JP5303238B2 - Cleaving method of brittle material substrate - Google Patents
Cleaving method of brittle material substrate Download PDFInfo
- Publication number
- JP5303238B2 JP5303238B2 JP2008263402A JP2008263402A JP5303238B2 JP 5303238 B2 JP5303238 B2 JP 5303238B2 JP 2008263402 A JP2008263402 A JP 2008263402A JP 2008263402 A JP2008263402 A JP 2008263402A JP 5303238 B2 JP5303238 B2 JP 5303238B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brittle material
- material substrate
- cut
- laser beam
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
本発明は、脆性材料基板の割断方法に関し、より詳細には、レーザビームの照射加熱によって、基板表面から略垂直方向にクラックを形成し脆性材料基板を割断する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for cleaving a brittle material substrate, and more particularly to a method for cleaving a brittle material substrate by forming a crack in a substantially vertical direction from the substrate surface by irradiation heating with a laser beam.
従来、脆性材料基板の割断方法としては、脆性材料基板の表面にカッターホイール等を圧接させながら転動させて、脆性材料基板の表面に対して略垂直方向のクラック（以下、「スクライブライン」という）を形成し、形成されたスクライブラインに沿って垂直方向に機械的な押圧力を加えて割断する方法（以下、「ブレイク」という）が広く行われていた。 Conventionally, as a method for cleaving a brittle material substrate, the surface of the brittle material substrate is rolled while pressing a cutter wheel or the like, and cracks in a direction substantially perpendicular to the surface of the brittle material substrate (hereinafter referred to as “scribe line”). ), And cleaving by applying a mechanical pressing force in the vertical direction along the formed scribe line (hereinafter referred to as “break”) has been widely performed.
しかし、通常、カッターホイールを用いて脆性材料基板のスクライブを行った場合、カレットと呼ばれる小破片が発生し、このカレットによって脆性材料基板の表面にキズがつくことがあった。また、割断後の脆性材料基板の端部にはマイクロクラックが生じやすく、このマイクロクラックを起因として脆性材料基板の割れが発生することがあった。このため、通常は割断後に、脆性材料基板の端部を研磨・洗浄してマイクロクラックやカレット等を除去していた。 However, usually, when the brittle material substrate is scribed using a cutter wheel, small fragments called cullet are generated, and the cullet sometimes scratches the surface of the brittle material substrate. In addition, microcracks are easily generated at the edge of the brittle material substrate after cleaving, and the brittle material substrate may be cracked due to the microcracks. For this reason, usually, after cleaving, the edge of the brittle material substrate is polished and washed to remove microcracks, cullet and the like.
一方、近年、ＣＯ２レーザビームを用いて溶融温度未満で脆性材料基板を加熱し、脆性材料基板にスクライブラインを形成した後、ブレイクを行って基板を割断する方法が実用化されつつある。レーザビームを用いて脆性材料基板のスクライブを行う場合には、熱応力を利用するため、工具を直接、基板に押さえつけることがなく、割断面はマイクロクラック等の少ない平滑な面となり、基板の強度が維持される。すなわち、レーザビームを用いた脆性材料基板のスクライブでは、非接触加工であるため、上記した潜在的欠陥の発生が抑えられ、ブレイクを行った際に脆性材料基板に発生する割れ等の損傷を抑えることができる。 On the other hand, in recent years, a method in which a brittle material substrate is heated below a melting temperature using a CO 2 laser beam to form a scribe line on the brittle material substrate, and then a break is performed to break the substrate. When scribing a brittle material substrate using a laser beam, since the thermal stress is used, the tool is not pressed directly against the substrate, and the fractured surface becomes a smooth surface with few microcracks and the strength of the substrate. Is maintained. In other words, the scribing of the brittle material substrate using a laser beam is non-contact processing, so that the generation of the potential defects described above can be suppressed, and damage such as cracks occurring in the brittle material substrate when breaking is suppressed. be able to.
