DE69629704T2

DE69629704T2 - Verfahren und vorrichtung zum zerbrechen von sprödem material

Info

Publication number: DE69629704T2
Application number: DE69629704T
Authority: DE
Inventors: A. James ARIGLIO; Harry Menegus
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: EP0847317A4; EP0847317B1; EP0847317A1; KR19990044290A; TW458861B; US5826772A; WO1997007927A1; KR100447786B1; JPH11511385A; DE69629704D1; JP3923526B2

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brechen spröder Materialien, wie z. B. Glasplatten, und speziell auf ein Verfahren zum Steigern des Gebrauchs von Laserkerb-Techniken, um spröde Materialien, wie z. B. Glasplatten, zu brechen.
Hintergrund der Erfindung
Laser wurden ehedem zum Zerteilen von spröden Materialien, wie z. B. Glasplatten, benutzt. In der PCT-Patentveröffentlichung Nr. WO 93/20015 wird beschrieben, wie ein Laser benutzt wird, um einen so genannten verdeckten Riss bzw. Spalt über eine Glasplatte hinweg sich ausbreiten zu lassen, um die Platte in zwei kleinere Glasplatten zu brechen. In einer Ausführungsform dieser Patentveröffentlichung wird eine kleine Kerbe oder ein Ritz auf einer Seite der Glasplatte erzeugt, und diese Kerbe oder dieser Riss breitet sich dann in Form eines Spaltes über die Glasplatte hinweg aus, wobei ein Laser benutzt wird. Die Platte wird dann in zwei kleinere Platten durch mechanisches Brechen entlang der Linie der Laserkerbe getrennt. Um ein derartiges Verfahren zu bewirken, wird der Laser mit der Glasplatte im Bereich der Kerbe oder der Ritze in Berührung gebracht, und der Laser und die Glasplatte werden relativ zueinander bewegt, so dass der Laser auf dem gewünschten Weg läuft, um die zwei kleineren Platten zu bilden. Vorzugsweise wird ein Strom eines flüssigen Kühlmittels an einem Punkt auf der erwärmten bzw. erhitzten Oberfläche des Glases einfach vom Laser senkrecht nach unten geführt, so dass, nachdem der Laser die Glasplatte erwärmt hat, die Glasplatte schnell abgekühlt wird. Auf diese Weise erzeugt das Aufheizen der Glasplatte durch den Laser und das Kühlen der Glasplatte durch das Wasserkühlmittel Spannungen in der Glasplatte, wodurch der Spalt sich in der Richtung ausbreitet, in welcher der Laser und das Kühlmittel sich bewegt haben. In der WO 93/20015 wird ein derartiges Verfahren, welches in der Präambel des Anspruchs 1 nachfolgend aufgeführt wird, veröffentlicht.
Im Zuge einer weiteren Veröffentlichung zum Stand der Technik wird auf die US-A-3610871, die US-A-3543979 und die US-A-5303861 hingewiesen.
In der US-A-3610871 wird das Teilen eines Substrats veröffentlicht, in welchem die oberen und unteren Oberflächen des Substrats mit Laserlicht unterschiedlicher Intensität für unterschiedliche Zwecke bestrahlt werden. Zuerst wird die untere Oberfläche momentan mit hoher Laserlichtleistung bestrahlt, um einen Initialbruch herzustellen. Danach wird die obere Oberfläche mit niedrigerer Laserlichtintensität bestrahlt, um den Anfangsbruch vorzuführen und dadurch das Substrat zu teilen. Auf diese Weise wird das Zerstören von Dünnfilmschaltungen, welche auf der oberen Oberfläche des Substrats hergestellt sind, vermieden.
In der US-A-3543979 wird ein Verfahren zum Schneiden von Glas mit einem Laserstrahl beschrieben, in welchem, wenn das Glas nicht sofort gebrochen wird, Spannung aufgewendet werden kann, indem das Glas z. B. über eine leicht angehobene Rolle zum Brechen geführt wird.
