JP5879200B2 - Glass substrate cutting method - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板の分断方法、特に、表面に圧縮応力を有するとともに内部に引張応力を有する強化ガラスを分断するためのガラス基板の分断方法に関する。 The present invention relates to a method for dividing a glass substrate, and more particularly to a method for dividing a glass substrate for dividing a tempered glass having a compressive stress on its surface and a tensile stress inside.
ガラス基板をレーザにより分断する技術として、CO2レーザをガラス基板に照射して熱応力を生じさせ、分断する方法がある。表面が強化された強化ガラスを分断する場合も、このような従来技術を用いることによって分断することが可能である。 As a technique for dividing a glass substrate with a laser, there is a method in which a glass substrate is irradiated with a CO 2 laser to cause thermal stress to divide the glass substrate. Even when the tempered glass whose surface is strengthened is divided, it is possible to divide by using such a conventional technique.
しかし、ガラス基板の表面の強化度が増すと、以上のような従来の技術では分断できなくなる。そこで、高強度ガラスを分断する方法として、特許文献１に示されるような分断方法が提供されている。 However, if the degree of strengthening of the surface of the glass substrate is increased, the conventional technology as described above cannot be divided. Therefore, as a method for dividing high-strength glass, a method for dividing as shown in Patent Document 1 is provided.
この特許文献１に示された方法では、まず、ガラス基板において強化層が形成されていない内部領域に、改質層としての第１ダメージラインが形成される。そして、同様に、強化層が形成されていない内部領域において、第１ダメージラインより浅い領域に第２ダメージラインが形成される。これらのダメージラインを形成することによって、分断予定ラインに沿って亀裂が進展し、ガラス基板は分断される。なお、この分断の際に、カッタによって溝を形成するメカニカルスクライブや、手動又は機械的な操作でダメージラインの両側を押して曲げ力を作用させることが記載されている。 In the method disclosed in Patent Document 1, first, a first damage line as a modified layer is formed in an internal region where a reinforcing layer is not formed on a glass substrate. Similarly, the second damage line is formed in a region shallower than the first damage line in the inner region where the reinforcing layer is not formed. By forming these damage lines, cracks develop along the planned dividing line, and the glass substrate is divided. In addition, it is described that a mechanical force is applied by pressing both sides of the damage line by mechanical scribe forming a groove by a cutter or by manual or mechanical operation at the time of the division.
特許文献１に記載された分断方法では、ダメージラインが基板表面から比較的浅い領域に形成される。このため、ダメージラインを形成した時点で自然に分断される場合がある一方で、ダメージラインの形成後に、後工程としての分断工程が必要になる場合がある。すなわち、特許文献１に示された方法では、ダメージラインを形成した時点で、フルカットになるのか、あるいはハーフカットになるのか予測ができず、分断処理に関して不安定になる。 In the cutting method described in Patent Document 1, the damage line is formed in a relatively shallow region from the substrate surface. For this reason, it may be naturally divided at the time when the damage line is formed, while a dividing step as a subsequent step may be required after the formation of the damage line. That is, in the method disclosed in Patent Document 1, it is impossible to predict whether the cut will be full cut or half cut at the time when the damage line is formed, and the division processing becomes unstable.
また、ダメージラインを形成した後に分断工程が必要な場合は、前述のように、メカニカルスクライブや、ダメージラインの両側に曲げ力を作用させる処理等が必要になる。この場合は、基板表面に欠け等の損傷が生じ、強度の低下を招くという問題がある。 Further, when the dividing step is necessary after the damage line is formed, as described above, mechanical scribe, treatment for applying a bending force to both sides of the damage line, and the like are necessary. In this case, there is a problem that damage such as chipping occurs on the substrate surface, leading to a decrease in strength.
本発明の課題は、強化ガラスに対して、容易にかつ安定して、しかも強度の低下を抑えて分断を行えるようにすることにある。 An object of the present invention is to make it possible to divide the tempered glass easily and stably while suppressing a decrease in strength.
