[发明专利]用于切割透明和半透明基板的基于激光的系统

说明书

公开了一种用于高效地切割透明基板的系统。该系统包括与至少一个多焦点光学系统光通信的激光源(32)。激光源(32)向光学系统输出至少一个光信号(34)。光学系统定位在激光源(32)与待切割的基板(50)之间。光学系统包括可拆卸地耦接到至少一个基部构件(72)的至少一个壳体(70)。在其中形成有一个或多个孔口(76)的一个或多个板构件(74)可以耦接到壳体(70)、基部构件(72)中的至少一者或其二者。形成在板构件(74)上的孔口(76)可以被配置成允许光信号进入和离开光学系统。各种光学子组件可以被定位在光学系统内或耦接到光学系统。

相关申请的交叉引用和优先权

本申请要求2018年11月13日提交的美国申请No.62/760,877的优先权。

技术领域

所公开的主题涉及一种用于切割基板的系统，更特别地，所公开的主题涉及一种用于激光切割透明和半透明基板的系统。

背景技术

透明和半透明基板诸如玻璃基板目前在大量应用中使用。例如，大部分消费者电子设备诸如移动电话、“智能”电话、平板电脑等包括玻璃和/或玻璃状基板，用以保护显示设备等。此外，包括触屏技术显示器的电子设备变得常见。另外，透明和半透明基板诸如各种玻璃常用于航空航天应用、医疗设备、制造系统等。因此，目前制造各种大小和形状的玻璃基板，其中形成有各种几何特征。

目前，存在用于制造玻璃基板的许多工艺。例如，机械钻削、切割、喷砂和表面抛光一定程度上都是用于在玻璃基板中制作各种特征的工艺。虽然这些机械工艺经证明在过去是有些用处的，但已确定了许多缺点。例如，机械加工中使用消耗材料。这样，取决于消耗材料的成本，加工的成本多少是可变的。此外，机械加工可能是劳动密集、耗时的工艺。

然而，越来越多地使用基于激光的光学系统加工玻璃或类似的透明或半透明基板。图1示出了用于加工玻璃或类似的透明/半透明基板的现有技术的基于激光的光学系统的示意图。如图所示，基于激光的光学系统1包括被配置成输出激光信号5的激光源3。激光信号5被至少一个光束定向器7定向至基板13，至少一个光束定向器将激光信号5引入横向分布设备9。横向分配设备9被配置成形成多个横向移位的输出信号11a、11b、11c，多个横向移位的输出信号被定向至基板13。因此，横向移位的输出信号11a、11b、11c在基板13内形成多个横向移位的处理区域15a、15b、15c。一旦在基板13内形成多个横向移位的处理区域15a、15b、15c，就可以向基板13施加分离力，以沿期望的线分离基板13。与机械工艺不同，上文描述的基于激光的处理不需要使用消耗材料。另外，高质量激光加工的玻璃基板相比于机械加工需要更少的后加工(即，抛光等)。

虽然用于加工玻璃或类似的透明或半透明基板的基于激光的光学系统相对于机械玻璃切割系统提供了若干优点，但是已经确定了许多缺点。例如，在基板13内形成单行多个横向移位的处理区域15a、15b和15c可能造成分离线与期望路径不同。另外，在基板13内形成单行多个横向移位的处理区域15a、15b和15c可能造成分离边缘不太均匀，因而需要后加工。

最近，开发了在基板内形成多个轴向移位的加工区域的若干玻璃切割系统。如图所示，在图2a至图2d中，用于玻璃加工的基于激光的光学系统可以被配置成在基板内形成多个轴向移位的加工区域。如图所示，基板13经受光信号5。参照图2a，光信号5被配置成在基板13的本体19内形成第一加工区域17a。如图所示，第一加工区域17a可以位于本体19的第二表面23附近。然后，如图2b所示，与第一加工区域17a轴向移位的第二加工区域17b可以形成在本体19内的中点处。如图2c所示，与第二加工区域17b轴向移位的第三加工区域17c可以靠近本体19的第一表面21。如图2d所示，在本体19内形成了多个轴向加工区域17a、17b、17c。因此，沿多个轴向移位的加工区域的线分离玻璃基板提供比现有技术方法较均匀的边缘，需要较少的后加工。然而，通常该工艺方法需要使光信号5在基板13内的多个位置处连续地聚焦以形成多个加工区域，因而增加了加工时间。此外，在基板内精确且重复地定位多个轴向移位的加工区域经证明是困难的。