边缘倒角方法技术

在此描述了使用激光器对任意形状的玻璃基板的边缘进行倒角和/或斜切的过程。用于在玻璃基板上产生倒角的两种一般方法是：第一方法，其涉及利用用于在所述玻璃内产生穿孔的超短脉冲激光器切割所述边缘使其具有所希望的倒角形状；之后是离子交换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请根据35 U.S.C.§119要求在2014年1月27日提交的美国临时申请序列号61/931881的优先权权益，所述申请的内容被用作依据并且通过引用以其全部内容结合在此。本申请还要求在2014年7月10日提交的美国临时申请号62/022,885的权益和2014年10月31日提交的美国申请号14/530410的权益，所述申请的全部披露内容通过引用结合在此。
技术介绍
本披露总体上涉及玻璃倒角方法，并且更具体的涉及利用激光器结合离子交换过程的玻璃倒角方法。不承认在此引用的任何参考组成现有技术。申请人明确地保留质疑任何引用文献的准确性和相关性的权利。在玻璃嵌板被切割用于体系结构、汽车、消费电子产品(且举几种)中的应用的所有情况下，将存在边缘，这些边缘将非常可能需要注意。存在用于切割和分离玻璃的许多不同方法。例如，玻璃可以被机械地切割(CNC机加工、磨料水射流、划片以及断裂等等)、使用电磁辐射(激光、放电、振动陀螺仪等等)。更加传统和常见的方法(划片和断裂或CNC机加工)产生具有不同类型和大小缺陷的边缘。发现这些边缘不完美地垂直于表面也很常见。为了消除这些缺陷并给予这些边缘具有改善强度的更均匀表面，它们通常被研磨。研磨过程涉及边缘材料的磨料去除，所述磨料去除可以给予所述边缘材料所希望的精加工并且还使其形式成形(圆角的、倒角的、铅笔形状等等)。为了允许研磨和抛光步骤，必须切割大于最终所希望的尺寸的部分。尽管众所周知并理解的是消除缺陷将增加边缘强度，在形状对边缘强度的影响方面还没有达成一致。混淆发生主要是因为，众所周知形状有助于增加碰撞损伤抗力和边缘的处理。事实是边缘形状确实不确定如由抗弯(或弯曲)力限定的边缘强度，但是缺陷大小和分布具有极大的影响。然而，成形边缘通过产生更小的截面并包含缺陷来帮助改善碰撞抗力。例如，具有垂直于玻璃的两个主表面的笔直面的边缘在这些直角拐角处累积应力，并且当边缘由另一个物体碰撞时将碎裂和断裂。由于所累积的应力，缺陷的大小可以相当大，这将显著地减弱所述边缘的强度。另一方面，由于边缘更平滑的形状，修圆的“圆角”成形边缘将具有更少的累积应力和更小的截面，这有助于减少缺陷进入边缘的体积中的大小和穿透。因此，在碰撞后，成形边缘应当具有比扁平边缘更高的“弯曲”强度。由于以上讨论的原因，经常希望使边缘不同于扁平成形并垂直于表面。这些机械切割和边缘成形方法的一个重要方面是机器的维护程度。对于切割和研磨两者，旧且磨损的刻纹头或研磨辊可以产生能够显著影响边缘强度的损伤，即使裸眼不能够看到差别。机械切割和研磨方法的其他问题是它们是劳动密集型的并且需要许多研磨和抛光步骤直到最终所希望的完成，这生成许多碎片并且需要清理步骤以避免引入对表面的损伤。由激光处理进行的烧蚀已经用来产生成形边缘。一般而言，由于低材料去除率，烧蚀激光技术倾向于缓慢，并且它们还生成导致剩余应力和微裂纹的许多碎片和热影响区。由于相同原因，边缘的熔化和再成形还受可以使所述经处理区域剥离的许多变形和累积热应力的困扰。最后，对于热剥离或裂纹传播技术来说，所遇到的主要问题之一是剥离不连续。由任何切割过程引起的表面下的损伤或小微裂纹和材料修改是针对玻璃或其他脆性材料的边缘强度的问题。机械和烧蚀激光过程对于表面下的损伤尤其有问题。利用这些过程的边缘切割典型地需要许多切割后研磨和抛光以便去除表面下的损伤层，从而将边缘强度增加到诸如消费电子产品中的应用所需的性能级别。概述在此描述的实施例涉及使用激光器结合离子交换浴对任意形状的玻璃基板的边缘进行倒角和/或斜切的过程。