TW202142388A - 雷射切割膠體材料的方法 - Google Patents

Abstract

一種雷射切割膠體材料的方法，包含第一中央切割道產生步驟、第一切割道產生步驟、第二切割道產生步驟及邊緣切割步驟。第一中央切割道產生步驟是在預設圖案之第一邊緣上的中央沿著第一切割方向雷射切割產生第一中央切割道。第一切割道產生步驟是第一中央切割道一側雷射切割產生第一切割道。第二切割道產生步驟是在第一中央切割道另一側雷射切割產生少一第二切割道。邊緣切割步驟是降低雷射強度，並分別在預設圖案兩側的預設邊緣區，沿著第一切割方向，或大致垂直於第一切割方向的第二切割方向雷射切割，形成第一邊緣切割道及第二邊緣切割道。

Description

雷射切割膠體材料的方法

本申請案涉及雷射切割領域，尤其是雷射切割膠體材料的方法。

由於軟性膠體材質，例如，矽膠、矽橡膠等，具有可控制的黏性、適用於各種元件轉移的製程中。目前將膠體材料製作為特定的圖案、元件常以熱壓印或是UV壓印製作。然而，由於軟性膠體材料的材料性質特性，可能因為收縮、固化不均勻等，而可能在受壓時產生難以控制之位移，而造成精度不易控制等問題。

另外，若是以切削等方法來進行加工，精度雖較容易控制，但是由於軟性膠體材質本身的黏性，容易黏附殘屑，難以清洗去除，這對於應用於高精密的製程上時容易產生碎屑、容易產生汙染，影響了後續的製程良率，且需要更多設備保養的時間。

在此，為了解決現有技術上的問題，提供一種雷射切割膠體材料的方法。雷射切割膠體材料的方法包含第一中央切割道產生步驟、第一切割道產生步驟、第二切割道產生步驟及邊緣切割步驟。第一中央切割道產生步驟是在預設圖案之第一邊緣上的中央沿著第一切割方向以雷射進行切割產生第一中央切割道。第一切割道產生步驟是在第一邊緣上由第一中央切割道的一側沿著第一切割方向以雷射進行切割產生至少一第一切割道。第二切割道產生步驟是在第一邊緣上由第一中央切割道的另一側沿著第一切割方向以雷射進行切割產生少一第二切割道。邊緣切割步驟是降低該雷射之能量強度，並分別在預設圖案兩側的預設邊緣區，沿著第一切割方向，或與第一切割方向大致垂直的第二切割方向雷射切割，形成至少一第一邊緣切割道及至少一第二邊緣切割道。

在一些實施例中，邊緣切割步驟使用的能量強度為該第一中央切割道產生步驟使用的能量強度之20%至90%。更詳細地，在一些實施例中，雷射的能量強度為0.5至5W。

在一些實施例中，第一切割道與第一中央切割道之間的第一間隔，以及第二切割道與第一中央切割道之間的第二間隔的大小為雷射之雷射束尺寸的20%至90%。進一步地，在一些實施例中，第一切割道產生步驟形成複數個第一切割道，第二切割道產生步驟形成複數個第二切割道，第一切割道彼此之間的間隔為雷射之雷射束尺寸的20%至90%，第二切割道彼此之間的間隔為雷射之雷射束尺寸的20%至90%。

更詳細地，在一些實施例中，雷射的雷射束尺寸為1至30um。

更進一步地，在一些實施例中，第一切割道產生步驟及第二切割道產生步驟是交替地進行。

在一些實施例中，雷射切割膠體材料的方法更包含第二中央切割道產生步驟、第三切割道產生步驟、以及第四切割道產生步驟。第二中央切割道產生步驟是在預設圖案大致垂直於第一邊緣之第二邊緣上的中央位置沿著第二切割方向以雷射進行切割產生第二中央切割道。第二中央切割道大致垂直於第一中央切割道、第一切割道及第二切割道。第三切割道產生步驟是在第二邊緣上由第二中央切割道的一側沿著第二切割方向以雷射進行切割產生至少一第三切割道。第四切割道產生步驟是在第二邊緣上由第二中央切割道的另一側沿著第二切割方向以雷射進行切割產生少一第四切割道。

