JP2006327928A - 脆い破壊材料のけがきされた加工物を機械的に破壊する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に機械化破壊装置を使用して脆い破壊材料の平坦な加工物、特に平坦なガラス板を、要求された高精度を維持しながら良好な破壊エッジ品質で経済的に機械的に破壊する方法を提供すること。
【解決手段】脆い破壊材料から製造された平坦な加工部材を機械的に破壊する方法であって、前記方法が、ａ）脆い破壊材料からなる、けがきされた加工部材を備える工程と、ｂ）前記平坦な加工部材を少なくとも１つの破壊ローラーで第１の切断方向に沿って機械的に破壊する工程と、ｃ）前記平坦な加工部材を、前記第１の切断方向に直交する第２切断方向に沿って、破壊バーで該第２の切断方向に向けられた該平坦な加工物の分割線に沿って、連続する重複工程において、機械的に破壊する工程とから成り、前記破壊バーが、前記平坦な加工物の幅及び該平坦な加工物の長さの小さい方より短いことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、けがきされ、あるいは切れ目を付けた脆い破壊材料、特に平坦なガラスからなる、平行な加工物を２つの破壊工具により互いに直交する２つの切断方向に機械的に破壊する方法に関する。一方の破壊工具は、一方の切断方向に破壊するために使用される破壊ローラーであり、他方の破壊工具は、他方の切断方向に破壊するために使用される破壊バーである。

小さな矩形の平坦なガラス要素は、無数の技術的用途に必要である。
少なくとも片側が薄いガラス板で完全にあるいは一部が閉鎖される小さな容器が、所謂、「電子実装」での水晶発振器、ＳＡＷフィルター及びＣＣＤ部品などのハウジング超小型部品及び光学電子部品用に使用されている。また、薄いガラス板から作られているハウジングカバーも超小型光学電子部品及び光学電子部品のハウジング用に頻繁に使用されている。これらの小さな薄いガラス板の厚みは普通１０μｍ≦Ｓ≦５００μｍの範囲にある。
小さな薄いガラス板は超小型電子部品及び超小型機械部品の製造において構造部品としても使用されている。従って、例えば、薄い２枚のガラスシートに挟まれ、それらガラスシートに接続された水晶発振器がＤＥ１９６４９３３２から公知である。

超小型部品及び光学電子部品用ハウジングの閉鎖要素及び超小型電子部品及び超小型機械部品の構造部品として使用される薄いガラス板は、普通、接着や半田付けによって取り付けられる。金属あるいはガラス半田が半田付けの場合に接合材として使用される。ガラス半田は殆どの用途に使用される。
携帯電話、ディジタルカメラなどの電子ユニットの表示装置用の小さな矩形ガラス板の製造は、特に興味深い分野である。互いに接着された２枚のガラス板から成る、所謂、表示セルが特定の役割を果たしている。一方のガラス板がＴＦＴ基板（薄膜トランジスター）及び他方のガラス板がＣＦ基板（カラーフロント）である。これらのガラス基板は通常０．２〜１．１μｍの厚みのホウ珪酸ガラスである。

この種の小さな矩形ガラス板の経済的な製造が、当技術水準によれば、例えばＤＥ１００１６６２８Ａ１に記載されているように、大きな矩形の平坦なガラス板又はスラブを分割あるいは破断することによって行われる。エッジの品質に対する要求が、得られる小さな矩形ガラス板の強度に対して決定的な影響を有するために、より厳しくなってきた。
しかし、表示セルも、例えばＵＳ特許４，２７７，１４３に記載されているように、大きな二重の平坦なガラス板を分割することにより、それ相応のやり方で製造される。携帯電話の表示フォーマットに寸法が対応する２００以下の表示セルを、二重の平坦なガラス板から割りつけによって切り出すことができる。

それぞれの平坦なガラス板を矩形に切るためにレーザービームが現在ある程度使用されている。この技術は周知であるため、ここではさらに詳しく説明する必要がない。この目的のためＥＰ０８７２３０３Ａ２、ＵＳ特許５，６０９，２８４及びＥＰ００６２４８４Ａ１をここでは挙げる。これらは、追従する冷却スポットを備えたレーザービームを、平坦なガラス板に設けた分割線に沿ってスキャナーによって直線的にガイドして、ガラスを切り離さず熱加工ストレスを誘導することで所定の深さまでけがきだけされて切断が基本的に行われる。このけがきは先ず完全に一つの座標の方向に、そしてその後、これに対して直交方向に行われる。続いて、該ガラス板が、所謂、破壊テーブルに置かれたままで通常、機械によりけがき線に沿って、機械的に破壊される。
二重の平坦なガラス板の場合、表示セルを製造するために先ず一方の平坦なガラス板と続いて他方の平坦なガラス板がけがきされ、破壊される。

この直交した分割あるいは切断方向に沿った破壊がＤＥ１０２５７５４４Ａ１により順次、有利に行われ、すなわち、各平坦なガラス板がけがき線に沿って第２切断装置によって先ず破壊され、その後、けがき線に沿って第１切断装置によって破壊される。この説明した小さな矩形要素に高い破壊エッジ品質及び高い歩留りでこの破壊技術を用いてガラス板が分割可能であることが示されている。
けがきされた平坦なガラス板の機械破壊が、ＵＳ公開特許出願２００５／００６１１２３Ａ１による破壊ローラーと連携して、所謂、破壊バーにより公知の方法で行われる。この種の破壊バーは、片側にナイフエッジの付いた長手方向に延びる金属ブレードから成り、このブレードには、普通、別の材料、例えば硬質ゴムがガラスを損傷しないように適用されている。

破壊テーブル上のけがき側に関して応力をかけた状態で、けがき線に沿って制御力を有する機械化破壊装置を使用して、けがきされたガラス板に連続して押し付けられる破壊バーの破壊力が比較的大きいため「衝撃」によるガラスの破壊は「ハード」なものである。この公知の場合には、複数の分離片に破壊されるべき平坦なガラス板の全幅及び／又は長さに亘り延在する非常に長い破壊バーが使用される。この分割される平坦なガラス板及び／又は二重の平坦なガラス板の寸法が、効率をあげるために常に増大しているため、破壊バーの金属ブレードが、それに応じて長くなり、このことが５〜１０μｍの範囲にある要求切断精度の維持を損なう。公知の場合、破壊が破壊ローラーにより一方の分割あるいは切断方向に行なわれ、そして破壊が破壊バーにより他方の分割あるいは切断方向で行われる。

従って、特に機械化破壊装置を使用して脆い破壊材料の平坦な加工物、特に平坦なガラス板を要求された高精度を維持しながら良好な破壊エッジ品質で経済的に機械的に破壊する上記種類の改良された方法を提供することである。

以下、より明確になるこの目的及びその他の目的は、脆い破壊材料、特にガラスから作られ、けがきされ、あるいは切れ目を付けた平坦な加工物を、互いに直交するそれぞれ切断方向に沿って、該切断方向の一方に沿っては該平坦な加工物を破壊するための少なくとも１つの破壊ローラーで、そして該切断方向の他の一方に沿っては該平坦な加工物を破壊するための破壊バーによって機械的に破壊する方法で達成される。
この発明によれば、該破壊バーは長さが、平坦な加工物の最小の長さと幅よりも短く、この破壊バーは関連する切断方向に所定の重複する工程で使用される。
この発明の方法は平坦な加工物、特に平坦なガラス板を経済的に、５〜１０μｍの範囲の高精度でしかも高い破壊エッジ品質で最小の平坦な加工物に分割することができる。
この発明の好ましい実施形態は添付特許請求の範囲に説明されており、図面に関する好ましい実施形態の説明から明らかになろう。

