(57)【要約】【課題】正確な切断加工を容易に行えるようにする。【解決手段】材料表面の切断予定線Ｋに沿って亀裂が形成された材料１０を切断するための切断加工装置１であって、材料１０の各材料部分１０Ａ，１０Ｂを吸着保持しつつ載置するテーブル２，３と、テーブル２，３をそれぞれ軸線１２Ａ，１６Ａの回りに回転させることにより、切断予定線Ｋを境に各材料部分１０Ａ，１０Ｂを屈曲させるための駆動モータ１２，１６と、サーボモータ８，９の駆動によりピン４０，５０の回りに回動可能に設けられ、各材料部分１０Ａ，１０Ｂを切断予定線Ｋ上の加工始点Ｓから加工終点Ｅに向かって徐々に離反させるための移動ベース４，５とを設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を前記切断予定線に沿って切断するための切断加工方法であって、
前記切断予定線を挟んで左右に配置される第１および第２の材料部分を、前記亀裂が形成された面を上向きにした状態で前記切断予定線を境に逆Ｖ字状に屈曲させると同時に、前記第１および第２の材料部分を前記切断予定線上の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させることにより、前記切断予定線に沿って材料を徐々に分断するようにした、
ことを特徴とする脆性材料の切断加工方法。
【請求項２】
材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を前記切断予定線に沿って切断するための切断加工方法であって、
前記切断予定線を挟んで左右に配置される第１および第２の材料部分を、前記亀裂が形成された面を下向きにした状態で前記切断予定線を境にＶ字状に屈曲させると同時に、前記第１および第２の材料部分を前記切断予定線上の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させることにより、前記切断予定線に沿って材料を徐々に分断するようにした、
ことを特徴とする脆性材料の切断加工方法。
【請求項３】
材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を前記切断予定線に沿って切断するための切断加工装置であって、
前記切断予定線を挟んで一方の側における第１の材料部分を固着しつつ載置する第１のテーブルと、
前記第１のテーブルに並設され、前記第１のテーブルの第１の端面と対向する第２の端面を有するとともに、前記切断予定線を挟んで他方の側における第２の材料部分を固着しつつ載置する第２のテーブルと、
前記第１のテーブルの前記第１の端面に沿って配設される第１の軸線の回りに、前記第１のテーブルを第１の回転方向に回転させることにより、前記第１の材料部分を前記切断予定線を境に屈曲させるための第１の回転駆動軸と、
前記第２のテーブルの第２の端面に沿って配設される第２の軸線の回りに、前記第２のテーブルを前記第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転させることにより、前記第２の材料部分を前記切断予定線を境に屈曲させるための第２の回転駆動軸と、
前記第１および第２の回転駆動軸により前記第１および第２の材料部分を屈曲させる際に、前記第１および第２の軸線を材料の前記切断予定線上の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構と、
を備えた切断加工装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１および第２の軸線がそれぞれ前記第１および第２の端面と平行に配置されておらず、前記第１および第２の軸線の間隔が、材料の前記加工始点から前記加工終点に向かうにしたがい徐々に小さくなっている、
ことを特徴とする切断加工装置。
【請求項５】
材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を前記切断予定線に沿って切断するための切断加工装置であって、
前記切断予定線を挟んで一方の側における第１の材料部分を固着しつつ載置する第１のテーブルと、
前記第１のテーブルに並設され、前記第１のテーブルの第１の端面と対向する第２の端面を有するとともに、前記切断予定線を挟んで他方の側における第２の材料部分を固着しつつ載置する第２のテーブルと、
前記第１のテーブルの前記第１の端面に沿って配設される第１の軸線の回りに、前記第１のテーブルを第１の回転方向に回転させることにより、前記第１の材料部分を前記切断予定線を境に屈曲させるための第１の駆動モータと、
前記第２のテーブルの第２の端面に沿って配設される第２の軸線の回りに、前記第２のテーブルを前記第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転させることにより、前記第２の材料部分を前記切断予定線を境に屈曲させるための第２の駆動モータと、
