JPH091370A - 割断加工方法及び割断加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料の割断加工を行うにあたり、加工精度・
制御性の向上を達成できる割断加工方法を提供する。 【構成】 硬質かつ鋭利な工具を用いて加工材料の加工
始点を点衝したり、また、加工始点の付近で割断予定線
上の複数の箇所に高エネルギのレーザビームを照射して
複数個の溶解点を形成して亀裂を発生させる。複数本の
割断予定線がある場合に、加工ごとに材料形状が左右対
称となる割断予定線を選択して割断加工を実行する。材
料縁部の切落とし加工を行う際に、割断予定線に沿って
熱源を移動して試験加工を行い、その加工曲がりに基づ
いて亀裂が割断予定線に沿って進展するように熱源を移
動する。加工終点付近で熱源の熱量及び移動速度を低下
させて亀裂の曲がりを防止する。加工終点付近で熱源を
複数回移動させて切残しを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス、セラミックス
あるいは半導体材料等の脆性材料を割断加工する方法
と、そのような材料の割断加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】材料を分離加工する技術の一つとしてレ
ーザ切断が挙げられる。この加工法はレーザビームを光
学系より集光して加工材の表面に微小スポットで照射
し、適当なガスジェットを吹き付けながらレーザビーム
を分離予定線上に沿って走査することにより加工材を溶
解、蒸発させて分離する方法である。しかし、このレー
ザ切断法では種々の問題がある。その一つに溶解、蒸発
に伴う発塵、溶解塊ドロスの加工材への付着、分離面の
熱影響によるマイクロクラックの発生等の加工材の劣化
が挙げられる。

【０００３】そこで、このような問題点を解消するた
め、最近では、加工材の任意の場所に亀裂を作成し、そ
の亀裂を、レーザビームまたは電熱ヒータ等の熱源によ
り印加した熱応力により誘導することで加工材を分離す
る割断加工が開発されている。しかし、この技術による
と以下に列記する問題が残されている。

【０００４】(1) 開発された割断加工法において、加工
始点の亀裂作成には、硬質工具を使用して材料端部に切
欠きを形成する方法と、加工材料の表面に高出力のレー
ザビームを集光して孔を加工し、その孔から亀裂を作成
する方法の二つの方法がある（例えば特開平３−４８９
号公報）。

【０００５】しかし、その前者の方法によれば、加工材
料に硬質工具を接触させて切欠きを形成するときに、ど
うしてもパーティクルが発生するといった問題があり、
また切欠きから発生する亀裂が割断予定線からずれてし
まう可能性がある。

【０００６】一方、後者の亀裂の作成方法によると、加
工プロセスにおける材料、例えばデバイス品では寸法交
差が存在するため、各デバイス品のエッジに正確に孔を
開けることは困難であり、また、孔明け箇所のどのポイ
ントから亀裂成長が発生するのかが予測不可能なことか
ら加工の精度上の問題が発生する。

【０００７】(2) 割断予定線を挟んだ両側の形状が非対
称の材料の割断を行うと、熱応力が割断予定線を挟んだ
両側で異なる分布となり、このように熱応力が不均一に
なると、亀裂を誘導する際に熱源の移動経路から亀裂が
ずれて追随することがあって加工精度が悪くなるという
問題が発生する。

【０００８】(3) 加工材料の縁部の切落とし加工を実施
する際に、熱源を割断予定線上に沿って移動して割断を
行うと、割断過程において亀裂が割断予定線に対し幅の
狭い側に曲がって進展して加工精度が悪くなる。

【０００９】さらに、このような縁部の切落とし加工処
理など、割断予定線を挟んだ両側の形状が非対称の状態
で割断を行うと、ある割断加工条件において、加工終点
付近で亀裂が割断予定線に対し幅の狭い側に曲がって進
展して加工精度が悪くなることがあり、また、ある割断
加工条件では加工終点付近で亀裂の進展が停止し、切残
しが発生することがある。

【００１０】(4) 開発された割断加工法においては、加
工始点の亀裂の発生または亀裂進展中に発生する弾性波
動をＡＥ（アコーステック・エミッション）センサで検
出して、そのセンサ出力を制御系にフィードバックする
ことにより加工の自動制御化をはかる技術が提案されて
いるが（例えば特開平３−３６０００号公報）、この提
案技術では、加工材料の表面にＡＥセンサを取り付ける
ため、加工材料を細かく分離する場合、その加工過程に
おいてＡＥセンサの取り付け箇所を適宜に変更してゆく
ことが必要となることから、例えばウェハからチップ部
品を切り出す場合など実用化段階で自動制御化を達成す
ることは困難である。

