JP6102500B2 - 板状ガラスおよび板状ガラスの切断方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば携帯して使用可能な情報機器の表示装置用カバーガラスや撮像装置（デジタルスチルカメラ等）の光学フィルタガラス等に用いられる板状ガラスおよび板状ガラスの切断方法に関する。
光学フィルタガラス等の板状ガラスの切断方法としては、定盤上でガラスを支持し、超硬製のスクライブローラによって線状のスクライブ溝を形成した後、スクライブ溝を形成した部分を反対側から押圧し、その押圧力によってスクライブ溝の底部を起点とした亀裂を厚さ方向に成長させることにより切断する、スクライブ切断法が用いられている。
その他の板状ガラスの切断方法として、ダイシングブレードを用いた方法がある。この方法では、ガラスの切断予定線上にＶ溝（傾斜面）を形成した後、反転する。そして同様に反対面の切断予定線上に同様のＶ溝を形成した後、Ｖ溝に沿ってガラスをフルカットする（特許文献１、特許文献２）。
また、板厚が薄い板状ガラスの切断に関し、前述のダイシングブレードを用いた方法であって、ガラスの切断予定線上に形成されるＶ溝のクラック長を一定以下とすることで、高い曲げ強度を備えるガラスの切断方法が提案されている（特許文献３）。
しかしながら、携帯して使用可能な情報機器や撮像装置は、機器の薄型化や軽量化が一層求められている。そのため、それら機器に用いられる表示装置用カバーガラスや光学フィルタガラス等は、板厚が薄いことが求められ、それに加えて板厚が薄くなる以前のガラスと同等以上の強度が必要とされる。
本発明者は、前述の特許文献３に開示されるガラス基板の切断方法を提案し、Ｖ溝形成面のクラック長がガラスの曲げ強度低下の要因であることを見出した。
そして、更に検討を行い、板状ガラスの板厚が非常に薄くなったとしても、高い曲げ強度が得られる板状ガラスおよび板状ガラスの切断方法を見出した。
本発明は、高い曲げ強度を備える板状ガラスおよび曲げ強度が高い板状ガラスを得るための切断方法の提供を目的とする。
そして、更に検討を行い、板状ガラスの板厚が非常に薄くなったとしても、高い曲げ強度が得られる板状ガラスおよび板状ガラスの切断方法を見出した。
本発明は、高い曲げ強度を備える板状ガラスおよび曲げ強度が高い板状ガラスを得るための切断方法の提供を目的とする。
本発明者は、種々の検討を行った結果、板状ガラスの透光面と外周端面との境界付近の表面粗さやクラック長を所定の範囲とすることで、高い曲げ強度を備える板状ガラスが得られることを見出した。
すなわち、本発明の板状ガラスは、板状ガラスからなり、該板状ガラスの板厚方向に対向する第１透光面および第２透光面と、前記第１透光面および第２透光面との間で前記板状ガラスの周縁を構成する外周端面とを備え、前記外周端面は、前記第１透光面に隣接する第２傾斜面と、前記第２傾斜面に隣接する第１傾斜面と前記第１傾斜面に隣接する側面からなり、前記第２傾斜面の表面粗さは、前記第１傾斜面の表面粗さよりも小さく、前記第１傾斜面の表面粗さはＲａ値が４．１μｍ〜１００μｍ、前記第２傾斜面の表面粗さはＲａ値が０．０００１μｍ〜４μｍ、であることを特徴とする。
また、本発明の板状ガラスは、板状ガラスからなり、該板状ガラスの板厚方向に対向する第１透光面および第２透光面と、前記第１透光面および第２透光面との間で前記板状ガラスの周縁を構成する外周端面とを備え、前記外周端面は、前記第１透光面に隣接する第２傾斜面と、前記第２傾斜面に隣接する第１傾斜面と前記第１傾斜面に隣接する側面からなり、前記第２傾斜面のクラック長の最大値は、前記第１傾斜面のクラック長の最小値よりも小さく、前記第２傾斜面のクラック長の最大値は１００μｍ以下、であることを特徴とする。
また、本発明の板状ガラスの切断方法は、板状ガラスの第１透光面の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードで第１傾斜面を形成する第１のＶ溝形成工程と、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードよりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いて、前記第１のＶ溝形成工程にて形成した第１傾斜面と同一線上に第２傾斜面を形成する第２のＶ溝形成工程と、前記第１のＶ溝形成工程および第２のＶ溝形成工程で形成したＶ溝の開口幅よりも小さい幅のダイシングブレードで板状ガラスを切断する工程と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の板状ガラスの切断方法は、板状ガラスの第１透光面の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードで第１傾斜面を形成する第１のＶ溝形成工程と、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードよりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いて、前記第１のＶ溝形成工程にて形成した第１傾斜面と同一線上に第２傾斜面を形成する第２のＶ溝形成工程と、板状ガラスを反転する工程と、板状ガラスの第２透光面の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードで第３傾斜面を形成する第３のＶ溝形成工程と、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードよりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いて、前記第３のＶ溝形成工程にて形成した第３傾斜面と同一線上に第４傾斜面を形成する第４のＶ溝形成工程と、前記第１のＶ溝形成工程ないし第４のＶ溝形成工程で形成したＶ溝の開口幅よりも小さい幅のダイシングブレードで板状ガラスを切断する工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、板状ガラスの透光面と外周端面との境界付近の表面粗さやクラック長を所定の範囲とすることで、高い曲げ強度を備える板状ガラスが得ることができる。また、本発明の切断方法によれば、曲げ強度が高い板状ガラスを得るための切断方法を提供することができる。
