【手続補正書】
【提出日】平成22年8月27日(2010.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
少なくとも切り欠き若しくは初期亀裂が形成された脆性材料基板を割断する方法であって、前記切り欠き若しくは初期亀裂を始端とし、他端を終端とする割断予定線の近傍を自由支持状態に近い状態で脆性材料基板を加工テーブルに載置した後、亀裂成長手段と亀裂成長抑制手段から構成され、かつ亀裂成長抑制手段を亀裂成長手段より前方に配置した割断制御装置を前記脆性材料基板と非接触状態を保持しつつ、前記脆性材料基板の切り欠き若しくは初期亀裂から割断予定線に沿って移動させることを特徴とする脆性材料基板の割断方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】脆性材料基板の割断装置および割断方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス、セラミックス、半導体ウエハなどの脆性材料基板、さらには液晶表示パネル用基板などの貼り合わせ基板の割断装置およびこれらの割断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、上記したような脆性材料基板からなるマザー基板を割断（分断）して、マザー基板から複数の単位基板を製造する場合は、マザー基板となる脆性材料基板（以下、特に断らない限り、単に「ワーク」という。）をスクライブ装置の加工テーブルに位置決め固定し、先ずスクライブラインを形成した後、割断（分断）している。そして、スクライブラインを形成する手段としては、特許文献１にあるようなカッターホイールを用いる加工装置や、特許文献２にあるようなレーザを用いる加工装置が知られている。一方、分断（ブレイク）する手段としては、特許文献３や特許文献４にあるようなブレイクバーを用いる装置や、特許文献５や特許文献６にある加圧エアーを用いる装置が知られている。
【特許文献１】特開平９−１８８５３４号公報
【特許文献２】特表平８−５０９９４７号公報
【特許文献３】特開平６−２７９０４２号公報
【特許文献４】特開昭６３−１６６７３４号公報
【特許文献５】特開２００１−３４７４９７号公報
【特許文献６】特開２００４−２１４２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記各特許文献に開示されている技術を用いても、スクライブラインの真直性、分断後の断面品質、生産効率等の面で優れたワークの割断手段が見出されていないのが現状である。
その主たる原因は、脆性材料の属性に依拠するものと考えられる。即ち、例えば、カッターホイールでガラス基板をスクライブする場合、亀裂は板厚の２倍乃至５倍程度の長さに亘って直線的に高速で進展し（先走り現象若しくは不安定破壊）、停止する。これは脆性材料の属性の一つである亀裂（割断）が進展し始める際のイニシエーション（initiation）のエネルギーが大きいためと考えられる。例えば円形に割断したい場合でも、実際の割断加工は、スクライブラインが屈曲し易く、滑らかな曲線状の割断を行うことが困難である。脆性材料から形成された板体の割断加工において特に必要なことは、技術的には形状の複雑ないわゆる曲線上の割断が可能なこと、並びに割断時に割断断面およびその近傍にチッピングや微細な損傷割れが伴わないことの二点に集約されると言っても過言ではない。特にチッピングや微細割れは製品の強度を著しく低下させるため、製品強度を保持するためには、加工面の状態を良好に（傷が無く、且つ、滑らかに）保つ必要があるといえる。
【０００４】
これらの現象を具体的に見ていくことにする。先ず、ワークと加工テーブルとの関係であるが、通常、ワークを加工テーブルに位置決め固定した状態で加工を行っている。分断（ブレイク）を例にとると、次のような不具合が発生する。図１７（ａ）に基づいて説明すると、先ず、摩擦抵抗との関係である。ここでは説明の便宜上、ワークの下面を２点Ａ，Ｂ（正確には２本のライン）で支持するとともに、上面の１点（１本のライン）から荷重Ｐを負荷する３点曲げの例で説明を行う。即ち、ワークに荷重（Ｐ）をかけると、ワークの周長が伸びるので、支点（Ａ，Ｂ）とワークの間に摩擦抵抗[＝１／２×Ｐ×μ×ｂ（μ：摩擦係数、ｂ：幅）]が作用するので、それに打ち勝つために十分な大きさの荷重Ｐを用いることが必要である。また、分断（ブレイク）の際、ワークの傷付きを防止するために、加工テーブルとワークの間にマットのような弾性体７０を敷いた場合（後述する図１８参照）、弾性体の剪断変形抵抗がワークに作用し、荷重（Ｐ）が大きくなる。
【０００５】
一方、ワークを加工テーブルから浮上させるなどして固定しなければ（以下、「自由支持状態」若しくは「自由支持状態に近い状態」という）、気体と固体（ワーク）の摩擦係数（μ）は、０に近いので、荷重（Ｐ）はその分だけ小さくてよいことが知られてはいるが、現時点ではこのような、ワークを自由支持状態若しくは自由支持状態に近い状態で保持し、ワークを割断する方法は、実際の生産ラインには採用されていない。なお、図１７（ｂ）は亀裂を斜めに形成し、ワークに抜き勾配を付ける場合であるが、ワークに起こる現象は、図１７（ａ）の場合と同じである。
【０００６】
さらに、加工テーブルにワークを位置決め固定し、分断（ブレイク）するのであるが、スクライブ工程で形成されているスクライブラインの反対側を押圧手段（例えば、ブレイクバー）でどれだけ正確に位置決めして押圧できるか、すなわち、スクライブラインの左右で均等な荷重がかかるように配慮することが重要で、ブレイク装置における加工テーブルの平坦度、また、ブレイクバーの真直度の点で、ワークのサイズが大きくなってきた場合には、スクライブラインが形成された面とは反対側面におけるスクライブラインの形成位置に対向する位置に、正確にブレイクバーを当接させることが困難となり、その結果、分断後の断面品質の問題が発生する。
