【手続補正書】
【提出日】平成20年8月22日(2008.8.22)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料の厚さ方向に高周波電圧を印加して、前記脆性材料の誘電損失に基づく高周波加熱によって前記脆性材料に熱応力に起因する亀裂を発生させ、前記脆性材料を全板厚にわたって割断することを特徴とする脆性材料の割断方法。
【請求項２】
高周波加熱後に冷却を行なうことを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項３】
高周波電圧を印加する電極が脆性材料の両面に接触した１対の帯状電極であり、前記帯状電極の接触面の形状が割断予定線近似の形状であることを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項４】
高周波電圧を印加したときの脆性材料の等価容量と直列にインダクタンスを結合してインピーダンス整合を行ったことを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項５】
高周波電圧を印加したときの脆性材料の等価容量と直列に逆L字型、π型、T字型などのLC回路網を結合してインピーダンス整合を行ったことを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項６】
高周波電圧を印加したときの脆性材料の等価容量とインピーダンス整合用インダクタンスとに直列にバラスト抵抗を結合して高周波電流の制限を行ったことを特徴とする請求項４に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項７】
高周波電圧を印加する帯状電極の形状が、割断予定線および補助割断線に近似の形状であることを特徴とする請求項３に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項８】
補助割断線の一端に初亀裂を形成したことを特徴とする請求項７に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項９】
脆性材料の厚さ方向における割断面にテーパをつけて割断することを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項１０】
脆性材料の両面に配され、前記脆性材料の割断予定線に近似した形状の一対の帯状電極と、前記１対の帯状電極間に高周波を印加する高周波電源と、前記１対の帯状電極の一方と前記高周波電源との間に、前記高周波電圧による前記脆性材料の等価容量とインピーダンス整合するインピーダンス整合手段を結合したことを特徴とする脆性材料の割断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ハードディスクなどに使用されるガラス板などの脆性材料を熱応力により割断する脆性材料の割断方法及び装置に関する。本出願明細書では脆性材料としてガラスを対象とした説明を行っているが、石英、セラミクス、半導体などガラス以外の脆性材料一般にも適用が可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
ガラス板材料は、従来はダイアモンドチップなどの超硬バイトを使用して表面層にスクライブ溝を作成し、ついでこのスクライブ溝に沿って機械応力を印加することによってブレークを行い割断してきた。ガラスに対するこの方法の適用は、過去１世紀以上の長期間にわたって使用されてきた方法でもある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
それに対して、最近将来性が期待されてきたレーザ割断法には次に述べるような長所があり、ダイアモンドチップ法の欠点を除去できる可能性がある。第一に、質量損失がゼロ（カレット発生なし）で、洗浄などの後工程が不要である。第二に、割断面付近にマイクロクラックなどの破壊欠陥が発生せず高強度断面が得られるので、研磨などの後工程が不要である。第三に、面粗さが１μ以下の鏡面が得られる。第四に、製品外形寸法精度が±２５μm以下である。第五に、ガラス板厚０．２ｍｍまでの薄さに使用でき、今後のフラットパネルディスプレィ用ガラスに使用できるとされている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