以下、図面を参照して、実施形態に係る板状ガラスについて説明する。
（実施形態）
図１は、実施形態に係る板状ガラス１００の断面図（ａ）および斜視図（ｂ）である。図１に示すように、本実施形態に係る板状ガラス１００は、例えば、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子（例えば、Charge Coupled Device（以下、ＣＣＤ）やComplementary Metal Oxide Semiconductor（ＣＭＯＳ））に用いられるカバーガラスや近赤外線カットフィルタ等の光学ガラスである。
板状ガラス１００は、板厚方向に対向する第１透光面１０および第２透光面２０、前記第１透光面１０および第２透光面２０との間で前記板状ガラス１００の周縁を構成する外周端面３０とを備える。
図１は、実施形態に係る板状ガラス１００の断面図（ａ）および斜視図（ｂ）である。図１に示すように、本実施形態に係る板状ガラス１００は、例えば、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子（例えば、Charge Coupled Device（以下、ＣＣＤ）やComplementary Metal Oxide Semiconductor（ＣＭＯＳ））に用いられるカバーガラスや近赤外線カットフィルタ等の光学ガラスである。
板状ガラス１００は、板厚方向に対向する第１透光面１０および第２透光面２０、前記第１透光面１０および第２透光面２０との間で前記板状ガラス１００の周縁を構成する外周端面３０とを備える。
図２は、実施形態に係る板状ガラス１００の外周端面３０を詳細を示す部分断面図である。板状ガラス１００の外周端面３０は、前記第１透光面１０に隣接する第２傾斜面３２と、前記第２傾斜面３２に隣接する第１傾斜面３１と前記第１傾斜面３１に隣接する側面３３からなる。
前記第１透光面３１および第２透光面３２は、板状ガラス１００が撮像装置等に用いられる際に光が透過する面である。板状ガラス１００の各透光面は、使用目的に応じて所定の表面状態を備える。例えば、撮像装置の光学フィルタガラスに用いられる際は、高い平坦性や荒れのない面を備える必要がある。
前記第２傾斜面３２は、前記第１透光面１０と前記第１傾斜面３１との間を構成する面であって、前記側面３３に向けて傾斜する面である。また、前記第１傾斜面３１は、前記第２傾斜面３２と前記側面３３との間を構成する面である。前記第１傾斜面３１、前記第２傾斜面３２、前記側面３３は、板状ガラス１００の外周端部３０を構成する。そのため、板状ガラス１００の外形形状が矩形である場合、外周に沿ったそれぞれ４つの面を備える。また、板状ガラス１００の外形形状が円形である場合、それぞれ１つの面を備える。なお、板状ガラス１００の外形形状は、これらに限定されるものではなく、用途に応じて適宜の形状を用いることができる。
板状ガラス１００は、製造工程や使用時に透光面側が凸形状となるような外力が作用することがある。そのような力の作用に対して、板状ガラス１００が破壊される際のクラックの起点となるのは、透光面と外周側面との境界付近である。そのため、本発明の板状ガラス１００は、透光面と外周側面との境界である第２傾斜面３２の表面粗さもしくはクラック長を以下のようにすることで、板状ガラス１００に高い曲げ強度を付与することができる。
前記第２傾斜面３２は、その表面粗さが前記第１傾斜面３１の表面粗さよりも小さく、前記第１傾斜面３１の表面粗さはＲａ値が４．１μｍ〜１００μｍ、前記第２傾斜面３２の表面粗さはＲａ値が０．０００１μｍ〜４μｍである。このようにすることで、前記第２傾斜面３２の表面粗さが非常に平滑であるため、板状ガラス１００に前記第１透光面１０が凸形状となるような外力が作用した場合であっても、破壊の起点となるキズが前記第２傾斜面３２にほとんど存在しない。よって、板状ガラス１００に高い曲げ強度を付与することができる。
前記第２傾斜面３２は、その表面粗さが前記第１傾斜面３１の表面粗さよりも大きいと、破壊の起点となるキズが存在するおそれがある。前記第２傾斜面３２の表面粗さは、Ｒａ値が０．０００１μｍ未満であると、加工に時間を要し、生産性が悪い。また、４μｍを超えると、破壊の起点となるキズが存在するおそれがある。前記第１傾斜面３１の表面粗さは、Ｒａ値が４．１μｍ未満であると、加工に時間を要し、生産性が悪い。また、１００μｍを超えると、第１傾斜面３１に存在するキズが破壊の起点となるおそれがある。
なお、本発明において表面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠する算術平均粗さ（Ｒａ）をいう。
なお、本発明において表面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠する算術平均粗さ（Ｒａ）をいう。
前記第２傾斜面３２は、存在するクラック長の最大値が前記第１傾斜面３１に存在するクラック長の最小値よりも小さく、存在するクラック長の最大値は１００μｍ以下である。このようにすることで、破壊の起点となるキズが前記第２傾斜面３２にほとんど存在しない。そのため、板状ガラス１００に前記第１透光面１０が凸形状となるような外力が作用した場合であっても破壊され難く、板状ガラス１００に高い曲げ強度を付与することができる。
前記第２傾斜面３２は、存在するクラック長の最大値が前記第１傾斜面３１に存在するクラック長の最小値よりも大きいと、存在するクラックが破壊の起点となるおそれがある。前記第２傾斜面３２は、存在するクラック長の最大値が前記第１傾斜面３１に存在するクラック長の最小値よりも小さく、クラック長の最大値は１００μｍを超えると、クラックが破壊の起点となるおそれがある。