第１発明に係るガラス基板の分断方法は、表面に圧縮応力を有するとともに内部に引張応力を有する強化ガラスを分断するための方法であって、加工痕形成工程と、分断工程と、を含んでいる。加工痕形成工程は、基板内部の第１深さ位置にレーザを集光し分断予定ラインに沿ってレーザを走査することによって、分断予定ラインに沿って基板内部に加工痕を形成する。分断工程は、加工痕形成工程のレーザ走査に連続して、走査終了部において第１深さ位置よりも基板の表面側又は裏面側の第２深さ位置にレーザ集光位置を移動させてレーザを走査することにより基板の表面又は裏面に到達する亀裂を形成し、基板を分断する。 A method for dividing a glass substrate according to the first invention is a method for dividing a tempered glass having a compressive stress on its surface and a tensile stress inside, and includes a processing trace forming step and a dividing step. Yes. In the processing trace forming step, the laser is condensed at a first depth position inside the substrate and the laser is scanned along the planned division line, thereby forming a processing trace inside the substrate along the planned division line. In the dividing step, the laser converging position is moved to the second depth position on the front surface side or the back surface side of the substrate from the first depth position in the scanning end portion continuously with the laser scanning in the processing mark forming step. Is scanned to form a crack reaching the front surface or the back surface of the substrate, and the substrate is divided.
ここでは、基板内部の第１深さ位置にレーザを集光して走査することにより、基板内部に加工痕が形成される。この処理に連続して、走査終了部においてレーザの集光位置が基板の表面側又は裏面側の第２深さ位置に移動されて走査される。レーザの集光位置が第２深さ位置に移動されることによって、走査終了部で形成された亀裂が基板の表面又は裏面にまで到達する。この亀裂が分断予定ラインに沿って進展して基板が分断される。 Here, a processing mark is formed inside the substrate by focusing and scanning the laser at a first depth position inside the substrate. Continuing with this processing, the laser condensing position is moved to the second depth position on the front surface side or the back surface side of the substrate and scanned at the scanning end portion. By moving the laser condensing position to the second depth position, the crack formed at the scanning end portion reaches the front surface or the back surface of the substrate. The cracks propagate along the division line and the substrate is divided.
ここでは、１回のレーザ走査によって基板が分断されるので、短時間で安定した分断処理を実行できる。また、分断に際してメカニカルスクライブ等が不要になるので、処理が簡単になり、また基板表面の損傷を抑えることができるので、基板の強度低下を抑えることができる。 Here, since the substrate is divided by one laser scanning, stable division processing can be executed in a short time. Further, since mechanical scribing or the like is not required at the time of division, processing is simplified, and damage to the substrate surface can be suppressed, so that a decrease in strength of the substrate can be suppressed.
第２発明に係るガラス基板の分断方法は、第１発明の分断方法において、分断工程において、第２深さ位置にレーザを集光する領域は、基板の走査終了側の端部から０mm以上１０mm以下の領域である。 The glass substrate dividing method according to the second invention is the dividing method according to the first invention, wherein, in the dividing step, the region where the laser is focused at the second depth position is 0 mm or more and 10 mm from the end of the substrate on the scanning end side. The following areas.
ここで、レーザの集光位置を基板表面に近い位置に設定すると、基板表面が損傷されやすくなる。一方、一般的に、基板端部は最終製品として使用されずに廃棄される場合が多い。 Here, if the condensing position of the laser is set to a position close to the substrate surface, the substrate surface is easily damaged. On the other hand, in general, the substrate end is often discarded without being used as a final product.
そこで、この第２発明では、レーザの集光位置を浅くする部分を、走査終了側の基板端部とすることにより、良好な品質の最終製品を得ることができる。 Therefore, in the second aspect of the invention, the final product with good quality can be obtained by setting the portion where the laser condensing position is shallow as the substrate end on the scanning end side.
