持續(xù)時間內(nèi)的隨時間的強度分布的示意圖。
[0044] 在圖1中已知為"隱形切害r的激光加工的示意圖被示出?？蒞看出，運種情況下 激光束被集中至基板內(nèi)特定的中間層，其由激光束改性為接下來分離基板的起始點。然后， 外部的拉伸力使得基板的分離在部分區(qū)域內(nèi)沿所述層中的作用點進行。
[0045]圖2示出了在具有基板2的特定的內(nèi)插器1中引入多個穿孔的過程中的各個方法 步驟，所述內(nèi)插器1在印刷電路板生產(chǎn)中用作接觸元件。為此，將激光束3集中至基板2的 表面?；?包括棚侶娃酸鹽作為主要的材料成分，W確保熱膨脹與娃的熱膨脹相似。在 此，基板2的材料厚度為50ym至500ym。運種情況下，選擇極短的激光束3的作用時間， W使基板2的改性僅同屯、圍繞所述激光束的光軸來進行，而不會導致基板材料的顯著的損 壞或顯著的材料消除。特別地，作用時長限定為單脈沖。為此，操作具有就基板2而言透明 的波長的激光。在圖化中示出了運樣的經(jīng)改性的區(qū)域4。在接下來的于圖2c中示出的方 法步驟中，基板2的經(jīng)改性的區(qū)域4 (該區(qū)域之前就通過激光束3而經(jīng)受了改性）在基板2 中沿經(jīng)改性的區(qū)域4的線形的鄰接排列（Aneinanderreihung)形成了分離面5。
[0046]依據(jù)圖3和4,下文將對基板2的激光處理期間的顯著效果加W詳述。此處設(shè)及單 脈沖P期間的取決于強度的聚焦位置。運種情況下，本發(fā)明基于W下認知，激光束3的單脈 沖P的強度I不是恒定的，而是如圖4所示，例如根據(jù)正態(tài)分布在單脈沖的時間進程內(nèi)從最 小值I。經(jīng)過中間值Ib上升至最大值然后下降。同時，折射率、特別還有透射介質(zhì)8的折射 率因強度I的變化而變化，基于單脈沖P在時間進程t的范圍內(nèi)。由此，在圖3a至3c中所 示的激光束3的取決于強度的聚焦位置9a、9b、9c也會發(fā)生改變，其獨立于由激光加工頭10 的聚焦光學系統(tǒng)所確定的幾何聚焦位置。通過布置在激光加工頭10和基板2之間的、例如 由玻璃構(gòu)成的、具有比空氣更大的并取決于強度的折射率的透射介質(zhì)8運樣來增強所述效 果，使得最大強度I。和最小強度I。之間的焦點位置9a、9c的距離至少對應(yīng)于所需的縱向延 伸，也就是說，待引入的凹部或如圖中情況的待引入的分離面5的深度對應(yīng)于基板2的材料 厚度d。從而，取決于強度的聚焦點9a、9b、9c沿光軸Z從與基板2的背側(cè)11相間隔的、圖 3a所示的位置處起在激光加工頭10的方向上移動，并且在穩(wěn)定的移動中到達沿光軸Z的在 背側(cè)11和面向激光加工頭10的前側(cè)12之間的所有位置，從而在之后待引入的凹部的整個 主延伸的區(qū)域中產(chǎn)生所需的改性。
[0047]作為補充，在圖3a中僅示意性地示出了一個附加的激光加工頭13,通過該激光加 工頭，除與激光加工頭10連接的連續(xù)發(fā)射的激光光源之外，脈沖激光的激光束3有選擇性 地穿過透射介質(zhì)8或繞過該透射介質(zhì)集中至基板2。由此，通過所述連續(xù)發(fā)射的激光光源的 強度增強了在圖4中示出的激光束3的單脈沖P的強度I。
【主權(quán)項】
1. 一種借助光學系統(tǒng)和具有脈沖長度（t)的脈沖激光束（3)分離特定的平面基板（2) 的方法，其中基板（2)在分離線的區(qū)域中的厚度不超過2mm，其中基板（2)的基板材料對激 光的波長至少部分透明，并且借助于焦距（H)的光學系統(tǒng)使激光束（3)聚焦，以及激光束 (3)的強度導致沿該激光束（3)的光軸（Z)的基板（2)的改性，但并不導致連續(xù)的材料消 除，并且脈沖激光束（3)沿與基板（2)的主延伸面平行的任意分離線移動，由此沿所述分離 線進行接下來的分離過程，其特征在于，激光束（3)通過在單脈沖（P)的脈沖長度（t)內(nèi)的 非線性的自聚焦、借助相同的、本身不變的光學系統(tǒng)、以不同于原始焦距（H)的焦距（f2) 聚焦。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，焦距（f2)小于原始焦距（fl)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，焦距（f2)與原始焦距（fl)之間的差值大 于所述在待引入的分離線的區(qū)域中的基板（2)的厚度，但所述差值至少是20ym。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，激光束（3)的脈沖長度（t) 小于50ps，優(yōu)選小于5ps。