KR20160038820A - 브레이크 방법 그리고 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 레이저 조사에 의한 기판으로의 열적인 영향을 억제하여, 접합 기판을 깨끗한 단면으로 분단(dividing)할 수 있는 브레이크 방법 그리고 브레이크 장치를 제공한다.
(해결 수단) 2매의 유리 기판(1, 2)을 접합한 접합 기판(M)의 브레이크 방법 및 장치로서, 유리 기판(1)의 표면에 커터 휠(16)을 밀어붙이면서 상대 이동시킴으로써 유한 깊이의 균열(S)을 형성하는 메커니컬 스크라이브 공정과, 균열(S)을 따라 레이저 빔을 주사함으로써 발생하는 열응력 분포에 의해, 메커니컬 스크라이브 공정에서 가공한 균열(S)을 추가로 침투시켜 유리 기판(1)을 풀 컷하는 레이저 브레이크 공정으로 이루어지고, 메커니컬 스크라이브 공정에서는, 유리 기판(1)의 표면에 판두께의 30∼80％의 균열을 형성하고, 레이저 브레이크 공정에서는, 발진 파장이 5㎛대(帶)의 레이저를 사용한다.

Description

브레이크 방법 그리고 브레이크 장치{BREAKING METHOD AND BREAKING APPARATUS}

본 발명은, 2매의 유리 기판의 접합 기판을 분단(dividing)하는 브레이크 방법 그리고 브레이크 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 액정 디스플레이 패널용의 접합 기판 등과 같은 열적으로 약한 물질이 기판 내부에 개재하는(interposed) 접합 기판을 분단하는 데에 적합한 브레이크 방법 그리고 브레이크 장치에 관한 것이다.

또한, 액정 디스플레이 패널용 접합 기판에서는, 2매의 유리 기판의 사이에 박막 트랜지스터(TFT)나 컬러 필터(CF) 등의 박막층이 형성됨과 함께, 컬러 필터를 구획(define)하는 블랙 매트릭스(BM)와 같은 열에 민감한 재료를 개재시키고 있다.

종래부터, 레이저 빔을 조사하면서 주사하여, 기판 상에 열응력 분포를 발생시켜 스크라이브를 행하는 레이저 스크라이브법을 이용하여, 유리 기판에 브레이크 예정 라인을 따른 분단용의 균열(크랙)을 가공하거나(예를 들면 특허문헌 1 참조), 혹은, 판두께가 얇은 유리 기판을 완전 분단(풀 컷 가공)하거나(예를 들면 특허문헌 2 참조) 하는 기술이 알려져 있다.

지금까지의 레이저 스크라이브법에서는, 주로 유리 기판에 의한 흡수 계수가 큰 CO₂ 레이저 등을 이용하여 기판 표면 근방을 주사 가열함과 함께, 이것에 추종하여 냉각 기구의 노즐로부터 가열 영역에 냉매를 분사하도록 하고 있다. 이에 따라, 선행의 가열에 의해 발생하는 압축 응력과, 다음의 급랭에 의해 발생하는 인장 응력에 따른 응력 분포에 의해, 유리 기판의 표면에 분단용의 균열을 발생시키거나, 기판의 두께 전부에 균열을 침투시켜 풀 컷 가공하거나 하고 있다.

비교적 두꺼운 기판(예를 들면 1㎜ 이상의 판두께)에 대한 레이저 스크라이브 가공에서는, 깊이 방향으로 열전도하는 완화 시간의 영향에 따른 상하 방향의 온도차에 의해, 기판 표면측이 인장 응력, 기판 내부(심부)측이 압축 응력이 되는 응력 분포가 주로 영향을 주게 되어, 이 상하 방향의 응력 분포에 의해, 균열(크랙)이 가공된다. 한편, 얇은 기판(예를 들면 0.2∼0.3㎜ 정도의 판두께)의 경우는, 깊이 방향의 온도차가 거의 발생하지 않기 때문에, 상하 방향의 응력 분포의 영향도 거의 발생하지 않지만, 이를 대신하여 주사 경로를 따른 전후 방향의 응력 분포가 영향을 주게 되어, 이 전후 방향의 응력 분포에 의해 강한 응력 분포가 형성되면 풀 컷 가공이 가능해진다.