図４に示すように、このＣＯ２レーザビーム４’を使用して脆性材料基板１にスクライブライン６’を形成する方法では、ＣＯ２レーザビーム４’を脆性材料基板１上に照射する前に、ポイントダイヤモンドを脆性材料基板１の表面に圧接させたり、カッターホイールを圧接・転動させることによって、脆性材料基板１の表面端部のスクライブ予定ラインの開始位置に、スクライブラインの形成の開始点となるトリガークラック２’を形成する。次いで、トリガークラック２’近傍のスクライブ予定ライン上に、脆性材料基板１にレーザ発振器から細長い楕円形状のＣＯ２レーザビーム４’を照射すると共に、ＣＯ２レーザビーム４’の照射領域の後端近傍に、冷却水等の冷却媒体５を吹き付ける。そして、レーザ発振装置から照射されたＣＯ２レーザビーム４’及び冷却媒体５の吹き付けを、スクライブ予定ラインに沿って相対的に移動させる。これにより、レーザビーム４’が照射された領域には、レーザビーム４’による加熱によって圧縮応力が生じる一方、冷却媒体５が吹き付けられた領域には引張り応力が生じる。このように、圧縮応力が生じた領域に近接して引張り応力が生じると、両領域間に、それぞれの応力に基づく応力勾配が発生し、脆性材料基板１の端部等に予め形成されたトリガークラック２’を起点として、スクライブ予定ラインに沿ってスクライブライン６’が脆性材料基板１に形成される。 As shown in FIG. 4, in the method of forming the 'scribe line 6 using a brittle material substrate 1' The CO 2 laser beam 4, the CO 2 laser beam 4 'before irradiating on the brittle material substrate 1 The point where the point diamond is pressed against the surface of the brittle material substrate 1 or the cutter wheel is pressed and rolled to the start position of the scribe line at the end of the surface of the brittle material substrate 1 to start the scribe line. Trigger crack 2 'is formed. Next, the brittle material substrate 1 is irradiated with the elongated elliptical CO 2 laser beam 4 ′ from the laser oscillator on the scribe line near the trigger crack 2 ′, and the vicinity of the rear end of the irradiation region of the CO 2 laser beam 4 ′. Then, a cooling medium 5 such as cooling water is sprayed. Then, the CO 2 laser beam 4 ′ irradiated from the laser oscillation device and the spray of the cooling medium 5 are relatively moved along the scribe line. Thereby, compressive stress is generated in the region irradiated with the laser beam 4 ′ by heating with the laser beam 4 ′, while tensile stress is generated in the region sprayed with the cooling medium 5. Thus, when a tensile stress is generated in the vicinity of the region where the compressive stress is generated, a stress gradient based on each stress is generated between the two regions, and a trigger formed in advance on the end portion of the brittle material substrate 1 or the like. A scribe line 6 ′ is formed on the brittle material substrate 1 along the planned scribe line starting from the crack 2 ′.
ところが、トリガークラック２’を脆性材料基板１の端部に形成した場合、レーザビーム４’による加熱によって、トリガークラック２’から予測できない方向にクラックが派生するいわゆる”先走り現象”が生じることがあり、スクライブライン６’がスクライブ予定ラインから外れることがあった。そこで、図５に示すように、トリガークラック２”を脆性材料基板１の側端よりも内側に形成し、ここからスクライブラインを形成開始させることも行われている。
ところで、脆性材料基板１がガラス基板の場合、ＣＯ２レーザビーム４’は、深さ３．７μｍというガラス基板１の表層だけでそのエネルギーの９９％が吸収され、それよりもガラス基板の厚み方向の深い部分へは熱伝導によって熱は伝えられることになる。このため、ＣＯ２レーザビーム４’によるスクライブライン６’の深さは、通常は１００μｍ程度と、従来の機械的に形成するスクライブラインの深さと同程度で、ガラス基板の割断にはブレーク工程が必要とされていた。 By the way, when the brittle material substrate 1 is a glass substrate, the CO 2 laser beam 4 ′ absorbs 99% of its energy only by the surface layer of the glass substrate 1 having a depth of 3.7 μm, and the thickness direction of the glass substrate is more than that. Heat is transferred to the deep part of the heat by heat conduction. For this reason, the depth of the scribe line 6 ′ by the CO 2 laser beam 4 ′ is usually about 100 μm, which is about the same as the depth of the conventional mechanically formed scribe line, and there is a break process for cleaving the glass substrate. Was needed.
一方、製造工程における生産性向上や簡素化の観点から、レーザビームによって形成されるスクライブラインの深さを、脆性材料基板１の厚み方向全部とし、ブレーク工程を経ることなく脆性材料基板１を割断すること（以下、「フルカット」と記すことがある）が強く要求されており、例えばガラス基板の場合、透過率の高いＥｒ−ＹＡＧレーザを用いて、ブレーク工程を経ることなく割断することが近年実験・検討されている。 On the other hand, from the viewpoint of productivity improvement and simplification in the manufacturing process, the depth of the scribe line formed by the laser beam is set to the entire thickness direction of the brittle material substrate 1, and the brittle material substrate 1 is cleaved without undergoing a break process. (Hereinafter sometimes referred to as “full cut”) is strongly demanded. For example, in the case of a glass substrate, an Er-YAG laser having a high transmittance can be used for cleaving without a break process. In recent years it has been experimented and studied.
