TW201728393A - 雷射加工方法 - Google Patents

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Abstract

一種利用雷射束的傾斜角的雷射加工方法。上述雷射加工方法是向堆載於平台的加工對象物的邊緣部分照射雷射束而去除上述邊緣部分的方法，上述雷射加工方法包括如下步驟：使上述雷射束通過聚焦透鏡的步驟；以及將通過上述聚焦透鏡的上述雷射束中的包括相對於上述聚焦透鏡的中心軸傾斜的外表面的傾斜光束照射至上述加工對象物的邊緣的步驟；且與上述傾斜光束的外表面對應地傾斜加工上述加工對象物的邊緣部分。

Description

使用雷射光束之傾角的雷射處理方法
本發明是有關於一種利用雷射束的傾斜角的雷射加工方法，詳細而言，有關於一種利用通過聚焦透鏡的雷射束的傾斜角對加工對象物進行加工的雷射加工方法。
雷射加工裝置是利用光學系統向加工對象物照射自雷射光源出射的雷射束，藉由照射此種雷射束而對加工對象物執行如標記（marking）、曝光（exposure）、蝕刻（etching）、沖孔（punching）、刻劃（scribing）、切割（dicing）等的加工作業。
於對加工對象物進行加工時，為了使切割面垂直，主要使用遠心透鏡（telecentric lens）。於此情形時，雷射束垂直地入射至加工對象物的表面，因此垂直地實現切割，且因雷射束垂直地入射而於欲僅對積層構件中的上部構件進行加工的情形時，會對下部材料造成損傷。
並且，於欲在加工對象物形成溝槽（trench）的情形時，雷射束的強度（intensity）的形態通常呈高斯（Gaussian）光束形態，因此於對具有存在於光學上脫離景深（DOF：depth of field）的區域的厚度的加工對象物進行加工時，切割面會傾斜。切割面的傾斜會於後續組裝等製程中引起因尺寸產生的問題等。
[發明欲解決的課題] 本發明的一實施例提供一種於形成為積層型的加工對象物中，可僅去除上部構件的邊緣部分的雷射加工方法。
並且，本發明的一實施例提供一種於對加工對象物進行溝槽加工時，可相對於平台垂直地對切割面進行加工的雷射加工方法。 [解決課題的手段]
本發明的一實施例的雷射加工方法是向堆載於平台的加工對象物的邊緣部分照射雷射束而去除上述邊緣部分，上述雷射加工方法包括如下步驟：使上述雷射束通過聚焦透鏡的步驟；以及將通過上述聚焦透鏡的上述雷射束中的包括相對於上述聚焦透鏡的中心軸傾斜的外表面的傾斜光束照射至上述加工對象物的邊緣的步驟；且與上述傾斜光束的外表面對應地傾斜加工上述加工對象物的邊緣部分。
上述聚焦透鏡可包括F-theta透鏡。
上述加工對象物可包括依次積層至上述平台的第一構件及第二構件。
上述第二構件能夠以覆蓋上述第一構件的方式設置，上述第二構件具有大於上述第一構件的尺寸。
上述傾斜光束可照射至上述第二構件的邊緣部分。
上述第一構件可不暴露於通過上述聚焦透鏡的上述雷射束。
上述第一構件及第二構件可包括玻璃基板及附著於上述玻璃基板上的薄膜層。
上述第一構件及第二構件可包括軟性印刷電路板（FPCB：Flexible Printed Circuit Board）及設置於上述軟性印刷電路板上的印刷電路板。
上述雷射束的輸出可為1瓦（W）至4 W。
上述平台可沿平行或垂直於上述加工對象物的表面的方向移動。
本發明的一實施例的雷射加工方法是向堆載於平台的加工對象物照射雷射束而形成溝槽（trench），上述雷射加工方法包括如下步驟：以自聚焦透鏡的中心軸向第一方向傾斜的方式入射上述雷射束的步驟；藉由上述雷射束通過上述聚焦透鏡而形成包括相對於上述加工對象物垂直地形成的第一垂直面的第一傾斜光束的步驟；將上述第一傾斜光束照射至上述加工對象物而形成上述溝槽的一部分的步驟；以自上述聚焦透鏡的中心軸向第二方向傾斜的方式入射上述雷射束的步驟；藉由上述雷射束通過上述聚焦透鏡而形成包括相對於上述加工對象物垂直地形成的第二垂直面的第二傾斜光束的步驟；以及將上述第二傾斜光束照射至上述加工對象物而完成上述溝槽的步驟。
