JP2013006706A - Cleaving method and apparatus for glass substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスマートフォンやタブレット端末、ノートパソコン、タッチテーブルのスクリーンやテレビのスクリーンなどに使用されるフラットパネルディスプレイ用ガラス、特にガラス表面を化学強化したアルミノケイ酸ガラスやフロートガラスに熱処理を加えて風冷強化した強化ガラス、あるいは厚さが例えば３ｍｍ以上の肉厚ガラス（以下これらを強化ガラスと総称する）を割断するガラス基板の割断方法および割断装置に関する。 The present invention is applied to a glass for flat panel displays used in smartphones, tablet terminals, notebook computers, touch table screens, television screens, etc., in particular aluminosilicate glass or float glass having a chemically strengthened glass surface, and then subjected to air cooling. The present invention relates to a glass substrate cleaving method and cleaving apparatus for cleaving tempered tempered glass or thick glass having a thickness of 3 mm or more (hereinafter collectively referred to as tempered 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、レーザビーム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。 Recently, in the glass cleaving, a thermal stress scribing method (hereinafter abbreviated as laser scribing) by laser beam irradiation has been used in place of the mechanical method using a diamond chip that has been used for the past century.
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。 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, the presence of a lower limit value of the applied plate thickness, and the like can be eliminated.
ガラスをレーザスクライブする場合、ガラスの端部近辺に初亀裂と言われるクラックを形成することが必要である。従来、この初亀裂の形成は、ダイヤモンドを使ったカッタで傷を形成するいわゆるメカニカルな初亀裂形成方法が一般的である。この方法は、ダイヤモンドカッタなどの刃物でガラスの表面を引掻くことにより傷を形成するのであるから表面にしか傷が形成されない。ソーダガラスのように硬度が低いガラスでは従来のメカニカル方式で問題なかった。 When laser scribing glass, it is necessary to form a crack called an initial crack near the edge of the glass. Conventionally, the formation of this initial crack is generally a so-called mechanical initial crack formation method in which scratches are formed with a cutter using diamond. In this method, scratches are formed by scratching the surface of the glass with a blade such as a diamond cutter, so that scratches are formed only on the surface. There is no problem with the conventional mechanical method in a glass having low hardness such as soda glass.
一方で、近年、スマートフォンやタブレット端末、ノートパソコン、タッチテーブルのスクリーンやテレビのスクリーンなどのフラットパネルディスプレイ用ガラスとしてガラス表面の硬度を増すために化学処理を施した強化ガラスが活用されている。 On the other hand, in recent years, tempered glass subjected to chemical treatment to increase the hardness of the glass surface has been utilized as glass for flat panel displays such as smartphones, tablet terminals, notebook computers, touch table screens and television screens.
このような強化ガラスは表面が硬いためにダイヤモンドカッタなどでは傷を入れ難く、表面に安定してキズを入れることが難しい。また、レーザスクライブの安定性を確実なものにするためには、安定した初亀裂を何本も形成する必要があるが、強化ガラスの表面が硬いために傷の深さが安定せず、強化層の厚みを突き破ることができない場合もある。さらに、余りに強い力でカッタを押圧すると、特に薄いガラスの場合などでは、表面だけに留まらず、ガラス自体が割れてしまう場合もある。 Since such a tempered glass has a hard surface, it is difficult to scratch with a diamond cutter or the like, and it is difficult to stably scratch the surface. In addition, in order to ensure the stability of the laser scribe, it is necessary to form a number of stable initial cracks, but because the surface of the tempered glass is hard, the depth of the scratches is not stable and strengthened. In some cases, the thickness of the layer cannot be broken through. Furthermore, when the cutter is pressed with an excessively strong force, the glass itself may break, not only on the surface, particularly in the case of thin glass.
このように、強化ガラスに安定した初亀裂を形成する上では、ダイヤモンドカッタのストローク、押圧力、ガラスの上での引掻く距離等の加工パラメータを最適に設定するのは試行錯誤が必要で、その最適範囲を見つけ出すのにも困難が伴っていた。 Thus, in order to form a stable initial crack in the tempered glass, it is necessary to use trial and error to optimally set the processing parameters such as the stroke of the diamond cutter, the pressing force, the scratching distance on the glass, Finding the optimal range was also difficult.
そこで、初亀裂の形成手段としてダイヤモンドカッタなどの刃物でガラスの表面を引掻くことにより傷を形成するかわりに、パルス発振型のレーザを利用する方法が検討されている。
たとえば、ガラスの表面近傍に可視領域から近赤外領域の波長を有する第１レーザビームを集光させて初期クラックを形成し、初期クラックおよびその周辺に炭酸ガスレーザビームなどの第２レーザビームを照射して加熱し、しかる後に第２レーザビームの照射位置を移動させつつ第２レーザビームが照射された領域に冷却媒体を吹き付けて冷却することにより初期クラックを起点としてガラス割断クラックを進展させてガラスを割断するレーザ加工方法（特許文献１参照）や、脆性材料基板に対する透過率の高いレーザビームを用いて脆性材料基板を割断する方法において、トリガークラックから予測できない方向にクラックが生じる先走り現象を抑えるために、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザを使用して脆性材料基板の一方側表面の基板側端よりも内側にトリガークラックを形成する方法（特許文献２参照）が提案されている。
Therefore, a method using a pulse oscillation type laser instead of forming scratches by scratching the surface of glass with a blade such as a diamond cutter as an initial crack forming means has been studied.
For example, a first laser beam having a wavelength from the visible region to the near infrared region is condensed near the surface of the glass to form an initial crack, and a second laser beam such as a carbon dioxide laser beam is irradiated to the initial crack and its periphery. Then, while the irradiation position of the second laser beam is moved, the cooling medium is sprayed on the region irradiated with the second laser beam to cool the glass, and the glass breakage crack is developed from the initial crack as a starting point. In the laser processing method (see Patent Document 1) that cleaves the brittle material substrate and the method that cleaves the brittle material substrate using a laser beam having a high transmittance with respect to the brittle material substrate, it is possible to suppress the leading-edge phenomenon in which cracks occur in an unpredictable direction from the trigger crack Therefore, the substrate side of one surface of the brittle material substrate using CO 2 laser or YAG laser A method of forming a trigger crack on the inner side than the end (see Patent Document 2) has been proposed.
特許文献１によるレーザ加工方法は、可視領域から近赤外領域の波長を有する第１レーザビームを集光させて初期クラックを形成しているが、第１レーザビームの焦点位置の高さ調整がシビアであり操作性に問題がある。また、特許文献１にはガラスの表面近傍からの深さについての記述はあるが、実際にその技術で形成した初期クラックを起点として、加熱と冷却の組み合わせによるレーザスクライブを行ったという記載はない。従って、この初期クラックが形成されたとしても、実際にレーザスクライブをする場合にはどのような技術が必要となるのかについては全く記載されていない。 In the laser processing method according to Patent Document 1, an initial crack is formed by condensing a first laser beam having a wavelength from the visible region to the near-infrared region, but the height of the focal position of the first laser beam can be adjusted. It is severe and there is a problem in operability. In addition, Patent Document 1 describes the depth from the vicinity of the surface of the glass, but there is no description that laser scribing was performed by a combination of heating and cooling, starting from an initial crack actually formed by the technique. . Therefore, even if this initial crack is formed, there is no description of what kind of technique is required when laser scribing is actually performed.
