(57)【要約】【課題】ワークの内部を部分的に割断することを可能にした脆性材料の部分的割断方法を提供する。【解決手段】脆性材料からなるワーク１０の内部に部分的割断予定線分１１を定め、その部分的割断予定線分１１の一方の端部Ａに初亀裂２１を形成し、初亀裂２１を挟む互いに離間した２点を加熱する加熱点Ｐ１およびＰ２を設定して、この２点の加熱点Ｐ１およびＰ２を初亀裂２１から割断予定線分１１上で移動させ、割断線２３の先端が割断予定線分１１の他方の端部Ｂに達したときに加熱点Ｐ１およびＰ２の移動を停止する。これにより割断線２３は部分的割断予定線分１１の一方の端部Ａから部分的割断予定線分１１上を延びて他方の端部Ｂで停止する。したがって、ワーク１０の内部を部分的に割断することができる。【選択図】  図４
2009107304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料からなるワーク内部を部分的に熱応力割断する脆性材料の部分的割断方法であって、前記ワーク内部における部分的割断予定の線分の一方の端部に初亀裂を形成する工程と、前記初亀裂を挟む互いに離間した２点を加熱する工程と、前記２点の加熱点を前記初亀裂から前記割断予定の線分上に移動させて前記ワークに亀裂を形成する工程と、前記亀裂の先端が前記部分的割断予定の線分の他方の端部に達したとき前記加熱点の移動を停止する工程を有することを特徴とする脆性材料の熱応力割断方法。
【請求項２】
脆性材料からなるワーク内部を閉曲線状に熱応力割断する脆性材料の部分的割断方法であって、前記ワーク内部における割断予定の閉曲線上の任意の位置に初亀裂を形成する工程と、前記初亀裂を挟む互いに離間した２点を加熱する工程と、前記２点の加熱点を前記初亀裂から前記割断予定の閉曲線上に移動させて前記ワークに亀裂を形成する工程と、前記亀裂の先端が前記初亀裂の位置に達したとき前記加熱点の移動を停止する工程を有することを特徴とする脆性材料の熱応力割断方法。
【請求項３】
加熱点の加熱をレーザ光による加熱で行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脆性材料の熱応力割断方法。
【請求項４】
２点の加熱点を割断予定の線分上に移動させる際に、２点の加熱点のうち移動方向の後方に位置する加熱点の加熱を停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脆性材料の熱応力割断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脆性材料、なかんずくフラットパネルディスプレイ用ガラスなどのガラスからなるワークの内部を部分的に割断する脆性材料の熱応力割断方法に関する。ここで、部分的な割断とは、割断線の一端がワークの内部にとどまってワークの端部に延伸していない状態で割断することを意味する。たとえば、割断線がワークの内部における第１の位置から第２の位置に延びているがワークの端部には延伸していない場合の割断、割断線の一端がワークの内部における第１の位置にあり、他端がワークの端部に延伸している場合の割断、あるいは、割断線がワークの内部において閉曲線状である場合の割断を指す。
以下、脆性材料のワークの一例としてガラスの場合を説明するが、本発明はガラスの他にも石英、セラミック、半導体などの脆性材料全般に対して適用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
最近ガラス割断において、過去１世紀にわたって使用されてきたダイアモンドチップによる機械的方法に代わって、レーザ光照射による熱応力割断法（以下レーザ割断方法と略記する）が使用されるようになってきた。
【０００３】
レーザ割断方法によれば、機械的方法に固有の欠点、すなわちマイクロクラック発生によるガラス強度の低下、割断時のカレット発生による汚染、適用板厚の下限値の存在、などが一掃できる。
【０００４】
この結果、レーザ割断法によれば機械割断の後工程である研磨、洗浄が不要になり、面粗さ１μm以下の鏡面が得られ、製品外形寸法精度は±２５μm以上になる。さらにガラス板厚０．１ｍｍまでの薄さにも使用でき、今後の液晶表示器用ガラスに使用できる。
