切割层叠强化玻璃基材的方法_3

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2来形 成第一和第二激光束斑154a、154b。在一些实施方式中,激光源150是CO2激光源。层叠强 化玻璃基材100和/或一个或多个激光源150可进行移动,从而使得第一和第二激光束斑 154a、154b横跨层叠强化玻璃基材100的表面105。在一些实施方式中,采用束分裂器使得 单个激光束152分裂形成第一和第二激光束斑154a、154b。在其他实施方式中,单个激光 束152依次在第一区域162a和第二区域162b上扫描。激光束152的操作参数包括但不限 于,功率水平、束形状、波长、脉冲频率和扫描速度。可以对激光束152的参数进行设定以实 现所需的温度曲线。
[0055] 在一些实施方式中,离散的第一和第二激光束斑154a、154b前进跨过层叠强化玻 璃基材100的表面105。可通过激光束152的局部快速扫描形成椭圆形束斑,从而形成第 一和第二激光束斑154a、154b。在其他实施方式中,采用一个或多个聚焦光学件(未示出) 以形成第一和第二激光束斑154a、154b的所需形状和尺寸。在其他实施方式中,如下文所 述和如图8所示,第一和第二激光束斑154a'、154b'可以是跨过层叠强化玻璃基材100的 整个表面105的拉长的束斑。
[0056] 在一些实施方式中,可以向边缘缺陷112施加来自冷却喷嘴140的冷却射流142, 以促进边缘缺陷112处的裂口的形成。冷却射流可以是液体或气体。在一个实施方式中, 冷却射流是去离子水。可以在对第一和第二区域162a、162b进行加热以形成对应的第一和 第二降低的中心张力区172a、172b的过程中或者紧接其后施加冷却射流142。在其他实施 方式中,没有采用冷却射流。
[0057] 现参见图7,显示了被两个激光束斑154a、154b (或者其他加热源)加热的层叠强 化玻璃基材100的表面105,其具有叠加其上的对应的温度曲线160、中心张力曲线170和 压缩应力曲线180。应注意的是,温度曲线160、中心张力曲线170和压缩应力曲线180的 布置不对应表面105上的任意特定位置,它们仅仅是出于示意性目的而提供的。温度曲线 160、中心张力曲线170和压缩应力曲线180从层叠强化玻璃基材100的第一边缘108延伸 到第二边缘109。
[0058] 虚线表示所需分离线110。第一和第二激光束斑154a、154b同时或依次前进穿过 表面105,如箭头A所示,以使得靠近所需分离线的层叠强化玻璃基材100的温度增加。加 热的目标是一些距离所需分离线110小的但是有限的距离,从而温度在两侧对称地、距离 所需分离线110的一些小距离处达到最大。因此,可获得温度曲线160。还可获得对应的 CT和CS曲线170、180。层叠强化玻璃基材100的中心张力在实际切割线具有局部最大值 (CT2),在温度最大处降低至局部最小值(CT1),然后在加热离开加热区之前增加到初始水平 (CT0) 〇
[0059] 由于其与CT成比例,内部弹性能和应力强度因子也都在所需分离线处具有局部 最大值。如上所述,所需分离线110对于裂纹扩展是优选且最小抵抗路径,因为其被第一和 第二降低的中心张力区172a、172b限定。可以提供贯穿裂口边缘缺陷112以引发裂纹从一 个边缘108扩展到另一个边缘109。在一些实施方式中,可以向边缘缺陷112施加冷却射流 142以进一步促进裂纹扩展。图8显示由一个或多个扫描激光束形成的第一拉长的激光束 斑154a和第二拉长的激光束斑154b。第一拉长的激光束斑154a和第二拉长的激光束斑 154b可以由明显椭圆形状的激光束形成,或者可以是由一个或多个激光束形成,所述一个 或多个激光束具有快速扫描速度,在短的时间框架(例如几秒)内进行多次扫描通过。第 一拉长和第二拉长的激光束斑154a、154b可在层叠强化玻璃基材100的表面105上限定第 一和第二激光线。
[0060] 裂纹在边缘缺陷112处引发,然后在第一和第二降低的中心张力区172a、172b之 间扩展。以这种方式,当裂纹在层叠强化玻璃基材100内扩展时,第一和第二降低的中心张 力区172a、172b对其进行引导。
[0061] 在一些实施方式中,可以在所需分离线110上施加屏蔽组件(未示出)。屏蔽组件 可以防止激光辐射(或者其他能量,取决于加热源)入射到所需分离线110上的层叠强化 玻璃基材100的表面105上。屏蔽组件可以配置成材料薄片,其为表面105屏蔽了由加热 源提供的能量。
[0062] 本文所述的切割方法可用于将层叠强化玻璃基材片切割成层叠强化玻璃制品,包 括具有任意边缘(例如,弯曲边缘)的制品。图9A和9B示意性显示从层叠强化玻璃基材 片切割的层叠强化玻璃制品的两个非限制性例子。层叠强化玻璃制品可提供作为,例如电 子器件的覆盖玻璃。