本発明における各傾斜面のクラック長とは、各傾斜面を起点として板状ガラス１００の内部に伸びるクラックについて、そのクラックを板状ガラス１００の透光面に投影した場合のクラックの長さを指すものである。なお、第１透光面１０と第２傾斜面３２との境界に生じたクラックは、第２傾斜面３２のクラックとみなす。また、第１傾斜面３１と第２傾斜面３２との境界に生じたクラックは、第１傾斜面３１のクラックとみなす。
クラック長の測定方法は、以下に述べる方法で行うことができる。板状ガラス１００の側面から、第１透光面１０に平行な方向に研磨加工を行う。次いで、板状ガラス１００の研磨加工部を塩酸（濃度：７％）に浸漬し、クラックを認識しやすくする。そして、クラックの深さ（クラックの底までの距離）をレーザー顕微鏡にて測定する。先に述べた研磨加工量（側面から第１透光面に平行な方向に研磨した量）とレーザー顕微鏡で測定したクラックの深さを合計して、クラック長とする。
クラック長の測定方法は、以下に述べる方法で行うことができる。板状ガラス１００の側面から、第１透光面１０に平行な方向に研磨加工を行う。次いで、板状ガラス１００の研磨加工部を塩酸（濃度：７％）に浸漬し、クラックを認識しやすくする。そして、クラックの深さ（クラックの底までの距離）をレーザー顕微鏡にて測定する。先に述べた研磨加工量（側面から第１透光面に平行な方向に研磨した量）とレーザー顕微鏡で測定したクラックの深さを合計して、クラック長とする。
前記第１傾斜面３１および前記第２傾斜面３２は、前記第１透光面１０に対するなす角度が相違してもよい。これは、前記第１傾斜面３１と前記第２傾斜面３２とは、異なる平面で構成されていることをいう。また、この場合、前記第１傾斜面３１に対する前記第２傾斜面３２のなす角度が０°を超え４５°以下であることが好ましい。前記なす角度が４５°を超えると、前記第１傾斜面３１と前記第２傾斜面３２との境界が鋭利な状態となるため、欠けが生じやすくなり、板状ガラス１００を搬送等する際にダスト発生の原因となるおそれがある。
また、前記第１傾斜面３１および前記第２傾斜面３２は、図３に示すように、前記第１透光面１０に対するなす角度が同一であってもよい。これは、前記第１傾斜面３１と前記第２傾斜面３２とは、同一の平面で構成されていることをいう。このようにすることで、前記第１傾斜面３１と前記第２傾斜面３２との境界が明確でなく、境界に欠けが生じることを抑制できる。
なお、前記第１傾斜面３１に対する前記第２傾斜面３２のなす角度とは、隣り合う前記第１傾斜面と前記第２傾斜面３２との二面角をいうものであり、前記第１傾斜面３１の法線と前記第２傾斜面３２の法線同士の角度として定義される。つまり、図２おいてθで示す角度をいうものであって、板状ガラス１００の断面図において、前記第１傾斜面３１に垂直な線と前記第２傾斜面３２に垂直な線との角度をいう。
なお、前記第１傾斜面３１に対する前記第２傾斜面３２のなす角度とは、隣り合う前記第１傾斜面と前記第２傾斜面３２との二面角をいうものであり、前記第１傾斜面３１の法線と前記第２傾斜面３２の法線同士の角度として定義される。つまり、図２おいてθで示す角度をいうものであって、板状ガラス１００の断面図において、前記第１傾斜面３１に垂直な線と前記第２傾斜面３２に垂直な線との角度をいう。
前記側面３３は、前記第１傾斜面３１に隣接し、前記外周端面３０の最外周を構成する。前記側面３３は、前記第１透光面１０に対して略垂直であり、前記第１透光面１０に対するなす角度が９０°±５°であってもよいし、曲面から構成されていてもよい。
前記側面３３が前記第１透光面１０に対して略垂直であり、前記第１透光面１０に対するなす角度が９０°±５°とした場合、板状ガラス１００を機器等に組み付ける際に前記側面３３を用いて位置決めが行いやすい。他方、前記側面３３が前記第１透光面１０に対してなす角度を９０°±５°の範囲外とした場合、板状ガラス１００を機器等に組み付ける場合、前記側面３３を用いて位置決めが行いにくくなるため好ましくない。
また、前記側面３３を曲面で構成した場合、前記側面３３と第１傾斜面３１との境界を不明瞭にすることができるため、境界に欠けが生じることを抑制できる。
前記側面３３が前記第１透光面１０に対して略垂直であり、前記第１透光面１０に対するなす角度が９０°±５°とした場合、板状ガラス１００を機器等に組み付ける際に前記側面３３を用いて位置決めが行いやすい。他方、前記側面３３が前記第１透光面１０に対してなす角度を９０°±５°の範囲外とした場合、板状ガラス１００を機器等に組み付ける場合、前記側面３３を用いて位置決めが行いにくくなるため好ましくない。
また、前記側面３３を曲面で構成した場合、前記側面３３と第１傾斜面３１との境界を不明瞭にすることができるため、境界に欠けが生じることを抑制できる。
前記第１透光面１０は、図５に示すように表面に誘電体膜４０が設けられていてもよい。前記第１透光面１０に、内部応力が圧縮応力の誘電体膜４０が設けられている場合、前記第２傾斜面３２に発生したクラックは、前記誘電体膜４０の内部応力によって伸長が抑制されるため、板状ガラス４００の曲げ強度を向上させることができる。
また、前記第１透光面１０は、表面に誘電体膜４０が設けられることで、板状ガラス４００と外部雰囲気との接触を抑制する作用がある。例えば、板状ガラス４００と水分との接触が、前記誘電体膜４０によって遮断されるため、耐水性等の低いガラスであっても、各透光面のダメージが抑制され、結果として、板状ガラス４００の耐候性や耐水性等を向上させることができる。なお、前記誘電体膜４０は、前記第１透光面１０と前記第２透光面２０との両者に設けられていてもよい。
また、前記第１透光面１０は、表面に誘電体膜４０が設けられることで、板状ガラス４００と外部雰囲気との接触を抑制する作用がある。例えば、板状ガラス４００と水分との接触が、前記誘電体膜４０によって遮断されるため、耐水性等の低いガラスであっても、各透光面のダメージが抑制され、結果として、板状ガラス４００の耐候性や耐水性等を向上させることができる。なお、前記誘電体膜４０は、前記第１透光面１０と前記第２透光面２０との両者に設けられていてもよい。
前記誘電体膜４０は、屈折率の異なる誘電体膜を積層した多層膜や単層膜で構成されている。また、前記誘電体膜４０は、板状ガラス４００表面の光の反射量を低減する反射防止膜や、赤外線をカットするＩＲカット膜、紫外線と赤外線とをカットするＵＶ・ＩＲカット膜であってもよい。また、誘電体膜４０は、例えば、ＭｇＦ２の単層膜やＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２とＺｒＯ２との混合物膜／ＭｇＦ２を積層した多層膜やＳｉＯ２／ＴｉＯ２の交互多層膜などで構成されている。これらの単層・多層膜は真空蒸着やスパッタリング等の成膜方法にて板状ガラス４００の各透光面に形成される。また、誘電体膜４０は、物理膜厚が０．２μｍから８μｍであることが好ましい。
また、前記誘電体膜４０の内部応力により、板状ガラス４００に作用している応力は、５ＭＰａ〜１５０ＭＰａであることが好ましい。板状ガラス４００に作用している応力は、５ＭＰａ未満であると、板状ガラス４００の破損を抑制する効果を十分に得ることができない。また、板状ガラス４００に作用している応力は、１５０ＭＰａを超えると、反り量が大きくなり過ぎる。板状ガラス４００に作用している応力は、好ましくは１０ＭＰａ〜１２５ＭＰａであり、より好ましくは１０ＭＰａ〜１００ＭＰａである。
板状ガラス４００に作用している応力は、板状ガラス４００の反り量から反りの曲率半径を換算し、以下のｓｔｏｎｅｙの式（（１）式）により算出することができる（板状ガラス４００が円形基板の場合）。
σ＝Ｅｔ２／６（１−ν)Ｒｔ’・・・（１）
但し、σ：応力、Ｅ：板状ガラスのヤング率、ｔ：板状ガラスの板厚、ν：光学ガラス１００のポアソン比、Ｒ：板状ガラスの反りの曲率半径、ｔ’：光学薄膜の厚さ。
また、板状ガラス４００が短冊基板である場合には、板状ガラス４００に作用している応力は、以下の（２）式を用いて算出する。
σ＝Ｅｔ２／３（１−ν)Ｒｔ’・・・（２）
板状ガラス３００の外周端面３０は、図４に示すように、第１透光面１０および第２透光面２０のそれぞれに第２傾斜面３２が隣接していてもよい。このようにすることで、板状ガラス３００の曲げ強度をより高くすることができる。なお、この場合、板状ガラス３００の外周端面３０は、各透光面に隣接する第２傾斜面３２と、各第２傾斜面３２に隣接する第１傾斜面３１と、各第１傾斜面３１の間に挟まれる側面３３とからなる。
σ＝Ｅｔ２／６（１−ν)Ｒｔ’・・・（１）
但し、σ：応力、Ｅ：板状ガラスのヤング率、ｔ：板状ガラスの板厚、ν：光学ガラス１００のポアソン比、Ｒ：板状ガラスの反りの曲率半径、ｔ’：光学薄膜の厚さ。
また、板状ガラス４００が短冊基板である場合には、板状ガラス４００に作用している応力は、以下の（２）式を用いて算出する。
σ＝Ｅｔ２／３（１−ν)Ｒｔ’・・・（２）
板状ガラス３００の外周端面３０は、図４に示すように、第１透光面１０および第２透光面２０のそれぞれに第２傾斜面３２が隣接していてもよい。このようにすることで、板状ガラス３００の曲げ強度をより高くすることができる。なお、この場合、板状ガラス３００の外周端面３０は、各透光面に隣接する第２傾斜面３２と、各第２傾斜面３２に隣接する第１傾斜面３１と、各第１傾斜面３１の間に挟まれる側面３３とからなる。
板状ガラスは、用途に応じて適宜の組成のガラスを用いることができる。例えば、硼珪酸系ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス等が例示される。撮像装置に用いられる近赤外波長域の光を吸収する光学フィルタガラスの場合、板状ガラス１００として、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスにＣｕ２＋（イオン）が添加された吸収型ガラスが挙げられる。また、本発明の板状ガラスは、特に板厚が薄い場合において、高い曲げ強度という効果を顕著に奏するものである。そのため、板状ガラス１００の板厚は、特に限定されるものではないが、０．３ｍｍ未満の板厚のガラスに好ましく適用でき、０．２ｍｍ未満の板厚のガラスにより好ましく適用できる。
板状ガラス１００の外周側面３０は、前記第１傾斜面３１の表面粗さより前記側面３３の表面粗さが小さく、前記側面３３の表面粗さより前記第２傾斜面３２の表面粗さが小さい、という状態となっていてもよい。前記第２傾斜面３２は、前述のとおり表面状態が板状ガラス１００の曲げ強度に強く関与するため、表面粗さが可及的に小さいことが望まれる。前記側面３３は、板状ガラス１００を機器内に組み付ける際の前記側面３３が位置決めに用いられることがあり、他部材との接触による欠け等を考慮し、前記第２傾斜面３２ほど表面粗さが小さい必要はないが、前記第１傾斜面３１よりも表面粗さが小さいことが好ましい。これに対し、前記第１傾斜面３１は、板状ガラス１００の曲げ強度への関与が小さく、他部材と接触する可能性が少ない。そのため、前記第２傾斜面３２や前記側面３３のような配慮が不要であり、加工時間が短くなるよう、前記第２傾斜面３２や前記側面３３よりも表面粗さが大きいことが好ましい。このようにすることで、板状ガラス１００の生産性に寄与することができる。
次に、本発明の板状ガラス１００の切断方法について説明する。図６は、本発明の板状ガラスの切断方法の一実施形態を示した工程フロー図である。
