用于准备和/或执行基板元件的分离的方法以及基板子元件技术

本发明专利技术涉及一种用于准备和/或执行沿着分离面将基板元件分离成至少两个基板子元件的方法，还涉及特别是利用和/或能够利用根据本发明专利技术的方法制造的基板子元件。发明专利技术的方法制造的基板子元件。发明专利技术的方法制造的基板子元件。

【技术实现步骤摘要】
用于准备和/或执行基板元件的分离的方法以及基板子元件


[0001]本专利技术涉及一种用于准备和/或执行沿着分离面将基板元件分离成至少两个基板子元件的方法，还涉及尤其是利用和/或能够利用根据本专利技术的所述方法制造的基板子元件。

技术介绍

[0002]在玻璃制造和加工中，以及在相关领域中，通常需要沿着精确限定的分离面分离基板元件，例如玻璃元件，尤其是玻璃板。例如，为了使在与其他部件分离之后得到的基板子元件能够互相兼容，保持先前限定的分离面的轮廓至关重要。
[0003]除了干净的分离面以外，规格还经常规定分离面(例如边缘)的高强度的要求。这么做的原因是基板子元件、例如特别是玻璃子元件总体上对外部影响的敏感度更低，因为这些子元件的分离面具有高强度。这样一来，在某种程度上可以完全或者至少部分地避免界面受到外部的损坏，并且完全或者至少部分地避免可能存在的任何缺陷传播到材料内部。
[0004]此处，本领域技术人员已知以下用于进行分离工艺的常用方法：例如，通过使用CO2激光器进行的热激光束分离(TLS)、机械划片、激光划片或基于激光的热切割(基于激光的热冲击切割)。后者旨在通过通常由CO2激光器产生的热机械应力在基板元件中继续产生初始裂纹。然而，所有这些方法的共同之处在于均不能控制或只能不够充分地控制材料内的裂纹的轮廓。
[0005]本领域技术人员还已知一种激光穿孔方法，其利用超短脉冲激光器(USP)工艺的框架中的激光器，沿着期望的分离面去除待分离的基板元件的各个区域。
[0006]图1a以俯视图示出了现有技术中已知的情况，图1b以垂直于图1a的视图的截面图示出了相同的情况。图1a和1b示出了基板元件，该基板元件包括基板主体3，其中基板主体3包括基板材料。例如，基板元件1可以是玻璃元件，基板主体3可以是玻璃主体，并且基板材料可以是玻璃。基板元件1将被准备成能够沿分离面被分离，该分离面在图1b中位于图的平面中并且延伸穿过圆形空腔5的中心点。为此，通常使用USP激光系统进行激光穿孔，这会在基板材料中生成线状焦点7。因此，可以在期望的位置处去除基板材料，以便在基板元件1或基板主体3中形成多个像穿孔一样的空腔5或中空空间。
[0007]最后，沿着由穿孔形成的穿孔线通过例如机械压断或分割来分离预处理过的基板元件1。
[0008]然而，已经表明用这种方法只能费力地控制裂纹线的轮廓，因此只能费力地控制基板材料中分离面的轮廓。可以观察到裂纹线可能会在进行压断时偏离穿孔线并且延伸离开穿孔线，因此这会使分离面不与实际的期望轮廓对应。压断所需的力也通常相对较高。并且所需的力越大，压断工艺本身就越可能对基板材料造成新的损坏。
[0009]在一定程度上，通过增加沿分离面的穿孔的数量从而缩小相邻空腔之间的距离，可以更好地控制分离面的轮廓。结果也可以减小所需的压断力。然而，根据令人惊讶的观
察，可以看出空腔之间的距离一旦下降到一定的值以下，后续压断所需的力就不再减小，而是相反地再次增加。这通常伴随着至少有时和/或以分段方式取消线状焦点，使得有时和/或以分段方式不产生空腔。而且，还降低了对压断工艺的控制。这会限制距离进一步缩小到一定的值以下。该值大约对应于垂直于空腔的主延伸方向的横截面中的空腔的最大延展尺寸的十倍。
[0010]还已经发现，沿穿孔线分离的基板子元件通常具有仅为低强度的分离面(边缘)。
[0011]已知伴随着穿孔工艺，在空腔周围的基板材料中形成(微)裂纹。除了位于期望的分离区域内并支持随后的分离过程的基本期望的裂纹之外，还形成了具有其他取向的裂纹。后者表现为对基板元件的初步损坏，并随后导致分离的基板子元件的边缘强度降低。激光参数的合适选择取决于材料特性，在原则上可以影响材料损坏这种和其他材料损坏的程度。例如，可以在一定程度上控制裂纹的数量和长度。然而，必须在随后的可分离性和先前的损坏之间做出权衡。
[0012]换句话说，常规情况也可以如下所述：由于USP激光脉冲与基板材料之间沿焦线的非线性相互作用，在基板中形成了一个微孔道(直径通常小于1μm)，其中基板材料被压入孔道的边缘区域的内部，并因此导致在那里进行压缩。微裂纹沿径向出现在孔道周围(取决于脉冲功率)。如果使用脉冲串(即孔道在短时间内被多个脉冲击中)，孔道周围区域会被大量较长的微裂纹破坏。如果与孔的直径和微裂纹的长度相比，间距(即相邻微孔道之间的距离)较大，则可以在不对其各自的前体产生光学和机械影响的情况下生成相邻的微孔道。随着间距的减小，一部分光束能量最初被先前生成的微孔道遮蔽，这会影响当前微孔道的形成。此外，如果间距进一步减小，则两个相邻的微裂纹系统会削弱当前出现的微孔道与其相邻的前体之间剩余的幅材，使得该幅材破碎并将材料压入先前形成的微孔道中，此处由于高功率密度，材料再次融化或再次粘聚于先前的孔道。因此，以这种方式生产的具有短间距的穿孔线的可分离性明显比无偏见的观察者所实际预期的更差。

