专利名称：用于切割、分裂或分离衬底材料的装置、系统和方法
技术领域：
本发明总体涉及一种切割和分离技术。更特别是，本发明涉及一种用于使用激光器来切割、分裂和/或分离非金属或脆性材料的装置、系统和方法。
背景技术：
使用激光在脆性材料中扩散微裂纹的技术已经公知了三十年以上。1971年授予Lumley的美国专利NO.3610871是早先公知的披露。虽然具有多种作用，这种技术迄今为止没有在商业上广泛用于许多应用中。这种情况的主要原因在于加工速度缓慢、使用复杂激光模式、不能很好地理解激光划线机构以及费时、产生颗粒和微裂纹并由此抵消激光分离的主要优势的陈旧两步骤过程(例如划线和断裂)。
为了设计分离非金属材料的最佳系统需要理解两个主要机理。第一机理是热机理，通过该机理，通过将材料的温度升高到所需程度，脆性材料超过其临界热冲击温度，并且接着快速骤冷材料，以便破坏材料中的分子键。这种工艺在材料中形成通常称为“细微裂纹”的现象，该现象由内部热变化、外力、内力以及材料的边缘强度造成。第二机理是由内部热变化、外力、内力和材料强度在材料中造成的三维应力/应变场关系。
美国专利NO.5826772披露一种用于断裂没有完全分离边界的衬底的现有技术方法。
标准的分离技术需要两步骤工艺来断裂材料，即，划线步骤，随后是机械断裂步骤。如果材料厚度大于0.4mm并因此衬底中的残留张力不足以分离衬底时特别是这样的情况。
其它技术使用通常大于8mm的过宽双重断裂射束，造成所需切口上的热冲击。这造成玻璃的弱化和/或不受控制的裂纹。同样，由于在切口任一侧上具有电子器件或涂层/层，存在必须在有限的路径宽度内进行分离的情况。
由本发明人的发明的美国专利NO.625058、6489588以及6660963都披露了使用两个激光射束以及靠近激光射束的骤冷喷嘴来分离非金属衬底的装置和方法。这些专利结合于此作为参考。
下面将描述为了改善这些装置而需要克服的另外问题。
超过热破裂温度为了在脆性材料上扩散微裂纹，必须超过材料中的分子键破坏以便在材料中形成细微裂纹的临界热冲击温度(Tcr)或点。这通常通过将材料加热到给定温度并且使用冷却剂流骤冷材料以便超过临界热冲击温度(Tcr)来实现。对于某些材料，Tcr很小，并且因此需要相对小的骤冷来成功地扩散微裂纹。在这些情况下，例如氦的冷却气体可单独用来骤冷。对于其它材料，特别是那些热膨胀系数低的材料，需要高梯度来超过Tcr，并且需要气体/水的混合物来实现骤冷。在这种情况下，从液体蒸发中释放的潜热与对流和传导热相结合用来以更加有效的方式骤冷材料，由此超过临界热破裂温度。
但是，即使采用最佳的骤冷，需要适当的初始边界条件来成功地实现激光划线。换言之，材料的温度需要升高到足够高以给出超过临界热破裂温度的“空间”的点。通常，最小温度和最大温度(例如玻璃软化温度)之间的工艺窗口非常小，并因此需要准确控制热影响区域。
超过临界断裂力传统的划线操作通常在材料中形成初始空隙或细微裂纹之后需要第二断裂步骤。在这种情况下，采用用于完成断裂的机械方法，由此使用例如辊子断裂工具或截切机断裂工具的机械方法，采用弯曲力矩。在这些方法的每个方法中，施加足够的力，以便沿着划线区域完成材料分离。实现完全分离所需的力这里指的是临界断裂力(Fcb)。在对薄材料(例如小于0.4mm)划线时，材料中的残留张力可足以分离玻璃。但是，残留张力不能如同这里描述的新方法那样可以控制。因此希望通过更加可以控制的方式减小划线过程的残留张力。对于较厚材料来说，来自于激光划线操作的残留张力通常不足以完全分离材料。在其它情况下，张力很大，使得材料以不可控制的方式分离，并且运动到骤冷区域之前。由于分离的动态特性只通过本身不对称的热梯度来控制，这造成直线度降低。作为分离机理，已经提出了某些技术，这些技术使用双重平行射束而不骤冷。但是，这些技术造成由于固有的非对称性造成的不规则切口。需要新方法来改善临界断裂力的控制。
克服边缘效应一个重要因素是任何给定材料中的入口和出口裂纹。衬底的边缘比材料主体更薄弱，因此使其容易在引入热冲击之后不受控制地裂纹。另外，也需要考虑的是，由于例如边缘磨削的机械加工，沿着材料边缘经常出现微裂纹。最后，与材料主体相比，由于边缘用作传导和对流热传导区域之间的边界，材料边缘趋于更快加热。因此，需要改进克服例如凹入和凸出的边缘效应的方法。
可靠的划线初启为了在材料中扩散微裂纹，需要提供初始微裂纹。如上所述，由于其它工艺，许多材料沿着边缘具有许多微裂纹。但是，更希望的是在给定位置上以受控的方式引入微裂纹，而不依赖残留微裂纹。另外，由于边缘处理技术的改进，由于这些边缘加工成抵抗裂纹，变得更加难以沿着边缘引入微裂纹。因此，需要可靠的划线初启技术。
有效的横切完全分离技术存在新的挑战。一旦衬底在一个方向完全分离，由于存在多个新的边界，在第二方向上(通常为90度)形成切口变得更加具有挑战性。
另外，需要多个光学元件的激光射束输送系统在结构中提供较小的灵活性。另外，多个光学元件吸收或反射大量激光功率(例如对于涂覆AR的ZnSe元件来说每个元件吸收或反射5％)，在使用6元件系统时造成大于36％的损失。另外，复杂光学系统体积大并且难以运动。另外，这些复杂系统需要准确的对准和校正，容易振动脱位。最后，例如骤冷喷嘴、划线射束、断裂射束以及划线初启之间的临界距离难以调节，并且非常不稳定。
由于射束输送系统体积大，以及例如划线初启和骤冷装置的其它元件的单独控制，大多数系统只能实现单向切割。
通常，每个机器只有用于一个激光头单元的空间，由此没有放置多个激光头的选择，这些激光头同时切割，以便在制造过程中节省时间。
由于需要在激光射束下运动工件，而不是将激光运动到工件，所需的固有效率的低下，固定光学系统还需要几乎两倍的设备占地面积。
同样，在现有技术结构中，划线和断裂射束之间的距离固定，并且整个组件的占地面积局限于有限的宽度上。在针对不同材料进行改变时，这不能具有多少灵活性。
划线和断裂射束之间的相对射束功率实际上通过改变分束器或调节小面元件来调节。采用分束器，相对功率是分束器上的涂层的函数，并且难以复制。
