TW201542479A - 雷射融斷方法及具有融斷面的板狀玻璃製品 - Google Patents

雷射融斷方法及具有融斷面的板狀玻璃製品 Download PDF

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Abstract

取得以下的軌跡：藉由對成為板狀的工件(1)照射雷射(11)，並使雷射11沿著成為封閉曲線之工件(1)的切斷預定線(4)掃描而促使工件(1)熔融，當將工件(1)分切為製品部(2)與非製品部(3)時，使雷射(11)從非製品部(3)側進入切斷預定線(4)上，並在沿著切斷預定線(4)掃描之後，使雷射(11)從切斷預定線(4)上朝向非製品部(3)側脫離。然後，使雷射(11)開始從切斷預定線(4)上脫離的開始脫離位置(P4)，較使雷射(11)開始進入切斷預定線(4)上的開始進入位置(P3)，更朝雷射(11)之掃描方向後方側偏移。

Description

雷射融斷方法及具有融斷面的板狀玻璃製品
本發明是關於：藉由對板狀玻璃等的工件照射雷射，使經雷射照射的領域熔融而將該工件切斷成預定形狀的雷射融斷方法、及具有融斷面的板狀玻璃製品。
舉例來說，板狀玻璃製品的加工方法中，有一種被稱為雷射融斷的手法。該種手法，為以下所述的方法：藉由對板狀玻璃照射雷射，並以「沿著板狀玻璃之切斷預定線的軌跡」使雷射進行掃描，促使板狀玻璃中經雷射照射的領域熔融，從板狀玻璃切出「基於掃描軌跡之形狀的板狀玻璃製品」。
在板狀玻璃製品的製造步驟中，執行以下的切出：切斷「以眾所皆知的方法所成形之板狀玻璃的周緣部」，來切出製品部；或從1張板狀玻璃切出複數張的製品部。這樣的切出作業，譬如是利用「藉由雷射融斷而從板狀玻璃切出製品部」的方式所執行(譬如：請參考專利文獻1的第2圖(c))。
如此一來，在考慮利用雷射融斷而從板狀玻 璃切出製品部的場合中，雖然是形成「將雷射的開始照射位置設於切斷預定線上」，卻存在以下的問題：一旦從上述位置開始雷射的照射，容易在開始照射位置的附近產生細小裂紋(micro-crack)。此外，對於結束照射位置也存在相同的問題。因此，提案一種：將雷射的開始照射位置及結束照射位置，設定在較工件的製品部(或者切斷預定線)更朝外側分離的位置，來防止製品部中產生細小裂紋的手段(請參考專利文獻2)。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特開昭60-251138號公報
專利文獻2：日本特開2007-319888號公報
如以上所述，利用雷射融斷之板狀玻璃製品的切出，由於是利用「照射雷射所衍生的加熱，促使工件熔融」的方式執行，為了降低加熱對製品部的影響，有必要針對「盡可能不對製品部照射雷射」的這點進行研究。在此，當檢討「採用雷射融斷，應用實際之板狀玻璃製品的切出」時，發現只要將專利文獻2所記載的方法應用於板狀玻璃製品的切出，對於製品部(板狀玻璃製品)之細小裂紋的產生有一定的抑制效果。但是，除了上述的發現之 外，也得知在雷射之掃描軌跡交會的領域周邊，製品部將被加熱至無法忽視的程度。以下，根據圖面進行詳細說明。
第13圖：是概略地說明「利用雷射融斷，從板狀玻璃101切出製品部102」之作業的其中一例的俯視圖。如第13圖所示，對板狀玻璃101的雷射融斷，是採以下的方式執行：從雷射照射裝置111(在第13圖中以二點鎖線表示)朝向板狀玻璃101照射雷射112，並藉由該雷射照射裝置111與板狀玻璃101之間的相對移動，使雷射112進行掃描。此外，該雷射112的掃描，是以下述的方式執行：沿著「基於欲切出之製品部102的形狀的切斷預定線103(在第13圖中以一點鎖線表示)」，對製品部102的周圍繞行一周(描繪封閉曲線)。在此，如同專利文獻2所記載，在將雷射112的開始照射位置P11及結束照射位置P12，設定在從製品部102觀看時較切斷預定線103更外側，也就是指設定於非製品部104側的場合中，雷射112譬如是以下述的方式描繪出軌跡120：進入成為封閉曲線的切斷預定線103中「沿著製品部102之預定邊的直線領域103a」上，並於沿著切斷預定線103繞行一周(圈)後，從直線領域103a上，朝其外側脫離。
第14圖，是將雷射112「朝向切斷預定線103上之開始進入位置P13」及「從切斷預定線103上之開始脫離位置」的周邊放大的圖。如第14圖所示，藉由雷射112的照射而在板狀玻璃101熔融形成：以該切斷預定線103 作為中心而具有一定寬度尺寸L，並朝表裡方向(指表面方向與背面方向)貫穿板狀玻璃101的細縫121。由於該細縫121的寬度尺寸L，一定會形成小於「在板狀玻璃101的表面中，雷射112之照射領域113(在第14圖中，標示細剖面線的領域)的寬度尺寸」，也就是指必定小於光點徑D，因此細縫121的寬度方向兩側也受到雷射112的照射，細縫121之寬度方向兩側的領域也多少受到加熱。因為這個緣故，如第13圖及第14圖所示，在雷射112沿著切斷預定線103對製品部102之周圍形成恰好一圈(周)的掃描的場合中，雷射112的開始進入位置P13與開始脫離位置P14一致，雷射112的掃描軌跡120在開始進入位置P13(亦即開始脫離位置P14)處交會。其結果，製品部102的周緣部，經歷了「融斷開始之前」與「融斷結束之後」共2次之雷射112的照射。如此一來，受到雷射112重複照射的領域，相較於其他的部位被過度地加熱，因此產生「因軟化等所造成的變形」，甚至產生「招致製品部102之形狀品質低落」的疑慮。
有鑑於上述的情事，本發明所欲解決的技術性課題為：既能確保形狀品質，又能利用雷射融斷從工件切出製品部。
前述課題的解決方案，可由本發明的雷射融斷方法來達成。亦即，該融斷方法，是藉由對局部或者全 體成為板狀的工件照射雷射，並使雷射沿著成為封閉曲線之工件的切斷預定線掃描，而使工件熔融，進而將工件切開成製品部與非製品部的雷射融斷方法，其特徵為：在取得「使雷射從非製品部側進入切斷預定線上，並在沿著切斷預定線掃描後，使雷射從切斷預定線上朝非製品部側脫離」的軌跡中，使「雷射開始從切斷預定線上脫離」的開始脫離位置，較「雷射開始進入切斷預定線上」的開始進入位置，更朝雷射之掃描方向後方側偏移。
如以上所述，通常而言，是使雷射沿著基於「欲切開之製品部或者非製品部的形狀」的切斷預定線，繞著製品部或非製品部的周圍掃描恰好一圈(周)，但是在本發明中，是使雷射開始從切斷預定線上脫離的開始脫離位置，較雷射開始進入切斷預定線上的開始進入位置，更朝雷射之掃描方向後方側偏移。換言之，是在切斷預定線上完成繞行一圈(周)之前，使雷射開始從切斷預定線上的脫離。如以上所述，並不拘泥於切斷預定線的形狀，而是以實際上可以切出的程度，使雷射提早從切斷預定線朝向非製品部側脫離，藉此可降低製品部的周緣部中，重複執行雷射照射之領域的面積。如此一來，可抑制雷射的開始進入位置周邊中，製品部之周緣部的過度加熱，能夠盡可能地防止該周緣部的軟化、變形。
在此，就本發明的具體適用對象而言，被認為有以下的場合：使雷射沿著切斷預定線掃描而使工件熔融，藉此從工件切出被切斷預定線所圍繞的製品部。或 者，使雷射沿著切斷預定線掃描而使工件熔融，藉此獲得挖空由切斷預定線所圍繞之領域的製品部的場合。在此，在切出製品部的場合中，雷射取得以下的軌跡即可：使雷射從位於切斷預定線之外側的非製品部側進入切斷預定線上，並在沿著切斷預定線掃描之後，使雷射從切斷預定線上朝非製品部側脫離。此外，在獲得「挖空由切斷預定線所圍繞之領域的製品部」的場合中，雷射取得以下的軌跡即可：使雷射從位於切斷預定線之內側的非製品部側進入切斷預定線上，並在沿著切斷預定線掃描之後，使雷射從切斷預定線上朝非製品部側脫離。
此外，本發明的雷射融斷方法，也能以下述的方式使雷射進入切斷預定線上：使通過開始進入位置時之雷射的掃描軌跡，與切斷預定線接觸。或者，也能以下述的方式使雷射從切斷預定線上脫離：使通過開始脫離位置時之雷射的掃描軌跡，與切斷預定線接觸。
本發明，由於雷射取得「從非製品部側進入製品部上之掃描軌跡」的關係，在保有預定角度進入切斷預定線的場合中，必須在開始進入位置執行「促使掃描軌跡彎曲(折)的方向轉換」。這樣一來，由於方向轉換時導致雷射的掃描速度下降，使得雷射在方向轉換位置(開始進入位置)的照射時間變長，引發該部分的加熱量大增的問題。在此，只要以「使通過開始進入位置時之雷射的掃描軌跡，與切斷預定線接觸」的方式促使雷射進入，便可使雷射朝向切斷預定線上的進入軌跡，成為譬如：朝切斷 預定線漸近(asymptotic)的曲線狀。因此，在開始進入時，可在掃描速度不下降的狀態下進行雷射融斷，能抑制對製品部的過度加熱。以上的說明，同樣適用於「使雷射從切斷預定線朝非製品部側脫離的場合」。據此，在開始脫離位置，藉由與切斷預定線形成平行地使雷射脫離，即使是開始脫離時，也能在掃描速度不下降的狀態下完成雷射融斷。
此外，本發明的雷射融斷方法，也能使雷射採下述的方式掃描：雷射描繪出圓弧狀的軌跡，而開始朝前述切斷預定線上的進入。或者，也能使雷射採下述的方式掃描：雷射描繪出圓弧狀的軌跡，而開始從前述切斷預定線上的脫離。
倘若描繪出圓弧狀的軌跡後雷射開始朝切斷預定線上進入，便能盡力地縮小雷射於開始進入位置的進入角(雷射的掃描切斷預定線與切斷預定線所形成角)。如此一來，由於雷射朝向「沿著切斷預定線」的方向轉變能以最小的限度完成，因此在開始進入時，可在掃描速度不至大幅下降的狀態下進行雷射融斷。當然如同以上的說明，根據維持掃描速度的觀點，只要「使通過開始進入位置時之雷射的掃描軌跡與切斷預定線接觸，並以圓弧狀的軌跡使雷射進入切斷預定線上」的話更佳。此外，以上的說明，同樣適用於「使雷射從切斷預定線朝非製品部側脫離的場合」。據此，倘若描繪出圓弧狀的軌跡後雷射開始從切斷預定線上朝非製品部側的脫離，即使在開始脫離 時，可在掃描速度不至大幅下降的狀態下完成雷射融斷。
