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Hintergrund
der Erfindung
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Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spaltsystem für ein sprödes Werkstück zum Spalten
eines Substrats, welches aus einem harten, spröden Material gefertigt ist,
durch lokales Aufheizen des Substrats, um einen Riss in dem Substrat
zu bewirken. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf ein Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück, welches
in der Lage ist, einen Spaltprozess zum Abschneiden eines Kantenteils
eines Substrats schnell in einer hohen Bearbeitungsqualität zu erzielen,
sowie auf ein Spaltverfahren für
ein sprödes
Werkstück, welches
durch das Spaltsystem für
ein sprödes Werkstück ausgeführt werden
soll. Die Patentanmeldung basiert auf einer Anmeldung mit der Nummer 2004-296215,
deren Inhalt durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung
wird.
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Ein
konventionelles Spaltverfahren zum Spalten eines planaren Substrats
so wie eines Glas-Substrats oder dergleichen für ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel
oder ein Plasma-Anzeigepaneel erhitzt
das Substrat lokal und kühlt
das lokal erhitzte Substrat ab. Ein Riss wird durch das Einwirken
von thermischer Belastung (Zugkräfte),
die in das lokal erhitzte und lokal abgekühlte Substrat induziert werden,
bewirkt und das Substrat spaltet sich.
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Das
konventionelle Spaltverfahren bestrahlt einen Teil des auf einem
Gestell befestigten Substrats mit einem Laserstrahl, um das Substrat
so lokal zu erhitzen, dass ein Riss in dem Substrat durch das Einwirken
einer thermischen Belastung (Zugbelastung), die in dem erhitzten
Teil induziert wird, bewirkt wird. Ein Erhitzungspunkt, auf den
der Laserstrahl einfällt,
um das Substrat lokal zu erhitzen, wird entlang einer gewünschten
Spaltlinie bewegt, um den Riss in dem Substrat entlang der gewünschten
Spaltlinie zu erstrecken. Ein Kühlmittel
wird auf den lokal erhitzten Teil aufgesprüht, um das Substrat lokal abzukühlen. Infolgedessen
kann die thermische Belastung (Zugbelastung), die in dem lokal abgekühlten Teil
induziert wird, erhöht
werden und das Wachstum des Risses kann unterstützt werden.
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Bei
diesem konventionellen Spaltverfahren ist es notwendig, zu bewirken,
dass sich der Riss genau in dem Substrat entlang der gewünschten
Spaltlinie erstreckt, um das Substrat genau aufzuspalten.
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In
den Spaltverfahren gemäß dem Stand
der Technik, die in den Druckschriften JP-A 7-328781, 7-323384 sowie
2003-34545 vorgeschlagen sind, werden die Bestrahlungs-Bedingungen
zum Bestrahlen eines Substrats mit einem Laserstrahl und die Positionsbeziehung
zwischen einem Bestrahlungspunkt, bei dem ein Laserstrahl auftrifft
und einem Abkühlpunkt
geregelt, um ein Risswachstum stabil in dem Substrat zu erzeugen.
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Die
oben genannten Spaltverfahren gemäß dem Stand der Technik erfordern
ein teures Steuerungssystem sowie ein optisches System, um die komplizierten
Steuerungsoperationen zum Steuern der Bestrahlung mit dem Laserstrahl
und dem Aufsprühen
des Kühlmittels
auf das Substrat auszuführen.
Infolgedessen erfordern die Spaltverfahren gemäß dem Stand der Technik eine
teure und komplexe Vorrichtung.
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Es
wurde ein Spaltverfahren gemäß dem Stand
der Technik vorgeschlagen, bei dem anders als bei den oben erwähnten Spaltverfahren
ein verbesserter Substrat-Haltemechanismus verwendet wurde, um zu
bewirken, dass ein Riss in dem Substrat eintritt und sich erstreckt.
Bei dem in der JP-A 2002-110589 offenbarten Spaltverfahren gemäß dem Stand
der Technik, wird bewirkt, dass sich ein Riss linear entlang einer
gewünschten
Spaltlinie durch Halteteile eines Substrats an jeweils den gegenüberliegenden
Seiten der gedachten Spaltlinie durch Fixieren von Einspannvorrichtungen,
um das Substrat derart zu versteifen, dass die Teile des Substrats gleichmäßig versteift
sind, bewirkt wird. Aneinander anstoßende Teile der fixierenden
Einspannvorrichtungen, die in Kontakt mit dem Substrat kommen, werden
aus Gummi, nämlich
einem elastischen Material, welches eine vergleichsweise niedrige
Elastizität
aufweist, erzeugt.
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Die
in der JP-A 2002-110589 erwähnte Spaltmethode
ist in der Lage zu bewirken, dass sich ein Riss genau linear in
dem Substrat entlang der Spaltlinie erstreckt, wenn sich die Spaltlinie
in einem zentralen Teil des Substrats erstreckt. Jedoch tritt, wenn
dieses Spaltverfahren gemäß dem Stand
der Technik bei einem Trimm-Prozess zum Abschneiden eines Kantenteils
eines Substrats angewendet wird, ein Problem auf, dass sich ein
Riss entlang einer mäanderförmigen Linie
erstreckt, und das Spaltverfahren ist nicht in der Lage, einen Riss
zu bewirken, der sich genau linear erstreckt. Dieses Problem wird noch
deutlicher, wenn die gewünschte
Spaltlinie nahe einer Kante, nämlich
einem freien Ende des Substrats liegt und in einem kurzen Abstand
von beispielsweise etwa 10 mm von der Kante entfernt liegt. Der Begriff „genaue
lineare Erstreckung des Risses" bezieht
sich auf einen Bereich von (±)
einigen Zehntel Millimetern oder weniger. Die Erstreckung des Risses
mit einer Abweichung im Bereich von etwa ± 0,1 bis etwa ± 0,2 mm
von der gewünschten
Spaltlinie ist eine genaue Erstreckung des Risses. Die Erstreckung
des Risses mit einer Abweichung im Bereich von etwa ± 0,4 bis
etwa ± 1
mm von der gewünschten
Spaltlinie ist eine ungenaue Erstreckung des Risses. Noch bevorzugter
ist die Abweichung des Risses von der gewünschten Spaltlinie etwa (±) einige
Zehntel Mikrometer an den entgegengesetzten Seiten der gewünschten
Spaltlinie. Siehe „JSME International
Journal Series A, Vol. 68, No. 670, S. 93" für
weitere Informationen über
die Genauigkeit der Linearität.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme
gemacht und es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein
kostengünstiges
Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück zur
Verfügung
zu stellen, welches in der Lage ist, einen Spaltprozess zum Abschneiden
eines Kantenteils eines Substrats in hoher Bearbeitungsqualität schnell
zu erreichen und ein Spaltverfahren für ein sprödes Werkstück zur Verfügung zu stellen, welches vom
Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück
ausgeführt
wird.
