TWI519375B - 工件割斷方法及工件割斷裝置 - Google Patents

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TWI519375B
TWI519375B TW102142011A TW102142011A TWI519375B TW I519375 B TWI519375 B TW I519375B TW 102142011 A TW102142011 A TW 102142011A TW 102142011 A TW102142011 A TW 102142011A TW I519375 B TWI519375 B TW I519375B
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Description

工件割斷方法及工件割斷裝置
本發明係有關藉由熱應力而割斷工件之工件割斷方法及工件割斷裝置。
本申請案係根據2012年11月19日在日本提出申請之專利申請2012-253024號主張優先權，在此引用該內容。
以往，有一種方法為人所熟知，其係分割板狀的玻璃作為工件時，就前處理而言，進行在工件表面形成溝槽之切割加工後，藉由彎曲加工而使應力集中在溝槽以進行割斷。此外，近幾年，透過離子交換等之化學處理而使表面具有壓縮應力以形成提高強度之強化層，並提高強度之強化玻璃正在普及中。因於強化玻璃之強化層不易刮傷，故相較於未形成有強化層之玻璃，很難對強化玻璃上施予切割加工。
因此，例如在於專利文獻1所記載之割斷處理中，首先，藉由切割機等而於形成有強化層之工件表面的一端形成初始龜裂。然後，藉由以工件表面的初始龜裂為起點而連續性地以雷射光的照射及霧氣等進行冷卻，從初始龜裂沿著雷射光照射區域的軌跡而使龜裂於工件表面之面方向進展。此外，在專利文獻 2所記載之割斷處理中，係事先藉由切割等，在形成有強化層之工件表面預先生成切斷預定溝槽，且對此切斷預定溝槽進行雷射光的照射及冷卻以割斷工件。
依此方式藉由對工件連續性地進行雷射光的照射及冷卻而在工件產生龜裂，並沿著龜裂而割斷工件之方法，亦已揭示於專利文獻3至5中。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本國特開2012-171810號
[專利文獻2]日本國特開2012-31018號
[專利文獻3]日本國特開2007-76077號
[專利文獻4]日本國特開2002-346782號
[專利文獻5]日本國特開2005-212364號
如專利文獻1及專利文獻2所記載，利用切割機與切塊機等對工件施加機械性應力而生成初始龜裂或切斷預定溝槽時，從初始龜裂或切斷預定溝槽產生無數的裂痕，故工件的品質產生劣化。此外，除了切割溝槽之外，用以生成初始龜裂、切斷預定溝槽之加工時間部份、產距時間降低。
再者，包含專利文獻1及專利文獻2，在以習知的切割加工為前提之工件的割斷處理中，在割斷面上有時會殘留切割溝槽的痕跡。此外，在生成切割溝槽後，必須於工件上施予彎 曲加工，亦使產距時間降低。
本發明的目的係在於提供一種工件割斷方法及工件割斷裝置，其係可迅速將工件予以割斷，且可抑制割斷部分之品質的劣化。
為解決上述課題，本發明第一態樣之工件割斷方法係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件的厚度方向予以割斷之工件割斷方法，其中包含：將強化層的表面朝與上述厚度方向呈正交之方向連續加熱，而將熱傳遞至強化層及非強化層之步驟；以及，將冷卻媒體噴射到經加熱後之工件表面，而在非強化層之與強化層之交界部分，產生非強化層的破壞應力以上的熱應力之步驟。
再者，為解決上述課題，本發明第二態樣之工件割斷方法係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件的厚度方向予以割斷之工件割斷方法，其中包含：將強化層的表面朝與上述厚度方向呈正交之方向連續加熱，而將熱傳遞至強化層及非強化層之步驟；以及
將冷卻媒體噴射到經加熱後之工件表面，而在非強化層之與強化層之交界部分，於上述厚度方向產生龜裂之步驟。
此外，為了解決上述課題，本發明第三態樣之工件割斷方法係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件之厚度方向予以割斷之工件割斷方法，其中包含：將強化層的表面朝與上述厚度方向呈正交之方向連續加熱，而將熱傳遞至強化層及非強化層之步驟；將冷卻媒體噴射到經加熱後 的工件表面之步驟；以及加熱強化層的表面之步驟及對加熱後之工件表面噴射冷卻媒體之步驟結束後，於工件上，從上述步驟的結束位置朝向開始位置，使龜裂產生之步驟。
在上述第一至第三態樣中，在加熱強化層的表面之步驟中，加熱處理的開始位置及結束位置亦可為工件的表面與側面之交界。
此外，在加熱強化層的表面之步驟中，亦可從加熱處理的開始位置至結束位置呈直線狀加熱工件。
再者，在上述第一至第三態樣中，在加熱強化層的表面加熱之步驟中，亦可照射雷射光而予以加熱。
此時，雷射光係亦可為以二氧化碳作為介質所產生者。
進一步，在加熱強化層的表面之步驟中，亦可對於工件表面的相同處，以多次照射雷射光。此時，先照射之雷射光亦可比後來照射之雷射光，到達工件表面時具有之每單位面積之能量更高。
再者，在上述第一至第三態樣中，進一步亦可包含：在加熱強化層表面的步驟之前，從工件的背面以均等的壓力支撐工件之步驟。
此外，為了解決上述課題，本發明第四態樣之工件割斷裝置係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件的厚度方向予以割斷之工件割斷裝置，其中具備：加熱部，其係將強化層的表面朝與上述厚度方向呈正交之方向連續加熱，而將熱傳遞至強化層及非強化層；以及冷卻部，其係將冷 卻媒體噴射到經加熱後之工件表面，而於非強化層之與強化層的交界部分，產生非強化層之破壞應力以上的熱應力。
再者，為了解決上述課題，本發明第五態樣之工件割斷裝置係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件的厚度方向予以割斷之工件割斷裝置，其中具備：加熱部，其係將強化層的表面朝與上述厚度方向呈正交之方向予以連續加熱，而將熱傳遞至強化層及非強化層；以及冷卻部，其係將冷卻媒體噴射到經加熱後之工件表面。然後，加熱部之加熱與冷卻部之冷卻的結束位置係制定為，於上述加熱及冷卻之結束後的工件，從上述結束位置朝加熱及冷卻之開始位置，使龜裂產生。
依據本發明，可迅速割斷工件，且抑制割斷部分之品質的劣化。
1‧‧‧工件割斷裝置
4‧‧‧雷射照射部(加熱部)
6‧‧‧噴射部(冷卻部)
L1‧‧‧強化層
L2‧‧‧非強化層
W‧‧‧工件
第1圖係用以說明作為工件之強化玻璃的圖。
第2圖係工件割斷裝置之概略透視圖。
第3圖係用以說明工件割斷處理的流程之流程圖。
第4A圖係用以說明熱應力作用於工件的原理之圖。
第4B圖係用以說明熱應力作用於工件的原理之圖。
第4C圖係用以說明熱應力作用工件的原理之圖。
第4D圖係用以說明熱應力作用工件的原理之圖。
第5A圖係用以說明有關工件之雷射光的照射區域之圖。
第5B圖係用以說明有關工件之雷射光的照射區域之圖。
第6圖係表示作用於工件之應力分布的例之圖。
第7A圖係用以說明有關在工件產生之龜裂的進展方向之圖。
第7B圖係用以說明有關在工件產生之龜裂的進展方向之圖。
第7C圖係用以說明有關在工件產生之龜裂的進展方向之圖。
第8A圖係用以說明在強化層內產生永久變形之原理之圖。
第8B圖係用以說明在強化層內產生永久變形之原理之圖。
第8C圖係用以說明在強化層內產生永久變形之原理之圖。
第9圖係表示工件的端部之形狀的例之圖。
第10A圖係用以說明割斷工件之步驟順序的例之圖。
第10B圖係用以說明割斷工件之步驟順序的例之圖。
第10C圖係用以說明割斷工件之步驟順序的例之圖。
第10D圖係用以說明割斷工件之步驟順序的例之圖。
以下一邊參照附屬圖示，一邊詳細說明有關本發明之較佳實施形態。此種實施形態所示之尺寸、材料、其他具體的數值等係不過用以使發明容易理解之例示，除特別聲明之外，並非用於限定本發明。此外，在本說明書及圖示中，有關實質上具有相同的功能、構成之要素，係標示相同的符號而省略重複說明，又與本發明無直接關係之要素係省略圖示。
第1圖係用以說明強化玻璃的工件W之圖，其表示與工件W的厚度方向平行之剖面圖。在本實施形態中，工件W例 如係由強化玻璃的板材(基板)等所構成。
在工件W的表面係實施將玻璃中的鹼離子交換成離 子半徑更大的鹼之離子交換處理，而形成壓縮應力作用之強化層L1。亦即，工件W係壓縮應力作用之強化層L1積層在非強化層L2的表面。此處，於工件W之中，將不為強化層L1之層稱為非強化層L2。工件W的非強化層L2係受到鄰接之強化層L1的拉伸，其結果，拉伸應力作用在非強化層L2。此外，適用本發明之工件W的厚度無特別限定，但強化層L1之厚度以15μm以上為佳，更佳係45μm以上。
第2圖係工件割斷裝置1之概略透視圖。如第2圖 所示，工件割斷裝置1係具備載置工件W之基台2。於基台2設有多孔質吸盤3，該多孔質吸盤3係由多孔質體3a與設置在此多孔質體3a的下部之未圖示的吸引部所構成，而工件W係設置在多孔質吸盤3上。藉由多孔質吸盤3，工件割斷裝置1以均等的壓力支撐工件W的背面。
於基台2的垂直上方配置雷射照射部4(加熱部)，該雷射照射部4係朝被支撐在基台2之工件W的表面照射雷射光。雷射照射部4係包含振盪器4a與頭部4b所構成。振盪器4a係藉由激發源而使介質之電子轉移成激發狀態，再次藉由共振器使返回到基底狀態時之放射光共振、放大。在本實施形態中，雷射光係以二氧化碳作為介質所產生。頭部4b係使從振盪器4a所輸出的雷射光朝照射區域A進行照射。
搬送部5係使雷射照射部4與工件W相對移動。在第2圖所示之例中，雷射照射部4的位置被固定，工件W藉由搬 送部5而與基台2一起移動。
具體而言，搬送部5係包含座台5a而構成。在座 台5a係配置相對向的一對滑軌5b，且於滑軌5b之間設置基台2。然後，固定在設於座台5a之空間5c的馬達5d為使朝滑軌5b的移動方向延伸之滾珠螺桿5e旋轉。於滾珠螺桿5e係螺合有被固定在基台2之垂直下側的面之未圖示之螺帽，且螺帽與基台2按照滾珠螺桿5e的旋轉朝滾珠螺桿5e之延伸方向移動。
噴射部6(冷卻部)例如係由霧氣噴射裝置所構成，且 設置在較雷射照射部4還更工件W之搬送方向前方側，並可將冷卻媒體噴射到照射雷射光之工件W的表面。就冷卻媒體而言，係例如可使用霧(霧氣)狀的水。
噴射部6噴射冷卻媒體之對象係於工件W之中，較 雷射光之照射區域A還更工件W之搬送方向(第2圖中，以空白箭頭符號表示)的前方側之部位(冷卻區域B)。亦即，噴射部6係於工件W之中，使霧氣噴射到藉由雷射照射部4照射雷射之部位。
再者，此處，說明有關固定雷射照射部4的位置， 工件W移動之情形，但與此相反地，亦可設為固定工件W的位置，雷射照射部4移動之構成。此時，較宜為噴射部6亦與雷射照射部4成為一體而移動。任一者做法，搬送部5係只要可使雷射照射部4與工件W相對移動，且噴射部6設置在相對於雷射照射部4之工件W的移動方向前方側即可。
第3圖係用以說明工件割斷處理的順序之流程圖。以下，詳述有關使用有上述工件割斷裝置1之工件割斷方法。
(設置步驟S110)
首先，將工件W設置在工件割斷裝置1的基台2所配置之多孔質吸盤3之上，啟動多孔質吸盤3之吸引。工件W係藉由多孔質吸盤3而從工件W的背面以均等的壓力支撐。
(開始搬送步驟S120)
接著，搬送部5係啟動工件W的搬送，使雷射照射部4及噴射部6與工件W相對移動。
(開始加熱步驟S130)
雷射照射部4係詳細說明於後，但可對於工件W的強化層L1的表面之多處，照射雷射光。伴隨工件W的搬送，工件W之強化層L1的表面到達雷射光的照射位置時，雷射照射部4係從工件W到達雷射光的照射位置之振盪器4a，依序啟動雷射光的照射。雷射光係被工件W的強化層L1之表面吸收，並加熱工件W之強化層L1的表面。
如此一來，從雷射照射部4所照射之雷射光於工件W的強化層L1之表面，朝與厚度方向呈正交之方向(面方向)，沿著工件W的搬送方向進行掃描。雷射照射部4係藉由在強化層L1之面方向連續進行加熱，以使熱傳遞至強化層L1及非強化層L2。