以下、切断前の板状ガラスから切断後の板状ガラス１００に至る工程の流れを図６に従って簡単に説明する。まず、ガラス原料を、溶融、成形して平板状のガラスを得る。そしてて、必要に応じて、このガラスの透光面を研磨し、所望の表面状態になるよう切断前の板状ガラスを仕上げる（切断前の板状ガラスの成形工程）。次いで、前記板状ガラスの第１透光面１０の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０で第１傾斜面３１を形成する（第１のＶ溝形成工程）。次いで、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０よりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０を用いて、前記第１のＶ溝形成工程にて形成した第１傾斜面３１と同一線上に第２傾斜面３２を形成する（第２のＶ溝形成工程）。次いで、第１傾斜面３１および第２傾斜面３２が形成された板状ガラスを反転する（板状ガラスの反転工程）。次いで、前記第１のＶ溝形成工程および第２のＶ溝形成工程で形成したＶ溝の開口幅よりも小さい幅の切断用ダイシングブレード７０を用いて板状ガラスを切断する（切断工程）とを備える。
切断前の板状ガラスの成形工程は、調合したガラス原料をガラス溶融炉で溶融し、溶融ガラスを成形して板状ガラスとする。成形方法としては、溶融ガラスを板状に成形するフロート法、ロールアウト法、オーバーフローダウンドロー法等の適宜の方法を用いることができる。また、溶融ガラスを成形型に充填し、ブロック状のガラスを成形した後、ブロックを切断し、透光面を研磨することで板状ガラスを得てもよい。
第１のＶ溝形成工程は、板状ガラスの第１透光面１０の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０で第１傾斜面３１を形成する。なお、第１傾斜面３１の加工深さは、板状ガラスを切断しないよう板状ガラスの厚さ未満の深さとする。
第２のＶ溝形成工程は、前記第１のＶ溝形成工程にて形成した第１傾斜面３１と同一線上に第２傾斜面３２を形成する。第２のＶ溝形成工程で用いる第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０は、前記第１のＶ溝形成工程で用いる前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０よりも平均砥粒径が小さい。これにより、第２傾斜面３２の表面粗さは、第１傾斜面３１の表面粗さよりも小さくなる。もしくは第２傾斜面３２のクラック長の最大値は、第１傾斜面３１のクラック長の最小値よりも小さくなる。これにより、切断後の板状ガラス１００の曲げ強度を高くすることができる。なお、第２傾斜面３２の加工深さは、板状ガラスを切断しないよう板状ガラスの厚さ未満の深さとする。
反転工程は、後述する切断工程において、切断用ダイシングブレード７０を第２透光面２０から入れる場合は必要であるが、切断用ダイシングブレード７０を第１透光面１０から入れる場合は不要であり、任意の工程である。
切断工程は、前記第１のＶ溝形成工程および第２のＶ溝形成工程で形成したＶ溝の開口幅よりも小さい幅の切断用ダイシングブレード７０を用いて前記切断予定線にそって板状ガラスを完全に切断する工程である。
第１透光面１０に誘電体膜４０を形成する場合、前記切断前の板状ガラスの成形工程と前記第１のＶ溝形成工程との間、もしくは切断工程の後に行う。第１透光面１０に誘電体膜４０を形成する方法としては、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法（イオンビームアシスト法）、イオンプレーティング法、スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法等を用いることができる。
前記第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０は、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０よりも断面Ｖ字の角度が大きいことが好ましい。このようにすると、第１のＶ溝形成工程にて形成された第１傾斜面３１のうち、第１透光面１０に隣接する一部分のみが第２傾斜面３２として形成される。そのため、前記第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０による加工面積が小さく、加工時の抵抗が小さいため、第２傾斜面３２に発生するクラック長を小さくすることが可能である。
前記第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０は、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０と断面Ｖ字の角度が同一であるが好ましい。このようにすると、第１のＶ溝形成工程にて形成された第１傾斜面３１が全て第２のＶ溝形成工程によって切削され、第２傾斜面３２となる。そのため、第１傾斜面３１に発生したクラックは、第２のＶ溝形成工程にて全て除去されるため、板状ガラス１００に形成される傾斜面は全て表面粗さが小さく、もしくはクラック長が小さいため、高い曲げ強度を備える板状ガラス１００を得ることができる。
前記第１のＶ溝形成工程および前記第２のＶ溝形成工程で用いられる第１および第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードは、レジンボンドブレードもしくはレジン−メタルボンドもしくはメタルボンドブレードであることが好ましい。レジンボンドブレードとは、砥粒を結合するバインダが樹脂剤よりなるブレードである。また、メタルボンドブレードとは、砥粒と金属粉末とを焼結してなるブレードである。レジン−メタルボンドブレードとは両方を兼ね備えたブレードである。これらのブレードは砥粒保持力が弱く、加工時の板状ガラスへの当たりが柔軟であるため、各傾斜面を成形する際、加工面に発生するクラックを小さくすることができる。これに対し、砥粒が電着固定である電着ブレードの場合、台金と砥粒保持力が強く、加工時の板状ガラスへの当たりが強いため、Ｖ溝形成面に発生するクラックが大きくなるので好ましくない。レジンボンドブレードとメタルボンドブレードを比較すると、レジンボンドブレードの方が砥粒保持力が劣る分、クラック長は小さくなるが、ブレードの寿命は短い。逆に、メタルボンドブレードは砥粒保持力が勝る分、クラック長は大きくなるが、ブレードの寿命は長い。よって、板状ガラスのガラス組成によって、適宜の種類のボンドを選択して用いることができる。なお、砥粒はダイヤモンド等の適宜のものを使用することができる。
