專(zhuān)利名稱(chēng)：用于切割非金屬基片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于切割非金屬基片的方法，更具體來(lái)講，涉及這樣一種用于切割非金屬基片的方法其能對(duì)用來(lái)快速加熱非金屬基片的能量源的形狀和排列進(jìn)行優(yōu)化，由此提高切割速度，同時(shí)改善切割面的質(zhì)量。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)中描述的非金屬基片包括硅質(zhì)的硅基片和由玻璃制成的玻璃基片。
例如，在該非金屬基片為硅基片的條件下，硅基片可用作半導(dǎo)體產(chǎn)品的母質(zhì)，這些半導(dǎo)體產(chǎn)品用于在每一單位面積內(nèi)存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，或用于在每一單位時(shí)間內(nèi)處理大量的數(shù)據(jù)。
在另一方面，如果該非金屬基片為玻璃基片，則該玻璃基片可用作LCD(液晶顯示)裝置中LCD面板的母材，LCD裝置與CRT(陰極射線管)型顯示裝置相比，具有小得多的尺寸和更輕的重量。
近來(lái)，為了最大可能地提高某一產(chǎn)品或多個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)率，在上述的非金屬基片上同時(shí)制出多個(gè)產(chǎn)品—例如是半導(dǎo)體芯片或多個(gè)LCD面板，然后再將它們相互分割開(kāi)。
例如，在非金屬基片為硅基片的情況下，在該硅基片上制出多個(gè)半導(dǎo)體芯片，然后再將各個(gè)芯片分割開(kāi)，分別進(jìn)行封裝，從而由同一片硅基片制出多個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品。
同時(shí)，在非金屬基片為玻璃基片的情況下，用同一加工過(guò)程在該玻璃基片上制出多塊顯示面板，然后在隨后的過(guò)程中對(duì)玻璃基片上形成的顯示面板進(jìn)行組裝而制造出LCD面板，這樣就能使產(chǎn)品生產(chǎn)率達(dá)到最大。
因而，在非金屬基片上同時(shí)制出多塊LCD面板的情況下，由于將各塊LCD面板分割開(kāi)的過(guò)程差不多是最后執(zhí)行的一個(gè)步驟，所以該過(guò)程是非常重要的。如果在分割過(guò)程中在LCD面板上造成了缺陷，則成品率就會(huì)極大地降低。
另外，由于不可能通過(guò)返工來(lái)修復(fù)分割過(guò)程中造成的缺陷，所以分割過(guò)程中的缺陷會(huì)使得生產(chǎn)率降低。
為了將各塊LCD面板從非金屬基片上分割開(kāi)，現(xiàn)有技術(shù)中采用了接觸—沖擊類(lèi)型的切割方法。
在接觸—沖擊型的切割方法中，在非金屬基片表面上用物理方法形成一條溝槽狀的刻痕線。然后，向刻痕線作用一個(gè)沖擊力而將每個(gè)產(chǎn)品從非金屬基片上分裂出去。
所用的傳統(tǒng)分割裝置是金剛石切割器。該金剛石切割器上帶有一個(gè)金剛石切刃和一個(gè)沖擊裝置，在其中的切刃中，切削金剛石被精致地嵌入到一個(gè)薄圓形板的外周表面部分中，并在該圓形板的中心部分上布置一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；沖擊裝置用來(lái)對(duì)非金屬基片施加一個(gè)輕微的沖擊。
然而，這樣的接觸—沖擊型切割方法存在很多的問(wèn)題。因而，傳統(tǒng)的切割方法會(huì)造成生產(chǎn)率有很大的降低。
具體來(lái)講，在用接觸—沖擊型切割方法來(lái)分割玻璃基片形式的非金屬基片時(shí)，存在這樣的問(wèn)題常常會(huì)切割到玻璃基片上不希望進(jìn)行切割的部分。
該問(wèn)題的原因在于在非金屬基片上制成刻痕線的過(guò)程中—尤其是用金剛石切刃來(lái)加工玻璃基片的過(guò)程中，刻痕線的切割面制得很粗糙。
如果刻痕線的切割面是用上述的方法粗糙地制出的，則在粗糙的切割面上就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。因而，外界作用的小應(yīng)力很容易造成微裂紋。另外，在其它小應(yīng)力、振動(dòng)或沖擊的作用下，該微裂紋會(huì)迅速地?cái)U(kuò)展到不希望發(fā)生斷裂的部位。最后，就會(huì)將玻璃基片上不希望去掉的部分分割下去。
如上所述，如果不利裂紋擴(kuò)展到玻璃基片上制出的顯示板上，則就會(huì)對(duì)顯示板造成不可修復(fù)的嚴(yán)重?fù)p壞。
此外，當(dāng)用傳統(tǒng)的接觸—沖擊型切割方法來(lái)分割非金屬基片時(shí)，由于非金屬基片是被直接加工的，會(huì)產(chǎn)生大量的碎屑，從而就需要對(duì)分割開(kāi)的非金屬基片執(zhí)行一個(gè)清潔過(guò)程。因而就出現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題增加了加工步驟的數(shù)目。
