的轮廓线形成轮廓，所述轮廓包括位于所述透明工件中的多个缺陷；
沿着所述轮廓分离所述透明工件，其中分离所述透明工件包括：
将由红外激光束源输出的红外激光束在轮廓线上或其附近引导到所述透明工件上，以诱导裂纹在所述透明工件中的形成，其中所述红外激光束将红外束斑投射到所述透明工件的表面上；
沿着所述轮廓线或其附近使所述透明工件和所述红外激光束相对于彼此平移，以诱导所述裂纹沿着所述轮廓的传播，其中在所述裂纹传播期间，所述裂纹包括裂纹尖端；
检测所述裂纹尖端相对于所述红外光斑的参考位置和传播方向的位置和传播方向；
确定所述裂纹尖端与所述红外束斑的所述参考位置之间的所检测距离；
将所检测距离与预设距离进行比较；以及
响应于所检测距离与所述预设距离之间的差而改变所述红外激光束的功率或所述红外激光束与所述透明工件之间的相对平移速度中的至少一者。
CN201980052524.6A 2018-06-19 2019-06-13 透明工件的主动控制激光加工 Pending CN112714752A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862686976P 2018-06-19 2018-06-19
US62/686,976 2018-06-19
PCT/US2019/036983 WO2019245855A1 (en) 2018-06-19 2019-06-13 Actively controlled laser processing of transparent workpieces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112714752A true CN112714752A (zh) 2021-04-27

Family

ID=67211856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980052524.6A Pending CN112714752A (zh) 2018-06-19 2019-06-13 透明工件的主动控制激光加工

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11629088B2 (zh)
JP (1) JP2021527616A (zh)
KR (1) KR102705403B1 (zh)
CN (1) CN112714752A (zh)
WO (1) WO2019245855A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7330771B2 (ja) * 2019-06-14 2023-08-22 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置
FR3099152B1 (fr) * 2019-07-26 2021-07-23 Saint Gobain Procédé et système de génération d’un plan de découpe d’un produit verrier complexe
DE102019129036A1 (de) * 2019-10-28 2021-04-29 Schott Ag Verfahren zur Herstellung von Glasscheiben und verfahrensgemäß hergestellte Glasscheibe sowie deren Verwendung
JP7446672B2 (ja) * 2020-02-21 2024-03-11 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
KR20210110510A (ko) * 2020-02-28 2021-09-08 쇼오트 아게 유리 부재의 분리 방법 및 유리 서브부재
KR102689657B1 (ko) * 2020-06-23 2024-07-31 삼성전자주식회사 레이저 절단 장치
CN111781897B (zh) * 2020-07-14 2022-07-19 上海柏楚电子科技股份有限公司 加工控制方法、控制装置、加工控制系统及存储介质
CN111558785B (zh) * 2020-07-14 2020-10-23 武汉华工激光工程有限责任公司 一种用于透明材料三维轮廓加工的方法
DE102021102387A1 (de) * 2021-02-02 2022-08-04 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks
WO2023064069A1 (en) 2021-10-12 2023-04-20 Corning Incorporated Apparatus and method for edge-strength enhanced glass
CN113927157B (zh) * 2021-12-17 2022-03-08 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 激光设备输出功率的控制方法、装置、计算机设备及介质
CN114966724B (zh) * 2022-07-27 2022-12-02 深圳市深视智能科技有限公司 测距装置及测距方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10258374A (ja) * 1997-03-14 1998-09-29 Amada Co Ltd レーザ加工方法およびこの加工方法を実施するレーザ制御装置
US20020125232A1 (en) * 1998-08-26 2002-09-12 Choo Dae-Ho Laser cutting apparatus and method
US20130032582A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-07 Silicon Genesis Corporation Layer transfer of films utilizing thermal flux regime for energy controlled cleaving
CN103028846A (zh) * 2011-10-07 2013-04-10 发那科株式会社 对加工路径上的拐角部进行加工的控制装置
CN106029588A (zh) * 2013-12-17 2016-10-12 康宁股份有限公司 可离子交换玻璃基材的激光切割
CN107207318A (zh) * 2014-11-20 2017-09-26 康宁股份有限公司 对柔性玻璃基板的反馈控制激光切割
US20180021885A1 (en) * 2016-01-11 2018-01-25 Electro Scientific Industries, Inc. Simultaneous pattern-scan placement during sample processing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013084879A1 (ja) * 2011-12-07 2013-06-13 旭硝子株式会社 強化ガラス板の切断方法、及び強化ガラス板切断装置
EP2754524B1 (de) 2013-01-15 2015-11-25 Corning Laser Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen Substraten, d.h. Wafer oder Glaselement, unter Verwendung einer Laserstrahlbrennlinie
US20170197868A1 (en) * 2016-01-08 2017-07-13 Apple Inc. Laser Processing of Electronic Device Structures

