JP2000247671A - ガラスの分断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一枚のガラスからチップ状の多数のガ
ラス小片を分断するとき、チッピングやマイクロクラッ
ク及びカレットの発生がなく、強度の低下発生を防いで
歩留りの向上が図れるガラスの分断方法を提供する。 【解決手段】 マザーガラス１の一方の面にスクライ
バで第１の初期亀裂１３を形成する工程と、レーザビー
ムによって第１の初期亀裂１３をスクライブライン１５
に形成する工程と、ガラス１の一方の面にスクライバで
スクライブライン１５と直交する第２の初期亀裂１６を
形成する工程と、第２の初期亀裂１６に沿ってレーザビ
ームで割断して短冊状に割断する工程と、短冊状のガラ
スを一方の面のスクライブライン１５に沿って個々のチ
ップ状小片に分断する工程とを経て行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、１枚のマザーガ
ラスをチップ状の多数のガラス小片に分割し、このガラ
ス小片を、ＣＣＤカメラ等のガラスキャップや保護キャ
ップに使用するためのガラスの分断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、１７０ｍｍ×１７０ｍｍ、厚み
０．７ｍｍの大きさの１枚のマザーガラスを、１０ｍｍ
×１０ｍｍのチップ状となる多数のガラス小片に分割す
る従来の分断方法は、回転するダイヤモンドカッターで
マザーガラスを切断するダイシングソーを用いて分断し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ダイシングソーによる分断は、以下のような問題点があ
る。

【０００４】（１）ダイヤモンドカッターでマザーガラ
スを加圧して切断するため、ガラスにチッピング（割
れ、欠け）が発生して歩留りが悪くなる。このチッピン
グはガラスの板厚が薄くなるほど多発することになる。

【０００５】（２）ダイヤモンドカッターでの切断は、
切りしろを必要とし、そのため、この切りしろがカレッ
ト（ダイシング時に発生する粉状のガラス屑）となって
ガラス表面に付着する。このため、ガラス分断後に製品
になるまでには、面取り、カレット取り、洗浄等の多く
の作業工程を必要とするため、非能率かつ不経済であ
る。

【０００６】（３）ガラスの分断面にマイクロクラック
が発生し、このため、ガラス強度が弱くなる。

【０００７】そこで、この発明の課題は、従来のダイシ
ングソーに代えて、レーザスクライバ方式又はスクライ
バ方式を採用してガラスの分断を行うことにより上記従
来の問題点を解決することができるガラスの分断方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項１の発明は、ガラスの一方の面上に、
スクライバによって加工始点となる第１の初期亀裂を形
成する工程と、レーザビームによって印加した熱応力と
水滴により、前記第１の初期亀裂をガラスの分断予定線
に沿う方向に誘導して、該ガラスの一方の面にスクライ
ブラインを形成する工程と、ガラスの他方の面上で、前
記スクライブラインに直交する方向に、スクライバによ
って加工始点となる第２の初期亀裂を形成する工程と、
前記第２の初期亀裂を、レーザビームによって印加した
熱応力によりガラスの割断予定線に沿う方向に誘導し
て、該ガラスを短冊状に割断する工程と、短冊状に割断
されたガラスを、適宜な分断装置によって該ガラスの一
方の面に形成されたスクライブラインに沿って個々のチ
ップ状ガラス小片に分断する工程とを経る構成を採用し
たものである。

【０００９】請求項２の発明は、ガラスの一方の面上
で、該ガラスの分断予定線に沿ってスクライバによって
スクライブラインを形成する工程と、ガラスの他方の面
上で、前記スクライブラインに直交する方向に、スクラ
イバによって加工始点となる初期亀裂を形成する工程
と、前記初期亀裂を、レーザビームによって印加した熱
応力によりガラスの割断予定線に沿う方向に誘導して、
該ガラスを短冊状に割断する工程と、短冊状に割断され
たガラスを、適宜な分断装置によって該ガラスの一方の
面に形成されたスクライブラインに沿って個々のチップ
状ガラス小片に分断する工程とを経る構成を採用したも
のである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。

【００１１】図１は、この発明の分断方法の実施に用い
る分断装置を示し、図８は、この分断装置で分断せんと
するマザーガラス１であり、例えば、幅１７０ｍｍ×長
さ１７０ｍｍ、厚み０．７ｍｍの大きさを有し、例え
ば、幅１０ｍｍ×長さ１０ｍｍの正方形のチップ状とな
る２８９個のガラス小片に分割し、これをＣＣＤカメラ
等のガラスキャップや保護キャップに使用する。