この発明の目的、特徴及び利点は、添付図を参照して以下の好ましい実施形態の説明を用いて更に詳細にここで説明する。

図１は、互いに接合された２枚の平坦なガラス板から成る二重の平坦なガラス板１の上面図である。この二重の平坦なガラス板１は、図１に示すように、該二重の平坦なガラス板１の前側のカラーフィルターを設けた平坦なガラス板２と、該平坦なガラス板２で被覆されている後側の平坦なＴＦＴガラス板３とから構成されている。この二重の平坦なガラス板１を３６個の表示セル４に分割する必要があり、このセル４は、カラーフィルターを備えた平坦なガラス板２とＴＦＴの平坦なガラス板３のそれぞれ矩形片からそれぞれ成り、これらの片が各間に配置された接着剤又はガラス半田の接合フレーム５により後に形成される表示セルに一緒に接合されている。

この二重の平坦なガラス板１を分割して個々の表示セル４にするために、公知方法によるレーザーを用いて分割線の両側にある隣接接合フレーム５の外縁部間の所定の分割線６；７ａ，７ｂに沿って、該二重の平坦なガラス板１がけがきされ、あるいは掻き傷が付けられる。レーザーによるけがき時に、隣接セル４間で垂直方向に１本だけの分割線６を設けることが必要である。それは分割線と隣接セル４間の隣接接合フレーム５の外縁部間との間のそれぞれの距離「ｘ」が、すなわち図１に示すように対称が存在するためである。対照的に、２本の分割線７ａ，７ｂが、隣接する水平列のセル４間で前の平坦なガラス板２の前側で水平方向にけがきされる。これらの２本の水平分割線７ａ，７ｂは、図１に見られるように隣接する上表示セル４の接合フレーム５の外縁部に沿って延びる分割線７ａと、図１に見られるように隣接する上表示セル４の下方の接合フレーム５の外縁部に沿って延びる分割線７ｂとからなっている。隣接する水平列のセル４間の２本の分割線７ａ，７ｂのため、隣接する水平列のセル４間の小さなストリップ２ａを前方の平坦なガラス板２から切り離して電気接続ストリップ用の段差３ａを設けることが可能である。

従って、後方の平坦なガラス板３が分割線７ｂに沿ってのみけがきがなされる。
垂直分割線とは違い、水平分割線７ａ，７ｂが、図１に示されるように異なった間隔寸法「ｘ」及び「ｙ」で表されるように、非対称となるように設計されている。
二重の平坦なガラス板１の分割が以下の方法に従って行われる。
すなわち、先ず、平行なけがき線が、二重の平坦なガラス板１の片側、好ましくは前側で分割線６と、この分割線６に直交する分割線７ａ，７ｂに沿って所定の間隔で形成される。その後、二重の平坦なガラス板１が所謂破壊テーブル上に、けがき側が該テーブルに面した状態で配置され、真空により該テーブルに固定保持される。第１の破壊工程では、二重の平坦なガラス板１が最初の加工工具、少なくとも１つの破壊ローラーで分割線６に沿って破壊される。つまり、図２ａ，図２ｂに示されているこの破壊ローラー８がレーザーけがき線６上を正確にガイドされる。破壊ローラー８の加圧力がガラスに張力を発生させ、ガラス板の厚みを介して伝えられる。すなわちガラスが該破壊ローラー８でけがき線６に沿って、完全に破壊される。

この破壊ローラー８は通常、硬質ゴムから成る。破壊ローラー８はガラスを非常に静かに破壊する。ガラスは急激なショック又は衝撃を受けない。破壊ローラー工具が非常に小さいため、複数の破壊ローラー８を平行な分割線６に沿って同時に平行に使用することができる。この目的のため、各個々の破壊ローラー８の加圧力を個別に制御することができる。複数の破壊ローラー８の平行使用のために、最初の破壊は垂直分割線６に沿って非常に急速に行われるものの、ローラーがけがき線に沿って移動して破壊又は破断が行われる。

