JP2009107301A - Full body cutting method for brittle material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は脆性材料、なかんずくフラットパネルディスプレイ用ガラスをフルカットする脆性材料のフルボディ割断方法に関する。以下、脆性材料としてガラスを例に説明するが、本発明はガラスの他にも石英、セラミック、半導体などの脆性材料一般に適用が可能である。 The present invention relates to a full-body cleaving method of a brittle material, in particular, a full-cut glass for a flat panel display. Hereinafter, glass will be described as an example of the brittle material, but the present invention can be applied to brittle materials such as quartz, ceramics, and semiconductors in addition to glass.
最近ガラス割断において、過去1世紀にわたって使用されてきたダイアモンドチップによる機械的方法に代わって、レーザ光照射による熱応力割断方法(以下レーザ割断方法と略記する)が使用されるようになってきた。 Recently, in the glass cleaving, a thermal stress cleaving method by laser light irradiation (hereinafter abbreviated as a laser cleaving method) has been used in place of the diamond chip mechanical method that has been used for the past century.
レーザ割断方法によれば、機械的方法に固有の欠点、すなわちマイクロクラック発生によるガラス強度の低下、割断時のカレット発生による汚染、適用板厚の下限値の存在などが一掃できる。 According to the laser cleaving method, defects inherent in the mechanical method, that is, a decrease in glass strength due to the occurrence of microcracks, contamination due to the occurrence of cullet during cleaving, the presence of a lower limit value of the applied plate thickness, etc. can be eliminated.
このレーザ割断方法によれば機械割断の後工程である研磨、洗浄が不要になり、面粗さ1μmm以下の鏡面が得られ、製品外形寸法精度は±25μm以上になる。さらにガラス板厚0.05mmまでの薄さにも使用でき、今後の液晶表示器用ガラスに使用できる。 According to this laser cleaving method, polishing and cleaning, which are subsequent steps of mechanical cleaving, are not required, a mirror surface having a surface roughness of 1 μm or less is obtained, and the product external dimension accuracy is ± 25 μm or more. Furthermore, it can be used for glass plates with a thickness of up to 0.05 mm, and can be used for future glass for liquid crystal displays.
レーザ割断方法の原理は次の通りである。ガラスに局所的に加熱だけが発生し、気化、溶融やクラックが発生しない程度のレーザ光照射を行なう。この時ガラス加熱部は熱膨張しようとするが周辺ガラスからの反作用にあい十分な膨張ができず、同加熱領域には圧縮応力が発生する。周辺の非加熱領域でも、加熱部からの膨張に押されてさらに周辺に対して歪みが発生し、その結果圧縮応力が発生する。こうした圧縮応力は半径方向のものである。ところで物体に圧縮応力がある場合には、その直交方向にはポアソン比が関係した引っ張り応力が発生する。ここでは、その方向は接線方向である。この様子を図1に示す。 The principle of the laser cleaving method is as follows. Only glass is heated locally, and the laser beam is irradiated to such an extent that vaporization, melting and cracks do not occur. At this time, the glass heating portion tries to expand thermally, but cannot sufficiently expand due to the reaction from the surrounding glass, and compressive stress is generated in the heating region. Even in the peripheral non-heated region, the peripheral portion is further distorted by the expansion from the heating portion, and as a result, compressive stress is generated. These compressive stresses are radial. By the way, when the object has a compressive stress, a tensile stress related to the Poisson's ratio is generated in the orthogonal direction. Here, the direction is a tangential direction. This is shown in FIG.
図1は、原点に中心をおくガウシアン分布の温度上昇がある場合の、半径方向応力成分σxと接線方向応力成分σyの変化を示したものである。半径方向応力成分σxは終始圧縮応力(図1では負値)であるが、接線方向応力成分σyは加熱中心(距離r=0)では圧縮応力であるが、加熱中心から離れると引っ張り応力(図1で正値)に変化する。 FIG. 1 shows changes in the radial stress component σ x and the tangential stress component σ y when there is a temperature increase in the Gaussian distribution centered at the origin. The radial stress component σ x is a compressive stress (negative value in FIG. 1) from beginning to end, while the tangential stress component σ y is a compressive stress at the heating center (distance r = 0), but tensile stress when it is away from the heating center. (Positive value in FIG. 1).
これらの応力のうち、割断に関係するのは引っ張り応力である。引っ張り応力が材料固有値である破壊靱性値を超える時には、破壊が随所に発生し制御不能である。レーザ割断方法の場合には、引張り応力をこの破壊靱性値以下に選定しておくので、破壊は発生しない。 Among these stresses, the tensile stress is related to the cleaving. When the tensile stress exceeds the fracture toughness value that is a material specific value, fracture occurs everywhere and is uncontrollable. In the case of the laser cleaving method, the tensile stress is selected below this fracture toughness value, so no fracture occurs.
ところが、引張り応力存在位置に亀裂がある場合にはこの亀裂先端では応力拡大が発生し、この拡大された応力が材料の破壊靱性値を超えると亀裂が拡大する。すなわち、制御された割断が生じることになる。したがって、レーザ照射点を走査することで、亀裂を延長させていくことができる。このレーザ割断方法では、割断面は結晶の劈開面に類似のものになるので、マイクロクラックもカレット発生もなく、前記した機械的方法の欠点が一掃できて、ガラスの加工方法として優れた特性を有するものである。 However, when there is a crack at the position where the tensile stress is present, stress expansion occurs at the tip of the crack, and when the expanded stress exceeds the fracture toughness value of the material, the crack expands. That is, controlled cleaving occurs. Therefore, the crack can be extended by scanning the laser irradiation point. In this laser cleaving method, since the fractured surface is similar to the cleavage plane of the crystal, there is no generation of microcracks or cullet, the disadvantages of the mechanical method described above can be eliminated, and excellent properties as a glass processing method It is what you have.
このガラスのレーザ割断方法はコンドラテンコ氏によって初めて開発され、特許文献1の日本特許が成立している。
これに対して、図2(b)に示すようなガラス板2に透過して行きその一部が吸収されるようなレーザ光5を照射すると、透過光6がガラス板2の全板厚に対して割断を発生させるので、ガラス板2はこの工程のみで割断ができてブレークが不要になる。この割断を、レーザによるフルボディ割断(あるいはフルカット)と称する。 On the other hand, when the laser beam 5 is transmitted through the glass plate 2 as shown in FIG. 2B and a part of the glass plate 2 is absorbed, the transmitted light 6 reaches the entire thickness of the glass plate 2. On the other hand, since the cleaving is generated, the glass plate 2 can be cleaved only by this process, and the break becomes unnecessary. This cleaving is referred to as full body cleaving (or full cutting) by a laser.
フルカットの採用により、前記したレーザ割断方法の有する技術特徴に加えて、ブレークが不要になる、自由曲線割断が可能になる、重ねガラスの一方向からの選択的割断が可能になるなどのフルカット特有のメリットが生じ、フラットパネル製造工程において図り知れない改善が実現できるようになった。株式会社レミは、このフルカット技術に対して特許文献2〜6の提案をしている。
特許文献1による割断はフルカットでないのでブレーク工程が必要であり実用性が限られていることは前述したとおりである。特許文献2〜6に提案されているレーザによるフルカットは優れた技術であるが、いわゆるサイズ効果により割断位置がワーク端部から離れていると割断速度が著しく低下したり、同端部に近いと割断面が曲がるという欠点がある。このサイズ効果による欠点を図3により説明する。 Since the cleaving according to Patent Document 1 is not a full cut, a break process is required and the practicality is limited as described above. Full cutting by laser proposed in Patent Documents 2 to 6 is an excellent technique, but if the cleaving position is separated from the end of the workpiece due to the so-called size effect, the cleaving speed is remarkably reduced or close to the end. There is a disadvantage that the split section is bent. The disadvantage due to the size effect will be described with reference to FIG.
まず脆性材料フルカットの第1の欠点である低速性について説明する。図3(a)において、ガラス板2を幅W1およびW2が大きい状態で割断する場合を考える。割断線7に沿って割断方向3にレーザ光5を走査すると、ガラス板2にはレーザ光照射による加熱によって前記した原理により引張り張力が発生し、ガラス板2はレーザ光5の走査軌跡に沿って割断されていく。図3(a)図ではこの変形を誇張して示しており、割断後のガラスの実際の移動は数ミクロン程度である。 First, the low speed property which is the first drawback of the brittle material full cut will be described. In FIG. 3 (a), consider a case where breaking the glass plate 2 in a large state width W 1 and W 2. When the laser beam 5 is scanned along the cleaving line 7 in the cleaving direction 3, a tensile tension is generated on the glass plate 2 by the above-described principle due to heating by laser beam irradiation, and the glass plate 2 follows the scanning locus of the laser beam 5. It will be divided. In FIG. 3A, this deformation is exaggerated, and the actual movement of the glass after the cleaving is about several microns.
このとき、割断線7の両側におけるガラス板2の幅W1およびW2が大きいと、レーザ光5の走査速度が著しく低下してしまう。まずガラス板2を割断させるために必要な引張り応力F0およびF1は上記した変形に対する抵抗力に打ち勝たねばならない。この抵抗力はガラス板2の面積で作用し、ガラス板2の幅W1およびW2が大きい場合には著しく増大する。ガラス板2の割断は大きな抵抗力に抗して行わなければならないので、レーザ光5の走査速度を小さくしてレーザ光5による加熱量を相対的に大きくする必要があるのである。 At this time, if the widths W 1 and W 2 of the glass plate 2 on both sides of the breaking line 7 are large, the scanning speed of the laser beam 5 is significantly reduced. First, the tensile stresses F 0 and F 1 necessary for cleaving the glass plate 2 must overcome the resistance to deformation described above. This resistance acts on the area of the glass plate 2 and increases remarkably when the widths W 1 and W 2 of the glass plate 2 are large. Since the cleaving of the glass plate 2 must be performed against a large resistance, it is necessary to reduce the scanning speed of the laser beam 5 and relatively increase the amount of heating by the laser beam 5.