【００１２】上記、分断装置は、マザーガラス１を載置
するワーク載置用テーブル２の上部に、スクライバ３
と、主熱源４、サブ熱源５、主熱源用レンズ６、サブ熱
源用レンズ７、移動ミラー８、固定ミラー９、冷却ノズ
ル１０が配置され、ワーク載置用テーブル２の近傍で適
宜の位置に、レーザ発振器１１、固定ミラー１２、制御
機器が配置されている。

【００１３】前記ワーク載置用テーブル２は、Ｘ軸、Ｙ
軸方向への移動とθ軸を中心とする回転が自在となり、
移動の速度、距離、順序等は予めプログラミングされた
条件設定に基づいて、適宜制御装置によって制御され
る。

【００１４】スクライバ３は、ダイヤモンドや超硬合金
などの硬質材料を尖らせ、これをその先端に取り付けた
工具の一種であり、マザーガラス１の表面に押し当てな
がら引っ掻くことにより、その表面にスクライブライン
（表面亀裂線）を形成するために用いるものである。

【００１５】主熱源４は、主レーザビームであり、マザ
ーガラス１の割断時に使用し、サブ熱源５は、サブレー
ザビームであり、マザーガラス１のスクライブライン形
成時と割断時に使用する。

【００１６】これらの主及びサブの各レーザビームの出
力、即ちパワー密度（単位面積当たりの熱量）は、ガラ
スの加工速度、大きさ、厚み、材質及びビームの大きさ
等の条件によって異なる。従って、このビーム出力も予
め条件設定されたプログラムを制御装置に入力してお
く。

【００１７】なお、この加工方法は、レーザビームのよ
うな局所熱源を用い、その熱源の中心（圧縮応力）と周
辺（引っ張り応力）との間に発生する熱応力を利用して
亀裂（クラック）を生成し進展させていく加工法であ
る。

【００１８】レーザ発振器１１は、例えば、ＣＯ_２レー
ザで出力１００Ｗの発振器を２本（主熱源用とサブ熱源
用）を使用する。

【００１９】サブ熱源用レンズ（かまぼこ型をした平凸
円筒レンズ）７は、サブ熱源５のビームスポットを長円
（楕円）形状にしてマザーガラス１上に照射する。ま
た、このレンズ７は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸（上下）の各
方向に移動可能である。そして、Ｘ軸方向の移動は後述
の移動ミラー８と一体となって移動できるようにするた
め、Ｙ軸方向の移動は主熱源４の割断予定線に沿う移動
に対してサブ熱源５を左右にずらせることができるよう
にするため、Ｚ軸方向の移動はサブ熱源５のビームスポ
ットの焦点を調節するためである。

【００２０】そして、このレンズ７の焦点調節によっ
て、サブ熱源５のビームスポットはその焦点をずらした
状態（デフォーカシング）でマザーガラス１上に照射さ
れ、ビームスポットのパワー密度を小さくすることがで
きるようになっている。

【００２１】主熱源用レンズ（円形の平凸レンズ）６
は、主熱源４のビームスポットを略真円形状でマザーガ
ラス１上に照射するものであり、このレンズ６はＺ軸
（上下）方向に移動可能で、主熱源４のビームスポット
の焦点距離を調節する。

【００２２】上記サブ熱源用レンズ７のＸ、Ｙ、Ｚ方向
への移動及び主熱源用レンズ６のＺ方向への移動は、予
めプログラミングされた条件に基づいて装置の運転時に
自動制御されるようになっている。

【００２３】移動ミラー８はＸ軸方向に移動可能で、サ
ブ熱源用レンズ７と一体に移動し、そしてこの移動は、
マザーガラス１上でサブ熱源５のビームスポットを主熱
源４のビームスポットから遠ざけたり、近付けたりする
役割をする。

【００２４】固定ミラー９、１２は、移動ミラー８と同
様、レーザビームを反射させてマザーガラス１上に導く
役割をなす。

【００２５】冷却ノズル１０は、レーザによるマザーガ
ラス１の表面にスクライブライン形成時のみに使用され
るものであって、微小水滴又は霧化水滴をマザーガラス
１の上に吹き付けて該ガラス１面を瞬時に冷却（照射さ
れるビームスポットの後方周辺部）してガラス１表面の
亀裂発生を助長し、より確実にする。尚、水滴のガラス
面への吹き付け位置は、サブ熱源５のビームスポットの
進行方向後方位置となる。