【０００５】
レーザ割断方法の原理は次の通りである。ガラスに局所的に、加熱だけが発生し、気化、溶融やクラックが発生しない程度のレーザ光照射を行なう。この時ガラス加熱部は熱膨張しようとするが周辺ガラスからの反作用にあい十分な膨張ができず、照射点を中心として圧縮応力が発生する。周辺の非加熱領域でも、加熱部からの膨張に押されてさらに周辺に対して歪みが発生し、その結果圧縮応力が発生する。こうした圧縮応力は半径方向のものである。ところで物体に圧縮応力がある場合には、その直交方向にはポアソン比が関係した引張り応力が発生する。ここでは、その方向は接線方向である。この様子を図１に示す。
【０００６】
図１は、原点に中心をおくガウシアン分布の温度上昇がある場合の、半径方向応力成分σｘと接線方向応力成分σｙの変化を示したものである。半径方向応力成分σｘは終始圧縮応力（図１では負値）であるが、接線方向応力成分σｙ後者は加熱中心部では圧縮応力であるが、加熱中心から離れると引張り応力（図１で正値）に変化する。
【０００７】
これらの応力のうち、割断に関係するのは引張り応力である。引張り応力が材料固有値である破壊靱性値を超える時には、破壊が随所に発生し制御不能である。レーザ割断の場合には、引張り応力をこの破壊靱性値以下に選定しておくので、破壊は発生しない。
【０００８】
ところが、引張り応力存在位置に亀裂がある場合には亀裂先端では応力拡大が発生し、この応力が材料の破壊靱性値を超えると亀裂が拡大する。すなわち、制御された割断が生じることになる。したがって、レーザ照射点を走査することで、亀裂を延長させていくことができる。このレーザ割断方法では、割断面は結晶の劈開面に類似のものになるので、マイクロクラックもカレット発生もなく、前記した機械的方法の欠点が一掃できて、ガラスの加工方法として優れた特性を有するものである。
【０００９】
このガラスのレーザ割断方法はコンドラテンコ氏によって初めて開発され、特許文献１の日本特許が成立している。
【特許文献１】特許第３０２７７６８号  同氏はレーザ光としてＣＯ２レーザ光を選択した。図２（a）に特許文献１によるレーザ割断方法の原理を示す。ＣＯ２レーザ光のビームスポット１におけるＣＯ２レーザ光エネルギーの９９％は、ガラス板２の深さ３．７μｍのガラス表面層において吸収され、ガラスの全厚さにわたって透過しない。これは、ＣＯ2レーザ波長におけるガラスの吸収係数が著しく大きいことによる。レーザによる割断（以下スクライブと称する）の深さは熱伝導４によって助けられても、通常１００μm程度である。しかしながら、ガラス板２は脆性が強く、このスクライブ線にあわせて応力を印加し機械的に割断することが容易である。この機械的応力の印加によって割断するプロセスをブレークと称する。レーザビームは割断方向３の方向に走査される。この方法は従来方法である機械的方法に比較すれば長所があるが、ブレークが必要であることに実用性が限られて、必ずしも普及が完全ではなかった。
【００１０】
これに対して、図２（b）に示すようなガラス板２に透過して行きその一部が吸収されるようなレーザ光５を照射すると、透過光６がガラス板２の全板厚に対して割断を発生させるので、ガラス板２はこの工程のみで割断ができてブレークが不要になる。この割断を、レーザによるフルボディ割断（あるいはフルカット）と称する。
【００１１】
フルカットの採用により、前記したレーザ割断方法の有する技術特徴に加えて、ブレークが不要になりワークの反転が不要になる、自由曲線割断が可能になる、重ねガラスの一方向からの選択的割断が可能になるなどのフルカット特有のメリットが生じ、フラットパネル製造工程において計り知れない改善が実現できるようになった。株式会社レミは、このフルカット技術に対して特許文献２〜８の提案を行なった。
【特許文献２】特開２００６−２５６９４４号公報
【特許文献３】特開２００６−３４７７９３号公報
【特許文献４】特開２００７−５５０７２号公報
【特許文献５】特開２００７−７６０７７号公報