技术实现思路

[0013]因此，本专利技术的目的是提供一种方法，通过该方法可以以简单但仍然安全可靠的方式分离基板元件，或者可以为分离做准备，其中可以尽可能精确地预先确定出分离面的轮廓，并且可以尽可能地减少压断所需的任何工作。同时，还应提高基板子元件的边缘强度。本专利技术的另一个目的是提供一种基板子元件，该基板子元件包括具有高强度等级的侧面(边缘)。
[0014]根据本专利技术的第一方面，该目的通过以下方式实现：一种用于准备和/或执行沿着分离面将基板元件分离成至少两个基板子元件的方法，该方法包括以下步骤：
[0015]提供所述基板元件，该基板元件包括至少一个基板主体，该基板主体包括至少一种基板材料；
[0016]控制该基板主体中的至少一个线状焦点，使得该基板主体的基板材料至少以分段的方式沿着分离面至少局部地被去除和/或被移位，
[0017]其中线状焦点表现为至少一条光束的至少一个焦点，其中光束以不对称的光束供给的光束形式至少形成在线状焦点的区域中。
[0018]因此，本专利技术基于以下令人惊讶的发现，即，如果光束不受已经形成的空腔的影
响，则可以在基板材料中以均匀的高质量可靠地形成空腔。专利技术人认识到，通过减少或完全消除所使用的光束的这些侧向分量，可以特别有效地防止来自直接相邻的空腔的这种影响，否则这些侧向分量会“碰撞”已经形成的空腔。然而，由于大型数字设备的使用，在形成常规线状焦点的情况下，部分光束经常具有明显的侧向分量，并因此存在相应较高的“碰撞风险”。
[0019]根据本专利技术的教导，采用不对称光束供给的光束以特别简单有效的方式实现减小或消除的侧向部分光束的特性。为此，不再以旋转对称的方式而是以不对称的方式，沿圆锥形表面(例如借助于光束整形光学器件)为焦线供给能量。换句话说，与常规使用的光束相比，该光束被整形为使得其不具有任何可以与已经形成的空腔重合的分量。这可以确保光束在很大程度上不受已经形成的空腔的影响，并且由于可以在基板元件的整个厚度范围内以一致的高质量形成线状焦点，因此可以形成质量特别高的穿孔线。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于准备和/或执行沿着分离面将基板元件(101)分离成至少两个基板子元件的方法，所述方法包括下述步骤：提供所述基板元件(101)，所述基板元件(101)包括至少一个基板主体(103)，所述基板主体(103)包括至少一种基板材料；以此方式将至少一个线状焦点(107)控制在所述基板主体(103)内，使得所述基板主体(103)的基板材料至少以分段的方式沿着所述分离面至少局部地被去除和/或被移位，其中所述线状焦点(107)表示为至少一条光束的至少一个焦点，其中所述光束以不对称的光束供给的光束形式至少形成在所述线状焦点的区域中。2.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述不对称的光束供给，(i)不对称地供给能量，并且优选地设计能量使得：在先前未被改性的基板材料的区域中，即，优选在背离上一个空腔的侧面上，能量分布的区域质心位于至少一个与发生光束传播的平面垂直的平面中；(ii)所述光束的部分光束(109)仅从半空间的一半或其一部分入射；(iii)所述光束的极角p为0
°
<p<90
°
，和/或所述光束的部分光束在小于180
°
的方位角范围内、优选在85
°
到100
°
之间的方位角范围内、特别是在90
°
到95
°