より具体的には、押圧箇所とスクライブラインが形成された箇所とが微妙にずれる可能性があり、ワークの表面から垂直クラックが進展する段階での垂直クラックの垂直方向の真直度の点でズレが起こる可能性がある。また、たとえスクライブラインの全長に亘って正確にその反対側から押圧手段でブレイク圧（分断圧）が加えられたとしても、スクライブラインの左右で機械的（物理的）な拘束点が存在する為に、左右で微妙に荷重変化にアンバランスが生じ、その結果、左右の荷重の釣り合った新たな箇所を起点として垂直クラックが進展していく関係で真直度の優れた垂直クラックの形成が不可能な状況となる。
【０００７】
さらに、図１８に示すように加工テーブルとワークの間にマットのような弾性体７０を敷いた場合は、ワークが２片に割断された後についても、ワークは、弾性体に密着状態で加工テーブルに吸着固定されたままであり、かつ、弾性体との摩擦係数も大きいために、ワークは分断後も側方にずれることはない。その為ブレイクバーが上方に移動後、弾性体が元の状態に復する際等にガラス片の端面相互が擦り合ったりして、その箇所でカレットが生じやすくなる不具合が生じる。
【０００８】
また、前述のとおりワークを割断するには、通常、スクライブとブレイク（分断）の二工程が少なくとも必要であり、それに伴う各種装置、機器等が必要になり、諸種の面で不都合、不利益が伴うことは必定である。
【０００９】
そこで、本発明者は、脆性材料基板を割断するにあたり、脆性材料の属性を真摯に今一度見直した結果、例えば、非特許文献１において、スクライブラインの左右で均等な力を加えて分断することが重要であると記載されているように、もしもワークを自由支持状態若しくは自由支持状態に近い状態で加工テーブルに載置すれば、ワークに予めスクライブラインを形成しておかなくても、ワークの割断予定線の始端に切り欠き若しくは初期亀裂を形成しておき、ワークの割断予定線の両側に均等な力をかけると同時に亀裂の先走り現象を抑制する手段を配設しておけば、これまでにないような少ない力で割断が可能になり、真直性、分断後の断面品質が優れたワークを得ることが出来ることに鑑み本発明を完成するに至った。
【非特許文献１】「ガラス施工法（上巻）」６０乃至６１頁（編者：全国板硝子商工協同組合連合会職業訓練法事業委員会、発行者：財団法人職業訓練教材研究会、平成５年２月１０日５版発行）
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する為に本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明は、少なくとも切り欠き若しくは初期亀裂が形成された脆性材料基板の割断装置であって、前記切り欠き若しくは初期亀裂を始端とし、他端を終端とする割断予定線の近傍が自由支持状態に近い状態になるように前記脆性材料基板を加工テーブルに載置するとともに、亀裂成長手段と亀裂成長抑制手段から構成され、かつ亀裂成長抑制手段を亀裂成長手段より前方に配置した割断制御装置を前期脆性材料基板と非接触状態に近い状態を保持しつつ、前記脆性材料基板の切り欠き若しくは初期亀裂から割断予定線に沿って移動させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の割断装置は、ワークと終始非接触状態を保持しながらワークを加工するので、ワークに与える損傷は先ず考えられない。また、切り欠き若しくは初期亀裂から逐次亀裂を誘導しながら亀裂を成長させて割断するために、直線や自由曲線状のスクライブラインに沿って割断できる。また、亀裂成長手段および亀裂成長抑止手段に加圧エアーを使用する場合には、単位当たりの割断コストが極めて安価になる。その他の効果についても枚挙に遑がないが、代表的なものを挙げると次のとおりである。割断面が鏡面に近く、面粗さが良好である。割断面がガラス表面に対して垂直である。割断面にカレットの付着がない。研磨、洗浄等の工程を大幅に短縮できる。複層構造板の割断が可能なので、液晶パネルディスプレイやプラズマパネルディスプレイ用のガラス基板に適用できる。更に、ワークに少なくとも切り欠き若しくは初期亀裂さえ形成してさえおけばよく、スクライブラインを形成する為の諸設備等が不要になる。勿論ワークにスクライブラインを形成したものにも適用できることは言うまでもないことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において本発明の詳細を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る割断装置の一形態を示す模式的な斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。加工テーブル１の中央部を縦断するように溝が形成され、この溝の内側には全長に亘って多孔質部材３ｂが配設され、さらにその下方にキャビティ３１および給気孔３２が連通するように形成されている。ワーク２は多孔質部材３ｂを横断するように跨ぐとともにワーク２の割断予定線が多孔質部材３ｂの上にくるように載置される。
【００１３】
ワーク２は、手前側の側面を始端としたときに裏面側の始端中央部に切り欠き若しくは初期亀裂２１（以後切り欠き若しくは初期亀裂のことを初期亀裂と略す）が形成されており、多孔質部材３ｂと接した状態で加工テーブル１に自由支持状態に近い状態で載置される。ここで、自由支持状態とは、図４（ａ）に示すように、ワーク２の一端を減圧（吸着）し、台座１ａに固定した場合に、ワーク２の他端（自由端）で見られる状態をいい、自由支持状態に近い状態とは、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、例えば、薄いワーク２の両端部を減圧（吸着）し、加工テーブル１に固定した場合に、ワーク２の中央部がその重力によって非強制状態で下方に垂れ下がった状態をいう。一般にワーク２の板厚が厚い場合は、そのような自由支持に近い状態のゾーン（図４（ｂ）の割断予定線（一点鎖線Ｓａ）の両側に鎖線Ｓｂで示した領域）が広くなり、薄い場合は狭くなる。