第２のＶ溝形成工程で用いる第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０は、平均砥粒径は１μｍ〜１６μｍを用いることが好ましい。これにより、第２傾斜面３２の表面粗さを小さくすることができ、また発生するクラック長を小さくすることができる。第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０は、好ましい平均砥粒径は、５μｍ〜１２μｍである。
これに対し、第１のＶ溝形成工程で用いる第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０は、平均砥粒径が１７μｍ〜８０μｍを用いることが好ましい。これにより、第１傾斜面３１に発生するクラックを抑制しつつ、高い生産性により、加工することが可能である。第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０は、好ましい平均砥粒径は２０μｍ〜６０μｍである。
これに対し、第１のＶ溝形成工程で用いる第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０は、平均砥粒径が１７μｍ〜８０μｍを用いることが好ましい。これにより、第１傾斜面３１に発生するクラックを抑制しつつ、高い生産性により、加工することが可能である。第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０は、好ましい平均砥粒径は２０μｍ〜６０μｍである。
次に、本発明の板状ガラスの切断方法の他の実施形態について説明する。図７は、本発明の板状ガラスの切断方法の他の実施形態を示した工程フロー図である。なお、前述で説明した内容と同一の場合は、説明を省略する。
以下、切断前の板状ガラスから切断後の板状ガラス３００に至る工程の流れを図７に従って簡単に説明する。まず、ガラス原料を、溶融、成形して平板状のガラスを得る。そしてて、必要に応じて、このガラスの透光面を研磨し、所望の表面状態になるよう切断前の板状ガラスを仕上げる（切断前の板状ガラスの成形工程）。次いで、前記板状ガラスの第１透光面の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０で第１傾斜面３１を形成する（第１のＶ溝形成工程）。次いで、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０よりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０を用いて、前記第１のＶ溝形成工程にて形成した第１傾斜面３１と同一線上に第２傾斜面３２を形成する（第２のＶ溝形成工程）。次いで、第１傾斜面３１および第２傾斜面３２が形成された板状ガラスを反転する（板状ガラスの反転工程）。次いで、板状ガラスの第２透光面２０の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０で第３傾斜面を形成する（第３のＶ溝形成工程）。次いで、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０よりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０を用いて、前記第３のＶ溝形成工程にて形成した第３傾斜面と同一線上に第４傾斜面を形成する（第２のＶ溝形成工程）。次いで、前記第２のＶ溝形成工程および第４のＶ溝形成工程で形成したＶ溝の開口幅よりも小さい幅の切断用ダイシングブレード７０を用いて板状ガラスを切断する（切断工程）とを備える。
他の実施形態の切断方法は、第２透光面２０側に第１透光面１０側と同様に、第３傾斜面および第４傾斜面を設ける点が、前述の実施形態の切断方法と相違する点である。なお、第１傾斜面３１と第３傾斜面とは、共に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード５０を用いて形成されるため、得られる表面状態はほぼ同一である。また、第２傾斜面３２と第４傾斜面とは、共に第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード６０を用いて形成されるため、得られる表面状態はほぼ同一である。
他の実施形態の切断方法を用いることで、板状ガラス３００は、第１透光面１０と第２透光面２０の両面に各傾斜面を備えることになる。そのため、第１透光面１０のみにに各傾斜面を備える場合と比較し、より高い曲げ強度を備える板状ガラス３００を得ることができる。
他の実施形態の切断方法を用いることで、板状ガラス３００は、第１透光面１０と第２透光面２０の両面に各傾斜面を備えることになる。そのため、第１透光面１０のみにに各傾斜面を備える場合と比較し、より高い曲げ強度を備える板状ガラス３００を得ることができる。
前述の板状ガラスの切断方法は、公知のダイシング装置を用いることができる。また、各工程における板状ガラスと加工テーブルとの固定は、板状ガラスを紫外線硬化型ダイシングテープに貼り付け、紫外線硬化型ダイシングテープを真空吸着にて加工テーブルに固定する。また、各Ｖ溝形成工程は、切断予定線からＶ溝がずれないようにカメラを用いて加工位置の調整を行うこともできる。
以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
実施例および各比較例の板状ガラスとして、フツリン酸ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製、ＮＦ−５０、板厚０．３ｍｍ、寸法２０ｍｍ×１０ｍｍ）を用意した。