第３発明に係るガラス基板の分断方法は、第１又は第２発明の分断方法において、分断工程における第２深さ位置は、基板のレーザ照射面から１４０μm以上３６５μm以下の範囲内である。 The glass substrate dividing method according to the third invention is the dividing method of the first or second invention, wherein the second depth position in the dividing step is in the range of 140 μm or more and 365 μm or less from the laser irradiation surface of the substrate.
ここでは、第２深さ位置を以上の範囲に設定することによって、先に形成されている加工痕と基板のレーザ照射面との間に亀裂を形成でき、かつその亀裂を分断予定ラインに沿って進展させることができる。 Here, by setting the second depth position within the above range, a crack can be formed between the previously formed processing trace and the laser irradiation surface of the substrate, and the crack is aligned with the planned dividing line. Can make progress.
第４発明に係るガラス基板の分断方法は、第１から第３発明のいずれかの分断方法において、分断工程における第２深さ位置は第１深さ位置からレーザ照射面側に２２５μm以上４７２μm以下の範囲内である。 The glass substrate dividing method according to a fourth aspect of the present invention is the dividing method according to any one of the first to third aspects, wherein the second depth position in the dividing step is 225 μm or more and 472 μm or less from the first depth position to the laser irradiation surface side. Is within the range.
第２深さ位置を第１深さ位置から離し過ぎると、分断工程で形成される亀裂が先に形成されている加工痕まで進展しない。また、逆に、第２深さ位置を第１深さ位置に近づけすぎると、すなわち第２深さ位置を基板のレーザ照射面から離し過ぎると、分断工程で形成される亀裂が基板のレーザ照射面に到達しない。 If the second depth position is too far away from the first depth position, the crack formed in the dividing step does not progress to the machining trace formed earlier. Conversely, if the second depth position is too close to the first depth position, that is, if the second depth position is too far away from the laser irradiation surface of the substrate, cracks formed in the cutting step will be irradiated with the laser on the substrate. Does not reach the face.
そこで第４発明では、第２深さ位置を第１深さ位置からレーザ照射面側に２２５μm以上４７２μm以下の範囲内にしている。これにより、分断工程で形成される亀裂が加工痕形成工程で形成された加工痕及び基板のレーザ照射面にまで到達し、安定して基板を分断することができる。 Therefore, in the fourth invention, the second depth position is set in the range of 225 μm or more and 472 μm or less from the first depth position to the laser irradiation surface side. Thereby, the crack formed in the cutting step reaches the processing mark formed in the processing mark forming step and the laser irradiation surface of the substrate, and the substrate can be stably divided.
第５発明に係るガラス基板の分断方法は、第１から第４発明のいずれかの分断方法において、加工痕形成工程における第１深さ位置は、基板の厚み方向中央位置からレーザ照射面側に１８５μm以下で、逆側に１３５μm以下の範囲内である。 The glass substrate cutting method according to a fifth aspect of the present invention is the glass substrate cutting method according to any one of the first to fourth aspects of the invention, wherein the first depth position in the processing mark forming step is from the center position in the thickness direction of the substrate to the laser irradiation surface side. It is within 185 μm or less and 135 μm or less on the opposite side.
加工痕形成工程において、基板の表面あるいは裏面に偏った領域に加工痕を形成すると、加工痕形成工程の途中に基板が分断される場合があり、安定した分断を行うことができない。 In the processing trace forming step, if the processing trace is formed in a region biased toward the front surface or the back surface of the substrate, the substrate may be divided during the processing trace forming step, and stable division cannot be performed.
そこで、第５発明では、加工痕形成工程における第１深さ位置を、基板の厚み方向の中央部分とし、当該領域に加工痕を形成するようにしている。このため、安定した分断処理を行うことができる。 Therefore, in the fifth aspect of the invention, the first depth position in the processing mark forming step is the central portion in the thickness direction of the substrate, and the processing marks are formed in the region. For this reason, the stable parting process can be performed.
