JP6416901B2 - 平坦なワークピースを複数の部分に分割する方法及び装置 - Google Patents
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Description
Claims (23)
- ワークピース(1)を複数の部分(7)に分割する方法であって、
前記ワークピースの表面に対してレーザビーム(5)を用いる局所的な材料加工による第1のステップにおいて、処理された材料の一つ以上のライン(2)を前記ワークピース(1)の一つ以上の予め規定された分割ラインに沿って生成し、その結果、前記分割ラインに沿った前記ワークピース(1)の破壊応力を減少させ、
第2のステップにおいて、前記ワークピース(1)を熱レーザビーム分離によって前記分割ラインに沿って前記部分(7)に分割する方法において、
前記一つ以上のライン(2)を前記ワークピース(1)の表面から所定の距離を以て完全に又は少なくとも一部で生成し、
いずれの場合にも前記一つ以上のライン(2)が前記ワークピース(1)の表面で開始して前記ワークピース(1)の前記分割ラインに沿って前記表面に対して変化する距離を以て延在するように前記一つ以上のライン(2)を生成し、
前記熱レーザビーム分離のためのレーザ照射の前記ワークピース(1)への結合を妨害する前記分割ラインの上の表面構造又は表面金属部分の領域の前記一つ以上のライン(2)を、前記分割ラインの上の前記表面構造又は前記表面金属部分を前記レーザビーム(5)を用いて局所的に除去するために、いずれの場合にも前記表面に案内し、
前記第2のステップにおいて、加熱ゾーン(HZ)を生成するための第2のレーザビーム(60)を、前記ワークピースに向け、前記加熱ゾーンに近接している又は前記加熱ゾーンに部分的に重複する冷却ゾーン(CZ)を生成するために冷却媒体を前記表面に加えることを特徴とする方法。 - いずれの場合にも前記一つ以上のライン(2)が前記表面における各部分(7)の辺縁位置で開始して前記ワークピース(1)の前記分割ラインに沿って前記表面に対して変化する距離を以て延在するように前記一つ以上のライン(2)を生成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- いずれの場合にも前記一つ以上のライン(2)が前記表面における各部分(7)の第1の辺縁位置で開始して前記ワークピース(1)の前記分割ラインに沿って前記表面に対して変化する距離を以て延在するとともに前記部分(7)の前記第1の辺縁位置に対向して位置する第2の辺縁位置で再び表面に到達するように前記一つ以上のライン(2)を生成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記一つ以上のライン(2)を、溶かされた材料及び/又はアモルファス材料及び/又は表面を除去した材料のラインとして生成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分割ラインに沿って部分的に上下に存在する前記ライン(2)の少なくとも二つを生成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ライン(2)に沿って変化するレーザビーム(5)のエネルギー入力を用いて前記一つ以上のライン(2)を生成することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記一つ以上のライン(2)を、パルスレーザビーム(5)を用いて生成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記一つ以上のライン(2)の前記ワークピースの表面からの変化する距離を、前記ワークピース(1)の厚さ方向のレーザビーム(5)の焦点位置の変化によって生成することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のステップの前に、前記第1のステップとは別の前処理ステップを実行し、これによって、前記ワークピースの表面の上の一つ以上の想定される予め規定された分割ラインの領域に位置する材料、特に、金属部分及び/又はPCM構造を除去する、及び/又は、前記第1のステップにおいて前記表面を前記レーザビームに結合するのに備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記前処理ステップは、前記表面の上に位置する材料のアブレーションしきい値よりも高いが前記ワークピースの材料のアブレーションしきい値よりも低いビームエネルギーを有する前処理レーザビームによる選択的なレーザアブレーションを備える、及び/又は、前記前処理ステップは、局所的な再溶融による前記基板の表面の平滑化を備えることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記表面に最も近接する処理された材料のラインを、前記ワークピース(1)の表面からの30μm〜150μmの距離(D1)、特に、40μm〜60μmの距離を以て長さの主要部分に亘って生成することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分割ラインに沿って部分的に上下に存在する前記ライン(2)の少なくとも二つを生成する領域において、前記ラインの間の深さ距離(D2)は、少なくとも200μmである、及び/又は、前記分割ラインに沿って部分的に上下に存在する前記ライン(2)の少なくとも二つを生成する領域において、先ず、前記表面から更に離間して存在するラインを生成し、次に、前記表面に近接するラインを生成することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分割ラインに沿った前記加熱ゾーン(HZ)の中心と前記冷却ゾーン(CZ)の中心との間の距離(HC)を、少なくとも一つのワークピースパラメータ及び/又は分割速度に応じて設定することを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のステップにおいて、焦点位置が前記ワークピースの内部において前記表面に対して所定の距離(D3)となるように前記第2のビームの集束を設定することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記距離(D3)は、50μm〜500μmの範囲、特に、100μm〜400μmの範囲にあることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- ワークピース(1)を複数の部分(7)に分割する装置であって、
