用于分離非金屬材料的系統(tǒng)與方法
【專利摘要】使用被轉(zhuǎn)變成一劃痕射束及一分裂射束的一單一激光束來分離非金屬材料。一系統(tǒng)包含用于產(chǎn)生一激光束的一單一激光源及用于將該激光束轉(zhuǎn)變成具有一第一平均功率的一劃痕射束及具有第二平均功率的一分裂射束的一射束分離器。該射束分離器沿著一第一路徑將該劃痕射束導(dǎo)引至一非金屬基板上的一劃痕線，并且在與該劃痕射束間隔開的一位置處沿著一第二路徑將該分裂射束導(dǎo)引至該非金屬基板上。該劃痕射束沿著該劃痕線快速地加熱該非金屬基板。一淬火子系統(tǒng)將一股冷卻流體施加至該非金屬基板以沿著由該劃痕射束加熱的該劃痕線傳播一微裂紋。該分裂射束快速地再加熱由該股冷卻流體淬火的非金屬基板以沿著該微裂紋分離該非金屬基板。
【專利說明】用于分離非金屬材料的系統(tǒng)與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于將非金屬材料分離成多個(gè)較小件。特定來說，本發(fā)明是關(guān)于使用一 單一激光源以產(chǎn)生一劃痕射束及一分裂射束，其與一冷卻源連用以分離玻璃、硅、陶瓷或其 他非金屬材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 高功率激光器（例如500 W C02激光器）可通過材料的熔化、蒸發(fā)及噴射而切穿 非金屬基板，諸如玻璃、硅或陶瓷，此導(dǎo)致劣質(zhì)的表面完整性、寬度容限及降級(jí)的強(qiáng)度。用于 分離非金屬材料的其他方法使用非熔化（或非蒸發(fā)）熱過程，其之后是拉緊過程。對(duì)于熱 過程，任何易碎的材料在其溫度升高至所需級(jí)別且接著快速冷卻或淬火以分裂其分子鍵時(shí) 超過其臨限熱沖擊溫度。此在材料中形成"開口"或"盲裂紋"。某些熱過程使用一第一激 光源以產(chǎn)生一第一激光束，其沿著一劃痕線加熱材料。緊接在該第一激光束之后是用于淬 火的一股冷卻流體（例如氦及/或水）。
[0003] 該拉緊過程接著可用以通過使用任一傳統(tǒng)的機(jī)械方法或一第二激光過程沿著盲 裂紋來分裂材料而完全分離該材料。舉例而言，機(jī)械拉緊可包含使用一"剪切"分裂器以 施加足夠物理力至薄基板（例如，小于約0.5毫米）以便沿著劃痕線完全分裂該基板。然 而對(duì)于較厚的材料，由激光劃痕操作引起的剩余拉力可能不足以使用機(jī)械力完全分離該材 料。因此，一第二激光源可用以產(chǎn)生一第二激光束來沿著劃痕線快速地再加熱該基板，之后 是淬火步驟，以完全分離該材料。然而，使用兩個(gè)激光器增加了系統(tǒng)復(fù)雜性及維護(hù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 使用被轉(zhuǎn)變成一劃痕射束及一分裂射束的一單一激光束來分離非金屬材料。一系 統(tǒng)包含用于產(chǎn)生一激光束的一單一激光源及用于將該激光束轉(zhuǎn)變成具有一第一平均功率 的一劃痕射束及具有第二平均功率的一分裂射束的一射束分離器。該射束分離器沿著一第 一路徑將該劃痕射束導(dǎo)引至一非金屬基板上的一劃痕線，并且在與該劃痕射束間隔開的一 位置處沿著一第二路徑將該分裂射束導(dǎo)引至該非金屬基板。該劃痕射束沿著該劃痕線快速 地加熱該非金屬基板。一淬火子系統(tǒng)將一股冷卻流體施加至該非金屬基板以沿著由該劃痕 射束加熱的該劃痕線傳播一微裂紋。該分裂射束快速地再加熱由該股冷卻流體淬火的該非 金屬基板以沿著該微裂紋分離該非金屬基板。
[0005] 將從下文較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述顯而易知另外態(tài)樣及優(yōu)點(diǎn)，其參考附圖來進(jìn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于分離非金屬材料的一激光處理系統(tǒng)的方塊圖；
[0007] 圖2A、圖2B及圖2C圖形地繪示根據(jù)一例示性實(shí)施例的CW激光束的功率如何相對(duì) 于時(shí)間分布在劃痕射束與分裂射束之間；