第６発明に係るガラス基板の分断方法は、第１から第５発明のいずれかの分断方法において、加工痕形成工程及び分断工程において、レーザ出力は４Ｗ以上８Ｗ以下であり、走査速度は１５０mm/s以上５００mm/s以下である。 A glass substrate dividing method according to a sixth aspect of the present invention is the dividing method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the laser output is 4 W or more and 8 W or less and the scanning speed is 150 mm / in the processing trace forming step and the dividing step. s to 500 mm / s.
以上のように、本発明では、圧縮応力を持たせた強化層を表面に有する強化ガラスに対して、容易にかつ安定して、しかもガラス基板の強度を低下させることなく分断を行うことができる。 As described above, in the present invention, the tempered glass having a tempered layer having a compressive stress on the surface can be easily and stably divided without reducing the strength of the glass substrate. .
［ガラス基板］
図１に分断対象としてのガラス基板の断面構成の一例を示している。このガラス基板は、表面に圧縮応力を有するとともに内部に引張応力を有する強化ガラスである。具体的には、表面及び裏面の近傍において、表面及び裏面に近づくほど大きな圧縮応力（ＣＳ）を有している。そして、表面及び裏面から所定の深さに達する基板内部では、逆に引張応力（ＣＴ）を有している。図１において、「ＤＯＬ」は基板表面の圧縮応力を有する強化層深さを示している。
[Glass substrate]
FIG. 1 shows an example of a cross-sectional configuration of a glass substrate as a part to be divided. This glass substrate is a tempered glass having a compressive stress on the surface and a tensile stress inside. Specifically, in the vicinity of the front and back surfaces, the closer to the front and back surfaces, the greater the compressive stress (CS). And inside the board | substrate which reaches predetermined depth from the surface and the back surface, it has a tensile stress (CT) conversely. In FIG. 1, “DOL” indicates the depth of the reinforcing layer having compressive stress on the substrate surface.
［分断方法］
以上のような強化ガラス（以下、単に「基板」と記す場合もある）を分断する場合は、以下のような工程を実行する。
[Division method]
When the tempered glass as described above (hereinafter sometimes simply referred to as “substrate”) is divided, the following steps are executed.
＜加工痕形成工程＞
基板内部の引張応力を有する領域にレーザを集光し、分断予定ラインに沿って基板表面からレーザを走査する。これにより、分断予定ラインに沿って基板内部に加工痕が形成される。ここで加工痕は、レーザによって基板が一旦軟化または溶融し、再度固化した状態の領域である。
<Processing mark formation process>
The laser is focused on a region having a tensile stress inside the substrate, and the laser is scanned from the substrate surface along the planned dividing line. As a result, a processing mark is formed inside the substrate along the division line. Here, the processing mark is a region where the substrate is once softened or melted by the laser and solidified again.
＜分断工程＞
加工痕形成工程の後半時において基板の走査終了側の端部をレーザ照射する際に、レーザの集光位置を、加工痕形成工程で形成された加工痕と基板表面との間に移動し、分断予定ラインに沿ってレーザを走査する。このときの、レーザの強度は、加工痕及び基板表面に亀裂が進展可能であって、かつ形成された亀裂が分断予定ラインの全体に沿って進展可能な強度にする。
<Division process>
When laser irradiation is performed on the end of the substrate on the scanning end side in the latter half of the processing trace formation process, the laser focusing position is moved between the processing trace formed in the processing trace formation process and the substrate surface, The laser is scanned along the line to be cut. At this time, the intensity of the laser is set such that a crack can propagate on the processing trace and the substrate surface, and the formed crack can propagate along the entire line to be cut.
以下に、本発明の一実施形態による分断方法を用いてガラス基板を分断した実験結果を示す。分断対象は厚みが１．１mmの高強化ガラス（断面構成は図１参照）である。また、レーザの照射条件は、以下の通りである。 Below, the experimental result which cut | disconnected the glass substrate using the cutting method by one Embodiment of this invention is shown. The object to be divided is highly tempered glass having a thickness of 1.1 mm (see FIG. 1 for the cross-sectional configuration). The laser irradiation conditions are as follows.