前記第１の駆動モータが設置されるとともに、前記第１のテーブルの下方に所定の間隔を隔てて配置された移動可能な第１の移動ベースと、
前記第２の駆動モータが設置されるとともに、前記第２のテーブルの下方に間隙を隔てて配置された移動可能な第２の移動ベースと、
前記第１および第２の駆動モータにより前記第１および第２の材料部分を屈曲させる際に、前記第１および第２の移動ベースを材料の前記加工始点から前記加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構と、
を備えた切断加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスなどの脆性材料の切断加工方法および切断加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
ガラス、セラミック、半導体ウエハーなどの脆性材料を切断する従来の加工方法としては、材料表面の切断予定線に沿ってダイヤモンドまたは超硬カッターで傷を付け、その後、ブレーカーと呼ばれる装置で材料を分断する方法がとられている。このブレーカーによる切断においては、傷のある表面を下にして材料を弾性板上に置き、この状態から、材料裏面にハンマーで衝撃荷重を作用させ、またはヘッダーで材料裏面に押付荷重を作用させて、傷から発生する亀裂を切断予定線に沿って成長させることにより、材料を切断するようにしている。
【０００３】
しかしながら、ハンマーによる切断では、単なる衝撃で亀裂が切断予定線に沿って進展するとは限らず、正確な切断加工を行えない場合がある。また、材料の切断時の衝撃により無数のガラス粉が発生して、これらのガラス粉が材料表面に付着するという欠点がある。一方、ヘッダーによる切断では、とくに板厚の厚い材料や高剛性の材料の場合に、切断予定線の全長にわたって一度に均一な力を作用させるのは容易でない。
【０００４】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、正確な切断加工を容易に行えるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る切断加工方法および切断加工装置は、材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を切断予定線に沿って切断するための切断加工方法および切断加工装置である。
【０００６】
請求項１の発明に係る切断加工方法においては、切断予定線を挟んで左右に配置された第１および第２の材料部分を、亀裂が形成された面を上向きにした状態で切断予定線を境に逆Ｖ字状に屈曲させると同時に、第１および第２の材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【０００７】
また、請求項２の発明に係る切断加工方法においては、切断予定線を挟んで左右に配置された第１および第２の材料部分を、亀裂が形成された面を下向きにした状態で切断予定線を境にＶ字状に屈曲させると同時に、第１および第２の材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【０００８】
このように、請求項１および２の発明では、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第１および第２の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するようになっているので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。
【０００９】
また、材料の屈曲の際に第１および第２の材料部分が徐々に離反することにより、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できるので、切断時に無数の材料粉が発生するのを防止できる。さらに、亀裂が形成された面に材料の曲げによる引張応力が作用するように材料が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【００１０】
請求項３の発明に係る切断加工装置は、材料の切断予定線を挟んで左右に配置される第１および第２の材料部分をそれぞれ固着しつつ載置する第１および第２のテーブルと、第１および第２のテーブルを互いに逆方向の第１および第２の回転方向にそれぞれ回転させる第１および第２の回転駆動軸と、第１および第２のテーブルの第１および第２の軸線を材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構とを備えている。
【００１１】
請求項３の発明においては、第１および第２の材料部分をそれぞれ第１および第２のテーブルに載置して固着した状態から、第１および第２の回転駆動軸により各テーブルをそれぞれ第１および第２の軸線の回りに回転させ、各材料部分を切断予定線を境に屈曲させる。また、このとき、各材料部分の屈曲と並行して、移動機構により、各テーブルの第１および第２の軸線を材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【００１２】