【００１１】本発明は、以上の問題点(1),(2),(3) また
は(4) に鑑みてなされたもので、材料の割断加工を行う
にあたり、加工精度・制御性の向上を達成できる割断加
工方法と、このような方法を実施するのに適した装置を
提供すること目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の加工方法
（請求項１の発明に対応）は、上記した加工始点の問題
点(1) を解消するため、衝き当て加工によって欠陥を生
じさせることのできる工具を、被加工材料の加工始点に
衝き当てて、この加工始点に欠陥を生じさせることによ
って特徴づけられる。

【００１３】なお、この加工方法において、加工終点ま
たは割断予定線が交差する点に、上記した衝き当て加工
用の工具を衝き当てて、これらの点に欠陥を生じさせて
おいてもよい。

【００１４】また、これらの加工方法において、衝き当
て加工を行う工具にＡＥセンサを取り付け、加工始点の
亀裂形成時に発生する弾性波を検出して、この検出情報
に基づいて工具を加工始点に衝き当てる際の圧力と速度
を調整したり、あるいは、工具に取り付けたＡＥセンサ
の検出信号を工具の摩耗・破損の状態を示す情報として
用いるようにしてもよい。

【００１５】本発明の第２の加工方法（請求項５の発明
に対応）は、同じく加工始点の問題点(1) を解消するた
め、加工始点と、この加工始点の付近で割断予定線上の
複数の箇所にレーザビームを、被加工材料を溶解し得る
エネルギで照射して複数の溶解点を形成し、次いで、こ
れら溶解点群の前方位置を局部的に加熱することにより
加工始点から割断予定線上に沿う方向と材料の厚さ方向
に亀裂を発生させ、この後に、熱源による熱応力により
亀裂を割断予定線上に沿って誘導することによって特徴
づけられる。

【００１６】なお、この第２の加工方法において、加工
終点または割断予定線が交差する点に、これらの点付近
で割断予定線上の複数の箇所にレーザビームを、被加工
材料を溶解し得るエネルギで照射して複数の溶解点を形
成しておいてもよい。

【００１７】また、第２の加工方法において、加工始
点、加工終点または割断予定線が交差する点の付近に、
集塵手段の吸引口を配置し、それらの点周辺の空気を吸
引しつつレーザビームの照射を行うようにしてもよい。

【００１８】本発明の第３の加工方法（請求項８の発明
に対応）は、同じく加工支点の問題点(1) を解消するた
め、加工始点に、レーザビームを照射して熱応力により
亀裂を発生させ、この後に、熱源による熱応力により亀
裂を割断予定線上に沿って誘導することによって特徴づ
けられる。

【００１９】本発明の第４の加工方法（請求項９の発明
に対応）は、上記した加工精度の問題点(2) を解消する
ため、材料を複数に割断する場合、その割断工程に、割
断後の材料形状が線対称となるような割断予定線に沿っ
て割断を行う工程が含まれていることによって特徴づけ
られる。

【００２０】本発明の第５の加工方法（請求項１０の発
明に対応）は、上記した加工精度の問題点(3) を解消す
るため、材料縁部の切落とし加工を行う際に、熱源を材
料端面近傍の割断予定線上に沿って移動して試験加工を
行って、この割断で生じた加工軌跡の上記割断予定線に
対する曲がりを求め、次いでその加工軌跡の曲線と上記
割断予定線を挟んで対向する位置に沿って延びる線で、
加工軌跡の曲線とは逆向きに曲がり、かつ、曲率が加工
軌跡よりも小さな弓状の曲線上に沿って熱源を移動して
割断加工を行うことによって特徴づけられる。

【００２１】その第５の加工方法を実施するのに適した
装置は、図３及び図６に示すように、熱源ｅを材料ｄの
端面近傍の割断予定線ｂ上に沿って移動した時の加工軌
跡の曲がりを検出する検出手段（例えば工業用カメラ３
４）と、その検出値を用いて割断予定線ｂに対する加熱
部位の座標を求め、その演算結果に基づいて移動機構の
駆動を制御する制御手段を設けた構成とすればよい。

【００２２】本発明の第６の加工方法（請求項１２の発
明に対応）は、上記した加工精度の問題点(3) を解消す
るため、亀裂の進展が割断予定線の加工終点に近づいた
時点で、亀裂を誘導する熱応力と熱源の移動速度を小さ
くする。また、第７の加工方法（請求項１３の発明に対
応）は、割断予定線上に沿って移動する熱源が加工終点
を通過して材料から外れた後に、その熱源を逆向き所定
距離だけ移動させ、この位置から再度加工終点に向けて
移動することによって特徴づけられる。

