JPH10291084A

JPH10291084A - 脆性材料のレーザ加工方法及び装置

Info

Publication number: JPH10291084A
Application number: JP9100592A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yamaguchi; 祥司山口; Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＯ₂やＮｄ：ＹＡＧレーザを用いた加工にお
いて、高精度であり高効率な加工を行うことができるレ
ーザ加工方法及び装置を実現する。【解決手段】レーザ発振器1からのレーザ光2を反射鏡8
で反射し集光レンズ3で被加工物4に集光する。Ｘステー
ジコントローラ5xからの指令によりＸステージ駆動部5x
dがＸＹテーブル5をＸ方向に移動させＹステージコント
ローラ5yからの指令によりＹステージ駆動部5ydがテー
ブル5をＹ方向に移動させる。超音波振動子6は被加工物
4のレーザ光が照射される面と反対側の面に対向する位
置に配置され超音波振動子コントローラ6cからの指令に
従い、駆動部6dで駆動される。コントローラ6cは被加工
物4の割断部位の応力集中部に超音波が照射されるよう
に駆動部6dを介して超音波振動子6を制御する。レーザ
光2によって発生された熱応力に超音波によって発生さ
れた弾性応力が重畳され、応力拡大係数が増加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＬＣＤ基
板を構成するガラス板のような脆性材料をレーザにより
加工するレーザ加工方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＬＣＤ基板に使用されるガラス
板のような脆性材料を分割する場合には、一般的にはダ
イヤモンド等の硬い工具を用いガラス表面に線状に溝を
形成し、その後、機械的な応力を加えてその線状の溝に
沿って割断、分割する。この分割方法では、溝形成時に
切り屑が発生し、割断時にも同様に、切り屑、微細な破
片などが発生し、これらの小片が最終製品の歩留まりを
下げる一因となっている。また、直線ではなく曲線状に
分割するときには、分割面以外にもクラックが発生し、
最終製品の信頼性を低下させる要因となっている。

【０００３】このような問題点を回避する方法として、
レーザ、電熱ヒータ等を熱源とし、熱応力でクラックを
進展させてガラス板等を割断する方法がある（特開平１
−１０８００６号公報、特開平３−４８９号公報等）。

【０００４】レーザを加熱源として割断する場合は、レ
ーザ発振器から出力されたレーザ光を集光レンズで、被
加工物である脆性材料のほぼ表面上に集光させ、かつ、
脆性材料をレーザ光に対して相対的に移動させるＸＹテ
ーブルによって、脆性材料を移動させる。

【０００５】このとき、レーザ光の照射は脆性材料が溶
融するまでには至らない低い密度のパワーで加熱する。
移動するレーザ光の照射によって、脆性材料の表面上で
は、レーザ光の照射点を中心として、レーザ光の進行方
向と逆方向（熱源後方）に、上記中心から遠くなるに従
って、温度傾斜が緩やかとなる温度分布が発生する。そ
して、この温度分布によって、レーザ光による加熱源近
傍では円周方向には圧縮応力が作用するが、レーザ照射
点からある距離を越えると、引張応力が作用するという
熱応力が発生する。

【０００６】また、レーザ光による加熱源近傍にクラッ
クが存在する場合、加熱源に近いクラック先端における
応力拡大係数ＫＩＣが破壊靭性値Ｋｃを超えると、クラ
ックが進展する。したがって、レーザ光による加熱源を
任意の軌跡に沿ってＸＹテーブルで走査すると、その軌
跡に追従するようにクラックが進展し、脆性材料を割
断、分割することができる。

【０００７】上述したレーザによる割断方法では、通常
のレーザ切断のように被加工物を溶融、蒸発に至るまで
加熱しないので、加工に伴う溶融物、蒸発物が発生しな
い。また、上記レーザ切断による方法と比べてもクリー
ンな加工ができる。また、レーザ等による加熱源の軌跡
によっては、曲線の加工も実現できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述レーザ
による割断方法を用いて、ガラス板を割断する場合に
は、加熱源のレーザとして、ガラスに対して吸収率の高
い波長を持つＣＯ₂レーザ、或いは吸収率の高くはない
がレーザ発振器がコンパクトでメンテナンスの容易なＮ
ｄ：ＹＡＧレーザが用いられる。

【０００９】ＣＯ₂レーザの場合は、ほぼ１００％の吸
収率を持ち、表面加熱となる。このような表面加熱のと
きには、被加工物であるガラス表面上では、熱源から遠
ざかるにつれ、指数関数的に温度が低下する温度分布と
なり、深さ方向に対しても同様に指数関数的に温度が下
がる温度分布となる。

【００１０】したがって、ガラス表面においては破壊靭
性値Ｋｃを超えるような応力拡大係数ＫＩＣが作用して
いる場合でも、ガラスの内部では破壊靭性値Ｋｃに至ら
ず、表面近傍のみを中心にクラックが進展し、深さ方向
のクラックの位置が不安定になる。すなわち、割断面が
ガラス表面に直角とはならず、或いは蛇行するという不
具合が発生するため、高精度な加工が実行できないとい
う問題点があった。

【００１１】また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの場合は、透明
脆性材料に対してはレーザ光の透過率が高いが、僅かな
吸収によっても加熱は可能で割断は実現できる。しか
し、ＣＯ₂レーザに比較して、加工効率が悪く、加工速
度或いはコスト面で不利である。

【００１２】本発明の目的は、上述したＣＯ₂やＮｄ：
ＹＡＧレーザを用いた加工において、高精度であり、か
つ高効率な加工を行うことができるレーザ加工方法及び
装置を実現することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するため、本発明は、次のように
構成される。すなわち、レーザ発振器によりレーザ光を
発振させ、このレーザ光を加工光学系により脆性材料で
ある被加工物の加工位置まで誘導させ、搬送手段により
上記被加工物を移動させ、レーザ照射位置を決定し、被
加工物を割断する脆性材料のレーザ加工方法において、
被加工物の上記レーザ照射位置の近辺に、超音波振動子
から発生される超音波を照射させ、上記被加工物を割断
する。

【００１４】上記のように構成した本発明において、レ
ーザ光によって、被加工物に発生した熱応力が、亀裂を
発生させるに必要な応力に満たない場合でも、超音波振
動により、弾性あるいはせん断の振動を付加させて亀裂
の発生を促すことができ、加工効率を向上することがで
きる。

【００１５】（２）好ましくは、上記（１）において、
被加工物内部の超音波の進行方向に向いて振動する弾性
波を、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反対
側の面から上記レーザ照射位置の近辺に照射させる。

【００１６】（３）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、被加工物内部の超音波の進行方向とは垂直に振動
するせん断波を、上記被加工物のレーザ光が照射される
面とは反対側の面から上記レーザ照射位置の近辺に照射
させる。

【００１７】（４）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、被加工物内部の超音波の進行方向に向いて振動す
る弾性波を有する線状の超音波ビームを、レーザ照射位
置の近辺及び上記被加工物の割断すべき線上であって、
上記レーザ光の照射位置より先行する所定長部分に、上
記被加工物のレーザ光が照射される面とは反対側の面か
ら照射させる。

【００１８】（５）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、被加工物内部の超音波の進行方向とは垂直に振動
するせん断波を有する線状の超音波ビームを、レーザ照
射位置の近辺及び上記被加工物の割断すべき線上であっ
て、上記レーザ光の照射位置より先行する所定長部分
に、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反対側
の面から照射させる。

【００１９】割断線に沿った線状の超音波ビームを集中
して照射することで、亀裂の発生方向を制御することが
できる。

【００２０】（６）また、レーザ発振器によりレーザ光
を発振させ、このレーザ光を加工光学系により脆性材料
である被加工物の加工位置まで誘導させ、搬送手段によ
り上記被加工物を移動させ、レーザ照射位置を決定し、
被加工物を割断する脆性材料のレーザ加工方法におい
て、被加工物に、超音波を照射させ、レーザ光によって
上記被加工物発生される熱応力に、超音波によって発生
される弾性応力を重畳させ、応力拡大係数を増加させ、
粒界強度を低下させて、上記被加工物を割断する。