국제공개공보 WO 03/008352호 일본공개특허공보 2001-170786호

전술한 CO₂ 레이저 등에 의한 종래의 풀 컷 가공(레이저 브레이크 가공)은, 얇은 유리 기판이라도 단면 강도를 유지하면서 분단할 수 있는 점에서 우수하고, 게다가 후공정에서 메커니컬한 브레이크 처리를 행하지 않고 기판을 곧바로 분단(브레이크)할 수 있는 점에서 공정을 간략화할 수 있는 점에서 바람직하다.

그러나 전술한 풀 컷 가공에서는, 레이저 빔의 주사 경로를 따른 전후 방향의 응력 분포만을 이용하여 기판을 분단하는 점에서, 전후 방향으로 큰 응력차를 발생시킬 필요가 있어, 충분한 크기의 단위 면적당의 입열량이 필요해진다. 그러기 위해서는 조사하는 레이저의 출력 파워를 크게 하거나, 주사 속도를 늦추거나 하는 것이 필요해지지만, 어느 경우도 기판 표면에서의 흡수 계수가 큰 CO₂ 레이저 등에 의한 레이저 조사에서는, 기판 표면 근방에게 주는 손상이 커 표면에 미세한 흠집이 발생해 버린다.

이에 대하여, 특허문헌 2(0055란)에는, 파장이 10.6㎛의 CO₂ 레이저를 대신하여, CO 레이저, YAG 레이저, 엑시머 레이저를 이용하여 레이저 스크라이브하는 것도 기재되어 있다. 그러나, 당해 문헌에는 CO 레이저를 사용할 때의 구체적인 설명은 없다.

일반적으로, 유리 기판에 대한 흡수 계수가 작은 레이저를 사용하면, 원리적으로는 기판 표면 근방에서의 흡수가 억제되는 점에서 표면의 손상을 억제한 가공이 가능해진다고 생각되지만, 흡수 계수가 작은 레이저로 스크라이브를 행한 경우에는, 이하에 설명하는 바와 같은 다른 문제가 발생한다.

즉, 예를 들면 액정 디스플레이 패널용의 접합 기판에 있어서는, 2매의 기판의 접합 부분(2매의 기판의 간극)에 열적으로 약한 재료(예를 들면 블랙 매트릭스(BM))를 이용한 층이 형성되어 있기 때문에, 흡수 계수가 작은 레이저로 풀 컷 가공을 행하려고 하면, 기판 표면의 손상은 억제되는 반면, 표면측의 기판을 투과한 레이저의 영향에 의해 접합 부분에 설치된 부재의 손상(성능이나 외관의 열화)이 문제가 될 우려가 발생한다.

따라서, 접합 기판을 대상으로 하는 가공의 경우, 레이저 빔을 주사하여 가열하는 것에 의한 풀 컷 가공, 즉 레이저 브레이크 가공에서는, 기판 표면 또는 접합 부분에 주는 열 손상이 문제가 될 우려가 있었다.

그 때문에, 본래는 분단면의 단면 품질이 우수한 레이저에 의한 브레이크 처리가 가능함에도 불구하고, 열적으로 약한 부분이 내부에 존재하는 접합 기판으로의 이용이 곤란했다.

한편, 열적인 영향이 전혀 발생하지 않는 풀 컷 가공으로서는, 커터 휠(스크라이빙 휠이라고도 함)을 유리 기판으로 밀어붙이면서 전동(rolling)함으로써 균열을 수반하는 스크라이브 라인을 형성한 후, 스크라이브 라인을 압압하여 분단하는 메커니컬한 방법도 있지만, 균열을 두께 방향 전부에 침투시켜 분단할 때에, 분단된 단면끼리가 접촉하여 손상되거나, 균열이 두께 방향으로 곧장 진전하지 않고 빗나가 버려, 수율이 나빠지거나 한다는 문제점이 있다.

그래서 본 발명은, 레이저 조사에서의 가열에 의한 접합 기판으로의 열적인 영향을 억제하여, 접합 기판을 깨끗한 단면으로 분단할 수 있는 브레이크 방법 그리고 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구했다. 즉, 본 발명의 브레이크 방법은, 2매의 유리 기판을 접합한 접합 기판의 적어도 한쪽의 유리 기판을 분단하는 브레이크 방법으로서, 분단 대상의 유리 기판의 표면으로 커터 휠을 밀어붙이면서 상대 이동시킴으로써, 브레이크 예정 라인을 따라 유한 깊이의 균열을 형성하는 메커니컬 스크라이브 공정과, 상기 균열을 따라 레이저 빔을 주사함으로써 발생하는 열응력 분포에 의해, 상기 메커니컬 스크라이브 공정에서 가공한 균열을 추가로 침투시켜 상기 유리 기판을 풀 컷하는 레이저 브레이크 공정으로 이루어지고, 상기 메커니컬 스크라이브 공정에서는, 상기 유리 기판의 표면에 판두께의 30∼80％의 균열을 형성하고, 상기 레이저 브레이크 공정에서는, 발진 파장이 5㎛대(帶)의 레이저를 사용하여 브레이크하도록 한 것을 그 특징으로 한다.

여기에서, 5㎛대의 레이저란 구체적으로는 예를 들면 CO 레이저가 해당한다.

또한 본 발명은, 2매의 유리 기판을 접합한 접합 기판의 적어도 한쪽의 유리 기판을 분단하는 브레이크 장치로서, 분단 대상의 유리 기판의 표면에 브레이크 예정 라인을 따라 유한 깊이의 균열을 형성하는 메커니컬 스크라이브 공정을 행하기 위한 커터 휠과, 상기 커터 휠로 형성되는 균열의 깊이가 상기 유리 기판의 판두께의 30∼80％가 되도록 상기 커터 휠의 압압 하중을 제어하는 가공 제어부와, 상기 균열을 따라 레이저 빔을 주사함으로써 발생하는 열응력 분포에 의해, 상기 메커니컬 스크라이브 공정에서 가공한 균열을 추가로 침투시켜, 상기 유리 기판을 풀 컷하는 레이저 브레이크 공정을 행하기 위한 레이저 조사부로 이루어지고, 상기 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저의 발진 파장이 5㎛대의 레이저인 브레이크 장치도 그 특징으로 한다.　

상기 발명에 있어서, 상기한 메커니컬 스크라이브 공정에서 사용되는 커터 휠은, 직경 1∼3㎜이며, 날끝이 되는 능선을 따라 홈이 형성된 홈이 있는 커터 휠을 이용하는 것이 좋다.

또한, 상기 접합 기판의 각 유리 기판은, 그 두께가 0.1∼0.4㎜인 것이 적용된다.

본 발명에 의하면, 선행하는 메커니컬 스크라이브 공정에서, 커터 휠을 이용하여 유리 기판의 두께의 30∼80％의 깊은 균열을 용이하게 가공할 수 있다. 또한, 커터 휠은 미끄러지기 어려운 날끝의 홈이 있는 커터 휠을 이용하여 스크라이브하는 것이 바람직하다. 또한, 홈이 있는 커터 휠을 이용함으로써, 저하중이라도 균열의 침투 깊이를 상기 범위로 할 수 있다. 그리고, 이 균열은, 후속의 5㎛대 레이저(CO 레이저)를 이용한 레이저 브레이크 공정에 의해, 기판 두께 방향으로 침투시킬 수 있어, 이에 따라 브레이크 가공이 행해진다. 이때, 브레이크되는 부분, 즉, 균열의 잔존 부분이 얇기 때문에, 레이저 조사에 의한 입열량을 억제하여 기판에 발생시키는 응력 분포를 작게 해도 충분히 풀 컷 상태로 할 수 있다. 그 때문에, 입열량을 억제한 레이저 조사로의 가공이 가능해지고, 기판 표면 및 기판 내부에서의 손상이 작은 레이저 브레이크가 가능해진다.

게다가, 레이저 브레이크 공정에서는, 유리에 대한 흡수 계수가 비교적 작은 파장대인 5㎛대 레이저(CO 레이저)가 이용되고 있기 때문에, 레이저 빔의 에너지는 기판 표면에서만 집중한 흡수가 억제되어, 유리 기판 내부에서도 흡수되게 된다. 이에 따라 기판 내부를 효율적 또한 순식간에 가열할 수 있다. 본 발명에 의하면, 종래부터 널리 사용되고 있는 CO₂ 레이저에 비해, 열전도를 통하지 않고 직접 가열할 수 있기 때문에, 이 점에서도 적은 입열량으로 효율적으로 필요한 부분을 가열할 수 있다. 또한, 5㎛대보다도 흡수 계수가 더욱 작은 레이저(예를 들면 파장이 1064㎚의 Nd: YAG 레이저)를 이용하는 경우는, 기판을 투과하는 에너지가 증가하기 때문에, 오히려 기판 내부에 열적 손상을 주어버릴 우려가 있지만, 5㎛대의 파장을 갖는 레이저이면, 액정 디스플레이용으로 이용되는 바와 같은 얇은 유리 기판이라도 기판 내부의 접합면에 주는 열적 영향은 거의 발생하지 않는다.

따라서, 유리 기판의 표면 및 접합면에 대한 레이저 빔의 열에 의한 손상을 회피할 수 있고, 유리 기판의 분단면에 있어서의 흡집 등의 발생을 억제하여, 단면 강도가 높은 깨끗한 분단면으로 브레이크하는 것이 가능해진다.

또한 종래의 CO₂ 레이저에서는, 입열량을 확보하기 위해 레이저 빔의 빔 스폿의 단면 형상을 타원으로 하여 직선 방향으로 주사하고 있었지만, 본 발명에서는 브레이크에 필요한 입열량을 억제할 수 있기 때문에, 빔 스폿의 단면 형상을 작은 환형(丸形)으로 할 수 있고, 이에 따라, 만곡한 선을 따른 주사를 행하는 이형 분단시에서도, 정밀도 좋게 행할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 브레이크 방법을 실시하기 위한 브레이크 장치의 일 실시 형태를 나타내는 개략 정면도이다.
도 2는 본 발명에서 이용되는 커터 휠을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 브레이크 방법에 따른 레이저 브레이크 공정을 설명하는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 있어서의 유리 기판의 브레이크 상태를 설명하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 브레이크 장치를 제어하는 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 상세를 도 1∼도 5에 나타낸 일 실시 형태에 기초하여 설명한다. 본 실시예에서는, 각각의 두께가 0.1∼0.4㎜의 박판으로 이루어지는 2매의 유리 기판(1, 2)이 접합되고, 이들 유리 기판의 사이에, TFT나 컬러 필터 등의 박막층(3)이 개재하도록 한 접합 기판(M)으로, 이 박막층(3)에 블랙 매트릭스(BM)와 같은 열적으로 약한 층도 포함된 구조의 기판을 취급하는 것으로 한다. 또한, 유리 기판에는 무알칼리 유리가 이용된다.

그리고, 이하의 설명에서는, 상측의 기판(1)의 일부를 브레이크하도록 하여 단자 영역을 형성하는 가공을 행하는 경우를 예로 설명한다. 또한, 브레이크된 유리 기판(1)의 분단 부분은, 단재(端材)로서 제거된다.

도 1은 본 발명에 이용되는 브레이크 장치(A)를 나타내는 것으로, 접합 기판(M)을 올려놓는 테이블(4)을 구비하고 있다. 테이블(4)은, 접합 기판(M)을 테이블(4) 상의 정위치에서 지지(holding)하는 지지 수단을 구비하고 있다. 본 실시예에서는, 이 지지 수단으로서, 테이블(4)의 표면에 개구시킨 다수의 작은 에어 흡착구멍(도시 외)을 개재하여 접합 기판(M)을 흡착 지지하도록 하고 있다. 또한, 테이블(4)은, 수평인 레일(5)을 따라 Y방향(도 1의 전후 방향)으로 이동할 수 있도록 되어 있고, 모터(도시 외)에 의해 회전하는 나사축(6)에 의해 구동된다. 또한 테이블(4)은, 모터를 내장하는 회전 구동부(7)에 의해 수평면 내에서 회전운동할 수 있도록 되어 있다.

테이블(4)을 사이에 두고 설치되어 있는 양측의 지지 기둥(8, 8)과, X방향으로 수평으로 연장되는 빔(동살)(9)을 구비한 브리지(10)가, 테이블(4) 상을 걸치도록 하여 설치되어 있다.

빔(9)에는, X방향에 수평으로 연장되는 가이드(11)가 설치되고, 이 가이드(11)에 커터 휠용 스크라이브 헤드(12)와, 레이저 조사부용 스크라이브 헤드(13)가 모터(14)를 구동원으로 하는 이동 기구(도시 외)에 의해 가이드(11)를 따라 X방향으로 이동할 수 있도록 부착되어 있다. 커터 휠용 스크라이브 헤드(12)에는, 에어 실린더 등의 승강 기구(18)에 의해 승강하는 홀더(15)를 개재하여 커터 휠(16)이 부착되어 있고, 레이저 조사부용 스크라이브 헤드(13)에는, 레이저 빔을 기판 표면에 집광하도록 하여 조사하는 레이저 조사부(17)가 형성되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 레이저 조사부(17)와, 커터 휠(16)을 개별의 스크라이브 헤드(12, 13)에 부착한 예를 나타냈지만, 동일한 스크라이브 헤드에 부착하도록 하는 것도 가능하다.

커터 휠(16)은, 접합 기판(M)의 표면으로 밀어붙여 전동했을 때에, 기판 두께의 30∼80％의 고침투의 균열(S)을 가공할 수 있는 것이 이용된다. 본 실시예에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 원주 능선을 따라 홈(절결(cut-away))(16a)이 형성되고, 잔존한 능선이 날끝부(16b)가 되는 초경합금제의 디스크체(16c)로 형성된 홈이 있는 커터 휠이 이용되고 있다.

또한, 이러한 고침투의 가공용의 홈이 있는 커터 휠(16)에는, 미츠보시 다이아몬드 주식회사 제조의 페네트(Penett; 등록상표) 커터 휠, 아피오(APIO; 등록상표) 커터 휠이 있다. 전자는 보다 깊은 균열(S)을 형성할 수 있고, 후자는 전자보다는 얕은 균열(S)을 형성할 수 있기 때문에, 가공 대상 기판에 맞추어 적절히 선택할 수 있다.