実際、ガラス基板が強化ガラスである場合は、強く化学処理したガラスほどブレイクが難しく、さらに、ガラスが厚い場合にもブレイクのために大きな力が必要になり難しくなるが、特許文献１はこのような課題を解決する方法についての記載は一切ない。
また、ガラスの強化程度が強い場合、あるいはガラスが厚い場合には、ブレイクするために大きな曲げ応力が必要となり、ブレイクに困難が伴うがこの課題に対する解決策も何ら記載されていない。
In fact, when the glass substrate is a tempered glass, the stronger the chemically treated glass, the harder it is to break, and even when the glass is thick, it becomes difficult because a large force is required for the break. There is no mention of how to solve this problem.
In addition, when the glass is tempered strongly or when the glass is thick, a large bending stress is required for breaking, and breakage is difficult, but no solution to this problem is described.
特許文献２によるレーザ加工方法は、初期クラックをガラスの端部でなく内側に入れることにより、そのクラックから前方の方向、つまりガラスの内側に向かってスクライブ溝が形成される。内側に初期クラックを入れるとスクライブの安定性が期待できるとの記載がある。 In the laser processing method according to Patent Document 2, by inserting an initial crack inside rather than an end of glass, a scribe groove is formed from the crack toward the front, that is, toward the inside of the glass. There is a description that scribe stability can be expected when an initial crack is formed inside.
しかし、ガラスの内側にクラックが形成された場合は、クラックから後方の方向のガラスの端の部分には、クラックやスクライブ溝が形成されていないため、ブレイクする場合に、割断予定線から外れた曲がった割断面となってしまうおそれがありブレイク時に直線性が得られない。このように、初期クラックを脆性材料の内側に形成した場合において、ブレイク後の割断面が割断予定線から外れてしまって湾曲する課題があるが、特許文献２には、この課題に対しては何ら解決手段が提示されていない。
また、特許文献１と同様に、ガラスの強化程度が強い場合あるいはガラスが厚い場合におけるブレイクするために大きな曲げ応力が必要となりブレイクに困難が伴う課題に対する解決策も何ら記載されていない。
However, when a crack is formed inside the glass, the crack or scribe groove is not formed at the edge of the glass in the rearward direction from the crack. There is a possibility that the surface becomes bent, and linearity cannot be obtained at the time of break. Thus, in the case where the initial crack is formed inside the brittle material, there is a problem that the fractured surface after the break is deviated from the planned cutting line and is curved. No solution is presented.
Similarly to Patent Document 1, there is no description of a solution to the problem that breakage is difficult because a large bending stress is required to break when the glass is strong or thick.
本発明はこれらの従来技術の課題を解決するもので、ガラス基板、特に強化ガラスにおいて、初亀裂となる傷を確実に入れることができ、スクライブが確実に形成されるとともに、ブレイクを容易にし、しかもブレイクが真っ直ぐに走るようにして、強化ガラスでも確実に割断させることができる割断方法および割断装置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 in a glass substrate, particularly tempered glass, it is possible to surely introduce a scratch that becomes an initial crack, and a scribe is reliably formed, and breakage is facilitated, Moreover, it is an object of the present invention to provide a cleaving method and a cleaving apparatus that can break even a tempered glass so that the break runs straight.
上記目的を達成するために、本発明は、ガラス基板の割断予定線に沿って加熱用の第1のレーザビームで加熱し、ガラス基板の第1のレーザビームによる加熱位置を割断予定線に沿って相対的に移動させてガラス基板にスクライブ溝を形成するガラス基板の割断方法であって、可視領域から紫外領域の波長を有する第２のレーザビームをその焦点位置がガラス基板の端部から割断予定線に沿った内側の位置の表面に位置するように集光させてスクライブの起点である初亀裂となる表面亀裂を形成するとともに、第２のレーザビームの焦点を前記ガラス基板の内部に設定して第２のレーザビームをガラス基板に対して相対的に移動させて、表面亀裂からガラス基板の内部を通り、ガラス基板の端面に延びる内部亀裂を形成するものである。
上記構成によれば、ガラス基板、特にガラス基板が強化ガラスで形成されたガラス基板において、初亀裂となる傷を確実に入れることができるのでスクライブ溝が確実に形成されるとともに、ブレイク工程においてブレイクを容易にし、しかもガラス基板の割断予定線の全体に亘ってブレイクが真直に走るようにすることができ、ブレイクの困難な強化ガラスでも確実に割断させることができる。
In order to achieve the above object, the present invention heats the glass substrate with the first laser beam for heating along the planned cutting line of the glass substrate, and the heating position of the glass substrate with the first laser beam along the planned cutting line. The glass substrate is cleaved by relatively moving the scribe grooves in the glass substrate, and the focal point of the second laser beam having a wavelength from the visible region to the ultraviolet region is cleaved from the end of the glass substrate. Condensing light so that it is located on the inner surface along the planned line to form a surface crack that becomes the initial crack that is the starting point of the scribe, and the focus of the second laser beam is set inside the glass substrate Then, the second laser beam is moved relative to the glass substrate to form an internal crack extending from the surface crack through the inside of the glass substrate and extending to the end surface of the glass substrate.
According to the above configuration, a glass substrate, particularly a glass substrate in which the glass substrate is formed of tempered glass, can be surely provided with a scratch that becomes an initial crack, so that a scribe groove is reliably formed and a break is generated in the breaking step. In addition, the break can run straight over the entire planned cutting line of the glass substrate, and even tempered glass that is difficult to break can be cut reliably.
また、スクライブ溝の形成は、第1のレーザビームで加熱した領域に冷却媒体を吹き付けて冷却することにより初亀裂となるキズを起点として初亀裂となるキズを進展させて形成している。
上記構成によれば、強化ガラスに十分な深さのスクライブ溝を確実に形成することができる。
In addition, the scribe groove is formed by developing a scratch that becomes the initial crack by starting with a scratch that becomes the initial crack by spraying a cooling medium onto the region heated by the first laser beam and cooling it.
According to the said structure, the scribe groove | channel of sufficient depth can be reliably formed in tempered glass.
また、第２のレーザビームは可視領域で緑色を示す波長域のレーザビームであることが好ましい。
上記構成によれば、強化ガラスにおいて初亀裂となる表面亀裂およびガラス内部の内部亀裂を簡単かつ確実に形成することができる。
The second laser beam is preferably a laser beam in a wavelength region that shows green in the visible region.
According to the said structure, the surface crack used as the first crack in tempered glass and the internal crack inside glass can be formed easily and reliably.
また、内部亀裂がガラス基板の端面からガラス基板の内部に向かって延びる直線部と、ガラス基板の内部からガラス基板の表面における表面亀裂に向かって延びる曲線部により形成されたものである。
上記構成によれば、内部亀裂がガラス基板の深さ方向に延びて形成されておりこの内部亀裂がブレイクの案内をするので、ガラス基板の端部付近におけるブレイクの直線性を向上させることができる。
Further, the internal crack is formed by a linear portion extending from the end surface of the glass substrate toward the inside of the glass substrate and a curved portion extending from the inside of the glass substrate toward the surface crack on the surface of the glass substrate.