作為備選方案，為了用金剛石切刃來(lái)切割非金屬基片，必須要在非金屬基片上留出一個(gè)切割區(qū)，該切割區(qū)包括一個(gè)至少與金剛石切刀寬度對(duì)應(yīng)的加工余量。但是，這就會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題由于要留出切割面積，所以很難使非金屬基片上用來(lái)制造產(chǎn)品的有效表面積達(dá)到最大。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種用于切割非金屬基片的方法，在該方法中，利用一種切割工具和非接觸式方法來(lái)分割非金屬基片，而無(wú)需采用清潔過(guò)程，以此來(lái)避免出現(xiàn)對(duì)非金屬基片的切割失誤，并由此使非金屬基片上用來(lái)制造產(chǎn)品的有效面積達(dá)到最大，同時(shí)提高切割速度。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的，本文提供了一種用于切割非金屬基片的方法。在上述的方法中，橢圓形的第一激光束掃描照射到非金屬基片上形成的一個(gè)切割路徑上，以對(duì)切割路徑進(jìn)行快速加熱。第一激光束的橢圓長(zhǎng)軸和短軸比在約40∶1到80∶1之間。利用向指定切割路徑上噴灑冷卻液而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，可在非金屬基片上形成一條槽狀的刻痕線。沿該切割路徑掃描照射第二激光束來(lái)切開(kāi)非金屬基片。
本文還提供了一種用于切割非金屬基片的方法。在上述方法中，第一激光束掃描照射到非金屬基片上形成的一切割路徑上，以對(duì)切割路徑進(jìn)行快速加熱。利用向指定切割路徑噴灑冷卻液而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，在非金屬基片上形成一條槽狀的刻痕線。沿切割路徑掃描照射第二激光束來(lái)切開(kāi)非金屬基片。第二激光束的長(zhǎng)軸和短軸比在約1.1∶1到10∶1之間。
另外，本文提供了一種用于切割非金屬基片的方法。在該方法中，一第一激光束掃描照射到非金屬基片上形成的一指定切割路徑上，以對(duì)切割路徑進(jìn)行快速加熱。利用向指定切割路徑噴灑冷卻液而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，在非金屬基片上形成一條槽狀的刻痕線。從某一部位掃描照射第二激光束來(lái)切開(kāi)非金屬基片，該部位距離第一激光束一端的距離在5到30毫米之間。此處，第一激光束的這一端靠近冷卻液。
此外，本文提供了一種用于切割非金屬基片的方法。在該方法中，一第一激光束掃描照射到非金屬基片上形成的一切割路徑上，以對(duì)切割路徑進(jìn)行快速加熱。第一激光束的長(zhǎng)軸與短軸比在約40∶1到80∶1之間。利用向切割路徑噴射冷卻液所產(chǎn)生的熱應(yīng)力在非金屬基片上形成一條槽狀的刻痕線。向某一部位掃描照射第二激光束來(lái)切開(kāi)非金屬基片，該部位距離第一激光束一端的距離在5到30毫米之間。第二激光束的長(zhǎng)軸和短軸比在約1.1∶1到10∶1之間。
根據(jù)本發(fā)明，非金屬基片是以非接觸和非沖擊的方式進(jìn)行，由此來(lái)增強(qiáng)切割面的質(zhì)量，并防止出現(xiàn)異常的切割操作，且使切割速度達(dá)到最大。


通過(guò)參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)的描述，本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，在附圖中圖1是一個(gè)裝置的示意圖，該裝置用來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的非金屬基片切割方法；圖2的示意圖示出了用來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的非金屬基片切割方法的第一激光束、冷卻液、冷卻液抽吸區(qū)和第二激光束；圖3的圖線示出了在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)非金屬基片的切割速度與第一激光束長(zhǎng)度之間的關(guān)系；圖4的圖線示出了在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)非金屬基片的切割速度與第一激光束寬度之間的關(guān)系；圖5的圖線示出了在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