【特許文献６】特願２００７−２６１８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１によるレーザ割断方法は、脆性材料からなるワークにスクライブを形成し、そのスクライブ線にあわせて応力を印加し脆性材料をブレークすることによりその全長に亘って機械的に割断することはできる。しかし、スクライブとブレークという２工程が必要であり、また、ワークの内部を部分的に割断することはできない。
また、特許文献２〜６に記載されたフルカット技術はブレークが不要になり優れた技術であるが、ワークの全厚さに亘って割断することを本質としているので、脆性材料をマトリクス状に割断するいわゆるクロスカットをすることができない。なぜならたとえば脆性材料を横方向（Ｘ方向）にフルカットすると、割断された脆性材料は互いに切り離されるので、それらを次に縦方向（Ｙ方向）に切断する際には切り離された各々の脆性材料を個別に割断せざるを得ないからである。すなわち割断開始点で改めて初亀裂を設ける必要がある。
【００１３】
本発明はこのような従来のフルカットによるレーザ割断方法では実現できなかった脆性材料のクロスカットを可能にするために、ワークを一方向、たとえば横方向（Ｘ方向）に割断する際に脆性材料の両端部が切り離されずに連結した上体を維持して互いに切り離されない状態になるように部分的に割断することを可能にした脆性材料の部分的割断方法を提供することを目的とするものである。この場合、続いてｙ方向に割断するときに、わざわざ初亀裂を設けなくても容易にクロスカットが実現できることが実証されている。
また、ワーク内部の一部を閉曲線形状に切り落とすことが可能な脆性材料の部分的割断方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明においては、脆性材料からなるワーク内部に部分的割断予定の線分を定め、その部分的割断予定の線分の一方の端部に初亀裂を形成し、初亀裂を挟む互いに離間した２点を加熱する加熱点を設定して、この２点の加熱点を初亀裂から割断予定の線分上に移動させてワークに亀裂を形成し、この亀裂の先端が部分的割断予定の線分の他方の端部に達したときに加熱点の移動を停止するようにしたものである。
また、脆性材料からなるワーク内部に割断予定の閉曲線を定め、その閉曲線の任意の位置に初亀裂を形成し、初亀裂を挟む互いに離間した２点を加熱する加熱点を設定して、この２点の加熱点を初亀裂から割断予定の閉曲線上に移動させてワークに亀裂を形成し、この亀裂の先端が初亀裂の位置に達したときに加熱点の移動を停止するようにしたものである。
２点の加熱点の加熱はレーザ光による加熱で行うことが好ましい。また、２点の加熱点を割断予定の線分上に移動させる際に、２点の加熱点のうち移動方向の後方に位置する加熱点は加熱を停止させてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来提案されているスクライブとブレークによるレーザ割断方法やフルカットによるレーザ割断方法では実現できなかったワークの内部を部分的にレーザフルカット割断することを可能にする。すなわち、割断線がガラスなどの脆性材料からなるワークの内部にとどまってワークの両端部にまで延びないようにフルカット割断することができる。したがって、ワークの内部に厚さ方向に貫通した直線状あるいは曲線状の割断面を形成することができる。また、割断予定の線分を閉曲線とすることによりワーク内部の一部を閉曲線形状に切り落とすことができるので、ワーク内部に任意の形状の貫通孔を穿つことができる。
【００１６】
本発明によりワークに形成される貫通溝や貫通孔は以下の特徴を有するものである。
（１）形成された貫通溝や貫通孔は研磨、洗浄などの後工程は不要である。
（２）割断面近傍におけるマイクロクラック発生がなく、ワークの機械強度が高い。
（３）割断面にカレットの付着がなく、清浄である。
（４）曲線割断が可能である。  
（５）割断面がガラス表面に対して、十分に垂直である。  
（６）割断面が鏡面で、面粗さが良好である。
（７）重ねガラスの選択的割断を一方向からのレーザビーム照射でおこなうことができ、ガラス板の反転などの操作が不要である。