しかしながら、Ｅｒ−ＹＡＧレーザなどの透過率の高いレーザビームを用いた場合、トリガークラック２”を脆性材料基板１の側端よりも内側に形成しても、トリガークラック２”から予測できない方向にクラックが生じる先走り現象が生じ、スクライブライン６’が予定ラインから外れることがあった。 However, when a laser beam having a high transmittance such as an Er-YAG laser is used, even if the trigger crack 2 "is formed on the inner side of the side edge of the brittle material substrate 1, the crack is not predicted from the trigger crack 2". There was a case where the pre-cursor phenomenon occurred, and the scribe line 6 ′ deviated from the planned line.
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脆性材料基板に対して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、前述の先走り現象を抑えて、トリガークラックを起点としてスクライブラインが予定ラインに沿って形成されるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to use a laser beam having a high transmittance with respect to a brittle material substrate in a method for cleaving the brittle material substrate. In other words, the above-mentioned pre-run phenomenon is suppressed, and the scribe line is formed along the planned line starting from the trigger crack.
前記目的を達成する本発明に係る脆性材料基板の割断方法は、脆性材料基板に対してレーザビームを相対移動させながら照射して、前記基板を溶融温度未満で加熱し、これにより前記基板に生じた熱応力によって前記基板の表面から略垂直方向にクラックを形成させて前記基板を割断する脆性材料基板の割断方法であって、前記レーザビームの波長を、前記レーザビームが前記基板を１〜９０％透過する波長とし、前記基板表面の側端よりも内側の、前記レーザビームの移動予定ラインの端部に、当該移動予定ラインの方向の第１切り目と、この第１切り目と交差する少なくとも１本の第２切り目とから構成されるトリガークラックを形成することを特徴とする。 The method for cleaving a brittle material substrate according to the present invention that achieves the above-described object is that the brittle material substrate is irradiated while moving the laser beam relative to the brittle material substrate, and the substrate is heated at a temperature lower than the melting temperature, thereby being generated in the substrate. A method of cleaving a brittle material substrate by cracking the substrate by forming a crack in a substantially vertical direction from the surface of the substrate by the thermal stress, wherein the laser beam has a wavelength of 1 to 90. The first cut in the direction of the planned movement line and at least one intersecting the first cut at the end of the planned movement line of the laser beam inside the side edge of the substrate surface. A trigger crack composed of the second cut of the book is formed.
ここで、先走り現象を一層効果的に抑える観点からは、第２切り目が、第１切り目に対して垂直であるのが好ましい。 Here, it is preferable that the second cut is perpendicular to the first cut from the viewpoint of more effectively suppressing the preceding phenomenon.
前記脆性材料基板がガラス基板である場合、前記レーザビームの波長を３〜５μｍとするのが好ましい。 When the brittle material substrate is a glass substrate, the wavelength of the laser beam is preferably 3 to 5 μm.
脆性材料基板の割断を効率的且つ確実に行う観点からは、脆性材料基板にレーザビームを照射した後、冷却媒体により脆性材料基板を冷却するのが好ましい。 From the viewpoint of efficiently and reliably cleaving the brittle material substrate, it is preferable to cool the brittle material substrate with a cooling medium after irradiating the brittle material substrate with a laser beam.
本発明の脆性材料基板の割断方法では、レーザビームの波長を、脆性材料基板を１〜９０％透過する波長としたので、ブレイク工程を経ることなく脆性材料基板をフルカットできる。また、脆性材料基板の側端よりも内側の、レーザビームの移動予定ラインの端部に形成するトリガークラックを、前記移動予定ラインの方向の第１切り目と、この第１切り目と交差する少なくとも１本の第２切り目とから構成されるようにしたので、先走り現象を効果的に抑えることができる。これにより、トリガークラックを起点として予定ラインから外れることなくスクライブラインを形成できる。 In the method for cleaving a brittle material substrate according to the present invention, the wavelength of the laser beam is set to a wavelength that transmits 1% to 90% through the brittle material substrate, so that the brittle material substrate can be fully cut without undergoing a breaking step. In addition, a trigger crack formed at the end of the laser beam moving line inside the side edge of the brittle material substrate has a first cut in the direction of the moving line and at least one intersecting the first cut. Since it is composed of the second cut of the book, it is possible to effectively suppress the pre-run phenomenon. Thereby, a scribe line can be formed without departing from the planned line starting from the trigger crack.
トリガークラックの第２切り目を第１切り目に対して垂直にすると、先走り現象を一層効果的に抑えることができる。 When the second cut of the trigger crack is made perpendicular to the first cut, the preceding phenomenon can be more effectively suppressed.
前記脆性材料基板がガラス基板である場合、前記レーザビームの波長を３〜５μｍとすると、ガラス基板のフルカットが効率的に行うことができる。 When the brittle material substrate is a glass substrate, the glass substrate can be efficiently fully cut when the wavelength of the laser beam is 3 to 5 μm.