【００２３】その第７の加工方法を実施するのに適した
装置は、図３及び図１０に示すように、割断予定線ｂ上
に沿って移動する熱源が加工終点を通過した時点で、そ
の加工終点の周辺の割断状況を撮像する撮像手段（工業
用カメラ３４）と、その画像信号に基づいて加工終点の
切残し発生の有無を判定し、この判別結果が発生有りの
場合には、熱源が加工終点の通過位置から逆向きに所定
距離（ｐ〜ｑ）だけ移動し、この位置ｑから再度加工終
点ｃに向けて移動するように移動機構２の駆動を制御す
る制御手段を設けた構成とすればよい。

【００２４】本発明の第１の加工装置（請求項１５の発
明に対応）は、加工の自動制御化を目的とし、その達成
のため、実施例に対応する図１に示すように、加工テー
ブル１に置かれた材料ｄを局部的に加熱する熱源（レー
ザビームＬB ）と、この熱源と加工テーブルとを相対的
に移動させて材料ｄの加熱部位を変更する移動機構２を
備え、加工テーブル１上で材料ｄの加工始点の亀裂ｇ
を、局部的な加熱により発生する熱応力により割断予定
線ｂに沿って誘導する加工装置において、加工テーブル
１に、上記亀裂の進展時に発生する弾性波を検出するＡ
Ｅセンサ４を設けるとともに、そのセンサ出力に基づい
て、移動機構２の送り速度及び熱源の材料に対する加熱
量（例えばレーザビーム出力）を制御する制御手段（制
御装置６）を設けたことによって特徴づけられる。

【００２５】本発明の第２の加工装置（請求項１６の発
明に対応）は、同じく自動制御化を達成するため、実施
例に対応する図３に示すように、亀裂の進展状況を撮像
する撮像手段（例えば工業用カメラ３４）と、その画像
信号に基づいて移動機構２の送り速度及び熱源による材
料の加熱量（例えばレーザビーム出力）を制御する制御
手段（制御装置３６）を設けたことによって特徴づけら
れる。

【００２６】

【作用】本発明の第１の加工方法のように、硬質かつ鋭
利な工具を用いて加工始点に点衝を加えると、加工始点
に微細な欠陥が生じて亀裂が発生する。しかも欠陥によ
り亀裂を発生させることによりパーティクルの発生を抑
えることができる。

【００２７】また第２の加工方法では、図４に示すよう
に、加工始点ａとその付近で割断予定線ｂ上の複数の箇
所に、高エネルギのレーザビームを照射して複数の溶解
点ｊを形成して亀裂の発生を行うので、亀裂が確実に発
生し、しかも、亀裂が割断予定線ｂから外れる虞れもな
い。

【００２８】さらに第３の加工方法では、加工始点にレ
ーザビームを照射し、その熱応力により亀裂を発生させ
るので、パーティクルの発生を抑えることができる。第
４の加工方法を採用して、図５に示すように、先ずは
の割断予定線ｂに沿って加工を行い、次いで、の割断
予定線ｂの加工、さらにの割断予定線ｂの加工といっ
た手順で割断を実行してゆくと、亀裂誘導時の熱応力が
割断予定線ｂを中心としてほぼ左右対称の状態となる結
果、亀裂の進展が曲がって割断予定線ｂから外れること
がなくなる。

【００２９】第６の加工方法によると、図６に示すよう
に、試験加工により生じた加工曲がりｋを検出して、そ
の曲がり分をシフトすることが可能な座標を通る曲線
ｋ′上に沿って熱源ｅを移動することにより亀裂を割断
予定線ｂに沿って進行させる。ただし、この場合、加工
曲がりｋの線と、仮想の曲線ｋ′を割断予定線ｂを中心
として対称な形状とすると、割断予定線ｂを挟んだ両側
の熱応力の分布が材料端面側が大となるので、仮想の曲
線ｋ′の曲率を小さくして、加工曲がりｋの線に対する
比率をｎ／ｍ（ｎ＜ｍ）とする。

【００３０】ここで、この種の割断加工により、加工材
料ｄの縁部の切落とし加工を行った場合、加工終点に近
づくにつれて熱源中心に対し前方の引張応力が増加する
傾向があり（図８参照）、また、加工終点付近において
亀裂は材料の端面方向に向かって成長しようとする（図
９参照）。このため加工終点付近で亀裂進展に曲がりが
発生するといった不具合が生じるが、本発明の第５の加
工方法を採用して、加工終点時において熱源ｅの前方に
加わる引張応力を軽減することで、そのような不具合は
解消できる。