【００１４】
亀裂成長手段３は、ワーク２を挟んで、その表面側で、かつ、ワーク２の上方に近接配置された加圧用のノズル３ａと、ワーク２の裏面側に配置された多孔質セラミック等の多孔質部材３ｂとから構成される。
亀裂成長抑制手段４は、亀裂成長手段３と同様に、ワーク２を挟んで、その両側に配置されたノズル４ａと、多孔質部材３ｂとから構成される。ノズル４ａはノズル３ａよりも加圧面が大きくなるように幅広の口径にしてある。そして、この亀裂成長抑制手段４は、ワーク２の割断予定線に対して、亀裂成長手段３より前方に配置されており、これら亀裂成長手段３および亀裂成長抑制手段４の対によって割断制御装置５が構成されている。
【００１５】
なお、ここで「前方」とは、（割断の）進行方向における前方側をいう。したがって亀裂成長手段３は、亀裂成長抑制手段４に追随して移動することになるが、両手段３，４の離間距離は、ワーク２の板厚等を考慮し、適宜決めればよい。そして、両手段３，４の駆動手段は通常用いられるモータ等を用いればよく、割断装置が設置される環境等を総合的に勘案して決定すればよい。さらに、エアー等の加圧機構は通常用いられているコンプレッサを用いればよい。また、ここでは割断制御装置５を移動させる実施形態について説明したが、ワーク２をエアー等で移動させる実施形態についても適用可能であることは言うまでもないことである。
【００１６】
次に給気孔３２からキャビティ３１を介して多孔質部材３ｂに供給される加圧エアーの圧力分布であるが、図３（ａ）に示した構造（ただし、図１とは上下を逆に図示してある）にして、加圧エアーを多孔質部材３ｂから噴射させた場合、静圧軸受け作用により、＜１＞多孔質部材３ｂの表面にワーク２が存在しなければ、その圧力分布は図３（ｂ）に示したように、中央部も端部も均等圧である。＜２＞一方ワーク２が存在すれば、図３（ｃ）に示したように、中央部が高圧で端部に向かうほど低圧になる。
【００１７】
なお、ワーク２が存在しても均等な圧力にしたい場合には、例えば、多孔質部材３ｂの粉体粒子（換言すれば多孔の平均径）の大きさ、即ち、密度分布を不均一にすればよく、具体的には、中央部は粉体粒子を細かくして密度を高め、気体の浸透率を低くする一方、端部は粉体を大きくして密度を低め、気体の浸透率を高くすればよい。割断するワークの種類等により適宜使い分ければよい。
【００１８】
次に割断制御装置５の一部を構成する亀裂成長手段３（３ａ，３ｂ）がワーク２に及ぼす現象について説明する。多孔質部材３ｂから供給された加圧エアーは前述の通り、その圧力分布は、ワーク２が存在するので、中央部は高く、端部に向かうほど低圧になるので、ワーク２の下面に形成した初期亀裂２１を中心（支点）にして、ワーク２は逆半円状に変形しようとするが、初期亀裂２１と対向する位置であって、ワーク２の表面側に亀裂成長手段３の一部を構成するノズル３ａから加圧エアーがワーク２に向かって順次吹付けられる結果、初期亀裂２１から亀裂は割断予定線に向けて成長し、割断されていく。なお、ノズル３ａと多孔質部材３ｂとから、夫々ワーク２に向かって吹付けられるエアーのエアー圧は同等か、ノズル３ａの方が高圧にするのが好ましい。
【００１９】
次いで、亀裂成長手段３の前方に配置され、亀裂成長手段３とともに割断制御装置５を構成する亀裂成長抑制手段４（４ａ，３ｂ）について説明する。基本的構成は、亀裂成長手段３と同一である。即ち、ワーク２を挟んでその表面側（初期亀裂２１が形成された面と反対側の面）であって、ワーク２の上方に近接配置された四角形状のパイプからなる加圧用のノズル４ａ（ノズル３ａよりも吹き付ける面積が大きい）と、このノズル４ａと対向する位置であって、ワーク２の裏面側に配設された多孔質部材３ｂとで、亀裂成長抑制手段４が構成される。
【００２０】
このように構成された亀裂成長抑制手段４の作用について説明すると、ノズル４ａからワーク２の表面側に向けて吹付けられる加圧エアーと、多孔質部材３ｂからワーク２の裏面側に向けて吹付けられる加圧エアーとによって、加圧エアーがあたる部分のワークは、両側のエアーで挟まれたような状態になる。そして、ノズル４ａから吹付けられるエアー圧は、ノズル３ａより供給されるエアー圧と同等若しくはそれ以上なので、亀裂成長手段３により弾性変形されたワーク２の弾性変形が矯正され、ワーク２の先走り現象を防止することができる。このように構成された亀裂成長手段３と亀裂成長抑制手段４とからなる割断制御装置５を、割断予定線に沿って一定の速度で走行させると、ワーク２に先走り現象が発生することなく、真直度、断面品質が優れた割断が行われ、ワークに漸次割断面が形成されていく。
【００２１】
なお、ワーク２を割断するにあたっては、図１９に示したようにワーク２の周囲に位置決めのためのエアーノズル７１を設置したり、図５（ａ），（ｄ）に示したようなワーク２と点接触する位置決めピン１１を用いたり、さらには両者を組合せた図２０に示したような位置決めピン１１および押しバネ（あるいはエアーノズル）で押圧する押し当て機構７２からなる位置決め機構を用いれば、より一層正確な割断が可能になる。
また、この割断装置であれば、現在稼動している設備を僅かに変更するだけで直ちに適用出来るというメリットがある。
【００２２】
図１（ａ）の場合は、割断制御装置５を構成する亀裂成長手段３と亀裂成長抑制手段４のうちワーク２の裏面側に配設される部材を多孔質部材３ｂとして共通なものにしたが、当然別々に構成されるものであっても良い。
【００２３】
次いで、図２に示す他の実施形態について説明する。この実施形態での亀裂成長手段３は、ワーク２の両面から夫々ワーク２に近接した位置に多孔質部材３ｂを配設して加圧（Ｐｒ）する一方、ワーク２の下面に形成された初期亀裂２１に近接する位置に、吸引装置（不図示）を設けたものである。すなわち、下面側の多孔質部材３ｂにおける初期亀裂２１に対向する部分に、真空ポンプ等に接続された吸気孔３ｃを配置して吸引（Ａｂ）することにより、吸引装置として作動させる。
【００２４】
次に亀裂成長抑制手段であるが、図１（ａ）と実質的に同じ原理なので、説明は省略するが、ノズル４ａに代えてワーク２の両面に配設した多孔質部材３ｂが設けられる。そして、ワーク２を挟んだ両側の多孔質部材３ｂから加圧エアーを各々ワーク２に向けて吹き付ける（Ｐｒ）と同時に初期亀裂２１に近接して配設した吸引装置により初期亀裂２１近傍を漸次割断予定線に沿って吸引（Ａｂ）していけば、ワーク２は、初期亀裂２１から割断予定線に沿って先走りすることなく割断されていく。
【００２５】
次に図５に示す実施形態について説明する。図５（ａ）は、他の実施形態の模式的な斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）の平面図であり、図５（ｄ）は、ワーク２が後述する位置決めピン１１と点接触をした状態を示す模式的な断面図である。先ず、その構成について説明する。加工テーブル１は、その中央部に溝１ａが設けられている。ワーク２は、図１で説明したワーク２とは逆に、初期亀裂２１がワーク２の表面側に形成されている。そして、初期亀裂２１が溝１ａの中心部にくるようにするとともに、加工テーブル１に対し、自由支持状態に近い状態で載置する。割断制御装置５は、細部の構造は異なるが、実質的には図１（ａ）および図１（ｂ）で説明したものと同様に、亀裂成長手段３と亀裂成長抑制手段４から構成される。
【００２６】
亀裂成長手段３について説明すると、ワーク２の表面側（初期亀裂２１が形成されている側）において、初期亀裂２１を始端とする割断予定線の両側にノズル３１ａ，３２ａを夫々配設する一方、ワーク２の裏面側であって初期亀裂２１と略対向する位置にノズル３ｂを配設することによって、亀裂成長手段３は構成されている。
ノズル３ｂから吹き付けられる加圧エアーは、ワーク２の裏面側から表面側に向けて吹付けられる。この加圧エアーの圧力分布は、図３（ｃ）に示すようにノズル３ｂの中心位置が一番高く、その周囲ほど圧力が低下する。一方、ノズル３ａ（３１ａ，３２ａ）から吹き付けられる加圧エアーは、ワーク２の表面側から裏面側に向けて吹付けられ、その圧力は、加圧ノズル３ｂから吹付けられる圧力と同等であることが好ましいが、多少のバラツキは許される。その結果、ワーク２を挟んでその両側の加圧ノズルから吹付けられた加圧エアーによって、初期亀裂２１の部分に応力が集中し、ワーク２の亀裂が成長していく。
【００２７】
次に亀裂成長抑制手段４の構造であるが、ワーク２の表面側におけるワーク２と近接した位置にノズル４ａが形成され、ワーク２の裏面側におけるノズル４ａと対向する位置で、かつ、ワーク２と近接した位置にノズル４ｂが形成され、これらが対をなして亀裂成長抑制手段４が構成されている。ノズル４ａ，４ｂはノズル先端側、すなわち、ワーク２に近い側に直方体の噴射体が設けられている。加圧エアーは、各ノズル４ａ，４ｂのパイプを通って直方体の噴射体に供給され、ワーク２が弾性変形するのを矯正する役割を果たす。また、この亀裂成長抑制手段４は、亀裂成長手段３より割断予定線に対して前方に配置されている関係と相俟って、亀裂が先走るのを防止する作用を奏する。このような亀裂成長手段３と亀裂成長抑制手段４からなる割断制御装置５を、ワーク２の初期亀裂２１を始端として割断予定線に沿って走行させると、ワーク２は徐々に亀裂が進行し、ワーク２は先走り現象を起こすことなく漸次割断されていく。
【００２８】
参考までにワーク２の裏面側にノズル３ｂを、その前方に亀裂成長抑制手段４（４ａ，４ｂ）を夫々配置し、これらを同時に割断予定線に沿って稼動させながら走行させた場合にワークに起こる現象を、立体的かつ模式的に描いた（説明の便宜上、基板の変形を強調して描いている）のが図６（ａ）であり、その模式的な装置の断面図が図６（ｂ）である。
【００２９】
次いで、図７に示す実施形態について説明する。図７（ａ）は、他の実施形態の模式的な斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った要部の断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）の平面図である。亀裂成長手段３は、図５のものと構造、機能の点から見て実質的に同一なので説明は省略する。ここで特徴的な部分は、亀裂成長抑制手段４（４ａ，４ｂ）であり、その構造等について説明する。先ず、その形状であるが、アルファベットのＵ字状、Ｖ字状若しくは馬蹄型をした一対の中空体ノズル４ａ，４ｂからなり、ワーク２に近い側の面にはワーク２に向けてエアーを吹き付けるための小さな孔が形成されている。Ｕ字状、Ｖ字状または馬蹄型の部材の中央部（４１１ａ）が初期亀裂２１を始端とする割断予定線上に位置するように、ワーク２を跨いでその表面側、裏面側に対向するように配設される。亀裂成長抑制手段４からワーク２に向けて吹き付けられる加圧エアーによって、亀裂成長手段３（３ａ，３ｂ）によりワーク２に加えられた弾性変形を矯正することができる結果、ワーク２の亀裂先走り現象を抑えることができる。すなわち、亀裂成長手段３とその前方に配設された亀裂成長抑制手段４から構成される割断制御装置５をワーク２と非接触状態を保持しながらワーク２の割断予定線に沿わせて移動させると、真直性、断面品質等の優れた割断を実現することができる。
【００３０】
さらに、図８に示す実施形態について説明する。図８（ａ）は他の実施形態の模式的な斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った要部の断面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の平面図であり、図８（ｄ），（ｅ）は、割断制御装置５の一部を示す中空体ノズル６，７の模式的な平面図である。ワーク２の表面側の略中央部に初期亀裂２１が形成されている。ワーク２は、分離された加工テーブル１に自由支持状態に近い状態に載置される。
