TW201602027A - 在強化玻璃基板中形成刻劃孔口的方法 - Google Patents

在強化玻璃基板中形成刻劃孔口的方法 Download PDF

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Abstract

茲提供用以在具有壓縮表面層及內部張力層之強化玻璃基板中形成刻劃孔口的方法。在一具體實施例裡，第一及第二缺損係經形成以部份地暴露出該內部張力層。藉由按第一刻劃速度將雷射光束和冷卻噴流平移於該強化玻璃基板的表面上以在第一刻劃方向上產生第一刻劃孔口。藉由按大於該第一刻劃速度之第二刻劃速度將該雷射光束和該冷卻噴流平移於該強化玻璃基板的表面上以在第二刻劃方向上產生與該第一刻劃孔口相交的第二刻劃孔口。缺損可為垂直於刻劃方向。在另一具體實施例裡，該第一刻劃孔口可在產生該第二刻劃孔口之前先被熔融於相交位置處。

Description

在強化玻璃基板中形成刻劃孔口的方法
本發明文件概略關於用以分離強化玻璃基板的方法，並且尤其是有關用以形成刻劃孔口(vent)以分離強化玻璃基板的方法。
薄型玻璃基板在消費性電子裝置方面具有各種應用方式。例如，玻璃基板可用來作為併入在行動電話內之LCD和LED顯示器，像是電視及電腦監視器之顯示裝置，以及各種其他電子裝置的覆蓋片。用於此等裝置內的覆蓋片可為藉由利用各種雷射切割技術將大型玻璃基板分割或分離成複數個較小玻璃基板所形成。例如，玻璃基板可藉由刻劃及斷裂技術所分離。然當運用刻劃及斷裂技術以分離像是經離子交換玻璃的強化玻璃基板時，可能會出現無法控制的整體性分離結果，而非形成一條刻劃線。相較於刻劃及斷裂製程來說，這種非受控分離通常會導致不良的邊緣特徵。除此之外，沿分離線的基板整體分離會造成無法在單一強化玻璃基板裡形成額外相交的孔口。
故而確需一種用以形成刻劃孔口並分割強化 玻璃基板的替代性方法。
在一具體實施例裡，一種用以在具有壓縮表面 層及內部張力層之強化玻璃基板中形成相交刻劃孔口的方法，該方法包含穿過該壓縮表面層而形成第一及第二缺損(defect)，藉以部份地暴露出該內部張力層。該第一缺損可為垂直於第一刻劃方向並且自該強化玻璃基板的第一邊緣處偏移。該第二缺損可為垂直於第二刻劃方向並且自該強化玻璃基板的第二邊緣處偏移。該方法進一步包含藉由按第一刻劃速度將雷射光束和冷卻噴流平移於該強化玻璃基板的表面上以在該第一刻劃方向上穿過該壓縮表面層產生第一刻劃孔口。該第一刻劃孔口可起始於該第一缺損處，並且終結於自該強化玻璃基板之一邊緣處偏移的第一終結位置處。一第二刻劃孔口則可在第二刻劃方向上穿過該壓縮表面層形成，其為藉由下述方式達成：按第二刻劃速度(此速度類似於、或大於、或等於該第一刻劃速度)將該雷射光束和該冷卻噴流平移於該強化玻璃基板表面上。該第二刻劃孔口可起始於該第二缺損處，在一相交位置處交會於該第一刻劃孔口，並且終結於自該強化玻璃基板之一邊緣處偏移的第二終結位置處。
在另一具體實施例裡，一種用以在具有壓縮表 面層及內部張力層之強化玻璃基板中形成相交刻劃孔口 的方法，該方法包含藉由將雷射光束和冷卻噴流平移於該強化玻璃基板的表面上以穿過該壓縮表面層而在第一刻劃方向上產生第一刻劃孔口。該第一刻劃孔口可在一相交位置處熔融。該方法進一步包含藉由將該雷射光束和該冷卻噴流平移於該強化玻璃基板表面上以在該第二刻劃方向上穿過該壓縮表面層產生第二刻劃孔口。該第二刻劃孔口可在該相交位置處越過該第一刻劃孔口。
在又另一具體實施例裡，一種用以在具有壓縮 表面層及內部張力層之強化玻璃基板中形成刻劃孔口的方法，該方法包含穿過該壓縮表面層而形成一缺損，藉以部份地暴露出該內部張力層。該缺損係垂直於一刻劃方向並且自該強化玻璃基板的第一邊緣處偏移。該方法可進一步包含藉由將雷射光束和冷卻噴流平移於該強化玻璃基板的表面上以穿過該壓縮表面層產生一刻劃孔口，使得刻劃孔口起始於該缺損處並且終結於自該強化玻璃基板之第二邊緣處偏移的終結位置處。
本發明其他特性及優點揭示於下列說明，以及 部份可由說明清楚瞭解，或藉由實施下列說明以及申請專利範圍以及附圖而明瞭。
人們瞭解先前一般說明及下列詳細說明只作 為範例性及說明性，以及預期提供概要或架構以瞭解申請專利範圍界定出本發明原理及特性。所包含附圖將更進一步提供了解本發明以及在此加入以及構成說明書之一部 份。附圖顯示出本發明不同的實施例及隨同詳細說明以解釋本發明之原理及操作。
100‧‧‧強化玻璃基板
101‧‧‧雷射光束
102‧‧‧光束點
104、104a、104b、104c、104d、104e、104f‧‧‧分離線
105‧‧‧冷卻噴流
106‧‧‧冷卻點
107‧‧‧噴流核心
108、109、109a、109b、109b’‧‧‧孔口
110‧‧‧刻劃方向
111‧‧‧表面層
112、112'、112a、112b、112c、112d、112e、112f‧‧‧缺損
113、113a、113b、113c、113d、113e、113f‧‧‧終結位置
114‧‧‧邊緣
115‧‧‧張力層
116、117、119‧‧‧邊緣
120‧‧‧前領邊緣
122‧‧‧尾隨邊緣
124‧‧‧短軸
125‧‧‧長軸
130‧‧‧第一表面
132‧‧‧第二表面
140‧‧‧孔口前沿
141、142‧‧‧雷射屏蔽
143‧‧‧屏蔽表面
150‧‧‧雷射光源
160‧‧‧噴嘴
170、170’、170a-170i‧‧‧相交位置