脆性材料基板にレーザビームを照射した後、冷却手段により脆性材料基板を冷却すると、脆性材料基板の割断を効率的且つ確実に行うことができる。 When the brittle material substrate is irradiated with the laser beam and then the brittle material substrate is cooled by the cooling means, the brittle material substrate can be efficiently and reliably cut.
以下、本発明に係る脆性材料基板の割断方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, although the cutting method of the brittle material substrate according to the present invention will be described in more detail, the present invention is not limited to these embodiments.
図１に、本発明に係る脆性材料基板の割断方法の一実施形態を示す工程図を示す。まず、同図（ａ）において、脆性材料基板１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２を形成する。このトリガークラック２が、レーザビーム４の移動予定ライン３の開始側端部となる。トリガークラック２は、レーザビーム４の移動予定ライン３の方向に形成された第１切り目２１と、第１切り目２１に垂直な第２切り目２２とがそれぞれの中点で交差してなる。ここで重要なことは、トリガークラック２が、レーザビーム４の移動予定ライン３の方向の第１切り目２１と、この第１切り目２１に交差する第２切り目２２とから構成されていることにある。これによって、トリガークラック２から予測不能な方向にクラックが生じる先走り現象が確実に抑制される。この先走り現象の抑制機構についてはまだ十分には解明されていないが、レーザビーム移動予定ライン３の方向と交差する方向にも切り目２２を形成することによって、レーザビーム照射によって基板１に生じた熱応力のうち、レーザビーム４の移動予定ライン３方向の熱応力が前記切り目２２により解放され、レーザビーム４による加熱で生じる第１切り目２１の先端への応力が緩和されるためではないかと推測される。 FIG. 1 is a process diagram showing an embodiment of a brittle material substrate cleaving method according to the present invention. First, in FIG. 2A, the trigger crack 2 is formed on the inner surface of the one side surface of the brittle material substrate 1 from the substrate side end. The trigger crack 2 becomes the start side end of the planned moving line 3 of the laser beam 4. The trigger crack 2 is formed by intersecting a first cut 21 formed in the direction of the planned movement line 3 of the laser beam 4 and a second cut 22 perpendicular to the first cut 21 at the respective midpoints. What is important here is that the trigger crack 2 is composed of a first cut 21 in the direction of the planned movement line 3 of the laser beam 4 and a second cut 22 that intersects the first cut 21. . As a result, the preceding phenomenon in which the crack is generated in the unpredictable direction from the trigger crack 2 is reliably suppressed. Although the mechanism for suppressing this pre-run phenomenon has not yet been fully elucidated, the heat generated in the substrate 1 by the laser beam irradiation is formed by forming the cut 22 in the direction intersecting the direction of the laser beam planned moving line 3. Among the stresses, it is assumed that the thermal stress in the direction of the movement line 3 of the laser beam 4 is released by the cut 22 and the stress on the tip of the first cut 21 caused by heating by the laser beam 4 is relieved. The
トリガークラック２の形状としては、少なくともレーザビーム４の移動予定ライン３の方向の第１切り目２１と、第１切り目２１と交差する第２切り目２２とから構成されていればよく、例えば図２に示すような、第１切り目２１と第２切り目２２とが直交する形状（同図（ａ））、第１切り目２１の中点に、２本の切り目すなわち第２切り目２２と第３切り目２３とが交差する形状（同図（ｂ））、第１切り目２１の中点に、３本の切り目すなわち第２切り目２２，第３切り目２３、第４切り目２４が交差する形状（同図（ｃ））などが挙げられる。トリガークラック２の形状及び第１切り目２１と交差する切り目の本数に限定はないが、先走り現象の抑制および生産効率等を考慮するならば、図２（ａ）に示すような、第１切り目２１と第２切り目２２とが直交する形状のトリガークラック２が推奨される。なお、第１切り目２１に対して２本以上の切り目を交差させる場合、それぞれ第１切り目２１と異なる点で交差させても構わない。 As the shape of the trigger crack 2, it is sufficient if it is composed of at least a first cut 21 in the direction of the planned moving line 3 of the laser beam 4 and a second cut 22 that intersects the first cut 21. For example, FIG. As shown in the figure, the first cut 21 and the second cut 22 are perpendicular to each other ((a) in the figure), and at the midpoint of the first cut 21, there are two cuts, that is, the second cut 22 and the third cut 23. (FIG. 2B), and a shape where three cuts, that is, the second cut 22, the third cut 23, and the fourth cut 24 intersect the midpoint of the first cut 21 (FIG. 2C). ) And the like. The shape of the trigger crack 2 and the number of cuts intersecting with the first cut 21 are not limited. However, in consideration of the suppression of the pre-run phenomenon and production efficiency, the first cut 21 as shown in FIG. The trigger crack 2 having a shape in which the second cut 22 and the second cut 22 are orthogonal is recommended. Note that when two or more cuts intersect with the first cut 21, the first cut 21 may intersect with the first cut 21.
