结合基材以及通过结合部分离所结合的基材的一部分的方法，例如制造液体透镜阵列以及将阵列分离为独立的液体透镜与流程

结合基材以及通过结合部分离所结合的基材的一部分的方法，例如制造液体透镜阵列以及将阵列分离为独立的液体透镜
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35 u.s.c.
§
119，要求2019年8月15日提交的第62/887,320号美国临时申请的优先权权益，其内容通过引用全文纳入本文。


背景技术：

3.本公开一般涉及基材的结合以及通过结合部来分离所结合的基材的一部分，例如，涉及制造液体透镜阵列以及将阵列分离为独立的液体透镜。
4.液体透镜包括第一液体和第二液体，它们彼此相对不混溶并且对于一个或多个相关波长的电磁辐射具有不同的折射率。第一液体和第二液体因此形成弯月面(界面)，其操纵所述一个或多个相关波长的入射电磁辐射，例如，促进电磁辐射的感测。可利用电润湿原理来改变弯月面的形状和位置。因此，液体透镜尤其可用于自动对焦、光学变焦和光学稳像功能。基材的两个或更多个层将第一液体和第二液体包围并包封在液体透镜中，从而防止这些液体逸出液体透镜。
5.需要以快速、大规模的方式来制造液体透镜的方法。


技术实现要素：

6.根据本公开的第1方面，一种在基材之间形成结合并且操纵该结合的方法，所述方法包括：将第一激光能发射到位于第一基材与第二基材之间的吸收材料条带的长度和宽度上，直到吸收材料条带扩散到第一基材和第二基材的一者或多者中，从而在第一基材与第二基材之间得到结合部，由此形成第一基材通过结合部结合到第二基材的工件，所述结合部的长度和宽度至少近似于条带扩散之前该条带的长度和宽度。所述方法还包括：发射第二激光能，使其在结合部通过工件以产生通过结合部、第一基材和第二基材的断裂线，第二激光能由近似贝塞尔(bessel)光束提供，该近似贝塞尔光束入射在结合部上并且直径大于结合部的宽度。所述方法还包括：沿着结合部的长度反复发射第二激光能以产生通过结合部的一系列断裂线，该一系列断裂线形成了轮廓。
7.在实施方式中，所述方法还包括：沿着轮廓将工件的第一部分与工件的第二部分分离。在实施方式中，沿着轮廓将工件的第一部分与工件的第二部分分离包括：在轮廓上或周围施加机械或热应力。在实施方式中，第一部分和第二部分各自包括第一基材、第二基材和结合部宽度的一部分。在实施方式中，第一部分包括一个或多个边缘。在实施方式中，所述一个或多个边缘中的至少一个边缘包括第一基材与第二基材之间的结合部的至少一部分。在实施方式中，该结合部围绕第一部分的周界是连续的。
8.在实施方式中，所述方法还包括：将第三激光能发射到位于第一基材与第二基材之间的吸收材料层上，以移除吸收材料的部分而形成吸收材料的条带。在实施方式中，在形成吸收材料的条带后，吸收材料层的第一部分仍位于第一基材与第二基材之间并且在条带
的旁侧(lateral)，并且吸收材料层的第二部分仍位于第一基材与第二基材之间并且在条带的旁侧。在实施方式中，吸收材料层的第一部分和吸收材料层的第二部分分开一定的距离。在实施方式中，吸收材料层的第一部分和吸收材料层的第二部分不干扰近似贝塞尔光束。在实施方式中，所述距离大于与第一部分和第二部分所限定的入射平面相交的近似贝塞尔光束的直径，以使得第一部分和第二部分不干扰在发射第二激光能步骤期间产生断裂线的第二激光能。在实施方式中，第一基材和第二基材是玻璃基材。
9.在实施方式中，在与吸收材料条带相互作用以造成吸收材料扩散之前，第一激光能先穿过第一基材或第二基材中的任一者，在与吸收材料条带相互作用之前第一激光能所穿过的第一基材或第二基材中的任一者对第一激光能的波长至少基本上透明，并且吸收材料对第一激光能的波长基本上不透明。在实施方式中，第一基材和第二基材对于第一激光能的波长均至少基本上透明。在实施方式中，吸收材料包括金属、半导体或陶瓷。在实施方式中，吸收材料条带的厚度为至少1nm。在实施方式中，第一激光能由高斯(gaussian)激光束提供。在实施方式中，条带的宽度在5μm至350μm之间。在实施方式中，条带的宽度在10μm至100μm之间。
10.在实施方式中，所述一系列的断裂线中的各断裂线分开0.1μm至20μm的距离。在实施方式中，第二激光能的波长是266nm、355nm、532nm或1064nm中的任一者。在实施方式中，第二激光能以小于或等于100皮秒的脉冲持续时间来提供。在实施方式中，近似贝塞尔光束通过下述产生：发射高斯激光光束形式的第二激光能，然后用轴棱锥透镜操纵该高斯激光束。
11.在实施方式中，所述方法包括：将第三激光能发射到位于第一基材与第二基材之间的吸收材料层上，以移除一部分吸收材料而形成吸收材料的条带。在形成吸收材料的条带后，吸收材料层的第一部分仍位于第一基材与第二基材之间并且在条带的旁侧，并且吸收材料层的第二部分仍位于第一基材与第二基材之间并且位于条带的旁侧。吸收材料层的第一部分和吸收材料层的第二部分分开一定的距离。近似贝塞尔光束在工件的入射表面处具有直径，所述直径大于吸收材料层的第一部分与吸收材料层的第二部分之间的距离，以使得第一部分和第二部分不干扰在发射第二激光能步骤期间产生断裂线的第二激光能。在实施方式中，工件是液体透镜阵列，并且第一部分和第二部分是液体透镜。在实施方式中，工件是微机电系统阵列，并且第一部分和第二部分是微机电系统。在实施方式中，工件是微流体装置阵列，并且第一部分和第二部分是微流体装置。
12.根据本公开的第2方面，一种制造工件的方法，所述方法包括：将烧蚀激光能发射到设置在中间基材顶表面处的导电涂层上，所述中间基材包括该顶表面、底表面，提供了多个通孔表面的多个通孔，以及施涂于该顶表面、该底表面和该多个通孔表面的导电涂层，其中，进行发射烧蚀激光能以移除导电涂层的顶部，由此在顶表面处形成导电涂层的顶部条带，该导电涂层的顶部条带侧向毗邻导电涂层的顶部区域，并且该顶部区域相比于顶部条带更靠近其中的一个通孔设置。所述方法还包括：将烧蚀激光能发射到设置在中间基材底表面处的导电涂层上，以移除导电涂层的底部，由此在底表面处形成导电涂层的底部条带，该导电涂层的底部条带侧向毗邻导电涂层的底部区域，并且该底部区域相比于底部条带更靠近其中的一个通孔设置，顶部条带和底部条带各自具有宽度，顶部条带和底部条带的宽度彼此重叠，并且顶部条带和底部条带通过中间基材的厚度相互分离。所述方法还包括：毗
邻中间基材的底表面定位底部基材，以使得底部基材在底表面处覆盖中间基材的多个通孔，并且使得底部条带位于中间基材与底部基材之间。所述方法还包括：将结合激光能发射到底部条带上直到底部条带扩散到中间基材或底部基材中的一者或多者中，从而得到在中间基材与底部基材之间的底部结合部，该底部结合部具有宽度，该宽度至少近似于底部条带扩散之前的底部条带宽度。所述方法还包括：毗邻中间基材的顶表面定位顶部基材，以使得顶部基材在顶表面处覆盖中间基材的多个通孔，并且使得顶部条带位于中间基材与顶部基材之间。所述方法还包括：将结合激光能发射到顶部条带上直到顶部条带扩散到中间基材和顶部基材中的一者或多者中，从而得到在中间基材与顶部基材之间的顶部结合部，该顶部结合部具有宽度，该宽度至少近似于顶部条带扩散之前的顶部条带宽度，顶部结合部部分重叠底部结合部，顶部结合部和底部结合部得到了工件阵列，每个工件包括多个通孔中的一个通孔。所述方法还包括：发射诱导吸收激光能，该诱导吸收激光能通过工件阵列以产生通过顶部基材、顶部结合部、中间基材、底部结合部和底部基材的一系列断裂线，所述一系列断裂线在工件阵列的相邻工件之间形成轮廓，诱导吸收激光能由近似贝塞尔光束提供，近似贝塞尔光束入射在顶部结合部上并且直径大于顶部结合部的宽度。所述方法还包括：沿着轮廓从工件阵列分离工件。
13.在实施方式中，经过烧蚀激光能移除的导电涂层的顶部部分和底部部分围绕每个通孔。在实施方式中，顶部条带因顶部条带的各部分相交而形成栅格。在实施方式中，顶部基材、底部基材和中间基材包含玻璃组合物。在实施方式中，顶部基材和底部基材各自具有100μm至300μm的厚度，并且中间基材具有400μm至700μm的厚度。在实施方式中，顶部条带的宽度在10μm至100μm之间，并且顶部条带的宽度比底部条带的宽度宽。在实施方式中，结合激光能由高斯激光束提供。在实施方式中，顶部基材、中间基材和底部基材对结合激光能的波长至少基本上透明。在实施方式中，顶部条带和底部条带对结合激光能的波长基本上不透明。在实施方式中，近似贝塞尔光束通过下述产生：发射高斯激光光束形式的诱导吸收激光能，然后用轴棱锥透镜操纵该高斯激光束。在实施方式中，底部结合部的宽度比顶部结合部的宽度窄。
14.在实施方式中，在将烧蚀激光能发射到位于中间基材顶表面的导电涂层上以移除导电涂层的顶部部分并由此在顶表面处形成导电涂层的顶部条带后，顶部条带被设置在导电涂层的两个顶部区域之间。所述两个顶部区域分开一定的距离并且限定了入射平面。所述两个顶部区域之间的距离大于与这两个顶部区域所限定的入射平面相交的近似贝塞尔光束的直径。在实施方式中，所述两个顶部区域之间的距离比与这两个顶部区域所限定的入射平面相交的近似贝塞尔光束的直径大1％至10％。
15.在实施方式中，在将烧蚀激光能发射到位于中间基材底表面的导电涂层上以移除导电涂层的底部部分并由此在底表面处形成导电涂层的底部条带后，底部条带被设置在导电涂层的两个底部区域之间。所述两个底部区域分开一定的距离并且限定了入射平面。所述两个底部区域之间的距离大于与这两个底部区域所限定的入射平面相交的近似贝塞尔光束的直径。在实施方式中，这两个区域之间的距离比与这两个区域所限定的入射平面相交的近似贝塞尔光束的直径大1％至10％。在实施方式中，所述两个底部区域之间的距离小于所述两个顶部区域之间的距离。
16.在实施方式中，沿着轮廓从工件阵列分离工件包括：在轮廓上或周围施加机械或
热应力。在实施方式中，沿着轮廓从工件阵列分离工件包括：在轮廓上或周围施加激光能以产生热应力，从而从工件阵列分离出工件。在实施方式中，从工件阵列分离出的工件具有周界，并且顶部结合部和底部结合部围绕周界都是连续的。在实施方式中，工件阵列是液体透镜阵列。在实施方式中，工件是液体透镜。在实施方式中，工件阵列是微机电系统的阵列或者微流体装置的阵列。
17.根据本公开的第3方面，一种液体透镜包括：顶部基材；底部基材；设置在顶部基材与底部基材之间的中间基材，所述中间基材包括通孔；将顶部基材结合到中间基材的顶部结合部，所述顶部结合部包括扩散的导电材料；将底部基材结合到中间基材的底部结合部，所述底部结合部包括扩散的导电材料；设置在顶部基材与中间基材之间并且至少部分包围通孔的导电涂层的顶部区域，顶部区域与顶部结合部分离一定的距离；设置在中间基材与底部基材之间并且至少部分包围通孔的导电涂层的底部区域，底部区域与底部结合部分离一定的距离；以及一个或多个边缘，其形成围绕液体透镜的周界。顶部基材、中间基材、底部基材、顶部结合部和底部结合部形成所述一个或多个边缘。顶部结合部和底部结合部在周界周围是连续的。在实施方式中，将底部区域与底部结合部分离的距离小于将顶部区域与顶部结合部分离的距离。在实施方式中，将顶部区域与顶部结合部分离的距离在50μm至150μm之间。在实施方式中，将底部区域与底部结合部分离的距离在50μm至150μm之间。