In der US-A-5303861 wird das Trennen einer Glasplatte entlang einer Kerblinie durch Biegen des Glases an der Kerblinie bei einem Pegel bzw. Wert unterhalb des kritischen Spannungspegels bzw. -wertes und dann Initiieren eines Bruches an einem Ende der Kerblinie beschrieben.
Zum Herstellen von quadratischen Glasplatten beinhaltet der Laserkerbprozess typischerweise das Kerben der Glasplatte entlang einer ersten Achse (Nummer eins des Spaltes oder der Kerbe) und darauf folgend auf diesen Kerbschritt eines zweiten Kerbschrittes (welcher zur Nummer zwei des Spaltes oder der Kerbe führt) unter einem rechten Winkel der Achse der ersten Oberflächenkerbe. Unglücklicherweise tritt beim Benutzen derartiger Laserkerbvorrichtungen, um orthogonale Schnitte auf einer Glasplatte herzustellen, ein Phänomen bei der Trennung der Kerblinien auf, welches nachteilig die Genauigkeit der ersten Kerblinie und die sich ergebende Kante des Glases beeinflusst. Das Phänomen tritt als heilendes Phänomen auf, wobei die erste Kerblinie in der behandelten Region aktuell geschlossen oder geöffnet wird. Am Kreuzungspunkt der ersten und zweiten Kerben verschwindet die Nummer-eins-Kerbe typischerweise vollständig oder nahezu vollständig, so dass die Nummereins-Kerbachse mit keinem Spalt am Kreuzungspunkt zurückbleibt. Das Ergebnis ist bezüglich der Dimensionseinhaltung schlecht, wobei der sich ergebende Kantenbruch nicht zufriedenstellend geradlinig oder gleichförmig ist.
Es ist daher wünschenswert, einen Prozess zu entwerfen, welcher zu gleichförmigeren Kantenbrüchen führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren eines Typs, wie er in der Präambel von Anspruch 1 aufgestellt wird, gekennzeichnet durch Bewegen wenigstens eines Lasers über die andere Hauptoberfläche der Platte entlang eines zweiten Weges, um einen zweiten Oberflächenspalt zu bilden, welcher sich nur teilweise in die Tiefe der Platte erstreckt; und
Brechen der Platte entlang des zweiten Oberflächenspaltes;
wobei der zweite Weg sich vom ersten Weg unterscheidet und diesen kreuzt und das Bilden der ersten und zweiten Oberflächenspalte auf gegenüberliegenden Seiten der Platte das Selbstheilen einer der Spalte verhindert. Optional wird ein Kühlmittel mit dem oder mit jedem Laser bewegt. Das Verfahren der Erfindung kann z. B. benutzt werden, wenn eine Glasplatte in vier Platten geschnitten wird.
Der durch den Laser verursachte Temperaturgradient induziert Zugbeanspruchungen in den Oberflächenschichten des Materials, und wenn diese Beanspruchungen die Zugspannung des Materials überschreiten, entsteht ein partieller Spalt im Material, welcher das Material bis hinunter zu den Bereichen, welche unter Druck stehen, durchläuft. Wenn der Laser entlang des Glases bewegt wird, folgt der Spalt dem Laser. Die Tiefe, die Form und die Richtung des Spaltes werden durch die Verteilung der Beanspruchungen bzw. Spannungen bestimmt, welche umgekehrt von verschiedenen Faktoren, wie z. B. der Leistungsdichte, den Abmessungen und der Form des Laserfleckes; der Größe des relativen Versatzes zwischen dem Laserfleck und dem Material; der Beschaffenheit und der Menge des Kühlmittels, welches der erhitzten Zone zugeführt wird; und den wärmephysikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials, welches gespalten wird, als auch von dessen Dicke abhängen. In der vorliegenden Erfindung hat der Laser vorzugsweise ein Intensitätsprofil, welches nicht gaussförmig ist. In einer Ausführungsform ist die Intensität bimodal, d. h. sie beinhaltet z. B. Pegel bzw. Werte von mehr als einem Mode, z. B. wie ein Laser, welcher im TEM_01*- und TEM₁₀-Mode betrieben wird. Ein Strom oder ein Strahl eines gebräuchlichen Kühlmittels wird bevorzugt auf eine Fläche des Materials im Sog des bzw. kurz hinter dem fortschreitenden Strahlfleck geführt, um scharf lokalisiertes Kühlen der Oberflächenschicht entlang der Schnittlinie zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung ist deshalb von Vorteil, da das Kreuzen der Oberflächenspalte auf gegenüberliegenden Seiten einer Glasplatte gebildet wird, wobei kein "Heil"-Phänomen beobachtet wird, so dass sich höhere Qualität und gleichbleibendere Bruchkanten ergeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt einen Vorgang zum Schneiden eines Glases entsprechend der vorliegenden Erfindung dar.
