JP2000117471A - ガラスの加工方法及びその装置 - Google Patents
ガラスの加工方法及びその装置Info
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- JP2000117471A JP2000117471A JP10288055A JP28805598A JP2000117471A JP 2000117471 A JP2000117471 A JP 2000117471A JP 10288055 A JP10288055 A JP 10288055A JP 28805598 A JP28805598 A JP 28805598A JP 2000117471 A JP2000117471 A JP 2000117471A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B33/00—Severing cooled glass
- C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
- C03B33/082—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass using a focussed radiation beam, e.g. laser
Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨工程、水処理工程及び乾燥工程を必要と
せず、割断端面に丸め化加工を施すことができるガラス
の加工方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 切断用レーザビーム３−２の照射によっ
て切断された加工用ガラス基板１の両割断エッジ部７−
１〜７−４にビーム径を略０．５ｍｍφ以下に集光した
丸み化用レーザビーム３−３を照射しつつ丸み化用レー
ザビーム３−３あるいは加工用ガラス基板１を移動させ
て割断エッジ部７−１〜７−４を軟化させて丸み化する
ことにより、水を用いることがなくなり、しかも低コス
トなガラスの加工方法及びその装置の提供を実現するこ
とができる。
せず、割断端面に丸め化加工を施すことができるガラス
の加工方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 切断用レーザビーム３−２の照射によっ
て切断された加工用ガラス基板１の両割断エッジ部７−
１〜７−４にビーム径を略０．５ｍｍφ以下に集光した
丸み化用レーザビーム３−３を照射しつつ丸み化用レー
ザビーム３−３あるいは加工用ガラス基板１を移動させ
て割断エッジ部７−１〜７−４を軟化させて丸み化する
ことにより、水を用いることがなくなり、しかも低コス
トなガラスの加工方法及びその装置の提供を実現するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスの加工方法
及びその装置に関する。
及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス基板を切断加工する方法として種
々の方法が知られている。切断加工方法の中にレーザ照
射による切断加工方法がある。
々の方法が知られている。切断加工方法の中にレーザ照
射による切断加工方法がある。
【０００３】図６は従来のガラスの加工方法を示す概念
図である。
図である。
【０００４】この加工方法は、平行ビームで伝搬してき
たレーザビーム（例えばＣＯ2 レーザビーム）３−１を
集光レンズ４で集光して加工用ガラス基板１上にレーザ
ビーム３−２として照射し、光エネルギーを利用して加
工用ガラス基板１上に熱応力による亀裂５を発生させる
と共に、加工用ガラス基板１を矢印２方向に所望速度で
移動させ、亀裂５を進展させることにより、加工用ガラ
ス基板１を分断する、いわゆる割断方法である。
たレーザビーム（例えばＣＯ2 レーザビーム）３−１を
集光レンズ４で集光して加工用ガラス基板１上にレーザ
ビーム３−２として照射し、光エネルギーを利用して加
工用ガラス基板１上に熱応力による亀裂５を発生させる
と共に、加工用ガラス基板１を矢印２方向に所望速度で
移動させ、亀裂５を進展させることにより、加工用ガラ
ス基板１を分断する、いわゆる割断方法である。
【０００５】この割断を利用して加工用ガラス基板１を
分断すると、図７に示すように分断されたガラス基板１
−１及びガラス基板１−２の割断面は、略垂直な端面と
なる。なお、図７は図６に示した加工方法で切断された
ガラス基板の断面図である。
分断すると、図７に示すように分断されたガラス基板１
−１及びガラス基板１−２の割断面は、略垂直な端面と
なる。なお、図７は図６に示した加工方法で切断された
ガラス基板の断面図である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガラス基板の加工方法には以下のような問題がある。
ガラス基板の加工方法には以下のような問題がある。
【０００７】(1) 割断面６ａ、６ｂは垂直な端面のた
め、割断エッジ部７−１、７−２、７−３、７−４が他
の部材（図示せず）に接触すると、割断エッジ部７−
１、７−２、７−３、７−４から亀裂５が発生し、その
亀裂５が進展して加工用ガラス基板１にクラックが生じ
やすい。
め、割断エッジ部７−１、７−２、７−３、７−４が他
の部材（図示せず）に接触すると、割断エッジ部７−
１、７−２、７−３、７−４から亀裂５が発生し、その
亀裂５が進展して加工用ガラス基板１にクラックが生じ
やすい。
【０００８】(2) 上記(1) で述べた接触により割断エッ
ジ部７−１、７−２、７−３、７−４からガラス片のチ
ッピングが生じやすい。
ジ部７−１、７−２、７−３、７−４からガラス片のチ
ッピングが生じやすい。
【０００９】(3) 上記(1) 、(2) を解決するためには割
断エッジ部７−１、７−２、７−３、７−４を砥石や研
磨材を用いて丸め加工を施さなければならないが、丸め
加工には水処理が必要である。しかし切断されたガラス
基板１−１、１−２が水につかるため、乾燥工程を設け
なければならないが、経費がかかるためコスト高にな