前記ワークピースの表面に対してレーザビーム(5)を用いる局所的な材料加工によって、処理された材料の一つ以上のライン(2)を前記ワークピース(1)の一つ以上の予め規定された分割ラインに沿って生成し、その結果、前記分割ラインに沿った前記ワークピース(1)の破壊応力を減少させる第1のレーザユニットと、
前記分割ラインに沿った前記ワークピース(1)の熱レーザビーム分離を行うように設計されている第2のレーザユニットと、
前記ワークピース(1)に前記一つ以上のライン(2)を生成した後に前記熱レーザビーム分離を実行するための前記第1のレーザユニット及び前記第2のレーザユニットのコントローラと、
を少なくとも備え、
前記第1のレーザユニットは、前記ワークピース(1)の深さにおける前記レーザビーム(5)の焦点位置を変更する手段を備え、前記コントローラは、前記一つ以上のライン(2)を前記ワークピース(1)の表面からの変化する距離を以て生成するために前記焦点位置を変化させるように前記第1のレーザユニットを駆動し、
前記コントローラは、いずれの場合にも前記一つ以上のライン(2)が前記ワークピース(1)の表面で開始して前記ワークピース(1)の前記分割ラインに沿って前記表面に対して変化する距離を以て延在するように前記一つ以上のライン(2)を生成するように前記第1のレーザユニットを駆動し、
前記コントローラは、前記熱レーザビーム分離のためのレーザ照射の前記ワークピース(1)への結合を妨害する前記分割ラインの上の表面構造又は表面金属部分の領域の前記一つ以上のライン(2)を、前記分割ラインの上の前記表面構造又は前記表面金属部分を前記レーザビーム(5)を用いて局所的に除去するために、いずれの場合にも前記表面に案内するように設計され、
前記コントローラは、加熱ゾーン(HZ)を生成するための第2のレーザビーム(60)を、前記ワークピースに向け、前記加熱ゾーンに近接している又は前記加熱ゾーンに部分的に重複する冷却ゾーン(CZ)を生成するために冷却媒体を前記表面に加えるように設計されていることを特徴とする装置。 - 前記コントローラによって駆動することができ、前記分割ラインに沿った前記熱レーザビーム分離中に冷却媒体を前記ワークピースの表面に局所的に加えることができる冷却ユニットを設けることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記第1のレーザユニットは、パルスレーザを備え、前記第2のレーザユニットは、CWレーザを備えることを特徴とする請求項16又は17に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記ライン(2)が前記表面の前記コントローラに対して予め規定された辺縁位置で開始して前記ワークピース(1)の前記分割ラインに沿って前記表面に対して変化する距離を以て延在するように前記一つ以上のライン(2)を生成するために前記コントローラが前記第1のレーザユニットを駆動する動作モードを有することを特徴とする請求項16〜18のいずれか一項に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記ライン(2)が前記表面の前記コントローラに対して予め規定された第1の辺縁位置で開始して前記ワークピース(1)の前記分割ラインに沿って前記表面に対して変化する距離を以て延在するとともに前記部分(7)の前記第1の辺縁位置に対向して位置する前記コントローラに対して予め規定された第2の辺縁位置で再び表面に到達するように前記一つ以上のライン(2)を生成するために前記コントローラが前記第1のレーザユニットを駆動する動作モードを有することを特徴とする請求項16〜19のいずれか一項に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記ライン(2)に沿って変化するレーザビーム(5)のエネルギー入力を用いて前記一つ以上のライン(2)を生成するために前記コントローラが前記第1のレーザユニットを駆動できるように設計されていることを特徴とする請求項16〜20のいずれか一項に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記分割ラインの領域において前記ワークピースの表面に存在する構造を識別するセンサ配置に接続されており、前記分割ラインの上のそのような構造の検出に応答して、前記構造を前記レーザビーム(5)によって除去するために前記一つ以上のライン(2)の生成中に前記レーザビーム(5)の焦点位置を制御するように設計されている請求項16〜21のいずれか一項に記載の装置。
- レーザユニット(L0)を有し、処理された材料のラインを生成するための第1のステップの前に、前記ワークピースの表面の上の一つ以上の予め規定された分割ラインの領域に位置する材料を除去することができる、及び/又は、特に局所的な再溶融による前記基板の表面の円滑化によって次の第1のステップにおいて前記表面を前記レーザビームに結合するのに備えることができる少なくとも一つの前処理ステップを実行するように構成されている前処理ユニット(PRE)を設けている請求項16〜22のいずれか一項に記載の装置。
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