この結果、レーザ光5の走査速度は低速にせざるを得ないので、割断速度にはおのずと限界がある。この傾向は割断線7の位置とガラス板2の端部との距離が大きいほど、すなわち、図3(a)における割断後のガラス板2の幅W1およびW2が大きいほど顕著である。たとえば、割断線7がガラス板2の端部から500mmの距離である場合には、レーザ光5の走査速度を10mm/s程度と著しく小さい速度にしないとフルカットすることはできない。 As a result, the scanning speed of the laser beam 5 has to be low, so the cleaving speed is naturally limited. This tendency becomes more prominent as the distance between the position of the breaking line 7 and the end of the glass plate 2 is larger, that is, as the widths W 1 and W 2 of the broken glass plate 2 in FIG. For example, when the breaking line 7 is at a distance of 500 mm from the end of the glass plate 2, full cutting cannot be performed unless the scanning speed of the laser beam 5 is set to a remarkably low speed of about 10 mm / s.
次に、脆性材料のフルカットのもうひとつの欠点である脆性材料の割断面が割断予定位置に対して湾曲する事実について説明する。図3(a)で説明したように、割断線7に沿って割断方向3にレーザ光5を走査したときの割断はガラス板2に作用する引張り応力F0およびF1により沿面方向に行われる。その際に両側に対する上記した抵抗力に不均衡がある場合には割断面が割断予定線に対して湾曲しようとする力が働く。この様子を図3(b)に示す。図3(b)において、幅W3が小さい場合に、幅W3側の抵抗力が小さいので大きく湾曲し、割断後の割断面が弓状に反って湾曲してしまうことを示している。この傾向は割断後のガラス板2の幅W1およびW3が不均衡、特に一方の幅W3が特に小さい場合に著しい。この場合にも前記したように、ワークの変形は実際の数ミクロン程度のものより著しく誇張して示されている。 Next, the fact that the fractured surface of the brittle material, which is another drawback of the full cut of the brittle material, is curved with respect to the planned fracture position will be described. As described with reference to FIG. 3A, the cleaving when the laser beam 5 is scanned in the cleaving direction 3 along the cleaving line 7 is performed in the creeping direction by the tensile stresses F 0 and F 1 acting on the glass plate 2. . At that time, when there is an imbalance in the above-described resistance force on both sides, a force is exerted on the split section to bend with respect to the planned cutting line. This is shown in FIG. FIG. 3B shows that when the width W 3 is small, the resistance on the side of the width W 3 is small, so that the curve is greatly curved, and the split section after cleaving is curved in a bow shape. This tendency is remarkable when the width W 1 and W 3 of the glass plate 2 after cleaving imbalance, especially one having a width W 3 is particularly small. Also in this case, as described above, the deformation of the workpiece is shown exaggerated more than the actual one of several microns.
本発明はこれらの従来技術の課題を解決するもので、レーザによるフルカット技術におけるサイズ効果に起因する2つの欠点である、割断速度が低速であることおよび割断部が割断線に対して湾曲することを解消し、レーザによる熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を大幅に増加させるとともに、割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく真直線状に割断させることができるフルボディ割断方法を提供することを目的とするものである。 The present invention solves these problems of the prior art, and has two drawbacks resulting from the size effect in the full-cut technique by laser, that is, the cleaving speed is low and the cleaving portion is curved with respect to the cleaving line. While eliminating this, and realizing the high quality of thermal stress cleaving by laser, the cleaving speed can be greatly increased, and the cleaved section can be cleaved in a straight line without being bent with respect to the cleaved planned line. The object is to provide a full body cleaving method.
フルカットの低速性および彎曲特性の双方ともに、図3(a)、(b)に示したようにフルカットを実現させるための変形がワーク板面内の移動として実現されていることに起因している。低速性は割断位置両側の幅が大きいほど抵抗力が増大することに起因し、彎曲特性は両側の幅が不均衡であるときに両側の抵抗力も不均衡になることに起因している。こうした状況は、フルカットを実現させるための変形を面内でなく面と垂直方向に行わせることで一掃することができる。 Both the low speed and the curve characteristic of the full cut are caused by the fact that the deformation for realizing the full cut is realized as the movement in the work plate surface as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). ing. The low speed property is attributed to the fact that the resistance force increases as the width on both sides of the cleaving position increases, and the bending characteristic is attributed to the fact that the resistance force on both sides also becomes unbalanced when the widths on both sides are unbalanced. Such a situation can be eliminated by causing the deformation for realizing the full cut to be performed not in the plane but in the direction perpendicular to the plane.
上記目的を達成するために、本発明は、脆性材料の割断予定線に沿ってその厚さ方向に作用する変形応力を印加し、この変形応力が印加されている割断予定線に沿って局所熱源を走査してフルボディ割断するものである。具体的には以下の構成が提供される。 In order to achieve the above object, the present invention applies a deformation stress acting in the thickness direction along a planned fracture line of a brittle material, and a local heat source along the planned fracture line to which this deformation stress is applied. To cut the full body. Specifically, the following configuration is provided.
第1の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、脆性材料の割断予定線に沿って前記脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力を印加し、前記割断予定線に沿って局所熱源を走査して前記脆性材料を割断することを特徴とするものである。
第2の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1の構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力が前記脆性材料を厚さ方向に曲げる曲げ応力であることを特徴とするものである。
第3の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1の構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力がせん断応力であることを特徴とするものである。
第4の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1から第3のいずれかの構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の前記割断予定線の一端に初亀裂を形成することを特徴とするものである。
第5の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1から第4のいずれかの構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、局所熱源の走査速度を割断の初期に低速にし、その後高速にすることを特徴とするものである。
第6の構成による本発明の重ねガラスのフルボディ割断方法は、複数のガラス基板を重ね合わせた重ねガラスにおける割断予定のガラスのみに割断の始点を設定する初亀裂を選択的に形成し、前記割断予定のガラスにおける割断予定線に沿って厚さ方向に曲げる曲げ応力を印加し、前記ガラス基板の割断予定線に沿って局所熱源を走査して、前記曲げ応力により湾曲した重ねガラスのうち湾曲面の最内側にあるガラス基板を最初に割断し、次に前記最内側にあるガラス基板に隣接したガラス基板を割断することを特徴とするものである。
第7の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第2の構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料を設置したテーブル上の前記脆性材料の割断予定線直下の位置にスペーサを配置して前記脆性材料の割断予定線近傍を上方に湾曲させることを特徴とするものである。
第8の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第2の構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の割断予定線直下の位置をピンにより下方から押し上げて前記脆性材料の割断予定線近傍を上方に湾曲させることを特徴とするものである。
第9の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第7または第8の構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、上方に湾曲した脆性材料の前記湾曲位置を挟んだ両側の位置を下方に押圧することを特徴とするものである。
第10の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1から第9のいずれかの構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、局所熱源としてレーザ光を使用することを特徴とするものである。
第11の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第10の構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、レーザ光がYAGレーザ光であることを特徴とするものである。
第12の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第10の構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、レーザ光がCO2レーザ光であることを特徴とするものである。
第13の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第10の構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、レーザ光としてEr:YAGレーザもしくはHo:YAGレーザが発振するレーザ光の基本波、またはNd:YAGレーザ、Yb:YAGレーザ、Nd:YVO4レーザおよびNd:YLFレーザのいずれかから選択されたレーザが発振するレーザ光の第3高調波乃至第5高調波を使用することを特徴とするものである。
第14の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1から第9のいずれかの構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料に希土類元素を添加し、前記脆性材料への局所熱源としてレーザダイオードまたは希土類固体レーザからの出射光を使用することを特徴とするものである。
第15の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1から第9のいずれかの構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、局所熱源として光パラメトリック発振器または混晶半導体レーザからの出射光を使用することを特徴とするものである。
第16の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1から第9のいずれかの構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、局所熱源として脆性材料の表裏面に接触させた電極間に印加した高周波電圧に基づく誘電損失を使用することを特徴とするものである。
The full body cleaving method of the brittle material of the present invention according to the first configuration applies a deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material along the planned fracture line of the brittle material, and locally along the planned fracture line. The brittle material is cleaved by scanning a heat source.
The full body cleaving method of the brittle material of the present invention according to the second configuration is the full body cleaving method of the brittle material according to the first configuration, in which the deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material causes the brittle material to move in the thickness direction. It is characterized by a bending stress that bends in a straight line.
The full body cleaving method for a brittle material of the present invention according to the third configuration is characterized in that the deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material is a shear stress in the full body cleaving method for the brittle material according to the first configuration. It is what.
A full body cleaving method for a brittle material according to a fourth aspect of the present invention is the full body cleaving method for a brittle material according to any one of the first to third configurations, wherein an initial crack is formed at one end of the planned fracture line of the brittle material. It is characterized by forming.
The full body cleaving method of the brittle material of the present invention according to the fifth configuration is the full body cleaving method of the brittle material according to any one of the first to fourth configurations, in which the scanning speed of the local heat source is lowered at the initial stage of cleaving, The speed is then increased.
