JP2010253752A - Device and method of cutting brittle material - Google Patents

Device and method of cutting brittle material Download PDF

Info

Publication number
JP2010253752A
JP2010253752A JP2009104873A JP2009104873A JP2010253752A JP 2010253752 A JP2010253752 A JP 2010253752A JP 2009104873 A JP2009104873 A JP 2009104873A JP 2009104873 A JP2009104873 A JP 2009104873A JP 2010253752 A JP2010253752 A JP 2010253752A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brittle material
cleaving
laser beam
cooling
glass substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009104873A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Osonoe
政美 小園江
Hitoshi Enozono
人士 榎園
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LEMI Co Ltd
Original Assignee
LEMI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LEMI Co Ltd filed Critical LEMI Co Ltd
Priority to JP2009104873A priority Critical patent/JP2010253752A/en
Publication of JP2010253752A publication Critical patent/JP2010253752A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method of cutting a brittle material capable of full body cutting straight linearly extended over the whole length of a planned cutting line without generating uncut remainders while obtaining high quality possessed by thermal stress cutting by a laser. <P>SOLUTION: A brittle material 11 is heated in a first beam irradiated area 13 wherein a first laser beam 22 is shaped into an approximately round shape and a second laser beam irradiated area 14 wherein a second laser beam 26 is shaped into a shape in which the direction along the planned cutting line 12 is longer and thinner than the right angle direction, the first beam irradiated area 13 is positioned in front of the direction along the planned cutting line 12 with respect to the second beam irradiated area 14, the position separated from the rear end of the second beam irradiated area 14 by a predetermined position is locally cooled by a cooling device 30 as a cooling point 15, and a gas flow is sprayed to the terminal end of the planned cutting line 12 of the brittle material 11 with a gas jetting device 34 after the cooling point 15 passes through the terminal end of the planned cutting line 12. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は脆性材料、特にフラットパネルディスプレイ用ガラスをフルボディ割断する脆性材料の割断装置および脆性材料の割断方法に関する。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 brittle material cleaving apparatus and a brittle material cleaving method for full-body cleaving of a brittle material, particularly flat panel display glass. Hereinafter, glass will be described as an example of the brittle material, but the present invention can be applied to other 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スクライブ方法(以下レーザスクライブと略記する)が使用されるようになってきた。レーザスクライブによれば、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。 Recently, in the glass cleaving, a thermal stress scribing method (hereinafter abbreviated as “laser scribing”) using laser light irradiation has been used in place of the diamond chip mechanical method that has been used for the past century. According to laser scribing, 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 at the time of cleaving, existence of a lower limit value of the applied plate thickness, etc. can be eliminated.

レーザスクライブ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、照射点を中心として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。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 laser scribing 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 section tries to expand thermally, but cannot sufficiently expand due to the reaction from the surrounding glass, and compressive stress is generated around the irradiation point. 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. 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σと接線方向応力成分σの変化を示したものである。半径方向応力成分σ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σ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。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、この応力による応力拡大係数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。 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 to be equal to or less than the fracture toughness value, so that no fracture occurs. 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 the crack expands when the stress intensity factor due to this stress exceeds the fracture toughness value of the material. That is, controlled cleaving occurs. Therefore, the crack can be extended by scanning the laser irradiation point.

このガラスのレーザスクライブ方法の代表的なものに特許文献1に記載された方法がある。図2(a)に特許文献1によるレーザ割断方法の原理を示す。レーザ光としてはCOレーザ光が使用され、COレーザ光のビームスポット1におけるエネルギーの99%は、ガラス2の深さ3.7μmのガラス表面層において吸収され、ガラス2の全厚さにわたって透過しない。これは、CO2レーザ波長におけるガラスの吸収係数が著しく大きいことによる。レーザスクライブによる深さはガラス2中の熱伝導4によって助けられても、通常100μm程度である。 A typical example of this glass laser scribing method is described in Patent Document 1. FIG. 2A shows the principle of the laser cleaving method according to Patent Document 1. As the laser light, CO 2 laser light is used, and 99% of the energy in the beam spot 1 of the CO 2 laser light is absorbed in the glass surface layer having a depth of 3.7 μm of the glass 2, and is spread over the entire thickness of the glass 2. Not transparent. This is due to the extremely large absorption coefficient of glass at the CO 2 laser wavelength. The depth of the laser scribe is usually about 100 μm even if it is assisted by the heat conduction 4 in the glass 2.

ガラス2は脆性が強く、このスクライブ線にあわせて応力を印加することで機械的に割断することができる。この機械的応力の印加によって全割断するプロセスをブレイクと称する。すなわち、レーザスクライブ法を採用する場合には、ガラスを分断するためにブレイクという後行程が必要不可欠となっている。レーザビームを用いてガラスを完全に分断するという要望から考えると、レーザスクライブにはブレイクという後工程が付加されるので、必ずしもレーザスクライブだけで十分というわけではない。 The glass 2 is highly brittle, and can be mechanically cleaved by applying a stress in accordance with the scribe line. This process of breaking all by application of mechanical stress is called breaking. That is, when the laser scribing method is employed, a subsequent process called “break” is indispensable for dividing the glass. Considering the desire to completely sever the glass using a laser beam, laser scribing is not necessarily sufficient because laser scribing adds an after-process called breaking.

そこで必要とされ期待されているのがレーザビームを用いたフルボディ割断の技術である。図2(b)に示すようなガラス2に透過してい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、透過光がガラス2の全板厚に対して割断6を発生させるので、ガラス2はこの工程のみで割断ができてブレイクが不要になる。この割断を、レーザによるフルボディ割断と称する。
フルボディ割断の採用により、前記したレーザ割断方法の有する技術特徴に加えて、ブレイクが不要になり、フラットパネル製造工程において大きな改善が期待できる。株式会社レミは、このフルボディ割断技術に対して特許文献2、3、4等の提案をしている。
Therefore, a full-body cleaving technique using a laser beam is needed and expected. When the laser light 5 that is transmitted through the glass 2 as shown in FIG. 2 (b) and is partially absorbed is irradiated, the transmitted light generates the cleave 6 with respect to the total thickness of the glass 2. The glass 2 can be cleaved only in this step, and no break is required. This cleaving is called full-body cleaving with a laser.
By adopting full body cleaving, in addition to the technical features of the laser cleaving method described above, breaks are no longer necessary, and a great improvement can be expected in the flat panel manufacturing process. Remi Co., Ltd. has proposed Patent Documents 2, 3, 4, etc. for this full-body cleaving technology.

特許第3027768号Japanese Patent No. 3027768 特開2007−76077号公報JP 2007-76077 A 特開2007−261885号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-261885 特願2008−320251号Japanese Patent Application No. 2008-320251 特開2000−233936号公報JP 2000-233936 A

特許文献1による割断はフルボディ割断でないのでブレイ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、3に提案されているレーザによるフルボディ割断技術においては、レーザ光源として汎用性の高いCOレーザ光を用いた場合には、ガラスの表面で大部分が吸収されてしまうのでそのまま適用することはできない。また、フルボディ割断技術には特許文献1で指摘されているように、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、割断位置がガラスの端部に近いと割断面が曲がるという欠点がある。 Since the cleaving according to Patent Document 1 is not a full-body cleaving, the breaking process is necessary and the practicality is limited as described above. In the full-body cleaving technology using lasers proposed in Patent Documents 2 and 3, when a highly versatile CO 2 laser beam is used as a laser light source, most of the light is absorbed by the glass surface, and thus is used as it is. It cannot be applied. In addition, as pointed out in Patent Document 1 in the full-body cleaving technique, when the cleaving position is separated from the workpiece end due to the so-called size effect, the cleaving speed is remarkably reduced, and the cleaving position is close to the end of the glass. There is a disadvantage that the split section is bent.

このサイズ効果による欠点を図3により説明する。まずガラスのフルボディ割断の第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WおよびW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)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。 The disadvantage due to the size effect will be described with reference to FIG. First, the low speed property, which is the first drawback of full body breaking of glass, 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 breaking 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WおよびW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FおよびF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WおよびW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WおよびWが大きいほど顕著である。たとえば、割断後のガラス板2の幅WおよびWが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ボディ割断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 widths W 1 and W 2 of the glass plate 2 after cleaving are a distance of 500 mm, full body cleaving cannot be performed unless the scanning speed of the laser light 5 is set to a remarkably low speed of about 10 mm / s. .

次に、脆性材料のフルボディ割断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FおよびF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。 Next, the fact that the fractured surface of the brittle material is curved with respect to the planned fracture position, which is another drawback of full body cleavage of the brittle material, 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.

図3(b)において、幅Wが小さい場合に、幅W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WおよびWが不均衡、特に一方の幅W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。
特許文献4は特許文献2、3のフルボディ割断技術におけるこれらの課題を解決することができるが、割断の終端部においてフルボディ割断することができずに切れ残しが残ってしまうことがしばしばある。
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.
Patent Document 4 can solve these problems in the full-body cleaving techniques of Patent Documents 2 and 3, but it is often impossible to perform full-body cleaving at the end portion of the cleaving, and an uncut portion often remains. .

また、特許文献5においては、レーザスクライブを行う場合に冷媒を吹き付けるノズルを傾けて設置することが記されているが、この特許文献に示されている発明の目的は、ビームスポットと冷却部位を接近させても加熱部位に冷媒が流れ込むことのないノズルを備えたガラス切断装置を提供することである。従って、特許文献5に記載された発明は、本明細書に記載された発明とは、その課題の認識、発明の目的及び効果のいずれもが全く異なるものである。 Further, in Patent Document 5, it is described that the nozzle for spraying the coolant is inclined when laser scribing is performed, but the object of the invention disclosed in this Patent Document is to provide a beam spot and a cooling part. It is an object of the present invention to provide a glass cutting device provided with a nozzle that does not allow a refrigerant to flow into a heated portion even when approaching. Accordingly, the invention described in Patent Document 5 is completely different from the invention described in this specification in recognition of the problem, and the object and effect of the invention.

本発明は、割断予定線の全長に渡って切り残しが残らずにフルボディ割断させることができる脆性材料の割断装置及びその方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a brittle material cleaving apparatus and method capable of full body cleaving without leaving uncut portions over the entire length of the planned cleaving line.

上記目的を達成するために、本発明は、脆性材料に想定された割断予定線に対して、その割断予定線の端部位置に形成された初亀裂の側から前記割断予定線に沿って加熱および冷却し、その加熱および冷却する位置を前記脆性材料に対して相対的に移動させて割断する脆性材料の割断装置であって、前記割断予定線に沿って前記脆性材料に形成される加熱部分を生成するレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、前記割断予定線に沿って前記加熱部分の後方の位置を冷却する冷却手段と、前記割断予定線上の前記脆性材料の終端部位に向けて気体流を噴射する気体噴射装置と、を有し、前記気体流を噴射して前記脆性材料の終端部位を風圧で変位させ、前記脆性材料の終端部位を分割するものである。 In order to achieve the above object, the present invention heats along the planned cutting line from the side of the initial crack formed at the end position of the planned cutting line with respect to the planned cutting line assumed for the brittle material. And a brittle material cleaving apparatus for cooling and cleaving by moving a heating and cooling position relative to the brittle material, the heating portion being formed in the brittle material along the planned fracture line A laser beam irradiating means for irradiating a laser beam to generate a gas; a cooling means for cooling a position behind the heating portion along the planned cutting line; and a gas toward the end portion of the brittle material on the planned cutting line A gas injection device for injecting a flow, and injecting the gas flow to displace the end portion of the brittle material by wind pressure, thereby dividing the end portion of the brittle material.