る。また、ガラス基板１（１−１、１−２）が水にぬれ
ると電気的特性や光学的特性に影響を及ぼす。
断エッジ部７−１、７−２、７−３、７−４を砥石や研
磨材を用いて丸め加工を施さなければならないが、丸め
加工には水処理が必要である。しかし切断されたガラス
基板１−１、１−２が水につかるため、乾燥工程を設け
なければならないが、経費がかかるためコスト高にな
る。また、ガラス基板１（１−１、１−２）が水にぬれ
ると電気的特性や光学的特性に影響を及ぼす。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、研磨工程、水処理工程及び乾燥工程を必要とせず、
割断端面に丸め化加工を施すことができるガラスの加工
方法及びその装置を提供することにある。
し、研磨工程、水処理工程及び乾燥工程を必要とせず、
割断端面に丸め化加工を施すことができるガラスの加工
方法及びその装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のガラスの加工方法は、同一平面上に隣接配置
された２つのステージ部材のギャップの大きさが可変自
在なステージ上に加工用ガラス基板を載置し、ギャップ
の真上から少なくとも１．５ｍｍφの広がりビーム径を
有する切断用レーザビームがギャップに沿って移動する
ように、加工用ガラス基板あるいは切断用レーザビーム
を、加工用ガラスの一方の端面側から他方の端面側に向
かって移動させて切断用レーザビームの熱によって加工
用ガラス基板に亀裂を生じさせ、その亀裂を加工用ガラ
ス基板の一方の端面から他方の端面側へ進展させること
によって加工用ガラス基板を割断した後、割断端面間に
少なくとも０．０５ｍｍのギャップが生じるようにステ
ージを広げ、その開いた両割断エッジ部に切断用レーザ
ビームのビーム径を略０．５ｍｍφ以下に集光した丸み
化用レーザビームを照射しつつ、丸み化用レーザビーム
がギャップに沿って移動するように、加工用ガラス基板
あるいは丸み化用レーザビームを、加工用ガラス基板の
他方の端面側から一方の端面側に向かって移動させるこ
とにより割断エッジ部を軟化させて丸み化するものであ
る。
に本発明のガラスの加工方法は、同一平面上に隣接配置
された２つのステージ部材のギャップの大きさが可変自
在なステージ上に加工用ガラス基板を載置し、ギャップ
の真上から少なくとも１．５ｍｍφの広がりビーム径を
有する切断用レーザビームがギャップに沿って移動する
ように、加工用ガラス基板あるいは切断用レーザビーム
を、加工用ガラスの一方の端面側から他方の端面側に向
かって移動させて切断用レーザビームの熱によって加工
用ガラス基板に亀裂を生じさせ、その亀裂を加工用ガラ
ス基板の一方の端面から他方の端面側へ進展させること
によって加工用ガラス基板を割断した後、割断端面間に
少なくとも０．０５ｍｍのギャップが生じるようにステ
ージを広げ、その開いた両割断エッジ部に切断用レーザ
ビームのビーム径を略０．５ｍｍφ以下に集光した丸み
化用レーザビームを照射しつつ、丸み化用レーザビーム
がギャップに沿って移動するように、加工用ガラス基板
あるいは丸み化用レーザビームを、加工用ガラス基板の
他方の端面側から一方の端面側に向かって移動させるこ
とにより割断エッジ部を軟化させて丸み化するものであ
る。
【００１２】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、レーザビームの照射方向に沿ってアシストガスを吹
きつけるのが好ましい。
は、レーザビームの照射方向に沿ってアシストガスを吹
きつけるのが好ましい。
【００１３】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、加工用ガラス基板を割断するときは一方の端面側か
ら他方の端面側へ切断用レーザビームのスポットを移動
させ、割断エッジ部の丸み化を行うときは加工用ガラス
基板の他方の端面側から一方の端面側へ丸み化用レーザ
ビームのスポットを移動させてもよい。
は、加工用ガラス基板を割断するときは一方の端面側か
ら他方の端面側へ切断用レーザビームのスポットを移動
させ、割断エッジ部の丸み化を行うときは加工用ガラス
基板の他方の端面側から一方の端面側へ丸み化用レーザ
ビームのスポットを移動させてもよい。
【００１４】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、加工用ガラス基板の丸み化加工時に、ステージのギ
ャップ内に放物面反射体を挿入し、加工用ガラス基板の
割断端面間のギャップから漏洩した丸み化用レーザビー
ム光を放物面反射体で反射集光させて加工用ガラス基板
の裏面の割断エッジ部に照射させることにより丸み化を
行ってもよい。
は、加工用ガラス基板の丸み化加工時に、ステージのギ
ャップ内に放物面反射体を挿入し、加工用ガラス基板の
割断端面間のギャップから漏洩した丸み化用レーザビー
ム光を放物面反射体で反射集光させて加工用ガラス基板
の裏面の割断エッジ部に照射させることにより丸み化を
行ってもよい。
【００１５】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、加工用ガラス基板上の割断加工線上の一端、両端も
しくは割断予定の線上に予めけがき線を形成しておき、
そのけがき線に沿って切断用レーザビームを照射しても
よい。
は、加工用ガラス基板上の割断加工線上の一端、両端も
しくは割断予定の線上に予めけがき線を形成しておき、
そのけがき線に沿って切断用レーザビームを照射しても
よい。
【００１６】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、けがき線は、ダイヤモンドカッター等で機械的に形
成してもよい。
は、けがき線は、ダイヤモンドカッター等で機械的に形
成してもよい。
【００１７】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、けがき線は、けがき用レーザビームの照射で光学的
に形成してもよい。
は、けがき線は、けがき用レーザビームの照射で光学的
に形成してもよい。
