CN114667197A - 在通过加热减小应力的辅助下用于在脆性材料中形成孔的方法和装置 - Google Patents

在通过加热减小应力的辅助下用于在脆性材料中形成孔的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种制作脆性基板的方法，包括以下步骤：(i)将基板的至少到深度d的至少部分加热至温度Tp，该温度Tp高于500℃但低于1500℃，以形成基板的经加热区域；以及(ii)用从IR激光器发射的激光束照射脆性基板的经加热区域的至少部分，以在脆性基板中形成至少一个孔。

Description

在通过加热减小应力的辅助下用于在脆性材料中形成孔的方 法和装置
相关申请交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求于2019年8月30日提交的美国临时申请序列第62/894335号的优先权，该临时申请序列第62/894335号根据35U.S.C.§119要求于2019年8月30日提交的美国临时申请序列第62/894132号的优先权，本申请基于临时申请的内容并且临时申请的内容通过引用整体结合于此。
背景技术
本公开大体上涉及在玻璃、玻璃基板中激光形成孔的方法，和孔形成装置。
已知的在脆性材料或在由脆性材料制成的基板(例如，在应力下不具有显著的塑性变形而断裂或开裂的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷基板)中基于激光烧蚀的孔形成方法在孔形成期间或孔形成后不久在孔的周围区域以及孔的内壁处或内壁附近具有裂纹形成的问题。如果没有通过蚀刻来处理和移除裂纹，则裂纹降低基板的强度并最终可导致基板断裂。蚀刻是耗时的，并对最终包括此类孔的基板增加成本。
不承认本文所引用的任何参考构成现有技术。申请人明确保留质疑任何所引用文件的准确性和相关性的权利。
发明内容
本公开的一个实施例涉及制作具有至少一个深度为d(μm)的孔的脆性基板的方法，该方法包括步骤：
(i)将基板的至少到深度d的至少一部分加热至温度Tp，温度Tp高于500℃且低于1500℃，从而形成基板的经加热区域；以及
(ii)用IR激光器发射的激光束照射基板的经加热区域的至少一部分，从而在基板中形成至少一个孔。
根据一些实施例，脆性基板是玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷基板。
根据一些实施例，该方法进一步包括步骤：在经加热的基板和激光束相对于彼此移动时，支撑该经加热的基板。
根据一些实施例，温度Tp高于500℃且低于1000℃，例如，介于500℃和900℃之间，或介于600℃和900℃之间。根据一个实施例，温度Tp比基板材料的软化点温度至少低10℃。根据一个实施例，温度Tp比基板材料的软化点温度低10℃至50℃。
根据一个实施例，激光束具有不低于5kW/cm2的功率密度Pd(W/cm2)，该功率密度被定义为Pd＝P0/S，其中，P0和S分别是激光束在基板表面上的功率和束横截面积。
本公开的一个实施例涉及制作具有至少一个深度为d(μm)的孔的脆性基板的方法，该方法包括步骤：
(i)将基板的至少到深度d的至少一部分加热至温度Tp，从而使得温度Tp高于退火点温度且低于软化点温度，以形成基板的经加热区域；
(ii)用IR激光器发射的激光束照射基板的经加热区域的至少一部分，从而在基板中形成至少一个孔。
根据一个实施例，500℃<Tp≤900℃。根据一个实施例，温度Tp比基板材料的软化点温度至少低10℃。
根据一个实施例，制作具有至少一个孔的脆性基板的方法包括步骤：
(i)将脆性基板的至少到深度d的至少一部分加热至温度Tp，从而使得温度Tp高于基板材料的退火点温度且低于软化点温度，从而形成基板的经加热区域；
(ii)用IR激光器发射的激光束照射基板的经加热区域的至少一部分，从而在脆性基板中形成至少一个孔。根据一些实施例，脆性基板是玻璃陶瓷基板或陶瓷基板。
根据一个实施例，加热步骤包括将基板的至少一部分加热至温度Tp，其中，温度Tp比基板的退火点温度至少高10℃，并且比软化点温度至少低10℃。根据一个实施例，加热步骤包括将基板的至少一部分加热至温度Tp，其中，温度Tp比基板的退火点温度高10℃至20℃，并且/或者比软化点温度低10℃至20℃。根据一个实施例，加热步骤包括将整个基板加热至平均温度Tp，其中，温度Tp比基板的退火点温度至少高10℃，并且比软化点温度至少低10℃。
根据一些实施例，加热步骤包括通过提供散焦脉冲激光束的脉冲激光器或通过提供CW(连续波长)激光束的CW激光器来将基板的部分加热至平均温度Tp。根据一些实施例
根据一些实施例，30μm≤d≤5000μm。根据一些实施例，50μm≤d≤1000μm。根据一些实施例，50μm≤d≤750μm。根据一些实施例，100μm≤d≤750μm，或根据一些实施例，200μm≤d≤750μm，或300μm≤d≤750μm。
根据一些实施例，激光束通过至少一个聚焦部件(例如透镜)凝聚成基板表面上直径D≤0.5mm的光斑尺寸，并且从CO2激光器或CO激光器将激光束发射照射时间t，其中，照射时间t是从约0.1ms至约500ms。根据一些实施例，D≤0.25mm，或D≤0.1mm，或D≤0.05mm。根据一些实施例，D≤0.25mm，并且照射时间t是从约0.1ms至约250ms。根据一些实施例，照射时间在范围0.1ms≤t≤25ms内，例如，0.1ms≤t≤5ms，或0.1ms≤t≤2.5ms。
根据至少一些实施例，使用第二(即，附加)激光束以为基板的指定部分提供局部加热。
根据一些实施例，如果使用离散区域加热激光以为基板的指定部分提供局部加热，则该离散区域加热激光预加热基板的区域(或分区)，例如，该区域(或分区)的宽度在100μm和约12000μm之间，并且根据一些实施例，在500μm和约12000μm之间，或在1000μm和12000μm之间。根据一些实施例，离散区域加热激光被与光学部件(例如，(多个)散焦透镜)结合使用，以在基板上提供散焦激光束，从而在孔形成之前和孔形成期间加热基板。
本公开的一个实施例涉及制作具有至少一个深度至少为d(μm)的孔的脆性基板的方法，该方法包括：
