加工强化玻璃的方法和装置及藉此制造的物品的利记博彩app
【专利摘要】本发明揭示用于加工基板的方法及装置，以及由经分离的基板形成的物品。一种加工一基板的方法，该基板具有一第一表面及与该第一表面相对的一第二表面，该方法可包括于该基板中形成一第一凹口，该第一凹口自该第一表面朝该第二表面延伸，于该基板中形成一第二凹口，该第二凹口自该第二表面朝该第一表面延伸，及移除该基板中自该第一凹口延伸至该第二凹口的一部分以于该基板中形成一开口。
【专利说明】加工强化玻璃的方法和装置及藉此制造的物品
【背景技术】
[0001] 薄的强化玻璃基板（诸如化学强化基板或热强化基板）因其极好的强度及抗破坏 性而已在消费电子品（consumer electronics)中得到广泛应用。例如，该等玻璃基板可作 为遮盖基板并入移动电话、显示设备（诸如电视及计算机监视器）及各种其他电子设备中 以用于LCD显示器及LED显示器及触控应用。为降低制造成本，可能希望用于消费电子设 备中的该等玻璃基板是通过以下来形成：于单一大型玻璃基板上执行多个设备的薄膜图案 化，随后使用各种切割技术将该大型玻璃基板分段或分离成多个较小玻璃基板。
[0002] 然而，储存于中央张力区内的压缩应力及弹性能的量值可使得化学强化玻璃基板 或热强化玻璃基板的加工困难。高表面压缩层及深压缩层使得难以使用常用技术来对玻璃 基板机械地加工（例如，锯切、钻孔等等）。此外，若该中央张力区中所储存的弹性能足够 高，该玻璃则可在表面压缩层遭穿透时碎裂或震裂。在其他情况下，该弹性能的释放可于基 板内产生裂纹，该等裂纹可最终降低经加工物品的强度。因此，对用于加工强化玻璃基板中 的特征的替代方法存在需要。
【发明内容】
[0003] 本文所述的一实施例可示范性地表征为一种方法，其包括：提供基板，该基板具 有第一表面及与该第一表面相对的第二表面；于该基板中形成第一凹口，其中该第一凹口 自该第一表面朝该第二表面延伸；于该基板中形成第二凹口，其中该第二凹口自该第二表 面朝该第一表面延伸；及移除该基板中自该第一凹口延伸至该第二凹口的一部分以于该基 板中形成开口，其中该开口自该第一表面延伸至该第二表面。
[0004] 本文所述的另一实施例可示范性地表征为一种方法，该方法于强化玻璃基板中形 成开口，该强化玻璃基板具有第一压缩区、第二压缩区及布置于该第一压缩区与该第二压 缩区之间的张力区。该方法可包括：移除该基板中布置于该第一压缩区内的第一部分；移 除该基板中布置于该第二压缩区内的第二部分；及在移除该第一部分及该第二部分之后， 移除该基板中布置于该张力区内的第三部分。
[0005] 本文所述的又一实施例可示范性地表征为一种强化玻璃物品，其包括外部区，其 自该物品的表面延伸至该物品内大于或等于40 μ m的层的深度（D0L)，其中该外部区所处 的压缩应力与大于或等于600MPa的压缩应力相等；内部区，其处于该物品内且邻近于该外 部区，其中该内部区是处于张应力下；及开口，其延伸穿过该外部区及该内部区。
[0006] 本文所述的另一实施例可示范性地表征为一种装置，该装置用于在基板中形成开 口，该基板具有第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该装置可包括：激光系统，其经 配置以沿光径定向聚焦激光束，该聚焦激光束具有光束腰；工件支撑系统，其经配置以支撑 该强化玻璃基板；及控制器，其耦接至至少该激光系统及该工件支撑系统中。该控制器可包 括处理器，其经配置以执行指令来控制至少该激光系统及该工件支撑系统中，以便：于该 基板中形成第一凹口，其中该第一凹口自该第一表面朝该第二表面延伸；于该基板中形成 第二凹口，其中该第二凹口自该第二表面朝该第一表面延伸；及移除该基板中自该第一凹 口延伸至该第二凹口的一部分以于该基板中形成开口，其中该开口自该第一表面延伸至该 第二表面。该控制器也可包括内存，其经配置以储存该等指令。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1A及图1B为俯视平面图及横截面视图，其分别例示根据本发明的实施例的能 够进行加工的强化玻璃基板。