[0008] 圖3是圖1中所示的材料的俯視圖的示意圖，其繪示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的激光束點(diǎn) 的相對(duì)位置及沿著一劃痕線的淬火位置；
[0009] 圖4是圖1中所示的材料的俯視圖的示意圖，其繪示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的對(duì)應(yīng)于分 裂射束的雙激光束點(diǎn)；
[0010] 圖5A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于分離非金屬材料的一激光處理系統(tǒng)的方塊圖；
[0011] 圖5B是根據(jù)另一實(shí)施例的用于分離非金屬材料的一激光處理系統(tǒng)的方塊圖；
[0012] 圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的用于分離非金屬材料的一雙路徑激光處理系統(tǒng)的方塊 圖；
[0013] 圖7A及圖7B圖形地繪示根據(jù)一例示性實(shí)施例的Α0Μ如何分布及調(diào)節(jié)劃痕射束與 分裂射束之間的CW激光束的功率。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 系統(tǒng)及方法通過將來自一單一激光源的激光束轉(zhuǎn)變成一劃痕射束及一分裂射束 來分離非金屬材料。舉實(shí)例且非限制，非金屬材料可包含玻璃、硅、陶瓷或其他材料。劃痕 射束的平均功率經(jīng)選擇以便與冷卻流協(xié)作以沿著非金屬材料中的所需劃痕線傳播微裂紋， 而實(shí)質(zhì)上不會(huì)腐蝕（例如熔化、蒸發(fā)及/或噴射）該材料。分裂射束的平均功率經(jīng)選擇以 沿著該劃痕線產(chǎn)生拉力以便將該材料分裂成單獨(dú)件。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)波（CW)激光束使用（例如）一快速操縱反射鏡（FSM)、一鏡 式電流計(jì)射束偏轉(zhuǎn)器（本文中稱為"電流計(jì)"或"電流計(jì)反射鏡"）、一聲光學(xué)偏轉(zhuǎn)器（A0D)、 一電光學(xué)偏轉(zhuǎn)器（E0D)、其他光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置或前述組合以在劃痕射束與分裂射束之間"分 時(shí)"。在此等實(shí)施例中，CW射束在某些時(shí)間段期間沿著一劃痕射束路徑偏轉(zhuǎn)且在其他時(shí)間 段期間沿著一分裂射束路徑偏轉(zhuǎn)。如下所討論，各自射束的平均功率可通過選擇劃痕射束 及分裂射束的循環(huán)周期而受控制。
[0016] 此外或在其他實(shí)施例中，各自平均功率可通過選擇性地調(diào)節(jié)劃痕射束及分裂射束 而受控制。舉例而言，如下文詳細(xì)討論，一聲光學(xué)調(diào)節(jié)器（Α0Μ)可接收CW射束并且輸出（例 如，作為第0級(jí)射束及第1級(jí)射束）經(jīng)調(diào)節(jié)的劃痕射束及經(jīng)調(diào)節(jié)的分裂射束。
[0017] 劃痕射束的平均功率經(jīng)選擇以加熱材料而有少許腐蝕或不會(huì)腐蝕，并且使該材料 (例如玻璃）的表面溫度保持低于"轉(zhuǎn)變"溫度以避免損壞該材料的完整性。一旦施加淬火 噴射流，則玻璃表面收縮而中心仍處于膨脹，其造成大的表面張應(yīng)力。當(dāng)此張應(yīng)力超過玻璃 的臨限破裂點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一開口，之后是由劃痕射束及冷卻噴嘴界定的路徑。取決于材料， 一冷卻液體噴射流、液體與氣體的混合或甚至氣體可單獨(dú)用于淬火。對(duì)于某些材料，諸如具 低熱膨脹系數(shù)的材料，會(huì)要求高梯度以超過臨限破裂應(yīng)力。在此等實(shí)施例中，氣體/水混合 物可用于有效淬火。換句話說，由液體蒸發(fā)釋放的潛伏熱與對(duì)流及傳導(dǎo)性的傳熱結(jié)合并且 用于以一更有效的方式淬火該材料，以提供快速的溫度淬火并產(chǎn)生用于高張應(yīng)力的大熱梯 度。