另外，喷嘴结构造成不一致的流动，并且将水或其它液体残留物留在工件上。
因此，可以看出在本领域中存在许多问题，并且许多技术具有有待克服的缺陷。
发明内容
为了克服这些或多种其它的缺陷，本发明使用多种新颖的技术，提供快速、可靠的激光划线、单步骤分离以及有效地应用于简单而有效的装置中。
本发明总体涉及将非金属材料准确分离成多个较小部件。特别是，本发明涉及一种用于通过微裂纹的受控扩散以及材料的内力而准确控制非金属材料分裂从而沿着所需路径实现完全分离的方法。
本发明的一个目的在于将用于进行一致性和受控地热裂纹的热状态(例如“激光划线”)与最佳应力/应变场状态匹配，从而以预定、受控的方式完全分离非金属。
本发明的另一目的在于通过在骤冷区域之后的适当位置施加足够大的力(Fcb)同时在骤冷区域前部将残留力保持在临界断裂力(Fcb)之下而以受控方式分离衬底。
主要部件完全分离激光系统的主要部件包括单个或多个激光源、设计成相对于光学系统运动工件的运动系统、包括两个(多个)射束路径的光学系统、集成裂开装置、激光划线加速装置以及补充断裂装置。
激光源激光源需要根据将要分离的材料进行选择。用于划线的主要标准是找到有效、可靠的激光源，并且最重要的是，具有其吸收系数接近100％的输出波长。也就是说，激光辐射应该主要在将要分离的表面处进行吸收。在玻璃的情况下，通常使用具有10.6微米输出频率的CO2激光源。在硅的情况下，通常使用具有1.06微米或更小的输出频率的YAG激光源。另外，激光的操作模式应该是TEM00模式，其中提供主要是高斯形状的射束剖面(profile)。在使用光学系统时，重要的是实现均匀的校直输出，使得激光射束剖面不从一点显著改变到另一点。同样可以建议的是在激光输出和飞行光学器件之间提供足够的空间，以便给予激光射束时间以过渡到通常公知的“远场”状态。
在LSAD射束路径的情况下，激光输出频率的选择不需要必须与最大吸收效率匹配。在某些情况下，希望的是选择显著小于100％的激光频率，从而可以在整个材料主体上进行加热。这用来在所感兴趣的区域内有效地加热主体，同时限制张力和表面的辐射热损失。同样，重要的是实现这里提出的相同校直标准。
最后，有些情况是希望在相同区域或射束点内混合不同激光频率。例如，一种激光可用来在容易被吸收的频率下预热材料，使其通过具有不同频率而且通常不容易吸收的一种激光随后加热。出现了这种现象是由于取决于增加温度的吸收或自由载流子吸收。
运动系统使用利用计算机以便控制工件相对于激光输出的运动的运动系统。为此可以采用多种方法。一种方法涉及在x、y和θ方向上运动工件，而光学器件保持固定。相反，工件可保持固定，而光学系统可在每个方向上运动。也可采用混合方法，其中光学系统和工件都可在限定方向上运动。另外，将系统转动180度可用于双向切割。另一选择是利用多个ICD阵列，以便生产使用，从而节省时间。在这种情况下，所需的ICD可在适当时刻运动到射束路径内。在光学系统变得更简单并且体积更小时，这些选择变得更加可行。最后，通过将工件放置在加工台上，其中细槽在所需切口之下，可以在材料的顶侧和底侧切割。
这种类型的加工台还用来有助于通过放置在工件之下的辊子断裂装置断裂。
集成裂开装置(ICD)光学路径、骤冷机构、任选闸板和去水器集成到单个多功能装置内。此装置设计简单和灵活，使得使用者在材料中实现所需的高热梯度。三重反射骤冷机构(TRQM)用来在衬底中提供受控的高温梯度。
喷嘴可安装有反射盖，以围绕喷嘴重新引导激光射束，并且造成激光射束辐射在骤冷区域附近、邻近、交叉、周围或内部冲击在工件上。
定制的单件透镜可用于ICD中以便激光划线，使得该结构更加有效和灵活。使用单个元件显著降低激光头的尺寸和重量。优选实施例使用双重非对称圆柱形透镜元件(DACLE)。DACLE可用来有效地实现所需的激光射束剖面。
微裂纹初启器(MI)直接放置在ICD壳体上，并且涉及将标准划线轮放置在z行程机构内，以便在将要分离的材料边缘形成裂纹。MI放置在划线激光之前。MI放置在激光划线加速装置(LSAD)之后，以便减小LSAD所产生的热量过早地使得微裂纹传播的机会。在玻璃表面处使用烧蚀YAG脉冲，本发明还结合了激光划线初启选项。
集成裂纹装置包括含有单个定制的光学元件并具有圆形或方形截面的单个管子、微裂纹初启器、骤冷装置以及反射镜元件。
光学元件单个 光学元件设计成提供最佳的热区，即通常不大于80mm长并不大于5mm宽的椭圆形射束。同样希望此元件在每个方向上具有平顶剖面。对于校直输入射束来说，有多种方式由单个元件实现这种剖面。一种方式是通过使用衍射光学元件，由此透镜的内部结构改变成提供预定的输出剖面。实现这种所需的剖面的另一成本不太高的方式通过利用双重非对称圆形透镜元件(DACLE)来实现。弯曲的“凹入”表面(S1)设计成提供最佳的负焦距，并且控制切口方向(x)上的射束长度(l)和能量分布。相反的弯曲“凸出”表面(S2)设计成提供最佳的正焦距，并且控制垂直于切口方向(y)的射束宽度(w)及其能量分布。弯曲表面编程设计以便提供对于切割最佳的输出。
喷嘴组件具有三个不同的流体系统，该系统设计成提供有效的骤冷。在优选的构造中，流体通过中间管子引导，气体通过同轴的外管引导，并且真空施加在最外部的区域上。在此构造中，高压空气用来朝着骤冷区域的中心动态引导液体，而真空去除任何残留液体并控制空气流动。任选的高频压电转换器可放置在喷嘴上，以有助于断裂，并且使得水雾化，改善骤冷效率。在优选构造中，真空不与喷嘴同轴，而是相对于台子的运动放置在喷嘴组件的后半部内。
局部闸板机构放置在定制透镜元件和工件之间的闸板可用来有选择地阻挡一部分激光辐射，以便有效地缩短工件的射束点。这种特性可用来改变激光切割过程中的射束长度，从而实现所需效果。例如，闸板可用来截断激光射束的前部区段，同时激光射束靠近衬底的导前或拖尾边缘，以避免使得边缘过热。这还可通过使用机动透镜保持器实时改变焦距来实现。
断裂装置使用多种技术来实现衬底的完全分离，这些技术包括1)骤冷衬底的底表面，2)使用热空气流、双重激光射束、单个激光射束或在TEM20模式下操作的单个激光射束加热衬底顶部，3)利用内置于加工台的新型结构以所需方式机械加载衬底，4)在衬底内产生所需压缩/张力的倒转辊子断裂装置；以及5)用于层压玻璃的剪切力分离技术以便消除或减少微裂纹。