破壊ローラー８により分割線６に沿った破壊の後、真空により破壊テーブル上で保持された二重の平坦なガラス板１が、けがき線を下にして、第２方向に沿って、すなわち、分割線７ａ，７ｂに沿って第２工程で破壊される。第２工程で使用される破壊工具が破壊バー９である。破壊バー９で加えられる破壊力は、破壊ローラーにより加えられる破壊力より非常に高く、そのため、セル４を作る機械の支持構造をそれに応じて強化する必要がある。一般に、構造パラメータと破壊力は平行なけがき線に沿った複数の破壊バーの同時使用を妨げる。
しかし、破壊バーのブレードが複数の垂直分割線上に延びているため、水平破壊が比較的急速に行われる。

破壊バー９のブレードの長さを、関連する平坦なガラス板の寸法、ここではその水平幅に等しくないようにすることは、そうしないと破壊又は破断の精度を特に損なってしまうために、適切であることがわかった。好ましくは図４ａ，図４ｂ，図４ｃに示されているように、破壊バー９が、２本の垂直線６より幾分長く延びている短いブレードを用いて使用される。この短いブレードを備えた破壊バー９は、図４ａ，図４ｂ，図４ｃに動作で示されているように、幾分重複して連続して水平けがき線７ａ又は７ｂ上に数回配置される。それぞれ図４ａ，図４ｂ，図４ｃには、僅かに重複する３つの破壊工程１ｓ，２ｓ，３ｓが図示されている。言い換えれば、破壊バー９のブレードの前方縁部が、関連する水平分割線７ａ上の異なった位置で、かつ垂直分割線６との交点でわずかに重複してして３回配置されている。

このように、分割線６及び７ａ，７ｂの交点でも明確な分離が達成される。
図示実施例でもけがき線７ａ，７ｂに沿った破壊は、非対称破壊又は分離が生じる可能性があるため、破壊バーによって行われる。破壊領域の対称性は、平坦なガラス板２，３間で適用される接合フレームに対して規定される。図１から、破壊ローラー分割線６が左側の接合フレーム５まで、また右側の接合フレーム５まで、同じ距離「ｘ」を正確に有していることが分かる。この対称的な配置により破壊ローラーの使用が可能となる。

しかし、水平方向では、隣接する接合フレーム５までのそれぞれの分割線７ａ，７ｂの距離が異なり（ｙ＞ｘ）、従ってこの配置は非対称である。破壊ローラーがこの分割線７ａ，７ｂに沿って使用されたら、垂直破壊又は破断は発生せず、垂直のレーザーけがき線から延びる所謂ランセットと呼ばれる破壊がガラスに生じる。破壊バーを用いた水平線分割線に沿った破壊は、この破壊バーがその全長に亘り破壊又は破損を同時に開始するためにこのようは破壊を回避する。対照的に、破壊ローラーは、分割線を移動する際に、破壊ローラーで走行する地点で破壊あるいは破損を開始する。

しかし、破壊バーによる破壊は、破壊ローラーによる破壊の品質と同様の良好な品質である。
一方の平坦なガラス板の破壊の後、さらに第２の平坦なガラス板をけがきし、二重の平坦なガラス板１を裏返す。第２の平坦なガラス板のけがきの後、その二重の平坦なガラス板は、けがき面を破壊テーブルに下向きに再度配置され、ストレス下に置かれる。破壊が第１の平坦なガラス板の場合と同様に行われる。
この方法により、垂直にしかもランセットが形成されることがなく、非常に良好な品質エッジが作られる。
平坦なガラス板のけがき又は切れ目入れはレーザービームにより好適に行われる。しかし、基本的に平坦なガラス板を機械的にけがきすることも考えられる。例えば、従来の切断ローラーを平坦なガラス板のけがきに使用することができる。

機械的にけがきされた加工物あるいはレーザーでけがきされた加工物、特に２枚のガラス基板から成り、共に接着されている表示セルが、２つの工具を用いた一連の工程による、この発明に係る破壊方法で分割することができる。割り当てられる２つの異なった特殊な工具の使用がこの方法の特別な特徴である。これら２つの工具は、この発明の方法で最初に使用しなければならない破壊ローラーと、破壊バーである。

この発明は脆い破断材料のけがき加工物を機械的に破壊する方法で具体化されるように図示し説明されているが、種々の変形や改造が本発明の精神から何ら逸脱することなく実施できるため、図示された詳細には限定されるものではない。
他の分析の必要も無く、本発明の要旨を十分に明示しているため、現在の知識を適用することで先行技術の観点からこの発明の総括的あるいは特定の態様の基本的な特徴をかなり構成する特徴を除外することなく種々の用途にこの発明を容易に適用することができる。
請求される内容は、新規であり、特許請求の範囲に述べられている。

互いに直交する分割線に沿って３６個の小さな表示セルに分割されている二重の平坦なガラス板の概略上面図である。 図２ａ及び図２ｂはけがき分割線に沿って二重の平坦なガラス板を破壊するための破壊ローラーのそれぞれ側面図及び断面図である。 この発明に係る方法によって得られる１つの表示セルの概略断面図である。 図４ａ，図４ｂ，図４ｃは、この発明による方法を実施する場合に、破壊バーが、平坦なガラス板にけがきされた水平の分割線に沿ってどのように連続的に適用されるかを示すそれぞれ作業図である。

符号の説明

１・・・二重の平坦なガラス板
２・・・平坦なガラス板
３・・・平坦なＴＦＴガラス板
４・・・表示セル
５・・・接合フレーム
６，７ａ，７ｂ・・・分割線
８・・・破壊ローラー
９・・・破壊バー

Claims (12)

1. 脆い破壊材料から製造された平坦な加工部材を機械的に破壊する方法であって、前記方法が、
   ａ）脆い破壊材料からなる、けがきされた加工部材を備える工程と、
   ｂ）前記平坦な加工部材を少なくとも１つの破壊ローラーで第１の切断方向に沿って機械的に破壊する工程と、
   ｃ）前記平坦な加工部材を、前記第１の切断方向に直交する第２切断方向に沿って、破壊バーで該第２の切断方向に向けられた該平坦な加工物の分割線に沿って、連続する重複工程において、機械的に破壊する工程とから成り、
   前記破壊バーが、前記平坦な加工物の幅及び該平坦な加工物の長さの小さい方より短いものであることを特徴とする方法。
2. 前記第１の切断方向及び第２の切断方向にある前記平坦な加工物上の平行なけがき線をレーザーにより設ける、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の切断方向及び第２の切断方向にある前記平坦な加工物上の平行なけがき線を切断輪により設ける、請求項１に記載の方法。
4. 前記機械的に破壊する工程が手動で行われる、請求項１に記載の方法。
5. 前記機械的に破壊する工程が機械化破壊工具の作動により行われる、請求項１に記載の方法。
6. 前記平坦な加工物が平坦なガラス板である請求項１に記載の方法。
7. 前記平坦な加工物が二重の平坦なガラス板であり、前記二重の平坦なガラス板が互いに接合された２枚の平坦なガラス板から成っている、請求項１に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの破壊ローラーが、対称的に配置された切れ目を有する前記第１の切断方向の前記平行なけがき線に沿って、前記平坦な加工物を破壊するために使用される、請求項２に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの破壊バーが、非対称的に配置された切れ目を有する前記第２の切断方向の第２けがき線に沿って、前記平坦な加工物を破壊するために使用される、請求項８に記載の方法。
10. 前記２枚の平坦なガラス板の一方に、先ず、けがきがなされ、そして破壊され、その後、前記２枚の平坦なガラス板の他方にけがきがなされ、そして破壊される、請求項７に記載の方法。
11. 前記第２の切断方向に沿った平坦な加工物の機械的破壊時に連続して重複する工程が、前記平坦なガラス板の前記分割線に対して僅かに重複して連続する異なった位置で前記平坦なガラス板の前記分割線に対して前記破壊バーを押し付ける工程からなる、請求項１に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの破壊ローラーが、複数の分割線に複数の破壊ローラーを前記第１の切断方向に個々に制御可能な加圧力で押し付ける工程からなる、請求項１に記載の方法。
    
    
    

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