【００３１】また、第７の加工方法を採用すると、加工
終点付近の材料の切残しの発生を防止できる。一方、本
発明の第１の加工装置によれば、加工テーブル１に亀裂
の成長状況を検出するためのＡＥセンサ４を設けて、そ
のセンサ出力に基づいて加工材料ｄの送り速度及び熱源
の熱量を制御するので、加工の制御性が良く、しかも、
加工材料ｄを細かく分離する場合でも制御の自動化が可
能になる。また、第２の加工装置も、同様に、亀裂の成
長状況をカメラ等で撮らえて、その画像信号に基づいて
加工材料ｄの送り速度及び熱源の熱量を制御するので加
工の制御性が向上する。

【００３２】

【実施例】本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説
明する。 〔実施例１〕この例の加工装置は、図１に示すように、
加工材料ｄを載置する加工テーブル１と、この加工テー
ブル１を２軸（Ｘ−Ｙ）の方向に移動する移動機構２
と、加工テーブル１上に置かれた材料ｄにレーザビーム
LBを照射するレーザ発振器３などで構成されており、そ
の加工テーブル１の移動によりレーザビームLBの材料ｄ
への照射位置を割断加工線ｂ上に沿って移動させること
ができる。

【００３３】また、加工テーブル１には、割断加工にお
いて亀裂の進展する時に発生する弾性波を検出するＡＥ
センサ４が取り付けられており、そのセンサ出力は信号
処理回路５を経て制御装置６に導かれる。

【００３４】一方、この例において加工始点の亀裂作成
には、ダイヤモンド等の硬質な材料で製作され、先端が
ビッカース硬さ試験やヌープ硬さ試験で用いられる圧子
等と同等な形状の鋭利な工具７が用いられる。この工具
７は、プレス機９によって加工材料ｄの加工始点に点衝
される。また、この工具７にもＡＥセンサ８が取り付け
られており、そのセンサ出力も同様に信号処置回路５を
経て制御装置６に導かれる。

【００３５】そして、制御装置６は、ＡＥセンサ４から
の検出信号に基づいて移動機構２の送り量及びレーザ発
振器３の出力強度を制御し、また、ＡＥセンサ８の検出
信号に基づいてプレス機９の点衝速度と圧力を後述する
動作で制御するように構成されている。

【００３６】次に、加工手順を説明する。まず、プレス
機９を駆動して、加工材料ｄの加工始点ａに工具７を、
ある任意の圧力で点衝すると、亀裂の発生と同時にＡＥ
センサ８にイベント信号が発生する。これを制御装置６
で読み取り、点衝時の圧力及び速度を調整して割断加工
に適当な亀裂ｇを形成する 次いで、亀裂ｇの先端位置よりも前方で割断予定線ｂに
沿う位置ｈに、所定のスポット直径とビーム出力のレー
ザビームＬB を一定時間照射して、図２に示すように、
亀裂ｇを材料ｄの厚さ方向と割断予定線ｂに沿って成長
させる。このときの亀裂成長を、加工テーブル１のＡＥ
センサ４により、イベント信号として検出して、その検
出信号を基づいて、ある条件（スポット径、ビーム出力
及び材料の送り速度等）下で、レーザビームＬB の照射
位置の移動を開始して、割断予定線ｂ上に沿って加工終
点ｃに向けて移動させることにより、加工材料ｄを割断
する。

【００３７】ここで、以上の実施例１において、加工テ
ーブル１のＡＥセンサ４に代えて、図３に示すように、
亀裂ｇの進展を撮える工業用カメラ３４を設けて、その
画像信号を制御装置３６に採り込んで亀裂の成長状況を
画像認識し、この画像データに基づいて上記と同様な条
件で制御を行うように構成してもよい。

【００３８】なお、この実施例１では、熱源としてレー
ザビームを用いているが、これに代えて例えば電熱ヒー
タ等の他の熱源を使用してもよい。また、実施例１にお
いて、硬質かつ鋭利な工具７を用いて加工終点ｃにも点
衝により亀裂を形成しておけば、加工終点ｃ付近での亀
裂進展の曲がりを防止することができる。

【００３９】さらに、実施例１において、加工材料ｄに
割断予定線ｂの交差する点が存在する場合には、その交
差点に、硬質かつ鋭利な工具を用いて先の加工始点ａと
同様な処理を行って亀裂を形成しておけば、加工時の亀
裂の進展が割断予定線ｂの交差点で停止するといった不
具合を解消することができる。

【００４０】なお、加工始点ａ、加工終点ｃ及び割断予
定線ｂの交差点の亀裂発生を行う場合、加工始点ａと加
工終点ｃには、割断予定線ｂ上に沿う亀裂が発生するよ
うな先端形状の工具を使用し、また、交差点には、その
交差点廻りの四方の割断予定線の全てに亀裂が発生する
ような先端十字形等の工具を使用すると、いった工具の
使い分けをすることにより、加工の簡素化及び加工精度
の向上をはかることができる。 〔実施例２〕この実施例は、高エネルギのレーザビーム
を用いて、加工始点の複数の箇所に微細な溶解点を形成
して加工始点に亀裂を発生させる場合を示している。

【００４１】すなわち、この例では、図４に示すよう
に、加工始点ａの近傍で割断予定線ｂ上の複数の位置
（４箇所）に、それぞれ、材料を溶解することが可能の
エネルギのレーザビームを、材料端面ｉ側（またはその
逆側）に向けてパルス照射して、その各位置に微細な溶
解点ｊ・・ｊを形成しておき、その溶解点ｊ・・ｊよりも前
方で割断予定線ｂに沿う位置ｈに、ある一定の熱量と直
径を有する熱源（例えばレーザビーム）ｅを一定時間停
止させることにより、先の図２に示したように、亀裂ｇ
を、材料の厚さ方向と割断予定線ｂに沿う方向に成長さ
せ加工始点を作成する。

【００４２】また、この例の加工始点の作成方法によれ
ば、レーザビームをパルス照射して溶解点を形成するの
で、その溶解に伴う発塵等が問題となるが、これを解消
するには、例えば図４に示すように、集塵機１０の吸引
口１０ａを加工点の付近に配置して、その点周辺の空気
を吸引しつつレーザビームの照射を行うようにするとい
った方法を採用すればよい。

【００４３】ここで、レーザビームを照射して加工始点
を作成する方法としては、上記したような溶解を利用し
た方法のほか、レーザビームを材料が溶解しない程度の
エネルギで加工始点に照射し、その照射位置に発生する
熱応力により亀裂を発生させるといった加工法を採用し
てもよい。なお、この場合、先と同様に、加工始点ａの
近傍で割断予定線ｂ上の複数の位置にレーザビームを照
射して、その各点の周辺に熱応力を発生させることによ
り亀裂を形成してもよい。 〔実施例３〕この実施例では加工順序の選択により精度
の向上をはかる方法を示す。

【００４４】すなわち、この例では、図５に示すよう
に、加工材料ｄに複数本（３本）の割断予定線ｂ・・ｂが
ある場合、これら割断予定線群うち、予定線を挟んだ両
側の材料形状が左右対称となるような位置の割断予定
線ｂを最初の加工対象とし、そのの割断予定線ｂの加
工始点ａに、先に述べた実施例１または２の手法により
亀裂を形成した後、熱源ｅをの割断予定線ｂ上に沿っ
て移動させ、その熱応力により亀裂を加工終点ｃまで成
長させることにより加工材料ｄを２分割する。

【００４５】このの割断予定線ｂの加工が完了した
後、今度は加工材料の分離する方向に対して左右対称と
なるの割断予定線ｂに、上記の要領で加工始点の作成
と亀裂の進展を行う。そして、最後に、の割断予定線
ｂについて上記の要領で割断加工を行う。このように、
材料が左右対称となる割断予定線ｂを選択して割断加工
を行ってゆくことにより、各加工ごとの熱応力の分布が
割断予定線ｂを挟んだ両側でほぼ同じ分布となる結果、
亀裂の進展が曲がることがなく加工精度が向上する。 〔実施例４〕この実施例では、材料縁部の切落とし加工
を行う際に、先の実施例１または２の要領で、図６に示
すように加工始点ａ及び加工終点ｃに亀裂を作成した後
に、まずは、割断予定線ｂに沿って熱源ｅを移動させて
試験加工を行う。この試験加工が終了した後、加工材料
ｄには材料端面側に凸の曲がりが発生している。

【００４６】そこで、その加工曲がりの線ｋを、図３に
示す工業カメラ３４で走査し、その画像信号を制御装置
３６内に採り込み、画像認識により加工曲がりの線ｋの
座標（軌跡）を求める。そして、制御装置３６におい
て、本加工の際の熱源ｅの移動の曲線ｋ′を求め、その
演算結果に基づいて移動機構２の駆動制御して熱源ｅ
を、加工材料ｄの仮想の曲線ｋ′に沿って移動する。

【００４７】このとき、加工曲がりｋの線と、仮想の曲
線ｋ′を割断予定線ｂを中心として対称な形状とする
と、割断予定線ｂを挟んだ両側の熱応力の分布が材料端
面側が大となるので、仮想の曲線ｋ′の曲率を小さくし
て、加工曲がりｋの線に対する比率をｎ／ｍ（ｎ＜ｍ）
とする。

【００４８】このように、仮想の曲線ｋ′を求めて加工
を行うことで、加工始点ａの亀裂が割断予定線ｂ上に沿
って進展してゆき、加工線の曲がりが解消される。 〔実施例５〕この種の割断加工方法において、材料縁部
の切落とし加工を行う場合、ある加工条件のときに、図
７に示すように、加工終点ｃの近傍付近で亀裂が割断予
定線ｂからずれて加工曲がりｚが発生することがある。

【００４９】このような加工終点ｃの近傍で加工線に曲
がりｚは、図８の温度分布と応力分布曲線に示すよう
に、加工終点に近づくにつれて熱源ｅの中心位置に対し
前方側の引張応力が増加する傾向があること、また、図
９の模式図に示すように、材料縁部の切落とし加工を行
う場合、亀裂ｇが加工終点ｃに近づくと、その亀裂先端
に働く主応力ベクトルの向きが熱源ｅに対して傾き亀裂
ｇが材料の端面方向に成長しようとする、といったこれ
ら二つの要因により発生する。

【００５０】そこで、この実施例５では、加工終点時に
おいて熱源ｅの前方に加わる引張応力を軽減するため、
加工終点ｃの付近（例えば端面から２０mm）の位置で、
熱源ｅであるレーザビームの出力とその移動速度を低く
して割断加工を行うことによって、加工終点付近での加
工曲がりｚを防止している。

【００５１】その具体的な数値例を述べる。加工材料：
ガラス板（２００mm×１５０mm×厚さ１mm）を、加工条
件：熱量９０Ｗ，移動速度２５mm／s ，切出し幅：１０
mmの条件で、まずは、通常の割断加工を行った後、加工
終点の加工曲がりを測定し、次いで、同じ形状寸法の材
料について割断加工を行い、その加工終点での条件を熱
量：９０Ｗ，移動速度１０mm／s に変更したときの加工
終点の加工曲がりを測定して、その各測定を比較したと
ころ、通常の割断加工では加工終点の加工曲がりが１．
０mmであったのに対し、加工終点付近で条件を変更した
場合、その加工曲がりが０．０５mm程度にまで改善され
ることが確認できた。 〔実施例６〕この実施例は、ある加工条件において加工
終点付近で切残しが発生する点に注目したもので、図１
０に示すように、熱源ｅが割断予定線ｂの加工終点ｃを
通過した後に、加工終点付近に切残しが存在するか否か
を検出して、切残しが発生している場合には、まず、熱
源ｅを加工始点ｃを通過した位置ｐから、進展が停止し
た亀裂ｇの先端に対し加工方向の後方となる位置ｑまで
戻し、この位置ｑから再度、加工終点ｃに向けて熱源ｅ
を移動させるといった処理を実行して、加工終点付近の
切残しの発生を確実に防止する なお、この実施例６を実用化する場合、例えば、先の図
３に示した構成の加工装置において、制御装置３６に、
画像認識により切残し発生の有無を判定する機能部と、
その判定結果の基づいて移動機構２の駆動制御を行って
熱源ｅを前記した位置ｐ→ｑ→ｃに移動する機能部を付
加しておけばよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１及び
第２の加工方法によれば、加工始点の亀裂を確実にかつ
精度良く形成することがきる。その加工始点の亀裂発生
率を、従来：９５％→本発明：１００％にまで高めるこ
とができ、また加工始点の精度を従来では０．５mmであ
ったのに対し、本発明方法では０．０５mm以下に抑える
ことができる。また、本発明の第３の加工方法では、熱
応力により加工始点に亀裂を形成するのでパーティクル
の発生がない。

【００５３】本発明の第４の加工方法によると、複数本
の割断予定線がある材料を加工する場合であっても加工
線の曲がりを防止することができ加工精度が向上する。
本発明の第５の加工方法では、材料縁部の切り落とし加
工を行う際の加工線の曲がりを防止することができて加
工精度が向上する。ちなみに、その加工線の曲がりは、
従来が１．０mm／２００mmであったのに対し、本発明で
は０．１mm／２００mmの値以下に抑えることができる。

【００５４】本発明の第６の加工方法によれば、材料縁
部の切り落とし加工を行う際に、加工終点付近の亀裂進
展の曲がりを防止できて加工精度が向上する。その加工
終点での加工線の曲がりは、従来が１．０mmであったの
に対し、本発明では０．１mm以下に抑えることができ
る。