圖1A及1B略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，一邊緣外缺損，以及入射於強化玻璃基板上之雷射光束橢圓形光束點(beam spot)和冷卻噴流冷卻點(cooling spot)的外觀視圖；圖2略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，圖1A或1B之雷射光束，冷卻噴流及強化玻璃基板的截面圖；圖3略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，該橢圓形光束點及該冷卻點的相對定位；圖4略圖描繪根據本揭所示且所述的至少一具體實施例之刻劃孔口及孔口前沿(vent front)之截面；圖5略圖描繪根據本揭所示且所述的至少一具體實施例之所完成刻劃孔口的外觀視圖；圖6略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，一強化玻璃基板表面上之雷射屏蔽的外觀視圖；圖7略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，複數個邊緣外缺損以及第一方向上之所欲分離線的上視圖； 圖8略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，兩個邊緣外缺損以及第一和第二刻劃方向上之相交所欲分離線的上視圖；圖9略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，在一相交位置處交會之第一和第二刻劃孔口的外觀視圖；圖10A略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，一沿第一刻劃方向之第一刻劃孔口的側視圖；圖10B略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，一沿第二刻劃方向而與沿第一刻劃方向之第一刻劃孔口相交的第二刻劃孔口之側視圖；圖10C略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，一沿第二刻劃方向而與沿第一刻劃方向之第一刻劃孔口相交的第二刻劃孔口之側視圖；以及圖11略圖描繪，根據本揭所示且所述的至少一具體實施例，複數個邊緣外缺損以及第一刻劃方向和第二刻劃方向上之所欲分離線的上視圖。
現在參考本發明優先實施例詳細作說明，其範例顯示於附圖中。儘可能地，在全部附圖中相同的參考數字表示相同的或類似元件。即如本揭中所述者，一種用以在強化玻璃基板內形成刻劃孔口的方法概略包含形成穿 過一壓縮表面層的垂直缺損，使得該缺損移離於該強化玻璃基板的第一邊緣。位在該玻璃之壓縮層下方的所暴露出內部張力層有助於雷射刻劃製程過程中的孔口起始化。然後將雷射來源的光束點沿第一所欲分離線導引至該壓縮層上。將由一冷卻噴流所產生的冷卻點導引至該壓縮層上，使得該冷卻點被定位在該光束點之尾隨邊緣的附近處。然後該冷卻點及該光束點藉由平移該冷卻點及該光束點，或是藉由平移該強化玻璃基板，以沿所欲分離線前進，直到該光束點定位在移離於該強化玻璃基板之第二邊緣的終結位置處為止，從而形成部份地延伸穿過該強化玻璃基板之厚度的孔口。所形成的刻劃孔口係自該偏移缺損延伸至該終結位置。相交刻劃孔口可為藉由按第一刻劃速度處形成第一刻劃孔口並且按大於該第一刻劃速度的第二刻劃速度處形成第二刻劃孔口所形成。在其他具體實施例裡，該第一刻劃孔口係在形成該第二刻劃孔口之前先被熔融於相交位置處。現將進一步詳細地說明用以在強化玻璃基板內形成刻劃孔口之方法，以及用以將強化玻璃基板分離成複數個物件之方法，的各種具體實施例。
現參照圖1A，2及5，其中略圖描繪用以形成 部份地穿過一強化玻璃基板100之厚度而延伸的受控裂痕或刻劃孔口109之示範性系統。該系統概略地包含雷射光源150，此者係用以沿分離線104加熱該強化玻璃基板100，以及噴嘴160，此者係用以導引該冷卻噴流105以沿該分離線104驟冷該玻璃基板100的經加熱表面。該強 化玻璃基板之溫度因施加該光束點102和該冷卻點106而致生的所獲變化導致在與該所欲分離線104相垂直之方向上沿該所欲分離線104發展出張拉應力而藉以形成孔口109，此者係部份地穿過該玻璃基板100的厚度所延伸。所完成的刻劃孔口109係沿該所欲分離線104所定位，並可藉由施加機械性力量以分離該強化玻璃基板100。即如後文中所進一步詳述，該刻劃孔口109係起始於自該強化玻璃基板100之第一邊緣114處移離的缺損112，並且終結於自該強化玻璃基板100之第二邊緣116處移離的終結位置處。
在本揭具體實施例裡，該強化玻璃基板100 可具有第一表面130，第二表面132，多個邊緣(即如第一邊緣114和第二邊緣116)，以及厚度h。應瞭解該強化玻璃基板可具有其他形狀，像是圓形。該強化玻璃基板可為藉由離子交換製程所化學強化，藉此產生延伸至深度層(DOL)的多個壓縮表面層111，以及位於該強化玻璃基板內部的內部張力層115。該強化玻璃基板可為由各種玻璃成份所形成，包含矽酸硼玻璃，矽酸鋁玻璃或矽酸硼鋁玻璃，然不限於此。
該強化玻璃基板100可為藉由利用機械性或 真空卡緊方式以固定地維持在該系統內。真空卡緊可藉由一系列位在該真空壓盤上而相隔一些距離的真空孔洞所達成。然而，由孔洞所產生的應力梯度可能會足夠地扭曲該應力場，以致於對該強化玻璃基板的雷射刻劃製程造成 影響。可藉由利用緊密相隔孔洞或是多孔性平板以將源自於真空吸汲的應力梯度最小化，因為這兩者都能降低所需以固持該玻璃的真空量值。
該雷射光源150可運作以發射具有適用於將 熱能傳遞至該強化玻璃基板100之波長的光束，使得該雷射能量能夠透過該玻璃厚度h而被強烈地吸收，藉以對該強化玻璃基板進行加熱。例如，該雷射光源150通常發射具有在紅外線範圍內之波長的雷射光束101。適當的雷射光源包含具有自約5μm至約6μm波長的CO2雷射，具有自約2.6μm至約3.0μm波長的HF雷射，或是具有約2.9μm波長的鉺YAG雷射。在本揭所述之具體實施例裡，該雷射光源為CO2雷射，此者可產生具有自約9.4μm至約10.6μm之波長的紅外光束。此CO2雷射光源可為按似連續波模式運作的經RF激發雷射光源。在一具體實施例裡，該雷射光源150可運作以在TEM00模式下產生輸出光束，使得該雷射光源150的雷射光束101具有高斯強度分佈。或另者，該雷射光源可運作以在TEM01模式下產生輸出光束，使得該輸出光束具有”D”或平坦的模式強度分佈。該雷射光源的輸出功率可根據所欲刻劃速度，待予刻劃之玻璃的成份和該壓縮表面層的深度而定從約20瓦特至高於500瓦特。