【００３１】
割断制御装置５の一部を構成する中空体ノズル６は、アルファベットのＵ字状、Ｖ字条若しくは馬蹄型形状を有し、ワーク２の表面側にはこのＵ字状Ｖ字条若しくは馬蹄型の空洞体の中央部６１が初期亀裂２１を始端とする割断予定線上に位置するよう配置してある。そして、この中空体ノズル６の両側端部の部分６ａが亀裂成長手段３の一部を形成し、残りの部分６ｂが亀裂成長抑制手段４の一部を形成している。一方、ワーク２の裏面側には、前述の部分６ｂと対向する位置にあって、かつ、部分６ｂと同形状であり亀裂成長抑制手段４の一部を構成する中空体ノズル７を、ワーク２と近接した位置に配置する。これら部分６ａ、部分６ｂ、及び、部分７ｂ（中空体ノズル７全体が７ｂとなる）にはワーク２と対向する面には加圧エアーを吹き出すための小さな孔が設けられている。ノズル３ｂはワーク２の裏面側であって、初期亀裂２１と対向する位置に配設された亀裂成長手段３の一部を構成する加圧用のノズルである。
【００３２】
次にワーク２の割断操作について説明すると、先ず亀裂成長手段３（３ｂ，６ａ）は、左右一対の部分６ａ，６ａとノズル３ｂとから、加圧エアーが夫々ワーク２に向けて吹き付けられることによって、ワーク２は初期亀裂２１を中心にして下方に変形され、初期亀裂２１から割断予定線に沿って徐々に割断されていくのであるが、その前方にワーク２を挟んで対向する位置、すなわち、ワーク２の表面側には左右対称にノズル６の部分６ｂが、また裏面側にはノズル７（部分７ｂ）が配設されている。これらの部分６ｂ、部分７ｂから加圧エアーが吹き付けられることによって、亀裂成長抑制手段４が、下方に弾性変形されたワーク２を矯正するので、ワーク２には先走り現象が起こらず、割断制御装置５を割断予定線に沿って走行させることによって、ワーク２は真直性、断面品質等が優れた状態で割断される。
【００３３】
引続いて図９に示す実施形態について説明する。図９（ａ）は他の実施形態の模式的な斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）における加工テーブル８１の表面を模式的に表した平面図であり、図９（ｃ）はアルファベットのＵ字状、Ｖ字状若しくは馬蹄型の中空体ノズル６の模式的な平面図である。加工テーブル８１の表面にはエアー噴出口８２が設けられる。エアー噴出口８２は、所定のピッチで、その全面に形成されている。例えば、ワーク２を固定するために吸引孔が形成されている加工テーブル８１であれば、この吸引孔を活用して、真空ポンプに接続される流路をコンプレッサに接続される流路に切り替えるようにすればよい。また、吸引孔とは別にエアー噴出口を併設するようにしてもよい。ワーク２は、初期亀裂２１が表面側になるように載置される。
ワーク２の表面側には、割断制御装置５の一部を構成するアルファベットのＵ字状、Ｖ字状若しくは馬蹄型の中空体ノズル６が取り付けられる。これは図８で開示した中空ノズル６と、構造および機能等が実質的に同じであるので説明を省略する。
【００３４】
本実施形態での特徴は、加工テーブル８１の上面に設けられている既存のエアー噴出口（吸引孔）８２を利用することである。ワーク２の初期亀裂２１と対向する位置のエアー噴出口８２ａが、初期亀裂２１を始端とする割断予定線上にくるようにワーク２を加工テーブル１に自由支持状態に近い状態で載置する。
【００３５】
そして、エアー噴出口８２ａによるエアーの噴出状態を電動式バルブなどによって、ワーク２の割断予定線に沿って順次切り替えることができるようにしておくことにより、ワーク２の裏面側に向けてエアーを吹き付けるようにする。
一方、割断制御装置５の一部を構成するアルファベットのＵ字状、Ｖ字状若しくは馬蹄型の中空体ノズル６（６ａ，６ｂ）のうち、部分６ｂと対向する位置のエアー噴出口８３（部分７）を電動式バルブなどによってＵ字状、Ｖ字状若しくは馬蹄型に順次吹き出していく。
エアー噴出口８２（８２ａ）とアルファベットのＵ字状、Ｖ字状若しくは馬蹄型の中空体ノズル６の両側端である部分６ａ，６ａから吹き出される加圧エアーによって、ワーク２は下方に弾性変形し亀裂が成長してゆくが、その前方にある亀裂成長抑制手段を構成する中空体ノズル６の部分６ｂと、同形状のエアー噴出口８３によって形成された部分７とから、ワーク２に向けてエアーが吹付けられるので、ワーク２の弾性変形は矯正される。すなわち、このアルファベットのＵ字状、Ｖ字状若しくは馬蹄型の中空体ノズル６を初期亀裂２１を始端として割断予定線に沿って加圧エアーをワーク２に向けて吹付けながら移動させると同時に、加工テーブル８１に設けられた各エアー噴出口８２（８２ａ，８３）から、中空体ノズル６の動きに連動させて、適宜に、エアーを吹き出してゆけば真直性、断面品質等に優れた割断面がワーク２に形成される。
【００３６】
引続いて図１０の実施形態について説明する。図１０（ａ）は、他の実施形態の模式的な平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った割断制御装置の要部の断面図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の平面図である。また、図１１（ａ），（ｃ）及び（ｅ）はこの割断制御装置の要部の模式的な断面図であり、夫々レーザ照射をワークの両面から照射したもの、レーザ照射をワークの上面から照射したもの、レーザ照射をワークの下面から照射したものである。図１１（ｂ），（ｄ）及び（ｆ）は、ワークの割断面に起こるクラック（リブマーク２２）の形状を示したものである。なお、図１１（ａ）と図１１（ｂ）、図１１（ｃ）と図１１（ｄ）、及び、図１１（ｅ）と図１１（ｆ）が、各々対応関係にある。
【００３７】