The full-body cleaving method of the laminated glass of the present invention according to the sixth configuration selectively forms an initial crack that sets a starting point of cleaving only in the glass to be cleaved in the laminated glass in which a plurality of glass substrates are laminated, Applying bending stress that bends in the thickness direction along the planned cutting line in the glass to be cleaved, scans the local heat source along the planned cutting line of the glass substrate, and curves out of the laminated glass curved by the bending stress The glass substrate located on the innermost side of the surface is first cleaved, and then the glass substrate adjacent to the glass substrate located on the innermost side is cleaved.
The full body cleaving method of the brittle material of the present invention according to the seventh configuration is the same as the full body cleaving method of the brittle material according to the second configuration, at a position immediately below the planned fracture line of the brittle material on the table on which the brittle material is installed. A spacer is arranged so that the vicinity of the planned cutting line of the brittle material is curved upward.
The brittle material full body cleaving method of the present invention according to the eighth configuration is the brittle material full body cleaving method according to the second configuration, wherein the brittle material is pushed from below by a pin at a position immediately below the planned fracture line of the brittle material. The vicinity of the cleaved planned line is curved upward.
The full-body cleaving method of the brittle material of the present invention according to the ninth configuration is the position of both sides of the brittle material bent upward in the full-body cleaving method of the brittle material according to the seventh or eighth configuration. Is pressed downward.
The full-body cleaving method for a brittle material of the present invention according to a tenth configuration is characterized in that a laser beam is used as a local heat source in the full-body cleaving method for a brittle material according to any one of the first to ninth configurations. Is.
The full-body cleaving method for brittle material according to the eleventh configuration of the present invention is characterized in that, in the full-body cleaving method for brittle material according to the tenth configuration, the laser light is YAG laser light.
The full-body cleaving method for brittle material according to the twelfth aspect of the present invention is characterized in that, in the full-body cleaving method for brittle material according to the tenth structure, the laser light is CO 2 laser light.
The full-body cleaving method of the brittle material of the present invention according to the thirteenth configuration is the same as the basic method of the laser beam oscillated by the Er: YAG laser or Ho: YAG laser as the laser beam in the full-body cleaving method of the brittle material according to the tenth configuration Or third to fifth harmonics of laser light oscillated by a laser selected from Nd: YAG laser, Yb: YAG laser, Nd: YVO 4 laser and Nd: YLF laser It is characterized by.
According to a fourteenth configuration, the brittle material full body cleaving method of the present invention is the brittle material full body cleaving method according to any one of the first to ninth configurations, in which a rare earth element is added to the brittle material to the brittle material. The light emitted from a laser diode or a rare earth solid-state laser is used as the local heat source.
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a brittle material full-body cleaving method according to any one of the first to ninth aspects, wherein a brittle material full-body cleaving method is a local heat source from an optical parametric oscillator or a mixed crystal semiconductor laser. The emitted light is used.
The brittle material full body cleaving method of the present invention according to the sixteenth configuration is the electrode in contact with the front and back surfaces of the brittle material as a local heat source in the full body cleaving method of the brittle material according to any one of the first to ninth configurations. The dielectric loss based on the high frequency voltage applied between them is used.
本発明によれば、熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させることができる。また、割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく真直線状に割断させることができる。レーザによるガラス割断は、多くのすばらしい技術上の利点がありながら、いまだに過去1世紀にわたって使用されてきたダイアモンドチップによる機械的方式を置換できないできた。本発明はそうした事態を一変するものである。 According to the present invention, it is possible to significantly increase the cleaving speed as compared with the prior art while realizing the high quality of thermal stress cleaving. Further, the split section can be cut into a straight line without being bent with respect to the planned cutting line. Laser glass cleaving has many great technical advantages, but has failed to replace the mechanical method of diamond chips that has been used over the past century. The present invention changes such a situation.
本発明の脆性材料のフルボディ割断方法によれば、熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させること、および、割断面が割断予定線に対して湾曲することなく真直線状に割断させることにより、本発明のメリットとして次に挙げるものが挙げられる。
(1)脆性材料のフルボディ割断を従来方法に比較して大幅に高速度で行う事ができる。
(2)脆性材料の割断がフルカットだけの一工程ででき、ブレークが不要である。まして、研磨、洗浄などの後工程は不要である。
(3)割断面近傍におけるマイクロクラック発生がなく、ワークの機械強度が高い。
(4)割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく、さらに、カレットの付着がなく清浄である。
(5)曲線割断が可能である。
(6)割断位置精度が高い。
(7)割断面がガラス表面に対して、十分に垂直である。
(8)割断面が鏡面で、面粗さが良好である。
(9)重ねガラスの選択的割断を一方向からのレーザビーム照射でおこなうことができ、ガラス板の反転などの操作が不要である。
(10)割断の自動化ができる。
According to the full-body cleaving method of the brittle material of the present invention, while realizing the high quality of thermal stress cleaving, the cleaving speed is greatly increased as compared with the prior art, and the cleaved section becomes the planned cleaving line. On the other hand, the following merits are given as the merit of the present invention by cleaving into a straight line without being curved.
(1) Full-body cleaving of brittle materials can be performed at a significantly higher speed than conventional methods.
(2) The brittle material can be cleaved in only one full cut and no break is required. In addition, post-processing such as polishing and cleaning is unnecessary.
(3) There is no generation of microcracks in the vicinity of the fractured surface, and the mechanical strength of the workpiece is high.
(4) The split section is not curved with respect to the planned cutting line, and further, there is no adhesion of cullet and it is clean.
(5) Curve cutting is possible.
(6) The cleaving position accuracy is high.
(7) The fractured surface is sufficiently perpendicular to the glass surface.
(8) The fractured surface is a mirror surface and the surface roughness is good.
(9) Selective cleaving of the laminated glass can be performed by laser beam irradiation from one direction, and operations such as inversion of the glass plate are unnecessary.
(10) The cleaving can be automated.
このような特徴を有する本発明による脆性材料のフルボディ割断方法がフラットパネルディスプレイ製造過程に導入されれば、加工速度、加工品質、経済性などの向上、従来技術の弱点克服などにおいて、その効果ははかり知れないものがある。 If the full body cleaving method of the brittle material according to the present invention having such characteristics is introduced into the flat panel display manufacturing process, the effect of improving the processing speed, processing quality, economy, etc., overcoming the weaknesses of the prior art, etc. There is something that cannot be measured.
本発明の第1の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法は、脆性材料の割断予定線に沿って脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力を印加し、この割断予定線に沿って局所熱源を走査して脆性材料を割断するものである。本実施の形態によれば、熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させることができる。また、割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく真直線状に割断させることができる。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力を曲げ応力としたものである。本実施の形態によれば、熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させることができる。また、割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく真直線状に割断させることができる。
本発明の第3の実施の形態は、第1の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力をせん断応力としたものである。本実施の形態によれば、熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させることができる。また、割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく真直線状に割断させることができる。
本発明の第4の実施の形態は、第1から第3のいずれかの実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の割断予定線の端部に初亀裂を形成することものである。本実施の形態によれば、割断に寄与する亀裂拡大に対する出発の低閾値化を図ることができる。
本発明の第5の実施の形態は、第1から第4のいずれかの実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、局所熱源の走査速度を割断の初期に低速にし、その後高速にするものである。本実施の形態によれば、割断の初期においては割断の進行を確実に局所熱源の走査に追随させ、その後は割断速度を高速にすることにより割断の進行を高速かつ確実に進行させて真直線のフルボディ割断を実現することができる。実験によれば、フルボディ割断の速度を従来技術の10倍〜100倍以上である1000mm/s以上の高速にすることも可能であることが実証された。
本発明の第6の実施の形態による重ねガラスのフルボディ割断方法は、複数のガラス基板を重ね合わせた重ねガラスにおける割断予定のガラスのみに割断の始点を設定する初亀裂を選択的に形成し、割断予定線に沿って曲げ応力を印加し、ガラス基板の割断予定線に沿って局所熱源を走査して、曲げ応力により湾曲した重ねガラスのうち湾曲面の最内側にあるガラス基板を最初に割断し、次に最内側にあるガラス基板に隣接したガラス基板を割断するものである。本実施の形態によれば、重ねガラスをレーザによる熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させて割断することができる。また、割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく真直線状に割断させることができる。
本発明の第7の実施の形態は、第2の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の割断予定線直下の位置にスペーサを配置して脆性材料の割断予定線近傍を上方に湾曲させるものである。本実施の形態によれば、脆性材料に対する曲げ応力の印加をスペーサの配置というきわめて簡単な方法で実現することができる。また、スペーサの高さにより曲げ応力の大きさを自由に制御することができる。
本発明の第8の実施の形態は、第2の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料の割断予定線直下の位置をピンにより下方から押し上げて割断予定線近傍を上方に湾曲させるものである。本実施の形態によれば、脆性材料に対する曲げ応力の印加をピンによる下方から上方への押し上げというきわめて簡単な方法で実現することができる。また、ピンの位置や数量により曲げ応力の大きさを自由に制御することができる。
本発明の第9の実施の形態は、第7または第8の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、上方に湾曲した脆性材料の湾曲位置を挟んだ両側の位置を下方に押圧するものである。本実施の形態によれば、脆性材料の上方に湾曲した位置に確実に所望の曲げ応力を印加することができる。
本発明の第10の実施の形態は、第1から第9のいずれかの実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、局所熱源としてレーザ光を使用するものである。本実施の形態によれば、局所熱源のスポットの大きさ、形状、位置、温度分布などを精密に制御することができる。
本発明の第11の実施の形態は、第10の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、レーザ光としてYAGレーザ光を使用するものである。本実施の形態によれば、局所熱源装置を小型、高出力化するとともに、局所熱源のスポットの大きさ、形状、位置、温度分布などを精密に制御することができる。
本発明の第12の実施の形態は、第10の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、レーザ光としてCO2レーザ光を使用するものである。本実施の形態によれば、局所熱源装置を小型、高出力化するとともに、局所熱源のスポットの大きさ、形状、位置、温度分布などを精密に制御することができる。
本発明の第13の実施の形態は、第11の実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、レーザ光としてEr:YAGレーザもしくはHo:YAGレーザが発振するレーザ光の基本波、またはNd:YAGレーザ、Yb:YAGレーザ、Nd:YVO4レーザおよびNd:YLFレーザのいずれかから選択されたレーザが発振するレーザ光の第3高調波乃至第5高調波を使用するものである。本実施の形態によれば、局所熱源としてのレーザ光がフルボディ割断に最適なものであるので、フルボディ割断を確実に行うことができる。また、局所熱源装置を小型化するとともに、局所熱源のスポットの大きさ、形状、位置、温度分布などを精密に制御することができる。
本発明の第14の実施の形態は、第1から第9のいずれかの実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、脆性材料に希土類元素を添加し、この脆性材料への局所熱源としてレーザダイオードまたは希土類固体レーザからの出射光を使用するものである。本実施の形態によれば、脆性材料と局所熱源の組合せがフルボディ割断に最適なものであるので、フルボディ割断を確実に行うことができる。また、局所熱源装置を小型化するとともに、局所熱源のスポットの大きさ、形状、位置、温度分布などを精密に制御することができる。
本発明の第15の実施の形態は、第1から第9のいずれかの実施の形態による脆性材料のフルボディ割断方法において、局所熱源として光パラメトリック発振器または混晶半導体レーザからの出射光を使用するものである。本実施の形態によれば、局所熱源がフルボディ割断に最適なものであるので、フルボディ割断を確実に行うことができる。また、局所熱源のスポットの大きさ、形状、位置、温度分布などを精密に制御することができる。
本発明の第16の構成による本発明の脆性材料のフルボディ割断方法は、第1から第9のいずれかの構成による脆性材料のフルボディ割断方法において、局所熱源として脆性材料の表裏面に接触させた電極間に印加した高周波電圧に基づく誘電損失を使用するものである。本実施の形態によれば、局所熱源の走査を高速にすることができる。
The full-body cleaving method of a brittle material according to the first embodiment of the present invention applies a deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material along the planned fracture line of the brittle material, and follows the planned fracture line. A brittle material is cut by scanning a local heat source. According to the present embodiment, it is possible to significantly increase the cleaving speed as compared with the prior art while realizing the high quality of thermal stress cleaving. Further, the split section can be cut into a straight line without being bent with respect to the planned cutting line.