[0018] 在某些實(shí)施例中，可能需要初始缺陷（例如邊緣上的凹口或小裂縫）來傳播微裂 紋穿過材料。許多材料已具有因先前制造過程導(dǎo)致的沿著其邊緣定位的缺陷。然而，已發(fā) 現(xiàn)更為需要的是以一受控方式在給定位置引入初始缺陷而非取決于剩余缺陷。
[0019] 現(xiàn)參考附圖，其中相同參考數(shù)字是指相同組件。為了簡(jiǎn)明，參考數(shù)字的第一個(gè)數(shù)字 指示其中第一次使用對(duì)應(yīng)組件的圖號(hào)。在下文描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)用于全面了解本 文揭示的實(shí)施例。然而，熟知此項(xiàng)技術(shù)者將意識(shí)到可在無該等具體細(xì)節(jié)的一者或多者的情 況下，或使用其他方法、組件或材料實(shí)踐該等實(shí)施例。此外，在一些實(shí)例中，為了避免模糊本 發(fā)明的態(tài)樣，未顯示或詳細(xì)描述熟知的結(jié)構(gòu)、材料或操作。此外，描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可 以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。
[0020] 實(shí)施例可包含各個(gè)步驟，其可具體實(shí)施在機(jī)械可執(zhí)行指令中通用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ糜?jì) 算機(jī)（或其他電子裝置）執(zhí)行。或者，可由包含用于執(zhí)行該等步驟的特定邏輯的硬件組件 或由硬件、軟件及/或韌體的組合來執(zhí)行該等步驟。
[0021] 實(shí)施例也可提供為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包含非瞬時(shí)、機(jī)械可讀媒體，其上儲(chǔ)存有可 用以程序化一計(jì)算機(jī)（或其他電子裝置）以執(zhí)行本文描述的過程的指令。該機(jī)械可讀媒 體可包含（但不限于）硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟式磁盤、光盤、CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、EPROM、 EEPROM、磁卡或光學(xué)卡、固態(tài)內(nèi)存裝置或適用于儲(chǔ)存電子指令的其他類型的媒體/計(jì)算機(jī) 可讀媒體。
[0022] 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于分離非金屬材料110的一激光處理系統(tǒng)100的方塊 圖。系統(tǒng)100包含一單一 CW激光源112、一易操縱的偏轉(zhuǎn)器114、一聚焦透鏡116、一淬火 子系統(tǒng)118及一運(yùn)動(dòng)臺(tái)120。CW激光源112通過組態(tài)以輸出處于一預(yù)定波長(zhǎng)及經(jīng)選擇以處 理特定類型的材料110的平均功率的CW激光束122。僅舉實(shí)例但非限制，CW激光源112可 包括二氧化碳（C02)激光器，其通過組態(tài)以輸出波長(zhǎng)在約9 μ m至約11 μ m的范圍中的激光 束122。在本文揭示的某些實(shí)施例中，CW激光束122的平均功率處于約700W至約750W的 范圍中。然而，熟知此項(xiàng)技術(shù)者將從本文揭示內(nèi)容意識(shí)到此等值作為一個(gè)實(shí)例來提供，且可 基于材料或激光過程使用任何波長(zhǎng)或平均功率。此外，在其他實(shí)施例中，CW激光源112可 由其中不同脈沖沿著各自劃痕路徑及分裂路徑導(dǎo)引的脈沖激光器所替代。