另外，辊子断裂装置可定位在衬底之下，并且沿着切口路径在划线区域之后运动给定距离，以便实现完全分离。如果加工台在所需切口之下具有细槽，这将最佳工作。此技术的优点在于力很好地置于划线区域之后，由此确保直线性。最后，可以利用剪切力来分离特别用于层压材料的衬底。通过减小所述的其它技术引入的弯曲力矩，这将有助于减小或降低层压件中间层内的微裂纹。
除了所述的TRQD之外，本发明还针对骤冷装置，骤冷装置包括至少两个喷嘴。第一骤冷喷嘴主要用来保持激光划线的直线性。第一喷嘴可使用一种或两种流体以及喷射喷嘴或者雾化喷嘴。第一流体通常是例如水的液体。第一流体的数量和流体压力可以调节。第二流体可以是空气、氮、氧和氮的混合物以及氧、氮和二氧化碳的混合物。第二流体的数量和流体压力可以调节。流体数量可以通过改变孔口尺寸或通过使用调节器来调节。调节器类型包括针阀、文氏阀、蝶阀、门阀等。对于骤冷区域来说具有小点。另外雾状物的焦距与切割相同。
第二喷嘴使得浅空隙更深地形成。第二喷嘴可包括独立于第一喷嘴调节的参数。第二喷嘴流的点尺寸宽于第一喷嘴产生的点尺寸。同样，雾状物的焦距不同于切割。
本发明解决的另一问题与术语“soge”(或正交性)相关，并且指的是切割边缘在材料上不是完美直角切口的事实。为了克服这种soge问题，切割边缘的角度需要尽可能接近直角。本发明可调节沿着切割线的主轴线以及能量密度。能量密度从尖端到尾端和/或从右到左改变热影响区域。可以从开始部分到结束部分调节切割线处的横向热传导。能量密度可通过射束位置调节。射束位置通过光学元件和/或台子位置调节。这包括调节透镜位置，反射镜位置和反射镜的角度。能量密度也可通过射束角度调节。射束角度可通过透镜角度和/或台子角度调节。
本发明还涉及一种切割方法，该方法使得单个玻璃件和层压玻璃件在至少两个方向上横切。所披露的一种方法使用激光射束在使得玻璃件未分离的每个切割线处形成截面。第一切割线可以是一半切口，使其切过玻璃件的大致一半，并且第二方向的切割线可以是完全切口。第一方向的切割线在前部并且在该截面处45mm之后是一半切口。一半切口的深度可以通过改变辐射加热能量来调节。还可以使用例如通过所施加的真空抽吸的向下的力形成锯齿形空隙。制造锯齿形空隙的另一方式是通过用向下的力来平衡加热能量。
本发明还涉及一种通过使用裂纹感测器来分离非金属衬底的方法和装置。这使得断裂射束的激光能量最佳化，并可以获得很好的切割平面。裂纹感测器靠近衬底定位，使其可动态测量断裂射束的辐射中产生的切割线的位置。接着将所测量的裂纹位置信息与参考位置比较，并根据这种比较提供调节断裂射束的功率密度的装置。裂纹感测器可以是CCD感测器、CMOS感测器、声波感测器、图像感测器或超声波感测器。所测量的裂纹位置和参考位置之间的比较通过信号处理装置、操作处理衬底以及微处理器来完成。如果裂纹位置在参考位置之后，可以增加射束能量，并且如果裂纹位置在参考位置之前，减小射束能量。
本发明还涉及一种用于将划线激光在切割方向上的形状调节偏离对称形状的方法和装置。该方法使得射束形状或能量密度在前侧和后侧之间不对称。例如，对于加热来说，开始部分的射束宽度较宽，并且结束部分较窄。作为选择，对于加热来说，开始部分的射束宽度较窄，并且结束部分较宽。在特定区域内射束能量功率可形成更高或更低。这些特性可通过改变射束强度的密度来实现。还可以相对于射束辐射提供倾斜角度。这种倾斜角度可限定在衬底和辐射射束方向之间。透镜角度也可以调节，使其相对于辐射射束方向倾斜。
使用所述的技术，可以实现本发明的另一目的，该目的在于提供一种经由微裂纹的高度受控扩散和准确裂开来分离非金属材料的方法和设备，从而克服现有技术的缺陷。因此本发明包括多种特征，从而可以通过完全分离、增加的精度、高度受控的热梯度、改善的边缘质量、有效的横切、减小的边缘效应以及可以提供更加灵活性和减小成本而简化的结构来加快加工速度。
本发明的这些和其它目的通过用于分离非金属衬底的一部分的设备来实现，该设备包括第一射束，第一射束在第一点处冲击在衬底上，第一点具有导前端部和拖尾端部；第一骤冷装置，第一骤冷装置定位层使得冷却剂流可在第一点的拖尾端部处或附近施加在衬底上；第二射束，第二射束在第二点处冲击在衬底上，第二点在第一点之后定位在衬底上；以及第二骤冷装置，第二骤冷装置定位在第一骤冷装置和第二射束之间。还可以使用定位在第二骤冷装置和第二射束之间的第三骤冷装置。骤冷装置可包括具有雾化喷嘴的至少一个装置，其雾化具有例如水和空气的两种流体的混合物。分离装置的控制还包括相对于第二骤冷装置(或第三骤冷装置)单独调节第一骤冷装置的参数。
本发明还可通过控制非金属衬底一部分分离的方法来实现，该方法包括如下步骤将第一射束在第一点处冲击在衬底上，其中第一点具有导前端部和拖尾端部。接着通过第一骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流可靠近热影响区域或与其隔开地施加在衬底上。通过靠近第一骤冷喷嘴并与其隔开定位的第二骤冷喷嘴还可实现进一步骤冷。接着第二射束在第二点处冲击在衬底上，以便穿过衬底厚度的一部分形成断裂。该方法还包括通过靠近第二骤冷装置并与其隔开定位的第三骤冷装置提供另外的骤冷。在骤冷过程之后，在衬底部分到达第二点之前，多余的骤冷液体排空。还可以控制并改变第二射束中供应的功率大小。
本发明还通过在非金属衬底内形成直角分离的方法来实现，该方法包括如下步骤将第一划线射束在第一点处冲击在衬底上，其中第一点具有导前端部和拖尾端部。接着通过第一骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流可在热影响区域内施加在衬底上。在骤冷之后，第二射束在第二点冲击在衬底上，以便穿过衬底的厚度一部分形成断裂。该方法还包括调节至少一个角度，在该角度下，第一划线射束冲击在衬底上，并且第一划线射束的能量密度冲击在衬底上。调节步骤还包括相对于第一划线射束调节透镜的位置和/或调节第一点的位置(例如通过调节保持衬底或反射镜的台子的位置)。