亀裂成長手段３（３ａ，３ｂ）は、図７の実施形態と実質的に同一なので、説明は省略する。この実施形態の特徴は、亀裂成長抑制手段４として加熱装置、特に、レーザの照射を用いたことにある。即ち、ガラス基板２に高エネルギー密度のレーザービーム８を照射すると、急激な加熱の結果、放射状にクラックが発生するが、レーザービーム８のエネルギー密度を、クラックを発生させうる程度よりも低いエネルギー密度にする場合には、ガラス基板は加熱されるだけで、溶融やクラックの発生が起こらない。この場合、ガラス基板２は、熱膨張しようとするが、局部的な加熱なので膨張ができず、照射点を中心にその近傍に圧縮応力が発生する。本発明はこの圧縮応力を利用したものである。割断成長手段３（３ａ，３ｂ）により、ワーク２は割断されていくが、レーザ照射の加熱による圧縮応力により、先走り現象は発生しない。図１１（ａ）はレーザービーム８をワーク２の上下面から照射したものであり、最も好ましい実施態様である。図１１（ｃ）はワーク２の上面にレーザービーム８を照射したものであり、同じく図１１（ｅ）は、ワーク２の下面にレーザービーム８を照射したものである。どの態様を採用するかは、ワークの材質、他の機器等の配置状況等を勘案し総合的に判断すればよい。
【００３８】
図１２は、図１０に示した実施形態においてワークに起こる現象を、立体的かつ模式的に描いた（説明の便宜上、基板の変形を強調して描いている）図である。この図１２（ａ）,（ｂ）は、ほぼ図６（ａ），（ｂ）に対応する図であり、説明は省略する。また、図１２（ｃ），（ｄ）はレーザービーム８による照射範囲８ａの大小を模式的に表した平面図である。照射範囲８ａが図１２（ｃ）のように小さいと、先走り現象が起こることが考えられるが、図１２（ｄ）の如く照射範囲８ａが十分な大きさを有していれば、割断は９０°曲がって進むことは考えられないので、先走り現象は起こらない。この照射範囲８ａの大小は、ワーク２の材質等を考慮して決定すればよい。なお、加熱装置としてレーザービーム８の照射を例に挙げて説明したが、レーザービームの照射に限定されるわけではなく、例えば、光ビーム加熱、プラズマジェット加熱、高温エアー噴射、高温ガスバーナー加熱、キセノンランプ、を用いてもよい。
【００３９】
亀裂成長手段３については、これまで加圧エアーを例に挙げて説明してきたが、ワーク２と非接触状態を保持できるものであれば、加圧エアーに限定されるものではない。例えば、加圧液体や、レーザービーム照射後に冷却液を噴射する手段が適用できることはいうまでもないことである。
【００４０】
次に、図１３の実施形態について説明する。図１３（ａ）は他の実施形態の要部のみを表した模式的な斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）における非接触吸引装置３３ａの模式的な正面図（一部断面を含む）である。また、図１３（ｃ）は図１３（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った要部の断面図である。この実施形態の特徴は、亀裂成長手段の一部として、非接触吸引装置３３ａを用いたことにある。この非接触吸引装置３３ａをワーク２の割断予定線の上方でかつ近接した位置に移動可能な状態で配設する。
ノズル４ａは亀裂成長抑制手段４の一部を構成する。加工テーブルの表面は、多孔質部材３ｂで形成され、一部に吸引孔１１ａが形成される。なお、ワーク２の表面側には初期亀裂２１が形成されている。
【００４１】
次に、非接触吸引装置３３ａの作用について説明する。加圧エアーを一次空気として空気取入口３３３ａから導入し、装置内に形成されている円周ノズル３３３ｂから周囲に空気を吐出させると、中心部に負圧が生じて対向するワーク２を吸引することになり、この吸引力とワーク２の下面に配設された多孔質部材３ｂからワーク２に向けて吹き付けられる加圧エアーとによって、ワーク２の初期亀裂２１から割断予定線に沿って、ワーク２が割断されていく。
非接触吸引装置３３ａはワーク２に対向する面の周囲から空気が放出されるため、ワーク２と非接触吸引装置３３ａとが接触することはない。また、多孔質部材３ｂから吹き付けられる加圧エアーの方向は、大部分がワーク２に向けて吹付けられるが、ワーク２の水平性及びテーブルからの吹き上げ高さ等を保持するため、一部吸引するように設定しておくのが好ましい（図１３（ｂ），（ｃ）の矢印の方向によりエアーの吹き付け、吸引を示した）。なお、亀裂成長抑制手段４についての説明は、これまでの実施形態（図１参照）と略同一なので、説明は省略する。
【００４２】
さらに、図１４の実施形態について説明する。この実施形態は図１３の実施形態を変形したものである。図１４（ａ）は要部のみを表した模式的な斜視図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った要部の断面図である。図１３の実施形態と異なる部分は、非接触吸引装置３３ａの加圧エアーの吹き出し口３３３ｃの形状である。この吹き出し口３３３ｃの形状は、円、楕円、八の字、Ｖ字、馬蹄型の形状が考えられる。その他の点は略同一なので、説明は省略する。
【００４３】
次に視点を変えて、ワーク２を円形に打ち抜くために、板厚方向に対して、傾斜または抜き勾配を設ける実施形態について説明する。
図１５（ａ）は他の実施形態である模式的な平面図であり、図１５（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）は、要部の断面図である。図１５（ｂ）と図１５（ｃ）の違いは、傾斜または抜き勾配の方向の違いである。そして、図１５（ｂ）と図１５（ｄ）、図１５（ｃ）と図１５（ｅ）は、夫々対応関係にある。ノズル３ａ（３１ａ，３２ａ）とノズル３ｂとは、亀裂成長手段３を構成し、その構造、機能は図５（ａ）に開示したものと同一なので、相違点についてのみ説明する。
【００４４】
