TW201841840A - 劃線加工方法及劃線加工裝置 - Google Patents

Abstract

在藉由雷射加工於玻璃基板形成劃線時，以其後容易分離之方式進行加工。劃線加工方法係對玻璃基板G進行劃線加工之方法，且具備下述之步驟。藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置3之脈衝進行之玻璃基板G之內部加工而形成劃線31之劃線形成步驟。在劃線形成步驟後，藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置3之脈衝進行之玻璃基板G之內部加工，而沿著劃線31形成裂斷線33之裂斷線形成步驟。

Description

劃線加工方法及劃線加工裝置

本發明係關於一種劃線加工方法及劃線加工裝置，特別係關於一種藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置之脈衝進行之玻璃基板之內部加工而形成劃線之方法及裝置。

作為對玻璃基板進行劃線加工之方法已知有雷射加工。在雷射加工中，例如使用紅外線皮秒雷射。該情形下，已知有藉由在平面方向斷續地進行由雷射之脈衝進行之內部加工形成複數條雷射細絲，而形成劃線之方法（例如參照專利文獻1）。 在專利文獻1所示之技術中，會聚雷射射束由選擇為在基板內製作細絲的具有能量及脈衝持續時間之脈衝構成。而後，藉由複數條細絲形成用於劈開基板之劃線。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特表2013-536081號公報

[發明所欲解決之問題] 在進行由雷射加工之細絲形成所致之劃線加工時，在沿著劃線之玻璃基板之分離上必須要有大的力。因此，在沿著劃線之分離時，易於產生缺損、起屑、斷裂等，因此成品率降低。 本發明之目的在於：以在藉由雷射加工於玻璃基板形成劃線時，以其後之分離變得容易之方式進行加工。 [解決問題之技術手段] 以下，說明複數個態樣作為用於解決課題之手段。該等態樣可根據需要任意地進行組合。 本發明之一觀點之劃線加工方法係對玻璃基板進行劃線加工之方法，其具備下述之步驟。 ◎藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置之脈衝進行之玻璃基板之內部加工而形成劃線之劃線形成步驟； ◎在劃線形成步驟後，藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置之脈衝進行之玻璃基板之內部加工，而沿著劃線形成裂斷線之裂斷線形成步驟。 在該方法中，在形成裂斷線時，在玻璃基板之內部，被加工之部分之構造崩壞，進而對劃線產生衝擊。藉由該衝擊而會在劃線產生龜裂或龜裂延伸。其結果為劃線之分離變得容易。 在裂斷線形成步驟中，裂斷線可形成於俯視下與劃線不同之位置。 在該方法中，藉由構造之崩壞以不到達劃線之方式進行設定，而可產生對劃線充分大之衝擊。 裂斷線亦可形成為與劃線實質上平行。 在該方法中，可對劃線整體地賦予衝擊。 劃線形成步驟與裂斷線形成步驟之集光狀態可為不同。 在該方法中，在裂斷線形成步驟中可在能夠對劃線賦予充分之衝擊之集光狀態下形成裂斷線。 在劃線形成步驟與裂斷線形成步驟中，可藉由透鏡操作變更集光狀態。 在該方法中，由於係以1台雷射裝置加工劃線與裂斷線，因此製造成本變低。 在劃線形成步驟與裂斷線形成步驟中，亦可藉由空間光調變而變更集光狀態。 在該方法中，由於係以1台雷射裝置加工劃線與裂斷線，因此製造成本變低。 本發明之又一觀點之劃線加工裝置具備：雷射裝置、及使雷射裝置執行上述之劃線加工方法之控制部。 [發明之效果] 在本發明之劃線加工方法及劃線加工裝置中，可在藉由雷射加工於玻璃基板形成劃線時，以其後之分離變得容易之方式進行加工。

1.第1實施形態 （1）整體構成 圖1顯示本發明之一個實施形態之玻璃基板切斷用之雷射加工裝置1之整體構成。圖1係本發明之第1實施形態之雷射加工裝置之示意圖。 雷射加工裝置1係用於將玻璃基板G進行全切割加工之裝置。 玻璃基板G係鈉玻璃，厚度為例如1.8 mm，在1.1～3 mm之範圍內。 雷射加工裝置1具備雷射裝置3。雷射裝置3具有：用於對玻璃基板G照射雷射光之雷射振盪器15、及雷射控制部17。雷射振盪器15為例如波長340～1100 nm之皮秒雷射。雷射控制部17可控制雷射振盪器15之驅動及雷射功率。 雷射裝置3具有將雷射光朝後述之機械驅動系統傳送之傳送光學系統5。傳送光學系統5具有例如：集光透鏡19、複數個反射鏡（未圖示）、及稜鏡（未圖示）等。 雷射加工裝置1具有驅動機構11，其藉由使透鏡之位置朝光軸方向移動而變更雷射光之集光角。 雷射加工裝置1具有供載置玻璃基板G之加工台7。加工台7係由台驅動部13移動。台驅動部13具有使加工台7相對於床（未圖示）在水平方向移動之移動裝置（未圖示）。移動裝置係具有導軌、馬達等周知之機構。 雷射加工裝置1具備控制部9。控制部9係具有處理器（例如CPU）、記憶裝置（例如ROM、RAM、HDD、SSD等）、各種介面（例如A/D轉換器、D/A轉換器、通信介面等）之電腦系統。控制部9藉由執行保存於記憶部（對應於記憶裝置之記憶區域之一部分或全部）之程式，進行各種控制動作。 控制部9既可由單一之處理器構成，亦可為了進行各控制而由獨立的複數個處理器構成。 控制部9可控制雷射控制部17。控制部9可控制驅動機構11。控制部9可控制台驅動部13。 雖未圖示，但於控制部9連接有檢測玻璃基板G之大小、形狀及位置之感測器、用於檢測各裝置之狀態之感測器及開關、以及資訊輸入裝置。 （2）劃線加工方法 使用圖2～圖6說明雷射加工裝置1之劃線加工方法。圖2係第1實施形態之玻璃基板之平面圖。圖3係玻璃基板之示意性剖視圖。圖4係用於說明脈衝加工之狀態之玻璃基板之平面圖。圖5係劃線形成步驟之玻璃基板之示意性平面圖。圖6係裂斷線形成步驟之玻璃基板之示意性剖視圖。 （2-1）概略說明 劃線加工方法具備下述之步驟。 ◎藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置3之脈衝L1進行之玻璃基板G之內部加工而形成劃線31之劃線形成步驟（特別參照圖3～圖5）。 ◎在劃線形成步驟後，藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置3之脈衝L2進行之玻璃基板G之內部加工，而沿著劃線31形成裂斷線33之裂斷線形成步驟（特別參照圖3～4及圖6）。 在上述之劃線形成步驟中，於雷射照射部分會在玻璃基板G內部形成沿著光軸較長地延伸之加工痕。又，加工痕在玻璃基板G之表面間延伸。 在上述之裂斷線形成步驟中，於雷射照射部分在玻璃基板G內部形成局部之加工痕。 在該方法中，在形成裂斷線33時，在玻璃基板G內部，被加工之部分之構造崩壞，進而對劃線31作用衝擊。藉由該衝擊，使得劃線31產生龜裂或龜裂延展。其結果為劃線之分離變得容易。 （2-2）詳細說明 圖2中，在玻璃基板G上，劃線31形成為環狀，裂斷線33在劃線31之外側形成為環狀。惟裂斷線亦可形成於劃線之內側。再者，劃線及裂斷線亦可為環狀以外之形狀。 如圖4所示般，構成劃線31之脈衝照射位置S1之節距D1在1～6 um之範圍內。又，構成裂斷線33之脈衝照射位置S2之節距D2較節距D1為短。具體而言，節距D2在0.5～3 um之範圍內。 具體而言，在裂斷線形成步驟中，裂斷線33形成於俯視下與劃線31不同之位置。因此，藉由以構造之崩壞不到達劃線31之方式進行設定，而可藉由裂斷線33之形成產生對劃線31充分大之衝擊。 更具體而言，裂斷線33實質上與劃線31平行地形成。因此，可藉由形成裂斷線而對劃線31整體地賦予衝擊。惟，兩者未必一定為一部分或全部平行。又，裂斷線無需與劃線之全部相對應，可僅與劃線之必要之部位對應而形成。 藉由裂斷線33之加工使得劃線31容易分離之理由如下。亦即，當在劃線31之旁邊形成裂斷線33時，在玻璃基板G內部，會造成經進行加工之部分之構造之崩壞及對劃線部分施加衝擊。藉由該衝擊，而於劃線部分產生龜裂，從而劃線31之分離變得容易。 劃線31與裂斷線33之距離D3為例如45 μm。距離D3較佳為在5～70 μm之範圍，更佳為30～60 μm。距離D3可非全部相同，亦即，可在相對於劃線之複數個不同距離之位置形成裂斷線。 若上述距離過於短，則施加衝擊之範圍變窄，構造之崩壞會到達劃線31，因而劃線部分之一部分變形而對劃線31賦予之衝擊變小。因此，劃線31之分離變得困難。 若上述距離過於長，則施加衝擊之範圍過於廣，因而對劃線31賦予之衝擊變小。 更具體而言，在劃線形成步驟與裂斷線形成步驟中，集光狀態不同。其結果為，在裂斷線形成步驟中可在能夠對劃線31賦予充分之衝擊之集光狀態下形成裂斷線33。 例如，劃線31之加工條件係如下所述般。 1）脈衝能量：400 μJ（較佳者為200 μJ以上） 2）加工節距：4 μm（較佳者在1～6 μm之範圍內） 該情形下，脈衝L1之光腰位於玻璃基板G之內部。以上之結果為，形成自玻璃基板G之上表面朝下表面延伸之加工痕。 裂斷線33之加工條件係如下所述般。 1）脈衝能量：150 μJ（較佳者為100 μJ以上） 2）加工節距：1 μm（較佳者在0.5～3 μm之範圍內） 該情形下，脈衝L2之焦點形成於玻璃基板G之厚度方向中間，若與劃線31之加工條件比較可知脈衝能量小，而集光角大。以上之結果為在玻璃基板G之厚度方向中間形成局部之加工痕。 為了進行上述集光角之變更，而在劃線形成步驟與裂斷線形成步驟中，藉由驅動機構11進行之透鏡操作而變更集光狀態。因此，由於能夠以1台雷射裝置3加工劃線31與裂斷線33，故製造成本降低。 （3）實施例 使用圖7～圖11說明複數個實驗例。圖7係沿著參考例之劃線之剖面相片。圖8及圖11係沿著比較例之劃線之剖視圖。圖9～圖11係沿著實施例之劃線之剖面相片。 圖7顯示參考例，係僅形成劃線之例。亦即，未形成裂斷線，因此，看不到起因於裂斷線之加工痕。 圖8顯示比較例，距離D3為0 μm。該情形下，構造之崩壞到達劃線，而劃線之一部分變形。其結果為，劃線之分斷變得困難。 圖9顯示第1實施例，距離D3為35 μm。藉由裂斷線形成而產生之加工痕在切斷面出現。複數個加工痕在上下方向較長地延伸。 圖10顯示第2實施例，距離D3為45 μm。因裂斷線形成而產生之加工痕在切斷面出現。複數個加工痕與第1實施例相比在上下方向變短。 圖11顯示第3實施例，距離D3為50 μm。該情形下，因裂斷線形成而產生之加工痕未在切斷面出現。 2.第2實施形態 在劃線形成步驟與裂斷線形成步驟中，可藉由空間光調變而變更集光狀態。 使用圖12說明如此之實施形態。圖12係第2實施形態之雷射加工裝置之示意圖。 雷射加工裝置1A具有調變自雷射裝置3出射之雷射光的空間光調變器21。空間光調變器21為例如反射型，可為反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon）之空間光調變器（SLM：Spatial Light Modulator）。空間光調變器21調變自水平方向入射之雷射光，且朝下方反射。 雷射加工裝置1A具有驅動部23。驅動部23對空間光調變器21之各像素電極施加特定電壓，使特定之調變圖案顯示於液晶層，藉此，利用空間光調變器21使雷射光調變為所期望者。此處，顯示於液晶層之調變圖案係基於例如欲形成加工痕之位置、照射之雷射光之波長、加工對象物之材料、及傳送光學系統5或加工對象物之折射率等而預先導出，且記憶於控制部9。 在該方法中，由於能夠以1台雷射裝置3加工劃線與裂斷線，因此製造成本變低。 3.第3實施形態 作為第1實施形態之變化例，說明變更裂斷線之節距之第3實施形態。其以外之條件與第1實施形態相同。 在該實施形態中，構成劃線31之脈衝照射位置S1之節距D1為1～6 um之範圍。而且，與第1實施形態不同，構成裂斷線33之脈衝照射位置S2之節距D2與節距D1為相同程度。具體而言，節距D2為1～6 um之範圍。 在該實施形態中，劃線31與裂斷線33之距離D3為5～300 μm之範圍。上述之範圍較佳為例如30～60 μm，或100～190 μm。距離D3可非全部相同，亦即，亦可在相對於劃線之複數個不同距離之位置形成裂斷線。 例如，劃線31之加工條件如下所述。 1）脈衝能量：667 μJ 2）加工節距：4 μm（加工速度為600 mm/s，重複頻率為150 kHz） 該情形下，脈衝L1之光腰位於玻璃基板G之內部。以上之結果為，形成自玻璃基板G之上表面朝下表面延伸之加工痕。 裂斷線33之加工條件如下所述。 1）脈衝能量：667 μJ 2）加工節距：4 μm（加工速度為600 mm/s，重複頻率為150 kHz） 該情形下，脈衝L2之焦點位於玻璃基板G之厚度方向中間，若與劃線31之加工條件比較，可知脈衝能量小而集光角大。以上之結果為在玻璃基板G之厚度方向中間形成局部之加工痕。 上述之實施形態亦可獲得與第1實施形態相同之效果。 4.其他實施形態 以上針對本發明之一實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離發明之要旨之範圍內可進行各種變更。特別是，本說明書所述之複數個實施例及變化例可根據需要任意組合。 又，在上述之第1實施形態及第2實施形態中，使用共通之雷射裝置3形成劃線與裂斷線，但亦可分別使用專用之雷射裝置。該情形下，可將皮秒雷射用於形成劃線，將皮秒或奈秒雷射用於形成裂斷線。 在上述實施形態中係藉由照射脈衝雷射而形成劃線及裂斷線，但亦可取代其，而照射以脈衝模式振盪之脈衝雷射群。 [產業上之可利用性] 本發明可廣泛地適用於藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置之脈衝進行之玻璃基板之內部加工而形成劃線之方法及裝置。