【００１８】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、加工用ガラス基板として熱膨張係数が１０×１０-7
／℃（２５℃の値）以下のガラス材料を用いるのが好ま
しい。
は、加工用ガラス基板として熱膨張係数が１０×１０-7
／℃（２５℃の値）以下のガラス材料を用いるのが好ま
しい。
【００１９】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、加工用ガラス基板として最高安全使用温度が６８０
℃以上のガラス材料を用いるのが好ましい。
は、加工用ガラス基板として最高安全使用温度が６８０
℃以上のガラス材料を用いるのが好ましい。
【００２０】上記構成に加え本発明のガラスの加工方法
は、レーザビーム光としてＣＯ2 レーザ光あるいはエキ
シマレーザ光、またはこれらのレーザ光を併用するのが
好ましい。
は、レーザビーム光としてＣＯ2 レーザ光あるいはエキ
シマレーザ光、またはこれらのレーザ光を併用するのが
好ましい。
【００２１】本発明のガラスの加工装置は、同一平面上
に隣接配置された２つのステージ部材のギャップの大き
さが可変自在なステージと、ステージ上に加工用ガラス
基板を真空吸着させる真空吸着機構と、ステージを少な
くとも一軸方向に移動させる移動機構と、加工用ガラス
基板に切断用レーザビームを照射するレーザ装置と、レ
ーザ装置の集光ビーム径を調節して切断用レーザビーム
を丸み化用レーザビームにする調節機構とを備えたもの
である。
に隣接配置された２つのステージ部材のギャップの大き
さが可変自在なステージと、ステージ上に加工用ガラス
基板を真空吸着させる真空吸着機構と、ステージを少な
くとも一軸方向に移動させる移動機構と、加工用ガラス
基板に切断用レーザビームを照射するレーザ装置と、レ
ーザ装置の集光ビーム径を調節して切断用レーザビーム
を丸み化用レーザビームにする調節機構とを備えたもの
である。
【００２２】上記構成に加え本発明のガラスの加工装置
は、加工用ガラス基板の移動方向に照射されるレーザビ
ームに沿ってアシストガスを吹き付ける吹き付け機構を
有するのが好ましい。
は、加工用ガラス基板の移動方向に照射されるレーザビ
ームに沿ってアシストガスを吹き付ける吹き付け機構を
有するのが好ましい。
【００２３】上記構成に加え本発明のガラスの加工装置
は、ステージ部材のギャップ内に設けられた放物面反射
体により加工用ガラス基板の裏面の割断エッジ部を丸み
化する丸み化機構を有してもよい。
は、ステージ部材のギャップ内に設けられた放物面反射
体により加工用ガラス基板の裏面の割断エッジ部を丸み
化する丸み化機構を有してもよい。
【００２４】上記構成に加え本発明のガラスの加工装置
は、加工用ガラス基板に予めけがき線を形成するため、
ダイヤモンドカッター等で機械的に形成するけがき線形
成装置を設けてもよい。
は、加工用ガラス基板に予めけがき線を形成するため、
ダイヤモンドカッター等で機械的に形成するけがき線形
成装置を設けてもよい。
【００２５】上記構成に加え本発明のガラスの加工装置
は、加工用ガラス基板に予めけがき線を形成するため、
レーザビームの照射で光学的に形成するけがき線形成装
置を設けてもよい。
は、加工用ガラス基板に予めけがき線を形成するため、
レーザビームの照射で光学的に形成するけがき線形成装
置を設けてもよい。
【００２６】本発明によれば、切断用レーザビームの照
射によって切断された加工用ガラス基板の両割断エッジ
部にビーム径を略０．５ｍｍφ以下に集光した丸み化用
レーザビームを照射しつつ、丸み化用レーザビームある
いは加工用ガラス基板を移動させるだけで割断エッジ部
を軟化させて丸み化することができるので、研磨工程、
水処理工程及び乾燥工程が不要となるので低コストを図
ることができると共に、水を用いることがなくなるので
切断後のガラス基板をぬらすことがなく電気的特性や光
学的特性に影響を及ぼすことがない。
射によって切断された加工用ガラス基板の両割断エッジ
部にビーム径を略０．５ｍｍφ以下に集光した丸み化用
レーザビームを照射しつつ、丸み化用レーザビームある
いは加工用ガラス基板を移動させるだけで割断エッジ部
を軟化させて丸み化することができるので、研磨工程、
水処理工程及び乾燥工程が不要となるので低コストを図
ることができると共に、水を用いることがなくなるので
切断後のガラス基板をぬらすことがなく電気的特性や光
学的特性に影響を及ぼすことがない。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。なお、前述した従来例と同様
の部材には共通の符号を用いた。
図面に基づいて詳述する。なお、前述した従来例と同様
の部材には共通の符号を用いた。
【００２８】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明のガラスの加
工方法の一実施の形態を説明するための説明図であり、
図１（ａ）は本発明のガラスの加工方法を適用した装置
でガラス基板を切断する際の正面概略図、図１（ｂ）は
図１（ａ）の側面概略図、図１（ｃ）は切断後のガラス
基板を丸め化加工する際の正面概略図、図１（ｄ）は図
１（ｃ）の側面概略図をそれぞれ示す図である。
工方法の一実施の形態を説明するための説明図であり、
図１（ａ）は本発明のガラスの加工方法を適用した装置
でガラス基板を切断する際の正面概略図、図１（ｂ）は
図１（ａ）の側面概略図、図１（ｃ）は切断後のガラス
基板を丸め化加工する際の正面概略図、図１（ｄ）は図
１（ｃ）の側面概略図をそれぞれ示す図である。
【００２９】図１（ａ）、（ｂ）に示す加工用ガラス基
板１上に広がりビーム径を有する切断用レーザビーム
（例えばＣＯ2 レーザビーム、以下「レーザビーム」と
いう）３−２を加工用ガラス基板１の一方の端面側（図
では左側）から他方の端面側（図では右側）に移動しつ
つ（あるいはレーザビーム３−２を固定にしてステージ
８を移動しつつ）照射することによって加工用ガラス基
板１を割断するものである。
板１上に広がりビーム径を有する切断用レーザビーム
（例えばＣＯ2 レーザビーム、以下「レーザビーム」と
いう）３−２を加工用ガラス基板１の一方の端面側（図
では左側）から他方の端面側（図では右側）に移動しつ