之间的方位角范围内；(iv)所述光束的部分光束(109)仅从被选择的方向入射，使得所述光束的部分光束(109)不会传播穿过所述基板主体(103)的基板材料已经被去除和/或被移位和/或基板材料已经被压缩的区域；(v)所述光束具有至少一个与发生光束传播的平面平行的镜面；(vi)术语“不对称的”应当被理解为“非旋转对称的”，也就是说，特别是不排除其他对称方式；和/或(vii)在与所述基板元件的至少一个表面平行的每个平面中和/或在与所述光束的光轴垂直的每个平面中，所述光束的部分光束(109)仅从一个象限或仅从两个象限入射。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光束包括至少一个激光束，至少在所述线状焦点的区域内所述光束被形成为艾里光束或形成为贝塞尔光束，和/或激光能量沿着所述线状焦点(107)的焦线聚焦。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中控制所述线状焦点(107)包括：在所述基板材料的不同局部区域中相继形成所述线状焦点(107)，因此这些局部区域的各个局部区域中的基板材料被分别去除和/或移位，特别是所述基板材料被压缩到围绕各个局部区域的所述基板主体的一部分中；其中优选地各个局部区域、特别是在所述基板元件(101)的至少一个第一特定横截面中沿着直线路径延伸，所述第一特定横截面优选是垂直于所述分离面延伸、垂直于所述光束的光轴延伸和/或平行于所述基板元件(101)的至少一个第一表面延伸的平面，优选地，其中所述线状焦点和/或所述局部区域被选择为使得：所述第一特定横截面中的局部区域的最大延展尺寸在0.2μm到200μm之间、优选地在0.2μm到100μm之间、更优选地在0.2μm到50μm之间、甚至更优选地在0.3μm到20μm之间、甚至更优选地在0.3μm到10μm之间、以及最优选地为0.7μm，优选地，其中所述第一特定横截面中的各个相邻的局部区域、特别是沿着所述路径的彼此中心到中心的距离对应于所述第一特定横截面中的局部区域的最大延展尺寸的1到
500倍之间、优选为1到100倍之间、甚至更优选为1到50倍之间、甚至更优选为1到10倍之间、甚至更优选为1.1到5倍之间，和/或该中心到中心的距离在0.1μm到500μm之间、优选地在0.2μm到400μm之间、更优选地在0.2μm到200μm之间、甚至更优选地在0.2μm到100μm之间、甚至更优选地在0.2μm到50μm之间、更优选地在0.4μm到20μm之间、甚至更优选地1μm到7μm之间、以及最优选地1μm到3μm之间。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其中控制所述线状焦点(107)包括：在所述基板元件(101)、特别是在所述基板主体(103)的不同的有效区域中相继产生所述线状焦点(107)，使得布置在这些有效区域中的基板材料被去除和/或被移位，特别是所述基板材料被压缩到围绕各个有效区域的所述基板主体的一部分中，以及其中，各个有效区域的距离被选择为使得至少紧邻的有效区域至少部分地重叠，从而在所述基板材料中沿着所述分离面形成不含所述基板材料的连续通道；其中优选地各个有效区域、特别是在所述基板元件(101)的至少一个第二特定横截面中沿着直线路径延伸，所述第二特定横截面是优选垂直于所述分离面延伸、垂直于所述光束的光轴延伸和/或平行于所述基板元件(101)的至少一个第二表面延伸的平面，优选地，其中所述线状焦点(107)和/或所述有效区域被选择为使得：所述第二特定横截面中的有效区域的最大延展尺寸在0.2μm到200μm之间、优选地在0.2μm到100μm之间、更优选地在0.2μm到50μm之间、甚至更优选地在0.3μm到20μm之间、甚至更优选地在0.3μm到10μm之间、以及最优选地为0.7μm，优选地，其中所述第二特定横截面中的各个相邻的有效区域、特别是沿着所述路径的彼此中心到中心的距离对...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：