上述第二方向可與上述第一方向為相反方向。
上述溝槽可包括與上述第一傾斜光束的第一垂直面對應的第一溝槽面、及與上述第二傾斜光束的第二垂直面對應的第二溝槽面。
上述第一方向及第二方向可相對於上述聚焦透鏡的中心軸傾斜5°至10°。
上述聚焦透鏡可包括F-theta透鏡。
上述加工對象物可包括基板及積層於上述基板的模塑層，上述溝槽形成至上述模塑層。
上述平台可沿平行或垂直於上述加工對象物的表面的方向移動。 [發明效果]
根據本發明的實施例，可利用藉由使雷射束通過聚焦透鏡而產生的傾斜光束，於積層構件中不損傷下部構件而僅去除上部構件的邊緣部分。
並且，可調節入射至聚焦透鏡的雷射束的入射角度而於對加工對象物進行溝槽加工時，相對於平台垂直地加工切割面。
以下，參照隨附圖式，詳細地對本發明的實施例進行說明，以便在本發明所屬的技術領域內具有常識者可容易地實施。然而，本發明能夠以各種不同的形態實現，並不限定於此處所說明的實施例。另外，為了明確地說明本發明，於圖中省略與說明無關的部分，且於整篇說明書中，對相似的部分標註相似的符號。
於整篇說明書中，在記載為某個部分與另一部分“連接”時，不僅包括“直接連接”的情形，而且亦包括於其等中間介隔其他元件而“電連接”的情形。並且，於記載為某個部分“包括”某個構成要素時，若無特別相反的記載，則是指可更包括其他構成要素，並非是指排除其他構成要素。
圖1是概略性地表示本發明的一實施例的雷射加工裝置100的圖。
參照圖1，雷射加工裝置100利用雷射束L對堆載於平台S的加工對象物W進行加工。雷射加工裝置100包括雷射光源110、光束傳輸系統120、掃描儀130及聚焦透鏡140。
雷射光源110是指射出雷射束L的單元，此種雷射光源110可根據產生雷射束L的物質的種類而分為氣體雷射光源、液體雷射光源、固體雷射光源等各種雷射光源。並且，雷射光源110例如可射出脈衝型雷射束，但並不限定於此，亦可根據加工作業的種類而射出連續波型雷射束。並且，由雷射光源110射出的雷射束L的輸出可為約1 W至4 W。
光束傳輸系統120用以沿特定的行進路徑傳輸自雷射光源110射出的雷射束L，例如可包括多個鏡面或光纖等。
掃描儀130發揮如下作用：藉由將雷射束L掃描至加工對象物W上而對加工對象物W執行特定的加工作業。例如，可使用二維檢流計（galvanometer），上述二維檢流計與加工對象物W的表面平行，沿彼此垂直的x軸方向與y軸方向掃描雷射束L。此種二維檢流計微細地控制雷射束L的掃描位置，藉此可提高雷射加工作業的精確度。掃描儀130可使雷射束L位於加工區域，可對雷射束L的線運動進行控制。並且，掃描儀130可調節入射至聚焦透鏡140的雷射束L的入射角度。
為了對加工對象物W執行特定的加工作業，平台S亦可沿x軸方向及y軸方向移動。不僅可藉由掃描儀130掃描雷射束L，而且可藉由移動平台S而對更廣的範圍的區域執行加工作業。並且，於藉由平台S而移動加工對象物W的期間，掃描儀130亦可對加工對象物W執行加工作業。於此情形時，可於掃描儀130及平台S連接位置追蹤單元（未圖示），位置追蹤單元可追蹤堆載於平台S的加工對象物W的位置而向掃描儀130傳輸加工對象物W的位置資訊。
可於掃描儀130與加工對象物W之間設置聚焦透鏡140。此種聚焦透鏡140可發揮如下作用：調節雷射束L的焦點，以便經由掃描儀130的雷射束L可聚焦至加工對象物W的所期望的位置。並且，聚焦透鏡140可包括F-theta透鏡。
圖2a及圖2b是概略性地表示於依次積層有玻璃基板及薄膜層的加工對象物W，利用通過遠心透鏡（telecentric lens）的雷射束La對加工對象物W進行加工的情況的圖。