According to the above configuration, the internal crack is formed to extend in the depth direction of the glass substrate, and this internal crack guides the break. Therefore, the linearity of the break in the vicinity of the end of the glass substrate can be improved. .
また、内部亀裂がガラス基板の端面からガラス基板の内部に延び、かつガラス基板の表面に達する直線部により形成されたものである。
上記構成によれば、内部亀裂がガラス基板の深さ方向に延びて形成されておりこの内部亀裂がブレイクの案内をするので、ガラス基板の端部付近におけるブレイクの直線性を向上させることができる。
Further, the internal crack extends from the end surface of the glass substrate to the inside of the glass substrate, and is formed by a linear portion that reaches the surface of the glass substrate.
According to the above configuration, the internal crack is formed to extend in the depth direction of the glass substrate, and this internal crack guides the break. Therefore, the linearity of the break in the vicinity of the end of the glass substrate can be improved. .
また、内部亀裂がガラス基板の端面からガラス基板の内部に向かって延びる第１の波形部と、ガラス基板の内部からガラス基板の表面における表面亀裂に向かって延びる第２の波形部により形成されたものである。
上記構成によれば、内部亀裂がガラス基板の深さ方向に延びて形成されておりこの内部亀裂がブレイクの案内をするので、ガラス基板の端部付近におけるブレイクの直線性を向上させることができる。
Moreover, the internal crack was formed by the 1st waveform part extended toward the inside of a glass substrate from the end surface of a glass substrate, and the 2nd waveform part extended toward the surface crack in the surface of a glass substrate from the inside of a glass substrate. Is.
According to the above configuration, the internal crack is formed to extend in the depth direction of the glass substrate, and this internal crack guides the break. Therefore, the linearity of the break in the vicinity of the end of the glass substrate can be improved. .
本発明によれば、スクライブの初亀裂となるキズを可視領域から紫外領域の波長を有するレーザビームで行なっているので、ビームの焦点位置に亀裂を形成でき、ガラスの表面だけに限られず、ガラスの内部にキズを入れることができる。したがって、強化ガラスの端部から内側の位置の表面に集光させてスクライブの初亀裂となるキズを形成するとともに、強化ガラスの端部における強化ガラスの厚さ方向の内部の位置から初亀裂となるキズに延びる内部亀裂を形成することができる。 According to the present invention, since the scratch which becomes the initial crack of the scribe is performed by the laser beam having a wavelength from the visible region to the ultraviolet region, the crack can be formed at the focal position of the beam, and is not limited to the glass surface. Can be scratched. Therefore, it is condensed on the surface of the inner position from the end of the tempered glass to form a scratch that becomes the initial crack of the scribe, and the initial crack from the position in the thickness direction of the tempered glass at the end of the tempered glass. Internal cracks can be formed that extend into the scratch.
この結果、初亀裂となるキズから割断予定線に沿ってスクライブ溝が形成されてスクライブの安定性が向上する。また、ブレイク時には初亀裂となるキズの後方には強化ガラスの厚さ方向の内部においてガラスの端部に延びる内部亀裂が形成されているので、ブレイクによる割断がこの内部亀裂に沿って行なわれ、割断予定線に沿って高い直線性を有する割断面を形成することができる。 As a result, a scribe groove is formed along the planned cutting line from the scratch that becomes the initial crack, and the stability of the scribe is improved. In addition, since an internal crack extending to the end of the glass is formed in the thickness direction of the tempered glass behind the scratch that becomes the initial crack at the time of the break, the cleaving by the break is performed along the internal crack, A split section having high linearity can be formed along the planned cutting line.
また、内部亀裂を形成する際に、レーザビームの焦点位置を上下移動させることにより、ガラスの断面方向において高さ位置が異なるように自在に内部亀裂を形成できるので、強化ガラスの厚さが厚い場合でも容易にブレイクすることができる。 Further, when forming the internal crack, the internal crack can be freely formed so that the height position is different in the cross-sectional direction of the glass by moving the focal position of the laser beam up and down, so the thickness of the tempered glass is thick. Even in this case, it can be easily broken.
また、レーザビームの焦点位置を上下移動させることにより、機械の精度に起因する位置ズレが発生した場合であっても、ガラスの表面に確実に初亀裂を形成することができる。 Further, by moving the focal position of the laser beam up and down, even if a positional deviation due to the accuracy of the machine occurs, an initial crack can be reliably formed on the surface of the glass.
本発明においては、可視領域から紫外領域の波長を有するレーザビームをその焦点位置がガラス基板の端部から割断予定線に沿った内側の位置の表面に位置するように集光させてスクライブの起点である初亀裂となる表面亀裂を形成するとともに、このレーザビームの焦点をガラス基板の内部に設定してレーザビームをガラス基板に対して相対的に移動させて、表面亀裂からガラス基板の内部を通りガラス基板の端面に延びる内部亀裂を形成させる。
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。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。
In the present invention, a laser beam having a wavelength in the visible region to the ultraviolet region is condensed so that the focal position is located on the surface of the inner position along the planned cutting line from the edge of the glass substrate, and the scribe origin The surface crack that is the initial crack is formed, and the focal point of the laser beam is set inside the glass substrate, and the laser beam is moved relative to the glass substrate, so that the inside of the glass substrate is separated from the surface crack. An internal crack extending through the end surface of the glass substrate is formed.
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a glass substrate will be described as an example of the brittle material.
図１は本発明による強化ガラスの割断方法を実施するための割断装置の全体構成を示す概念図である。ガラス基板１１は可動式テーブル３２上に載置され、可動式テーブル３２はＸ−Ｙ駆動装置によりＸ−Ｙ平面において移動する。図においては、ガラスの移動方向であるＹ軸駆動用のサーボモータ３３と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。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall configuration of a cleaving apparatus for carrying out the tempered glass cleaving method according to the present invention. The glass substrate 11 is placed on a movable table 32, and the movable table 32 is moved in the XY plane by an XY driving device. In the figure, only the servo motor 33 for driving the Y axis, which is the moving direction of the glass, and the shaft axis are shown, and the X axis driving system is not shown.
ガラス基板１１を加熱するためのレーザ発振器は、ＣＯ２レーザ２５が用いられている。ＣＯ２レーザ２５はたとえば最大出力１００Ｗのガス封じ切り型が使用される。ガラス基板１１の表面強化層が厚かったり、ガラス基板１１の厚さが３ｍｍ以上など厚い場合には、ブレイクが困難である場合がしばしばあるので、最大出力が１００Ｗ以上のレーザ発振器を使用することが好ましい。 A CO 2 laser 25 is used as a laser oscillator for heating the glass substrate 11. As the CO 2 laser 25, for example, a gas-sealing type having a maximum output of 100 W is used. When the surface reinforcing layer of the glass substrate 11 is thick or the glass substrate 11 is thick such as 3 mm or more, it is often difficult to break, so a laser oscillator having a maximum output of 100 W or more may be used. preferable.
