脆性材料の割断装置および割断方法
【解決手段】 割断予定線Ｓｐに沿って脆性材料１の表面に複数のディンプルＤを形成するディンプル形成手段と、脆性材料１の表面にスクライブ線Ｓを形成するカッター３１とを備え、
割断予定線Ｓｐに沿って脆性材料１の表面に複数のディンプルＤを形成し、その後、該ディンプルＤの形成された割断予定線Ｓｐに沿って脆性材料とカッター３１とを相対移動させて、脆性材料１の表面にスクライブ線Ｓを形成する。
【効果】 カレットや水平クラックの発生を抑えるとともに、スクライブ線Ｓからの亀裂を深く進展させることができる。
割断予定線Ｓｐに沿って脆性材料１の表面に複数のディンプルＤを形成し、その後、該ディンプルＤの形成された割断予定線Ｓｐに沿って脆性材料とカッター３１とを相対移動させて、脆性材料１の表面にスクライブ線Ｓを形成する。
【効果】 カレットや水平クラックの発生を抑えるとともに、スクライブ線Ｓからの亀裂を深く進展させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脆性材料の割断装置および割断方法に関し、詳しくは脆性材料の表面に設定した割断予定線に沿ってカッターを移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断装置および割断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ等の製造に用いられるマザーガラスや、液晶ディスプレイの製造工程におけるアレイ基板とカラーフィルタ基板が張り合わされた状態の液晶セル等の脆性材料を、その表面に設定した所要の割断予定線に沿って割断する割断方法が知られている。
このような脆性材料の割断装置として、脆性材料の表面に食い込んでスクライブ線を形成するカッターと、該カッターを移動させる移動手段とを備え、上記脆性材料の表面に設定された割断予定線に沿って上記移動手段が上記カッターを移動させてスクライブ線を形成し、その後このスクライブ線より亀裂を進展させて脆性材料を割断するものが知られている（特許文献１）。
また、上記カッターとして略円盤状のスクライブホイールの外周に等間隔に突起を形成し、該スクライブホイールを割断予定線に沿って回転させることにより、上記突起による打点衝撃を与えながら上記スクライブ線を形成する割断装置も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２２４１２８号公報
【特許文献２】特許第３０７４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１の割断装置で割断した脆性材料では、形成したスクライブ線から進展する亀裂（ニューと言う）が板厚の半分程度までしか到達しないため、その後脆性材料に外力を付与してスクライブ線に沿って割断する必要があり、その際脆性材料の表面側および裏面側から微小な破片（カレット）が発生してしまうという問題が発生する。
また、上記特許文献１のようにカッターを移動させてスクライブ線を形成する際、脆性材料の表面に水平クラックが発生し、割断した脆性材料の抗折強度を低下させるという問題がある。
一方、上記特許文献２の割断装置によれば、スクライブ線から進展する亀裂を深くすることができるため、小さな外力で脆性材料を割断することができるが、上記突起による打点衝撃によって、特許文献１の場合よりも大きな水平クラックが発生し、また大量のカレットが発生してしまうという問題がある。
このような問題に鑑み、本発明はスクライブ線から進展する亀裂を深くすることが可能で、かつ水平クラックおよびカレットの発生を抑えることが可能な脆性材料の割断装置および割断方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、請求項１にかかる脆性材料の割断装置は、脆性材料の表面にスクライブ線を形成するカッターと、脆性材料とカッターとを相対移動させるカッター移動手段とを備え、
上記脆性材料の表面に設定された割断予定線に沿って上記カッター移動手段が上記カッターを移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断装置において、
上記割断予定線に沿って脆性材料の表面に複数のディンプルを形成するディンプル形成手段を設け、
