CN117957202A - 用于对工件进行激光加工的方法及设备 - Google Patents

用于对工件进行激光加工的方法及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN117957202A
CN117957202A CN202280062592.2A CN202280062592A CN117957202A CN 117957202 A CN117957202 A CN 117957202A CN 202280062592 A CN202280062592 A CN 202280062592A CN 117957202 A CN117957202 A CN 117957202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
focal
elements
splitting element
laser beam
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
CN202280062592.2A
Other languages
English (en)
Inventor
D·弗拉姆
M·凯泽
J·克莱纳
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.)
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
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 Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH filed Critical Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Publication of CN117957202A publication Critical patent/CN117957202A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • B23K26/06—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
    • B23K26/064—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
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • 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
    • C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a 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
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于对具有透明材料(102)的工件(104)进行激光加工的方法，在所述方法中，借助于分束元件(106)将输入激光束(108)分束成多个子射束(116)，聚焦从分束元件(106)中耦出的子射束(116)，其中，通过聚焦子射束(116)形成多个焦点元素(120)，并且，其中，彼此相邻的焦点元素(120)的间距(d)为至少3μm和/或至多70μm，并且，在所述方法中，为了进行激光加工，以焦点元素(120)加载工件(104)的材料(102)。

Description

用于对工件进行激光加工的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种用于对具有透明材料的工件进行激光加工的方法，其中借助于分束元件将输入激光束分束成多个子射束，聚焦从分束元件中耦出的子射束，其中通过聚焦子射束形成多个焦点元素(Fokuselement)，并且其中为了进行激光加工，以焦点元素加载工件的材料。
本发明还涉及一种用于对具有透明材料的工件进行激光加工的设备，该设备包括：分束元件，该分束元件用于将输入激光束分束成多个子射束；以及聚焦光学器件，该聚焦光学器件用于聚焦从分束元件中耦出的子射束，其中通过聚焦子射束形成用于对工件进行激光加工的多个焦点元素。
背景技术
从DE 102014116958 A1中已知一种衍射光学射束成形元件，该衍射光学射束成形元件用于以相位掩膜将相位走向(Phasenverlauf)施加到被设置成对针对激光束基本透明的材料进行激光加工的激光束上，该相位掩模被设计成用于将起射束成形作用的多个相位走向施加到照射相位掩膜的激光束上，其中，给起射束成形作用的多个相位走向中的至少一个相位走向配属虚拟光学图像，该虚拟光学图像可成像到至少一个拉长的聚焦区中，以便在要加工的材料中形成改性。
从EP 3597353 A1中已知一种借助于激光束的拉长的聚焦区分割透明材料的方法。
从JP 2020004889 A中已知一种用于对透明材料进行分割、尤其进行倒棱处理的方法，其中借助于空间光调制器产生用于对材料进行激光加工的多个聚焦点。
从US2020/0147729 A1和US2020/0361037 A1中各自已知借助于激光束在透明材料上形成倒斜角的边沿区域的方法。
从WO 2016/089799 A1中已知一种借助于多个平行非衍射激光束分割透明材料的方法。
发明内容
本发明基于的目的在于，提供一种开篇提及的方法和一种开篇提及的设备，以便在工件的材料中形成材料改性部，这些材料改性部使得能以具有降低的粗糙度的分割面实现材料的分割。
根据本发明，在开篇提及的方法中，该目的以如下方式实现：彼此相邻的焦点元素的间距为至少3μm和/或至多70μm。
在借助于根据本发明的方法对工件进行激光加工时，在工件的材料中形成材料改性部，这些材料改性部尤其可以实现材料的分割。已经表明，在分割材料时产生的分割面的粗糙度取决于彼此相邻的焦点元素的间距或者说取决于借助于这些焦点元素形成的材料改性部的间距。在给定的范围内选择该间距可以实现具有低粗糙度和/或高光滑度的分割面。由此实现工件的材料在分割面上的边沿稳定性增加。
通过以焦点元素加载工件的材料，形成材料改性部，这些材料改性部在材料中布置在与焦点元素相对应的位置和/或间距处。彼此相邻的焦点元素的间距尤其与彼此相邻的、借助于这些焦点元素在工件的材料中形成的材料改性部的间距相对应。已经表明，在材料中形成的、具有根据本发明的间距或间距范围的材料改性部可以实现材料的特别有利的分割。
基于根据本发明的材料改性部的间距，可以产生材料的用于分割材料的特别好的可蚀刻性。尤其，以提及的间距形成材料改性部使得相邻的材料改性部部分重叠，由此产生蚀刻连接。此外，在提及间距下的材料改性部在材料的热分割中也是有利的，因为相邻的材料改性部在此尤其具有裂纹连接。
如果彼此相邻的焦点元素的间距变得太小，则在此可能导致相邻的焦点元素之间不期望的干涉效应，这例如可能导致焦点元素的强度中的拍频效应。这可能使得形成材料改性部的可控性恶化，尤其使得难以形成相同类型的材料改性部。
通过聚焦子射束形成的焦点元素尤其应被理解为如下焦点元素：为了进行激光加工，以这些焦点元素加载材料，和/或为了进行激光加工，这些焦点元素被引入材料中。