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Ein
Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück gemäß eines
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung zum Spalten eines spröden Substrats
durch lokales Erhitzen des Substrats, um einen Riss in dem Substrat über das
Einwirken von in dem Substrat induzierter thermischer Belastung
zu bewirken, beinhaltet: einen Substrat-Haltemechanismus, der ein Substrat
hält; sowie
eine Bearbeitungseinheit, die das Substrat, welches von dem Substrat-Haltemechanismus
gehalten wird, durch einen Spaltprozess bearbeitet, der das Substrat
mit einem Laserstrahl bestrahlt, um das Substrat lokal zu erhitzen;
wobei der Substrat-Haltemechanismus und die Bearbeitungseinheit
sich so in Bezug aufeinander bewegen, dass ein Bereich in dem Substrat,
der von der Bearbeitungseinheit lokal erhitzt werden soll, sich
entlang einer gewünschten
Spaltlinie auf dem Substrat bewegt, wobei der Substrat-Haltemechanismus
eine Kantenklemme aufweist, die dazu geeignet ist, einen Kantenteil
des Substrats von beiden Seiten an entgegengesetzten Oberflächen des
Kantenteils zu verklemmen, sowie ein Stützelement zum Abstützen des
Substrats darauf von einer Seite einer Oberfläche des Substrats bei einer
vorab bestimmten Höhe, wobei
das Stützelement
an der Seite entgegengesetzt der Seite der Kantenklemme in Bezug
auf die gewünschte
Spaltlinie parallel zum Kantenteil des Substrats angeordnet ist
und zumindest ein Teil des in Kontakt mit dem Substrat zu bringenden
Kantenklemmen aus einem elastischen Material erzeugt ist, welches
eine vergleichsweise hohe Starrheit aufweist, und das Stützelement
das Substrat so abstützt,
dass es zur Verschiebung in der Erstreckungsebene des Substrats
während
des Spaltprozesses horizontal beweglich ist.
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Bei
dem Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die Bearbeitungseinheit ein
Kühlmittel
auf den lokal erhitzten Bereich auf dem Substrat aufsprüht, um den
lokal erhitzten Bereich abzukühlen.
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Bei
dem Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Kantenteil,
der von der Kantenklemme zu verklemmen ist, eine Breite von 10 mm
oder kleiner aufweist.
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Bei
dem Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück
gemäß des ersten
Aspekts der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das elastische
Material einen E-Modul in einem Bereich von zehn bis einigen Tausend
MPa aufweist. Vorzugsweise ist das elastische Material ein Kunststoff.
Vorzugsweise enthält
das Kunststoff ein Fluoro-Harz. Bei dem Spaltsystem für ein sprödes Werkstück gemäß des ersten Aspekts
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass ein Teil, der in
Kontakt mit dem Substrat zu bringen ist, das Stützelement aus einem Material
mit niedriger Reibung erzeugt ist, um die horizontale Bewegung des
Substrats während
des Spaltprozesses zu ermöglichen.
Ein in Kontakt mit dem Substrat zu bringender Teil des Stützelements
kann mit einem deformierbaren Element zur Verfügung gestellt werden, der die
horizontale Bewegung des Substrats während des Spaltprozesses ermöglicht.
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Ein
Spaltverfahren für
ein sprödes
Werkstück
zum Spalten eines spröden
Substrats durch lokales Erhitzen des Substrats, um einen Riss in
dem Substrat durch das Einwirken von einer thermischen Belastung
zu bewirken, die in dem Substrat gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung induziert wird, beinhaltet: einen Halteschritt
zum Halten eines Substrats, welches einem Spaltprozess unterzogen
werden soll, durch einen Substrat-Haltemechanismus; sowie einen
Spaltschritt des Spaltens des Substrats, welches von dem Substrat-Haltemechanismus
gehalten wird, durch Bestrahlen des Substrats mit einem Laserstrahl,
um das Substrat lokal zu erhitzen, sowie durch Bewegen eines erhitzten
Abschnitts des Substrats entlang einer gewünschten Spaltlinie, die sich
entlang eines Kantenteils des Substrats erstreckt; wobei der Substrat-Haltemechanismus,
der das Substrat in dem Halteschritt hält, eine Kantenklemme aufweist,
die dazu geeignet ist, den Kantenteil des Substrats von beiden Seiten
an entgegengesetzten Oberflächen
des Kantenteils zu verklemmen, sowie ein Stützelement zum Abstützen des
Substrats hierauf von einer Seite an einer Oberfläche des
Substrats bei einer vorab bestimmten Höhe, wobei das Stützelement
an der Seite entgegengesetzt der Seite der Kantenklemme in Bezug
auf die gewünschte
Spaltlinie parallel zum Kantenteil des Substrats angeordnet ist,
wobei zumindest ein Teil der in Kontakt mit dem Substrat zu bringenden
Kantenklemme aus einem elastischen Material erzeugt ist, welches
eine vergleichsweise hohe Starrheit aufweist, und das Stützelement
das Substrat so abstützt,
dass es zur Verschiebung in der Erstreckungslinie des Substrats
während
des Spaltschritts horizontal beweglich ist.
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Beim
Spaltverfahren für
ein sprödes
Werkstück
gemäß des zweiten
Aspekts der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass ein Kühlmittel
auf den lokal erhitzten Bereich auf dem Substrat aufgesprüht wird,
um den lokal erhitzten Bereich beim Spaltschritt abzukühlen.
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Bei
dem Spaltverfahren für
das spröde
Werkstück
gemäß des zweiten
Aspekts der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Kantenteil,
der von der Kantenklemme zu verklemmen ist, eine Breite von 10 mm
oder kleiner aufweist.
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Bei
dem Spaltverfahren für
ein sprödes Werkstück gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das elastische Material
einen E-Modul im Bereich von zehn bis einigen Tausend MPa aufweist.
Vorzugsweise ist das elastische Material ein Kunststoff. Vorzugsweise
enthält
der Kunststoff ein Fluoro-Harz.
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Beim
Spaltverfahren für
ein sprödes
Werkstück
gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass ein in Kontakt
mit dem Substrat zu bringender Teil des Stützelements aus einem Material
mit niedriger Reibung erzeugt ist, um die horizontale Bewegung des
Substrats während
des Spaltprozesses zu ermöglichen.