(i)将基板的至少到深度d的至少一部分加热至温度Tp，该温度Tp高于退火点并低于软化点，以形成基板的至少一个经加热区域(该经加热区域可包含整个基板或仅包含基板的部分)；
(ii)用IR激光器发射的激光束照射基板的经加热区域的至少一部分，从而在基板中形成至少一个孔，
其中，激光束在被光学系统凝聚后，被递送至基板；并且其中，所述加热步骤在形成基板中的孔的期间，在孔的周围提供应力松弛和/或瞬态应力和残余应力的减小。
优选地，在基板中的孔形成之前，和在基板中的孔形成期间，以及在后续基板的冷却期间，加热步骤在孔的位置周围提供应力松弛和/或瞬态应力和残余应力的减小。
根据至少一些实施例，使用第二激光束以为基板的部分提供局部加热。
另一实施例涉及用于在具有至少一个基板表面的脆性基板中形成深度为d(μm)的孔的装置，该装置包括：
加热器，该加热器被构造成在孔形成之前预加热基板；
激光器，该激光器能够提供激光束；
至少一个光学部件，该至少一个光学部件被配置为将激光束凝聚到基板上，透镜形成经凝聚的激光束，从而使得经预加热的基板被经凝聚的激光束照射达足够在基板中形成孔的照射时间t。
根据一些实施例，该装置被构造使得通过防止在所述至少一个基板表面上沉积碎屑的经加热气流，使所述至少一个基板表面免受在孔形成期间产生的碎屑的影响。
根据一些实施例，该装置进一步包括被构造为在基板表面中的至少一个表面处或邻近位置处提供经加热的气流的部件，从而防止或最小化碎屑在基板表面上的沉积。
例如，一个实施例涉及用于在脆性基板中形成深度为d(μm)的孔的设备，该设备包括：
(i)用于在孔形成之前加热基板的加热器，该加热器包括：红外非相干加热器，或红外离散(区域)加热激光器；
(ii)激光器，该激光器被配置为发射脉冲激光束；
(iii)至少一个光学部件，该至少一个光学部件被配置为将脉冲激光束凝聚到基板上，其中，单个脉冲或多个脉冲在相同位置处用脉冲激光束照射基板(即，至高于500℃并低于1500℃(例如，高于600℃并低于1000℃))达照射时间t(毫秒)，从而使脉冲激光束在基板中形成孔；并且
该装置被构造使得通过使用经加热的气流来防止在该至少一个基板表面上沉积颗粒，以便至少一个基板表面免受在孔形成期间生成的碎屑的影响。
根据一些实施例，该装置进一步包括激光束扫描仪，该激光束扫描仪被配置为跨基板表面扫描激光束。
根据一些实施例，该装置包括台，该台被配置为在孔形成期间支撑经预加热的基板。根据一些实施例，在经加热的基板和激光束相对于彼此移动时，该台能够支撑该经加热的基板。根据一些实施例，该台被配置为在X-Y方向内可移动。
例如，一个实施例涉及用于在脆性基板中形成深度为d(μm)的孔的装置，该装置包括：
加热器，该加热器被构造成在孔形成之前预加热基板；
激光器，该激光器能够提供激光束；
至少一个光学部件，该至少一个光学部件被配置为将激光束凝聚到基板上，所述至少一个光学部件形成凝聚的激光束，从而使得该经预加热的基板被单个或多个激光脉冲利用该凝聚的激光束照射达照射时间t(毫秒)，该凝聚的激光束能够在脆性基板中形成孔，该装置进一步被配置使得经由防止碎屑在基板表面上沉积的经加热气流，该基板表面免受在孔形成期间生成的碎屑的影响。
又另一实施例涉及用于在具有多个表面的脆性基板中形成深度为d(μm)或更深的孔的装置，该装置包括：
用于在孔形成之前预加热基板的加热器；以及
至少一个透镜，该至少一个透镜被配置为将激光束凝聚到经预加热的基板上，
其中，该脆性基板被单个或多个脉冲利用激光束照射达照射时间t(毫秒)，使得激光束在该脆性基板中形成孔，并且
其中，经由经加热的气流来防止碎屑在基板表面上沉积，以便该基板表面免受在孔形成期间生成的碎屑的影响。
根据一些实施例，用于预加热基板的加热器是熔炉。根据一些实施例，用于预加热基板的加热器是IR(红外)激光。
根据一些实施例，加热器包括红外非相干加热器，或红外离散区域加热激光器，或被配置为发射脉冲激光束的激光器。如果使用离散区域加热激光器，该离散区域加热激光器可能，例如，预加热宽度在100μm和大约12000μm之间、宽度在500μm和约1200μm之间、或宽度在1000μm和约12000μm之间、或宽度(或直径)在1000μm和约10000μm之间的基板区域。
根据一些实施例，该孔具有深度d，并且10μm≤d。根据一些实施例，该孔具有深度d，并且10μm≤d≤5000μm。根据一些实施例，30μm≤d≤5000μm。
根据一些实施例，该孔直径是≤1000μm，并且在一些实施例中，≤500μm，或≤250μm，或≤100μm，或≤50μm。根据一些实施例，该孔直径是约30μm至500μm，例如，30μm至100μm。根据一些实施例，该孔直径是入口孔直径。根据一些实施例，该入口孔直径是入射激光束(被(多个)聚焦部件)凝聚在基板的表面上(并在基板表面中形成直径为D的基板表面上的光斑)的位置处的孔的直径。
本文公开的方法和装置的实施例有利地解决了与常见的基于烧蚀的激光形成孔方法相关联的钻孔过程期间形成开裂的问题。此外，本文公开的方法和装置的实施例有利地提高了形成的孔的质量和邻近和包围孔的区域的质量，从而允许保持基板强度。此外，所述方法和装置的实施例有利地导致后钻孔处理过程的时间减少，例如，导致蚀刻持续时间(如果需要的话)减少，或者甚至完全消除蚀刻的需要。所述方法和装置的实施例可使用廉价的CO2激光器，同时实现快速并高吞吐量的激光孔形成过程。
在制作包括多个孔的面板部件时，本文描述的实施例有利地降低成本和制造时间。
将在随后的详细描述中阐述附加特征以及优点，通过描述这些特征以及优点部分地对所属领域的技术人员显而易见，或通过实施如书面描述所描述以及此处的权利要求以及附图所描述的实施例识别这些特征以及优点。
应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者仅为示例性的，并且它们旨在提供用于理解权利要求书的本质和特性的概观或框架。
附图被包括以提供进一步理解，并且被收入并构成本说明书的一部分。附图图示一个或多个实施例，并与说明书一起用来解释各实施例的原理和操作。
附图说明
图1是根据一个实施例用于在脆性基板中形成激光孔的装置的示意性截面图；
图2是用于在脆性基板中形成激光孔的另一实施例装置的示意性截面图；
图3是用于在脆性基板中形成激光孔的装置的第三实施例的示意图；
