(57)【要約】  本発明は、熱的張力及び機械的張力の導入により基板を切断する方法に関する。本発明はまた、特定の切断方法により基板の形状の正確な製造に関する、本発明はまた、本発明に従った方法を実行する装置に関する。
2013505890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を切断する方法であって：
ａ）切断される基板を備えるステップ；
ｂ）交流電圧源に接続されている１つ又はそれ以上の電極により、１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの範囲内の周波数において、前記基板の画定される領域に交流電圧及び電流を印加することにより前記基板に電気エネルギー及び熱エネルギーを適用するステップ；
ｃ）前記画定される領域を冷却するステップ；
を有する方法であり、
前記ステップｂ）において、前記画定される領域は、
ｉ）前記基板に対して前記電極を、
ｉｉ）前記電極に対して前記基板を、又は
ｉｉｉ）前記電極及び前記基板の両方を互いに対して、
移動させることにより、前記基板の表面上の経路に沿って移動され；
前記経路は前記基板のエッジに沿わないが、完全に又は部分的に前記基板を横断する；  方法。
【請求項２】
前記基板は、閉じた電気回路を確立するための対向電極としての役割を果たす、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記閉じた電気回路を確立するように、対向電極は切断される前記基板の反対側に位置付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記対向電極は接地されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｂ）は、前記電極と前記画定される領域との間に電気アークとして現れ、好適には、前記電気アークは前記基板を切断するために用いられる、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記交流電圧の周波数及び振幅、及び／又は電流、及び／又は前記電極から前記基板までの距離を調整することにより、前記基板の加熱が制御される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップｂ）を実行するように、前記電極が、前記基板の一方側又は両側に、前記基板に対して０ｍｍ乃至１００ｍｍの距離で位置付けられる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップｂ）は、１０Ｖ乃至１０７Ｖの、好適には１００Ｖ乃至１０６の、より好適には１００Ｖ乃至１０５の範囲内の振幅を有する電圧と、１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの、好適には１０ｋＨｚ乃至１ＧＨｚの、より好適には１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内の周波数と、を適用することにより実行される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記電気アークの特徴は、１０−５乃至１０３ｂａｒの、好適には１０−３乃至１０ｂａｒの範囲内の圧力で、例えば、窒素、アルゴン又は六フッ化物を用いて、前記電極及び前記基板の周囲の雰囲気を変えることにより制御される、請求項５乃至８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップｃ）において、前記画定される領域は、次の方法であって：
ｉ）前記周囲の雰囲気との熱伝導及び／又は対流を受動的に介する、
ｉｉ）能動熱ポンプ、例えば、ペルチェ素子として任意に機能する、熱を効率的に吸収することが可能である素子に前記基板を取り付ける、
ｉｉｉ）前記画定される領域の近傍に、又はその画定される領域に直接に、気体、液体、気体及び液体の混合、又は気体及び固体の混合を適用することにより能動的に冷却する、  方法のいずれかに従って冷却される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
当該方法は：
ａ２）前記ステップｂ）の前に、前記画定される領域を冷却するステップ；
を更に有する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法
【請求項１２】
前記ステップａ２）において、前記画定される領域は、請求項１０に記載の方法の何れかに従って冷却される；
請求項１１に記載の方法
【請求項１３】
前記冷却は、好適には、前記能動的冷却は、前記画定される領域が移動されるにつれて、前記基板における経路に沿って移動される、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記能動的冷却は、前記基板に対して固定距離に位置付けられる１つ又はそれ以上のノズルを介して適用され、前記基板における前記冷却の移動は、
ｉ）前記基板に対する前記ノズル、
ｉｉ）前記ノズルに対する前記基板、又は
ｉｉｉ）互いに対する前記ノズル及び前記基板の両方、
を移動させることにより得られる、請求項４乃至１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板内部の張力は、前記経路に沿ってもたらされ又は減少され、前記切断は、前記ステップｂ）の前に実行されるように意図されている、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記交流電圧源は、１０Ｖ乃至１０７Ｖの、好適には１００Ｖ乃至１０６の、より好適には１００Ｖ乃至１０５の範囲内の振幅を有する交流電圧と、１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの、好適には１０ｋＨｚ乃至１ＧＨｚの、より好適には１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内の周波数と、を生成することが可能である高電圧高周波数装置である、請求項１乃至１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記高電圧高周波数装置は、テスラ変圧器、フライバック変圧器、高電力高周波発生器、及び半導体に基づく高周波個体チョッパ等の共振変圧器から選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記高電圧高周波数装置は、好適には、例えば、パラジウム、白金又は金等の貴金属のような高融点、低電気抵抗を有する何れかの導電性材料から成る１つ又はそれ以上の電極に接続されている、請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電極は、１乃至３００ｍｍの、好適には２乃至１００ｍｍの、より好適には３乃至５０ｍｍの範囲内の長さと、０．１乃至２０ｍｍの、好適には０．２乃至１０ｍｍの、より好適には０．４乃至４ｍｍの範囲内の平均直径と、を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記電極は、１μｍ乃至５ｍｍの、好適には１０μｍ乃至１ｍｍの、より好適には２０μｍ乃至０．５ｍｍの範囲内の曲率を有する尖端部を有する、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板は、ガラスであって、例えば、強化ガラス、イオン処理ガラス、焼き戻しガラス、溶解ガラス、石英、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、サファイア、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、スピネル、セラミックス、半導体材料であって、例えば、ドープドシリコン及び結晶シリコンを含むシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素及びインジウム燐を含む化合物半導体等の電気絶縁性材料から成る、請求項１乃至２０の何れか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記基板は、一方側又は両側において、付加される、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の導電性材料、又は金属酸化物等の非導電性材料の付加的層を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記電圧及び前記電力は、非誘電率、導電率、熱膨張係数、厚さ等の、前記基板の電気的特性及び物理的特性に従って調整される、請求項１６乃至２２の何れか一項に記載の方法。
【請求項２４】
変圧器駆動回路を有する共振変圧器は交流電圧源として用いられ、前記基板は、前記変圧器駆動回路の周波数が前記基板の寸法及び誘電特性等の前記基板の物理的特性に従って調整されるように、前記閉じた電気回路の一部であり、前記閉じた回路の前記共振周波数に影響する、請求項２乃至２３の何れか一項に記載の方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の前記回路の共振に適合するように設定される固定周波数により駆動される共振変圧器が交流電圧源として用いられる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記基板内部の誘電損失及び前記電気アークの特徴を制御するように、前記共振周波数から外れる周波数で駆動される共振変圧器が交流電圧源として用いられる、請求項１乃至２５の何れか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記ステップｂ）において、前記画定される領域内の基板材料は融解されず、前記画定される領域から取り除かれない又は脱離されない、請求項１乃至２６の何れか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記ステップｂ）において、前記画定される領域内の基板材料は融解され、前記画定される領域から取り除かれる、請求項１乃至２６の何れか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記経路は直線、曲線、角のある線、閉じた線、又はそれらの組み合わせであり、前記経路は、前記基板がどこで切断されるかを画定する、請求項１乃至２８の何れか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記基板の分離は、好適には、前記経路に沿っていて、前記基板に機械的圧縮力又は引っ張り力を適用することにより制御される、請求項１乃至２９の何れか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ステップｂ）の前に、人為的なクラックのような第１の破壊前駆が前記基板に導入され、前記ステップｂ）は、前記第１の破壊前駆において開始される、請求項１乃至３０の何れか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記ステップｂ）の前に、第２の人為的なクラックのような第２の破壊前駆が前記基板に導入され、前記ステップｂ）は、前記分離経路が前記第２の破壊前駆、例えば、第２の人為的なクラックを通って終了するように、実行される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記基板における前記経路に沿った前記画定される領域の移動及び前記基板における前記冷却の移動が、０．０１ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内の速度で起こる、請求項１乃至３２の何れか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記基板の表面上の前記経路に沿った前記画定される領域の前記移動は、前記基板の前記分離の最初の部分と最後の部分で速度を低くされ、前記最初の部分及び前記最後の部分において前記分離の品質が改善される、請求項１乃至３３の何れか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記電力及び／又は前記電圧及び／又は前記周波数は、前記切断の前記最初の部分及び前記最後の部分において前記低くされた速度を補償するように、調整され、例えば、一定の速度／電力比を保つ、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１乃至３５の何れか一項に記載の方法を実行する装置であって：
ａ）１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの範囲内の周波数で１０Ｖ乃至１０７Ｖの範囲内の電圧を印加することが可能である交流電圧源；
ｂ）前記交流電圧源に接続されている第１電極；
ｃ）切断される基板を保持し、前記第１電極に前記基板の一方側を晒す保持手段；
ｄ）任意に、前記基板を冷却するために、前記電極までの固定距離に備えられている冷却手段；
ｅ）存在する場合に、前記冷却手段と共に任意に、及び前記基板と共に、互いに対して、前記電極を移動させる手段；
ｆ）存在する場合に、上記ａ）、ｄ）及びｅ）を制御する制御手段
ｇ）任意に、前記基板の前記反対側に位置付けられている対向電極；並びに
ｈ）任意に、前記基板の反対側に位置付けられている冷却手段
を有する装置。
【請求項３７】
前記交流電圧源は、電力段を駆動する周波数発生器と、前記電力段に接続されているテスラ発生器としての共振変圧器の一次コイルと、前記第１電極に接続されている前記共振変圧器の二次コイルと、前記共振変圧器の前記電力の出力を制御／設定するフィードバック機構と、を有する、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記保持手段により保持される基板及び／又は電極を移動させることが可能である数値制御装置と、監視カメラと、を有する、請求項３６又は３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記制御手段は、前記監視カメラ及び前記数値制御装置により、前記請求項１乃至３５の何れか一項に記載の方法の実行も制御する、請求項３８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱的張力−機械的張力の導入によって基板を切断する方法に関する。本発明はまた、特定の切断方法による基板形状の高精度の製造に関する。本発明はまた、本発明に従った方法を実行する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス等の塑性破壊を受ける材料の高精度な且つ制御される切断が、多くの産業用工程及び物品のために必要である。
【０００３】
従来の切断方法は典型的には、分離のために一部の材料を除去する必要があり、清浄な切断でない隣り合った基板表面及びエッジの汚染に繋がる、即ち、二次構造を示すことにより理想的な切断面から外れた分離、例えば、ソーイング又は従来のレーザ切断のための一部の材料の除去が必要である。上記の標準的な切断工程の一部には、例えば、大きいサイズのガラスの製造において今日用いられているダイヤモンドコーティングが施されたホイール又はドリルにより切断する機械的研削工程がある。そのような技術は、得られるエッジの規則性／高品質性が危うくされ、基板表面に悪影響を与える破片粒子をもたらし、しばしば、付加的な洗浄ステップ及び研磨ステップを必要とする。それらの標準的な切断工程の多くはまた、機械的歪みが加えられるときに、巨視的破壊及び基板破壊についての開始点となり得る切断に沿った微小クラックをもたらし得る。
【０００４】
最近の切断方法は、明確な破壊をもたらすように、液体、気体又はそれらの混合物を用いる冷却系が実質的に後に続く、基板上の経路に沿って加熱するためにレーザビームを用いる。しかしながら、それらの技術には、直接のレーザの露光及び反射されたレーザの露光の両方からひとを守る必要性及び必要な装置の低いコストパフォーマンスという短所がある。更に、レーザ切断は、限定された材料の厚さに対してのみ適切であり、薄過ぎる又は厚過ぎる基板の殆どは今日、標準的な技術を用いて処理することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、基板の一部を除去することなく、材料を切断する方法を提供することであり、本発明の目的は更に、薄い基板及び厚い基板を効果的に処理し、基板の直線的な且つランダムな形状の切断を行うことが可能であることである。本発明の目的はまた、切断工程中にもたらされる何らかの破片材料の堆積を回避することである。更に、本発明の目的は、切断領域において清浄な且つ平坦な表面を得ること、及び切断境界に沿った微小破壊の形成を回避することである。本発明の目的は、コストパフォーマンスの高い材料を切断する方法を提供することである。本発明の目的は、異なる厚さの材料において一定の切断を実行することが容易であり、そのような切断を得ることを可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のすべての目的は、次の方法であって：
ａ）切断される基板を備えるステップ；
ｂ）交流電圧源に接続された１つ又はそれ以上の電極により、前記基板の所定の領域に交流電圧及び電流を、１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの範囲内の周波数で印加し、それにより前記所定の領域を加熱することにより、前記基板に電気エネルギー及び熱エネルギーを適用するステップ；
ｃ）前記所定の領域を冷却するステップ；
を有する方法であり、
ｄ）ステップｂ）の間に、
ｉ）前記基板に対して前記電極を、
ｉｉ）前記電極に対して前記基板を、又は
ｉｉｉ）前記電極及び前記基板の両方を互いに対して、
移動させることにより、前記所定の領域は基板表面上の経路に沿って移動され、前記経路は前記基板のエッジに沿っていないが、前記基板を完全に又は部分的に横断する；
方法により、達成される。
【０００７】
一実施形態においては、基板は、閉電気回路を確立するように、対向電極としての役割を果たす。
【０００８】
一実施形態においては、閉電気回路を確立するように、切断される基板の反対側に位置付けられる。
【０００９】
一実施形態においては、対向電極は接地される。
【００１０】
一実施形態においては、ステップｂ）は、電極と前記所定の領域との間で電気アークとして現れ、好適には、前記電気アークは、基板を切断するために用いられる。
【００１１】
典型的には、電流は、流れるために閉ループを必要とする。本明細書で用いられている用語“電気回路”は、流れる電流のための戻り経路を与える閉ループを有する電気的ネットワークのことをいう。そのような実施形態においては、基板はこのループの一部として機能する。交流（高電圧高周波数）電源から流れる電流は、電極、電極と基板との間で生成される接地及び基板自体を介して、その電源に戻るように流れる。そのような実施形態においては、基板は、故に、対向電極及び戻り経路として機能する。そのような設定は、交流電源の基準をアースとすることにより、更に容易化することが可能である。このことは、基板から電源に繋がる専用の導電経路を含まないことを可能にする。故に、基板は、接地に関連する何れかの部分にまさに位置付けられることが可能である。
【００１２】
特に厚い材料については、１つの電極のみを用いることは、増加する厚さに伴って切断をより困難にする、基板内部の異方性の且つ不均一な加熱にときどき、繋がり得る。基板全体の厚さに亘って電流が等しく流れることを保証するように、一部の実施形態においは、接地した専用の戻り経路を提供する対向電極が用いられる。基板を介して電源に戻って流れる電流は、上記のようにかなり減少される。何らかの理論により制約されることを望まない場合には、切断のための２つの好ましい効果は、（１）電気アークが基板の両側に生成され、両側から外部熱による基板の加熱を可能にする効果、及び（２）基板内部の電界が最大（Ｅ＝（印加電圧）／（基板の厚さ））に達することが可能であるように、促進される。これは、誘電損失による内部加熱を増大させる。
【００１３】
電極の位置合わせは更に、基板を介して、電流及び加熱のそれぞれの経路をある程度制御することを可能にする。
【００１４】
一実施形態においては、基板の加熱は、周波数及び／又は前記交流電圧の振幅及び／又は電流及び／又は電極から基板までの距離を調節することにより制御される。
【００１５】
何れの理論による制約も望まない場合、誘電損失減少により基板内部で浪費される電力は次式のようである。
ｐｉｎ＝εｒε０ｔａｎδωＥ２
これは、切断のためにユーザが制御可能なパラメータを規定し、（１）周波数ωを増加させることにより、加熱を促進し、より速い加熱を可能にし、故に、可能性のあるより速い切断又はより厚い材料の切断を可能にする。それはまた、切断に対して好ましくない誘電パラメータ、例えば、低い誘電正接及び低いεｒを補償する手段を提供する。（２）電圧振幅及び誘電損失を増加させ、それに伴って、切断挙動を向上させる。
【００１６】
電気アークによる外側からの加熱はまた、切断のための役割を果たすために、その強度の変更は切断に影響する。電気アークは、印加される電圧、電流、周波数、電極から基板までの距離に依存する。基板材料に依存して、それらのパラメータは、最適な切断条件を既定するように変更されることが可能である。
【００１７】
一実施形態においては、ステップｂ）を実行するために、前記電極は、前記基板の一方側に又は両側において、前記基板まで、０ｍｍ乃至１００ｍｍの範囲内の距離に位置付けられる。
【００１８】
基板内部の熱分布は、基板までの異なる電極距離を用いることにより制御されることが可能である。電気アークは電極からの距離に依存するため、電気アークによる基板の加熱は両側において異なり、その場合、そのことは、基板内部の鉛直方向の温度分布により影響される。
【００１９】
一実施形態においては、ステップｂ）は、１０Ｖ乃至１０７Ｖの、好適には１００Ｖ乃至１０６の、より好適には１００Ｖ乃至１０５の範囲内の振幅を有する電圧、及び１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの、好適には１０ｋＨｚ乃至１ＧＨｚの、より好適には１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内の周波数を適用することにより実行される。
【００２０】
一実施形態においては、電気アークの特徴は、例えば、１０−５乃至１０３ｂａｒの、好適には１０−３乃至１０ｂａｒの範囲内の圧力で、窒素、アルゴン又は六フッ化硫黄を用いて、電極及び基板の周囲の雰囲気を変えることにより制御される。
【００２１】
周囲の雰囲気の成分及び圧力を変えることにより、電気アークの形状及び温度を、並びに電気アークが当たる領域の形状及び大きさを制御することが可能である。
【００２２】
一実施形態においては、ステップｃ）で、前記規定される領域は、次の方法、即ち、
ｉ）周囲の環境との熱伝導及び／又は対流を受動的に介する、
ｉｉ）能動熱ポンプ、例えば、ペルチェ素子として任意に機能する、熱を効率的に吸収することが可能である素子に基板を取り付ける、
ｉｉｉ）前記規定される領域近傍に、又はその領域に直接に、気体、液体、気体及び液体の混合物、又は気体及び固体の混合物を適用することにより能動的に冷却する、
方法のいずれかに従って冷却される。
【００２３】
何れの理論による制約も望まない場合、本発明は、切断は切断経路に沿った熱勾配によるものであることが前提となる。予め加熱された領域が再び冷却されるときに生じる機械的張力は、クラッキング及び切断のそれぞれに繋がる。その熱勾配は改善されることが可能であり、故に、その予め加熱された領域の冷却を改善することにより、機械的張力によりもたらされるクラックも改善することが可能である。最も簡単な場合、冷却は、予め加熱された領域から基板の残りのバルクへの単純な熱伝導により生じる。しかしながら、より洗練された冷却スキームであって、（１）基板への大きい蓄熱器の取り付けによる受動的冷却による熱除去を促進すること、及び、（２）例えば、熱ポンプを用いて、又は基板に付加される冷却剤を用いて、能動的に冷却すること、が用いられる。それらの冷却支援の適用を局在化させることにより、基板内部の分離領域をより正確に規定することが可能である。
【００２４】
一実施形態においては、前記方法は、
ａ２）ステップｂ）の前の、前記規定される領域を冷却するステップ
を更に有する。
【００２５】
冷却性能（切断速度、切断精度で測定される）を改善するように、予め冷却するステップａ２）においては、２つの主な効果、（１）材料の脆弱性、故に、クラックに対するその脆弱性の傾向が強められること、及び（２）得られる最良の熱勾配が向上されること、が用いられる。更に、何れの理論による制約も望まない場合、これは、切断は通常、もはや起こらないために、基板内部の最大Ｔは通常、Ｔ＜＜Ｔｍｅｌｔｉｎｇにより制約されることによると考えられている。
【００２６】
一実施形態においては、ステップａ２）において、前記規定される領域は、上記の方法ｉ）乃至ｉｉｉ）の何れかに従って冷却される。
【００２７】
一実施形態においては、前記冷却、好適には、前記能動的冷却は、前記規定される領域が移動されるにつれて、基板における同じ経路に沿って移動される。
【００２８】
一実施形態においては、前記能動的冷却は、前記電極に対して一定の距離に位置付けられる１つ又はそれ以上のノズルを介して適用され、前記基板における前記冷却の移動は、ｉ）前記基板に対して前記ノズルを、
ｉｉ）前記ノズルに対して前記基板を、又は
ｉｉｉ）互いに対して前記ノズル及び前記基板の両方を、
移動させることにより得られる。
【００２９】
一実施形態においては、基板内部の張力は、切断がステップｂ）の前に実行されるように意図されている経路に沿って、増加される又は減少される。その経路に沿った張力の増加又は減少はまた、本明細書においてはときどき、“複数経路処理”と呼ばれることがある。
【００３０】
この複数経路処理は、そのように補償することが可能である、既に大きい内部張力を有する基板について特に重要である、切断のための好ましい経路の導入を可能にする。
【００３１】
一実施形態においては、前記交流電圧源は、１０Ｖ乃至１０７Ｖの、好適には１００Ｖ乃至１０６の、より好適には１００Ｖ乃至１０５の範囲内の振幅を有する交流電圧、及び１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの、好適には１０ｋＨｚ乃至１ＧＨｚの、より好適には１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内の周波数を生成することが可能である高電圧−高周波数装置である。
【００３２】
一実施形態においては、前記高電圧−高周波数装置は、テスラ変圧器、フライバック変圧器、高電力高周波発生器、及び半導体に基づく高周波個体チョッパから選択される。
【００３３】
一実施形態においては、前記高電圧−高周波数装置は、高融点、例えば、パラジウム、白金又は金等の貴金属のような低電気抵抗を好適に有する何れかの導電材料から成る１つ又はそれ以上の電極に接続される。
【００３４】
高信頼性の切断性能のためには、電圧印加のために用いられる電極は安定している必要がある。酸化に対する耐性を有する高融点Ｔ材料が好ましい。例としては、Ｐｔ、Ｐｂ等の貴金属がそのような特性を有する。
【００３５】
一実施形態においては、前記電極は、１乃至３００ｍｍの、好適には２乃至１００ｍｍの、より好適には３乃至５０ｍｍの範囲内の長さと、０．１乃至２０ｍｍの、好適には０．２乃至１０ｍｍの、より好適には０．４乃至４ｍｍの平均直径を有する。
【００３６】
リーク電流を低減し、故に、電力損失を低減するように、電極はできるだけ短い必要がある。他方、より良好なハンドリング及び熱い領域からの熱分離のために、より長い電極が提供される。故に、用いられる電力及び周波数にかなり依存する実際の電極の長さ及び厚さは妥協される。
【００３７】
一実施形態においては、前記電極は、１μｍ乃至５ｍｍ、好適には１０μｍ乃至１ｍｍ、より好適には２０μｍ乃至０．５ｍｍの範囲内の曲率を有する尖端部を有する。
【００３８】
何れの理論による制約も望まない場合、本発明者は、先鋭な電極の尖端を有することが電気アークが発生する場所をより良好に規定することを観測している。故に、これは、高信頼性を有する動作のために重要である。
【００３９】
一実施形態においては、前記基板は、ガラスであって、例えば、強化ガラス、イオン処理ガラス、溶解ガラス、石英、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、サファイア、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、スピネル、セラミックス、半導体材料であって、例えば、ドープドシリコン及び結晶シリコンを含むシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素及びインジウム燐を含む化合物半導体等の電気絶縁性材料から成る。
【００４０】
一実施形態においては、基板は、一方側又は両方において、付加される、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の導電性材料、又は金属酸化物等の非導電性材料の付加的層を有する。
【００４１】
一実施形態においては、電圧及び電力が、比誘電率、導電率、熱伝導、厚さ等の基板の電気的特性及び物理的特性に従って調節される。
【００４２】
何れの理論による制約も望まない場合、基板における放熱は、次式で表される。
ｐｎｉ＝εｒε０ｔａｎδωＥ２
温度の上昇はｐｎｉに比例する。即ち、ｄＴ＝（ｐｎｉ／ρｃ）ｄｔである。
【００４３】
任意の切断条件はしばしば、規定される熱侵入ｄＴ／ｄｔが必要である。故に、（１）材料特性（例えば、ε、ｔａｎδ、ρ、ｃ）、（２）速度（ｄｔに反比例する）及び（３）幾何学的パラメータ（例えば、厚さ）に適合するように通常、それに応じて、電圧及び周波数を設定することが必要である。処理中の基板における電圧降下は、切断処理の規定により、変化するように制約されるＴにも依存するため、特定のインピーダンスの電圧源を用いることが必要である。
【００４４】
一実施形態においては、変圧器駆動回路を有する共振変圧器は交流電圧源として用いられ、基板は、変圧器駆動回路の周波数が寸法及び誘電特性等の基板の物理的特性に従って調節されるように、閉電気回路の一部であり、その閉回路の共振周波数に影響する。
【００４５】
典型的には、共振変圧器は、共振周波数で又は略その共振周波数で二次変圧器コイルを駆動させることにより機能する、その二次コイルの２つの端部の間に基板を置くことにより、共振周波数を変化させ、故に、二次コイルを駆動させるために必要な周波数を変化させる。その共振周波数における変化は、基板の誘電特性及び幾何学的特性に依存し、最善の動作のためにドライバの対応する調節を必要とする。
【００４６】
一実施形態においては、共振変圧器は、上記の回路の共振を適合するように設定される固定周波数により駆動される、交流電圧源として用いられる。
【００４７】
共振変圧器を駆動する回路は、その変圧器の固有振動数を得るように設計されることが可能である。このことは、例えば、材料的な又は幾何学的な基板パラメータがたとえ変わろうとも、電源の自動調節を可能にする。
【００４８】
一実施形態においては、共振変圧器は、電気アークの特性及び基板内部の誘電損失を制御するように共振周波数から外れた周波数で駆動される、交流電圧源として用いられる。  電圧源の固定周波数を用いることにより、切断が生じる条件がかなり変わらない場合にも、用いられることが可能である。また、電気アーク挙動を制御すること、並びに周波数選択による基板のフォーカシング及び加熱を制御することも可能である。
【００４９】
一実施形態においては、ステップｂ）において、前記規定される領域における基板材料は融解されず、前記規定される領域から除去又は脱離されない。
【００５０】
一実施形態においては、ステップｂ）において、前記規定される領域における基板材料は融解される、及び／又は規定される領域から除去される。
【００５１】
一実施形態においては、前記経路は直線、曲線、角のある線、閉じた線、又はそれらの組み合わせであり、前記経路は、前記基板がどこで切断されるかを画定する。
【００５２】
一実施形態においては、好適に前記経路に沿った基板の分離は、基板に対する機械的圧縮力又は張力を適用することにより制御される。
【００５３】
何れの理論による制約も望まない場合、本発明者は、基板クラッキング／分離に繋がる規定された張力の導入により切断が起こると考えている。それらの張力の外部から導入される他の張力との重ね合わせは、切断経路のより良好な制御のための手段を提供する。これは、例えば、その切断経路の境界に力を加えて基板を圧する又は引っ張ることにより、行うことができる。
【００５４】
一実施形態においては、ステップｂ）の前に、第１の人為的なクラックのような第１の破壊前駆が基板に導入され、ステップｂ）が、前記第１の破壊前駆において開始される。  一実施形態においては、ステップｂ）の前に、第２の人為的なクラックのような第２の破壊前駆が基板に導入され、ステップｂ）が、分離経路が前記第２の破壊前駆、例えば、第２の人為的なクラックを通って終了するように、実行される。
【００５５】
切断の最終部分のための誘導を提供するように、人為的な破壊前駆が、切断の最終部分に導入されることが可能である。そのような破壊前駆は、例えば、基板自体に比べて堅い鋭利な要素を用いて基板に機械的にクラックを入れて、得られる。
【００５６】
一実施形態においては、基板表面における前記経路に沿った前記規定される領域の移動及び前記基板における前記冷却の移動が、０．０１ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内の速度で行われる。
【００５７】
一実施形態においては、基板表面における前記経路に沿った前記規定される領域の移動は、経路における分離の品質を改善するように、基板の分離の開始部分及び最終部分において低速にされる。
【００５８】
一実施形態においては、電力及び／又は電圧及び／又は周波数は、切断の開始部分及び最終部分における低減された速度を補償するように調節され、例えば、一定の速度／電力比に保たれる。
【００５９】
特に切断における機械的応力は、基板のバルクと基板の周縁領域とでは異なる。切断中のそれらの変化を補償するために、切断電力及び速度を変えることが必要である。その例としては、切断のはじめに電力及び速度を増加させ、切断経路の終了に近づくときに、それら両方のパラメータを増加させることがある。
【００６０】
本発明の目的はまた、本発明に従った方法を実行する装置であって、
ａ）１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの範囲内の周波数で１０Ｖ乃至１０７Ｖの範囲内の電圧を印加することが可能である交流電圧源、
ｂ）前記交流電圧源に接続される第１電極、
ｃ）切断される基板を保持し、前記第１電極に対して前記基板の一方側を向ける保持手段、
ｄ）任意の、基板を冷却するための、前記電極に対して固定距離で備えられる冷却手段、ｅ）互いに、存在する場合に、冷却手段、及び基板と共に任意に、電極を移動させる手段、
ｆ）存在する場合に、ａ）、ｄ）と、ｅ）を制御する制御手段、
ｇ）任意の、基板の反対側に位置付けられた対向電極、
ｈ）任意の、基板の反対側に位置付けられた冷却ノズル、
を有する、装置により達成される。
【００６１】
ａ）乃至ｃ）及びｅ）乃至ｆ）は必須であり、ｄ）、ｇ）及びｈ）は任意であり、独立して、一部の実施形態において存在している。
【００６２】
一実施形態においては、前記交流電圧源は、電力段を駆動する周波数発生器、前記電力段に接続されたテスラ発生器としての共振変圧器の一次コイル、前記第１電極に接続された前記共振変圧器の二次コイル、及び共振変圧器の電力出力を制御／設定するフィードバック機構を有する。
【００６３】
一実施形態においては、本発明に従った装置は、保持手段により保持される基板及び電極を移動させることが可能である数値制御装置と、監視装置と、を更に有する。
【００６４】
一実施形態においては、前記制御手段はまた、前記監視カメラ及び前記数値制御装置により、上記方法の実行を制御する。
【００６５】
典型的には、切断される基板は、前記基板への熱勾配の導入時に分離される。
【００６６】
本発明に従った方法により達成される切断は、基板の表面に対して垂直であることが可能であることに留意する必要がある。しかしながら、他の実施形態においては、切断はまた、例えば、９５°、１００°、１０５°等、９０°以上、又は、８０°、７０°、６０°等、９０°以下のように、９０°でない角度におけるものであることも可能である。基板の側面と基板の上部表面又は下部表面との間に形成されるそれらすべての角度は、本発明に含まれることが可能である。
【００６７】
本明細書で用いられている表現“．．．は前記規定される領域の近傍に適用される”は、前記規定される領域の周囲の領域であって、ステップｂ）において与えられる熱により影響される、領域に、前記流れを適用することを意味している。一実施形態においては、前記領域は、０．００１ｃｍ２乃至１００ｃｍ２、好適には０．１ｃｍ２乃至１０ｃｍ２、より好適には０．１ｃｍ２乃至１ｃｍ２の範囲内の大きさを有する。しかしながら、その表現はまた、規定された領域への前記流れの直接の適用を含むことも意味している。
【００６８】
本明細書で用いている用語“前記領域の近傍”はまた、“熱が影響する領域”を意味し、その表現の同義語として用いられる。
【００６９】
本明細書で用いている用語“テスラ変圧器”及び“テスラ発生器”は、全体を通して置き換え可能な用語して用いられる。
【００７０】
本発明に従った実施形態においては、交流電圧源に接続された電極を用いて、電圧が基板に印加され、前記基板に対して電流がもたらされる。典型的には、電流は基板における画定される点において基板に入り、その点は、本明細書においてはまた、ときどき、基板上の領域を表す“画定される領域”と呼ばれ、前記電流はその画定される領域に入る。一実施形態においては、前記基板上の画定される領域に電圧及び電流を印加するために用いられる電極は、０ｍｍ乃至１００ｍｍの範囲内の基板からの距離に位置付けられる。電極が基板から０ｍｍに位置付けられる場合、これは、電極が前記基板と接していることを意味する。電極が前記基板から０ｍｍより大きい距離に位置付けられる場合、これは、電極が基板に直接、接していないことを意味する。電流が流れるために、電気アークが生成される。当業者は、画定領域で電極から基板への電流の流れを開始するように、電気アークを生成するために必要なパラメータを決定することができる。
【００７１】
典型的には、本発明に従った実施形態においては、基板への電流の適用は、画定領域において局所的な基板の加熱をもたらす。この加熱は通常は、基板の画定領域内での材料の融解が起こらないように、または画定領域から材料が除去されない又は脱離されないように、実行される。基板の局所的な融解は、切断の実行を妨げる点で、殆ど逆効果である。  好適な実施形態においては、ステップｂ）で生じる加熱は、上記の基板に対する電流の適用により、特に、１ＫＨｚ乃至１０ＧＨｚの範囲内の周波数での電流の適用により得られる。従って、上記実施形態においては、誘電損失は、基板の加熱に寄与し、電気アークが持続する効果を高める。
【００７２】
本発明の実施形態に従って、基板上の画定領域は基板に沿って移動される。これは、電圧が印加され、故に、基板に電流が適用され、基板が静止していず、移動されることを意味している、そのような移動は典型的には、（ｉ）基板に対する電極の移動、（ｉｉ）電極に対する基板の移動、又は（ｉｉｉ）互いに対する電極及び基板の両方の移動、の一により得られる。典型的には、相対的な移動が、基板表面上の経路に沿って起こる。その場合、この経路は、基板が切断される形状も決定する。そのような経路は、本発明に従って、基板のエッジの一に沿っていず、基板を完全に又は少なくとも一部において横断する。そのような経路は、直線、曲線、角のある線であることが可能であり、又は閉線であることも可能であり、後者は、基板の一片が基板内部から切り取られる場合である。
【００７３】
本発明に従って、画定領域の材料は、加熱されるが、通常は融解されず、勿論、基板から除去又は脱離されない。生じる何らかの融解は、切断の精度及び／又は品質を低下させる。
【００７４】
本発明に従った実施形態においては、ステップｃ）、即ち、加熱される画定領域の冷却は、入り口領域から遠い熱対流及び／又は熱伝導により受動的に起こる。他の実施形態においては、冷却は殆ど、能動的冷却により起こる。そのような能動的冷却は、空気、窒素、アルゴン等の気体の流れ、ジクロロメタン、クロロホルム等の液体の流れ、並びに、気体及び液体の混合物、エアロゾル、二酸化炭素及びドライアイス等の気体及び固体の混合物の流れを適用することにより得られる。
【００７５】
好適には、冷却はまた、局所的性質を有する、即ち、冷却は、画定領域が移動される経路と同じ基板上の経路に沿って起こる。これは、例えば、互いに関して、固定距離で、冷却ノズル等の冷却手段及び電極を位置付けることにより、並びにそのような固定距離で電極の後を冷却手段がついていくようにすることにより、得られる。しかしながら、本発明者はまた、冷却装置がその経路に沿って電極に先行する実施形態も想定している。この実施形態にいては、画定領域は、先ず冷却され、続いて加熱され、ステップｂ）及びｃ）の順序は有効に逆にされ、画定領域は先ず、冷却され、続いて、電圧及び電流がその画定領域に適用されることにより加熱される。また、冷却ステップが加熱に先行し、更なる冷却ステップがその加熱に後続する、有効な実施形態も存在する。すべてのそれらのシナリオは、本発明者が想定していて、本発明に含まれるものである。
【００７６】
典型的には、電圧及び電流が基板に適用される電極は、基板の一方側に位置付けられる。一部の実施形態においては、基板の反対側に位置付けられる第２の電極、即ち、対向電極が存在することが可能である。そのような第２の電極は、第１の電極についての現在の戻り経路を提供する。
【００７７】
画定領域の移動は、０．０１ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内の速度で起こる。上で概観しているように、そのような移動は、基板に対する電極の相対的な移動又はその逆により、若しくは互いに対する両方の移動により得られる。従って、電極及び基板間の相対的な速度はまた、０．０１ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内にある必要があり、前記移動の経路は、任意の有効な円形プロファイルを含む、０（°）乃至無限（線）の範囲内の、任意の曲率半径を有することが可能である。
【００７８】
典型的には、印加される電圧は１０２Ｖ乃至１０７Ｖの範囲内にあり、１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。このように適用される高周波数は、基板の内側の誘電損失と、基板の画定領域において基板を加熱する電気アークにより通常現れる電流とをもたらす。
【００７９】
何れの理論による制約も望まない場合、本発明者は、基板に入る熱は基板における機械的張力をもたらし、故に、画定領域の経路が制御された破壊又は制御された分離に適すると考える。その効果は、上記のように、付加的な冷却により張力をもたらす温度勾配を改善することにより更に改善されることが可能であり、そのような冷却は、局所的な加熱の前又は後、若しくは両方において、起こることが可能である。
【００８０】
制御される破壊及び分離はまた、適切な引っ張り手段又は保持手段若しくは超音波装置等の適切な手段によりもたらされる機械的応力等の付加的な機械的手段により更にサポートされることが可能である。
【００８１】
本発明に従った実施形態においては、基板に対する電極／冷却手段の相対的な移動が、局所的に又は遠隔的に動作される数値制御装置により行われることが可能である。本発明に従った方法を実行するための全体的な設定は、基板及び／又は電極の移動若しくはそれらの組み合わせの制御のための数値制御装置に接続されたスタンドアロン制御装置、又は適切な入力／出力インタフェースが備えられたパーソナルコンピュータ等の適切なコンピュータシステムを用いて、制御されることが可能である。上で更に概観しているように、冷却手段は好適には、基板との関連で、電極と共に移動される。これは、例えば、典型的には０．１ｍｍ乃至１００ｍｍの範囲内の電極からの固定距離で冷却する手段を維持することにより達成できる。
【００８２】
本発明に従った適切な、有用な高電圧−高周波数装置は、テスラ変圧器、フライバック変圧器、高電力高周波数発生器、及び半導体に基づく高周波数固体チョッパ等である。
【００８３】
本発明は、本発明に従った方法を実行する装置も構想している。そのような装置は、
ａ）１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの範囲内の周波数で１０２Ｖ乃至１０７Ｖの範囲内の電圧を印加することが可能である交流電圧源、
ｂ）前記交流電圧源に接続される第１電極、
ｃ）切断される基板を保持し、前記第１電極に対して前記基板の一方側を向ける保持手段、
ｄ）基板を冷却するための、前記電極に対して固定距離で備えられる任意の冷却手段、
ｅ）互いに、冷却手段、及び基板と共に、電極を移動させる手段、
ｆ）ａ）、ｄ）及びｅ）を制御する制御手段、
ｇ）任意の、基板の反対側に位置付けられた対向電極、
ｈ）任意の、基板の反対側に位置付けられた冷却ノズル、
を有する。
【００８４】
冷却ノズル又は対向電極が基板の“反対側”に位置付けられる場合、これは典型的には、第１の電極が位置付けられる側に関している。
【００８５】
本発明者は、高周波数電圧源により供給される電気エネルギーを用いて、局所的に材料を加熱することにより、熱張力が導入されて、材料の制御された分離に繋がることが可能である。本発明者は、所定の経路に沿ってこの加熱を適用することにより、材料が規定された方法で切断されることが可能であることを更に観測している。
【００８６】
本発明の実施形態においては、基板への電力及び／又は熱パワーの局所的な導入が、切断される領域に隣接して、高周波数高電圧源に接続される電極を設けることにより行われる。規定された切断は、その場合、基板に対して相対的に電極を移動させることにより、故に、電流が基板に入る場所を移動させることにより、導入されることが可能である。この移動は、電極自体を、又は電極に対して基板を、又は両方を移動させることにより得られる。加熱は殆ど、（１）基板内部の誘電損失、（２）電極と基板との間に生成される電気アークからの熱伝達により生じる。非導電性基板を流れる容量性電流のような高周波数の現象のために、基板がアースに直接的に又は間接的に接続される１つの電極のみにより、若しくはアースに（例えば、コンデンサを介して）直接的に又は間接的に接続される他の電極を用いることにより、熱が導入されることが可能である。前記電極は、電流が流れ、故に、基板内の加熱がユーザにより決定された所定の経路を辿るように、位置付けられることが可能である。一実施形態においては、印加される電圧は、１０Ｖ乃至１０７Ｖの、好適には１００Ｖ乃至１０６の、より好適には１００Ｖ乃至１０５の範囲内の振幅を有する。また、一実施形態においては、電圧源は、１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの、好適には１０ｋＨｚ乃至１ＧＨｚの、より好適には１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内の周波数を有する高周波数電圧発生器である。一実施形態においては、印加される電圧は、１ｋＨｚ乃至１０ＧＨｚの、好適には１０ｋＨｚ乃至１ＧＨｚの、より好適には１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。それらのパラメータは、平均電流が１０−９Ａ乃至１０３Ａの、より好適には１０−７Ａ乃至１０２Ａの範囲内にあるように、調整されることが可能である。
【００８７】
そのような高電圧及び高周波数は例えば、テスラ変圧器、又は前記仕様に適合することが可能である任意の他の高周波数−高電圧電圧電源を用いて生成されることが可能である。そのような電圧電源は、出力電圧、周波数、電流、インピーダンスに関して調節可能である、電極と基板との間の作用距離は、加熱点の形状に影響を与え、故に、基板の加熱領域の空間的熱プロファイルを制御することができる。一実施形態においては、電極と基板の表面との間の距離は、０ｍｍ（接触）乃至１０ｃｍの、好適には０ｍｍ乃至１０ｍｍの、より好適には０．０５ｍｍ乃至５ｍｍの範囲内にある。
【００８８】
その表面に対する電極の相対的な速度を変えることにより、熱エネルギー及び電気エネルギーが基板に入ることを、故に、その基板を加熱することを、調節することが可能である。電極と表面が互いに対して移動される速度は典型的には、０．０１ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００００ｍｍ／ｓｅｃの、好適には０．１ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００ｍｍ／ｓｅｃの、より好適には１ｍｍ／ｓｅｃ乃至１０ｍｍ／ｓｅｃの範囲内にある。
【００８９】
本発明に従った方法及び装置においては、本発明に従った電極は任意の形状を採用することが可能であるが、好適には、基板の表面の方を指す点状形状を有する。そのような電極は種々の材料から成ることが可能であり、例えば、白金又はパラジウム等の高融点を有する貴金属が特に良好に機能することが認識されている。
【００９０】
高周波数−高電圧電源として、テスラ変圧器を用いることが可能である。一次コイルは最大１００巻きを、好適には１乃至１０巻きを、より好適には１乃至２巻きを有することが可能であり、それは、５ｍｍ乃至１０００ｍｍの、好適には１０ｍｍ乃至１００ｍｍの、より好適には１０ｍｍ乃至６０ｍｍの範囲内の直径を有する平面形状又は螺旋形状で実現される。そのような巻き数は、ワイヤ／テープの形で又は堆積された層の形で、固体導電性材料により得られる。二次コイルは、０．０１ｍｍ乃至１０ｍｍの、好適には０．０５ｍｍ乃至５ｍｍの、より好適には０．１ｍｍ乃至１ｍｍの範囲内の直径を有する導電性ワイヤにより得られ、１０乃至１０５巻きの、好適には５０乃至１０４巻きの、より好適には６０乃至１０００巻きの範囲内の巻き数を有することが可能である。そのような二次巻き線は、一次巻き線に対して異なるが通常は相対的に同心の位置であって、その上の、その内側の、又はそれに隣接する位置に位置付けられることが可能である。
【００９１】
１つの例示としての用いられる設定は、約２０ｍｍの直径を有する回路基板パターニングを用いて、平面形状に実現される１乃至２巻きの一次コイルを有する、高周波数テスラ変圧器を有する。１００乃至３００巻きの二次巻き線は、０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍｍの範囲内の直径を有する銅製ワイヤにより得られ、それは一次コイルの内側に位置付けられる。電極として、白金及びパラジウムが、０．５ｍｍ乃至２ｍｍの直径を有する先端の尖った棒の形状で用いられる。一次コイルを駆動するために必要なパワーエレクトロニクスは、例えば、ＩＸＹＳ社製のＩＸＤＤ４１４等の低電力アプリケーション（最大５０Ｗ）のモノリシックＭＯＳゲートドライバ、高電力アプリケーションの高周波数高電力ＭＯＳＦＥＴ（例えば、ＩＸＺ  ２２１０Ｎ５０Ｌ、ＤＥ２７５Ｘ２−１０２  Ｎ０６Ａ（最大５００Ｗ））等のための半導体に基づいている。そのシステムは、５Ｖ乃至３０Ｖの一次コイルのための電源電圧により１乃至２０ＭＨｚで動作される。そのようなパラメータを用いて、異なる複数の基板であって、例えば、０．１ｍｍ乃至２ｍｍの範囲内の厚さを有する複数のガラス基板が成功裏に切断されている（図４、５、６ａ及び６ｂを参照されたい）。
【００９２】
熱張力及び後の材料分離の形成は、加熱の前及び／又は加熱の後に規定された時間に且つ規定された大きさを有する加熱領域を冷却する付加的冷却装置を用いて更に制御されることが可能であることも、観測されている。この改善の有効な実施形態には、ガス流（例えば、空気、窒素、アルゴン）、液体（例えば、ジクロロメタン、クロロホルム）、危害及び液体の混合（エアロゾル）又は気体及び固体の混合（例えば、二酸化炭素及びドライアイス）の適用により冷却する、切断される基板の前冷却がある。上記のテスラ変圧器のパラメータのための例として、その付加的な冷却ステップは、例えば、電極に対して１０ｍｍの距離に位置付けられ、基板の表面から１ｍｍの距離に、１ｂａｒの相対圧力で〜１０℃において１ｍｍの噴射空気の直径を有するノズルを用いて、成功裏に実行されている。
【００９３】
厚さ及び熱膨張係数等のガラスの特徴は、切断処理中のガラスの挙動における主な効果を有し、故に、低い熱膨張係数を有するガラス又はより厚いガラスは、伝達するエネルギーの量を増加させるように、より大きい電流及び／又はより低い速度を必要とする切断処理にもたらす。
【００９４】
本発明は、塑性的に破壊する傾向を有する、ガラス（ホウケイ酸ガラス、フロートガラス、ソーダ石灰ガラス及び他の形態であって、例えば、強化ガラス、イオン処理ガラス又はプラズマ処理ガラス、焼き戻しガラス）、石英、溶融石英、サファイア、特殊ガラス材料（強化ガラス、イオン処理ガラス又は焼き戻しガラス）及び層状材料を含む異なる均一材料又は不均一材料に適用できる。また、平坦でない表面又は不規則な表面を有する基板も、本発明の方法に従うことが可能である。しかしながら、上記条件下で結果を改善するように、基板表面に対して規定された距離、例えば、一定距離を有する基板表面に電極が従うように、設定が適応されることが可能である。基板材料の典型的な厚さは、０．０１ｍｍ乃至５ｍｍの、好適には０．１ｍｍ乃至２ｍｍの範囲内で変わる。一実施形態においては、基板は、一方側又は両方において、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の導電性材料又は非導電性材料の付加的層が備えられる。
【００９５】
互いに対する直線的経路、即ち、一次元経路に沿って基板及び電極を移動させて、直線的な切断又は分離がもたらされる。複雑な形状を有する基板が、基板上の要求された形状に従うようにして、電極の位置／移動を制御しながら、本発明を適用して、得られる。試験した構成においては、丸まったエッジを有する矩形及び起伏のある線の切断を含む複雑な形状が容易に得られる（図１を参照されたい）。
【００９６】
正確に切断される基板を得るように、電極と基板との間の相対的な移動が、数値制御電気機械的装置により制御されることが可能である。有効な構成においては、電極は、基板上の位置決め機械により移動され、基板は、固定位置に電極を保ちながら、移動され、そのような２つのオプションの組み合わせがまた、可能である。適切に短い時間で（典型的には、１００ｍｓｅｃ以下の修正介入時間を保って）電気的パラメータ及び機械的パラメータを制御して適合させるように、フィードバックループが実行されることが可能である。このように、電流、電圧及び／又は温度の測定値に基づいて、通常処理を維持するように、電圧発生器のパラメータ、冷却システム、基板−電極間距離及び／又はリアルタイムの速度を調整することが可能である。
【００９７】
そのような設定は、基板の移動及び／又は電極の移動又はそれらの組み合わせの制御のための数値制御装置に接続される適切な入力／出力インタフェース又はスタンドアロン制御装置が備えられたＰＣ等の適切なコンピュータシステムにより制御される及び駆動されることが可能である。
【００９８】
切断処理の開始は重要なイベントであるため、正確な切断の開始位置を決定することによりその処理をより正確なものとするように、種付けクラック（又は、人為的な不規則性）が導入されることが可能である。そのような不規則性は、材料の境界から開始する切断の場合には基板のエッジに、又は基板自体の内部に位置付けられることが可能である。基板内部のそのような種付けクラックは、基板内部の閉じた切断の場合には、即ち、外側の境界を横断しない場合には、重要である。サンプル内に位置される複数の不規則性は、複雑な分離経路を予め規定するために有用である。
【００９９】
更に、例示としての実施形態として与えられている添付図が参照される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施形態に従った材料（５）の表面の方を指す電極（１）の例示としての実施形態を示す図である。
【図２】本発明の装置の電気部品についての有効な実施形態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に従った本発明の装置の自動化のための有効な構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に従ったＤ２６３Ｔガラス（厚さ：０．７ｍｍ）から成る光学顕微鏡のスライドを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に従った切断処理中にガラスサンプルと電極との間に電気アークが形成されることを示す図である。
【図６ａ】本発明の実施形態に従った強化ガラスを示す図である。
【図６ｂ】本発明の実施形態に従った強化ガラスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０１】
図１は、材料（５）の表面の方を指す電極（１）の例示としての実施形態を示している。そのような電極（１）は、接地されることが可能である又は可能でないジェネレータ（６）に接続されている。ジェネレータ（６）による電圧の印加／発生時に、電気アーク（２）が材料の表面と電極との間に形成される。気体、液体又はエアロゾルの形態であることが可能である冷却媒体を吹き付ける冷却システム（３）が位置付けられている。電極（冷却ノズルが後に続く）及び材料の表面は、電極に対して切断される表面を晒すように、得られた切断の方向（４）に互いに関して移動される。任意の対向電極（７）は、切断される基板の反対側に継がれる。破線は、切断されることが予測される領域を示している。  図２は、本発明の装置の電気部品についての有効な実施形態を示し、高周波発生器（８）はテスラ発生器の一次コイル（１０）に接続されている電力段（９）を駆動する。二次コイル（１１）は、接地された対向電極（７）を伴って有効に、基板に近接して位置付けられる電極（１）に接続される。任意のフィードバック（１２）が、ジェネレータにより生成される周波数を調整する。
【０１０２】
図３は、基板（５）と、電圧電源に接続された電極（１）と、電極（１３）又は基板（１４）を移動させる数値制御装置と、可視光、赤外光又は紫外光領域で動作する監視／フィードバックカメラと、制御装置と、を有する本発明の装置の自動化のための有効な構成を示している。
【０１０３】
図４は、Ｄ２６３Ｔガラス（厚さ：０．７ｍｍ）から成る光学顕微鏡のスライドを示し、また、２．５Ａ、３．８５ｍｍ／ｓｅｃ、１ｂａｒの冷たい空気、５００μｍのサンプル−基板間距離である。
【０１０４】
図５は、切断処理中にガラスサンプルと電極との間に電気アークが形成されることを示している。冷たい空気を吹き付けるノズルは、温度プロファイルを制御し、ランダムなクラックが発生することを回避するように、電極の１ｃｍ後方にある。
【０１０５】
図６ａ及び６ｂは強化ガラス（厚さ：０．７ｍｍ）を示し、また、２．５Ａ、３．８５ｍｍ／ｓｅｃ、１ｂａｒの冷たい空気、５００μｍのサンプル−基板間距離である。
【０１０６】
更に、例示するように与えられているが、本発明を限定するものではない次の実施例を参照することができる。
【０１０７】
実施例１
波打った形状にＤ２６３Ｔガラスの光学顕微鏡スライドを切断するように、電極及び空気ノズルが後を辿る経路が符号後を用いてプログラムされる。コンピュータと数値制御電気機械的装置との間のインタフェースが、電極及び空気ノズルが後を継ぐ必要がある経路を伝達するように用いられる。
【０１０８】
光学顕微鏡スライドガラスの厚さは０．７ｍｍであり、切断を得るために適用されるパラメータは、電極及び空気ノズルの速度３．８５ｍｍ／ｓｅｃを伴う電流２．５Ａ、ノズルから出る冷たい空気の圧力１ｂａｒ及び電極とガラスサンプルとの間の距離０．５ｍｍである。結果として得られる切断については、図４から理解できる。
【０１０９】
実施例２
強化ガラスを切断するように、電極及び空気ノズルにより継がれる経路は、符号後を用いてプログラムされる。コンピュータと数値制御電気機械的装置との間のインタフェースが、電極及び空気ノズルが辿る必要がある経路を伝送するように用いられる。
【０１１０】
強化ガラスの厚さは０．７ｍｍであり、切断を得るために適用されるパラメータは、電極及び空気ノズルの速度３．８５ｍｍ／ｓｅｃを伴う電流２．５Ａ、ノズルから出る冷たい空気の圧力１ｂａｒ及び電極とガラスサンプルとの間の距離０．５ｍｍである。結果として得られる切断については、図６ａ及び６ｂから理解できる。
【０１１１】
本明細書、特許請求の範囲及び図において開示している本発明の複数の特徴は、別個に及び何れかの組み合わせで、種々の形態に本発明を実現するために重要である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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