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，基板（2)包括玻璃、藍寶石 和/或硅作為主要的材料成分。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，沿所述分離線由基板（2) 的內(nèi)部應(yīng)力來實現(xiàn)所述接下來的分離過程。7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，所述內(nèi)部應(yīng)力由基板（2)上的外力作用引起。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征在于，所述內(nèi)部應(yīng)力由熱應(yīng)力，特別是由強烈的 溫差引起。9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，通過各向異性的消除基本 上沿所述分離線進行所述接下來的分離過程。10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，通過蝕刻來進行所述各向 異性的材料消除。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，在氫氟酸中進行所述蝕 刻。12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，在所述激光處理之前使用 抗蝕刻劑（7)涂覆基板（2)的至少一側(cè)。13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，基板（2)的一側(cè)具有厚度分別小于10ym的 一個或多個抗蝕刻劑涂層（7)。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，在激光束（3)作用于基板 (2)期間，基板（2)相對于激光束（3)和/或激光加工頭（10)尤其不間斷地移動。15. -種具有用于實施根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法的光學系統(tǒng)的裝 置，該光學系統(tǒng)具有用于將激光束（3)轉(zhuǎn)移至具有基板（2)的激光加工頭（10)，其特征在 于，所述光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑（NA)大于0.3。16. 根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特征在于，所述激光束（3)被引導穿過所述光學系統(tǒng)的 強聚焦的子系統(tǒng)和所述光學系統(tǒng)的對于激光束（3)的波長可透射的材料，所述透射材料具 有比空氣大的取決于強度的折射率（n2)。17. 根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其特征在于，使用平面平行的片作為所述透射材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種借助激光束(3)分離基板(2)的方法和裝置。在此，選擇極短的激光束(3)的作用時間，以使基板(2)的改性僅同心圍繞所述激光束的光軸(Z)來進行，而不損壞基板材料。在激光束(3)作用于基板(2)的期間內(nèi)，基板(2)相對于激光加工頭(10)移動，使得沿待引入的分離面(5)產(chǎn)生多個絲狀的改性。激光束(3)首先通過具有比空氣更大的、取決于強度的折射率的透射介質(zhì)(8)然后射至基板(2)。由于所使用的脈沖激光的強度并不是恒定的而是在單脈沖的時間進程內(nèi)具有先上升至最大然后再下降的強度，因而所述折射率也會改變。由此，激光束(3)的聚焦點(9a)在基板(2)的外表面(11,12)之間沿光軸(Z)遷移，從而獲得所需的沿光軸(Z)的改性而無須在光軸(Z)上追蹤激光加工頭(10)。
【IPC分類】H01L21/311, H01S3/00, B23K26/064, B23K26/402, B23K26/0622, B23K26/38
【公開號】CN105189024
【申請?zhí)枴緾N201480019421
【發(fā)明人】R.A.克魯格, N.安布羅修斯, R.奧斯特霍爾特
【申請人】Lpkf激光電子股份公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2014年4月3日
【公告號】EP2964416A2, US20160060156, WO2014161535A2, WO2014161535A3