TWI702106B - 用於經塗覆基材之雷射切割及雷射製備的方法 - Google Patents

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Abstract

本案提出一種供欲接受雷射切割之經塗覆基材用的雷射製備方法。該方法包括引導雷射燒蝕光束至聚合物塗層的目標部分，以從經塗覆的基材上實質去除該目標部分，其中該聚合物塗層的該目標部分具有約10微米至約6.0毫米間的寬度。

Description

用於經塗覆基材之雷射切割及雷射製備的方法 相關申請案之交叉引用
此申請案依據專利法主張享有2015年10月07日申請之美國專利臨時申請案第62/238,356號的優先權，本案仰賴該案件內容且該案內容以引用方式全文併入本案。
本發明大體上關於經塗覆的基材，且更明確言之，是關於欲進行雷射切割之經塗覆基材(coated substrate)的雷射製備方法。
精密微加工技術的進步及相關製程的改進使得尺寸得以縮小、重量減輕且降低材料成本，而有助於諸如但不限於可用於觸控螢幕、平板電腦、智慧型手機及電視之平面顯示器等產品快速成長。由於這些進步，使得超快速工業雷射成為用在需要高精密微加工之應用上的重要工具。期望可使用這類雷射的雷射切割製程以可控制的方式來分割基材，所生成的碎屑可忽略不計且對基材造成最少缺陷及低的表面下(subsurface)損傷。在不限制本發明的情況下，藉由形成垂直斷裂線或受損印跡來建立阻力最小的裂紋擴大路徑以沿著該路徑分割基材，可使某些雷射切割製程符合此等期望。此等製程使破裂及分割作用侷限在該受損印跡處並防止在基材的任何其他部分中產生裂紋或使裂紋減至最少。
基材表面上的塗層可能降低雷射切割製程的效果。例如，塗層可能吸收部分的雷射光束、改變雷射光束進入基材內部部分的傳播作用。這會進而限制雷射能量到達基材內部部分的量，而降低在基材中所形成之受損印跡的品質。因此，使裂紋擴大作用侷限在該受損印跡處這件事變得較不可預期且較不易控制，也使基材分割變得較為困難。此外，分割經塗覆的基材可能形成無法接受的碎屑量，且亦可能對該基材的該等分割部分造成缺陷或表面下的損傷。
根據本發明一實施例提供一種供欲接受雷射切割之經塗覆基材用的雷射製備方法。該方法包括引導雷射燒蝕光束至聚合物塗層的目標部分，以從經塗覆的基材上實質去除該目標部分，其中該聚合物塗層的該目標部分具有介於約10微米至約6.0毫米間的寬度。
根據本發明另一實施例提供一種用於雷射切割經塗覆基材的方法。該方法包括引導雷射燒蝕光束至聚合物塗層的複數個目標部分，以從經塗覆的基材上實質去除該複數個目標部分而形成預定塗層去除圖案。該方法進一步包括引導雷射切割光束沿該預定塗層去除圖案行進，及使該經塗覆的基材分割成至少兩個經塗覆部分。該預定塗層去除圖案具有介於約10微米至約6.0毫米間的寬度。
在以下實施方式中將舉出附加特徵及優點，且所屬技術領域中熟悉技藝者將可由說明內容或藉由實施本文(包括以下實施方式、申請專利範圍及所附圖式)中所述的實施例而易於瞭解或領會部分的特徵及優點。
應明白，先前整體概述及隨後的詳細說明皆僅做示範之用，意在提供概觀綜述或架構以供瞭解該等請求像的本質及特性。所含附圖可提供進一步的瞭解且應併入本案說明書中並構成本案說明書的一部分。該等圖式示出一或更多個實施例且可配合說明內容用來解說各種實施例的原理及操作方式。
現將參照本發明實施例做詳細說明，且附圖中圖示出該(等)實施例中的實例。在所有圖式中將儘可能地使用相同元件符號來代表相同或相似的部分。
除非文中另有清楚指示，否則單數用語「一」、及「該」包括複數之意。用來描述相同特性之所有範圍的端點值皆為可各自獨立地組合且包含所載明的端點值。所有參考文獻皆以引用方式併入本案。
以下先概要描述本發明，隨後再依據數個示例性實施例來詳細說明本發明。在個別示例性實施例中所示出互相搭配組合的特徵並無需全部實施。尤其，個別特徵亦可省略或與該同一示例性實施例或與其他示例性實施例中所示的其他特徵以某些其他方式進行組合。