此外，本發明的雷射融斷方法，也能以下述的方式設定雷射的掃描軌跡：雷射之開始進入位置與開始脫離位置，皆位於切斷預定線中對應於製品部之預定邊的直線領域上。
在欲切出的製品部是成為「具有邊的形狀(譬如矩形)」的場合中，亦可將雷射的開始進入位置與開始脫離位置配置於：對應於該邊之切斷預定線的直線領域上。藉由以上述的方式來訂定掃描軌跡，可輕易地設定朝切斷預定線上的進入速度、和該進入軌跡的具體形狀或尺寸等雷射的掃描條件。此外，掃描條件的設定容易，實際上的掃描也能精確且輕易地執行。據此，能穩定地切出高品質的製品部。
此外，本發明的雷射融斷方法，亦可為：在將描繪出圓弧狀的軌跡而開始朝切斷預定線上之進入的雷射之進入軌跡的半徑設為R1，將描繪出圓弧狀的軌跡而開始從切斷預定線上之脫離的雷射之脫離軌跡的半徑設為R2，將雷射的光點徑設為D，將利用雷射的照射使工件熔融所形成之細縫的寬度尺寸設為L的場合中，從開始進入位置起至開始脫離位置為止的偏移量S，符合以下的計算式1。
此外，最好是上述的偏移量S也能符合以下的計算式2。
更好的是上述的偏移量S也能符合以下的計算式3。
具體地說，當本案的發明人詳細地調查「從雷射的開始進入位置起至開始脫離位置為止的偏移量」與「關於雷射之掃描條件的各種參數」之間的關係時，發現特別是「描繪出圓弧狀軌跡之雷射的進入軌跡的半徑R1、脫離軌跡的半徑R2」、「雷射的光點徑D」、及「藉由雷射的照射而將工件熔融所形成之細縫的寬度尺寸L」，對於偏移量S存有支配性。因此，當執行更進一步的詳細檢查、檢討時，得知可藉由上述參數所衍生的計算式，算出被收入「製品部的周緣部形狀可容許之範圍」的偏移量範圍。上述的計算式1~3，是依據上述的反覆檢討所產生的，只要在符合上述計算式的範圍內設定偏移量S，就能將來自於製品部之周緣部的變形量(突出量)，抑制成不會對製品部的品質造成影響之程度的大小，並以能維持生產性之程度的速度，使雷射執行掃描(融斷)。
此外，本發明的雷射融斷方法，其製品部亦可是大致呈矩形的板狀玻璃。
如以上所述，由於本發明可抑制雷射的開始進入位置周邊中，製品部之周緣部的過度加熱，能夠盡可能地防止該周緣部的軟化、變形，因此如同大致呈矩形的板玻璃，能適用於要求高形狀品質的板狀玻璃製品。
此外，前述課題的解決方案，可由本發明的板狀玻璃製品來達成。亦即，該玻璃製品，是利用融斷，對局部或者全體成為板狀的工件切除非製品部所獲得，且具有1個或複數個邊的板狀玻璃製品，其特徵為：利用融斷所產生的融斷面是沿著邊形成，在融斷面形成有朝向非製品部側突出的突出部，突出部朝向非製品部側的最大突出量為10μm以上且為100μm以下。
藉由將突出部的尺寸限制於上述範圍，不必對沿著邊所形成的融斷面實施研磨之類的端面加工，便能將「由融斷所切出的板狀玻璃」直接作為板狀玻璃製品並加以供給。
此外，本發明的板狀玻璃製品，其突出部沿著邊之方向的長度尺寸亦可為100μm以上且為2000μm以下，此外，突出部之板厚方向的尺寸，亦可較突出部以外之部位的厚度方向尺寸，更大5μm以上且100μm以下的範圍。
如同以上所述，根據本發明，既能確保形狀品質，又能利用雷射融斷從工件切出製品部。此外，在製 品部為板狀玻璃製品的場合中，能將「利用融斷而從板狀工件所切出的板狀玻璃」直接作為板狀玻璃製品並加以供給。
1‧‧‧板狀玻璃
2‧‧‧製品部
3‧‧‧非製品部
4‧‧‧切斷預定線
10‧‧‧雷射融斷裝置
11‧‧‧雷射
12‧‧‧雷射照射裝置
13‧‧‧照射領域
14‧‧‧輔助氣體(assist gas)
15‧‧‧輔助氣體噴射裝置
16‧‧‧支承台
20‧‧‧掃描軌跡
20a‧‧‧進入軌跡
20b‧‧‧脫離軌跡
21‧‧‧細縫
D‧‧‧光點徑(雷射)
L‧‧‧寬度尺寸(細縫)
P1‧‧‧開始照射位置
P2‧‧‧結束照射位置
P3‧‧‧開始進入位置
P4‧‧‧開始脫離位置
S‧‧‧偏移量
2a1r‧‧‧突出部的最大突出量
2a11‧‧‧沿著突出部邊緣之方向的長度尺寸
第1圖：為本發明其中一種實施形態之雷射融斷裝置的概略俯視圖。
第2圖：為第1圖所示之融斷裝置的重要部位A-A剖面圖。
第3圖：是用來說明本發明其中一種實施形態之雷射掃描態樣的整體俯視圖。
第4圖：為第3圖的重要部位俯視圖。
第5圖：是用來說明「採用第1圖及第2圖所示之融斷裝置的雷射融斷方法」之其中一例的圖，是顯示「開始雷射照射時」之狀態的圖。
第6圖：是用來說明「採用第1圖及第2圖所示之融斷裝置的雷射融斷方法」之其中一例的圖，是顯示「雷射進入切斷預定線上時」之狀態的重要部位放大圖。
第7圖：是用來說明「採用第1圖及第2圖所示之融斷裝置的雷射融斷方法」之其中一例的圖，是顯示「雷射沿著切斷預定線掃描時」之狀態的圖。
第8圖：是用來說明「採用第1圖及第2圖所示之融斷裝置的雷射融斷方法」之其中一例的圖，是顯示「雷射從 切斷預定線上脫離時」之狀態的重要部位放大圖。
第9圖：是用來說明「採用第1圖及第2圖所示之融斷裝置的雷射融斷方法」之其中一例的圖，是顯示「結束雷射照射時」之狀態的圖。
第10圖：是顯示利用「採用第1圖所示之融斷裝置的雷射融斷方法」所切出之製品部的周緣部之狀態的重要部位放大圖。
第11圖：是用來說明本發明另一種實施形態之雷射掃描態樣的整體俯視圖。
第12圖：是顯示「用來證實本發明效果之實驗結果」的圖表。
第13圖：是用來說明「利用傳統雷射融斷方法來切出板狀玻璃」之雷射掃描態樣的概略俯視圖。
第14圖：是顯示在傳統的掃描態樣中，雷射從切斷預定線上脫離時之狀態的重要部位放大圖。
以下，參考第1~10圖說明本發明之雷射融斷方法的其中一種實施形態。在本實施形態中，是以下述的場合作為例子進行說明：將利用預定方法所形成的板狀玻璃1作為切斷對象(工件)，並從該板狀玻璃1切出1張或複數張板狀玻璃製品(製品部2)。就利用以下的方法實施雷射融斷處理的板狀玻璃1而言，具有10μm以上且500μm以下之厚度者即可，具有10μm以上且300μm以下 之厚度者更好，其中又以具有10μm以上且200μm以下之厚度者更佳。此外，從板狀玻璃1所切出的製品部2，是用於譬如「被組裝入攜帶用電子裝置之觸控面板的覆蓋材(保護罩)」，在本實施形態中，製品部2的切出形狀(成為製品部2與非製品部3之境界的切斷預定線4的形狀)是設定成：將各個角部予以圓角化的略矩形(長方形)。
第1圖，為本發明其中一種實施形態之雷射融斷裝置10的概略俯視圖，第2圖則是該雷射融斷裝置10的重要部位A-A剖面圖。如第1圖及第2圖所示，該雷射融斷裝置10主要具備：沿著板狀玻璃1的切斷預定線4(在第1圖中以一點鎖線表示)對板狀玻璃1照射融斷用雷射11的雷射照射裝置12；和朝向雷射11的照射領域13噴射輔助氣體14的輔助氣體噴射裝置15；及用來支承所載置之板狀玻璃1的支承台16。從第3圖起的圖面中，為了有助於理解雷射11的掃描態樣，而省略了雷射照射裝置12及輔助氣體噴射裝置15。
雷射照射裝置12，至少具有：譬如以二氧化碳雷射(carbon dioxide laser)和YAG雷射(釔鋁拓榴石雷射；Yttrium-Aluminum-Garnet laser)等為代表之雷射11的發生源，也就是指振盪器(oscillator)；及聚光透鏡(上述兩者皆未顯示於圖面中)，並構成能以預定的角度(在本實施形態中為略垂直)，朝向板狀玻璃1照射雷射11。而所照射的雷射11，可以是連續光，亦可為脈衝 光。此外，雷射11的輸出，可根據板狀玻璃1的材質或厚度、雷射11的掃描速度等作適當的調整。
雖然圖面中沒有顯示，但是本發明的雷射融斷裝置10亦可更進一步具備：以預定的態樣，將已散焦(defocus)之緩冷卻(slow cooling)用雷射，朝向板狀玻璃1照射的緩冷卻用雷射照射裝置。如此一來，藉由將緩冷卻用雷射朝向「板狀玻璃1之中，雷射11之照射領域13的前後」，也就是指雷射11之掃描方向前方側及後方側的領域照射，可預先對掃描方向前方側的領域加熱，並可對融斷(熔融切斷)後的領域周邊持續加熱。如此一來，可抑制板狀玻璃1的急速冷卻，而盡可能地防止在製品部2之周緣部(切斷端面)處的殘留應變(residual strain)的產生。
輔助氣體噴射裝置15，為了將「伴隨著對板狀玻璃1照射雷射11而產生的熔融物」噴飛，而構成可朝向雷射11的照射領域13噴射輔助氣體14。在本實施形態中，將輔助氣體噴射裝置15配置於「成為板狀玻璃1之製品部2的領域」的上方，並且在「輔助氣體14從成為製品部2的領域上方朝向雷射11之照射領域13傾斜的下方」設有噴射口。如此一來，在板狀玻璃1的切斷(熔融)領域所產生的熔融物，可藉由輔助氣體14朝非製品部3側噴飛。因此，能盡可能地防止：被視為異物的熔融物附著於製品部2的切斷端面等，導致製品部2產生形狀不良的事態。而可使用之輔助氣體14的種類並無特殊的限制， 可單獨或者混合複數種使用譬如：氧氣、水蒸汽、二氧化碳氣體、氮氣、氬氣等習知的氣體。
輔助氣體噴射裝置15的噴射態樣並不侷限於上述的形態，這點是無庸置疑的。舉例來說，雖然圖面中並未顯示，但亦可將輔助氣體噴射裝置15配置於製品部2上，而構成可朝向「對雷射11的照射領域13略呈水平的方向」噴射輔助氣體14。此外，輔助氣體噴射裝置15視需要設置即可，並無非設置不可的必要。
支承台16，是以橫向姿勢從下方支承欲切斷之板狀玻璃1的構件，在本實施形態中具有：可支承「成為略長方形之製品部2的領域」的第1支承部17；及位於製品部2的周圍，可支承「成為中空矩形之非製品部3的領域」的第2支承部18。上述的第1支承部17與第2支承部18，是由溝部19所劃分。該溝部19被設在：預先設定成預定軌跡之雷射11的掃描領域下。
雖然圖面中沒有顯示，但是本發明的雷射融斷裝置10亦可更進一步具備：以「從下方吸附板狀玻璃1」的狀態，可由支承台16所支承的吸附手段。設置這樣的吸附手段，板狀玻璃1在被支承台16所吸附支承的狀態下，依序執行沿著切斷預定線4之板狀玻璃1的雷射融斷(熔融切斷)處理，藉此可防止板狀玻璃1對支承台16的位置偏移。據此，能提高切斷精確度，進而能穩定地切出高品質的製品部2。
接著，針對雷射11的掃描態樣進行說明。
雷射11的掃描，是藉由以下的方式執行：使雷射照射裝置12與輔助氣體噴射裝置15，相對於支承台16與「處於被支承台16所支承之狀態的板狀玻璃1」，朝向水平方向相對移動。接著，該雷射11的掃瞄，是以下述的方式執行：藉由對成為融斷對象的板狀玻璃1照射雷射11，並使雷射11「沿著成為封閉曲線之板狀玻璃的切斷預定線」掃描而促使板狀玻璃1熔融，進而描繪出「可從板狀玻璃1切出被切斷預定線4所圍繞之製品部2」的軌跡。
更詳細地說，雷射11取得以下所述的掃描軌跡20：如同第3圖中的二點鎖線所示，從製品部2所見，是從切斷預定線4的外側使雷射11進入切斷預定線4上，並在沿著切斷預定線4掃描之後，使雷射11從切斷預定線4上朝其外側脫離。在該場合中，雷射11的開始照射位置P1成為掃描軌跡20的起始點(更正確地說，是掃描軌跡20之中心線的起始點)，並被設定於切斷預定線4的外側(非製品部3側)。此外，雷射11的結束照射位置P2成為掃描軌跡20的終點，且與開始照射位置P1相同，被設定於切斷預定線4的外側。這裡所稱的掃描軌跡20，正確地說是指雷射11的照射領域13所形成的軌跡，因此是表示具有一定之寬度方向的領域(被二點鎖線所圍繞的領域)。在本實施形態中，雷射11的掃描軌跡20(進入軌跡20a)是設定成：雷射11描繪出圓弧狀的軌跡後，開始朝向切斷預定線4上的進入。此外，令 雷射11進入切斷預定線4上(設定進入軌跡20a)，而使雷射11通過「開始朝切斷預定線4上進入的開始進入位置P3」時的掃描軌跡，與切斷預定線4接觸。
當脫離時也相同，是設定雷射11的掃描軌跡20(脫離軌跡20b)，使雷射11描繪出圓弧狀的軌跡後開始從切斷預定線4上的脫離。此外，令雷射11從切斷預定線4上脫離(設定脫離軌跡20b)，而使雷射11通過「開始從切斷預定線4上脫離的開始脫離位置P4」時的掃描軌跡，與切斷預定線4接觸。
此外，在本實施形態中，由於製品部2是形成「各個角部經圓角化處理」的略長方形，因此所對應的切斷預定線4，也成為「各個角部經圓角化處理」的略長方形。因此，設定雷射11的掃描軌跡20，使雷射11的開始進入位置P3與開始脫離位置P4皆位於：切斷預定線4中，沿著製品部2之預定邊(這裡是指第3圖中，上側的短邊)的直線領域4a上。
在取得第3圖所示之掃描軌跡20的場合中，該掃描軌跡20在切斷預定線4的直線領域4a上交會。第4圖，是放大顯示掃描軌跡20之交會部(交叉部)的圖面，雷射11在切斷預定線4上的開始脫離位置P4，是較朝向切斷預定線4上的開始進入位置P3，更朝雷射11的掃描方向後方側(以第4圖來說，是從開始進入位置P3觀看的左側)偏移。
在此，如第4圖所示，在將描繪出圓弧狀的 軌跡而開始朝切斷預定線4上之進入的雷射11之進入軌跡20a的半徑(正確地說，是進入軌跡20a之中心線的半徑)設為R1，同樣地將描繪出圓弧狀的軌跡而開始從切斷預定線4上之脫離的雷射11之脫離軌跡20b的半徑(正確地說，是脫離軌跡20b之中心線的半徑)設為R2，將雷射的光點徑(亦即，成為掃描軌跡20之掃描領域的寬度方向尺寸)設為D，將利用雷射11的照射使板狀玻璃1熔融所形成之細縫21(請參考厚度的第6圖)的寬度尺寸設為L的場合中，只需將從前述開始進入位置起至前述開始脫離位置為止的偏移量S，設定成符合上述的計算式1即可。此外，亦可設定成符合上述的計算式2，其中又以設定成符合上述的計算式3更佳。
以下，對採用上述構造的融斷裝置10對板狀玻璃1進行雷射融斷之方法的其中一例進行說明。
首先，如第5圖所示，將雷射照射裝置12(在第5圖中以二點鎖線表示)，配置在從板狀玻璃1的製品部2所觀看之切斷預定線4的外側，也就是指配置在位於非製品部3側的開始照射位置P1上。然後，藉由從雷射照射裝置12照射雷射11，並使雷射11沿著如同以上所述之預先設定的掃描軌跡20(在這個階段，是指圓弧狀的進入軌跡20a)掃描，而開始對板狀玻璃1的雷射融斷。
如此一來，可在熔融板狀玻璃1之非製品部3的同時，使雷射11沿著進入軌跡20a進行掃描，而朝切 斷預定線4上進入(請參考第6圖)。此時，由於雷射11如第6圖所示，是對切斷預定線4形成漸近而進入切斷預定線4上，故能以維持著掃描速度的狀態，進入切斷預定線4上。
如上所述地進入切斷預定線4上，藉由使雷射11沿著切斷預定線4掃描，將包含切斷預定線4的領域予以熔融，並以切斷預定線4作為中心，沿著切斷預定線4依序形成「朝表裡方向貫穿板狀玻璃1的細縫21」(請參考第7圖)。
如此一來，使雷射11沿著預先設定的掃描軌跡20掃描，在製品部2的周圍約繞行一周(圈)後，雷射11開始從切斷預定線4上的脫離(請參考第8圖)。此時，由於雷射11如第8圖所示，沿著在切斷預定線4與開始脫離位置P4形成接觸的圓弧狀軌跡(脫離軌跡20b)而從切斷預定線4上脫離，因此能以維持著掃描速度的狀態，使雷射11從切斷預定線4上脫離。
接著，沿著連續的掃描軌跡20(這裡是指脫離軌跡20b)持續執行雷射11的掃描，如第9圖所示，使雷射照射裝置12移動至非製品部3側為止，一旦雷射11到達非製品部3上的結束照射位置P2，便結束雷射11的照射。如此一來，利用雷射11的掃描而從板狀玻璃1切出製品部2的作業便完成。
如以上所述，在本發明中，是使雷射11的開始脫離位置P4，較開始進入位置P3更朝雷射11的掃描 方向後方側偏移。換言之，是以實際上可以切出的程度，使雷射11提早從切斷預定線4朝向其外側(非製品部3側)脫離。如此一來，可降低製品部2的周緣部中，重複執行雷射11照射之領域的面積。因此，特別能抑制雷射11的開始進入位置P3或開始脫離位置P4周邊中，製品部2之周緣部的過度加熱，能夠盡可能地防止該周緣部的軟化、變形。據此，能特別地提高與「雷射11的進入、脫離」相關之製品部2的邊2a的端面形狀精確度。
第10圖，是將作為「利用本發明的雷射融斷方法所切出之板狀玻璃製品」的製品部2的邊2a中，最接近雷射11之開始進入位置P3及開始脫離位置P4的領域予以放大且示意地顯示的圖。如第10圖所示，雖然在「利用本發明的雷射融斷方法所切出之製品部2的邊2a(周緣部)」中之開始進入位置P3及開始脫離位置P4的附近，存在有「藉由融斷而從沿著邊2a形成的融斷面(圖示省略)朝外側突出的突出部2a1」，但該突出的程度(後述的最大突出量2a1r)非常小。此外，突出部2a1的形狀(譬如，最大突出量2a1r相對於後述長度尺寸2a11的比)是較為平緩。相對於此，在利用傳統掃描軌跡(請參考第13圖及第14圖)的雷射融斷方法所切出的製品部2中，如同第10圖中的二點鎖線所示，存在著「呈現朝外側大幅突出之狀態」的突出部2a1`。根據以上的說明可得知，利用本發明的雷射融斷方法所切出之製品部的端面形狀精確度已獲得提升。
在此，突出部2a1朝向外側的最大突出量2a1r(第10圖)，最好是10μm以上且100μm以下，而15μm以下且80μ以下更佳，其中又以20μm以上且60μm以下最佳。此外，沿著突出部2a1的邊2a的長度尺寸2a11(第10圖)，最好是100μm以上且2000μm以下，而200μm以下且1500μ以下更佳，其中又以300μm以上且1000μm以下最佳。此外，突出部2a15之板厚方向的尺寸(圖示省略)，最好較「位於突出部2a1以外之部位的厚度方向的尺寸」更大5μm以上且100μm以下之範圍內的尺寸，而10μm以下且90μ以下之範圍內的尺寸更佳，其中又以15μm以上且80μm以下之範圍內得尺寸最佳。藉由將突出部2a1的尺寸限制於上述範圍(特別是在從上述尺寸的板狀玻璃1切出上述用途的製品部2的場合中，藉由將突出部2a1的尺寸限制於上述的更佳範圍)，不必額外實施研磨之類的端面加工，便能將製品部2直接作為製品並加以供給。
此外，在本實施形態中，由於將「雷射11的進入軌跡20a」設成朝切斷預定線4漸近的形狀，令雷射11進入切斷預定線4上，而使雷射11通過開始進入位置P3時的掃描軌跡與切斷預定線4接觸，因此能維持雷射11的掃描速度而進行雷射融斷。此外，在本實施形態中，由於將「雷射11的脫離軌跡20b」設成從切斷預定線4緩緩地分離的形狀，令雷射11從切斷預定線4上脫離，而使雷射11通過開始脫離位置P4時的掃描軌跡與切斷預 定線4接觸，因此，這樣也能維持雷射11的掃描速度而進行雷射融斷。因此，能更進一步提高製品部2的切出品質(形狀品質)。
此外，在本實施形態中，由於是以符合上述計算式1~3的方式訂定適當的偏移量S，這樣也能提高製品部2的切出品質。此外，此時是利用圓弧領域來構成「朝向切斷預定線4上進入的進入軌跡20a」及「從切斷預定線4上分離的脫離軌跡20b」，因此能輕易地導出「偏移量S之設定所必須的計算式(譬如上述的計算式1~3)」，並且能提高其精確度。據此，這樣也能達成「切出精確度之更進一步的提升」。
以上，雖然說明了本發明之雷射融斷方法的其中一種實施形態，但是該融斷方法，當然能在本發明的範圍內採用任意的形態。
舉例來說，雖然在上述的實施形態中所列舉的例子，是將雷射11之「開始脫離位置P4相對於開始進入位置P3」的偏移量S，設定成符合上述計算式1~3的其中任一個的場合，但是該偏移量S，當然能依據雷射11的掃描軌跡20作適當的設定。據此，在取得第3圖及第4圖以外之掃描軌跡20的場合中，只要配合其掃描軌跡來設定適當的偏移量S即可。
此外，在上述的實施形態中所列舉的例子，是設定雷射11的掃描軌跡20，使雷射11的開始進入位置P3與開始脫離位置P4皆位於：切斷預定線4中對應於 製品部2之預定邊(譬如第10圖所示的2a)的直線領域4a上的場合，但是也能設定雷射11的掃描軌跡20，使開始進入位置P3與開始脫離位置P4位在上述以外的領域。舉例來說，只要是圖示的形態，也可以設定雷射11的掃描軌跡20，而使開始進入位置P3與開始脫離位置P4位於：對應於製品部2中成為圓弧狀之角部的圓弧領域上。
此外，雖然在上述實施形態中所列舉的例子，是將「從板狀玻璃1切出的部分」作為製品部2的場合，但是本發明同樣能適用於將「被從板狀玻璃1所切出的部分」作為製品的場合。換言之，本發明同樣能適用於如第11圖所示，切斷預定線4的外側為製品部2，內側為非製品部3的場合(譬如，在製品部2挖出「各個角部經圓角化之略矩形孔」的場合)。在該場合中，雷射11取得以下所述的軌跡：從製品部2所見，是從切斷預定線4的內側，亦即是被切斷預定線4所封閉的領域，也就是指非製品部3側使雷射11進入切斷預定線4上，並在沿著切斷預定線4掃描之後，使雷射11從切斷預定線4上朝其內側(非製品部3側)脫離。此時，使雷射11開始從切斷預定線4上脫離的開始脫離位置P4，較使雷射11開始進入切斷預定線4上的開始進入位置P3，更朝雷射11之掃描方向後方側偏移。藉此，與上述的實施形態相同，能抑制雷射11的開始進入位置P3或開始脫離位置P4周邊中，製品部2之周緣部的過度加熱，能夠盡可能地防止該周緣部的軟化、變形，如此一來，可提高與「雷射11的 進入、脫離」相關之製品部2的邊2a的斷面形狀精確度。
〔實施例〕
以下，展示本發明的實施例。在以下的說明中，對於具有與上述已說明之構成要件相同的功能、或形狀者，標示與上述實施形態相同的圖號，並省略其說明。
在本實施例中，是將「從開始照射位置P1到開始進入位置P3，成為圓弧狀之雷射11的進入軌跡20a的半徑R1(請參考第4圖)」、和「從開始脫離位置P4到結束照射位置P2，成為圓弧形之雷射11的脫離軌跡20b的半徑R2(請參考第4圖)」及「令偏移量S產生變化的場合中，製品部2之邊2a(請參考第10圖)的形狀」予以數值化並加以評估。
融斷條件如下所示。首先，就共通的條件而言，採用日本電氣硝子株式會社生產的OA-10G(厚度：100μm)，作為雷射融斷對象的板狀玻璃1。此外，關於融斷用的雷射11，其輸出為9[W]、光點徑D的大小為130μm、加工速度(掃描速度)為10[mm/s]、由於雷射11的照射而熔融形成於板狀玻璃1之細縫21的寬度尺寸的大小為60μm。來自於輔助氣體噴射裝置15之輔助氣體14的噴射量設為60[l/mm]。
將進入軌跡20a的半徑R1與脫離軌跡20b的半徑R2皆設成3、5、10[mm]的3個種類，並在令各場合中的偏移量S產生數個階段(譬如5個階段)的變化時， 將製品部2之邊2a的開始進入位置P3及開始脫離位置P4附近的端面形狀予以數值化並加以評估。更具體地說，將邊2a的周端部中「沿著邊2a之長度方向的預定長度(譬如4mm)的領域」作為測量對象，並利用顯微鏡從製品部2表面的法線方向拍攝該測量對象，而獲得該測量對象的放大相片。在此之後，將「連結該領域之長度方向兩端位置所獲得的線」作為基準線，每隔一定的間隔(譬如50μm)對製品部2之邊2a的前端位置進行測量，而測量出：從該基準線朝外側(非製品部3側)突出之量的最大值(最大突出量2a1r)、與上述領域中朝外之突出量的偏差(上述兩者的單位皆為μm)。
第12圖中顯示實驗結果。在第12圖中實心的圖點(plot)表示最大突出量2a1r，中空的圖點表示偏差。此外，偏移量3皆是依據計算式1~3形成規格化(作為偏移率)。如該圖所示，可得知不管半徑R1、R2的大小為何，隨著偏移率從0%起的增大，突出部2a1的最大值(最大突出量2a1r)有減少的傾向(就偏差而言也是一樣)。此外，可得知在偏移率(偏移量S)中，雖然因為所設定之半徑R1、R2的大小而有若干的不一致，但仍有一定程度的最適合範圍，具體地說，超過0%且未滿125%即可，超過25%未滿100%更好，超過40%且未滿70%最佳。
D‧‧‧光點徑(雷射)
P3‧‧‧開始進入位置
P4‧‧‧開始脫離位置
R1‧‧‧進入軌跡的半徑
R2‧‧‧脫離軌跡的半徑
S‧‧‧偏移量
4‧‧‧切斷預定線
4a‧‧‧直線領域
20‧‧‧掃描軌跡
20a‧‧‧進入軌跡
20b‧‧‧脫離軌跡

Claims (14)