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10258374A (ja) * 1997-03-14 1998-09-29 Amada Co Ltd レーザ加工方法およびこの加工方法を実施するレーザ制御装置
US20020125232A1 (en) * 1998-08-26 2002-09-12 Choo Dae-Ho Laser cutting apparatus and method
US20130032582A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-07 Silicon Genesis Corporation Layer transfer of films utilizing thermal flux regime for energy controlled cleaving
CN103028846A (zh) * 2011-10-07 2013-04-10 发那科株式会社 对加工路径上的拐角部进行加工的控制装置
CN106029588A (zh) * 2013-12-17 2016-10-12 康宁股份有限公司 可离子交换玻璃基材的激光切割
CN107207318A (zh) * 2014-11-20 2017-09-26 康宁股份有限公司 对柔性玻璃基板的反馈控制激光切割
US20180021885A1 (en) * 2016-01-11 2018-01-25 Electro Scientific Industries, Inc. Simultaneous pattern-scan placement during sample processing

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210022637A (ko) 2021-03-03
US11629088B2 (en) 2023-04-18
JP2021527616A (ja) 2021-10-14
WO2019245855A1 (en) 2019-12-26
KR102705403B1 (ko) 2024-09-12
US20190382300A1 (en) 2019-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112714752A (zh) 透明工件的主动控制激光加工
CN114096371B (zh) 用于透明工件的大角度激光加工的相位修改准非衍射激光射束
CN110494255B (zh) 使用相移焦线激光加工透明工件的装置和方法
CN111936434B (zh) 透明工件堆叠体的选择性激光加工
CN109803786B (zh) 使用非轴对称束斑对透明工件进行激光加工的设备和方法
CN113056345B (zh) 用于对透明基板改性的系统和方法
CN113646123A (zh) 透明工件的激光加工
CN111770901A (zh) 由透明母片激光形成透明制品以及原位加工透明制品的方法
EP3990209B1 (en) Method of laser processing of transparent workpieces using curved quasi-non-diffracting laser beams
CN115210032A (zh) 用于透明工件的高角度激光处理的相位修正的准无绕射激光束
TWI834649B (zh) 使用脈衝雷射光束焦線及流體膜來雷射處理粗糙透明加工件的方法
CN112334420A (zh) 激光加工具有一个或多个透明工件和黑色基质层的基材堆叠体的方法
CN116018234A (zh) 用于透明工件的大角度激光加工的相位修改准非衍射激光射束
CN117098628A (zh) 激光切割具有牺牲层的纹理化透明基板的方法
CN115697620A (zh) 使用改性脉冲串分布来激光加工透明工件的方法
JP2024501225A (ja) 基板切断分離システムおよび方法
CN114144383B (zh) 使用开放式压力组件从透明母片分离透明制品的方法
CN116034095A (zh) 使用顶帽能量分布激光加工经涂覆基板的方法
CN117957086A (zh) 用于透明工件的同步大角度激光加工的相位修改准非衍射激光束
CN116867748A (zh) 基板切割和分离系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination