(57)【要約】【課題】脆性基板を加熱後冷却することで切断する方法において、高速で加工を行えるようにする手段を提供する。【解決手段】脆性材料からなる基板を切断線に沿って加工手段に対し相対的に移動させながら、前記加工手段により加熱と冷却を行い、このとき発生する熱衝撃力で前記基板を切断する切断方法に用いられる脆性基板切断補助装置として、前記基板を移動テーブルに固定することで生じる切断材料の熱膨張の阻害による切断能力の低下を材料下部に設けた膨張補助材を切断材料に影響しない方法で加熱し、発生した補助材の膨張を固定点から前記切断材料に対し付加することで材料拘束力の開放と膨張補助を行う手段を設ける【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料からなる基板を切断線に沿って相対的に移動させながら前記基板を加熱、膨張させた後、冷却することで前記基板を収縮させる。このとき発生する熱衝撃力で前記基板を切断する脆性基板切断方法に用いられる切断補助装置であって、加熱時に発生する前記基板の膨張に、前記基板下部に設置した膨張補助材を加熱することによって発生した膨張補助材の膨張を前記基板に付加する機能と前記基板を固定する機能を有する脆性基板切断補助装置。
【請求項２】
請求項１において、材料を搬送するステージと材料の間に膨張補助材を設け、膨張補助材に設けた吸着穴、または吸着溝を通し、搬送テーブルから前記基板を吸着することで前記基板とステージを固定する機構を有した請求項１に記載する脆性基板切断補助装置
【請求項３】
請求項１において、膨張補助材の加熱においては前記基板を直接過熱せず、主として膨張補助材を加熱する方法を有する請求項１に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項４】
請求項１において、切断する部位によって膨張補助量を変化させ、切断部位による切断条件の差を是正することを特徴とする請求項１に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項５】
請求項１において、膨張補助応力の伝達は請求項２における吸着固定点から伝達することを特徴とする請求項１に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項６】
請求項２において、テーブルと膨張補助材の間に緩衝材を設置することを特徴とする請求項１に記載の脆性基板切断補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は前記基板を分断する際に用いられる切断補助装置に関する。前記基板としてはガラス基板、張り合わせガラス基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】  前記基板にあらかじめ、基点となる微小なクラックを付け、前記基板を移動させながら、そのクラック点を基点とし、レーザ等を用いて加熱し前記基板を膨張させ、直後に冷却装置を配して膨張した前記基板を冷却し、このとき発生する熱衝撃で、前記基板にスクライブ線を作り、ブレーク装置で分断するスクライブカット、又は、フルカット技術が知られている。【０００３】スクライブカットにおいては、このような方法において発生した熱衝撃によって、前記基板の表面に１００ミクロン程度のスクライブ線を生成しローラなどで加圧、又は、スクライブ線の下方に段差を設け押下し、スクライブ線に沿って分断する。【０００４】  フルカットでは加熱した熱が、前記基板下面まで伝達した時に冷却し分断する。この方法は、耐熱衝撃温度差を上回る温度を、前記基板下部まで浸透させる必要があるので、切断に必要な熱が前記基板の下面まで浸透する時間が必要なため切断速度は遅くなる。
〔書類名〕要約書
〔要約〕
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  これらの方法では、物理的に刃物でスクライブ切断する方法に比べ、切断端面にチッピングが発生せず、切断面が綺麗であるため、製品強度が非常に強くなる利点があるが、加熱膨張により発生した応力で切断する本方法では刃物でのスクライブ方法と比べ切断エネルギーが小さい為切断条件の選定が難しい。又、ワークをテーブルに固定するに真空吸着などの方法で前記基板を固定するのであるが、テーブルに密着することによりテーブルとの摩擦のため、熱膨張が阻害され切断能力が低下する。又、切断部位により切断条件が異なり、切断の最後の端部では切断のための応力発生が少なくなり切断線に沿って最後まで完全に切断することが難しい。また、液晶などの貼り合わせ材の切断では、片面からの切断方法としてレーザでのフルカットが望まれるが、切断速度が遅い。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  そこで、本発明は、切断速度の高速化や、固定することで発生するする切断能力の低下を、膨張補助材を加熱することで発生した、膨張補助材の膨張を固定点を通じて前記基板に伝達し、前記基板をレーザで加熱することで発生した膨張量に、補助材を過熱し発生した膨張量を加算することで、高速化を実現する、又、部位による切断条件の違いを膨張補助材への加熱量を制御することで膨張補助量を調整し、安定な切断を実現することを特徴とする。
【０００７】前記基板を搬送するテーブルにはあらかじめ、材料の固定の為の真空吸着機構である吸着穴を設ける。穴の形状は丸穴や長穴形状であり、テーブル下部から真空吸引し前記基板を吸着、固定する。
【０００８】前記基板を乗せるテーブルと前記基板の間に薄い膨張補助材と緩衝材を挟み、この板と前記基板を真空圧でテーブルに固定するのであるが、膨張補助材と緩衝材にはテーブルに開けられた吸着穴と同位置に同様の形状の穴を開けておき、真空圧は前期基板に直接作用し、膨張補助材と緩衝材には直接作用しない構造とする。緩衝材は樹脂などの柔らかな材質を用いる。この膨張補助材を、加熱することで膨張補助材が熱膨張する。発生した膨張を真空吸着した固定点から前記基板に伝達する。固定方法は、機械的加圧などで行っても良い。
【０００９】前記基板下部の膨張補助材は、ＩＨ（電磁誘導加熱）、又は、ＣＯ２レーザより波長の短い炭素ヒータ、ＹＡＧレーザ、などで加熱を行う。これは前記基板に直接加わる熱エネルギーを少なくし、膨張補助材を加熱するためである。特に金属膨張補助材を使用したＩＨの場合は金属の渦電流による金属の直接発熱であるため、前記基板への直接加熱はなく、かつ、膨張補助材の加熱効率がよい。
温度による前記基板の膨張はは  ΔＬ＝ＡＬ（Ｔ−Ｔ０）
Ｌ＝加熱幅
Ｔ＝加熱温度
Ｔ０＝現在温度
Ａ＝線膨張率
上記の式から、膨張補助材での補助応力は加熱幅Ｌや加熱温度Ｔを変化させることで制御を行う。
たとえば前記基板のソーダガラスの線膨張率はおおむね  ８×１０−６／℃  であり、１ｍｍ幅のレーザで周囲温度２５℃、５００℃に加熱した場合の膨張は約４μｍである。
実際には切断する前記基板の重量とテーブルとの摩擦の影響でこの膨張量は小さくなる。
他方、膨張補助材と使用する鉄の膨張率は１２．１×１０−６／℃であり、２０ｍｍ幅で１００℃に加熱したとすると約１８μｍ膨張する。この膨張補助材の膨張を前述固定点を介し前記基板への膨張を補助する。
膨張補助材も固定されることで同様の影響を受けるが、本発明では膨張補助材の下部に応力拡散のため樹脂の緩衝材を用いることで、この問題を解決している。又、切断部位による切断能力の差の補正は膨張補助材への加熱量を制御することで実現する。
【発明の効果】
【００１０】  たとえば、通常の方法で０．５ｔの無アルカリ板ガラスに於いて、切断方向に４０ｍｍのビーム長さのレーザで、レーザパワーは１００Ｗの条件でフルカット行った。
基板を吸着しないで切断を行うと切断速度３０ｍｍ／秒が切断速度の上限値である。
又、基板を吸着固定すると、切断開始端部より１５ｍｍの位置で切断が停止する。
この条件で本装置を用い切断すると５０ｍｍ／秒の切断速度でフルカットを実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】図１は本発明の一実施形態を示す。本図は電磁誘導加熱を利用した図ある。
テーブルに載せられた緩衝材０３  膨張補助材０１の上に前記基板０２を配置する。
中空の加熱コイル３５の中をレーザが通過する。レーザは前記基板０２を加熱し、加熱コイル３５は膨張補助材の加熱を行う。モータ６１、ボールネジ６２でテーブルを駆動し、エンコーダ６０で前記基板の位置を検出する。コントローラ６３は前記基板の加熱位置を計算し、その部位に応じた加熱量を制御する。【００１２】図２はテーブル膨張補助の詳細図。移動テーブル０４の上に０３の緩衝材、０１の膨張補助材、前記基板を配置し、吸着穴より前記基板を吸着する。膨張補助材と緩衝材には前記基板を固定する為、吸着穴、又は、切断方向と同じ方向で切断個所の両側に細長い吸着溝を空けておく。
移動テーブル前記基板の間には膨張補助材と膨張補助材膨張時の圧縮応力拡散のための緩衝材を設置する。加熱にＩＨを用いるときは膨張補助材は鉄材が望ましい。
テーブル下部から真空吸引すると、前記基板は膨張補助材に密着し固定される【００１３】  図３は膨張補助材、緩衝材の吸着穴の例を示す。７の丸穴または長穴が切断線６の近傍に配置される。【００１４】図４は各前記基板の加熱と冷却状態膨張補助材の加熱を示す。膨張補助材の加熱位置はレーザ加熱位置の近くに配置する。【００１５】図５は加熱コイルの形状である。切断方向に長い形状をしたボビンにコイル３０を巻き加熱コイルとする。コイルは空芯であり、中空部分をレーザが通過し前記基板を加熱する。【００１６】図６、図７は加熱するときに発生する膨張の状態を示す。加熱膨張することにより発生した圧縮応力は材料を押し広げる。
レーザ５０による前記基板０２の加熱は応力５１を発生させる。膨張補助材の加熱５５は応力５６を発生させる。同時に固定点５７でも同様の応力発生があり、膨張補助材と前記基板との固定点を介し、５８，５９の膨張補助力となり、５１の膨張に加算される。
【図面の簡単な説明】
【図１】構造図
【図２】吸着穴と吸着状態
【図３】切断線と吸着位置
【図４】各部分の加熱冷却図
【図５】ＩＨ加熱コイルの構造図
【図６】応力図
【図７】応力図（補助）
【符号の説明】（０１）  膨張補助材
（０２）  前記基板（ガラスなど）
（０３）  緩衝材
（０４）  テーブル
（０６）  切断線
（０７）  吸着穴
（０８）  吸着溝
（２０）  レーザ加熱
（２１）  膨張補助材加熱
（２２）  冷却
（２３）  切断線
（３０）  コイル
（３１）  フェライト
（３２）  ボビン上
（３３）  ボビン下
（３５）  加熱コイル
（５０）  レーザ加熱
（５１）  レーザ加熱による膨張
（５５）  膨張補助部加熱
（５６）  膨張補助部加熱による膨張
（５７）  膨張補助部固定位置への膨張伝達
（５８）  前記基板部固定位置から膨張伝達
（５９）  前記基板部固定位置から膨張加算（膨張補助）
（６０）  エンコーダ
（６１）  駆動モータ
（６２）  テーブル駆動軸
（６３）  加熱制御コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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