上記カッター移動手段は、上記ディンプルの形成された割断予定線に沿ってカッターを相対移動させることを特徴としている。
【０００６】
請求項２にかかる脆性材料の割断装置は、請求項１に記載の脆性材料の割断装置において、上記ディンプル形成手段は、レーザ光を発振する発振手段と、該発振手段が発振したレーザ光を集光する集光手段と、上記集光手段が集光したレーザ光の集光位置を移動させる集光位置移動手段とを備え、上記割断予定線上の所定位置でレーザ光を集光して上記脆性材料表面の一部を除去することにより、ディンプルを形成することを特徴としている。
【０００７】
また請求項３にかかる脆性材料の割断方法は、脆性材料の表面に割断予定線を設定するとともに、該割断予定線に沿って脆性材料とカッターとを相対移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断方法において、
上記割断予定線に沿って脆性材料の表面に複数のディンプルを形成し、その後該複数のディンプルが形成された割断予定線に沿ってカッターを移動させることを特徴としている。
【０００８】
請求項４にかかる脆性材料の割断方法は、請求項３に記載の脆性材料の割断方法において、上記割断予定線上の所定位置で集光したレーザ光によって、上記脆性材料表面の一部を除去することによりディンプルを形成することを特徴としている。
【０００９】
請求項５にかかる脆性材料の割断方法は、請求項４に記載の脆性材料の割断方法において、上記レーザ光を断続的に照射しながら移動させることで、上記割断予定線に沿って複数のディンプルを所定間隔で形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記請求項１の発明によれば、予め割断予定線に沿って所定間隔にディンプルを形成することで、脆性材料とカッターとを割断予定線に沿って相対移動させると、ディンプルを通過する際にカッターが上下に振動するため、スクライブ線から進展する亀裂を深くすることができる。
また、上記ディンプルに沿ってカッターを移動させることにより、水平クラックの発生を抑えることができ、割断した脆性材料の抗折強度を高くすることができる。
【００１１】
上記請求項２の発明によれば、ディンプルをレーザ光の照射によって形成するため、所要の形状のディンプルを容易に形成できる。
【００１２】
上記請求項３の発明によれば、予め割断予定線に沿って所定間隔にディンプルを形成するため、脆性材料とカッターとを割断予定線に沿って相対移動させると、ディンプルによってカッターが上下に振動するため、スクライブ線から進展する亀裂を深くすることができる。
また、上記ディンプルに沿ってカッターを移動させることにより、水平クラックの発生を抑えることができ、割断した脆性材料の抗折強度を高くすることができる。
【００１３】
上記請求項４の発明によれば、ディンプルをレーザ光の照射によって形成するため、ディンプル形成の際にカレットが発生しないようになっている。
【００１４】
上記請求項５の発明によれば、割断予定線に沿って複数のディンプルを所定間隔で形成するため、上記カッターを該ディンプルに沿って移動させることができ、ディンプルによるカッターのセルフアライメントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例にかかる割断装置の側面図
【図２】脆性材料の平面図。
【図３】加工ヘッドの拡大断面図。
【図４】割断方法を説明する図であって（ａ）は側面図を、（ｂ）は平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図示実施例について説明すると、図１は脆性材料１を割断する割断装置２を示し、図２は割断する脆性材料１の平面図を示している。
上記図２に示す脆性材料１は、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板が張り合わせた液晶セルであって、液晶画面として用いる３枚分の画面部１ａと、該画面部１ａの図示上方に隣接した端子部１ｂと、上記画面部１ａの下方に隣接した位置および端子部１ｂの上方に隣接した残材部１ｃとに割断するようになっている。
上記割断装置２では、上記画面部１ａ、端子部１ｂ、残材部１ｃの境界部分に割断予定線Ｓｐを設定するとともに、この割断予定線Ｓｐに沿ってスクライブ線Ｓを形成してこれらを割断したら、その後上記端子部１ｂより上記カラーフィルタ基板のみをはく離させて、上記ＴＦＴ基板を露出させるようになっている。
そして上記脆性材料１における上記画面部１ａ、端子部１ｂ、残材部１ｃのそれぞれの４隅には、それぞれアライメントマーク１ｄが設けられており、割断装置２はこのアライメントマーク１ｄにより脆性材料１の向きや割断予定線Ｓｐを設定するようになっている。
なお上記脆性材料１としては、そのほかにも単層のサファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板などがあり、また本実施例にかかる割断方法によれば、特に厚さが０．１〜４ｍｍ程度の脆性材料１を割断するのに好適なものとなっている。
【００１７】
上記割断装置２は、脆性材料１を載置する加工テーブル３と、脆性材料１にスクライブ線Ｓを形成する加工ヘッド４と、該加工ヘッド４を図示左右方向となるＸ方向に移動させるカッター移動手段および集光位置移動手段を構成する移動手段５と、上記加工ヘッド４のアライメントを調整するための２台の第１、第２カメラ６、７とを備え、これらは制御手段８によって制御されるようになっている。
上記加工テーブル３の表面には図示しない無数の吸着孔が穿設され、該吸着孔は図示しない真空源および圧空源に接続されている。そして上記吸着孔から負圧を発生させることで脆性材料１を吸着保持するとともに、吸着孔から圧空を噴射することでスクライブ線Ｓの位置で脆性材料１を割断するようになっている。
また加工テーブル３は、Ｙ方向駆動手段３ａによって図示奥行き方向であるＹ方向に進退動するとともに、θ軸駆動手段３ｂによって上下方向のＺ軸を中心に回転し、載置された脆性材料１の向きを変更することが可能となっている。
【００１８】
上記加工ヘッド４は、上記移動手段５によって移動するハウジング１１と、該ハウジング１１内部に設けられるとともに脆性材料１の表面にディンプルＤを形成するディンプル形成部１２と、上記脆性材料１の表面にスクライブ線Ｓを形成するスクライブ線形成部１３とから構成されている。
上記移動手段５は、加工テーブル３の上方にＸ方向に架設されたボールねじ５ａと、該ボールねじ５ａを駆動するモータ５ｂとによって構成され、ボールねじ５ａの回転により上記ハウジング１１がＸ方向に進退動するようになっている。
上記ディンプル形成部１２は、スクライブ線Ｓを形成する際には上記スクライブ線形成部１３よりもＸ方向前方に位置するようになっている。
換言すると、上記ディンプル形成部１２が割断予定線Ｓｐに沿ってディンプルＤを形成した後に、上記スクライブ線形成部１３がディンプルＤを通過しながらスクライブ線Ｓを形成するようになっている。
【００１９】
上記ディンプル形成部１２は、レーザ光Ｌを発振する図示しないレーザ発振器と、レーザ光Ｌを導光する導光手段１４と、導光されたレーザ光Ｌを集光する集光レンズ１５と、上記レーザ光Ｌの焦点位置を調整する焦点調整手段１６とから構成されている。
上記レーザ発振器は上記加工テーブル３に隣接した位置に設けられており、ＵＶレーザ光を励起する固体レーザであるとともに、非線形光学結晶によるＱスイッチパルス発振を行うようになっている。
上記導光手段１４は、上記レーザ発振器から照射されたレーザ光Ｌを加工ヘッド４まで導光する光ファイバ２１と、光ファイバ２１より出射したレーザ光Ｌを平行光に変換するコリメーションレンズ２２と、水平方向に照射されているレーザ光Ｌを脆性材料１に向けて下方に反射させるダイクロイックミラー２３とから構成されている。
上記集光レンズ１５は上記コリメーションレンズ２２によって平行化されたレーザ光Ｌを球面収差によるスポット径の肥大を極力防止しながら集光する、いわゆるアクロマティックレンズとなっている。
そして上記光ファイバ２１の出射側の端部と、コリメーションレンズ２２と、ダイクロイックミラー２３と、集光レンズ１５とは、上記焦点調整手段１６を構成するフレーム２４によって一体的に保持されている。
【００２０】
上記焦点調整手段１６は、上記フレーム２４と、該フレーム２４に固定された第３カメラ２５と、上記フレーム２４を上記ハウジング１１に移動可能に保持する３つの調整用マイクロメータヘッド２６と、上記フレーム２４をＺ方向に昇降させる集光位置移動手段を構成する昇降手段２７とから構成されている。