[0008] 图2A为就图1A及图1B而言来示范性地描述的基板的处理区的一实施例的平面 图。
[0009] 图2B及图3至图5为沿图2A的线IIB-IIB截取的横截面视图，其例示在强化玻 璃基板中加工特征的制程的一实施例。
[0010] 图6及图7示意地例示移除路径的一些实施例，激光束可沿该等移除路径移动以 便在强化玻璃基板中加工特征。
[0011] 图8至图10为沿图2A的线IIB-IIB截取的横截面视图，其例示在强化玻璃基板 中加工特征的过程的另一实施例。
[0012] 图11及图12为沿图2A的线IIB-IIB截取的横截面视图，其例示在强化玻璃基板 中加工特征的过程的又一实施例。
[0013] 图13示意地例示装置的一实施例，该装置经配置以执行就图2A至图12而言来示 范性地描述的过程。
【具体实施方式】
[0014] 下文参照随附图式更全面地描述实施例的本发明。然而实施例的本发明可以许多 不同形式实施且不应解释为限于本文阐述的实施例。实情为，提供此等实施例以便本发明 实施例内容将为彻底及完全的，且将为熟习此项技术者完全传达本发明的范畴。在图式中， 为达明晰的目的，层及区的尺寸及相对尺寸可被夸示。
[0015] 在以下描述中，相同参考符号在图式中展示的若干视图中指明相同或对应的部 件。如本文所用，单数形式"一"及"该"也意欲包括多数形式，除非上下文另有清楚指示。 亦应理解，除非另作说明，否则诸如"顶部"、"底部"、"向外"、"向内"及类似者的术语为简便 说法且不欲解释为限制性术语。另外，每当一群组是描述为"包含"一组要素中的至少一者 及其组合时，应理解的是，该群组可包含任何数目的彼等所列举要素，基本上由彼等要素组 成或由彼等要素组成，彼等要素是单独的或彼此组合的。类似地，每当一群组是描述为"由 (一组要素中的至少一者及其组合）组成"时，应理解的是，该群组可由任何数目的彼等所 列举要素组成，彼等要素是单独的或彼此组合的。除非另作说明，否则在列举时，值的范围 包括该范围的上限及下限，以及上限与下限之间的任何子范围。
[0016] 总体上参照图式，要了解的是，图例是出于描述特定实施例的目的且并非意欲限 制揭露内容或其所附的申请专利范围。图式未必按比例绘制，且该等图式的某些特征及某 些视图可在比例上夸示或做示意描绘，以达明晰及简明的目的。
[0017] 图1A及图1B为俯视平面图及横截面视图，其分别例示根据本发明的实施例的能 够进行加工的强化玻璃基板。
[0018] 参照图1A及图1B，强化玻璃基板100 (本文也简单称为"基板"）包括第一表面 102、与该第一表面相对的第二表面104及边缘106a、106b、108a及108b。通常，边缘106a、 106b、108a及108b自第一表面102延伸至第二表面104。因此，第一表面102及第二表面 104由边缘106a、106b、108a及108b分界。虽然基板100例示为在自俯视平面图进行观察 时成基本上正方形，但是要了解基板100可在自俯视平面图观察时为任何形状。基板100 可由任何玻璃组合物形成，该玻璃组合物包括而不限于硅酸硼玻璃、碱石灰玻璃、硅酸铝玻 璃、硅酸铝硼玻璃或类似物或其组合。根据本文所述的实施例加工的基板100可通过强化 过程来增强，该强化过程诸如离子交换化学强化过程、热回火或类似过程或其组合。应理 解，虽然本文的实施例是就化学强化玻璃基板的情况来描述，但是其他类型的强化玻璃基 板可根据本文示范性描述的实施例来加工。通常，基板100可具有大于200 μ m且小于10_ 之厚度t。在一实施例中，厚度t可在500 μ m至2_的范围内。在另一实施例中，厚度t可 在600μπι至1mm的范围内。然而要了解，厚度t可大于10mm或小于200μπι。