The second embodiment of the present invention uses the bending stress as the deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material in the full body cleaving method of the brittle material according to the first embodiment. According to the present embodiment, it is possible to significantly increase the cleaving speed as compared with the prior art while realizing the high quality of thermal stress cleaving. Further, the split section can be cut into a straight line without being bent with respect to the planned cutting line.
According to the third embodiment of the present invention, in the full body cleaving method for a brittle material according to the first embodiment, the deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material is used as the shear stress. According to the present embodiment, it is possible to significantly increase the cleaving speed as compared with the prior art while realizing the high quality of thermal stress cleaving. Further, the split section can be cut into a straight line without being bent with respect to the planned cutting line.
According to a fourth embodiment of the present invention, in the full-body cleaving method for a brittle material according to any one of the first to third embodiments, an initial crack is formed at an end portion of a brittle material fracture line. It is. According to the present embodiment, it is possible to reduce the starting threshold for crack expansion that contributes to cleaving.
According to a fifth embodiment of the present invention, in the full-body cleaving method for a brittle material according to any one of the first to fourth embodiments, the scanning speed of the local heat source is lowered at the initial stage of cleaving and then increased. Is. According to the present embodiment, in the initial stage of cleaving, the progress of cleaving is made to follow the scanning of the local heat source, and then the cleaving speed is increased to make the cleaving progress fast and surely to be a straight line. Full body cleaving can be realized. Experiments have demonstrated that the full body breaking speed can be increased to 1000 mm / s or more, which is 10 to 100 times or more that of the prior art.
The full-body cleaving method for laminated glass according to the sixth embodiment of the present invention selectively forms an initial crack that sets the starting point of cleaving only in the glass to be cleaved in the laminated glass in which a plurality of glass substrates are laminated. First, the glass substrate on the innermost side of the curved surface of the laminated glass curved by the bending stress is applied by applying a bending stress along the planned cutting line of the glass substrate and scanning the local heat source along the planned cutting line of the glass substrate. Cleaving and then cleaving the glass substrate adjacent to the innermost glass substrate. According to the present embodiment, it is possible to cleave the laminated glass by significantly increasing the cleaving speed as compared with the prior art while realizing the high quality of thermal stress cleaving by the laser. Further, the split section can be cut into a straight line without being bent with respect to the planned cutting line.
According to a seventh embodiment of the present invention, in the full-body cleaving method for a brittle material according to the second embodiment, a spacer is disposed at a position immediately below the planned fracture line of the brittle material so that the vicinity of the planned fracture line of the brittle material is located. It is bent upward. According to the present embodiment, the application of bending stress to the brittle material can be realized by a very simple method of arranging the spacers. Further, the magnitude of the bending stress can be freely controlled by the height of the spacer.
According to an eighth embodiment of the present invention, in the full-body cleaving method for a brittle material according to the second embodiment, the position immediately below the planned cutting line of the brittle material is pushed up from below by a pin, and the vicinity of the planned cutting line is moved upward. To bend. According to the present embodiment, the application of bending stress to the brittle material can be realized by a very simple method of pushing upward from below with a pin. Further, the magnitude of the bending stress can be freely controlled by the position and quantity of the pins.
In the ninth embodiment of the present invention, in the full-body cleaving method for a brittle material according to the seventh or eighth embodiment, the positions on both sides across the curved position of the brittle material curved upward are pressed downward. Is. According to the present embodiment, a desired bending stress can be reliably applied to a position curved upward of the brittle material.
The tenth embodiment of the present invention uses a laser beam as a local heat source in the full body cleaving method of a brittle material according to any one of the first to ninth embodiments. According to the present embodiment, the size, shape, position, temperature distribution and the like of the spot of the local heat source can be precisely controlled.
The eleventh embodiment of the present invention uses a YAG laser beam as the laser beam in the full body cleaving method for a brittle material according to the tenth embodiment. According to the present embodiment, the local heat source device can be reduced in size and output, and the spot size, shape, position, temperature distribution, and the like of the local heat source can be precisely controlled.
The twelfth embodiment of the present invention uses CO 2 laser light as the laser light in the full-body cleaving method for a brittle material according to the tenth embodiment. According to the present embodiment, the local heat source device can be reduced in size and output, and the spot size, shape, position, temperature distribution, and the like of the local heat source can be precisely controlled.
In a thirteenth embodiment of the present invention, in the full-body cleaving method for a brittle material according to the eleventh embodiment, the fundamental wave of the laser beam oscillated by an Er: YAG laser or Ho: YAG laser as the laser beam, or Nd : 3rd to 5th harmonics of laser light oscillated by a laser selected from any one of: YAG laser, Yb: YAG laser, Nd: YVO 4 laser, and Nd: YLF laser. According to the present embodiment, since the laser beam as the local heat source is optimal for full-body cleavage, full-body cleavage can be reliably performed. In addition, the local heat source device can be downsized, and the spot size, shape, position, temperature distribution, and the like of the local heat source can be precisely controlled.
According to a fourteenth embodiment of the present invention, in the full body cleaving method for a brittle material according to any one of the first to ninth embodiments, a rare earth element is added to the brittle material and used as a local heat source for the brittle material. Light emitted from a laser diode or a rare earth solid-state laser is used. According to the present embodiment, since the combination of the brittle material and the local heat source is optimal for full body cleaving, full body cleaving can be reliably performed. In addition, the local heat source device can be downsized, and the spot size, shape, position, temperature distribution, and the like of the local heat source can be precisely controlled.
The fifteenth embodiment of the present invention uses light emitted from an optical parametric oscillator or a mixed crystal semiconductor laser as a local heat source in the full-body cleaving method for a brittle material according to any one of the first to ninth embodiments. To do. According to the present embodiment, since the local heat source is optimal for full body cleaving, full body cleaving can be reliably performed. In addition, the size, shape, position, temperature distribution and the like of the spot of the local heat source can be precisely controlled.
The brittle material full body cleaving method of the present invention according to the sixteenth configuration of the present invention is the full body cleaving method of the brittle material according to any of the first to ninth configurations, contacting the front and back surfaces of the brittle material as a local heat source. A dielectric loss based on a high frequency voltage applied between the electrodes is used. According to the present embodiment, scanning of the local heat source can be performed at high speed.
脆性材料の割断予定線に沿って脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力を印加するには、変形応力として曲げ応力またはせん断応力を印加すればよい。脆性材料の割断予定線に沿って曲げ応力を印加するには、脆性材料の割断予定線近傍を湾曲させるようにすればよい。具体的には、脆性材料を設置したテーブル上の脆性材料の割断予定線直下の位置にスペーサを配置して脆性材料を上方に湾曲させる、脆性材料の割断予定線直下の位置をピンなどにより下方から押し上げて脆性材料を上方に湾曲させる、脆性材料を設置したテーブルの端部から脆性材料の一端部を下方に垂下させて脆性材料を重力により下方に湾曲させるなど種々の方法が可能である。 In order to apply the deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material along the planned cutting line of the brittle material, a bending stress or a shear stress may be applied as the deformation stress. In order to apply the bending stress along the planned cutting line of the brittle material, the vicinity of the planned cutting line of the brittle material may be curved. Specifically, a spacer is placed on the table where the brittle material is placed, just below the planned cutting line of the brittle material, and the brittle material is bent upward. The brittle material can be curved upward by pushing it up, or the brittle material can be curved downward by gravity by dropping one end of the brittle material downward from the end of the table on which the brittle material is placed.