為避免過度加熱該強化玻璃基板100的表面 (如此會導致玻璃自該強化玻璃基板的表面上燒熔或汽化，或是殘餘應力而造成切割邊緣的弱化)，該雷射光源 所發射的光束101可為藉由各種光學構件(未予圖示)所塑形，使得該光束101在該強化玻璃基板100的表面上具有橢圓形光束點102。例如，在一具體實施例裡，一對圓柱形透鏡(未予圖示)係經設置在從該雷射光源150所發射之雷射光束101的路徑內。或另者，圓柱形透鏡及/或其他用於塑形該雷射光束以形成橢圓形光束點的光學構件係經整合於該雷射光源150。圓柱形透鏡塑形該雷射光束101，使得入射於該強化玻璃基板之表面上的光束點概略具有橢圓形的形狀，即如圖1A中所示。本揭所述之光束點雖具有橢圓形狀，然應瞭解具體實施例並不侷限於此，因此該光束點可具有其他形狀，包含圓形，方形，長方形等等。
現參照圖3，該橢圓形光束點102概略地具有 寬度b的短軸124以及長度a的長軸125。該短軸124延伸越過該橢圓形雷射光束點102的中點，即如圖3所示。在一具體實施例裡，該短軸124的寬度b係與在該冷卻噴流接觸於該強化玻璃基板表面處所形成之冷卻點106的直徑近似相同。
該長軸125在該橢圓形光束點102的前領邊 緣120與尾隨邊緣122之間概略具有長度a，即如圖3所示。該橢圓形光束點102的長度a可對藉由雷射所產生之孔口的深度概略地加以控制。該雷射光束點愈長，深度就愈深。若該長度a為固定，則刻劃速度v加快可產生較淺的孔口。相反地，若刻劃速度v較慢，則可產生較深的孔 口。對於強化玻璃基板的雷射刻劃處理，應對孔口深度進行控制以使得孔口成長將會足夠地緩慢以利完成雷射刻劃作業。這表示，對於一給定強化玻璃基板厚度，該雷射光束的長度應按照所欲刻劃速度而固定。
在該雷射光束101的雷射功率方面，可藉由瞬時性和平均功率密度來限制可供用以加熱該強化玻璃基板的雷射功率。該瞬時功率密度可經定義為該瞬時雷射功率Pinst除以該光束點的面積。該平均功率密度Iaverag則可經定義為該雷射功率P除以該雷射光束點大小和每單位時間之雷射光束行旅面積的總和：Iaverage=P/(π‧a‧b/4+b‧v) (等式1)可加熱該強化玻璃基板而不致產生應力釋放的最大可容允雷射功率密度是依據玻璃性質而定，像是熱容量，在該雷射波長處的熱擴散度及光線吸收，玻璃軟化點等等。若將Iaverage設定為等於Imax，則可導出下式：b=P/Imax‧1/(π/4‧a+v) (等式2)因此，可控制該橢圓形光束點的寬度b以達到所欲的平均功率密度，因為可固定該長度a以獲致所欲的孔口深度。更詳細地，等式(2)說明1)給定固定的雷射功率和最大可容允雷射功率密度，該橢圓形光束點的寬度b應隨雷射刻劃速度減慢而增加，2)由於該雷射刻劃速度是隨著薄層深度的增大而減少，因此該光束點寬度b應相對應地增大，並且3)若是該雷射刻劃速度保持於一固定速度，則雷射功率的提高需要增加該雷射光束寬度b。隨著玻璃厚 度及薄層深度的增加，需要予以加熱的玻璃體積量值也會提高。由於功率密度受限於某一數值，因而為提高雷射功率，應增加該橢圓形光束點的寬度b。
注意到在刻劃製程過程中亦將出現因熱擴散 所造成的熱能損失。熱擴散會降低自雷射加熱所獲的局部性玻璃溫度。由於熱能損失是與局部性溫度梯度成正比，從而為在該傳播孔口前沿上產生所需要的張拉應力，會有必要在驟冷之前及過程中降低該孔口前沿位置處的溫度梯度。這可藉由利用較寬的橢圓形光束點來加熱鄰近於該孔口前沿的強化玻璃基板體積所達成。或另者，在一具體實施例裡，可利用具有沿該短軸上為均勻分佈之強度廓形的雷射光束以降低溫度梯度並且提高該孔口前沿處的溫度。一般說來，該強化玻璃基板愈厚，孔口就會愈深並且該雷射光束沿該寬度b會愈寬。
現參照圖2及3，該冷卻噴流105概略含有受 壓流體，此者係自噴嘴160所發射並經導引至該強化玻璃基板100的表面上。該受壓縮流體可包含液體，例如像是水，乙醇，液態氮及/或化學冷卻劑。或另者，該冷卻噴流105可包含受壓氣體，例如像是受壓空氣，受壓氮氣，受壓氦氣或者類似的受壓氣體。該冷卻噴流亦可包含液體及受壓氣體的混合物(亦即含有受壓去離子化水質以及空氣或氮氣的霧氣噴流)。在本揭具體實施例裡，該冷卻噴流為去離子化水質。一般說來，固態串流水質噴流可因在微小區域上的集中冷卻之故而有效於產生淺型孔口，而同 時霧氣噴流可產生較深的孔口並具有較寬廣的處理窗口。霧氣噴流可施用於較大區域並且可移除該強化玻璃基板表面上的大部份熱能。
該冷卻噴流105係自該噴嘴之末端處的噴孔 (未予圖示)所發射。經形成於該冷卻噴流入射至該強化玻璃基板之表面處的冷卻點106具有直徑dj，此值大於該噴嘴160內的噴孔。該噴嘴160係相對於該刻劃方向110(亦即切割軸線)設置在該雷射光源150的後方處。在本揭所述之具體實施例裡，該噴嘴160係相對於該強化玻璃基板100的表面130按一角度所指向，使得該冷卻噴流105是相對於該強化玻璃基板的表面按小於90度之角度α入射於該強化玻璃基板的表面上。在一具體實施例裡，該冷卻噴流105可為協調於該平移光束點102所平移。在另一具體實施例裡，該強化玻璃基板100可為架置於一平移桌台上，此桌台能夠在該光束101及該冷卻噴流105下方處平移該強化玻璃基板100。該冷卻噴流105可在鄰近於該橢圓形光束點的區域處被導引至該強化玻璃基板100的表面上。
現參照圖1A-5，一種用以形成含有部份地穿 過強化玻璃基板100之厚度h而延伸之孔口的刻劃孔口之方法可包含首先在該強化玻璃基板100的表面130(亦即該壓縮表面層111的表面)上引入一缺損112以形成孔口起始點。該缺損112係自該強化玻璃基板100的第一邊緣114移離一缺損偏移距離ddef。該缺損112可為例如以機 械方式或藉由雷射燒熔所形成的起始裂痕。該偏移距離ddef可為根據該所欲刻劃速度，所刻劃之玻璃的組成成份以及該壓縮表面層111的深度而定。在一具體實施例裡，該偏移距離ddef約為6mm。在其他具體實施例裡，該偏移距離ddef可在約3mm至約10mm的範圍內。即如後文所進一步詳述，孔口起源自該缺損，並且沿著相對於該雷射光束和該冷卻噴流的強化玻璃基板100相對移動而傳播。