各切り目の長さ及び深さに特に限定はないが、通常は、切り目の長さはポイントクラック(数十μｍ)〜３ｍｍの範囲が好ましい。また、切り目の深さは板厚の１０％〜９０％の範囲が好ましい。 There is no particular limitation on the length and depth of each cut, but usually the length of the cut is preferably in the range of point cracks (several tens of μm) to 3 mm. The depth of the cut is preferably in the range of 10% to 90% of the plate thickness.
トリガークラック２の各切り目の形成方法に特に限定はなく、脆性材料基板１の表面にポイントダイヤモンドを圧接させたり、カッターホイールを圧接・転動させる、あるいはＣＯ２レーザやＹＡＧレーザなどを用いて非接触で形成するようにしてもよい。 There is no particular limitation on the method of forming each cut of the trigger crack 2, and the point diamond is pressed against the surface of the brittle material substrate 1, the cutter wheel is pressed / rolled, or is not used by using a CO 2 laser or a YAG laser. You may make it form by contact.
次に、図１（ｂ）に示すように、トリガークラック２の近傍でレーザビームの移動予定ライン３上に、楕円形状のレーザビーム４を照射すると共に、レーザビーム照射領域の後端近傍に冷却媒体としての水５を不図示のノズルから噴霧する。脆性材料基板１を１〜９０％透過する波長のレーザビーム４を、例えば長径数十μｍの照射領域で脆性材料基板１に照射することによって、脆性材料基板１は厚み方向全体が溶融温度未満で加熱され、脆性材料基板１は厚み方向全体において熱膨張しようとするが、局所加熱のため膨張できず照射点を中心に圧縮応力が発生する。次いで加熱直後に、脆性材料基板１の表面に冷却媒体５が噴霧され冷却されることによって、今度は引っ張り応力が発生する。この引っ張り応力の作用によって、トリガークラック２を開始点として、脆性材料基板１の厚み方向全体にわたるスクライブライン６が形成される。そして同図（ｃ）に示すように、レーザビーム４を移動予定ライン３に沿って移動させることにより、前記スクライブライン６はレーザビーム４の移動方向に沿って連続して進行する。なお、この実施形態では、脆性材料基板１を固定し、レーザビーム４を移動させているが、脆性材料基板１を移動させ、レーザビーム４を固定する、あるいは脆性材料基板１及びレーザビーム４の双方を移動させてももちろん構わない。 Next, as shown in FIG. 1B, an elliptical laser beam 4 is irradiated on the laser beam planned movement line 3 in the vicinity of the trigger crack 2 and cooled near the rear end of the laser beam irradiation region. Water 5 as a medium is sprayed from a nozzle (not shown). By irradiating the brittle material substrate 1 with a laser beam 4 having a wavelength that transmits 1 to 90% of the brittle material substrate 1 in an irradiation region having a major axis of several tens of μm, for example, the entire brittle material substrate 1 is less than the melting temperature. The brittle material substrate 1 is heated and tends to thermally expand in the entire thickness direction, but cannot expand due to local heating, and compressive stress is generated around the irradiation point. Next, immediately after heating, the cooling medium 5 is sprayed on the surface of the brittle material substrate 1 and cooled, thereby generating a tensile stress. By the action of the tensile stress, the scribe line 6 is formed over the entire thickness direction of the brittle material substrate 1 starting from the trigger crack 2. Then, as shown in FIG. 2C, the scribe line 6 advances continuously along the moving direction of the laser beam 4 by moving the laser beam 4 along the planned moving line 3. In this embodiment, the brittle material substrate 1 is fixed and the laser beam 4 is moved. However, the brittle material substrate 1 is moved and the laser beam 4 is fixed, or the brittle material substrate 1 and the laser beam 4 are fixed. Of course, both sides can be moved.
ここで使用するレーザは、脆性材料基板１を１〜９０％透過する波長を有するものである。物体に真空中の波長λ０、強度Ｉ０の光を照射したとき、深さｚの場所での光強度Ｉは、次のように表される。
Ｉ＝Ｉ０・ｅｘｐ（−α・ｚ） ・・・・・・（１）
ここで、αは吸収能と呼ばれる物理量で、
α＝（４π／λ０）ｋ＝（４π／λ０）ｎκ ・・・（２）
（式中、ｎはその物体の屈折率、ｋ，κは減衰係数）
で表される。
The laser used here has a wavelength that transmits 1 to 90% of the brittle material substrate 1. When an object is irradiated with light having a wavelength λ 0 and an intensity I 0 in a vacuum, the light intensity I at a depth z is expressed as follows.