尤其，形成的焦点元素各自布置在不同的空间位置处。某一焦点元素的空间位置尤其应被理解为对应的焦点元素的中心点位置。
彼此相邻的焦点元素的间距尤其应被理解为焦点元素的相应中心点位置的间距。焦点元素的间距尤其应被理解为其在工件的材料内部的间距。
尤其可以设置的是，为了对工件进行激光加工，焦点元素以进给速度相对于工件的材料运动。优选地，焦点元素位于尤其垂直于进给方向定向的平面中。形成的所有焦点元素尤其都位于该平面中。
可以有利的是，彼此相邻的焦点元素的间距为至多50μm，尤其为至多30μm。
可以特别有利的是，彼此相邻的焦点元素的间距为至少5μm，和/或为至多10μm。由此可以实现分割材料的分割面具有特别低的粗糙度和/或特别高的光滑度。
例如设置有多个彼此相邻的焦点元素，这些焦点元素分别至少近似地以相同的间距彼此间隔开。可以设置的是，被设置成用于对工件进行激光加工的所有焦点元素以相同的间距彼此间隔开。
尤其可以设置的是，借助于分束元件分束输入激光束是通过向输入激光束的射束截面进行相位施加来实现，或包括向输入激光束的射束截面进行相位施加。由此，焦点元素例如可以形成为彼此的复制品。由此，焦点元素尤其可以以技术上简单的方式在不同的位置和/或以不同的间距引入工件的材料中。
可以设置的是，分束输入激光束仅是通过向输入激光束的射束截面进行相位施加来实现。
尤其，沿输入激光束的横向方向进行相位施加。横向方向处于与输入激光束的射束传播方向垂直定向的平面中。
替代性地或附加地可以设置，借助于分束元件分束输入激光束是通过偏振分束来实现或包括偏振分束。在此，彼此相邻的焦点元素例如可以分别形成为具有不同的偏振态。由此，尤其可以防止彼此相邻的焦点元素的干涉。由此，彼此相邻的焦点元素例如可以以彼此间特别小的间距布置。
原则上可能的是，分束输入激光束既借助于相位施加，也借助于偏振分束来实现。
尤其可以设置的是，彼此相邻的焦点元素的间距具有不同于零的以下间距分量，该间距分量平行于工件的厚度方向定向。被设置成用于对工件进行激光加工的所有相邻的焦点元素的相应间距尤其具有不同于零的以下间距分量，该间距分量平行于工件的厚度方向定向。
与厚度方向平行的间距分量尤其具有在数值上大于零的值。
工件的厚度方向尤其应理解为如下方向：该方向横向于、尤其垂直于工件的外侧面定向，焦点元素和/或用于形成焦点元素的激光束穿过该外侧面耦入材料中。
尤其可以设置的是，彼此相邻的焦点元素的间距具有不同于零的以下间距分量，该间距分量平行于形成焦点元素的激光束的射束传播方向定向。被设置成用于对工件进行激光加工的所有相邻的焦点元素的相应间距尤其具有不同于零的这种间距分量。
尤其可以设置的是，彼此不同的焦点元素沿预定的加工线布置，并且通过以这些焦点元素加载工件的材料，在工件的材料中沿加工线形成材料改性部，这些材料改性部尤其使得能够实现材料的分割。
尤其，焦点元素沿加工线间隔开和/或具有这样的强度，使得借助于焦点元素沿加工线形成的材料改性部使得可以实现材料的分割。
借助于加工线可以限定通过分割材料产生的分割面的边沿几何形状和/或截面几何形状。加工线的形状尤其与通过分割材料形成的分割面的形状和/或截面形状相对应。
至少一条加工线例如具有介于50μm与5000μm之间、优选介于100μm与1000μm之间的总长度。由此，可以加工、尤其分割厚度在提及范围内的工件。
工件的材料例如具有介于50μm与5000μm之间、优选介于100μm与1000μm之间、例如大约500μm的厚度。
尤其可以设置的是，加工线在工件的材料的厚度上和/或在要从工件分割的工件部段的厚度上在空间上连贯地形成。
加工线不一定在空间上连贯地形成，而是可以具有不同的在空间上分开的区段。加工线尤其可以具有未布置有焦点元素的空缺和/或中断。
加工线尤其是彼此相邻的焦点元素之间的连接线或包括彼此相邻的焦点元素之间的连接线。
尤其可以设置的是，配属给加工线的彼此相邻的焦点元素的至少一个子集(Teilmenge)具有不同于零的、平行于第一空间方向定向的间距分量，并且具有不同于零的、垂直于第一空间方向定向的另一个间距分量。第一空间方向尤其是工件的厚度方向和/或射束传播方向，尤其是形成焦点元素的激光束的主射束传播方向。
可以有利的是，加工线每100μm的长度分别布置有至少3个和/或至多30个焦点元素。加工线每100μm的长度尤其布置有至少10个和/或至多20个焦点元素。由此，在工件的材料中形成材料改性部，这些材料改性部以至少3μm和/或至多70μm、尤其至少5μm和/或至多10μm的间距间隔开。由此，在分割材料时，可以实现具有低粗糙度和/或高光滑度的分割面。
尤其可以设置的是，加工线与工件的外侧面之间的攻角(Anstellwinkel)至少区段地为至少1°和/或至多90°并且尤其至多89°，用于进行激光加工的焦点元素穿过所述外侧面耦入工件的材料中。由此，根据攻角的选择，例如可以对工件实施垂直切割，或使工件以特定的角度倒角。
“加工线至少区段地具有特定的攻角或攻角范围”尤其应被理解成：加工线具有至少一个区段，该至少一个区段具有该攻角或攻角范围。
攻角尤其可以为至少10°和/或至多80°，优选地为至少30°和/或至多60°，特别优选地为至少40°和/或至多50°。
尤其可以设置的是，加工线的攻角至少区段地是恒定的，和/或加工线具有攻角不同的多个区段。
尤其可以设置的是，加工线至少区段是直线，和/或加工线至少区段是曲线。
通过将加工线实施为曲线，例如可以从工件分割出倒圆的部段。由此，例如可以产生倒圆的边沿。
在加工线被实施为曲线时，给加工线例如配属特定的攻角范围，加工线相对于工件的外侧具有该攻角范围。
尤其可以设置的是，为了对工件进行激光加工，具有焦点元素的加工线相对于工件沿进给方向运动，其中加工线处于与进给方向垂直定向的平面中。由此，尤其形成与加工线相对应的加工面，材料改性部沿该加工面布置和/或工件的材料可以沿该加工面分割。
尤其可以设置的是，工件的材料在激光加工完成之后可分割或被分割，其中尤其可以设置的是，材料在借助于激光加工形成材料改性部的加工面上可分割或被分割。
尤其可以设置的是，工件的材料通过施加热加载和/或机械应力和/或通过借助至少一种湿化学溶液进行蚀刻而可分割或被分割。例如，在超声波辅助蚀刻浴中进行蚀刻。
通过超短激光脉冲引入透明材料中的材料改性部分成三个不同的级别，参见K.Itoh等人的“Ultrafast Processes for Bulk Modification ofTransparentMaterials”MRS Bulletin,vol.31p.620(2006)[“透明材料本体改性的超快工艺”MRSBulletin期刊,第31卷,第620页(2006年)]：I型是各向同性的折射率变化；II型是双折射的折射率变化；而III型是所谓的空洞或空腔。在此，所产生的材料改性部取决于形成焦点元素的激光束的激光参数，例如激光束的脉冲持续时间、波长、脉冲能量和重复频率，并且取决于材料特性，例如尤其是电子结构和热膨胀系数，并且取决于聚焦的数值孔径(NA)。
I型的各向同性折射率变化归因于通过激光脉冲的限于局部的熔化和透明材料的快速再凝固。例如对于石英玻璃而言，当石英玻璃从较高温度快速冷却时，材料的密度和折射率更高。因此，如果聚焦体积中的材料熔化并且随后快速冷却，则石英玻璃在材料改性部的区域中所具有的折射率高于没有改性的区域中的折射率。
