使用突发超快激光脉冲为脆性材料释放闭型部的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种释放已从脆性材料基板切下的闭型部（内形状）的改进的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，有很多方法用于从较大的基板片释放几何形状切除部。这些方法的大多数 包括使用粗切割、另外释放切除部以解放所需部分、施加压力及弯曲基板或压轧基板。大多 数这些方法的问题是它们留下：
[0003] 损坏或粗糙的周边，尤其当几何形状复杂时；或
[0004] 弱化的边缘或其中形成有大量微裂纹。
[0005] 很明显，所有这些系统具有一定百分比的失败率，其产生损坏的/不可用的释放 型式。
[0006] 对闭型部释放的现有技术的改进应该是一种不会以任何方式损坏闭型部或对闭 型部引起任何种类的弱化的方法。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的是提供一种用于释放从脆性基板上切出的闭型部而不弱化或 损坏闭型部的结构和方法，接下来会详细描述，。
[0008] 进一步的目的是提供一种成本低的闭型部释放的方法，其非常适用于划刻的闭型 部，具有低的失败率，并且执行成本低。划刻意味着该基板包括部分或完全地穿过透明基板 延伸的孔。
[0009] 本发明的另一目的是提供一种闭型部释放的方法，其留下清除了任何表面粗糙或 碎肩的周围边缘，并且没有微裂纹。
[0010] 以下的说明描述新颖和独特方法以从任何透明材料如玻璃、Si晶片、蓝宝石或也 可用作基板材料的类似物上切割和释放闭型部形状。此处公开的本发明提供了上述的许多 优点和许多新颖的特征。
[0011] 一种用于从透明基板加工和释放闭型部的方法，该方法包括以下步骤：提供包括 突发激光脉冲的超快激光脉冲光束；提供激光束输送系统，其使得能够将激光束聚焦到透 明基板上并使得激光束与透明基板之间能够进行模式化的相对运动；相对于透明基板聚焦 激光束以使光束腰形成在透明基板外，其中，入射在基板表面上的激光脉冲如此聚焦，使得 在透明基板内能保持足够的能量强度来形成穿过透明基板的连续激光光丝而不引起光学 击穿；围绕光丝蔓延孔，光丝通过光声压缩完全或部分地穿透透明基板；在透明基板内引 导激光光丝从而在透明基板内生成闭式图案，闭式图案包括钻入透明基板中的间隔开的孔 形成的划刻线；和对在透明基板中的闭式图案区域施加加热源直至闭式图案从透明基板释 放，该区域包括钻入透明基板中的间隔开的孔形成的划刻线。
[0012] 本发明的主题被特别地指出并在本发明的结束部分清楚地要求。然而，操作的结 构和方法，与另外的优点和目的一起，可参考以下的说明书并结合附图被更好地理解，其中 相似的参考字符代表相似的部件。本发明的其他的目的、特征和方面将在以下详细地讨论。
【附图说明】
[0013] 图1是描述具有划刻的闭型部的基板的示意图，其中闭型部是所需部分。
[0014] 图IA是图1所示的孔/洞之间的间隔的放大部分。
[0015] 图IB是沿着图IA中的线1B-1B的横截面图。
[0016] 图2是具有划刻的闭型部的基板的示意图，其中主体是所需部分，而内部特征将 被切除。
[0017] 图2A是图2中所示槽缝的放大图。
[0018] 图2B是图2A所示的孔和加热源路径的部分放大图。
[0019] 图2C是图2中所示圆形切除部的放大图。
[0020] 图2D是图2C所示的孔和热源的路径的部分放大图。
[0021] 图2E是图2中的方形切除部的放大图。
