JP5731983B2 - 脆性ワークの切断方法及び切断装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、液晶ディスプレー用ガラスなどの脆性材料から成る脆性ワークに穴開け加工を施す際に用いられる脆性ワークの切断方法及び切断装置に関するものである。
従来、上記した脆性ワークの切断方法としては、例えば、特許文献１に開示されている脆性材料の割断方法がある。
この脆性材料の割断方法は、脆性材料の裏面ないしその近傍内部に焦点を合わせて表面側からレーザ光を照射して、脆性材料の裏面に亀裂を生じさせ、続いて、この亀裂が生じた箇所に対して、再度レーザ光を照射して加熱することで、上記亀裂を裏面から表面にかけて成長させて割断するようにしている。
この脆性材料の割断方法は、脆性材料の裏面ないしその近傍内部に焦点を合わせて表面側からレーザ光を照射して、脆性材料の裏面に亀裂を生じさせ、続いて、この亀裂が生じた箇所に対して、再度レーザ光を照射して加熱することで、上記亀裂を裏面から表面にかけて成長させて割断するようにしている。
上記した脆性材料の割断方法では、割断にあたって割断の開始位置を指定する傷を付けたり、材料を割り易くするスクライビング線を形成したりする必要がないので、加工時間の短縮化を実現することができる。
しかしながら、この脆性材料の割断方法では、レーザ光の二回目の照射によって、一回目のレーザ光の照射で生じた亀裂を材料厚み方向に成長させるようにしているので、割断面に微小な亀裂や歪が生じる可能性を否定することができないうえ、例えば、脆性材料に角穴を開ける場合には、入隅に意図しない亀裂が発生する虞があるという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
しかしながら、この脆性材料の割断方法では、レーザ光の二回目の照射によって、一回目のレーザ光の照射で生じた亀裂を材料厚み方向に成長させるようにしているので、割断面に微小な亀裂や歪が生じる可能性を否定することができないうえ、例えば、脆性材料に角穴を開ける場合には、入隅に意図しない亀裂が発生する虞があるという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、作業時間の短縮を実現したうえで、仕上げ加工をほとんど必要としない切断面を得ることができ、加えて、矩形状や星形状などの入隅を有する形状の穴開け加工時には、入隅に亀裂のない穴を形成することが可能である脆性材料の切断方法及び切断装置を提供することを目的としている。
本発明は、液晶ディスプレー用ガラスなどの脆性材料から成る脆性ワークに矩形状や星形状などの入隅を有する形状の穴開け加工を行う際に用いる前記脆性ワークの切断方法であって、レーザ光を前記脆性ワークの表面に照射して、矩形状や星形状などの入隅を有する穴の輪郭に沿う切断線を描くべく走査させて該脆性ワークを切断し、次いで、前記レーザ光のビーム径以上のビーム径で且つ前記レーザ光の出力以下のレーザ光を前記切断線に沿って走査させて、切断面を再溶融する構成としている（請求項１）。
また、本発明は、液晶ディスプレー用ガラスなどの脆性材料から成る脆性ワークに矩形状や星形状などの入隅を有する形状の穴開け加工を行う際に用いる前記脆性ワークの切断装置であって、レーザ光を発するレーザ発振器と、このレーザ発振器から発せられたレーザ光の光軸及び前記脆性ワークを相対的に移動させて、前記レーザ光を脆性ワークの表面上で走査させる走査機構と、前記レーザ発振器及び走査機構を動作させて、前記レーザ光を脆性ワークの表面上で矩形状や星形状などの入隅を有する穴の輪郭に沿う切断線を描くべく走査させて該脆性ワークを前記穴の輪郭に沿って切断すると共に、この走査により切断した前記脆性ワークの切断線に沿ってレーザ光を再走査させて切断面を再溶融する制御部を備え、前記制御部は、後に走査させる後レーザ光のビーム径を先に走査させる先レーザ光のビーム径以上に制御すると共に、後に走査させる前記後レーザ光の出力を先に走査させる前記先レーザ光の出力以下に制御する構成としている（請求項２）。