2 zeigt einen alternativen Vorgang zum Schneiden von Glas entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Brechen von Glasplatten entlang einer gewünschten Trennungslinie, wobei eine Laser-Kerbtrenntechnik benutzt wird. Wie in 1 dargestellt, hat in dem Glasbrechsystem der vorliegenden Erfindung eine Glasplatte 10 obere und untere Hauptoberflächen 11. Die Glasplatte 10 wird zunächst auf einer Seite entlang einer Kante der Glasplatte geritzt oder gekerbt, um einen Spaltausgangspunkt 19 an einer Kante der Glasplatte 10 zu bilden. Dieser Spaltausgangspunkt 19 wird dann benutzt, um den Spalt 20 zu bilden, indem der erste Laser 16 entlang der Glasplatte 10 auf dem Weg der gewünschten Trennungslinie bewegt wird. Der Laser erhitzt die Glasplatte wirkungsvoll in einem lokalisierten Bereich entlang der gewünschten Trennungslinie. Die resultierende thermische Ausdehnung der Glasplatte in der lokalisierten erhitzten Fläche erzeugt Spannung, welche den Spalt dazu bringt, sich entlang des Weges, welcher durch den Laser beschritten wird, auszubreiten.
Die Glasplatte 10 wird dann auf einer Kante der gegenüberliegenden Seite der Glasplatte gefurcht oder gekerbt, um einen Spaltausgangspunkt 19a an einer Kante der Glasplatte 10 zu bilden. Dieser Spaltausgangspunkt 19a wird dann benutzt, um einen Spalt 20a zu bilden, welcher orthogonal zu und auf der gegenüberliegenden Seite des Spaltes 20 liegt, indem ein zweiter Laser 16a über die Glasplatte 10 auf dem Weg der gewünschten Trennungslinie bewegt wird. Auf diese Weise kreuzen sich die Wege des Oberflächenspaltes 20 und des Oberflächenspaltes 20a gegenseitig, aber die beiden Oberflächenspalte sind auf gegenüberliegenden Seiten der Glasplatte.
Die Spalte 20 und 20a erstrecken sich nur teilweise über die Tiefe der Glasplatte 10. Die endgültige Trennung der Glasplatte in kleinere Platten wird dann durch Anwenden eines Biegemoments unterhalb der Spalten 20 und 20a erreicht. Ein derartiges Biegen kann erreicht werden, indem konventionelle Biegegeräte (nicht gezeigt) und Techniken benutzt werden, wie sie zum Brechen von Glasplatten in Prozessen benutzt werden, welche das konventionellere mechanische Oberflächenkerben benutzen. Da die Spalte 20 und 20a gebildet werden, indem die Laserglaskerbtechnik genutzt wird, und nicht eine mechanische Kerbtechnik, wird das Bilden von Glassplittern während des mechanischen Brechschrittes beträchtlich minimiert, verglichen mit vorherigen Techniken. Da die Spalte 20 und 20a auf gegenüberliegenden Seiten einer Glasplatte gebildet werden, wird kein "Heil"-Phänomen beobachtet, was zu höherer Qualität und gleich bleibenderen Bruchkanten führt.