II型的双折射折射率变化例如可以通过超短激光脉冲与由激光脉冲产生的等离子体的电场之间的干涉产生。这种干涉引起电子等离子体密度的周期性调制，这在凝固过程中引起透明材料的双折射特性、即与方向相关的折射率。II型改性例如还伴随着所谓的纳米光栅(Nanograting)的形成。
例如可以以高激光脉冲能量产生III型改性的空洞(空腔)。在此，空洞的形成归因于高度激发的被蒸发的材料从聚焦体积爆炸性膨胀到周围材料中。这个过程还被称为微爆。由于这种膨胀发生在材料的物料之内，因此微爆会留下密度较低或中空的核心(空洞)，或处于亚微米范围内或在处于原子范围内的微观缺陷部，所述核心或缺陷部被经压缩的材料外罩包围。通过在微爆的冲击前缘处的压缩而在透明的材料中产生应力，这些应力可能导致自发的裂纹形成或可能促进裂纹形成。
空洞的形成尤其会伴随着I型和II型改性。例如，I型和II型改性可能在所引入的激光脉冲周围应力较小的区域中产生。因此，如果引入III型改性，则在任何情况下都会出现密度较低或中空的核心或缺陷。例如在蓝宝石中，在III型改性的情况下不会由微爆产生空腔，而是产生密度较低的区域。基于在III型改性时产生的材料应力，这样的改性通常还伴随着裂纹的形成或至少促进了裂纹的形成。在引入III型改性的情况下，无法完全阻止或避免I型和II型改性的形成。因此，不太可能找到“纯”III型改性。
在激光束的高重复率下，材料在脉冲之间无法完全冷却，因此所引入的热量的逐个脉冲的累积效应会影响材料改性。例如，激光束的重复频率可以是高于材料的热扩散时间的倒数的，使得会通过连续吸收激光能量来在焦点元素中产生热量积累，直至达到材料的熔化温度。此外，由于热能热传输到焦点元素周围的区域，会熔化比焦点元素更大的区域。引入超短激光脉冲之后，被加热的材料快速冷却，从而使得高温状态下的密度和其他结构特性在一定程度上冻结在材料中。
可以有利的是，通过以焦点元素加载工件的材料，在材料中形成材料改性部，其中，材料改性部伴随着材料的裂纹形成，和/或，其中，材料改性部是III型材料改性部。尤其可以借助于这些材料改性部实现材料的分割。
可以有利的是，通过以焦点元素加载工件的材料，在材料中形成材料改性部，其中，材料改性部伴随着材料的折射率的改变，和/或，其中，材料改性部是I型材料改性部和/或II型材料改性部。尤其可以借助于这些材料改性部实现材料的分割。
透明的材料尤其应被理解为如下材料：形成焦点元素的激光束的激光能量的至少70％、尤其是至少80％、尤其是至少90％传输透过该材料。
形成焦点元素的输入激光束和/或激光束尤其是脉冲激光束，尤其是超短脉冲激光束。由此，通过以焦点元素加载材料，尤其将激光脉冲、尤其将超短激光脉冲引入材料中。
形成焦点元素的输入激光束和/或激光束尤其具有衍射射束轮廓和/或高斯射束轮廓。
例如，输入激光束和/或形成焦点元素的激光束的波长为至少300nm和/或至多1500nm。例如，波长为515nm或1030nm。
尤其，输入激光束和/或形成焦点元素的激光束具有至少1W至1kW的平均功率。例如，激光束包括具有至少10μJ和/或至多50mJ的脉冲能量的脉冲。可以设置的是，激光束包括单脉冲或脉冲串(Burst)，其中，脉冲串具有2个至20个子脉冲并且尤其具有近似20ns的时间间隔。
焦点元素尤其应被理解为具有一定的空间延伸范围的辐射区域。对于确定特定焦点元素的空间尺寸，例如该焦点元素的直径而言，仅考虑高于特定强度阈值的强度值。在此，强度阈值例如被选择成使得低于该强度阈值的值所具有的强度低到其对与材料的用于形成材料改性部的相互作用而言不再有意义。例如，强度阈值是焦点元素的全局强度最大值的50％。
特定焦点元素尤其相应配属有空间相互作用区域，焦点元素在被引入工件的材料中时在该空间相互作用区域中与该材料相互作用。
引入材料中的焦点元素尤其通过非线性吸收与材料相互作用。尤其，借助焦点元素，基于非线性吸收而在材料中形成材料改性部。
焦点元素尤其具有衍射射束轮廓。焦点元素尤其被设计为衍射受限的。
特定焦点元素例如具有高斯形状和/或高斯强度轮廓。
尤其可以设置的是，根据上述定义的相应焦点元素具有至少0.5μm和/或至多30μm、优选至少2μm和/或至多10μm的最大空间延伸尺度。被配属给特定焦点元素的、与工件的材料相互作用的相互作用区域的最大空间延伸尺度尤其为至少0.5μm和/或至多30μm，优选地为至少2μm和/或至多10μm。
特定焦点元素的最大空间延伸尺度尤其应被理解为焦点元素在任意空间方向上的最大空间延伸尺度。
焦点元素的相应最大空间延伸尺度尤其小于材料厚度的20％，优选地小于其10％，特别优选地小于其5％。
根据本发明，在开篇提及的用于对工件进行激光加工的设备中设置，彼此相邻的焦点元素的间距为至少3μm和/或至多70μm。
根据本发明的设备尤其具有根据本发明的方法的一个或多个另外的特征和/或优点。已经结合根据本发明的方法阐述了根据本发明的设备的有利的设计方案。
尤其，借助根据本发明的设备能够执行根据本发明的方法，或者借助根据本发明的设备来执行根据本发明的方法。
尤其可以设置的是，彼此相邻的焦点元素的间距为至少5μm和/或至多10μm。
分束元件和/或聚焦光学器件尤其被配置成以提及的间距或间距范围形成焦点元素。
可以有利的是，分束元件被设计为3D分束元件或包括3D分束元件。于是可以设置，输入激光束的分束是通过向输入激光束的射束截面进行相位施加来实现，尤其是仅通过向输入激光束的射束截面进行相位施加来实现。
可以有利的是，分束元件被设计为偏振分束元件或包括偏振分束元件。
分束元件例如包括多个部件和/或功能。可以设置，分束元件既包括3D分束元件，也包括偏振分束元件。
所述设备尤其包括用于提供输入激光束的激光源，其中，输入激光束尤其是脉冲激光束和/或超短脉冲激光束。
尤其，表述“至少近似”或“近似”通常意味着偏差至多10％。除非另有说明，否则表述“至少近似”或“近似”尤其应被理解为实际的值和/或间距和/或角度与理想的值和/或间距和/或角度偏差至多10％。
附图说明
在后面对优选实施方式的描述用于结合附图来更详细地阐述本发明。
在附图中：
图1示出用于对工件进行激光加工的设备的实施例的示意图；
图2示出工件的材料的一部分的示意性截面图示，在该部分中，为了进行激光加工，以多个焦点元素加载材料；
图3示出工件的一部分的示意性截面图示，在该部分中，通过以焦点元素加载工件产生材料改性部，这些材料改性部伴随着材料的裂纹形成；
图4a示出用于对工件进行激光加工的焦点元素的仿真强度分布的截面图示，其中彼此相邻的焦点元素分别以大约17.5μm的间距间隔开；
图4b示出用于对工件进行激光加工的焦点元素的仿真强度分布的截面图示，其中彼此相邻的焦点元素分别以大约8.0μm的间距间隔开；
图5a示出其上形成有材料改性部的工件的示意性立体图，这些材料改性部沿加工线和/或加工面延伸；
图5b示出两个工件部段的示意性立体图，这些工件部段通过根据图4a沿加工线和/或加工面分割工件而形成；
图6a示出通过分割工件材料形成的分割面的一部分的显微镜拍摄图像，其中彼此相邻的焦点元素的间距为大约7.0μm，借助于这些焦点元素在分割面上对材料进行加工；
图6b示出沿根据图6a的线A-A测量的高度轮廓；
图6c示出通过分割工件材料形成的分割面的一部分的显微镜拍摄图像，其中彼此相邻的焦点元素的间距为大约25.0μm，借助于这些焦点元素在分割面上对材料进行加工；以及
图6d示出沿根据图6c的线B-B测量的高度轮廓。
在所有附图中，相同或功能等同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