進一步地，在一些實施例中，第三切割道產生步驟及該第四切割道產生步驟是交替地進行。

在一些實施例中，雷射的波長為300nm至800nm，且雷射的頻率為100至2000kHz。

在上述實施例中，透過先在預設圖案之第一邊緣的中央以雷射進行切割產生第一中央切割道，再透過在第一中央切割道的兩側進行雷射切割，從而能克服切割粉屑堆積的問題。同時，透過在預設邊緣區降低雷射功率，能使得邊緣的輪廓線較為平整。整體而言，能夠減少後續加工的成本、提升產品的良率及降低製程設備的維護成本。

圖1為雷射切割膠體材料的方法的流程圖。圖2為雷射切割膠體材料的方法第一實施例的剖面示意圖。圖3為雷射切割膠體材料的方法第一實施例的平面示意圖。如圖1至圖3所示，第一實施例的雷射切割膠體材料的方法S1包含第一中央切割道產生步驟S10、第一切割道產生步驟S21、第二切割道產生步驟S23及邊緣切割步驟S30。第一中央切割道產生步驟S10是在預設圖案10之第一邊緣11上的中央沿著第一切割方向以雷射L進行切割產生第一中央切割道21。第一切割道產生步驟S21是在第一邊緣11上由第一中央切割道21的一側沿著第一切割方向D1以雷射進行切割產生複數個第一切割道23。第二切割道產生步驟S23是在第一邊緣11上由第一中央切割道21的另一側沿著第一切割方向D1以雷射L進行切割產生複數個第二切割道25。邊緣切割步驟S30是降低雷射L之能量強度，並分別在預設圖案10兩側的預設邊緣區15，沿著第一切割方向D1雷射切割，形成複數個第一邊緣切割道31及複數個第二邊緣切割道33。

如圖2及圖3所示，在此是以X方向為第一切割方向D1，由左向右切割形成第一中央切割道21、第一切割道23、第二切割道25、第一邊緣切割道31、以及第二邊緣切割道33。但這僅為示例，而非用以限制。另外，邊緣切割步驟S30雷射L的能量強度為第一中央切割道產生步驟S10使用之雷射L的能量強度之20%至90%。在本申請案實施例，所使用的雷射L之能量強度為0.5至5W，較佳為1至2W。但這僅為示例，而非限於此，可以依據預設圖案10的大小來進行調整。

現行一般的雷射切割，都是由預設圖案10由左向右、由右到左、由上到下、或是由下到上順序性地進行雷射切割，然而這樣的切割方式，非常容易在一側上堆積切割的粉屑。透過由中央位置開始切割，再依序在兩側分別進行切割，能有效地減少粉屑的堆積。此外，由於雷射啟動時能量較為不穩定，容易造成預設圖案之邊緣輪廓線粗糙不平整的問題。由中央位置開始切割，即使有雷射不穩定的問題，仍能藉由後續的第一切割道產生步驟S21、第二切割道產生步驟S23來達到補強切割。

圖4為雷射切割膠體材料的方法第二實施例的平面示意圖。如圖4所示，同時比對圖3，第二實施例與第一實施例不同之處在於，邊緣切割步驟S30時，雷射L採第一切割方向D1大致垂直的第二切割方向D2，由預設圖案10的第二邊緣13進行雷射切割，在此實施例中，在預設邊緣區15雷射L可以採用如同圖2的方式進行交替切割，能避免粉屑的堆積。雖然圖3、圖4僅繪出上下兩側的預設邊緣區15，但這僅為示例，而非用以限制。實際上也可以是上、下、左、右的邊緣。另外，一般來說，預設邊緣區15的寬度，約為1-10條雷射切割道的寬度，較佳為2-5條。

圖5為雷射切割膠體材料的方法第三實施例的剖面示意圖。如圖5所示，同時比對圖2，在此實施例中，雷射L的切割，是採交替(alternative)的方式進行，在完成第一中央切割道產生步驟S10後，可以先在一側進行第一切割道產生步驟S21，再進行第二切割道產生步驟S23、接著，再進行第一切割道產生步驟S21、第二切割道產生步驟S23。依此方式交替式進行雷射切割，解決了粉屑堆疊的問題。在此，只是為了方便呈現，本領域具有通常知識者能理解，圖2及圖5並未依據實際的比例來繪製。