[0022] 图2F是图2E所示的孔和加热源的路径的部分放大图。
[0023] 图3是闭型部释放的另一示意图。
[0024] 图3A是图3所示的孔和加热源路径的部分放大图。
[0025] 图4和4A示出裂开的管。
[0026] 图5描绘了能够在HDD盘片或板的玻璃基板中形成热的激光加工系统示例。
[0027] 图6示出了一个示例性实施例，示出了通过使用非远心镜的X-Y扫描器台控制来 控制多轴的能力。
[0028] 图7描绘了一个示例性实施例，示出了通过使用远心镜的X-Y扫描器台控制来控 制多轴的能力。
[0029] 图8A至图8D示出了用于制造具有斜边的内部特征的斜切除方法，其不需要后续 的单独处理来得到期望的，不需要后续单独处理来达到结果所需要的有角度产品。
[0030] 图8E描绘了例如取决于该过程所称承受的分束的程度生成有两个或多个面的倒 角。
【具体实施方式】
[0031] 透明材料（尤其是但不局限于玻璃类）是供切出封闭形式的普通基板。普通的示 例可以是透明材料靶体上错综复杂的闭型部构造，可以选自以下材料构成的组：透明陶瓷、 聚合物、透明导体、宽禁带玻璃、水晶、晶状石英、钻石（天然或人工）、蓝宝石、稀土配方、 用于显示的金属氧化物、以及非晶氧化物之一，这些材料处于抛光或未抛光状态，有或没有 图层，旨在涵盖其任何几何构型，例如但不限于板和晶片。基板可包括两层或更多层，其中 聚焦激光束的光束聚焦位置可选择为在至少两层或更多层中的至少一层上产生光丝阵列 (filamentarray)。多层基板可包括多层平板显示玻璃，如液晶显示器（IXD)、平板显示器 (FPD)和有机发光显示器（OLED)。多层基板可包括复合材料组件，如熔融、掺杂或粘结有蓝 宝石薄片的玻璃。这通常在一种应用中使用，如作为智能电话的盖以增强防刮擦性。基板 也可选自由以下构成的组：汽车玻璃、管、安瓿、电灯泡和荧光灯管、窗户、生物芯片、硬盘驱 动器、光学传感器、平面光波光路、光学纤维、建筑玻璃、饮用玻璃器皿、艺术玻璃、硅、Ill-V 半导体、微电子芯片、记忆芯片、感应芯片、光电透镜、平显示器、需要高强覆盖材料的手持 计算装置、发光二极管（LED)、激光二极管（LD)和垂直腔面发射激光器（VCSEL)。
[0032]此处所述的用于脆性材料的闭型部的释放方法使用突发超快激光脉冲以制造光 丝，其通过光声压缩全部或部分贯穿而切割或划刻透明材料，与基板表面成任意角度（斜 面），并在单个基板上或单个基板中的任一位置或在由沟槽分隔或无沟槽分隔的任何基板 堆栈阵列上的任何位置开始。释放发生在切割或划刻之后，应用下述任一方式：物理压力 (如通过机械辊）；应用突发气体；应用连续流体；应用加热源如火焰、热风枪或〇) 2激光等， 这些加热源与基板材料相比具有足够温差以在划刻/切割位置处引起分离；或应用冷却 源，与基板材料相比具有足够温差以在划刻/切割位置处引起分离。冷却源的一个示例是 干冰或具有低凝固温度的流体喷雾。在一个实施方式中，施加到切口周围的温度要足以使 闭型部的边缘退火并将其从基板上释放。
[0033] 下面的说明详细描述了用于在基板中形成闭型部的激光束和装置。一旦基板被切 割或划刻，可通过多种不同方法实现分离。实际闭型部可用多种不同方式从基板上切下：通 过光-声压缩沿形状的外周产生一系列通孔，通过连续的光-声压缩沿形状的外周制造贯 通的切割线，通过光-声压缩沿形状的外周制造一系列贯通的切割线，通过光-声压缩沿形 状的外周制造一系列停止孔，通过连续的光-声压缩沿形状的外周制造停止切割线（划刻 线），通过光-声压缩沿形状的外周制造一系列停止切割线（短划刻线），通过光_声压缩 沿形状的外周制造一系