I = I 0 · exp (−α · z) (1)
Where α is a physical quantity called absorption capacity,
α = (4π / λ 0 ) k = (4π / λ 0 ) nκ (2)
(Where n is the refractive index of the object and k and κ are attenuation coefficients)
It is represented by
レーザビーム４が厚さＬの脆性材料基板を９０％透過するようにする場合、その波長は次のようにして算出する。まず上記式（１）から
α＝０．１０５／Ｌ
となる。そして上記式（２）から波長λ０は、
λ０＝３８．１・πｋＬ＝３８．１・πｎκＬ
となる。なお、上記計算では、脆性材料基板の入射表面での反射や、出射側面である脆性材料基板裏面での反射はないものとしている。
When the laser beam 4 transmits 90% of a brittle material substrate having a thickness L, the wavelength is calculated as follows. First, from the above equation (1), α = 0.105 / L
It becomes. From the above equation (2), the wavelength λ 0 is
λ 0 = 38.1 · πkL = 38.1 · πnκL
It becomes. In the above calculation, it is assumed that there is no reflection on the incident surface of the brittle material substrate and no reflection on the rear surface of the brittle material substrate which is the emission side surface.
同様にして、レーザビームが厚さＬの脆性材料基板を１％透過するようにする場合、上記式（１）、（２）から波長λ０は、
λ０＝０．８６８・πｋＬ＝０．８６８・πｎκＬ
となる。
Similarly, when the laser beam is to be transmitted through a brittle material substrate having a thickness L by 1%, the wavelength λ 0 from the above formulas (1) and (2) is
λ 0 = 0.868 · πkL = 0.868 · πnκL
It becomes.
今のところ、波長を連続的に変化させることのできるレーザ出力装置は現存せず、固有の波長を有するそれぞれのレーザ出力装置から、前記算出した波長に近い波長のレーザビームを出力するものを選択し使用する。代表的なレーザ出力装置とレーザビーム波長を表１に示す。 At present, there is no laser output device that can continuously change the wavelength, and one that outputs a laser beam having a wavelength close to the calculated wavelength is selected from each laser output device having a specific wavelength. And use. Table 1 shows typical laser output devices and laser beam wavelengths.
脆性材料基板がソーダガラス基板である場合、波長２．９μｍのレーザビームの吸収能はα＝０．４７ｍｍ−１であり、レーザビームが１％透過するガラス基板の厚さＬは９．８ｍとなる。換言すると、波長２．９μｍのレーザビームを用いれば、少なくとも厚さ９．８ｍｍのガラス基板をフルカットできることになる。なお、実際には９．８ｍｍより厚いソーダガラス基板もフルカット可能である。この理由は、加熱され圧縮応力が発生した領域の周辺に引っ張り応力が発生するため、加熱された領域よりも深い箇所に引っ張り応力が生じること、および加熱された領域が熱伝導によって深くなることによると推測される。 When the brittle material substrate is a soda glass substrate, the absorption capacity of the laser beam having a wavelength of 2.9 μm is α = 0.47 mm −1 , and the thickness L of the glass substrate through which the laser beam transmits 1% is 9.8 m. Become. In other words, if a laser beam having a wavelength of 2.9 μm is used, a glass substrate having a thickness of at least 9.8 mm can be fully cut. Actually, a soda glass substrate thicker than 9.8 mm can be fully cut. The reason for this is that tensile stress is generated in the vicinity of the heated and compressive stressed region, so that tensile stress is generated at a location deeper than the heated region, and the heated region is deepened by heat conduction. It is guessed.
レーザビーム照射領域の後端近傍に噴霧する冷却媒体５としては特に限定はなく、水などの液体の他、気体であっても構わない。また、脆性材料基板１のフルカットを迅速に行うためには、脆性材料基板１の冷却を表面と共に裏面においても行うのが好ましい。
もちろん、冷却媒体５を噴霧することなく自然空冷によってもスクライブライン６を発生させることはできるが、冷却媒体５を噴霧して強制的に冷却する方がスクライブライン６が迅速且つ確実に形成されるので望ましい。
The cooling medium 5 sprayed in the vicinity of the rear end of the laser beam irradiation region is not particularly limited, and may be a gas other than a liquid such as water. In order to perform full cut of the brittle material substrate 1 quickly, it is preferable to cool the brittle material substrate 1 on the back surface as well as the front surface.
Of course, the scribe line 6 can be generated by natural air cooling without spraying the cooling medium 5, but the scribe line 6 is formed more quickly and reliably by spraying the cooling medium 5 and forcibly cooling it. So desirable.
レーザビーム４の相対的移動速度は、レーザビーム出力値や照射面積、脆性材料基板１の厚み等から適宜決定すればよいが、通常は、１〜数百ｍｍ／ｓｅｃの範囲が好ましい。 The relative moving speed of the laser beam 4 may be appropriately determined based on the laser beam output value, the irradiation area, the thickness of the brittle material substrate 1, etc., but is usually preferably in the range of 1 to several hundred mm / sec.
