TW201921464A - 劃線加工方法及劃線加工裝置 - Google Patents

劃線加工方法及劃線加工裝置

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Abstract

本發明之課題在於即使為厚度較厚之玻璃基板，亦可藉由1次掃描之雷射加工於玻璃基板形成劃線。 本發明之劃線加工方法係對玻璃基板G進行劃線加工之方法，且具備藉由照射雷射光於平面方向斷續進行玻璃基板G之內部加工而形成劃線31之劃線形成步驟。排列於雷射光之光軸上之複數個聚光點位於玻璃基板G之內部。複數個聚光點中最靠近與雷射照射之面為相反側之面之第1聚光點之光束強度，高於複數個其他聚光點之光束強度。

Description

劃線加工方法及劃線加工裝置
本發明係關於劃線加工方法及劃線加工裝置，尤其係關於藉由使用雷射裝置之脈衝於平面方向斷續進行玻璃基板之內部加工而形成劃線之方法及裝置。
作為對玻璃基板進行劃線加工之方法，已知有雷射加工。雷射加工中，例如使用紅外線皮秒雷射。該情形時，已知有藉由於平面方向斷續進行利用雷射脈衝之內部加工而形成複數個雷射熔絲，從而形成劃線之方法(例如參照專利文獻1)。 專利文獻1所示之技術中，收斂雷射光束係由具有以於基板內產生自收斂之結果產生熔絲之方式選擇之能量及脈衝持續時間之脈衝所構成。且，藉由複數條熔絲，形成用以劈開基板之劃線。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2013-536081號公報
[發明所欲解決之問題]
進行利用雷射加工之熔絲形成之劃線加工之情形時，一般而言，使雷射光之光束腰位於玻璃基板之上方或下方，雷射光自收斂之長度為數百µm左右。因此，如為厚度較厚之玻璃基板(例如厚度為2.5 mm以上)，無法藉由1次掃描之雷射加工而加工遍及玻璃基板厚度方向整體之劃線。
本發明之目的係即使為厚度較厚之玻璃基板，亦可藉由1次掃描之雷射加工而形成遍及玻璃基板之厚度方向整體之劃線。 [解決問題之技術手段]
以下，作為用以解決問題之方法，說明複數個態樣。該等態樣可視需要任意組合。 本發明之一觀點之劃線加工方法係對玻璃基板進行劃線加工之方法，且具備下述步驟。 ◎藉由照射雷射光於平面方向斷續進行玻璃基板之內部加工而形成劃線之劃線形成步驟。 上述步驟中，排列於雷射之光軸上之複數個聚光點位於玻璃基板之內部。又，複數個聚光點中最靠近與雷射照射之面為相反側面之第1聚光點之光束強度，高於複數個其他聚光點之光束強度。 該方法中，藉由將最靠近玻璃基板G之底面之聚光點之峰值強度設為高於其他聚光點之峰值強度，可於玻璃基板之底面附近確實形成加工痕跡，即使為厚度較厚之玻璃基板，亦可進行遍及玻璃基板之厚度方向整體之內部加工。
複數個其他聚光點之光束強度亦可均一。 該方法中，可於玻璃基板之內部均等地形成沿光軸排列之複數個加工痕跡。
第1聚光點之光束強度亦可為複數個其他聚光點之光束強度之1.8～2.8倍。
於劃線形成步驟中，亦可使用非球面透鏡形成複數個聚光點。 該方法中，藉由簡單之構造實現上述加工方法。
於劃線形成步驟中，亦可使用空間光調變器及聚光透鏡形成複數個聚光點。
本發明之另一觀點之劃線加工方法具備雷射裝置、及使雷射裝置執行上述劃線加工方法之控制部。 [發明之效果]
本發明之劃線加工方法及劃線加工裝置中，即使為厚度較厚之基板，亦可藉由1次掃描之雷射加工於遍及厚度方向整體之玻璃基板形成劃線。
1.第1實施形態 (1)整體構成 圖1係顯示本發明之一實施形態之玻璃基板切斷用雷射加工裝置1之整體構成。圖1係本發明之第1實施形態之雷射加工裝置之模式圖。 雷射加工裝置1係用以對玻璃基板G進行全切割加工之裝置。 玻璃基板G為鈉玻璃，厚度例如為2.5 mm以上。
雷射加工裝置1具備雷射裝置3。雷射裝置3具有用以對玻璃基板G照射雷射光之雷射振盪器15，及雷射控制部17。雷射振盪器15例如係波長為340～1100 nm之皮秒雷射。雷射控制部17可控制雷射振盪器15之驅動及雷射功率。另，雷射之波長係以透過玻璃基板G之方式選擇，雷射功率係以於玻璃基板內之聚光點非線性吸收雷射之方式選擇。 雷射裝置3具有將雷射光傳送至後述之機械驅動系統之傳送光學系統5。傳送光學系統5例如具有聚光透鏡19、複數個鏡(未圖示)、及稜鏡(未圖示)等。 聚光透鏡19為非球面透鏡，對通過透鏡之入射光產生分散之焦點圖案。即，聚光透鏡19係作為產生複數個不同焦點之分散焦點透鏡發揮功能。 雷射加工裝置1具有藉由使透鏡之位置朝光軸方向移動，而變更雷射光之聚光角之驅動機構11。
雷射加工裝置1具有載置玻璃基板G之加工台7。加工台7係藉由台驅動部13移動。台驅動部13具有使加工台7相對於床部(未圖示)於水平方向移動之移動裝置(未圖示)。移動裝置為具有導軌、馬達等之眾所周知之機構。
雷射加工裝置1具備控制部9。控制部9為具有處理器(例如CPU(Central Processing Unit：中央處理單元))、記憶裝置(例如ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)、HDD(Hard Disk Drive：硬碟驅動器)、SSD(Solid State Drive：固態驅動機)等)、各種介面(例如A/D轉換器、D/A轉換器、通信介面等)之電腦系統。控制部9藉由執行儲存於記憶部(對應於記憶裝置之記憶區域之一部分或全部)之程式，而進行各種控制動作。 控制部9可以單一之處理器構成，亦可由用以進行各控制而獨立之複數個處理器構成。
控制部9可控制雷射控制部17。控制部9可控制驅動機構11。控制部9可控制台驅動部13。
雖未圖示，但於控制部9連接有用以檢測玻璃基板G之大小、形狀及位置之感測器、用以檢測各裝置之狀態之感測器及開關、以及資訊輸入裝置。
(2)劃線加工方法 使用圖2～圖5，說明利用雷射加工裝置1之劃線加工方法。圖2係用以說明利用脈衝加工之劃線形成步驟之玻璃基板之俯視圖。圖3係圖2之部分放大圖。圖4係顯示相對於自光束腰之距離之玻璃內部之峰值強度之分佈之曲線圖。
劃線加工方法具備下述步驟。 ◎藉由使用雷射裝置3之脈衝P於平面方向斷續進行玻璃基板G之內部加工，而形成劃線31之劃線形成步驟 因此，如圖4所示，脈衝P之光束腰BW位於玻璃基板之內部。 該方法中，藉由於平面方向之不同位置依序進行雷射裝置3之1次掃描，即使為較厚之玻璃基板G亦可形成劃線31。
圖4係顯示排列於光軸上之複數個峰值。該等峰值對應於複數個聚光點。 該方法中，藉由於各聚光點非線形吸收雷射光，而於玻璃基板之內部形成沿光軸排列之複數個加工痕跡。 如此，藉由排列於光軸上之複數個聚光點，可遍及玻璃基板G之厚度方向整體吸收雷射能，可於各點處於厚度方向整體形成加工痕跡。其結果，加工痕跡於玻璃基板G之表面間延伸。即，玻璃基板G之加工深度變長，玻璃基板G之加工效率較佳。
複數個聚光點之強度均一。因此，可於玻璃基板G之內部均等地形成沿光軸排列之複數個加工痕跡。 聚光點之數量未特別限定，但較佳為以玻璃基板之厚度為100～500 µm之間隔形成。另，形成於複數個各聚光點之加工痕跡互相重疊之情形時，形成遍及玻璃基板G之厚度方向整體之均一的加工痕跡。
圖4中，顯示於玻璃基板G之底面(與雷射照射之面為相反側之面)附近配置光束腰BW之情形之沿雷射光之光軸(玻璃基板之厚度方向)之峰值強度之分佈。該情形時，最靠近玻璃基板G之底面之聚光點之峰值強度為玻璃基板G內部之其他聚光點之峰值強度之約2倍。倍率之範圍較佳為1.8～2.8倍。另，此處所謂之峰值強度係表示各測定位置之光束剖面之最高光束強度，至少於聚光點處，光軸上之光束強度為峰值強度。 說明劃線31之加工條件之一例。 脈衝能較佳為200 μJ以上，例如為400 μJ。 構成劃線31之脈衝照射位置S1之間距D1為1～5 μm之範圍，例如為3 μm。
藉由將最靠近玻璃基板G之底面之聚光點之峰值強度設為高於其他聚光點之峰值強度，即使於玻璃基板之底面附近仍可確實形成加工痕跡，且即使為厚度較厚之玻璃基板，亦可進行遍及玻璃基板之厚度方向整體之內部加工。
2.第2實施形態 圖5係第2實施形態之雷射加工裝置之模式圖。 雷射加工裝置1A具有調變自雷射裝置3出射之雷射光之空間光調變器21及聚光透鏡22。空間光調變器21例如為反射型，亦可為反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon，液晶覆矽)之空間光調變器(SLM：Spatial Light Modulator)。空間光調變器21將自水平方向入射之雷射光進行調變，且向下方反射。 聚光透鏡22將由空間光調變器21調變後之雷射光聚光而照射於玻璃基板G。聚光透鏡22為形成1個焦點之透鏡，例如為球面透鏡。
雷射加工裝置1A具有驅動部23。驅動部23對空間光調變器21之各像素電極施加特定電壓，使特定之調變圖案顯示於液晶層，藉此將雷射光以空間光調變器21依照所需進行調變。此處，將顯示於液晶層之調變圖案例如基於欲形成加工痕跡之位置、照射之雷射光之波長、加工對象物之材料、及傳送光學系統5或加工對象物之折射率等預先導出，且記憶於控制部9。 根據空間光調變器21之調變圖案，任意調整藉由空間光調變器21及聚光透鏡22形成之聚光點之數量、位置及光束強度。 藉由空間光調變器21，實現與第1實施形態相同之雷射加工。
3.其他實施形態 以上已對本發明之一實施形態進行說明，但本發明並非限定於上述實施形態，可於不脫離發明主旨之範圍內進行各種變更。尤其，本說明書所記載之複數個實施例及變形例可視需要任意組合。 上述實施形態中，於玻璃基板G上將劃線31形成為環狀，但劃線亦可為環狀以外之形狀。 [產業上之可利用性]
本發明可廣泛應用於藉由使用雷射裝置之脈衝於平面方向斷續進行遍及玻璃基板之厚度方向整體之內部加工而形成劃線之方法及裝置。
1‧‧‧雷射加工裝置
3‧‧‧雷射裝置
5‧‧‧傳送光學系統
7‧‧‧加工台
9‧‧‧控制部
11‧‧‧驅動機構
13‧‧‧台驅動部
15‧‧‧雷射振盪器
17‧‧‧雷射控制部
19‧‧‧聚光透鏡
21‧‧‧空間光調變器
22‧‧‧聚光透鏡
23‧‧‧驅動部
31‧‧‧劃線
BW‧‧‧光束腰
D1‧‧‧間距
G‧‧‧玻璃基板
P‧‧‧脈衝
S1‧‧‧脈衝照射位置
圖1係本發明之第1實施形態之雷射加工裝置之模式圖。 圖2係用以說明利用脈衝加工之劃線形成步驟之玻璃基板之俯視圖。 圖3係圖2之部分放大圖。 圖4係顯示相對於自光束腰之距離之玻璃內部之峰值強度之分佈之曲線圖。 圖5係第2實施形態之雷射加工裝置之模式圖。

Claims (7)

  1. 一種劃線加工方法，其係對玻璃基板進行劃線加工之方法，且 具備藉由照射雷射光於平面方向斷續進行玻璃基板之內部加工而形成劃線之劃線形成步驟， 排列於上述雷射之光軸上之複數個聚光點位於上述玻璃基板之內部， 上述複數個聚光點中最靠近與雷射照射之面為相反側面之第1聚光點之光束強度，高於複數個其他聚光點之光束強度。
  2. 如請求項1之劃線加工方法，其中上述複數個其他聚光點之光束強度均一。
  3. 如請求項1之劃線加工方法，其中上述第1聚光點之光束強度為上述複數個其他聚光點之光束強度之1.8～2.8倍。
  4. 如請求項2之劃線加工方法，其中上述第1聚光點之光束強度為上述複數個其他聚光點之光束強度之1.8～2.8倍。
  5. 如請求項1至4中任一項之劃線加工方法，其中於上述劃線形成步驟中，使用非球面透鏡形成上述複數個聚光點。
  6. 如請求項1至4中任一項之劃線加工方法，其中於上述劃線形成步驟中，使用空間光調變器及聚光透鏡形成上述複數個聚光點。
  7. 一種劃線加工裝置，其具備： 雷射裝置；及 使上述雷射裝置執行如請求項1至6中任一項之劃線加工方法之控制部。
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