（８）割断の自動化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１の実施の形態の脆性材料の熱応力割断方法は、ワーク内部に部分的割断予定の線分を定め、その部分的割断予定の線分の一方の端部に初亀裂を形成し、初亀裂を挟む互いに離間した２点を加熱しながら初亀裂から割断予定の線分上に移動させてワークに亀裂を形成し、この亀裂の先端が部分的割断予定の線分の他方の端部に達したときに加熱点の移動を停止するようにしたものである。本実施の形態によれば、割断線がワークの内部にとどまってワークの両端部にまで延びないように割断することができる。したがって、ワークの内部に直線状あるいは曲線状のフルカットを形成することができる。
本発明の第２の実施の形態の脆性材料の熱応力割断方法は、ワーク内部に割断予定の閉曲線を定め、その閉曲線の任意の位置に初亀裂を形成し、初亀裂を挟む互いに離間した２点を加熱しながら初亀裂から割断予定の閉曲線上に移動させてワークに亀裂を形成し、この亀裂の先端が初亀裂の位置に達したときに加熱点の移動を停止するようにしたものである。本実施の形態によれば、割断線がワーク内部における閉曲線であるので、ワーク内部の一部を閉曲線形状に切り落とすことができる。したがって、ワーク内部に任意の形状の透孔を穿つことができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態の脆性材料の熱応力割断方法において、加熱点の加熱をレーザ光による加熱で行うものである。本実施の形態によれば、局所加熱および加熱点の移動をレーザ光の照射および走査により簡単な構成で高精度に行うことができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１または第２の実施の形態の脆性材料の熱応力割断方法において、２点の加熱点を割断予定の線分上に移動させる際に、２点の加熱点のうち移動方向の後方に位置する加熱点の加熱を停止させるものである。本実施の形態によれば、移動方向の前方に位置する加熱点のみを加熱走査させるだけで熱応力割断をすることができるので、操作が簡便になり、かつ省電力化を図ることができる。
以下、本発明の実施例について、図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
前述したように、ガラスに局所的に、加熱だけが発生し、気化、溶融やクラックが発生しない程度のレーザ光照射を行なうと、照射点を中心として圧縮応力が発生し、周辺の非加熱領域でも、加熱部からの膨張に押されてさらに周辺に対して歪みが発生し、その結果圧縮応力が発生する。この圧縮応力は半径方向のものである。一方、物体に圧縮応力がある場合には、その直交方向にはポアソン比が関係した引張り応力が発生し、その方向は接線方向である。
本発明によるワーク内部を部分的に熱応力割断する方法においては、レーザ加熱点を２点とする２点加熱方法を採用する。レーザ光照射を２点設定すると、各照射点を中心として圧縮応力および引張り応力が発生する。この様子を図３に示す。
【００１９】
図３は、本発明の実施例１によるワーク内部を部分的に熱応力割断する方法を実施するための２点加熱方法による熱応力割断の原理を説明する概念的平面図である。
【００２０】
まず、ガラス板などの脆性材料からなるワーク１０を部分的に熱応力割断する部分的割断予定線分１１を定める。部分的割断予定線分１１はワーク１０の内部において一方の端部Ａから他方の端部Ｂに延びており、端部ＡおよびＢはワーク１０の内部にあって部分的割断予定線分１１がワーク１０の端部にまで延びていないように定められる。なお、端部Ａまたは端部Ｂのいずれかがワーク１０の内部にあれば、他方の端部はワーク１０の端部に伸びていてもよい。部分的割断予定線分１１は、直線はもちろん、任意の曲線でもよい。
【００２１】