[0019] 参照图1Β，基板100的内部110包括压缩区（例如，第一压缩区110a及第二压缩 区110b)及张力区110c。基板100的位于压缩区110a及110b内的部分保持于压缩应力状 态，该压缩应力状态提供玻璃基板100的强度。基板100的位于张力区ll〇c中的部分处于 张应力下以补偿压缩区ll〇a及110b中的压缩应力。通常，内部110内的压缩力及拉伸力 彼此抵消，以便基板100的净应力为零。
[0020] 如示范性所例示，第一压缩区110a自第一主表面102朝第二主表面104延伸距离 (或深度）dl，且因此具有厚度（或"层的深度"，D0L)dl。通常，dl可定义为自基板100的 实体表面至内部110内的一点的距离，该内部中的应力为零。第二压缩区ll〇b的D0L也可 为dl。
[0021] 取决于过程参数，诸如基板100的组成及藉以强化基板100的化学及/或热制程， dl可通常大于?ομπι，该等过程参数全部为熟习此项技术者所知。在一实施例中，dl大于 20 μ m。在一实施例中，dl大于40 μ m。在另一实施例中，dl大于50 μ m。在又一实施例中， dl甚至可大于100 μ m。要了解，基板100可以任何方式制备以产生dl小于10 μ m的压缩 区。在所例示的实施例中，张力区ll〇c延伸至边缘表面106a及106b (以及边缘表面108a 及108b)。然而在另一实施例中，额外压缩区可沿边缘表面106a、106b、108a及108b延伸。 因此，总体而言，压缩区形成自基板100的表面延伸至基板100内部中的压缩应力外部区， 且处于张力状态下的张力区ll〇c由压缩应力外部区围绕。
[0022] 取决于上述过程参数，压缩区110a及110b中的压缩应力的量值是分别于第一表 面102及第二表面104处或其附近（也即ΙΟΟμπι内）进行量测，且可大于69MPa。例如，在 一些实施例中，压缩区1 l〇a及110b中的压缩应力的量值可大于lOOMPa，大于200MPa，大于 300MPa，大于 400MPa，大于 500MPa，大于 600MPa，大于 700MPa，大于 800MPa，大于 900MPa 或 甚至大于lGPa。张力区110c中的张应力的量值可通过以下获得：
[0023]
【权利要求】
1. 一种方法，其包括： 提供一基板，该基板具有一第一表面及与该第一表面相对的一第二表面； 于该基板中形成一第一凹口，其中该第一凹口自该第一表面朝该第二表面延伸； 于该基板中形成一第二凹口，其中该第二凹口自该第二表面朝该第一表面延伸；及 移除该基板中自该第一凹口延伸至该第二凹口的一部分以于该基板中形成一开口，其 中该开口自该第一表面延伸至该第二表面。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中该基板包括至少一压缩区，该压缩区自该第一表 面及该第二表面中的至少一者延伸至该基板的一内部中，其中该至少一压缩区内的一应力 大于 600MPa。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中形成选自由该第一凹口、该第二凹口及该开口组 成的群组的至少一者包括： 提供一激光光源； 以该激光光源产生激光束； 沿一光径引导该激光束于该基板上；及 以该经引导激光束移除该基板的一部分。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中引导该激光束包括引导该激光的至少一脉冲，该 脉冲具有大于10毫微微秒（fs)的脉冲持续时间。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中引导该激光束包括定向该激光的至少一脉冲，该 脉冲具有小于100毫微秒（ns)的脉冲持续时间。
6. 根据权利要求3所述的方法，其中引导该激光束包括聚焦该激光束以产生一光束 腰，该光束腰位于该基板外部或处于该第一表面或该第二表面。
7. 根据权利要求3所述的方法，其中以该经导引激光束移除该基板的该部分包括切除 该基板的该部分。