)非金屬基片的切割速度與第一激光束長(zhǎng)、寬比之間的關(guān)系；圖6的圖線示出了為對(duì)非金屬基片進(jìn)行完整的切割、防止出現(xiàn)焦燒現(xiàn)象和防止產(chǎn)生接橋，第二激光束長(zhǎng)度、寬度的范圍；圖7的圖線示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)金屬基片的切割速度與第一激光束和第二激光束之間空隙的關(guān)系；圖8的示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的第一激光束；以及圖9A和圖9B中的工藝流程圖示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，制造LCD面板組件的過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)的描述。
首先，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的非金屬基片切割方法采用了非接觸、非沖擊型的切割方式，而不是采用傳統(tǒng)的接觸沖擊型方法。
為了用非接觸、非沖擊型的方法來(lái)切割非金屬基片，要充分利用該非金屬基片某一特定物理特性。
具體來(lái)講，在非金屬基片是玻璃基片的情況下，可利用玻璃基片的體積在受熱或冷卻時(shí)發(fā)生膨脹或收縮的物理特性，來(lái)將玻璃基片分割成多個(gè)片。
在此條件下，為了對(duì)非金屬基片進(jìn)行切割，如果對(duì)玻璃基片的一部分執(zhí)行快速加熱并冷卻的工藝過(guò)程，則可在玻璃基片中產(chǎn)生一個(gè)熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力要大于玻璃基片中玻璃分子之間的分子鍵力，由此就在玻璃基片上形成了裂縫。此條件下，是通過(guò)破壞玻璃基片中玻璃分子之間的鍵來(lái)產(chǎn)生裂縫的。
在本發(fā)明中，根據(jù)裂紋是否受到控制而將其分為效果有利的裂紋和效果消極的裂紋。
換言之，預(yù)測(cè)之中的裂紋是積極有利的裂紋，而不可預(yù)測(cè)的裂紋則是消極的。對(duì)于不可預(yù)測(cè)的裂紋，沒(méi)有可能預(yù)計(jì)它的裂紋擴(kuò)展方向。不可預(yù)測(cè)的裂紋會(huì)造成致命的損壞，例如會(huì)在切割過(guò)程的執(zhí)行中造成基片的斷裂?；臄嗔咽遣豢尚迯?fù)的損壞。
對(duì)于可預(yù)測(cè)的裂紋，由于可以預(yù)測(cè)裂紋的擴(kuò)展方向，同時(shí)還可以控制裂紋的擴(kuò)展方向。因而，這些可預(yù)測(cè)裂紋使對(duì)所需部分的選擇性切割成為了可能。
圖1的示意圖示出了一種用來(lái)切割非金屬基片的裝置，該裝置能精確地計(jì)算裂紋方向，從而能有選擇性地將玻璃基片上所希望的那一部分切割下來(lái)。
參見(jiàn)圖1，用來(lái)切割非金屬基片的裝置800具有一個(gè)基片切割模塊600、一個(gè)傳送裝置700和一個(gè)控制裝置100。
圖中，傳送裝置700上固定了一個(gè)工件，該工件例如是將要被基片切割模塊600或傳送裝置700切割的非金屬基片1。
此時(shí)，在傳送裝置700固定在基片切割模塊600的情況下，由于非金屬基片1處于固定狀態(tài)，而基片切割模塊600在非金屬基片1上方運(yùn)動(dòng)，所以是由基片切割模塊600對(duì)非金屬基片1進(jìn)行切割操作的。
另一種方案是，在非金屬基片1固定在傳送裝置700上的情況下，基片切割模塊600保持固定，由非金屬基片1相對(duì)于基片切割模塊600進(jìn)行運(yùn)動(dòng)來(lái)完成切割。
如上所述，傳送裝置700可在非金屬基片1所在的平面內(nèi)自由地運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該傳送裝置700是一個(gè)X-Y平面內(nèi)的移動(dòng)平臺(tái)，其可以在X軸和Y軸方向上自由移動(dòng)。
在本發(fā)明中，將以圖1所示情況作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式即在基片切割模塊600保持不動(dòng)的條件下，由傳送裝置700來(lái)使非金屬基片1運(yùn)動(dòng)。
此時(shí)，非金屬基片1由傳送裝置700進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，且非金屬基片1由基片切割模塊600進(jìn)行切割。
用來(lái)切割非金屬基片1的基片切割裝置600包括一個(gè)第一激光束掃描裝置200、一個(gè)第二激光束掃描裝置500、一個(gè)冷卻液供應(yīng)裝置300和一個(gè)冷卻液抽吸裝置400。