18.根据本公开的第4方面，一种制造工件的方法，所述方法包括：在中间基材的顶表面处形成侧向毗邻导电涂层的顶部区域的导电涂层的顶部条带，所述中间基材包括该顶表面、底表面、提供了多个通孔表面的多个通孔，以及导电涂层，其中，导电涂层被施涂于该顶表面、该底表面和该多个通孔表面，其中，导电涂层的顶部区域相比于顶部条带更靠近其中的一个通孔。所述方法还包括：在底表面处形成导电涂层的底部条带，该导电涂层的底部条带侧向毗邻导电涂层的底部区域，并且该底部区域相比于底部条带更靠近其中的一个通孔设置，顶部条带和底部条带各自具有宽度，顶部条带和底部条带的宽度彼此重叠，并且顶部条带和底部条带通过中间基材的厚度相互分离。所述方法还包括：毗邻中间基材的底表面定位底部基材，以使得底部基材在底表面处覆盖中间基材的多个通孔，并且使得底部条带位于中间基材与底部基材之间。所述方法还包括：将结合激光能发射到底部条带上直到底部条带扩散到中间基材或底部基材中的一者或多者中，从而得到在中间基材与底部基材之间的底部结合部，该底部结合部具有宽度，该宽度至少近似于底部条带扩散之前的底部条带宽度。所述方法还包括：毗邻中间基材的顶表面定位顶部基材，以使得顶部基材在顶表面处覆盖中间基材的多个通孔，并且使得顶部条带位于中间基材与顶部基材之间。所述方法还包括：将结合激光能发射到顶部条带上直到顶部条带扩散到中间基材和顶部基材中的一者或多者中，从而得到在中间基材与顶部基材之间的顶部结合部，该顶部结合部具有宽度，该宽度至少近似于顶部条带扩散之前的顶部条带宽度，顶部结合部部分重叠底部结合部，顶部结合部和底部结合部得到了工件阵列，每个工件包括多个通孔中的一个通孔。所述方法还包括：发射诱导吸收激光能，该诱导吸收激光能通过工件阵列以产生通过顶部基材、顶部结合部、中间基材、底部结合部和底部基材的一系列断裂线，所述一系列断裂线在工件阵列的相邻工件之间形成轮廓，诱导吸收激光能由近似贝塞尔光束提供，近似贝塞尔光束入射在顶部结合部上并且直径大于顶部结合部的宽度。所述方法还包括：沿着轮廓从工件阵列分离工件。
19.在实施方式中，形成导电涂层的顶部条带包括：通过激光来烧蚀施加于顶表面的导电涂层的部分。在实施方式中，形成导电涂层的底部包括：通过激光来烧蚀施加于底表面的导电涂层的部分。在实施方式中，形成导电涂层的顶部条带包括：通过基于光致抗蚀剂的掩模化来移除施加于顶表面的导电涂层的部分。在实施方式中，形成导电涂层的底部包括：通过基于光致抗蚀剂的掩模化来移除施加于底表面的导电涂层的部分。在实施方式中，工件阵列是液体透镜阵列。在实施方式中，工件是液体透镜。在实施方式中，工件阵列是微流体装置阵列或者微机电系统的阵列。
20.在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的各个实施方式而被认识。
21.应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。
附图说明
22.图1是用于在第一基材与第二基材之间形成结合部以形成工件，然后将工件分开成分离部分的方法的流程图；
23.图2是根据图1的方法步骤，发射到第一基材与第二基材之间的吸收材料条带上的第一激光能的透视图，发射该第一激光能以使吸收材料扩散到第一基材和第二基材中并且在第一基材与第二基材之间的条带先前所处的位置处形成结合部；
24.图3是图2的分解图，其例示了被设置在第一基材与第二基材之间的吸收材料的条带；
25.图4是因为关于图2所提到的条带扩散到第一基材与第二基材中，而由第一基材与第二基材之间的结合部所形成的工件的透视图，其中结合部具有以虚影图示出的宽度；
26.图5是产生高能强度的焦线的第二激光能的截面图，根据图1方法的另一个步骤，该第二激光能垂直通过结合部并延伸通过图4的工件的厚度，图5例示了在从结合部延伸到重聚焦点的中断区内，结合部影响焦线；
27.图6是图7的第二激光能的焦线所产生的通过工件的断裂线系列的透视图，其例示了断裂线垂直延伸通过第一基材、结合部和第二基材；
28.图7是根据图1方法的另一步骤，在第二激光能沿着结合部长度按顺序产生焦线并造成具有一系列断裂线后，图4的工件的俯视图，其例示了遵循第一基材与第二基材之间的结合部的长度，沿着工件的轮廓形成一系列的断裂线；
29.图8是根据图1的方法的另一步骤，已经沿着轮廓分离成第一部分和第二部分的工件的透视图，该图例示了第一部分和第二部分均包含原始结合部的一部分宽度，并且第一部分的边缘不具有界面，因为结合部在第一基材与第二基材之间提供了连续过渡；
30.图9是作为结合图2和3所提到的条带的取代，设置在图2的第二基材上方的吸收材料层的透视图；
31.图10是根据图1的方法的任选的先前步骤，用于形成图2和3的条带的吸收材料层
的第三激光能烧蚀部分的透视图，该图例示了吸收材料的区域仍保留在第二基材上并且在条带的各侧的侧旁，并且条带随后将扩散以在第一基材与第二基材之间形成结合部，由此建立如图4所示但是还包括在结合部侧旁的吸收材料区域的工件；
32.图11是产生高能量强度焦线的第二激光能的截面图，该第二激光能延伸通过图10中提到的工件的厚度，即，结合部设置在吸收材料的区域之间，该图例示了具有近似贝塞尔光束分布的第二激光能，并且该近似贝塞尔光束分布的入射在结合部上的直径小于吸收材料的区域之间的距离，因此，吸收材料的区域不干扰产生通过工件的断裂线的焦线的形成；
33.图12是包含图1方法的原理的制造液体透镜的方法流程图；
34.图13是具有多个通孔的中间基材以及设置在中间基材的顶表面和底表面上的导电涂层的透视图；
35.图14是通过图13的线xiv-xiv截取的截面图，该图例示了导电涂层覆盖中间基材的顶表面、底表面和通孔表面；
36.图15是根据图12的方法的步骤，烧蚀激光能从中间基材的顶表面移除导电涂层的部分的透视图，该图例示了产生导电涂层的顶部条带的被移除部分，其形成了围绕中间基材的周界延伸并且在各个通孔之间的栅格。
37.图16是根据图12的方法的另一步骤，烧蚀激光能从中间基材的底表面移除导电涂层的部分的透视图，该图例示了产生导电涂层的底部条带的被移除部分，其以与顶部条带相同的图案形成了围绕中间基材的周界延伸并且在各个通孔之间的栅格；
38.图17是通过图16和图17的线xvii-xvii截取的截面图，该图例示了在中间基材的顶表面和底表面二者上的导电涂层的被移除部分，以及与底部条带重叠的顶部条带，该底部条带和顶部条带通过中间基材的厚度分离；
39.图18是根据图12的方法的其他步骤，放置在中间基材的底表面下方的底部基材，放置在中间基材的顶表面上方的顶部基材，以及投射在顶部条带上的结合激光能的透视图；
40.图19是结合激光能已经造成顶部条带和底部条带扩散并且分别建立了顶部结合部和底部结合部之前的某个时刻，通过图18的线xix-xix截取的截面图，该图例示了在中间基材上方的顶部基材，在中间基材下方的底部基材，以及宽度比底部条带的宽度大的顶部条带；
41.图20是结合激光能已经造成顶部条带和底部条带扩散并且分别建立了顶部结合部和底部结合部，并因此形成了液体透镜阵列之后，通过图18的线xix-xix截取的截面图，该图例示了顶部结合部和底部结合部形成了围绕液体透镜阵列的周界的密封边缘，该密封边缘随着顶部基材、中间基材和底部基材的边缘连续；
42.图21是根据图12的方法的另一步骤，投射在液体透镜阵列上并通过液体透镜阵列的相邻液体透镜之间的顶部结合部和底部结合部的诱导吸收激光能的透视图；
43.图22是通过图21的线xxii-xxii截取的截面图，该图例示了已经建立了断裂线的诱导吸收激光能，该断裂线在两个相邻的液体透镜之间垂直通过液体透镜阵列，并且断裂线延伸通过顶部基材、顶部结合部、中间基材、底部结合部和底部基材；
44.图23是在诱导吸收激光能已经建立了一系列断裂线之后，液体透镜阵列的透视图，所述一系列断裂线在液体透镜阵列中的各相邻液体透镜之间形成轮廓；
45.图24是在诱导吸收激光能刚好产生通过液体透镜阵列的其中一个断裂线之前，图22的区域xxiv的概念图，该图例示了某导电涂层的剩余区域，其侧向毗邻顶部条带但是分开一定的距离，该距离大于诱导吸收激光能的近似贝塞尔光束分布的直径，因此不会干扰从重聚焦点到底部结合部重聚焦的焦线的形成，该图还例示了某导电涂层的剩余区域，其侧向毗邻底部条带但是分开一定的距离，该距离大于诱导吸收激光能的近似贝塞尔光束分布的直径，因此不会干扰从重聚焦点到液体透镜阵列的相对表面重聚焦的焦线的形成；
46.图25是根据图12的方法的另一步骤，已经从透镜阵列分离的液体透镜的透视图，该图例示了沿着轮廓从液体透镜阵列分离的液体透镜，所述轮廓在相邻的液体透镜之间通过一系列断裂线形成；并且
47.图26是通过图25的线xxvi-xxvi截取的截面图，该图例示了从液体透镜阵列分离的液体透镜包括腔体，该腔体容纳第一液体和第二液体，并且顶部结合部和底部结合部形成了沿着边缘的连续密封部。
具体实施方式
48.下面详细说明本优选实施方式，这些优选实施方式的实例在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。
49.如所提到的，需要制造液体透镜和其他工件的快速且稳健的方法。以下描述满足了需要，这通过下述进行：使用激光过程来扩散设置在基材各层之间的吸收材料(例如，导电涂层)，并由此在基材各层之间形成结合部以建立液体透镜阵列，每个液体透镜被基材之间的结合部气密性密封。设置在基材各层之间的导电涂层的表面区域的至少一部分通过激光过程扩散以在基材各层之间形成结合部，出于功能方面的原因，该表面区域通常将在每个液体透镜中最大化。随后的激光过程沿着轮廓产生一系列断裂线，该一系列断裂线通过将基材各层结合起来的结合部，以促进从阵列分离出各个液体透镜。然而，包含扩散的导电涂层的结合部可光学中断激光能并且阻碍断裂线的建立。为了最大程度地减少该中断，采用近似贝塞尔光束，其允许激光能在基材各层内的结合部之间和下方重新聚焦。但是，近似贝塞尔光束的直径比结合部宽，如果不考虑，剩余的导电涂层也可干扰近似贝塞尔光束并阻止激光能在结合部之间和结合部下方重新聚焦。因此，在基材各层分层之前，使用另一个激光过程，以在导电涂层将如上所述扩散以在基材之间形成结合部的导电涂层区段附近(例如，在其相对的面上)移除部分的导电涂层。被移除部分在剩余的导电涂层之间产生了光学透明路径(例如，导电涂层的条带)，以及结合部，所述结合部供上述近似贝塞尔光束传输并因此将激光能重新聚焦在结合部之间和下方以形成足够的断裂线，从而允许从阵列分离出液体透镜。导电涂层的部分的区段化允许使用快速激光结合和分离过程，同时使液体透镜中保留的导电涂层的表面区域最大化。
50.在基材之间形成结合部的方法
51.现在参考图1-4，在此描述了在第一基材14与第二基材16之间形成结合部12以及操纵结合部12的新方法10的实施方式。在步骤18处，方法10包括：将第一激光能20发射到位于第一基材14与第二基材16之间的吸收材料的条带26的长度22和宽度24上。发射第一激光能20直到吸收材料的条带26扩散到第一基材14和第二基材16中，由此得到在第一基材14与第二基材16之间的结合部12。结合部12因此形成了工件28，其中，第一基材14通过结合部12
结合到第二基材16。结合部12具有长度30和厚度32。结合部12的长度30和宽度32至少近似于造成条带26扩散到第一基材14和第二基材16中之前，条带26的长度22和宽度24。
52.第一基材14和第二基材16可以是相同、相似或不同的基材。正如下文关于液体透镜所述的方法10的实施方式，第一基材14和第二基材16均可以是玻璃基材，并且结合部12因此形成玻璃间结合。在方法10的其他实施方式中，第一基材14可以是玻璃，而第二基材16是塑料或陶瓷，因此允许玻璃与塑料的结合或玻璃与陶瓷的结合，这视情况而定。
53.激光器34发射第一激光能20。第一激光能20在离开激光器34之后首先遇到入射表面36。在所例示的实施方式中，第一基材14提供了入射表面36。第一激光能20具有波长，并且第一基材14和第二基材16中的至少一者(其取提供入射表面36的)对第一激光能20的波长基本透明。对于“基本透明”的基材，基材在该选定波长下透射大于50％(例如，大于55％、大于60％、大于65％、大于70％、大于75％、大于80％、大于90％、大于95％、或大于99％)的入射第一激光能20通过基材。在实施方式中，第一激光能20可以高斯激光束分布形式来提供。