本発明の割断方法は、前述のガラス基板の他、セラミックス基板や単結晶シリコン基板、サファイヤ基板など従来公知の脆性材料基板の割断に用いることができ、例えば液晶ディスプレイ等のパネル製造分野などで好適に使用できる。 The cleaving method of the present invention can be used for cleaving conventionally known brittle material substrates such as ceramic substrates, single crystal silicon substrates, and sapphire substrates in addition to the glass substrate described above, and is suitable for the panel manufacturing field such as a liquid crystal display. Can be used for
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these examples at all.
実施例１
レーザビームの移動予定ラインの方向の第１切り目と、この第１切り目に垂直に交差する第２切り目とから構成されるトリガークラックを、厚さ７００μｍのガラス基板の表面の周縁近傍に形成した（図１（ａ）を参照）。レーザ出力装置としてＥｒ−ＹＡＧレーザ（波長：２．９３μｍ）を用い、前記トリガークラックの近傍でレーザビーム移動予定ライン上からレーザービームの照射を開始し、移動予定ラインに沿って照射スポットを移動させて、ガラス基板をフルカットした。フルカットしたガラス基板の切断面を目視によって観察した結果、ガラス基板の分断ラインはレーザビーム移動予定ラインと一致していた。なお、レーザビームの照射スポットサイズは６３６０μｍ２、レーザ出力は５Ｗ、レーザビーム移動速度は２ｍｍ／ｓｅｃであった。
Example 1
A trigger crack composed of a first cut in the direction of the laser beam moving line and a second cut perpendicularly intersecting the first cut was formed in the vicinity of the periphery of the surface of the 700 μm thick glass substrate ( (See FIG. 1 (a)). Using an Er-YAG laser (wavelength: 2.93 μm) as the laser output device, laser beam irradiation is started on the laser beam movement planned line in the vicinity of the trigger crack, and the irradiation spot is moved along the planned movement line. The glass substrate was fully cut. As a result of visually observing the cut surface of the full-cut glass substrate, the dividing line of the glass substrate coincided with the laser beam moving planned line. The laser beam irradiation spot size was 6360 μm 2 , the laser output was 5 W, and the laser beam moving speed was 2 mm / sec.
比較例１
レーザビームの移動予定ラインの方向の第１切り目のみから構成されるトリガークラックをガラス基板の表面に形成した以外は実施例１と同様にしてガラス基板のフルカットした。フルカットしたガラス基板の切断面を目視により観察した結果、ガラス基板の分断ラインは、図３に示すように、レーザビームの移動予定ライン３から外れていた。
Comparative Example 1
The glass substrate was fully cut in the same manner as in Example 1 except that a trigger crack composed only of the first cut in the direction of the laser beam moving line was formed on the surface of the glass substrate. As a result of visually observing the cut surface of the full-cut glass substrate, as shown in FIG. 3, the cutting line of the glass substrate was off the planned moving line 3 of the laser beam.
本発明によれば、ブレーク工程を経ることなく脆性材料基板をフルカットでき、しかもトリガークラックを起点としてスクライブラインが予定ラインから外れることなく形成されるので、液晶ディスプレイ等のパネル製造工程などで好適に使用される。 According to the present invention, the brittle material substrate can be fully cut without undergoing a break process, and the scribe line is formed without departing from the planned line starting from the trigger crack, which is suitable for a panel manufacturing process such as a liquid crystal display. Used for.