この場合には、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第１および第２の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。また、この場合には、材料の屈曲の際に第１および第２の材料部分が徐々に離反するので、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できる。
【００１３】
請求項４の発明では、第１および第２の軸線がそれぞれ第１および第２の端面に平行に配置されておらず、第１および第２の軸線の間隔が、材料の加工始点から加工終点に向かうにしたがい徐々に小さくなっている。この場合、各テーブルの回転時には、各テーブルの各端面において加工始点に近い側の部分の上下動量が大きくなるので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断をより小さな力で容易に行えるようになる。
【００１４】
請求項５の発明に係る切断加工装置は、材料の切断予定線を挟んで左右に配置される第１および第２の材料部分をそれぞれ固着しつつ載置する第１および第２のテーブルと、第１および第２のテーブルを互いに逆方向の第１および第２の回転方向にそれぞれ回転させる第１および第２の駆動モータと、第１および第２の駆動モータがそれぞれ設置される第１および第２の移動ベースと、第１および第２の移動ベースを材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構とを備えている。
【００１５】
請求項５の発明においては、第１および第２の材料部分をそれぞれ第１および第２のテーブルに載置して固着した状態から、第１および第２の駆動モータにより各テーブルをそれぞれ第１および第２の軸線の回りに回転させ、各材料部分を切断予定線を境に屈曲させる。また、このとき、各材料部分の屈曲と並行して、移動機構により、第１および第２の移動ベースを材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【００１６】
この場合には、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第１および第２の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。また、この場合には、材料の屈曲の際に第１および第２の材料部分が徐々に離反するので、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図６は本発明の一実施態様による切断加工装置を説明するための図であって、図１は切断加工装置の全体斜視図、図２はその平面図、図３は図１の一部断面側面図、図４および図５は材料の切断加工の一例を示す正面概略図、図６は切断加工途中における材料の切断面の側面断面部分図である。
【００１８】
図１および図２に示すように、この切断加工装置１は、切断加工すべき脆性材料１０の切断予定線Ｋを挟んで一方の側における第１の材料部分１０Ａを載置するための第１のテーブル２と、第１のテーブル２の側方に所定の間隔を隔てて並設され、材料１０の切断予定線Ｋを挟んで他方の側における第２の材料部分１０Ｂを載置するための第２のテーブル３とを有している。材料１０の切断予定線Ｋは、各テーブル２，３において相対する第１および第２の端面２ａ，３ａ間に配設されており、切断予定線Ｋに沿って、材料１０の表面には亀裂が形成されている。この亀裂としては、ダイヤモンドや超硬カッター、ウォータジェットにより形成された傷か、またはレーザビームにより穿孔された孔などが用いられる。
【００１９】
各テーブル２，３上には、図示していないが、各材料部分１０Ａ，１０Ｂを吸着保持するための複数の孔が形成されており、各孔は真空ポンプによって真空引きされるようになっている。なお、各材料部分を各テーブル上に吸着保持させるための機構としては、静電気や粘着力を利用するようにしてもよい。
【００２０】
各テーブル２，３の下方には、所定の間隔を隔てて第１および第２の移動ベース４，５がそれぞれ配置されており、移動ベース４，５の下方には、移動ベース４，５が載置される固定ベース６が設けられている。
【００２１】
第１の移動ベース４の一端には、第１の移動ベース４を上下方向に挿通して固定ベース６内に延びるピン４０が設けられており、第１の移動ベース４は、ピン４０の回りに回動自在になっている。同様に、第２の移動ベース５の一端には、第２の移動ベース５を上下方向に挿通して固定ベース６内に延びるピン５０が設けられており、第２の移動ベース５は、ピン５０の回りに回動自在になっている。
【００２２】