用于对工件进行激光加工的设备的实施例在图1中示出并且在那里以100来标识。借助设备100，可以在工件104的材料102中产生局部的材料改性部，例如亚微米范围或原子范围的缺陷，其导致材料弱化。在这些材料改性部处可以分割工件104。例如，借助所产生的材料改性部可以从工件104分割出工件部段。
尤其可以借助于设备100以攻角向材料102中引入材料改性部，因此可以通过从工件104分割出对应的工件部段来对工件104的边沿区域进行倒角或倒棱处理。
设备包括分束元件106，输入激光束108耦入该分束元件中。输入激光束108例如借助于激光源110提供。输入激光束108例如是脉冲激光束和/或超短脉冲激光束。
输入激光束108尤其应理解为射束集束，该射束集束包括尤其平行延伸的多个射束。输入激光束108尤其具有横向射束截面112和/或横向射束延伸，输入激光束108以该射束截面或该射束延伸射到分束元件106上。
射到分束元件106上的输入激光束108尤其具有至少近似平面的波前114。
借助于分束元件106，将输入激光束108分束成多个子射束116和/或子射束集束。在图1中示出的示例中，示出了两个彼此不同的子射束116a和116b。
从分束元件106中耦出的子射束116或子射束集束尤其具有发散的射束轮廓。分束元件106尤其被设计为远场射束成形元件。
为了聚焦从分束元件106中耦出的子射束116，设备100包括聚焦光学器件118，子射束116耦入该聚焦光学器件中。聚焦光学器件118例如具有一个或多个透镜元件。例如，聚焦光学器件118被设计为显微镜物镜。
例如，分束元件106至少近似布置在聚焦光学器件118的背面的焦平面中。
聚焦光学器件118例如具有介于5mm与50mm之间的焦距。
彼此不同的子射束116尤其以位置偏移和/或角度偏移射到聚焦光学器件118上。
借助于聚焦光学器件118将子射束116聚焦，因此形成多个焦点元素120，这些焦点元素各自布置在不同的空间位置处。原则上可能的是，彼此相邻的焦点元素在空间上局部重叠。
例如，给特定焦点元素120相应配属一个或多个子射束116和/或子射束集束。例如，通过聚焦一个或多个子射束116和/或子射束集束来形成相应的焦点元素120。
焦点元素120尤其应理解为经聚焦的辐射区域，例如聚焦光斑和/或聚焦点。焦点元素120尤其各自具有特定的几何形状和/或特定的强度轮廓，其中几何形状例如应理解为相应的焦点元素120的空间形状和/或空间延伸范围。
特定焦点元素120的几何形状和/或强度轮廓在下文中称为焦点元素120的焦点分布121。焦点分布121是相应的焦点元素120的特性并且描述其相应的形状和/或强度轮廓。多个焦点元素120或所形成的所有焦点元素120尤其具有相同的焦点分布。
形成的焦点元素120的焦点分布通过输入激光束108限定，通过借助于分束元件106对输入激光束分束来形成焦点元素120。如果输入激光束108在其耦入分束元件106之前被聚焦，则形成唯一的、具有配属给输入激光束108的焦点分布的焦点元素。
在例如借助于激光源110提供输入激光束108时，输入激光束108例如具有高斯射束轮廓。在这种情况下，通过聚焦输入激光束108将形成以下的焦点元素：该焦点元素所具有的焦点分布具有高斯形状和/或高斯强度轮廓。
替代于此，例如可以设置，给输入激光束108配属类贝塞尔射束轮廓，使得通过聚焦输入激光束108将形成以下的焦点元素：该焦点元素具有的焦点分布具有类贝塞尔形状和/或类贝塞尔强度轮廓。
给通过借助于分束元件106分束输入激光束108形成的子射束116和/或子射束集束配属输入激光束108的焦点分布，使得通过聚焦子射束116，形成具有该焦点分布和/或具有基于该焦点分布的一焦点分布的焦点元素120。
在图1中示出的示例中，输入激光束108具有高斯射束轮廓，即输入激光束108配属有具有高斯形状和/或高斯强度轮廓的焦点分布。于是，焦点元素120例如各自具有焦点分布121，该焦点分布具有该高斯形状和/或该高斯强度轮廓或具有基于该高斯形状的形状和/或基于该高斯强度轮廓的强度轮廓(还参见图5a和图5b)。
如果给输入激光束108例如配属类贝塞尔射束轮廓，则被设计成用于对工件104进行激光加工的焦点元素120各自具有的焦点分布121具有该类贝塞尔射束轮廓或具有基于该类贝塞尔轮廓的射束轮廓。由此，焦点元素120例如各自被形成为具有细长形状和/或细长的强度轮廓的焦点分布。
可以设置，设备100具有用于对输入激光束108进行射束成形的射束成形装置122(在图1中示出)。例如，就输入激光束108的射束传播方向124而言，射束成形装置122布置在分束元件106之前和/或布置在激光源110与分束元件106之间。
射束传播方向尤其应理解为激光束的主射束传播方向和/或平均传播方向。
借助于射束成形装置122，尤其可以给输入激光束108配属特定的焦点分布和/或特定的射束轮廓。尤其可以借助于射束成形装置122限定焦点元素120的焦点分布121。
射束成形装置122例如可以被配置成由具有高斯射束轮廓的激光束形成具有准非衍射和/或类贝塞尔射束轮廓的激光束。于是，耦入分束元件106的输入激光束108具有准非衍射和/或类贝塞尔射束轮廓。于是对应地，焦点元素120同样具有该准非衍射和/或类贝塞尔射束轮廓或基于该射束轮廓的射束轮廓。
关于准非衍射和/或类贝塞尔射束的定义和实现方式，参考书籍“StructuredLight Fields:Applications in Optical Trapping,Manipulation and Organisation”,M.Springer Science&Business Media(2012),ISBN 978-3-642-29322-1[结构光场：在光学捕获、操纵和组织中的应用，作者M./>施普林格科学&商业媒体，2012年，ISBN 978-3-642-29322-1]以及I.Chremmos等人的科学出版物“Bessel-likeoptical beams with arbitrary trajectories”,Optics Letters,Vol.37,No.23,1.Dezember 2012[具有任意轨迹的类贝塞尔光束，光学快报，第37卷，第23号，2012年12月1日]和K.Chen等人的科学出版物“Generalized axicon-based generation ofnondiffracting beams”,arXiv:1911.03103v1[physical.optics],8.November 2019[基于广义轴锥镜的非衍射射束的生成，物理光学，arXiv:1911.03103v1，2019年11月8日]。
通过借助于分束元件106的分束，焦点元素120尤其各自彼此相同地形成和/或分别作为彼此的复制品而形成。
给形成的焦点元素120中的每个焦点元素配属特定的地点位置x0,z0，相应的焦点元素120相对于工件104的材料102布置在该地点位置处(图2)。焦点元素120的地点位置例如应理解为其空间中心点和/或重心的位置。
此外，尤其给形成的焦点元素120中的每个焦点元素配属特定的强度I。借助于分束元件106还可以限定相应的焦点元素120的地点位置x0,z0以及尤其强度I。
被设计成用于对工件104进行激光加工的多个或所有焦点元素120尤其具有相同的强度I。然而也可能的是，形成的焦点元素120中的多个焦点元素具有不同的强度I。