・レーザ出力：４［W］
・波長：１０６４［nm］
・パルス幅：２０［ps］
・走査速度：３００［mm/s］
・集光径：φ３．１［μm］（計算値）
以上の条件で、図２に示すように、レーザの切入部（走査開始端）から切抜部（走査終了端）の手前１０mmまで、ほぼ基板の厚み方向の中央位置にレーザを集光して基板内部に加工痕を形成した。
・ Laser output: 4 [W]
・ Wavelength: 1064 [nm]
・ Pulse width: 20 [ps]
・ Scanning speed: 300 [mm / s]
・ Condensing diameter: φ3.1 [μm] (calculated value)
Under the above conditions, as shown in FIG. 2, the laser is condensed at the center position in the thickness direction of the substrate from the laser cut-in portion (scanning start end) to the cutout portion (scanning end end) 10 mm before the substrate. A processing mark was formed inside.
以上の処理に連続して、切抜部の一部領域においては、レーザの集光位置を表面側（レーザ照射面側）に移動し、レーザ走査を続けた。この処理により、先に形成されていた加工痕及び基板表面に亀裂が到達し、さらに亀裂は分断予定ラインに沿って進展し、基板は分断された。 Continuously with the above process, the laser condensing position was moved to the surface side (laser irradiation surface side) in a partial region of the cutout portion, and laser scanning was continued. As a result of this treatment, cracks reached the processing traces and the substrate surface that had been formed previously, and the cracks progressed along the planned dividing line, and the substrate was divided.
分断された基板の分断面の写真を図３に示している。この写真に示された加工痕が加工痕であり、ここでは１００μm程度の厚みであった。 A photograph of a section of the divided substrate is shown in FIG. The processing marks shown in this photograph are the processing marks, and here, the thickness was about 100 μm.
以上のような実験から、特にレーザの集光位置について、以下のことが判明した。以下の数値は、図３に示すように、基板厚みの中央を「０μm」とした場合、すなわち基板表面を「＋５５０μm」、基板裏面を「−５５０μm」とした場合の値である。 From the above experiments, the following has been found, particularly with respect to the laser focusing position. As shown in FIG. 3, the following numerical values are values when the center of the substrate thickness is “0 μm”, that is, when the substrate surface is “+550 μm” and the substrate back surface is “−550 μm”.
切入部からレーザ集光位置を移動させる前の間（加工痕形成工程）におけるレーザ集光位置は、１８０〜−１３５μmの範囲内が好ましい。これは、加工痕形成工程において、基板の表面あるいは裏面に偏った領域に加工痕を形成すると、加工痕形成工程の途中に基板が分断される場合があり、安定した分断を行うことができないからである。 The laser condensing position before the laser converging position is moved from the cut portion (processing mark forming step) is preferably in the range of 180 to -135 μm. This is because, in the processing trace forming process, if the processing trace is formed in a region biased to the front surface or the back surface of the substrate, the substrate may be divided in the middle of the processing trace forming process, and stable division cannot be performed. It is.
また、切抜部付近（分断工程）のレーザ集光位置は４１０μm〜１８５μmの範囲内が好ましい。すなわち、分断工程においては、加工痕形成工程におけるレーザ集光位置から、レーザ照射面側に２５５μm以上４７２μm以下の範囲内が好ましい。これは、分断工程におけるレーザ集光位置を加工痕形成工程の深さ位置から離し過ぎると、分断工程で形成される亀裂が先に形成されている加工痕まで進展しないからである。また、逆に、分断工程におけるレーザ集光位置を加工痕形成工程の深さ位置に近づけすぎると、すなわち分断工程におけるレーザ集光位置を基板の表面から離し過ぎると、分断工程で形成される亀裂が基板表面に到達しないからである。 Moreover, the laser condensing position in the vicinity of the cutout portion (partitioning step) is preferably within a range of 410 μm to 185 μm. That is, in the dividing step, the range from 255 μm to 472 μm from the laser focusing position in the processing mark forming step to the laser irradiation surface side is preferable. This is because if the laser condensing position in the dividing step is too far from the depth position of the machining trace forming step, the crack formed in the dividing step does not advance to the machining trace formed earlier. Conversely, if the laser condensing position in the dividing step is too close to the depth position of the machining mark forming step, that is, if the laser condensing position in the dividing step is too far from the surface of the substrate, cracks formed in the dividing step. This is because does not reach the substrate surface.