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、反射鏡２８により鉛直下方に反射され、ビーム整形手段８０を通過することにより円形のビーム形状から細長いビーム形状に整形されて、ガラス基板１１上では細長いビーム形状で照射される。 When the laser beam 26 having a beam diameter of φ4 mm passes through the beam expander 27, the beam diameter is enlarged by about four times to become a beam having a φ16 mm. The expanded beam is reflected vertically downward by the reflecting mirror 28, passes through the beam shaping means 80, is shaped from a circular beam shape into an elongated beam shape, and is irradiated on the glass substrate 11 in an elongated beam shape. .
ビーム整形手段８０としては、具体的に回折光学素子（ＤＯＥ）あるいはシリンドリカルレンズのような光学部品を利用できるが、本実施例においては、矩形アパーチャとシリンドリカルレンズとを組み合わせて用いている。 As the beam shaping means 80, an optical component such as a diffractive optical element (DOE) or a cylindrical lens can be specifically used. In this embodiment, a rectangular aperture and a cylindrical lens are used in combination.
レーザビーム２６がガラス基板１１上に照射される位置の後方には、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、外円筒管から空気を噴射させる。水と空気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。 A cooling device 30 is installed behind the position where the laser beam 26 is irradiated onto the glass substrate 11. As the cooling device 30, a two-tube type cooling nozzle is used, and water is injected from the inner cylindrical tube and air 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 air toward the glass.
ガラス基板１１上のレーザビームの照射位置に対して、その前方には、初亀裂形成装置５０が設けられる。初亀裂形成装置５０は、可視領域から紫外領域の波長のパルス状のレーザビームを発生するパルスレーザ発振器５１と、パルスレーザ発振器５１から発振されたレーザビームを収束する集束レンズ系５２を有しており、集束レンズ系５２で収束されたレーザビーム５３はガラス基板１１に対して照射される。 An initial crack forming device 50 is provided in front of the irradiation position of the laser beam on the glass substrate 11. The initial crack forming apparatus 50 includes a pulse laser oscillator 51 that generates a pulsed laser beam having a wavelength from the visible region to the ultraviolet region, and a focusing lens system 52 that converges the laser beam oscillated from the pulse laser oscillator 51. The laser beam 53 converged by the focusing lens system 52 is applied to the glass substrate 11.
パルスレーザ発振器５１が発振する可視領域から紫外領域の波長のレーザビームとしては、たとえば波長５１０〜５４０ｎｍの波長域のグリーン光を発振するグリーンレーザや波長３５５ｎｍの紫外光を発振する紫外線レーザなどが使用される。いずれもピーク出力が大きい方が好ましい。本実施形態においては波長５３２ｎｍのＱスイッチ内蔵パルス発振型Ｎｄ：ＹＡＧレーザを使用した。 As a laser beam having a wavelength from the visible region to the ultraviolet region oscillated by the pulse laser oscillator 51, for example, a green laser that oscillates green light in the wavelength region of 510 to 540 nm, an ultraviolet laser that oscillates ultraviolet light in the wavelength of 355 nm, or the like is used. Is done. In any case, it is preferable that the peak output is large. In this embodiment, a pulsed Nd: YAG laser with a built-in Q switch having a wavelength of 532 nm is used.
図２は初亀裂形成装置５０の全体構成を示す。パルスレーザ発振器５１からのレーザビームは反射鏡５４、５５で光路調整され、ビームエキスパンダ５６で直径を拡げた円形ビームに整形されて集束レンズ系５２に入射し、集束レンズ系５２で収束されたレーザビーム５３はガラス基板１１上に照射される。集束レンズ系５２はＺ軸アクチュエータ５７によりガラス基板１１の表面に対して上下方向、すなわち垂直方向に移動可能であり、レーザビーム５３のガラス基板１１に対する焦点位置６５を調整することができる。焦点位置６５の位置は、集束レンズ系５２によって決定される焦点距離ｆの値によって決められた位置となる。ガラス基板１１に対する集束レンズ系５２の上下方向の位置は、Ｚ軸方向の原点リミットスイッチ５８の設置位置を基準として定められる。 FIG. 2 shows the overall configuration of the initial crack forming apparatus 50. The optical path of the laser beam from the pulse laser oscillator 51 is adjusted by the reflecting mirrors 54, 55, shaped into a circular beam having an enlarged diameter by the beam expander 56, incident on the focusing lens system 52, and converged by the focusing lens system 52. The laser beam 53 is irradiated onto the glass substrate 11. The focusing lens system 52 can be moved in the vertical direction, that is, the vertical direction with respect to the surface of the glass substrate 11 by the Z-axis actuator 57, and the focal position 65 of the laser beam 53 with respect to the glass substrate 11 can be adjusted. The position of the focal position 65 is a position determined by the value of the focal length f determined by the focusing lens system 52. The vertical position of the focusing lens system 52 with respect to the glass substrate 11 is determined based on the installation position of the origin limit switch 58 in the Z-axis direction.
パルスレーザ発振器５１はレーザドライバ６１と電気的に接続されており、Ｚ軸アクチュエータ５７はＺ軸アクチュエータドライバ６２と接続されており、原点リミットスイッチ５８は原点リミット検出装置６３と接続されている。これらのレーザドライバ６１と、Ｚ軸アクチュエータドライバ６２と、原点リミット検出装置６３とは、それぞれ制御部６４からの電気的制御信号に従って駆動される。 The pulse laser oscillator 51 is electrically connected to the laser driver 61, the Z-axis actuator 57 is connected to the Z-axis actuator driver 62, and the origin limit switch 58 is connected to the origin limit detection device 63. The laser driver 61, the Z-axis actuator driver 62, and the origin limit detection device 63 are driven in accordance with electrical control signals from the control unit 64, respectively.
次に図３を用いて、レーザビームで初亀裂および内部亀裂を形成した後に、スクライブする構成及び動作を説明する。図３では、図１に示したガラス基板１１をその中央位置まで割断加工している最中の状態を示している。つまり、図３では、レーザ初亀裂の形成が既に完了した後で、スクライブ最中の状態を示しているので、以下の説明では、時間を遡ってレーザ初亀裂を形成する最初の段階から説明する。 Next, the configuration and operation of scribing after forming an initial crack and an internal crack with a laser beam will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a state in which the glass substrate 11 shown in FIG. 1 is being cleaved to the center position. That is, FIG. 3 shows a state in which scribing is in progress after the formation of the laser initial crack has already been completed. In the following description, the process will be described from the first stage of forming the laser initial crack retroactively. .
強化ガラスを割断するために、まず、初亀裂形成装置５０（図１参照）によりガラス基板１１の割断予定線１２の割断加工の開始端の位置にレーザ初亀裂を形成する。レーザ初亀裂は、図３において、内部亀裂１６と表面亀裂１７との２つの部分に分けて示してある。 In order to cleave the tempered glass, first, a laser initial crack is formed at the position of the starting end of the cleaving process of the cleaving line 12 of the glass substrate 11 by the initial crack forming apparatus 50 (see FIG. 1). The laser initial crack is divided into two parts, an internal crack 16 and a surface crack 17, in FIG.
まず、ガラス基板１１の割断予定線１２の開始端部から内部亀裂１６を形成する。そのためには、ビーム停止の状態で、可動式テーブル３２（図１参照）の上に載置されたガラス基板１１をサーボモータ３３（図１参照）により＋Ｙ方向に移動させる。そして、レーザビーム５３を出力してもその下方のガラス基板１１に照射されない位置まで退避させる。
Ｚ軸アクチュエータ５７による高さ位置調整については、集束レンズ系５２で収束されたレーザビーム５３によって作られる焦点位置６５の高さが、ガラスの上側表面の高さよりも低くなるように設定する。レーザビーム５３の出力指令は、制御部６４において、Ｚ軸アクチュエータ５７の位置が所定位置にあることや、Ｙ軸駆動用のサーボモータ３３（図１参照）が駆動して−Ｙ方向に移動し始めたこと等の条件を検知した上で出力指令が開始される。次に、ビーム初亀裂を形成する工程について、図４を用いて説明する。
First, an internal crack 16 is formed from the starting end of the planned cutting line 12 of the glass substrate 11. For this purpose, the glass substrate 11 placed on the movable table 32 (see FIG. 1) is moved in the + Y direction by the servo motor 33 (see FIG. 1) while the beam is stopped. And even if it outputs the laser beam 53, it retracts | saves to the position where the glass substrate 11 under it is not irradiated.
The height position adjustment by the Z-axis actuator 57 is set so that the height of the focal position 65 created by the laser beam 53 converged by the focusing lens system 52 is lower than the height of the upper surface of the glass. In response to the output command of the laser beam 53, the controller 64 moves in the −Y direction when the position of the Z-axis actuator 57 is at a predetermined position or when the Y-axis drive servomotor 33 (see FIG. 1) is driven. An output command is started after detecting conditions such as starting. Next, the step of forming the initial beam crack will be described with reference to FIG.
図４に示すように、焦点位置６５の高さがガラスの上側表面の高さよりも低い状態でレーザビーム５３の出射を開始する。ガラス基板１１を載置している可動式テーブル３２（図１参照）がサーボモータ３３（図１参照）により−Ｙ方向に移動されると同時にレーザビーム５３を照射し、ガラス基板１１を割断予定線の方向に沿って移動させる。すると、焦点位置６５が横方向に移動し、ガラス断面部のＰ点に接する。その後も焦点位置６５を横方向に移動させることにより、Ｐ点をスタートとして、ガラス基板１１の内部に白濁点が点列状または点列が連続した線状に形成される。この点列状または線状の白濁点が内部亀裂１６を形成する。 As shown in FIG. 4, the emission of the laser beam 53 is started in a state where the height of the focal position 65 is lower than the height of the upper surface of the glass. The movable table 32 (see FIG. 1) on which the glass substrate 11 is placed is moved in the −Y direction by the servo motor 33 (see FIG. 1), and at the same time, the laser beam 53 is irradiated to cleave the glass substrate 11. Move along the direction of the line. Then, the focal position 65 moves in the horizontal direction and touches the point P of the glass cross section. After that, by moving the focal point position 65 in the horizontal direction, the cloud point is formed in the glass substrate 11 in the form of a dot line or a continuous line of dots starting from the point P. The point cloud-like or linear cloudiness point forms the internal crack 16.
内部亀裂１６が所定の長さになったとき、レーザビーム５３を照射したまま可動式テーブル３２を移動させつつＺ軸アクチュエータ５７により集束レンズ系５２を徐々に上方に移動させると、内部亀裂１６の先端がガラス基板１１の上表面方向に伸びてやがてガラス基板１１の上表面に達する。こうしてガラス基板の厚さ方向の内部にガラス基板１１の端部から割断予定線１２の方向に沿って伸びる内部亀裂１６は、ガラス基板１１の上表面において表面亀裂１７を形成する。表面亀裂１７が形成される位置はガラス基板１１の開始端部から所定距離ｄだけ離れた内側の位置に設けられる。表面亀裂１７を形成した後は、焦点位置６５はガラス基板１１の上表面を離れて、より上の位置に移動する。Ｚ軸アクチュエータ５７が所定の上限位置に達して、焦点位置６５がガラス基板１１の内部には位置しない状態になった時、レーザビーム５３の照射は停止される。以上の工程により、内部亀裂１６と表面亀裂１７とから成るレーザ初亀裂の形成が完了する。 When the internal crack 16 reaches a predetermined length, if the focusing lens system 52 is gradually moved upward by the Z-axis actuator 57 while moving the movable table 32 while irradiating the laser beam 53, the internal crack 16 The tip extends toward the upper surface of the glass substrate 11 and eventually reaches the upper surface of the glass substrate 11. Thus, the internal crack 16 extending along the direction of the planned cutting line 12 from the end of the glass substrate 11 in the thickness direction of the glass substrate forms a surface crack 17 on the upper surface of the glass substrate 11. The position where the surface crack 17 is formed is provided at an inner position away from the starting end of the glass substrate 11 by a predetermined distance d. After the surface crack 17 is formed, the focal position 65 leaves the upper surface of the glass substrate 11 and moves to a higher position. When the Z-axis actuator 57 reaches a predetermined upper limit position and the focal position 65 is not located inside the glass substrate 11, the irradiation of the laser beam 53 is stopped. Through the above steps, the formation of the laser initial crack composed of the internal crack 16 and the surface crack 17 is completed.
ここで、内部亀裂１６と表面亀裂１７とを便宜上分けて説明しているのは、次のような理由からである。強化ガラスでは、特にケミカル強化ガラスでは、イオン交換法により強化される領域は厚さ数１０ミクロン程度の表面の強化層だけであり、それを超える深さの部分は強化処理されていない。このようなガラスを表面スクライブ加工する場合において、トリガーになり得る好ましい初亀裂として、少なくともガラス表面の強化層の深さだけは貫通している亀裂であった方が良い。すなわち、求められる初亀裂として、薄い強化層を貫通している表面亀裂１７が必要であり、ガラス内部の内部亀裂１６は必ずしも必要ではない。このようにレーザスクライブ加工を行う上で必要かどうかに応じて、内部亀裂１６と表面亀裂１７との意味を使い分けて示している。 Here, the reason that the internal crack 16 and the surface crack 17 are described separately for convenience is as follows. In the tempered glass, particularly in the chemically tempered glass, the region strengthened by the ion exchange method is only the surface tempered layer having a thickness of about several tens of microns, and the portion exceeding the depth is not tempered. When such a glass is subjected to surface scribing, it is preferable that the crack is penetrating at least the depth of the reinforcing layer on the glass surface as a preferable initial crack that can be a trigger. That is, as the required initial crack, the surface crack 17 penetrating the thin reinforcing layer is required, and the internal crack 16 inside the glass is not necessarily required. Thus, the meanings of the internal crack 16 and the surface crack 17 are shown separately depending on whether they are necessary for performing laser scribing.