图4A示出了通过比较方法在室温下在玻璃基板中形成的激光钻孔的比较示例，并示出了在孔周围的“弧”开裂的形成。
图4B示出了对应于图4A的激光钻孔但具有穿过基板传播的开裂的比较示例。
图4C示出了使用本文描述的方法的一个实施例的当玻璃基板被加热至高于退火点的温度之后在玻璃基板中形成孔时，不具有“弧”开裂形成的示例性钻孔。
图5A示出了通过比较方法在室温下在另一玻璃基板中形成的激光钻孔的比较示例，并且也示出了在孔周围的“弧”开裂的形成。
图5B示出了使用本文描述的方法的实施例中的一个实施例的当玻璃基板被加热至高于退火点的温度之后在玻璃基板中形成的示例性激光钻孔。
图6示出了使用本文描述的方法的实施例中的一个实施例的当玻璃陶瓷基板被加热至高于退火点的温度之后在玻璃陶瓷中制成的激光钻孔的示例。
具体实施方式
由于基板表面上的缺陷和瑕疵，薄(即，<5mm薄)脆性基板(例如，玻璃陶瓷基板、陶瓷基板、或玻璃基板，诸如，例如，氧化物基玻璃)的强度可能远低于理论强度。此类缺陷和瑕疵可集中10-100倍于不包含孔的基板材料的应力的应力。这降低材料的断裂阈值，并导致基板断裂。一旦被集中，应力达到能使原子键断裂的水平，并且在基板中开始断裂。在脆性材料中的激光辅助的孔形成的期间，应力可被集中在基板材料(包括表面和直接与孔相邻的区域)中，导致脆性材料的不期望的开裂。脆性材料是在应力下不具有显著的塑性变形而断裂或开裂的材料。脆性材料可以是，例如，玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷。因此，在孔形成期间将基板材料上的应力最小化是重要的。
申请人惊奇地发现，将基板加热至温度Tp，从而使得温度Tp低于1500℃但高于500℃在(例如，经由激光钻孔和/或烧蚀的)孔形成期间引起显著并快速的瞬态应力松弛，并且该应力松弛阻止脆性基板中孔周围的开裂形成，特别是当形成这些孔时。当基板被加热至高于600℃但低于1000℃(例如，从600℃至小于850℃)时，本文描述的方法和装置的一些实施例使用脉冲激光束，该脉冲激光束在由脆性材料制成的基板中形成孔。
在孔形成之前加热(预加热)基板、在孔形成期间加热基板、和在孔形成之后优选地加热基板或保持基板温度升高至高于500℃但低于1500℃(例如，升高至高于600℃且低于1000℃的温度Tp)达至少1至30分钟，阻止脆性基板中孔周围的开裂形成。基于脆性基板的特定成分，在指示的范围(即，高于500℃且低于1500℃)内选择选定的温度Tp。
例如，经预加热的基板的温度可能是≥600℃、≥650℃、≥700℃、≥750℃、≥800℃、≥820℃、或≥840℃。根据一些实施例，经预加热的基板的温度可能是，例如，在500℃和1500℃之间、在500℃和1200℃之间、或在500℃和1000℃之间、或在600℃和900℃之间、或在600℃和845℃之间、或在625℃和低于850℃之间、或在625℃和830℃之间。
同样优选地，基板的温度比基板材料的软化点温度低10℃至50℃，因为在该温度范围之内，应力松弛比在更低温度下发生得更快。
申请人惊奇地发现，低于基板的软化点温度(例如，比软化点温度低10℃至50℃、或10℃至30℃、或10℃至15℃)对基板进行加热，在(例如，经由激光钻孔和/或烧蚀的)孔形成期间引起显著和最快速的瞬态应力松弛，并且该应力松弛阻止脆性基板中孔周围的开裂形成，特别是当形成这些孔时。当基板被加热至高于玻璃退火点(优选地，比玻璃退火点温度至少高10℃，例如，至少高15℃、至少高20℃、至少高25℃、至少高30℃、至少高35℃、至少高40℃、至少高50℃)但低于基板材料(例如，玻璃)的软化点温度(优选地，至少低10-15℃)的温度范围时，本文描述的方法的一些实施例使用脉冲激光束，该脉冲激光束在脆性材料制成的基板中形成孔。在激光辅助的孔形成期间或结束后不久，当脆性基板处于比退火点温度至少高10℃但比软化点温度至少低10℃的温度时，没有观察到由于孔形成而导致的显著的开裂形成。
如本文中所定义的，基板材料的软化点温度(本文中也称为软化温度)是对应于107.6泊(Poise)的材料粘度的温度。如本文中所定义的，材料的退火点温度(本文中也称为退火温度)是对应于1013.4泊的材料粘度的温度。注意，取决于基板材料的特定成分，不同基板可具有不同退火点温度和/或不同软化点温度。
因此，申请人惊奇地发现，将脆性基板加热至退火点温度或高于退火点温度且低于软化点温度，在(例如，经由激光钻孔和/或烧蚀的)孔形成期间引起显著并快速的瞬态应力松弛，并且该应力松弛防止脆性基板中孔周围的开裂形成，特别是当形成这些孔时。在孔形成之前加热(预加热)基板、在孔形成期间加热基板、和在孔形成之后优选地加热基板或保持基板温度达至少1至30分钟，从而使得基板温度在软化点温度和高于退火点温度的温度之间，阻止脆性(例如，玻璃)基板中孔周围的开裂形成。注意，取决于基板材料的特定成分，不同基板材料可具有不同退火点温度和/或不同软化点温度。
类似地，低于软化点温度(例如，比基板材料的软化点温度低50℃至10℃，并优选地比软化点温度低30℃至10℃)对脆性基板进行加热，在(例如，经由激光钻孔和/或烧蚀的)孔形成期间引起显著并快速的瞬态应力松弛，并且该应力松弛阻止脆性基板中孔周围的开裂形成。
在孔形成之前加热(预加热)基板、在孔形成期间加热基板、和在孔形成之后优选地加热基板或保持基板温度达至少1至25分钟，从而使得基板温度在软化点温度和高于退火点温度的温度之间，松弛阻止脆性(例如，玻璃)基板中孔周围的开裂形成。
更具体地，在孔形成之前预加热减小了基板材料中的固有应力。然后，在孔形成期间，瞬态应力被引入基板材料中，但通过预加热基板和/或在孔形成期间加热基板，该瞬态应力被显著减小。如果没有预加热基板和/或没有在孔形成期间加热基板，则(多个)瞬态应力将在孔周围引起开裂(例如，弧开裂)。
在孔形成之后，在包围孔的区域内的基板材料(例如，玻璃)中仍有残余应力，因此，保持基板或孔周围的区域：(i)比软化点温度低(和/或低于软化点温度且高于退火点温度)不小于100℃(优选地，不小于50℃；优选地，10℃至30℃；并且最优选地，10℃至15℃)帮助防止进一步的开裂形成。
将通过以下示例进一步阐述各种实施例。
示例1.