【００５５】本発明の第７の加工方法では、材料縁部の
切り落とし加工を行う際に、加工終点付近の切残しを確
実に防止（１００％）できる。一方、本発明の第１及び
第２の加工装置によれば、割断加工の加工精度及び制御
性が向上し、しかも、加工材料を細かく分離する際で
も、その自動制御化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の説明図

【図２】同じく実施例１の説明図

【図３】実施例１の変形例の説明図

【図４】本発明の実施例２の説明図

【図５】本発明の実施例３の説明図

【図６】本発明の実施例４の説明図

【図７】本発明の実施例５の説明図

【図８】加工終点付近の温度分布曲線と応力分布曲線を
併記して示す図

【図９】加工終点付近において亀裂の先端に作用する主
応用ベクトルの向きを模式的に示す図

【図１０】本発明の実施例６の説明図

【符号の説明】

１ 加工テーブル ２ 移動機構 ３ レーザ発振器 ４，８ ＡＥセンサ ５ 信号処理回路 ６，３６ 制御装置 １０ 集塵機 １０ａ 吸引口 ３４ 工業用カメラ ７ 工具 ａ 加工始点 ｂ 割断予定線 ｃ 加工終点 ｄ 加工材料 ｅ 熱源（レーザビーム） ｇ 亀裂

フロントページの続き (72)発明者 沖山 俊裕 兵庫県姫路市御国野町御着1174−22 (72)発明者 白浜 秀幸 長崎県長崎市川平町199−３ (72)発明者 大仁田 英信 長崎県大村市三城町955−１ (72)発明者 末永 知宏 長崎県大村市協和町764 (72)発明者 前川 俊一 兵庫県伊丹市春日丘１−15 (72)発明者 森田 英毅 長崎県西彼杵郡長与町吉無田郷1488−124

