TWI705871B - 多雷射切割方法及其系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露一種多雷射切割方法，係作用於一基板以形成具有一圓角與一線條之圖樣的一次基板，其包含步驟S1，係提供第一雷射光束與第二雷射光束；步驟S2，執行一應用程序，判斷圖樣是線條時，選擇第一雷射光束在基板之一處加熱及在處被加熱之後進行降溫，以切割出線條的圖樣；步驟S3，係執行應用程序，判斷圖樣是圓角時，選擇第二雷射光束在基板之一處執行切割，以形成圓角的圖樣；步驟S4，係反覆地執行步驟S2與S3，直到應用程序已經判斷完所有構成次基板的所有圖樣；以及步驟S5，係自基板獲得次基板。此外，本發明另外提供一種多雷射切割系統。

Description

多雷射切割方法及其系統
本發明為一種基板加工的技術領域，特別是一種根據不同圖樣選用不同雷射的多雷射切割方法及其系統。
傳統的基板(例如玻璃、藍寶石、矽、砷化鎵或陶瓷等)為了能夠獲得相應的形狀與孔洞，其係利用雷射進行加工(例如切割或鑽孔等加工)，以取得良好的加工品質。
傳統的雷射加工必須使用水，即俗稱的噴水法，噴水法將可以降低雷射作用於基板所產生的高溫及用來清理碎屑。加工過程若無水的媒介，基板加工將難以取得好的良率與效果。
有鑑於此，本發明提出多雷射切割方法及其系統，用以解決前述的缺失。
本發明之第一目的係提供一種多雷射切割方法，作用於一基板以形成具有一圓角與一線條之圖樣的一次基板，且根據不同的圖樣選用不同的雷射光束，以讓切割後的次基板獲得高彎折度、高拉力度、耐撞擊等特性。
本發明之第二目的係根據上述多雷射切割方法，若判斷圖樣是線條時，選擇第一雷射光束沿一線條軌跡移動，並在基板之一處加熱及在處被加熱之後進行降溫，以切割出線條。
本發明之第三目的係根據上述多雷射切割方法，若判斷圖樣是圓角時，選擇第二雷射光束沿一圓角軌跡移動，並在基板之一處執行切割，以形成圓角。
本發明之第四目的係提供一種多雷射切割系統，係作用於一基板以形成具有一圓角與一線條的圖樣的一次基板。
為達到上述目的與其他目的，本發明提供一種多雷射切割方法，係作用於一基板以形成具有一圓角與一線條之圖樣的一次基板，多雷射切割方法包含步驟S1，提供第一雷射光束與第二雷射光束；步驟S2，係執行一應用程序，判斷圖樣是線條時，選擇第一雷射光束在基板之一處加熱及在處被加熱之後進行降溫，以切割出線條；步驟S3，執行應用程序，判斷圖樣是圓角時，選擇第二雷射光束在基板之一處執行切割，以形成圓角；步驟S4，反覆地執行步驟S2與S3，直到應用程序已經判斷完所有構成次基板的所有圖樣；以及步驟S5，係自基板獲得次基板。
為達到上述目的與其他目的，本發明提供一種多雷射切割系統，係作用於一基板以形成具有一圓角與一線條的圖樣的一次基板，多雷射切割系統包含一承載單元、一第一雷射單元、一冷卻單元、一第二雷射單元、一驅動模 組與一處理單元。承載單元係供設置基板；第一雷射單元係設置於承載單元之一側，第一雷射單元根據一控制指令輸出一第一雷射光束；冷卻單元係鄰近設置於第一雷射單元，冷卻單元根據控制指令輸出一物質；第二雷射單元係設置於承載單元之一側，第二雷射單元根據控制指令輸出一第二雷射光束；驅動模組係連接第一雷射單元、冷卻單元與第二雷射單元，驅動模組根據一移動指令移動第一雷射單元、冷卻單元與第二雷射單元；以及處理單元連接第一雷射單元、冷卻單元、第二雷射單元與驅動單元，處理單元供根據相關於圖樣的一圖樣資料，產生控制指令操作第一雷射光束切割出線條與第二雷射光束切割出圓角，以形成具有圓角與線條的次基板，其中處理單元產生控制指令操作冷卻單元輸出物質以冷卻第一雷射光束切割線條所產生的一熱能。
相較於習知的技術，本發明提供的多雷射切割方法及其系統，利用至少二種雷射加工方法進行基板切割加工。本發明利用第一雷射光束結合冷卻方式進行直線雷射切割加工及利用第二雷射光束進行圓角雷射切割。
S11-S15:方法步驟
2:基板
22:圓角
24:線條
4:次基板
10:多雷射切割系統
12:承載單元
14:第一雷射單元
16:冷卻單元
18:第二雷射單元
20:驅動模組
26:處理單元
FALB:第一雷射光束
SALB:第二雷射光束
PTD:圖樣資料
CI:控制指令
圖1係本發明一第一實施例之多雷射切割方法的流程示意圖。
圖2係本發明一第二實施例之多雷射切割系統的方塊示意圖。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後。
於本發明中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的單元、元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個、至少一個，且單數也同時包括複數。
