形成具有微锯齿的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片的激光系统和方法技术方案

一种烧结厚度为500μm或更小的薄的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片的系统和方法，包括在高纯度熔凝二氧化硅烟炱片上使激光束光栅化的步骤；其中，光栅化的图案包括在片材上的紧密间隔的目标位置，以在横截面上观察时，激光对烟炱进行烧结并同时在片材的第一主表面上形成小凹口，其中所述小凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有一般为平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有一般为平台的顶表面，所述顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。

Laser system and method for forming high purity fused silica glass sheet with micro-serrated teeth

A system and method for sintering thin, high-purity fused silica glass sheets with a sintering thickness of 500 microns or less, including the steps of grating laser beams on high-purity fused silica soot sheets, in which the grating pattern includes a closely spaced target position on the sheet to sinter the soot while observing it on a cross-section and at the same time to be the first master of the sheet. A small notch is formed on the surface, and the small notch is serrated, so that at least some notches have a generally flat bottom surface and at least some corresponding adjacent coronal objects have a generally flat top surface. The top surface deviates from the bottom surface through a steep angle side wall.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成具有微锯齿的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片的激光系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年8月18日提交的美国临时申请系列第62/376,701号的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其全文纳入本文，如同在下文完整阐述。
技术介绍
本公开一般涉及含二氧化硅制品的形成，具体涉及薄二氧化硅玻璃片的形成。二氧化硅烟炱可以通过诸如火焰水解之类的方法产生。二氧化硅烟炱随后可烧结以形成透明或部分透明的玻璃片。
技术实现思路
本公开的一些实施方式涉及高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其包括第一主表面以及与该第一主表面相对的第二主表面。该玻璃片至少是99.9摩尔％的二氧化硅，其中二氧化硅至少一般是无定形的，因而具有小于1重量％的结晶含量。第一主表面与第二主表面之间的平均片材厚度小于500μm。第一主表面在横截面中具有沿着第一主表面的小凹口，其中各小凹口的深度为至少25nm且不超过1μm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上相邻局部冠状物中的较高者测量，各小凹口在相邻的局部冠状物之间具有至少为5μm的宽度，并且各小凹口的长度为至少500μm。在一些实施方式中，所述凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有一般为平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有一般为平台的顶表面，所述一般为平台的顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。在一些实施方式中，沿着第一主表面，至少有10个小凹口各自与至少一个另外的小凹口相差在1000μm以内。在一些实施方式中，至少三个凹口彼此并排排成一排，每个凹口的深度与该三个凹口的平均深度相差20％以内。在一些实施方式中，所述小凹口沿着其长度弯曲。在一些这样的实施方式中，小凹口的曲线与直线偏转至少10度。在一些这样的实施方式中，曲线沿着小凹口的长度在500μm的距离内转向至少10度但不超过360度。在一些实施方式中，转向位置处的各小凹口在转向处保持彼此分离。在一些实施方式中，各小凹口沿着小凹口的长度以连续转向的方向弯曲至少90度。在一些实施方式中，曲线通常形成具有圆化顶点的多边形。在一些实施方式中，各凹口在各局部的冠状物之间的宽度为至少50μm，其中所述小凹口各自的深度为至少100nm但不超过500nm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻的局部冠状物中的较高者测量。在一些这样的实施方式中，各凹口的长度为至少2500μm。本公开的其他实施方式涉及包含薄基材的电子器件，所述薄基材包括厚度为500μm或更小的高纯度熔凝二氧化硅片。所述高纯度熔凝二氧化硅片在其主表面上具有凹口，其中所述凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有大致平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有大致为平台的顶表面，所述大致为平台的顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。所述电子器件还包括金属层，其与薄基材连接并覆盖凹口，其中面向锯齿的金属层的下侧被织构化成某一图案，该图案与锯齿的几何形状反相关，使得高纯度熔凝二氧化硅片的主表面上的冠状物对应于金属层的下侧上的凹口，而金属层的下侧上的凹口对应于基材的高纯度熔凝二氧化硅片的主表面上的冠状物。在一些实施方式中，所述凹口为小凹口，每个凹口的深度为至少25nm且不超过1μm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻局部冠状物中的较高者测量，其中各凹口在相邻的局部冠状物之间具有至少为5μm的宽度，并且各凹口的长度为至少500μm。在一些实施方式中，金属层直接接触薄基材。在一些这样的实施方式中，金属层直接接触薄基材的高纯度熔凝二氧化硅片。在一些实施方式中，薄基材的厚度为200μm或更小。在一些实施方式中，高纯度熔凝二氧化硅片的孔隙率小于10体积％。本公开的其他实施方式涉及一种烧结厚度为500μm或更小的薄的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片的方法。所述方法包括在高纯度熔凝二氧化硅烟炱的片上使激光束光栅化(raster)的步骤。