該缺損112可為一條與刻劃方向及該所欲分 離線相垂直的起始裂痕。相較於與該刻劃方向相平行的缺損，該缺損112的垂直指向可產生更為提高的機械可重複性。例如，該缺損112的垂直指向可在刻劃製程過程中避免形成整體性孔口。然而，在一些具體實施例裡，可能會希望按照所予分離之強化玻璃基板的組成成份和物理碎裂機制以提供與該刻劃方向相平行的缺損112’，即如圖1B中所示者。
該缺損112最好是藉由施加鑽石刻劃器而以 機械方式所形成，然確可運用其他的機械性裝置，像是機械切刻輪，研磨輪，碳化物尖端，雕刻機等等。該缺損112的深度應等於或略微地大於該薄層的深度，使得能夠暴露出該內部張力層。然當形成該缺損時應謹慎以確保該缺損不致過深地延伸進入該內部張力層內。因此，機械裝置不應過度尖銳並且所施之力量亦不應過大，以避免所獲缺損太過深入該強化玻璃基板的型體中。藉由施用尖銳機 械裝置所產生的深型中直裂痕可能過深地穿透進入該內部張力層裡，並且在雷射刻劃製程過程中造成全體性裂痕。具有許多橫向和輻射狀裂痕以及僅部份地暴露出該內部張力層之淺型中直裂痕的缺損可為藉由利用圓鈍性機械裝置所獲致。所選擇的機械裝置類型可為依據該強化玻璃基板的特徵像是該玻璃的強度而定。利用錐形鑽石尖端在該強化玻璃基板的表面上拖曳通常可產生較多的橫向裂痕且較少的中直裂痕。切刻輪可產生深型中直裂痕，這可能會在雷射刻劃製程過程中造成強化玻璃基板的完全分離。
即如其一範例，然不限於此，可利用氣動式汽 缸以將錐形鑽石刻劃器施加於厚度1.1mm並且具有30μm，760MPa壓縮表面層和21MPa內部張力層之經離子交換強化玻璃基板的表面。強化玻璃基板為鋁矽酸酸玻璃，其包含69.17mol% SiO2；8.53mol% Al2O3；0mol% B2O3；13.94mol% Na2O；1.17mol% K2O；6.45mol% MgO；0.54mol% CaO；及0.19mol% SnO2。該錐形鑽石尖端具有約105º的角度。該氣動式汽缸是按照約9牛頓的力量，約5mm/s的刻劃速度以及約12º的刻劃角度將該鑽石尖端施加於該強化玻璃基板的表面。該製程可產獲部份地暴露出該內部張力層的垂直缺損。該鑽石尖端和刻劃製程的性質可為依照該強化玻璃基板的性質而定(即如該玻璃基板的厚度，該壓縮表面層之厚度與壓縮應力等等)。根據該強化玻璃基板的性 質而定，可運用具有約90º至130º範圍內之角度的錐形鑽石尖端以及約5至約20牛頓之間的力量。即如另一範例，然不限於此，該錐形鑽石尖端可具有120º的錐角，並按拖曳角度5º，3mm/s的速度以及13N的施加力量施用於該強化玻璃基板。
在形成該缺損112之後，來自該雷射光源150 的光束101被導引至該強化玻璃基板100的表面上，使得該光束入射於位在該缺損112處的所欲分離線104上。該光束最初是被導引至該基板上，使得該缺損112位於該光束101的橢圓形光束點102內，並且該橢圓形光束點102的長軸125大致共線於該所欲分離線104。當該雷射光源150的光束位於該強化玻璃基板100的表面130上時，該光束可將輻射熱能傳遞至該壓縮表面層111，藉以沿該所欲分離線104對該強化玻璃基板進行加熱。該玻璃表面所經加熱至之最大溫度Tmax概略地低於該玻璃的應變點Tg，藉以避免在加熱過程中出現應力釋展，以及在冷卻噴流驟冷之後發展出非所樂見的殘餘應力。該強化玻璃基板的溫度可為藉由調整各種參數所控制，這些包含例如該雷射光源的功率，以及該雷射光束在該強化玻璃基板之表面上沿該所欲分離線前進所依照的刻劃速度v，即如前文所述者。在將該光束101初始地定位於該所欲分離線104上之後，該橢圓形光束點102隨即依該刻劃速度v在該所欲分離線104上沿該強化玻璃基板100的表面130前進，直到觸抵自該第二邊緣116偏移的終結位置113為 止，藉以在該缺損112與該終結位置113之間沿該所欲分離線104加熱該強化玻璃基板的表面。藉由相對於該強化玻璃基板100移動該雷射光源150，即可在該表面上平移該橢圓形光束點。或另者，可藉由相對於該雷射光源150及該噴嘴160移動該強化玻璃基板100以平移該橢圓形光束點。
為在該強化玻璃基板的表面130內形成刻劃 孔口109，該強化玻璃基板的經加熱表面會藉由從該噴嘴160發射出的冷卻噴流105所冷卻或驟冷。因驟冷所致生的溫度變化會使得在該強化玻璃基板的表面內於與該所欲分離線104相按垂直的方向上發展出張拉應力。現參照圖4，這些張拉應力使得一孔口前沿140會在該刻劃方向110上沿該所欲分離線104於該強化玻璃基板的表面下方傳播，並且在位於第二邊緣116之前的終結位置113附近處停止。該終結位置113可為自該第二邊緣116偏移一終結距離dterm。在本揭所述之具體實施例裡，該孔口109會在該基板表面的下方延伸至深度d，此值小於該強化玻璃基板厚度h的四分之一。在一具體實施例裡，該深度d大約為該強化玻璃基板厚度h的15%。為沿該強化玻璃基板的表面起始並傳播該孔口109，該強化玻璃基板表面的加熱及後續冷卻處理必須超過溫度變化門檻值△TTH，藉以產生足供引生孔口起始及傳播的張拉應力。
更詳細地說，以該雷射光源150加熱該強化玻 璃基板，並且藉由該冷卻噴流105來驟冷該強化玻璃基板 的經加熱表面，可在該強化玻璃基板表面內產生與該所欲分離線104相垂直的張拉應力。若該張拉應力超出形成該強化玻璃基板100之材料的張拉應力門檻值σTH，則可在該強化玻璃基板內傳播預先存在的裂痕或孔口109。因加熱及冷卻循環所引生的雷射產生張拉應力可按如下式所估計：σ=1/2‧α‧E‧△T (等式3)其中α為熱膨脹係數，E為楊氏(Young’s)模數並且△T為自該雷射光束及冷卻噴流驟冷循環所產生的溫度降。利用等式(3)，在雷射加熱及冷卻噴流驟冷循環過程中所能產生之最大張拉應力對於任何類型的玻璃而言都不會超過約100至約200MPa。此值顯著地小於經由離子交換製程所產生的表面壓縮(即如>500MPa)。因此，雷射刻劃製程不會產生足夠的張拉應力以傳播被全然地包封在該壓縮層之內的刻劃孔口。相反地，該強化玻璃基板上的刻劃製程是一種間接性製程。
