[发明专利]利用激光从化学强化玻璃基板切割出制品的方法

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119(E)要求2009年8月28日提交的美国临时专利申请系列第61/237726号的优先权。

技术领域

本说明书一般涉及从玻璃基板切割出制品的方法，更具体地涉及利用激光从化学强化玻璃基板切割出制品的方法。

背景技术

由于具有优异的强度和抗损伤性，薄化学强化玻璃基板在消费电子产品中具有广泛应用。例如，这种玻璃基板可作为盖板，用于结合在移动电话、显示设备(如电视和计算机显示器)及其它各种电子设备中的LCD和LED显示器。消费电子设备中所用的这种玻璃基板可通过用各种切割技术将大玻璃基板截断或分离成多块较小的玻璃基板而形成。

化学强化玻璃具有处于压力下的表面和处于张力下的内部区域。与中心张力的平方成正比的弹性能储存在此中心拉伸区内。例如，化学强化玻璃中可存在大于750MPa的表面压力和大于40μm的压缩层深度。

高表面压力和深表面压缩层对抗刮擦和抗损伤是有益的，但给如传统划线-折断工艺中那样对玻璃进行机械划线造成困难。不仅如此，若储存的弹性能足够高，则当表面压缩层被刺穿时，玻璃可能爆裂。在其它情况下，弹性能的释放可能导致破裂位置偏离所需的切割线，从而损坏玻璃基板。

此外，通过激光烧蚀切割或分离玻璃的工艺相对较慢，因为玻璃的去除率非常低。此技术的另一个问题是边缘精整(finish)质量差，几乎总是留下弱化缺陷。此类工艺倾向于产生大量碎屑。激光烧蚀工艺还需要在激光划线或产生缺损之后额外进行机械折断步骤。

对于沿直线分离非化学强化玻璃，划线-折断工艺和激光烧蚀工艺的表现相当出色，但在涉及切割更复杂的形状的操作中就有局限性。不仅如此，切割化学强化玻璃面临的挑战比切割其它普通玻璃片大得多。

因此，需要切割化学强化玻璃基板的替代方法。

发明内容

在一个实施方式中，从化学强化玻璃基板切割出制品的方法包括从激光源发出脉冲激光束。所述脉冲激光束的脉冲持续时间可短于约1000飞秒，其输出波长使化学强化玻璃基板对脉冲激光束基本上是透明的。脉冲激光束可聚焦成束腰(beam waist)，所述束腰与化学强化玻璃基板的内拉伸区处于相同的水平面内。束腰可沿切割线平移第一遍，其中束腰横穿化学强化玻璃基板边缘。然后，束腰可沿切割线平移第二遍，使其横穿化学强化玻璃基板边缘，并且在第二遍期间，裂纹在平移的束腰前头从化学强化玻璃基板边缘沿着切割线扩展。

在另一个实施方式中，从具有位于第一和第二表面压缩层之间的内拉伸区的基板分离出制品的方法可包括：从基板边缘开始，在基板的内拉伸区内部沿着切割线形成内部压缩区。内部压缩区的形成产生第一和第二内部拉伸层，它们分别位于内部压缩区的上方和下方。所述方法还可包括加热所产生的内部压缩区，使得第一和第二内部拉伸层的拉伸应力增大，并且从基板边缘引发裂纹，使裂纹沿着内部拉伸区扩展。

在又一个实施方式中，从化学强化玻璃基板切割出制品的方法包括从激光源发出脉冲激光束，所述激光源的输出波长使化学强化玻璃基板对脉冲激光束基本上是透明的。脉冲激光束可聚焦成束腰，所述束腰与化学强化玻璃基板的内拉伸区处于相同的水平面内。束腰可沿包含曲线的切割线平移第一遍。束腰横穿化学强化玻璃基板边缘，束腰平移第一遍的速度约在0.1-5mm/s的范围内。然后，束腰可沿切割线平移第二遍，使束腰横穿化学强化玻璃基板边缘，束腰平移第二遍的速度约在0.1-5mm/s的范围内。裂纹跟在第二遍平移的束腰后面，从化学强化玻璃基板边缘沿着切割线扩展。

附图说明

图1是根据一个或多个实施方式的示例性激光切割系统的示意图；

图2是根据一个或多个实施方式在化学强化玻璃基板的内拉伸区中形成缺损线的聚焦脉冲激光束的示意图；

图3是根据一个或多个实施方式通过聚焦透镜聚焦的脉冲激光束的示意图；

图4是化学强化玻璃基板的压缩层和内拉伸区的示意图；

图5是化学强化玻璃基板内的压缩应力和拉伸应力的图示；

图6A-6C是根据一个或多个实施方式沿切割线第一遍平移通过化学强化玻璃基板的脉冲激光束束腰的示意图；

图7A-7C是根据一个或多个实施方式沿切割线第二遍平移通过化学强化玻璃基板的脉冲激光束束腰的示意图；

图8A-8C是根据一个或多个实施方式在激光束平移第一遍和第二遍期间及之后的玻璃基板的侧视图；