图1示意性地示出了在由脆性材料制成的经预加热的基板190中利用激光形成深度为d(μm)或更深的孔的孔形成装置100的实施例。基板190可以是，例如，玻璃基板、或玻璃陶瓷基板、或陶瓷基板。基板190可具有，例如，在0.01mm(10μm)和约5mm(5000μm)之间的厚度，或在0.03mm(30μm)和约5mm(5000μm)之间的厚度。例如，基板厚度可从约0.5mm(500μm)至约2或3mm(2000μm或3000μm)。
更具体地，在使用激光束113以在(多个)基板190中形成孔之前，该实施例使用热源125(例如，(多个)加热器125’或熔炉125”)来将一个或多个玻璃或玻璃陶瓷基板190加热至所需的处理温度Tp。在该实施例中，热源125将整个基板190的至少至深度d加热至温度Tp。深度d可能是，例如，10μm或更大。根据一些实施例，10μm≤d≤5000μm。根据一些实施例，30μm≤d≤5000μm。
温度Tp优选地比基板材料的软化点温度低(例如，10℃-15℃)，并且优选地比退火点温度高(例如，至少10℃-15℃)。例如，温度Tp可比基板190的玻璃退火点高(至少10-15℃)，但比其玻璃软化点温度低(至少10-15℃)。例如，对于不同的玻璃成分，温度Tp可以是≥600℃、≥650℃、≥700℃、≥750℃、≥800℃、≥820℃、或≥840℃。温度Tp可以是，例如，1500℃≥Tp≥500℃、或1200℃≥Tp≥500℃、或1000℃≥Tp≥500℃、或900℃≥Tp≥600℃、或845℃≥Tp≥600℃。
使用IR(红外)加热器125’(例如，熔炉或另一加热器)对整个基板进行加热，使得整个基板190充分均匀加热(例如，对于整个加热区域，至少在20℃之内，并且优选地在10℃之内的温度均匀性)。例如，可使用温度控制单元127，以测量基板190的温度并对热源125(例如，IR加热器125’)的温度调整适当的量，从而使基板达到期望温度Tp。如果熔炉被用作IR加热器125’，则温度控制单元127可监控熔炉的内部温度，并适当地调整该温度。
然而，在一些实施例中，基板190的至少一部分190A在孔形成之前被加热(预加热)。
在整个基板(基板的至少一部分)被预加热至温度Tp后，通过一个或多个激光束113在基板的经加热部分或区域中形成孔。更具体地，图1中示出的孔形成装置100包括至少一个激光器110、包括聚焦光学部件的光学系统115、以及台160。例如，激光器110可以是CO2激光。在该实施例中，激光器110是脉冲激光器，并且优选地，是突发脉冲(burst pulse)激光。激光器110向光学系统115提供激光束113。在本文中描述的实施例中，激光器110是IR(红外)激光，并且具有在约5μm和约11μm之间的激光波长。例如，激光束113的波长可在从5μm至10.6μm、从5μm至9.6μm、或从9.2至9.8μm的范围中。在一些实施例中，例如，激光束113的波长可以是5μm、9.2μm、9.6μm、10.6μm、或在这之间。在图1的实施例中，经由激光束扫描仪135跨基板表面扫描激光束113，从而使得激光束113被移动至期望位置，从而在基板190中形成多个孔198。扫描仪控制器145操作性地耦合至激光器(例如，经由激光控制器147)和扫描仪135，并且操作性地连接激光器110和激光束扫描仪135，从而使得激光脉冲通过激光束113被递送到期望(预定的)孔位置196处。
光学系统115的聚焦光学部件(例如，透镜150)具有将激光束113凝聚至基板190上的预定位置(即，在照射位置196)处的作用。台160具有支撑基板190的作用。台160可以是能够在X-Y方向内移动的台。如上所述，例如，基板190可以是玻璃基板。
当将要使用具有上述配置的第一孔形成装置100在基板190中形成孔时，首先，基板190被放置在台160上。例如，基板190具有彼此相对的第一表面192和第二表面194。基板190被放置在台160上，以便第二表面194位于台160侧。
台160可具有用于将玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷基板190固定在台160上的所需位置的一个或多个部件。例如，台160可具有抽吸机构，通过该抽吸机构，基板190被抽吸并固定在台160上。通过使用具有上述配置的台160，阻止处理期间基板190的位置偏差。优选地，台160具有与基板的真空抽吸或机械夹紧/支撑机构相结合的空气轴承能力，在孔制作过程期间实现台和基板表面之间的气隙。
然后，激光束113被从激光器110递送至光学系统115。如上所述，光学系统115包括至少一个聚焦透镜150。光学系统115对由激光器提供的激光束进行成形，并且激光束作为具有期望形状的经凝聚的激光束113离开聚焦透镜150。离开聚焦透镜的经凝聚的激光束113在特定的时间段(即，在照射时间t)内被递送至基板190的照射位置196。
在基板190被预加热之后(即，在将基板190加热至高于基板材料的退火温度，但低于其软化温度的温度的步骤之后)，经凝聚的激光束133在照射位置196照射基板。然后，经凝聚的激光束133在照射位置196处和照射位置196下方烧蚀基板材料，从而移除这些区域内存在的基板材料。根据上述操作，在经预加热的基板190的照射位置196处形成孔198。
如图1所示，基板190中形成的孔198可能是通孔。替代地，孔198可能是非通孔。如上所提到的，基板190可以是玻璃基板、玻璃陶瓷基板、或陶瓷基板。
通过经由激光束135在X-Y平面内跨基板190的表面扫描经聚焦的激光束并执行相同操作，在基板190中可形成多个孔198。替代地，取代使用扫描仪，通过在X-Y平面内移动台160并执行相同操作，在基板190中可形成多个孔198。例如，在下文描述的实施例2中，还使用了被构造为在X-Y平面内的台160。
根据一些实施例，制作具有至少一个孔的脆性基板(例如，玻璃、或玻璃陶瓷基板)的方法包括以下两个步骤：
(I)将基板190的至少到达深度d的至少一部分加热(例如，预加热)至温度Tp。在一些实施例中，基板是玻璃陶瓷基板，并且温度Tp高于500℃且低于1500℃，以形成基板190的经加热区域。根据一些实施例，基板是玻璃或玻璃陶瓷基板，并且温度Tp在500℃和1200℃之间。根据一些实施例，基板是玻璃基板或玻璃陶瓷基板，并且温度Tp在600℃和1200℃之间，或在500℃和1000℃之间，或在500℃和1000℃之间，或在600℃和1000℃之间，或在600℃和900℃之间。经加热区域可在基板的一小部分的上方，或可延伸穿过整个基板。
(II)用从IR激光器110发射的经凝聚的激光束照射基板190的经加热区域的至少一部分，从而在经预加热的基板190中形成至少一个孔198，其中，照射经加热区域的激光束在被光学系统凝聚后被递送至基板。
