JP6392789B2 - サファイアを処理するためのレーザーシステム及びそれを用いた方法 - Google Patents
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Description
本出願は2013年2月28日に出願された米国仮特許出願シリアル番号61/770,816号の利益を主張し、参照により本願に完全に取り込まれる。本出願は本願と同時に出願された“MULTIPLE−BEAM LASER PROCESSING USING MULTIPLE LASER BEAMS WITH DISTINCT WAVELENGTHS AND/OR PULSE DURATIONS”と題する2014年2月28日に出願された米国仮特許出願シリアル番号61/945911(代理人整理番号IPGM006P)にも関連し、参照により本願に完全に取り込まれる。
従って、時間面で効率的かつコスト面で効率的な態様で、切断エッジ欠陥が減少し、高速化した、約1060〜1070nmの波長でサファイア基板をレーザー切断するシステム及び方法の需要が存在する。
本明細書で本発明の原理が記述されたが、この記述は例として記述されただけであり、本発明の範囲を限定するものとして記述されたものではないことが当業者によって理解されるべきである。本明細書に示され記述された例示的な実施形態に加えて、他の実施形態が本発明の範囲内に想定される。当業者による修正及び置換は、本発明の範囲内であるとみなされ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。
102 被加工物
110 QCWファイバーレーザー
111 レーザービーム
114 ポンプ源
130 コリメータ
132 リフレクタ
140 フォーカスレンズ
160 ノズル
162 ガス供給システム
170 並進ステージ
172 コントローラ
200 マルチビームレーザー処理システム
202 被加工物
208 目標位置
210 アシストレーザー
211 アシストレーザービーム
212 アシストレーザービーム搬送システム
220 処理レーザー
221 処理レーザービーム
222 処理レーザービーム搬送システム
230 ビーム合成装置
231 レーザービーム
232 第1ミラー
234 第2ミラー
240 フォーカスレンズ
250 ビームダンプ
252、254、256 ミラー
260 レーザー処理ヘッド
Claims (21)
- サファイア基板をレーザー処理するための方法であって、
約1060nm〜約1070nmの波長でレーザー光の連続パルスを発振するために電源を周期的にスイッチオンして連続波レーザーをパルス発振することによって疑似連続波(「QCW」)モードでレーザーを動作するステップ;
レーザー光の前記パルスをサファイア基板に集光するステップ;及び
前記サファイア基板をレーザー光の前記パルスでレーザー処理するステップ、を備え、
前記レーザーは300Hzから3500Hzのパルス周波数及び50マイクロ秒から600マイクロ秒のパルス幅で動作される、方法。 - 前記サファイア基板の付近に不活性ガスを供給するステップをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記不活性ガスがアルゴン及びヘリウムからなる群より選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記サファイア基板をレーザー処理するステップが、切断、罫書き、及びドリル加工からなる群より選択さる、請求項1に記載の方法。
- レーザー処理するステップが、約10〜40インチ/分の速度で切断するステップを含み、前記サファイア基板が約0.1〜約1mmの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザーがイッテルビウムファイバーレーザーである、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザーが約1%〜約10%のデューティ比で動作される、請求項1に記載の方法。
- 前記サファイア基板にアシストレーザー光を集光するステップを更に含み、前記アシストレーザー光は前記サファイアの特性を変えて吸収センターを形成し、前記レーザーからのレーザー光の前記パルスが前記吸収センターへと結合して前記レーザー処理を容易にする、請求項1に記載の方法。
- 前記アシストレーザー光が、約532nmの波長でアシストレーザー光を発振するように構成された緑色ファイバーレーザーによって発生された、請求項8に記載の方法。
- 前記緑色ファイバーレーザーが1nsのパルス幅で前記アシストレーザー光を発振するように構成された、請求項9に記載の方法。
- 前記アシストレーザー光が、前記レーザーからのレーザー光の前記パルスと同時に前記サファイア基板に向けられる、請求項8に記載の方法。
- サファイア基板をレーザー処理するためのレーザー処理システムであって、
疑似連続波(「QCW」)モードで動作して約1060nm〜約1070nmの波長でレーザー光の連続パルスを発振するように構成されたファイバーレーザーと、
前記ファイバーレーザーへの電力を周期的にスイッチングして、約1%〜約10%のデューティ比で前記ファイバーレーザーを前記QCWモードでパルス発振するために、前記ファイバーレーザーに結合されたコントローラと、
前記サファイア基板を処理するために前記サファイア基板上に前記レーザー光を集光するように構成されたフォーカスレンズと、
前記集光されたレーザー光を前記サファイア基板に向けるように構成され、不活性ガスを前記レーザー光とともに前記サファイア基板に供給するためのノズルを含むレーザーヘッドと、
前記不活性ガスを前記レーザーヘッドに供給するように構成されたガス供給システムと、を備え、
前記ファイバーレーザーは300Hzから3500Hzのパルス周波数及び50マイクロ秒から600マイクロ秒のパルス幅で動作される、レーザー処理システム。 - 前記ファイバーレーザーがシングルモード(SM)ファイバーレーザーを含む、請求項12に記載のレーザー処理システム。
- 前記ファイバーレーザーがイッテルビウムファイバーレーザーを含む、請求項12に記載のレーザー処理システム。
- 前記コントローラが、前記SMファイバーレーザーへの電力を周期的にスイッチングして、それぞれが約50マイクロ秒から約600マイクロ秒のパルス幅を有するパルスを発振するように構成された、請求項13に記載のレーザー処理システム。
- 前記不活性ガスがアルゴン及びヘリウムからなる群より選択された、請求項12に記載のレーザー処理システム。
- サファイア基板を処理するためのマルチビームレーザー処理システムであって、
前記サファイア基板が十分にアシストレーザービームを吸収して前記サファイア基板の特性を変えるような波長及びパルス幅を有するアシストレーザービームを発生させるためのアシストレーザーと、
約1060nm〜約1070nmの波長を有する処理レーザービームを発生させるための疑似連続波(QCW)ファイバーレーザーであって、前記アシストレーザービームの波長が前記処理レーザービームの波長よりも短いQCWファイバーレーザーと、
前記アシストレーザービームが目標位置で前記サファイア基板の特性を変えて吸収センターを形成するように、そして前記処理レーザービームが前記目標位置で前記サファイア基板内に形成された前記吸収センターへと結合して前記目標位置で前記サファイア基板の処理を完結させるように、前記アシストレーザービーム及び前記処理レーザービームを被加工物上の前記目標位置に向けるためのビーム合成装置と、を備え、
前記QCWファイバーレーザーは300Hzから3500Hzのパルス周波数及び50マイクロ秒から600マイクロ秒のパルス幅で動作される、マルチビームレーザー処理システム。 - 前記アシストレーザービーム及び前記処理レーザービームを前記目標位置に集光するためのフォーカスレンズを更に含む、請求項17に記載のマルチビームレーザー処理システム。
- 前記アシストレーザーが、約532nmの波長で緑色アシストレーザービームを発生させるための緑色ファイバーレーザーである、請求項17に記載のマルチビームレーザー処理システム。
- 前記QCWファイバーレーザーがQCWシングルモードイッテルビウムファイバーレーザーである、請求項17に記載のマルチビームレーザー処理システム。
- 前記アシストレーザービーム及び前記処理レーザービームが同一の焦平面を有するように前記アシストレーザービームの拡散を制御するためのアシストレーザービーム搬送システムを更に備える、請求項17に記載のマルチビームレーザー処理システム。
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