[0023] 如圖1中所示，易操縱的偏轉(zhuǎn)器114可包含F(xiàn)SM、電流計(jì)或其他偏轉(zhuǎn)器，其可經(jīng)控制 以從CW激光源112接收激光束122并且沿著對(duì)應(yīng)于一劃痕射束124的一第一路徑或?qū)?yīng) 于一分裂射束126的一第二路徑選擇性偏轉(zhuǎn)激光束122。在某些實(shí)施例中，易操縱的偏轉(zhuǎn) 器114可在一定頻率范圍下選擇性操作以提供該材料的所需加熱。舉例來說，玻璃可以毫 秒級(jí)散熱。通過以一高頻率（例如大于或等于1kHz)偏轉(zhuǎn)劃痕射束124與分裂射束126之 間的激光束122,各個(gè)射束124、126(見圖2B及圖2C)中的脈沖按1毫秒或更少進(jìn)行分離。 因此，在此一切換頻率下，劃痕射束124與分裂射束126兩者對(duì)玻璃材料提供持續(xù)加熱。
[0024] 為繪示目的，用實(shí)線顯示劃痕射束124且用虛線顯示分裂射束126。在此實(shí)施例 中，易操縱的偏轉(zhuǎn)器114分時(shí)兩條路徑之間的激光束122。舉實(shí)例，分時(shí)會(huì)造成750W的激光 束122被分開使得劃痕射束124具有約250W的平均功率且分裂射束126具有約500W的平 均功率。然而，熟知此項(xiàng)技術(shù)者將意識(shí)到取決于被分離的特定材料及特定激光處理應(yīng)用，激 光束122的功率以任何方式分布在劃痕射束124與分裂射束126之間，包含相較于分裂射 束126將更多功率分布至劃痕射束124。在某些實(shí)施例中，劃痕射束124及分裂射束126的 參數(shù)（例如點(diǎn)尺寸或形狀）可由各自劃痕射束路徑及分裂射束路徑中的額外光學(xué)組件（圖 中未顯示）予以選擇性且單獨(dú)控制。
[0025] 圖2A、圖2B及圖2C圖形地繪示根據(jù)一例示性實(shí)施例的CW激光束122的功率如何 相對(duì)于時(shí)間分布在劃痕射束124與分裂射束126之間。為繪示目的，以任意單元（a. u.)顯 示功率及時(shí)間。圖2A顯示由激光源輸出的CW激光束122的功率相對(duì)于時(shí)間。圖2B顯示劃 痕射束124的功率相對(duì)于時(shí)間。圖2C顯示分裂射束126的功率相對(duì)于時(shí)間。在此實(shí)例中， 易操縱的偏轉(zhuǎn)器114在沿著時(shí)間軸的Oa.u.至約la. u.的時(shí)間段、在約4a. u.至約5a. u.的 時(shí)間段及在約8a. u.至約9a. u.的時(shí)間段期間沿著對(duì)應(yīng)于劃痕射束124的路徑導(dǎo)引100% 的激光功率。在劃痕射束離開的時(shí)間期間（例如沿著時(shí)間軸的從約la. u.至約4a. u.及從 約5a. u.至約8a. u.)，易操縱的偏轉(zhuǎn)器114沿著對(duì)應(yīng)于分裂射束126的路徑導(dǎo)引100 %的 激光功率。因此，在此實(shí)例中，約25%的功率分布至劃痕射束124且約75%的功率分布至 分裂射束126。
[0026] 返回圖1，運(yùn)動(dòng)臺(tái)120提供激光束124、126與材料110沿著劃痕線相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在此 實(shí)例中，運(yùn)動(dòng)臺(tái)120如由箭頭128所示向右移動(dòng)材料110使得劃痕射束124之后是由淬火 子系統(tǒng)118輸出的冷卻流（圖中未顯示），接著之后是分裂射束126。
[0027] 舉例來說，圖3是圖1中所示的材料110的俯視圖的示意圖，其繪示根據(jù)一個(gè)實(shí)施 例的激光束點(diǎn)310、312的相對(duì)位置及沿著一劃痕線316的淬火位置314。圖3中的激光點(diǎn) 310、312呈橢圓形，且各具有與劃痕線316對(duì)齊的較長(zhǎng)軸。然而，熟知此項(xiàng)技術(shù)者將從本文 揭示內(nèi)容意識(shí)到也可使用圓形或其他空間形狀（矩形或錐形）的射束點(diǎn)。此外，激光束點(diǎn) 310、312之間的各自距離及淬火位置取決于被處理的材料110的類型、材料110內(nèi)的熱消 散、使用的激光參數(shù)（例如波長(zhǎng)、功率及其他參數(shù)）及淬火冷卻材料110時(shí)的速率。在此實(shí) 例中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)120在由箭頭128所示的方向上移動(dòng)該材料時(shí)，圖1圖顯示的易操縱的偏轉(zhuǎn) 器114將對(duì)應(yīng)于劃痕射束124的激光束122的部分偏轉(zhuǎn)至激光點(diǎn)310,且將對(duì)應(yīng)于分裂射束 126的部分偏轉(zhuǎn)至射束點(diǎn)312。