根据一些实施例，制作具有至少一个孔的脆性基板(例如，玻璃基板)的方法包括以下两个步骤：
(I)将基板190的至少到达深度d的至少一部分加热(例如，预加热)至低于玻璃软化点的温度Tp，以形成基板190的经加热区域。经加热区域可在基板的一小部分的上方，或可延伸穿过整个基板。在图1的实施例中，整个基板被IR源加热；以及
(II)用从IR激光器110发射的经凝聚的激光束照射基板190的经加热区域的至少一部分，从而在经预加热的基板190中形成至少一个孔198，其中，激光束在被光学系统凝聚后被递送至基板。
根据一些实施例，温度Tp在低于基板的软化点温度100℃和10℃之间。根据一些实施例，温度Tp在低于基板的软化点温度50℃和10℃之间。根据一些实施例，温度Tp在低于基板的软化点温度30℃和10℃之间。根据一些实施例，温度Tp在低于基板的软化点温度15℃和10℃之间。根据一些实施例，基板是玻璃基板，并且温度Tp在低于基板的软化点温度10℃和高于基板的退火温度10℃之间。
根据本文描述的实施例，制作具有至少一个孔的脆性基板(例如，玻璃基板)的方法包括以下步骤：
(I)将基板190的至少到达深度d的至少一部分加热(例如，预加热)至高于玻璃退火点温度但低于玻璃软化点温度的温度Tp，以形成基板190的经加热区域。经加热区域可在基板的一小部分的上方，或可延伸穿过整个基板。(在图1的实施例中，整个基板被IR源加热。)
(II)用从IR激光器110发射的经凝聚的激光束照射基板190的经加热区域的至少一部分，从而在经预加热的基板190中形成至少一个孔198，其中，激光束在被光学系统凝聚后被递送至基板。
在孔形成之前和基板中的孔198的形成期间，加热步骤在孔位置(即，照射位置196)处和/或围绕孔位置(即，照射位置196)提供应力松弛——即，基板材料中的瞬态和/或残余应力的减小。优选地，基板被保持在高于基板材料的退火点温度(例如，达1-30分钟、达1-25分钟，并且优选地，达5-20分钟)，以进一步将孔198形成之后立刻存在于基板中的残余应力最小化，从而减少或消除基板材料中(例如，玻璃中)的开裂形成。所得的孔198具有深度d，该深度d(对于通孔来说)等于基板的厚度，或(对于“盲”孔来说)小于基板厚度。孔深度d可以是，例如，30μm至5000μm(5mm)，例如，30μm至3000μm(3mm)。
经凝聚的激光束133照射基板表面上的光斑，以便基板表面上的激光束光斑优选地具有光斑直径D，D≤0.5mm。例如，在一些实施例中，经加热的基板被从CO2或CO激光发射的激光束照射达照射时间t(ms)，以在基板中形成孔198，其中，照射时间t在约0.1ms至约500ms的范围内。
例如，激光束113被光学系统的聚焦光学部件凝聚为在面对光学系统的基板表面上的(具有期望光斑尺寸的)光斑，从而使得基板表面上的束直径(光斑直径)D满足D≤0.5mm；其中，激光束113从CO2或CO激光器110发射达照射时间t，其中，照射时间t是从约0.1ms至约500ms。
根据一些实施例，光斑直径D是：D≤0.25mm。根据一些实施例，D≤0.1mm，例如，D≤0.05mm。根据一些实施例，D≤0.25mm，并且(在基板的相同光斑/位置上的)照射时间t在0.1ms至250ms的范围内。根据一些实施例，(在基板的相同光斑上的)照射时间t在0.1至25ms或0.1至2.5ms的范围内。
根据一些实施例，为了形成(多个)孔198，，经凝聚的激光束133具有功率密度Pd(W/cm2)，被定义为Pd＝P0/S，
其中，P0和S分别是经凝聚的激光束133在基板表面上的功率和束横截面积。在一些实施例中，Pd≥0.7kW/cm2。优选地，功率密度更高，例如，Pd≥1kW/cm2，并且更优选地，Pd≥5kW/cm2(例如，5kW/cm2-5000kW/cm2)。本文描述的高功率密度导致良好的烧蚀结果，并提供质量良好的孔。如上所述，在通过激光束照射在基板190中形成孔198期间，基板加热步骤在孔的周围提供瞬态和残余应力松弛(即，应力减小)，导致开裂最小化或消除。此外，在激光辅助的孔形成之前对基板190进行再加热，并在孔形成后立刻保持基板处于经加热状态达一段时间(例如，1分钟至20分钟，或5分钟至20分钟)，也将不期望的开裂形成最小化或消除。
该示例性实施例使用激光烧蚀工艺来制作孔，例如，通过经聚焦的CO2激光照射引发的玻璃(或玻璃陶瓷)基板上的锥形通孔，该照射优选地在10.6μm的波长处，并且优选地以突发(burst)模式。然而，任何比约5000nm长的激光波长都可被用于该工艺。激光束113被光学系统115聚焦，以形成经凝聚的激光束133，该经凝聚的激光束133形成具有光斑直径为D的束光斑，该光斑直径D是形成目标孔直径(例如，入口孔直径Din、出口孔直径Dout或平均孔直径(Din+Dout)/2)所需的。
通常，光斑直径D被设定为≤0.5mm(即，≤500μm)。然而，根据本文描述的一些实施例，基板的入射表面处的激光束113的光斑直径D可以是，例如，≤0.25mm(≤250μm)、≤0.10mm(≤100μm)、或甚至≤0.05mm(≤50μm)。在一些实施例中，20μm≤D≤100μm。在一些实施例中，20μm≤D≤40μm。在一些实施例中，30μm≤D≤40μm。这可实现约5kW至约500kW/cm2或更高(例如，从约50kW/cm2至约500kW/cm2、50kW/cm2至1000kW/cm2、或50kW/cm2至约5000kW/cm2)的高功率密度；(高达约400W)的脉冲的高峰值功率和具有突发脉冲的脉冲的有限数量的N个脉冲(例如，N是约1-100)，突发脉冲中的各个脉冲持续时间为约0.1ms至约5ms，优选地，约0.1ms至约2.5ms突发；以及突发脉冲中的每单个脉冲的照射时间为约0.1ms至约500ms，优选地，约0.1ms至约250ms、约0.1至约25ms、或约0.1至约2.5ms。突发脉冲持续时间可以是，例如，0.1ms至2000ms(例如，0.1ms-100ms)，并且突发脉冲之间的各个脉冲之间的周期可以是，例如，5ms、10ms、20ms、或在此之间(例如，25％至50％占空比)。然而，如上文所提到的，取决于玻璃厚度，当在脉冲之间的延长的间期(例如，≥500ms(≥0.5s)、≥1000ms(≥1s)、≥2000ms(≥2s))内生成若干个单脉冲时，可以单脉冲操作模式来使用激光操作。
根据上述效应，可在开裂的发生被消除、阻止、或很大程度上减少的状态下形成具有期望深度d的孔198。
此外，在第一制造方法中，尽管功率密度Pd(W/cm2)是高的，但由于通过加热引起的应力松弛，可阻止或很大程度上减少开裂的发生。
在该实施例中，为了制作多个孔，使用激光束扫描仪135以控制孔的位置和图案。
示例2.