本發明實施例是關於可供欲接受雷射切割之經塗覆基材用的雷射製備方法及有關用來雷射切割經塗覆之基材的方法。如文中所述，經塗覆之基材塗有聚合物塗層。例如，聚合物塗層可包括但不限於高折射率聚合物(HRIP)、保護性聚合物膜及光阻劑材料。文中所使用的高折射率聚合物(HRIP)一詞是用來表示具有大於1.50之折射率的聚合物。又如文中所述般，基材為雷射燒蝕光束波長可穿透的材料，該材料可為，但不限於，玻璃、熔融矽石(fused silica)、藍寶石或雷射燒蝕光束波長可穿透的任何其他材料。
根據本發明實施例，經塗覆之基材的雷射製備方法包括引導雷射燒蝕光束至聚合物塗層的目標部分，以實質去除該聚合物塗層的該目標部分。較佳者，實質去除聚合物塗層的目標部分包括去除該聚合物塗層之該目標部分處約100%的聚合物。然而，亦可設想實質去除聚合物塗層的目標部分可包括去除該聚合物塗層之該目標部分處超過約90%、或超過約95%或甚至高過約98%的聚合物。當用於本文中，「雷射燒蝕光束(ablative laser beam)」一詞為配置用來造成聚合物塗層材料燒蝕的雷射光束。可由皮秒雷射或飛秒雷射發射該雷射燒蝕光束，其中該等雷射可為脈衝式雷射且可配置用來產生單次雷射脈衝或脈衝叢發，藉以形成雷射燒蝕光束而與該經塗覆基材的聚合物塗層產生交互作用。該雷射燒蝕光束可具有會被聚合物塗層所吸收的波長。藉著聚合物塗層吸收該雷射光束，該雷射光束不會進入下方基材中且不會加熱該下方基材或在該下方基材中造成應力。或者，該雷射燒蝕光束在該目標部分處所具有的強度可在該雷射燒蝕光束之焦點體積(focal volume)內的聚合物塗層中產生多光子吸收作用。該雷射燒蝕光束的波長及/或強度可根據該經塗覆基材的聚合物塗層材料而改變。此外，該雷射的脈衝持續時間(pulse duration)可加以選擇，使得在交互作用時間內沒有顯著的熱從該目標部分擴散出來(特別是例如：τ＜＜d2 /α，其中d為雷射光束的焦點直徑，τ為雷射脈衝持續時間，及α為聚合物材料的熱擴散常數)。
引導雷射燒蝕光束至目標部分可包括對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝。在該聚合物塗層的該目標部分處進行燒蝕(ablation)之後，該雷射燒蝕光束可對準該聚合物塗層的後續目標部分，而得以對該聚合物塗層的該後續目標部分施加後續雷射脈衝以實質去除該經塗覆基材上的該後續目標部分。在該聚合物塗層的該後續目標部分處進行燒蝕之後，該雷射燒蝕光束可視需要進行任意次數的重新對準以對該聚合物塗層的多個後續目標部分施加後續雷射脈衝並根據預定的塗層去除圖案來持續進行此動作。由於該雷射燒蝕光束可聚焦成具有直徑及周長的圓點，故可藉著使該雷射燒蝕光束的焦點有至少一部分與該先前已去除之目標部分的至少一部分重疊的方式依據預定塗層去除圖案來去除目標部分。以此方式，該預定塗層去除圖案可為具有實質一致寬度的實質直線。如以下所述，該預定塗層去除圖案的寬度可實質等於該雷射燒蝕光束之焦點的直徑。在任何情況下，該預定塗層去除圖案的寬度實質等於該目標部分的寬度，該目標部分的寬度可例如為約10微米至約6.0毫米，例如約100微米至約4.0毫米或甚至約200微米至約2.0毫米。可對該等目標部分的每個部分施加任意次數的雷射脈衝以求實質去除該聚合物塗層的該目標部分。在某些情況下，每個目標部分接受一次雷射脈衝可能足以實質去除該聚合物塗層的每個目標部分。或者，可對該等目標部分各自施加兩次或更多次雷射脈衝以去除該聚合物塗層的該等目標部分。
引導雷射燒蝕光束至目標部分可包括在該經塗覆基材的經塗覆表面附近配置該雷射燒蝕光束來源及對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝。或者，當該經塗覆基材包括至少一未經塗覆的表面時，引導雷射燒蝕光束至目標部分的步驟可包括在該至少一未經塗覆的表面附近配置該雷射燒蝕光束來源，及引導該雷射燒蝕光束前往該至少一未經塗覆的表面並通過該基材而到達該聚合物塗層，以對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝。