【００２６】次に、この発明のガラスの分断方法を図２
乃至図７の工程図を主体に用いて説明する。

【００２７】レーザスクライバ方式 先ず、図２（Ａ）に示すように、マザーガラス１を図１
のワーク載置用テーブル２上の所定位置に載置固定す
る。該テーブル２を予めプログラミングされた設定距離
だけＸ軸とＹ軸方向に移動せしめて、上記マザーガラス
１をスクライバ３による最初の亀裂形成位置（原点位
置）に配置し、マザーガラス１の表面にスクライバ３に
よって第１の初期亀裂１３（例えば、Ｘ軸方向に深さ数
μｍ、長さ１００μｍ程度）を形成するようにする。

【００２８】次に、図２（Ｂ）と（Ｃ）に示すように、
サブ熱源（サブレーザビーム）５をマザーガラス１の上
に形成された初期亀裂１３に照射（デフォーカシングさ
れた長円形のビームスポット）する。

【００２９】即ち、初期亀裂１３の先端に局所的にサブ
熱源５（マザーガラスに溶解が生ぜず、亀裂の誘導に必
要な熱応力が得られる程度のパワー）を印加して熱応力
を発生させると共に、該サブ熱源５の移動（テーブル２
のＸ軸方向の移動）で亀裂を成長させていくことによっ
て、分断予定線１４（Ｘ軸方向）に沿ってレーザによる
スクライブライン１５（例えば、深さ数μｍ乃至１０数
μｍ程度）を形成していく。

【００３０】そして、このレーザスクライブライン１５
の形成を助長し、より確実に形成するために、ガラス１
の表面に照射されるサブ熱源５のビームスポット５ａの
後方周辺部に冷却ノズル１０から微小水滴又は霧化水滴
１０ａを吹き付けて、該ガラス１を瞬時に冷却するよう
にしている。

【００３１】上記のように、テーブル２のＸ軸及びＹ軸
方向の移動制御と、スクライバ３、サブ熱源５及び冷却
ノズル１０の各協働作用によって、最初に初期亀裂１３
を、次にガラス１上の分断予定線１４に沿ってレーザス
クライブライン１５を順次形成する。

【００３２】そして、この作業を繰り返すことによっ
て、図４（Ａ）と図８に示すように、ガラス１の表面上
に多数本のレーザスクライブライン１５を形成してい
く。

【００３３】ガラス１の表面上に予定した総べてのレー
ザスクライブライン１５の形成が終了すると、次に、テ
ーブル２上でガラス１を反転させて、その裏面側が表に
なるよう配置転換する。

【００３４】配置転換したガラス１を、前述の如くテー
ブル２の移動で原点位置に配置する。この後、図４
（Ｂ）のように、ガラス１の裏面にスクライバ３によっ
て第２の初期亀裂１６（例えば、Ｙ軸方向に深さ数μ
ｍ、長さ１００μｍ程度）を形成する。

【００３５】次に、ガラス１の裏面上に形成された第２
の初期亀裂１６に主熱源（主レーザビーム）４とサブ熱
源（サブレーザビーム）５を照射（主熱源４は略真円形
状のビームスポット４ａ、サブ熱源５はデフォーカシン
グされた長円形のビームスポット５ａ）する。

【００３６】図５（Ａ）乃至（Ｃ）と図８に示すよう
に、上記した２つの熱源４、５を第２の初期亀裂１６の
先端に局所的に印加して、その熱源中心と周辺との間に
発生する熱応力により生じる集中応力で第２の初期亀裂
１６をガラス１の厚み方向に成長させつつ、該熱源４、
５を割断予定線１７（スクライブライン１５と直交する
Ｙ軸方向）に沿って移動（テーブル２が移動）せしめる
ことにより、図５（Ｄ）の如くガラス１は短冊状ガラス
１ａに割断（分離）されていくことになる。

【００３７】ここで、ガラス１の割断時に２つの熱源
４、５を使用する目的は、割断予定線１４を挟んだ両側
（寸法、面積が異なる）のガラス１の熱的バランスの均
等化を図って、ガラス１の割断加工を高精度に行うため
のものである。

【００３８】即ち、図９（Ｂ）に示すように、熱的バラ
ンスが崩れると、ガラス１の表面及び厚み方向に強い剪
断応力が発生し、表面と裏面うねりに差（割断面の傾
き）が現れる結果、加工精度が悪くなる。