本披露的一个实施例涉及一种用于产生倒角或斜面的方法，所述方法包括：沿着射束传播方向观察，将脉冲激光束聚焦成激光束焦线；以相对于所述材料的第一入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中，所述激光束焦线在所述材料内生成诱导吸收，所述诱导吸收沿着所述激光束焦线在所述材料内产生缺陷线；使所述材料和所述激光束相对于彼此平移，从而沿着处于所述第一角的第一平面在所述材料内激光钻出多条缺陷线；以相对于所述材料的第二入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中，所述激光束焦线在所述材料内生成诱导吸收，所述诱导吸收沿着所述激光束焦线在所述材料内产生缺陷线；使所述材料和所述激光束相对于彼此平移，从而沿着处于所述第二角的第二平面在所述材料内激光钻出多条缺陷线，所述第二平面与所述第一平面相交，以及通过向所述材料应用离子交换过程10分钟至120分钟来沿着所述第一平面和所述第二平面分离所述材料。根据一些实施例，所分离的材料是具有至少一个倒角表面、倒角边缘或斜面的玻璃片。根据一些实施例，所述第一入射角和所述第二入射角中的至少一个不是相对于所述材料的主表面的法向角(不是90°角)。例如，如果所述材料是具有两个主扁平表面(以及远小于所述片的宽度和长度的厚度)的玻璃片，所述第一角和/或第二角相对于所述玻璃片的所述主扁平表面的法线大于0°并且小于90°。根据一些实施例，在所述材料沿着所述第一平面和所述第二平面的分离过程中，并且所述离子交换过程被应用于所述材料持续时间t，其中15分钟≤t≤120分钟。在一些实施例中，15分钟≤t≤60分钟，并且在一些实施例中，15分钟≤t≤50分钟，或甚至15分钟≤t≤40分钟。根据一些实施例，所述离子交换过程在400至500℃的温度下被应用于所述材料。根据一些实施例，所述方法进一步包括使所述材料经历第二离子交换过程，以便强化所述材料并且改善材料对后续损伤的抗力。本披露的一个实施例涉及一种用于产生倒角或斜面工件的方法，所述方法包括：沿着射束传播方向观察，将脉冲激光束聚焦成激光束焦线；以相对于所述工件的入射角将所述激光束焦线引导到所述工件中，所述角与所述工件的边缘相交，所述激光束焦线在所述工件内生成诱导吸收，所述诱导吸收沿着所述激光束焦线在所述工件内产生缺陷线；使所述工件和所述激光束相对于彼此平移，从而沿着处于所述角的平面在所述工件内激光钻出多条缺陷线；通过向所述工件应用离子交换过程来沿着所述平面分离所述工件。根据一些实施例，所述方法进一步包括使所述材料经历第二离子交换过程，以便强化所述材料并且改善材料对后续损伤的抗力。根据一些实施例，一种制造倒角的和强化的玻璃制品的方法，包括：(i)提供玻璃制品，所述玻璃制品具有选择轮廓和玻璃表面，以及穿孔边缘和/或拐角；(ii)通过使所述制品经历第一离子交换过程(例如，持续20至60分钟)来去除所述玻璃的邻近于所述穿孔边缘和/或拐角的一部分，以便完成穿孔之间的整体切割；(iii)漂洗所述玻璃制品，(iv)风干所述漂洗的玻璃制品；以及然后(v)使所述玻璃制品经历第二离子交换过程以便强化所述玻璃制品并且改善所述玻璃制品对后续损伤的抗力。根据一些实施例，所述第一离子交换过程是DIOX过程(两级IOX交换过程)。根据一些实施例，所述第二离子交换过程是DIOX过程。根据一些实施例，所述第一离子交换过程和所述第二离子交换过程是DIOX过程。附加特征以及优点将在以下详细描述中予以阐明、并且部分从所述描述中对本领域普通技术人员而言将变得非常明显或者通过实践如所写描述中描述的实施例和其权利要求书以及所附附图很容易被识别。应当理解，上述概括描述和以下详细描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对材料进行倒角的方法，包括：沿着射束传播方向观察，将脉冲激光束聚焦成激光束焦线；以相对于所述材料的第一入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中，所述激光束焦线在所述材料内生成诱导吸收，所述诱导吸收沿着所述激光束焦线在所述材料内产生缺陷线；使所述材料和所述激光束相对于彼此平移，从而沿着处于所述第一角的第一平面在所述材料内激光钻出多条缺陷线；以相对于所述材料的第二入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中，所述激光束焦线在所述材料内生成诱导吸收，所述诱导吸收沿着所述激光束焦线在所述材料内产生缺陷线；使所述材料和所述激光束相对于彼此平移，从而沿着处于所述第二角的第二平面在所述材料内激光钻出多条缺陷线，所述第二平面与所述第一平面相交，以及通过向所述材料应用离子交换过程来沿着所述第一平面和所述第二平面分离所述材料，其中在所述材料沿着所述第一平面和所述第二平面的分离过程中，所述离子交换过程被应用于所述材料且持续时间t，其中10分钟≤t≤120分钟。