レーザ割断方法においては、ガラス表面にＣＯ２レーザビームを照射し圧縮応力を発生させる。ついでガラス表面を冷却し、引っ張り応力を発生させる。初亀裂を設けておくと、ガラスの表面層に深さ約１００μｍ程度のスクライブ面が発生する。スクライブ面に沿ってブレークを行うと、上記の長所が生まれるとされている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明では脆性材料の割断予定線に沿って、脆性材料の表面から裏面に至るまでの全板厚において、薄い帯状に誘電損失による高周波加熱を行う。また、加熱直後に冷却を行う。そのため、熱応力に起因する引っ張り応力によって、全板厚にわたる割断が実現できる。割断の原理はレーザ照射の場合と同一であるが、レーザが表面スクライブであるのに反し、本発明はフルカットであることに違いがある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ガラスなどの脆性材料の両面に電極を接触させ、両電極間に高周波電圧を印加する。脆性材料が絶縁体であるとき、両電極にはさまれた領域はコンデンサーとして機能し、そこに電力損失は発生しない。しかしながら、実際の絶縁体には誘電分極の電場変化に対する時間遅れがあるので、印加高周波に対して誘電損失Pが生じる。この誘電損失Pを複素誘電率の損失係数であるtanδで規定する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この誘電損失Pにより両電極間には熱発生がある。この熱発生は材料の厚み方向に均等に生じる。加熱後に冷却を行えば、熱応力に起因した脆性材料の割断（フルカット）を発生させることができる。この場合ブレークが不要であるので、電極形状を割断予定線に近似する帯状の曲線形状にしておけば、曲線に沿った割断が可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明では、高周波励起高出力レーザによる熱応力割断に比較して、エネルギー効率を約１桁高くすることができる。高周波エネルギーを直接加熱に利用でき、高周波エネルギーをレーザ光に変換する必要がないからである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図１に、本特許の第一の実施例を示す。割断を行うガラスなどの脆性材料１の両面に、高周波電圧印加用の電極２，３を接触させる。電極２，３は脆性材料１の両面に接触する面の形状が割断予定線に近似した帯状形状をしている。たとえば、割断予定線が図４に示した複数の円形およびそれら複数の円形を連結する直線であれば、帯状の電極２，３を同様の複数の円形状およびそれら複数の円形を連結する直線状の形状とする。
電極２、３には、加熱終了後直ちに脆性材料１を熱伝導で冷却できるように、冷却液４，５が流れるようになっている。電極２、３間には加熱に必要な一定時間の間、高周波電源６から電圧e（V）が印加され、電流I（A）が流れる。この加熱時間中には、冷却液４，５は停止されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
ガラスなどの絶縁体には前記した誘電損失を規定するtanδがある。したがって、両電極２、３にはさまれた領域はコンデンサーとして機能するが、同時にこのtanδに起因する直列抵抗成分RSがある。図１で、直列抵抗成分RSおよび等価容量Ｃを符号７および８で示す。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
直列抵抗成分RSおよび等価容量Ｃは、次の関係式で与えられる。
【数１】
2007055072.tif 000001
ただし、ωは角周波数、Ｓはコンデンサー表面積（電極表面積で近似する）、ｄはコンデンサー厚さ（脆性材料１の厚さ）、εは脆性材料１の比誘電率、ε0は真空の誘電率である。以下の計算では現実的な数値として、Ｓ＝１ｍｍ×１０ｍｍ＝１０−５ｍ２、ｄ＝１ｍｍ＝１０−３ｍ、ε＝７．５（ソーダガラス）を採用する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
これらの条件下では、次の三種類の加熱用周波数に対して直列抵抗成分RSは次の値になる。
４００ｋＨｚ ： ６ｋΩ
１３．５６ＭＨｚ：１７６Ω
２７．１２ＭＨｚ： ８８Ω
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
誘電損失Ｐは、
【数２】
2007055072.tif 000002
となる。ただしｆは周波数である。前記の条件ならびにe＝１０ｋＶに対して、Ｐは次の値になる。
４００ｋＨｚ ：１．６７Ｗ
１３．５６ＭＨｚ：５６．６Ｗ
２７．１２ＭＨｚ：１１２．７Ｗ
我々のこれまでのレーザ照射スクライブの経験によれば、ｆ＝４００ｋＨｚの第一のケースでは割断にはエネルギー不足であるが、ｆ＝１３．５６ＭＨｚの第二のケースでは割断が低速で可能であり、ｆ＝２７．１２ＭＨｚの第三のケースでは十分実用レベルにあることが分かる。この場合、脆性材料１は電極２、３の幅に対応した薄い加熱領域に沿って割断される。割断面は図中の電極２、３間に延びる点線であり、その位置精度は電極幅を小さくするほど向上する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図１の実施例ではＣによるインピーダンスZ(＝1/ωC)がZ＝RS/tanδ=100Rsであるので誘電損失直列抵抗RSの１００倍であり、高周波電流値をRsしかない場合の１００分の１に低下させてしまう。そのため誘電損失も１０−４に低下してしまう。