Vorzugsweise wird Wasserkühlmittel durch den Wasserstrahl 22 und 22a zugeführt, um die Spannungsverteilung zu erhöhen und dadurch die Spaltausbreitung zu erhöhen. Durch das Benutzen der Laserkerbtechnik gegenüber den mehr traditionellen Verfah ren, welche mechanisches Kerben benutzen, werden viele Glassplitter, welche durch mechanisches Kerben verursacht werden, vermieden. Durch das Kerben der orthogonal sich kreuzenden Kerblinien auf gegenüberliegenden Seiten der Glasplatte wird das Heilphänomen, welches hier beschrieben wird, vollständig vermieden, was zu einer besseren und besser gleich bleibenden Kantebruchqualität führt.
Die Laserstrahlen, welche für den Glasbrechvorgang benutzt werden, sollten in der Lage sein, die Oberfläche, welche zu schneiden ist, zu erhitzen. Folglich ist die Laserstrahlung vorzugsweise bei einer Wellenlänge, welche durch das Glas absorbiert werden kann. Damit dies auftreten kann, sollte die Strahlung vorzugsweise im infraroten Bereich sein, bei einer Wellenlänge größer 2 μm, wie z. B. der Strahl eines CO₂-Lasers, mit einer Wellenlänge zwischen 9–11 μm; oder eines CO-Lasers mit einer Wellenlänge von 5–6 μm oder eines HF-Lasers mit einer Wellenlänge von 2,6–3,0 μm oder eines Erbium-YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von ungefähr 2,9 μm. Wenn die Oberfläche des Materials erhitzt wird, sollte deren Maximaltemperatur nicht den Schmelzpunkt des Materials übersteigen. Wenn der Schmelzpunkt des Materials überschritten wird, können zurückbleibende thermische Spannungen einsetzen, nachdem das Glas abgekühlt ist, was zu Brüchen führt.
Die Spalte 20 und 20a werden im Glas hinunter zu der Schnittstelle der erhitzten und gekühlten Zonen gebildet, d. h. in dem Bereich des höchsten thermischen Gradienten. Die Tiefe, Form und die Richtung des Spalts werden durch die Verteilung der thermoelastischen Spannungen bestimmt, welche umgekehrt in erster Linie von den folgenden verschiedenen Faktoren abhängen :

– der Leistungsdichte, den Abmessungen und der Form des Strahlfleckes;
– der Größe des relativen Versatzes des Strahlfleckes gegenüber dem Material;
– den thermophysikalischen Eigenschaften, der Qualität und den Bedingungen für das Zuführen des Kühlmittels zu der erhitzten Zone; und
– den thermophysikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials, das gekerbt werden soll, dessen Dicke und dem Zustand seiner Oberfläche.

Um den Schneidzyklus für verschiedene Materialien zu optimieren, ist es notwendig, den geeigneten Bezug zwischen den Hauptparametern und Variablen des Schneidevorgangs aufzustellen. Wie in der PCT internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 93/20015 erklärt, hängt die Spezifikation, auf welche hiermit als Referenz Bezug genommen wird, von der Abmessung des Strahlfleckes 18 und dessen Abstand von dem Bereich, auf welchen der Kühlstrom fällt, der Geschwindigkeit V des relativen Versatzes des Strahles 16 über das Glas 10 hinweg und der Tiefe d der Spalte 20 ab, welche über den Ausdruck miteinander in Bezug stehen: V = k a(b + l)/d, wobei:
V die Höhe des relativen Versatzes des Strahlflecks gegenüber dem Material ist;
k ein Proportionalitätsfaktor abhängig von den thermophysikalischen Eigenschaften des Materials und der Strahlleistungsdichte ist;
a die Breite des Strahlflecks ist;
b die Länge des Strahlflecks ist;
l die Entfernung von der hinteren Kante des Strahlflecks zur vorderen Kante der gekühlten Zone ist, und
d die Tiefe des verdeckten Spaltes 4 ist.