本发明还通过分离非金属衬底的方法来实现，该方法包括如下步骤将第一射束在第一点处冲击在衬底的第一侧上，并且接着通过第一骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流施加在衬底第一侧上。第二射束接着在第二点处冲击在衬底上，以便穿过衬底的厚度一部分形成断裂。该衬底接着转动，使得衬底的第二侧面向第一射束、第一骤冷喷嘴和第二射束。第一射束随后在第三点处冲击在衬底的第二侧上，并且接着通过第一骤冷喷嘴进行骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流施加在衬底的第二侧上。第二射束接着在第四点处冲击在衬底上，以便穿过衬底厚度的至少另一部分形成断裂。该方法还包括通过第二骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位在第一骤冷喷嘴和第二射束之间。同样，将第二射束冲击在衬底上的步骤穿过衬底第一侧形成大致一半的切口，并且将第二射束冲击在衬底的第二侧上的步骤穿过衬底形成完全切口。
本发明还通过用于分离非金属衬底一部分的设备来实现，该设备包括在第一点冲击在衬底上的第一射束、使得冷却剂流在第一点的拖尾端端部或在其附近施加在衬底上的第一骤冷装置、在第一点之后定位在衬底上的第二点处冲击在衬底上以便在衬底上形成切割线的第二射束、与衬底分开以便测量切割线的位置的裂纹感测器以及可操作地连接到裂纹感测器上以便接收有关切割线的位置信息并将切割线的位置与参考位置比较的控制器，并且该控制器包括根据切割线的位置与参考位置的比较来调节第二射束的功率密度的装置。裂纹感测器可包括至少一种CCD感测器、CMOS感测器、声波感测器、图像感测器和超声波感测器。用于调节和控制第二射束的功率密度的装置包括如果裂纹位置在参考位置之前，减小第二射束的功率密度，并且如果裂纹位置在参考位置之后增加功率密度。
本发明还通过调节非金属衬底的分离过程的方法来实现，该方法包括如下步骤将第一射束在第一点处冲击在衬底上，通过第一骤冷喷嘴骤冷，使得冷却剂流在热影响区域内施加在衬底上，将第二射束在第二点处冲击在衬底上，以便穿过衬底厚度的一部分形成断裂，由此在衬底内形成切割线，使用裂纹感测器来测量切割线的位置，将切割线的位置与参考位置比较，并且根据切割线的位置与参考位置的比较，调节第二射束的功率密度。
本发明还通过在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的方法来实现，该方法如下步骤将第一射束在第一点处冲击在衬底上，通过第一骤冷喷嘴骤冷，使得冷却剂流在热影响区域内施加在衬底上，将第二射束在第二点处冲击在衬底上，以便穿过衬底厚度的一部分形成断裂，由此在衬底内形成切割线，并且调节第一射束在该处冲击在衬底上的第一点的形状以及第一射束的能量密度剖面中至少一个条件，使得冲击在衬底上的第一射束具有变化的能量密度剖面。调节步骤可通过将第一点的形状调节成包括非对称射束形状、调节第一射束的能量密度剖面来实现，从而具有非对称的能量密度，或者能量密度剖面的中心与另一侧相比更接近第一点的一侧。调节步骤还包括形成比第一点的另一部分更薄的第一点的一部分，或者例如通过调节形成第一射束的透镜位置，在衬底和第一射束的方向之间形成倾斜角度。
本发明还通过在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的设备来实现，该设备包括在第一射束，第一射束第一点处冲击在衬底上；第一骤冷装置，第一骤冷装置定位成使得冷却剂流可在第一点的拖尾端部处或附近施加在衬底上；第二射束，第二射束在第二点处冲击在衬底上，第二点在第一点之后定位在衬底上，以便在衬底中形成切割线；以及用于调节由第一射束产生的第一点的形状的控制器装置。控制器可包括用于将第一点的形状调节成非对称射束形状的装置或者用于调节第一射束的能量密度剖面使得能量密度剖面的中心比另一侧更加靠近第一点的一侧。控制器还可包括用于形成比第一点的另一部分更加薄的第一点的一部分的装置以及用于通过调节形成第一射束的透镜位置而在衬底和第一射束的方向之间形成倾斜角度的装置。
在与附图和图表相结合时，参考本发明的优选实施例，将从以下描述中清楚理解本发明的以上和其它目的和特征，附图中图1是表示按照本发明的实施例通过分离设备分离的非金属衬底的示意图；图2是表示按照本发明分别通过激光射束和骤冷喷嘴形成的加热区域和骤冷区域的示意顶视图；图3是表示在非金属衬底分离过程中的加热、骤冷、重新加热阶段的时间对温度的视图；图4是按照本发明的射束的分离设备的透视图；图5是按照本发明实施例包括在集成裂开装置内的双重非对称圆柱形透镜元件的放大局部视图；
图6A-6D表示非金属分离设备的示意图，其中包括按照本发明控制裂开深度的视图；图7是表示按照本发明另一实施例分别通过激光射束和骤冷喷嘴形成的加热区域和骤冷区域的示意顶视图；图8A-8D表示用于非金属衬底的分离过程，其中这种分离造成不完美的切口或soge；图8E-8H表示用于非金属衬底的分离过程，其中这种分离造成直角切口；图9A表示按照本发明另一实施例包括裂纹感测器的非金属分离设备的示意图；图9B表示按照本发明另一实施例包括裂纹感测器的非金属分离设备的另一示意图；图10表示按照本发明另一实施例用于层压非金属衬底的切割顺序；图11表示按照本发明另一实施例用于层压非金属衬底的不同的切割顺序；图12示意表示按照图11所示实施例的用于CF侧切的切割顺序；图13是表示布置在可动台子上的非金属衬底的示意透视图；图14是按照本发明的另一实施例包括用于控制的裂纹感测器的非金属衬底分离设备的总体示意图；图15是表示按照本发明使用控制非金属衬底中的裂纹扩散的裂纹感测器的工作过程的流程图。
具体实施例方式
此后，参考附图描述本发明的实施例。