본 발명의 레이저 조사부(17)로부터 조사되는 레이저는, 발진 파장이 5㎛대의 CO 레이저가 이용된다. 레이저의 출력 파워 및 주사 속도는, 가공 대상이 되는 접합 기판(M)의 유리 기판의 두께나 재질, 가공되는 균열(S)의 깊이에 따라 상이하지만, 분단 가능한 출력 파워 및 주사 속도의 조건 범위 중, 가능한 한 손상이 작아지는 조건을 선택하도록 한다. 즉, 분단 가능한 범위 중에서, 가능한 한 출력 파워를 작게 함과 함께 주사 속도가 지나치게 늦어지지 않는 조건을 선택하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 브레이크 장치(A)는, 도 5의 블록도에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(20)와, 입력 조작부(21)와, 표시부(22)를 구비하고 있다. 컨트롤러(20)는, CPU, RAM, ROM 등의 컴퓨터 하드웨어에 의해 실현되는 기능적 구성 요소로서, 가공 제어부(23)를 구비하고 있다. 가공 제어부(23)는, 흡착 지지 수단에 의한 접합 기판(M)의 흡착 지지, 나사축(6)이나 회전 구동부(7)에 의한 테이블(4)의 이동, 모터(14)에 의한 스크라이브 헤드(12, 13)의 이동, 승강 기구(18)에 의한 커터 휠(16)의 승강 동작이나 접합 기판(M)으로의 압압 동작, 레이저 조사부(17)로부터의 레이저의 출력 파워 등, 접합 기판(M)에 대한 가공 처리 동작 전반의 제어를 행한다. 입력 조작부(21)는 오퍼레이터가 브레이크 장치(A)에 대하여 여러 가지의 조작 지시나 데이터를 입력하기 위한 인터페이스이며, 표시부(22)는 처리 메뉴나 동작 상황을 표시하기 위한 것이다.

다음으로, 상기 장치를 이용한 본 발명의 브레이크 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 접합 기판(M)을 테이블(4)에 올려놓고, 상측의 유리 기판(1)의 표면에 커터 휠(16)을 밀어붙이면서 전동시킴으로써, 브레이크 예정 라인을 따라 유한 깊이의 균열(S)을 형성한다(메커니컬 스크라이브 공정).

이 메커니컬 스크라이브 공정에서는, 홈이 있는 커터 휠(16)을 이용함으로써, 유리 기판(1)의 두께의 30∼80％ 정도와 같은 깊은 균열(S)을 낮은 압압 하중으로 용이하게 가공할 수 있다. 또한, 홈이 있는 커터 휠은 기판 상에서 미끄러지기 어렵기(걸리기 쉽기) 때문에, 유리단(端)에 커터 휠을 충돌시켜 트리거(trigger)가 되는 절결을 형성하고, 기판단으로부터 스크라이브(외절(外切))하는 일 없이, 기판단보다 조금 내측으로부터 스크라이브를 개시(내절(內切))할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 유리 기판(1)의 두께 0.2㎜에 대하여, 균열(S)의 깊이(L)가 약 70％ 정도가 되도록 한다. 이 균열(S)의 깊이는, 컨트롤러(20)에 있어서의 가공 제어부(23)에 의해, 커터 휠(16)의 압압 하중을 제어함으로써 행할 수 있다.

이어서, 균열(S)을 따라 레이저 조사부(17)로부터 CO 레이저 빔을 조사하면서 주사하여 가열한다. 이때에 발생하는 열응력 분포에 의해, 선행하는 메커니컬 스크라이브 공정에서 가공한 균열(S)을 추가로 두께 방향으로 침투시켜, 유리 기판(1)을 풀 컷한다(레이저 브레이크 공정).

또한, 도 4에 있어서, P1은 레이저 빔에 의한 가열 영역을 나타내고 있다.

레이저 브레이크 공정에서는, 발진 파장이 5㎛대의 CO 레이저를 사용하고 있어, 유리 기판의 표면 근방에서만 흡수되는 것이 아니라, 일부가 기판 내부에서 흡수되기 때문에, 기판 내부를 직접 가열할 수 있다. 또한, 기판의 두께가 0.2㎜로 얇기 때문에, 레이저 조사로 가열 영역 P1의 표면으로부터 이면에 걸쳐 순식간에 가열되어, 깊이 방향에 있어서의 온도차가 거의 발생하지 않는다. 따라서 가열 영역 P1에는 깊이 방향으로 일률적인 압축 응력이 발생한다.

한편, 가열 영역 P1의 주위는 가열되어 있지 않아, 가열 영역 P1과의 주위에 응력 분포가 형성된다. 즉 가열 영역 P1에는 압축 응력, 가열 영역 P1의 주위에는 인장 응력이 발생하게 되고, 이에 따라, 도 4에 화살표로 나타낸 바와 같이, 유리 기판(1)을 가르도록 작용하는 힘이 작용하여 확실하게 유리 기판(1)을 풀 컷(브레이크)할 수 있다.