現參照圖4，前述的張拉應力可令孔口前沿 140能夠在該所欲分離線上按該刻劃方向110沿該強化玻璃基板的表面130傳播。即如圖4所述，該孔口前沿140在該強化玻璃基板100的表面130下方行旅。由於位於該玻璃表面下方的孔口109打開，因此當該孔口前沿側140在該強化玻璃基板內部傳播時，在該孔口前沿之後會釋出該表面壓縮張力並且該孔口109穿透至該玻璃表面。
當該孔口前沿140在該表面130下方並且在 該壓縮表面層111內部行旅時，可能需要有效率地且持續性地進行驟冷處理，藉此產生該張拉應力以在該壓縮表面層111處或附近傳播該刻劃孔口109。此驟冷效率性可為依照該冷卻噴流105的撞擊速度，由該噴嘴所提供的冷卻噴流105體流量，以及該冷卻噴流105相對於所加熱之強化玻璃基板100的溫度梯度而定。在一具體實施例裡，該冷卻噴流105(即如水質)的溫度係經冷卻至僅高於攝氏0º的穩定溫度。該冷卻噴流105的溫度和流率在整個製程中應維持穩定以利達到適當的刻劃孔口深度。
在定量方面，於理想系統裡，該冷卻噴流在該 強化玻璃基板上的特徵駐留時間是等於dj/v，其中dj為該冷卻噴流核心的直徑且v為刻劃速度。該冷卻噴流核心107為該冷卻點106的中央範圍，在此該冷卻噴流105撞擊到該強化玻璃基板的表面。假定該孔口前沿位於該強化玻璃基板內的薄層深度l處，則可利用一維熱傳導模型以估計為驟冷效果能夠觸抵薄層深度l數值所需要的時間。 該模型預測該特徵時間為l/(4D)，其中D為該強化玻璃基板的熱擴散度。因此，該冷卻噴流的直徑dj可為由下式定量地估算出：dj=l2/(4D)‧v (等式4)上述等式說明該冷卻噴流直徑dj與該強化玻璃基板之薄層深度間的關聯性。冷卻時間應隨該薄層深度增加而相對應地延長。
該冷卻點106可位於該橢圓形光束點102的 尾隨邊緣122附近處。現參照圖1A-3，在本揭所述之一具體實施例裡，該噴嘴160係經指向使得該冷卻點106在該所欲分離線104上位於該強化玻璃基板100的表面130上並且位於該橢圓形光束點102內。更詳細地說，所述具體實施例的噴嘴160係經指向使得該冷卻點106位於該橢圓形光束點102內部在該橢圓形光束點的中心與該橢圓形光束點的尾隨邊緣122之間，使得該冷卻點相隔於該尾隨邊緣一距離z，即如圖3所示。在此位置處，該冷卻點106是位於該強化玻璃基板表面上因雷射光源加熱而致生的最大溫度處或附近。從而，由於該強化玻璃基板在該最大溫度處或附近被冷卻噴流所驟冷，因此所獲溫度變化△T會超過該溫度變化門檻值△TTH(假設該玻璃基板被加熱至剛好低於該應變溫度Tg)，藉以有助於形成最初是從該缺損112所傳播的孔口109。圖式雖說明該冷卻點是位於該橢圓形光束點的內部並以一距離z相隔，然該冷卻點可直接地位於該尾隨邊緣112上或是部份地位於該橢圓形光束點的外部而鄰近於該尾隨邊緣，或者是滯緩於該橢圓形光束點之後數毫米。例如，對於較厚的強化玻璃基板來說，該冷卻點可被定位在該橢圓形光束點的附近或之內。而對於較薄的強化玻璃基板，該冷卻點可被定位在該橢圓形光束點的內部。一般說來，該強化玻璃基板愈薄，該冷卻噴流至該Tmax位置的距離即愈短。
現參照圖1A，2及5，在相對於該橢圓形光束 點102而適切地指向該冷卻噴流105及該冷卻點106之後，該冷卻噴流及該雷射光源即按起始於該缺損112且終結於該終結位置113之刻劃方向110在該所欲分離線104上沿該強化玻璃基板100的表面130前進。當該強化玻璃基板的表面被加熱至該最大溫度並且在該最大溫度處或附近驟冷時，該孔口109即從該缺損112沿該所欲分離線104傳播至該終結位置113。該冷卻噴流/雷射光源以及該強化玻璃基板100可相對於另一者按刻劃速度v前進，而此速度又是該孔口沿該所欲分離線104傳播的速度。即如前述，該刻劃速度v概經選定藉以避免對該強化玻璃基板表面的過度加熱，而同時仍能將該強化玻璃基板的表面加熱至剛好低於該玻璃的應變溫度。確保該刻劃孔口109是在該缺損與該終結位置之間，而非自該第一邊緣至該第二邊緣，延伸可避免無法控制的全體性孔口傳播並且防止摧毀該強化玻璃基板100。在形成該刻劃孔口109後，可於該孔口的其一或兩側上將彎折動量(即如藉由手部)施加於該強化玻璃基板100，藉以沿該刻劃孔口109按機械方式分離該強化玻璃基板。
在一具體實施例裡，可操作該系統以讓該光束 點沿在該第一邊緣之前起始並在該第二邊緣之後終結的所欲分離線前進，使得該光束點行旅越過第一及第二邊緣兩者。為產生僅位在該缺損與該終結點之間並且不會自該第一邊緣延伸至該第二邊緣的刻劃孔口，該冷卻噴流可在 一「關閉」模式下運作，此時由該雷射光束所產生的光束點會在該缺損之前並且在該終結位置之後入射於該強化玻璃基板上，同時可在一「啟動」模式下運作，此時該光束點會在該缺損之上並且在該缺損與該終結位置之間入射於該強化玻璃基板上。因此，只會在該強化玻璃基板的表面上從該缺損至該終結位置提供該冷卻點。按此方式操作該冷卻噴流可防止在該缺損之前及該終結位置之後驟冷該強化玻璃基板，而可藉此避免孔口在這些位置處打開，同時獲得自該缺損延伸至該終結位置的刻劃孔口。
在另一具體實施例裡，該冷卻噴流可在連續啟 動模式下運作，使得能夠自該第一邊緣至該第二邊緣在該強化玻璃基板的表面上提供冷卻點。在此一具體實施例中，該雷射光源可按低功率位準運作，此時該雷射光束在缺損之前並且在該終結位置之後入射於該強化玻璃基板上，以及按高功率位準運作，此時該雷射光束在該缺損與該終結位置之間入射於該強化玻璃基板上。該低功率位準可為關閉模式(亦即零輻射)或是某一足夠低的功率位準，使得該雷射光束不會將該強化玻璃基板加熱至足供開啟孔口的溫度。該高功率位準可為足供運作以開啟一孔口的功率位準，即如前文所述者。按此方式操作該雷射光源可於該缺損與該終結位置之間，而不是在該強化玻璃基板的邊緣處，提供受控的孔口傳播。