可在該聚合物塗層的該目標部分上形成相對大的焦點來進行引導雷射燒蝕光束至該目標部分的步驟。當用於本文中，相對大的焦點為所具有之直徑與該聚合物塗層之目標部分的寬度實質相等的雷射光束點。藉著在x方向或y方向上移動該雷射燒蝕光束(或移動該經塗覆基材)且無需在角方向上進行任何附加掃描，具有此相對大焦點的雷射燒蝕光束可形成該預定塗層去除圖案。或者，可在該聚合物塗層的該目標部分上形成相對小的焦點來進行引導雷射燒蝕光束至該目標部分的步驟。當用於本文中，相對小的焦點為所具有之直徑比該聚合物塗層之目標部分的寬度要小的雷射光束點。此種相對小的焦點無法藉著單獨在x方向上或y方向上移動該雷射燒蝕光束(或移動該經塗覆基材)來形成該預定塗層去除圖案。使用此種相對小焦點的雷射脈衝，亦可以一角方向引導該雷射燒蝕光束指向該等目標部分的附加部位處來進行掃描以去除該等目標部分。
通常，會對欲接受雷射切割的經塗覆基材進行製備，以期僅沿預定塗層去除圖案來去除聚合物塗層的目標部分而不會去除該經塗覆基材之該聚合物塗層的其他部分。當已去除該聚合物塗層的該等目標部分之後，引導雷射切割光束沿著該預定塗層去除圖案行進，該雷射切割光束將不會接觸到該經塗覆基材之該聚合物塗層的其他部分。此方式可進而使該聚合物塗層之其他部分的去除或劣化情況減至最少，同時亦可防止該聚合物塗層在該雷射切割光束傳播方面上可能有所變化作用的情況發生。根據本發明實施例，該等目標部分具有足以容納雷射切割光束的寬度。
本發明實施例可進一步包括從去除該聚合物塗層之該等目標部分的步驟中提取出殘餘產物。在該聚合物塗層的該目標部分附近(例如，上方)可配置具有至少一抽吸口的設備，如此得以在去除該聚合物塗層之目標部分的期間形成負壓且引導該等殘餘產物通過該至少一抽吸口並提取該等殘餘產物。此外，亦可在該聚合物塗層的該目標部分附近(例如，上方)配置具有至少一排放口的設備以將氣體導向該聚合物塗層的該目標部分。該具有至少一抽吸口的設備可能與該具有至少一排放口的設備不同。或者，設備可兼具至少一抽吸口及至少一排放口。本發明實施例可包括任意數目的排放口。在與該至少一抽吸口合作下，來自該至少一排放口的氣流會形成氣流通量(gas throughput)，該氣流通量可引導殘餘產物從該目標部分流向該至少一抽吸口並使該等殘餘產物散播至該經塗覆基材之其他部分處的程度降至最低。在該雷射燒蝕光束以一角方向進行掃描的實施例中，可移動該至少一抽吸口以使其位置保持位在該聚合物塗層的該目標附近(例如，位在該聚合物塗層之該目標部分上方)，及/或可移動該至少一排放口以使其位置保持在可將氣體導向該聚合物塗層的該目標部分之處。或者可移動該經塗覆基材以維持該至少一抽吸口及/或該至少一排放口的位置。
第1圖為流程圖100，該流程圖100根據本發明實施例示出一種可供欲接受雷射切割之經塗覆基材用的雷射製備方法。如圖所示，在步驟102中，引導雷射燒蝕光束至聚合物塗層的目標部分而從經塗覆基材上實質去除該聚合物塗層的該目標部分。於步驟104，對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝。於步驟106，使該雷射燒蝕光束對準該聚合物塗層的後續目標部分。於步驟108，對該聚合物塗層的該後續目標部分施加至少一後續雷射脈衝。於步驟110，判斷該預定塗層去除圖案是否完成。若尚未完成，該方法回到步驟106，使該雷射燒蝕光束對準該聚合物塗層的後續目標部分。若判斷該塗層去除圖案已完成，則可結束該方法。
本發明實施例亦有關用來雷射切割經塗覆基材的方法。在該經塗覆基材的製備製程中，藉著引導雷射燒蝕光束至該聚合物塗層的複數個目標部分而沿著預定塗層去除圖案實質去除該聚合物塗層的該複數個目標部分，接著是，在已去除該聚合物塗層的該等目標部分之後可引導雷射切割光束沿著該預定塗層去除圖案行進，以將該經塗覆基材分割成多個經塗覆的部分。如上所述，本發明實施例有助於引導雷射切割光束順著該預定塗層去除圖案行進，其中該雷射切割光束不會與該經塗覆基材之該聚合物塗層的其他部分接觸。
引導雷射切割光束沿著該預定塗層去除圖案行進的步驟包括使脈衝式雷射切割光束在該經塗覆基材中聚焦成雷射光束聚焦線，以沿著該經塗覆基材中的該雷射切割光束聚焦線產生誘發性吸收作用(induced absorption)。該脈衝式雷射切割光束聚焦在該經塗覆基材中的複數個位置處而沿著該經塗覆基材中的該雷射切割光束聚焦線產生誘發性吸收作用，並在該經塗覆基材中之該複數個位置的每個位置處沿著該雷射切割光束聚焦線形成受損印跡(damage track)。就每個雷射脈衝而言，會沿著該雷射切割光束聚焦線在該經塗覆基材中製造出個別的受損印跡。在該經塗覆基材中之該複數個位置的每個位置處所形成一連串的此等受損印跡可能彼此之間靠得夠近而沿著該預定塗層去除圖案挨在一起以形成橫向連接的該等受損印跡，並可沿著該等受損印跡使該經塗覆基材分割開來。為此，該雷射以特定重複速率進行脈衝。雷射點的尺寸及間距可加以選擇，如此得以沿著該等雷射點的線在該表面處形成期望的受損印跡。
