CN112299700A - 玻璃基板的切割方法及切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不需要进行折断，而是沿着包含曲线部分的预定切割线切割玻璃基板的方法及装置。在玻璃基板的端部形成遍及所述玻璃基板的整个厚度的初始龟裂，沿着从所述初始龟裂延伸的预定切割线一边对所述玻璃基板的表面照射CO激光一边进行扫描，使遍及所述玻璃基板的整个厚度的龟裂从所述初始龟裂沿着所述预定切割线发展，从而切割所述玻璃基板。

Description

玻璃基板的切割方法及切割装置

技术领域

本发明涉及玻璃基板的切割方法及切割装置，尤其涉及通过使遍及玻璃基板的整个厚度的龟裂发展来切割玻璃基板的切割方法及切割装置。

背景技术

作为玻璃基板的切割技术，已知有沿着预定切割线在玻璃基板的表面形成刻划线，并沿着刻划线进行折断的切割技术。

作为刻划线的形成技术，已知有照射激光并通过烧蚀来形成槽的方法、从形成在基板的表面的初始龟裂起沿着预定切割线一边照射激光一边扫描地对初始龟裂进行引导的方法等。在照射激光来形成槽的情况下，主要使用UV激光(专利文献1)。另外，在使初始龟裂发展的情况下，主要使用CO₂激光(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本再公表专利2007/094348号公报；

专利文献2：日本特表平8-509947号公报。

发明要解决的课题

但是，在预定切割线包含曲线部分的情况下，有时难以沿着刻划线的曲线部分进行折断。

因此，本发明人等尝试了仅通过照射激光而遍及玻璃基板的整个厚度形成槽、使遍及玻璃基板的整个厚度的龟裂发展。但是，问题是为了以UV激光形成遍及玻璃基板的整个厚度的槽而需要巨大的能量，并且切割后的切割面的状态也不好。另外，关于以CO₂激光使遍及玻璃基板的整个厚度的龟裂发展，由于CO₂激光的大部分被玻璃基板的表面吸收，所以玻璃基板的厚度等的限制大，并且，存在龟裂难以垂直于玻璃基板表面形成的问题。

发明内容

本发明的课题在于不需要折断工序，能够比较容易地切割玻璃基板而获得良好的切割面。激光光源为波长5μm～6μm左右的CO激光。

本发明的另一课题在于能够沿着包含曲线部分的预定切割线比较容易地切割玻璃基板。

用于解决课题的方案

本发明的玻璃基板的切割方法包括：初始龟裂形成工序，在玻璃基板的端部形成遍及所述玻璃基板的整个厚度的初始龟裂；以及，龟裂发展工序，沿着从所述初始龟裂延伸的预定切割线一边对所述玻璃基板的表面照射CO激光一边进行扫描，使遍及所述玻璃基板的整个厚度的龟裂从所述初始龟裂起沿着所述预定切割线发展。

在所述龟裂发展工序中，在扫描了所述CO激光后一边喷射气体一边扫描来进行冷却，使遍及所述玻璃基板的整个厚度的龟裂发展。

本发明特别优选应用于所述预定切割线包含曲线部分的情况。

本发明的玻璃基板的切割装置具有：初始龟裂形成单元，其在玻璃基板的端部形成遍及所述玻璃基板的整个厚度的初始龟裂；以及，CO激光照射单元，其沿着从所述初始龟裂延伸的预定切割线一边对所述玻璃基板的表面照射CO激光一边进行扫描。

本发明的玻璃基板的切割装置还可以具有气体喷射单元，该气体喷射单元一边向所述玻璃基板的表面喷射气体一边扫描来进行冷却。

发明效果

根据本发明，能够比较容易地且不需要折断工序就能够得到良好的切割面地切割玻璃基板。另外，根据本发明，能够沿着包含曲线部分的预定切割线比较容易地切割玻璃基板。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的切割装置的概略结构图。

具体实施方式

[玻璃基板]

本发明没有特别制约而能够适用于各种玻璃基板。玻璃基板通常具有龟裂发展的特性(脆性)。作为玻璃基板，可例示出碱性玻璃、无碱玻璃、硼硅酸盐玻璃。本发明没有特别制约而能够适用于各种厚度的玻璃基板。本发明例如能够适用于厚度为0.1～1mm、优选为0.2～0.7mm的玻璃基板。

[初始龟裂的形成]

在形成初始龟裂时，可以使用初始龟裂形成用的工具。作为初始龟裂形成用的工具，能使用具有能够在玻璃基板形成龟裂的硬度的工具(切割器)。作为工具，可使用金属制、矿物制的工具，可使用所谓的单点金刚石等压头、刻划轮。另外，也可以通过利用激光照射的烧蚀加工等激光加工来形成初始龟裂。