この部分的割断予定線分１１上に２つの加熱点Ｐ１およびＰ２を設定し、この２つの加熱点Ｐ１およびＰ２をレーザ光などの熱源により加熱すると、ワーク１０の加熱点Ｐ１には熱応力により加熱点Ｐ１を中心として圧縮応力１２、１３が発生する。また、加熱点Ｐ１の周囲には引張り応力１６、１７が発生する。同様に、ワーク１０の加熱点Ｐ２には熱応力により加熱点Ｐ２を中心として圧縮応力１４、１５が発生し、加熱点Ｐ２の周囲には引張り応力１８、１９が発生する。このとき、加熱点Ｐ１およびＰ２を加熱後必要に応じて水冷や空冷などによる冷却を行うと引張り応力１６、１７およびは引張り応力１８、１９は一層大きく発生する。加熱点Ｐ１における引張り応力１７および加熱点Ｐ２における引張り応力１９は加熱点Ｐ１およびＰ２で挟まれた中間位置において加算されて、中間位置においては大きな引張り応力２０となって作用する。この引張り応力２０は部分的割断予定線分１１に沿ってワーク１０を熱応力割断する応力として作用する。
【００２２】
前述したように、加熱点Ｐ１には加熱点Ｐ１を中心として圧縮応力１２、１３が、加熱点Ｐ２には加熱点Ｐ２を中心として圧縮応力１４、１５が働いている。したがって、引張り応力２０は加熱点Ｐ１における圧縮応力１２、１３および加熱点Ｐ２における圧縮応力１４、１５により加熱点Ｐ１およびＰ２で挟まれた中間位置に閉じ込められる。この結果、引張り応力２０による熱応力割断現象は加熱点Ｐ１およびＰ２に挟まれた中間位置に閉じ込められ、２つの加熱点Ｐ１およびＰ２で挟まれた中間位置のみにおいてワーク１０は熱応力による引張り応力１３により熱応力割断される。
【００２３】
図４は図３で説明した２点加熱方法による熱応力割断の原理を採用した本発明の実施例１による脆性材料の部分的割断方法の工程を説明する図である。本実施例はワーク１０の内部に直線状の部分的割断を行う実施例である。図３と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
まず、図４（ａ）に示すように、直線状の部分的割断予定線分１１の一方の端部Ａを割断の始点として、端部Ａに割断開始用の初亀裂２１を形成する。初亀裂２１はカッタなどで機械的に形成したり、パルスレーザ光を照射して形成することができる。
【００２５】
つぎに、初亀裂２１を挟んでその両端に加熱点Ｐ１およびＰ２を定める。加熱点Ｐ１は部分的割断予定線分１１の一方の端部Ａ上に設定される。加熱点Ｐ１およびＰ２にレーザ光（図示を省略）を照射して加熱すると、図３で説明した原理に従って加熱点Ｐ１およびＰ２に挟まれた初亀裂２１に引張り応力２０が作用し、初亀裂２１部分から加熱点Ｐ２方向に亀裂２２が進行する。この亀裂２２はレーザ光が後述するフルカットを行うことができるレーザ光であればワーク１０をフルカットする割断となる。
【００２６】
この状態で２つの加熱点Ｐ１およびＰ２を部分的割断予定線分１１に沿って端部Ｂ方向に走査させると、加熱点Ｐ１およびＰ２の走査にしたがって引張り応力２０が作用する位置も部分的割断予定線分１１に沿って移動し、図４（ｂ）に示すように部分的割断予定線分１１に沿って亀裂２２が進行し割断線２３が形成される。前述したように、熱応力割断現象は加熱点Ｐ１およびＰ２で挟まれた中間位置に閉じ込められているので、加熱点Ｐ１およびＰ２を走査したときの亀裂２２の進行は加熱点Ｐ２の進行方向後端部付近で止まり加熱点Ｐ２の進行方向前方に亀裂２２が進行して割断線２３が形成されることはない。
【００２７】
加熱点Ｐ１およびＰ２を部分的割断予定線分１１に沿ってさらに走査させ、割断線２３の先端が部分的割断予定線分１１の他方の端部Ｂに達したとき、すなわち、亀裂２２の先端が割断予定線分１１の終点である端部Ｂに到達したときに加熱点Ｐ１およびＰ２の移動を停止させると、図４（ｃ）に示すように、部分的割断予定線分１１に沿って進行した亀裂２２の先端は部分的割断予定線分１１の他方の端部Ｂで停止する。前述したように、亀裂２２の進行は加熱点Ｐ２の進行方向後端部付近で停止するので、亀裂２２の先端が割断予定線分１１の終点である端部Ｂに到達したときの加熱点Ｐ２の位置は加熱点Ｐ２の進行方向後端部付近が割断予定線分１１の端部Ｂに位置している。
【００２８】
割断現象は加熱点Ｐ１およびＰ２で挟まれた中間位置に閉じ込められているので、亀裂２２による割断線２３は加熱点Ｐ２の進行方向前方に延びることはなく、停止した加熱点Ｐ２の進行方向後端部付近が割断線２３の終端となる。こうして亀裂２２による割断線２３はワーク１０の内部にとどまった状態で、すなわち、ワーク１０の端部には延伸せずにワーク１０の内部で部分的に割断させることができる。したがって、ワーク１０の内部に厚さ方向に貫通した直線状あるいは曲線状の割断面を形成することができる。
【００２９】
前述したように、引張り応力１７、１９、２０は加熱点Ｐ１およびＰ２における圧縮応力により加熱点Ｐ１およびＰ２で挟まれた中間位置に閉じ込められており、加熱点Ｐ１およびＰ２の部分的割断予定線分１１に沿った走査につれて加熱点Ｐ１およびＰ２で挟まれた引張り応力１７、１９、２０も部分的割断予定線分１１に沿って走査する。このとき、加熱点Ｐ１およびＰ２を常時加熱する必要はなく、加熱点Ｐ１およびＰ２の走査を開始後移動方向の後方に位置する加熱点Ｐ１の加熱を停止し、移動方向の前方に位置する加熱点Ｐ２のみを加熱しながら走査するようにしても、引張り応力１７、１９、２０は加熱点Ｐ２の走査に追随して部分的割断予定線分１１に沿って移動し、亀裂２２による割断線２３を進行させることができる。すなわち、加熱点の走査は、加熱点Ｐ１およびＰ２の両者による走査および加熱点Ｐ２のみの走査のいずれでもよい。これは、移動方向の前方に位置する加熱点Ｐ２の移動により部分的割断予定線分１１における加熱点Ｐ２の後方位置もすでに加熱されており、引張り応力１７、１９、２０は加熱点Ｐ２の直前位置と加熱点Ｐ２間に閉じ込められながら加熱点Ｐ２の走査に追随して部分的割断予定線分１１上を走査するからである。加熱点Ｐ１の加熱を停止し、加熱点Ｐ２のみを加熱しながら走査することにより、操作が簡便になり、かつ省電力化を図ることができる。
【００３０】
加熱点Ｐ１およびＰ２を加熱するレーザ光としては以下のものが使用できる。部分的割断をフルカットで行う場合には、レーザ光としては、ガラス内部に透過して行きかつ吸収されて、フルカットを発生させることが必要である。このために使用できるレーザとしては、たとえば、特許文献２に記述されたＥｒ：ＹＡＧレーザもしくはＨｏ：ＹＡＧレーザ、または、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザおよびＮｄ：ＹＬＦレーザのいずれかから選択されたレーザが発振するレーザ光の高調波がある。また、特許文献５に記述された光パラメトリック発振器および混晶半導体レーザなどがある。また、脆性材料として特許文献２および特許文献３に記述されているように、希土類元素を添加したガラスを使用する場合には、レーザダイオードや希土類固体レーザが使用できる。
【００３１】
部分的割断をフルカットで行わずにスクライブとブレークで行ってもよい。この場合は、特許文献１に記載されているようにＣＯ２レーザ光を使用することができる。なお、部分的割断として脆性材料を全厚さにわたって割断せずに、スクライブのみ行い脆性材料の厚さ方向の中間位置で溝の形成を止めるようにすれば、脆性材料に溝を形成することができる。この場合は脆性材料のレーザ光に対する吸収率が大きいＣＯ２レーザ光を使用すればよい。
【実施例２】
【００３２】
図５は図３で説明した２点加熱方法による熱応力割断の原理を採用した本発明の実施例２による脆性材料の部分的割断方法の工程を説明する図である。本実施例はワーク１０の内部に閉曲線状の部分的割断を行う実施例である。図３と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図５に示すように、閉曲線状の部分的割断予定線分２３の任意の位置Ａを割断の始点として、位置Ａに割断開始用の初亀裂２１を形成する。つぎに、初亀裂２１を挟んでその両端に加熱点Ｐ１およびＰ２を定める。加熱点Ｐ１は割断の始点である位置Ａ上に設定される。
【００３４】
実施例１と同様に、加熱点Ｐ１およびＰ２にレーザ光を照射して加熱すると、図３で説明した原理に従って加熱点Ｐ１およびＰ２に挟まれた初亀裂２１に引張り応力（図示を省略）が作用し、初亀裂２１部分から加熱点Ｐ２方向に亀裂２２が進行する。この状態で２つの加熱点Ｐ１およびＰ２を部分的割断予定線分２３に沿って矢印Ｘ方向に走査させると、加熱点Ｐ１およびＰ２の走査にしたがって引張り応力が作用する位置も部分的割断予定線分２４に沿って移動し、部分的割断予定線分２４に沿って亀裂が進行し割断されていく。前述したように、割断現象は加熱点Ｐ１およびＰ２で挟まれた中間位置に閉じ込められているので、加熱点Ｐ１およびＰ２を走査したときに割断線は加熱点Ｐ２の進行方向前方に延びることはない。