１ 脆性材料基板
２ トリガークラック
３ 移動予定ライン
４ レーザビーム
５ 冷却水（冷却媒体）
６ スクライブライン
２１ 第１切り目
２２ 第２切り目
1 Brittle material substrate 2 Trigger crack 3 Line to be moved 4 Laser beam 5 Cooling water (cooling medium)
6 Scribe line 21 First cut 22 Second cut
Claims (4)
前記レーザビームの波長を、前記レーザビームが前記基板を１〜９０％透過する波長とし、
前記基板表面の側端よりも内側の、前記レーザビームの移動予定ラインの端部に、当該移動予定ラインの方向の第１切り目と、この第１切り目と交差する少なくとも１本の第２切り目とから構成されるトリガークラックを形成することを特徴とする脆性材料基板の割断方法。 Irradiating the brittle material substrate while relatively moving the laser beam, the substrate is heated at a temperature lower than the melting temperature, thereby causing a thermal stress generated on the substrate to form a crack in a substantially vertical direction from the surface of the substrate. A brittle material substrate cleaving method for cleaving the substrate,
The wavelength of the laser beam is a wavelength at which the laser beam transmits 1 to 90% of the substrate,
A first cut in the direction of the planned movement line and at least one second cut crossing the first cut at the end of the planned movement line of the laser beam inside the side edge of the substrate surface A cleaving method for a brittle material substrate, characterized in that a trigger crack is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008263402A JP5303238B2 (en) | 2008-10-10 | 2008-10-10 | Cleaving method of brittle material substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008263402A JP5303238B2 (en) | 2008-10-10 | 2008-10-10 | Cleaving method of brittle material substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010089144A JP2010089144A (en) | 2010-04-22 |
| JP5303238B2 true JP5303238B2 (en) | 2013-10-02 |
Family
ID=42252368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008263402A Expired - Fee Related JP5303238B2 (en) | 2008-10-10 | 2008-10-10 | Cleaving method of brittle material substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5303238B2 (en) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8245540B2 (en) * | 2009-02-24 | 2012-08-21 | Corning Incorporated | Method for scoring a sheet of brittle material |
| KR101247571B1 (en) | 2010-06-14 | 2013-03-26 | 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 | Method for scribing brittle material substrate |
| TWI469938B (en) * | 2011-02-17 | 2015-01-21 | Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd | Scribing method of glass substrate |
| JP5205484B2 (en) * | 2011-02-17 | 2013-06-05 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | Glass substrate scribing method |
| JP2013010644A (en) * | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | Method for scribing glass substrate |
| JP5779074B2 (en) * | 2011-11-02 | 2015-09-16 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | Method for scribing tempered glass substrate |
| JP2013107124A (en) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | Laser processing method and laser processing apparatus |
| JP6084358B2 (en) * | 2011-11-24 | 2017-02-22 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | Laser processing method and laser processing apparatus |
| KR20150037816A (en) * | 2012-07-09 | 2015-04-08 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | Method for cutting tempered glass plate |
| JP2018150191A (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-27 | 日本電気硝子株式会社 | Production method of glass sheet |
| WO2021176526A1 (en) * | 2020-03-02 | 2021-09-10 | 株式会社信光社 | Laser cleaving method |
| WO2023228617A1 (en) * | 2022-05-27 | 2023-11-30 | 日本電気硝子株式会社 | Method for producing glass plate |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0938959A (en) * | 1995-07-28 | 1997-02-10 | Nec Kansai Ltd | Wafer dividing method |
| JP2003154517A (en) * | 2001-11-21 | 2003-05-27 | Seiko Epson Corp | Method and equipment for fracturing fragile material and manufacturing method for electronic component |
| JP2007260749A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Toshiba Corp | Laser beam machining method and apparatus, and machined product of brittle material |
-
2008
- 2008-10-10 JP JP2008263402A patent/JP5303238B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010089144A (en) | 2010-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5303238B2 (en) | Cleaving method of brittle material substrate | |
| US8720228B2 (en) | Methods of separating strengthened glass substrates | |
| US10358374B2 (en) | Methods for laser scribing and separating glass substrates | |
| JP5627201B2 (en) | Cleaving method of brittle material substrate | |
| JP6378167B2 (en) | Thermal laser scribe cutting method and apparatus for manufacturing electrochromic devices and corresponding cut glass panels | |
| EP2507182B1 (en) | Methods for laser scribing and separating glass substrates | |
| JP2008127223A (en) | Method for cutting flat panel display thin glass sheet | |
| JP2008115067A (en) | Method of cutting flat panel display thin plate | |
| JP2009066851A (en) | Method of chamfering brittle substrate | |
| JP2005314127A (en) | Method and apparatus for cutting glass plate | |
| JP5562254B2 (en) | Brittle material splitting apparatus and splitting method | |
| Jia et al. | Multi-scan picosecond laser welding of non-optical contact soda lime glass | |
| JP2007331983A (en) | Scribing method for glass | |
| JP2010264471A (en) | Thermal stress cracking for brittle material by wide region non-uniform temperature distribution | |
| TW200811070A (en) | Method for cutting a brittle substrate | |
| TW201529502A (en) | Tempered glass plate, and tempered glass plate manufacturing method | |
| JP4831003B2 (en) | Repairing surface scratches on the surface of glass substrates by laser irradiation | |
| JP2009107304A (en) | Thermal stress cutting method for brittle material | |
| TW201831414A (en) | Methods for laser processing transparent workpieces by forming score lines | |
| JP2007261885A (en) | Cleaving method of piled glass | |
| JP2004035315A (en) | Method and apparatus for dividing brittle material substrates | |
| JP5292049B2 (en) | Cleaving method of brittle material substrate | |
| JP2013053019A (en) | Method for boring tempered glass | |
| JP2009262408A (en) | Method for scribing brittle material substrate and device therefor | |
| JP5292420B2 (en) | Glass substrate scribing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110830 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130313 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130528 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130624 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5303238 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |