經(jīng)由激光微加工形成影像的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】經(jīng)由激光微加工形成影像的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)案是2012年12月20日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第61/740，430號(hào)的非臨時(shí)申請(qǐng)案，其內(nèi)容整體以引用方式并入本文中用于全部目的。
[0003]版權(quán)公告
[0004]2013伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司。本專(zhuān)利檔案
【發(fā)明內(nèi)容】
的一部分包含受到版權(quán)保護(hù)的材料。版權(quán)所有者不反對(duì)專(zhuān)利檔案或?qū)＠?br/>【發(fā)明內(nèi)容】
中的任何一個(gè)的復(fù)制，因?yàn)槠涑霈F(xiàn)在專(zhuān)利商標(biāo)局的專(zhuān)利文檔或檔案中，但另外無(wú)論如何保留全部版權(quán)。37CFR § 1.71 (d)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本申請(qǐng)案是關(guān)于激光處理，且特定言之，本申請(qǐng)案是關(guān)于用不同組的激光處理參數(shù)處理材料以在該材料中達(dá)到不同表面效果的系統(tǒng)、方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一些實(shí)施例中，一種方法或一種激光系統(tǒng)用不同組的激光處理參數(shù)處理一基板以在該基板中達(dá)到不同表面效果。
[0007]在一些實(shí)施例中，一第一組凹部形成激光參數(shù)可用以在該基板中形成一凹部。一第二組拋光激光參數(shù)可用以拋光該凹部的一表面。一第三組表面修改激光參數(shù)可用以修改該等凹部的一拋光表面使其具有滿(mǎn)足期望視覺(jué)外觀的條件的光學(xué)特性。
[0008]在一些實(shí)施例中，該等組的參數(shù)各包含具有與其他組的值不同的至少一個(gè)不同值的參數(shù)。
[0009]在一些實(shí)施例中，該第三組表面修改激光參數(shù)可包含不同組的激光參數(shù)以提供滿(mǎn)足不同期望視覺(jué)外觀的條件的不同光學(xué)特性。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示意性地繪示在物品中形成影像的制程的一個(gè)實(shí)施例。
[0011]圖2示意性地繪示在物品中形成影像的制程的另一實(shí)施例。
[0012]圖3示意性地繪示在物品中形成影像的制程的又一實(shí)施例。
[0013]圖3A及圖3B是經(jīng)由圖3描繪的制程形成的物品中影像的正視圖及側(cè)視圖。
[0014]圖4示意性地繪示在物品中形成影像的制程的又另一實(shí)施例。
[0015]圖4A及圖4B是經(jīng)由圖4描繪的制程形成的物品中影像的正視圖及側(cè)視圖。
[0016]圖5A及圖5B繪示示例性激光處理系統(tǒng)。
[0017]圖6是強(qiáng)調(diào)圖5A及圖5B的激光處理系統(tǒng)的某些組件的示意圖。
[0018]圖7是由激光處理系統(tǒng)產(chǎn)生的激光輸出的射束腰的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下文參考附圖描述示例性實(shí)施例。在不脫離本
【發(fā)明內(nèi)容】
的精神及教示的情況下可能有許多不同形式和實(shí)施例，且因此本
【發(fā)明內(nèi)容】
不應(yīng)解釋為受限于本文所述的示例性實(shí)施例。更確切而言，提供此等示例性實(shí)施例使得本
【發(fā)明內(nèi)容】
將會(huì)全面且完整，且將對(duì)此項(xiàng)技術(shù)者傳達(dá)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的范疇。在圖式中，為清楚起見(jiàn)，組件的尺寸及相對(duì)尺寸會(huì)被放大。本文使用的術(shù)語(yǔ)是僅用于描述特定示例性實(shí)施例的目的且并非意欲限制。如本文使用，單數(shù)形式「一」、「一個(gè)」及「該」意欲也包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另有明確指示。進(jìn)一步將了解術(shù)語(yǔ)「包括(comprises及/或comprising)」在用于本說(shuō)明書(shū)中時(shí)指定存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、組件及/或組件，但并非排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、組件、組件及/或其群組。除非另有指定，否則在闡述時(shí)，值范圍包含該范圍的上限及下限，以及其間的任何子范圍。
[0020]圖1示意性地繪示在物品中形成影像的制程的一個(gè)實(shí)施例。參考圖1，具有呈初步視覺(jué)外觀的表面10a的物品100可使用具激光雕刻參數(shù)的激光脈沖11 (圖6)的射束IlOa來(lái)加工，以形成具有不同于該初步視覺(jué)外觀的經(jīng)修改視覺(jué)外觀的特性或影像。在繪示的實(shí)施例中，物品100包含基板102 (例如由鋁或鋁合金形成)及布置于基板102的一表面上的層104 (例如由氧化鋁形成)。物品100或基板102的表面10a可為平滑或可為粗糙(例如由于經(jīng)過(guò)噴砂)。在另一實(shí)施例中，層104可省略(例如使得物品100的表面10a成為基板102的表面)。
[0021]雖然本文舉鋁或鋁合金的實(shí)例描述基板102，但將了解本文描述的制程通常將用于金屬及金屬合金。其他示例性金屬包含不銹鋼或鈦或其合金。
[0022]為了形成經(jīng)修改視覺(jué)外觀，激光脈沖11的射束IlOa可被導(dǎo)引至物品100上以移除層104并加工其下方的基板102而形成從基板102的表面延伸達(dá)10微米(μπι)或更深(例如數(shù)10 μπι)的深度且端接在下凹表面108的凹部106。此制程在本文中可被稱(chēng)為「雕刻制程」。
[0023]在一些實(shí)施例中，雕刻制程參數(shù)形成具有約10 μ m至約100 μ m范圍中的深度的凹部300。在一些實(shí)施例中，該深度在約ΙΟμπι至約50μπι的范圍中。在一些實(shí)施例中，該深度在約10 μ m至約25 μ m的范圍中。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)由越過(guò)待形成影像的物品100區(qū)域多次光柵掃描激光脈沖11的射束IlOa而形成凹部106。激光脈沖11的射束IlOa的參數(shù)經(jīng)選擇使得每次穿過(guò)就從基板102移除至少若干微米的層，導(dǎo)致下凹表面108具有極光滑的表面。在一個(gè)實(shí)施例中，可以不同角度且用不同光點(diǎn)重迭度進(jìn)行掃描以增強(qiáng)下凹表面108的平滑度。
[0025]雕刻制程具有的激光雕刻參數(shù)的激光輸出包含具有在基板102的表面處的激光光點(diǎn)的激光脈沖11，其中激光光點(diǎn)15a具有包含介于約20 μπι與約125 μπι之間的光點(diǎn)直徑的光點(diǎn)尺寸。在一些實(shí)施例中，該光點(diǎn)直徑介于約60μπι與約IlOym之間。在一些實(shí)施例中，該光點(diǎn)直徑介于約75μπι與約ΙΟΟμπι之間。為方便起見(jiàn)，術(shù)語(yǔ)「光點(diǎn)直徑」意欲包含非圓形激光光點(diǎn)(諸如橢圓形激光光點(diǎn))的空間長(zhǎng)軸，以及包含圓形激光光點(diǎn)的直徑。
[0026]在一些實(shí)施例中，激光雕刻參數(shù)包含具有介于約300奈米(nm)與約2 μπι之間的激光波長(zhǎng)的激光輸出。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有紅外線激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有約 