好ましくは、前記先レーザ光を発する先レーザ発振器と、前記後レーザ光を発する後レーザ発振器を備え、前記制御部は、前記先レーザ発振器及び走査機構を動作させて、前記先レーザ光を脆性ワークの表面上で矩形状や星形状などの入隅を有する穴の輪郭に沿う切断線を描くべく走査させて該脆性ワークを切断すると共に、前記後レーザ発振器及び走査機構を動作させて、前記先レーザ光の走査により切断した前記脆性ワークの切断線に沿って前記後レーザ発振器からの後レーザ光を走査させて切断面を再溶融するべく制御する構成としている（請求項３）。
本発明に係る脆性ワークの切断方法及び切断装置は、例えば、脆性ワークとして厚さ０．１ｍｍ、１００ｍｍ×１００ｍｍの液晶ディスプレー用ガラスの切断や角穴，丸穴等の穴開け加工に用いられる。
この際、レーザ発振器のレーザ媒質には、例えば、ＣＯ２やＹｂ：ガラスファイバを用いることができ、入熱過多による亀裂の発生を阻止するべく、ＣＯ２レーザ発振器の場合には出力を１８Ｗ程度に抑え、Ｙｂ：ガラスファイバレーザ発振器の場合には出力を３０Ｗ程度に抑えることが望ましい。
また、レーザ出力形態としては、連続発振を採用することができるほか、ノーマルパルス発振や、例えばパルス幅がフェムト秒のＱスイッチパルス発振を採用することができる。
また、レーザ出力形態としては、連続発振を採用することができるほか、ノーマルパルス発振や、例えばパルス幅がフェムト秒のＱスイッチパルス発振を採用することができる。
さらに、本発明に係る脆性ワークの切断方法及び切断装置において、脆性ワークを切断する場合には、レーザトーチに設けられたガス供給口から脆性ワークの切断部分に対してアシストガスとしてのセンタシールドガスを吹き付けつつ切断するが、このセンタシールドガスには、切断性能を高め得るアルゴンやヘリウムや窒素などの不活性ガスを用いることが望ましい。
さらにまた、本発明に係る脆性ワークの切断方法及び切断装置において、脆性ワークの切断部分に対して同じくアシストガスとしてのサブシールドガスを吹き付けることが望ましく、このサブシールドガスの種類や供給量や供給角度は、切断要求や切断仕様に応じて、加工現場にて適宜決めることができる。
このように、脆性ワークの切断部分にサブシールドガスを吹き付けつつ切断すると、脆性ワークのレーザ光が照射される表面側の切断品質が向上することとなる。
このように、脆性ワークの切断部分にサブシールドガスを吹き付けつつ切断すると、脆性ワークのレーザ光が照射される表面側の切断品質が向上することとなる。
さらにまた、本発明に係る脆性ワークの切断方法及び切断装置において、脆性ワークを支持する治具の形状に工夫を凝らすと共に、ドロス（溶融金属）が切断面に付着するのを阻止するドロス除去用のアシストガスを用いることが望ましい。
具体的には、治具に直線や曲線などの切断線に沿う溝を設けると共に、この溝にドロス除去用のアシストガスを供給することが望ましく、この際、切断線と治具の溝の縁との間に、脆性ワークの厚みが例えば約１００μｍであれば２０μｍ程度のクリアランスを、また、脆性ワークの厚みが例えば約５０μｍであれば１５μｍ程度のクリアランスを設けることが望ましい。
このように、治具に切断線に沿う溝を設けると共に、この溝にドロス除去用のアシストガスを供給すると、脆性ワークの裏面側の切断品質が向上することとなる。
具体的には、治具に直線や曲線などの切断線に沿う溝を設けると共に、この溝にドロス除去用のアシストガスを供給することが望ましく、この際、切断線と治具の溝の縁との間に、脆性ワークの厚みが例えば約１００μｍであれば２０μｍ程度のクリアランスを、また、脆性ワークの厚みが例えば約５０μｍであれば１５μｍ程度のクリアランスを設けることが望ましい。