這樣，由第一激光束掃描裝置200發(fā)出第一激光束210，第二激光束掃描裝置500發(fā)出第二激光束510。第一和第二激光束對(duì)非金屬基片1上非常小的表面進(jìn)行加熱。
用來(lái)噴射冷卻液310的冷卻液供應(yīng)裝置300被布置在第一激光束掃描裝置200和第二激光束掃描裝置500之間。
另外，在第一激光束掃描裝置200和第二激光束掃描裝置500之間設(shè)置了用來(lái)抽吸冷卻流體310的冷卻液抽吸裝置400，其中的冷卻流體310即是從冷卻液供應(yīng)裝置300中噴灑出來(lái)的。
這樣，第一激光束掃描裝置200發(fā)射的第一激光束210和從冷卻液供應(yīng)裝置300輸送來(lái)的冷卻液310就會(huì)造成一定的熱應(yīng)力，但該熱應(yīng)力不足以使非金屬基片1完全切開(kāi)，從而在非金屬基片1的表面上生成了一條具有所需深度的誘導(dǎo)裂紋。
此外，第二激光束掃描裝置500發(fā)出的第二激光束510在誘導(dǎo)裂紋上再次施加所需的熱應(yīng)力，從而將非金屬基片1完全切開(kāi)。
基片切割裝置600和傳送裝置700都與控制裝置100相連，用于精確地控制基片切割裝置600和傳送裝置700的工作。
裝置800的生產(chǎn)率受第一激光束210形狀、第二激光束510的形狀、以及第一激光束210和第二激光束510之間距離的影響很大。
在下文中，將討論三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在這三個(gè)實(shí)施例中，裝置所產(chǎn)生的第一和第二激光束210和510、以及第一激光束210和第二激光束510之間的距離被進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來(lái)改善切割質(zhì)量、提高切割速度。
實(shí)施例1首先，為了用裝置800來(lái)切割非金屬基片1，控制裝置100向傳送裝置700發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，這樣就使傳送裝置700定位在非金屬基片1的一條指定切割線處。
然后，控制裝置100向第一激光束掃描裝置200發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，從而使第一激光束掃描裝置200發(fā)射的第一激光束210精確地掃描到非金屬基片1的指定切割線上。
此時(shí)，第一激光束210的作用是對(duì)非金屬基片1進(jìn)行局部預(yù)熱，從而在非金屬基片1上形成誘導(dǎo)裂紋。
為了提高對(duì)非金屬基片1的切割速度，第一激光束210的能量必須高效地傳遞到非金屬基片1上。
第一激光束210的形狀是一個(gè)很重要的因素，該因素選擇適當(dāng)能在很短時(shí)間內(nèi)提高非金屬基片1上指定切割線處的溫度。
這就意味著對(duì)非金屬基片1的切割速度要隨第一激光束210形狀的不同而變化。
具體來(lái)講，假定第一激光束210長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度為SL，第一激光束210短軸的長(zhǎng)度(即寬度)為SW，第一激光束210的強(qiáng)度為P，且第一激光束210的速度為V，則被第一激光束210照射所升高的最終溫度T(f)可由如下公式計(jì)算[公式1] T(f)∝P/(SW×V)按照公式1，可以看出在理論上，第一激光束210長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度SL對(duì)由第一激光束210產(chǎn)生的最終溫度T(f)無(wú)任何影響。
理論上來(lái)講，在第一激光束210的長(zhǎng)度SW、速度V和短軸強(qiáng)度P保持恒定的條件下，如果只是對(duì)第一激光束210的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度SL進(jìn)行調(diào)節(jié)，則由于不論第一激光束210的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度SL如何變化，第一激光束通過(guò)路徑上受到的總能量都是相同的，所以第一激光束210的長(zhǎng)度SL對(duì)最終溫度T(f)并無(wú)任何影響。
但是，在實(shí)際的加工過(guò)程中，公式1難于作到精確適用。這是因?yàn)楣?未考慮到在實(shí)際過(guò)程中非金屬基片可能產(chǎn)生的熱損耗以及輻射熱量。
如果考慮到了熱損耗和輻射熱，則非金屬基片1的最終溫度T(f)就不但要受第一激光束210的長(zhǎng)度影響，而且會(huì)受到第一激光束210的寬度影響。因而，非金屬基片1的切割速度受到影響。