图2示意性地示出了在由脆性材料制成的经预加热的基板中，使用激光形成深度为d的孔的孔形成装置100的另一实施例。孔深度d可等于基板厚度，或小于基板厚度。
如上所述，例如，基板190可能是玻璃基板，或玻璃陶瓷基板。基板可具有，例如，约0.03mm(30μm)和约5mm(5000μm)之间的厚度，例如，从约0.5mm(500μm)至约2mm或3mm(2000μm或3000μm)。
更具体地，该实施例使用未来的孔周围的局部区域预加热。例如，可通过在期望的(多个)孔位置处或周围使用激光照射(并因此加热)基板，以达到局部区域预加热。例如，可通过使用由CO2激光器提供的散焦第二束来照射区域，以达到此类局部区域预加热。在孔形成过程之前或期间对孔位置处或周围的基板进行局部区域预加热实现孔位置周围的应力松弛。对于基板，优选地，在孔形成之后，基板温度被保持在高于退火点温度并低于软化点温度(例如，在退火范围之内)达至少1至30分钟(例如，1至20分钟，或5-25分钟(例如，3分钟、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、或在此之间))。在退火范围内的温度越高，在基板的玻璃材料中的应力松弛/应力减小就越快。
图2示出了使用至少两个激光器——用于孔形成的一个激光器110(第一激光器110是优选地以突发脉冲模式工作的脉冲激光器)，和用于局部区域预加热的另一个激光器110’(优选地，激光器110’是长脉冲激光器或CW(连续波)激光器)——的孔形成装置100。即，在该示例性实施例中，第一激光器110提供被用于孔形成(例如，玻璃钻孔、或基板材料烧蚀)的第一激光束113。第二激光器110’提供被用于局部区域预加热的第二激光束113’——即，其在基板190上产生经加热区域200。在该实施例中，激光束中的每个的位置相对于彼此固定，并且支撑基板的台160在X-Y方向(如箭头所指示)上相对于激光束移动。在该实施例中，光学系统115将激光束113转化为被聚焦在基板190上的经凝聚的激光束133，以形成一个或多个孔198。例如，经由一个或多个散焦部件150’，光学系统115’在基板190上提供散焦激光束133’，以供局部区域加热或预加热。此外，在该实施例中，在激光器和聚焦透镜150之间使用扩束器/束准直仪150A，从而在使用聚焦透镜150将激光束113聚焦之前将其扩散。类似地，在激光器和聚焦透镜150’之间使用扩束器150A'，从而在使用(多个)散焦透镜150’处理激光束113’之前将其扩散。第二激光器110’的激光束光斑尺寸和束强度分布和预加热持续时间(秒)被一起控制，从而使得跨照射位置196处和/或周围的基板区域优选地均匀加热，以在孔形成之前实现所需的基板温度，而没有过度加热或加热不足。可通过聚焦/散焦光学器件控制束光斑直径，并且可通过平顶强度分析器(flat-top intensityprofiler)(本文中也称为平顶光束整形器)提供均匀的束强度分布。此类平顶强度分析器是商业上可购得的，并且可从例如美国新泽西的巴林顿的艾德蒙科学(Edmund Scientificof Barrington)获取。此类平顶强度分析器能够将转换高斯光束轮廓转换为平顶或均匀强度光束轮廓。第一激光束113和第二激光束113’的激活与它们之间的某个延迟同步，以在钻孔之前使基板到达所需温度。在该实施例中，通过耦合至X-Y运动台160的运动控制器145’实现基板的运动，从而根据期望孔图案实现多个孔的形成(例如，激光钻孔)。
示例3.