54.吸收材料的条带26对第一激光能20的波长基本上不透明。更确切来说，吸收材料的条带26对第一激光能20的波长基本上不透明或者阻挡第一激光能20的波长。对于“基本不透明”，吸收材料吸收或反射(例如，不透射)大于50％(例如，大于55％、大于60％、大于65％、大于70％、大于75％、大于80％、大于90％、大于95％、或大于99％)的入射的第一激光能20。因此，吸收材料的条带26使透射率从提供入射表面36的第一基材14和第二基材16中的任一者发生改变，并且导致第一激光能20的吸收。在实施方式中，在第一激光能20投射吸收材料的条带26之后，吸收材料的条带26继续从第一激光能20吸收能量直到形成等离子体以及吸收材料的条带26的温度升高到扩散温度。此外，随着吸收材料的条带26的温度因吸收第一激光能20而升高，分别在条带26上方和下方的第一基材14和第二基材16的交界表面38、40的温度也升高并且软化。假设吸收材料的条带26具有扩散到第一基材14和第二基材16中的亲和力，则吸收材料的条带26扩散到第一基材14和第二基材16中。这种吸收材料的条带26扩散到第一基材14和第二基材16中使得在第一基材14与第二基材16之间建立了结合部12。在吸收材料的条带26扩散时，等离子体坍塌，并且第一基材14和第二基材16的软化区域融合在一起形成结合部12。在另一些实施方式中，吸收材料的条带26继续从第一激光能20吸收能量并因此使得温度升高，这造成第一基材14的交界表面38和第二基材16的交界表面40熔化，并且吸收材料扩散到熔化的交界表面38、40中，从而建立了结合部12。在实施方式中，在第一基材14和第二基材16均是玻璃基材的情况中，吸收材料的条带26的扩散温度高于第一基材14和第二基材16的第一转变温度。侧向远离吸收材料的条带26的第一基材14和第二基材16的部分的温度不升高并保持在室温，因此不形成结合部12。
55.在实施方式中，结合部12对第一激光能20的波长至少基本透明，但是相比于提供入射表面36的第一基材14和第二基材16中的任一者，其对第一激光能20的波长的透明性更小。在实施方式中，不提供入射表面36的第一基材14和第二基材16中的任一者对第一激光能20的波长也基本上透明。在这样的实施方式中，第一激光能20传输通过提供入射表面36的第一基材14和第二基材16中的任一者，然后与吸收材料的条带26相互作用，接着加热条带26直到条带26扩散到第一基材14和第二基材16中。第一激光能20接着传输通过不提供入射表面36的第一基材14或第二基材16中的另一者，并且通过相对的表面48离开。因此，在与
吸收材料的条带26相互作用之前，第一激光能20所穿透的第一基材14或第二基材16中的任一者至少对第一激光能20的波长基本透明。在实施方式中，第一基材14和第二基材16对于第一激光能20的波长均至少基本上透明。在这些实施方式中，用第一激光能20建立结合部12是自动调整的，因为在吸收材料的条带26扩散到第一基材14和第二基材16中之后，第一激光能20传输通过第一基材14、结合部12和第二基材16而不进一步加热。第一激光能20离开第二基材16。提供入射表面36的第一基材14或第二基材16的透射率越低，被吸收的第一激光能20越多。该吸收的第一激光能20可造成开裂并且可防止吸收材料的条带26扩散(并因此阻止建立结合部12)。
[0056]“吸收材料”是充分吸收第一激光能20以扩散到第一基材14和第二基材16中的任何材料。在实施方式中，吸收材料的条带26包括金属、半导体或陶瓷材料。吸收材料的条带26可沉积到第一基材14的交界表面38和/或第二基材16的交界表面40上。交界表面38、40面向彼此，并且在一些实施方式中，在不存在条带26的情况下彼此接触。
[0057]
如图2-4所示的实施方式中，吸收材料的条带26可作为条带26自身施加于交界表面38、40中的任一者。条带26的宽度以及因此得到的结合部12的宽度32可以为约0.001μm至350μm或更大不等。在实施方式中，条带26的宽度24和结合部12的宽度32在5μm至350μm之间，例如在10μm至100μm之间。吸收材料的条带26具有厚度42，在一些实施方式中，该厚度为至少1nm。包括来自条带26的扩散材料的结合部12可具有厚度44(参见图5)，该厚度比先前的条带26厚，并且可以是微米分数到几微米不等。由结合部12得到的工件28具有厚度46，该厚度定义为入射表面36与相对的表面48之间的最短直线距离。
[0058]
激光器34将第一激光能20发射到条带26的长度22上，这或者通过移动条带26(与条带26被设置在其之间的第一基材14和第二基材16一起移动)同时激光器34保持静止，或者通过沿着条带26的长度22移动第一激光能20同时条带26(连同条带26被设置在其之间的第一基材14和第二基材16)保持静止。例如，移动平台(未示出)将满足步骤18，该移动平台提供了对条带26连同条带26被设置在其之间的第一基材14和第二基材16的x轴、y轴和任选的z轴的控制，同时支承固定就位的激光器34以及任何对准光学器件。替代性的实施方式可以采用静止的保持固定装置用于条带26连同第一基材14和第二基材16，但是平移激光器34或第一激光能20通过光学装置，例如采用f-θ透镜的扫描仪。关于方法10的步骤18的更多细节在第9,492,990b2号美国专利中有所阐述，该文献全文通过引用纳入本文。
[0059]
建立通过第一基材、结合部和第二基材的断裂线
[0060]
现在参考图1和5，在步骤50，方法10还包括：发射第二激光能52，该第二激光能52在结合部12处通过工件28，以得到通过结合部12、第一基材14和第二基材16的断裂线54。与工件28相互作用的第二激光能52具有近似贝塞尔光束56的分布。入射在结合部12上的近似贝塞尔光束56具有直径58，其大于结合部12的宽度32。
[0061]
激光器60产生具有某波长的第二激光能52。对第二激光能52的波长进行选择，以使得第一基材14和第二基材16对第二激光能52的波长至少基本透明。示例性的波长包括266nm、355nm、532nm和1064nm。
[0062]
在实施方式中，第二激光能52以小于或等于100皮秒的超短脉冲来提供。在一些实施方式中，各个脉冲的脉冲持续时间在大于约1皮秒至小于约100皮秒之间的范围内，例如大于约5皮秒且小于约20皮秒，并且各个脉冲的重复率可以在约1khz至4mhz的范围内，例如
在约10khz至650khz的范围内。
[0063]
在实施方式中，除了以上文提及的各脉冲重复率进行单一脉冲操作，也可以具有两个脉冲或更多个脉冲(例如，3个脉冲、4个脉冲、5个脉冲、10个脉冲、15个脉冲、20个脉冲或更多个脉冲)的脉冲串来产生脉冲，在脉冲串中的各个脉冲之间通过持续时间分开，该持续时间例如在约1纳秒至约50纳秒的范围内，例如，10至30纳秒，例如，约20纳秒，并且脉冲串重复频率在约1khz至约200khz的范围内。脉冲串的产生或产生脉冲串是激光操作的一种类型，其中脉冲的发射不是均匀且稳定的流的形式而是密集的脉冲簇形式。在实施方式中，在工件28处测得的每个脉冲串的平均激光功率为每毫米的工件28的厚度大于40微焦，例如，40微焦/mm至2500微焦/mm，或者500微焦/mm至2250微焦/mm。
[0064]
近似贝塞尔光束56分布将第二激光能52聚集成高纵横比焦线62，该高纵横比焦线62透过工件28的厚度46。在图5中，焦线62是椭圆形状的高能量密度区域，并且具有长度和直径，所述长度定义为会聚点64与发散点66之间的距离，所述直径以点线为中心。工件28的入射表面36与焦线62垂直对准。焦线62与工件28的厚度46重叠。换言之，工件28的厚度46在会聚点64与发散点66之间。在实施方式中，会聚点64在工件28的入射表面36的上方，而发散点66在工件28的相对表面48的下方。
[0065]
就长度大于直径而言，焦线62具有高纵横比。由于焦线62的高纵横比，第二激光能52产生了断裂线54，其延伸通过入射表面36，通过厚度46，并且通过工件28的相对表面48。在焦线62的高能量密度的体积范围内，第一基材14、结合部12和第二基材16被改性以通过非线性作用建立断裂线54。虽然第一基材14和第二基材16对第二激光能52的波长基本透明，但是焦线62内的高能量密度造成在这些基材中具有多光子吸收(mpa)。mpa是频率相同或不同的两个或更多个光子的同时吸收，其将分子从一种状态(通常是基态)激发到能量更高的电子态(即电离)。所涉及的分子的低能态与高能态之间的能量差等于两个光子的能量总和。mpa也被称为诱导吸收，其可以是例如比线性吸收弱几个数量级的二阶或三阶过程(或更高阶过程)。其与线性吸收的不同之处在于，二阶诱导吸收的强度可以例如与光强度的平方成比例，因此其是非线性光学过程。重点注意的是，若没有这种高光学强度，非线性吸收不起动。低于该强度阈值，第一基材14和第二基材16对第二激光能52基本透明并且保持处于它们的原始状态。原则上，断裂线54可通过单个脉冲形成，如果必要，可以使用额外的脉冲来增加受影响区域(深度和宽度)的扩展。
[0066]
在实施方式中，焦线62的长度在约0.1mm至约10mm或约0.5mm至约5mm的范围内，例如，约1mm、约2mm、约3mm、约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、或约9mm，或者在约0.1mm至约1mm的范围内。在实施方式中，断裂线62的平均光斑直径在约0.1微米至约5微米的范围内。
[0067]
断裂线54是垂直取向的，即，至少近似垂直于入射表面36延伸通过工件28。断裂线54在入射表面36处具有开口68，在实施方式中，该开口的直径为约1微米。断裂线54具有内直径(在工件28的厚度46内)。例如，在本文所述的一些实施方式中，断裂线54的内直径小于500nm，例如，小于400nm，以及小于300nm。在另一些实施方式中，断裂线54的内直径大于100nm。
[0068]
在实施方式中，为了提供形成高纵横比焦线62的近似贝塞尔光束56的分布，激光器60发射具有高斯激光束70的第二激光能52，并且轴棱锥透镜72将高斯激光束70分布操纵成近似贝塞尔光束56分布。例如，轴棱锥透镜72是圆锥切割透镜，其具有指向入射表面36的
顶点74和角α(例如，10
°
)。
[0069]
存在其他方式来造成第二激光能52发射，或者将第二激光能52操纵成形成高纵横比焦线62的分布，例如，艾里(airy)透镜、环状发射、球面透镜和衍射元件。也可以改变第二激光能52的脉冲持续时间(皮秒、飞秒等)和波长(ir、绿光、uv等)，只要达到足够的光学强度以通过非线性吸收产生通过工件28的断裂线54即可。优选地，产生第二激光能52的激光60是脉冲串激光，其允许通过调整给定脉冲串中的脉冲数目而随着时间控制能量沉积。
[0070]
近似贝塞尔光束56分布比高斯光束70分布衍射得显著更慢(例如，光束56分布可以在几百微米或毫米的范围而不是几十微米或更小的范围保持单微米的光斑尺寸)。因此，从会聚点64到发散点66的高能量强度的长度超过工件28的厚度46对于近似贝塞尔光束56分布来说是可行的，但是对于高斯光束70分布来说通常不可行。在从会聚点64到发散点66的焦线62对于工件28的厚度46来说太长的情况中，其他透镜(例如，对离开轴棱锥透镜72的高斯光束70分布进行聚焦的聚焦透镜，或者准直透镜和聚焦透镜的组合)可操作离开轴棱锥透镜72的高斯光束70分布，以具有更适合工件28的厚度46的更短的焦线62(从会聚点64到发散点66)。
[0071]
由于焦线62中的高能量密度，因此第二激光能52的电磁场与工件28的非线性相互作用被传递给第一基材14、结合部12和第二基材16，以有效地形成断裂线54。然而，重要的是，实现了在激光能密度不高的工件28的区域(例如在焦线62旁侧的工件28的空间)中，工件28对第二激光能52基本上透明，并且不具有将第二激光能52转移给工件28的机制。结果，当第二激光能52的强度低于非线性阈值时，工件28不发生变化。
[0072]
如上所述，远离焦线62的第二激光能52的强度不够强而不能造成多光子吸收，因此不能在工件28中建立额外的缺陷。类似地，相比于第一基材14和第二基材16而对第二激光能52不那么透明的结合部12在中断区76中中断第二激光能52，所述中断区76在第二激光能52的总传输方向上从结合部12延伸向相对表面48。例如，结合部12对第二激光能52不是基本上透明的和/或基本上不透明的。在该中断区76内，焦线62畸变并且不那么强。换言之，结合部12对第二激光能52产生了光学畸变，其降低了焦线62的质量。如果不考虑中断区76，则建立的断裂线54可以不会完全延伸通过工件28的厚度46。例如，断裂线54可能仅从入射表面36延伸通过第一基材14而到达结合部12，并且该断裂线54(不延伸通过结合部12或第二基材16)将阻碍如下所述的后续工件28的各部分的断裂和分离。