圖6為雷射切割膠體材料的方法第四實施例的平面示意圖。如圖6所示，同時參考圖1，雷射切割膠體材料的方法第四實施例更包含第二中央切割道產生步驟S40、第三切割道產生步驟S51、以及第四切割道產生步驟S53。第二中央切割道產生步驟S40是在預設圖案10之第二邊緣13上的中央位置沿著第二切割方向D2以雷射進行切割產生第二中央切割道。在此，第二邊緣13大致垂直於第一邊緣11，且第二邊緣13是在預設圖案內部，不包含預設邊緣區15。雖然圖中未標式符號，以避免混亂，但可以理解的是，第二中央切割道是大致垂直於第一中央切割道21、第一切割道23及第二切割道25。類似地，第三切割道產生步驟S51是在第二邊緣13上由第二中央切割道的一側沿著第二切割方向D2以雷射進行切割產生至少一第三切割道。第四切割道產生步驟S53是在第二邊緣13上由第二中央切割道的另一側沿著第二切割方向D2以雷射進行切割產生少第四切割道。

圖6僅為示例，實際上也可以由包含預設邊緣區15的邊緣開始切割，亦可以在左、右兩側也可以預先劃設有預設邊緣區15。可以理解的是，預設圖案10可以透過大致垂直的兩方向進行雷射切割。第四實施例可以採用圖2或圖5的方式進行，而對於其邊緣切割步驟S30，也可以採單方向，或雙方向的切割來進行。在此，大致垂直是指可允許微量的角度偏差，例如1~5度。

圖7為雷射之雷射光束的示意圖。如圖7所示，產生第一切割道與產生第一中央切割道雷射之雷射光束(Laser beam)彼此的範圍部分重疊，如此避免切割時留下凸出的區域。在此，第一切割道23與第一中央切割道21之間的第一間隔(即pitch)，以及第二切割道25與第一中央切割道21之間的第二間隔的大小為雷射之雷射束尺寸的20%至90%，較佳為30至80%。

類似地，第一切割道23彼此之間的間隔為雷射L之雷射束尺寸的20%至90%，較佳為30至80%。第二切割道25彼此之間的間隔為雷射L之雷射束尺寸的20%至90%，較佳為30至80%。在此，雷射L的雷射束尺寸為1至30um，較佳地為5-10um。

進一步地，採用雷射L的波長為300nm至800nm，較佳為350-560nm，且該雷射的頻率為100至2000kHz，較佳為500-1000kHz。另外，切割速度為100-3000mm/s，較佳為500-2000mm/s。

圖8(A)及圖8(B)為第一比較例與實施例的照片。第一比較例與實施例，所採用的雷射波長均為532nm、雷射光束尺寸為10um、雷射功率為1W。第一比較例採傳統雷射切割的方式，由上至下進行切割，而實施例是採由中間位置開始切割，並依據圖5的實施方式交替地切割，最後以50%的雷射功率，在預設邊緣區15進行切割，最後切割完成經由清洗步驟後分別以高倍顯微鏡進行照像，分別得到圖8(A)及圖8(B)的照片。如圖8(A)及圖8(B)所示，可以發現實施例表面的粉屑大幅地減少，且亦無凹凸不平的情況，對於預設圖案10的邊緣，也具有平整的邊緣輪廓線(profile)。

圖9(A)及圖9(B)為第二比較例與實施例的照片。第二比較例的雷射條件與前述相同，採用與實施例一樣中央位置開始切割的方式，但是並沒有在預設邊緣區15降低雷射L的功率。因而，在邊緣的輪廓線呈現粗糙、不平整的現象。

綜上所述，雷射切割膠體材料的方法S1透過先在預設圖案10之第一邊緣11的中央以雷射L進行切割產生第一中央切割道21，再透過在第一中央切割道21的兩側進行雷射切割，克服了切割粉屑堆積的問題以及雷射能量不穩定造成的平整性問題。同時，透過在預設邊緣區15降低雷射功率進行切割，能使得邊緣的輪廓線較為平整。整體而言，能夠減少後續加工的成本、提升產品的良率及降低製程設備的維護成本。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:預設圖案 11:第一邊緣 13:第二邊緣 15:預設邊緣區 21:第一中央切割道 23:第一切割道 25:第二切割道 31:第一邊緣切割道 33:第二邊緣切割道 L:雷射 D1:第一方向 D2:第二方向 S1:雷射切割膠體材料的方法 S10:第一中央切割道產生步驟 S21:第一切割道產生步驟 S23:第二切割道產生步驟 S30:邊緣切割步驟 S40:第二中央切割道產生步驟 S51:第三切割道產生步驟 S53:第四切割道產生步驟