Ein in Kontakt mit dem Substrat zu bringender Teil des Stützelements
kann mit einem deformierbaren Element zur Verfügung gestellt werden, dass
die horizontale Bewegung des Substrats während des Spaltprozesses ermöglicht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der aus dem elastischen Material mit vergleichsweise
hoher Starrheit der Kantenklemme erzeugte Teil in Kontakt mit den
gegenüberliegenden
Oberflächen
des Kantenteils des Substrats gebracht, um das Substrat zu halten,
und das Substrat wird auf dem Stützelement
so abgestützt,
dass es zur Verschiebung in der Erstreckungsebene des Substrats
während
des Spaltschritts horizontal beweglich ist. Daher kann der Kantenteil
des Substrats schnell bei einer hohen Bearbeitungsqualität abgeschnitten
werden. Insbesondere erfordert die vorliegende Erfindung nicht,
komplizierte Steuerungsoperationen zum Bestrahlen des Substrats
mit dem Laserstrahl auszuführen,
und daher besteht keine Notwendigkeit für irgendein teures Steuerungssystem
und irgendein teures optisches System. Infolgedessen ist das Spaltsystem
für ein sprödes Werkstück gemäß der vorliegenden
Erfindung einfach und kostengünstig.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht auf ein Spaltsystem für ein sprödes Werkstück gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte Seitenansicht
eines Substrat-Haltemechanismuses,
der in dem Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück,
das in 1 gezeigt ist, beinhaltet ist;
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3 ist
eine vergrößerte erhabene
Seitenansicht einer Kantenklemme, die in dem Substrat-Haltemechanismus,
der in dem in den 1 und 2 gezeigte
Spaltsystem für
ein sprödes
Werkzeug beinhaltet ist, eingebaut ist;
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4 ist
eine erhabene Seitenansicht einer in dem Substrat-Haltemechanismus,
der in dem in den 1 und 2 gezeigten
Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück
beinhaltet ist, eingebaut ist;
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5 ist
eine erhabene Seitenansicht zur Unterstützung der Erläuterung
eines Spaltprozesses beim Bearbeiten eines Substrats durch das in
den 1 bis 4 gezeigte Spaltsystem für ein sprödes Werkstück;
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6 ist
eine Draufsicht zur Unterstützung der
Erläuterung
eines Spaltprozesses beim Bearbeiten eines Substrats durch das in
den 1 bis 4 gezeigte Spaltsystem für ein sprödes Werkstück;
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7 ist
eine schematische Ansicht eines Spaltsystem für ein sprödes Werkstück gemäß einer ersten Modifikation
des in den 1 bis 4 gezeigten
Spaltsystems für
ein sprödes
Werkstück;
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8 ist
eine schematische Ansicht eines Spaltsystems für ein sprödes Werkstück gemäß einer zweiten Modifikation
des in den 1 bis 4 gezeigten
Spaltsystems für
ein sprödes
Werkstück;
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9 ist
eine schematische Ansicht eines Spaltsystems für ein sprödes Werkstück gemäß einer dritten Modifikation
des in den 1 bis 4 gezeigten
Spaltsystems für
ein sprödes
Werkstück;
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10 ist
eine schematische Ansicht eines Spaltsystems für ein sprödes Werkstück gemäß einer vierten Modifikation
des in den 1 bis 4 gezeigten
Spaltsystems für
ein sprödes
Werkstück;
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11 ist
eine schematische Ansicht eines Spaltsystems für ein sprödes Werkstück gemäß einer fünften Modifikation des in den 1 bis 4 gezeigten
Spaltsystems für
ein sprödes
Werkstück;
und
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12 ist
eine schematische Ansicht eines Spaltsystems für ein sprödes Werkstück gemäße einer sechsten Modifikation
des in den 1 bis 4 gezeigten
Spaltsystems für
ein sprödes
Werkstück.
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Beschreibung
der Ausführungsformen
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Ein
Spaltsystem für
ein sprödes
Werkstück gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
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Der
Aufbau des Spaltsystems für
ein sprödes Werkstück gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
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Bezugnehmend
auf die 1 und 2 führt ein
Spaltsystem 1 für
ein sprödes
Werkstück
einen Spaltprozess des lokalen Erhitzens eines Substrats 51,
das aus einem spröden
Material so wie Glas erzeugt ist, aus, um einen Riss in dem Substrat 51 durch
eine in dem Substrat 51 induzierte thermische Belastung
auszuführen.
Das Spaltsystem 1 für
ein sprödes
Werkstück
weist einen Substrat-Haltemechanismus 10 zum Halten des
Substrats 51 sowie eine Bearbeitungseinheit 5 zum
Bearbeiten des Substrats 51 durch den Spaltprozess auf.
Es wird hierbei unterstellt, dass das durch das Spaltsystem 1 für ein sprödes Werkstück zu bearbeitende
Substrat 51 ein Glassubstrat ist.
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Der
Substrat-Haltemechanismus 10 weist eine Eckenklemme 12 auf,
die dazu geeignet ist, einen Eckenteil des Substrats 51 von
beiden Seiten an gegenüberliegenden
Oberflächen
des Kantenteils einzuklemmen, sowie Stützelemente 19 zum
Abstützen
einer unteren Oberfläche
des Substrats 51, was darauf durch die Ecken-Klemme 12 bei
einer vorab bestimmten Höhe
gehalten wird. Die Stützelemente 19 sind
an einer Seite entgegengesetzt der Seite der Eckenklemme 12 in
Bezugnahme auf eine gewünschte
Spaltlinie 61 parallel zu einer Kante des Substrats 51 angeordnet.
Die Eckenklemme 12 sowie die Stützelemente 19 werden
fest auf einer Basis 11 gehalten. Die Höhe der Eckklemme 12 und
die der Stützelemente 19 wird
so bestimmt, dass das von der Eckenklemme 12 eingeklemmte
und an den Stützelemente 19 abgestützte Substrat 51 parallel
zur Oberfläche
der Basis 11 steht.
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Die
Eckenklemme 12 weist eine Eckenhalterung 15 auf,
auf der das Substrat 51 abgesetzt ist, sowie eine Druckstange 14 zum
Drücken
des Substrats 51 gegen die Kantenhalterung 15,
um das Substrat 51 zwischen der Eckenhalterung 15 und
der Drückstange 14 zu
halten.
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Kunststoffelemente 14a und 15a sind
jeweils an der unteren Oberfläche
der Druckstange 14 und der oberen Oberfläche der
Eckenhalterung 15 angebracht. Die Kunststoffelemente 14a und 15a sind
aus einem elastischen Material erzeugt, welches eine vergleichsweise
hohe Steifigkeit aufweist. Vorzugsweise weist das elastische Material
einen E-Modul zwischen zehn und einigen Tausend MPa auf (1 MPa =
1 × 109 N/m2). Die Kunststoffelemente 14a und 15a sind
aus dem gleichen Material erzeugt. Bevorzugte Materialien für die Kunststoffelemente 14a und 15a sind
Fluoro-Harze so wie PTEF-Harze (Teflon®), PCTFE-Harze
und PFA-Harze, Polyacetal-Harze (POM-Harze) und MC-Nylons. Die jeweiligen
E-Module dieser typischen Materialien liegen zwischen 0,3 und 0,6
GPa (1 GPa = 1 × 1012 N/m2) für PTFE-Harze und
zwischen 0,4 und 1,3 GPa für
Polyethylen-Harze. Die E-Module von Eisen (Stählen) liegen zwischen 200 und
220 GPa, während
die E-Module von Kupfer und Gummi jeweils zwischen 130 GPa und einigen
MPa liegen.