[0063] 本文所述的方法不限于切割层叠强化玻璃基材片。参见图9C,显示了配置成层叠 玻璃管194的层叠强化玻璃基材。层叠玻璃管194包括围绕着玻璃芯层102'的外玻璃包覆 层104a'和内玻璃包覆层104b'。层叠玻璃管100'可沿着所需分离线110'绕着外玻璃包 覆层104a'的表面进行切割。可通过施加热能,将上文所述的第一和第二降低的中心张力区 施加到与所需分离线110'相邻。在一个例子中,当两个激光束入射到外玻璃包覆层l〇4a' 上并与所需分离线110'偏移时,层叠玻璃管100'转动。然后裂纹可沿着所需分离线110' 扩展。
[0064] 本文所述的切割方法不仅可用于将玻璃制品分离成一定的尺寸(例如,图9A和 9B所示的玻璃制品190、192),其也可用于上游层叠强化玻璃基材制造,例如在拉制底部 (BOD)的玻璃分离,以及拉制的层叠强化玻璃基材的垂直珠分离(VBS)。
[0065] 芯-包覆组成实施例
[0066] 下文是三对芯-包覆玻璃组成对,其显示局部化温度对于CT和CS的影响,以实现 如图4A所示的温度曲线(以及所得到的中心张力和压缩应力曲线)。
[0067] 芯-包覆组成实施例1
[0068] 在第一非限制性实施例中,玻璃芯层是玻璃C,其具有:10. 4xl06psi的弹性模量、 0.22的泊松比、98x10 7°C的平均CTE以及Ti= 581°C。玻璃包覆层是玻璃D,其具有: 10. 3xl06psi的弹性模量、0. 23的泊松比、36. 1x10 7/°C的平均CTE以及T*= 671°C。玻璃 芯层的厚度为0. 526mm,玻璃包覆层的厚度为0. 0478mm。下表1显示对于这第一对芯-包 覆对,改变温度T对于CS和CT的影响:
[0071] 表1 :玻璃C和玻璃D层叠对
[0072] 如表1所示,温度T的增加使得实施例1的芯-包覆组成对的CS和CT下降。
[0073] 芯-包覆组成实施例2
[0074] 在第二非限制性实施例中,玻璃芯层是玻璃E,其具有:10. 4xl06psi的弹性模量、 0.21的泊松比、83. 6x10 7/°C的平均CTE以及Ti= 564°C。玻璃包覆层是玻璃F,其具有: 10.0 xlO6Psi的弹性模量、0· 23的泊松比、28x10 7/°C的平均CTE以及T*= 463°C。玻璃芯 层的厚度为〇. 38mm,玻璃包覆层的厚度为0. 076mm。下表2显示对于这第二对芯-包覆对 实施例,改变温度T对于CS和CT的影响:
[0076] 表2 :玻璃E和玻璃F层叠对
[0077] 如表2所示,温度T的增加使得实施例2的芯-包覆组成对的CS和CT下降。
[0078] 芯-包覆组成实施例3
[0079] 在第三非限制性实施例中,玻璃芯层是玻璃G,其具有:10. 4xl〇6psi的弹性模量、 0.21的泊松比、81. 4x10 7/°C的平均CTE以及Ti= 604°C。玻璃包覆层是玻璃H,其具有: 10. 9xl06psi的弹性模量、0· 23的泊松比、43. 5x10 7/°C的平均CTE以及T*= 635°C。玻璃 芯层的厚度为0. 38mm,玻璃包覆层的厚度为0. 076mm。下表3显示对于这第三对芯-包覆 对实施例,改变温度T对于CS和CT的影响:
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[0081] 表3 :玻璃G和玻璃H层叠对
[0082] 如表3所示,温度T的增加使得实施例3的芯-包覆组成对的CS和CT下降。
[0083] 层叠强化玻璃基材切割实施例
[0084] 提供根据本文所述的实施方式的对层叠强化玻璃基材进行切割的两个非限制性 实施例。
[0085] 切割实施例1
[0086] 在第一个非限制性切割实施例中,层叠强化玻璃基材片具有通过再拉制过程形成 的玻璃A的玻璃芯层以及玻璃E的两层玻璃包覆层。玻璃A具有:10. 6xl06psi的弹性模 量、0. 21的泊松比、91. 1x10 7/°C的平均CTE以及T*= 556°C。玻璃E具有:10. 4x10 6psi的 弹性模量、〇. 206的泊松比、80. 9x10 7/°C的平均CTE以及T*= 565°C。玻璃芯层的厚度为 0. 38mm,玻璃包覆层的厚度为0. 076mm。下表4显示对于该实施例,改变温度T对于CS和 CT的影响:
[0088] 表4 :玻璃A和玻璃E层叠对
[0089] 将0)2激光束聚焦至直径约为1. 5_。激光束依次扫描两条平行线,形成第一和第 二激光束斑。两个激光束斑间隔的偏离R1约为1.5mm,长度约为230mm。CO2激光操作的频 率为40kHz,功率为230W。使用电流计扫描器,使得激光束以30m/s的速度在层叠强化玻璃 基材的表面上扫描。
[0090] 在用钻石划线器在层叠强化玻璃基材片的边缘上产生边缘缺陷,沿着切割路径。 将层叠强化玻璃基材片放在切割台上,边缘
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