【００３９】そこで、ガラス１に形成した亀裂１３の先
端に主熱源４のレーザスポット４ａを印加すると共に、
該主熱源４の斜め前方（ガラス面積の大きい側）にサブ
熱源５のレーザスポット５ａを印加せしめ、これら主熱
源４及びサブ熱源５を割断予定線１４に沿って移動させ
ることにより、図９（Ａ）に示すように、熱的バランス
の均等化が図れて高精度にガラスの割断が行えることに
なる。

【００４０】また、主熱源４とサブ熱源５の各ビームス
ポット４ａ、５ａ間の距離Ｌ_１、Ｌ _２は、図５（Ｂ）に
示すように、ガラス１端に対する割断加工位置に応じて
調整し、割断予定線１４の両側において均等な熱的バラ
ンスが維持できるようにする。従って、距離Ｌ_２はガラ
ス１の割断毎に変化（少なく）させていく。そして、こ
の変化量は予め制御装置内にプログラミングされた設定
数値に基づいて割断終了毎にサブ熱源用レンズ７を移動
させることにより、距離Ｌ_２は調整される。

【００４１】以上のように、テーブル２のＸ軸及びＹ軸
方向の移動制御と、スクライバ３、主熱源４及びサブ熱
源５の各協働作用によって、最初に初期亀裂１６を形成
し、次いで割断予定線１７に沿ってガラス１を短冊状に
割断し、これら作業を順次繰り返していくことにより、
図５（Ｄ）に示すように、多数の短冊状ガラス１ａが形
成されていく。

【００４２】ガラス１を短冊状に割断する工程が終了す
ると、次に、この短冊状に割断したガラス１ａを適宜な
分断装置に移し替えて、該ガラス１ａの分断作業を行
う。この分断作業は、例えば、図６（Ａ）乃至（Ｃ）に
示すようなたたき分断方式、あるいは、図７（Ａ）、
（Ｂ）に示すようなピックアップ分断方式を用いて、前
記短冊状ガラス１ａに形成されているスクライブライン
１５に沿って分断していくことにより、図６（Ｄ）に示
すように、チップ状に分断されたガラス小片１ｂ（完成
品）が作成される。

【００４３】即ち、ガラス１には、その表面に形成され
た傷（スクライブライン）がガラスの内部に伝わり易い
という性質を有しており、この性質を利用して分断処理
には、上述のたたき分断方式やピックアップ分断方式に
よる分断装置（ブレイク装置）を使用してガラス１ａの
スクライブライン１５にショックを与えて分断するよう
にしている。

【００４４】スクライバ方式 図３（Ａ）と（Ｂ）に示すように、マザーガラス１を図
１のテーブル２上の所定の位置に載置固定し、テーブル
２を予めプログラミングされた設定距離分だけＸ軸とＹ
軸方向に移動せしめ、前記ガラス１をスクライバ３によ
る最初のスクライブライン１５ａの形成位置（原点位
置）に配置する。

【００４５】一方、ガラス１上の分断予定線１４に沿っ
てスクライバ３によるスクライブライン１５ａ（例え
ば、深さ数μｍ程度）を形成する。

【００４６】このように、テーブル２のＸ軸及びＹ軸方
向の移動制御とスクライバ３の協働作用によって、図３
（Ｃ）に示す如くスクライブライン１５ａを順次形成し
ていく。

【００４７】これ以降の工程は、前述したレーザスクラ
イバ方式のテーブル２上でのガラス１の反転後の工程と
同一の工程を行い、最終的にチップ状に分断されたガラ
ス小片１ｂ（完成品）を作成する。ここで、ガラス１の
反転後の工程における説明は、重複するので省略する
が、スクライブライン１５は、スクライブライン１５ａ
と読み替える。

【００４８】このスクライバ方式は、前述したレーザス
クライバ方式に比べて、その工程数も少なく装置も簡略
化できるという利点があるが、ガラス１の表面を引っか
くようにしてスクライブラインを形成していくので、微
量のパーティクルが発生し、このため、クリーンルーム
内での使用に制約がある。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、最初
にガラスの表面上で分断予定線に沿ってスクライブライ
ンを形成し、次いでガラスの裏面上で、上記分断予定線
に直交する割断予定線に沿ってガラスを短冊状に割断
し、最後にガラスの表面上に形成された上記スクライブ
ラインに沿って該ガラスを個々のチップ状ガラス小片に
分断するようにしたので、ガラスの分断時にチッピング
が殆ど発生せず、歩留りが向上する。