[0028] 在其他實(shí)施例中，易操縱的偏轉(zhuǎn)器114通過組態(tài)以在兩個(gè)方向（例如在X軸方向 及Y軸方向上）上偏轉(zhuǎn)。舉例來說，易操縱的偏轉(zhuǎn)器114可包含一第一 FSM以在X軸上偏 轉(zhuǎn)及一第二FSM以在Y軸上偏轉(zhuǎn)。也可能有其他組態(tài)，比如FSM以在一第一方向上偏轉(zhuǎn)及 一電流計(jì)以在一第二方向上偏轉(zhuǎn)。因此，易操縱的偏轉(zhuǎn)器114可在垂直于劃痕線316的方 向上偏轉(zhuǎn)射束124、126的一者或兩者。
[0029] 舉例來說，圖4是圖1中所示的材料110的俯視圖的示意圖，其繪示根據(jù)一個(gè)實(shí)施 例的對(duì)應(yīng)于分裂射束126的雙激光束點(diǎn)410、412。在此實(shí)施例中，易操縱的偏轉(zhuǎn)器114將分 裂射束126進(jìn)一步分為（分時(shí)）在X方向（水平或在由箭頭128所示的方向上）上及在Y 方向（垂直或在垂直于箭頭128的方向上）上偏轉(zhuǎn)的兩條分裂射束。舉例來說，此可通過 在一第一偏轉(zhuǎn)器（例如用于X軸）之后層迭一第二偏轉(zhuǎn)器（例如用于Y軸）來實(shí)現(xiàn)。如圖 4中所示，對(duì)應(yīng)于雙分裂射束的激光點(diǎn)410、412可位于劃痕線316的兩側(cè)上以增大由劃痕射 束124及淬火子系統(tǒng)118產(chǎn)生的微裂紋上的張力。
[0030] 圖5A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于分離非金屬材料110的一激光處理系統(tǒng)500的方 塊圖。系統(tǒng)500包含以上關(guān)于圖1討論的單一 CW激光源112、聚焦透鏡116、淬火子系統(tǒng)118 及運(yùn)動(dòng)臺(tái)120。然而，在此實(shí)施例中，系統(tǒng)500包含A0D 510以沿著對(duì)應(yīng)于劃痕射束124的 一第一路徑或?qū)?yīng)于分裂射束126的一第二路徑來選擇性偏轉(zhuǎn)激光束122。一 E0D可取代 A0D 510使用或與其連用。再者，為繪示目的，用實(shí)線顯示劃痕射束124且用虛線顯示分裂 射束126。在此實(shí)施例中，A0D 510在該兩條路徑之間分時(shí)激光束122。
[0031] 系統(tǒng)500也包含用于沿著各自路徑將劃痕射束124及分裂射束126導(dǎo)引至材料 110的一中繼透鏡512及一偏轉(zhuǎn)器514。在一個(gè)實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)器514包括固定反射鏡。在 其他實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)器514是易操縱的偏轉(zhuǎn)器且（舉例來說）可包含一個(gè)或多個(gè)FSM及/或 一個(gè)或多個(gè)電流計(jì)。此外或在其他實(shí)施例中，該AOD可包含多個(gè)AOD及/或EOD用于在至 少兩個(gè)方向（例如在X軸方向及Y軸方向上）上選擇性偏轉(zhuǎn)劃痕射束124及分裂射束126 的至少一者，如上文所討論。