つ（あるいはレーザビーム３−２を固定にしてステージ
８を移動しつつ）照射することによって加工用ガラス基
板１を割断するものである。
【００３０】ステージ８は、２つのステージ部材８−
１、８−２に分割することができ、同一平面上で隣接配
置されている。両ステージ部材８−１、８−２の間には
ギャップ９−１（あるいはギャップ９−１の代わりに深
さが少なくとも１０ｍｍの溝）が形成され、ギャップ９
−１の大きさが可変自在になっている。ステージ部材８
−１及びステージ部材８−２の上には加工用ガラス基板
１が真空吸着されている（真空吸着機構は図示せず）。
１、８−２に分割することができ、同一平面上で隣接配
置されている。両ステージ部材８−１、８−２の間には
ギャップ９−１（あるいはギャップ９−１の代わりに深
さが少なくとも１０ｍｍの溝）が形成され、ギャップ９
−１の大きさが可変自在になっている。ステージ部材８
−１及びステージ部材８−２の上には加工用ガラス基板
１が真空吸着されている（真空吸着機構は図示せず）。
【００３１】加工用ガラス基板１の表面には広がりビー
ム径（少なくとも１．５ｍｍφ）を有するレーザビーム
３−２が照射され、そのレーザビーム３−２は矢印１０
−１で示すように加工用ガラス基板１の一方の端面側か
ら他方の端面側へ所望速度で移動される。レーザビーム
３−２の移動により、加工用ガラス基板１上に熱応力に
よる亀裂５を発生させつつ、その亀裂５を進展させて加
工用ガラス基板１を２つに分割する。レーザビーム３−
２は、図には示されていないＣＯ2 レーザ装置から出射
された平行ビーム３−１を集光レンズ４で集光し、その
集光レンズ４と加工用ガラス基板１との間の距離を調節
することによって形成することができる。
ム径（少なくとも１．５ｍｍφ）を有するレーザビーム
３−２が照射され、そのレーザビーム３−２は矢印１０
−１で示すように加工用ガラス基板１の一方の端面側か
ら他方の端面側へ所望速度で移動される。レーザビーム
３−２の移動により、加工用ガラス基板１上に熱応力に
よる亀裂５を発生させつつ、その亀裂５を進展させて加
工用ガラス基板１を２つに分割する。レーザビーム３−
２は、図には示されていないＣＯ2 レーザ装置から出射
された平行ビーム３−１を集光レンズ４で集光し、その
集光レンズ４と加工用ガラス基板１との間の距離を調節
することによって形成することができる。
【００３２】レーザビーム３−２には、その伝搬方向に
沿ってアシストガス（図示せず）が吹き付けられるよう
になっている。ギャップ９−１は加工用ガラス基板１を
通過したレーザビーム３−２がステージ８の上面で反射
しないようにするために設けられたものであり、その幅
ｗは１ｍｍより大きい方が好ましい。
沿ってアシストガス（図示せず）が吹き付けられるよう
になっている。ギャップ９−１は加工用ガラス基板１を
通過したレーザビーム３−２がステージ８の上面で反射
しないようにするために設けられたものであり、その幅
ｗは１ｍｍより大きい方が好ましい。
【００３３】ここで、加工用ガラス基板１には、石英ガ
ラスや結晶化ガラスのような低熱膨張係数のガラス、無
アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス
等の高熱膨張係数のガラスを用いることができる。
ラスや結晶化ガラスのような低熱膨張係数のガラス、無
アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス
等の高熱膨張係数のガラスを用いることができる。
【００３４】なお、割断時のレーザビーム３−２の照射
されている加工用ガラス基板１の表面温度は瞬時に５０
０℃から８００℃程度の範囲に上昇し、急速に冷却され
ることによって亀裂５が発生することが実験的に求めら
れている。したがって、レーザビーム３−２の移動速度
（あるいはガラス基板の移動速度）と、広がりビーム径
と、レーザビームパワーとを温度上昇を実現できるよう
に最適に選択する必要がある。
されている加工用ガラス基板１の表面温度は瞬時に５０
０℃から８００℃程度の範囲に上昇し、急速に冷却され
ることによって亀裂５が発生することが実験的に求めら
れている。したがって、レーザビーム３−２の移動速度
（あるいはガラス基板の移動速度）と、広がりビーム径
と、レーザビームパワーとを温度上昇を実現できるよう
に最適に選択する必要がある。
【００３５】すなわち、レーザビームパワーが大きい場
合には移動速度を速くし、逆にレーザビームパワーが小
さい場合には移動速度を遅くすればよい。
合には移動速度を速くし、逆にレーザビームパワーが小
さい場合には移動速度を遅くすればよい。
【００３６】次に図１（ｃ）、（ｄ）を参照して割断し
たガラス基板端面のエッジ部の丸め化について説明す
る。
たガラス基板端面のエッジ部の丸め化について説明す
る。
【００３７】丸め化に際しては、加工用ガラス基板１の
材質によってＣＯ2 レーザビームを用いたり、エキシマ
レーザビームを用いたりして使い分けるのが好ましい。
すなわち、石英ガラスや９６％高ケイ酸ガラス（商品
名：バイコールガラス）のような低熱膨張係数のガラス
を加工する場合にはＣＯ2 レーザビームを用いるのが好
ましく、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラスあるいは
ホウケイ酸ガラスのように高熱膨張係数のガラスを加工
する場合にはエキシマレーザビームを用いるのが好まし
い。
材質によってＣＯ2 レーザビームを用いたり、エキシマ
レーザビームを用いたりして使い分けるのが好ましい。
すなわち、石英ガラスや９６％高ケイ酸ガラス（商品
名：バイコールガラス）のような低熱膨張係数のガラス
を加工する場合にはＣＯ2 レーザビームを用いるのが好
ましく、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラスあるいは
ホウケイ酸ガラスのように高熱膨張係数のガラスを加工
する場合にはエキシマレーザビームを用いるのが好まし
い。
【００３８】丸め化加工を行う場合、ステージ部材８−
１とステージ部材８−２との間のギャップ９−２の幅を
ｗからｗ＋Δｗに広げる。このΔｗの値としては、少な