また、本発明は、脆性材料に想定された割断予定線に対して、その割断予定線の端部位置に形成された初亀裂の側から前記割断予定線に沿って加熱および冷却し、その加熱および冷却する位置を前記脆性材料に対して相対的に移動させて割断する脆性材料の割断方法であって、前記脆性材料の加熱を第1のレーザビームおよび第2のレーザビームで行い、前記第1のレーザビームは前記第2のレーザビームに対し前記割断予定線に沿った方向の前方に位置するビームであり、前記第2のレーザビームは前記割断予定線に沿った方向が直角方向よりも細長い形状のビームであり、前記第2のレーザビームの後端から所定位置だけ離れた位置を局所的に冷却し、前記冷却点が前記割断予定線の終端を通過した後、前記脆性材料の前記割断予定線の終端に気体流を噴射するものである。 Further, the present invention heats and cools along the planned cutting line from the side of the initial crack formed at the end position of the planned cutting line with respect to the planned cutting line assumed for the brittle material, And a method for cleaving the brittle material by moving the cooling position relative to the brittle material, heating the brittle material with a first laser beam and a second laser beam, The first laser beam is a beam positioned in front of the second laser beam in the direction along the planned cutting line, and the second laser beam has a direction along the planned cutting line in a direction perpendicular to the perpendicular direction. A beam having an elongated shape, locally cooled at a predetermined position away from the rear end of the second laser beam, and after the cooling point has passed the end of the planned cutting line, the brittle material Of the planned cutting line It is intended to inject the gas flow to the end.

本発明によれば、割断予定線の全長に渡って切り残しが残らずにフルボディ割断させることができる脆性材料の割断装置及びその方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a brittle material cleaving apparatus and method capable of full-body cleaving without leaving uncut portions over the entire length of the planned cleaving line.

本発明に係る脆性材料割断装置は、脆性材料に想定された割断予定線に対して、その割断予定線の端部位置に形成された初亀裂の側から前記割断予定線に沿って加熱および冷却し、その加熱および冷却する位置を前記脆性材料に対して相対的に移動させて割断する脆性材料の割断装置であって、前記割断予定線に沿って前記脆性材料に形成される加熱部分を生成するレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、前記割断予定線に沿って前記加熱部分の後方の位置を冷却する冷却手段と、前記割断予定線上の前記脆性材料の終端部位に向けて気体流を噴射する気体噴射装置と、を有し、前記気体流を噴射して前記脆性材料の終端部位を風圧で変位させ、前記脆性材料の終端部位を分割するものである。 The brittle material cleaving apparatus according to the present invention is configured to heat and cool the planned fracture line assumed for the brittle material from the side of the initial crack formed at the end position of the planned fracture line along the planned fracture line. And a cleaving device for the brittle material that moves the heating and cooling positions relative to the brittle material, and generates a heated portion formed in the brittle material along the planned fracture line. A laser beam irradiating means for irradiating a laser beam, a cooling means for cooling a position behind the heated portion along the planned cutting line, and a gas flow toward the end portion of the brittle material on the planned cutting line A gas injection device for injecting the gas, jetting the gas flow, displacing the end portion of the brittle material by wind pressure, and dividing the end portion of the brittle material.

また、本発明に係る脆性材料の割断装置は、前記レーザビーム照射手段が、前記加熱部分において前記割断予定線に沿った前方に位置する第1レーザビーム照射領域を形成する第1ビーム照射部と、前記第1レーザビーム照射領域の後方に前記割断予定線に沿った方向が直角方向よりも細長い形状の第2レーザビーム照射領域を形成する第2ビーム照射部と、を含むものである。 The brittle material cleaving apparatus according to the present invention includes a first beam irradiating unit in which the laser beam irradiating unit forms a first laser beam irradiating region positioned forward along the planned cutting line in the heating portion. And a second beam irradiation unit for forming a second laser beam irradiation region having a shape in which a direction along the planned cutting line is longer than a perpendicular direction behind the first laser beam irradiation region.

また、本発明に係る脆性材料の割断方法は、脆性材料に想定された割断予定線に対して、その割断予定線の端部位置に形成された初亀裂の側から前記割断予定線に沿って加熱および冷却し、その加熱および冷却する位置を前記脆性材料に対して相対的に移動させて割断する脆性材料の割断装置であって、前記脆性材料の加熱を第1のレーザビームおよび第2のレーザビームで行い、前記第1のレーザビームは前記第2のレーザビームに対し前記割断予定線に沿った方向の前方に位置するビームであり、前記第2のレーザビームは前記割断予定線に沿った方向が直角方向よりも細長い形状のビームであり、前記第2のレーザビームの後端から所定位置だけ離れた位置を局所的に冷却し、前記冷却点が前記割断予定線の終端を通過した後、前記脆性材料の前記割断予定線の終端に気体流を噴射することを特徴とする。 Moreover, the method for cleaving the brittle material according to the present invention is based on the planned fracture line from the side of the initial crack formed at the end position of the planned fracture line with respect to the planned fracture line assumed for the brittle material. A brittle material cleaving apparatus that heats and cools and cleaves the heating and cooling positions relative to the brittle material, wherein the brittle material is heated by the first laser beam and the second laser beam. The first laser beam is a beam positioned forward of the second laser beam in a direction along the planned cutting line, and the second laser beam is along the planned cutting line. The beam has a shape elongated in the direction perpendicular to the perpendicular direction, and a position separated from the rear end of the second laser beam by a predetermined position is locally cooled, and the cooling point passes through the end of the planned cutting line. After the brittle Characterized by injecting a gas stream at the end of the expected splitting line of the material.

これらの脆性材料分割装置および脆性材料の割断方法によれば、割断予定線に沿って、レーザビームを照射して加熱部分を生成した後、冷却手段により加熱部分の後方を冷却することによって、冷却位置直下で脆性材料の裏面にまで達する割れが発生させ、冷却点が割断予定線の終端を通過した後、気体噴射装置により脆性材料の割断予定線の終端に気体流を噴射することによって、切り残しが残らずに割断予定線の全長にわたって真直線状にフルボディ割断させることができる According to the brittle material dividing apparatus and the brittle material cleaving method, the laser beam is irradiated along the planned cutting line to generate a heated portion, and then cooling is performed by cooling the rear of the heated portion with cooling means. A crack that reaches the back side of the brittle material is generated just below the position, and after the cooling point passes through the end of the planned cutting line, the gas injection device injects a gas flow at the end of the planned cutting line of the brittle material. Full body can be cleaved in a straight line over the entire length of the planned cleaving line without leaving any residue

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基板を例に説明する。 Hereinafter, the principle and embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a glass substrate will be described as an example of the brittle material.

図4は、本発明にかかる脆性材料の割断装置の構成を模式的に示したものである。ガラス基板11は可動式のテーブル32上に載置され、可動式のテーブル32はX−Y駆動装置によりX軸およびY軸の各方向に独立して移動することができ、平面方向にガラスを移動させることができる。図4においては、Y軸駆動用サーボモータ33とY軸用のシャフト軸のみが示されており、X軸駆動系は図示省略されている。ガラスを直線状に割断方向は、図4においてY軸の移動方向と一致する。 FIG. 4 schematically shows the structure of a brittle material cleaving apparatus according to the present invention. The glass substrate 11 is placed on a movable table 32, and the movable table 32 can be moved independently in each of the X-axis and Y-axis directions by an XY drive device, and the glass is placed in a plane direction. Can be moved. In FIG. 4, only the Y-axis drive servomotor 33 and the Y-axis shaft are shown, and the X-axis drive system is not shown. The direction in which the glass is linearly cut coincides with the movement direction of the Y axis in FIG.

ガラスを加熱するためのレーザ発振器は、本実施例においては出力200WのCOレーザ発振器21と出力100WのCOレーザ発振器25の2台が用いられている。COレーザ発振器21から出射されるレーザビーム22は、反射鏡23により鉛直下方に反射され、集光レンズ24を通して所定のビーム径になるように整形される。なお、集光レンズ24を通過したビームは、そのままガラス基板11の表面に照射されるが、場合によっては、ビーム減衰部としてのビーム遮蔽物35をビーム伝送経路上に配置することによりビームの形状を部分的に変形させることも行われる。いずれにせよ、レーザビーム22によって、ガラス基板11上に第1レーザビームによる第1ビーム照射領域が形成される。ガラス基板11上における第1ビーム照射領域(図5参照)がどの位置に形成されるのかは、反射鏡23の折り返し角度を振って位置調整される。 In this embodiment, two laser oscillators for heating the glass, that is, a CO 2 laser oscillator 21 having an output of 200 W and a CO 2 laser oscillator 25 having an output of 100 W are used. The laser beam 22 emitted from the CO 2 laser oscillator 21 is reflected vertically downward by the reflecting mirror 23 and shaped so as to have a predetermined beam diameter through the condenser lens 24. The beam that has passed through the condensing lens 24 is irradiated on the surface of the glass substrate 11 as it is, but depending on the case, the beam shape can be formed by arranging a beam shield 35 as a beam attenuator on the beam transmission path. Is also partially deformed. In any case, a first beam irradiation region by the first laser beam is formed on the glass substrate 11 by the laser beam 22. The position at which the first beam irradiation region (see FIG. 5) is formed on the glass substrate 11 is adjusted by changing the folding angle of the reflecting mirror 23.

図4においては、反射鏡23の折り返し角度が90°近くに設定されているが、この折り返し角度を約80°から110°にまで振って、同時に集光レンズ24の位置をアライメントすることで第1ビーム照射領域のY軸方向への位置調整が行われる。あるいは、反射鏡23と集光レンズ24との相対位置を固定する1つのユニットを組み上げ、そのユニットをY軸の移動方向に平行に移動させることによっても第1ビーム照射領域の位置調整が可能となる。第1ビーム照射領域の断面形状は円形または楕円形であり、本明細書および特許請求の範囲を通じてこれらを略円形と総称する。第1ビーム照射領域13はガラス基板11に局所的に加熱だけが発生し、溶融やクラックが発生しない程度の強さのレーザビームである。 In FIG. 4, the folding angle of the reflecting mirror 23 is set to be close to 90 °, but the folding angle is swung from about 80 ° to 110 ° and the position of the condenser lens 24 is aligned at the same time. Position adjustment in the Y-axis direction of the one-beam irradiation area is performed. Alternatively, it is possible to adjust the position of the first beam irradiation region by assembling one unit that fixes the relative position between the reflecting mirror 23 and the condenser lens 24 and moving the unit in parallel with the movement direction of the Y axis. Become. The cross-sectional shape of the first beam irradiation region is a circle or an ellipse, and these are collectively referred to as a substantially circle throughout the specification and claims. The first beam irradiation region 13 is a laser beam having such an intensity that only the glass substrate 11 is locally heated and no melting or cracking occurs.