このように、治具に切断線に沿う溝を設けると共に、この溝にドロス除去用のアシストガスを供給すると、脆性ワークの裏面側の切断品質が向上することとなる。
本発明に係る脆性ワークの切断方法及び切断装置において、例えば、レーザ発振器のレーザ媒質としてＣＯ２を採用し、連続発振によるレーザ光で角穴を開ける場合には、まず、液晶ディスプレー用ガラスの表面上において、１８Ｗ以下のレーザ光を所望の角穴形状に走査させて穴開けする。
次いで、この切断時と同じく１８Ｗ以下の出力で且つこの切断時以上のビーム径のレーザ光を角穴の縁に沿って走査させて再溶融する。
次いで、この切断時と同じく１８Ｗ以下の出力で且つこの切断時以上のビーム径のレーザ光を角穴の縁に沿って走査させて再溶融する。
このように、本発明に係る脆性ワークの切断方法及び切断装置では、１回目のレーザ光の走査で形成した角穴の縁に沿って、レーザ光を再度走査させて角穴の縁を再溶融するようにしているので、１回目のレーザ光走査による加工時において角穴の縁（特に入隅）に微小な亀裂や歪が生じていたとしても、これらの亀裂や歪が２回目のレーザ光走査による再溶融により消滅することとなり、したがって、仕上げ加工をほとんど必要としない、入隅に亀裂のない角穴を形成し得ることとなる。
本発明に係る脆性ワークの切断方法及び脆性ワークの切断装置では、１回目のレーザ光の走査で形成した切断面に沿って、レーザ光を再度走査させて該切断面を再溶融するようにしているので、作業時間の短縮を実現したうえで、仕上げ加工をほとんど必要としない切断面（加工面）を得ることができるうえ、矩形状や星形状などの入隅を有する形状の穴開け加工時には、入隅に亀裂のない穴を形成することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、本発明に係る脆性ワークの切断装置では、先レーザ光を発する先レーザ発振器及び後レーザ光を発する後レーザ発振器を備えた構成としているので、後レーザ発振器からの後レーザ光を先レーザ光に追随させて走査させることができ、その結果、作業時間のより一層の短縮を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、本発明に係る脆性ワークの切断装置では、先レーザ光を発する先レーザ発振器及び後レーザ光を発する後レーザ発振器を備えた構成としているので、後レーザ発振器からの後レーザ光を先レーザ光に追随させて走査させることができ、その結果、作業時間のより一層の短縮を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１〜図７は本発明に係る脆性ワークの切断装置の一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係る脆性ワークの切断装置を液晶ディスプレー用ガラスの切断や角穴，丸穴等の穴開け加工に用いた場合を例に挙げて説明する。
図１〜図７は本発明に係る脆性ワークの切断装置の一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係る脆性ワークの切断装置を液晶ディスプレー用ガラスの切断や角穴，丸穴等の穴開け加工に用いた場合を例に挙げて説明する。
図１〜図３に示すように、この脆性ワークの切断装置１は、スタンド付きキャスタ２ａを四隅に有するベース部２を備えており、このベース部２上の一端側半面は、各種機器の搭載エリアＡになっていると共に、ベース部２上の他端側半面は、加工エリアＢになっている。
ベース部２上の搭載エリアＡには、台状に枠組みされたフレーム３が設置されている。このフレーム３上には、レーザ光を発するＣＯ２レーザ発振器４が載置されており、フレーム３に囲まれた部位には、電源供給ボックス５，６や、後述するアシストガスを吸引する集煙ボックス７が収容されている。
一方、ベース部２上の加工エリアＢには、集光レンズを内蔵した鉛直方向に沿うレーザトーチ８が設けられている。このレーザトーチ８は、フレーム３の加工エリアＢへの延出部の先端に昇降可能に配置されており、このレーザトーチ８の下端部には、アルゴンなどの不活性ガスをセンタシールドガス（アシストガス）として供給するガス供給口９が設けられている。
また、この加工エリアＢには、レーザトーチ８の下方に位置して液晶ディスプレー用ガラスを寝かせた状態で支持する加工テーブル（治具）１０が設けられている。
この加工テーブル１０は、図４に示すように、底部１０ａを有する矩形枠状を成している。この加工テーブル１０の上方を向く端面の内側の縁には、ガラス受け用の段差１０ｂが形成されており、液晶ディスプレー用ガラスＷは、図５にも示すように、寝かせた状態で段差１０ｂに載置されて、周囲をねじ止めされることで固定される。
この加工テーブル１０は、図４に示すように、底部１０ａを有する矩形枠状を成している。この加工テーブル１０の上方を向く端面の内側の縁には、ガラス受け用の段差１０ｂが形成されており、液晶ディスプレー用ガラスＷは、図５にも示すように、寝かせた状態で段差１０ｂに載置されて、周囲をねじ止めされることで固定される。
この場合、加工エリアＢには、ベース部２上に固定されたＸ方向ガイド１１と、このＸ方向ガイド１１上をスライドするＹ方向ガイド１２が設置されており、加工テーブル１０は、このＹ方向ガイド１２上にスライド可能に配置されている。すなわち、加工テーブル１０及び両ガイド１１，１２は、レーザトーチ８に対して液晶ディスプレー用ガラスを水平面内（ＸＹ面内）で移動させて、この液晶ディスプレー用ガラス上でレーザ光を走査させる走査機構を構成している。
さらに、加工エリアＢには、ＣＯ２レーザ発振器４から発せられたレーザ光のビーム径などを調節しつつレーザトーチ８に導くハーフミラーユニット１３、ビームエキスパンダユニット１４、ベンダーミラー１５が設けられている。ハーフミラーユニット１３及びビームエキスパンダユニット１４は、フレーム３の加工エリアＢへの延出部上に固定され、ベンダーミラー１５は、レーザトーチ８の上方に配置されている。
この実施例において、ベース部２上の加工エリアＢは、縦枠２１及び横枠２２で支持される透明パネル２３で覆われており、正面及び側面に位置する透明パネル２３を引き違い戸の要領で左右にスライドさせることで、液晶ディスプレー用ガラスを加工テーブル１０に対して着脱するための開口が形成されるようになっている。
加工エリアＢの上方を覆う透明パネル２３上には、レーザコントローラ（制御部）３１が配置してあると共に、加工エリアＢ側のベース部２には、加工テーブルコントローラ（制御部）３２が収納してある。これらのコントローラ３１，３２は、ＣＯ２レーザ発振器４と、走査機構である加工テーブル１０及び両ガイド１１，１２とをそれぞれ以下のようにコントロールする。
まず、ＣＯ２レーザ発振器４及び走査機構を動作させ、図６に示すように、ＣＯ２レーザ発振器４が発したレーザ光Ｌａを液晶ディスプレー用ガラスＷ上で所望の切断線を描くべく適宜速度で走査させて、この液晶ディスプレー用ガラスＷを切断する。そして、この走査により切断した液晶ディスプレー用ガラスＷの切断線Ｗａに沿って、再びＣＯ２レーザ発振器４が発したレーザ光Ｌｂを適宜速度で走査させて切断面を再溶融する。
この際、これらのコントローラ３１，３２は、後に走査させる後レーザ光Ｌｂのビーム径が先に走査させる先レーザ光Ｌａのビーム径以上になるように制御すると共に、後に走査させる後レーザ光Ｌｂの出力が先に走査させる先レーザ光Ｌａの出力以下になるように制御するようになっている。
上記した脆性ワークの切断装置１において、液晶ディスプレー用ガラスＷを切断する場合には、図７に簡略的に示すように、レーザトーチ８に設けられたガス供給口９から液晶ディスプレー用ガラスＷの切断部分に対してアシストガスとしてのセンタシールドガスＣＧを吹き付けつつ切断する。
また、上記した脆性ワークの切断装置１において、液晶ディスプレー用ガラスＷの切断部分に対して同じくアシストガスとしてのサブシールドガスＳＧを吹き付けることが望ましく、このサブシールドガスＳＧの種類や供給量や供給角度は、切断要求や切断仕様に応じて、加工現場にて適宜決めることができる。
このように、液晶ディスプレー用ガラスＷの切断部分にサブシールドガスＳＧを吹き付けつつ切断すると、液晶ディスプレー用ガラスＷの表面側の切断品質が向上する。
このように、液晶ディスプレー用ガラスＷの切断部分にサブシールドガスＳＧを吹き付けつつ切断すると、液晶ディスプレー用ガラスＷの表面側の切断品質が向上する。
さらに、上記した脆性ワークの切断装置１において、治具である加工テーブル１０に切断線Ｗａに沿う溝１０ｃを設けると共に、この溝１０ｃにドロス（溶融金属）が切断面に付着するのを阻止するドロス除去用のアシストガスＤＧを供給することができ、この際、切断線Ｗａと加工テーブル１０の溝１０ｃの縁１０ｄとの間に、液晶ディスプレー用ガラスＷの厚みが例えば約１００μｍであれば２０μｍ程度のクリアランスを、また、液晶ディスプレー用ガラスＷの厚みが例えば約５０μｍであれば１５μｍ程度のクリアランスを設けることが望ましい。
このように、加工テーブル１０に切断線Ｗａに沿う溝１０ｃを設けると共に、この溝１０ｃにドロス除去用のアシストガスＤＧを供給するように成すと、液晶ディスプレー用ガラスＷの裏面側の切断品質が向上することとなる。
なお、加工テーブル１０の溝１０ｃは直線状のもに限定されるものではなく、切断線が曲線であればこれに対応した曲線状に形成される。
このように、加工テーブル１０に切断線Ｗａに沿う溝１０ｃを設けると共に、この溝１０ｃにドロス除去用のアシストガスＤＧを供給するように成すと、液晶ディスプレー用ガラスＷの裏面側の切断品質が向上することとなる。
なお、加工テーブル１０の溝１０ｃは直線状のもに限定されるものではなく、切断線が曲線であればこれに対応した曲線状に形成される。
図２における符号３５はアシストガス調整部であり、符号３６は作動表示灯である。また、符号３７は冷却ユニットであり、図３における符号３８はガス供給源連結部である。
このような構成を成す脆性ワークの切断装置１において、連続発振によるレーザ光で液晶ディスプレー用ガラスＷを切断する場合には、まず、レーザコントローラ３１によりＣＯ２レーザ発振器４を作動させてレーザ光を発生させ、これと同時に、加工テーブルコントローラ３２により走査機構である加工テーブル１０及び両ガイド１１，１２をそれぞれ動作させる。
そして、ハーフミラーユニット１３、ビームエキスパンダユニット１４及びベンダーミラー１５を順次通過してレーザトーチ８に導かれたレーザ光が、レーザトーチ８で所定の大きさのビーム径に調節されて照射されると、図６に示すように、加工テーブル１０上の液晶ディスプレー用ガラスＷの表面上において、レーザ光Ｌａが所定の速度で所望の形状に走査されて切断がなされることとなる。
次いで、このレーザ光Ｌａの走査により切断した液晶ディスプレー用ガラスＷの切断線Ｗａに沿って、ＣＯ２レーザ発振器４が発した一回目のレーザ光Ｌａと同じ出力で且つ同じビーム径のレーザ光Ｌｂを所定の速度で再走査させて、切断面を再溶融する。
このように、この実施例に係る脆性ワークの切断装置１では、１回目のレーザ光Ｌａの走査で形成した切断線Ｗａに沿って、レーザ光Ｌｂを再度走査させて切断面を再溶融するようにしているので、１回目のレーザ光Ｌａの走査による切断時において切断面に微小な亀裂や歪が生じていたとしても、これらの亀裂や歪が２回目のレーザ光Ｌｂの走査による再溶融により消滅することとなり、したがって、仕上げ加工をほとんど必要としない切断面を得ることとなる。