局所熱源による熱応力発生はレーザ光照射、誘電加熱、その他の方法で行なうことができる。必要条件としては、高速性、引っ張り応力を増大させる分布であること、高位置精度実現のための局所性などが要求される。亀裂拡大は出発の低閾値化のために初亀裂を用意しておくとよい。 Thermal stress generation by a local heat source can be performed by laser light irradiation, dielectric heating, or other methods. As necessary conditions, high speed, a distribution that increases tensile stress, locality for realizing high position accuracy, and the like are required. For crack expansion, it is preferable to prepare an initial crack in order to lower the threshold of starting.
局所熱源としてレーザ光を使用する場合には、レーザ光がガラス内部に透過して行きかつ吸収されてフルカットを行わせるものが好ましい。このためのレーザとしては、特許文献2に記述されたEr:YAGレーザまたはHo:YAGレーザが発振するレーザ光の基本波、Nd:YAGレーザ、Yb:YAGレーザ、Nd:YVO4レーザおよびNd:YLFレーザのいずれかから選択されたレーザが発振するレーザ光の第3高調波乃至第5高調波、特許文献2および特許文献3に記述された脆性材料に希土類元素を添加し、この脆性材料への照射レーザ光としてレーザダイオードまたは希土類固体レーザ、さらに、特許文献5に記述された光パラメトリック発振器または混晶半導体レーザが好適である。なお、脆性材料が薄い場合には、一般に表面スクライブに使用されるCO2レーザを局所熱源として使用し、厚さ方向への熱伝導を利用するようにしても本発明は実現できる。 When laser light is used as the local heat source, it is preferable that the laser light is transmitted through the glass and absorbed to perform a full cut. As lasers for this purpose, the fundamental wave of laser light oscillated by the Er: YAG laser or Ho: YAG laser described in Patent Document 2, Nd: YAG laser, Yb: YAG laser, Nd: YVO 4 laser, and Nd: A rare earth element is added to the brittle material described in the third to fifth harmonics of the laser light oscillated by the laser selected from any one of the YLF lasers, Patent Document 2 and Patent Document 3, and the brittle material is obtained. As the irradiation laser light, a laser diode or a rare earth solid laser, and an optical parametric oscillator or mixed crystal semiconductor laser described in Patent Document 5 are suitable. In the case where the brittle material is thin, the present invention can be realized by using a CO 2 laser generally used for surface scribing as a local heat source and utilizing heat conduction in the thickness direction.
また、他の局所熱源としては、脆性材料の表裏面に接触させた電極間に印加した高周波電圧に基づく誘電損失を使用することもできる。 As another local heat source, dielectric loss based on a high-frequency voltage applied between electrodes brought into contact with the front and back surfaces of the brittle material can also be used.
局所熱源の走査速度により割断速度を制御することができる。そこで、割断の初期に低速にし、その後高速にすることにより割断の初期においては割断の進行を確実に局所熱源の走査に追随させ、その後は割断速度を高速にすることにより従来技術の10倍〜100倍以上である1000mm/s以上の高速でフルボディ割断させることができる。 The cutting speed can be controlled by the scanning speed of the local heat source. Therefore, by lowering the speed at the initial stage of the cleaving and then increasing the speed, the progress of the cleaving is made to follow the scanning of the local heat source in the initial stage of the cleaving, and then the cleaving speed is increased to 10 times that of the prior art. Full body cleaving can be performed at a high speed of 1000 mm / s or more, which is 100 times or more.
割断する脆性材料としては、1枚板の脆性材料はもちろん、重ねガラスのような多重脆性材料も割断することができる。重ねガラスの場合は、割断予定のガラスのみに割断の始点を設定する初亀裂を選択的に形成し、割断予定線に沿ってその両側に曲げ応力を印加し、割断予定線に沿って局所熱源を走査して、曲げ応力により湾曲した重ねガラスのうち湾曲面の最内側にあるガラス基板を最初に割断し、次に最内側にあるガラス基板に隣接したガラス基板を割断することにより、重ねガラスをレーザによる熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させて割断することができる。
以下図面とともに本発明の原理および実施例について詳細に説明する。以下の説明では脆性材料としてガラスを例に説明する
As the brittle material to be cleaved, not only a single plate of a brittle material but also a multiple brittle material such as laminated glass can be cleaved. In the case of laminated glass, an initial crack that sets the starting point of cleaving is selectively formed only in the glass to be cleaved, bending stress is applied to both sides along the cleaving line, and a local heat source is produced along the cleaving line. Of the laminated glass curved by bending stress, the glass substrate on the innermost side of the curved surface is first cleaved, and then the glass substrate adjacent to the glass substrate on the innermost side is cleaved. While realizing the high quality of thermal stress cleaving by laser, the cleaving speed can be greatly increased as compared with the prior art for cleaving.
Hereinafter, the principle and embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, glass will be described as an example of a brittle material.
図4は本発明による脆性材料のフルボディ割断方法の原理を説明する概念的断面図である。図4(a)は脆性材料の割断予定線12に沿って脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力としてせん断応力を印加する場合の例を説明する断面図である。 FIG. 4 is a conceptual cross-sectional view for explaining the principle of the brittle material full body cleaving method according to the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating an example in which a shear stress is applied as a deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material along the planned cutting line 12 of the brittle material.
ガラス基板11の割断予定線12の一方の側(図4(a)では左側)にガラス基板11を上方に押し上げる力F1を、他方の側(図4(a)では右側)にガラス基板11を下方に押し下げる力F2を作用させ、ガラス基板11の割断予定線12に沿って局所熱源としてのレーザ光を照射しながら紙面に垂直方向に走査する。この場合も原子間結合を断ち切るという微視的な割断そのものは、レーザ光照射によるワーク面内に発生する引張り応力によって実現する。しかしながら実際の巨視的な材料移動としては、ガラス基板11を上方に押し上げる力F1および下方に押し下げる力F2の作用により、ガラス基板11にはあたかも紙を割くように上下に割断されていく。 The force F 1 pushing up the glass substrate 11 upward on one side of the planned cutting line 12 (the left side in FIG. 4 (a)) of the glass substrate 11, a glass substrate 11 on the other side (in FIGS. 4 (a) the right) was a force F 2 depressing downward to scan in the vertical direction to the paper surface while irradiating the laser beam as a local heat source along a preset cleaving line 12 of the glass substrate 11. Also in this case, the microscopic breaking itself of breaking the interatomic bond is realized by the tensile stress generated in the workpiece surface by the laser beam irradiation. However in practice as a macroscopic material movement, by the action of the force F 2 pushing down force F 1 and the lower push up the glass substrate 11 upward, will be fractured vertically as if devote paper on the glass substrate 11.
ガラス基板11を上方に押し上げる力F1および下方に押し下げる力F2、すなわちせん断応力はガラス板11の板厚tの方向に作用しているので、ガラス基板11の割断は板厚tの方向の変形による割断であり、図3で説明した従来の沿面方向の変形による割断で生じたサイズ効果はほとんど生じない。したがって、レーザ光17の走査速度を高速にすることができるとともに、割断面が湾曲することもない。なお、せん断応力であるガラス基板11を上方に押し上げる力F1および下方に押し下げる力F2の大きさは、割断のための変形がワーク面内の場合には抵抗力がガラス基板の幅1000mm程度の値に対して発生するのに対し、割断のための変形が面に垂直方向の場合には板厚1mm程度に対して発生するので、桁違いに小さな値で済むものである。また、ブレーク工程が不要であることはもちろんである。 The force F 1 that pushes up the glass substrate 11 and the force F 2 that pushes down the glass substrate 11, that is, the shear stress, acts in the direction of the thickness t of the glass plate 11. This is a cleaving due to deformation, and the size effect caused by the cleaving due to the deformation in the conventional creeping direction described in FIG. 3 hardly occurs. Therefore, the scanning speed of the laser beam 17 can be increased and the split section is not curved. The size of the force F 2 pushing down the glass substrate 11 is shear stress to the force F 1 and the lower push upwards the deformation of about width 1000mm of resistant glass substrate in the case of the work plane for fracture On the other hand, when the deformation for cleaving occurs in the direction perpendicular to the surface, it occurs for a plate thickness of about 1 mm, so that an extremely small value is sufficient. Of course, a break process is unnecessary.
図4(b)は、脆性材料の割断予定線12に沿った脆性材料の厚さ方向に作用する変形応力として、曲げ応力を印加する場合の例を説明する断面図である。ガラス基板11の割断予定線12の直下にガラス基板11を上方に押し上げる力F2を印加すると、ガラス基板11は割断予定線12を中心に上方に膨らみ、ガラス基板11の上表面から下方に亀裂が進行することを助けるような曲げ応力F3が発生する。この状態でガラス基板11の割断予定線12に沿って局所熱源としてのレーザ光を照射しながら紙面に垂直方向に走査すると、ガラス基板11は曲げ応力F3の作用により割断予定線12に沿ってあたかも煎餅を割るように割断されていく。 FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating an example in which a bending stress is applied as a deformation stress acting in the thickness direction of the brittle material along the planned cutting line 12 of the brittle material. When a force F 2 that pushes the glass substrate 11 upward is applied directly below the planned cutting line 12 of the glass substrate 11, the glass substrate 11 swells upward around the planned cutting line 12 and cracks downward from the upper surface of the glass substrate 11. There bending stress F 3 is generated as helping to proceed. When scanned in the vertical direction to the paper surface while irradiating the laser beam as a local heat source along a preset cleaving line 12 of the glass substrate 11 in this state, the glass substrate 11 along the expected splitting line 12 by the action of the bending stress F 3 It will be cleaved as if it were a rice cracker.