[0032] 圖5B是根據(jù)另一實(shí)施例的用于分離非金屬材料110的一激光處理系統(tǒng)520的方 塊圖。系統(tǒng)520包含以上關(guān)于圖1討論的單一 CW激光源112、聚焦透鏡116、淬火子系統(tǒng) 118及運(yùn)動(dòng)臺(tái)120。系統(tǒng)520也包含以上關(guān)于圖5A討論的中繼透鏡512及偏轉(zhuǎn)器514。然 而，在此實(shí)施例中，系統(tǒng)520包含Α0Μ 522以將激光束122分離成劃痕射束124及分裂射束 126,并且選擇性調(diào)節(jié)劃痕射束124及分裂射束126以進(jìn)一步控制各自平均功率。在一個(gè) 實(shí)施例中，Α0Μ 522同時(shí)輸出一第0級(jí)射束及一第1級(jí)射束作為劃痕射束124及分裂射束 126。在其他實(shí)施例中，Α0Μ 522可通過組態(tài)以輸出兩條單獨(dú)控制的第1級(jí)射束作為劃痕射 束124及分裂射束126 (例如其中第0級(jí)射束被發(fā)送至射束收集器）。此外或在其他實(shí)施例 中，Α0Μ 522包含A0D功能。在一個(gè)實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)器514包括固定反射鏡。在其他實(shí)施例 中，偏轉(zhuǎn)器514是易操縱的偏轉(zhuǎn)器且可（舉例來說）包含一個(gè)或多個(gè)FSM及/或一個(gè)或多 個(gè)電流計(jì)。
[0033] 圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的用于分離非金屬材料110的一雙路徑激光處理系統(tǒng)600 的方塊圖。系統(tǒng)600包含以上關(guān)于圖1討論的單一 CW激光源112、聚焦透鏡116、淬火子系 統(tǒng)118及運(yùn)動(dòng)臺(tái)120。然而，在此實(shí)施例中，系統(tǒng)600包含一射束分裂器610,射束分裂器610 通過組態(tài)以將激光束（例如劃痕射束124)的一部分向下導(dǎo)引至包含一第一偏轉(zhuǎn)器514(a)、 第一光學(xué)組件612 (a)(若存在）及一射束組合器614的一第一光學(xué)路徑。射束分裂器610 也將激光束（例如分裂射束126)的一部分向下導(dǎo)引至包含一第二偏轉(zhuǎn)器514(b)、第二光 學(xué)組件612 (b)(若存在）及射束組合器614的一第二光學(xué)路徑。射束分裂器610可包含大 型光學(xué)器件，諸如偏光射束分裂器立方體或部分反射鏡。AOD、E0D及可切換的液晶顯示器 (LCD)偏光器也可通過組態(tài)及驅(qū)動(dòng)以執(zhí)行射束分裂?；蛘?，光纖耦合器可在光纖實(shí)施方案中 用作為射束分裂器。
[0034] 在某些實(shí)施例中，劃痕射束124及分裂射束126的參數(shù)可經(jīng)選擇性及單獨(dú)控制。舉 例來說，各個(gè)路徑中可選擇的光學(xué)組件612 (a)、612 (b)可被包含以定形或改變射束的光學(xué) 性質(zhì)，并且舉例來說，可包含偏光器、偏光修改器、法拉第隔離器、空間射束分布修改器、時(shí) 間射束分布修改器、移頻器、倍頻器、衰減器、脈沖修改器、模式選擇光學(xué)器件、射束擴(kuò)展器、 透鏡及中繼透鏡。額外的光學(xué)組件也可包含延遲組件，該等延遲組件包含一額外的光學(xué)路 徑距離、折疊光學(xué)路徑及光纖延遲線。
[0035] 圖7A及圖7B圖形地繪示根據(jù)一例示性實(shí)施例的Α0Μ 522如何分布及調(diào)節(jié)劃痕射 束124與分裂射束126之間的CW激光束122的功率。為繪示的目的，以任意單元（a. u.)顯 示功率及時(shí)間。如上所討論，圖2A顯示由激光源輸出的CW激光束122的功率相對(duì)于時(shí)間。 圖7A顯示劃痕射束124的功率相對(duì)于時(shí)間。圖7B顯示分裂射束126的功率相對(duì)于時(shí)間。 圖7A中所示的實(shí)例類似于圖2B中所示的實(shí)例，除了 Α0Μ 522在0%至80%之間進(jìn)一步調(diào) 節(jié)圖7A中所示的劃痕射束124的功率。因此，在劃痕射束124存在時(shí)段期間（例如沿著時(shí) 間軸的從0a. u.至約la. u.、從約4a. u.至約5a. u.及從約8a. u.至約9a. u. )，Α0Μ 522繼 續(xù)將20%的功率分布至分裂射束126,如圖7B中所示。換句話說，取代完全關(guān)閉分裂射束 126的功率，AOM 522總是使分裂射束126中的最大功率保持至少20%。