1‧‧‧雷射加工裝置

1A‧‧‧雷射加工裝置

3‧‧‧雷射裝置

5‧‧‧傳送光學系統

7‧‧‧加工台

9‧‧‧控制部

11‧‧‧驅動機構

13‧‧‧台驅動部

15‧‧‧雷射振盪器

17‧‧‧雷射控制部

19‧‧‧集光透鏡

21‧‧‧空間光調變器

23‧‧‧驅動部

31‧‧‧劃線

33‧‧‧裂斷線

D1‧‧‧節距

D2‧‧‧節距

D3‧‧‧距離

G‧‧‧玻璃基板

L1‧‧‧脈衝

L2‧‧‧脈衝

S1‧‧‧脈衝照射位置

S2‧‧‧脈衝照射位置

圖1係本發明之第1實施形態之雷射加工裝置之示意圖。 圖2係第1實施形態之玻璃基板之平面圖。 圖3係玻璃基板之示意性剖視圖。 圖4係用於說明脈衝加工之狀態之玻璃基板之平面圖。 圖5係劃線形成步驟之玻璃基板之示意性平面圖。 圖6係裂斷線形成步驟之玻璃基板之示意性剖視圖。 圖7係沿著參考例之劃線之剖面相片。 圖8係沿著比較例之劃線之剖面相片。 圖9係沿著實施例之劃線之剖面相片。 圖10係沿著實施例之劃線之剖面相片。 圖11係沿著實施例之劃線之剖視圖。 圖12係第2實施形態之雷射加工裝置之示意圖。

Claims (7)

1. 一種劃線加工方法，其係對玻璃基板進行劃線加工者，且具備： 藉由在平面方向斷續地進行由使用雷射裝置之脈衝進行之玻璃基板之內部加工而形成劃線之劃線形成步驟，及 在前述劃線形成步驟後，藉由在平面方向斷續地進行由使用前述雷射裝置之脈衝進行之玻璃基板之內部加工，而沿著前述劃線形成裂斷線之裂斷線形成步驟。
2. 如請求項1之劃線加工方法，其中在前述裂斷線形成步驟中，前述裂斷線形成於俯視下與前述劃線不同之位置。
3. 如請求項2之劃線加工方法，其中前述裂斷線形成為與前述劃線實質上平行。
4. 如請求項1至3中任一項之劃線加工方法，其中前述劃線形成步驟與前述裂斷線形成步驟之集光狀態不同。
5. 如請求項4之劃線加工方法，其中在前述劃線形成步驟與前述裂斷線形成步驟中，以透鏡操作變更集光狀態。
6. 如請求項4之劃線加工方法，其中在前述劃線形成步驟與前述裂斷線形成步驟中，以空間光調變而變更集光狀態。
7. 一種劃線加工裝置，其具備： 雷射裝置；及 控制部，其使前述雷射裝置執行請求項1至6中任一項之劃線加工方法。