さらに、加工痕形成工程及び分断工程において、レーザ出力は４Ｗ以上８Ｗ以下が好ましく、走査速度は１５０mm/s以上５００mm/s以下が好ましい。 Further, in the processing mark forming step and the dividing step, the laser output is preferably 4 W or more and 8 W or less, and the scanning speed is preferably 150 mm / s or more and 500 mm / s or less.
［特徴］
（１）１回の走査によって基板を分断することができる。したがって、加工時間が短縮できる。
[Feature]
(1) The substrate can be divided by one scan. Therefore, the processing time can be shortened.
（２）分断に際してメカニカルスクライブ等が不要になるので、処理が簡単になり、基板の強度低下を抑えることができる。 (2) Since mechanical scribing or the like is not required at the time of cutting, the processing is simplified and the reduction in the strength of the substrate can be suppressed.
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes or modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
分断工程において、レーザ集光位置（第２深さ位置）を第１深さ位置よりも裏面（レーザ照射面とは反対の面）側に移動させて、基板の裏面に到達する亀裂を形成するようにしてもよい。 In the dividing step, the laser condensing position (second depth position) is moved from the first depth position to the back surface (the surface opposite to the laser irradiation surface) to form a crack that reaches the back surface of the substrate. You may do it.
レーザの集光位置を移動させる範囲は、前記実施形態に限定されない。例えば、基板の走査終了端から０〜１０mmの範囲であればよい。 The range in which the laser condensing position is moved is not limited to the above embodiment. For example, it may be in the range of 0 to 10 mm from the scanning end of the substrate.
Claims (3)
基板内部の第１深さ位置にレーザを集光し分断予定ラインに沿ってレーザを走査することによって、前記分断予定ラインに沿って基板内部に加工痕を形成する加工痕形成工程と、
前記加工痕形成工程のレーザ走査に連続して、走査終了部において前記第１深さ位置よりも基板の表面側又は裏面側の第２深さ位置にレーザ集光位置を移動させてレーザを走査することにより基板の表面又は裏面に到達する亀裂を形成し、基板を分断する分断工程と、
を含み、
前記第１深さ位置は、基板厚みの中央位置からレーザ照射面側に１８０μｍの位置と、レーザ照射面とは逆側に１３５μｍの位置と、の間の範囲内であり、
前記第２深さ位置は、基板のレーザ照射面から１４０μm以上３６５μm以下の範囲内で、かつ前記第１深さ位置から２５５μｍ以上４７２μｍ以下の範囲である、
ガラス基板の分断方法。 A method for dividing a glass substrate for dividing a tempered glass having a compressive stress on the surface and a tensile stress inside,
A processing mark forming step of forming a processing mark inside the substrate along the planned dividing line by condensing the laser at a first depth position inside the substrate and scanning the laser along the planned dividing line;
Continuing from the laser scanning in the processing mark forming step, the laser is scanned by moving the laser condensing position to the second depth position on the front surface side or back surface side of the substrate from the first depth position at the scanning end portion. Forming a crack that reaches the front surface or back surface of the substrate, and dividing the substrate,
Only including,
The first depth position is in a range between a position of 180 μm on the laser irradiation surface side from the center position of the substrate thickness and a position of 135 μm on the opposite side of the laser irradiation surface,
The second depth position is within a range of 140 μm to 365 μm from the laser irradiation surface of the substrate, and a range of 255 μm to 472 μm from the first depth position.
Glass substrate cutting method.
3. The method for dividing a glass substrate according to claim 1, wherein in the processing mark forming step and the dividing step, the laser output is 4 W or more and 8 W or less, and the scanning speed is 150 mm / s or more and 500 mm / s or less.
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