[0036] 熟知此項(xiàng)技術(shù)者將了解在不脫離本發(fā)明的根本原理的情況下可對(duì)上述實(shí)施例的 細(xì)節(jié)作出許多改變。因此，本發(fā)明的范疇?wèi)?yīng)僅由申請(qǐng)專利范圍所決定。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于分離非金屬基板的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 一單一激光源，用于產(chǎn)生一激光束； 一射束分離器，用于將該激光束轉(zhuǎn)變成包括一第一平均功率的一劃痕射束及包括第二 平均功率的一分裂射束，該射束分離器沿著一第一路徑將該劃痕射束導(dǎo)引至一非金屬基板 上的一劃痕線，并且在與該劃痕射束間隔開的一位置處，沿著一第二路徑將該分裂射束導(dǎo) 引至該非金屬基板，該劃痕射束沿著該劃痕線快速地加熱該非金屬基板；及 一淬火子系統(tǒng)，用于將一股冷卻流體施加至該非金屬基板以沿著由該劃痕射束加熱的 該劃痕線傳播一微裂紋； 其中該分裂射束快速地再加熱由該股冷卻流體淬火的該非金屬基板以沿著該微裂紋 分離該非金屬基板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該射束分離器通過組態(tài)以用一選擇的速 率在該第一路徑與該第二路徑之間呈一周期重復(fù)地來回偏轉(zhuǎn)該激光束。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，該選擇的速率界定該激光束沿著該第一 路徑偏轉(zhuǎn)期間的每一周期的一第一持續(xù)時(shí)間及該激光束沿著該第二路徑偏轉(zhuǎn)期間的每一 周期的一第二持續(xù)時(shí)間，且其中該第一持續(xù)時(shí)間及該第二持續(xù)時(shí)間的至少一者可經(jīng)選擇性 調(diào)整以改變?cè)摰谝黄骄β始霸摰诙骄β实闹辽僖徽摺?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，該射束分離器包括一易操縱的偏轉(zhuǎn)器，選 自包括一快速操縱反射鏡及一鏡式電流計(jì)射束偏轉(zhuǎn)器的群組。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，該射束分離器選自包括一聲光學(xué)偏轉(zhuǎn)器 及一電光學(xué)偏轉(zhuǎn)器的群組。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該射束分離器進(jìn)一步： 將該分裂射束轉(zhuǎn)變成一第一分裂射束及一第二分裂射束；及 在平行于該劃痕線的一第一方向及垂直于該劃痕線的一第二方向上偏轉(zhuǎn)該第一分裂 射束及該第二分裂射束以便同時(shí)再加熱該劃痕線的兩側(cè)以沿著該微裂紋分離該非金屬基 板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該射束分離器包括一調(diào)節(jié)器以選擇性地 調(diào)節(jié)該劃痕射束及該分裂射束至少一者的功率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該調(diào)節(jié)器包括一聲光學(xué)調(diào)節(jié)器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該射束分離器包括一射束分裂器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括： 一運(yùn)動(dòng)臺(tái)，提供該非金屬基板與該劃痕射束、分裂射束及冷卻流體流之間的相對(duì)移動(dòng)， 該運(yùn)動(dòng)臺(tái)沿著劃痕線掃描該劃痕射束及該股冷卻流體。