[0073]
直径58(勿与焦线62的直径混淆)大于(宽于)结合部12的宽度32的近似贝塞尔光束56分布最大程度地减小了结合部12所造成的中断区76的尺寸和不利影响。由于入射在结合部12上的近似贝塞尔光束56的直径58比结合部12的宽度32宽，因此近似贝塞尔光束56能够在中断区76的端部(其位于重聚焦点78处)与发散点66之间完全重新聚焦成非中断的焦线62。这是因为近似贝塞尔光束56不是产生单个焦点，而是沿着焦线62，针对贝塞尔光束56不同光线产生一系列焦点。焦线62在重聚焦点78与发散点66之间的重新聚焦包括了从重聚焦点78到相对表面48的第二基材16的一部分厚度。那么，总而言之，近似贝塞尔光束56从会聚点64出发，通过第一基材14的厚度到达结合部12，并且从重聚焦点78出发通过第二基材16的一部分厚度而到达相对表面48而完全聚焦成焦线62。入射在结合部12上的近似贝塞尔光束56分布的直径58相对于结合部12的宽度32越大，与重新聚焦的非中断焦线62重叠的从重聚焦点78到相对表面48的第二基材16的厚度越大。与从重聚焦点78到发散点66的重新聚
焦、非中断的焦线62重叠的从重聚焦点78到相对表面48的第二基材16的厚度越大，第二激光能52所产生的通过工件28的断裂线54的质量越高，所述通过工件28包括通过结合部12和中断区76。
[0074]
建立一系列断裂线
[0075]
现在另外参考图6和7，在步骤80中，方法10还包括沿着结合部12的长度30重复步骤50，以建立通过工件28的厚度46(包括通过结合部12)的断裂线54的系列82。一般来说，断裂线54的系列82促进了在断裂54之间形成通过工件28的厚度46的裂纹，并且该裂纹促进了沿着结合部12将工件28分成单独件。系列82中的断裂线54一般间隔0.1μm至20μm的距离84，例如，1μm至15μm，例如3μm至12μm，例如，5μm至10μm。在另一些实施方式中，距离84为0.5μm至15μm、或3μm至10μm、或0.5μm至3.0μm、或0.5μm至1.0μm。相邻断裂线54之间的合适距离由工件28的第一基材14和第二基材16的性质决定，例如，促进裂纹在断裂线54之间扩展的内部张力。断裂线54标示了期望的形状，并且建立了裂纹扩展并因此分离工件28的阻力最小的路径，如下文将进一步所述的。
[0076]
断裂线54的系列82形成了图案遵循结合部12的长度30的轮廓86，使得系列82中的每条断裂线54延伸通过结合部12。在所例示的实施方式中，结合部12是直的，因此断裂线54的系列82的轮廓86也是直的。然而，在另一些实施方式中，结合部12沿着其长度30是弯曲的，并且断裂线54的系列82的轮廓86也是弯曲的。在两个维度而不是例如一个维度上使工件28或第二激光能52中的任一者相对于另一者平移可产生弯曲轮廓86。
[0077]
一般来说，提供第二激光能52的可获得的激光功率越高，工件28中的轮廓86形成得越快。激光功率等于激光的脉冲串能量乘以脉冲串重复频率(重复率)。例如，以0.4m/秒的速度形成断裂线54的系列82，并且断裂线54之间的距离84为3μm将需要至少5瓦特的激光。
[0078]
然而，应注意，增加激光脉冲能或减小断裂线54之间的距离54并不总是使轮廓86分离(在后续步骤中，下文有所描述)得更好或者具有改进的边缘质量的条件。如果断裂线54之间的距离84太小(例如，《0.1微米，在一些示例性实施方式中《1μm，或者在一些实施方式中《2μm)，则可能抑制附近的后续断裂线54的形成，并且常可妨碍在轮廓86处分离工件28，而且还可能在工件28中导致不期望的微开裂增加。如果距离84太长((》50μm，在一些工件中》25μm或者甚至》20μm)，则可能发生不可控的开裂而不是沿着断裂线54的系列82开裂)。用于形成每个断裂线54的脉冲串能太高(例如，》2500μj/脉冲串，在一些实施方式中》500μj/脉冲串)可造成已经形成的轮廓86的部分熔化和再形成，这将抑制工件28的分离。因此，在实施方式中，脉冲串能量《2500μj/脉冲串，例如，≦500μj/脉冲串。再者，使用过高的脉冲串能量可导致形成极大且产生瑕疵的微裂纹，这降低了分离后的边缘强度。太低的脉冲串能量(《40μj/脉冲串)可能导致断裂线54之间不明显开裂，这妨碍或阻止了沿着轮廓86分离工件28。
[0079]
沿着轮廓分离工件
[0080]
现在另外参考图8，在任选的步骤88中，方法10还包括：沿着轮廓86将工件28的第一部分90与工件28的第二部分92分离。一旦沿着轮廓86形成了断裂线54的系列82，如果工件28具有足够的内应力，则裂纹将沿着轮廓86在断裂线54之间扩展，并且工件28将被分离成第一部分90和第二部分92。在这种情况中，没有二次分离过程，例如，需要由例如co2激光
器产生的弯曲应力或张力/弯曲力来分离工件28。
[0081]
在实施方式中，如果工件28缺少足够的内应力来沿着轮廓86在断裂线54之间引发裂纹，那么沿着轮廓86将工件28的第一部分90与工件28的第二部分92分离包括：在轮廓86之上或周围向工件28施加机械或热应力。轮廓86之上或周围的机械应力产生了张力，该张力沿着轮廓86将第一部分90与第二部分92拉开，并且使仍然结合在一起的工件28的区域沿着轮廓86破裂。机械应力可通过使用断裂钳手动施加，用手或其他专用工具弯曲工件28来施加，或者通过产生足够张力以沿着轮廓86引发和扩展分离的任何方法来施加。
[0082]
类似地，热源可在每个断裂线54周围建立热应力，并因此造成工件28在沿着轮廓86的位置处于张力以及沿着轮廓86诱导分离。在实施方式中，将工件28置于室中，例如炉中，以产生工件28的整体加热或冷却，这种加热或冷却造成热应力，以沿着轮廓86分离第一部分90和第二部分92。但是，这种过程可能很慢。在另一些实施方式中，可使用一些其他激光能来产生热应力以分离工件。例如，后续沿着轮廓86或在轮廓86附近通过co2激光产生了热应力，其沿着轮廓86分离工件28。任选的co2激光分离例如通过在10.6微米下发射的散焦连续波(cw)激光来实现并且功率通过控制其占空度来调整。使用聚焦变化(即，散焦到聚焦光斑尺寸(包括聚焦光斑尺寸)的范围)，以通过改变光斑尺寸来改变诱导热应力。散焦激光束包括产生的光斑尺寸大于约为激光波长尺寸的最小衍射限制光斑尺寸的那些激光束。例如，光斑尺寸为1mm至20mm，例如，1mm至12mm、3mm至8mm、或约7mm、2mm和20mm的co2激光光斑尺寸可用于co2激光，例如，与10.6μm波长的co2激光一起使用。还可以使用发射波长也被工件28吸收的其他激光，例如，在9-11微米范围中发射波长的激光。在这样的情况中，可以使用功率水平在100瓦特至400瓦特之间的co2激光，并且可以使光束沿着轮廓86或在轮廓86附近以50-500mm/秒的速度扫描，这产生了足以诱导分离的热应力。在规定范围内选择的确切功率水平、光斑尺寸和扫描速度可以取决于所用的材料，工件28的厚度46，热膨胀系数(cte)和弹性模量，因为所有这些因素均影响在给定空间位置处，特定速率的能量沉积所赋予的热应力的量。如果光斑尺寸太小(即，《1mm)，或者co2激光功率太高(》400w)，或者扫描速度太慢(小于10mm/秒)，则工件28可能被过分加热，从而在工件28中产生烧蚀、熔化或热致裂纹，这是不期望的，因为它们将降低第一部分90和第二部分92的边缘强度。优选地，co2激光束扫描速度》50mm/秒，以便诱导有效且可靠的部件分离。然而，如果co2激光所产生的光斑尺寸过大(》20mm)，或者激光功率过低(《10w，或者在一些情况中《30w)，或者扫描速度太高(》500mm/秒)，则发生不充分的加热，这导致热应力太低而不能诱导分离。在co2光斑通过给定位置后，将非常迅速(小于1秒)地发生沿着轮廓86的分离，例如，在100毫秒内，在50毫秒内，或者在25毫秒内。关于断裂线54的系列82的形成，轮廓86，以及第一部分90和第二部分92的分离的更多内容可从第9,850,160b2号美国专利中获得，该专利通过引用全文纳入本文。
[0083]
在分离后，第一部分90和第二部分92各自包括第一基材14，第二基材16，以及来自分离第一部分90和第二部分92之前的工件28的结合部12的宽度32的一部分94a、94b。例如，如果在步骤88之前的工件28的结合部12的宽度32为10μm，则在步骤88之后在第一基材14中的宽度32的部分94a可以是5μm，并且在步骤88之后在第二基材16中的宽度32的部分94b可以是5μm。
[0084]
从工件28中分离出的第一部分90具有一个或多个边缘96a,96b,
…
96n。该一个或
多个边缘96a,96b,
…
96n形成了围绕第一部分90的周界。该一个或多个边缘96a,96b,
…
96n可以至少近似垂直于入射表面36和相对的表面48。所述一个或多个边缘96a,96b,
…
96n中的至少一个边缘包括第一基材14与第二基材16之间的结合部12的至少一部分。例如，第一基材14与第二基材16之间的结合部12与第一基材14和第二基材16一起是边缘96a的部分。虽然对于所例示的第一部分90，结合部12仅沿着边缘96a存在，但是结合部12也可沿着边缘96b，以及所述一个或多个边缘96a,96b,
…
96n中的任何边缘96存在，这取决于条带26以及随后的结合部12的长度形状，所述结合部12在先前步骤18中由条带26制造。在实施方式中，如下文更完整详述，结合部12围绕第一基材14的周界是连续的，即，围绕全部边缘96a,96b,
…
96n是连续的，这密封了第一基材14与第二基材16之间的界面。
[0085]
用于由大的吸收材料层形成条带的第三激光能
[0086]
现在另外参考图9和10，方法10任选地还包括：在步骤98处，将第三激光能100发射到位于第一基材14或第二基材16的任一者上的吸收材料层102上，以移除吸收材料的部分104而形成吸收材料的条带26。不同于将吸收材料作为条带26本身沉积在例如第二基材16的交界表面40(在相对表面48的对面)上，条带26可由先前施加于第二基材16的交界表面40的更大的吸收材料层102来形成。激光106则可发射第三激光能100来烧蚀层102的部分104(虚影示出)。足以烧蚀层102的部分104的第三激光能100取决于吸收材料。被移除部分104将吸收材料的条带26留在第二基材16的交界表面40上。该步骤98可在步骤18之前进行，并且在通过步骤98形成条带26之后，第一基材14可位于第二基材16的上方，且条带26在第一基材14与第二基材16之间以准备在步骤18中形成结合部12。将吸收材料层102施加于第一基材14的交界表面38而不是第二基材16的交界表面40，并且随后从中烧蚀以形成条带26。
[0087]
虽然被移除部分104描述为通过激光烧蚀以留下吸收材料的条带26来描述，但是本公开中包括其他实施方式。例如，在一些实施方式中，被移除部分104通过蚀刻、光刻、机械移除或移除一部分吸收材料的另一种合适过程来移除。在一些实施方式中，吸收材料在施加期间图案化，以使得条带26被施加在被移除部分104之间(例如，通过施加之前的印刷、掩模，或者另一种合适的图案化过程)。
[0088]
在实施方式中，在形成吸收材料的条带26之后，初始沉积的吸收材料层102的第一区域108a仍位于第一基材14与第二基材16之间(例如，在第二基材16的交界表面40上)并且在条带26的旁侧。此外，初始沉积的吸收材料层102的第二区域108b仍位于第一基材14与第二基材16之间(例如，在第二基材16的交界表面40上)，而且也在条带26的旁侧，但是在与第一区域108相对的条带26的一侧。如果层102已经初始沉积到第一基材14的交界表面38上，则同样的构思也适用。在根据上述步骤18，使条带26扩散以在第一基材14与第二基材16之间形成结合部12之后，吸收材料的第一区域108a和第二区域108b仍在第一基材14与第二基材16之间。如下文进一步所述，吸收材料的第一区域108a和第二区域108b可以是导电的，并且在工件28的最终应用中起功能性用途。