固定ベース６の一端面には、移動ベース４，５にそれぞれ対応してサーボモータ８，９が設けられている。サーボモータ８，９の各出力軸はそれぞれ送りねじ８ａ，９ａになっており、送りねじ８ａ，９ａの各先端は、各移動ベース４，５の他端の当接部４１，５１に設けられたナットにそれぞれ螺合している。
【００２３】
この構成により、サーボモータ８，９の駆動によって送りねじ８ａ，９ａが回転すると、移動ベース４，５がそれぞれピン４０，５０の回りに回動し、これにより、移動ベース４，５が互いに接近して各対向面２ａ，３ａが平行に配置される接近位置（図１および図２参照）と、各移動ベース４，５が離反して各対向面２ａ，３ａ間の間隔が材料１０の切断予定線Ｋ上の加工終点Ｅ側から加工始点Ｓ側にかけて徐々に広くなる離反位置（図示せず）とをとり得るようになっている。
【００２４】
第１の移動ベース４上には、第１のテーブル２を回転させるための第１の駆動モータ１２がモータフランジ１３を介して固定されている。駆動モータ１２の出力軸（第１の回転駆動軸）１２ａの先端には切欠き（図示せず）が形成されており、該切欠きは第１のテーブル２の一端に設けられたブラケット部２１の穴に係合され固定されている。
【００２５】
出力軸１２ａの延長線（第１の軸線）１２Ａ上において、第１のテーブル２の他端側には軸１４が配設されている。軸１４の一端は、第１の移動ベース４上に固定されたフランジ１５に固定されており、先端は、第１のテーブル２上に設けられたブラケット部２２の穴に回転自在に支持されている。また、第１の軸線１２Ａは、第１のテーブル２の端面２ａと平行に延びている。
【００２６】
同様に、第２の移動ベース５上には、第２のテーブル３を回転させるための第２の駆動モータ１６がモータフランジ１７を介して固定されている。駆動モータ１６の出力軸（第２の回転駆動軸）１６ａの先端には切欠き（図示せず）が形成されており、該切欠きは第２のテーブル３の一端に設けられたブラケット部３１の穴に係合され固定されている。
【００２７】
出力軸１６ａの延長線（第２の軸線）１６Ａ上において、第２のテーブル３の他端側には軸１８が配設されている。軸１８の一端は、第２の移動ベース５上に固定されたフランジ１９に固定されており、先端は、第２のテーブル３上に設けられたブラケット部３２の穴に回転自在に支持されている。また、第２の軸線１６Ａは、第２のテーブル３の端面３ａと平行に延びている。
【００２８】
次に、切断加工装置１による加工動作について説明する。
まず、切断加工すべき材料１０を第１および第２のテーブル２，３上に載置する（図１および図２参照）。このとき、材料１０の上面には、切断予定線Ｋに沿って延びる亀裂１０ｃが形成されている（図４参照）。また、テーブル２，３上の多数の孔から真空引きされており、これにより、材料１０の第１および第２の材料部分１０Ａ，１０Ｂは、それぞれテーブル２，３上に吸着保持されている。
【００２９】
次に、第１および第２の駆動モータ１２，１６を駆動して、各出力軸１２ａ，１６ａを互いに逆方向に回転させることにより、各出力軸１２ａ，１６ａに駆動連結された各テーブル２，３を第１および第２の軸線１２Ａ，１６Ａの回りにそれぞれ回転させ、材料１０の各材料部分１０Ａ，１０Ｂを切断予定線Ｋを境に偏平な逆Ｖ字状に屈曲させる（図５参照）。
【００３０】
また、このとき、駆動モータ１２，１６の駆動と並行して、サーボモータ８，９を駆動し、送りねじ８ａ，９ａの回転により、移動ベース４，５をそれぞれピン４０，５０の回りに回動させる。すると、移動ベース４，５とともに各テーブル２，３も回動し、これにより、材料１０が切断予定線Ｋ上の加工始点Ｓから加工終点Ｅに向かって徐々に離反する。その結果、材料１０が切断予定線Ｋに沿って徐々に分断される。
【００３１】
この場合には、切断予定線Ｋを境に材料１０を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料１０の亀裂を切断予定線Ｋに沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。
【００３２】
しかも、この場合には、材料１０の屈曲の際に、第１および第２の材料部分１０Ａ，１０Ｂが加工始点Ｓから加工終点Ｅに向かって徐々に離反するので、図６に示すように、材料１０の亀裂形成面側つまり上面側が下面側よりも先に亀裂が進展し、その結果、材料１０の切断面は、材料１０の下面から上面に向かって斜め上方に延びるように形成される。なお、図６中、一点鎖線▲１▼は、切断加工中のある時刻ｔにおける切断面を示し、実線▲２▼は、時刻ｔから時間Δｔ経過後の切断面を示している。
【００３３】
このようにして、材料１０内の亀裂を開く力を亀裂の先端部分に集中させることができ、これにより、材料１０の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。
【００３４】
また、材料１０の屈曲の際に各材料部分１０Ａ，１０Ｂが徐々に離反するので、切断された各材料部分１０Ａ，１０Ｂの端面が互いに干渉するのを防止できる。さらに、亀裂１０ｃが形成された面に材料１０の曲げによる引張応力が作用するように材料１０が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【００３５】