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.27 US 61/931,881;2014.07.10 US 62/022,885;1.一种对材料进行倒角的方法，包括：沿着射束传播方向观察，将脉冲激光束聚焦成激光束焦线；以相对于所述材料的第一入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中，所述激光束焦线在所述材料内生成诱导吸收，所述诱导吸收沿着所述激光束焦线在所述材料内产生缺陷线；使所述材料和所述激光束相对于彼此平移，从而沿着处于所述第一角的第一平面在所述材料内激光钻出多条缺陷线；以相对于所述材料的第二入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中，所述激光束焦线在所述材料内生成诱导吸收，所述诱导吸收沿着所述激光束焦线在所述材料内产生缺陷线；使所述材料和所述激光束相对于彼此平移，从而沿着处于所述第二角的第二平面在所述材料内激光钻出多条缺陷线，所述第二平面与所述第一平面相交，以及通过向所述材料应用离子交换过程来沿着所述第一平面和所述第二平面分离所述材料，其中在所述材料沿着所述第一平面和所述第二平面的分离过程中，所述离子交换过程被应用于所述材料且持续时间t，其中10分钟≤t≤120分钟。2.如权利要求1所述的方法，其中以相对于所述材料的第一入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中是引导到所述材料的第一表面并且以相对于所述材料的第二入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中是引导到所述材料的第二表面。3.如权利要求2所述的方法，其中所述材料沿着所述第一平面和所述第二平面分离以便限定倒角的边缘。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：以相对于所述材料的第三入射角将所述激光束焦线引导到所述材料中，所述激光束焦线在所述材料内生成诱导吸收，所述诱导吸收沿着所述激光束焦线在所述材料内产生缺陷线；以及使所述材料和所述激光束相对于彼此平移，从而沿着处于所述第三角的第三平面在所述材料内激光钻出多条缺陷线；其中所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面中的至少两个相交。5.如权利要求4所述的方法，其中所述材料沿着所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面分离以便限定倒角的边缘。6.如权利要求4所述的方法，其中所述第一角、所述第二角和所述第三角中的至少一个垂直于所述材料的表面。7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中脉冲持续时间在大于约1皮秒与小于约100皮秒之间的范围内。8.如权利要求7所述的方法，其中所述脉冲持续时间在大于约5皮秒与小于约20皮秒之间的范围内。9.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中重复率在约1kHz与2MHz之间的范围内。10.如权利要求9所述的方法，其中所述重复率在约10kHz与650kHz之间的范围内。11.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述脉冲激光束具有在所述材料处测得的大于40μJ每毫米材料厚度的平均激光功率。12.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述脉冲以具有至少两个脉冲的突发串产生，所述突发串由在约1纳秒与约50纳秒之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·马加诺维克，D·A·帕斯泰尔，G·A·皮尔驰，J·M·奎恩塔尔，S·楚达，R·S·瓦格纳，A·N·耶尔瑞，
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