尤其可以借助于分束元件106调节彼此相邻的焦点元素120之间的相应间距d和/或相应位置偏移。可借助于分束元件106调节的间距d的间距方向优选地处于横向于、尤其垂直于进给方向126定向的平面中，焦点元素120以该进给方向相对于工件104运动以对工件104进行激光加工。例如，可以借助于分束元件106在两个空间方向上以分量的方式调节间距d，所述两个空间方向展开所提及的平面或位于提及的平面中(在图1中示出的示例中为x方向和z方向)。
优选地，分束元件106被设计为3D分束元件或包括3D分束元件。由此，焦点元素120例如可以以如下方式形成：这些焦点元素各自彼此相同地形成，和/或这些焦点元素分别形成彼此的复制品。
关于被实施为3D分束元件的分束元件106的技术实现方式和特性，参考D.Flamm等人的科学出版物“Structured light for ultrafast laser micro-andnanoprocessing”,arXiv:2012.10119v1[physics.optics],18.Dezember 2020[“超快激光微纳米加工的结构光”，arXiv:2012.10119v1物理光学，2020年12月18日]。在此明确引用其全部内容。
为了执行分束，在分束元件106的例如分束元件106被实施为3D分束元件的实施方式中，向输入激光束108的横向射束截面112施加限定的横向相位分布。横向射束截面或横向相位分布尤其应理解为在相对于输入激光束108的射束传播方向124横向且尤其垂直定向的平面中的射束截面或相位分布。
焦点元素120通过经聚焦的子射束116的干涉形成，其中例如可能发生相长干涉、相消干涉或它们的中间情况，例如部分相长或相消的干涉。
为了在相应的位置x0,z0处和/或以相应的间距d形成焦点元素120，借助于分束元件106施加的相位分布针对每个焦点元素120具有特定的光学光栅分量和/或光学透镜分量。
由于光学光栅分量，在子射束116聚焦之后，得到形成的焦点元素120在第一空间方向、例如x方向上的对应位置偏移。由于光学透镜分量，子射束116或子射束集束以不同的角度或不同的会聚或发散射到聚焦光学器件118上，这在聚焦完成之后产生在第二空间方向、例如z方向上的位置偏移。
相应的焦点元素120的强度I通过经聚焦的子射束116彼此的相位来确定。这些相位可以通过提及的光学光栅分量和光学透镜分量来限定。在设计分束元件106时，可以将经聚焦的子射束116的相位相对彼此选择成使得焦点元素120各自具有期望的强度。
替代性地或附加地可以设置，分束元件106被设计为偏振分束元件或包括偏振分束元件。在这种情况下，借助于分束元件106执行将输入激光束108偏振分束为多个射束，这些射束各自具有至少两个不同的偏振态中的一个偏振态。
尤其，所提及的偏振态应被理解为线性偏振态，其中例如设有两个不同的偏振态和/或设有彼此垂直定向的偏振态。
尤其，偏振态使得电场在与经偏振的射束的射束传播方向垂直的平面中定向(横向电场)。
为了进行偏振分束，分束元件106例如包括双折射的透镜元件和/或双折射的楔形元件。双折射的透镜元件和/或双折射的楔形元件例如由石英晶体制成或包括石英晶体。
关于分束元件106作为偏振分束元件的工作方式和实施方式，参考同一申请人的文献号为102020207715.0(申请日：2020年6月22日)的德国专利申请和DE102019217577A1。
通过偏振分束，尤其可以形成具有不同偏振态的子射束116。通过借助于聚焦光学器件118聚焦这些子射束116，可以分别由具有特定偏振态的射束形成焦点元素120。由此，焦点元素120各自配属有特定的偏振态。
借助于偏振分束可以形成焦点元素120，这些焦点元素各自布置在特定的位置x0,z0处，其中，彼此相邻的焦点元素分别以间距d间隔开。
通过借助于分束元件106进行的偏振分束，焦点元素120尤其可以被布置和形成为使得彼此相邻的焦点元素120分别具有不同的偏振态。
为了对工件104进行激光加工，将焦点元素120引入工件104的材料102中，并且使这些焦点元素相对于材料102沿进给方向126运动，其中，焦点元素120尤其以特定的进给速度沿进给方向126运动。在示出的示例中，进给方向126与y方向相对应。
给形成的焦点元素120中的每个焦点元素配属特定的地点位置x0,z0，相应的焦点元素120相对于工件104的材料102布置在该地点位置处。
相应的焦点元素120的地点位置x0,z0尤其位于与进给方向126垂直定向的平面中，其中，尤其地，被设计成用于对工件104进行激光加工的所有焦点元素120都位于该平面中。例如，焦点元素120以及尤其所有焦点元素120的中心点和/或重心各自布置在提及的平面中。
为了对工件104进行激光加工而引入材料102中的焦点元素120的耦入例如穿过工件104的第一外侧面130进行。
工件104例如被设计为板状和/或面板状的。工件104的第二外侧面132例如在工件104的厚度方向134和/或深度方向上与第一外侧面130间隔开地布置。
工件104的材料102例如具有在厚度方向134上至少近似恒定的厚度D。
进给方向126横向于、尤其垂直于工件104的厚度方向134定向。
形成的焦点元素120尤其沿限定的加工线136布置。加工线136与期望的加工几何形状相对应，应以该几何形状执行对工件104的激光加工。沿加工线136布置的焦点元素130的各个间距d和强度I被选择成，使得通过以这些焦点元素120加载材料102而形成材料改性部138(图3)，这些材料改性部使得可以实现沿加工线136和/或沿与加工线136相对应的加工面分割材料。
尤其可以设置的是，加工线136在工件104的第一外侧面130与第二外侧面132之间延伸，尤其连贯和/或不间断地在工件的第一外侧面130与第二外侧面132之间延伸。
可以设置的是，加工线136具有多个不同的区段140。在图2中示出的示例中，加工线136例如具有第一区段140a、第二区段140b和第三区段140c，其中在厚度方向134上，第二区段140b连接至第一区段140a，并且第三区段140c连接至第二区段140b。
加工线136不一定被设计为连续的和/或可微分的。加工线136例如可以具有不连续性。可以设置的是，加工线136具有中断和/或空缺，在所述中断和/或空缺处尤其不布置焦点元素120。
加工线136和/或加工线136的不同区段140例如可以被设计为直线或曲线。
设置：沿加工线136布置的相邻焦点元素120的相应间距d介于3μm与70μm之间，优选地介于5μm与10μm之间。
被设置成用于对工件104进行激光加工的焦点元素120的相应间距d可以针对不同的焦点元素120和/或焦点元素120的不同焦点元素对而选择得不同。然而，原则上还可能的是，相应的间距d在被设置成用于对工件104进行激光加工的所有焦点元素120都是相同的。
例如可以设置的是，给加工线的不同区段140分别配属具有不同间距d的焦点元素120。在此，配属给特定区段140的焦点元素120的相应间距d尤其至少是近似恒定的。
尤其，对于所有焦点元素120和/或所有由彼此相邻的焦点元素120构成的焦点元素对，间距d的平行于材料102的厚度方向134定向的间距分量dz不同于零。尤其，所有相邻的焦点元素120以不同于零的在厚度方向134上的间距分量dz间隔开。
此外，给加工线136和/或加工线136的相应区段140配属特定的攻角α和/或攻角范围，加工线136或相应区段140与工件104的第一外侧面130围成该攻角或该攻角范围。
在示出的实施例中，第一区段140a和第三区段140c的攻角α在数值上为45°，并且第二区段140b的攻角为90°。