次に、図３に戻って、レーザ初亀裂形成後の動作を示す。集束レンズ系５２によって集光されたレーザビーム５２により、内部亀裂１６と表面亀裂１７とが形成された。その後、可動式テーブル３２をサーボモータ３３により＋Ｙ方向に移動させて割断予定線１２の方向に沿って一定速度で移動させると同時にＣＯ２レーザビームの照射を開始する。すると、シリンドリカルレンズによって、ガラス基板１１上にはＣＯ２レーザビームにより細長いレーザ加熱部１４が形成される。 Next, returning to FIG. 3, the operation after the initial laser crack formation will be described. The internal crack 16 and the surface crack 17 were formed by the laser beam 52 collected by the focusing lens system 52. Thereafter, the movable table 32 is moved in the + Y direction by the servo motor 33 and moved at a constant speed along the direction of the planned cutting line 12, and simultaneously, the irradiation of the CO2 laser beam is started. Then, an elongated laser heating unit 14 is formed on the glass substrate 11 by the CO2 laser beam by the cylindrical lens.
一方、ビーム整形手段８０の後方には冷却装置３０が配置されており、その冷却装置３０からは水と空気の混合媒体が下方に噴射される。その結果、ガラス基板１１上の冷却装置３０の直下位置に冷却点１５が形成される。ガラス基板１１は割断予定線１２の方向に沿って一定速度で移動しているので、冷却点１５はレーザ加熱部１４の後端から所定距離離間した位置において割断予定線１２の方向に沿ってレーザ加熱部１４を冷却する。 On the other hand, a cooling device 30 is disposed behind the beam shaping means 80, and a mixed medium of water and air is jetted downward from the cooling device 30. As a result, a cooling point 15 is formed at a position directly below the cooling device 30 on the glass substrate 11. Since the glass substrate 11 is moving along the direction of the planned cutting line 12 at a constant speed, the cooling point 15 is a laser beam along the direction of the planned cutting line 12 at a position spaced a predetermined distance from the rear end of the laser heating unit 14. The heating unit 14 is cooled.
この結果、冷却装置３０の直下に表面亀裂１７から拡大した亀裂線１３がガラス基板１１の板厚方向に発生する。表面亀裂１７の付近で板厚方向に拡大した亀裂線１３は、レーザ加熱部１４および冷却点１５の組み合わせがガラス基板１１に対して相対的に移送するのに伴って、割断予定線１２の前方方向に亀裂を拡大させることができる。この結果、ガラス基板１１の全板厚に亘って割断予定線１２に沿ってスクライブ溝１３が形成される。 As a result, a crack line 13 expanding from the surface crack 17 immediately below the cooling device 30 is generated in the thickness direction of the glass substrate 11. The crack line 13 expanded in the thickness direction in the vicinity of the surface crack 17 is in front of the planned cutting line 12 as the combination of the laser heating unit 14 and the cooling point 15 moves relative to the glass substrate 11. The crack can be expanded in the direction. As a result, the scribe groove 13 is formed along the planned cutting line 12 over the entire thickness of the glass substrate 11.
こうして形成されたスクライブ溝１３は、表面亀裂１７をスタート地点として形成されており、表面亀裂１７の位置はガラス基板１１の端部から所定距離ｄだけ離れた内側の位置にある。このように、表面亀裂１７の位置をガラスの内側に設けることにより、スクライブ溝１３が形成する上での加工の安定性が増す。従来技術のように、表面亀裂１７をダイヤモンドホイールを用いてガラスの端部に形成する場合においては、特に強化ガラスの場合に、端部に形成した初亀裂から加熱によりガラスが自己破壊し、スクライブ溝の形成を阻害することがあった。しかし、本実施例においては、ガラスが自己破壊しやすい端部を避けて、離れた位置に表面亀裂１７を形成しているので、スクライブ溝１３の加工成功率が高まる利点がある。 The scribe groove 13 thus formed is formed with the surface crack 17 as a starting point, and the position of the surface crack 17 is at an inner position away from the end of the glass substrate 11 by a predetermined distance d. Thus, by providing the position of the surface crack 17 on the inner side of the glass, the processing stability in forming the scribe groove 13 is increased. When the surface crack 17 is formed at the end of the glass using a diamond wheel as in the prior art, the glass is self-destructed by heating from the initial crack formed at the end, particularly in the case of tempered glass. In some cases, the formation of grooves was inhibited. However, in this embodiment, since the surface crack 17 is formed at a position apart from the end portion where the glass is easily broken, there is an advantage that the processing success rate of the scribe groove 13 is increased.
ガラス表面には表面亀裂１７が形成されるとともに、ガラス内部には内部亀裂１６が形成されている。この内部亀裂１６はガラス基板１１に外力を加えてブレイクする場合に効果を奏する。すなわち、ガラス基板１１をブレイクする場合に、ガラス基板の端部から距離ｄだけ離れた表面亀裂１７までの間の場所には、ガラス表面にスクライブ溝が形成されていない。従って、もし、内部亀裂１６が存在しないとすると、ブレイク面が割断予定線から外れて婉曲してしまうことになる。本実施形態において加工したガラスには、内部亀裂１６により、ガラス内部に割れやすい部分が出来ているため、ブレイクの際の割断面を内部亀裂１６に沿って導くことができるので、ブレイクの割断面が割断予定線から外れないようにできる。従って、スクライブ溝１３の始端となる表面亀裂１７の位置をガラス基板１１の端部から割断予定線１２に沿って所定距離ｄだけ離れた内側の位置に形成した場合でも、ブレイク面の全体的な直線性が保たれる。 A surface crack 17 is formed on the glass surface, and an internal crack 16 is formed inside the glass. The internal crack 16 is effective when a break is applied to the glass substrate 11 by applying an external force. That is, when the glass substrate 11 is broken, no scribe groove is formed on the glass surface at a location between the end of the glass substrate and the surface crack 17 that is a distance d away. Therefore, if the internal crack 16 does not exist, the break surface will deviate from the planned cutting line and bend. In the glass processed in the present embodiment, the internal crack 16 has a portion that is easily broken inside the glass, so that the fractured surface at the time of the break can be guided along the internal crack 16. Can be prevented from falling off the planned cutting line. Therefore, even when the position of the surface crack 17 serving as the starting end of the scribe groove 13 is formed at an inner position separated from the end of the glass substrate 11 along the planned cutting line 12 by a predetermined distance d, the entire break surface is formed. Linearity is maintained.
冷却点１５の直下で表面亀裂１７から拡大したスクライブ溝１３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、スクライブ溝１３が割断予定線１２に対して湾曲することはない。 Since the scribe groove 13 expanded from the surface crack 17 directly below the cooling point 15 proceeds in the depth direction of the glass substrate 11, there is no imbalance in the tensile stress acting in the creeping direction of the glass substrate 11, and the scribe groove 13 13 does not curve with respect to the planned cutting line 12.