亦可藉由在靠近該終結位置處依提高的功率 位準來操作該雷射光源，因此該孔口傳播超過該強化玻璃 基板的平移速度，以避免該孔口朝向該第二邊緣延伸而通過該終結位置。在該雷射刻劃作業裡，由雷射所產生的孔口通常是以與該雷射光束及該冷卻噴流相對於該強化玻璃基板之相對移動相同的速度所傳播。然提高該雷射光源的激光功率可能造成孔口快過該強化玻璃基板的平移速度，使得該孔口傳播進入到由該雷射光束點所提供的雷射加熱範圍內。當該孔口前沿140進入該雷射加熱範圍內時，此者會被該雷射光源的增高功率且併同於冷卻噴流所驟冷，而且一起停止前進。故而能夠藉由在靠近該終結位置處增加該雷射光源的功率以可受控的方式停止孔口傳播。
亦可藉由當該雷射光束位在該第一邊緣與該 缺損之間並且位在該終結位置與該第二邊緣之間時按高速度平移，同時當該雷射光束位在該缺損與該終結位置之間時按低速度平移，該強化玻璃基板，以避免孔口在該第一邊緣與該缺損之間以及在該終結位置與該第二邊緣之間打開。如此可稱為該強化玻璃基板與該雷射光束間之相對移動的速度廓形。該高速度應為足夠地快速以避免打開孔口的玻璃平移速度，而同時該低速度應為能夠打開孔口以形成一刻劃孔口的玻璃平移速度(亦即刻劃速度v)。藉由在該缺損之前並且在該終結點之後加速該玻璃平移，即可僅在該缺損與該終結位置之間形成該刻劃孔口。
現參照圖6，本揭方法之具體實施例亦可實作 雷射屏蔽141，142，藉以在位於該強化玻璃基板週緣處 而經設置於玻璃基板邊緣與個別缺損和終結位置間之屏蔽範圍內防止該光束點及該冷卻點觸抵該強化玻璃基板的表面。例如，屏蔽範圍可自該缺損112延伸至該第一邊緣114，並且自該終結位置113延伸至該第二邊緣116。 雷射屏蔽141，142可含有例如像是金屬材料的材料，此者能夠防止雷射輻射進入並加熱屏蔽範圍內的強化玻璃基板。在圖6所示之具體實施例裡，第一雷射屏蔽141係經組態設定以在該第一邊緣114處施用於該強化玻璃基板100，使得第一屏蔽表面141覆蓋第一屏蔽範圍。同樣地，第二雷射屏蔽142係經組態設定以在該第二邊緣116處施用於該強化玻璃基板100，使得第二屏蔽表面143覆蓋第二屏蔽範圍。應瞭解亦可運用其他的雷射屏蔽組態。 例如，雷射屏蔽可經組態設定如平坦金屬薄片，此者可經接附於該強化玻璃基板100(即如僅該強化玻璃基板的頂部表面在該第一邊緣及該第二邊緣處被屏蔽)。當該強化玻璃基板相對於該光束點和該冷卻噴流而被平移時，雷射屏蔽141，142可在第一及第二屏蔽範圍內防止該孔口打開，藉以提供自該缺損延伸至該終結點的刻劃孔口。
在另一具體實施例裡，可在該強化玻璃基板 100的邊緣上沉積以薄型導熱鍍層來作為雷射屏蔽。例如，該薄型導熱鍍層可為一種通常用於形成觸敏螢幕之接點的金屬電極材料。可利用遮罩以將該薄型導熱鍍層施用於該強化玻璃基板100。此材料亦可提供即如前述的熱性屏蔽效果。
可運用前述方法以在強化玻璃基板裡形成一 或更多孔口，藉此有助於利用刻劃及斷裂技術來將強化玻璃基板分離成複數個較小物件。例如，圖7-11圖形描繪一種利用本揭所述之孔口形成方法以將強化玻璃基板100分離成複數個物件的方法。
現參照圖7，一強化玻璃基板100係經描繪為 含有上方表面或第一表面130。該強化玻璃基板100可藉由首先在該第一表面130上將第一垂直缺損112a引入至該強化玻璃基板100的表面內而分離成複數個物件，其中該缺損係如前述般移離於第一邊緣114。該第一垂直缺損112a可為利用機械性刻劃，像是鑽石尖端或碳化物點針或輪盤，或者是藉由雷射燒熔，而形成於該強化玻璃基板100的表面內。亦可將複數個額外垂直缺損，像是第二垂直缺損112b及第三垂直缺損112c，施用於該第一表面130，藉此產生額外的刻劃孔口以將該強化玻璃基板100分離成複數個物件。可將任意數量的額外缺損引入至該第一表面130內。
然後可利用前文所揭示之孔口形成技術的一 或更多者以在該強化玻璃基板100內沿經由該第一垂直缺損112a延伸至該第一終結位置113a的第一所欲分離線104a打開一孔口。例如，在一具體實施例裡，CO2雷射的橢圓形光束點係經導引至該第一垂直缺損112a上，使得該橢圓形光束點的長軸大致校準於該第一所欲分離線104a。同時亦將冷卻噴流導引至該強化玻璃基板上， 使得該冷卻噴流的冷卻點被定位在該光束點之尾隨邊緣的附近處。
然後再沿該第一所欲分離線104a跨於該強化 玻璃基板的表面上導引該橢圓形光束點及該冷卻點，藉以在該強化玻璃基板內開啟第一孔口，此孔口係部份地穿過該玻璃基板的厚度而延伸並且形成第一刻劃孔口，即如前文所述者。一般說來，該強化玻璃基板100內的第一孔口通常是延伸穿過少於該強化玻璃基板厚度h的四分之一。
同樣地，可沿起始於該第二垂直缺損112b並 終結於第二終結位置113b的第二所欲分離線104b形成第二刻劃孔口，同時沿起始於該第三垂直缺損112c並終結於第三終結位置113c的第三所欲分離線104c形成第三刻劃孔口，即如前文對於形成該第一刻劃孔口所述者。
一旦既已在該強化玻璃基板100內形成第 一，第二及第三刻劃孔口後，即可藉由對其施加彎折動量以沿刻劃孔口將該強化玻璃基板機械地分離成複數個物件。例如，一旦既已藉由在該第一刻劃孔口附近將彎折動量施加於該強化玻璃基板100以沿該第一刻劃孔口分離該強化玻璃基板後，即可藉由在第二及第三刻劃孔口附近將彎折動量施加於所獲物件以進一步分離成較小物件。按此方式，可將該強化玻璃基板100分割成四個離散物件。 應瞭解可形成更多或更少的刻劃孔口以將該強化玻璃基板分離成更多或更少的離散物件。
本揭所述之刻劃孔口形成方法亦可運用於強 化玻璃基板截刻。為進行強化玻璃基板截刻，可在該強化玻璃基板的型體內形成兩個相交的刻劃孔口。雷射截刻牽涉到在一方向上的雷射刻劃，隨後是在第二方向上的雷射刻劃。
現參照圖8，可在第一邊緣114的鄰近處引入 第一垂直缺損112a，並且在第三邊緣117的鄰近處引入第二垂直缺損112b。第一及第二垂直缺損112a，112b係分別地定位在所欲分離線104a，104b的第一及第二直線上。所欲分離線104a，104b的第一及第二直線彼此交會於相交位置170。即如前述，雷射光束及冷卻噴流可為平移於該強化玻璃基板100的表面上以打開刻劃孔口109a及109b，此等分別地終結於第一及第二終結位置113a和113b處，即如圖9所示者。第一及第二終結位置113a和113b分別地鄰近於第二及第四邊緣116和119。該強化玻璃基板100雖經顯示為方形組態，然其他組態亦為可行，例如像是圓形組態。在此一圓形組態中，並沒有例如像是第一，第二，第三及第四邊緣的離散邊緣。邊緣在此係為便於討論所界定為第一，第二，第三及第四邊緣，然並非限制。