通过将焦点元素120加载和/或引入到材料102中，相应形成局部的材料改性部138，这些材料改性部布置在材料102中的对应的焦点元素120的相应地点位置x0,z0处(图3)。通过适当地选择加工参数，例如焦点元素120之间的各个间距d、其各个强度I、在进给方向126上定向的进给速度和输入激光束108的激光参数，材料改性部146例如可以形成为III型改性，其与工件104的材料102中裂纹139的自发形成相关联。尤其，在彼此相邻的材料改性部146之间形成裂纹139。
替代于此还可能的是，通过适当地选择加工参数，材料改性部146形成为I型和/或II型改性，其伴随着材料102中的热量积累和/或材料102的折射率的改变。材料改性部146形成为I型和/或II型改性与工件104的材料102中的热量积累相关联。尤其，为了形成这种材料改性部146，焦点元素120之间的相应间距d被选择成小到使得在以焦点元素加载材料102时产生这种热量积累。
图4a示出了多个焦点元素120的仿真强度分布，其中，这些焦点元素120的间距d大约为17.5μm。在示出的灰度图中，较亮的区域表示强度较高。
图4b示出了多个焦点元素120的仿真强度分布，其中，间距d大约为8.0μm。
借助于设备100对工件104的激光加工以如下方式进行：
为了执行激光加工，以焦点元素120加载工件104的材料102，并且使焦点元素120在进给方向126上相对于工件104运动经过其材料102。
在此，对于构成各个焦点元素120的激光束的波长而言材料102是透明材料，例如玻璃材料。在示出的示例中，焦点元素通过输入激光束108的射束成形而形成。
通过以焦点元素120加载材料102，在材料102中形成材料改性部138，这些材料改性部沿加工线136布置(图5a)。在图5a中示出的示例中，连贯地在材料102的整个厚度D上形成材料改性部138。
通过焦点元素120沿预定轨迹142相对于材料102作相对运动，形成与加工线136相对应的加工面144，材料改性部138布置在该加工面上。由此，得到材料改性部146沿加工面152的面型的形成和/或布置。
轨迹142原则上可以具有笔直的区段和弯曲的区段。在弯曲的区段的情况下，加工线136在激光加工期间尤其旋转，使得该加工线始终位于与进给方向126垂直定向的平面中。这例如可以通过分束元件106的对应旋转或整个设备100相对于工件104的相对旋转来实现。
在进给方向126上相邻的材料改性部138之间的间距可以例如通过调节输入激光束108的脉冲持续时间和/或通过调节进给速度来限定。
沿着加工线136形成的材料改性部138尤其导致材料102的强度降低。由此可以在形成材料改性部138之后例如通过施加机械力在加工面144处将材料102分成两个彼此不同的工件部段146a、146b(图5b)。
在示出的示例中，工件部段146a是具有分割面148的良品件部段，该分割面具有与加工线136的形状相对应的形状。在这种情况下，工件部段154a是剩余工件部段和/或边角部段。
工件104的材料102例如是石英玻璃。在此，为了形成I型和/或II型改性的材料改性部138，形成焦点元素120的激光束例如具有1030nm的波长和1ps的脉冲持续时间。此外，在此，配属给聚焦光学器件118的数值孔径为0.4，并且配属给单个焦点元素120的脉冲能量为50nJ至200nJ。
为了形成III型改性的材料改性部138，在其他参数相同的情况下，配属给单个焦点元素120的脉冲能量为500nJ至2000nJ。
在图6a和图6c中示出了两个不同的分割面148的显微镜拍摄图像。在示出的示例中，利用焦点元素120加工材料102，这些焦点元素沿在z方向上延伸的加工线136布置。焦点元素120沿进给方向126(在示出的示例中沿y方向)运动，因此在示出的加工面144(z-y平面)上形成材料改性部138。随后，材料102在该加工面144上通过借助于湿化学溶液实现的蚀刻被分割，因此形成示出的分割面148。
在图6b和图6d中，各自示出了在图6a或图6c中示出的分割面148的高度轮廓，其中，配属给这些高度轮廓的高度方向h垂直于相应的分割面148定向。
在图6a中示出的示例中，焦点元素120之间的间距d为大约7.0μm，并且在图6c中示出的示例中为大约25.0μm。
如明显可看出的是，图6b中示出的高度轮廓比根据图6d的高度轮廓具有明显更小的波动。在图6d中示出的轮廓具有明显的爆发。
对于在图6a和图6c中示出的分割面148，根据ISO 25178标准通过实验分别测得粗糙度Ra，其中，在整个分割面上测得粗糙度Ra(而不是仅基于在图6b和图6d中示出的高度轮廓)。
在根据图6a和图6b的示例中，粗糙度Ra小于2μm，而在根据图6c和图6d的示例中，粗糙度大于4μm。
通过适当地选择彼此相邻的焦点元素之间的间距d，可以减小分割面148的粗糙度。由此，可以实现更平滑和/或更平坦的分割面148。
附图标记列表
α 攻角
d 间距
dz 间距分量
D 厚度
I 强度
x0 在x方向上的位置
z0 在z方向上的位置
100 设备
102 材料
104 工件
106 分束元件
108 输入激光束
110 激光源
112 射束截面
114 波前
116 子射束
116a 子射束
116b 子射束
118 聚焦光学器件
120 焦点元素
121 焦点分布
122 射束成形装置
124 射束传播方向
126 进给方向
130 第一外侧面
132 第二外侧面
134 厚度方向
136 加工线
138 材料改性部
139 裂纹
140 区段
140a 第一区段
140b 第二区段
140c 第三区段
142 轨迹
144 加工面
146a 工件部段
146b 工件部段
148 分割面

Claims (16)

1.一种用于对工件(104)进行激光加工的方法，所述工件具有透明材料(102)，在所述方法中，借助于分束元件(106)将输入激光束(108)分束成多个子射束(116)，聚焦从所述分束元件(106)中耦出的子射束(116)，其中，通过聚焦所述子射束(116)形成多个焦点元素(120)，并且，在所述方法中，为了进行激光加工，以所述焦点元素(120)加载所述工件(104)的材料(102)，其特征在于，彼此相邻的焦点元素(120)的间距(d)为至少3μm和/或至多70μm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，彼此相邻的焦点元素(120)的间距(d)为至少5μm和/或至多10μm。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，设置有多个彼此相邻的焦点元素(120)，这些焦点元素分别至少近似地以相同的间距(d)彼此间隔开。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述输入激光束(108)的借助于所述分束元件(106)进行的分束是通过对所述输入激光束(108)的射束截面(112)进行相位施加来实现，或所述输入激光束的借助于所述分束元件进行的分束包括对所述输入激光束(108)的射束截面(112)进行相位施加。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述输入激光束(108)的借助于所述分束元件(106)进行的分束是通过偏振分束来实现或包括偏振分束。