  1. 一種雷射融斷方法，是藉由對局部或者全體成為板狀的工件照射雷射，並使前述雷射沿著成為封閉曲線之前述工件的切斷預定線掃描，而使前述工件熔融，進而將前述工件切開成製品部與非製品部的雷射融斷方法，其特徵為：取得以下的軌跡：使前述雷射從前述非製品部側進入前述切斷預定線上，並在沿著前述切斷預定線掃描之後，使前述雷射從前述切斷預定線上朝前述非製品部側脫離，使前述雷射開始從前述切斷預定線上脫離的開始脫離位置，較使前述雷射開始進入前述切斷預定線上的開始進入位置，更朝前述雷射之掃描方向後方側偏移。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的雷射融斷方法，其中在使前述雷射沿著前述切斷預定線掃描而使前述工件熔融，藉此從前述工件切出被前述切斷預定線所圍繞的製品部的場合中，前述雷射取得以下的軌跡：使前述雷射從位於前述切斷預定線之外側的前述非製品部側進入前述切斷預定線上，並在沿著前述切斷預定線掃描之後，使前述雷射從前述切斷預定線上朝前述非製品部側脫離。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載的雷射融斷方法，其中在使前述雷射沿著前述切斷預定線掃描而使前述工件熔融，藉此獲得挖空由前述切斷預定線所圍繞的領域的前述製品部的場合中， 前述雷射取得以下的軌跡：使前述雷射從位於前述切斷預定線之內側的前述非製品部側進入前述切斷預定線上，並在沿著前述切斷預定線掃描之後，使前述雷射從前述切斷預定線上朝前述非製品部側脫離。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所記載的雷射融斷方法，其中以下述的方式使前述雷射進入前述切斷預定線上：當通過前述開始進入位置時之前述雷射的掃描軌跡與前述切斷預定線接觸。
  5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所記載的雷射融斷方法，其中以下述的方式使前述雷射從前述切斷預定線上脫離：當通過前述開始脫離位置時之前述雷射的掃描軌跡與前述切斷預定線接觸。
  6. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所記載的雷射融斷方法，其中前述雷射採下述的方式掃描：前述雷射描繪出圓弧狀的軌跡，而開始朝前述切斷預定線上的進入。
  7. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項所記載的雷射融斷方法，其中前述雷射採下述的方式掃描：前述雷射描繪出圓弧狀的軌跡，而開始從前述切斷預定線上的脫離。
  8. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6或7項所記載的雷射融斷方法，其中以下述的方式設定前述雷射的掃描軌跡：前述雷射之前述開始進入位置與前述開始脫離位置，皆位於前述切斷預定線中對應於前述製品部之預定邊 的直線領域上。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載的雷射融斷方法，其中在將描繪出圓弧狀的軌跡而開始朝前述切斷預定線上之進入的前述雷射之進入軌跡的半徑設為R1，將描繪出圓弧狀的軌跡而開始從前述切斷預定線上之脫離的前述雷射之脫離軌跡的半徑設為R2，將前述雷射的光點徑設為D，將利用前述雷射的照射使前述工件熔融所形成之細縫的寬度尺寸設為L的場合中，從前述開始進入位置起至前述開始脫離位置為止的偏移量S，符合計算式1：
  10. 如申請專利範圍第8項所記載的雷射融斷方法，其中在將描繪出圓弧狀的軌跡而開始朝前述切斷預定線上之進入的前述雷射之進入軌跡的半徑設為R1，將描繪出圓弧狀的軌跡而開始從前述切斷預定線上之脫離的前述雷射之脫離軌跡的半徑設為R2，將前述雷射的光點徑設為D，將利用前述雷射的照射使前述工件熔融所形成之細縫的寬度尺寸設為L的場合中，從前述開始進入位置起至前述開始脫離位置為止的偏移量S，符合計算式2：
  11. 如申請專利範圍第8項所記載的雷射融斷方法， 其中在將描繪出圓弧狀的軌跡而開始朝前述切斷預定線上之進入的前述雷射之進入軌跡的半徑設為R1，將描繪出圓弧狀的軌跡而開始從前述切斷預定線上之脫離的前述雷射之脫離軌跡的半徑設為R2，將前述雷射的光點徑設為D，將利用前述雷射的照射使前述工件熔融所形成之細縫的寬度尺寸設為L的場合中，從前述開始進入位置起至前述開始脫離位置為止的偏移量S，符合計算式3：
  12. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11項所記載的雷射融斷方法，其中前述製品部是大致呈矩形的板狀玻璃。
  13. 一種板狀玻璃製品，是利用融斷，對局部或者全體成為板狀的工件切除非製品部所獲得，且具有1個或複數個邊的板狀玻璃製品，其特徵為：利用融斷所產生的融斷面是沿著前述邊形成，在前述融斷面，形成有朝向前述非製品部側突出的突出部，前述突出部朝向前述非製品部側的最大突出量為10μm以上且為100μm以下。
  14. 如申請專利範圍第13項所記載的板狀玻璃製品，其中前述突出部沿著前述邊之方向的長度尺寸為100μm以上且為2000μm以下，前述突出部之厚度方向的尺寸， 較前述突出部以外之部位的厚度方向尺寸，更大5μm以上且100μm以下的範圍。
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