(開始冷卻步驟S140)
噴射部6係將冷卻媒體噴射到經加熱後之工件W的表面。與雷射照射部4相同，噴射部6的位置係被固定，故冷卻媒體在工件W的強化層L1之表面中，連續冷卻雷射光的照射部分。此時，於工件W的內部產生熱應力。
第4圖A至第4圖D係用以說明熱應力作用於工件W的原理之圖。如第4圖A所示，利用雷射照射部4進行雷射光 的照射時，將工件W的強化層L1之表面進行加熱(高溫區域H)。強化層L1之表面的熱係傳遞至工件W之內部的非強化層L2。
然後，如第4圖B所示，藉由噴射部6而將冷卻媒體噴射到工件W的強化層L1之表面，並冷卻高溫區域H之工件W的強化層L1之表面(低溫區域C)。藉由溫度變化，而使得高溫區域H膨脹，且低溫區域C收縮，而在工件W中，透過高溫區域H及低溫區域C的周圍之溫度變化少的區域而抑制變形。其結果，如於第4圖C以空白箭頭符號表示，在高溫區域H產生壓縮應力，且在低溫區域C產生拉伸應力。
相對於強化層L1，非強化層L2係強度相對低，伴隨高溫區域H與低溫區域C的存在，在強化層L1及非強化層L2產生之熱應力係超過非強化層L2的破壞應力(破壞強度)，其結果，於非強化層L2產生龜裂。亦即，於非強化層L2之與強化層L1之交界部分，非強化層L2的破壞應力以上之熱應力進行作用，而產生龜裂。
接著，若局部性的溫度差被緩和且熱應力消失，如第4圖D所示，受到強化層L1的壓縮應力之力，拉伸應力會作用於非強化層L2，故在非強化層L2產生之龜裂朝工件W的厚度方向進展，而將非強化層L2予以割斷。
第5圖A及第5圖B係用以說明有關工件W之雷射光的照射區域A之說明圖。雖知道工件W之搬送速度愈高速，愈可抑制割斷之工件W的品質劣化，但若提高工件W的搬送速度，對於工件W之雷射光的照射時間變短。因此，如第5圖B所示，認為將雷射光之照射區域A’延長至工件W的搬送方向(在第5圖 A及第5圖B中，以空白箭頭符號所示之方向)而延長照射時間，但此係照射區域之兩端側的溫度不易昇高。
因此，在本實施形態中，雷射照射部4係各具有複數個振盪器4a與頭部4b。如第5圖A所示，雷射照射部4係對於工件W的強化層L1之表面的多處，同時照射雷射光(照射區域A)。
此時，在工件W之雷射光的照射區域A之併列方向係相對於搬送部5進行工件W的搬送方向呈平行。因此，搬送部5搬送工件W時，對於工件W的強化層L1的表面之同一處，照射雷射光多次。
在本實施形態中，使用有能量為高輸出之二氧化碳所產生之雷射光，但此種雷射光不能穿透玻璃而被表面吸收，故加熱部分係成為工件W的強化層L1之表面。為了在強化層L1與非強化層L2之交界部分產生破壞應力以上的熱應力，必須將表面的熱傳遞至強化層L1與非強化層L2之交界部分。然後，為了有效率地進行朝上述交界部分之傳熱，可急速加熱強化層L1的表面，以產生很大的溫度差。
如上述，藉由照射多次雷射光，可集中各自的雷射光之照射範圍，可使到達工件W的強化層L1之表面時具有的每單位面積的能量提高，並可使工件W的強化層L1之表面局部性地急速高溫化。因此，可容易從強化層L1傳熱至非強化層L2，並可確實地加熱至非強化層L2的割斷所需的溫度為止。然後，藉由強化層L1的冷卻，可產生超過上述破壞應力之熱應力。
再者，在本實施形態中，係對於工件W之強化層L1 的表面之相同處，先照射之雷射光者，比後來照射之雷射光，到達工件W的強化層L1之表面時具有之每單位面積的能量還高。
具體而言，第5圖A中，相對性位於右側之照射區 域A者，比相對性位於左側之照射區域A，到達照射區域A時之雷射光具有之每單位面積的能量還高。此處，在雷射照射部4中，準備輸出不同之2種類的振盪器4a，在右側3個照射區域A中，藉由輸出相對高的振盪器4a而照射雷射光R1，在剩餘之5個照射區域A中，藉由輸出相對低的振盪器4a而照射雷射光R2。
此外，從雷射照射部4所出射之雷射光的輸出，亦取決於工件W的厚度與材質、工件W內之應力分布、工件W之搬送速度(工件W與雷射照射部4之相對性移動速度)等，例如準備輸出不同之2種類的振盪器4a時，合計為180瓦左右。
再者，亦可藉由調整雷射光之焦點位置，聚焦照射 區域A的大小，於第5圖A中，以相對性位於右側之照射區域A者變得更大的方式設定上述每單位面積的能量。
如此一來，於對傳熱至非強化層L2側之影響很大的 初始加熱時機中，使強化層L1之表面急速高溫化，之後，未免傳熱至非強化層L2之熱散逸，同時加熱強化層L1之表面至可最低限度保溫之程度。藉由此種構成，可抑制雷射光之能量消耗，且在冷卻處理中，可以噴射部6迅速完成強化層L1的表面之低溫化。
第6圖係表示作用於工件W的應力分布之圖。第6 圖中，橫軸係表示相對於工件W的板厚，從工件W的強化層L1之表面的深度之百分比(沿著工件W的板厚方向之相對深度)，而縱軸係表示作用於工件W之工件W的寬度方向(與工件W的表面 平行且與工件W的搬送方向垂直之方向)之應力。此處，係以正的值表示拉伸方向的應力，而以負的值表示壓縮方向的應力。此外，第6圖中，一點畫線係表示熱應力作用前之初始應力，虛線係表示使熱應力作用後之最後的內部應力。
如第6圖所示，在初始應力中，壓縮應力作用於強 化層L1，而拉伸應力作用於非強化層L2，強化層L1與非強化層L2之交界部分的應力幾乎為0。
另一方面，使熱應力作用後之最後的內部應力係在 照射雷射光之在第6圖中之左側(照射雷射光之工件W的表面側)的強化層L1與非強化層L2的交界部分上，超過非強化層L2的破壞應力σ。如此一來，非強化層L2係從與強化層L1之交界部分被割斷。
(判定停止加熱處理步驟S150)
返回第3圖，判定雷射照射部4之複數個照射區域A是否全都到達工件W之強化層L1的表面之割斷的結束位置，尚未到達時(S150之NO)，反覆判定停止加熱步驟S150，任一區域均到達結束位置時(S150之YES)，將處理移動至停止加熱處理步驟S160。
(停止加熱處理步驟S160)
雷射照射部4係停止照射區域A到達結束位置之雷射光的照射，且停止工件W的強化層L1之表面的加熱。
(判定停止全加熱處理步驟S170)
判定在雷射照射部4之雷射光照射是否全部停止，尚未停止時(S170之NO)，將處理移動至判定停止加熱處理步驟S150，在雷射照射部4之雷射光照射全部停止時(S170之YES)，將處理移 動至判定停止冷卻處理步驟S180。
(判定停止冷卻處理步驟S180)
判定噴射部6之冷卻區域B是否到達工件W的強化層L1的表面之割斷的結束位置(工件W之搬送方向後端部)，尚未達時(S180之NO)，反覆判定停止冷卻步驟S180，到達時(S180之YES)，將處理移動到停止冷卻．搬送處理步驟S190。
(停止冷卻．搬送處理步驟S190)
噴射部6係停止冷卻媒體的噴射，搬送部5係將工件W搬送至預定位置後，停止工件W的搬送，並將處理移動至後處理步驟S200。
(後處理步驟S200)
停止多孔質吸盤3之吸引，從工件割斷裝置1取出工件W。
第7圖A至第7圖C係用以說明有關工件W之龜裂的進展方向之說明圖。如第7圖A所示，伴隨工件W的搬送，非強化層L2的龜裂係朝厚度方向進展同時並沿著搬送方向(第7圖中，以空白箭頭符號表示)進展。
然後，藉由工件W的搬送，雷射光之照射區域A及冷卻區域B，在第7圖A至第7圖C中，從工件W的上側之端(起點)移動至下側之端(終點)，而如第7圖B所示，非強化層L2的龜裂從起點進展至終點。如此一來，如第7圖C所示，在強化層L1中，龜裂從下側之端(終點)朝上側之端(起點)而朝反方向進展。如此一來，工件W自動地被割斷。
本案發明人係藉由實驗發現將加熱處理及冷卻處理，於到達工件W的搬送方向之後端部之前予以停止時，在強化 層L1中，不使龜裂進展，而工件W不被割斷。
在加熱及冷卻本實施形態之強化層L1的表面之步 驟(從上述步驟S130至步驟S190)中，係對工件W之加熱處理及冷卻處理的開始位置及結束位置為工件W的強化層L1之表面與側面之交界(表面之端)，亦即，在工件W的兩端部。藉由此種構成，可使強化層L1的龜裂從一端進展至一端為止，而確實地割斷工件W。
再者，在強化層L1中，龜裂從終點朝向起點而反方 向進展之理由，推斷如下。
利用偏光顯微鏡觀察雷射光的照射及冷卻結束後的工件W之表面後，可知在雷射光之照射區域A中，工件W的表面些微隆起。此係表示於雷射光的照射區域A中，在強化層L1內產生永久變形。