於本發明中，用語「包含」、「包括」、「具有」、「含有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性的包括物。舉例而言，含有複數要件的一元件、結構、製品或裝置不僅限於本文所列出的此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件、結構、製品或裝置通常固有的其他要件。除此之外，除非有相反的明確說明，用語「或」是指涵括性的「或」，而不是指排他性的「或」。
請參考圖1，係本發明一第一實施例之多雷射切割方法的流程示意圖。在圖1中，多雷射切割方法作用於一基板，例如基板的材質可為玻璃、藍寶石、矽、砷化鎵、陶瓷等，原始的基板為具有直角的矩形、方形等形狀，而多雷射切割方法可以形成具有一圓角與一線條之圖樣的一次基板，如圖2所示。多雷射切割方法步驟起始於步驟S11，提供第一雷射光束與第二雷射光束。
步驟S12，係執行一應用程序，判斷圖樣是線條時，選擇第一雷射光束在基板之一處加熱及在處被加熱之後進行降溫，以切割出線條。應用程序包含形成次基板所需圓角與線條的圖樣資料，且應用程序根據圖樣資料在基板形成線條之處採用第一雷射光束執行切割。
在本步驟中，應用程序還可以開啟或關閉第一雷射光束、輸出該第一雷射光束的光強度、驅動第一雷射光束沿一線條軌跡移動，後者的線條軌跡可以透過應用程序接收具有次基板相關的參數，例如直線與圓角的起始座標、結束座標與角度等；或者，應用程序接收具有次基板的圖樣(或圖樣檔案)，並且掃 描或辨識圖樣以確定尺寸、形狀等。此外，應用程序可以設定當圖樣是線條的時候，驅動第一雷射光束進行基板的加工。
此外，本步驟除了使用第一雷射光束之外，另外在基板之被加熱處進行降溫，降溫的方式利用一冷卻物質(例如水、冷凝劑)降低該處的溫度。
步驟S13，係執行應用程序，判斷圖樣是圓角時，選擇第二雷射光束在基板之一處執行切割，以形成圓角。應用程序可以設定當圖樣是圓角的時候，驅動第二雷射光束進行基板的加工。應用程序根據圖樣資料在基板形成圓角之處採用第二雷射光束執行切割。
在本步驟中，應用程序可開啟或關閉第二雷射光束、輸出第二雷射光束的一光強度與驅動第二雷射光束沿一圓角軌跡移動，前述圓角軌跡的產生方式可以如同前述線條軌跡產生的方式相同，於此不贅述。
前述第一雷射光束與第二雷射光束可以分別地採用二氧化碳雷射、皮秒雷射或飛秒雷射。此外，不管是第一雷射光束或是第二雷射光束，皆可藉由驅動方式，改變一路徑、一方向、一功率、一焦點、一光束直徑、一焦距等相關於雷射的物理特徵，可以適用於不同的切割加工需求。
此外，第一雷射光束與第二雷射光束可以根據一應用程序，讓第一雷射光束及/或第二雷射光束以一連續波模式(Continuous wave，CW)、一單一脈衝模式(Single pulse)、一脈衝模式(Pulse mode)、一脈衝串模式(Burst mode)之至少一者驅動。
步驟S14，反覆地執行步驟S12與S13，直到應用程序已經判斷完所有構成次基板的所有圖樣。換言之，在本步驟中，應用程序已經驅使第一雷射光束與第二雷射光束自基板切割出具有直線與圓角的次基板。
在另一實施例中，在線條與圓角的交界處，應用程序可進一步判斷圖樣是由線條轉成圓角或是圓角轉成線條，並且選擇性由第一雷射光束或第二雷射光束執行切割。
步驟S15，自基板獲得次基板。
請參考圖2，係本發明一第二實施例之多雷射切割系統的方塊示意圖。在圖2中，多雷射切割系統10，係作用於一基板2以形成具有一圓角22與一線條24的圖樣的一次基板4。
多雷射切割系統10包含一承載單元12、一第一雷射單元14、一冷卻單元16、一第二雷射單元18、一驅動模組20與一處理單元26。
承載單元12能夠設置基板2。
第一雷射單元14係設置於承載單元12之一側，第一雷射單元14根據一控制指令CI輸出一第一雷射光束FALB，例如第一雷射單元14為二氧化碳雷射(CO2 laser)。
冷卻單元16係鄰近設置於第一雷射單元14。冷卻單元16根據控制指令CI輸出一物質162，例如水、冷凝劑、氣體等。
第二雷射單元18設置於承載單元12之一側。第二雷射單元18根據控制指令CI輸出一第二雷射光束SALB，例如第二雷射單元18為皮秒雷射(pico-second laser)。
驅動模組20連接第一雷射單元14、冷卻單元16與第二雷射單元18。驅動模組20根據移動指令朝一方向D移動第一雷射單元14、冷卻單元16與第二雷射單元18。
處理單元26連接第一雷射單元14、冷卻單元16、第二雷射單元18與驅動單元20。處理單元26能夠根據相關於圖樣的圖樣資料PTD，產生控制指令CI，處理單元26根據圖樣資料PTD操作第一雷射光束FALB在基板2切割出線條24與操作第二雷射光束SALB在基板2切割出圓角22，以形成具有圓角22與線條24的次基板4。
此外，處理單元26產生控制指令CI操作冷卻單元16輸出物質162以冷卻第一雷射光束FALB切割線條24所產生的一熱能。其中，處理單元26可調整第一雷射光束FALB與第二雷射光束SALB之一物理特徵，例如物理特徵可為一功率、光束密度、掃描速度與持續時間之至少一者，或者處理單元26可將第一雷射光束FALB與第二雷射光束SALB操作在一連續波模式(Continuous wave，CW)、一單一脈衝模式(Single pulse)、一脈衝模式(Pulse mode)與一脈衝串模式(Burst mode)之至少一者模式。