在本发明中，在玻璃基板端部的预定切割线的切割开始点形成遍及玻璃基板的整个厚度的初始龟裂。在形成遍及玻璃基板的整个厚度的初始龟裂时，通过使初始龟裂沿着玻璃基板表面的预定切割线发展，可高效率地切割玻璃基板。

[龟裂的发展]

在本发明中，通过将CO激光照射于初始龟裂，并使CO激光沿着从初始龟裂延伸的预定切割线扫描，能够使初始龟裂沿着预定切割线发展。

CO激光具有从玻璃基板的表面到背面地遍及玻璃基板的整个厚度被吸收的特性，因此与在玻璃基板的表面被大部分吸收的CO₂激光相比，更优选作为使初始龟裂尤其是遍及玻璃基板的整个厚度的初始龟裂沿着玻璃基板的表面的预定切割线发展的加热源。CO激光与CO₂激光相比，虽然也取决于玻璃的种类，但是一般而言CO激光相对于玻璃的吸收率高10％左右。CO激光在波长5.3μm附近具有波长的峰值。

CO激光可以是连续波、脉冲波。在脉冲波的情况下，脉冲宽度可以是例如1纳秒到100纳秒。CO激光的输出根据被切割的玻璃基板的厚度等而不同，但例如可以从5W～100W左右的范围中适当选择。CO激光的扫描速度没有特别限定，例如可以从5mm/秒～500mm/秒的范围中适当选择。

CO激光的扫描单元只要是使CO激光的照射点和玻璃基板相对移动的单元即可，可以是使载置有玻璃基板的工作台移动的单元，也可以是使CO激光的照射点在玻璃基板表面上移动的光学系统，还可以使光学系统自身移动。作为使CO激光的照射点在玻璃基板表面上移动的单元，可以使用检流计反射镜。

CO激光在玻璃基板表面的聚光径没有特别限定，例如可以设为直径1～5mm左右。通过减小聚光径，能够提高扫描速度。

预定切割线可以是直线，也可以是曲线，还可以是包含直线部分和曲线部分的线。曲线部分例如可以是R(半径)为1mm以上(3～15mm左右)的曲线。本发明特别优选适用于沿包含曲线部分的线切割玻璃基板的情况。

[装置结构]

图1是表示本发明的一个实施方式的切割装置的概要结构的图。切割装置1例如是用于将形成有多个功能区域的母玻璃基板G按每个功能区域切割的装置，也能够用于贴合玻璃基板。

切割装置1具备振荡CO激光的激光装置3以及将由激光装置3振荡的CO激光朝向玻璃基板G照射的传送光学系统5来作为CO激光照射单元，并且具备支承玻璃基板G的工作台7。激光装置3具备用于振荡CO激光的激光振荡器15和用于控制激光振荡器15的激光控制部17。

传送光学系统具备用于将CO激光朝向玻璃基板G聚光的聚光透镜19，并能够根据需要具备其他的透镜、反射镜、棱镜等。CO激光有时会被大气中的水分(湿气)吸收而输出衰减。通过使传送光学系统成为密闭空间并设置干燥单元(干燥气体的流通、除湿材料的配置)，能够抑制CO激光的输出的衰减。通过驱动机构11，能够控制CO激光的聚光状态(光轴方向的聚光位置、聚光角等)。

加工工作台7可通过工作台驱动部13移动，由此，能够使照射到基板的CO激光与玻璃基板G相对移动，能够沿预定切割线进行扫描。工作台驱动部13可以由导轨、滚珠丝杠、电动机等构成。

切割装置1具备激光控制部17和用于控制驱动机构11及工作台驱动部13的控制部9。控制部9可以是具有处理器(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM、HDD、SSD等)、各种接口(例如A/D转换器、D/A转换器、通信接口等)的计算机系统。控制部9能够通过执行保存于存储部(与存储装置的存储区域的一部分或者全部对应)的程序来进行各种控制动作。控制部9可以由单一的处理器构成，但也可以由为了进行各控制而独立的多个处理器构成。

切割装置1可以具备未图示的气体喷射单元。气体喷射单元将作为从未图示的气体源供给的制冷剂的气体经由未图示的喷嘴等喷射而在玻璃基板G表面形成冷却点，由此能够冷却被CO激光加热的基板。

切割装置1具备未图示的初始龟裂形成单元。通过初始龟裂形成单元，能够在玻璃基板G的端部形成作为切割的起点的初始龟裂。作为初始龟裂形成单元，可以使用单点金刚石等压头、刀轮等机械的工具，但也可以通过激光烧蚀加工等激光加工形成初始龟裂。

[切割方法]

