[发明专利]使用无焦光束调整组件激光加工透明工件的设备和方法

说明书

一种对透明工件进行激光加工的方法包括：在透明工件中形成轮廓线以及引导由红外光束源输出的红外激光束通过无焦光束调整组件并沿着轮廓线引导到透明工件上，从而沿着轮廓线分离透明工件。红外激光束在透明工件的表面上形成环状红外束斑。红外激光束包括在无焦光束调整组件上游的进入光束直径以及在无焦光束调整组件下游的离开光束直径。环状红外束斑包括内直径、外直径和环厚度。此外，焦束调整组件包括一个或多个可调光学元件。另外，调整所述一个或多个可调光学元件改变了离开光束直径，由此改变了环状红外束斑的环厚度。

本申请依据35 U.S.C.§119要求于2017年8月25日提交的系列号为62/550,033的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。

背景

技术领域

本说明书一般涉及用于对透明工件进行激光加工的设备和方法，更具体地，涉及对透明工件进行分离的设备和方法。

背景技术

材料的激光加工领域涵盖各种应用，这些应用涉及不同类型的材料的切割、钻孔、研磨、焊接、熔化等。在这些工艺中，特别受到关注的是在可以用于生产薄膜晶体管(TFT)的材料(例如玻璃、蓝宝石或熔凝二氧化硅)或电子装置的显示器材料的工艺中切割或分离不同类型的透明基材。

从工艺开发和成本方面看，有许多机会来改进玻璃基材的切割和分离。与目前在市场上实施的方法相比，具有更快、更清洁、更便宜、可重复性更高且更可靠的分离玻璃基材的方法是受到极大关注的。因此，需要用于分离玻璃基材的替代性的改进方法。

发明内容

根据一个实施方式，一种对透明工件进行激光加工的方法包括：在透明工件中形成轮廓线，其包括在透明工件中的缺陷；以及引导由红外光束源输出的红外激光束通过无焦光束调整组件并沿着或接近轮廓线引导到透明工件上，从而沿着轮廓线分离透明工件。红外激光束在透明工件的表面上形成环状红外束斑。红外激光束包括在无焦光束调整组件上游的进入光束直径以及在无焦光束调整组件下游的离开光束直径。环状红外束斑包括内直径、外直径和环厚度。此外，焦束调整组件包括一个或多个可调光学元件。另外，调整所述一个或多个可调光学元件中的至少一者改变了红外激光束的离开光束直径，从而改变了在透明工件的表面上形成的环状红外束斑的环厚度。

在另一个实施方式中，一种用于激光加工透明工件的方法包括：将脉冲激光束聚焦成被引导到透明工件中的脉冲激光束焦线，所述脉冲激光束焦线在透明工件中产生缺陷；使透明工件与脉冲激光束焦线相对于彼此平移，由此在透明工件中沿着轮廓线激光形成多个缺陷；以及引导红外激光束通过无焦光束调整组件并沿着或接近轮廓线引导到透明工件上，从而沿着轮廓线分离透明工件。红外激光束在透明工件的表面上形成环状红外束斑。环状红外束斑包括内直径、外直径和环厚度。另外，无焦光束调整组件包括一个或多个可调光学元件，其被构造用于调整红外激光束的光束直径，从而改变在透明工件的表面上形成的环状红外束斑的环厚度。

在另一个实施方式中，一种光学组件包括：被构造用于输出红外激光束的红外光束源，位于红外光束源下游的轴棱锥透镜，位于轴棱锥透镜下游的第一平凸透镜，以及位于第一平凸透镜下游的第二平凸透镜。当红外激光束穿过轴棱锥透镜、第一平凸透镜和第二平凸透镜中的每一者并随后照射位于第二平凸透镜下游的透明工件时，红外激光束在透明工件的表面上形成了环状红外束斑，其包括内直径、外直径和环厚度。光学组件还包括无焦光束调整组件，其位于红外光束源与第一平凸透镜之间。无焦光束调整组件包括一个或多个可调光学元件，调整所述一个或多个可调光学元件中的至少一者改变了在透明工件的表面上形成的环状红外束斑的环厚度。

在以下的具体实施方式中提出了本文所述的方法和系统的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文描述的实施方式而被认识。