图3示意性地示出了在由脆性材料制成的经预加热的基板中，使用激光形成深度为d的孔的孔形成装置100的另一实施例，其中，d等于基板厚度或小于基板厚度。第三实施例类似于第二实施例，因为其使用两个激光器110、110’——一个用于孔形成(激光器110)，并且一个用于局部区域预加热(激光器110’)。即，第二激光器110’在基板上形成经加热区域200，并且激光器110提供在经预加热的区域200中形成(多个)孔198的激光束。
然而，该实施例使用由两个扫描仪135、135’同步的两个激光器(以及两个激光束)，该两个激光器在不移动基板的情况下实现对基板上的孔的位置和对应的图案的控制。
对于与上述的实施例1-3对应的孔形成实验，我们使用在10.6μm的波长下操作的相干钻石(Coherent Diamond)J2和/或相干钻石E400激光器。相干钻石J2激光器主要用作用于孔形成(钻孔、和/或基板材料烧蚀)的激光器110，并且以典型频率为100Hz、占空比为25％的突发脉冲模式工作。也测试并使用了其他频率(≤200kHz)和占空比(≤60％)。突发脉冲中的脉冲的数量(N)在1至100或更多之间变化。E400激光器主要用于在对应于照射位置196的区域处或邻近的基板的预加热，但也用于在更厚的基板(例如，1mm至3mm厚的基板)中形成孔(即，作为激光110器)。基板厚度在从30μm至3mm的范围中变化(但也可通过本文所描述的(多个)方法完成在具有高达5mm的厚度的基板中的孔的形成)。光学系统115的激光束处理光学部件(例如，(多个)聚焦透镜150、或(多个)散焦透镜，如果需要)包括用于激光束准直或扩散的多个ZnSe球面和非球面透镜。通过使用具有不同焦距的单个球面透镜，或通过使用由负弯月透镜和非球面透镜组成的多透镜光学系统115，在基板表面上实现不同的束光斑直径，这允许在类似焦距下实现较小的光斑尺寸。此外，在激光器和聚焦透镜150之间使用扩束器/束准直仪150A，以控制激光束的腰部位置，并用于微调束光斑尺寸。替代地，包括一个或多个反射光学部件的光学系统115也可被用于激光束变换、整形、和/或束尺寸控制。平顶光束整形器被用于将高斯激光束分布转变为平顶分布，以实现经预加热的激光束的匀称(即，均匀)强度分布。
图4A示出了通过比较方法在室温下在玻璃基板中形成的激光钻孔的比较示例，并示出了在孔周围的“弧”开裂的形成。图4B示出了对应于图4A的激光钻孔的比较示例，并示出了源于图4A中所示的“弧”开裂处或附近的穿过基板传播的后续开裂。
图4C示出了在孔周围不具有“弧”开裂形成的示例性激光形成孔198。使用本文描述的方法的实施例中的一个实施例，当玻璃基板190被加热至高于退火点的温度Tp之后，在玻璃基板上形成该孔。
图4A和图4C中示出的基板的玻璃成分是彼此相同的。通过具有相同功率、束光斑和脉冲持续时间的相同激光来执行孔的形成。唯一的差异在于，图4C中示出的基板190被预加热至高于玻璃材料的退火点的温度Tp。在图4C中示出的实施例中，温度Tp是820℃。
图5A示出了通过比较方法在室温下在另一玻璃基板上形成的激光钻孔的比较示例，并且也示出了在孔周围的“弧”开裂的形成。图5B示出了使用本文描述的方法的实施例中的一个实施例当玻璃基板被加热至高于退火点的温度之后，在玻璃基板上形成的示例性激光钻孔。如从图5B中可看出的，当使用预加热时，在孔的周围没有“弧”开裂形成。在孔形成之后，没有观察到与图4B中所示的那些类似穿过基板传播的开裂。
图5A和图5B中示出的基板的玻璃成分是彼此相同的。通过具有相同功率、束光斑和脉冲持续时间的相同激光来执行孔的形成。唯一的差异在于，图5B中示出的基板190被预加热至高于玻璃基板材料的退火点的温度Tp。在图5B中示出的实施例中，温度Tp是650℃。
上述方法被成功用于在玻璃陶瓷基板中形成孔。这些玻璃陶瓷基板中的一些只有0.05mm至0.1mm厚。图6示出了使用本文所述的方法的实施例中的一个实施例，在玻璃陶瓷基板被加热至低于软化点温度但≥500℃(例如，≥500℃、或≥600℃、或≥650℃、或600℃至900℃、或650℃至850℃、或700℃至800℃)的温度后，在玻璃陶瓷基板中支撑的激光形成的孔的示例。如从该图中所能看出的，在孔的周围没有“弧”开裂形成。在孔形成之后，没有观察到与图4B中所示的那些类似穿过该玻璃陶瓷基板传播的开裂。
根据一些实施例，用于在基板190上形成深度为d(μm)或更深的孔的装置100包括：
用于在孔形成之前将基板预加热至温度Tp的加热器125，该加热器包括：红外非相干加热器，或红外离散点(或离散区域)加热激光器；
被配置为发射脉冲激光束的激光器110；以及
至少一个光学部件(例如，聚焦透镜150)，该至少一个光学部件被配置为将脉冲激光束凝聚到基板上，其中，当经预加热的基板190(例如，通过单个激光脉冲或多个激光脉冲)被该凝聚的脉冲激光束133照射达照射时间t时，该脉冲激光束在基板上形成孔198。根据一些实施例，通过使用经加热的气流以防止颗粒在基板表面上沉积，基板的一个或多个表面免受在孔形成期间(例如，在激光钻孔和/或激光辅助的基板材料烧蚀期间)生成的碎屑的影响。(多个)光学部件可能是折射光学部件、反射光学部件、或其组合。根据一些实施例，激光被构造为以脉冲突发模式操作。根据一些实施例，该至少一个光学部件是聚焦透镜150或被配置为将脉冲激光束凝聚至基板190的多透镜组件。
根据一些实施例，该装置进一步包括被构造为在基板表面中的至少一个表面处或邻近位置处提供经加热的气流的部件，该经加热的气流防止或最小化碎屑在基板表面上的沉积。根据一些示例性实施例，经加热的气流(例如，经加热的空气或经加热的惰性气体)具有至少30℃的温度，例如，30℃-100℃。
如上所述，已参考图1至图3根据实施例描述了用于玻璃基板的制造方法和用于在玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷基板中形成孔198的装置。然而，以上描述仅是示例，并且在其他配置下可实现其他实施例。例如，本文中所描述的方法的实施例可被用于在玻璃基板上形成非通孔。
根据一些实施例，孔198是锥形孔，从而使得孔具有(在面对光学系统的表面一侧上的)入口孔直径Din和出口孔直径Dout(背侧直径)，并且入口孔直径大于出口孔直径。根据一些实施例，入口孔直径和出口孔直径的比率R大于1.1。根据一些实施例，入口孔直径和出口孔直径的比率R大于1.2、或大于1.3、或不小于1.4。根据一些实施例，入口孔直径和出口孔直径的比率R至少是3。根据一些实施例，入口孔直径和出口孔直径的比率在1.1和3之间。根据一些实施例，入口孔直径Din和出口孔直径Dout的比率R在1.3和3之间，或者在1.3和2.8之间。根据一些实施例，入口孔直径Din和出口孔直径Dout的比率R在1.4和2.6之间。
除非另外明确地指出，本文所阐述的任何方法决不会被解释为要求其步骤以特定的顺序执行。因此，在方法权利要求实际上未叙述要遵循其步骤的顺序、或者在权利要求或说明书中未以其他方式特别陈述这些步骤限于特定顺序的情况下，不打算推断出任何特定顺序。
对本领域技术人员显而易见的是在不背离本发明的精神或范围的情况下可以作出各种修改和变化。由于所属技术领域的技术人员可以想到包括本发明的精神和实质的所公开的各实施例的修改、组合、子组合和变体，因此，本发明应当被理解为包括所附权利要求书以及它们的等效内容的范围的一切。

Claims (35)

1.一种制作具有至少一个深度为d(μm)的孔的脆性基板的方法，所述方法包括步骤：
(i)将所述基板的至少到所述深度d的至少部分加热至温度Tp，所述温度Tp高于500℃且低于1500℃，以形成所述基板的经加热区域；以及
