[发明专利]将分离线引入透明脆性破裂材料中的方法和设备及通过该方法生产的具有分离线的元件

说明书

本发明的目的是制备用于分离过程的脆性破裂透明基板，并产生已制备的分离线，沿着其可以分离元件而无需高的断开力，且不会伴随在所产生的边缘上生成贝壳状裂口的风险。为此，本发明提出一种用于制备工件的方法，包括：提供工件，其对脉冲激光束的光透明；用光学系统将激光束分成至少两个分光束，并将其引导到工件上以相对照射表面的法线以不同的角度入射在工件上，两个分光束在工件的内部叠加，相互干涉从而在工件内部形成沿分光束的重叠区域依次排列的一系列强度最大值，该处的强度足够高以改变工件的材料，从而形成材料改变部的链状周期性图案；以及使工件和分光束相对于彼此移动，以产生沿限定分离线的路径的材料改变部的多个链状周期性图案。

技术领域

本发明总体上涉及通过沿着指定线分离工件来进行工件的材料加工。

背景技术

为了沿着预期的线分离玻璃板，经常应用刻划和断开工艺。首先沿着线刻划玻璃，然后通过沿着该线施加弯曲载荷来断开玻璃。然而，这里存在的问题是，特别是在玻璃或玻璃面板相当厚的情况下，沿着线断开而产生的边缘表面可能不会沿着该线延伸且可能不会垂直于玻璃表面。

WO2012/006736A2公开了一种使用一个或一组超短激光脉冲(脉冲长度短于100ps)通过利用自聚焦的非线性效应沿着基板的预期分离线产生间隔开的细线(Filamenten)来制备待分离的基板的方法。

WO2017/009379A1描述了对该方法的进一步改进，其中产生了倾斜延伸至基板的表面的改变部。

从EP2 931 467 B1中已知将环境气氛作为进一步的工艺参数包括在内，以防止由于亚临界裂纹的增长而导致的过早自裂。

此外，DE 10 2015 116 848 A1描述了通过使用透镜的球面像差来制造细线从而引入限定强度区，其中，超短脉冲激光的高斯光束被转换为强度沿着光轴分布不均匀的线聚焦部。尽管这些文献中描述的方法产生了在材料的厚度方向上具有较低断开应力的不等量的材料改变部，但是不利的是将材料改变部的长度限制为通常不大于约3mm。此外，不均匀的强度分布对玻璃面板的相对于线聚焦部的所需的高位置精度具有不利影响：即使玻璃面板的厚度比线聚焦部的长度小得多，面板和光学元件之间也必须保持大约50μm的间隔。

EP 2 754 524 B1和DE 10 2013 223 637 A1描述了通过使用合适的光学元件(优选使用至少一个轴锥镜)生成贝塞尔-高斯光束(即，将高斯光束转换为具有高斯包络的贝塞尔光束)来产生细线的方法。以这种方式产生的材料改变部沿着光轴大致均匀地分布，因此与上述方法相比需要明显更高的断开应力。这些明显更高的断开应力具有不利的影响，这是因为，尽管所产生的改变部具有明显更长的长度(达至15mm到20mm)，但由于发生了亚临界裂纹的增长，因此沿着预穿孔线进行的后续分离过程通常不会成功。从WO 2018/011618 A1、DE 10 2014 116 957 A1、US 2018/0005922 A1以及来自Juozas Dudutis等人的文章“Modification of glass using an axicon generated non-symmetricalBessel-Gaussian beam(使用轴锥镜生成的非对称贝塞尔-高斯光束对玻璃进行改变)”(Proc.SPIE(国际光学工程学会公议记录)10091，《微电子和光电制造中的激光应用》，2017年2月20日)中还已知了使用轴锥镜来生成贝塞尔式环形光束。

从一般的现有技术中还已知用于同时生成多个聚焦部的光学系统，该光学系统由透镜与衍射光学元件(DOE)的组合组成。这种设置的缺点在于，聚焦部的数量被限制在几个数量级，它们的相互间隔不是恒定的而且对于此处追寻的目的而言明显太大(通常100μm)。

发明内容

鉴于上述分离方法，本发明基于以下目的：用于制备一种用于分离过程的大厚度的脆性破裂透明基板，并用于产生已制备的分离线，沿着该分离线可以分离基板而无需高的折断力，并且不会伴随有在如此产生的边缘上生成贝壳状裂口的风险。