第8圖A至第8圖C係用以說明在強化層L1內產生永久變形的原理之圖。此外，上述圖中，空白箭頭符號係表示作用在強化層L1及非強化層L2之應力方向。
如第8圖A所示，對於工件W照射雷射光時，將強化層L1的表面予以加熱而在強化層L1內形成高溫區域H。再者，隨之，在高溫區域H中，於工件W的寬度方向中央部(在第8圖A以符號S表示之部分。以下，稱為變形部)，溫度超過強化層L1的變形點，而強化層L1的流動性產生變化(軟化)。此外，隨之，在變形部S上壓縮應力降低。
另一方面，普通的壓縮應力作用於變形部S的周圍之強化層L1，故變形部S係如第8圖B所示，從周圍的強化層L1 受到壓縮應力，且朝寬度方向進行收縮(參照從第8圖B之點線朝實線之變化)。再者，隨之，變形部S從工件W的表面些微隆起。另一方面，拉伸應力作用於非強化層L2。
將冷卻媒體噴射到工件W的表面，冷卻強化層L1的表面時，如第8圖C所示，維持變形部S的收縮。其結果，在變形部S內產生永久變形。此外，拉伸應力作用於非強化層L2，故變形部S之變形變得更大。然而，在此狀態下，如之前與第4圖D一起所做說明，即使於非強化層L2產生龜裂，藉由此等作用使得累積在變形部S內之變形不超過變形部S的破壞強度。因此，在變形部S不產生龜裂。
然而，作為工件W所使用之強化玻璃的端部(表面與側面之交界)，如在第9圖以符號V所示係經去角處理。亦即，在工件W的端部上強化層L1變薄，結果，形成在工件W的端部之變形部S的破壞強度亦相對降低。因此，如之前第7圖B所示，雷射光的照射區域A及冷卻區域B移動至終點(亦即工件W的端部)時，在工件W的端部上，累積在變形部S內之變形超過變形部S的破壞強度，而於變形部S產生龜裂。
然後，此龜裂成為起點，累積在變形部S內之變形被釋放，而在強化層L1，龜裂從終點朝起點而反方向進展，工件W自動地被割斷。
另一方面，在對工件W之雷射光的照射及冷卻(以下，稱為割斷操作)的終點，工件W的強化層L1沒變薄時，累積在變形部S內之變形無法超過變形部S的破壞強度，結果，工件W變得不會自動地被割斷。在此種情況下，藉由在工件W的表面 形成初始龜裂，而事先使割斷操作的終點上的強化層L1變薄。
以下舉出工件W的割斷之例子，該等例子係考慮上述情況而適用本實施形態之工件割斷方法及工件割斷裝置。
第10圖A至第10圖D係例示將1塊工件W割斷為4塊之小片W1至W4時之割斷步驟順序之工件W的平面圖。工件W係在端部形成有去角V之強化玻璃。
首先，對於工件W，在第10圖A沿著以箭頭符號B1所示之線進行割斷操作。此時，在割斷操作的終點(第10圖A中E1)上，工件W的強化層L1藉由去角V而變薄。因此，割斷操作結束後，從終點E1朝向起點，沿著線B1而工件W自動地被割斷，可得到小片WA、WB。
其次，對於小片WA,WB，在第10圖A沿著以箭頭符號B2所示之線進行割斷操作。此時，在對小片WA之割斷操作的終點(第10圖A中E2)上，強化層L1未變薄。因此，必須在進行割斷操作之前，在終點E2，而於小片WA的表面，沿著線B2而形成初始龜裂C1。另一方面，對於小片WB之割斷操作的終點(第10圖A中E3)係形成有去角V，故對小片WB進行割斷操作時，不須形成初始龜裂。
在終點E2形成初始龜裂後，藉由沿著線B2而進行割斷操作，於割斷操作結束後，從終點E2、E3朝向起點，沿著線B2而小片WA、WBW自動地被割斷，可得到小片W1至W4。
此外，取代在小片WA的終點E2形成初始龜裂，亦可如第10圖B所示，將小片WA從第10圖A所示之位置180度反轉呈水平後，沿著線B2而進行割斷操作。此時，在對小片 WA進行割斷操作的終點(第10圖B中E4)係形成有去角V，故對於小片WA進行割斷操作時，亦不須形成初始龜裂。
或者，如第10圖C所示，亦可沿著線B1之工件W 的割斷後，以所得到之小片WA、WB的割斷面上之點S1作為起點，沿著垂直於線B1之線B3、B4而各自進行割斷操作。此時，亦對於小片WA、WB之割斷操作的終點(第10圖C中E5、E3)皆形成有去角V，故不必於進行割斷操作之前形成初始龜裂。