(ii)用从IR激光器发射的激光束照射所述脆性基板的所述经加热区域的至少部分，以在所述脆性基板中形成至少一个孔。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脆性基板是玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷基板。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：在所述经加热的基板和所述激光束相对于彼此移动时，支撑所述经加热的基板。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，500℃<Tp≤900℃。
5.如权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述激光束具有功率密度Pd(W/cm2)，被定义为
Pd＝P0/S，
其中，P0和S分别是基板表面上的所述激光束的功率和横截面积，所述功率密度不小于5kW/cm2。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述加热步骤包括：将整个基板加热至所述温度Tp，其中，所述温度Tp比所述基板材料的软化点温度至少低10℃。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其特征在于，所述加热步骤包括：通过散焦脉冲激光束或CW激光束中的任一者将所述基板的至少一部分加热至所述温度Tp。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：
所述激光束被聚焦光学部件凝聚到基板表面上成为光斑，所述光斑的直径D≤0.5mm；并且
在每个照射位置处，所述激光束从CO2或CO激光器发射到每个照射位置处达照射时间t，使得所述照射时间t是从大约0.1ms至大约500ms。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述D≤0.25mm。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述D≤0.1mm。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述D≤0.05mm。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述D≤0.25mm，并且每个照射位置处的所述照射时间t是从约0.1ms至约250ms。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，每个照射位置处的所述照射时间t是从约0.1ms至约25ms。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，每个照射位置处的所述照射时间t是从约0.1ms至约2.5ms。
15.如权利要求1-14中的任一项所述的方法，其特征在于，30μm≤d≤5000μm。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述孔直径是约30μm至500μm。
17.如权利要求1-16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述IR激光是以突发脉冲模式操作的脉冲激光。
18.如权利要求1-17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述孔是通孔。
19.如权利要求1-18中的任一项所述的方法，其特征在于，所述孔是锥形孔，其中，所述孔具有入口孔直径和出口孔直径，并且所述入口孔直径大于所述出口孔直径。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述入口孔直径和所述出口孔直径的比率是至少1.1。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述入口孔直径和所述出口孔直径的所述比率大于1.3。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述入口孔直径和所述出口孔直径的所述比率在1.4和2.6之间。
23.如权利要求1-22中的任一项所述的方法，其特征在于，所述激光束在被光学系统凝聚后，被递送至所述基板；并且其中，所述加热步骤在形成所述孔之前和在基板中形成所述孔期间，在所述孔的位置周围提供应力松弛或瞬态应力和/或残余应力的应力减小。
24.一种用于在具有至少一个基板表面的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷基板中形成孔的装置，该装置包括：
加热器，所述加热器被构造成在孔形成之前预加热基板，以产生经预加热的基板；
激光器，所述激光器能够提供激光束；以及
至少一个光学部件，所述至少一个光学部件被配置为将由所述激光器提供的所述激光束凝聚到所述经预加热的基板上，所述至少一个光学部件形成经凝聚的激光束，从而使得所述经预加热的基板被所述经凝聚的激光束照射达足够在所述基板中形成孔的照射时间t。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，每个照射位置处的所述照射时间t是从约0.1ms至约250ms。
26.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，进一步包括台，所述台能够在经加热的基板和所述激光束相对于彼此移动时，支撑所述经加热的基板。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述台是可移动台，和/或所述装置进一步包括扫描仪，所述扫描仪被构造为跨所述经加热的基板的表面扫描所述激光束。
28.如权利要求24-27所述的装置，其特征在于，所述装置被构造使得通过防止在所述至少一个基板表面上沉积碎屑的经加热气流，使所述至少一个基板表面免受在孔形成期间生成的碎屑的影响。
29.如权利要求24-28中的任一项所述的装置，其特征在于
(i)所述加热器是以下中的至少一个：红外非相干加热器，或红外离散区域加热激光器；
(ii)所述激光器是能够提供脉冲激光束的脉冲激光器；
(iii)所述经预加热的基板被单个或多个激光脉冲利用所述经凝聚的激光束照射达所述照射时间t(毫秒)。
30.一种用于在玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷基板中形成深度为d(μm)的孔的装置，所述装置包括：
(i)加热器，所述加热器被配置为在孔形成之前预加热所述基板，所述加热器包括：红外非相干加热器，或红外离散区域加热激光器；
(ii)激光器，所述激光器被配置为发射脉冲激光束；
(iii)至少一个光学部件，所述至少一个光学部件被配置为将所述脉冲激光凝聚到基板中，以形成经凝聚的脉冲激光束，使得所述基板被单个脉冲或被多个脉冲利用经凝聚的脉冲激光束照射达照射时间t(毫秒)，所述脉冲激光束在所述基板中形成孔；并且
所述装置被构造使得通过使用经加热的气流来防止在所述至少一个基板表面上沉积颗粒，使所述至少一个基板表面免受在孔形成期间生成的碎屑的影响。
31.如权利要求30所述的装置，其特征在于，被配置为发射脉冲激光束的所述激光器是脉冲CO2激光器。
32.如权利要求30或31所述的装置，其特征在于，被配置为发射脉冲激光束的所述激光器被构造以突发脉冲模式操作。
33.如权利要求30-32中的任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个光学部件是聚焦透镜或多透镜组件，所述至少一个光学部件被配置为将所述脉冲激光束凝聚在所述基板上。
34.如权利要求30-33中的任一项所述的装置，其特征在于，所述经加热的气流使用经加热的空气或经加热的惰性气体。
35.如权利要求28或30、或34所述的装置，其特征在于，所述经加热的气体具有至少30℃的温度。
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