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源
   による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させつ
   つ、その熱源を割断予定線に沿って移動することにより
   材料を割断する加工方法において、衝き当て加工によっ
   て欠陥を生じさせることのできる工具を、被加工材料の
   加工始点に衝き当てて、この加工始点に欠陥を生じさせ
   ることを特徴とする割断加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、衝き当
   て加工によって欠陥を生じさせることのできる工具を、
   加工終点または割断予定線が交差する点に衝き当てて、
   これらの点に欠陥を生じさせておくことを特徴とする割
   断加工方法。
3. 【請求項３】 上記衝き当て加工を行う工具にＡＥセン
   サを取り付け、上記亀裂形成時に発生する弾性波を検出
   して、この検出情報に基づいて工具を加工始点に衝き当
   てる際の圧力と速度を調整することを特徴とする請求項
   １に記載の割断加工方法。
4. 【請求項４】 上記衝き当て加工を行う工具にＡＥセン
   サを取り付け、上記亀裂形成時に発生する弾性波を検出
   して、この検出信号を工具の摩耗・破損の状態を示す情
   報として用いることを特徴とする請求項１に記載の割断
   加工方法。
5. 【請求項５】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源
   による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させつ
   つ、その熱源を割断予定線に沿って移動することにより
   材料を割断する加工方法において、加工始点と、この加
   工始点の付近で割断予定線上の複数の箇所にレーザビー
   ムを、被加工材料を溶解し得るエネルギで照射して複数
   の溶解点を形成し、次いで、これら溶解点群の前方位置
   を局部的に加熱することにより加工始点から割断予定線
   上に沿う方向と材料の厚さ方向に亀裂を発生させた後、
   上記亀裂の成長を行うことを特徴とする割断加工方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法において、加工終
   点または割断予定線が交差する点に、これらの点付近で
   割断予定線上の複数の箇所にレーザビームを、被加工材
   料を溶解し得るエネルギで照射して複数の溶解点を形成
   しておくことを特徴する割断加工方法。
7. 【請求項７】 請求項５または請求項６に記載の方法に
   おいて、加工始点、加工終点または割断予定線が交差す
   る点の付近に、集塵手段の吸引口を配置し、それらの点
   周辺の空気を吸引しつつ上記レーザビームの照射を行う
   ことを特徴とする割断加工方法。
8. 【請求項８】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源
   による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させつ
   つ、その熱源を割断予定線に沿って移動することにより
   材料を割断する加工方法において、加工始点に、レーザ
   ビームを照射して熱応力により亀裂を発生させた後、上
   記亀裂の成長を行うことを特徴とする割断加工方法。
9. 【請求項９】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源
   による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させつ
   つ、その熱源を割断予定線に沿って移動することにより
   材料を割断する加工方法において、材料を複数に割断す
   る場合、その割断工程には、割断後の材料形状が線対称
   となるような割断予定線に沿って割断を行う工程が含ま
   れていることを特徴とする割断加工方法。
10. 【請求項１０】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱
    源による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させ
    つつ、その熱源を割断予定線に沿って移動することによ
    り材料を割断する加工方法において、材料縁部の切落と
    し加工を行う際に、熱源を材料端面近傍の割断予定線上
    に沿って移動して試験加工を行って、この割断で生じた
    加工軌跡の上記割断予定線に対する曲がりを求め、次い
    でその加工軌跡の曲線と上記割断予定線を挟んで対向す
    る位置に沿って延びる曲線で、加工軌跡の曲線とは逆向
    きに曲がり、かつ、曲率が加工軌跡よりも小さな弓状の
    曲線上に沿って熱源を移動して割断加工を行うことを特
    徴とする割断加工方法。
11. 【請求項１１】 加工テーブルに置かれた材料を局部的
    に加熱する熱源と、この熱源と加工テーブルとを相対的
    に移動させて材料の加熱部位を変更する移動機構を備
    え、上記加工テーブル上で材料の加工始点の亀裂を上記
    局部的な加熱により発生する熱応力により所定の方向に
    誘導する加工装置において、熱源を材料端面近傍の割断
    予定線上に沿って移動した時の加工軌跡の曲がりを検出
    する検出手段と、その検出値を用いて上記割断予定線に
    対する加熱部位の座標を求め、その演算結果に基づいて
    上記移動機構の駆動を制御する制御手段を設けたことを
    特徴とする割断加工装置。
12. 【請求項１２】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱
    源による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させ
    つつ、その熱源を割断予定線に沿って移動することによ
    り材料を割断する加工方法において、上記亀裂の進展が
    割断予定線の加工終点に近づいた時点で、亀裂を誘導す
    る熱応力と熱源の移動速度を小さくすることを特徴とす
    る割断加工方法。
13. 【請求項１３】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱
    源による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させ
    つつ、その熱源を割断予定線に沿って移動することによ
    り材料を割断する加工方法において、上記割断予定線上
    に沿って移動する熱源が加工終点を通過して材料から外
    れた後に、その熱源を逆向き所定距離だけ移動させ、こ
    の位置から再度加工終点に向けて移動することを特徴と
    する割断加工方法。
14. 【請求項１４】 加工テーブルに置かれた材料を局部的
    に加熱する熱源と、この熱源と加工テーブルとを相対的
    に移動させて材料の加熱部位を変更する移動機構を備
    え、上記加工テーブル上で材料の加工始点の亀裂を上記
    局部的な加熱により発生する熱応力により所定の方向に
    誘導する加工装置において、上記割断予定線上に沿って
    移動する熱源が加工終点を通過した時点で、その加工終
    点の周辺の割断状況を撮像する撮像手段と、その画像信
    号に基づいて加工終点の切残し発生の有無を判定し、こ
    の判別結果が発生有りの場合には、上記熱源が加工終点
    の通過位置から逆向きに所定距離だけ移動し、この位置
    から再度加工終点に向けて移動するように上記移動機構
    の駆動を制御する制御手段を設けたことを特徴とする割
    断加工装置。
15. 【請求項１５】 加工テーブルに置かれた材料を局部的
    に加熱する熱源と、この熱源と加工テーブルとを相対的
    に移動させて材料の加熱部位を変更する移動機構を備
    え、上記加工テーブル上で材料の加工始点の亀裂を、上
    記局部的な加熱により発生する熱応力により割断予定線
    に沿って誘導する加工装置において、上記加工テーブル
    に、上記亀裂の進展時に発生する弾性波を検出するＡＥ
    センサを設けるとともに、そのセンサ出力に基づいて、
    上記移動機構の送り速度及び熱源の材料に対する加熱量
    を制御する制御手段を設けたことを特徴とする割断加工
    装置。
16. 【請求項１６】 加工テーブルに置かれた材料を局部的
    に加熱する熱源と、この熱源と加工テーブルとを相対的
    に移動させて材料の加熱部位を変更する移動機構を備
    え、上記加工テーブル上で材料の加工始点の亀裂を上記
    局部的な加熱により発生する熱応力により割断予定線に
    沿って誘導する加工装置において、上記亀裂の進展状況
    を撮像する撮像手段と、その画像信号に基づいて上記移
    動機構の速度及び熱源による材料の加熱量を制御する制
    御手段を設けたことを特徴とする割断加工装置。