图1是用于按照本发明分离非金属材料的设备的示意图。分离设备通常由参考标号100来表示，用来分离非金属材料102，该设备包括两个激光射束110和112和至少两个骤冷喷嘴116和118。
非金属衬底102在箭头所示的方向上在例如玻璃的非金属衬底102之下相对于分离设备100运动。激光射束110穿过透镜113并且聚集在划线机构射束加工区域140上。两个骤冷喷嘴116和118在非金属衬底102上分别示意表示成形骤冷区域142和143。在骤冷区域142和143之间是扩散的划线144。激光射束112穿过透镜114并聚焦在断裂激光射束加热区域146上。沿着实际切割线150控制非金属衬底102的分离。
每个骤冷喷嘴包括用于气体或液体122和126分别通过的通道。例如通道122和126可将水供应到非金属衬底102。任选的是，喷嘴116和118可分别包括另一通道124和128，以便供应第二种气体和/或液体。例如，另一通道124和128可将空气供应到非金属衬底102上。因此，至少两种流体或气体或混合物可经由每个喷嘴116和118供应，以便对非金属衬底102进行骤冷。
靠近喷嘴118的是真空喷嘴130，以便经由布置其中的通道去除残留骤冷液体。如图1所示，真空喷嘴130具有大致矩形截面。闸板132如图示意所示靠近真空喷嘴130布置。闸板132可用来有选择地主动切断激光射束112的一部分，以便有效地缩短工件上的射束点。闸板132还可用来在激光切割过程种改变射束长度。
图2表示图1所示的切割和骤冷过程的总体顶视图，其中分离设备100被去除以便清楚。划线激光射束加热区域140包括可控宽度A和长度B。划线激光射束加热区域140和重新加热区域146之间的距离通过距离C表示，也可改变。重新加热区域146的长度D和宽度F也被控制。本发明还控制和调节骤冷区域142和143之间的距离E。通常A∶B∶C∶D∶E∶F的以下比例是有用的0.5∶55∶35∶8∶5∶10。
图3表示加热非金属衬底102的温度对时间的图表。非金属衬底102在它通过最初划线激光射束并接着通过两个骤冷区域142和143时开始从室温加热。随后通过断裂激光射束112造成热量增加，并且在冷却到室温之后，出现完全或局部分离。
图4表示用于完全材料分离的激光系统的本发明的主要部件，并且通常由参考标号200表示。该系统包括单个或多个激光源以及形成光学系统并由参考标号210表示的相关的选项。光学系统210包括支承在机器框架226上的两个激光器222和224。运动系统240包括横过框架带驱动机构224并相对于由激光器222和224形成的光学系统210运动工件的支承台242。激光器形成两个(或多个)射束路径。该系统包括集成裂开装置(ICD)以及用于划线射束230的自动反射镜和用于断裂射束232的自动反射镜。同样，从激光器222辐射的激光射束110(未示出)冲击在反射镜230上。另外，从激光器224辐射的激光射束112(未示出)冲击在反射镜232上。
运动系统240使用计算机控制器236以便控制工件相对于激光输出的运动。虽然计算机控制器布置在远处位置上，计算机控制器236表示成靠近框架带驱动机构244。一种可能的控制方法从计算机产生控制信号，以便在x、y和转动方向上运动工件，同时保持光学器件固定。相反，工件可保持固定，而载有激光器的光学系统在所有方向上运动。混合方法使得光学系统和工件都在有限的方向上运动。通过将光学系统转动180度，可以进行双向切割。通过将工件放置在加工台上，其中细槽位于任何所需切口之下，还可以在材料的顶侧和底侧上切割。在辊子断裂装置放置在工件之下时，该加工台还可有助于断裂。
图5披露双重非对称圆柱形透镜元件(DACLE)254的使用。弯曲的“凹入”表面(S1)268构造成具有最佳的负焦距，以便控制射束长度(L)和切口方向上的能量分布。相反的弯曲“凸出”表面(S2)270构造成具有最佳的正焦距，并且控制射束宽度(W)以及垂直于切口长度的能量分布。
图6A披露包括激光射束310、312和骤冷喷嘴316和318的本发明另一实施例的示意图。真空喷嘴330也表示成靠近喷嘴318，以便在第二射束312在加热区域246内接触非金属衬底之前，从非金属表面上收集任何残留骤冷液体。
分离设备的控制包括监测和调节加热区域246的尺寸L，划线激光射束加热区域的结束和加热区域246的开始之间的距离以及划线激光射束加热区域240的长度N。
图6A表示通过分离设备实现完全100％分离的配置。区域P是没有分离的区域，区域Q是已经分离的区域。在此实例中，激光射束312在200瓦下操作。
图6B表示通过如上所述改变控制参数实现90％分离。例如，激光射束312可在175瓦下操作。
图6C表示通过改变控制参数实现75％的分离，例如在150瓦下操作激光射束312。
图6D表示不使用断裂射束312的实例。在此实例中，通过热冲击和裂纹扩散形成130-180微米的空隙。
图7表示使用类似于图6A所使用的装置的装置的另一实施例。划线激光射束加热区域340表示在图7的左侧上。与其靠近或者与其部分重叠的是第一骤冷区域342，该区域通过第一骤冷喷嘴供应。与第一骤冷区域342隔开的是第二骤冷区域343，该区域通过第二骤冷喷嘴供应，并且与第二骤冷区域343隔开的是通过任选的第三骤冷喷嘴(未示出)供应的任选的第三骤冷区域345。
真空去除地区330靠近第三骤冷区域345布置，以便去除残留在非金属衬底上的任何骤冷液体。在此实施例中，真空去除地区具有弧形形状，使其可以去除在骤冷过程中分散在切割线任一侧上的任何液体。闸板332靠近真空去除喷嘴布置，以便使得断裂激光射束按照所述的技术调节。断裂射束加热区域346也进行表示，并且此区域操作以便根据其设定完成非金属衬底的分离。
图8A-8D表示通常产生soge切口(不是直角的切口)的现有技术中使用的切割步骤。图8A表示包括所需划线402的非金属衬底400。图8B表示开始激光射束加热过程，并且表示形成加热区域440的划线激光射束以及形成骤冷区域443的骤冷喷嘴以及形成加热区域443的断裂激光射束。在分离过程继续时并且由于非金属衬底中不均匀加热过程，划线激光射束加热区域440趋于布置成使其不与切割线对称。这造成非金属衬底的各个部分之间的分离偏离真正的直角切口。图8D表示非金属衬底400的这种分离的结果。切口的侧边缘410与所需侧边缘线412倾斜，使得侧边缘410和非金属衬底400的底侧上的所需侧边缘412之间的距离通过距离414表示。