11. 一種用于分離非金屬基板的方法，其特征在于，該方法包括： 由單一激光源產(chǎn)生一激光束； 將該激光束分離成包括一第一平均功率的一劃痕射束及包括第二平均功率的一分裂 射束； 沿著一第一路徑將該劃痕射束導(dǎo)引至一非金屬基板上的一劃痕線，并且在與該劃痕射 束間隔開的一位置處沿著一第二路徑將該分裂射束導(dǎo)引至該非金屬基板，該劃痕射束沿著 該劃痕線快速地加熱該非金屬基板；及 將一股冷卻流體施加至該非金屬基板以沿著由該劃痕射束加熱的該劃痕線傳播一微 裂紋； 其中該分裂射束快速地再加熱由該股冷卻流體淬火的該非金屬基板以沿著該微裂紋 分離該非金屬基板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，分離該激光束包括用一選擇的速率在 該第一路徑與該第二路徑之間呈一周期重復(fù)地來回偏轉(zhuǎn)該激光束。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該選擇的速率界定該激光束沿著該第 一路徑偏轉(zhuǎn)期間的每一周期的一第一持續(xù)時(shí)間及該激光束沿著該第二路徑偏轉(zhuǎn)期間的每 一周期的一第二持續(xù)時(shí)間，且其中該第一持續(xù)時(shí)間及該第二持續(xù)時(shí)間的至少一者經(jīng)選擇性 調(diào)整以改變?cè)摰谝黄骄β始霸摰诙骄β实闹辽僖徽摺?br> 14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使用選自包括一快速操縱 反射鏡及一鏡式電流計(jì)射束偏轉(zhuǎn)器的群組的一易操縱偏轉(zhuǎn)器來分離該激光束。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使用選自包括一聲光學(xué)偏 轉(zhuǎn)器及一電光學(xué)偏轉(zhuǎn)器的群組的一射束分離器來分離該激光束。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，分離該激光束包括： 將該分裂射束轉(zhuǎn)變成一第一分裂射束及一第二分裂射束；及 在平行于該劃痕線的一第一方向及垂直于該劃痕線的一第二方向上偏轉(zhuǎn)該第一分裂 射束及該第二分裂射束以便同時(shí)再加熱該劃痕線的兩側(cè)以沿著該微裂紋分離該非金屬基 板。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)該激光束以選擇性地 調(diào)節(jié)該劃痕射束及該分裂射束至少一者的功率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使用一聲光學(xué)調(diào)節(jié)器來調(diào) 節(jié)該激光束。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括： 提供該非金屬基板與該劃痕射束、分裂射束及冷卻流體流之間的相對(duì)移動(dòng)以沿著劃痕 線掃描該劃痕射束及該股冷卻流體。
20. -種用于分離非金屬基板的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 用于由單一激光源產(chǎn)生一激光束的構(gòu)件； 用于將該激光束分離成包括一第一平均功率的一劃痕射束及包括第二平均功率的一 分裂射束的構(gòu)件； 用于沿著一第一路徑將該劃痕射束導(dǎo)引至一非金屬基板上的一劃痕線，并且在與該劃 痕射束間隔開的一位置處沿著一第二路徑將該分裂射束導(dǎo)引至該非金屬基板的構(gòu)件，該劃 痕射束沿著該劃痕線快速地加熱該非金屬基板；及 用于將一股冷卻流體施加至該非金屬基板以沿著由該劃痕射束加熱的該劃痕線傳播 一微裂紋的構(gòu)件； 其中該分裂射束快速地再加熱由該股冷卻流體淬火的該非金屬基板以沿著該微裂紋 分離該非金屬基板。
【文檔編號(hào)】C03B33/09GK104114317SQ201380007417
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月1日
【發(fā)明者】張海濱 申請(qǐng)人:伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司