Zum Bestimmen der maximalen Leistungsdichte des Laserstrahls, welcher zum Schneiden des Materials angewendet wird, sollte die Maximaltemperatur der Oberflächenschicht des Materials nicht deren Schmelzpunkt überschreiten. Damit ist ein minimaler Leistungsdichtewert von ungefähr 0,3 × 10⁶ W/m² für niedrig schmelzende Sorten dicken Glases bei niedrigen thermischen Schlitz- bzw. Spaltgeschwindigkeiten akzeptierbar. Ein größerer Leistungsdichtewert von z. B. 20 × 10⁶ W/m² kann benutzt werden, um hochschmelzendes Quarzglas, Korund und andere Materialien mit entweder einem hohen Schmelzpunkt oder einem hohen Wert an thermischer Leitfähigkeit zu brechen.
Vorzugsweise werden Laserstrahlen, welche Anteile am TEM₀₁-, TEM_01*-, TEM₁₀-Mode oder deren Kombinationen besitzen, benutzt, um die Laserenergie der Glasoberfläche zuzuführen. Derartige Laserstrahlen liefern die Laserenergie gleichmäßiger als jene, welche nur eine gaussförmige Leistungsverteilung aufweisen. Als Ergebnis können höhere Laserkerbgeschwindigkeiten erreicht werden, indem niedrigere Laserleistungen benutzt werden, als wenn der Laser nur eine gaussförmige Leistungsverteilung hat. Zusätzlich wird das Arbeitsfenster für den Laserkerbprozess vergrößert, was das Verwenden eines größeren Bereiches an Laserleistungen ermöglicht.
Da die Temperatur der Oberfläche des Glases 10 direkt von der Zeit der Bestrahlung durch den Laserstrahl 16 abhängt, erhöht das Gebrauchen eines Strahls von elliptischem anstatt von rundem Querschnitt die Zeit des Erhitzens jedes Punktes auf der Oberfläche des Glases 10 entlang der Schnittlinie für die gleiche Größe des relativen Versatzes. Bei einer eingestellten Leistungsdichte des Laserstrahls 16 und bei der gleichen Entfernung von dem Laserstrahlfleck gegenüber der vorderen Kante des Kühlfleckes, welche wesentlich zum Beibehalten der erforderlichen Tiefe des Erhitzens des Glases 10 ist, wird daher, je mehr der Laserstrahlfleck in Richtung der Versatzrichtung ausgedehnt wird, desto größer die erreichbare Größe des relativen Versatzes des Laserstrahls gegenüber dem Material sein.
Obwohl 1 zwei Laser (16 und 16a) zeigt, ist das Verwenden von zwei Lasern absolut nicht notwendig. Zum Beispiel könnte eine erste Laserkerbe auf einer Seite der Glasplatte 10 gemacht werden, indem der Laser 16 benutzt wird, wonach die Glasplatte 10 umgeklappt werden könnte, um die andere Seite zu kerben, wobei wieder der Laser 16 benutzt wird.
In einer alternativen Ausführungsform, welche in 2 dargestellt wird, wird die Glasplatte 10 in einer vertikalen Position durch Zangen 24 gehalten, und die Laser 16 und 16a sind auf gegenüberliegenden Seiten einer Glasplatte 10 positioniert. Der Arbeitsvorgang für diese Ausführungsform folgt demjenigen, welcher oben in Bezug auf 1 beschrieben wird. Das endgültige Brechen der Glasplatte kann dann entweder erreicht werden, wenn das Glas vertikal gehalten wird, oder durch Stützen der Glasplatte in horizontaler Richtung. In beiden Fällen wird die Glasplatte in kleinere Platten durch Anwenden eines Biegemoments unterhalb jeder der Kerblinien gebrochen.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Systemsteuergerät, wie z. B. ein digitaler Computer (nicht gezeigt), operativ mit dem System verbunden, um die Bewegung des Lasers und/oder der Glasplatte zu steuern, ebenso wie anderebewegte Teile auf dem System. Das Systemsteuergerät nutzt konventionelle Maschinensteuertechniken, um die Bewegung der verschiedenen Komponenten des Systems zu steuern. Vorzugsweise nutzt das Systemsteuergerät verschiedene Herstellungsarbeitsprogramme, welche in seinem Speicher gespeichert sind, wobei jedes Programm so gestaltet ist, in geeigneter Weise die Bewegungen des Lasers oder der Glasplatte (und anderer bewegten Teile, falls notwendig) für eine Glasplatte spezieller Größe zu steuern.