本發明實施例可進一步包括使該經塗覆基材分割成至少兩個經塗覆的部分。較佳沿著橫向連接的該等受損印跡來分割該經塗覆基材。分割(separating)該經塗覆基材的步驟可包括對該經塗覆基材施加熱應力。該熱應力可例如為不均勻地加熱或冷卻該經塗覆基材。可使用CO2 雷射沿著該等橫向連接的受損印跡照射該經塗覆基材來施加該等熱應力。或者，分割該經塗覆基材的步驟可包括對該經塗覆基材施加機械性應力。施加此等應力具有促使裂紋沿著該等個別受損印跡及沿著該等橫向連接的受損印跡而擴大的效果，使得該基材可分割成多個經塗覆的部分。
根據本發明實施例，該雷射切割光束的波長實質上可穿透該基材的材料。實質上可穿透一詞，意指該雷射切割光束的強度於該光束方向上在基材中每毫米之穿透深度的光束強度衰減量為約15%或更少。該雷射可例如波長為1064奈米的Nd:YAG雷射或波長為1030奈米的Yb:YAG雷射，或特別是對於紅外線波長範圍可透射的半導體基材而言，該雷射可為波長範圍介於約1.5微米至約1.8微米間的Er:YAG雷射。
該雷射切割光束的脈衝持續時間可加以選擇，使得在交互作用的時間內沒有顯著的熱從該交互作用區域擴散出來(特別是例如：τ＜＜d2 /α，其中d為焦點直徑，τ為雷射脈衝持續時間，及α為基材材料的熱擴散常數)。該雷射切割光束的脈衝能量可加以選擇，使得該交互作用區域內的強度(即為在該聚焦線中的強度)能產生誘發性吸收作用。該聚焦線可具有介於約0.1毫米至約100毫米間的長度。
該雷射切割光束的偏極性(polarization)可能影響在表面處的交互作用(反射率)及在發生該誘發式吸收作用處之材料內的交互作用類型。可藉由在熱激發之後誘發出自由電荷載子(通常是電子)的方式、或藉由多光子吸收作用及內部光致離子化作用(internal photoionization)的方式、或藉由進行直接場致離子化作用(光的場強度直接打斷電子鍵結)而發生該誘發式吸收作用。可例如使用所謂的凱迪希參數(Keldysh parameter)來判斷所生成的電荷載子類型。對於某些材料而言(例如，雙折射性材料)，該雷射光的進一步吸收/透射作用取決於偏極性而定這點可能是重要的，且因此該使用者可(例如藉由簡單地探試方式)選擇使用合適的透鏡進行偏極化以利於分割各別的材料。因此，若該材料不是光等向性(optically isotropic)，而例如是雙折射性時，該雷射光在材料中的傳播亦會受到偏極性的影響。因此，偏極性及偏極向量(polarization vector)的方向可加以選擇，而得以如期望般地僅形成一條聚焦線，而不是兩條(尋常射線及異常射線)。
再者，可依據脈衝持續時間、脈衝能量及聚焦線的直徑來選擇強度，使得較佳是在該基材的微結構中，不會發生大量燒蝕或大量熔化的情形，而是較佳僅會形成受損印跡。對於諸如玻璃或透明晶體這類典型的材料而言，使用次奈秒(sub-nanosecond)範圍內(即，特別是使用例如介於約0.1皮秒(ps)至約100ps間且較佳少於約15ps之脈衝持續時間)的脈衝雷射可最容易滿足此項要求。
在某些實施例中，該雷射切割光束聚焦線的平均直徑δ(即，焦點直徑)介於約0.3微米至約5.0微米間，較佳介於約1.0微米至約3.0微米間，更佳介於約0.4微米至約4.0微米間，且甚至更佳為約2.0微米，及/或該雷射切割光束的脈衝持續時間τ可加以選擇，而使得在該雷切割光束與該基材材料交互作用的時間內，該材料中的熱擴散作用可忽略不計，較佳不會發生熱擴散作用，為此較佳是根據τ＜＜d2 /α來設定τ、δ及該基材材料的熱擴散常數α，及/或較佳τ可選定為少於約10奈秒(ns)、更佳為少約100皮秒(ps)，及/或該雷射切割光束的脈衝重複率介於約10kHz至約1000kHz間(例如，約100kHz)，及/或該雷射切割光束可採用單次脈衝式雷射或叢發脈衝式(burst-pulse)雷射般的操作方式，且每次叢發脈衝的能量介於約40微焦耳(uJ)至約1000uJ，及/或在該雷射切割光束之切割端所直接測得的平均雷射功率為介於約10瓦(watts)至約100瓦間，例如介於約30瓦至約50瓦間。