【００２１】（７）また、レーザ光を発振するレーザ発
振器と、レーザ光を被加工物の加工位置まで誘導する加
工光学系と、上記被加工物を移動させ、レーザ光の照射
位置を決定する搬送手段とを有し、レーザ光を用いて被
加工物を割断する脆性材料のレーザ加工装置において、
被加工物の上記レーザ照射位置の近辺に、超音波を照射
する超音波振動子を備える。

【００２２】レーザ光の照射によって、被加工物に発生
した熱応力が、亀裂を発生させるに必要な応力に満たな
い場合でも、超音波振動により、弾性あるいはせん断の
振動を付加させて亀裂の発生を促すことができ、加工効
率を向上することができる。

【００２３】（８）好ましくは、上記（７）において、
上記超音波振動子は、上記被加工物のレーザ光が照射さ
れる面とは反対側の面に対向して配置され、被加工物内
部の超音波の進行方向に向いて振動する弾性波を、上記
被加工物のレーザ光が照射される面とは反対側の面から
上記レーザ照射位置の近辺に照射させる。

【００２４】（９）また、好ましくは、上記（７）にお
いて、上記超音波振動子は、上記被加工物のレーザ光が
照射される面とは反対側の面に対向して配置され、被加
工物内部の超音波の進行方向とは垂直に振動するせん断
波を、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反対
側の面から上記レーザ照射位置の近辺に照射させる。

【００２５】（１０）また、好ましくは、上記（７）に
おいて、上記超音波振動子は、直線状の超音波振動子で
あって、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反
対側の面に対向して配置され、被加工物内部の超音波の
進行方向に向いて振動する弾性波を有する線状の超音波
ビームを、レーザ照射位置の近辺及び上記被加工物の割
断すべき線上であって、上記レーザ光の照射位置より先
行する所定長部分に照射させる。

【００２６】（１１）また、好ましくは、上記（７）に
おいて、上記超音波振動子は、直線状の超音波振動子で
あって、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反
対側の面に対向して配置され、被加工物内部の超音波の
進行方向とは垂直に振動するせん断波を有する線状の超
音波ビームを、レーザ照射位置の近辺及び上記被加工物
の割断すべき線上であって、上記レーザ光の照射位置よ
り先行する所定長部分に照射させる。

【００２７】割断線に沿った線状の超音波ビームを集中
して照射することで、亀裂の発生方向を制御することが
できる。

【００２８】（１２）また、レーザ光を発振するレーザ
発振器と、レーザ光を被加工物の加工位置まで誘導する
加工光学系と、上記被加工物を移動させ、レーザ光の照
射位置を決定する搬送手段とを有し、レーザ光を用いて
被加工物を割断する脆性材料のレーザ加工装置におい
て、被加工物に、超音波を照射する超音波振動子を備
え、被加工物に、超音波を照射させ、レーザ光によって
上記被加工物発生される熱応力に、超音波によって発生
される弾性応力を重畳させ、応力拡大係数を増加させ、
粒界強度を低下させて、上記被加工物を割断する。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明によるレーザ加工方法及び
レーザ加工装置の一実施形態について、添付図面を参照
して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である
レーザ加工装置の概略構成図、図２は、ＸＹテーブル５
及び超音波振動子６の制御系を示す図である。図１にお
いて、１はガラス板などの脆性材料に対し透過率の高い
波長を持つ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ或いは半導体レーザな
どのレーザ発振器、２はレーザ発振器１から出力される
レーザ光、８は反射鏡、３は集光レンズ、４はガラス板
などの脆性材料の被加工物、５はＸＹテーブル（搬送手
段）、６は超音波振動子である。なお、反射鏡８及び集
光レンズ３により加工光学系が形成される。

【００３０】図１に示したような構成のレーザ加工装置
において、レーザ発振器１から出力されたレーザ光２
は、反射鏡８で反射され、集光レンズ３により、被加工
物４に集光される。そして、Ｘステージコントローラ５
ｘからの指令信号に基づいて、Ｘステージ駆動部５ｘｄ
がＸＹテーブル５をＸ方向に移動させる。また、Ｙステ
ージコントローラ５ｙからの指令信号に基づいて、Ｙス
テージ駆動部５ｙｄがＸＹテーブル５をＹ方向に移動さ
せる。これにより、被加工物４がレーザ光に対して移動
させられる。

【００３１】また、超音波振動子６は、ＸＹテーブル５
とは独立して、レーザー加工装置本体に固定され、被加
工物４のレーザ光が照射される面とは反対側の面に対向
する位置に配置される。この超音波振動子６は、超音波
振動子コントローラ６ｃからの指令信号に従って、超音
波振動子駆動部６ｄにより駆動される。

【００３２】超音波振動子コントローラ６ｃは、被加工
物４における割断部位の応力集中部位に超音波が照射さ
れるように、駆動部６ｄを介して超音波振動子６を制御
する。

【００３３】レーザ光２を被加工物４に照射することに
より、被加工物４に発生する温度分布、熱応力分布、応
力拡大係数の分布を図３に示す。なお、この図３におい
ては、Ｘ方向が、被加工物４に対するレーザ光の移動方
向である。

【００３４】図３の（ｂ）に示すように、レーザ照射部
分は、熱膨張によって圧縮応力が発生するが、レーザ照
射部分から少し離れた部分では、逆に膨張部に引っ張ら
れ、引張応力が発生する。引張応力の高い部分の応力拡
大係数が、亀裂先端の破壊靭性値よりも大きくなったと
ころで亀裂が発生、進展することになるので、被加工物
４の温度が上昇し、熱応力値が十分な大きさになるまで
レーザ照射を続けなければならない。

【００３５】ここで、被加工物４のレーザ照射面の反対
側に設置した超音波振動子６によって被加工物４の内部
に超音波を伝播させる。超音波振動子６としては、縦波
及び横波振動子が利用できる。縦波、横波の、それぞれ
のモードは、被加工物４の内部に弾性歪みを発生させ、
応力を発生させる。すなわち、レーザ光２によって発生
された熱応力に、超音波によって発生された弾性応力が
重畳されて、応力拡大係数が増加されることとなる。

【００３６】また、超音波振動によって脆性材料４の粒
界強度が低下するため、亀裂の発生及び進展が容易とな
る。

【００３７】つまり、ガラス、セラミック等の脆性材料
は、その構成自体が金属原子のつながりでできているの
ではなく、粒子の固まりとして存在するものであるた
め、空孔すなわち欠陥が非常に多く、内部の破壊靭性値
の均一性が非常に低いため、粒界、粒内とも、破壊しや
すい性質を有する。

【００３８】したがって、脆性材料を熱応力のみで脆性
材料を破壊しようとした場合、破面は、熱によって発生
した主応力方向に進もうとするのに対して、空孔が多い
脆性材料の場合は、進展方向が不均一になり易く、破面
形状も不均一となり平面状とはなりにくい。

【００３９】熱応力に超音波振動を付加した場合には、
構成原子、粒子間の上述した素材内部の破壊靭性値の不
均一性を緩和する方向に作用するため、熱によって発生
した主応力方向の破面の進展を妨げる要因が少なくな
り、加工面の形状が均一となり、平面状となることが期
待できる。

【００４０】以上のように、本発明の第１の実施形態に
よれば、レーザ加工される被加工物４のレーザ光２が照
射される面とは反対側の面に対向する位置に、超音波振
動子６が配置され、超音波振動子コントローラ６ｃによ
り、被加工物４における割断部位の応力集中部位に超音
波が照射されるように、駆動部６ｄを介して超音波振動
子６が制御されるように構成される。

【００４１】したがって、ＣＯ₂やＮｄ：ＹＡＧレーザ
を用いたレーザ加工において、高精度であり、かつ、高
効率な加工を行うことができるレーザ加工方法及び装置
を実現することができる。

【００４２】なお、超音波振動子６は、被加工物４内部
の超音波の進行方向に向いて振動する弾性波を発生する
ように構成できる。また、超音波振動子６は、被加工物
４内部の超音波の進行方向とは垂直に振動するせん断波
を発生するように構成することも可能である。

【００４３】図４は、本発明の第２の実施形態であるレ
ーザ加工装置の概略構成図、図５は、図４に示した実施
形態におけるＸＹテーブル５及び超音波振動子７の制御
系を示す図である。なお、この第２の実施形態におい
て、図１及び図２に示した第１の実施形態と同等な部分
には、同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００４４】この第２の実施形態においては、被加工物
４の割断方向（この場合は、直線方向）に沿って、リニ
アな形状の超音波振動子７を、被加工物４のレーザ光が
照射される面とは反対側の面に対向する位置に配置され
る。この超音波振動子７は、複数の超音波振動子が、直
線状の配列されて構成されており、これら複数の超音波
振動子のうち、被加工物４へのレーザ照射位置に対応す
る位置に配置されている超音波振動子が、振動子切替ス
イッチ６ｓよって発振させられる。この振動子切替スイ
ッチ６ｓは、超音波振動子コントローラ６ｃからの指令
信号に基づいて動作する。その他の構成については、図
１及び図２に示した例と、図４及び図５に示した例とは
同様となっている。

【００４５】上述したリニアな、つまり直線状の超音波
振動子７により、被加工物４の割断部位に、集中的、か
つ、線状に超音波ビームを照射することにより、超音波
ビームの照射部位の破壊靭性値を低下させることとな
る。したがって、被加工物４内部に進展し始めた亀裂
は、超音波ビームの照射部位に沿って、直線状に進むた
め、亀裂の直進性を向上することができる。

【００４６】以上のように、本発明の第２の実施形態に
よれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができ
る他、次のような効果を得ることができる。

【００４７】つまり、被加工物４の割断方向に沿って、
リニアな形状の超音波振動子７を、被加工物４のレーザ
光が照射される面とは反対側の面に対向する位置に配置
し、被加工物４へのレーザ照射位置に対応する位置に配
置されている超音波振動子が、振動子切替スイッチ６ｓ
よって発振させられるように構成したので、亀裂の直進
性を向上することができる。被加工物４の亀裂の進展距
離を伸ばすことができるので、加工速度を向上すること
ができる。また、加工方向の制御も、向上することがで
きる。

【００４８】なお、上記超音波振動子７は、被加工物４
内部の超音波の進行方向に向いて振動する弾性波を有す
る線状の超音波ビームを、レーザ照射位置の近辺及び上
記被加工物４の割断すべき線上であって、レーザ光の照
射位置より先行する所定長部分に照射させるように構成
することができる。

【００４９】また、上記超音波振動子７は、被加工物４
内部の超音波の進行方向とは垂直に振動するせん断波を
有する線状の超音波ビームを、レーザ照射位置の近辺及
び上記被加工物４の割断すべき線上であって、レーザ光
の照射位置より先行する所定長部分に照射させるように
構成することもできる。

【００５０】以上説明した、本発明の第１及び第２の実
施形態においては、超音波振動子６、７は、被加工物４
のレーザ光が照射される面とは反対側の面に対向する位
置に配置されているが、これに限らず、超音波振動子を
被加工物４の側面に対向する位置に配置することもでき
る。また、超音波振動子を被加工物４のレーザ光が照射
される面に対向する位置に配置することもできる。

【００５１】図６は、本発明の第３の実施形態であるレ
ーザ加工装置の概略構成図であり、上述したように、超
音波振動子を被加工物４の側面に対向する位置に配置す
る例である。その他の構成は、図１及び図２に示した例
と同様となるので省略する。

【００５２】図６において、超音波振動子９ａ、９ｂ、
９ｃは被加工物４の側面に対向する位置に配置されてお
り、超音波振動子コントローラ（図６には、示さず）に
より、割断部位の引張応力を高める部分に超音波が通過
するように、その動作が制御される。これら、複数の超
音波振動子９ａ、９ｂ、９ｃは、被加工物４の移動とと
もに移動するように、ＸＹテーブルに配置されている。
そして、これら、複数の超音波振動子９ａ、９ｂ、９ｃ
は、被加工物４の割断部で超音波が干渉し、その弾性応
力を高めるように周波数、照射位置が決定される。

【００５３】以上説明した、本発明の第３の実施形態に
おいても、第１の実施形態と同様な効果を得ることがで
きる。

【００５４】図７は、本発明の第４の実施形態であるレ
ーザ加工装置の概略構成図であり、上述したように、超
音波振動子を被加工物４のレーザが照射される面に対向
する位置に配置する例である。その他の構成は、図１及
び図２に示した例と同様となるので省略する。

【００５５】図７において、超音波振動子９ｅ、９ｆは
被加工物４のレーザが照射される面に対向する位置に配
置されており、超音波振動子コントローラ（図７には、
示さず）により、割断部位の引張応力を高める部分に超
音波が通過するように、その動作が制御される。これ
ら、複数の超音波振動子９ｅ、９ｆは、被加工物４の割
断部で超音波が干渉し、その弾性応力を高めるように周
波数、照射位置が決定される。

【００５６】以上説明した、本発明の第４の実施形態に
おいても、第１の実施形態と同様な効果を得ることがで
きる。

【００５７】なお、上述した図６及び図７の例におい
て、超音波振動子９ａ〜９ｆを、図４及び図５に示した
直線状の超音波振動子とすることも可能である。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、次のような効果がある。レーザ加工される
被加工物のレーザ照射位置の近辺に超音波が照射させ、
被加工物を割断するように構成したので、ＣＯ₂やＮ
ｄ：ＹＡＧレーザを用いたレーザ加工において、高精度
であり、かつ、高効率な加工を行うことができるレーザ
加工方法及び装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態であるレーザ加工装置
の概略構成図である。

【図２】図１に示すＸＹテーブル及び超音波振動子の制
御系を示す図である。

【図３】レーザ割断における被加工物表面の温度分布、
熱応力分布、応力拡大係数分布を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態であるレーザ加工装置
の概略構成図である。

【図５】図４に示すＸＹテーブル及び超音波振動子の制
御系を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施形態であるレーザ加工装置
の概略構成図である。