一方、レーザ加熱部１４および冷却点１５の組み合わせがガラス基板１１に対して相対的に移動して、表面亀裂１７とは反対側の割断予定線１２上の終端部に達した場合に、スクライブ溝１３が終端部に到達すると、終端部側からガラスが自己破壊して、ガラスの表面から底面に到るまでのフルカットの亀裂面が発生することがある。特に強化ガラスの場合には顕著に現れる。このような終端部の破壊は制御されていない割れ方なので、湾曲することが多くブレイク面の直線性を阻害する。 On the other hand, when the combination of the laser heating part 14 and the cooling point 15 moves relative to the glass substrate 11 and reaches the terminal part on the planned cutting line 12 on the side opposite to the surface crack 17, the scribe groove When 13 reaches the end portion, the glass self-destructs from the end portion side, and a full cut crack surface from the surface of the glass to the bottom surface may occur. This is particularly noticeable in the case of tempered glass. Since the destruction of such a terminal portion is an uncontrolled cracking method, the end portion is often curved, which impairs the linearity of the break surface.
そこで図５に示すように、ガラス基板１１の内部亀裂１６および表面亀裂１７とは反対側の終端部における割断予定線１２に沿った位置においても、内部亀裂１６および表面亀裂１７の形成したのと同様の手順で、内部亀裂１９および表面亀裂２０を形成する。さらに、ＣＯ２レーザビームによるスクライブ溝を形成する場合に、レーザ加熱部１４（図３参照）が、ちょうど表面亀裂２０の位置に差し掛かったタイミングで、ＣＯ２レーザビームの照射を停止する。正確なタイミングでＣＯ２レーザビームの照射を停止する手段としては、ＣＯ２レーザビームに対する機械的な外部シャッタ機構を用いても良いし、ファラデー回転子により偏光方向を選択する機構であっても、単純にＣＯ２レーザのビーム出力指令をオフにする手段であってもよい。ＣＯ２レーザビームの照射タイミング制御手段により、表面亀裂２０からガラス終端部までの間で加熱領域が形成されないので、ガラスの終端部にもスクライブ溝は形成されない。このようにすれば、ガラス基板１１の終端部において、自己破壊による亀裂が形成されることなく、かつ、ガラス基板１１をブレイクする場合にあって、内部亀裂１９がブレイクの面を案内するので、ブレイク面が割断予定線から外れないようにすることができる。 Therefore, as shown in FIG. 5, the internal crack 16 and the surface crack 17 are also formed at the position along the planned cutting line 12 at the terminal portion opposite to the internal crack 16 and the surface crack 17 of the glass substrate 11. The internal crack 19 and the surface crack 20 are formed in the same procedure. Further, when forming the scribe groove by the CO2 laser beam, the laser heating unit 14 (see FIG. 3) stops the irradiation of the CO2 laser beam at the timing just approaching the position of the surface crack 20. As a means for stopping the irradiation of the CO2 laser beam at an accurate timing, a mechanical external shutter mechanism for the CO2 laser beam may be used, or a mechanism for selecting the polarization direction by the Faraday rotator may be simply used. It may be a means for turning off the beam output command of the CO2 laser. Since the heating region is not formed between the surface crack 20 and the glass end portion by the irradiation timing control means of the CO2 laser beam, no scribe groove is formed in the glass end portion. In this way, in the terminal portion of the glass substrate 11, no cracks due to self-destruction are formed, and when the glass substrate 11 is broken, the internal crack 19 guides the surface of the break, It is possible to prevent the break surface from falling off the planned cutting line.
図６は実施例２における強化ガラスの割断方法を実施するため動作原理を説明する概念図である。実施例１においては、図４に示すように内部亀裂を形成するためにレーザビームの焦点を最初はガラス基板１１の内部で水平に移動させ、その後斜め上方に持ち上げることで表面亀裂１７を形成したが、本実施例においては初亀裂としての内部亀裂１６をガラス基板１１内において斜め上方向に通過する直線状に形成し、この直線状内部亀裂１６がガラス基板１１の表面に出た位置に表面亀裂１７を形成する。 FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the operating principle for carrying out the method for cleaving tempered glass in Example 2. In Example 1, as shown in FIG. 4, the surface crack 17 was formed by first moving the focal point of the laser beam horizontally inside the glass substrate 11 and then lifting it obliquely upward to form an internal crack. However, in the present embodiment, the internal crack 16 as the initial crack is formed in a straight line that passes obliquely upward in the glass substrate 11, and the surface is located at a position where the linear internal crack 16 protrudes from the surface of the glass substrate 11. A crack 17 is formed.
図８には、実施例２に示す構成および方法によってサンプル加工された化学強化ガラス断面の写真を示している。ガラスの厚さは１．１ｍｍｔ、レーザ初亀裂の形成のための加工条件は、レーザ平均パワー１．０Ｗ、パルス幅１０ｎｓｅｃ、繰り返し周波数６ｋＨｚ、ガラスの水平方向送り速度１ｍｍ／ｓｅｃ、Ｚ軸アクチュエータによる垂直方向の上昇送り速度０．３ｍｍ／ｓｅｃである。このサンプルにおいては、焦点位置が表面に達した時点でＺ軸アクチュエータの上昇速度を遅くして、０．１ｍｍ／ｓｅｃにしているため、表面亀裂が長くなっている。 FIG. 8 shows a photograph of a cross section of chemically strengthened glass sample-processed by the configuration and method shown in Example 2. The glass thickness is 1.1 mm, the processing conditions for forming the laser initial crack are laser average power 1.0 W, pulse width 10 nsec, repetition frequency 6 kHz, glass horizontal feed rate 1 mm / sec, and Z axis actuator. The ascending feed speed in the vertical direction is 0.3 mm / sec. In this sample, when the focal position reaches the surface, the ascending speed of the Z-axis actuator is reduced to 0.1 mm / sec, so that the surface crack is long.
図６に戻って、内部亀裂１６をガラス基板１１内において斜め上方向に通過する直線状に形成するには、図３または図４の構成において、可動式テーブル３２を図１における−Ｙ方向に一旦移動させ、レーザビーム５３を照射してもその下方にガラス基板１１が無い位置まで退避させ、Ｚ軸アクチュエータドライバ６２によりＺ軸アクチュエータ５７を作動させて集束レンズ系５２を下方に移動させ、パルスレーザ発振器５１からのレーザビームを反射鏡５４、５５で光路調整してビームエキスパンダ５６で整形した後、集束レンズ系５２に入射させたレーザビーム５３の焦点が図４に示すようにガラス基板１１の端部における内部Ｐに位置するように設定してレーザビーム５３をガラス基板１１に照射する。 Returning to FIG. 6, in order to form the internal crack 16 in a straight line passing diagonally upward in the glass substrate 11, the movable table 32 is moved in the −Y direction in FIG. 1 in the configuration of FIG. 3 or 4. Once moved, the laser beam 53 is irradiated and retracted to a position where there is no glass substrate 11 below, and the Z-axis actuator 57 is operated by the Z-axis actuator driver 62 to move the focusing lens system 52 downward. The optical path of the laser beam from the laser oscillator 51 is adjusted by the reflecting mirrors 54 and 55 and shaped by the beam expander 56, and then the focal point of the laser beam 53 incident on the focusing lens system 52 is as shown in FIG. The glass substrate 11 is irradiated with the laser beam 53 so as to be positioned in the interior P at the end of the glass substrate 11.