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Vorzugsweise
weisen die Kunststoffelemente 14a und 15a eine
Dicke zwischen einigen Zehntel Millimetern und 10 mm auf. Wenn die
Kunststoffelemente 14a und 15a exzessiv dünn sind,
wird das Substrat 51 leicht beschädigt und ein Teil, der zwischen
den Kunststoffelementen 14a und 15a des Substrats 51 gehalten
wird, wird unzureichend deformiert. Wenn die Kunststoffelemente 14a und 15a exzessiv
dick sind, deformiert sich ein zwischen den Kunststoffelementen 14a und 15a gehaltener
Teil des Substrats 51 exzessiv und Teile des Substrats 51,
die jeweils an den gegenüberliegenden
Seiten der Spaltlinie 61 liegen, werden asymmetrisch deformiert.
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Die
Druckstange 14 ist ein integrales starres Element, das
in der Lage ist, die gesamte Länge
eines Kantenteils des Substrats 51 gegen die Kantenhalterung 15 zu
drücken.
Wenn die Druckstange 14 in ihrer Heim-Position gehalten
wird, liegt die Druckstange 14 an einer Position um etwa
einige Millimeter oberhalb der oberen Oberfläche des Substrats 51. Vorzugsweise
ist die Druckstange 14 aus einem Metall erzeugt, das einen
E-Modul von 100 GPa oder höher
aufweist. Vorzugsweise weist die Druckstange eine Anstoß-Breite
von 10 mm oder kleiner auf. Ganz besonders bevorzugt wird, wenn
vorausgesetzt wird, dass ein Kantenteil von 10 mm Breite des Substrats 51 abzuschneiden
ist, bevorzugt, dass ein Kantenteil von etwa 5 mm Breite zwischen
der Druckstange 14 und der Kantenhalterung 15 gehalten
wird. Ein Teil von 5 mm Breite eines Kantenteils (10 mm Breite) des
Substrats 51, der von der gewünschte Spaltlinie 61 hervorsteht,
wird zwischen der Druckstange 14 und der Kantenhalterung 15 gehalten.
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Jeder
der von dem Stütz-Mechanismus 17 abgestützten Hebel 13 weist
ein erstes Ende auf, das mit einem oberen Teil der Druckstange 14 verbunden ist,
sowie ein zweites Ende, das mit einem Belastungssensor 18 kombiniert
ist. Eine Betätigungsstange 16a,
die in einem Motor 16 eingebaut ist, ist mit dem Belastungssensor 18 verbunden.
Der Hebel 13 dreht sich um eine Drehachse N4,
wenn ein Punkt N1 der Anwendung im zweiten
Ende des Hebels 13 nach oben bewegt wird. Der Motor 16 ist
mit einem Rotor versehen, der nicht gezeigt ist, sowie mit einem
nicht gezeigten Untersetzungsgetriebe. Ein Signal wird an den Motor 16 abgegeben,
um den Rotor zu drehen. Das Untersetzungsgetriebe konvertiert die
Drehung des Rotors in eine lineare Bewegung der Betätigungsstange 16a.
Ein nicht gezeigter Regelungs-Schaltkreis führt eine Rückmeldungs-Steuerungsoperation unter Verwendung
eines zum Motor 16 gegebenen Eingabesignals sowie eines
von dem Belastungssensor 18 erhaltenen Ausgabesignal aus, um
eine vorab bestimmte Kraft W1 auf das zweite Ende
(Punkt N1 der Anwendung) des Hebels 13 aufzugeben.
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Wenn
der Hebel 13 somit um die Drehachse N4 gedreht wird, bewegt
sich das erste Ende (Punkt N2 der Belastung)
des Hebels 13 nach oben, um die Druckstange 14 zu
drücken.
Anschließend
wird die Druckstange 14 nach unten bewegt, um das Substrat 51 zwischen
der Druckstange 14 und der Eckenhalterung 15 zu
halten. Eine durch die Multiplikation der W1,
die auf das zweite Ende (Punkt N1 der Anwendung)
des Hebels 13 durch den Einfluss des Hebels 13 aufgebracht
wird, wirkt auf den Punkt N2 der Belastung am ersten Ende des Hebels 13.
Infolgedessen wird eine gewünschte
Kraft auf den Belastungspunkt N3 im Kantenteil
des Substrats 51 aufgebracht.
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Da
die Distanz zwischen der Drehachse N4 des
Punkts N2 der Belastung des Hebels 13 länger als
die Bewegungsdistanz des Punkts N2 der Belastung
ist, wird der Druckhebel 14 im Wesentlichen senkrecht auf
die Oberfläche
des Substrats 51 gedrückt.
Infolgedessen kommt das Kunststoffelement 14a, das an der
Druckstange 14 angebracht ist, im Wesentlichen gleichmäßig in Kontakt
mit der oberen Oberfläche
des Substrats 51, um das Substrat 51 gleichmäßig zu drücken.
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Hierbei
liegen einige Hebel 13 zum Drücken der Druckstange 14 vor,
die auf einer geraden Linie parallel zu der gewünschten Spaltlinie 61 angeordnet sind,
um eine Kraft auf mit den Hebeln 13 der Druckstange 14 korrespondierenden
Teilen aufzubringen. Somit ist die Druckstange 14 in der
Lage, einen Druck gleichmäßig auf
das Substrat 51 aufzubringen. Druck kann uneinheitlich
auf das Substrat 51 durch uneinheitliches Anordnen von
Druckpunkte aufgebracht werden, auf die die Hebel 13 Druck
aufbringen. Beispielsweise kann ein Druck höher oder niedriger als ein
auf einen Teil des Kantenteils des Substrats 51, der mit
einem Mittel-Bearbeitungspunkt P2, der in 1 gezeigt
wird, aufgebrachte Druck auf Teile des Kantenteils des Substrats 51,
die jeweils mit einem Bearbeitungsstart-Punkt P1 und
einem Bearbeitungsend-Punkt P3 übereinstimmen,
aufgebracht werden.