【００３５】
加熱点Ｐ１およびＰ２を部分的割断予定線分２４に沿ってさらに走査させ、割断線先端、すなわち、亀裂の先端が割断の始点である位置Ａに達したとき加熱点Ｐ１およびＰ２の移動を停止させると、部分的割断予定線分２４に沿って進行した亀裂は加熱点Ｐ２の進行方向後端部で止まり、割断の始点である位置Ａで停止する。こうして割断線はワーク１０の内部におさまっている閉曲線状の部分的割断予定線分２４に沿ってワーク１０の内部で部分的に割断させることができる。この結果、閉曲線状の部分的割断予定線分で囲まれた部分２５はワーク１０から切り落とされ、ワーク１０の内部に閉曲線形状の透孔を形成することができる。
なお、閉曲線としては円形、楕円形、多角形、星形、その他任意の形状の閉曲線の部分的割断が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の脆性材料の部分的割断方法は、ワークの内部を部分的に割断することができるので、ガラス、石英、セラミック、半導体などの各種の脆性材料によるワークの内部に厚さ方向に貫通した直線状あるいは曲線状の割断面を形成することができる。したがって、ワークを一方向、たとえば横方向（Ｘ方向）に割断した際に脆性材料の一端部が切り離されずに連結した状態を維持して互いに切り離されない状態になるように部分的に割断することができるので、脆性材料をいわゆるクロスカットが可能になり、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いるガラスの切断に適用して好適である。すなわち、フラットパネルディスプレイに用いるガラスの切断が、現在はダイアモンドカッターで行われており、カレット発生のための切断後の洗浄工程の必要性や、マイクロクラックの存在による強度低下などの問題を呈しているが、本発明による部分的熱応力割断で、こうした問題を解決しつつ大きなガラスから一度に多数のフラットパネルディスプレイ用ガラスを得ることができる。
【００３７】
また、割断予定の線分を多角形や閉曲線とすることによりワーク内部の一部を閉曲線形状に切り落とすことができるので、ワーク内部に任意の形状の貫通孔を穿つことができる。したがって、部分的な貫通溝や透孔を形成する各種の用途、たとえば、ガラス、石英、セラミックなどの装飾加工などに適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に適用される熱応力発生原理を説明するための、原点に中心をおくガウシアン分布の温度上昇がある場合における半径方向熱応力成分（負値で圧縮力）σｘと接線方向熱応力成分（正値が引張り力、負値が圧縮力）σｙの変化を示す特性図
【図２】従来のガラスのレーザ割断方法を説明する概念的斜視図で、（ａ）は表面スクライブ、（ｂ）はフルカットの場合の模式図
【図３】本発明の実施例１によるワーク内部を部分的に熱応力割断する方法を実施するための２点加熱方法による熱応力割断の原理を説明する平面図
【図４】本発明の実施例１による脆性材料の部分的割断方法の工程を説明する斜視図で、（ａ）は割断開始時点、（ｂ）は割断の中間時点、（ｃ）は割断の終了時点の図
【図５】本発明の実施例２によるワーク内部を部分的に熱応力割断する方法を実施するための２点加熱方法による熱応力割断の原理を説明する概念的斜視図
【符号の説明】
【００３９】
１  表面スクライブ用照射レーザ光
２  ワーク
３  照射レーザ光の走査方向
４  発生熱の熱伝導による伝播
５  フルカット用照射レーザ光
６  透過レーザ光吸収による熱源
１０  ワーク
１１  部分的割断予定線分
１２、１３、１４、１５  圧縮応力
１６、１７、１８、１９、２０  引張り応力
２１  初亀裂
２２  亀裂
２３  割断線
２４  閉曲線状の部分的割断予定線分
２５  閉曲線状の部分的割断予定線分で囲まれた部分
Ｐ１、Ｐ２    加熱点
【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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