Das folgende Beispiel, welches zur Erläuterung und nicht zur Eingrenzung dient, zeigt ein Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Beispiel
Der Laser 16 war ein Zweistrahl-CO₂-Laser mit axialem Durchfluss, Modell SS/200/2 Zweistrahl-Laser mit 600 Watt pro Röhre, hergestellt von PRC Corporation of North Frontage Road, Landing, New Jersey 07850. Der Strahl hatte eine Fleckgröße (Durchmesser des Laserstrahls am Ausgang des Lasers) von ungefähr 12 mm und war ungefähr 2 Meter von der Glasplatte entfernt aufgestellt. Ein Paar zylindrischer Linsen wurde in den Weg des Lasers platziert, zwischen dem Laser und der Glasoberfläche, um die Größe des Laserspots zu dimensionieren. Dies führte zu einer Laserfleckgröße, mit welcher der Laser auf das Glas traf, welche gedehnt und etwas elliptisch war, ungefähr 4–5 cm lang und ungefähr 0,1 bis 0,15 cm in der Mitte breit. Die Leistungsverteilung des Lasers war ein 60/40 abgeglichener TEM_01*- und TE₀₀M-Mode, welcher durch das Anwenden eines konka ven optischen Kopplers mit 20 Meter Radius an der Front des Lasers erreicht wurde. Die Leistung des Lasers wurde zwischen 160–200 Watt variiert, und die Geschwindigkeit des Lasers, wenn er über die Glasplatte bewegt wurde, war ungefähr 500 mm/sec.
Die Glasplatte 10, welche aus einer Aluminiumsilicat-Glasplatte bestand, war ungefähr 500 mm in der Breite, 500 mm lang und ungefähr 1,1 mm dick, wurde 9-mal mit dem Laser gekerbt, dreimal auf der einen Seite der Platte in einer ersten Richtung und dreimal auf der anderen Seite der Platte in einer zweiten Richtung, wobei die zweite Richtung orthogonal zur Richtung der ersten Kerblinien verlief. Diese Art der Kerbanordnung ist so gestaltet, um Herstellvorgänge zum Herstellen von LCD-Substratglas zu duplizieren, wobei die äußersten Kerblinien dazu bestimmt sind, den äußeren Kantenteil der Glasplatten zu entfernen, und die mittleren Kerblinien auf jeder Seite der Platte dazu dienen, gemeinsam den Rest des Glases in vier nutzbare Teile aufzuteilen. Das Gebrauchen von drei Kerblinien auf jeder Seite der Glasplatte führte zu 9 Kreuzungspunkten, wobei der Weg der Kerblinie auf einer Seite der Platte den Weg der Kerblinie auf der anderen Seite der Platte kreuzte.
Um dies zu erreichen, wurde die Glasplatte 10 manuell auf jeder Seite entlang der Kante der Glasplatte geritzt, um drei Spaltausgangspunkte 19 an Orten zu bilden, wo eine Laserkerblinie gewünscht wurde. Dadurch wurden drei Spaltausgangspunkte 19 in Form von engen Kerblinien, ungefähr 4–8 mm lang und ungefähr 0,1 mm tief, an einer Kante auf der oberen Oberfläche des Glases geschaffen. Es ist nicht notwendig, dass der Spalt 4–8 mm ist, sondern nahezu jeder Spalt, in dem sich der Laser ausbreitet, reicht aus, um als ein Spaltausgangspunkt zu dienen. Die Glasplatte 10 wurde so positioniert, dass der Laser einen der Spaltausgangspunkte 19 berührte, und die Glasplatte 10 wurde so bewegt, dass der Weg des Lasers 16 einem geraden Weg entlang der Glasplatte folgte, wobei eine Spaltlinie 20 gebildet wurde, wie dies in 1 dargestellt wird. Dieser Vorgang wurde für jede der drei Spaltlinien 20 auf der ersten Seite der Glasplatte wiederholt.