くとも０．０５ｍｍよりも大きくなるように選択してお
けば、割断したガラス基板１−１とガラス基板１−１と
の間の割断端面間にギャップ１１が形成され、２つのガ
ラス基板１−１、１−２に分割される。このような状態
で０．５ｍｍφ以下の略集光した丸め化用レーザビーム
（以下「レーザビーム」という）３−３をギャップ１１
に照射しつつ、そのレーザビーム３−３を加工用ガラス
基板１の一方の端面側から他方の端面側に向かって矢印
１０−２方向に移動させ、割断エッジ部を軟化させるこ
とにより丸め化される。
１とステージ部材８−２との間のギャップ９−２の幅を
ｗからｗ＋Δｗに広げる。このΔｗの値としては、少な
くとも０．０５ｍｍよりも大きくなるように選択してお
けば、割断したガラス基板１−１とガラス基板１−１と
の間の割断端面間にギャップ１１が形成され、２つのガ
ラス基板１−１、１−２に分割される。このような状態
で０．５ｍｍφ以下の略集光した丸め化用レーザビーム
（以下「レーザビーム」という）３−３をギャップ１１
に照射しつつ、そのレーザビーム３−３を加工用ガラス
基板１の一方の端面側から他方の端面側に向かって矢印
１０−２方向に移動させ、割断エッジ部を軟化させるこ
とにより丸め化される。
【００３９】レーザビーム３−３の焦点位置は切断され
たガラス基板１−１、１−２の厚みの略中央になるよう
にしておけば、ガラス基板１−１、１−２の表面及び裏
面の割断エッジ部が略一様に丸め化される。
たガラス基板１−１、１−２の厚みの略中央になるよう
にしておけば、ガラス基板１−１、１−２の表面及び裏
面の割断エッジ部が略一様に丸め化される。
【００４０】なお、この丸め化工程は、加工用ガラス基
板１の一方の端面側から他方の端面側に移動させた後、
さらに他方の端面側から一方の端面側へ戻して２回の面
加工を行うようにしてもよい。また、丸め化工程のレー
ザビーム３−３にエキシマレーザビームを用いる場合に
は、図１（ａ）、（ｂ）に示すレーザビーム３−２の後
にレーザビーム３−３を照射する機構を設け、図１
（ａ）、（ｂ）に示す割断を終えた後に、レーザビーム
３−３を矢印１０−１方向に移動して丸め化を行っても
よい。
板１の一方の端面側から他方の端面側に移動させた後、
さらに他方の端面側から一方の端面側へ戻して２回の面
加工を行うようにしてもよい。また、丸め化工程のレー
ザビーム３−３にエキシマレーザビームを用いる場合に
は、図１（ａ）、（ｂ）に示すレーザビーム３−２の後
にレーザビーム３−３を照射する機構を設け、図１
（ａ）、（ｂ）に示す割断を終えた後に、レーザビーム
３−３を矢印１０−１方向に移動して丸め化を行っても
よい。
【００４１】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明のガラスの加
工方法の他の実施の形態を説明するための説明図であ
り、図２（ａ）は本発明のガラスの加工方法を適用した
装置でガラス基板を切断する際の正面概略図、図２
（ｂ）は図２（ａ）の側面概略図、図２（ｃ）は切断後
のガラス基板を丸め化加工する際の正面概略図、図２
（ｄ）は図２（ｃ）の側面概略図をそれぞれ示す図であ
る。
工方法の他の実施の形態を説明するための説明図であ
り、図２（ａ）は本発明のガラスの加工方法を適用した
装置でガラス基板を切断する際の正面概略図、図２
（ｂ）は図２（ａ）の側面概略図、図２（ｃ）は切断後
のガラス基板を丸め化加工する際の正面概略図、図２
（ｄ）は図２（ｃ）の側面概略図をそれぞれ示す図であ
る。
【００４２】図１（ａ）〜（ｄ）に示した実施の形態と
の相違点は、丸め化工程において、ステージ部材８−１
とステージ部材８−２との間のギャップ９−２内に放物
面反射体１２を図示しない挿入機構で挿入してガラス基
板１−１、１−２の割断端面間のギャップ１１から漏洩
したレーザビーム３−３を反射させ、その反射光を集光
してガラス基板１−１、１−２の裏面の割断エッジ部に
照射させて丸み化するようにした点である。
の相違点は、丸め化工程において、ステージ部材８−１
とステージ部材８−２との間のギャップ９−２内に放物
面反射体１２を図示しない挿入機構で挿入してガラス基
板１−１、１−２の割断端面間のギャップ１１から漏洩
したレーザビーム３−３を反射させ、その反射光を集光
してガラス基板１−１、１−２の裏面の割断エッジ部に
照射させて丸み化するようにした点である。
【００４３】この装置は、基本的には加工用ガラス基板
１上に広がりビーム径を有するレーザビーム３−２を加
工用ガラス基板１の一方の端面側から他方の端面側に移
動しつつ（あるいはレーザビーム３−２を固定してステ
ージ８を移動しつつ）照射することによって加工用ガラ
ス基板１を割断するものである。
１上に広がりビーム径を有するレーザビーム３−２を加
工用ガラス基板１の一方の端面側から他方の端面側に移
動しつつ（あるいはレーザビーム３−２を固定してステ
ージ８を移動しつつ）照射することによって加工用ガラ
ス基板１を割断するものである。
【００４４】このような装置においても、ガラス基板１
−１、１−２の表面と同程度に裏面の割断エッジ部を丸
み化することができる。
−１、１−２の表面と同程度に裏面の割断エッジ部を丸
み化することができる。
【００４５】図３は本発明のガラスの加工方法の他の実
施の形態を示す概念図である。
施の形態を示す概念図である。
【００４６】この方法は図１、図２に示した装置より高
精度、高速でガラスの加工を行うようにしたものであ
る。
精度、高速でガラスの加工を行うようにしたものであ
る。
【００４７】すなわち、図３に示す方法は加工用ガラス
基板１の一方の端面側に予めけがき線１３−１、１３−
２を形成しておき、けがき線１３−１（１３−２）上に
レーザビーム３−２を照射しつつ、加工用ガラス基板１
を矢印２方向に移動させることによってけがき線１３−
１（１３−２）上に亀裂５を発生させ、さらにその亀裂
５を加工用ガラス基板１の一方の端面側から他方の端面
側に進展させてより高速で割断を行わせる方法である。
また、加工用ガラス基板１の一方の端面側に予めけがき
線１３−１、１３−２が形成されているので、亀裂５は
そのけがき線１３−１、１３−２上及びその延長線上に
精度よく形成することができる。