图8E-8H表示用于本发明以便对于两个部件形成直角侧边缘的切割步骤。图8E表示包括所需切割线502的非金属衬底500。图8F表示开始激光射束加热过程，并且表示形成加热区域540的划线激光射束以及形成骤冷区域542和543的骤冷喷嘴。按照本发明，可以使用例如裂纹感测器的装置来确定裂纹扩散和方向，这将在下面进一步描述。根据裂纹扩散的进程和裂纹扩散的方向的确定，本发明调节激光射束角度、能量分布和/或划线激光射束的方向，以便在分离过程中补偿和修正裂纹扩散的方向。例如，原来的所需切割线方向通过线520表示，并且划线激光射束的方向可以在一段时间内沿着线522重新定向，使得裂纹扩散可修正成继续沿着线520。图8G表示沿着修正路径520继续激光射束分离过程以便分离非金属衬底500。图8H表示完成的分离过程，其中非金属衬底已经分离成两个部件504和506。每个部件504和506包括以直角切割的侧边缘。非金属衬底506包括已经形成垂直于非金属衬底506的顶边缘和底边缘的侧边缘512。
图9A和9B表示按照本发明另一实施例的分离设备的前视图和侧视图。分离设备包括布置在加工台610之上的激光切割单元600。加工台610通过线性马达612在线性方向上运动。线性马达612布置在分离设备的底座614上。非金属衬底616布置在加工台610上。
激光切割单元600包括用于产生可以指向穿过非金属衬底616扩散的裂纹的光射束的光源620。光线通过非金属衬底616反射，并且可以通过裂纹感测器630接收。如上所述可使用许多不同类型的裂纹感测器。
图9B表示激光切割单元的侧视图，该切割单元包括划线射束622、一个或多个喷嘴624以及断裂射束640，其中光源620(未示出)和裂纹感测器630布置成在骤冷喷嘴624和断裂射束640之间接收光学。
图10表示按照本发明用于层压玻璃衬底的切割顺序。例如，如果层压玻璃在层压衬底中包括TFT面板，那么此面板可以首先切割。第一和第二切口是沿着线1和2的完全切口。可以在这些切割过程中改变激光功率。接着，在沿着线4完全切割和沿着线5完全切割之后，通过沿着线3进行完全偏移切割，可在滤色器(CF)一侧上切割层压玻璃衬底。
图11表示按照本发明用于层压玻璃衬底的另一切割顺序。例如，如果层压玻璃在层压衬底中包括TFT面板，那么第一和第二切口是在TFT面板中沿着线1和2的完全切口。接着在沿着线4的完全切割和沿着线5的完全/一半切割之后，通过沿着线3进行划线切割，可在CF一侧上切割层压玻璃衬底。图12表示CF侧切割过程。还可以在这些切割过程中调节切割速度。
图13表示布置在可动台子700上的例如玻璃或其它面板710的金属衬底。可动台子可分成多个区段，使得切割线从非金属衬底710的厚层形成。在此实例中，层压面板包括通过粘合剂结合在一起的TFT面板712和彩色面板714。如图13所示，可以在可动台子700的空间边缘之间的区域内形成沿着线720的第一切口。另外的切口可接着沿着切割线722和724形成。
图14披露按照该实施例用于包括裂纹感测器的分离设备的控制机构的总体示意图。该系统控制器包括和信息显示器连接的连接装置以及例如键盘的输入装置、用于控制激光单元的激光控制的激光控制器、裂纹感测器以及用于控制线性马达的运动控制器。
图15表示用于按照本发明使用裂纹感测器的控制过程的流程图。最初激光射束辐射开始冲击在非金属衬底上。接着，裂纹感测器光源启动并且从非金属衬底反射的光线指示裂纹生长，并且裂纹感测器对其检测。接着进行比较，以便将所需裂纹扩散位置和方向与所测量的裂纹扩散位置和方向比较。如果所需位置和测量位置是相同的，那么将能量等级保持在其当前设定上。但是，如果裂纹扩散的测量位置在所需位置之前，那么减小到激光器的能量。作为选择，如果裂纹扩散的测量位置在所需位置之后，那么增加到激光器的能量。这种过程一直持续到到达非金属衬底的端部位置为止。在获得非金属衬底的端部位置时，停止用于激光射束的能量。
对于包括蜂窝电话切割和HDTV面板的套筒切割的多种应用来说，已经开发了最佳的切割顺序。对于蜂窝电话应用来说，通过控制被切割的第一侧上的切口深度，可以更加容易地实现面板的蜂窝电话加工的横向切割，这是由于面板在层压面板的第二侧切割过程中保持在一起。通过动态控制激光功率、xy位置(例如频繁反复起动)、台子角度、裂纹初始力和位置(对于入口来说)以及台子真空力，消除第二切口的边缘效应(例如入口和出口区域)，以便实现所需结果。
还可以使用多个射束产生热冲击的适当平衡，以形成细微裂纹，并且随后通过施加第二射束，产生足够的张力，以便完全或部分切割单个或层压面板。真空用来去除用于骤冷的任何残留水或流体，防止光学表面(例如反射镜、透镜等)的任何暴露。
还可以进行第一激光器(划线射束)和第二激光器(断裂射束)的单独控制。计算机软件用来动态控制激光射束的功率和/或台子相对于激光射束的角度和/或整个过程中台子的速度，以便控制和稳定裂纹穿过面板的扩散。
通过改变第二激光器上的激光器功率，来实现细微裂纹深度(例如从1％-100％的分离)的实时闭环控制。此功率通过来自于裂纹感测器或检测器的反馈回路来控制，这些感测器可以测量裂纹或空隙深度检测装置(光学、声波、RF或其它方式)的存在和/或伴随情况。这将使得我们在现场准确控制切口深度和/或控制完全切割位置和所得分离玻璃的剖面。
多个喷嘴射束的构造包括两个或多个喷嘴，喷嘴用来增加脆性材料的冷却/骤冷。喷嘴涉及用于在小的占地面积上(例如小于0.5mm直径)进行最大骤冷(dT/dt)和/或最大总体热量去除(冷却效果或dQ/dt)。通过形成较深的空隙或细微裂纹，可以减小力，并因此减小完全分离材料或面板所需的功率。
应该理解到虽然参考其优选实施例描述了本发明，本领域普通技术人员将理解到在本发明的范围和精神内的多种其它的实施例和变型，并且这些其它的实施例和变型旨在通过以下权利要求来覆盖。