光栅化的图案包括在片材上的紧密间隔的目标位置，以在截面上观察时，激光对烟炱进行烧结并同时在片材的第一主表面上形成凹口，其中所述凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有大致平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有大致为平台的顶表面，所述大致为平台的顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。在一些这样的实施方式中，其中所述凹口为小凹口，每个凹口的深度为至少25nm且不超过1μm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻局部冠状物中的较高者测量，其中各凹口在相邻的局部冠状物之间具有至少为5μm的宽度，并且各凹口的长度为至少500μm。在一些实施方式中，所述图案包括以一般为多边形的形状移动激光束，其中，多边形形状的顶点是圆化的。在以下的详细描述中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言是容易理解的，或通过实施书面说明书和其权利要求书以及附图中所述的实施方式而被认识。应理解，上文的一般性描述和下文的具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。附图说明图1示出了根据一个示例性实施方式所述的激光烧结系统。图2示出了根据另一个示例性实施方式所述的激光烧结系统。图3示出了根据另一个示例性实施方式所述的激光烧结系统。图4示出了根据另一个示例性实施方式所述的激光烧结系统。图5根据一个示例性实施方式，示出了对通过激光烧结形成的激光烧结的二氧化硅玻璃片的表面进行测量的翟柯(Zygo)光学轮廓仪的输出情况。图6根据另一个示例性实施方式，示出了对通过激光烧结形成的激光烧结的二氧化硅玻璃片的表面进行测量的翟柯光学轮廓仪的输出情况。图7是一个示例性实施方式的通过激光烧结形成的激光烧结的二氧化硅玻璃片表面的测得轮廓的3D微尺度示意图。图8A-8C是根据一个示例性实施方式所述的示于图7的玻璃片表面的原子力显微镜轮廓扫描情况。图9示出了在表面抛光后对非激光烧结的二氧化硅材料的表面进行测量的翟柯光学轮廓仪的比较输出情况。图10示出了根据示例性实施方式所述的通过各种激光烧结方法所形成的激光烧结的二氧化硅玻璃片表面的放大表面图像。图11是从一个示例性实施方式的玻璃片的垂直透视得到的三维表面轮廓。图12是从图11的三维表面轮廓得到的二维表面轮廓的图。图13是从透视图得到的图11的三维表面轮廓。图14是根据一个示例性实施方式所述的微锯齿的概念图。图15是从另一个示例性实施方式的玻璃片的垂直透视得到的三维表面轮廓。图16是从图15的三维表面轮廓得到的二维表面轮廓的图。图17是从透视图得到的图15的三维表面轮廓。图18是从另一个示例性实施方式的玻璃片的垂直透视得到的三维表面轮廓。图19是从图18的三维表面轮廓得到的二维表面轮廓的图。图20是从透视图得到的图18的三维表面轮廓。图21是根据一个示例性实施方式所述的电子器件的概念图。具体实施方式一般性地参考附图，示出了经过烧结的二氧化硅玻璃片/材料以及相关系统和方法的各个实施方式。在各个实施方式中，本文公开的系统和方法利用一种或多种玻璃烟炱生成装置(例如火焰水解燃烧器)，其旨在或意在将玻璃烟炱颗粒流传递到烟炱沉积装置或烟炱沉积表面上以形成玻璃烟炱片。然后利用激光烧结烟炱片以形成二氧化硅玻璃片。一般而言，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，包含：第一主表面；与第一主表面相对的第二主表面；至少99.9摩尔％的二氧化硅，其中该二氧化硅至少一般是无定形的，从而具有小于1重量％的结晶含量；以及在第一主表面与第二主表面之间的小于500μm的平均厚度；其中，在横截面中，第一主表面具有沿着第一主表面的小凹口，其中，至少十个小凹口具有：至少25nm但不超过1μm的深度，该深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻局部冠状物中的较高者来测量，在相邻的局部冠状物之间的至少5μm的宽度，和至少500μm的长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.18 US 62/376,7011.一种高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，包含：第一主表面；与第一主表面相对的第二主表面；至少99.9摩尔％的二氧化硅，其中该二氧化硅至少一般是无定形的，从而具有小于1重量％的结晶含量；以及在第一主表面与第二主表面之间的小于500μm的平均厚度；其中，在横截面中，第一主表面具有沿着第一主表面的小凹口，其中，至少十个小凹口具有：至少25nm但不超过1μm的深度，该深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻局部冠状物中的较高者来测量，在相邻的局部冠状物之间的至少5μm的宽度，和至少500μm的长度。2.如权利要求1所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，所述凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有通常平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有通常为平台的顶表面，该顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。3.如权利要求1所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，至少10个小凹口沿着第一主表面各自与至少一个另外的小凹口相差在1000μm以内，并且至少三个凹口彼此并排排成一排，每个凹口的深度与该三个凹口的平均深度相差20％以内。4.如权利要求1所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，小凹口沿着其长度弯曲。5.如权利要求4所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，小凹口的曲线与直线偏离至少10度。6.如权利要求5所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，曲线沿着小凹口的长度在500μm的距离内转向至少10度但不超过360度。7.如权利要求6所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，转向位置处的各小凹口沿着转向处保持彼此分离。8.如权利要求6所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，小凹口沿着小凹口的长度以连续转向的形式弯曲至少90度。9.如权利要求6所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，所述曲线一般形成具有圆化顶点的多边形。10.如权利要求6所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，各凹口在各局部冠状物之间的宽度为至少50μm，并且所述小凹口各自的深度为至少100nm但不超过500nm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻的局部冠状物中的较高者测量。11.如权利要求10所述的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其中，各凹口的长度为至少2500μm。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·A·巴加瓦图拉，D·W·霍托夫，李兴华，G·E·莫兹，J·斯通三世，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US