現參照圖9，玻璃基板截刻會需要該第二刻劃 孔口109b於第二雷射刻劃行程過程中在相交位置170處行旅越過該第一刻劃孔口109a。由於在第一刻劃行程過程中該第一刻劃孔口109a處的不連續性，因此在該相交 位置170處的局部性玻璃基板溫度會大於該第二雷射刻劃行程過程中沿該第二所欲分離線104b上的其他範圍。 因為在該相交位置170處的溫度會較高，因此該第二孔口109b將會在該第一刻劃孔口109a的下方行旅並且在該相交位置處更深入至該內部張力層。這會在該孔口前沿140處致生較高的張力(圖4)。在該孔口前沿140處的較高溫度以及局部性的熱膨脹可獲致，相較於沿該第二所欲分離線104b上的其他範圍，在鄰近於該相交位置170處更深的孔口成長。
即如其一範例，然不限於此，圖10A略圖說明 在1.1mm矽酸鋁玻璃基板內所形成之第一刻劃孔口109a的截面視圖，該基板係經離子交換製程所化學強化。該壓縮表面層的深度約為34μm並且該壓縮應力約為620MPa。在該內部張力層裡的中央張力約為21MPa。 圖10A所示之第一刻劃孔口109a是藉由施加按20kHz頻率，18%工作週期及182W輸出功率所運作的CO2雷射光束所產生。該雷射光束及該冷卻噴流係按162mm/s的刻劃速度所平移。該CO2雷射光束產生具有42mm長度a及2.5mm寬度b的橢圓形光束點。該冷卻噴流為按16sccm流率的水質。該所獲第一刻劃孔口109a具有約155μm的孔口深度di。
圖10B說明由與該第一刻劃孔口109a相同之 刻劃製程所產生的第二刻劃孔口109b’之截面視圖。該第一刻劃孔口109a的位置是由標註為109a的箭頭所表 示。該略圖說明顯示首先是沿該第二刻劃孔口109b’所機械斷裂的強化玻璃基板。因此，該第一刻劃孔口109a係經描述為進入且離出該紙面。該第二刻劃孔口109b’在除該相交位置170’以外的範圍裡具有約158μm的孔口深度d2’。然而，該第二刻劃孔口109b’是以約175μm的孔口深度dai’相交位置170’處於該第一刻劃孔口109a的下方行旅。
在一具體實施例裡，可藉由在第二刻劃行程過 程中提高刻劃速度，使得在該第二刻劃行程過程中的刻劃速度大於在該第一刻劃行程過程中的刻劃速度以將該相交位置170處的孔口深度dai最小化。當該第二刻劃孔口109b在該相交位置170處跨過該第一刻劃孔口109a時，該第二刻劃孔口109b在該相交位置170處的孔口深度dai可為類似於的該第一刻劃孔口109a的孔口深度d1。
圖10C說明相交刻劃孔口109a和190b的範 例，其中刻劃速度於第二刻劃行程過程中比起於第一刻劃行程過程中為較大。該第一刻劃孔口109a係如前述方式所產生，並且其位置是由標註為109a的箭頭所表示。在本範例裡，該第二刻劃行程過程中的刻劃速度約為172mm/s。由於刻劃速度較高，因此該第二刻劃孔口109b在除該相交位置170以外之範圍裡的孔口深度d2約為143μm。即如圖10C所示，該第二刻劃孔口109b在該相交位置170處的孔口深度dai約為154μm，此值 小於該第一刻劃孔口109a的孔口深度di。因此，可藉由該第二刻劃孔口109b在該相交位置170處的較淺孔口深度dai以避免該相交位置170處無法控制的整體性分離。
在另一具體實施例裡，可藉由在產生該第二刻 劃孔口109b之前先在該相交位置170處熔融該第一刻劃孔口109a以將該第二刻劃孔口109b在該相交位置170處的孔口深度dai最小化。藉由熔融該第一刻劃孔口109a，在第二刻劃行程過程中該第二刻劃孔口109b可於該相交位置170處體驗到較少的擾動。
該第一刻劃孔口109a可藉由在該雷射光束及 該冷卻噴流的孔口備製行程過程裡產生孔口備製線以在該相交位置170處熔融。該孔口備製線可為校準於該第二所欲分離線104b(圖8)，使得當形成該第二刻劃孔口109b時該雷射光束及該冷卻噴流將能夠依循相同的路徑。該雷射光束及該冷卻噴流在該孔口備製行程過程中的平移速度大於在第一及第二刻劃行程過程中的刻劃速度。例如，在一具體實施例裡，該平移速度於該孔口備製行程過程中會較在第一及第二刻劃行程過程中快速10%。
由於在該相交位置170處由該第一刻劃孔口 109a所產生的不連續性，因此玻璃材料於該孔口備製行程過程中在該相交位置170處將會過熱，使得玻璃材料出現軟化或熔化。按此方式，該第一刻劃孔口109a可在該相交位置170處熔融。該雷射光束及該冷卻噴流可於該孔 口備製行程過程中僅在該(等)相交位置處運作，或是沿該第二所欲分離線104b連續地運作。該孔口備製行程可為藉由產生第一及/或第二刻劃孔口的雷射光束，或是藉由利用分別的雷射光束，所執行。
在完成該孔口備製行程之後，該第二刻劃孔口 109b可為利用與用以形成該第一刻劃孔口109a相同的雷射刻劃製程所形成。該第二刻劃孔口109b將會越過該第一刻劃孔口109a，並在該相交位置170處熔融或嵌封。該孔口備製行程可將該第二刻劃孔口109b在該相交位置170處的孔口深度dai最小化，以降低整體性分離的出現情況。
即如一範例，然不限於此，可利用前述的孔口 備製行程方法來備製在36μm深度壓縮應力層內(薄層深度)具有約625MPa之壓縮應力以及約21MPa之中央張力的化學強化矽酸鋁玻璃基板。該強化玻璃基板的尺寸為370mm乘470mm。CO2雷射是以約18%的工作循環及181W的雷射功率按20kHz的方式運作。該雷射光束係經組態設定以產生具有41mm長度a和2.5mm寬度b的橢圓形光束點。該冷卻噴流是由具有150μm噴口之噴嘴及14sccm流率所產生的水質噴流。於第一刻劃行程過程中的刻劃速度為162mm/s。孔口備製行程係經執行以在該第二刻劃行程之前先產生孔口備製線。雷射光束及冷卻噴流於該孔口備製行程過程中的平移速度為180mm/s。在該孔口備製行程之後，可於第二刻劃備製行程過程中產生 第二刻劃孔口，其中於該第二刻劃備製行程過程裡該刻劃速度為162mm/s。如此即成功地截刻該強化玻璃基板。