板状ガラスの各Ｖ溝形成工程および切断工程は、ダイサー装置（東京精密社製、Ａ−ＷＤ−２００Ｔ）を用いた。切断工程（フルカット）に用いたブレードは、メタルボンドブレード（＃１０００）である。実施例および比較例で用いた各Ｖ溝形成工程の条件および各断面Ｖ字型ダイシングブレードの仕様を表１の欄外に示す。各Ｖ溝形成工程および切断工程におけるブレードの送り速度は、１０ｍｍ／ｓｅｃである。
実施例および各比較例の板状ガラスとして、フツリン酸ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製、ＮＦ−５０、板厚０．３ｍｍ、寸法２０ｍｍ×１０ｍｍ）を用意した。
板状ガラスの各Ｖ溝形成工程および切断工程は、ダイサー装置（東京精密社製、Ａ−ＷＤ−２００Ｔ）を用いた。切断工程（フルカット）に用いたブレードは、メタルボンドブレード（＃１０００）である。実施例および比較例で用いた各Ｖ溝形成工程の条件および各断面Ｖ字型ダイシングブレードの仕様を表１の欄外に示す。各Ｖ溝形成工程および切断工程におけるブレードの送り速度は、１０ｍｍ／ｓｅｃである。
実施例および各比較例の板状ガラスは、第１透光面側のみに各傾斜面を備えるように加工を行った。実施例の板状ガラスは、第１傾斜面に対する第２傾斜面のなす角度は、１５°であった。また、実施例および各比較例の側面は、第１透光面に対してなす角度が９０°±５°の範囲内であった。
実施例および各比較例の切断方法を行った板状ガラスについて、以下を評価した。
板状ガラスの曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ１６０１（ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法）に記載の４点曲げ強さ試験方法を用いて、試験片が破断したときの最大荷重を測定した。なお、サンプル数は各１５枚である。
第２傾斜面の表面粗さは、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、形状測定レーザマイクロスコープ ＶＫ−Ｘ１００）を用いて測定した。
第１傾斜面のクラック長（最小値）および第２傾斜面のクラック長（最大値）は、段落００２５に記載の方法で測定した。
表１に試験結果を示す。
板状ガラスの曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ１６０１（ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法）に記載の４点曲げ強さ試験方法を用いて、試験片が破断したときの最大荷重を測定した。なお、サンプル数は各１５枚である。
第２傾斜面の表面粗さは、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、形状測定レーザマイクロスコープ ＶＫ−Ｘ１００）を用いて測定した。
第１傾斜面のクラック長（最小値）および第２傾斜面のクラック長（最大値）は、段落００２５に記載の方法で測定した。
表１に試験結果を示す。
試験結果より、実施例の板状ガラスが各比較例に比べて高い曲げ強度を有していることが確認された。
比較例１および比較例２は、第１のＶ溝形成工程にて第１傾斜面のみを形成したが、実施例と比較し、曲げ強度が低い結果となった。
比較例２は、第１のＶ溝形成工程にて、平均砥粒径の小さい断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いたが、曲げ強度が低い結果となった。これは、平均砥粒径が小さく、切削力が小さいブレードを切削量が多い第１のＶ溝形成工程に用いたとしても、傾斜面に発生するクラック長は小さくならず、逆にガラスへのダメージが大きく、傾斜面に発生するクラック長は大きくなることを示唆している。
比較例３は、第１のＶ溝形成工程および第２のＶ溝形成工程の２段階の工程により各傾斜面を形成した。しかしながら、第１のＶ溝形成工程と第２のＶ溝形成工程とで同一の断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いたことから、第１のＶ溝形成工程のみを行った比較例１とほぼ同等の板状ガラスの曲げ強度であった。これは、第１のＶ溝形成工程および第２のＶ溝形成工程の２段階の工程により第２傾斜面を形成した場合であっても、第２のＶ溝形成工程に用いる断面Ｖ字型ダイシングブレードの仕様が重要であることを示唆している。
比較例１および比較例２は、第１のＶ溝形成工程にて第１傾斜面のみを形成したが、実施例と比較し、曲げ強度が低い結果となった。
比較例２は、第１のＶ溝形成工程にて、平均砥粒径の小さい断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いたが、曲げ強度が低い結果となった。これは、平均砥粒径が小さく、切削力が小さいブレードを切削量が多い第１のＶ溝形成工程に用いたとしても、傾斜面に発生するクラック長は小さくならず、逆にガラスへのダメージが大きく、傾斜面に発生するクラック長は大きくなることを示唆している。
比較例３は、第１のＶ溝形成工程および第２のＶ溝形成工程の２段階の工程により各傾斜面を形成した。しかしながら、第１のＶ溝形成工程と第２のＶ溝形成工程とで同一の断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いたことから、第１のＶ溝形成工程のみを行った比較例１とほぼ同等の板状ガラスの曲げ強度であった。これは、第１のＶ溝形成工程および第２のＶ溝形成工程の２段階の工程により第２傾斜面を形成した場合であっても、第２のＶ溝形成工程に用いる断面Ｖ字型ダイシングブレードの仕様が重要であることを示唆している。