下文中，將參照一個(gè)模擬結(jié)果進(jìn)行描述。如圖3所示，第一激光束210的長(zhǎng)軸最好是控制在30毫米到70毫米長(zhǎng)度之間，而第一激光束210的短軸則要保持恒定，這樣來(lái)達(dá)到一個(gè)最大切割速度Vmax。
此條件下，切割條件是CO2激光束用作第一激光束210，第一激光束210的強(qiáng)度在50到250瓦之間，且用LCD基片作為非金屬基片1，它是由厚度為0.7毫米的TFT(薄膜晶體管)基片和厚度為0.7毫米的濾光基片粘結(jié)而成的。
如圖3所示，當(dāng)?shù)谝患す馐?10的長(zhǎng)軸為30毫米或更小時(shí)，相比于最大切割速度Vmax，切割速度的下降顯著。
這一現(xiàn)象是因?yàn)榈谝患す馐?10的能量強(qiáng)度非常高，如果能量過(guò)于集中就會(huì)在非金屬基片1表面上發(fā)生燃燒或碎剝現(xiàn)象，因而部分能量就沒(méi)有被傳遞到非金屬基片1上，而是被損耗了。
另外，如圖3所示，在第一激光束210長(zhǎng)軸長(zhǎng)度大于70毫米的情況下，相比于最大切割速度Vmax，切割速度也顯著降低。
同時(shí)，圖4中的模擬結(jié)果表示了在第一激光束210的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度保持恒定的情況下，非金屬基片1的切割速度隨第一激光束210寬度的變化情況。
根據(jù)該模擬結(jié)果，當(dāng)?shù)谝患す馐?10的短軸長(zhǎng)度在1到2毫米之間時(shí)，非金屬基片1的切割速度達(dá)到最大值Vmax。
此條件下，如果第一激光束210的短軸長(zhǎng)度為1毫米或更小，在非金屬基片1上就會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)部分，在該部分中切割操作不是局部進(jìn)行的。另外，在非金屬基片1表面上就會(huì)作用一個(gè)過(guò)高的能量，從而使非金屬基片1的表面發(fā)生燃燒，出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象。因而就會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題相比于最大切割速度Vmax，切割速度反而顯著地降低了，同時(shí)切割表面的質(zhì)量也下降了。
另外，在第一激光束210的短軸長(zhǎng)度為2毫米或更大的情況下，能量強(qiáng)度顯著降低。因而，相比于最大切割速度Vmax的情況，切割速度也顯著降低。且由于切割面呈現(xiàn)波紋狀，切割表面的質(zhì)量也惡化了。
因而，如圖5所示，在第一激光束210的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度與短軸長(zhǎng)度比值在40∶1到80∶1(長(zhǎng)軸短軸)范圍中時(shí)，對(duì)基片1進(jìn)行切割的速度為最大值Vmax，且能改善切割面的質(zhì)量。
同時(shí)，第一激光束210的形狀改變能進(jìn)一步提高對(duì)非金屬基片1的切割速度。
圖8中第一激光束220的形狀與圖2中第一激光束210的形狀不同。圖2中的第一激光束220的形狀相對(duì)于長(zhǎng)軸和短軸都是對(duì)稱(chēng)的。但是，圖8中的第一激光束220只相對(duì)于長(zhǎng)軸SL1對(duì)稱(chēng)，而相對(duì)于位于長(zhǎng)軸SL1中間位置的短軸則是不對(duì)稱(chēng)的。
在此條件下，依據(jù)短軸將第一激光束220分成了兩個(gè)部分，第一激光束220a前部分的表面積被設(shè)計(jì)成大于第一激光束220b后部分的表面積，其中的前部分也被稱(chēng)為第一激光束220的前導(dǎo)方向。
如圖8所示，當(dāng)?shù)谝患す馐鴴呙柩b置200發(fā)出的激光束通過(guò)由一凸透鏡和一凹透鏡組成的透鏡組時(shí)，激光束經(jīng)過(guò)從透鏡組的焦距中心向一側(cè)偏離一個(gè)部位后，就能獲得相對(duì)于第一激光束220不對(duì)稱(chēng)的第一激光束。
同時(shí)，參見(jiàn)圖2，冷卻液310從冷卻液供應(yīng)裝置300輸送到被第一激光束210迅速加熱的指定切割線1a上(如圖1、2或圖8所示)。因而，在被迅速加熱的指定切割線1a上就會(huì)產(chǎn)生非常大的熱應(yīng)力。從而，由于在指定切割線1a上產(chǎn)生了熱應(yīng)力，所以就在非金屬基片1表面上形成了所需深度的誘導(dǎo)裂紋。下文中，誘導(dǎo)裂紋被稱(chēng)為劃痕線1b。
然后，冷卻液抽吸裝置400將形成刻痕線1b過(guò)程中噴灑到指定切割線1a處的冷卻液310完全地抽吸走。
下面將解釋為什么要再次吸走冷卻液310的原因首先，抽吸能防止對(duì)裝置800周邊部分的污染。其次，由于如果向浸污了冷卻液310的非金屬基片1掃描第二激光束510時(shí)，冷卻液310和第二激光束510的擴(kuò)散會(huì)使能量損耗最小。第三，用第二激光束510對(duì)冷卻液進(jìn)行加熱，由此將非金屬基片1上的熱量損耗減到最小。