[0089]
现在另外参考图11，在实施方式中，保留在条带26旁侧以及因此保留在结合部12旁侧的第一区域108a和第二区域108b在步骤50的产生断裂线54期间不干扰近似贝塞尔光束56。例如，吸收材料层102的被移除部分104在条带26的相对侧上限定了清除或开放的区域并因此限定了结合部12，近似贝塞尔光束56的部分可通过该结合部12以形成期望的焦线62，如本文所述。因此，形成如本文所述的被移除部分104能够形成如本文所述的断裂线54
的系列82，尽管存在条带12和/或结合部12(例如，同样如本文所述在工件28的周界处)。如果第一区域108a和第二区域108b中的任何一者或两者会干扰近似贝塞尔光束56，则从会聚点64到发散点66，所得到的焦线62将不同于期望的焦线62，因此可能不足以造成断裂线54通过工件28。此外，所得到的焦线62在由结合部12造成的中断区76之后，从重聚焦点78到发散点66，所得到的焦线62可能不能重新形成。
[0090]
在步骤18之前，第一区域108a和第二区域108b通过距离110分离，并且条带26位于第一区域108a与第二区域108b之间。在步骤18，条带26扩散并且形成结合部12。结合部12因此位于留在第一基材14与第二基材16之间的吸收材料的第一区域108a与第二区域108b之间的距离110以内。由于第一区域108a和第二区域108b均不干扰从会聚点64到发散点66的焦线62(并因此产生焦线54)，因此，第一区域108a和第二区域108b之间的距离110可至少大于与第一区域108a而非第二区域108b所限定的入射平面相交的近似贝塞尔光束56的直径58。在实施方式中，距离110在200μm至300μm之间。入射平面是假想平面，其从最靠近工件28的入射表面36的第一区域108a的表面112所提供的平面延伸到最靠近入射表面36的第二区域108b的表面112b所提供的平面。如果第一区域108a和第二区域108b距离结合部12的宽度32的中心等距且焦线62居中通过结合部12，并且如果第一区域108a与第二区域108b之间的距离110至少大于近似贝塞尔光束56的直径58，那么吸收材料的第一区域108a和第二区域108b均不会干扰近似贝塞尔光束56在重聚焦点78与发散点66之间形成焦线62。在任何其他情形中，距离110可以更大。在实施方式中，距离110比直径58大1％。在另一些实施方式中，距离110比直径58大5％、或10％、或15％、或1％至5％、或1％至10％、或1％至15％。由于吸收材料层102的被移除部分104在步骤98中通过第三激光能100被烧蚀，因此可以控制并最大程度地减小剩余的吸收材料的第一区域108a与第二区域108b之间的距离110，以及它们与条带26的相等间距，以使剩余的第一区域108a和第二区域108b最大化但不会干扰近似贝塞尔光束56。在一些实施方式中，近似贝塞尔光束56在工件28的入射表面36处具有直径114，其大于留在第一基材14与第二基材16之间的吸收材料层102的第一区域108a与第二区域108b之间的距离110。在实施方式中，工件28是液体透镜阵列。在实施方式中，工件是微机电系统(“mems”)装置、微流体装置或者可使用晶片制造工艺制造的其他类型装置的阵列。
[0091]
使用上述方法的原理制造液体透镜的方法
[0092]
现在参考图12、13、15-17、25和26，其描述了制造工件28的方法200。为了提供描述环境，在描述方法200时所示的工件28是液体透镜202。但应理解，在另一些实施方式中，用该方法200制造的工件28是微流体装置。在该方法200的其他实施方式中，所制造的工件28是mems或者使用晶片制造过程制造的其他类型的装置。
[0093]
用于该方法200的中间基材204具有顶表面206、底表面208和多个通孔210(也被称为孔洞)，该多个通孔210提供了从顶表面206延伸到底表面208的多个通孔表面212。中间基材204可包括金属、聚合物、玻璃、陶瓷和/或玻璃陶瓷组合物。在实施方式中，中间基材204对上述第一激光能20和第二激光能52基本透明，所述第一激光能20在下文中被称为结合激光能214，所述第二激光能52在下文中被称为诱导吸收激光能216。在所例示的实施方式中，中间基材204是包含玻璃组合物的玻璃基材。类似于上述吸收材料的导电涂层218已经被施加并覆盖顶表面206、底表面208和多个通孔表面212。在一些实施方式中，导电涂层218以在顶表面206处形成导电涂层218的顶部条带226的形式施加，所述顶部条带226与导电涂层
218的顶部区域228分离，所述顶部区域228相比于顶部条带226更靠近通孔210。类似地，在一些实施方式中，导电涂层218以在底表面208处形成导电涂层218的底部条带242的形式施加，所述底部条带242与导电涂层218的底部区域244分离，所述底部区域244相比于顶部条带226更靠近通孔210。
[0094]
现在具体参考图15-17，在另一些实施方式中，施加导电涂层218以覆盖中间基材204的顶表面206、底表面208和多个通孔表面212，但是在施加导电涂层218的期间不形成顶部区域228和底部区域244。在这种情况中，在步骤220处，方法200包括：移除设置在顶表面206处的导电涂层218的顶部部分224，以形成设置在顶表面206处的导电涂层218的顶部条带226。在实施方式中，步骤220包括：将烧蚀激光能222(根据上述方法10的第三激光能100)发射到设置在顶表面206处的导电涂层218上，以移除导电涂层218的顶部部分224，并因此形成设置在顶表面206处的导电涂层218的顶部条带226。顶表面206处的导电涂层218的顶部条带226侧向毗邻导电涂层218的顶部区域228设置，该顶部区域228相比于顶部条带226更靠近其中的一个通孔210，并且顶部区域228与顶部条带226通过距离378分离。例如，烧蚀激光能222对导电涂层218的顶部部分224a、224b进行烧蚀在被烧蚀的顶部部分224a、224b之间留下了导电涂层218的顶部条带226的部分，该部分标示为226a。顶部条带226的该部分226a在通孔210a、210b之间延伸。烧蚀激光能222对导电涂层218的顶部部分224a、224b进行烧蚀还留下了导电涂层218的顶部区域228a、228b，相比于顶部条带226的这一部分226a，顶部区域228a、228b分别更靠近通孔210a、210b设置。顶部区域228a、228b因此等于上文结合方法10所述的第一区域108a和第二区域108b，在移除了被移除部分104之后，该第一区域108a和第二区域108b位于条带26的侧旁。顶部条带226的部分226a被设置在导电涂层218的两个顶部区域228a、228b之间。设置在导电涂层218的顶部区域228之间的顶部条带226具有宽度230。在实施方式中，宽度230在5μm至350μm之间，例如在10μm至100μm之间。
[0095]
又例如，烧蚀激光能222对导电涂层218的顶部部分224b进行烧蚀留下了导电涂层218的顶部条带226的一部分226b，该部分226b仅毗邻顶部区域228b。顶部条带226的该部分226b毗邻其中的一个通孔210b设置并且不在通孔210之间延伸。在例示的实施方式中，顶部条带226的该部分226b与中间基材204的边缘232相连。
[0096]
如在所例示的实施方式中那样，在顶表面206处被烧蚀激光能222移除的导电涂层218的顶部部分224包围每个通孔210。例如，被移除的顶部部分224a形成了包围通孔210a的正方形，并且被移除的顶部部分224b形成了包围通孔210b的正方形。被移除的顶部部分224a还包围在通孔210a周围的剩余的导电涂层218的顶部区域228a，并且被移除的顶部部分224b还包围在通孔210b周围的剩余的导电涂层218的顶部区域228b。作为对该步骤220的使用烧蚀激光能222来移除导电涂层218的顶部部分224的替代，可以使用基于光致抗蚀剂的掩模化技术(例如，光刻技术)或另一种合适的图案化技术。
[0097]
如在所例示的实施方式中那样，顶部条带226可因顶部条带226的各部分相交而形成栅格234。例如，顶部条带226的一部分226c和顶部条带226的一部分226d在相交位置236处相交。
[0098]
在施加导电涂层218以覆盖中间基材204的顶表面206、底表面208和多个通孔表面212但是在施加导电涂层期间不形成顶部区域228和底部区域244的上述情况中，方法200还包括：在步骤238，移除设置在底表面208处的导电涂层218的底部部分240，以形成设置在底
表面208处的导电涂层218的底部条带242。在实施方式中，步骤238包括：将烧蚀激光能222发射到设置在中间基材204的底表面208处的导电涂层218上，以移除导电涂层218的底部部分240，并因此在底表面208处形成导电涂层218的底部条带242。底表面208处的导电涂层218的底部条带242侧向毗邻导电涂层218的底部区域244设置，该底部区域244相比于底部条带242更靠近其中的一个通孔210，并且底部区域244与底部条带242通过距离380分离。例如，烧蚀激光能222对导电涂层218的底部部分240a、242b进行烧蚀在被烧蚀的底部部分240a、240b之间留下了导电涂层218的底部条带242的部分242a。底部条带242的该部分242a在通孔210a、210b之间延伸。烧蚀激光能222对导电涂层218的底部部分240a、240b进行烧蚀还留下了导电涂层218的底部区域244a、244b，相比于底部条带242的这一部分242a，底部区域244a、244b分别更靠近通孔210a、210b设置。底部条带242的部分242a被设置在导电涂层218的两个底部区域244a、244b之间。设置在导电涂层218的底部区域244之间的底部条带242具有宽度246。在实施方式中，底部条带242的宽度246在5μm至350μm之间，例如在10μm至100μm之间。在实施方式中，底部条带242的宽度246比顶部条带226的宽度230窄，即，顶部条带226的宽度230比底部条带242的宽度246宽。在实施方式中，顶部条带226的宽度230比底部条带242的宽度246宽小于5％。在另一些实施方式中，顶部条带226的宽度230比底部条带242的宽度246宽5％至10％，或者10％至20％，或者20％至30％，或者大于30％。
[0099]
又例如，烧蚀激光能222对导电涂层218的底部部分240b进行烧蚀留下了导电涂层218的底部条带242的一部分242b，该部分242b仅毗邻底部区域244b。底部条带242的该部分242b毗邻其中的一个通孔210b设置并且不在通孔210之间延伸。在例示的实施方式中，底部条带242的该部分242b与中间基材204的边缘232相连。
[0100]
如在所例示的实施方式中那样，在底表面208处被烧蚀激光能222移除的导电涂层218的底部部分240包围每个通孔210。例如，被移除的底部部分240a形成了包围通孔210a的正方形，并且被移除的底部部分240b形成了包围通孔210b的正方形。被移除的底部部分240a还包围在通孔210a周围的剩余的导电涂层218的底部区域244a，并且被移除的底部部分240b还包围在通孔210b周围的剩余的导电涂层218的底部区域244b。作为对该步骤238的使用烧蚀激光能222来移除导电涂层218的底部部分240的替代，可以使用另一种合适的图案化技术。
[0101]
如在所例示的实施方式中那样，底部条带242可因底部条带242的各部分相交而形成栅格248。例如，底部条带242的部分242c和底部条带242的部分242d在相交位置250处相交。如图17所示，顶部条带226和底部条带242重叠，它们通过中间基材204的厚度252分离。例如，在边缘232处的顶部条带226的部分226b设置在底部条带242的部分242b的上方，通过中间基材204的厚度252分离。类似地，顶部条带226的部分226a设置在底部条带242的部分242a的上方，通过中间基材204的厚度252分离。顶部条带226所形成的栅格234设置在底部条带242所形成的栅格248的上方，通过中间基材204的厚度252分离。