第2圖為流程圖200，該流程圖200根據本發明實施例示出一種用來雷射切割經塗覆基材的方法。如圖所示，在步驟202中，藉著引導雷射燒蝕光束至聚合物塗層的多個目標部分而從經塗覆基材上實質去除該聚合物塗層的該等該目標部分以形成預定塗層去除圖案。於步驟204，引導雷射切割光束沿著該預定塗層去除圖案行進。於步驟206，使該經塗覆基材分割成至少兩個經塗覆部分。一旦該經塗覆基材被分割開來，便可終止該方法。
第3A圖及第3B圖根據本發明實施例圖示出用來進行經塗覆基材之雷射製備的組件1。如圖所示，可將具有聚合物塗層12的經塗覆基材10放置在平臺30上。簡單而言，在控制器40的指揮下使用雷射系統20來產生雷射光束。該雷射系統20包括用來提供脈衝雷射光束的雷射光源24及用以將來自該雷射光源的脈衝雷射光引導至該經塗覆基材10的光學系統22。可使用平臺30作為平移機構而可相對於該光學系統22所引導的雷射光束來定位該經塗覆基材10。
控制系統40可配置成高自動化設備，並利用電腦輔助製造程式42來實質控制該設備，該電腦輔助製造程式42可產生可執行檔以用來指揮該平臺30與該雷射組件20之間的相對運動。第3A圖示出在x-y平面中該雷 射組件20與該經塗覆基材10之間的相對移動。第3B圖為示出在z方向上及在角方向θ上該雷射組件20與該經塗覆基材10間之相對移動的側視圖。
根據本發明實施例，設備1可包括固定式雷射組件20，其中平臺30配置成可在雷射組件20下方移動。或者，設備1可包括固定式平臺30，其中雷射組件20配置成可在平臺30上方移動。亦可思及平臺30及雷射組件20兩者皆配置成可移動。平臺30可例如為可編程數值控制(CNC)設備。例如，平臺30可配置成可在一軸方向上移動，而雷射組件20則配置成可沿其他軸移動。程式42亦可配置成可用來控制雷射系統20的雷射參數及光學參數。
控制系統40配置成可操作雷射組件20以求可精確地在經塗覆基材10之聚合物塗層12上的精確位置處形成雷射光束焦點。雷射系統20包括脈衝雷射24，脈衝雷射24可配合光學系統22一同運作。具體言之，控制單元40配置成可控制光學系統22及脈衝雷射24，且在控制器40的控制下，該雷射系統20產生脈衝式線狀聚焦雷射光束的單次雷射脈衝或脈衝叢發而與該經塗覆基材10的聚合物塗層12發生交互作用。該雷射光束的特性是具有可在聚合物材料內產生誘發性吸收作用的焦點，從而引起材料改質(material modification)。在本文中此材料改質作用意指燒蝕(ablation)，燒蝕一詞是描述因外來的對流熱能量及/或輻射熱能量而使聚合物材料發生熱化 學分解、汽化及去除聚合物材料。可使用可編程數值控制(CNC)設備來實行該控制系統40。
參閱美國專利申請案公開號US2014/0199519號，並以引用方式併入該案說明書全文內容，以用來更詳細地整體說明該雷射系統20，尤其是說明該雷射光源24。亦參閱國際專利申請案公開號WO2014/079570號，並以引用方式併入該案說明書全文內容，以供更詳細地整體說明該雷射系統20之用，尤其是用來說明該雷射光源24。
第4A圖及第4B圖根據本發明實施例圖示可供雷射製備經塗覆基材用之組件1的附加特徵。為求清晰，第4A圖及第4B圖中未圖示雷射系統20，然而應瞭解，該等圖中所示的該等組件包括第3A圖及第3B圖中所示的雷射系統20。如第4A圖中所示，具有抽吸口60的設備可配置在經塗覆基材10之聚合物塗層12的目標部分上方。箭頭62概括地繪示殘餘產物從該目標部分流向該抽吸口60。此外，如第4B圖所示，亦可配置至少一排放口70以用來將氣體引導至該聚合物塗層12的目標部分。第4B圖示出具有兩個排放口70的組件，但該組件可包括任意數目的排放口70。箭頭72概括地繪出從該排放口70流向該目標部分的氣流，及箭頭62概括地繪出氣體與殘餘產物的混合物從該目標部分流向該抽吸口60。配合該抽吸口60，來自至少一排放口70的氣流形成氣體通量，該氣體通量引導殘餘產物從該目標部分流向該抽吸口60並使殘餘產物在經塗覆基材10上的散播情形減至最小。