특히, 본 발명에서 사용되는 CO 레이저는, 전술한 바와 같이 발진 파장이 5㎛대의 레이저로서, 유리 기판의 표면 근방에서만 흡수되는 것이 아니라, 일부가 기판 내부에서 흡수되기 때문에, 기판 내부를 직접 가열할 수 있어, 효율적이고 또한 순식간에 분단면 근방을 가열할 수 있다. 따라서, 종래부터 널리 사용되고 있는 CO₂ 레이저에 비하면, 표면으로부터의 열분산에 의한 열량 이동시의 손실이 작아져, CO₂ 레이저보다도 작은 입열량으로의 레이저 브레이크(풀 컷)가 가능해지는 점에서, 이 점에서도 박막층(3)으로의 손상을 회피할 수 있다.

또한 덧붙이면, 5㎛대의 CO 레이저를 사용한 것에 의해, 유리 기판(1)의 이면(기판 내부측)까지 투과하는 에너지를 충분히 억제할 수 있다. 즉 Nd:YAG 레이저 등의 1㎛대의 레이저를 사용한 경우는, 90％ 이상의 에너지가 유리 기판에 흡수되지 않고 투과하여, 박막층(3)에서 흡수되어 손상을 줄 우려가 발생하지만, 5㎛대의 CO 레이저이면 대부분이 유리 기판 내에서 흡수되어, 20∼30％의 에너지만이 흡수되지 않고 투과하게 된다. 추가로, 메커니컬 스크라이브 공정과의 조합에 의해 풀 컷에 필요해지는 에너지를 억제하고 있기 때문에, 박막층(3)으로의 열적인 영향을 효과적으로 억제할 수 있음과 함께, 기판 표면에서의 흠집의 발생을 억제하여, 단면 강도가 높고 깨끗한 분단면으로 브레이크할 수 있다.

(실시예)

발명자들은, 두께 0.2㎜의 유리 기판에 커터 휠(16)로 판두께의 70％의 깊이의 균열을 가공한 후, CO₂ 레이저 및 CO 레이저를 이용하여 상기 레이저 브레이크 공정의 비교 실험을 행했다.

그 결과, CO 레이저의 경우는 기판 표면에 있어서의 레이저의 조사 위치인 레이저 스폿의 온도가 337℃에서 풀 컷(브레이크)할 수 있었다. 또한, 동일한 조건으로 CO₂ 레이저를 이용한 경우, 기판 표면에 있어서의 레이저 스폿의 온도가 444℃였다. 이 점에서 CO 레이저쪽이 약 100℃나 낮은 표면 온도로 브레이크할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 선행하는 메커니컬 스크라이브 공정에서 커터 휠(16)을 이용하여 유리 기판의 두께의 30∼80％의 균열(S)을 가공하고, 계속해서, 후속의 CO 레이저를 이용한 레이저 브레이크 공정에 의해, 균열(S)을 기판 두께 방향으로 침투시켜 풀 컷(브레이크)하도록 하고 있다. 이에 따라, 레이저 브레이크로 가공되는 부분의 두께, 즉, 균열(S)의 잔존 부분이 얇기 때문에, CO 레이저에 의한 손상을 주지 않는 에너지로의 가열에 의한 열응력 분포에 의해, 확실하게 유리 기판(1)을 풀 컷(브레이크)할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 레이저 브레이크 공정에서는, CO 레이저를 조사할 때의 에너지는, 원형의 빔 스폿에 의한 주사에서도 충분한 열량을 기판의 내부에 줄 수 있다.