然后，如圖2所示，第二激光束510掃描到刻痕線1c上，從而使刻痕線1c的兩側(cè)由于受熱而發(fā)生體積膨脹，由此在刻痕線1c上產(chǎn)生非常高的熱應(yīng)力。這樣，裂紋就沿刻痕線1c擴(kuò)展。該裂紋的擴(kuò)展方向是受到導(dǎo)向的，由此來(lái)將非金屬基片1完全地切開(kāi)。
實(shí)施例2下文中，將對(duì)實(shí)現(xiàn)非金屬基片切割方法的第二實(shí)施例進(jìn)行描述。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，為了對(duì)非金屬基片1進(jìn)行切割，如圖1或圖2所示，第一激光束掃描裝置200產(chǎn)生的第一激光束210掃描照射到非金屬基片1的指定切割線1a上，從而對(duì)指定切割線1a進(jìn)行快速局部加熱。
然后，從冷卻液噴射裝置300向快速加熱的切割縫1a噴灑冷卻液310，從而沿指定的切割線1a產(chǎn)生一條細(xì)微的誘導(dǎo)裂紋。下文中，該誘導(dǎo)裂紋被稱(chēng)為刻痕線1b。
為了沿其中已出現(xiàn)微裂紋的刻痕線1b將非金屬基片1完全地切開(kāi)，向刻痕線1b掃描照射第二激光束510。第二激光束束510的作用是將第一激光束210和冷卻液310形成的刻痕線1b完全地切開(kāi)。
在此條件下，為了完全地切開(kāi)刻痕線1b，第二激光束510的強(qiáng)度比第一激光束210的大。例如，第二激光束510的強(qiáng)度在200到500瓦之間。
上述的第二激光束510為橢圓狀，其長(zhǎng)軸方向?yàn)榭毯劬€1b的方向。下文中，長(zhǎng)軸BL定義為與指定切割線1a平行的軸線，而短軸BW則定義為與指定切割線1a垂直的軸線。
在此條件下，就可根據(jù)第二激光束510的形狀來(lái)討論非金屬基片1是否被完全切割、是否出現(xiàn)了燒焦現(xiàn)象并形成了接橋體。
參見(jiàn)圖2或圖6，按照一個(gè)模擬結(jié)果，當(dāng)?shù)诙す馐?10的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為4到20毫米、短軸長(zhǎng)度為3到10毫米時(shí)，非金屬基片1可被完全地切開(kāi)，且不會(huì)出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象和接橋。
在此條件下，如果保持第二激光束510的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度恒定，但縮短其短軸長(zhǎng)度，則不產(chǎn)生接橋，而且非金屬基片1不能被完全地切開(kāi)。另外，也易于發(fā)生燒焦現(xiàn)象。
與此相反，如果保持第二激光束510的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度恒定，但加大其短軸長(zhǎng)度，則非金屬基片1能被完全地切開(kāi)，且不會(huì)出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象。但會(huì)產(chǎn)生接橋。
因而，當(dāng)?shù)诙す馐拈L(zhǎng)軸與短軸比在約1.1∶1到10∶1之間時(shí)，非金屬基片1能被完全地切開(kāi)，且不會(huì)產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)橋接。
實(shí)施例3下文中，將對(duì)實(shí)現(xiàn)非金屬基片切割方法的第三實(shí)施例進(jìn)行描述。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，為了對(duì)非金屬基片1進(jìn)行切割，如圖2所示，第一激光束掃描裝置200產(chǎn)生的第一激光束210掃描照射到非金屬基片1的指定切割線1a上，從而對(duì)指定切割線1a進(jìn)行快速局部加熱。
然后，從冷卻液噴射裝置300向快速加熱的切割縫1a噴灑冷卻液310，從而沿指定的切割線1a產(chǎn)生一條細(xì)微的誘導(dǎo)裂紋。下文中，該誘導(dǎo)裂紋被稱(chēng)為刻痕線1b。
為了沿其中已出現(xiàn)微裂紋的刻痕線1b將非金屬基片1完全地切開(kāi)，向刻痕線1b掃描照射第二激光束510。第二激光束510的作用是將第一激光束210和冷卻液310所形成的刻痕線1b完全地切開(kāi)。
在此條件下，最好能消除第一激光束210靠近冷卻液310的那一端與第二激光束510之間的間隙，但這在實(shí)現(xiàn)起來(lái)是非常困難的。
這是因?yàn)樵诘谝患す馐?10和第二激光束510之間布置了用來(lái)抽吸冷卻液的冷卻液抽吸裝置400。