基板１の一方の端面側に予めけがき線１３−１、１３−
２を形成しておき、けがき線１３−１（１３−２）上に
レーザビーム３−２を照射しつつ、加工用ガラス基板１
を矢印２方向に移動させることによってけがき線１３−
１（１３−２）上に亀裂５を発生させ、さらにその亀裂
５を加工用ガラス基板１の一方の端面側から他方の端面
側に進展させてより高速で割断を行わせる方法である。
また、加工用ガラス基板１の一方の端面側に予めけがき
線１３−１、１３−２が形成されているので、亀裂５は
そのけがき線１３−１、１３−２上及びその延長線上に
精度よく形成することができる。
【００４８】図４は本発明のガラスの加工方法の変形例
を示す概念図である。
を示す概念図である。
【００４９】この方法は図３に示した方法の変形例であ
り、けがき線１３−１ａ、１３−２ａを予め加工用ガラ
ス基板１の一方の端面側から他方の端面側まで形成する
場合を示す。すなわち、割断すべき軌跡上に予めけがき
線１３−１ａ、１３−２ａを形成しておき、そのけがき
線１３−１ａ、１３−２ａ上に沿ってレーザビーム３−
２を照射する方法である。
り、けがき線１３−１ａ、１３−２ａを予め加工用ガラ
ス基板１の一方の端面側から他方の端面側まで形成する
場合を示す。すなわち、割断すべき軌跡上に予めけがき
線１３−１ａ、１３−２ａを形成しておき、そのけがき
線１３−１ａ、１３−２ａ上に沿ってレーザビーム３−
２を照射する方法である。
【００５０】図３及び図４に示したけがき線の形成方法
としては機械的方法と光学的方法とがある。機械的方法
としてはダイヤモンドカッターや超硬カッター等を用い
る方法が挙げられ、光学的方法としてはＣＯ2 レーザビ
ームやエキシマレーザビーム、ＣＯレーザビーム等を用
いる方法が挙げられる。
としては機械的方法と光学的方法とがある。機械的方法
としてはダイヤモンドカッターや超硬カッター等を用い
る方法が挙げられ、光学的方法としてはＣＯ2 レーザビ
ームやエキシマレーザビーム、ＣＯレーザビーム等を用
いる方法が挙げられる。
【００５１】図３及び図４に示す方法に好適なガラス基
板材料としては、割断加工の困難な材料、例えば石英系
ガラス、９６％高ケイ酸ガラス、結晶化ガラス等のよう
に熱膨張係数が低い（１０×１０-7／℃以下、２５℃）
ガラスである。
板材料としては、割断加工の困難な材料、例えば石英系
ガラス、９６％高ケイ酸ガラス、結晶化ガラス等のよう
に熱膨張係数が低い（１０×１０-7／℃以下、２５℃）
ガラスである。
【００５２】なお、熱膨張係数の大きいガラスに対して
は、より高速、高精度の割断ができる。
は、より高速、高精度の割断ができる。
【００５３】また、図３及び図４に示すように、加工用
ガラス基板１を複数箇所割断する場合のステージ８の構
成は、図１（ａ）〜（ｄ）及び図２（ａ）〜（ｄ）に示
したように、割断部の下のステージ８にはギャップ（あ
るいは溝でもよい）を形成したものを用いる。またはス
テージ部材８−１、８−２間のギャップ９−１の数を１
とし、加工用ガラス基板１に割断加工と丸め化加工とを
施した後、真空をブレークしてステージ８上の加工用ガ
ラス基板１を移動させ、割断加工と丸め化加工とを行う
位置にずらし、再度真空吸着して割断加工と丸め化加工
とを施して次々と繰り返して行うようにしてもよい。
ガラス基板１を複数箇所割断する場合のステージ８の構
成は、図１（ａ）〜（ｄ）及び図２（ａ）〜（ｄ）に示
したように、割断部の下のステージ８にはギャップ（あ
るいは溝でもよい）を形成したものを用いる。またはス
テージ部材８−１、８−２間のギャップ９−１の数を１
とし、加工用ガラス基板１に割断加工と丸め化加工とを
施した後、真空をブレークしてステージ８上の加工用ガ
ラス基板１を移動させ、割断加工と丸め化加工とを行う
位置にずらし、再度真空吸着して割断加工と丸め化加工
とを施して次々と繰り返して行うようにしてもよい。
【００５４】図５は本発明のガラスの加工装置の概念図
である。
である。
【００５５】ＸＹＺθ移動装置１５はモータで駆動する
移動機構である。このＸＹＺθ移動装置１５の上にはス
テージ部材８−１とステージ部材８−２とが同一平面
（水平面）上に隣接して搭載されており、両ステージ部
材８−１、８−２を同時にＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方
向に移動したりＸＹ平面内で角度θ（図示せず）だけ回
転させることができるようになっている。これら２つの
ステージ部材８−１、８−２間のギャップ９−１は、ギ
ャップ可変駆動部１９によって調節できるようになって
いる。２つのステージ部材８−１及びステージ部材８−
２の上には加工用ガラス基板１が真空吸着されている。
この真空吸着は真空ポンプ１８及び配管２１からなる真
空吸着機構によって行われる。加工用ガラス基板１上に
照射されるレーザビーム３−２は、ＣＯ2 レーザ装置１
４から出射された平行ビーム光３−１を全反射ミラー１
６−１、１６−２で全反射させて集光レンズ４に導き、
その集光レンズ４で集光することによって導かれる。レ
ーザビーム３−２の伝搬方向に沿ってアシストガスが矢
印１７−１、１７−２の方向に噴出される。アシストガ
スとしては、空気、窒素、酸素あるいはアルゴン等から
なるガスを用いることができる。
移動機構である。このＸＹＺθ移動装置１５の上にはス
テージ部材８−１とステージ部材８−２とが同一平面
（水平面）上に隣接して搭載されており、両ステージ部
材８−１、８−２を同時にＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方
向に移動したりＸＹ平面内で角度θ（図示せず）だけ回
転させることができるようになっている。これら２つの
ステージ部材８−１、８−２間のギャップ９−１は、ギ
ャップ可変駆動部１９によって調節できるようになって
いる。２つのステージ部材８−１及びステージ部材８−
２の上には加工用ガラス基板１が真空吸着されている。
この真空吸着は真空ポンプ１８及び配管２１からなる真
空吸着機構によって行われる。加工用ガラス基板１上に
照射されるレーザビーム３−２は、ＣＯ2 レーザ装置１
４から出射された平行ビーム光３−１を全反射ミラー１
６−１、１６−２で全反射させて集光レンズ４に導き、