但，從點S1沿著線B3而進行小片WA的割斷操作 時，較佳係以不照射雷射光之方式從上方以遮罩M1覆蓋點S1之小片WB側。相同地，從點S1沿著線B4而進行小片WB的割斷操作時，較佳係以不照射雷射光之方式從上方以遮罩M2覆蓋點S1的小片WA側。上述理由係為了避免以相同的點S1作為起點，而沿著線B3、B4進行2次割斷操作時，於點S1的附近，在小片WA、WB過度照射雷射光所引起之不當情形。
或者，如第10圖D所示，亦可事先分離小片WA、 WB，以小片WA、WB的割斷面上之點S2、S3作為起點，沿著與線B1垂直之線B3、B4而各自進行割斷操作。此時，與第10圖C相同地，不須在形成割斷操作之前的初始龜裂，再者，小片WA、WB分離，故以分離之點S2、S3為起點，進行沿著線B3、B4之割斷操作。因此，進行沿著線B3、B4之割斷操作時，不需要遮罩M1、M2。
此外，在本實施形態，在對強化層L1之表面進行加 熱及冷卻之步驟中，從開始位置至結束位置為止呈直線狀加熱及冷卻工件W。藉由此種構成，由於在強化層L1之龜裂呈直線狀進 展，故沿著非強化層L2的割斷面容易漂亮地割斷強化層L1，且可抑制工件W的品質劣化。
此外，如上述，在本實施形態中，作為前處理而不 設置切割溝槽等，且作為後處理而不施加彎曲加工，而可割斷工件W，故可縮短產距時間且可迅速完成處理。此外，在割斷面不產生溝槽的痕跡，且在前處理不產生裂痕。因此，可抑制工件的品質劣化。
此外，工件W在上述加熱處理及冷卻處理結束時， 一口氣被割斷，故若於工件W的保持力有偏差，作用於工件W之應力會產生偏差，而龜裂有可能朝非指定之方向進展。在本實施形態中，如上述，從工件W的背面以均等的壓力支撐工件W，故可使龜裂朝所欲的方向進展而割斷工件W。
在上述實施形態中，說明有關使用雷射照射部4作 為加熱部之情形，但加熱部係只要可使強化層L1的表面朝面方向連續加熱，使熱傳遞至強化層L1及非強化層L2即可，例如，亦可為瓦斯燃燒器等。
再者，就雷射照射部4係以二氧化碳作為介質之情 況進行說明，但只要可加熱工件W的強化層L1之表面，亦可使用其他的介質。例如，為更短波長且對工件W(玻璃)之穿透性高的脈衝雷射等亦可使用。
此外，在加熱強化層L1的表面之步驟中，係說明有 關對於強化層L1的表面之相同處，照射多次雷射光，且先照射之雷射光比後來照射之雷射光，到達強化層L1的表面時具有之每單位面積的能量還高的情形，但此係非必要的構成。亦即，雷射光 的照射區域係可為單一的區域，亦可複數個照射區域的能量為相同。
再者，說明有關加熱強化層L1的表面之步驟前，從 主件W的背面以均等的壓力支撐工件W之情形，但在工件W的強化層L1之表面，亦可支撐雷射光的照射區域以外，亦可支撐之壓力為不均一。
再者，在上述實施形態中，說明有關使用多孔質吸 盤3作為從工件W的背面以均等的壓力支撐工件W之手段的情形，但不限於多孔質吸盤3，例如，於工件W中，亦可於與照射雷射光之表面相反的背面貼黏黏著膠而予以支撐。此時，黏著膠帶亦可貼黏在工件W之整體背面，亦可隔開間隔而貼黏在複數處。
以上，一邊參照附屬圖示，一邊說明有關本發明之較佳實施形態，但本發明當然不限定於此種實施形態。只要為所屬技術領域中具有通常知識者，在申請專利範圍所記載之範疇內，顯然地可思及各種的替代例或修正例，對於此等當理解為屬於本發明之技術範圍內。
(產業上之利用可能性)
本發明係可利用於以熱應力割斷工件之工件割斷方法及工件割斷裝置。
L1‧‧‧強化層
L2‧‧‧非強化層

Claims (11)

  1. 一種工件割斷方法，其係將在非強化層表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件的厚度方向予以割斷之工件割斷方法，其中包含：將前述強化層的表面朝與前述厚度方向呈正交之方向連續加熱，而將熱傳遞至前述強化層及前述非強化層，並將前述強化層加熱至超過該強化層的變形點之溫度之步驟；以及將冷卻媒體噴射到經加熱後之前述工件表面，而使前述強化層內產生永久變形，並在前述非強化層之與前述強化層之交界部分，產生前述非強化層的破壞應力以上之熱應力之步驟。