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Die
Stützelemente 19 stützen das
Substrat 51 darauf ab, um es so zur Verschiebung in der
Erstreckungsebene des Substrats 51 während eines Bearbeitungsprozesses
horizontal beweglich zu machen. Zumindest ein Teil, der in Kontakt
mit dem Substrat 51 zu bringen ist, jedes der Stützelemente 19 ist aus
einem Material mit niedriger Reibung gefertigt, um die horizontale
Bewegung des Substrats 51 während des Bearbeitungsprozesses
zu ermöglichen. Vorzugsweise
wird die obere Endoberfläche
jedes Stützelements 19,
das in Kontakt mit dem Substrat 51 zu bringen ist, durch
Polieren bearbeitet oder mit einem Kunststoff beschichtet, um die
Reibung zwischen der oberen Endoberfläche des Stützelements 19 und
dem Substrat 51 zu reduzieren. Wenn die Reibung zwischen
den oberen Endoberflächen
des Stützelements 19 und
dem Substrat 51, das aus Glas oder dergleichen gefertigt
ist, somit reduziert ist, kann das Substrat 51 sanft horizontal
in Bezug auf die Stützelemente 19 gleiten.
Bevorzugte Kunststoffe für die
Beschichtung der oberen Endoberflächen der Stützelemente 19 sind
Fluoro-Harze so wie PTEF-Harze (beispielsweise Teflon®),
PCTFE-Harze und PFA-Harze.
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Die
Bearbeitungseinheit 5 zum Bearbeiten des Substrats 51,
das vom Substrat-Haltemechanismus 10 gehalten wird, durch
den Spaltprozess wird beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf 4 beinhaltet die Bearbeitungseinheit 5 eine
Vorheiz-Einheit 20, eine Heiz-Einheit 30 sowie eine Abkühl-Einheit 40.
Die Einheiten 20, 30 und 40 sind in Bezug
auf das Substrat 51 oberhalb des Substrats 51 entlang
der gedachten Spaltlinie 61 beweglich. Die Vorheiz-Einheit 20, die
Heiz-Einheit 30 sowie die Abkühl-Einheit 40 sind in dieser Reihenfolge
in Bezug auf die Bewegungs-Richtung des Substrats 51 auf
einer geraden Linie angeordnet.
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Die
Vorheiz-Einheit 20 bestrahlt das Substrat 51 mit
einem Laserstrahl LB1, um das Substrat lokal aufzuheizen.
Die Vorheiz-Einheit 20 weist einen Laser-Oszillator 21 sowie
einen CO2-Laser auf, der eine Ausgabe-Kapazität in der
Größenordnung
von 200W aufweist, einen Reflektor-Spiegel 22 zur Reflektierung
eines durch den Laser-Oszillator 21 emittierten Laserlichts,
sowie einen polygonalen Dreh-Spiegel 23 zur Abtastung des
Substrats 51 mit dem vom Reflektor-Spiegel 22 reflektierten Laserlichts.
Das von dem Laser-Oszillator 21 emittierte
Laserlicht wird durch den Reflektor-Spiegel 22 auf den polygonalen Dreh-Spiegel 23 reflektiert
und anschließend
reflektiert der polygonale Dreh-Spiegel 23 das Laserlicht auf
die Oberfläche 51,
um einen Bereich einer Länge L1 wiederholt entlang der gedachten Spaltlinie 61 abzutasten,
um einen Laserstrahl LB1 zu produzieren, der
einen linearen Brennpunkt aufweist. Der Laserstrahl LB1 bestrahlt
das Substrat 51 in einem linearen Muster 62, das
sich entlang der gewünschten
Spaltlinie 61, die in 1 gezeigt
ist, erstreckt.
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Die
Heiz-Einheit 30 erhitzt den vorgeheizten Teil des Substrats 51,
der von der Vorheiz-Einheit 20 lokal erhitzt wurde, mit
einem Laserstrahl LB2 zur lokalen Erhitzung.
Die Heiz-Einheit 30 weist einen Laser-Oszillator 31 sowie
einen CO2-Laser auf, der eine Ausgabe-Kapazität in dem
Bereich von mehreren zehn bis hundert und einigen Tausend W aufweist,
einen Reflektor-Spiegel 32 zur Reflektierung eines durch
den Laser-Oszillator 31 emittierten Laserlichts, sowie
einen polygonalen Dreh-Spiegel 33 zur Abtastung des Substrats 51 mit
dem vom Reflektor-Spiegel 32 reflektierten Laserlichts.
Das vom Laser-Oszillator 31 emittierte Laserlicht wird
durch den Reflektor-Spiegel 32 auf den polygonalen Dreh-Spiegel 33 reflektiert
und anschließend
reflektiert der polygonale Dreh-Spiegel 33 den
Laserstrahl LB2 auf das Substrat 51,
um einen Bereich einer Länge
L2 wiederholt entlang der gewünschten
Spaltlinie 61 abzutasten, um einen Laserstrahl LB2 zu produzieren, der einen linearen Brennpunkt
aufweist. Der Laserstrahl LB2 bestrahlt
das Substrat 51 in einem linearen Muster 63, das
sich entlang der gedachten Spalt-Linie 61, wie dies in 1 gezeigt
ist, erstreckt.
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Die
Abkühleinheit 40 sprüht ein Kühlmittel
C auf das Substrat 51, das durch die Heizeinheit 30 lokal
erhitzt wurde, um den erhitzten Teil des Substrats 51 lokal
abzukühlen.
Das Kühlmittel
C kann Wasser sein, ein Nebel (d.h. eine Mischung von Wasser und einem
Gas), ein Gas (beispielsweise Stickstoffgas), Fin-Partikel (beispielweise
Kohlendioxid-Partikel) eine
Flüssigkeit
(beispielsweise Alkohol oder atomisierter Alkohol). Die Abkühleinheit 40 weist
eine Kühldüse 41 zum
Sprühen
des Kühlmittels
C auf die Oberfläche
des Substrats 51 auf. Das durch die Kühldüse 41 aufgesprühte Kühlmittel
C spreizt sich in einem vorab bestimmten Muster 64 auf
dem Substrat 51 auf, die dies in 1 gezeigt
ist.
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Der
Substrat-Haltemechanismus 10 und die Bearbeitungseinheit 5 beinhaltet
die Vorheiz-Einheit 20, und die Heiz-Einheit 30 sowie
die Abkühl-Einheit 40 sind
beweglich in Bezug aufeinander. Infolgedessen verschieben sich das
Muster 62 der lokal vorerhitzten Region, das Muster 63 der
lokal erhitzten Region sowie das Muster 64 der lokal abgekühlten Region
entlang der gedachten Spaltlinie 61 auf dem Substrat 51.