【図７】本発明の第４の実施形態であるレーザ加工装置
の概略構成図である。

【符号の説明】

１レーザ発振器２レーザ光３集光レンズ４被加工物５ＸＹテーブル６、７超音波振動子８反射鏡５ｘＸステージコントローラ５ｘｄＸステージ駆動部５ｙＹステージコントローラ５ｙｄＹステージ駆動部６ｃ超音波振動子コントローラ６ｄ超音波振動子駆動部６ｓ振動子切替スイッチ９ａ〜９ｆ超音波振動子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器によりレーザ光を発振させ、
このレーザ光を加工光学系により脆性材料である被加工
物の加工位置まで誘導させ、搬送手段により上記被加工
物を移動させ、レーザ照射位置を決定し、被加工物を割
断する脆性材料のレーザ加工方法において、被加工物の上記レーザ照射位置の近辺に、超音波振動子
から発生される超音波を照射させ、上記被加工物を割断
することを特徴とする脆性材料のレーザ加工方法。
【請求項２】請求項１記載のレーザ加工方法において、
被加工物内部の超音波の進行方向に向いて振動する弾性
波を、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反対
側の面から上記レーザ照射位置の近辺に照射させること
を特徴とする脆性材料のレーザ加工方法。
【請求項３】請求項１記載のレーザ加工方法において、
被加工物内部の超音波の進行方向とは垂直に振動するせ
ん断波を、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは
反対側の面から上記レーザ照射位置の近辺に照射させる
ことを特徴とする脆性材料のレーザ加工方法。
【請求項４】請求項１記載のレーザ加工方法において、
被加工物内部の超音波の進行方向に向いて振動する弾性
波を有する線状の超音波ビームを、レーザ照射位置の近
辺及び上記被加工物の割断すべき線上であって、上記レ
ーザ光の照射位置より先行する所定長部分に、上記被加
工物のレーザ光が照射される面とは反対側の面から照射
させることを特徴とする脆性材料のレーザ加工方法。
【請求項５】請求項１記載のレーザ加工方法において、
被加工物内部の超音波の進行方向とは垂直に振動するせ
ん断波を有する線状の超音波ビームを、レーザ照射位置
の近辺及び上記被加工物の割断すべき線上であって、上
記レーザ光の照射位置より先行する所定長部分に、上記
被加工物のレーザ光が照射される面とは反対側の面から
照射させることを特徴とする脆性材料のレーザ加工方
法。
【請求項６】レーザ発振器によりレーザ光を発振させ、
このレーザ光を加工光学系により脆性材料である被加工
物の加工位置まで誘導させ、搬送手段により上記被加工
物を移動させ、レーザ照射位置を決定し、被加工物を割
断する脆性材料のレーザ加工方法において、被加工物に、超音波を照射させ、レーザ光によって上記
被加工物発生される熱応力に、超音波によって発生され
る弾性応力を重畳させ、応力拡大係数を増加させ、粒界
強度を低下させて、上記被加工物を割断することを特徴
とする脆性材料のレーザ加工方法。
【請求項７】レーザ光を発振するレーザ発振器と、レー
ザ光を被加工物の加工位置まで誘導する加工光学系と、
上記被加工物を移動させ、レーザ光の照射位置を決定す
る搬送手段とを有し、レーザ光を用いて被加工物を割断
する脆性材料のレーザ加工装置において、被加工物の上記レーザ照射位置の近辺に、超音波を照射
する超音波振動子を備えることを特徴とするレーザ加工
装置。
【請求項８】請求項７記載のレーザ加工装置において、
上記超音波振動子は、上記被加工物のレーザ光が照射さ
れる面とは反対側の面に対向して配置され、被加工物内
部の超音波の進行方向に向いて振動する弾性波を、上記
被加工物のレーザ光が照射される面とは反対側の面から
上記レーザ照射位置の近辺に照射させることを特徴とす
る脆性材料のレーザ加工装置。
【請求項９】請求項７記載のレーザ加工装置において、
上記超音波振動子は、上記被加工物のレーザ光が照射さ
れる面とは反対側の面に対向して配置され、被加工物内
部の超音波の進行方向とは垂直に振動するせん断波を、
上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反対側の面
から上記レーザ照射位置の近辺に照射させることを特徴
とする脆性材料のレーザ加工装置。
【請求項１０】請求項７記載のレーザ加工装置におい
て、上記超音波振動子は、直線状の超音波振動子であっ
て、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反対側
の面に対向して配置され、被加工物内部の超音波の進行
方向に向いて振動する弾性波を有する線状の超音波ビー
ムを、レーザ照射位置の近辺及び上記被加工物の割断す
べき線上であって、上記レーザ光の照射位置より先行す
る所定長部分に照射させることを特徴とする脆性材料の
レーザ加工装置。
【請求項１１】請求項７記載のレーザ加工方法におい
て、上記超音波振動子は、直線状の超音波振動子であっ
て、上記被加工物のレーザ光が照射される面とは反対側
の面に対向して配置され、被加工物内部の超音波の進行
方向とは垂直に振動するせん断波を有する線状の超音波
ビームを、レーザ照射位置の近辺及び上記被加工物の割
断すべき線上であって、上記レーザ光の照射位置より先
行する所定長部分に照射させることを特徴とする脆性材
料のレーザ加工装置。
【請求項１２】レーザ光を発振するレーザ発振器と、レ
ーザ光を被加工物の加工位置まで誘導する加工光学系
と、上記被加工物を移動させ、レーザ光の照射位置を決
定する搬送手段とを有し、レーザ光を用いて被加工物を
割断する脆性材料のレーザ加工装置において、被加工物に、超音波を照射する超音波振動子を備え、被
加工物に、超音波を照射させ、レーザ光によって上記被
加工物発生される熱応力に、超音波によって発生される
弾性応力を重畳させ、応力拡大係数を増加させ、粒界強
度を低下させて、上記被加工物を割断することを特徴と
する脆性材料のレーザ加工装置。