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，彼此相邻的焦点元素(120)的间距(d)具有不同于零的、平行于所述工件(104)的厚度方向(134)定向的间距分量(dz)。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，彼此不同的焦点元素(120)沿预定的加工线(136)布置，并且，通过以所述焦点元素(120)加载所述工件(104)的材料(102)，在所述工件(104)的材料(102)中沿所述加工线(136)形成材料改性部(138)，所述材料改性部尤其使得能够实现所述材料(102)的分割。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，配属给所述加工线(136)的、彼此相邻的焦点元素(120)的至少一个子集具有不同于零的、平行于所述工件(104)的厚度方向(134)定向的间距分量(dz)，并且具有不同于零的、垂直于所述工件(104)的厚度方向(134)定向的另一间距分量。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述加工线(136)每100μm的长度分别布置有至少3个和/或至多30个焦点元素(120)，尤其布置有至少10个和/或至多20个焦点元素(120)。
10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其特征在于，所述加工线(136)与所述工件(104)的外侧面(130)之间的攻角(α)至少区段地为至少1°和/或至多90°，所述焦点元素(120)穿过所述外侧面耦入所述工件(104)的材料(102)中，用于进行激光加工。
11.根据权利要求7至10之一所述的方法，其特征在于，为了对所述工件(104)进行激光加工，使具有所述焦点元素(120)的所述加工线(136)相对于所述工件(104)沿进给方向(126)运动，其中，所述加工线(136)位于与所述进给方向(126)垂直定向的平面中。
12.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过以所述焦点元素(120)加载所述工件(104)的材料(102)，在所述材料(102)中形成材料改性部(138)，其中，所述材料改性部(138)伴随着所述材料(102)的裂纹形成，和/或，其中，所述材料改性部(120)是III型材料改性部。
13.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过以所述焦点元素(120)加载所述工件(104)的材料(102)，在所述材料(102)中形成材料改性部(138)，其中，所述材料改性部(138)伴随着所述材料(102)的折射率的改变，和/或，其中，所述材料改性部(138)是I型材料改性部和/或II型材料改性部。
14.一种用于对工件(104)进行激光加工的设备，所述工件具有透明材料(102)，所述设备包括：分束元件(106)，所述分束元件用于将输入激光束(108)分束成多个子射束(116)；以及聚焦光学器件(118)，所述聚焦光学器件用于聚焦从所述分束元件(106)中耦出的子射束(116)，其中，通过聚焦所述子射束(116)形成用于对所述工件(104)进行激光加工的多个焦点元素(120)，其特征在于，彼此相邻的焦点元素的间距(d)为至少3μm和/或至多70μm。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述分束元件(106)被设计为3D分束元件或包括3D分束元件。
16.根据权利要求14或15所述的设备，其特征在于，所述分束元件(106)被设计为偏振分束元件或包括偏振分束元件。
CN202280062592.2A 2021-09-16 2022-09-08 用于对工件进行激光加工的方法及设备 Pending CN117957202A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021123962.1 2021-09-16
DE102021123962.1A DE102021123962A1 (de) 2021-09-16 2021-09-16 Verfahren und Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks
PCT/EP2022/074994 WO2023041417A1 (de) 2021-09-16 2022-09-08 Verfahren und vorrichtung zur laserbearbeitung eines werkstücks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117957202A true CN117957202A (zh) 2024-04-30

Family

ID=83558018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280062592.2A Pending CN117957202A (zh) 2021-09-16 2022-09-08 用于对工件进行激光加工的方法及设备

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20240066265A (zh)
CN (1) CN117957202A (zh)
DE (1) DE102021123962A1 (zh)
WO (1) WO2023041417A1 (zh)

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100813350B1 (ko) * 2004-03-05 2008-03-12 올림푸스 가부시키가이샤 레이저 가공 장치
DE102014116958B9 (de) 2014-11-19 2017-10-05 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Optisches System zur Strahlformung eines Laserstrahls, Laserbearbeitungsanlage, Verfahren zur Materialbearbeitung und Verwenden einer gemeinsamen langgezogenen Fokuszone zur Lasermaterialbearbeitung
US10047001B2 (en) 2014-12-04 2018-08-14 Corning Incorporated Glass cutting systems and methods using non-diffracting laser beams
LT6428B (lt) 2015-10-02 2017-07-25 Uab "Altechna R&D" Skaidrių medžiagų lazerinis apdirbimo būdas ir įrenginys
KR102363273B1 (ko) 2016-07-25 2022-02-15 엠플리튜드 다중 빔 펨토초 레이저에 의해 재료를 절단하는 방법 및 장치