上記切断に際して、図７に示すように、液晶ディスプレー用ガラスＷの切断線ＷａにサブシールドガスＳＧを吹き付けつつ切断すると、液晶ディスプレー用ガラスＷの表面側の切断品質が向上することとなる。加えて、加工テーブル１０に設けた溝１０ｃにドロス除去用のアシストガスＤＧを供給しながら切断すると、液晶ディスプレー用ガラスＷの裏面側の切断品質も向上することとなる。
そこで、この実施例に係る脆性ワークの切断装置１によって厚さ０．１ｍｍ、１００ｍｍ×１００ｍｍの液晶ディスプレー用ガラスを切断した際の切断面を顕微鏡で観察したところ、図８に示す顕微鏡画像を得た。この切断時において、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの各出力，走査速度及びビーム径を、いずれも、１８Ｗ，１０ｍｍ／ｓｅｃ及び６０μｍとした。
図８に示す顕微鏡画像から、液晶ディスプレー用ガラスＷの切断面Ｗｂに亀裂や歪が生じていないことが判り、これにより、この実施例に係る脆性ワークの切断装置１では、仕上げ加工をほとんど必要としない切断面Ｗｂが得られることが実証できた。
また、この実施例に係る脆性ワークの切断装置１によって厚さ０．１ｍｍ、１００ｍｍ×１００ｍｍの液晶ディスプレー用ガラスに角穴及び丸穴を開けた際の平面を観察したところ、図９及び図１０に示す画像を得た。これらの加工時においても、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの各出力，走査速度及びビーム径を、いずれも、１８Ｗ，１０ｍｍ／ｓｅｃ及び６０μｍとした。
図９及び図１０に示す画像から、液晶ディスプレー用ガラスに形成された角穴Ｗｃ及び丸穴Ｗｄの各縁（特に角穴の入隅）に、いずれも亀裂や歪が生じていないことが判り、これにより、この実施例に係る脆性ワークの切断装置１では、仕上げ加工をほとんど必要としない、角穴Ｗｃ（入隅に亀裂のない角穴）や丸穴Ｗｄを形成し得ることが実証できた。
上記した実施例に係る脆性ワークの切断装置１では、１回目のレーザ光Ｌａの走査及び２回目のレーザ光Ｌｂの走査とも、出力及びビーム径をいずれも１８Ｗ及び６０μｍとしているが、２回目の走査におけるレーザ光Ｌｂの出力を１８Ｗよりも小さく、ビーム径を６０μｍよりも大きくしてもよい。
また、上記した実施例に係る脆性ワークの切断装置１では、レーザ媒質をＣＯ２としているが、レーザ媒質をガラスファイバとしてもよく、加えて、レーザ出力形態も連続発振に限定しない。
さらに、上記した実施例では、脆性ワークの切断装置１がＣＯ２レーザ発振器４を１台備えている場合を例に挙げて説明したが、他の構成として、ＣＯ２レーザ発振器４のほかに、このＣＯ２レーザ発振器４とレーザ媒質を同じくするレーザ発振器や、レーザ媒質が異なるレーザ発振器をもう１台設置するようにしてもよい。
このように、ＣＯ２レーザ発振器４のほかにもう１台レーザ発振器を設置した場合には、このレーザ発振器（後レーザ発振器）からの後レーザ光をＣＯ２レーザ発振器４（先レーザ発振器）からの先レーザ光に追随させて走査させることができ、その結果、作業時間のより一層の短縮を実現し得ることとなる。
本発明に係る脆性ワークの切断方法及び切断装置の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではない。
１ 脆性ワークの切断装置
４ ＣＯ２レーザ発振器
１０ 加工テーブル（治具；走査機構）
１１ Ｘ方向ガイド（走査機構）
１２ Ｙ方向ガイド（走査機構）
３１ レーザコントローラ（制御部）
３２ 加工テーブルコントローラ（制御部）
Ｌａ，Ｌｂ レーザ光
Ｗ 液晶ディスプレー用ガラス（脆性ワーク）
Ｗａ 切断線
Ｗｂ 切断面
４ ＣＯ２レーザ発振器
１０ 加工テーブル（治具；走査機構）
１１ Ｘ方向ガイド（走査機構）
１２ Ｙ方向ガイド（走査機構）
３１ レーザコントローラ（制御部）
３２ 加工テーブルコントローラ（制御部）