この場合も、ガラス基板11を上方に押し上げる力F2はガラス板11の板厚tの方向に作用しているので、ガラス基板11の割断は巨視的には板厚tの方向の変形によって生じる曲げ応力F3による割断であるので、図3で説明した従来の沿面方向の変形による割断で生じたサイズ効果はほとんど生じない。したがって、レーザ光17の走査速度を高速にすることができるとともに、割断面が湾曲することもない。また、ブレーク工程が不要であることはもちろんである。
つぎに本発明の実施例について説明する。
Again, the force F 2 for pushing up a glass substrate 11 upward acts in the direction of the plate thickness t of the glass plate 11, cleaving of the glass substrate 11 is caused by the direction of deformation of the plate thickness t macroscopically since by bending stress F 3 is cleaving, size effect produced by cleaving due to the deformation of the conventional creeping direction described in FIG. 3 hardly occurs. Therefore, the scanning speed of the laser beam 17 can be increased and the split section is not curved. Of course, a break process is unnecessary.
Next, examples of the present invention will be described.
図5は本発明の実施例1における脆性材料のフルボディ割断方法を説明する概念的斜視図である。ガラス基板11には割断予定線12が設定されている。割断予定線12の一端には割断開始用の初亀裂13が形成されている。初亀裂13は後述する局所熱源による加熱やカッターなどの機械的方法で形成することができる。ガラス基板11には、さらに割断予定線12を中心にしてその両側に下方に作用する曲げ応力14、15が印加されている。
ガラス基板11の上方にはレーザユニット16が配置され、同ユニット16からのレーザ光17は光学系18を用いてビーム整形し、ガラス基板11の表面の集光点19に照射する。この照射点19はレーザ光17による局所熱源として作用する。ガラス基板11はレーザユニット16に対して相対的に移動可能であるテーブル(図示省略)上に載置されており、レーザユニット16またはテーブルを移動させることによりレーザ光17の照射点19はガラス基板11上を走査させることができる。レーザ光17の照射点19の走査は、ガラス基板11の一端に形成された初亀裂13の位置から割断予定線12に沿って矢印A方向に走査させる。
FIG. 5 is a conceptual perspective view for explaining a full-body cleaving method for a brittle material in Example 1 of the present invention. A breaking line 12 is set on the glass substrate 11. An initial crack 13 for starting cleaving is formed at one end of the planned cutting line 12. The initial crack 13 can be formed by a mechanical method such as heating with a local heat source, which will be described later, or a cutter. Further, bending stresses 14 and 15 acting downward on both sides of the glass substrate 11 around the planned cutting line 12 are applied.
A laser unit 16 is disposed above the glass substrate 11, and the laser light 17 from the unit 16 is beam-shaped using an optical system 18 and irradiated onto a condensing point 19 on the surface of the glass substrate 11. This irradiation point 19 acts as a local heat source by the laser beam 17. The glass substrate 11 is placed on a table (not shown) that can move relative to the laser unit 16. By moving the laser unit 16 or the table, the irradiation point 19 of the laser light 17 is a glass substrate. 11 can be scanned. The scanning of the irradiation point 19 of the laser beam 17 is performed in the direction of arrow A along the planned cutting line 12 from the position of the initial crack 13 formed at one end of the glass substrate 11.
図6はレーザユニット16からガラス基板11にレーザ光17を照射したときの照射点19位置における断面図である。レーザ光17はガラス基板11上の照射点19位置でガラス基板深さ方向20に透過し、その一部が吸収され板厚方向に加熱と熱応力発生を行わせる。微視的にはこの引張り応力が原子間結合を断ち切る。巨視的には、ガラス基板11には割断予定線12を中心にしてその両側に下方に作用する曲げ応力14、15が印加されて湾曲しているので、ガラス基板11は上表面に最初に発生する亀裂21の両側に引っ張られており、同亀裂21は瞬時にガラス基板11の裏面に到達する。この状態で図5に示すようにレーザ光17の照射点19、すなわち局部熱源をガラス基板11の表面において矢印A方向に走査すると、ガラス板11は初亀裂13から照射点19の走査に追従して割断されていく。このときもガラス基板11に印加されている曲げ応力14、15の作用により、割断は局部熱源である照射点19の走査に追従して進行する。初亀裂13によりガラス基板11の深さ方向および照射点19の走査方向における亀裂21の拡大に対する出発の閾値を低くすることができる。 FIG. 6 is a cross-sectional view at the irradiation point 19 position when the laser light 17 is irradiated from the laser unit 16 to the glass substrate 11. The laser light 17 is transmitted in the glass substrate depth direction 20 at the irradiation point 19 position on the glass substrate 11, and a part of the laser light 17 is absorbed to cause heating and generation of thermal stress in the plate thickness direction. Microscopically, this tensile stress breaks interatomic bonds. Macroscopically, since the glass substrate 11 is bent by applying bending stresses 14 and 15 acting downward on both sides of the glass substrate 11 around the planned cutting line 12, the glass substrate 11 is first generated on the upper surface. The crack 21 is pulled on both sides of the crack 21, and the crack 21 instantaneously reaches the back surface of the glass substrate 11. In this state, as shown in FIG. 5, when the irradiation point 19 of the laser beam 17, that is, the local heat source is scanned in the direction of arrow A on the surface of the glass substrate 11, the glass plate 11 follows the scanning of the irradiation point 19 from the initial crack 13. It will be divided. At this time, the cleaving proceeds following the scanning of the irradiation point 19 which is a local heat source by the action of the bending stresses 14 and 15 applied to the glass substrate 11. The initial crack 13 can lower the starting threshold for the expansion of the crack 21 in the depth direction of the glass substrate 11 and the scanning direction of the irradiation point 19.
割断は局所熱源である照射点19の走査に追従するので、割断速度は局所熱源である照射点19の走査速度によって制御することができる。そこで、局所熱源の走査速度を割断の初期に低速にして、割断の初期においては割断の進行を初亀裂13から安定に局所熱源の走査速度に追従させ、その後割断がある程度進行した状態から局所熱源の走査速度を高速にすることにより割断の進行を高速かつ安定に進行させて、熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させるとともに、割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく真直線状にフルボディ割断させることができる。ここで、安定な割断とは割断面が面粗度においても位置精度においても高品質であることを意味し、上記した速度コントロールを行なうとき、同品質が向上することは実験的に実証された。 Since the cleaving follows the scanning of the irradiation point 19 which is a local heat source, the cleaving speed can be controlled by the scanning speed of the irradiation point 19 which is a local heat source. Therefore, the scanning speed of the local heat source is set low at the initial stage of cleaving, and in the initial stage of cleaving, the progress of cleaving is made to follow the scanning speed of the local heat source stably from the initial crack 13, and then the state where the cleaving has progressed to a certain extent By increasing the scanning speed of the material, the progress of the cleaving process is progressed at a high speed and stably, and while achieving the high quality of thermal stress cleaving, the cleaving speed is greatly increased as compared with the prior art and the cleaved section However, it is possible to perform full body cleaving in a straight line without bending with respect to the planned cleaving line. Here, stable cleaving means that the fractured surface has a high quality in terms of surface roughness and positional accuracy, and it has been experimentally verified that the same quality is improved when performing the above speed control. .
図7は本発明の実施例2における脆性材料のフルボディ割断方法を説明する概念的断面図である。実施例2においてはガラス基板11に印加する曲げ応力を、ガラス基板11とテーブル30間に配置したスペーサ31により発生させた実施例である。ガラス基板11はYbを3重量%添加した全幅が580mm、板厚が0.7mmの無アルカリガラスを使用し、ガラス基板11の端部からの距離が10mmの位置に設定された割断予定線12の一端に初亀裂13を形成してテーブル30上に厚さ5mm、幅20mmのガラス製スペーサ31を介して載置した。ガラス製スペーサ31によりガラス基板11は割断予定線12の位置において上方に湾曲し、これによりガラス基板11に割断予定線12に沿ってその両側に引っ張る曲げ応力14、15が印加される。上方に湾曲したガラス基板11の湾曲位置を挟んだ両側の位置はガラス基板11を下方に押圧してガラス基板11がテーブル30から浮かないようにする。この押圧は、ガラス基板11の表面に錘22、23を載せたり、下方から真空あるいは静電吸着などにより吸引させればよい。 FIG. 7 is a conceptual cross-sectional view for explaining a full-body cleaving method for a brittle material in Example 2 of the present invention. In the second embodiment, the bending stress applied to the glass substrate 11 is generated by the spacer 31 arranged between the glass substrate 11 and the table 30. The glass substrate 11 is made of alkali-free glass having a total width of 580 mm and a plate thickness of 0.7 mm to which 3% by weight of Yb is added, and the cutting line 12 having a distance from the end of the glass substrate 11 set to a position of 10 mm. An initial crack 13 was formed at one end of the glass substrate and placed on a table 30 via a glass spacer 31 having a thickness of 5 mm and a width of 20 mm. The glass substrate 11 is bent upward at the position of the planned cutting line 12 by the glass spacer 31, whereby bending stresses 14 and 15 are applied to the glass substrate 11 along the planned cutting line 12 on both sides thereof. Positions on both sides of the curved position of the glass substrate 11 curved upward press the glass substrate 11 downward so that the glass substrate 11 does not float from the table 30. This pressing may be performed by placing weights 22 and 23 on the surface of the glass substrate 11 or sucking them from below by vacuum or electrostatic adsorption.
この曲げ応力14、15が印加されたガラス基板11に、レーザユニット16から波長976nmのレーザ光17(出力1kW)を集光光学系18を用いてガラス基板11の割断予定位置の照射点19(0.5×2.5mm2の矩形)に照射し、照射点19の長辺方向に直線走査した。照射点19の長辺方向の直線走査は図4における割断予定線12に沿った矢印A方向である。ガラス基板11に吸収されたレーザ光エネルギーは約300Wであり、その80%である240Wが熱に変換された。走査速度は割断の初期においては割断の進行を初亀裂13から安定に局所熱源の走査速度に追随させるために200mm/sとし、割断がある程度進行した状態、時間にして約1秒経過後から1000mm/sに設定して走査した。これは従来のレーザフルボディ割断の場合に比較して約10倍〜100倍の高速度であり、37〜60インチ程度のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板の割断においては1辺を1秒以内で割断することができた。なお、スペーサ31の幅が20mmあるので、たとえ照射点19に位置ずれがあってもスペーサ31の幅の範囲内に収まるので、問題は生じない。 The glass substrate 11 to which the bending stresses 14 and 15 are applied is irradiated with a laser beam 17 (output 1 kW) having a wavelength of 976 nm from the laser unit 16 using a condensing optical system 18 at an irradiation point 19 at a planned cutting position of the glass substrate 11 ( (Rectangular of 0.5 × 2.5 mm 2 ) and linearly scanned in the long side direction of the irradiation point 19. The linear scan in the long side direction of the irradiation point 19 is in the direction of arrow A along the planned cutting line 12 in FIG. The laser light energy absorbed by the glass substrate 11 was about 300 W, and 80 W, 240 W, was converted into heat. The scanning speed is set to 200 mm / s at the initial stage of the cleaving in order to follow the scanning speed of the local heat source stably from the initial crack 13, and the crushing has progressed to some extent, and the time is about 1000 mm after about 1 second has elapsed. Scanning was set to / s. This is about 10 to 100 times faster than the conventional laser full-body cleaving, and when cleaving a glass substrate for a flat panel display of about 37 to 60 inches, one side is cleaved within 1 second. We were able to. In addition, since the width of the spacer 31 is 20 mm, even if the irradiation point 19 is misaligned, it falls within the range of the width of the spacer 31, so that no problem occurs.
割断面の直線性はきわめて高い真直線で湾曲や曲がりは一切見られず、全幅が580mm、板厚が0.7mmのガラス基板11において割断予定線12をガラス基板11の端部からの距離が10mmの位置である場合においても割断面の精度は最悪の場合でも±20μm程度の高精度であった。また、割断面品質も、従来方法によるレーザフルカット割断なみの品質で、基本的に鏡面であった。また、マイクロクラックやカレットの発生も全くなく、ガラスの加工方法としては理想的なものであることが確認された。 The straightness of the cut section is a very high straight line, and no bending or bending is observed. In the glass substrate 11 having a total width of 580 mm and a plate thickness of 0.7 mm, the distance from the end of the glass substrate 11 to the planned cutting line 12 is Even in the case of the position of 10 mm, the accuracy of the split section was as high as about ± 20 μm even in the worst case. Further, the quality of the cut section was basically the same as that of a laser full cut by the conventional method. Further, there was no generation of microcracks or cullet, and it was confirmed that this was an ideal glass processing method.
実施例3においてはガラス基板11に印加する曲げ応力をテーブル30からガラス基板11に向かって延びるように配置されたピンにより行った。ピンはガラス基板11の割断予定線に沿って割断予定線直下の位置に5mm間隔でガラス基板11の長さに相当する分だけの複数本を配置した。この複数本のピンによりガラス基板11は割断予定線直下の位置が下方から押し上げられて上方に湾曲した。複数本のピンの両側には静電吸着装置が設けられ、上方に湾曲したガラス基板11の湾曲位置を挟んだ両側の位置を静電吸着してガラス基板11を下方に押圧した。なおこのような静電吸着装置としては、たとえば特開2006−156550号公報、特開2006−147926号公報などに一例が記載されている。その他の構成および動作は実施例2と同様であるので説明を省略する。 In Example 3, the bending stress applied to the glass substrate 11 was performed by pins arranged so as to extend from the table 30 toward the glass substrate 11. A plurality of pins corresponding to the length of the glass substrate 11 were arranged at intervals of 5 mm along the planned cutting line of the glass substrate 11 at intervals of 5 mm. With the plurality of pins, the glass substrate 11 was bent upward by pushing up the position immediately below the planned cutting line from below. Electrostatic chucking devices were provided on both sides of the plurality of pins, and the glass substrate 11 was pressed downward by electrostatically chucking the positions on both sides of the curved position of the glass substrate 11 curved upward. Examples of such electrostatic adsorption devices are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2006-156550 and 2006-147926. Since other configurations and operations are the same as those in the second embodiment, the description thereof is omitted.
本実施例による割断方法においても、実施例2と同様に割断面の直線性はきわめて高い真直線で湾曲や曲がりは一切見られなかった。また、割断面品質も、従来方法によるレーザフルカット割断なみの品質で、基本的に鏡面であった。また、マイクロクラックやカレットの発生も全くなかった。また、脆性材料に対する曲げ応力の印加をピンによる下方から上方への押し上げというきわめて簡単な方法で実現することができ、ピンの位置や数量により曲げ応力の大きさを自由に制御することができる。 Also in the cleaving method according to this example, as in Example 2, the straightness of the fractured section was a very high straight line, and no bending or bending was observed. Further, the quality of the cut section was basically the same as that of a laser full cut by the conventional method. Moreover, there was no generation of microcracks or cullet. In addition, the application of bending stress to the brittle material can be realized by a very simple method of pushing upward from below by the pins, and the magnitude of the bending stress can be freely controlled by the position and quantity of the pins.
実施例4においてはガラス基板11に印加する曲げ応力を、ガラス基板11を設置したテーブルの端部からガラス基板11の一端部を下方に垂下させてガラス基板11を重力により下方に湾曲させる例である。この構成は、たとえば、特開2006−137268号公報の図6に示された構成において、材料支持台15の端部からはみ出している部分のガラス板に印加させる下向きの印加応力13としてガラス板の自重を利用し、上向きの印加応力14を省略した構成とし、ガラス板の自重による下向き応力によりガラス板の材料支持台15の端部で支持されている部分に曲げ応力を印加する構成とすればよい。その他の構成および動作は実施例2と同様であるので説明を省略する。 In Example 4, the bending stress applied to the glass substrate 11 is an example in which one end of the glass substrate 11 is suspended downward from the end of the table on which the glass substrate 11 is installed, and the glass substrate 11 is bent downward by gravity. is there. In this configuration, for example, in the configuration shown in FIG. 6 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-137268, the glass plate is applied as a downward applied stress 13 to be applied to the portion of the glass plate protruding from the end of the material support base 15. If the weight applied is applied to the portion of the glass plate that is supported by the end of the material support base 15 by the downward stress due to the weight of the glass plate, the weight applied to the glass plate is reduced. Good. Since other configurations and operations are the same as those in the second embodiment, the description thereof is omitted.
本実施例においても実施例2と同様に割断面の直線性はきわめて高い真直線で湾曲や曲がりは一切見られなかった。また、割断面品質も、従来方法によるレーザフルカット割断なみの品質で、基本的に鏡面であった。また、マイクロクラックやカレットの発生も全くなかった。また、静電吸着の大きさにより曲げ応力の大きさを自由に制御することができる。 In this example as well as Example 2, the straightness of the fractured surface was a very high straight line, and no bending or bending was observed. Further, the quality of the cut section was basically the same as that of a laser full cut by the conventional method. Moreover, there was no generation of microcracks or cullet. Further, the magnitude of the bending stress can be freely controlled by the magnitude of electrostatic adsorption.
実施例5においてはガラス基板11に印加する曲げ応力を、ガラス基板11を載置したテーブルのガラス基板11の割断予定線位置下に空隙を形成することにより行った。ガラス基板11はその重力により割断予定線位置下の空隙内で下方に湾曲した。この場合、レーザダイオードユニット16および集光レンズ18は空隙内で下方に湾曲しているガラス基板11の下方に配置し、レーザ光17をガラス基板11の下方から照射する必要がある。その他の構成および動作は実施例2と同様である。 In Example 5, the bending stress applied to the glass substrate 11 was performed by forming a space below the planned cutting line position of the glass substrate 11 of the table on which the glass substrate 11 was placed. The glass substrate 11 was bent downward in the gap below the planned cutting line position due to the gravity. In this case, the laser diode unit 16 and the condensing lens 18 are disposed below the glass substrate 11 that is curved downward in the gap, and the laser light 17 needs to be irradiated from below the glass substrate 11. Other configurations and operations are the same as those in the second embodiment.
本実施例においても、実施例2と同様に割断面の直線性はきわめて高い真直線で湾曲や曲がりは一切見られなかった。また、割断面品質も、従来方法によるレーザフルカット割断なみの品質で、基本的に鏡面であった。また、マイクロクラックやカレットの発生も全くなかった。 Also in this example, as in Example 2, the straightness of the fractured section was a very high straight line, and no bending or bending was observed. Further, the quality of the cut section was basically the same as that of a laser full cut by the conventional method. Moreover, there was no generation of microcracks or cullet.