なお、前記実施態様では、材料１０に形成した亀裂１０ｃを上向きにした状態で材料１０を各テーブル２，３上に載置して、各材料部分１０Ａ，１０Ｂを逆Ｖ字状に屈曲させた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。
【００３６】
図７および図８に示すように、材料１０に形成した亀裂１０ｃを下向きにした状態で材料１０を各テーブル２，３上に載置して、各材料部分１０Ａ，１０ＢをＶ字状に屈曲させるようにしてもよい。この場合においても、亀裂１０ｃが形成された面に材料１０の曲げによる引張応力が作用するように材料１０が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【００３７】
また、前記実施態様では、第１の軸線１２Ａがテーブル２の端面２ａに平行に配置され、第２の軸線１６Ａがテーブル３の端面３ａに平行に配設された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。
【００３８】
図９に示すように、第１および第２の軸線１２Ａ，１６Ａがテーブル２，３の各端面２ａ，３ａに平行に配置されずに、各軸線１２Ａ，１６Ａの間隔が、材料１０の加工始点Ｓから加工終点Ｅに向かうにしたがい徐々に小さくなるようにしてもよい。この場合、各テーブル２，３の回転時には、各テーブル２，３の各端面２ａ，３ａにおいて加工始点Ｓに近い側の部分の上下動量が大きくなるので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断をより小さな力で容易に行えるようになる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる効果がある。しかも、材料の屈曲の際には、各材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるようにしたので、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになり、その結果、切断加工の精度を向上でき、正確な切断加工を容易に行えるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様による切断加工装置の全体斜視図である。
【図２】切断加工装置（図１）の平面図である。
【図３】切断加工装置（図１）の一部断面側面図である。
【図４】材料の切断加工の一例を示す正面概略図である。
【図５】材料の切断加工の一例を示す正面概略図である。
【図６】切断加工途中における材料の切断面を説明するための側面断面部分図である。
【図７】材料の切断加工の他の例を示す正面概略図である。
【図８】材料の切断加工の他の例を示す正面概略図である。
【図９】本発明の他の実施態様による切断加工装置の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１：  切断加工装置
２：  第１のテーブル
２ａ：  第１の端面
３：  第２のテーブル
３ａ：  第２の端面
４：  第１の移動ベース
５：  第２の移動ベース
６：  固定ベース
８，９：  サーボモータ
１０：  材料
１０Ａ：  第１の材料部分
１０Ｂ：  第２の材料部分
１０ｃ：  亀裂
１２：  第１の駆動モータ
１２Ａ：  第１の軸線
１６：  第２の駆動モータ
１６Ａ：  第２の軸線
Ｋ：  切断予定線
Ｓ：  加工始点
Ｅ：  加工終点
【図１】
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【図２】
2004223797.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004223797.tif 000007
【図６】
2004223797.tif 000008
【図７】
2004223797.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004223797.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月30日(2003.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004223797.tif 000012
【図２】
2004223797.tif 000013
【図３】
2004223797.tif 000014
【図４】
2004223797.tif 000015
【図５】
2004223797.tif 000016
【図６】
2004223797.tif 000017
【図７】
2004223797.tif 000018
【図８】
2004223797.tif 000019
【図９】
2004223797.tif 000020