COレーザ発振器25から出射されるレーザビーム26は、ビームエキスパンダ27を経由して、反射鏡28により鉛直下方に反射される。ビーム径φ4mmのレーザビーム26がビームエキスパンダ27を通過することでビーム径が約4倍に拡大され、φ16mmのビームとなる。拡大されたビームは、回折光学素子または平凸シリンドリカルレンズのようなビーム整形手段29を通過することで、細長いビームに整形され、ガラス基板11上で第2のレーザビームによる第2ビーム照射領域を形成する。 A laser beam 26 emitted from the CO 2 laser oscillator 25 is reflected vertically downward by a reflecting mirror 28 via a beam expander 27. When the laser beam 26 having a beam diameter of φ4 mm passes through the beam expander 27, the beam diameter is expanded by a factor of about 4 to become a beam having a φ16 mm. The expanded beam passes through a beam shaping means 29 such as a diffractive optical element or a planoconvex cylindrical lens, and is shaped into an elongated beam. A second beam irradiation area by the second laser beam is formed on the glass substrate 11. Form.

この結果、ガラス基板11の加熱はCOレーザ発振器21からの第1のレーザビームおよびCOレーザ発振器25からの第2のレーザビームで行われる。この場合、第1のレーザビームによって形成される第1レーザ照射領域に与えるレーザパワーは、第2のレーザビームによって形成される第2レーザ照射領域に与えるレーザパワーよりも大きく、また、第1のレーザビームは第2のレーザビームに対し割断予定線に沿った方向の前方に位置する所定のビーム径を有するビームに、第2のレーザビームはビームエキスパンダ27およびビーム整形手段29により割断予定線に沿った方向が直角方向よりも細長い形状のビームに整形されている。 As a result, the glass substrate 11 is heated by the first laser beam from the CO 2 laser oscillator 21 and the second laser beam from the CO 2 laser oscillator 25. In this case, the laser power applied to the first laser irradiation region formed by the first laser beam is greater than the laser power applied to the second laser irradiation region formed by the second laser beam, and the first The laser beam is a beam having a predetermined beam diameter located in front of the second laser beam in the direction along the cutting line, and the second laser beam is cut by the beam expander 27 and the beam shaping unit 29. The beam is shaped into a beam having a shape that is longer than that of the right angle direction.

第2のレーザビームによる第2ビーム照射領域の後方には、冷却装置30が設置される。冷却装置30としては、2筒管式の冷却ノズルを使用し、内円筒管から水を、外円筒管から気体を噴射させる。水と気体の混合媒体がガラスに向かって噴射されることにより、ガラス基板11上に冷却点が形成される。第1のレーザビームの前方には初亀裂形成装置31が設けられる。初亀裂形成装置31は下端部にダイヤモンドカッタを備え、そのダイヤモンドカッタを上下に動かす昇降機構を有している。昇降機構とY軸駆動用のY駆動用サーボモータ33との連動により、ガラス基板11の端部に初亀裂を形成することができる。 A cooling device 30 is installed behind the second beam irradiation region by the second laser beam. As the cooling device 30, a two-tube type cooling nozzle is used, and water is injected from the inner cylindrical tube and gas is injected from the outer cylindrical tube. A cooling point is formed on the glass substrate 11 by spraying the mixed medium of water and gas toward the glass. An initial crack forming device 31 is provided in front of the first laser beam. The initial crack forming apparatus 31 includes a diamond cutter at a lower end portion, and has an elevating mechanism that moves the diamond cutter up and down. An initial crack can be formed at the end of the glass substrate 11 by interlocking with the lifting mechanism and the Y-drive servomotor 33 for Y-axis drive.

冷却装置30の後方には、気体噴射装置34が設置される。気体噴射装置34はたとえば直径3mm口径の気体噴射ノズルを有し、気体噴射ノズルはテーブルの表面に対して65度〜90度の範囲で90度未満の角度θ1を有して前記テーブルの表面に対して斜め方向から気体流を噴射するように形成されている。なお、後述するように、気体噴射装置34を省略して、冷却装置30に冷却と気体噴射の2つの機能を持たせてもよい。 A gas injection device 34 is installed behind the cooling device 30. The gas injection device 34 has, for example, a gas injection nozzle having a diameter of 3 mm, and the gas injection nozzle has an angle θ1 of less than 90 degrees in the range of 65 degrees to 90 degrees with respect to the table surface, and is on the surface of the table. On the other hand, it is formed so as to inject a gas flow from an oblique direction. As will be described later, the gas injection device 34 may be omitted, and the cooling device 30 may have two functions of cooling and gas injection.

なお、本実施例においては、2台のCOレーザを使用しているが、1台のCOレーザのみを使用し、ビーム伝送経路上にビームスプリッタを配置して、2経路に分かれるビーム伝送を行ってもよい。この場合に、ビームスプリッタによるエネルギーの分配率は、前方を照射する第1のレーザビーム側に50%以上のエネルギーを分配し、後方を照射する第2のレーザビーム側には50%未満のエネルギーが分配されるように構成して、第1のレーザビームによるレーザパワーを第2のレーザビームによるレーザパワーよりも大きくすることが好ましい。 In this embodiment, two CO 2 lasers are used. However, only one CO 2 laser is used, a beam splitter is arranged on the beam transmission path, and beam transmission is divided into two paths. May be performed. In this case, the energy distribution rate by the beam splitter is such that energy of 50% or more is distributed to the first laser beam side that irradiates the front side, and energy that is less than 50% is applied to the second laser beam side that irradiates the rear side. Is preferably distributed so that the laser power of the first laser beam is larger than the laser power of the second laser beam.

本実施形態に係る脆性材料の割断方法の基本原理は、図5(a)に示すように、ガラス基板11の割断予定線12に沿って、割断の前方から第1ビーム照射領域13、第2ビーム照射領域14および冷却点15を順に配置することである。
第1ビーム照射領域13はガラス基板11の割断の最前部を予熱し、その位置を後続する第2ビーム照射領域14により加熱して割断開始直前の状態にする。図5(b)はこのときのガラス基板11表面における温度プロファイルである。すなわち、第1ビーム照射領域13による温度プロファイル131に第2ビーム照射領域14による温度プロファイル141が重畳し、ガラス基板11の表面における第2ビーム照射領域14が照射された位置が割断開始直前の高温に加熱される。この加熱による熱はガラス基板11の厚さ方向に熱伝導する。
As shown in FIG. 5 (a), the basic principle of the brittle material cleaving method according to the present embodiment is that the first beam irradiation region 13 and the second one from the front of the cleaving along the cleaving line 12 of the glass substrate 11. The beam irradiation region 14 and the cooling point 15 are arranged in order.
The first beam irradiation region 13 preheats the forefront part of the cleaving of the glass substrate 11 and heats the position by the subsequent second beam irradiation region 14 to a state immediately before the cleaving starts. FIG. 5B is a temperature profile on the surface of the glass substrate 11 at this time. That is, the temperature profile 141 by the second beam irradiation region 14 is superimposed on the temperature profile 131 by the first beam irradiation region 13, and the position irradiated with the second beam irradiation region 14 on the surface of the glass substrate 11 is a high temperature just before the start of cleaving. To be heated. The heat due to this heating is conducted in the thickness direction of the glass substrate 11.

第2ビーム照射領域14は第1ビーム照射領域13の後方に位置し、その断面形状はガラス基板11の割断予定線12に沿った方向に細長い形状に整形される。すなわち、第2ビーム照射領域14は図5(a)に示すようにガラス基板11の割断予定線12に沿った方向の長さaがその直角方向である幅方向の長さbよりも長い非円形のビームである。細長い非円形のビームにおける割断予定線12に沿った長さ方向の長さaの幅方向の長さbに対する比a/bは26〜30程度であることが好ましい。このような細長い非円形のビームは、前述したように、COレーザ25からのレーザビーム26をビームエキスパンダ27で所定の倍率の径に広げ、反射鏡28で所定方向に反射させた後、回折光学素子または平凸シリンドリカルレンズのようなビーム整形手段29に通過させて整形することにより生成される。第2ビーム照射領域14もガラス基板11に局所的に加熱だけが発生し、溶融やクラックが発生しない程度の強さのレーザビームである。 The second beam irradiation region 14 is located behind the first beam irradiation region 13, and the cross-sectional shape thereof is shaped into an elongated shape in a direction along the planned cutting line 12 of the glass substrate 11. That is, in the second beam irradiation region 14, as shown in FIG. 5A, the length a in the direction along the planned cutting line 12 of the glass substrate 11 is longer than the length b in the width direction, which is the perpendicular direction. It is a circular beam. The ratio a / b of the length a in the length direction along the planned cutting line 12 to the length b in the width direction of the elongated non-circular beam is preferably about 26 to 30. As described above, such an elongated non-circular beam is obtained by spreading the laser beam 26 from the CO 2 laser 25 to a predetermined magnification with the beam expander 27 and reflecting the laser beam 26 with a reflecting mirror 28 in a predetermined direction. It is generated by passing through a beam shaping means 29 such as a diffractive optical element or a planoconvex cylindrical lens and shaping it. The second beam irradiation region 14 is also a laser beam having such an intensity that only heating locally occurs on the glass substrate 11 and melting and cracks do not occur.

次に図4〜図6により動作を説明する。図6において、まず、ガラス基板11の割断予定線12の端部に初亀裂形成装置31により初亀裂16を形成する。この初亀裂16がガラス基板11の割断の出発位置である。次に、テーブル32上に載置されたガラス基板11をY軸駆動用のY駆動用サーボモータ33によりY方向に移動させて、ガラス基板11の割断予定線12の出発位置に相当する初亀裂16の方向からガラスの加熱を開始する。図5(a)に示したように、第1ビーム照射領域13、第2ビーム照射領域14および冷却点15の列の方向は一直線上に並んで配置されているので、割断予定線12の方向に一致して移動可能になっている。このとき、図5(c)のように、調整不足により、ガラス基板11の割断予定線12に対して第1ビーム照射領域13の中心位置と第2ビーム照射領域14の中心位置が微小値Δdだけずれていると、分割したガラス断面の面品質が劣化することがあるので、第1ビーム照射領域13の中心位置と第2ビーム照射領域14の中心位置が割断予定線12に対してずれないように正確に位置調整される方が好ましい。 Next, the operation will be described with reference to FIGS. In FIG. 6, first, the initial crack 16 is formed by the initial crack forming device 31 at the end of the planned cutting line 12 of the glass substrate 11. This initial crack 16 is the starting position for cleaving the glass substrate 11. Next, the glass substrate 11 placed on the table 32 is moved in the Y direction by the Y drive servomotor 33 for Y axis drive, and an initial crack corresponding to the starting position of the planned cutting line 12 of the glass substrate 11 is obtained. Heating of the glass is started from 16 directions. As shown in FIG. 5A, the direction of the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14, and the cooling point 15 is arranged in a straight line. It can be moved to match. At this time, as shown in FIG. 5C, due to insufficient adjustment, the center position of the first beam irradiation region 13 and the center position of the second beam irradiation region 14 with respect to the planned cutting line 12 of the glass substrate 11 are minute values Δd. Since the surface quality of the divided glass cross section may be deteriorated if it is shifted by only a distance, the center position of the first beam irradiation region 13 and the center position of the second beam irradiation region 14 are not shifted from the planned cutting line 12. It is preferable that the position is accurately adjusted.