第5A圖及第5B圖為光學顯微鏡影像，該等影像示出塗覆有聚合物塗層的兩個對照性經塗覆基材500及經塗覆基材600。該等基材是具有厚度約500奈米之聚合物塗層的玻璃基材。該經塗覆基材500及該經塗覆600各自之聚合物塗層的多個部分經過製備以供進行雷射切割之用。第5A圖示出具有聚合物塗層部分520及塗層去除圖案510的第一經塗覆基材500。使用不具有抽吸口的組件來製備該第一經塗覆基材500以供進行雷射切割之用。第5B圖示出具有聚合物塗層部分620及塗層去除圖案610的第二經塗覆基材600。使用具有抽吸口的組件來製備該第二經塗覆基材600以供進行雷射切割之用。如第5A圖中所見，由去除該第一經塗覆基材之聚合物塗層目標部分所生成的殘餘產物在雷射製備該第一塗覆基材500的期間內及在製備之後散播至該聚合物塗層部分520。相較之下，如第5B圖中所見，當使用具有抽吸口的組件來進行雷射製備時，殘餘產物散播至聚合物塗層620及殘餘產物在塗層去除圖案610中再沈積的情況兩者皆有所減輕。
根據本發明之態樣(1)提供一種供欲接受雷射切割之經塗覆基材用的雷射製備方法。該方法包括引導雷射燒蝕光束至聚合物塗層的目標部分，以從經塗覆基材上實質去除該目標部分，其中該聚合物塗層的該目標部分具有介於約10微米至約6.0毫米間的寬度。
根據本發明之另一態樣(2)所提供的態樣(1)之方法，其中該雷射燒蝕光束具有會被該聚合物塗層所吸收的波長。
根據本發明之另一態樣(3)提供態樣(1)-態樣(2)中任一態樣的方法，其中該雷射燒蝕光束所具有的強度可在該雷射燒蝕光束之焦點體積內的聚合物塗層中產生多光子吸收作用。
根據本發明另一態樣(4)提供態樣(1)-態樣(3)中任一態樣的方法，其中引導該雷射燒蝕光束至該目標部分的步驟包括對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝。
根據本發明另一態樣(5)所提供之態樣(4)的方法進一步包括，在對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝之後，使該雷射燒蝕光束對準該聚合物塗層的後續目標部分，及對該聚合物塗層的該後續目標部分施加至少一後續雷射脈衝以從該經塗覆基材上實質去除該聚合物塗層的該後續目標部分。
根據本發明另一態樣(6)提供態樣(5)的方法，其中該聚合物塗層之該後續目標部分有至少一部分與該聚合物塗層之該目標部分的至少一部分重疊。
根據本發明另一態樣(7)提供態樣(5)-態樣(6)中任一態樣的方法，其中根據預定塗層去除圖案來進行使該雷射燒蝕光束對準該聚合物塗層之後續目標部分的步驟。
根據本發明另一態樣(8)提供態樣(7)的方法，其中該預定塗層去除圖案為具有實質一致寬度的實質直線。
根據本發明另一態樣(9)提供態樣(8)的方法，其中該預定塗層去除圖案的該實質一致寬度實質等於聚合物塗層之目標部分的寬度。
根據本發明另一態樣(10)提供態樣(5)-態樣(9)中任一態樣的方法，其中使該雷射燒蝕光束對準該聚合物塗層之後續目標部分的步驟包括在x方向及y方向之其中一方向上移動該經塗覆基材及該雷射燒蝕光束之其中一者。
根據本發明另一態樣(11)提供態樣(10)的方法，其中使該雷射燒蝕光束對準該聚合物塗層之後續目標部分的步驟進一步包括使該雷射燒蝕光束以一角方向進行掃描。
根據本發明另一態樣(12)提供態樣(1)-態樣(11)中任一態樣的方法，其中引導雷射燒蝕光束至該目標部分的步驟包括在該經塗覆基材的經塗覆表面附近配置該雷射燒蝕光束的來源及對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝。
根據本發明另一態樣(13)提供態樣(1)-態樣(11)中任一態樣的方法，其中引導雷射燒蝕光束至該目標部分的步驟包括在該經塗覆基材的至少一未經塗覆表面附近配置該雷射燒蝕光束來源，及引導該雷射燒蝕光束前往該至少一未經塗覆表面並通過該經塗覆基材而到達該聚合物塗層，以對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝。
根據本發明另一態樣(14)提供態樣(1)-態樣(13)中任一態樣的方法，該方法進一步包括從去除該聚合物塗層之該目標部分的步驟中提取出殘餘產物。
根據本發明另一態樣(15)提供態樣(14)的方法，該方法進一步包括在該聚合物塗層的該目標部分附近配置具有至少一抽吸口的設備。