[0102]
现在另外参考图18和19，方法200还包括：在步骤254，毗邻中间基材204的底表面208定位(例如，根据取向而定位在上方或下方)底部基材256。底部基材256被定位成使底部基材256在底表面208处覆盖中间基材204的多个通孔210。此外，栅格248和底部条带242被设置在中间基材204与底部基材256之间。底部基材256具有交界表面258和相对表面260。底部基材256具有在交界表面258和相对表面260之间延伸的边缘262。底部基材256的边缘262
可与中间基材204的边缘232齐平。
[0103]
现在另外参考图20-21，方法200还包括：在步骤278，将结合激光能214(根据上述方法10的第一激光能20)发射到底部条带242上直到底部条带242扩散到中间基材204与底部基材256中，从而得到在中间基材204与底部基材256之间的底部结合部280，底部结合部280具有宽度282，该宽度282至少近似于底部条带242扩散之间的底部条带242的宽度246。激光器34发射结合激光能214。在实施方式中，结合激光能214在离开激光器34后首先遇到底部基材256的相对表面260。结合激光能214具有波长，并且底部基材256至少基本上对结合激光能214的波长透明。在实施方式中，结合激光能214以高斯激光束分布形式来提供。底部条带242对结合激光能214的波长基本上不透明或者阻挡结合激光能214的波长。因此，底部条带242使来自底部基材256的透射率改变，并且吸收结合激光能214。结合激光能214因此传输通过底部基材256，并且投射在底部条带242上。如上文结合吸收材料的条带26和方法10所述，底部条带242从结合激光能214吸收能量并且扩散到底部基材256和中间基材204二者中。这种底部条带242扩散到底部基材256和中间基材204中使得在底部基材256与中间基材204之间建立了底部结合部280。底部结合部280因此至少部分包括从导电涂层218的底部条带242扩散的导电材料。底部区域244与底部结合部280通过距离380分离。底部结合部280形成了大致匹配底部条带242的栅格248的栅格284。
[0104]
方法200还包括：在步骤264，毗邻(例如在上方)中间基材204(其中中间基材204目前结合到底部基材256并被设置在底部基材256的上方)的顶表面206定位顶部基材266。顶部基材266被定位成使顶部基材266在顶表面206处覆盖中间基材204的多个通孔210。此外，顶部条带226的栅格234被设置在中间基材204与顶部基材266之间。顶部基材266具有入射表面268和交界表面270。顶部基材266具有在入射表面268和交界表面270之间延伸的边缘272。顶部基材266的边缘272可与中间基材204的边缘232齐平。
[0105]
方法200还包括：在步骤286，将结合激光能214发射到顶部条带226上直到顶部条带226扩散到中间基材204与顶部基材266中，从而得到在中间基材204与顶部基材266之间的顶部结合部288，顶部结合部288具有宽度290，该宽度290至少近似于顶部条带226扩散之前的顶部条带226的宽度230。激光器34发射结合激光能214。在实施方式中，结合激光能214在离开激光器34后首先遇到顶部基材266的入射表面268。顶部基材266至少对结合激光能214的波长基本上透明。顶部条带226对结合激光能214的波长基本上不透明或者阻挡结合激光能214的波长。因此，顶部条带226使来自顶部基材266的透射率改变，并且吸收结合激光能214。结合激光能214因此传输通过顶部基材266，然后投射在顶部条带226上。顶部条带226从结合激光能214吸收能量并且扩散到顶部基材266和中间基材204二者中。这种顶部条带226扩散到顶部基材266和中间基材204中使得在顶部基材266与中间基材204之间建立了顶部结合部288。顶部结合部288因此至少部分包括从导电涂层218的顶部条带226扩散的导电材料。顶部区域228与顶部结合部288通过距离378分离。在实施方式中，将底部区域244与底部结合部280分离的距离380小于将顶部区域288与顶部结合部288分离的距离378。在实施方式中，距离378和距离380均在50μm至150μm之间。顶部结合部288形成了大致匹配顶部条带226的栅格234的栅格292。
[0106]
在实施方式中，顶部基材266、底部基材256和中间基材204均包含玻璃组合物。如上文所提到的，中间基材204具有厚度252，该厚度252是顶表面206与底表面208之间的直线
距离。顶部基材266的入射表面268和交界表面270，以及底部基材256的交界表面258和相对表面260各自可以是平面或非平面的。顶部基材266具有厚度274，在实施方式中，该厚度274是在顶部基材266的边缘272处测量的入射表面268与交界表面270之间的距离。底部基材256同样具有厚度276，在实施方式中，该厚度276是在边缘262处测量的交界表面258与相对表面260之间的距离。在实施方式中，顶部基材266的厚度274和底部基材256的厚度276各自在100μm至300μm之间(例如，在100μm至140μm之间)，而中间基材204的厚度252在400μm至700μm之间(例如，在400μm至600μm之间)。
[0107]
在实施方式中，步骤254(毗邻中间基材204定位底部基材256)，步骤278(将结合激光能214发射到底部条带242上直到底部条带242扩散并形成底部结合部280)，步骤264(将顶部基材266定位在中间基材204的顶表面206的上方)，以及步骤286(将结合激光能214发射到顶部条带226上直到顶部条带226扩散并形成顶部结合部288)相对于彼此以该顺序进行。在另一些实施方式中，步骤264(毗邻中间基材204的顶表面206定位顶部基材266)，步骤286(将结合激光能214发射到顶部条带226上直到顶部条带226扩散并形成顶部结合部280)，步骤254(毗邻中间基材204定位底部基材256)，以及步骤278(将结合激光能214发射到底部条带242上直到底部条带242扩散并形成底部结合部280)相对于彼此以该顺序进行。在另一些实施方式中，步骤254(毗邻中间基材204定位底部基材256)和步骤264(毗邻中间基材204的顶表面206定位顶部基材)可在步骤278(将结合激光能214发射到底部条带242上直到底部条带242扩散并形成底部结合部280)和步骤286(将结合激光能214发射到顶部条带226上直到顶部条带226扩散并形成顶部结合部288)之前进行(相对于彼此以任何顺序进行)。
[0108]
在实施方式中，当顶部基材266位于中间基材204的上方并且中间基材204位于底部基材256的上方时，在同一顺序期间进行步骤278、286的发射结合激光能214。在这些实施方式中，激光器34发射结合激光能214，其传输通过顶部基材266。结合激光能214接着投射在顶部条带226上。顶部条带226从结合激光能214吸收能量并且扩散到顶部基材266和中间基材204二者中。这种顶部条带226扩散到顶部基材266和中间基材204中使得在顶部基材266与中间基材204之间建立了顶部结合部288。顶部结合部288也至少对结合激光能214的波长基本上透明。在形成顶部结合部288之后，结合激光能214能够从激光器34传输通过顶部基材266，通过顶部结合部288，通过中间基材204，并且投射在底部条带242上。类似于顶部条带226，底部条带242吸收结合激光能214并且扩散到中间基材204和底部基材256二者中。这种底部条带242扩散到中间基材204和顶部基材266中使得在中间基材204与底部基材256之间建立了底部结合部280。中间基材204，连同位于上方的顶部基材266和位于下方的底部基材256一起相对于结合激光能214平移(或者反之亦然)，并且顶部条带226和底部条带242分别完整扩散以形成顶部结合部288和底部结合部280。在顶部条带226扩散并接着底部条带242扩散后，结合激光能214传输通过底部结合部280，并接着通过底部基材256。如上文关于方法10所述，方法200的步骤278、286的组合是自动调整的，因为如今结合的顶部基材266、中间基材204和底部基材256不发生进一步的加热。中间基材204，连同位于上方的顶部基材266和位于下方的底部基材256一起的平移可发生得足够缓慢，以使得在同一次的结合激光能214通过中，结合激光能214使顶部条带266和底部条带242均扩散。或者，中间基材204，连同位于上方的顶部基材266和位于下方的底部基材256一起的平移可发生得足够快，
以使得在结合激光能214第一次通过时，顶部条带226完整扩散形成顶部结合部288，然后在结合激光能214第二次通过时，底部条带242完整扩散形成底部结合部280。
[0109]
结合激光能214造成底部条带242和顶部条带226扩散并分别形成底部结合部280和顶部结合部288，这形成了液体透镜阵列294(图21)。在液体透镜阵列294中，顶部结合部288重叠底部结合部280，这意味着当相对表面260面向下时，顶部结合部288在空间上位于底部结合部280的上方，并且顶部结合部288和底部结合部280通过一部分的中间基材204分离。液体透镜阵列294中的每个液体透镜202包括多个通孔210中的一个通孔。下文阐述关于液体透镜阵列294中的液体透镜202的实施方式的结构的更多内容。在实施方式中，液体透镜阵列294具有围绕液体透镜阵列294的周界的边缘296，并且边缘296是连续的且在顶部基材266提供的入射表面268与底部基材256提供的相对表面260之间没有界面。边缘296没有界面是因为顶部结合部288提供了从顶部基材266到中间基材204的连续过渡，并且底部结合部280提供了从中间基材204到底部基材256的连续过渡。
[0110]
现在另外参考图22-24，方法200还包括：在步骤298，发射诱导吸收激光能216(上述方法10的第二激光能52)通过液体透镜阵列294，以建立断裂线302的系列300，该断裂线302的系列300通过顶部基材266、顶部结合部288、中间基材204、底部结合部280和底部基材256。断裂线302的系列300在液体透镜阵列294的相邻液体透镜202之间形成轮廓304。断裂线302的系列300将允许在随后的步骤中从液体透镜阵列294分离每个液体透镜202。注意，断裂线302的系列300不沿着液体透镜阵列294的边缘296形成，因为在该边缘296处，没有相邻的液体透镜202要从液体透镜阵列294分离。断裂线302的系列300类似于上文所述的断裂线54的系列82，并且相同的论述对其适用。
[0111]
类似于上述方法10的第二激光能52，产生每个断裂线302的诱导吸收激光能216具有近似贝塞尔光束306分布。顶部基材266、中间基材204和底部基材256均对诱导吸收激光能216的波长至少基本透明。顶部结合部288和底部结合部280可以对诱导吸收激光能216的波长不那么透明。
[0112]
近似贝塞尔光束306将诱导吸收激光能216汇集成高纵横比焦线308(图24)。液体透镜阵列294具有厚度310。厚度310是从入射表面268到相对表面260的最短直线距离。在实施方式中，厚度310小于1.1mm，为1.1mm，或大于1.1mm。焦线308穿透液体透镜阵列294的厚度310。焦线308具有高能量密度的量，其产生的每个断裂线302通过非线性作用从液体透镜阵列294的入射表面268延伸到相对表面260，如上所述。
[0113]
所建立的系列300中的每个断裂线302是垂直取向的，即，至少近似垂直于入射表面268而从该入射表面268延伸到顶部基材266中，然后通过顶部基材266，通过顶部结合部288，通过中间基材204，通过底部结合部280，并接着通过底部基材256。断裂线302的系列300标示了期望的形状，并且确立了沿着轮廓304的裂纹扩展并因此分离的阻力最小的路径，如下文将进一步所述的。
[0114]