次に、ガラス基板11に形成された初亀裂16の位置と第1ビーム照射領域13、第2ビーム照射領域14および冷却点15の列の方向が一致した状態から第1のレーザビームおよび第2のレーザビームを放射させながら冷却装置30から冷媒を噴射させ、テーブル32上に載置されたガラス基板11をY駆動用サーボモータ33により+Y方向に移動させると、テーブル32上に載置されたガラス基板11の割断予定線12に沿って第1ビーム照射領域13、第2ビーム照射領域14および冷媒による冷却点15の列が相対的に移動し割断作用が開始する。 Next, from the state in which the position of the initial crack 16 formed in the glass substrate 11 and the direction of the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14, and the column of the cooling point 15 coincide, When the glass substrate 11 placed on the table 32 is moved in the + Y direction by the Y drive servomotor 33 while the laser beam is emitted, the coolant is ejected from the cooling device 30 and placed on the table 32. The first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14, and the row of cooling points 15 due to the refrigerant move relatively along the planned cutting line 12 of the glass substrate 11, and the cutting action starts.

略円形の第1ビーム照射領域13で予熱され、細長い第2ビーム照射領域14で加熱された状態のガラス基板11に冷却装置30から冷媒が噴射されると、図6に示すように、冷却点直下で初亀裂16から拡大した亀裂がガラス基板11の深さ方向に進行し、その亀裂がガラス基板11と第1ビーム照射領域13、第2ビーム照射領域14および冷却点15の列のX方向への相対移動に従ってさらにガラス基板11の割断予定線12に沿って進行する。この結果、ガラス基板11の全板厚に亘って割断面17が発生する。このとき、気体噴射装置34は第1のレーザビームによる略円形の第1ビーム照射領域13、第2のレーザビームによる細長い照射領域14および冷却装置30と連動してガラス基板11に対して相対的に移動するが、ガラス基板11の終端部位に移動するまでの間は、空気噴射装置34は、気体流を噴射していない。 When the coolant is jetted from the cooling device 30 onto the glass substrate 11 preheated in the substantially circular first beam irradiation region 13 and heated in the elongated second beam irradiation region 14, as shown in FIG. A crack expanded directly from the initial crack 16 immediately below proceeds in the depth direction of the glass substrate 11, and the crack is the X direction of the row of the glass substrate 11, the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14, and the cooling point 15. In accordance with the relative movement, the glass substrate 11 further proceeds along the planned cutting line 12. As a result, a split section 17 is generated over the entire thickness of the glass substrate 11. At this time, the gas jetting device 34 is relative to the glass substrate 11 in conjunction with the substantially circular first beam irradiation region 13 by the first laser beam, the elongated irradiation region 14 by the second laser beam, and the cooling device 30. However, the air injection device 34 does not inject the gas flow until it moves to the terminal portion of the glass substrate 11.

COレーザを用いた本発明の実施例においては、進行方向の前方に照射される第1のレーザビームによって供給される熱エネルギーがガラス基板11の裏面まで伝播することによって、フルボディ割断をするためのエネルギー源として活用されている。そのようなフルボディ割断が行われるためには、ガラス基板11の表面で吸収された熱エネルギーが、ある程度ガラス基板11内で均等に熱拡散することが必要となる。ここで、割断予定線12に沿って、冷却点15と第1ビーム照射領域13との距離をLとし、ガラス基板11とレーザビームの相対的な移動速度をVとし、第1ビーム照射領域13が冷却装置30による冷却点の位置まで移動するのにかかる移動時間をτとすると、L=V・τの関係が成り立つ。 In the embodiment of the present invention using the CO 2 laser, the thermal energy supplied by the first laser beam irradiated forward in the traveling direction propagates to the back surface of the glass substrate 11, thereby cutting the full body. It is used as an energy source. In order to perform such full body cleaving, it is necessary that the thermal energy absorbed on the surface of the glass substrate 11 is thermally diffused evenly in the glass substrate 11 to some extent. Here, along the planned cutting line 12, the distance between the cooling point 15 and the first beam irradiation region 13 is L, the relative moving speed of the glass substrate 11 and the laser beam is V, and the first beam irradiation region 13 is. If the movement time taken to move to the position of the cooling point by the cooling device 30 is τ, the relationship L = V · τ holds.

ところで、ガラス基板11の表と裏との温度が概ね同じになるには、200から300msecの時間が必要である。つまり、ガラスの移動速度が180mm/sであれば、200msecの経過時間には36mm、300msecの経過時間には54mmの距離を移動する。したがって、冷却点と第1のレーザビームの照射領域との間の距離Lとしては、少なくとも36mm、望ましくは54mm以上の距離を設ける必要がある。 By the way, in order for the temperature of the front and back of the glass substrate 11 to become substantially the same, a time of 200 to 300 msec is required. In other words, if the moving speed of the glass is 180 mm / s, the distance is moved by 36 mm for an elapsed time of 200 msec and 54 mm for an elapsed time of 300 msec. Therefore, the distance L between the cooling point and the irradiation region of the first laser beam needs to be at least 36 mm, desirably 54 mm or more.

冷却点15の直下で初亀裂16から拡大した亀裂はガラス基板11の深さ方向に進行するので、ガラス基板11の沿面方向に作用する引張り応力に不均衡を生じることがなく、割断面17が割断予定線12に対して湾曲することはない。一方、初亀裂16とは反対側の割断予定線12上の端部においては、ガラスをフルボディ割断するのに十分な引張り応力が失われてしまうため、フルボディの割断面17が反対側の端部に近づくと割断は停止する。このとき、図7に示すように、ガラス基板11の端部に割断面17が生じていない切り残し領域18が残る。この領域18には割断面17は生じないが、表面には亀裂溝19が形成される。 Since the crack expanded from the initial crack 16 immediately below the cooling point 15 proceeds in the depth direction of the glass substrate 11, there is no imbalance in tensile stress acting in the creeping direction of the glass substrate 11, so It does not curve with respect to the splitting line 12. On the other hand, at the end portion on the planned fracture line 12 on the side opposite to the initial crack 16, the tensile stress sufficient for full-body breaking of the glass is lost. The cleaving stops when approaching the edge. At this time, as shown in FIG. 7, an uncut region 18 in which the fractured surface 17 is not generated remains at the end of the glass substrate 11. In this region 18, the split section 17 does not occur, but a crack groove 19 is formed on the surface.

ガラス基板11の端部に割断面17が生じていない領域18が残るとフルボディ割断することはできないので、ガラス基板11を完全に割断するには表面の亀裂溝19に沿ってブレイクしなければならないが、本実施例においては、図4、図6に示すように気体噴射装置34を使用して、この切り残しをブレイクする。図6においては、割断予定線に並んだ順番として、第1ビーム照射領域13、細長い照射領域14、冷却装置30、気体噴射装置34の順に配置されているが、冷却装置30と気体噴射装置34との配置の順番を入れ替えて配置してもよい。前述したように気体噴射装置34はガラス基板11の上では気体流を排出しないため、冷却装置30の冷却作用は阻害されず、ガラス割断は正常に行われるためである。 Since the full body cannot be cleaved when the region 18 where the fractured surface 17 does not occur is left at the end of the glass substrate 11, the glass substrate 11 must be broken along the crack groove 19 on the surface in order to cleave it completely. However, in this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 6, this uncut portion is broken using the gas injection device 34. In FIG. 6, the first beam irradiation region 13, the elongated irradiation region 14, the cooling device 30, and the gas injection device 34 are arranged in this order as arranged in the planned cutting line, but the cooling device 30 and the gas injection device 34 are arranged. The arrangement order of and may be changed. As described above, since the gas injection device 34 does not discharge the gas flow on the glass substrate 11, the cooling action of the cooling device 30 is not hindered, and the glass breaking is performed normally.

図8、図9は気体噴射装置34を使用してガラス基板11の切り残しを完全にフルボディ割断する原理を説明する概念的斜視図である。略円形の第1ビーム照射領域13、細長い照射領域14および冷却装置30とガラス基板11との相対的な移動によりフルボディの割断面17が進行し、冷却装置30がガラス基板11の初亀裂16とは反対側の割断予定線12上の端部を越えると、前述したように割断面17の進行が停止し割断面17が生じていない切り残し領域18が残る。そこで図8、図9に示すように、この切り残し領域18に向かって気体噴射装置34のノズル341から瞬間的に強い気体流を噴射させる。気体流を噴射させる具体的なプロセスとしては、図示されていないエアコンプレッサに接続した配管を通じて、圧縮空気を気体噴射装置34に供給し、その配管の途中に設けられた電磁弁の弁を開閉することによって圧縮された空気を噴射する。噴射する気体は、窒素ガス、二酸化炭素等でも良いが、特にドライエアが好ましい。 FIGS. 8 and 9 are conceptual perspective views for explaining the principle of completely cutting off the uncut portion of the glass substrate 11 using the gas injection device 34. Due to the relative movement of the substantially circular first beam irradiation region 13, the elongated irradiation region 14, and the cooling device 30 and the glass substrate 11, the full-body split section 17 proceeds, and the cooling device 30 causes the initial crack 16 of the glass substrate 11. If the end portion on the planned cutting line 12 on the opposite side is exceeded, the progress of the split section 17 is stopped as described above, and the uncut region 18 where the split section 17 is not generated remains. Therefore, as shown in FIGS. 8 and 9, a strong gas flow is instantaneously injected from the nozzle 341 of the gas injection device 34 toward the uncut region 18. As a specific process for injecting the gas flow, compressed air is supplied to the gas injection device 34 through a pipe connected to an air compressor (not shown), and a solenoid valve provided in the middle of the pipe is opened and closed. To inject compressed air. The gas to be injected may be nitrogen gas, carbon dioxide or the like, but dry air is particularly preferable.

気体噴射装置34のノズル341は、割断予定線の前方に対して前傾する角度になるように斜めに取り付けられている。すなわち、ノズル341はテーブル32の面に対して望ましくは65度〜90度の範囲で90度未満の角度θを有するようにテーブル32の面に対して斜め方向から気体流を噴射するように傾斜させて形成されている。ノズル341からたとえば6気圧程度の気体流を0.5秒間噴射させると、気体流36の一部がガラス基板11の裏側に侵入してガラス基板11の切り残し領域18を含む端部を矢印B方向に上方に持ち上げられるので、切り残し領域18は気体流36のパワーによって割断面17が延長して分割されてガラス基板11は端部に至るまで完全にフルボディ割断される。すなわち、気体流を噴射することにより、割断予定線に沿ったガラス基板11の終端部位とテーブル32との間に気流が入り込み、隙間が発生して、ガラス基板11の終端部位に浮力が生じ、ガラス基板11が反るために、非接触で分割することができる。ノズル341から噴射させる気体流はその圧力が5気圧〜10気圧程度、噴射時間は0.5秒以下であることが好ましい。 The nozzle 341 of the gas injection device 34 is attached obliquely so as to have an angle inclined forward with respect to the front of the planned cutting line. That is, the nozzle 341 jets a gas flow from an oblique direction with respect to the surface of the table 32 so that the nozzle 341 preferably has an angle θ 1 of less than 90 degrees in the range of 65 to 90 degrees. It is formed to be inclined. When a gas flow of, for example, about 6 atmospheres is ejected from the nozzle 341 for 0.5 seconds, a part of the gas flow 36 enters the back side of the glass substrate 11 and the end including the uncut region 18 of the glass substrate 11 is indicated by an arrow B. Since it is lifted upward in the direction, the uncut region 18 is divided by extending the split section 17 by the power of the gas flow 36, and the glass substrate 11 is completely broken up to the end. That is, by injecting a gas flow, an air current enters between the end portion of the glass substrate 11 along the planned cutting line and the table 32, a gap is generated, and buoyancy is generated at the end portion of the glass substrate 11, Since the glass substrate 11 is warped, it can be divided without contact. The gas flow injected from the nozzle 341 preferably has a pressure of about 5 to 10 atmospheres and an injection time of 0.5 seconds or less.

なお、以上の説明においては、ガラス基板11が移動する。つまり、X−Y駆動装置によりテーブル32をガラス基板11の割断予定線12方向に移動させる場合について説明した。しかし、テーブル32を固定してガラス基板11を移動させずに、第1ビーム照射領域13、第2ビーム照射領域14および冷却点15の一組をガラス基板11の割断予定線12方向に移動させてもよい。要は、テーブル32に載置されたガラス基板11と第1ビーム照射領域13、第2ビーム照射領域14および冷却点15の組とをガラス基板11の割断予定線12方向に相対的に移動させればよい。 In the above description, the glass substrate 11 moves. That is, the case where the table 32 is moved in the direction of the planned cutting line 12 of the glass substrate 11 by the XY driving device has been described. However, without fixing the table 32 and moving the glass substrate 11, a set of the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14, and the cooling point 15 is moved in the direction of the planned cutting line 12 of the glass substrate 11. May be. In short, the glass substrate 11 placed on the table 32 and the set of the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14, and the cooling point 15 are relatively moved in the direction of the planned cutting line 12 of the glass substrate 11. Just do it.

実施例1においては、ガラス基板11の切り残し領域18に気体噴射装置34から気体流を吹き付けることによりガラス基板11を端部に至るまで完全にフルボディ割断する実施例を説明した。この実施例において、フルボディ割断した直後に気体噴射装置34からの気体流を停止すると、気体流36で持ち上げられたガラス基板11の切り残し領域18を含む端部がテーブル32上に落下するように、元の位置に戻って、割断面17および割断された切り残し領域18の割断面が損傷することがある。実施例2はこの問題を解決する実施例である。 In the first embodiment, the embodiment in which the glass substrate 11 is completely broken up to the end by blowing the gas flow from the gas injection device 34 to the uncut region 18 of the glass substrate 11 has been described. In this embodiment, when the gas flow from the gas injection device 34 is stopped immediately after full body cleaving, the end including the uncut region 18 of the glass substrate 11 lifted by the gas flow 36 falls on the table 32. Further, returning to the original position, the fractured surface 17 and the fractured surface of the cleaved uncut region 18 may be damaged. The second embodiment is an embodiment that solves this problem.

本実施例において、割断のプロセスが実施例1と同一である部分は説明を省略する。すなわち、略円形の第1ビーム照射領域13、細長い照射領域14および冷却装置30とガラス基板11との相対的な移動によりガラス基板11にフルボディの割断面17を進行させ、冷却装置30がガラス基板11の初亀裂16とは反対側の割断予定線12上の端部を越えたときに割断面17の進行が停止して図7で説明した割断面17が生じていない切り残し領域18が残った状態に加工するまでのプロセスは実施例1と同一である。 In the present embodiment, the description of the part where the cleaving process is the same as that in the first embodiment will be omitted. That is, the first circular beam irradiation region 13, the long and narrow irradiation region 14, and the relative movement of the cooling device 30 and the glass substrate 11 cause the full-body split section 17 to advance in the glass substrate 11. The progress of the split section 17 stops when the end portion on the planned split line 12 on the side opposite to the initial crack 16 of the substrate 11 is stopped, and the uncut region 18 where the split section 17 described with reference to FIG. The process until the remaining state is processed is the same as that in the first embodiment.

図10に示すように、気体噴射装置34の両側に設けられた一対の吸盤37、38は、ガラス基板11の表面に接触しないように、数ミリ程度、好ましくは2〜3mm程度に離れた上方に設置されている。切り残し領域18が形成された後に、割断予定線の両側にある一対の吸盤37、38は、ガラス基板11の終端部位の位置に位置決めされて、その位置でテーブル(図示省略)は移動を停止する。テーブルが停止した状態で、吸盤37、38は一旦下降し、ガラス基板11と接触する。接触した状態では、吸盤37、38の内側の空気が押し出され、気圧の低い部分ができるため、吸盤37、38はガラス基板11に吸着する。その後、吸盤37、38を基の高さまで数ミリ上昇させると、ガラス基板11の切り残し領域18を含む終端部位が上方に持ち上げられる。 As shown in FIG. 10, the pair of suction cups 37 and 38 provided on both sides of the gas injection device 34 are separated by about several millimeters, preferably about 2 to 3 mm, so as not to contact the surface of the glass substrate 11. Is installed. After the uncut region 18 is formed, the pair of suction cups 37 and 38 on both sides of the planned cutting line are positioned at the position of the terminal portion of the glass substrate 11, and the table (not shown) stops moving at that position. To do. With the table stopped, the suction cups 37 and 38 are once lowered and come into contact with the glass substrate 11. In the contacted state, the air inside the suction cups 37 and 38 is pushed out and a portion having a low atmospheric pressure is formed, so that the suction cups 37 and 38 are adsorbed to the glass substrate 11. Thereafter, when the suction cups 37 and 38 are raised to the base height by several millimeters, the terminal portion including the uncut region 18 of the glass substrate 11 is lifted upward.

テーブル(図示省略)からわずかに浮かせた状態で切り残し領域18に向かって気体噴射装置34から瞬間的に強い気体流を噴射する。この結果、実施例1と同様に、切り残し領域18は気体流36の風圧によって割断面17が延長して分割されてガラス基板11は端部に至るまで完全にフルボディ割断される。このとき、フルボディ割断した直後に気体噴射装置34からの気体流を停止して、ブレイクのための気体流の噴射を停止しても、ガラス基板11の端部は吸盤37、38で上方に持ち上げられているので、テーブルに落下することはなく、割断面17および割断された切り残し領域18の割断面の損傷を防止することができる。その後、吸盤37、38で上方に持ち上げているガラス基板11を吸盤37、38ごと徐々に降ろし、ガラス基板11がテーブル上に戻ったときに吸盤37、38を取り外せばテーブル上にフルボディ割断されたガラス基板11が残り、ガラス基板11のフルボディ割断は終了する。 A strong gas flow is instantaneously injected from the gas injection device 34 toward the uncut region 18 while being slightly lifted from a table (not shown). As a result, as in the first embodiment, the uncut region 18 is divided by extending the split section 17 by the wind pressure of the gas flow 36, and the glass substrate 11 is completely broken up to the end. At this time, even if the gas flow from the gas injection device 34 is stopped immediately after the full body breakage and the injection of the gas flow for the break is stopped, the end of the glass substrate 11 is moved upward by the suction cups 37 and 38. Since it is lifted, it does not fall on the table, and it is possible to prevent damage to the cut section 17 and the cut section of the cleaved uncut region 18. Thereafter, the glass substrate 11 lifted upward by the suction cups 37, 38 is gradually lowered together with the suction cups 37, 38, and if the suction cups 37, 38 are removed when the glass substrate 11 returns to the table, the full body is cleaved on the table. The glass substrate 11 remains, and the full body cleaving of the glass substrate 11 is completed.

本実施例は、割断面17および割断された切り残し領域18の割断面が損傷するのを防止する他の実施例である。本実施例においても、割断のプロセスが実施例1と同一である部分は説明を省略する。すなわち、略円形の第1ビーム照射領域13、細長い照射領域14および冷却装置30とガラス基板11との相対的な移動によりガラス基板11にフルボディの割断面17を進行させ、冷却装置30がガラス基板11の初亀裂16とは反対側の割断予定線12上の端部を越えたときに割断面17の進行が停止して図7で説明した割断面17が生じていない切り残し領域18が残った状態に加工するまでは実施例1および実施例2と同一であるので説明を省略する。 This embodiment is another embodiment for preventing the fractured surface 17 and the fractured surface of the cleaved uncut region 18 from being damaged. Also in the present embodiment, the description of the parts where the cleaving process is the same as that in the first embodiment will be omitted. That is, the first circular beam irradiation region 13, the long and narrow irradiation region 14, and the relative movement of the cooling device 30 and the glass substrate 11 cause the full-body split section 17 to advance in the glass substrate 11. The progress of the split section 17 stops when the end portion on the planned split line 12 on the side opposite to the initial crack 16 of the substrate 11 is stopped, and the uncut region 18 where the split section 17 described with reference to FIG. Since it is the same as Example 1 and Example 2 until it processes to the remaining state, description is abbreviate | omitted.

図11において、実施例2と異なる点は、実施例2における吸盤37、38の代わりに静電吸着パッド41、42を使用した点である。静電吸着パッド41、42はクーロン力を用いた吸着システムで、実施例2と同様に静電吸着パッド41、42をガラス基板11の切り残し領域18を挟んでその両側に設け、電源(図示省略)から静電吸着パッド41、42の電極に電圧を印加するとガラス基板11の表面に逆電圧が誘導されて電極とガラス基板11との電位差によりクーロン力が発生して吸引支持されるものである。静電吸着パッド41、42による静電吸着はガラス基板11に対して局所的なストレスを与えることがなく、埃も発生しないクリーンな吸着をすることができる。この静電吸着パッド41、42としてはたとえば筑波精工株式会社製のソフトパームを使用することができる。この静電吸着パッド41、42もガラス基板11の上面から数ミリの高さに離れた位置に設置される。静電吸着パッド41、42でガラス基板11を吸着して持ち上げた以降の動作は実施例2と同様であるので説明を省略する。   In FIG. 11, the difference from the second embodiment is that electrostatic suction pads 41 and 42 are used instead of the suction cups 37 and 38 in the second embodiment. The electrostatic suction pads 41 and 42 are suction systems using Coulomb force. As in the second embodiment, the electrostatic suction pads 41 and 42 are provided on both sides of the uncut region 18 of the glass substrate 11 and a power source (illustrated). When a voltage is applied to the electrodes of the electrostatic suction pads 41 and 42, a reverse voltage is induced on the surface of the glass substrate 11, and a Coulomb force is generated by the potential difference between the electrode and the glass substrate 11 to be sucked and supported. is there. The electrostatic suction by the electrostatic suction pads 41 and 42 does not give local stress to the glass substrate 11 and can perform clean suction without generating dust. As the electrostatic adsorption pads 41 and 42, for example, soft palm manufactured by Tsukuba Seiko Co., Ltd. can be used. The electrostatic suction pads 41 and 42 are also installed at positions separated by several millimeters from the upper surface of the glass substrate 11. Since the operation after the glass substrate 11 is attracted and lifted by the electrostatic suction pads 41 and 42 is the same as that of the second embodiment, the description thereof is omitted.

本実施例によれば、実施例2に比較してガラス基板11に対して局所的なストレスを与えることがなく、埃も発生しないクリーンな吸着が可能であり、ガラス基板11自体および割断面の品質を一層向上させることができる。 According to the present embodiment, compared to the second embodiment, the glass substrate 11 is not subjected to local stress, and clean suction without generating dust is possible. Quality can be further improved.

本実施例は、割断面17および割断された切り残し領域18の割断面が損傷するのを防止する他の実施例である。本実施例においても共通部分の説明を一部省略する。すなわち、略円形の第1ビーム照射領域13、細長い照射領域14および冷却装置30とガラス基板11との相対的な移動によりガラス基板11にフルボディの割断面17を進行させ、冷却装置30がガラス基板11の初亀裂16とは反対側の割断予定線12上の端部を越えたときに割断面17の進行が停止して図7で説明した割断面17が生じていない切り残し領域18が残った状態に加工するまでは実施例1〜実施例3と同一であるので説明を省略する。 This embodiment is another embodiment for preventing the fractured surface 17 and the fractured surface of the cleaved uncut region 18 from being damaged. Also in this embodiment, a part of explanation of common parts is omitted. That is, the first circular beam irradiation region 13, the long and narrow irradiation region 14, and the relative movement of the cooling device 30 and the glass substrate 11 cause the full-body split section 17 to advance in the glass substrate 11. The progress of the split section 17 stops when the end portion on the planned split line 12 on the side opposite to the initial crack 16 of the substrate 11 is stopped, and the uncut region 18 where the split section 17 described with reference to FIG. Since it is the same as Example 1-Example 3 until it processes to the remaining state, description is abbreviate | omitted.

図12に示すように、実施例4においては、実施例2の吸盤37、38や実施例3の静電吸着パッド41、42を使用せずに、テーブル(図示省略)を貫通して下方から上方に出入り自在のピン44によりガラス基板11の切り残し領域18を含む端部を上方に持ち上げてテーブルから浮かせた状態で切り残し領域18に向かって気体噴射装置34から瞬間的に強い気体流を噴射する。略円形の第1ビーム照射領域13、細長い照射領域14および冷却装置30とガラス基板11との相対的な移動によりガラス基板11にフルボディの割断面17を進行させている状態では、ピン44は、ガラス基板11の裏面の下方にあってガラス基板11には接していない。冷却装置30がガラス基板11の初亀裂16とは反対側の割断予定線12上の端部を越えたとき、ピン44を矢印Cのように上方に押し上げるとピン44はテーブルを貫通してガラス基板11の切り残し領域18を含む端部を上方に持ち上げてテーブルから浮かせた状態にし、この状態で切り残し領域18に向かって気体噴射装置34から瞬間的に強い気体流を噴射する。この結果、実施例1〜実施例3と同様に、切り残し領域18は気体流36のパワーによって割断面17が延長して分割されてガラス基板11は端部に至るまで完全にフルボディ割断される。その後、ピン44を徐々に降ろし、ガラス基板11がテーブル上に戻してガラス基板11のフルボディ割断は終了する。 As shown in FIG. 12, in the fourth embodiment, without using the suction cups 37 and 38 of the second embodiment and the electrostatic suction pads 41 and 42 of the third embodiment, the table (not shown) is penetrated from below. The end including the uncut region 18 of the glass substrate 11 is lifted upward by a pin 44 that can freely enter and exit, and a strong gas flow is instantaneously applied from the gas injection device 34 toward the uncut region 18 in a state where it is floated from the table. Spray. In a state where the full-body split section 17 is advanced to the glass substrate 11 by the relative movement between the substantially circular first beam irradiation region 13, the elongated irradiation region 14 and the cooling device 30 and the glass substrate 11, the pin 44 is It is below the back surface of the glass substrate 11 and is not in contact with the glass substrate 11. When the cooling device 30 passes over the end portion on the cutting line 12 opposite to the initial crack 16 of the glass substrate 11, when the pin 44 is pushed upward as indicated by an arrow C, the pin 44 penetrates the table and passes through the glass. The end including the uncut region 18 of the substrate 11 is lifted upward to be lifted from the table, and in this state, a strong gas flow is instantaneously injected from the gas injection device 34 toward the uncut region 18. As a result, as in the first to third embodiments, the uncut region 18 is divided by the split section 17 being extended by the power of the gas flow 36, and the glass substrate 11 is completely broken up to the end. The Thereafter, the pins 44 are gradually lowered, the glass substrate 11 returns to the table, and the full body cleaving of the glass substrate 11 is completed.

実施例1〜実施例4においては、ガラス基板11の切り残し領域18に気体噴射装置34から気体流を吹き付けることによりガラス基板11を端部に至るまで完全にフルボディ割断したが、本実施例は、気体噴射装置34を使用せずに冷却装置30から噴射される気体流を使用する実施例である。また、本実施例5は、割断面17および割断された切り残し領域18の割断面が損傷するのを防止できる他の実施例である。 In Example 1 to Example 4, the glass substrate 11 was completely broken up to the end by blowing a gas flow from the gas injection device 34 to the uncut region 18 of the glass substrate 11, but this example These are the Example which uses the gas flow injected from the cooling device 30 without using the gas injection apparatus 34. FIG. The fifth embodiment is another embodiment that can prevent the fractured surface 17 and the fractured surface of the cleaved uncut region 18 from being damaged.

本実施例においては、図13に示すように、実施例1〜実施例4で使用した気体噴射装置34を使用せずに冷却装置30における気体流を使用する。すなわち、冷却装置30の噴射ノズル301は、割断予定線の前方向に対して前傾姿勢になるように、テーブル32の面に対して65度〜90度の範囲で90度未満の角度θ2を有するように傾けて、一定の角度θ2で固定設置される。冷却装置30は、ガラス基板11の上で移動している最中は、液体と気体が混合した冷媒を噴出してガラスの表面を冷却する役割を果たし、ガラス基板11の終端部分を超えた位置に至ると、ガラス基板11とテーブル32との隙間に気体を吹き込む役割を果たす。つまり、冷却装置30が気体噴射装置34の役割を兼用している。 In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the gas flow in the cooling device 30 is used without using the gas injection device 34 used in the first to fourth embodiments. That is, the injection nozzle 301 of the cooling device 30 has an angle θ2 of less than 90 degrees within a range of 65 degrees to 90 degrees with respect to the surface of the table 32 so as to be inclined forward with respect to the front direction of the cutting line. It is tilted so as to have a fixed angle θ2. While moving on the glass substrate 11, the cooling device 30 plays a role of cooling the surface of the glass by ejecting a refrigerant in which a liquid and a gas are mixed, and a position beyond the terminal portion of the glass substrate 11. In this case, it plays a role of blowing gas into the gap between the glass substrate 11 and the table 32. That is, the cooling device 30 also serves as the gas injection device 34.

動作の説明としては、冷却装置30がガラス基板11の終端部分から外れた位置になると、冷却装置30からの水の噴射を停止して気体流45のみを噴射する。液体の噴射を止めて気体流45のみを噴射することで、ガラスの裏面に混入される液体の量が低減され、ガラス基板11の裏面とテーブル32とが馴染んで密着するのを予防する効果がある。水の噴射を停止するために、冷却装置30へ接続される水配管は電磁弁によって遮断されるが、それと同時に、気体流45を噴射する気体の圧力を上昇(例えば、5気圧から8気圧に)させることが好ましい。圧力の上昇に伴って気体流45の突出圧力が増加することで浮力の増加、すなわち、気体流45の一部がガラス基板11の裏側に侵入してガラス基板11の切り残し領域18を含む端部を矢印B方向に上方に持ち上げる浮力を増加させることができる。切り残し領域18は気体流45のパワーによって割断面17が延長して分割されてガラス基板11は端部に至るまで完全にフルボディ割断される。ガラス基板11の切り残し領域18を含む端部が持ち上げられる高さdはガラス基板11の板厚より小さくてよい。本実施例においても、気体流はその圧力が5気圧〜10気圧程度、噴射時間は0.5秒以下であることが好ましい。 As an explanation of the operation, when the cooling device 30 is at a position deviated from the end portion of the glass substrate 11, the injection of water from the cooling device 30 is stopped and only the gas flow 45 is injected. By stopping the injection of the liquid and injecting only the gas flow 45, the amount of the liquid mixed into the back surface of the glass is reduced, and the effect of preventing the back surface of the glass substrate 11 and the table 32 from becoming familiar and closely contacting each other is achieved. is there. In order to stop the water injection, the water pipe connected to the cooling device 30 is shut off by the electromagnetic valve. At the same time, the pressure of the gas for injecting the gas flow 45 is increased (for example, from 5 atm to 8 atm). ). As the pressure rises, the protrusion pressure of the gas flow 45 increases to increase buoyancy, that is, a part of the gas flow 45 enters the back side of the glass substrate 11 and includes the uncut region 18 of the glass substrate 11. The buoyancy that lifts the part upward in the direction of arrow B can be increased. The uncut region 18 is divided by the split section 17 being extended by the power of the gas flow 45, and the glass substrate 11 is completely cut into the full body until reaching the end. The height d at which the end including the uncut region 18 of the glass substrate 11 is lifted may be smaller than the thickness of the glass substrate 11. Also in the present embodiment, the gas flow preferably has a pressure of about 5 to 10 atmospheres and an injection time of 0.5 seconds or less.

本実施例5においては、噴射ノズル301を含む冷却装置30を固定角度で設置しているが、設置角度を可変制御してもよい。そのためには、冷却装置30を傾ける角度制御装置、噴射ノズル301からの水の噴射を停止および噴射させる気体流の制御装置が必要となる。たとえば冷却装置30を傾ける制御系は冷却装置30をテーブル32の面に対して平行な軸を中心に冷却装置30を回転させる制御系を設ければよい。また、噴射ノズル301から噴射させる水流および気体流の制御は、水流および気体流を噴射させるためのポンプや、水流および気体流の噴射量を制御する制御弁などの駆動系を電気的に制御すればよい。 In the fifth embodiment, the cooling device 30 including the injection nozzle 301 is installed at a fixed angle, but the installation angle may be variably controlled. For this purpose, an angle control device for inclining the cooling device 30 and a gas flow control device for stopping and injecting water from the injection nozzle 301 are required. For example, a control system for tilting the cooling device 30 may be provided with a control system for rotating the cooling device 30 about an axis parallel to the surface of the table 32. Control of the water flow and gas flow injected from the injection nozzle 301 is performed by electrically controlling a drive system such as a pump for injecting the water flow and gas flow and a control valve for controlling the injection amount of the water flow and gas flow. That's fine.

なお、本実施例5において、実施例2で説明した吸盤37、38、実施例3で説明した静電吸着パッド41、42および実施例4で説明したピン44のいずれかを併用することもできる。 In the fifth embodiment, any one of the suction cups 37 and 38 described in the second embodiment, the electrostatic suction pads 41 and 42 described in the third embodiment, and the pin 44 described in the fourth embodiment can be used in combination. .

本発明による脆性材料の割断方法および脆性材料分割装置は、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をフルボディ割断するのに好適である。 The brittle material cleaving method and brittle material dividing apparatus according to the present invention are suitable for cleaving glass used in flat panel displays such as liquid crystal displays and plasma displays, and full-body cleaving of various brittle materials such as quartz, ceramics, and semiconductors. It is.

レーザ割断方法の熱応力発生原理を説明するための、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における半径方向応力成分σと接線方向応力成分σの変化を示す特性図Characteristic diagram showing changes in radial stress component σ x and tangential stress component σ y when there is a temperature rise in the Gaussian distribution centered at the origin for explaining the principle of thermal stress generation in the laser cleaving method 従来のガラスのレーザ割断方法を説明する概念的斜視図で、(a)は表面スクライブ、(b)はフルカットの場合の模式図It is a conceptual perspective view explaining the conventional laser cleaving method of glass, (a) is a surface scribe, (b) is a schematic diagram in the case of full cut 従来のガラスのレーザ割断方法におけるサイズ効果を説明する概念的斜視図で、(a)はガラス板の両側の割断幅が大きい場合、(b)はガラス板の片側の割断幅が小さい場合の図The conceptual perspective view explaining the size effect in the laser cleaving method of the conventional glass, (a) when the cleaving width on both sides of the glass plate is large, (b) is a diagram when the cleaving width on one side of the glass plate is small 本発明による脆性材料の割断装置の構成を示す概念図The conceptual diagram which shows the structure of the cleaving apparatus of a brittle material by this invention 本発明による脆性材料の割断方法の原理を説明するためのレーザビームの位置関係および温度特性を示す概念図で、(a)は第1のレーザビームの照射位置、第2のレーザビームの照射位置および冷却位置の相互の位置関係を示す概念的平面図、(b)は図1(a)における第1のレーザビームおよび第2のレーザビームによる加熱をガラス基板表面において重畳したときの温度プロファイルを示す図、(c)は図5(a)における第1のレーザビームおよび第2のレーザビームの位置ずれによる現象を説明する概念的平面図BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram showing the positional relationship and temperature characteristics of a laser beam for explaining the principle of a brittle material cleaving method according to the present invention, where (a) shows the irradiation position of a first laser beam and the irradiation position of a second laser beam. FIG. 2B is a conceptual plan view showing the positional relationship between the cooling positions and the cooling position. FIG. 1B shows a temperature profile when heating by the first laser beam and the second laser beam in FIG. The figure shown, (c) is a conceptual plan view for explaining the phenomenon due to the positional deviation of the first laser beam and the second laser beam in FIG. 5 (a) 本発明による脆性材料の割断方法の原理を説明するための主要部の概念的斜視図The conceptual perspective view of the principal part for demonstrating the principle of the cutting method of a brittle material by this invention 本発明による脆性材料の割断方法により割断されたガラス基板の割断面を説明する斜視図The perspective view explaining the broken cross section of the glass substrate cut | disconnected by the cleaving method of the brittle material by this invention 本発明の実施例1における脆性材料の割断方法の原理を説明する概念的斜視図The conceptual perspective view explaining the principle of the cleaving method of a brittle material in Example 1 of this invention 本発明の実施例1における脆性材料の割断方法の原理を説明する概念的側面図Conceptual side view for explaining the principle of a brittle material cleaving method in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例2における脆性材料の割断方法の原理を説明する概念的斜視図The conceptual perspective view explaining the principle of the cleaving method of the brittle material in Example 2 of this invention 本発明の実施例3における脆性材料の割断方法の原理を説明する概念的斜視図The conceptual perspective view explaining the principle of the cleaving method of the brittle material in Example 3 of this invention 本発明の実施例4における脆性材料の割断方法の原理を説明する概念的斜視図The conceptual perspective view explaining the principle of the cleaving method of the brittle material in Example 4 of this invention 本発明の実施例5における脆性材料の割断方法の原理を説明する概念的側面図Conceptual side view for explaining the principle of a brittle material cleaving method in Embodiment 5 of the present invention

11 ガラス基板
12 割断予定線
13 第1ビーム照射領域
14 第2ビーム照射領域
15 冷却点
16 初亀裂
17 割断面
18 切り残し領域
19 亀裂溝
32 テーブル
33 サーボモータ
21、25 COレーザ発振器
22、26 レーザビーム
23、28 反射鏡
24 集光レンズ
35 ビーム遮蔽物
27 ビームエキスパンダ
29 ビーム整形手段
30 冷却装置
31 初亀裂形成装置
33 X−Y駆動装置
34 気体噴射装置
37、38 吸盤
41、42 静電吸着パッド
44 ピン
131 第1ビーム照射領域による温度プロファイル
141 第2ビーム照射領域による温度プロファイル
341 ノズル

11 Glass substrate 12 Planned cutting line 13 First beam irradiation region 14 Second beam irradiation region 15 Cooling point 16 Initial crack 17 Split section 18 Uncut region 19 Crack groove 32 Table 33 Servo motors 21 and 25 CO 2 laser oscillators 22 and 26 Laser beam 23, 28 Reflector 24 Condensing lens 35 Beam shield 27 Beam expander 29 Beam shaping means 30 Cooling device 31 Initial crack forming device 33 XY drive device 34 Gas injection device 37, 38 Suction cup 41, 42 Electrostatic Suction pad 44 Pin 131 Temperature profile 141 by first beam irradiation region Temperature profile 341 by second beam irradiation region Nozzle

Claims (22)