ノズル３１ａとノズル３２ａから吹き付けられるエアー圧が等しい場合について、図１５（ｂ）を例に説明すると、初期亀裂２１からの距離がノズル３２ａ側はＡであり、ノズル３１ａ側はＢであり、両者の距離にはＢ＞Ａの関係があるので、ノズル３１ａ，３２ａは、初期亀裂２１に対して非対称の位置に配置されていることになる。この亀裂成長手段３を構成するノズル３ａ（３１ａ，３２ａ）とノズル３ｂとによって、ワーク２に形成される傾斜または抜き勾配は図１５（ｄ）のようになる。一方、ノズル３２ａとノズル３１ａの初期亀裂２１からの距離を変えた場合、即ち、図１５（ｃ）の如く両者の距離をＡ＞Ｂとした場合は、この亀裂成長手段３を構成するノズル３ａ（３１ａ，３２ａ）とノズル３ｂからワーク２に形成される傾斜または抜き勾配は図１５（ｅ）のようになる。なお、ノズル３１ａ，３２ａの初期亀裂２１からの距離を変えることによって非対称としたが、初期亀裂からの距離をＡ＝Ｂとした場合には、エアー圧を変えることによって非対称な状態を成立させることができることは言うまでもない。
【００４５】
次に亀裂成長抑制手段４（４ａ，４ｂ）についてであるが、図１５（ａ）の実施形態での亀裂成長抑制手段４（４ａ，４ｂ）の構成は図７（ａ）の実施形態と同一であり、また、図１６の場合は、図１０の実施形態と同一なので、いずれについても説明は省略する。
【００４６】
なお、本発明の傾斜または切り抜き勾配の形成手段は、次の技術的事項を前提にして完成させたものである。即ち、ワーク２を円形状に打ち抜く場合は、初期亀裂２１の先端と想定される位置の接線Ｆに対してノズル３１ａ，３２ａから吹き付けられるエアー圧の圧力分布が概ね左右対称になるようにエアーを吹き付けると同時に、亀裂成長抑制手段（４ａ，４ｂまたは８ａ）からエアーを吹き付けながら（あるいはレーザを照射しながら）両手段を移動（図１５ａの矢印の如く回転させる）させて割断するのである。
【００４７】
さらに視点を変えて、ワーク２が液晶表示パネル用基板である場合の実施形態について説明する。図２１（ａ）は正面から見た模式的な断面図であり、図２１（ｂ）は側面から見た模式的な断面図であり、図２１（ｃ）は模式的な平面図であり、図２１（ｄ）は正面から見たもので、下方基板ＧＤに初期亀裂２１を形成し、初期亀裂２１を中心に変形させて割断する場合の模式的な断面図である。図２２は、正面から見たもので、上方基板ＧＵに初期亀裂２１ａを形成し、そこから割断する場合の模式的な断面図である。以下、図１９の実施形態（ただし溝３ｂではなくノズル３１ｂ，３２ｂにしてある）を中心にして説明する。
先ず、下方基板ＧＤに初期亀裂２１が形成され、そこから割断する場合について説明する。本実施形態における亀裂成長手段３ついて説明すると、下方基板ＧＤに形成された初期亀裂２１を挟んで、その左右両側にノズル３１ｂ，３２ｂが配設されており、一方、上方基板ＧＵ側には初期亀裂２１と対向する位置であって、その左右両側にノズル３１ａ，３２ａを配設する。
ここで注意しなければならないのは、４点曲げ（JIS R1621）の観点から、ノズル３１ｂと３２ｂとの距離（スパン）が、ノズル３１ａと３２ａとで形成される距離（スパン）より長く（広く）位置されていなければならないということである。かかる状態で各ノズルからワーク２に向けてエアーを吹き出すと、図２１（ｄ）のように初期亀裂２１から上方に湾曲変形し、亀裂が成長していくことになるが、亀裂成長抑制手段４（４ａ，４ｂ）が亀裂成長手段３の前方に配設されているので、弾性変形が矯正され、亀裂が先走りすることなく下方基板ＧＤが初期亀裂２１から割断予定線に沿って割断される。
一方、上方基板ＧＵに形成された初期亀裂２１ａから割断予定線に沿って割断する場合は、図２１（ａ）と同様なノズルの位置関係に配設すれば（図２２参照）、初期亀裂２１ａを始端として割断予定線に沿って（図面の後方に向けて）亀裂は成長し、割断されていくが、亀裂成長抑制手段４がその前方に配設されているので、先走り現象は起こらず、上方基板は割断される。
この実施形態の特徴は、ノズルの位置を自由に変えられるので、液晶表示パネル用基板の大小にかかわらず割断することが出来る。また、この装置を用いれば、ブレイク（分断）するのにワーク２を反転する必要がなく、生産効率の向上に大いに寄与する。
【００４８】
図２３の実施形態について説明する。先ず、対象とするワークは図２１乃至２２の実施形態と同じで、液晶表示パネル用基板である。図２３（ａ）〜（ｃ）は何れも割断装置の正面から見た模式的な要部の断面図であり、亀裂成長抑制手段は図示していない。各図について簡単に説明する。図２３（ａ）は上方基板ＧＵに初期亀裂２１ａが形成されており、かつその初期亀裂２１ａがシールＳ間に存在する場合であって、前記初期亀裂２１ａから割断するものである。初期亀裂２１ａの上方でかつ上方基板ＧＵに近接した位置に図１３で説明した非接触吸引装置３３ａが配設される。
【００４９】
一方、下方基板ＧＤの下方でかつ近接した位置に多孔質部材３ｂを配設する。図示したように、非接触吸引装置３３ａにより上方基板ＧＵを吸引すると同時に、前記多孔質部材３ｂから下方基板に向かって加圧エアーを吹き付けると、初期亀裂２１ａから割断予定線（紙の前後方向）に沿って上方基板ＧＵが漸次割断されていくのであるが、非接触吸引装置３３ａの前方には亀裂成長抑制手段（不図示）が配設されているので、上方基板ＧＵが先走ることはない。
【００５０】
次に図２３（ｂ）の場合であるが、図２３（ａ）と相違する点は、初期亀裂２１ａが形成された位置である。本図の場合は、初期亀裂２１ａがシールＳの外に形成されているものである。その他の点は実質的に相違点がないので、説明は省略する。
【００５１】
さらに、図２３（ｃ）のケースについて説明する。下方基板ＧＤに初期亀裂２１が形成され、かつ、その初期亀裂２１がシールＳ間に存在するものである。下方基板ＧＤの下方でかつ近接した位置に多孔質部材３ｂが配設されており、一方、上方基板ＧＵの上方で、かつ近接した位置であって、しかも初期亀裂２１に対向する位置にノズル３ａを配設する。そして、図示したように、ノズル３ａおよび多孔質部材３ｂから夫々加圧エアーを各基板に向かって吹付けると、下方基板ＧＤの初期亀裂２１から割断予定線に沿って漸次下方基板は割断されていくが、その前方には亀裂成長抑制手段（不図示）が配設されているので、先走ることはない。図２３のケースによる効果は、図２２の場合と同様なので、記載は省略する。