在实施方式中，激光器34产生具有高斯激光束分布312的诱导吸收激光能216，然后其传输通过轴棱锥透镜314，该轴棱锥透镜314进而操纵诱导吸收激光能216以具有近似贝塞尔光束306分布。焦线308的长度从会聚点316延伸到发散点318，该长度涵盖了液体透镜阵列294的厚度310。如上文关于方法10所述，如果需要，其他透镜可操纵高斯激光束分布312以具有更适合液体透镜阵列294的厚度310的更短的焦线308(从会聚点316到发散点
318)。液体透镜阵列294的入射表面268垂直于焦线308对准。
[0115]
如上文所提到的，远离焦线308的诱导吸收激光能216的强度不够强而不能造成多光子吸收，因此不能在液体透镜阵列294中建立除断裂线302之外的另外缺陷。类似地，相比于顶部基材266、中间基材204和底部基材256，对诱导吸收激光能216不那么透明的顶部结合部288和底部结合部280在顶部中断区320中中断诱导吸收激光能216，该顶部中断区320从顶部结合部288向着相对表面260延伸到中间基材204内的重聚焦点322。在该顶部中断区320内，焦线308畸变并且不那么强。换言之，结合部288对诱导吸收激光能216产生了光学畸变，其降低了焦线308的质量。如果放任顶部中断区320而不加以考虑，那么在顶部结合部288与底部结合部280之间的液体透镜阵列294的任何厚度310内可能无法建立非中断的、高度聚焦的焦线308。如果放任顶部中断区320而不加以考虑，那么在从顶部结合部288到相对表面260的液体透镜阵列294的任何厚度310内可能无法建立非中断的、高度聚焦的焦线308。如果放任顶部中断区320而不加以考虑，那么非中断的、高度聚焦的焦线308可能仅从入射表面268延伸通过顶部基材266到达顶部结合部288，这将阻碍从液体透镜阵列294断裂和分离液体透镜202，如下所述。
[0116]
出于顶部中断区域320的考虑，入射在顶部结合部288上的近似贝塞尔光束306被配置成具有直径324，其大于顶部结合部288的宽度290。直径324大于(宽于)顶部结合部288的宽度290的近似贝塞尔光束306最大程度地减小了顶部中断区320的尺寸(即，顶部中断区320向着相对表面260延伸多远)以及因为顶部结合部288造成的对焦线308的不利影响及对断裂线302的产生的不利影响。由于入射在顶部结合部288上的近似贝塞尔光束306的直径324比顶部结合部288宽，因此近似贝塞尔光束306能够在底部结合部280之前的重聚焦点322处，在中间基材204内完全重聚焦成非中断的、高度聚焦的焦线308。焦线308在重聚焦点322与底部结合部280之间的重聚焦包括了中间基材204的厚度252的一部分。因此，近似贝塞尔光束306从点316完全聚焦成焦线308，并且通过顶部基材266的厚度274的一部分(该部分即，入射表面268到顶部结合部288)，以及通过中间基材204的厚度252的一部分(该部分即，从重聚焦点322到底部结合部280)。在中间基材204的厚度252内，入射在顶部结合部288上的近似贝塞尔光束306相对于顶部结合部288的宽度290越宽，则从顶部结合部288到重聚焦点322的顶部中断区320的长度越短，因而重聚焦点322与底部结合部280之间的焦线308的重聚焦部分越长。重聚焦点322与底部结合部280之间的焦线308的重聚焦部分越长，则通过液体透镜阵列294(包括通过顶部结合部288和顶部中断区320)的诱导吸收激光能216所建立的断裂线302的质量越高。
[0117]
甚至当在上述方法中考虑了顶部中断区320，并且其使焦线308在中间基材204中的重聚焦点322处重聚焦时，底部结合部280产生底部中断区326，其中，焦线308再次畸变并且不那么强。换言之，底部结合部280对诱导吸收激光能216产生了光学畸变，其降低了焦线308的质量。如果放任底部中断区326而不加以考虑，那么在底部结合部280与相对表面260之间的底部基材256的任何厚度276内可能无法建立非中断的、高度聚焦的焦线308。这将阻碍液体透镜阵列294的断裂和分离，尤其是穿过底部基材256的断裂和分离。
[0118]
在实施方式中，出于对底部中断区326的考虑，底部结合部280的宽度282比顶部结合部288的宽度290窄，即，顶部结合部288的宽度290比底部结合部280的宽度282宽。由于入射在顶部结合部288上的近似贝塞尔光束306的直径324比结合部288的宽度290宽，并且底
部结合部280比顶部结合部288窄，因此焦线308可在底部结合部280与相对表面260之间、在底部基材256内的重聚焦点328处重聚焦。底部结合部280的宽度282比顶部结合部288的宽度290窄最大程度地减小了底部中断区326的尺寸(即，底部中断区326向着相对表面260延伸多远)以及因为底部结合部280造成的对焦线308的不利影响及对断裂线302的产生的不利影响。由于底部结合部280的宽度282比顶部结合部288的宽度290窄，因此近似贝塞尔光束306能够在重聚焦点328处、在底部基材256内完全重聚焦成非中断的、高度聚焦的焦线308，并且该高度聚焦的焦线308从重聚焦点328延伸到发散点318。焦线308在重聚焦点328与发散点318之间重新聚焦包括了重聚焦点328到相对表面260之间的底部基材256的厚度276的一部分。
[0119]
因此，在实施方式中，近似贝塞尔光束306从会聚点316完全聚焦成焦线308，通过顶部基材266的厚度274的一部分而从入射表面268到达顶部结合部288，通过中间基材204的厚度252而从重聚焦点322到达底部结合部280，并且通过底部基材256的厚度276的一部分而从重聚焦点328到达相对表面260。入射在顶部结合部288上的近似贝塞尔光束306的直径324相对于顶部结合部288的宽度290越大，则中间基材204内的重聚焦点322与底部结合部280之间的焦线308的重聚焦部分越长(即，顶部中断区320越短)，并且底部基材256内的重聚焦点328与相对表面260之间的焦线308的重聚焦部分越长(即，底部中断区326越短)。在重聚焦点322与底部结合部280之间，以及在重聚焦点328与相对表面260之间的焦线308的重聚焦部分越长，则通过液体透镜阵列294(包括通过顶部结合部288、顶部中断区320、底部结合部280和底部中断区326)的诱导吸收激光能216所建立的断裂线302的质量越高。
[0120]
虽然入射在顶部结合部288上的近似贝塞尔光束306的直径324理想化地比顶部结合部288的宽度290宽，但是在步骤220、238期间通过烧蚀激光能222(或一些其他移除方法)从中间基材204的顶表面206和底表面208分别移除的导电涂层218的顶部部分224和底部部分240被理想化地最小化。在形成顶部条带226和底部条带242之后，分别留在中间基材204的顶表面206和底表面208上的导电涂层218的顶部区域228和底部区域244可被最大化，以维持导电涂层218对于液体透镜阵列294中的每个液体透镜202的功能。例如，顶部区域228a和顶部区域228b可以分开距离330，并且顶部结合部288设置在顶部区域228a与顶部区域228b之间。由于顶部区域228a和顶部区域228b均不干扰从会聚点322延到底部结合部280的焦线308的产生，因此，顶部区域228a和顶部区域228b之间的距离330可至少大于与顶部区域228a和顶部区域228b所限定的入射平面相交的近似贝塞尔光束306的直径324。入射平面是假想平面，其从最靠近入射表面268的顶部区域228a的表面332a所提供的平面延伸到最靠近入射表面268的顶部区域228b的表面332b所提供的平面。如果顶部区域228a、228b距离顶部结合部288的中心等距且焦线308居中通过顶部结合部288，并且如果顶部区域228a、228b之间的距离330至少大于近似贝塞尔光束306的直径324，那么导电涂层218的顶部区域228a、228b均不会干扰近似贝塞尔光束306在重聚焦点322与底部结合部280之间形成焦线308。在任何其他情形中，距离330可以更大。在实施方式中，距离330比直径324大1％。在另一些实施方式中，距离330比直径324大5％、或10％、或15％、或1％至5％、或1％至10％、或1％至15％。在实施方式中，距离330在200μm至300μm之间。由于顶部基材226与中间基材204之间的导电涂层218的被移除顶部部分224在步骤220中通过烧蚀激光能222被烧蚀，因此可以控制并最大程度地减小剩余的导电涂层218的顶部区域228a、228b之间的距离330，以及
它们与随后的顶部结合部288的相等间距，以使剩余的顶部区域228a、228b最大化但不会干扰近似贝塞尔光束306形成焦线308。在一些实施方式中，近似贝塞尔光束306在液体透镜阵列294的入射表面268处具有直径，其大于留在顶部基材266与中间基材204之间的导电涂层218的顶部区域228a、228b之间的距离330。
[0121]
类似地，如上所述，在将烧蚀激光能222发射到设置在中间基材204的底表面208处的导电涂层218上以移除导电涂层218的底部部分240，并因此在底表面208处形成导电涂层218的底部条带242之后，留下了导电涂层218的底部区域244a、244b。底部区域244a、244b通过距离336分离，并且底部结合部280位于底部区域244a、244b之间。由于底部区域244a、244b均不干扰焦线308从重聚焦点328延伸通过相对表面260的重聚焦，因此，底部区域244a、244b之间的距离336可至少大于与底部区域244a、244b所限定的入射平面相交的近似贝塞尔光束306的直径340。入射平面是假想平面，其从最靠近入射表面268的底部区域244a的表面338a所提供的平面延伸到最靠近入射表面268的底部区域244b的表面338b所提供的平面。如果底部区域244a、244b距离底部结合部280的中心等距且焦线308居中通过底部结合部280，并且如果底部区域244a、244b之间的距离336至少大于入射在入射平面上的近似贝塞尔光束306的直径340，那么导电涂层218的底部区域244a、244b均不会干扰近似贝塞尔光束306在重聚焦点328与相对表面260之间形成焦线308。在任何其他情形中，距离336可以更大。在实施方式中，距离336比直径340大1％。在另一些实施方式中，距离336比直径340大5％、或10％、或15％、或1％至5％、或1％至10％、或1％至15％。由于底部基材256与中间基材204之间的导电涂层218的被移除底部部分240在步骤238中通过烧蚀激光能222被烧蚀，因此可以控制并最大程度地减小剩余的导电涂层218的底部区域244a、244b之间的距离336，以及它们与随后的底部结合部280的相等间距，以使剩余的底部区域244a、244b最大化但不会干扰近似贝塞尔光束306形成焦线308。在一些实施方式中，底部区域244a、244b之间的距离336比设置在顶部基材266与中间基材204之间的顶部区域228a、228b之间的距离330短。
[0122]
现在另外参考图25，方法200还包括：在步骤342，沿着轮廓304从液体透镜阵列294分离液体透镜202。液体透镜阵列294中的每个液体透镜202经过分离而形成多个液体透镜202。一旦断裂线302的系列300形成了轮廓304，那么，如果液体透镜阵列294具有足够的内应力，则裂纹将沿着轮廓304扩展，并且液体透镜阵列294将被分离成多个液体透镜202。在这种情况中，不需要二次分离过程，例如，张力/弯曲力或者由例如co2激光器产生的热应力导致的分离。
[0123]
然而，如果液体透镜阵列294缺陷足够的内应力来沿着轮廓304引发裂纹，那么沿着轮廓304从液体透镜阵列294分离液体透镜202可包括：在轮廓304之上或周围施加机械或热应力，如上文结合方法10所述。允许在同一生产运行中以液体透镜阵列基本上同时生产许多液体透镜202的方法200相比于一次仅制造一个液体透镜的其他方法是一项进步。
[0124]