その集光レンズ４で集光することによって導かれる。レ
ーザビーム３−２の伝搬方向に沿ってアシストガスが矢
印１７−１、１７−２の方向に噴出される。アシストガ
スとしては、空気、窒素、酸素あるいはアルゴン等から
なるガスを用いることができる。
【００５６】なお、２０は、ＣＯ2 レーザ装置１４から
出射された平行ビーム光３−１、全反射ミラー１６−
１、１６−２及び集光レンズ４を覆うフードである。ま
た、ＣＯ2 レーザ装置１４と併設してエキシマレーザ装
置を設け、割断加工と丸め化加工とを分担させるように
構成してもよい。さらに、ガラス加工装置に、けがき線
を形成する装置（ダイヤモンドカッターや超硬カッター
移動装置等）をＸＹＺθ移動装置１５上に設けるか、レ
ーザビーム３−２照射部の前方部に固定してもよい。
出射された平行ビーム光３−１、全反射ミラー１６−
１、１６−２及び集光レンズ４を覆うフードである。ま
た、ＣＯ2 レーザ装置１４と併設してエキシマレーザ装
置を設け、割断加工と丸め化加工とを分担させるように
構成してもよい。さらに、ガラス加工装置に、けがき線
を形成する装置（ダイヤモンドカッターや超硬カッター
移動装置等）をＸＹＺθ移動装置１５上に設けるか、レ
ーザビーム３−２照射部の前方部に固定してもよい。
【００５７】本発明の方法及び装置を用いて形成したガ
ラス基板を用いることにより、より高性能、高品質かつ
低コストの電子部品やガラス導波路型部品等を製造する
ことができる。例えば電子部品としては、液晶ディスプ
レイ、プラズマディスプレイ、液晶プロジェクター及び
時計等のディスプレイ部品に適用することができる。ま
た石英ガラス基板、サファイア基板、水晶基板及び結晶
化ガラス基板上に形成したガラス導波路型部品にも適用
することができる。
ラス基板を用いることにより、より高性能、高品質かつ
低コストの電子部品やガラス導波路型部品等を製造する
ことができる。例えば電子部品としては、液晶ディスプ
レイ、プラズマディスプレイ、液晶プロジェクター及び
時計等のディスプレイ部品に適用することができる。ま
た石英ガラス基板、サファイア基板、水晶基板及び結晶
化ガラス基板上に形成したガラス導波路型部品にも適用
することができる。
【００５８】以上において本発明によれば、 (1) 切断したガラス基板の端面のエッジ部を光学的にド
ライでパーティクルの発生のない方法で丸め化すること
ができる。
ライでパーティクルの発生のない方法で丸め化すること
ができる。
【００５９】(2) ガラス基板を取り扱う際やパッケージ
内への実装の際に端面から亀裂が発生したり割れたりす
ることがない。
内への実装の際に端面から亀裂が発生したり割れたりす
ることがない。
【００６０】(3) 端面加工時に水を使用する必要がない
ので、排水処理装置が不要なため、加工設備の増設が容
易である。
ので、排水処理装置が不要なため、加工設備の増設が容
易である。
【００６１】(4) パーティクルが発生しないので、加工
したガラス基板の表面や裏面へのキズの発生や欠陥が生
じることがない。
したガラス基板の表面や裏面へのキズの発生や欠陥が生
じることがない。
【００６２】(5) ドライな工程のため、従来のような乾
燥工程が不要であり、低コスト化が図れる。
燥工程が不要であり、低コスト化が図れる。
【００６３】(6) 加工したガラス基板の端面にチッピン
グが生じることがない。
グが生じることがない。
【００６４】(7) より高速でより高精度に割断したガラ
ス基板の端面を、そのまま光学的に丸め化加工するの
で、ガラス基板を長期的に安定した状態に保つことがで
き、そのガラス基板に部品を実装して得られた液晶ディ
スプレイ装置、時計、プラズマディスプレイ装置及び光
ガラス導波路部品等を長期的に安心して使用することが
できる。
ス基板の端面を、そのまま光学的に丸め化加工するの
で、ガラス基板を長期的に安定した状態に保つことがで
き、そのガラス基板に部品を実装して得られた液晶ディ
スプレイ装置、時計、プラズマディスプレイ装置及び光
ガラス導波路部品等を長期的に安心して使用することが
できる。
【００６５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００６６】研磨工程、水処理工程及び乾燥工程を必要
とせず、割断端面に丸め化加工を施すことができるガラ
スの加工方法及びその装置の提供を実現することができ
る。
とせず、割断端面に丸め化加工を施すことができるガラ
スの加工方法及びその装置の提供を実現することができ
る。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明のガラスの加工方法の
一実施の形態を説明するための説明図である。
一実施の形態を説明するための説明図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明のガラスの加工方法の
他の実施の形態を説明するための説明図である。
他の実施の形態を説明するための説明図である。
【図３】本発明のガラスの加工方法の他の実施の形態を
示す概念図である。
示す概念図である。
【図４】本発明のガラスの加工方法の変形例を示す概念
図である。
図である。
【図５】本発明のガラスの加工装置の概念図である。
【図６】従来のガラスの加工方法を示す概念図である。
【図７】図６に示した加工方法で切断されたガラス基板
の断面図である。
の断面図である。
１ 加工用ガラス基板 ３−２ 切断用レーザビーム（レーザビーム） ３−３ 丸み化用レーザビーム（レーザビーム） ７−１〜７−４ 割断エッジ部 ８ ステージ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/10 Ｂ２３Ｋ 26/10 26/14 26/14 Ｚ Ｂ２５Ｈ 7/04 Ｂ２５Ｈ 7/04 Ｈ Ｅ Ｃ０３Ｂ 33/08 Ｃ０３Ｂ 33/08
Claims (15)
- 【請求項１】 同一平面上に隣接配置された２つのステ
ージ部材のギャップの大きさが可変自在なステージ上に
加工用ガラス基板を載置し、上記ギャップの真上から少
なくとも１．５ｍｍφの広がりビーム径を有する切断用
レーザビームが上記ギャップに沿って移動するように、