在此條件下，第一激光束210和第二激光束510之間的空間是很重要的。在該實(shí)施例中，該空間最好為5到30毫米。但是，如果空間為5毫米或更小，就存在這樣的問(wèn)題與冷卻液抽吸裝置400發(fā)生干涉。如果空間為30毫米或更大，則會(huì)出現(xiàn)刻痕線1b發(fā)生復(fù)原的問(wèn)題，其中的刻痕線1b是由第一激光束210和冷卻液310形成的。
另外，參見(jiàn)圖7，在切割速度方面，如果在第一激光束210和第二激光束510之間的空隙為5毫米或更小，則相比于最大切割速度Vmax，切割速度顯著降低。如果空間為30毫米或更大，則相比于最大切割速度Vmax，切割速度也有顯著的降低。
下文中，將參照?qǐng)D9A和圖9B對(duì)根據(jù)第一、第二、第三實(shí)施例中的方法制造LCD面板組件的方法完整地進(jìn)行描述。
首先，LCD面板組件960的制造方法是從制造組合基片930的過(guò)程開(kāi)始的。
如圖9A所示，在兩片透明的基片上分別形成濾色基片部件915和TFT基片部件925，其中的兩透明基片是分別由不同的半導(dǎo)體加工工藝制成的玻璃基片910、920。然后，上面分別制出了濾色基片部件915和TFT基片部件925的這兩片玻璃基片910和920組裝在一起而形成組合基片930。
在組合基片930上，相互正對(duì)的濾色基片部件915和TFT基片部件925被稱(chēng)為L(zhǎng)CD裝置單元935。然后，在該LCD裝置單元935中注入液晶。
同時(shí)，如圖9B所示，第一激光束210掃描照射到指定切割線940、945上，從而對(duì)這些指定切割線940、945進(jìn)行快速加熱，其中的切割線對(duì)應(yīng)于組合基片930上制成的、要切割下來(lái)的LCD裝置單元935部分。在此條件下，第一激光束210的光束為橢圓形。換言之，第一激光束210的長(zhǎng)軸與短軸比被控制在約40∶1到80∶1之間，由此，在光學(xué)條件下對(duì)指定切割線940、945進(jìn)行了快速加熱。
如上所述，在指定切割線940、945被快速加熱的條件下，向指定切割線940、945處施加冷卻液310，從而，由于快速加熱和冷卻操作的聯(lián)合作用而形成了一條切割槽。下文中，該切割槽被稱(chēng)為刻痕線。
在沿指定切割線940、945形成刻痕線、并隨后抽走冷卻液310之后，第二激光束510掃描照射到距離第一激光束210的端部為5到30毫米的部分上，以對(duì)刻痕線再次進(jìn)行加熱。
在此條件下，第二激光束510長(zhǎng)軸與短軸之比約在1.1∶1到10∶1之間，其中的長(zhǎng)軸與第二激光束510的經(jīng)過(guò)方向一致，而短軸垂直于第二激光束510的長(zhǎng)軸方向。因而，LCD裝置單元935就從組合基片930上切割下來(lái)，該切割過(guò)程具有最優(yōu)的速度和很高的質(zhì)量，這樣就制成了一片LCD面板950，其是由一片TFT基片957和一片濾色基片955構(gòu)成的。
然后，在該LCD面板950上組裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊而形成LCD面板組件960，其中的驅(qū)動(dòng)模塊例如是一個(gè)驅(qū)動(dòng)印刷電路板962、966和一個(gè)帶式信號(hào)載波插件964、968等。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，以非接觸和非沖擊的方式對(duì)非金屬基片進(jìn)行了切割，由此來(lái)改善了切割面的質(zhì)量，并避免了不正常的切割操作，且使切割速度達(dá)到了最大。
盡管已對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但可以理解可對(duì)本發(fā)明作出多種形式的改動(dòng)、替換和變更，且這都不悖離由所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明思想和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于切割非基片的方法，該方法包括步驟i)向形成在非金屬基片上的一切割路徑掃描照射呈橢圓狀的第一激光束，以對(duì)該切割路徑進(jìn)行快速加熱，其中第一激光束的長(zhǎng)軸與短軸比在約40∶1到80∶1之間；ii)利用向指定切割路徑噴灑冷卻液所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，在非金屬基片上形成一條槽狀的刻痕線；以及iii)沿所述切割路徑掃描照射第二激光束來(lái)切開(kāi)非金屬基片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第一激光束相對(duì)于其長(zhǎng)軸和短軸均是對(duì)稱(chēng)