於另外一實施例中，第一雷射單元14或第二雷射單元18更包含一光學組件(圖未示)以調整該雷射光束的該路徑、一方向、一功率、一焦點、一光束直徑與一焦距之至少一者。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
S11-S15:方法步驟

Claims (10)

  1. 一種多雷射切割方法，係作用於一基板以形成具有一圓角與一線條之圖樣的一次基板，該多雷射切割方法包含：S1：提供第一雷射光束與第二雷射光束；S2：執行一應用程序，判斷該圖樣是該線條時，選擇該第一雷射光束在該基板之一處加熱及在該處被加熱之後進行降溫，以切割出該線條，其中應用程序係具有形成該次基板所需該圓角與該線條的圖樣資料，且該應用程序根據該圖樣資料在該基板形成該線條之處採用該第一雷射光束執行切割；S3：執行該應用程序，判斷該圖樣是該圓角時，選擇該第二雷射光束在該基板之一處執行切割，以形成該圓角，其中該應用程序根據該圖樣資料在該基板形成該圓角之處採用該第二雷射光束執行切割；S4：反覆地執行步驟S2與S3，直到該應用程序已經判斷完所有構成該次基板的所有該圖樣；以及S5：自該基板獲得該次基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多雷射切割方法，其中在步驟S2中，更包含該應用程序開啟或關閉該第一雷射光束、輸出該第一雷射光束的光強度與驅動該第一雷射光束沿一線條軌跡移動之至少一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多雷射切割方法，其中在步驟S2中，更包含利用一冷卻物質降低該處的溫度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多雷射切割方法，其中在步驟S3中，更包含該應用程序開啟或關閉該第二雷射光束、輸出該第二雷射光束的一光強度與驅動該第二雷射光束沿一圓角軌跡移動之至少一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多雷射切割方法，在步驟S2或S3中，更包含該應用程序判斷該圖樣是由該線條轉成該圓角或是該圓角轉成該線條時，該線條與該圓角之間的交接處，選擇性由該第一雷射光束或該第二雷射光束執行切割。
  6. 一種多雷射切割系統，係作用於一基板以形成具有一圓角與一線條的圖樣的一次基板，該多雷射切割系統包含：一承載單元，係供設置該基板；一第一雷射單元，係設置於該承載單元之一側，該第一雷射單元根據一控制指令輸出一第一雷射光束；一冷卻單元，係鄰近設置於該第一雷射單元，該冷卻單元根據該控制指令輸出一物質；一第二雷射單元，係設置於該承載單元之一側，該第二雷射單元根據該控制指令輸出一第二雷射光束；一驅動模組，係連接該第一雷射單元、該冷卻單元與該第二雷射單元，該驅動模組根據一移動指令移動該第一雷射單元、該冷卻單元與該第二雷射單元；以及一處理單元，係連接該第一雷射單元、該冷卻單元、該第二雷射單元與該驅動單元，該處理單元供根據相關於該圖樣的一圖樣資料，該處理單元根據該圖樣資料產生該控制指令操作該第一雷射光束在該基板切割出該線條 與操作該第二雷射光束在該基板切割出該圓角，以形成具有該圓角與該線條的該次基板，其中該處理單元產生該控制指令操作該冷卻單元輸出該物質以冷卻該第一雷射光束切割該線條所產生的一熱能。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之多雷射切割系統，其中該第一雷射單元為二氧化碳雷射(CO2 laser)及該第二雷射單元為皮秒雷射(pico-second laser)。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之多雷射切割系統，其中該物質為液體或氣體。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之多雷射切割系統，其中該處理單元調整該第一雷射光束與該第二雷射光束之一物理特徵，該物理特徵可為一功率、光束密度、掃描速度與持續時間之至少一者，或者該處理單元將該第一雷射光束與該第二雷射光束操作在一連續波模式(Continuous wave，CW)、一單一脈衝模式(Single pulse)、一脈衝模式(Pulse mode)與一脈衝串模式(Burst mode)之至少一者模式。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之多雷射切割系統，其中該第一雷射單元或該第二雷射單元更包含一光學組件以調整該雷射光束的該路徑、一方向、一功率、一焦點、一光束直徑與一焦距之至少一者。
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