Ｌａ，Ｌｂ レーザ光
Ｗ 液晶ディスプレー用ガラス（脆性ワーク）
Ｗａ 切断線
Ｗｂ 切断面
Claims (3)
- 液晶ディスプレー用ガラスなどの脆性材料から成る脆性ワークに矩形状や星形状などの入隅を有する形状の穴開け加工を行う際に用いる前記脆性ワークの切断方法であって、
レーザ光を前記脆性ワークの表面に照射して、矩形状や星形状などの入隅を有する穴の輪郭に沿う切断線を描くべく走査させて該脆性ワークを切断し、
次いで、前記レーザ光のビーム径以上のビーム径で且つ前記レーザ光の出力以下のレーザ光を前記切断線に沿って走査させて、切断面を再溶融する
ことを特徴とする。 - 液晶ディスプレー用ガラスなどの脆性材料から成る脆性ワークに矩形状や星形状などの入隅を有する形状の穴開け加工を行う際に用いる前記脆性ワークの切断装置であって、
レーザ光を発するレーザ発振器と、
このレーザ発振器から発せられたレーザ光の光軸及び前記脆性ワークを相対的に移動させて、前記レーザ光を脆性ワークの表面上で走査させる走査機構と、
前記レーザ発振器及び走査機構を動作させて、前記レーザ光を脆性ワークの表面上で矩形状や星形状などの入隅を有する穴の輪郭に沿う切断線を描くべく走査させて該脆性ワークを前記穴の輪郭に沿って切断すると共に、この走査により切断した前記脆性ワークの切断線に沿ってレーザ光を再走査させて切断面を再溶融する制御部を備え、
前記制御部は、後に走査させる後レーザ光のビーム径を先に走査させる先レーザ光のビーム径以上に制御すると共に、後に走査させる前記後レーザ光の出力を先に走査させる前記先レーザ光の出力以下に制御する
ことを特徴とする。 - 請求項２に記載の脆性ワークの切断装置であって、
前記先レーザ光を発する先レーザ発振器と、前記後レーザ光を発する後レーザ発振器を備え、前記制御部は、前記先レーザ発振器及び走査機構を動作させて、前記先レーザ光を脆性ワークの表面上で矩形状や星形状などの入隅を有する穴の輪郭に沿う切断線を描くべく走査させて該脆性ワークを切断すると共に、前記後レーザ発振器及び走査機構を動作させて、前記先レーザ光の走査により切断した前記脆性ワークの切断線に沿って前記後レーザ発振器からの後レーザ光を走査させて切断面を再溶融するべく制御する
ことを特徴とする。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61229487A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-13 | Sasaki Glass Kk | レ−ザビ−ムによるガラス切断方法 |
| JP2008260642A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Nh Techno Glass Kk | ガラス組成物、それを用いたガラス板およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP4110219B2 (ja) * | 2002-08-30 | 2008-07-02 | 株式会社東京精密 | レーザーダイシング装置 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61229487A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-13 | Sasaki Glass Kk | レ−ザビ−ムによるガラス切断方法 |
| JP2008260642A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Nh Techno Glass Kk | ガラス組成物、それを用いたガラス板およびその製造方法 |
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