脆性材料に想定された割断予定線に対して、その割断予定線の端部位置に形成された初亀裂の側から前記割断予定線に沿って加熱および冷却し、その加熱および冷却する位置を前記脆性材料に対して相対的に移動させて割断する脆性材料の割断装置であって、
前記割断予定線に沿って前記脆性材料に形成される加熱部分を生成するレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、
前記割断予定線に沿って前記加熱部分の後方の位置を冷却する冷却手段と、
前記割断予定線上の前記脆性材料の終端部位に向けて気体流を噴射する気体噴射装置と、を有し、
前記気体流を噴射して前記脆性材料の終端部位を風圧で変位させ、前記脆性材料の終端部位を分割することを特徴とする脆性材料の割断装置。
With respect to the planned fracture line assumed for the brittle material, heating and cooling are performed along the planned fracture line from the side of the initial crack formed at the end position of the planned fracture line, and the heating and cooling positions are A brittle material cleaving device that cleaves by moving relative to a brittle material,
Laser beam irradiation means for irradiating a laser beam for generating a heated portion formed in the brittle material along the planned cutting line;
A cooling means for cooling a position behind the heating portion along the planned cutting line;
A gas injection device for injecting a gas flow toward a terminal portion of the brittle material on the planned cutting line,
An apparatus for cleaving a brittle material, wherein the gas stream is jetted to displace the end portion of the brittle material by wind pressure to divide the end portion of the brittle material.
前記レーザビーム照射手段は、前記加熱部分において前記割断予定線に沿った前方に位置する第1レーザビーム照射領域を形成する第1ビーム照射部と、前記第1レーザビーム照射領域の後方に前記割断予定線に沿った方向が直角方向よりも細長い形状の第2レーザビーム照射領域を形成する第2ビーム照射部とを含むことを特徴とする請求項1に記載の脆性材料の割断装置。 The laser beam irradiation means includes a first beam irradiation unit that forms a first laser beam irradiation region positioned in front of the planned cutting line in the heating portion, and the cleaving behind the first laser beam irradiation region. The brittle material cleaving apparatus according to claim 1, further comprising: a second beam irradiation unit that forms a second laser beam irradiation region whose shape along the predetermined line is longer than a perpendicular direction. 気体噴射装置はレーザビーム照射手段および冷却手段と連動して脆性材料に想定された割断予定線に沿って相対的に移動することを特徴とする請求項1に記載の脆性材料の割断装置。 2. The brittle material cleaving apparatus according to claim 1, wherein the gas jetting device relatively moves along a planned fracture line assumed for the brittle material in conjunction with the laser beam irradiation means and the cooling means. 気体噴射装置の気体噴射ノズルをテーブルの表面に対して65度〜90度の範囲で90度未満の角度を有するように設定し、前記テーブルの表面に対して斜め上方から気体流を噴射することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の脆性材料の割断装置。 The gas injection nozzle of the gas injection device is set to have an angle of less than 90 degrees in the range of 65 degrees to 90 degrees with respect to the table surface, and the gas flow is injected obliquely from above the table surface. The brittle material cleaving device according to any one of claims 1 to 3, wherein: 気体噴射装置として冷却手段の気体噴射系を使用することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の脆性材料の割断装置。 The brittle material cleaving device according to any one of claims 1 to 4, wherein a gas jetting system of cooling means is used as the gas jetting device. 冷却手段は、前記冷却手段の噴射ノズルをテーブルの面に対して65度〜90度の範囲で90度未満の角度を有するように傾ける手段と、前記噴射ノズルからの水の噴射を停止して気体流のみを噴射させる手段を有することを特徴とする請求項5に記載の脆性材料の割断装置。 The cooling means includes means for inclining the spray nozzle of the cooling means so as to have an angle of less than 90 degrees within a range of 65 degrees to 90 degrees with respect to the surface of the table, and stops water spray from the spray nozzle. The brittle material cleaving apparatus according to claim 5, further comprising means for injecting only a gas flow. テーブル上に載置されたガラス基板における割断予定線の終端部を上方に持ち上げる手段を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の脆性材料の割断装置。 The brittle material cleaving apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising means for lifting upward a terminal portion of the planned cutting line in the glass substrate placed on the table. 上方に持ち上げる手段が吸盤であることを特徴とする請求項7に記載の脆性材料の割断装置。 The brittle material cleaving device according to claim 7, wherein the upward lifting means is a suction cup. 上方に持ち上げる手段が静電吸着部材であることを特徴とする請求項7に記載の脆性材料の割断装置。 The brittle material cleaving apparatus according to claim 7, wherein the upward lifting means is an electrostatic adsorption member. 上方に持ち上げる手段が前記脆性材料を搭置するテーブルを貫通して下方から上方に出入り自在のピンであることを特徴とする請求項7に記載の脆性材料の割断装置。 8. The brittle material cleaving apparatus according to claim 7, wherein the upward lifting means is a pin that passes through the table on which the brittle material is placed and can freely enter and exit from below. 脆性材料に想定された割断予定線に対して、その割断予定線の端部位置に形成された初亀裂の側から前記割断予定線に沿って加熱および冷却し、その加熱および冷却する位置を前記脆性材料に対して相対的に移動させて割断する脆性材料の割断方法であって、前記脆性材料の加熱を第1のレーザビームおよび第2のレーザビームで行い、前記第1のレーザビームは前記第2のレーザビームに対し前記割断予定線に沿った方向の前方に位置するビームであり、前記第2のレーザビームは前記割断予定線に沿った方向が直角方向よりも細長い形状のビームであり、前記第2のレーザビームの後端から所定位置だけ離れた位置を局所的に冷却し、前記冷却点が前記割断予定線の終端を通過した後、前記脆性材料の前記割断予定線の終端に気体流を噴射することを特徴とする脆性材料の割断方法。 With respect to the planned fracture line assumed for the brittle material, heating and cooling are performed along the planned fracture line from the side of the initial crack formed at the end position of the planned fracture line, and the heating and cooling positions are A method of cleaving a brittle material that is moved relative to a brittle material to cleave the brittle material, wherein the brittle material is heated with a first laser beam and a second laser beam, and the first laser beam is The second laser beam is a beam positioned forward in the direction along the planned cutting line, and the second laser beam is a beam whose shape along the planned cutting line is longer than the perpendicular direction. , Locally cooling a position away from the rear end of the second laser beam by a predetermined position, and after the cooling point passes through the end of the planned cutting line, to the end of the planned cutting line of the brittle material Jet of gas Cleaving method of the brittle material, characterized by. 気体流の圧力が5気圧〜10気圧、噴射時間が0.5秒以下であることを特徴とする請求項11に記載の脆性材料の割断方法。 The method for cleaving a brittle material according to claim 11, wherein the pressure of the gas flow is 5 to 10 atmospheres and the injection time is 0.5 seconds or less. 気体流をテーブルの表面に対して65度〜90度の範囲で90度未満の角度で前記テーブルの表面に対して斜め方向から噴射することを特徴とする請求項11または請求項12に記載の脆性材料の割断方法。 The gas flow is jetted from an oblique direction with respect to the surface of the table at an angle of less than 90 degrees in a range of 65 to 90 degrees with respect to the surface of the table. A method for cleaving brittle materials. 気体流として第2のレーザビームの後端から所定位置だけ離れた位置を局所的に冷却するのに使用した気体流を昇圧して使用することを特徴とする請求項11から請求項13のいずれかに記載の脆性材料の割断方法。 14. The gas flow used for locally cooling a position separated from the rear end of the second laser beam by a predetermined position as the gas flow is used by increasing the pressure. A method for cleaving brittle materials according to any one of the above. テーブル上に載置されたガラス基板における割断予定線の終端部を上方に持ち上げて気体流を噴射することを特徴とする請求項11から請求項14のいずれかに記載の脆性材料の割断方法。 The method for cleaving a brittle material according to any one of claims 11 to 14, wherein a gas flow is jetted by lifting up a terminal portion of a planned cleaving line in a glass substrate placed on a table. ガラス基板における割断予定線の終端部を吸盤で上方に持ち上げることを特徴とする請求15に記載の脆性材料の割断方法。 The method for cleaving a brittle material according to claim 15, wherein the end portion of the cleaving line on the glass substrate is lifted upward by a suction cup. ガラス基板における割断予定線の終端部を静電吸着パッドで上方に持ち上げることを特徴とする請求15に記載の脆性材料の割断方法。 The method for cleaving a brittle material according to claim 15, wherein an end portion of a cleaving line on the glass substrate is lifted upward by an electrostatic adsorption pad. ガラス基板における割断予定線の終端部をテーブルを貫通して下方から上方に出入り自在のピンで上方に持ち上げることを特徴とする請求15に記載の脆性材料の割断方法。 16. The method for cleaving brittle material according to claim 15, wherein a terminal portion of the cleaving line on the glass substrate is lifted upward by a pin that passes through the table and freely enters and exits from below. 第1のレーザビームによって形成される第1レーザ照射領域に与えるレーザパワーは、第2のレーザビームによって形成される第2レーザ照射領域に与えるレーザパワーよりも大きいことを特徴とする請求項11に記載の脆性材料の割断方法。 12. The laser power applied to the first laser irradiation region formed by the first laser beam is larger than the laser power applied to the second laser irradiation region formed by the second laser beam. The brittle material cleaving method described. 第1のレーザビームによって形成される第1レーザ照射領域のレーザパワー密度は、第2のレーザビームによって形成される第2レーザ照射領域のレーザパワー密度よりも低いことを特徴とする請求項11に記載の脆性材料の割断方法。 The laser power density of the first laser irradiation region formed by the first laser beam is lower than the laser power density of the second laser irradiation region formed by the second laser beam. The brittle material cleaving method described. 第1のレーザビームによって形成されるビーム照射位置と、第2のレーザビームの後端から離れた位置を局所的に冷却して形成される冷却位置との距離は、脆性材料の割断速度および厚さの少なくとも一方に基づいて設定することを特徴とする請求項11に記載の脆性材料の割断方法。 The distance between the beam irradiation position formed by the first laser beam and the cooling position formed by locally cooling the position away from the rear end of the second laser beam depends on the breaking speed and thickness of the brittle material. The brittle material cleaving method according to claim 11, wherein the setting is based on at least one of the thicknesses. 第1のレーザビームの照射位置における形状が略円形であることを特徴とする請求項11に記載の脆性材料の割断方法。 The method for cleaving a brittle material according to claim 11, wherein the shape at the irradiation position of the first laser beam is substantially circular.
JP2009104873A 2009-04-23 2009-04-23 Device and method of cutting brittle material Pending JP2010253752A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009104873A JP2010253752A (en) 2009-04-23 2009-04-23 Device and method of cutting brittle material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009104873A JP2010253752A (en) 2009-04-23 2009-04-23 Device and method of cutting brittle material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010253752A true JP2010253752A (en) 2010-11-11

Family

ID=43315253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009104873A Pending JP2010253752A (en) 2009-04-23 2009-04-23 Device and method of cutting brittle material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010253752A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012133004A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 ピコドリル エスアー Substrate cutting method and cutting device
WO2016125609A1 (en) * 2015-02-03 2016-08-11 セントラル硝子株式会社 Method of cutting brittle material, device for cutting brittle material, method of manufacturing cut brittle material and cut brittle material
US10214441B2 (en) 2012-10-12 2019-02-26 Ihi Corporation Cutting device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1110375A (en) * 1997-06-25 1999-01-19 Souei Tsusho Kk Cutting method
JP2005212364A (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Shibaura Mechatronics Corp Fracturing system of brittle material and method thereof
JP2005262727A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Shibaura Mechatronics Corp System and method for splitting brittle material
WO2007142264A1 (en) * 2006-06-08 2007-12-13 Toray Engineering Co., Ltd. Substrate splitting apparatus, substrate splitting method, and split substrate split by using the apparatus or method
JP2009039974A (en) * 2007-08-09 2009-02-26 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd Dicing method for sapphire substrate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1110375A (en) * 1997-06-25 1999-01-19 Souei Tsusho Kk Cutting method
JP2005212364A (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Shibaura Mechatronics Corp Fracturing system of brittle material and method thereof
JP2005262727A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Shibaura Mechatronics Corp System and method for splitting brittle material
WO2007142264A1 (en) * 2006-06-08 2007-12-13 Toray Engineering Co., Ltd. Substrate splitting apparatus, substrate splitting method, and split substrate split by using the apparatus or method
JP2009039974A (en) * 2007-08-09 2009-02-26 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd Dicing method for sapphire substrate

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012133004A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 ピコドリル エスアー Substrate cutting method and cutting device
CN103476720A (en) * 2011-03-28 2013-12-25 皮可钻机公司 Substrate cutting method and cutting device
JPWO2012133004A1 (en) * 2011-03-28 2014-07-28 ピコドリル エスアー Substrate cutting method and cutting apparatus
US10214441B2 (en) 2012-10-12 2019-02-26 Ihi Corporation Cutting device
WO2016125609A1 (en) * 2015-02-03 2016-08-11 セントラル硝子株式会社 Method of cutting brittle material, device for cutting brittle material, method of manufacturing cut brittle material and cut brittle material
CN107000254A (en) * 2015-02-03 2017-08-01 中央硝子株式会社 The cutting method of fragile material, the cutter device of fragile material, the manufacture method of cutting brittle material and cutting brittle material
JPWO2016125609A1 (en) * 2015-02-03 2017-10-12 セントラル硝子株式会社 Method for cutting brittle material, apparatus for cutting brittle material, method for producing cut brittle material, and cut brittle material
JP2019042925A (en) * 2015-02-03 2019-03-22 セントラル硝子株式会社 Method of cutting brittle material, device for cutting brittle material, method of manufacturing cut brittle material, and cut brittle material
CN107000254B (en) * 2015-02-03 2019-09-24 中央硝子株式会社 The cutting method of plate glass, the cutter device of plate glass, the manufacturing method of cutting plate glass and cutting plate glass
US10576651B2 (en) 2015-02-03 2020-03-03 Central Glass Co., Ltd. Method of cutting brittle material, device for cutting brittle material, method of manufacturing cut brittle material and cut brittle material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI380963B (en) Method for processing brittle material substrates
US10358374B2 (en) Methods for laser scribing and separating glass substrates
EP2507182B1 (en) Methods for laser scribing and separating glass substrates
US7982162B2 (en) Method and apparatus for scoring and separating a brittle material with a single beam of radiation
JP5011048B2 (en) Processing method of brittle material substrate
JP5562254B2 (en) Brittle material splitting apparatus and splitting method
JP5314674B2 (en) Processing method of brittle material substrate
US20150059411A1 (en) Method of separating a glass sheet from a carrier
JP2011230940A (en) Cutting method for brittle material substrate
KR100649894B1 (en) Method and device for scribing fragile material substrate
KR100647454B1 (en) Device and method for scribing substrate of brittle material
JP2009040665A (en) Full body cutting method of brittle material
JP5590642B2 (en) Scribing apparatus and scribing method
WO2009128315A1 (en) Method for processing fragile material substrate
KR20040007251A (en) A scribing apparatus
JP2010253752A (en) Device and method of cutting brittle material
JP2007055000A (en) Method and device for cutting article to be processed made of nonmetal material
WO2013094059A1 (en) Method for fracturing brittle material substrate
JP5554158B2 (en) Cleaving method of brittle material substrate
JP5678816B2 (en) Glass substrate cleaving method and cleaving apparatus
KR100573259B1 (en) Laser cutting machine using thermally induced crack propagation technique
JP2009084133A (en) Full body cleaving method of brittle material
JP2009196175A (en) Cutting apparatus and method, and manufacturing method of flat-panel display

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130626

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130823

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20131202