板状ガラスの加工状態の写真を図８（（ａ）：実施例、（ｂ）：比較例３）に示す。図８の写真は、第１透光面側から第２傾斜面および第１傾斜面を撮影したものである。図８からわかるように、実施例の板状ガラスは、第２傾斜面が非常に平滑であることがわかる。これに対し、比較例３の板状ガラスは、第２傾斜面の平滑性が実施例に対し劣っていることがわかる。
本発明の板状ガラスは、板厚が薄く、かつ曲げ応力が付与される用途、例えば、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）に用いられるカバーガラスや近赤外線カットフィルタ等の光学ガラスに好適に用いることができる。
１０…第１透光面、２０…第２透光面、３０…外周端部、３１…第１傾斜面、３２…第２傾斜面、３３…側面、４０…誘電体膜、５０…第１の断面Ｖ字型ダイシングブレード、６０…第２の断面Ｖ字型ダイシングブレード、７０…切断用ダイシングブレード、１００…板状ガラス、２００…板状ガラス、３００…板状ガラス、４００…板状ガラス。
Claims (8)
- 板状ガラスからなり、該板状ガラスの板厚方向に対向する第１透光面および第２透光面と、前記第１透光面および第２透光面との間で前記板状ガラスの周縁を構成する外周端面とを備え、
前記外周端面は、前記第１透光面に隣接する第２傾斜面と、前記第２傾斜面に隣接する第１傾斜面と前記第１傾斜面に隣接する側面からなり、
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記第１傾斜面に対する前記第２傾斜面のなす角度が０°を超え、４５°以下であり、
前記第２傾斜面の表面粗さは、前記第１傾斜面の表面粗さよりも小さく、
前記第１傾斜面の表面粗さはＲａ値が４．１μｍ〜１００μｍ、
前記第２傾斜面の表面粗さはＲａ値が０．０００１μｍ〜４μｍ、
であることを特徴とする板状ガラス。 - 板状ガラスからなり、該板状ガラスの板厚方向に対向する第１透光面および第２透光面と、前記第１透光面および第２透光面との間で前記板状ガラスの周縁を構成する外周端面とを備え、
前記外周端面は、前記第１透光面に隣接する第２傾斜面と、前記第２傾斜面に隣接する第１傾斜面と前記第１傾斜面に隣接する側面からなり、
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記第１傾斜面に対する前記第２傾斜面のなす角度が０°を超え、４５°以下であり、
前記第２傾斜面のクラック長の最大値は、前記第１傾斜面のクラック長の最小値よりも小さく、
前記第２傾斜面のクラック長の最大値は１００μｍ以下、
であることを特徴とする板状ガラス。 - 前記側面は、前記第１透光面に対して略垂直であり、前記第１透光面に対する前記側面のなす角度が９０°±５°であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の板状ガラス。
- 前記第１透光面には、誘電体膜が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の板状ガラス。
- 板状ガラスの第１透光面の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードで第１傾斜面を形成する第１のＶ溝形成工程と、
前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードよりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いて、前記第１のＶ溝形成工程にて形成した第１傾斜面と同一線上に第２傾斜面を形成する第２のＶ溝形成工程と、
前記第１のＶ溝形成工程および第２のＶ溝形成工程で形成したＶ溝の開口幅よりも小さい幅のダイシングブレードで板状ガラスを切断する工程と、を備える板状ガラスの切断方法。 - 板状ガラスの第１透光面の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードで第１傾斜面を形成する第１のＶ溝形成工程と、
前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードよりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いて、前記第１のＶ溝形成工程にて形成した第１傾斜面と同一線上に第２傾斜面を形成する第２のＶ溝形成工程と、
板状ガラスを反転する工程と、
板状ガラスの第２透光面の切断予定線上に第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードで第３傾斜面を形成する第３のＶ溝形成工程と、
前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードよりも平均砥粒径の小さい第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードを用いて、前記第３のＶ溝形成工程にて形成した第３傾斜面と同一線上に第４傾斜面を形成する第４のＶ溝形成工程と、
前記第１のＶ溝形成工程ないし第４のＶ溝形成工程で形成したＶ溝の開口幅よりも小さい幅のダイシングブレードで板状ガラスを切断する工程と、を備える板状ガラスの切断方法。 - 前記第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードは、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードよりも断面Ｖ字の角度が大きいことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の板状ガラスの切断方法。
- 前記第２の断面Ｖ字型ダイシングブレードは、前記第１の断面Ｖ字型ダイシングブレードと断面Ｖ字の角度が同一であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の板状ガラスの切断方法。
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