CN119407374A 用于在透明材料中的钻孔的系统和方法 （伊雷克托科学工业股份有限公司）

201980060712.32019.10.02一种用于在具有相对的第一表面及第二表冲的一聚焦光束导引至该基板中穿过该基板的焦光束的光束腰部相比于该第一表面更接近于该第二表面的区域，由此在该基板内产生熔融2提供基板，所述基板具有的厚度在等于或大于150μm的范围内并且具有第一表面及与将激光脉冲的聚焦光束导引至所述基板中穿过所述基板的所述第一表面且随后穿过其中激光脉冲的所述聚焦光束具有一波长，所述基板对于所其中激光脉冲的所述聚焦光束具有脉冲重复率、在所述基板其中在激光脉冲的所述聚焦光束内的激光脉3[0001]本申请是申请日为2019年10月2日，优先权日为2018年10月8日，申请号为[0003]本申请案主张2018年10月8日申请的美国临时申请案第62/742,694号的权益，该塞尔光束量变曲线(Besselbeamprofile)的单一激光脉冲来改质玻璃部分，且随后用酸4[0009]在Karimelahi,Samira,LadanAbolghasemi及PeterR.Herman.「Rapidmicromachiningofhighaspectratioholesinfusedsilicaglassbyhigh严格的研究表明，IR及绿色超速镭射及高斯聚焦点(Gaussianfocalspot)可用以在玻璃钻孔的穿孔从该基板的第一表面不断延伸至与该基板的该第一表面相对的该基板的第二面中的该开口或该第二表面中的该开口的直径的至少75且该第一表面中的该开口的直[0012]另一具体实例的特征在于一种用于在基板中形成穿提供基板，该基板具有在30μm至150μm的范围内的厚度且具有第一表面及与该第一表面相[0013]又一具体实例的特征在于一种用于在基板中形成穿5[0015]图2及图3显示根据一个具体实例的使用镭射钻孔制程钻穿例示性玻璃基板的穿[0017]图5至图8是根据本文中所论述的具体实例的经处理以形成穿孔的横截面玻璃基数形式「一(a/an)」及「该」意欲亦包括复数形式。应认识到，术语「包含(comprise/及其类似者的空间相对术语6导引至基板处的特定位置以形成穿孔的时间期间)及基板处的激光脉冲光束的平均功率。使用具有高斯能量量变曲线的激光脉冲光束允许程不需要酸蚀刻制程来获得具有可接受的直径或表面7处的平均功率以上，已发现在镭射钻孔制程期间z范围的变化取决于钻孔期间及在基板处板的第一表面处或附近或其组合)已积聚足以局部增加基板温度且减少其能带间隙能量的下)，已显示冲击电离及级联电离亦可由热电离的自由电子接种，而无需多光子吸收的贡8具有足以防止基板在激光脉冲之间实质上冷聚热量且在移除阶段期间继续积聚热量，如上文所论述)的脉冲重复率处的充足峰值功率区域中的龟裂以及在基板外部上的不期望的大范围上方有熔融材程的一束激光脉冲可特征化为具有30MHz脉冲重复率及约78kW的基板处的峰值功率(例如，峰值功率的一束激光脉冲的镭射为能够产生脉冲宽度在200fs(或上下)至50ps(或上下)范(或上下)至500MHz(或上下)范围内。在其他实施例中，脉冲重复率可在25MHz(或上下)至9[0036]在镭射钻孔制程期间自基板移除材料由此似乎涉及基板材料的熔化与烧蚀的组比提供孔形成速率的显著提高。由本发明人在光学透明玻璃基板约100μm厚上实施的实验穿孔可在仅5μs(或上下)内形成且可在15μs(或上下)内可靠地形成。与在本文中所描述的的时间往往为比根据本文中所描述的镭射钻孔制程形成一个穿孔所需要的时间慢几个数[0037]图1说明用于实施上文具体实例中所描述的镭射钻孔制程的例示性镭射处理系[0038]镭射102可提供为能够产生(例如，QCW镭射能够产生具有上文提到的特性的一束[0039]光束扩展器104可提供为能够将入射光束自第一光束大小(例如，2mm或上下的直[0041]光束扫描仪108可提供作为能够使激光脉冲的入射光束(例如，在一维扫描场内、[0042]扫描透镜110可提供作为能够使激光脉冲的入射光束聚焦以便产生激光脉冲的聚[0044]在一个具体实例中，载物台112支撑基板114以使得扫描透镜110的焦平面定位于个具体实例中，该对中继透镜被设置且被配置以将从光束调节器106输出的激光脉冲的光中继透镜输出的激光脉冲的光束的特征可为具有9mm(或上下)的第一位置处的钻孔周期以5μs间隔在5μs至120μs间变化。图表中的点表示获自每一实验的实上下)至67W(或上下)的范围内时，在15μs的钻孔周期下形成的穿孔可在至少0.2mm(或上镭射钻孔制程的z范围为0.2mm。在诸多情况下，此z范围理想地适应基板厚度或平度的变述玻璃基板为50μm厚(在图5及图7的情况下)或100μm厚(在图6及图8的情况下)，所述玻璃每一孔在15μs的钻孔周期内形成。玻璃基板并不具有形成于任一表面上的任何吸收性涂平面处的参差不齐的边缘质量归因于玻璃材料对用于基板的横截面的机械研磨方法的易图8的主要目的是用于说明穿孔的侧壁的笔直度及通过基板的整体厚度的穿孔的直径的均例及实例以及其他具体实例的诸多修改在不显著背离本发明的新颖教示及优点的情况下[0052]举例而言，虽然已经描述在具有50μm或100μm的厚度的基板的第一表面及第二表透镜110来获得在第一表面及第二表面处具有直径更小的开口的穿孔，该扫描透镜具有高孔制程可使用除了515nm(或上下)以外的波长的激光脉冲达成，取决于诸如基板处的平均者)的一束激光脉冲来执行，其限制