根據本發明另一態樣(16)提供態樣(15)的方法，該方法進一步包括在該聚合物塗層的該目標部分附近配置至少一氣體排放口。
根據本發明另一態樣(17)提供態樣(1)-態樣(16)中任一態樣的方法，其中該聚合物塗層的該目標部分具有介於約100微米至約4.0毫米間的寬度。
根據本發明另一態樣(18)提供態樣(1)-態樣(17)中任一態樣的方法，其中該聚合物塗層的該目標部分具有介於約200微米至約2.0毫米間的寬度。
根據本發明另一態樣(19)提供態樣(1)-態樣(18)中任一態樣的方法，其中該聚合物塗層包括選自以下群組中的材料：高折射率聚合物(HRIP)、保護性聚合物膜及光阻劑材料。
根據本發明另一態樣(20)提供態樣(1)-態樣(19)中任一態樣的方法，其中該經塗覆基材包括雷射燒蝕光束之波長可透射的材料。
根據本發明另一態樣(21)提供態樣(20)的方法，其中該雷射燒蝕光束之波長可透射的材料是選自於由玻璃、熔融矽石及藍寶石所構成的群組中。
根據本發明一態樣(22)提供一種用於雷射切割經塗覆基材的方法。該方法包括引導雷射燒蝕光束至聚合物塗層的複數個目標部分以從經塗覆基材上實質去除該複數個目標部分而形成預定塗層去除圖案，引導雷射切割光束沿該預定塗層去除圖案行進；及使該經塗覆基材分割成至少兩個經塗覆部分，其中該預定塗層去除圖案具有介於約10微米至約6.0毫米間的寬度。
根據本發明另一態樣(23)提供態樣(22)的方法，其中引導雷射切割光束沿該預定塗層去除圖案行進的步驟包括使雷射切割光束在該經塗覆基材中的複數個位置處聚焦成雷射切割光束聚焦線，以沿著該經塗覆基材中的該雷射切割光束聚焦線產生誘發性吸收作用，並在該經塗覆基材中之該複數個位置的每個位置處沿著該雷射切割光束聚焦線形成受損印跡。
根據本發明另一態樣(24)提供態樣(23)的方法，其中在該經塗覆基材中該複數個位置之每個位置處的該等受損印跡形成橫向連接的受損印跡。
根據本發明另一態樣(25)提供態樣(23)-態樣(24)中任一態樣的方法，其中該雷射切割光束聚焦線具有介於約0.1毫米至約100毫米間的長度。
根據本發明另一態樣(26)提供態樣(22)-態樣(25)中任一態樣的方法，其中引導該雷射燒蝕光束至該複數個目標部分的部分包括對該聚合物塗層之該複數個部分的每個部分施加至少一雷射脈衝。
根據本發明另一態樣(27)提供態樣(22)-態樣(26)中任一態樣的方法，其中引導雷射切割光束沿該預定塗層去除圖案行進的步驟包括引導該雷射切割光束，使得該雷射切割光束不會接觸到該經塗覆基材的該聚合物塗層。
根據本發明另一態樣(28)提供態樣(22)-態樣(27)中任一態樣的方法，其中使該經塗覆基材分割成至少兩個經塗覆部分的步驟包括對該經塗覆基材施加熱應力。
根據本發明另一態樣(29)提供態樣(28)的方法，其中對該經塗覆基材施加熱應力的步驟包括沿著該預定塗層去除圖案施加CO2 雷射。
根據本發明另一態樣(30)提供態樣(22)-態樣(27)中任一態樣的方法，其中使該經塗覆基材分割成至少兩個經塗覆部分的步驟包括對該經塗覆基材施加機械性應力。
根據本發明另一態樣(31)提供態樣(22)-態樣(30)中任一態樣的方法，其中該雷射切割光束是利用脈衝式雷射來源所產生。
根據本發明另一態樣(32)提供態樣(22)-態樣(31)中任一態樣的方法，其中該雷射切割光束是利用選自以下群組中的雷射來源所產生，該群組由以下雷射所組成：波長為1064奈米的Nd:YAG雷射、波長為1030奈米的Yb:YAG雷射及波長介於約1.5微米至約1.8微米間的Er:YAG雷射。
根據本發明另一態樣(33)提供態樣(22)-態樣(32)中任一態樣的方法，其中該預定塗層去除圖案具有介於約100微米至約4.0毫米間的寬度。
根據本發明另一態樣(34)提供態樣(22)-態樣(33)中任一態樣的方法，其中該預定塗層去除圖案具有介於約200微米至約2.0毫米間的寬度。
所屬技術領域中熟悉該項技藝者將明白在不偏離本發明精神及範圍下，當可做出各種修飾及變化。