빔 스폿을 원형으로 함으로써, 직선이 아니라 곡선 형상에서의 가공이 용이해진다. 즉, CO₂ 레이저를 이용한 종래의 레이저 스크라이브에서는, 기판 표면에 손상을 주는 일 없이, 게다가 입열량을 확보하기 위해, 유리 기판 상에 조사되는 레이저의 빔 스폿의 형상을 타원으로 하고, 이 타원 빔 스폿의 주사 방향과 타원 빔 스폿에 있어서의 장축의 방향을 일치시키도록 하여 가공하도록 하고 있었다. 이때, 빔 스폿의 형상이 타원이기 때문에 곡선 형상의 가공은 곤란했지만, 본 발명의 레이저 브레이크에서는 타원 형상의 빔 스폿이 아니라, 원형의 빔 스폿으로 할 수 있기 때문에, 주사 방향과 빔 스폿의 방향을 맞출 필요가 없어져, 곡선 형상의 가공도 용이해진다.

이상, 본 발명의 대표적인 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 반드시 상기의 실시 형태에 특정되는 것이 아니고, 그 목적을 달성하며, 청구의 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 수정, 변경하는 것이 가능하다.

본 발명은, 2매의 유리 기판을 접합한 접합 기판의 브레이크에 이용된다.

A : 브레이크 장치
M : 접합 기판
S : 균열
1, 2 : 유리 기판
3 : 박막층
4 : 테이블
16 : 커터 휠
16a : 홈
16b : 날끝부
16c : 디스크체
17 : 레이저 조사부
18 : 승강 기구
20 : 컨트롤러
23 : 가공 제어부

Claims (5)

1. 2매의 유리 기판을 접합한 접합 기판의 적어도 한쪽의 유리 기판을 분단하는 브레이크 방법으로서,
   분단 대상의 유리 기판의 표면에 커터 휠을 밀어붙이면서 상대 이동시킴으로써 브레이크 예정 라인을 따라 유한 깊이의 균열을 형성하는 메커니컬 스크라이브 공정과,
   상기 균열을 따라 레이저 빔을 주사함으로써 발생하는 열응력 분포에 의해, 상기 메커니컬 스크라이브 공정에서 가공한 균열을 추가로 침투시켜 상기 유리 기판을 풀 컷하는 레이저 브레이크 공정으로 이루어지고,
   상기 메커니컬 스크라이브 공정에서는, 상기 유리 기판의 표면에 판두께의 30∼80％의 균열을 형성하고,
   상기 레이저 브레이크 공정에서는, 발진 파장이 5㎛대(帶)의 레이저를 사용하여 브레이크하도록 한 것을 특징으로 하는 브레이크 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커터 휠은, 직경 1∼3㎜이며, 날끝이 되는 능선을 따라 홈이 형성된 홈이 있는 커터 휠인 브레이크 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 접합 기판의 각 유리 기판의 두께가 0.1∼0.4㎜인 브레이크 방법.
4. 2매의 유리 기판을 접합한 접합 기판의 적어도 한쪽의 유리 기판을 분단하는 브레이크 장치로서,
   분단 대상의 유리 기판의 표면에 브레이크 예정 라인을 따라 유한 깊이의 균열을 형성하는 메커니컬 스크라이브 공정을 행하기 위한 커터 휠과,
   상기 커터 휠로 형성되는 균열의 깊이가 상기 유리 기판의 판두께의 30∼80％가 되도록 상기 커터 휠의 압압 하중을 제어하는 가공 제어부와,
   상기 균열을 따라 레이저 빔을 주사함으로써 발생하는 열응력 분포에 의해, 상기 메커니컬 스크라이브 공정에서 가공한 균열을 추가로 침투시켜, 상기 유리 기판을 풀 컷하는 레이저 브레이크 공정을 행하기 위한 레이저 조사부로 이루어지고,
   상기 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저의 발진 파장이 5㎛대의 레이저인 브레이크 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 커터 휠은, 직경 1∼3㎜이며, 날끝이 되는 능선을 따라 홈이 형성된 홈이 있는 커터 휠인 브레이크 장치.

Images