Die Vorheiz-Einheit 20, die Heiz-Einheit 30 sowie
die Abkühl-Einheit 40 der
Bearbeitungseinheit 5 sind auf einer Bewegungs-Stufe, die
nicht gezeigt ist, zur Bewegung der Vorheiz-Einheit 20,
der Heiz-Einheit 30 sowie der Abkühl-Einheit 40 parallel zur Oberfläche des
Substrats 51 befestigt. Die Vorheiz-Einheit 20,
die Heiz-Einheit 30 sowie die Abkühl-Einheit 40 können oberhalb
des Substrats 51 bei geeigneten Intervallen in Ausrichtung
mit der gedachten Spalt-Linie 61 angeordnet sein.
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Der
Betrieb des Spaltsystems 1 für das spröde Werkstück wird nunmehr beschrieben.
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Das
Substrat 51 wird in Richtung des Pfeils, der in den 1 bis 3 gezeigt
ist, zum Substrat-Haltemechanismus 10 des Spaltsystems 1 für ein sprödes Werkstück, das
in den 1 bis 4 gezeigt ist, getragen. Das
Substrat 51 wird auf den Stützelementen 19 mit
einem Kantenteil hiervon in einem Raum zwischen der Kantenhalterung 15 und
der Druckstange 14 der Kanten-Klemme 12 platziert,
abgesetzt.
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Anschließend wird
das von dem Substrat-Haltemechanismus 10 gehaltene Substrat 51 zwischen
der Druckstange 14 und der Kantenhalterung 15 der
Kanten-Klemme 12 gehalten. Insbesondere werden die nicht
gezeigten Rotoren der Motoren 16 gedreht, um die Stangen 16a linear
vorzuschieben, um eine Kraft durch die Belastungssensoren 18 auf die
Punkte N1 der Anwendung an den zweiten Enden der
Hebel 13 aufzubringen. Infolgedessen drehen sich die Hebel 13,
die von dem Stützmechanismus 17 abgestützt werden,
jeweils um die Drehachsen N4 und die Punkte
N2 der Belastung in den ersten Enden der
Hebel 13 bewegen sich nach unten, um die Druckstange 14 zu
drücken.
Anschließend
bewegt sich die Druckstange 14 nach unten, um einen Kantenteil
des Substrats 51 zwischen der Druckstange 14 und
der Kantenhalterung 15 zu halten. Somit ist das Substrat 51 bei
einer vorab bestimmten Position am Substrat-Haltemechanismus 10 positioniert.
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Anschließend wird
die Bearbeitungseinheit 5 in Bezug auf den Substrat-Haltemechanismus 10 zu einer
Position der Bearbeitungs-Einheit 5 oberhalb der gewünschten
Spaltlinie 61 an dem Substrat-Haltemechanismus 10 positionierten
Substrats 51 bewegt. Die Vorheiz-Einheit 20, die
Heiz-Einheit 30 sowie die Abkühl-Einheit 40 der
Bearbeitungseinheit 5 werden vorab so angeordnet, dass
die Vorheiz-Einheit 20, die Heiz-Einheit 30 sowie
die Abkühl-Einheit 40 auf
einer geraden Linie bei geeigneten Intervallen in Ausrichtung mit
der gewünschten Spalt-Linie 61 angeordnet
sind, wenn die Bearbeitungs-Einheit oberhalb der gewünschten
Spalt-Linie 61 auf dem Substrat 51 positioniert
ist.
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Anschließend wird
ein kleiner Riss in einen Endteil P1 des Substrats 51 durch
eine Initial-Risseinheit, nicht gezeigt, ausgebildet, und anschließend wird
die Bearbeitungseinheit 5 in Bezug auf den Substrat-Haltemechanismus 10 bewegt,
um die Vorheiz-Einheit 20, die Heiz-Einheit 30 sowie
die Abkühl-Einheit 40 der
Bearbeitungseinheit 5 in dieser Reihenfolge entlang der
gewünschten
Spalt-Linie 61 relativ zum Substrat 51 zu bewegen.
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Wie
in den 1 bis 4 gezeigt, bewegt sich die Vorheiz-Einheit 20 zuerst
entlang der gewünschten
Spalt-Linie 61 oberhalb des Substrats 51, um das
Substrat 51 linear mit dem Laserstrahl LB1 u bestrahlen.
Infolgedessen wird eine Region in dem Substrat 51 auf eine
vorab bestimmte Temperatur im Bereich von etwa 30 bis 200°C lokal aufgeheizt.
Das vom Laser-Oszillator 21 emittierte Laserlicht wird durch
den Reflektor-Spiegel 22 auf den polygonalen Dreh-Spiegel 23 reflektiert
und anschließend
reflektiert der polygonale Dreh-Spiegel 23 das
Laserlicht auf das Substrat 51, um den Bereich der Länge L1 wiederholt entlang der gewünschten
Spalt-Linie 61 abzutasten, um einen Laserstrahl LB1 in einem linearen Muster 62 zu
produzieren.
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Anschließend bewegt
sich die Heiz-Einheit 30 in Bezug auf das von der Vorheiz-Einheit 20 entlang
der gewünschten
Spalt-Linie 61 lokal
vorgeheizte Substrat. Die Heiz-Einheit 30 bestrahlt eine
lineare Region im Substrat 51, die enger als die durch
die Vorheiz-Einheit 20 lokal vorgeheizte lineare Region ist,
mit dem Laserstrahl LB2, um die Region lokal
auf eine vorab bestimmte Temperatur im Bereich von etwa 100 bis
400°C aufzuheizen.
Das vom Laser-Oszillator 31 emittierte Laserlicht wird
durch den Reflektor-Spiegel 32 auf den polygonalen Dreh-Spiegel 33 reflektiert
und anschließend reflektiert
der polygonale Dreh-Spiegel 33 das Laserlicht auf das Substrat 51, um
den Bereich der Länge
L2 wiederholt entlang der gewünschten
Spaltlinie 61 abzutasten, um einen Laserstrahl LB2 in einem linearen Muster 63 zu
produzieren.
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Anschließend bewegt
sich die Abkühl-Einheit 40 in
Bezug auf das Substrat 51, das durch die Heiz-Einheit 30 entlang
der gewünschten
Spalt-Linie 61 lokal erhitzt wurde. Die Abkühl-Einheit 40 sprüht das Kühlmittel
C auf eine lineare Region in dem Substrat 51, das im Wesentlichen
gleich groß wie
der lineare Bereich ist, der durch die Heiz-Einheit 30 lokal erhitzt
wurde, um die erhitzte Region in dem Substrat 51 lokal
abzukühlen.
Das Kühlmittel
C wird in einem vorab bestimmten Muster 64 auf der Oberfläche des Substrats 51 durch
die Kühldüse 41 aufgesprüht.
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Somit
wird der Teil des Substrats 51 auf der gewünschten
Spaltlinie 61 durch die Vorheiz-Einheit 20 vorerhitzt,
durch die Heiz-Einheit 30 erhitzt und durch die Abkühl-Einheit 30 in
Reihenfolge abgekühlt.