  2. 一種工件割斷方法，其係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件的厚度方向予以割斷之工件割斷方法，其中包含：將前述強化層的表面朝與前述厚度方向呈正交之方向連續加熱，而將熱傳遞至前述強化層及前述非強化層，並將前述強化層加熱至超過該強化層的變形點之溫度之步驟；以及將冷卻媒體噴射到經加熱後之前述工件表面，而使前述強化層內產生永久變形，並在前述非強化層之與前述強化層之交界部分，於前述厚度方向產生龜裂之步驟。
  3. 一種工件割斷方法，其係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件之厚度方向予以割斷之工件割斷方法，其中包含：將前述強化層的表面朝與前述厚度方向呈正交之方向連續加熱，而將熱傳遞至前述強化層及前述非強化層，並將前述 強化層加熱至超過該強化層的變形點之溫度之步驟；將冷卻媒體噴射到經加熱後的前述工件表面，而使前述強化層內產生永久變形之步驟；以及在加熱前述強化層的表面之步驟及對加熱後之前述工件表面噴射冷卻媒體之步驟結束後，於前述工件，從上述步驟的結束位置朝開始位置，使龜裂產生之步驟。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之工件割斷方法，其中，在加熱前述強化層的表面之步驟中，加熱處理的開始位置及結束位置為前述工件的表面與側面之交界。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之工件割斷方法，其中，在加熱前述強化層的表面之步驟中，係從前述開始位置至前述結束位置為止呈直線狀加熱前述工件。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之工件割斷方法，其中，在加熱前述強化層的表面之步驟中，係照射雷射光進行加熱。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之工件割斷方法，其中，前述雷射光係以二氧化碳作為介質而產生者。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之工件割斷方法，其中，在加熱前述強化層的表面之步驟中，係對於前述工件表面的相同處，以多次照射雷射光，且先照射之雷射光之到達工件表面時所具有之每單位面積的能量比後來照射之雷射光更高。
  9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之工件割斷方法，其中，進一步包含：在加熱前述強化層的表面的步驟之前，從前述工件的背面以均等的壓力支撐前述工件之步驟。
  10. 一種工件割斷裝置，係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件的厚度方向予以割斷之工件割斷裝置，其中具備：加熱部，其係將前述強化層的表面朝與前述厚度方向呈正交之方向連續加熱，而將熱傳遞至前述強化層及前述非強化層，並將前述強化層加熱至超過該強化層的變形點之溫度；以及冷卻部，其係將冷卻媒體噴射到經加熱後之前述工件表面，而使前述強化層內產生永久變形，並於前述非強化層之與前述強化層的交界部分，產生前述非強化層之破壞應力以上的熱應力。
  11. 一種工件割斷裝置，其係將在非強化層的表面積層有壓縮應力作用之強化層之工件，於工件的厚度方向予以割斷之工件割斷裝置，其中具備：加熱部，其係將前述強化層的表面朝與上述前述厚度方向呈正交之方向予以連續加熱，而將熱傳遞至前述強化層及前述非強化層，並將前述強化層加熱至超過該強化層的變形點之溫度；以及冷卻部，其係將冷卻媒體噴射到經加熱後之前述工件表面，而使前述強化層內產生永久變形，前述加熱部之加熱與前述冷卻部之冷卻的結束位置係設定為，在前述加熱及前述冷卻之結束後的前述工件，從前述結束位置朝前述加熱及前述冷卻之開始位置，使龜裂產生。
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