【００５２】
最後に図２３（ｄ）の実施形態について説明する。この実施形態の特徴は、図２１の実施形態と同様に、ワーク２をブレイク（分断）するのにワーク２を反転させる必要がなく、生産効率の向上に大いに寄与することにある。
図２３（ｄ）は、割断装置の正面から見た模式的な要部の断面図である。本実施形態は、上方基板ＧＵおよび下方基板ＧＤに近接させて多孔質部材３ｂを夫々配設するのだが、その多孔質部材３ｂには吸引孔３３ｂを設けておき、各多孔質部材３ｂから各基板に向けて吹付けられる加圧力Ｐｒと多孔質部材３ｂに設けた吸引孔３３ｂから各基板を吸引する（上方基板は上方へ、下方基板は下方へ）吸引圧力Ａｂとのバランスによって、ワーク２を多孔質部材３ｂ−３ｂ間に浮上させながら加工するものである。より具体的には下方基板ＧＤに初期亀裂２１が形成されており、これに近接し、かつ対向する位置に非接触吸引装置３３ａが配設される。通常は、図２３（ｂ）の方法で割断するのだが、そのためにはワーク２を反転しなければならない。本実施形態では、この反転作業を省略することができる。即ち、非接触吸引装置３３ａを下方基板ＧＤ側だけでなく、上方基板ＧＵ側にも移動可能な状態で配設する。それと同時に多孔質部材３ｂも移動可能にしておくことによって、ワーク２を反転することなく割断が可能になる。
割断の作用は、図２３（ａ），（ｂ）の場合と実質的に同一なので、説明は省略する。なお、亀裂成長抑制手段は図示していないが、非接触吸引装置３３ａの前方に配設されていることは言うまでもないことである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のワークの分断装置および方法は、上記実施例で示したような単版、ガラス基板同士を張り合わせた液晶表示基板の他に、有機ＥＬ素子基板、ＰＤＦ（プラズマディスプレイパネル）基板、ガラス基板とシリコン基板とを張り合わせた反射型液晶表示基板、或いは、ガラス、焼結材料のセラミックス、単結晶シリコン、半導体ウエハ、セラミック基板等の割断（分断）に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図２】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図３】加圧エアーによる静圧軸受け作用を説明するための模式的な概念図。
【図４】自由支持状態若しくは自由支持状態に近い状態を説明するための模式的な概念図。
【図５】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図６】図５の割断装置の亀裂成長手段および亀裂成長抑制手段によりワークに生じる影響を立体的に示した模式図。
【図７】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図８】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図９】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図１０】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図１１】図１０の割断装置によるワークの割断状態と割断面とを示す図。
【図１２】図１０の割断装置の亀裂成長手段および亀裂成長抑制手段によりワークに生じる影響を立体的に示した模式図。
【図１３】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図１４】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図１５】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図１６】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図１７】加工テーブル上のワークに加わる荷重を説明するための模式図。
【図１８】加工テーブルとワークの間にマットを敷いた状態の模式図。
【図１９】エアーノズルが設置された加工テーブルを説明する模式図。
【図２０】押し当て機構が設けられた加工テーブルを説明する模式図。
【図２１】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な構造図。
【図２２】図２１の割断装置における他の状態を示す模式的な断面構造図。
【図２３】本発明の他の一実施形態である割断装置を示す模式的な断面構造図。
【符号の説明】
【００５５】
１  加工テーブル
２  ワーク
３  亀裂成長手段
３ａ  ノズル
３ｂ  多孔質部材
３ｃ  吸気孔
４  亀裂成長抑制手段
４ａ，４ｂ  ノズル
５  割断制御装置
６  中空体ノズル
７  中空体ノズル
８  レーザビーム
８ａ  レーザ照射領域
１１  位置決めピン
１１ａ  吸引孔
２１  初期亀裂
３１ａ，３２ａ  ノズル
３３ａ  非接触吸引装置
７０  マット
７１  エアーノズル
７２  押し当て機構
８１  加工テーブル
８２，８３  エアー噴出口
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009078502.tif 000001
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2009078502.tif 000002
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2009078502.tif 000003
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2009078502.tif 000004