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第一激光束相對(duì)于其長(zhǎng)軸對(duì)稱(chēng)，但相對(duì)于短軸則是不對(duì)稱(chēng)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在用短軸來(lái)劃分第一激光束的情況下，第一激光束的表面積是這樣的在第一激光束前進(jìn)側(cè)的前部分大于在與前進(jìn)側(cè)相對(duì)一側(cè)的后部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于短軸的長(zhǎng)度約為1到2毫米，且長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度約為40到80毫米。
6.一種用于切割非金屬基片的方法，該方法包括步驟i)將第一激光束掃描照射到非金屬基片上形成的切割路徑上，以對(duì)切割路徑進(jìn)行快速加熱；ii)利用向指定切割路徑上噴灑冷卻液所產(chǎn)生的熱應(yīng)力在非金屬基片上形成一條槽狀的刻痕線；iii)沿所述切割路徑掃描照射第二激光束來(lái)切開(kāi)非金屬基片，其中第二激光束的長(zhǎng)軸和短軸比在1.1∶1到10∶1之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于第一激光束為橢圓形，橢圓長(zhǎng)、短軸之比在40∶1到80∶1之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于第二激光束的短軸長(zhǎng)度約為3到10毫米，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)度約為4到20毫米。
9.一種用于切割非金屬基片的方法，該方法包括步驟i)將第一激光束掃描照射到非金屬基片上形成的切割路徑上，以對(duì)該切割路徑進(jìn)行快速加熱；ii)利用向切割路徑噴灑冷卻液所產(chǎn)生的熱應(yīng)力在非金屬基片上形成一條槽狀的刻痕線；以及iii)向距離第一激光束一端的距離在約5到30毫米之間的部位掃描照射第二激光束，以切開(kāi)非金屬基片，其中第一激光束的所述端靠近冷卻液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于第一激光束為橢圓形，且橢圓長(zhǎng)軸與短軸比約在40∶1到80∶1之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于第一激光束是功率約為50到250瓦的二氧化碳激光束，第二激光束是功率約為200到500瓦的二氧化碳激光束。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于第一激光束靠近冷卻液的所述端與第二激光束之間的距離小于第一激光束的長(zhǎng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述非金屬基片為玻璃基片或硅基片。
14.一種用于切割非金屬基片的方法，該方法包括步驟i)向形成在非金屬基片上的切割路徑掃描照射呈橢圓形的第一激光束，以對(duì)切割路徑進(jìn)行快速加熱，其中第一激光束的長(zhǎng)軸與短軸比在約40∶1到80∶1之間；ii)利用向指定切割路徑噴射冷卻液所產(chǎn)生的熱應(yīng)力在非金屬基片上形成一條槽狀的刻痕線；以及iii)向距離第一激光束一端的距離在約5到30毫米之間的部位掃描照射第二激光束，以切開(kāi)非金屬基片，其中第二激光束的長(zhǎng)軸和短軸比在約1.1∶1到10∶1之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于切割非金屬基片的方法。該方法利用對(duì)指定切割線進(jìn)行快速加熱和冷卻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力來(lái)將非金屬基片上的該指定切割線切開(kāi)。另外，本發(fā)明對(duì)能量源的形狀和排列等指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化，由此可將對(duì)非金屬基片的切割速度達(dá)到最大，并實(shí)現(xiàn)對(duì)非金屬基片的精確切割。
文檔編號(hào)B23K26/40GK1408498SQ0210652
公開(kāi)日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2002年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月29日
發(fā)明者全柏均, 秋大鎬, 南亨佑, 權(quán)容俊 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社