权利要求
1.一种用于分离非金属衬底一部分的设备，包括第一射束，第一射束在第一点冲击在衬底上，第一点具有导前端部和拖尾端部；第一骤冷装置，所述第一骤冷装置定位成使得冷却剂流在第一点的拖尾端部处或其附近施加在衬底上；第二射束，第二射束在第二点处冲击在衬底上，第二点在第一点之后定位在衬底上；以及第二骤冷装置，所述第二骤冷装置定位在所述第一骤冷装置和所述第二射束之间。
2.如权利要求1所述的用于分离非金属衬底一部分的设备，其特征在于，还包括第三骤冷装置，所述第三骤冷装置定位在所述第二骤冷装置和所述第二射束之间。
3.如权利要求1所述的用于分离非金属衬底一部分的设备，其特征在于，所述第一骤冷装置和所述第二骤冷装置中的至少一个包括具有两种流体化合物的雾化喷嘴。
4.如权利要求3所述的用于分离非金属衬底一部分的设备，其特征在于，两种流体的混合物包括水和空气。
5.如权利要求1所述的用于分离非金属衬底一部分的设备，其特征在于，还包括用于相对于所述第二骤冷装置单独调节所述第一骤冷装置的参数的装置。
6.一种控制非金属衬底一部分分离的方法，包括如下步骤将第一射束在第一点处冲击在衬底上，其中第一点具有导前端部和拖尾端部；通过第一骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流可靠近热影响区域或与其隔开地施加在衬底上；通过靠近第一骤冷喷嘴并与其隔开定位的第二骤冷喷嘴进行进一步骤冷；第二射束在第二点处冲击在衬底上，以便穿过衬底厚度的一部分形成断裂。
7.如权利要求6所述的控制非金属衬底一部分分离的方法，其特征在于，还包括如下步骤通过靠近第二骤冷装置并与其隔开定位的第三骤冷装置提供另外的骤冷。
8.如权利要求6所述的控制非金属衬底一部分分离的方法，其特征在于，还包括如下步骤在第二点之前，排空多余的骤冷液体。
9.如权利要求6所述的控制非金属衬底一部分分离的方法，其特征在于，还包括如下步骤为第一骤冷装置和第二骤冷装置中的至少一个设置具有两种流体混合物的雾化喷嘴。
10.如权利要求6所述的控制非金属衬底一部分分离的方法，其特征在于，还包括如下步骤改变第二射束中供应的功率大小。
11.如权利要求6所述的控制非金属衬底一部分分离的方法，其特征在于，还包括如下步骤独立于第二骤冷喷嘴控制第一骤冷喷嘴的参数。
12.一种在非金属衬底内形成直角分离的方法，包括如下步骤将第一划线射束在第一点处冲击在衬底上，其中第一点具有导前端部和拖尾端部；通过第一骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流可在热影响区域内施加在衬底上；第二射束在第二点冲击在衬底上，以便穿过衬底的厚度一部分形成断裂；调节至少一个角度，在该角度下，第一划线射束冲击在衬底上，并且第一划线射束的能量密度冲击在衬底上。
13.如权利要求12所述的在非金属衬底内形成直角分离的方法，其特征在于，调节第一划线射束冲击在衬底上的至少一个角度的步骤包括相对于第一划线射束调节透镜的位置。
14.如权利要求12所述的在非金属衬底内形成直角分离的方法，其特征在于，调节第一划线射束冲击在衬底上的至少一个角度的步骤包括调节第一点的位置。
15.如权利要求14所述的在非金属衬底内形成直角分离的方法，其特征在于，调节第一划线射束冲击在衬底上的至少一个角度的步骤通过调节保持衬底的台子的位置来调节第一点的位置。
16.如权利要求14所述的在非金属衬底内形成直角分离的方法，其特征在于，调节第一划线射束冲击在衬底上的至少一个角度的步骤包括通过调节反射镜来调节第一点的位置。
17.如权利要求12所述的在非金属衬底内形成直角分离的方法，其特征在于，调节第一划线射束冲击在衬底上的至少一个角度的步骤包括通过调节反射镜来调节第一点的位置。
18.如权利要求12所述的在非金属衬底内形成直角分离的方法，其特征在于，调节第一划线射束冲击在衬底上的至少一个角度的步骤包括通过调节反射镜来调节第一点的位置。
19.一种分离非金属衬底的方法，该方法包括如下步骤将第一射束在第一点处冲击在衬底的第一侧上；通过第一骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流施加在衬底第一侧上；第二射束在第二点处冲击在衬底上，以便穿过衬底的厚度一部分形成断裂；该衬底转动，使得衬底的第二侧面向第一射束、第一骤冷喷嘴和第二射束；第一射束在第三点处冲击在衬底的第二侧上；通过第一骤冷喷嘴进行骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流施加在衬底的第二侧上；第二射束接着在第四点处冲击在衬底上，以便穿过衬底厚度的至少另一部分形成断裂。
20.如权利要求19所述的分离非金属衬底的方法，其特征在于，还包括如下步骤通过第二骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位在第一骤冷喷嘴和第二射束之间。
21.如权利要求19所述的分离非金属衬底的方法，其特征在于，将第二射束冲击在衬底上的步骤穿过衬底的第一侧形成大致一半的切口，并且所述将第二射束冲击在衬底的第二侧上的步骤穿过衬底形成完全切口。
22.一种分离非金属衬底一部分的设备，该设备包括第一射束，第一射束在第一点冲击在衬底上，第一点具有导前端部和拖尾端部；第一骤冷装置，所述第一骤冷装置定位成使得冷却剂流在第一点的拖尾端部处或其附近施加在衬底上；第二射束，第二射束在第二点处冲击在衬底上，第二点在第一点之后定位在衬底上，以便在衬底内形成切割线；与衬底分开以便测量切割线的位置的裂纹感测器，以及可操作地连接到裂纹感测器上以便接收有关切割线的位置信息并将切割线的位置与参考位置比较的控制器，并且该控制器包括用于根据切割线的位置与参考位置的比较来调节第二射束的功率密度的装置。
23.如权利要求22所述的分离非金属衬底一部分的设备，其特征在于，所述裂纹感测器可包括至少一种CCD感测器、CMOS感测器、声波感测器、图像感测器和超声波感测器。