Infolgedessen wird ein Riss hauptsächlich durch eine thermische
Belastung (Zugbelastung), die in dem Substrat durch Erhitzen induziert
wurde, sowie durch eine Zugbelastung, die durch Abkühlen in dem
Substrat 51 induziert wurde, bewirkt. Der Riss erstreckt
sich entlang der gewünschten
Spaltlinie 61, wenn sich die Vorheiz-Einheit 20,
die Heiz-Einheit 30 sowie die Abkühl-Einheit 40 relativ
zum Substrat 51 entlang der gewünschten Spaltlinie 61 bewegen.
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Insbesondere
wird, wie dies in den 5(a) und 5(b) gezeigt ist, wenn ein Teil des Substrats 51 lokal
mit den jeweils von der Vorheiz-Einheit 20 und der Heiz-Einheit 30 emittierten
Laserstrahlen LB1 und LB2 lokal
erhitzt wird, der erhitzte Teil einer thermischen Expansion unterworfen.
Infolgedessen erhebt sich der erhitzte Teil und das Substrat 51 deformiert sich
so, dass der Riss sich lateral erweitert. Die Breite WL1 eines äußeren Teils 51a des
Substrats 51 an der äußeren Seite
(an der linken Seite, wenn in 5(a) gesehen)
eines mit den Laserstrahlen LB1 und LB2 bestrahlten Teils, ist schmaler als die
Breite WL2 eines inneren Teils 51b des
Substrats 51 auf der inneren Seite (an der rechten Seite,
wenn in 5(a) gesehen) des mit den
Laserstrahlen LB1 und LB2 bestrahlten
Teils. Daher deformiert sich der äußere Teil 51a stärker als
der innere Teil 51b, wie dies in 5(b) gezeigt
ist.
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Der
Kantenteil, nämlich
ein Abschnitt des äußeren Teils 51a des
Substrats 51 wird zwischen den Kunststoffelementen 14a und 15b gehalten,
die aus einem elastischen Material erzeugt sind, welches eine vergleichsweise
hohe Starrheit aufweist und an der Druckstange 14 und der
Kantenhalterung 15 der Klemme 12 angebracht sind.
Die aus einem solchen elastischen Material erzeugten Kunststoffelemente 14a und 15a sind
in der Lage, die Deformation des Kantenteils des Substrats 51 in
einer Vielzahl von Richtungen effektiver als elastische Elemente
zu unterdrücken,
die aus einem Material erzeugt sind, das ein vergleichsweise geringe
Starrheit aufweist, so wie Gummi. Somit deformieren sich der äußere Teil 51a und
der innere Teil 51b des Substrats 51 im Wesentlichen
gleichmäßig und
die asymmetrische Deformation des äußeren Teils 51a und
des inneren Teils 51b kann unterdrückt werden.
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Die
Bestrahlung des Substrats 51 mit den Laserstrahlen LB1 und LB2 induziert
eine Zug-Belastung 65 und bewirkt eine thermische Expansion
des Substrats 51, wie dies in 6 gezeigt
ist. Die Zug-Belastung 65 und die thermische Expansion
des Substrats 51 neigen dazu, zu bewirken, dass der äußere Teil 51a und
der innere Teil 51b sich in Längsrichtung deformieren, d.h.
in einer Richtung parallel zur gedachten Spalt-Linie 61,
und sich so voneinander trennen, wie dies in 6 gezeigt
ist. In 6 wird das Substrat 51 vor
dem Spaltprozess durch nicht durchgezogene Linien angezeigt und
das Substrat 51 nach dem Spaltprozess wird durch durchgezogene
Linien angezeigt.
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Das
Spaltsystem 1 für
ein sprödes
Werkstück
hält den
Kantenteil, nämlich
einen Abschnitt des äußeren Teils 51a des
Substrats 51 zwischen den Kunststoffelementen 14a und 15b,
die aus einem elastischen Material erzeugt sind, was eine vergleichsweise
hohe Steifigkeit aufweist, und das an der Druckstange 14 und
der Kantenhalterung 15 der Klemme 12 angebracht
ist. Daher kann die Deformation des äußeren Teils 51a des
Substrats 15 sehr effektiv unterdrückt werden. Der innere Teil 51b des Substrats 51 wird
auf den Stützelementen 19 aus
einem Material mit niedriger Reibung abgestützt, um die horizontale Bewegung
des Substrats 51 während des
Spaltprozesses zu ermöglichen.
Daher ist der innere Teil 51b des Substrats 51 in
der Lage, horizontal auf den Stützelementen 19 zu
gleiten und sich in einer Längsrichtung
parallel zu der gedachten Spaltlinie 61 zu deformieren
und sich so senkrecht zur gedachten Spaltlinie 16 weg vom äußeren Teil 51a zu bewegen.
Infolgedessen ist der Riss 52 in dem Substrat 51 in
der Lage, sich genau entlang der gedachten Spaltlinie 61 auf
dem Substrat 51 zu erstrecken.
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Das
Spaltsystem 1 für
ein sprödes
Werkstück
drückt
die Kunststoffelemente 14a und 15b aus einem elastischen
Material mit vergleichsweise hoher Starrheit und jeweils an der
Druckstange 14 und der Kantenhalterung 15 der
Kanten-Klemme 12 angebracht gegen die obere und untere
Oberfläche
des Kantenteils des Substrats 51, um das Substrat 51 zu halten
und das Substrat wird auf den Stützelementen 19 aus
einem Material mit niedriger Reibung abgestützt, um so die horizontale
Bewegung des Substrats während
des Spaltprozesses zu ermöglichen. Daher
kann ein Spaltprozess zum Abschneiden eines Kantenteils von beispielsweise
10 mm oder geringerer Breite des Substrats 51 leicht mit
hoher Bearbeitungsqualität
erreicht werden. Das Spaltsystem 1 für ein sprödes Werkstück, das die vorliegende Erfindung
verwirklicht, erfordert keine komplizierten Steuerungsoperationen
wie diejenigen, die von dem konventionellen Spaltverfahren für ein sprödes Werkstück gefordert
werden, zum Steuern der Strahlung unter Verwendung des Laserstrahls.
Somit erfordert das Spaltsystem 1 für ein sprödes Werkstück nicht teure Steuerungssysteme
und teure optische Systeme und daher ist der Aufbau des Spaltsystems 1 für ein sprödes Werkstück einfach
und kostengünstig.