上記加工用ガラス基板あるいは上記切断用レーザビーム
を、上記加工用ガラスの一方の端面側から他方の端面側
に向かって移動させて上記切断用レーザビームの熱によ
って上記加工用ガラス基板に亀裂を生じさせ、その亀裂
を上記加工用ガラス基板の一方の端面から他方の端面側
へ進展させることによって上記加工用ガラス基板を割断
した後、割断端面間に少なくとも０．０５ｍｍのギャッ
プが生じるように上記ステージを広げ、その開いた両割
断エッジ部に上記切断用レーザビームのビーム径を略
０．５ｍｍφ以下に集光した丸み化用レーザビームを照
射しつつ、該丸み化用レーザビームが上記ギャップに沿
って移動するように、上記加工用ガラス基板あるいは上
記丸み化用レーザビームを、上記加工用ガラス基板の他
方の端面側から一方の端面側に向かって移動させること
により割断エッジ部を軟化させて丸み化することを特徴
とするガラスの加工方法。 - 【請求項２】 上記レーザビームの照射方向に沿ってア
シストガスを吹きつけるようにした請求項１に記載のガ
ラスの加工方法。 - 【請求項３】 上記加工用ガラス基板を割断するときは
一方の端面側から他方の端面側へ切断用レーザビームの
スポットを移動させ、割断エッジ部の丸み化を行うとき
は上記加工用ガラス基板の他方の端面側から一方の端面
側へ丸み化用レーザビームのスポットを移動させる請求
項１に記載のガラスの加工方法。 - 【請求項４】 上記加工用ガラス基板の丸み化加工時
に、ステージのギャップ内に放物面反射体を挿入し、上
記加工用ガラス基板の割断端面間のギャップから漏洩し
た丸み化用レーザビーム光を上記放物面反射体で反射集
光させて上記加工用ガラス基板の裏面の割断エッジ部に
照射させることにより丸み化を行う請求項１に記載のガ
ラスの加工方法。 - 【請求項５】 上記加工用ガラス基板上の割断加工線上
の一端、両端もしくは該割断予定の線上に予めけがき線
を形成しておき、そのけがき線に沿って切断用レーザビ
ームを照射する請求項１から４のいずれかに記載のガラ
スの加工方法。 - 【請求項６】 上記けがき線は、ダイヤモンドカッター
等で機械的に形成する請求項５に記載のガラスの加工方
法。 - 【請求項７】 上記けがき線は、けがき用レーザビーム
の照射で光学的に形成する請求項５に記載のガラスの加
工方法。 - 【請求項８】 上記加工用ガラス基板として熱膨張係数
が１０×１０-7／℃（２５℃の値）以下のガラス材料を
用いる請求項１から７のいずれかに記載のガラスの加工
方法。 - 【請求項９】 上記加工用ガラス基板として最高安全使
用温度が６８０℃以上のガラス材料を用いる請求項１か
ら７のいずれかに記載のガラスの加工方法。 - 【請求項１０】 上記レーザビーム光としてＣＯ2 レー
ザ光あるいはエキシマレーザ光、または上記レーザ光を
併用する請求項１から４のいずれかに記載のガラスの加
工方法。 - 【請求項１１】 同一平面上に隣接配置された２つのス
テージ部材のギャップの大きさが可変自在なステージ
と、該ステージ上に加工用ガラス基板を真空吸着させる
真空吸着機構と、上記ステージを少なくとも一軸方向に
移動させる移動機構と、上記加工用ガラス基板に切断用
レーザビームを照射するレーザ装置と、該レーザ装置の
集光ビーム径を調節して切断用レーザビームを丸み化用
レーザビームにする調節機構とを備えたことを特徴とす
るガラスの加工装置。 - 【請求項１２】 上記加工用ガラス基板の移動方向に照
射されるレーザビームに沿ってアシストガスを吹き付け
る吹き付け機構を有する請求項１１に記載のガラスの加
工装置。 - 【請求項１３】 上記ステージ部材のギャップ内に設け
られた放物面反射体により上記加工用ガラス基板の裏面
の割断エッジ部を丸み化する丸み化機構を有する請求項
１１に記載のガラスの加工装置。 - 【請求項１４】 上記加工用ガラス基板に予めけがき線
を形成するため、ダイヤモンドカッター等で機械的に形
成するけがき線形成装置を設けた請求項１１に記載のガ
ラスの加工装置。 - 【請求項１５】 上記加工用ガラス基板に予めけがき線
を形成するため、レーザビームの照射で光学的に形成す
るけがき線形成装置を設けた請求項１１に記載のガラス
の加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10288055A JP2000117471A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | ガラスの加工方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10288055A JP2000117471A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | ガラスの加工方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000117471A true JP2000117471A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17725263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10288055A Pending JP2000117471A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | ガラスの加工方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000117471A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112520995A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-19 | 深圳沃特佳科技有限公司 | 激光辅助提升cnc效率技术 |
-
1998
- 1998-10-09 JP JP10288055A patent/JP2000117471A/ja active Pending
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