ついで、レーザビーム５３がガラス基板１１を照射している状態のままでガラス基板１１を載置している可動式テーブル３２をサーボモータ３３により＋Ｙ方向に移動させて割断予定線１２の方向に沿って移動させるとともに、Ｚ軸アクチュエータ５７により集束レンズ系５２を一定速度で徐々に上方に移動させると、内部亀裂１６の先端がガラス基板１１内を斜め上方向に直線的に伸びてガラス基板１１の上表面に達して表面亀裂１７としてのキズを形成して終了する。なお、亀裂を入れる順番としては、表面亀裂１７を先に形成し、後から内部亀裂１６を形成する順番であってもよい。その他の構成および作用は実施例１と同様であるので説明を省略する。 Next, the movable table 32 on which the glass substrate 11 is placed with the laser beam 53 irradiating the glass substrate 11 is moved by the servo motor 33 in the + Y direction and along the direction of the planned cutting line 12. When the focusing lens system 52 is gradually moved upward at a constant speed by the Z-axis actuator 57, the tip of the internal crack 16 linearly extends obliquely upward in the glass substrate 11, and the glass substrate 11 The process reaches the upper surface to form a scratch as a surface crack 17 and finish. The order in which the cracks are made may be the order in which the surface cracks 17 are formed first and the internal cracks 16 are formed later. Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
図７は実施例３における強化ガラスの割断方法を実施するための動作原理を説明する概念図である。本実施例においては、初亀裂としての内部亀裂１６をガラス基板１１内において正弦波状やのこぎり波状などの波形に形成し、ガラス基板１１が水平移動中はレーザビーム５３の焦点位置を表面に出さずにガラス基板１１の内部で内部亀裂１６が上下に揺動するように維持する。この波形の内部亀裂１６が所定の長さになったとき、レーザビーム５３を照射したまま可動式テーブル３２を割断予定線１２の方向に沿って移動させつつＺ軸アクチュエータ５７により集束レンズ系５２を徐々に上方に移動させると、波形の内部亀裂１６がガラス基板１１内を次第に上方に曲がってガラス基板１１の上表面方向に伸びてゆく。そして、レーザビーム５３の焦点をガラス基板１１の内部を上下に揺動させつつ移動させ、ガラス基盤１１の表面をレーザビーム５３の焦点が１乃至複数回交差させると、波形の内部亀裂１６がガラス基板１１の表面を１乃至複数回交差して表面亀裂１７としてのキズに連結する。 FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the operating principle for carrying out the tempered glass cleaving method in Example 3. In this embodiment, the internal crack 16 as an initial crack is formed in a waveform such as a sine wave or a sawtooth wave in the glass substrate 11, and the focal position of the laser beam 53 is not brought out on the surface while the glass substrate 11 is moving horizontally. In addition, the internal crack 16 is maintained so as to swing up and down inside the glass substrate 11. When the internal crack 16 of this waveform becomes a predetermined length, the focusing lens system 52 is moved by the Z-axis actuator 57 while moving the movable table 32 along the direction of the planned cutting line 12 while irradiating the laser beam 53. When it is gradually moved upward, the corrugated internal crack 16 gradually bends upward in the glass substrate 11 and extends toward the upper surface of the glass substrate 11. Then, when the focal point of the laser beam 53 is moved while swinging up and down inside the glass substrate 11, and the focal point of the laser beam 53 intersects the surface of the glass substrate 11 one or more times, the corrugated internal crack 16 becomes glass. The surface of the substrate 11 is crossed one or more times and connected to the scratch as the surface crack 17.
図９および図１０には、実施例３に示す構成および方法によってサンプル加工された厚さ１．１ｍｍｔの化学強化ガラス断面の写真を示している。特に図１０に示されているように、ガラスの表面位置付近で焦点位置を上下に振動させることにより、強化層を複数回貫通することができる。 FIGS. 9 and 10 show photographs of a cross section of chemically strengthened glass having a thickness of 1.1 mmt processed by the configuration and method shown in Example 3. FIG. In particular, as shown in FIG. 10, the reinforcing layer can be penetrated a plurality of times by vibrating the focus position up and down in the vicinity of the surface position of the glass.
この実施例においても、あらかじめ表面亀裂を形成せずに、波形の内部亀裂１６がガラス基板１１の表面と交差したときその位置にレーザビーム５３の照射を継続して表面亀裂１７を形成させるようにしてもよい。この場合、波形の内部亀裂１６がガラス基板１１の表面を１回交差させた場合は表面亀裂１７は１箇所であるが、複数回交差させてもよくその場合は表面亀裂１７は複数の点状亀裂が連続した状態で形成される。
その他の構成および作用は実施例１または実施例２と同様であるので説明を省略する。
Also in this embodiment, when the corrugated internal crack 16 intersects the surface of the glass substrate 11 without forming the surface crack in advance, the surface crack 17 is formed by continuing the irradiation of the laser beam 53 at that position. May be. In this case, when the corrugated internal crack 16 intersects the surface of the glass substrate 11 once, the surface crack 17 is one place. However, the surface crack 17 may be intersected a plurality of times. Cracks are formed in a continuous state.
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment or the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
本発明による強化ガラスの割断方法および割断装置は、近年、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や携帯電話、携帯端末などの表示装置用に用いられているガラス表面に強化層を形成した強化ガラスや厚さが厚いガラスの鏡面割断に適用して好適である。 The method and apparatus for cleaving tempered glass according to the present invention include a tempered layer formed on a glass surface used for display devices such as flat panel displays such as liquid crystal displays and plasma displays, mobile phones and portable terminals in recent years. It is suitable for application to mirror cutting of glass or thick glass.
１１ ガラス基板
１３ スクライブ溝
１４ レーザ加熱部
１５ 冷却点
１６、１９ 内部亀裂
１７、２０ 表面亀裂
２５ ＣＯ２レーザ
２６ レーザビーム
２７ ビームエキスパンダ
２８ 反射鏡
３０ 冷却装置
３２ 可動式テーブル
３３ サーボモータ
５０ 初亀裂形成装置
５１ パルスレーザ発振器
５２ 集束レンズ系
５３ レーザビーム
５４、５５ 反射鏡
５６ ビームエキスパンダ
５７ Ｚ軸アクチュエータ
５８ 原点リミットスイッチ
６１ レーザドライバ
６２ Ｚ軸アクチュエータドライバ
６３ 原点リミット検出装置
６４ 制御部
６５ 焦点位置
８０ ビーム整形手段
11 glass substrate 13 scribe groove 14 laser heating portion 15 cooled points 16 and 19 inside the crack 17, 20 surface cracks 25 CO 2 laser 26 laser beam 27 beam expander 28 reflector 30 cooling device 32 movable table 33 servo motor 50 first crack Forming device 51 Pulse laser oscillator 52 Focusing lens system 53 Laser beam 54, 55 Reflector 56 Beam expander 57 Z-axis actuator 58 Origin limit switch 61 Laser driver 62 Z-axis actuator driver 63 Origin limit detection device 64 Control unit 65 Focus position 80 Beam shaping means
Claims (9)
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