8. 根据权利要求3所述的方法，其中以该经导引激光束移除该基板的该部分包括在该 基板的该部分处激发光的多光子吸收。
9. 根据权利要求3所述的方法，其进一步包括： 沿该基板的一处理区内的多个移除路径移动该光径；及 基于该移动光径移除该基板中于该处理区内的部分。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中该多个移除路径的至少一者是与该多个移除路 径的另一者同心。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中该多个移除路径的至少一者是与该多个移除路 径的另一者平行。
12. 根据权利要求3所述的方法，其中形成该第一凹口包括引导该激光束以穿过该第 一表面且在穿过该第一表面之后穿过该第二表面。
13. 根据权利要求3所述的方法，其中形成该第二凹口包括引导该激光束以穿过该第 一表面且在穿过该第一表面之后穿过该第二表面。
14. 根据权利要求3所述的方法，其进一步包括在形成该第一凹口与该第二凹口之间 沿该光轴改变该光束腰相对于该基板的一位置。
15. 根据权利要求3所述的方法，其中移除该基板中自该第一凹口延伸至该第二凹口 的该部分包括引导该激光束以穿过该第一凹口且在穿过该第一凹口之后穿过该第二凹口。
16. 根据权利要求1所述的方法，其中至少一第一表面及该第二表面是通过一边缘分 界且其中该第一表面及该第二表面中的至少一者内所界定的该开口的周长是与该边缘间 隔分开。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中通过该周长封闭的面积大于0. 7_2且小于 50mm2。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中该周长包括一曲型区，该曲型区的曲率半径大 于0· 25mm 1且小于2mm L
19. 根据权利要求16所述的方法，其中该周长包括一第一直线区及一第二直线区，其 中该第二直线区是通过大于〇. 5_小于8_的一最小分离距离与该第一直线区间隔分开。
20. -种于一强化玻璃基板中形成一开口的方法，该强化玻璃基板具有一第一压缩区、 一第二压缩区及配置于该第一压缩区与该第二压缩区之间的一张力区，该方法包括 ： 移除该基板中布置于该第一压缩区内的一第一部分； 移除该基板中布置于该第二压缩区内的一第二部分；及 在移除该第一部分及该第二部分之后，移除该基板中布置于该张力区内的一第三部 分。
21. -种强化玻璃物品，其包括： 一外部区，其自该物品的一表面延伸至该物品内大于或等于40 μ m的一层的深度 (DOL)，其中该外部区所处的压缩应力与大于或等于600MPa的压缩应力相等； 一内部区，其处于该物品内且邻近于该外部区，其中该内部区是处于张应力下；及 一开口，其延伸穿过该外部区及该内部区。
22. -种用于在一基板中形成一开口的装置，该基板具有一第一表面及与该第一表面 相对的一第二表面，该装置包括： 一激光系统，其经配置以沿一光径导引一聚焦激光束，该聚焦激光束具有一光束腰； 一工件支撑系统，其经配置以支撑该强化玻璃基板；及 一控制器，其耦接至至少该激光系统及该工件支撑系统中，该控制器包括： 一处理器，其经配置以执行指令来控制至少该激光系统及该工件支撑系统，以便： 于该基板中形成一第一凹口，其中该第一凹口自该第一表面朝该第二表面延伸； 于该基板中形成一第二凹口，其中该第二凹口自该第二表面朝该第一表面延伸；及 移除该基板中自该第一凹口延伸至该第二凹口的一部分以于该基板中形成一开口，其 中该开口自该第一表面延伸至该第二表面；及 一内存，其经配置以储存该等指令。
【文档编号】C03B33/09GK104114506SQ201380009749
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】松本久, 张海滨, 格兰·西门森 申请人:伊雷克托科学工业股份有限公司