EP3597353A1 (en) 2016-09-30 2020-01-22 Corning Incorporated Apparatuses for laser processing transparent workpieces using non-axisymmetric beam spots
DE102018126381A1 (de) * 2018-02-15 2019-08-22 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einfügen einer Trennlinie in ein transparentes sprödbrüchiges Material, sowie verfahrensgemäß herstellbares, mit einer Trennlinie versehenes Element
JP2020004889A (ja) 2018-06-29 2020-01-09 三星ダイヤモンド工業株式会社 基板の分断方法及び分断装置
TWI678342B (zh) 2018-11-09 2019-12-01 財團法人工業技術研究院 形成導角的切割方法
DE102019205394A1 (de) 2019-04-15 2020-10-15 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Bearbeitungsoptik, Laserbearbeitungsvorrichtung und Verfahren zur Laserbearbeitung
KR20220008312A (ko) 2019-05-17 2022-01-20 코닝 인코포레이티드 투명한 워크피스의 고각 레이저 처리를 위한 위상-수정된 준-비-회절 레이저 빔
DE102019217577A1 (de) 2019-11-14 2021-05-20 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks, Bearbeitungsoptik und Laserbearbeitungsvorrichtung
DE102020207715A1 (de) 2020-06-22 2021-12-23 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Bearbeitungsoptik, Laserbearbeitungsvorrichtung und Verfahren zur Laserbearbeitung
EP4288235A1 (de) * 2021-02-02 2023-12-13 Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH Vorrichtung und verfahren zur laserbearbeitung eines werkstücks
DE102021108509A1 (de) * 2021-02-02 2022-08-04 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021123962A1 (de) 2023-03-16
KR20240066265A (ko) 2024-05-14
WO2023041417A1 (de) 2023-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Neuenschwander et al. Burst mode with ps-and fs-pulses: Influence on the removal rate, surface quality, and heat accumulation
Gillner et al. High Power Laser Processing with Ultrafast and Multi-Parallel Beams.
KR101364384B1 (ko) 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치
JP5380986B2 (ja) レーザスクライブ方法及びレーザスクライブ装置
KR20230130163A (ko) 공작물을 레이저 가공하기 위한 장치 및 방법
US20240009764A1 (en) Apparatus and method for laser machining a workpiece
US20240165737A1 (en) Method and device for laser processing a workpiece
Flamm et al. Protecting the edge: Ultrafast laser modified C-shaped glass edges
CN118043161A (zh) 用于加工工件的装置和方法
CN117957202A (zh) 用于对工件进行激光加工的方法及设备
KR100984726B1 (ko) 레이저를 이용한 대상물 가공 방법, 대상물 가공 장치, 및 대상물 가공 시스템
WO2023088912A1 (de) Verfahren zur laserbearbeitung eines werkstücks
KR20230118692A (ko) 공작물의 레이저 가공을 위한 장치 및 방법
CN116829295A (zh) 用于对工件进行激光加工的设备和方法
CN116867598A (zh) 用于激光加工工件的设备和方法
Hellstern et al. Optical tools for laser machining along six orders of magnitude
US20230373034A1 (en) Method for separating a workpiece
DE102022110353A1 (de) Verfahren zur Trennung eines Werkstücks
US20230347451A1 (en) Device and method for separating a material
US20230364705A1 (en) Device and method for separating a material
US20240109150A1 (en) Method and apparatus for the laser processing of a workpiece
EP4380903A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur laserbearbeitung eines werkstücks
KR20230117243A (ko) 재료를 절단하는 장치 및 방법
TW202330137A (zh) 使用雷射光束焦線製造具有斜角的邊緣的物品的系統和方法
WO2024115146A1 (de) Verfahren und lasersystem zum trennen eines werkstücks

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