1‧‧‧設備 10‧‧‧經塗覆基材 12‧‧‧聚合物塗層 20‧‧‧雷射系統 22‧‧‧光學系統 24‧‧‧雷射光源/脈衝雷射 30‧‧‧平臺 40‧‧‧控制器/控制系統/控制單元 42‧‧‧電腦輔助製造程式 60‧‧‧抽吸口 62‧‧‧箭頭 70‧‧‧排放口 72‧‧‧箭頭 100‧‧‧流程圖 102‧‧‧步驟 104‧‧‧步驟 106‧‧‧步驟 108‧‧‧步驟 110‧‧‧步驟 200‧‧‧流程圖 202‧‧‧步驟 204‧‧‧步驟 206‧‧‧步驟 500‧‧‧經塗覆基材 510‧‧‧塗層去除圖案 520‧‧‧聚合物塗層部分 600‧‧‧經塗覆基材 610‧‧‧塗層去除圖案 620‧‧‧聚合物塗層部分
藉由以下說明內容及純粹作為非限制性實例之用的附圖將可更清楚地瞭解本發明，其中：
第1圖為根據本發明實施例所做的流程圖，該流程圖示出可供欲接受雷射切割之經塗覆基材用的雷射製備方法；
第2圖為根據本發明實施例所做的流程圖，該流程圖示出用來雷射切割經塗覆基材的方法；
第3A圖及第3B圖為根據本發明所示用來進行經塗覆基材之雷射製備的組件圖解說明；
第4A圖及第4B圖為根據本發明所示用來進行經塗覆基材之雷射製備的組件圖解說明；
第5A圖是經製備而可用來進行雷射切割之經塗覆基材的光學顯微鏡影像；及
第5B圖為根據本發明實施例示出經製備而可用來進行雷射切割之經塗覆基材的光學顯微影像。
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國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
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1:設備
10:經塗覆基材
12:聚合物塗層
30:平臺
60:抽吸口
62‧‧‧箭頭

Claims (9)

  1. 一種供欲接受雷射切割之一經塗覆基材的雷射製備方法，該方法包括以下步驟：引導一雷射燒蝕光束至一聚合物塗層的一目標部分，以從一經塗覆的基材上實質去除該目標部分，其中該聚合物塗層的該目標部分具有介於約10微米至約6.0毫米間的一寬度，及其中該雷射燒蝕光束具有一能被該聚合物塗層吸收的波長，及其中該基材為該雷射燒蝕光束的該波長可透射的一材料。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該雷射燒蝕光束具有一強度，該強度在該雷射燒蝕光束的一焦點體積內於該聚合物塗層中產生多光子吸收作用。
  3. 如請求項1所述之方法，其中引導該雷射燒蝕光束至該目標部分的步驟包括對該聚合物塗層的該目標部分施加至少一雷射脈衝。
  4. 如請求項3所述之方法，進一步包括以下步驟：在對該聚合物塗層的該目標部分施加該至少一雷射脈衝之後，使該雷射燒蝕光束對準該聚合物塗層的一後續目標部分，且對該聚合物塗層的該後續目標部分施加至少一後續雷射脈衝以從該經塗覆的基材上實質去除該聚合物塗層的該後續目標部分。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該聚合物塗層 之該後續目標部分的至少一部分與該聚合物塗層之該目標部分的至少一部分重疊。
  6. 如請求項1至5中之任一項所述的方法，進一步包括以下步驟：從該聚合物塗層之該目標部分之去除提取出殘餘產物。
  7. 如請求項6所述之方法，進一步包括以下步驟：在該聚合物塗層的該目標部分附近配置一具有至少一抽吸口的設備。
  8. 一種用於雷射切割一經塗覆基材的方法，該方法包括以下步驟：引導一雷射燒蝕光束至一聚合物塗層的複數個目標部分，以從一經塗覆的基材上實質去除該複數個目標部分而形成一預定塗層去除圖案，其中該雷射燒蝕光束具有一能被該聚合物塗層吸收的波長，及其中該基材為該雷射燒蝕光束的該波長可透射的一材料；引導一雷射切割光束沿該預定塗層去除圖案行進；及使該經塗覆的基材分割成至少兩個經塗覆部分；其中該預定塗層去除圖案具有一介於約10微米至約6.0毫米間的寬度。
  9. 如請求項8所述之方法，其中引導該雷射切割光束沿該預定塗層去除圖案行進的步驟包括：使該 雷射切割光束在該經塗覆基材中的複數個位置處聚焦成一雷射切割光束聚焦線，以沿著該經塗覆基材中的該雷射切割光束聚焦線產生誘發性吸收作用且在該經塗覆基材中之該複數個位置的每個位置處沿著該雷射切割光束聚焦線形成一受損印跡。
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