現參照圖11，其中能夠在強化玻璃基板裡形 成多個相交刻劃孔口。可在該強化玻璃基板的第三邊緣117上形成多個垂直離緣缺損(112d-112f)以形成第二組刻劃孔口，此等相交於含有第一，第二，第三刻劃孔口的第一組刻劃孔口，即如前文中在個別相交點170a-170i處所述者。應瞭解第一及第二組刻劃孔口可含有任意數量的刻劃孔口。第四缺損112d，第五缺損112e及第六缺損112f可為移離於該第三邊緣117所形成。即如前述，缺損可為藉由機械刻劃或雷射燒熔所形成。缺損112d-112f可為定位於第四，第五及第六所欲分離線104d-f上並與其相垂直，而分離線係分別地在相交位置170a-i處與第一，第二及第三所欲分離線104a-c交會。第四，第五及第六所欲分離線104d-f雖經描繪為垂直於第一，第二及第三所欲分離線104a-c，然具體實施例並不侷限於此。例如，所欲分離線可為角度化或曲線化以產生具有所欲形狀的分離玻璃物件。第四，第五及第六刻劃孔口可為分別地產生於第四，第五和第六缺損112d-f以及第四，第五和第六終結位置113d-f之間。
第一及第二組刻劃孔口可為依照前述的截刻 方法所形成。例如，第一組刻劃孔口(亦即第一，第二及第三刻劃孔口)可為按前述方式所形成。在形成該第一組刻劃孔口之後，第二組刻劃孔口(亦即第四，第五及第六 刻劃孔口)可為藉由第二刻劃行程所形成，此行程具有比起該第一刻劃行程速度為較快的刻劃速度。在另一具體實施例裡，可在形成該第二組刻劃孔口之前先運用孔口備製行程。可利用單一雷射光束及冷卻噴流，或者複數個雷射光束及冷卻噴流，來形成各個刻劃孔口。例如，雷射光束及冷卻噴流的數量可等於所欲刻劃孔口的數量，使得各個刻劃孔口是由相對應的雷射光束及冷卻噴流所形成。
現應瞭解可利用本揭所述方法以對強化玻璃 基板進行分離，像是自矽酸硼玻璃所製成的強化玻璃基板以及自矽酸鋁玻璃所製成的強化玻璃基板，包含經離子交換強化玻璃基板在內。本揭所述方法可供藉由刻劃及斷裂製程來分離強化玻璃基板，其中刻劃孔口係經形成於該玻璃基板的表面上而不會接觸到該玻璃基板的邊緣。具有本揭前述而施用於其之刻劃孔口的強化玻璃基板可為藉由沿該刻劃孔口對該玻璃基板施加力量所分離。本揭所述方法亦可供藉由形成相交刻劃孔口以進行強化玻璃基板截刻。
熟知此技術者瞭解本發明能夠作許多變化及改變而並不會脫離本發明之精神及範圍。預期本發明含蓋本發明各種變化及改變，其屬於下列申請專利範圍以及同等物範圍內。
100‧‧‧強化玻璃基板
101‧‧‧雷射光束
102‧‧‧光束點
104‧‧‧分離線
105‧‧‧冷卻噴流
106‧‧‧冷卻點
108‧‧‧孔口
110‧‧‧刻劃方向
112‧‧‧缺損
113‧‧‧終結位置
114‧‧‧邊緣
116‧‧‧邊緣
130‧‧‧第一表面
132‧‧‧第二表面

Claims (9)

  1. 一種用以在包括壓縮表面層及內部張力層之強化玻璃基板中形成相交刻劃孔口(vent)的方法，該方法包含下述步驟：藉由將一雷射光束和一冷卻噴流平移於該強化玻璃基板的一表面上，而在一第一刻劃方向上穿過該壓縮表面層產生一第一刻劃孔口；於一相交位置處熔融該第一刻劃孔口；及藉由將該雷射光束和該冷卻噴流平移於該強化玻璃基板的該表面上，而在一第二刻劃方向上穿過該壓縮表面層產生一第二刻劃孔口，其中該第二刻劃孔口在該相交位置處橫越過該第一刻劃孔口。
  2. 如請求項1所述之方法，其中：於該相交位置處熔融該第一刻劃孔口更進一步包含：在產生該第二刻劃孔口之前，藉由將該雷射光束以及該冷卻噴流以該第二刻劃方向平移於該強化玻璃基板的該表面上，而產生一孔口準備線；以及該第二刻劃孔口實質上對準該孔口準備線。
  3. 如請求項2所述之方法，其中在產生該孔口準備線過程中該雷射光束以及該冷卻噴流之平移速度 大於在產生該第二刻劃孔口過程中該雷射光束以及該冷卻噴流之刻劃速度。
  4. 如請求項2所述之方法，其中在產生該孔口準備線過程中該雷射光束以及該冷卻噴流之平移速度大於在產生該第一及第二刻劃孔口過程中該雷射光束以及該冷卻噴流之刻劃速度約10%。
  5. 如請求項1所述之方法，其中：該雷射光束在該強化玻璃基板的該表面上照射出一橢圓形光束點；當該雷射光束以及該冷卻噴流平移於該強化玻璃基板的該表面上時，該冷卻噴流在該橢圓形光束點內產生一冷卻點；以及由該橢圓形光束點產生的加熱以及由該冷卻點提供的驟冷產生一孔口前沿，該孔口前沿在產生該第一及第二刻劃孔口過程中在該強化玻璃基板的該壓縮表面層內之表面下傳播。
  6. 如請求項5所述之方法，其中：該橢圓形光束點包含位於該壓縮表面層上的長軸及短軸，使得該長軸對準於一刻劃方向；以及 該橢圓形光束點之該短軸的寬度b由下列式子決定出： 其中：a為該橢圓形光束點之該長軸之長度；P為該雷射光束之功率；Imax為最大可容允雷射功率密度；以及v為該強化玻璃基板之該表面上的該冷卻噴流以及該雷射光束之刻劃速度。
  7. 如請求項1所述之方法，其中：該冷卻噴流是在一穩定溫度下操作，該穩定溫度小於一環境溫度；以及由該冷卻噴流產生之冷卻點的直徑d由下列式子決定出： 其中：l為層之深度值；D為該強化玻璃基板的熱擴散度；以及v為該強化玻璃基板之該表面上的該冷卻噴流 以及該雷射光束之刻劃速度。
  8. 如請求項1所述之方法，其中形成該第一以及第二缺損包含：將具約90度至130度範圍內的角度一錐形鑽石刻劃尖端施加至該強化玻璃基板的該表面。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該錐形鑽石刻劃尖端以5至20牛頓之間的力量以及約1度至約20度範圍內的拖曳角度施加至該強化玻璃基板的該表面。
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