现在另外参考图26，在分离之后，每个液体透镜202包括顶部基材266、中间基材204和底部基材256。在实施方式中，相邻液体透镜202在作为液体透镜阵列294的部分时共用共同的顶部结合部288和共同的底部结合部280，在分离成单独的液体透镜202后，每个液体透镜包括共同的顶部结合部288的宽度290的约一半，以及共同的底部结合部280的宽度282的一半。例如，在这些实施方式中，如果在步骤342之前，液体透镜阵列294的顶部结合部
288的宽度290为10μm，那么在步骤342之后，每个分离的液体透镜202为约5μm。
[0125]
液体透镜202可具有一个或多个边缘344。边缘344形成围绕液体透镜202的周界。该实施方式中，边缘344至少近似垂直于入射表面268和相对表面260。沿着每个边缘344，顶部基材266与中间基材204之间的顶部结合部288，以及中间基材204与底部基材256之间的底部结合部280连同顶部基材266和底部基材256一起成为边缘344的部分。顶部结合部288和底部结合部280围绕从液体透镜阵列294分离出的每个液体透镜202的周界是连续的。换言之，每个液体透镜202被沿着围绕液体透镜202的周界的每个边缘344延伸的顶部结合部288和底部结合部280气密性密封。顶部结合部288密封顶部基材266与中间基材204之间的界面。底部结合部280密封中间基材204与底部基材256之间的界面。每个液体透镜202采用液体透镜阵列294的厚度310。从液体透镜阵列294分离的多个液体透镜294中的每个液体透镜202具有与本文关于液体透镜202所述相同的大致结构。方法200因此提供了沿着边缘344密封的液体透镜202，其相比于用粘合剂沿着边缘344密封液体透镜202的其他制造方法具有更高的机械稳健性。在方法200的步骤278、286、298的组合中，采用快速激光过程来围绕液体透镜阵列294的每个液体透镜202的周界形成结合部，然后通过结合部分离液体透镜202，相比于其他方法，该方法的组合是一项进步。
[0126]
在实施方式中：
[0127]
(1)轴棱锥透镜314相对于液体透镜阵列294定位，以使得：
[0128]
(a)焦线308居中通过顶部结合部288和底部结合部280，
[0129]
(b)焦线308从入射表面268通过顶部基材266延伸到顶部结合部288，
[0130]
(c)焦线308从顶部中断区320之后的重聚焦点322延伸一定距离到底部结合部280，该距离是中间基材204的厚度252的至少40％，并且
[0131]
(d)焦线308从底部中断区326之后的重聚焦点328延伸一定距离到相对表面260，该距离是底部基材256的厚度的至少40％；
[0132]
(2)留在顶部基材266与中间基材204之间的导电涂层218的顶部区域228a、228b通过距离330分离，该距离330大于近似贝塞尔光束306的直径324，但是比直径324大不到10％；并且
[0133]
(3)留在底部基材256与中间基材204之间的导电涂层218的底部区域244a、244b通过距离336分离，该距离336大于近似贝塞尔光束306的直径324，但是比直径324大不到10％。
[0134]
在另一些实施方式中，(2)留在顶部基材266与中间基材204之间的导电涂层218的顶部区域228a、228b通过距离330分离，该距离330大于近似贝塞尔光束306的直径324但是比直径324大不到5％；以及(3)留在顶部基材266与中间基材204之间的导电涂层218的底部区域244a、244b通过距离330分离，该距离330大于近似贝塞尔光束306的直径324但是比该直径324大不到5％。
[0135]
在另一些实施方式中，(1)(c)焦线308从顶部中断区320之后的重聚焦点322延伸一定距离到底部结合部280，该距离是中间基材204的厚度252的至少50％；并且(1)(d)焦线308从底部中断区326之后的重聚焦点328延伸一定距离到相对表面260，该距离是底部基材256的厚度的至少50％。
[0136]
该实施方式提供了下述(a)与(b)之间的平衡：(a)使焦线308延伸通过中间基材
204和底部基材256二者的厚度，该焦线308足以产生断裂线302，并且断裂线302的质量足以根据方法200的随后步骤造成或允许分离；和(b)使留在顶部基材266与中间基材204之间，以及底部基材256与中间基材204之间的导电涂层218的量最大化，以向液体透镜202的用途提供足够的功能。这种平衡允许使用上述快速激光取向过程来大规模制造液体透镜202，以沿着每个液体透镜202的边缘344建立稳健的气密性密封，并且在通过另一个快速激光取向的分离过程从液体透镜阵列294分离每个液体透镜202后，该稳健的气密性密封仍然存在。
[0137]
在一些实施方式中，液体透镜202具有光轴346。光轴346与在步骤298期间产生的用于建立轮廓304的断裂线302大致平行。光轴346延伸通过通孔210，通孔210在图26中还用虚线a’和b’表示。通孔210围绕光轴346旋转对称，并且可呈现各种形状，例如，如第8,922,901号美国专利申请中所阐述的，所述文献通过引用全文纳入本文。顶部基材266、底部基材256和中间基材204的通孔210限定了腔体348。换言之，腔体348被设置在顶部基材266与底部基材256之间，并且在中间基材204的通孔210内。在实施方式中，通孔210具有窄的开口350和宽的开口352。术语“窄的开口”和“宽的开口”是相对术语，意为开口350、352相对于彼此的大小。窄开口350具有直径354。宽开口352具有直径356。在一些实施方式中，宽开口352的直径356大于窄开口350的直径354。
[0138]
液体透镜202还包括设置在腔体348内的第一液体358和第二液体360。第一液体358和第二液体360基本上不混溶或者不混溶。因此，第一液体358和第二液体360在界面362处分离。第一液体358是极性液体或导电液体。第二液体360是非极性液体或绝缘液体。第一液体358具有与第二液体360不同的折射率，以使得第一液体358与第二液体360之间的界面362形成透镜。在实施方式中，第一液体358和第二液体360具有基本上相同的密度，这可有助于避免界面362的形状因为液体透镜202的物理取向改变(例如因重力所致)而发生改变。通过上述方法200的步骤产生，并且沿着液体透镜202的周界周围的边缘344的顶部结合部288和底部结合部280将第一液体358和第二液体360气密性密封在液体透镜202的腔体348内。在实施方式中，在中间基材204和底部基材256在步骤278中结合之后，但是在步骤264的将顶部基材266放置在结合的中间基材204和底部基材256上方之前，向通孔210添加第一液体358和第二液体360。
[0139]
液体透镜202还包括第一窗364和第二窗366。顶部基材266提供了第一窗364。底部基材256提供了第二窗366。例如，覆盖腔体348的一部分顶部基材266用作第一窗364，并且覆盖腔体348的一部分底部基材256用作第二窗366。在实施方式中，具有与液体透镜202的应用相关的一个或多个波长的电磁辐射368通过第一窗口364进入液体透镜202，在第一液体358与第二液体360之间的界面362处被折射，并且通过第二窗口366离开液体透镜202。在实施方式中，电磁辐射368具有在可见光谱中的波长。通过第二窗口366离开液体透镜202的电磁辐射368通常前进到传感器，例如，当电磁辐射368的相关波长在可见光谱中时，传感器是图像传感器。
[0140]
顶部基材266和底部基材256具有足够的透明性，以能够使具有相关波长的电磁辐射368通过液体透镜202。在实施方式中，顶部基材266和底部基材256各自包括聚合物、玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷材料。由于具有相关波长的电磁辐射368可通过中间基材204中的通孔210，中间基材204无需对电磁辐射368透明。然而，中间层204可对讨论的电磁辐射368透明。
[0141]
如所提到的，在例示的实施方式中，入射表面268和相对表面260可以是基本平面
的。因此，即使液体透镜202可用作透镜(例如，通过折射通过界面的相关波长的电磁辐射)，但是液体透镜202的入射表面268和相对表面260可以是平坦的，而不像固定透镜的外表面那样弯曲。在另一些实施方式中，提供第一窗口364的入射表面268和提供第二窗口366的相对表面260可以是弯曲的(例如，凹或凸)，并因此提供集成的固定透镜。
[0142]
液体透镜202包括在步骤220后留下的导电涂层218的顶部区域228，如上所述。在使用烧蚀激光能222的步骤220期间，烧蚀激光能222可进一步烧蚀通孔210附近的划线370，以暴露中间基材204的顶表面206并将导电涂层218分离成第一导电层372和第二导电层374。第一导电层372被设置在顶部基材266与中间基材204之间。第二导电层374被设置在中间基材204与底部基材256之间并且延伸到中间基材204上的通孔120上。划线370形成了第一导电层372和第二导电层374，并且它们彼此电学隔离。
[0143]
在实施方式中，导电涂层218以及因此形成的第一导电层372和第二导电层374是金属或包括金属。第一导电层372和第二导电层374可包括元素周期表第4、5、6、11、13和14族的一种或多种金属和/或其氧化物，包括混合的金属氧化物。示例性的金属包括金、铬、钛、镍和/或铜，包括它们的氧化物。用于第一导电层372和第二导电层374的其他材料可包括导电聚合物材料，另一种合适的导电材料、或其组合。第一导电层372和第二导电层374中的任一者或两者可包括单层或多层，它们中的一些或全部可以是导电的。第一导电层372用作与第一液体258电连通的共用电极。第二导电层374用作驱动电极。第二导电层374被设置在通孔210上以及在中间基材204与底部基材256之间。
[0144]
第二导电层374通过绝缘层376与第一液体358和第二液体360隔绝。在方法200的步骤254之后可向液体透镜阵列294的每个液体透镜202添加绝缘层376，添加在中间基材204位于底部基材256附近(例如上方)的位置的上方。绝缘层376可包括绝缘涂层，所述绝缘涂层在底部基材256结合于中间基材204之后，以及在顶部基材266结合于中间基材204之前，在步骤264中施加于第二导电层374和第二窗366。因此，绝缘层376覆盖腔体348内的至少一部分第二导电层374以及第二窗366。绝缘层376可以足够地透明以能够使讨论的电磁辐射368的波长通过第二窗366，如本文所述。绝缘层376可覆盖至少一部分(用作驱动电极)的第二导电层374(例如，被设置在腔体348内的第二导电层374的部分)，以使第一液体358和第二液体360与第二导电层374隔绝。绝缘层376不覆盖位于腔体348内的第一导电层372的至少一部分(用作共用电极的)(即，绝缘层376可覆盖腔体348内的第一导电层372的一部分，但是第一导电层372的另一部分保持不被覆盖)。因此，第一导电层372可以与第一液体358电连通。掩模可以用于将绝缘层376的覆盖限制到腔体348内的前述部件。
[0145]
在实施方式中，液体透镜202还包括通过顶部基材266的一个或多个孔口(未示出)和通过底部基材256的一个或多个孔口(未示出)，以允许与第一导电层372和第二导电层374电连通。更具体地，孔口用作能够使液体透镜202电连接到控制器、驱动器或者透镜或电磁辐射感测系统的另一部件的接触部。换言之，孔口在液体透镜202与另一个电学装置之间提供了电触点。如本领域所知晓的，可通过改变施加于第一导电层372和第二导电层374的电压差来改变界面362的形状。改变电压使得第一液体358到中间基材204上的绝缘层376的接触角改变。改变第一液体358的接触角改变了界面362的形状和/或位置，这改变了传输通过界面362的电磁辐射368的折射效果。
[0146]
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离权利要求的精神或范围的
情况下进行各种修改和变动。