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Das
Spaltsystem 1 für
ein sprödes
Werkstück
gemäß dieser
Ausführungsform
stützt
die untere Oberfläche
des Substrats 51 an der Kantenhalterung 15 der
Kanten-Klemme 12 und den Stützelementen 19 ab
und drückt
die obere Oberfläche
des Substrats 51 gegen die Kantenhalterung 15 durch
die Druckstange 14 der Kanten-Klemme 12. Das Substrat 51 kann
mittels eines Verfahrens, das anders als das ist, gehalten werden,
durch das das Spaltsystem 1 für ein sprödes Werkstück das Substrat hält. Beispielsweise
kann die Kantenhalterung 15 der Kanten-Klemme 12 und
die Stützelemente 19 an
der Seite der oberen Oberfläche
des Substrats 51 angeordnet sein und die Druckstange 14 der
Klemme 12 kann an der Seite der unteren Oberfläche des
Substrats 51 angeordnet sein, wie dies in 7 gezeigt
ist und der Kantenteil des Substrats 51 kann zwischen der Druckstange 14 und
der Kantenhalterung 15 der Kanten-Klemme 12 gehalten
werden.
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Das
Spaltsystem 1 für
ein sprödes
Werkstück
hält das
Substrat 51 durch die Kanten-Klemme 12, die die
Druckstange 14 und die Kantenhalterung 15 beinhaltet
und das Substrat 51 auf den Stützelementen 19 abstützt, und
die Laserstrahlen LB1 und LB2 von der Seite
der oberen Oberfläche
des Substrats 51 projiziert. Die Laserstrahlen LB1 und LB2 können von
der Seite der unteren Oberfläche
des Substrats 51, das durch die Kanten-Klemme 12 gehalten wird,
welches die Druckstange 14 und die Kanten-Halterung 15 beinhaltet
und auf den Stützelementen 19 abgestützt ist,
wie dies in 8 gezeigt ist, projizieren.
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Das
Spaltsystem 1 für
ein sprödes
Werkstück
hält den
Kantenteil des Substrats 51 zwischen dem Kunststoffelement 14a,
das an der Druckstange 14 angebracht ist, sowie dem Kunststoffelement 15a, das
an der Kantenhalterung 15 angebracht ist. Ein Kunststoffelement 55,
das mit einer Nut versehen ist, kann auf dem Kantenteil des Substrats 51 so
angesetzt sein, dass dessen obere und untere Wand in Kontakt mit
der oberen und unteren Oberfläche
des Substrats 51 stehen, wie dies in 9 gezeigt
ist, und das Kunststoffelement 55 kann durch die Druckstange 14 und
die Kantenhalterung 15 nach oben und unten gedrückt werden.
Obwohl das Spaltsystem 1 für ein sprödes Werkstück das Substrat 51 auf den
Stützelementen 19,
die aus einem Material mit niedriger Reibung erzeugt sind, um die
horizontale Bewegung des Substrats 51 während des Spaltprozesses zu
ermöglichen,
abgestützt
wird, kann das Substrat 51 an seinem Ort durch eine pneumatische Stützvorrichtung 56 abgestützt sein,
die Luft oder Gas so wie Stickstoffgas oder Sauerstoffgas durch ein
Luft-Stromloch 56a gegen das Substrat 51 drückt, wie
dies in 9 gezeigt ist. Die Endoberflächen, die in
Kontakt mit dem Substrat 51 zu bringen sind, der Stützelementen 19 können in
sphärischer
oder zylindrischer Form ausgebildet sein.
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Obwohl
die Kunststoffelemente 14a und 15a des Spaltsystems 1 für ein sprödes Werkstück aus dem
gleichen Material erzeugt sind, können die Kunststoffelemente 14a und 15a jeweils
aus unterschiedlichen Materialien mit jeweils unterschiedlichen
E-Modulen im Bereich von 100 bis einigen Tausend MPa gefertigt sein.
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Obwohl
das Spaltsystem 1 für
ein sprödes Werkstück einen
vorab bestimmten Druck auf die obere Oberfläche des Substrats 51 durch
die Druckstange 14 der Kanten-Klemme 12 aufbringt,
kann ein Verschiebungssensor 57 zur Messung der Verschiebung
des Substrats 51 oberhalb oder unterhalb des Substrats 51 angeordnet
sein, wie dies in 11 gezeigt ist, und der auf
das Substrat 51 durch die Druckstange 14 aufgebrachte
Druck kann auf Basis einer durch den Verschiebungssensor 57 erhaltenen
Messung gesteuert werden. Der Verschiebungssensor 57 kann
sowohl vom Kontakttyp oder vom Nicht-Kontakttyp sein. Die Arbeitsposition
des Verschiebungssensors 57 muss nicht auf einer Position,
die mit durchgezogener Linie dargestellt ist (links, wenn in 11 gesehen)
der gedachten Spalt-Linie
liegen, wie dies in 11 gezeigt ist, sondern kann
ebenso an einer Position angeordnet sein, die durch eine nicht durchgezogene
Linie (rechts, wenn in 11 gesehen) angezeigt ist, von
der gedachten Spalt-Linie 61 stehen.
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Das
Spaltsystem 1 für
ein sprödes
Werkstück
ist mit den Stützelementen 19 versehen,
die aus einem Material mit niedriger Reibung erzeugt sind und in
der Lage sind, die horizontale Bewegung des Substrats während des
Spaltprozesses zu ermöglichen,
um es dem Substrat 51 zu erlauben, horizontal in der Erstreckungsebene
des Substrats 51 auf den Stützelementen 19 zu
gleiten. Jedoch können
weiche, deformierbare Elemente 19a aus einem elastischen
Material an den oberen Enden der Stützelemente 9 angebracht
sein, um so in Kontakt mit dem Substrat 51 zu kommen, wie
dies in 12(a) gezeigt ist. Die weichen,
deformierbaren Elemente 19a deformieren sich, um es dem
Substrat 51 zu ermöglichen,
horizontal in einer horizontalen Ebene des Substrats 51 während des
Spaltprozesses zu bewegen, wie dies in 12(b) gezeigt
ist.
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Obwohl
das Spaltsystem für
ein sprödes Werkstück, das
die vorliegende Erfindung ausführt, als
das Abschneiden eines Kantenteils eines einzelnen Glassubstrats 51 bewirkend
beschrieben wurde, ist das Spaltsystem für ein sprödes Werkstück, das die vorliegende Erfindung
ausführt,
in der Lage, einen Spaltprozess zum Abschneiden eines Kantenteils
eines Flüssigkristall-Paneels,
das durch Versiegeln eines Flüssigkristalls
in einem Raum, der von zwei Glassubstraten definiert ist und durch
ein Abdichtelement abgedichtet ist, in einer hohen Bearbeitungsqualität zu erzielen
und schnell einen Spaltprozess zum Schneiden von spröden Substraten
zu erzielen, die anders aufgebaut sind als ein Flüssigkristall-Paneel, wobei ebenso
eine hohe Bearbeitungsqualität
vorliegt.