如图1所示，使用初始龟裂形成单元在玻璃基板G的端部形成作为刻划的起点的初始龟裂。此时，形成遍及玻璃基板端部(端面)的整个厚度的初始龟裂。

接着，从构成CO激光照射单元的传送光学系统5对玻璃基板G照射CO激光LB。CO激光作为射束点照射到玻璃基板G上。然后，使从传送光学系统5射出的CO激光沿着预定切割线与玻璃基板G相对地移动。玻璃基板G通过射束点被加热至比玻璃基板G的软化点低的温度。另外，使冷却点在射束点的移动方向后方追随。

如上所述，可认为在通过CO激光的照射而被加热的射束点的附近产生压缩应力，但在其通过后被冷却，从而产生对初始龟裂的发展有益的拉伸应力。在通过CO激光刚刚照射之后立即喷射作为制冷剂的气体来形成冷却点，从而能够产生对初始龟裂的引导有益的拉伸应力。通过拉伸应力，形成于玻璃基板G的端部的初始龟裂沿着预定切割线被引导，玻璃基板被切割。

[实施例]

从厚度0.2mm的无碱玻璃(OA-10G(产品名)日本电气硝子株式会社制)制的玻璃基板切出样品基板，所述样品基板为长度100mm×宽度50mm，一个短边的两角部被曲线加工为R5mm，在短边的中央部以R10mm形成两肩部为R2mm的曲线状的凹陷形状(缺口)。

在形成玻璃基板的短边的基板端部(端面)通过刀轮(刀轮的切入量0.1mm、荷重20N)形成了遍及整个厚度的初始龟裂。从母基板的表面侧对形成了初始龟裂的母基板的端部照射CO激光(输出20W、频率3kHz)，沿着作为要形成样品基板的长边的直线进行扫描，在角部(1)沿着R5mm的曲线进行扫描，其后，沿着短边进行扫描，中途以R10mm形成曲线状的缺口(两肩部的R2mm)，再沿着短边进行扫描，在角部(2)沿着R5mm的曲线进行扫描，其后，沿着作为要形成另一侧的长边的直线扫描至母基板的端部。其结果为，能够切出所述形状的样品基板。CO激光的扫描速度为18mm/秒。

精密测量所得样品基板的形状的结果为，短边的角部(1)的R为4.78mm，缺口最初的肩部的R为2.14mm，缺口的R为9.20mm，缺口后的肩部的R为2.27mm，短边的角部(2)的R为6.28mm，均在容许范围内。此外，测量端面的延迟的结果为，直线部分和曲线部分均处于7～10nm的范围(在实际使用能够接受的范围内)。

在以下的范围内改变CO激光的照射条件与上述同样地进行实验的结果为，通过在各照射条件的上限至下限范围内选择其他的照射条件，能够确认与上述同样地能够进行切割。光束径通过控制使焦点位置在基板上表面侧散焦的距离(+4mm～+8mm)来被调整。

输出：6.1W(脉冲宽度：50μ秒)～输出31.1W(脉冲宽度：190μ秒)

光束直径：1.5mm～3.0mm

扫描速度：9mm/秒～36mm/秒。

附图标记说明

1：刻划装置

3：激光装置

5：传送光学系统

7：加工工作台

9：控制部

11：驱动机构

13：工作台驱动部

15：CO激光振荡器

17：激光控制部

19：聚光透镜

G：玻璃基板

Claims (5)

1.一种玻璃基板的切割方法，包括：

初始龟裂形成工序，在玻璃基板的端部形成遍及所述玻璃基板的整个厚度的初始龟裂；以及

龟裂发展工序，沿着从所述初始龟裂延伸的预定切割线，一边对所述玻璃基板的表面照射CO激光一边进行扫描，使遍及所述玻璃基板的整个厚度的龟裂从所述初始龟裂起沿着所述预定切割线发展。

2.根据权利要求1所述的玻璃基板的切割方法，其中，

在所述龟裂发展工序中，在扫描了所述CO激光后，一边喷射气体一边扫描来进行冷却，使遍及所述玻璃基板的整个厚度的龟裂发展。

3.根据权利要求1或2所述的玻璃基板的切割方法，其中，

所述预定切割线包含曲线部分。

4.一种玻璃基板的切割装置，具有：

初始龟裂形成单元，其在玻璃基板的端部形成遍及所述玻璃基板的整个厚度的初始龟裂；以及

CO激光照射单元，其沿着从所述初始龟裂延伸的预定切割线一边对所述玻璃基板的表面照射CO激光一边进行扫描。

5.根据权利要求4所述的玻璃基板的切割装置，其中，

还具有气体喷射单元，所述气体喷射单元一边向所述玻璃基板的表面喷射气体一边扫描来进行冷却。

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