參照圖2a，於如液晶顯示裝置（LCD：Liquid Crystal Display）或有機發光二極體（OLED：Organic Light Emitting Diode）的元件的情形時，可於玻璃基板210上附著有薄膜層220。薄膜層220可包括偏光板等。薄膜層220能夠以覆蓋玻璃基板210的方式設置，薄膜層220具有大於玻璃基板210的尺寸。因此，薄膜層220的邊緣部分會暴露於玻璃基板210的面的外側部分，需對所暴露的薄膜層220的邊緣部分進行切割。通過遠心透鏡的雷射束La可入射至暴露於玻璃基板210的面的外側部分的薄膜層220的邊緣部分。
參照圖2a及圖2b，於雷射束La入射於暴露於玻璃基板210的面的外側部分的薄膜層220的邊緣部分後，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而沿y軸方向移動雷射束La、或沿y軸方向移動平台S，藉此可切割薄膜層220的邊緣部分。然而，因雷射束La垂直地入射至薄膜層220的表面而雷射束La亦會入射至玻璃基板210，因此會於玻璃基板210上產生損傷區域D。
圖3a是概略性地表示藉由使雷射束L通過聚焦透鏡140而產生的傾斜光束L1、L2的圖。
參照圖3a，自掃描儀（圖1的130）出射的雷射束L入射至聚焦透鏡140。若雷射束L通過聚焦透鏡140，則可出射包括相對於聚焦透鏡140的中心軸A傾斜的外表面的傾斜光束L1、L2。傾斜光束L1、L2相對於聚焦透鏡140的中心軸A傾斜的傾斜角θ1 可為約5°至10°。
圖3b及圖3c是概略性地表示於依次積層有玻璃基板210及薄膜層230的加工對象物W，利用傾斜光束L1而僅對薄膜層230的邊緣部分進行加工的情況的圖。
參照圖3b及圖3c，為了切割暴露於玻璃基板210的面的外側部分的薄膜層230的邊緣部分，可向薄膜層230的邊緣部分照射藉由聚焦透鏡（圖3a的140）而聚光的傾斜光束L1、L2中的一個傾斜光束L1。於傾斜光束L1入射至薄膜層230的邊緣部分後，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而沿y軸方向移動傾斜光束L1、或沿y軸方向移動平台S，藉此可切割薄膜層220的邊緣部分。可與傾斜光束L1的傾斜的外表面對應地傾斜加工所切割的薄膜層230的切割面。
傾斜光束L1相對於聚焦透鏡140的中心軸A傾斜固定的傾斜角θ1 ，因此玻璃基板210不會暴露於傾斜光束L1。因此，於利用傾斜光束L1切割薄膜層230的情形時，玻璃基板210不會受損。
另一方面，於設備的精確度較低的情形時，於在切割薄膜層230的邊緣部分後向玻璃基板210照射傾斜光束L1時，亦可防止如下情形：因傾斜光束L1的傾斜角而雷射束變大，從而損傷玻璃基板210。雷射束L的輸出可為1 W至4 W。具有上述範圍的輸出的雷射束L可切割薄膜層230的邊緣部分，於傾斜光束L1照射至玻璃基板210的情形時，亦不會損傷玻璃基板210。
並且，為了向薄膜層230照射傾斜光束L1，平台S可沿垂直於加工對象物W、即薄膜層230的表面的方向即z軸方向移動。
圖4a及圖4b是概略性地表示於依次積層有軟性印刷電路板310、印刷電路板320及模塑層330的加工對象物W，利用通過遠心透鏡（telecentric lens）的雷射束La對加工對象物W進行加工的情況的圖。
參照圖4a，於軟性印刷電路板310上，可依次設置有印刷電路板320及模塑層330。會因軟性印刷電路板310的柔軟性而需切割印刷電路板320的邊緣部分。通過遠心透鏡的雷射束La可入射至印刷電路板320的邊緣部分。
參照圖4a及圖4b，於雷射束La入射至印刷電路板320的邊緣部分後，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而沿y軸方向移動雷射束La、或沿y軸方向移動平台S，藉此可切割印刷電路板320的邊緣部分。然而，因雷射束La垂直地入射至印刷電路板320的表面而雷射束La亦可入射至軟性印刷電路板310，因此會於軟性印刷電路板310上產生損傷區域D。
圖5a及圖5b是概略性地表示於依次積層有軟性印刷電路板310、印刷電路板340及模塑層330的加工對象物W，利用傾斜光束L1而僅對印刷電路板340的邊緣部分進行加工的情況的圖。
參照圖5a及圖5b，為了切割印刷電路板340的邊緣部分，可向印刷電路板340的邊緣部分照射藉由聚焦透鏡（圖3a的140）而聚焦的傾斜光束（圖3a的L1、L2）中的一個傾斜光束L1。於傾斜光束L1入射於印刷電路板340的邊緣部分後，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而沿y軸方向移動傾斜光束L1、或沿y軸方向移動平台，藉此可切割印刷電路板340的邊緣部分。可與傾斜光束L1的傾斜的外表面對應地傾斜加工所切割的印刷電路板340的切割面。
傾斜光束L1相對於聚焦透鏡（圖3a的140）的中心軸（圖3a的A）傾斜固定的傾斜角（圖3a的θ1 ），因此軟性印刷電路板310不會暴露於傾斜光束L1。因此，於利用傾斜光束L1切割印刷電路板340的情形時，軟性印刷電路板310不會受損。
另一方面，於設備的精確度較低的情形時，於在切割印刷電路板340的邊緣部分後傾斜光束L1照射至軟性印刷電路板310時，亦可防止如下情形：因傾斜光束L1的傾斜角而雷射束變大，從而軟性印刷電路板310受損。雷射束L的輸出可為1 W至4 W。具有上述範圍的輸出的雷射束L可切割軟性印刷電路板310的邊緣部分，於傾斜光束L1照射至軟性印刷電路板310的情形時，亦可不損傷軟性印刷電路板310。
並且，為了向印刷電路板340照射傾斜光束L1，平台可沿垂直於加工對象物W、即印刷電路板340的表面的方向即z軸方向移動。
圖6a及圖6b是概略性地表示利用通過聚焦透鏡140的雷射束於加工對象物形成溝槽（trench）的情況的圖。
參照圖6a及圖6b，於平台S上設置依次積層的基板410及模塑層420，使自掃描儀（圖1的130）出射的雷射束L通過聚焦透鏡140。若雷射束L通過聚焦透鏡140，則可出射包括相對於聚焦透鏡140的中心軸A傾斜的外表面的傾斜光束Lb。
於將傾斜光束Lb照射至設置於基板410上的模塑層420後，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而沿y軸方向移動傾斜光束Lb、或沿y軸方向移動平台S，藉此可於模塑層420形成溝槽。藉由傾斜光束Lb而形成的溝槽的外表面可不垂直於基板410的表面，可具有傾斜角。於在模塑層420形成溝槽後，可於溝槽塗佈導電性物質、或藉由濺鍍（sputtering）而形成導電性覆膜，所加工的溝槽的外表面需根據情形而垂直於基板410的表面。
圖7a至圖7c是概略性地表示使雷射束L傾斜地入射至聚焦透鏡140而於加工對象物W形成溝槽的過程的圖。
參照圖7a，首先於平台S上設置依次積層的基板410及模塑層430。
參照圖7b，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而以自聚焦透鏡140的中心軸A向第一方向傾斜的方式入射雷射束L。第一方向可為x軸的正方向，傾斜地入射的雷射束L與中心軸A形成的傾斜角θ2 可為5°至10°。
若雷射束L通過聚焦透鏡140，則可形成包括相對於模塑層430的表面垂直地形成的第一垂直面的第一傾斜光束L'。於將第一傾斜光束L'照射至設置於基板410上的模塑層430後，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而沿y軸方向移動第一傾斜光束L'、或沿y軸方向移動平台S，藉此可於模塑層430形成溝槽。於模塑層430a加工而成的面可為第一溝槽面435。第一溝槽面435與第一傾斜光束L'的第一垂直面對應而形成，第一溝槽面435可與基板410的表面呈垂直。
參照圖7c，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而以自聚焦透鏡140的中心軸A向第二方向傾斜的方式入射雷射束L。第二方向可與第一方向為相反方向，第二方向可為x軸的負方向。並且，傾斜地入射的雷射束L與中心軸A形成的傾斜角θ2 可為5°至10°。
若雷射束L通過聚焦透鏡140，則可形成包括相對於模塑層430的表面垂直地形成的第二垂直面的第二傾斜光束L''。於將第二傾斜光束L''照射至設置於基板410上的模塑層430後，藉由驅動掃描儀（圖1的130）而沿y軸方向移動第二傾斜光束L''、或沿y軸方向移動平台S，藉此可於模塑層430形成溝槽。於模塑層430b加工而成的面可為第二溝槽面436。第二溝槽面436與第二傾斜光束L''的第二垂直面對應而形成，第二溝槽面436可與基板410的表面呈垂直。
上述實施例的利用雷射束的傾斜角的雷射加工方法可利用藉由使雷射束通過聚焦透鏡而產生的傾斜光束，於積層構件中不損傷下部構件而僅去除上部構件的邊緣部分。並且，於調節入射至聚焦透鏡的雷射束的入射角度而對加工對象物進行溝槽加工時，可相對於平台垂直地加工切割面。
本發明的上述說明僅為示例，於本發明所屬的技術領域內具有常識者應可理解，可不變更本發明的技術思想或必要特徵而容易地變形為其他具體形態。因此，以上所記述的實施例應理解為於所有方面均為示例，並不具有限定性。例如，說明為單一形態的各構成要素可分散實施，相同地，說明為分散形態的構成要素亦能夠以結合的形態實施。
相比上述詳細說明而由下文將述的申請專利範圍界定本發明的範圍，應解釋為根據申請專利範圍的含義、範圍及其等同的概念導出的所有變更或變形的形態均包括於本發明的範圍內。
100‧‧‧雷射加工裝置
110‧‧‧雷射光源
120‧‧‧光束傳輸系統
130‧‧‧掃描儀
140‧‧‧聚焦透鏡
210‧‧‧玻璃基板
220、230‧‧‧薄膜層
310‧‧‧軟性印刷電路板
320、340‧‧‧印刷電路板
330、420、430、430a、430b‧‧‧模塑層
410‧‧‧基板
435‧‧‧第一溝槽面
436‧‧‧第二溝槽面
A‧‧‧中心軸
D‧‧‧損傷區域
L、La‧‧‧雷射束
L'‧‧‧第一傾斜光束
L''‧‧‧第二傾斜光束
L1、L2、Lb‧‧‧傾斜光束
S‧‧‧平台
W‧‧‧加工對象物
θ1、θ2‧‧‧傾斜角
圖1是概略性地表示本發明的一實施例的雷射加工裝置的圖。 圖2a及圖2b是概略性地表示於依次積層有玻璃基板及薄膜層的加工對象物，利用通過遠心透鏡（telecentric lens）的雷射束對加工對象物進行加工的情況的圖。 圖3a是概略性地表示藉由使雷射束通過聚焦透鏡而產生的第一傾斜光束及第二傾斜光束的圖。 圖3b及圖3c是概略性地表示於依次積層有玻璃基板及薄膜層的加工對象物，利用傾斜光束而僅對薄膜層的邊緣部分進行加工的情況的圖。 圖4a及圖4b是概略性地表示於依次積層有軟性印刷電路板、印刷電路板及模塑層的加工對象物，利用通過遠心透鏡（telecentric lens）的雷射束對加工對象物進行加工的情況的圖。 圖5a及圖5b是概略性地表示於依次積層有軟性印刷電路板、印刷電路板及模塑層的加工對象物，利用傾斜光束而僅對印刷電路板的邊緣部分進行加工的情況的圖。 圖6a及圖6b是概略性地表示利用通過聚焦透鏡的雷射束於加工對象物形成溝槽的情況的圖。 圖7a至圖7c是概略性地表示使雷射束傾斜地入射至聚焦透鏡而於加工對象物形成溝槽的過程的圖。
100‧‧‧雷射加工裝置
110‧‧‧雷射光源
120‧‧‧光束傳輸系統
130‧‧‧掃描儀
140‧‧‧聚焦透鏡
L‧‧‧雷射束
S‧‧‧平台
W‧‧‧加工對象物

Claims (17)

  1. 一種雷射加工方法，其向堆載於平台的加工對象物的邊緣部分照射雷射束而去除所述邊緣部分，所述雷射加工方法包括如下步驟： 使所述雷射束通過聚焦透鏡的步驟；以及 將通過所述聚焦透鏡的所述雷射束中的包括相對於所述聚焦透鏡的中心軸傾斜的外表面的傾斜光束照射至所述加工對象物的邊緣的步驟；且 與所述傾斜光束的外表面對應地傾斜加工所述加工對象物的邊緣部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雷射加工方法，其中所述聚焦透鏡包括F-theta透鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的雷射加工方法，其中所述加工對象物包括依次積層至所述平台的第一構件及第二構件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的雷射加工方法，其中所述第二構件以覆蓋所述第一構件的方式設置，所述第二構件具有大於所述第一構件的尺寸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的雷射加工方法，其中所述傾斜光束照射至所述第二構件的邊緣部分。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的雷射加工方法，其中所述第一構件不暴露於通過所述聚焦透鏡的所述雷射束。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的雷射加工方法，其中所述第一構件及第二構件包括玻璃基板及附著於所述玻璃基板上的薄膜層。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的雷射加工方法，其中所述第一構件及第二構件包括軟性印刷電路板及設置於所述軟性印刷電路板上的印刷電路板。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的雷射加工方法，其中所述雷射束的輸出為1 W至4 W。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的雷射加工方法，其中所述平台沿平行或垂直於所述加工對象物的表面的方向移動。
  11. 一種雷射加工方法，其向堆載於平台的加工對象物照射雷射束而形成溝槽，所述雷射加工方法包括如下步驟： 以自聚焦透鏡的中心軸向第一方向傾斜的方式入射所述雷射束的步驟； 藉由所述雷射束通過所述聚焦透鏡而形成包括相對於所述加工對象物垂直地形成的第一垂直面的第一傾斜光束的步驟； 將所述第一傾斜光束照射至所述加工對象物而形成所述溝槽的一部分的步驟； 以自所述聚焦透鏡的中心軸向第二方向傾斜的方式入射所述雷射束的步驟； 藉由所述雷射束通過所述聚焦透鏡而形成包括相對於所述加工對象物垂直地形成的第二垂直面的第二傾斜光束的步驟；以及 將所述第二傾斜光束照射至所述加工對象物而完成所述溝槽的步驟。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的雷射加工方法，其中所述第二方向與所述第一方向為相反方向。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的雷射加工方法，其中所述溝槽包括與所述第一傾斜光束的第一垂直面對應的第一溝槽面、及與所述第二傾斜光束的第二垂直面對應的第二溝槽面。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的雷射加工方法，其中所述第一方向及第二方向相對於所述聚焦透鏡的中心軸傾斜5°至10°。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的雷射加工方法，其中所述聚焦透鏡包括F-theta透鏡。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的雷射加工方法，其中所述加工對象物包括基板及積層於所述基板的模塑層，所述溝槽形成至所述模塑層。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的雷射加工方法，其中所述平台沿平行或垂直於所述加工對象物的表面的方向移動。
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