図8は本発明の実施例6における脆性材料のフルボディ割断方法を説明する概念的断面図である。実施例6はガラス基板を2枚重ねた重ねガラスをフルボディ割断する実施例である。本実施例においては、ガラス基板11およびガラス基板41を2枚重ねて重ねガラスを構成し、この重ねガラスを実施例2と同様の構成、すなわち、ガラス基板11およびガラス基板41に印加する曲げ応力をガラス基板11とテーブル30間に配置したスペーサ31により発生させた実施例である。ガラス基板11およびガラス基板41はYbを3重量%添加した板厚0.7mmの無アルカリガラスを使用し、ガラス基板11の割断予定線の一端に初亀裂13を形成し、同様にガラス基板41の割断予定線の一端に初亀裂43を形成した。ガラス基板11の割断予定線とガラス基板41の割断予定線の位置は割断予定のガラスのみに選択的に設定され、割断の始点を設定する初亀裂を割断予定のガラスの割断予定線の一端に選択的に形成する。したがって、割断位置は重ねガラスの各々において異なっており、したがって、初亀裂13の位置と初亀裂43の位置は図示のように横方向にずれた位置に選択的に設定されている。 FIG. 8 is a conceptual cross-sectional view for explaining a full-body cleaving method for a brittle material in Example 6 of the present invention. Example 6 is an example of full-body cleaving of laminated glass in which two glass substrates are stacked. In this example, two glass substrates 11 and 41 are stacked to form a laminated glass, and this laminated glass has the same configuration as that of Example 2, that is, a bending stress applied to the glass substrate 11 and the glass substrate 41. Is generated by the spacer 31 disposed between the glass substrate 11 and the table 30. The glass substrate 11 and the glass substrate 41 are made of non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm to which 3% by weight of Yb is added. The initial crack 13 is formed at one end of the planned cutting line of the glass substrate 11. An initial crack 43 was formed at one end of the planned cutting line. The position of the planned cutting line of the glass substrate 11 and the planned cutting line of the glass substrate 41 is selectively set only to the glass to be cut, and an initial crack that sets the starting point of the cutting is set at one end of the planned cutting line of the glass to be cut. Selectively form. Therefore, the cleaving position is different in each of the laminated glasses, and therefore the position of the initial crack 13 and the position of the initial crack 43 are selectively set at positions shifted laterally as shown in the figure.
ガラス基板11およびガラス基板41を2枚重ねた重ねガラスは、テーブル30上に厚さ5mmのガラス製スペーサ31を介して載置した。ガラス製スペーサ31によりガラス基板11およびガラス基板41は各々割断予定線の位置において上方に湾曲し、これによりガラス基板11は割断予定線(図8には初亀裂13を図示している)に沿ってその両側に引っ張る曲げ応力14、15が印加される。同様にガラス基板41は割断予定線(図8には初亀裂43を図示している)に沿ってその両側に引っ張る曲げ応力44、45が印加される。その他の構成および動作は実施例2と同様である。 The laminated glass in which two glass substrates 11 and 41 were stacked was placed on a table 30 via a glass spacer 31 having a thickness of 5 mm. The glass substrate 11 causes the glass substrate 11 and the glass substrate 41 to bend upward at the position of the planned cutting line, whereby the glass substrate 11 follows the planned cutting line (the initial crack 13 is shown in FIG. 8). Bending stresses 14 and 15 are applied to both sides. Similarly, bending stresses 44 and 45 are applied to the glass substrate 41 along the planned cutting line (the initial crack 43 is shown in FIG. 8) on both sides thereof. Other configurations and operations are the same as those in the second embodiment.
割断は重ねガラスの湾曲面の内側にあるガラス基板、図8では下側のガラス基板11を先に割断し、次に湾曲面の外側にあるガラス基板、図8では上側のガラス基板41を割断する。上側のガラス基板41を先に割断すると、その割断により下側のガラス基板11の初亀裂13の位置がずれてしまい、あらかじめ設定した割断予定線の位置がずれてしまうからである。なお、ガラス基板11およびガラス基板41間が接着剤で十分な強度で固定されている場合にはこの限りでない。 For cleaving, the glass substrate on the inside of the curved surface of the laminated glass, in FIG. 8, the lower glass substrate 11 is cleaved first, and then the glass substrate on the outside of the curved surface, in FIG. 8, the upper glass substrate 41 is cleaved. To do. This is because if the upper glass substrate 41 is cleaved first, the cleaving shifts the position of the initial crack 13 of the lower glass substrate 11 and shifts the position of the preset planned cutting line. Note that this is not the case when the space between the glass substrate 11 and the glass substrate 41 is fixed with an adhesive with sufficient strength.
本実施例によれば、初亀裂13、43の有無およびその位置により重ねガラスの各々を独立に任意の位置で割断することができる。また、本実施例のように重ねガラスを割断した場合においても、重ねガラスの各々の割断面の直線性はきわめて高い真直線で湾曲や曲がりは一切見られなかった。また、割断面品質も、従来方法によるレーザフルカット割断なみの品質で、基本的に鏡面であった。また、マイクロクラックやカレットの発生も全くなかった。
このように、本実施の形態によれば、重ねガラスをレーザによる熱応力割断の有する高品質を実現しながら、割断速度を従来技術に比較して大幅に増加させて割断することができる。また、割断面が割断予定線に対して湾曲することがなく真直線状に割断させることができる。
According to the present embodiment, each of the laminated glasses can be cleaved independently at an arbitrary position depending on whether or not the initial cracks 13 and 43 are present and their positions. Further, even when the laminated glass was cleaved as in this example, the straightness of each fractured section of the laminated glass was an extremely high straight line, and no bending or bending was observed. Further, the quality of the cut section was basically the same as that of a laser full cut by the conventional method. Moreover, there was no generation of microcracks or cullet.
As described above, according to the present embodiment, it is possible to cleave the laminated glass by significantly increasing the cleaving speed as compared with the prior art while realizing the high quality of thermal stress cleaving by the laser. Further, the split section can be cut into a straight line without being bent with respect to the planned cutting line.
図9は本発明の第7の実施例を示す。この実施例では局所熱源としてのレーザ装置を使用せずに、ガラス基板11の表裏面に接触させた電極51および52間に電源53から高周波電圧eを印加し、ガラス基板11中に発生する誘電損失による発熱によってガラス基板11の局所加熱を行なうものである。図9において、54はガラス基板11の有するキャパシタンス、55はガラス基板11の有する誘電損失を模式的に示したものである。その他の構成および動作は実施例2と同一であるので説明を省略する。 FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, a high frequency voltage e is applied from the power source 53 between the electrodes 51 and 52 brought into contact with the front and back surfaces of the glass substrate 11 without using a laser device as a local heat source, and dielectric generated in the glass substrate 11. The glass substrate 11 is locally heated by heat generated by the loss. In FIG. 9, 54 schematically shows the capacitance of the glass substrate 11, and 55 schematically shows the dielectric loss of the glass substrate 11. Other configurations and operations are the same as those in the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
図9に示すのはある位置における断面図であるが、電極51、52を多数個の分割電極にし、それぞれに印加する電圧を順次変化させると、テーブル30を移動させなくても割断線に沿った走査を簡単に行うことができる、この場合、レーザ光照射の場合よりも高速、かつ安定に割断が実現できる。また、電極を連続体にして全割断を一括して行うこともできる。 FIG. 9 shows a cross-sectional view at a certain position. When the electrodes 51 and 52 are made into a plurality of divided electrodes and the voltage applied to each of them is sequentially changed, the table 30 can be cut along the cutting line without moving. In this case, the cleaving can be realized at higher speed and more stably than in the case of laser light irradiation. Moreover, all the cleaving can also be performed collectively by making an electrode into a continuous body.
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いるガラスの切断が、現在はダイアモンドカッターで行われており、カレット発生のための切断後の洗浄工程の必要性や、マイクロクラックの存在による強度低下などの問題を呈している。本発明による脆性材料のフルボディ割断方法は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いるガラスの割断、石英、セラミック、半導体などの各種の脆性材料の割断に使用することができる。 Cutting of glass used for flat panel displays such as liquid crystal displays and plasma displays is currently performed with a diamond cutter, and the necessity of a cleaning process after cutting to generate cullet, and the strength reduction due to the presence of microcracks, etc. Presents the problem. The full body cleaving method of a brittle material according to the present invention can be used for cleaving glass used in flat panel displays such as liquid crystal displays and plasma displays, and cleaving various brittle materials such as quartz, ceramics, and semiconductors.
1 ビームスポット
2 ガラス板
3 割断方向
4 熱伝導
5 ビームスポット
6 透過光
7 割断線
11 ガラス板
12 割断予定線
13 初亀裂
14、15 曲げ応力
16 レーザユニット
17 レーザ光
18 光学系
19 照射点
20 ガラス基板の深さ方向
21 亀裂
22、23 錘
30 テーブル
31 スペーサ
41 ガラス板
43 初亀裂
44、45 曲げ応力
51、52 電極
53 電源
54 キャパシタンス
55 誘電損失
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Beam spot 2 Glass plate 3 Cleaving direction 4 Heat conduction 5 Beam spot 6 Transmitted light 7 Cleaving line 11 Glass plate 12 Cleavage line 13 Initial cracks 14 and 15 Bending stress 16 Laser unit 17 Laser light 18 Optical system 19 Irradiation point 20 Glass Substrate depth direction 21 Cracks 22, 23 Weight 30 Table 31 Spacer 41 Glass plate 43 Initial cracks 44, 45 Bending stress 51, 52 Electrode 53 Power supply 54 Capacitance 55 Dielectric loss
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