圖1為雷射切割膠體材料的方法的流程圖。 圖2為雷射切割膠體材料的方法第一實施例的剖面示意圖。 圖3為雷射切割膠體材料的方法第一實施例的平面示意圖。 圖4為雷射切割膠體材料的方法第二實施例的平面示意圖。 圖5為雷射切割膠體材料的方法第三實施例的剖面示意圖。 圖6為雷射切割膠體材料的方法第四實施例的平面示意圖。 圖7為雷射之雷射光束的示意圖。 圖8(A)及圖8(B)為第一比較例與實施例的照片。 圖9(A)及圖9(B)為第二比較例與實施例的照片。

S1:雷射切割膠體材料的方法

S10:第一中央切割道產生步驟

S21:第一切割道產生步驟

S23:第二切割道產生步驟

S30:邊緣切割步驟

S40:第二中央切割道產生步驟

S51:第三切割道產生步驟

S53:第四切割道產生步驟

Claims (10)

1. 一種雷射切割膠體材料的方法，包含： 一第一中央切割道產生步驟，在一預設圖案之一第一邊緣上的中央沿著一第一切割方向以一雷射進行切割產生一第一中央切割道； 一第一切割道產生步驟，在該第一邊緣上由該第一中央切割道的一側沿著該第一切割方向以該雷射進行切割產生至少一第一切割道； 一第二切割道產生步驟，在該第一邊緣上由該第一中央切割道的另一側沿著該第一切割方向以該雷射進行切割產生少一第二切割道；以及 一邊緣切割步驟，降低該雷射之能量強度，分別在該預設圖案兩側的一預設邊緣區，沿著該第一切割方向，或與該第一切割方向大致垂直的一第二切割方向雷射切割，形成至少一第一邊緣切割道及一至少一第二邊緣切割道。
2. 如請求項1之雷射切割膠體材料的方法，其中該邊緣切割步驟使用的能量強度為該第一中央切割道產生步驟使用的能量強度之20%至90%。
3. 如請求項2之雷射切割膠體材料的方法，其中該雷射的能量強度為0.5至5W。
4. 如請求項1之雷射切割膠體材料的方法，其中該第一切割道與該第一中央切割道之間的一第一間隔，以及該第二切割道與該第一中央切割道之間的一第二間隔的大小為該雷射之雷射束尺寸的20%至90%。
5. 如請求項4之雷射切割膠體材料的方法，其中該第一切割道產生步驟形成複數個第一切割道，該第二切割道產生步驟形成複數個第二切割道，該等第一切割道之間的間隔為該雷射之雷射束尺寸的20%至90%，該等第二切割道之間的間隔為該雷射之雷射束尺寸的20%至90%。
6. 如請求項4或請求項5之雷射切割膠體材料的方法，其中該雷射的雷射束尺寸為1至30um。
7. 如請求項5之雷射切割膠體材料的方法，其中該第一切割道產生步驟及該第二切割道產生步驟是交替地進行。
8. 如請求項1之雷射切割膠體材料的方法，更包含： 一第二中央切割道產生步驟，在該預設圖案大致垂直於該第一邊緣的一第二邊緣的中央位置沿著該第二切割方向以該雷射進行切割產生一第二中央切割道，其中該第二中央切割道大致垂直於該第一中央切割道、該第一切割道及該第二切割道； 一第三切割道產生步驟，在該第二邊緣上由該第二中央切割道的一側沿著該第二切割方向以該雷射進行切割產生至少一第三切割道；以及 一第四切割道產生步驟，在該第二邊緣上由該第二中央切割道的另一側沿著該第二切割方向以該雷射進行切割產生少一第四切割道。
9. 如請求項8之雷射切割膠體材料的方法，其中該第三切割道產生步驟及該第四切割道產生步驟是交替地進行。
10. 如請求項1之雷射切割膠體材料的方法，其中該雷射的波長為300nm至800nm，且該雷射的頻率為100至2000kHz。

Images