【００５０】また、ガラスの分断に切りしろを必要とし
ないので、カレットの発生がないと共に、レーザビーム
を利用しているため、割断面及び分断面が鏡面に近い面
を有し、分断後の工程を簡略化でき、しかも、マイクロ
クラックの発生もなく、ガラス強度が弱くならないとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラスの分断方法の実施に用いる装置の正面
図。

【図２】レーザスクライバ方式のガラスの分断方法を示
し、（Ａ）はマザーガラスに第１の初期亀裂を入れた状
態の斜視図、（Ｂ）は同スクライブラインを入れる初期
の状態の斜視図、（Ｃ）は同スクライブラインを入れる
途中の状態の斜視図。

【図３】スクライバ方式のガラスの分断方法を示し、
（Ａ）はマザーガラスに第１の初期亀裂を入れた状態の
斜視図、（Ｂ）は最初のスクライブラインを入れた状態
の斜視図、（Ｃ）は同じく多数のスクライブラインを入
れた状態の斜視図。

【図４】（Ａ）はレーザスクライバ方式のガラスの分断
方法において、多数のスクライブラインを入れた状態の
斜視図、（Ｂ）はレーザスクライバ方式とスクライバ方
式におけるマザーガラスに第２の初期亀裂を入れた状態
の斜視図。

【図５】（Ａ）はレーザビームによってガラスに割断加
工を施す初期の状態の斜視図、（Ｂ）は主熱源とサブ熱
源のビームスポットの関係を示す説明図、（Ｃ）は割断
加工を施す途中の状態の斜視図、（Ｄ）は短冊状ガラス
に割断した状態を示す斜視図。

【図６】（Ａ）乃至（Ｃ）はチップ状ガラス小片のたた
き分断工程を順番に示す斜視図、（Ｄ）はチップ状ガラ
ス小片の分断状態を示す斜視図。

【図７】（Ａ）と（Ｂ）はチップ状ガラス小片のピック
アップ分断工程を順番に示す斜視図。

【図８】マザーガラスとこれに施したスクライブライン
の関係を示す斜視図。

【図９】ガラスの割断時におけるガラスの熱的バランス
と加工精度の関係を示す説明図。

【符号の説明】

１ マザーガラス ２ ワーク載置用テーブル ３ スクライバ ４ 主熱源 ５ サブ熱源 ６ 主熱源用レンズ ７ サブ熱源用レンズ ８ 移動ミラー ９ 固定ミラー １０ 冷却ノズル １０ａ 霧化水滴 １１ レーザ発振器 １２ 固定ミラー １３ 第１の初期亀裂 １４ 分断予定線 １５ レーザスクライブライン １６ 第２の初期亀裂 １７ 割断予定線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスの一方の面上に、スクライバによ
   って加工始点となる第１の初期亀裂を形成する工程と、
   レーザビームによって印加した熱応力と水滴により、前
   記第１の初期亀裂をガラスの分断予定線に沿う方向に誘
   導して、該ガラスの一方の面にスクライブラインを形成
   する工程と、ガラスの他方の面上で、前記スクライブラ
   インに直交する方向に、スクライバによって加工始点と
   なる第２の初期亀裂を形成する工程と、前記第２の初期
   亀裂を、レーザビームによって印加した熱応力によりガ
   ラスの割断予定線に沿う方向に誘導して、該ガラスを短
   冊状に割断する工程と、短冊状に割断されたガラスを、
   適宜な分断装置によって該ガラスの一方の面に形成され
   たスクライブラインに沿って個々のチップ状ガラス小片
   に分断する工程とを経ることを特徴とするガラスの分断
   方法。
2. 【請求項２】 ガラスの一方の面上で、該ガラスの分断
   予定線に沿ってスクライバによってスクライブラインを
   形成する工程と、ガラスの他方の面上で、前記スクライ
   ブラインに直交する方向に、スクライバによって加工始
   点となる初期亀裂を形成する工程と、前記初期亀裂を、
   レーザビームによって印加した熱応力によりガラスの割
   断予定線に沿う方向に誘導して、該ガラスを短冊状に割
   断する工程と、短冊状に割断されたガラスを、適宜な分
   断装置によって該ガラスの一方の面に形成されたスクラ
   イブラインに沿って個々のチップ状ガラス小片に分断す
   る工程とを経ることを特徴とするガラスの分断方法。