Die Glasplatte 10 wurde dann umgedreht, um die gegenüberliegende Seite der Glasplatte 10 zu bestrahlen. Die Platte 10 wurde manuell entlang der Kante der Glasplatte geritzt, um drei andere Spaltenausgangspunkte 19a zu bilden, und die Glasplatte 10 wurde wieder so bewegt, dass der Weg des Lasers 16 einem geradlinigen Weg entlang der Glasplatte folgte, um drei Kerb- bzw. Spaltlinien 20a zu bilden. Die drei Spaltlinien 20a, welche auf der zweiten Seite der Platte gemacht wurden, waren orthogonal zu und auf der gegenüberliegenden Seite der drei Spaltlinien 20, welche auf der ersten Seite der Glasplatte 10 gebildet wurden, und kreuzten den Weg jeder dieser Spaltlinien 20 unter einem rechten Winkel.
Ein Biegemoment wurde dann unterhalb der Spaltlinie 20 angewandt, um die Glasplatte 10 in zwei Platten zu teilen. Diese zwei Platten wurden dann umgedreht, und ein Biegemoment wurde an diesen zwei Platten im Bereich der Spaltlinie 20a angelegt, wodurch die zwei Platten in vier Platten gebrochen wurden. Dieser Vorgang wurde an mehr als 100 Glasplatten wiederholt, wodurch über 900 Punkte gebildet wurden, wobei der Weg einer Spaltlinie 20 den Weg einer Spaltlinie 20a kreuzte, welche auf der gegenüberliegenden Seite der Glasplatte lag. In allen Fällen trat kein Spalt-Heilen im Bereich der Kreuzung auf, und die Bruchkanten waren gleich bleibend von einer sehr hohen Qualität.
Obwohl die Erfindung detailliert zum Zwecke der Erläuterung beschrieben wurde, ist davon auszugehen, dass derartige Details nur diesem Zweck dienen und Variationen von Fachleuten hierzu gemacht werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die folgenden Patentansprüche definiert werden. Obwohl die Erfindung hauptsächlich vom Standpunkt des Glasbrechens aus diskutiert wurde, kann z. B. die Erfindung auch genutzt werden, um andere spröde Materialien zu kerben und zu brechen, wie z. B. keramische oder glaskeramische Materialien.

Claims

Verfahren zum Brechen von Platten (10) aus sprödem Material, mit den Schritten: Bereitstellen einer Platte (10) aus sprödem Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik oder Glaskeramik, wobei die Platte zwei Hauptoberflächen (11) aufweist; Bewegen mindestens eines Lasers (16) über eine der zwei Hauptoberflächen (11) der Platte (10) entlang eines ersten Wegs, um eine erste Oberflächenspaltöffnung (20) zu bilden, welche sich nur teilweise in die Tiefe der Platte (10) erstreckt; und Brechen der Platte entlang der ersten Oberflächenspaltöffnung (20); dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Laser (16a) über die andere Hauptoberfläche (11) der Platte (10) entlang eines zweiten Wegs zur Bildung einer zweiten Oberflächenspaltöffnung (20a), welche sich nur teilweise in die Tiefe der Platte (10) erstreckt, bewegt wird; und Brechen der Platte entlang der zweiten Öffnungsspaltöffnung (20a); wobei der zweite Weg sich von dem ersten Weg unterscheidet und diesen schneidet, und die Bildung der ersten und zweiten Oberflächenspaltöffnungen (20, 20a) auf gegenüberliegenden Seiten der Platte (10) eine Selbstausheilung eines der Spalte (20, 20a) verhindert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Wege orthogonal verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsschritte das Bewegen eines ersten Lasers (16) zur Bildung der ersten Oberflächenspaltöffnung (20) und das Bewegen eines zweiten Lasers (16a) zur Bildung des zweiten Oberflächenspaltöffnung (20a) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei sich die ersten und zweiten Laser (16, 16a) bei den Bewegungsschritten an gegenüberliegenden Seiten der Platte (10) befinden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Brechens das Aufbringen eines Biegemoments unter den ersten und zweiten Oberflächenspaltöffnungen (20, 20a) beinhaltet.