図２に本特許の第二の実施例を示す。第二の実施例では誘電損失を増大させるために、高周波電源６に直列コイル９を挿入することによってインピーダンス整合をはかっている（ωＬ＝１/ωＣ）。
このとき、誘電損失Ｐは、
【数３】
2007055072.tif 000003
となり、４００ｋＨｚ、１ｋＶに対する誘電損失は１６７Ｗになり著しく増大したことになる。これは十分に実用レベルの数値であり、第一の実施例よりも著しく改善されている。またこれより高い周波数を採用すれば、所要の電圧はｆ−1/2に比例してさらに低下する。この考えを一般化して、逆L字型、π型、T字型などのインピーダンス整合用LC回路網を使用することもできる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図３に第三の実施例を示す。この場合には誘電損失直列抵抗Ｒｓと直列に、誘電損失直列抵抗Ｒｓよりも十分に大きい値のバラスト抵抗ＲＢを挿入する。電流iはこのバラスト抵抗ＲＢで制約されて低下するが動作が安定になる。バラスト抵抗ＲＢ値としては前記した誘電損失直列抵抗Ｒｓより十分大きくすればよい。このとき、誘電損失Ｐは、
【数４】
2007055072.tif 000004
となり、４００ｋＨｚ、７．８ｋＶ、ＲＢ＝６０ｋΩに対して１００Ｗになり、実用レベルである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
最終的に必要な割断線は円形の割断線１１、１２、１３であるがこれらの割断線１１、１２、１３だけではワークは割断面の両側が密着しているので分離が困難である。力を印加して分離をはかると割断面が擦れ合って傷が発生することがある。この場合補助割断線１４，１５，１６，１７があると分離がしやすくなる。初亀裂１８は補助割断線１４に連結されている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図５に補助割断線を増加させて、補助割断線１４１，１４２，１５１，１５２，１６１，１６２，１７１，１７２のように倍加させ分離をさらに容易化させる場合を示す。補助割断線１４１，１４２は初亀裂１８１、１８２に連結されている。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図６には補助割断線を使用せず、脆性材料１の両面における電極２、３の位置を表裏面でずらせることにより割断面にテーパをつけてテーパ割断面１１１、１１２、１２１、１２２、１３１、１３２のように形成して分離を容易化させる場合を示す。この場合には、割断部をテーパの開く方向に（図６では上方から下方に）押し出すことによって、分離することができる。ハードディスク中心の小円加工には補助割断線が使用できないので、本方法を用いればよい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
以上の説明では、割断線が円形の曲線状である場合について説明したが、帯状の電極２、３の形状をその他の曲線状あるいは直線状にすることによりその他の曲線状あるいは直線状の割断線で割断することもできる。
また、以上説明したのは本発明の機能を実現する若干の実施例であって、本発明の精神はその他の多くの方法で実現可能であることは言を俟たない。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【図１】本発明の第一の実施例における脆性材料の割断装置の構成を示す概略図
【図２】本発明の第二の実施例における脆性材料の割断装置の構成を示す概略図
【図３】本発明の第三の実施例における脆性材料の割断装置の構成を示す概略図
【図４】本発明による脆性材料の割断方法において、脆性材料の曲線割断を容易ならしめるために、脆性材料に補助割断線を形成した場合の一例を示す平面図
【図５】本発明による脆性材料の割断方法において、脆性材料の曲線割断を容易ならしめるための補助割断線の第二の例を示す平面図
【図６】本発明による脆性材料の割断方法において、脆性材料の曲線割断を容易ならしめるために、脆性材料にテーパのある割断面を形成した場合を示す断面図
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
１ ワーク 
２、３ 電極
４，５ 冷却液
６ 高周波電源
７ 誘電損失に起因する等価直列抵抗
８ 等価容量
９ インダクタンス
１０ バラスト抵抗 
１１、１２、１３ 割断線
１１１、１１２、１２１、１２２，１３１，１３２
テーパ割断面
１４、１５、１６、１７ 補助割断線
１４１、１４２、１５１、１５２、１６１、１６２、１７１、１７２  補助割断線
１８、１８１、１８２ 初亀裂