1152nm、1090nm、1080nm、1064nm、1060nm、1053nm、1047nm、980nm、799nm或753nm的激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有介于約1150nm與1350nm，780nm與905nm或700nm與100nm之間的激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有介于約700nm與1350nm之間的激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有介于約980nm與1320nm之間的激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有介于約980nm與1080nm之間的激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有約1064nm的激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出由紅外線固態(tài)激光提供。在一些實(shí)施例中，該激光輸出由二極管幫浦紅外線固態(tài)激光提供。在一些實(shí)施例中，該激光輸出由紅外線光纖激光提供。
[0027]在一些實(shí)施例中，激光雕刻參數(shù)具有的激光輸出包含具有從約500飛秒(fs)至約200奈秒(ns)范圍中的脈沖寬度(脈沖持續(xù)時(shí)間)的激光脈沖11。在一些實(shí)施例中，該等脈沖寬度具有約Ins至約125ns的范圍。在一些實(shí)施例中，該等脈沖寬度具有約1ns至約10ns的范圍。
[0028]在一些實(shí)施例中，激光雕刻參數(shù)包含以大于50kHz的脈沖重復(fù)率將激光脈沖11導(dǎo)引至物品上。在一些實(shí)施例中，該脈沖重復(fù)率在約50kHz至約100kHz的范圍中。在一些實(shí)施例中，該脈沖重復(fù)率在約75kHz至約500kHz的范圍中。在一些實(shí)施例中，該脈沖重復(fù)率在約10kHz至約200kHz的范圍中。
[0029]一般而言，激光雕刻參數(shù)包含越過(guò)基板102掃描激光輸出的多次穿過(guò)。然而，在一些實(shí)施例中，激光輸出越過(guò)基板102的單次穿過(guò)可足以達(dá)到具期望深度的下凹表面108。
[0030]在激光雕刻制程的一個(gè)實(shí)施例中，激光脈沖11可具有介于20μπι與125 μm之間的光點(diǎn)直徑、介于約980nm與1320nm之間的波長(zhǎng)、在Ins至10ns范圍中的脈沖寬度及在50kHz至500kHz范圍中的脈沖重復(fù)率。
[0031]在激光雕刻制程的另一實(shí)施例中，激光脈沖11可具有介于50μπι與ΙΟΟμπι之間的光點(diǎn)直徑、介于約1047nm與1090nm之間的波長(zhǎng)、在1ns至10ns范圍中的脈沖寬度及在10kHz至200kHz范圍中的脈沖重復(fù)率。
[0032]形成下凹表面108的激光雕刻制程修改基板102的視覺(jué)外觀使其具有經(jīng)雕刻的視覺(jué)外觀。
[0033]在形成下凹表面108之后，激光脈沖11的射束IlOb可被導(dǎo)引至下凹表面108上以將其傳輸至高度拋光的下凹表面。本文中此制程被稱(chēng)為一「拋光制程」。在一些實(shí)施例中，激光拋光參數(shù)包含的激光輸出具有含約100 μ J至約2000 μ J范圍中的脈沖能量的激光脈沖11。在一些實(shí)施例中，該脈沖能量在約250 μ J至約1500 μ J的范圍中。在一些實(shí)施例中，該脈沖能量在約500 μ J至約100yJ的范圍中。
[0034]在一些實(shí)施例中，激光拋光參數(shù)包含以大于50kHz的脈沖重復(fù)率將激光脈沖11導(dǎo)引至下凹表面108上。在一些實(shí)施例中，該脈沖重復(fù)率大于100kHz。在一些實(shí)施例中，該脈沖重復(fù)率在約50kHz至約10，OOOkHz的范圍中。在一些實(shí)施例中，該脈沖重復(fù)率在約75kHz至約5，OOOkHz的范圍中。在一些實(shí)施例中，該脈沖重復(fù)率在約10kHz至約2，OOOkHz的范圍中。
[0035]在一些實(shí)施例中，激光拋光參數(shù)包含的激光輸出具有在紅外線區(qū)域之外的激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有可見(jiàn)激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有介于約400nm與約700nm之間的激光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，該激光輸出具有約694nm、676nm、647nm、660nm 至 635nm、633nm、628nm、612nm、594nm、578nm、568nm、54