24.如权利要求22所述的分离非金属衬底一部分的设备，其特征在于，所述用于调节和控制第二射束的功率密度的装置包括如果裂纹位置在参考位置之前，减小该功率密度。
25.如权利要求22所述的分离非金属衬底一部分的设备，其特征在于，所述用于调节和控制第二射束的功率密度的装置包括如果裂纹位置在参考位置之后，增加该功率密度。
26.一种调节非金属衬底的分离过程的方法，该方法包括如下步骤将第一射束在第一点处冲击在衬底上；通过第一骤冷喷嘴骤冷，使得冷却剂流在热影响区域内施加在衬底上；将第二射束在第二点处冲击在衬底上，以便穿过衬底厚度的一部分形成断裂，由此在衬底内形成切割线；使用裂纹感测器来测量切割线的位置；将切割线的位置与参考位置比较，以及根据切割线的位置与参考位置的比较来调节第二射束的功率密度。
27.如权利要求26所述的调节非金属衬底的分离过程的方法，其特征在于，所述调节第二射束的功率密度的步骤包括如果裂纹位置在参考位置之前，减小该功率密度。
28.如权利要求26所述的调节非金属衬底的分离过程的方法，其特征在于，所述调节第二射束的功率密度的步骤包括如果裂纹位置在参考位置之后，增加该功率密度。
29.如权利要求26所述的调节非金属衬底的分离过程的方法，其特征在于，还包括继续测量、比较和沿着切割线的整个长度进行调节的所述步骤。
30.一种在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的方法，该方法如下步骤将第一射束在第一点处冲击在衬底上；通过第一骤冷喷嘴骤冷，该喷嘴定位成使得冷却剂流在热影响区域内施加在衬底上；将第二射束在第二点处冲击在衬底上，以便穿过衬底厚度的一部分形成断裂，由此在衬底内形成切割线；以及调节第一射束在该处冲击在衬底上的第一点的形状以及第一射束的能量密度剖面中至少一个条件，使得冲击在衬底上的第一射束具有变化的能量密度剖面。
31.如权利要求30所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的方法，其特征在于，所述调节步骤包括将第一点的形状调节成包括非对称射束形状。
32.如权利要求30所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的方法，其特征在于，所述调节步骤包括调节第一射束的能量密度剖面，从而具有非对称能量密度。
33.如权利要求30所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的方法，其特征在于，所述调节步骤包括调节第一射束的能量密度剖面，使得能量密度剖面的中心比另一侧更加靠近第一点的一侧。
34.如权利要求30所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的方法，其特征在于，所述调节步骤包括将第一点的一部分形成为比第一点的另一部分更薄。
35.如权利要求30所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的方法，其特征在于，所述调节步骤包括在衬底和第一射束的方向之间形成倾斜角度。
36.如权利要求30所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的方法，其特征在于，所述调节步骤包括通过调节形成第一射束的透镜位置在衬底和第一射束方向之间形成倾斜角度。
37.一种在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的设备，该设备包括第一射束，第一射束第一点处冲击在衬底上，第一点具有导前端部和拖尾端部；第一骤冷装置，第一骤冷装置定位成使得冷却剂流可在第一点的拖尾端部处或附近施加在衬底上；第二射束，第二射束在第二点处冲击在衬底上，第二点在第一点之后定位在衬底上，以便在衬底中形成切割线；以及用于调节由第一射束产生的第一点的形状的控制器装置。
38.如权利要求37所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的设备，其特征在于，所述控制器装置包括用于将第一点的形状调节成非对称射束形状的装置。
39.如权利要求37所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的设备，其特征在于，所述控制器装置包括用于将第一射束的能量密度剖面调节成非对称能量密度的装置。
40.如权利要求37所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的设备，其特征在于，所述控制装置包括用于调节第一射束的能量密度剖面使得能量密度剖面的中心比另一侧更加靠近第一点的一侧的装置。
41.如权利要求37所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的设备，其特征在于，所述控制器装置包括用于将第一点的一部分形成为比第一点的另一部分更薄的装置。
42.如权利要求37所述的在非金属衬底的分离过程中调节射束形状的设备，其特征在于，所述控制器装置包括用于通过调节形成第一射束的透镜位置而在衬底和第一射束的方向之间形成倾斜角度的装置。
全文摘要
披露一种分离非金属衬底的设备和方法包括第一射束；定位成使得冷却剂流在第一点的拖尾端部处或其附近施加在衬底上的第一骤冷装置；第二射束；以及定位在第一骤冷装置和第二射束之间的第二骤冷装置。调节第一划线射束冲击在衬底上的角度和冲击在衬底上的第一划线射束的能量密度中的至少一个以便获得直角分离。也可设置裂纹感测器和控制器，以便测量切割线的位置，将该位置与参考位置比较，并且根据切割线的位置和参考位置的比较来调节第二射束的功率密度。
文档编号B23K26/00GK1976778SQ200580020572
公开日2007年6月6日 申请日期2005年6月20日 优先权日2004年6月21日
发明者B·赫克斯特拉 申请人:应用光电技术公司, 东丽工程株式会社