上記第３カメラ２５は、上記ダイクロイックミラー２３を介して上記集光レンズ１５が脆性材料１に集光させたレーザ光Ｌにより形成したディンプルＤを撮影するようになっている。
上記３つの調整用マイクロメータヘッド２６は上記フレーム２４をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚの各方向に精密に移動させることが可能となっており、上記集光レンズ１５によって集光されたレーザ光Ｌの照射位置を割断予定線Ｓｐ上に合わせることが可能となっている。
また、上記昇降手段２７は上記フレーム２４をＺ方向に昇降させることにより、上記集光レンズ１５によって脆性材料１の表面に集光されるレーザ光Ｌのスポット径を調整することが可能となっている。
つまり、上記集光レンズ１５によって集光されるレーザ光Ｌの集光位置を移動させる集光位置移動手段は、該集光レンズ１５ごと加工ヘッド４をＸ方向に移動させる上記移動手段５と、レーザ光Ｌのスポット径を調整する上記昇降手段２７とによって構成されている。
【００２１】
上記スクライブ線形成部１３は、略円盤状のカッター３１と、該カッター３１を回転可能に保持する保持部材３２と、該保持部材３２ごとカッター３１を下方に付勢するエアシリンダ３３と、カッター３１を脆性材料１に食い込ませる荷重を測定するロードセル３４と、上記カッター３１をＺ方向に昇降させる昇降手段３５とから構成されている。
上記カッター３１は、図４に示すように外周に断面Ｖ字型の歯部３１ａが形成された円盤状のカッター３１であって、上記移動手段５によって加工ヘッド４がＸ方向に移動すると、脆性材料１の表面に食い込みながらＸ方向に回転して、脆性材料１の表面に上記スクライブ線Ｓを形成するようになっている。
すなわち、カッター３１は特許文献１に記載されるものと形状についてはほぼ同じものであり、従来公知のものである。
上記保持部材３２は上記カッター３１をＺ軸を中心に回転可能に保持するようになっており、加工ヘッド４がＸ方向に移動した際に、上記カッター３１の方向を調整するセルフアライメントを行うようになっている。
上記エアシリンダ３３はカッター３１を常時下方に付勢するようになっており、このエアシリンダ３３によって上記カッター３１が脆性材料１の表面に食い込むと、その荷重が上記ロードセル３４によって測定されるようになっている。
そして上記昇降手段３５は、上記カッター３１、保持部材３２、エアシリンダ３３、ロードセル３４を一体的に保持するフレーム３５ａと、Ｚ方向に設けたボールねじ３５ｂと、該ボールねじ３５ｂを回転させるモータ３５ｃとから構成され、ボールねじ３５ｂの回転に伴って上記フレーム３５ａごとカッター３１が昇降するようになっている。
【００２２】
上記第１、第２カメラ６、７は、上記加工ヘッド４に隣接した位置にＸ方向に整列するように配置されており、それぞれ移動手段６ａ、７ａによってＸ方向に移動するとともに、図示しないＹ方向移動手段およびθ軸駆動手段によってＹ方向への微小量の移動および視野中央を中心に回転可能となっている。
また第１、第２カメラ６、７の視野中央には十字形のクロスカーソルが設定されており、この視野内に上記スクライブ線Ｓや脆性材料１のアライメントマーク１ｄが撮影されると、このクロスカーソルに基づいて上記制御手段８が加工ヘッド４のアライメント調整や脆性材料の位置を認識するようになっている。
【００２３】
上記構成を有する割断装置２を用いた脆性材料１の割断方法について説明する。なお、以下の説明では単層の脆性材料１を割断する際の手順について説明する。
最初に、上記加工ヘッド４におけるカッター３１には製造誤差があるため、カッター３１を交換するたびアライメントを調整する。
まず、上記加工ヘッド４のスクライブ線形成部１３に新たなカッター３１を装着したら、上記ディンプル形成部１２よりレーザ光Ｌを照射させずに、加工ヘッド４をＸ方向に移動させて、所要のテストピースの表面に仮スクライブ線を形成する。
その後、Ｘ方向に整列した第１、第２カメラ６、７および加工ヘッド４に設けた第３カメラ２５によって上記仮スクライブ線を撮影し、上記制御手段８は各カメラの撮像範囲の中央に設定したクロスカーソルが上記仮スクライブ線上に位置するよう、上記第１、第２カメラ６、７を移動させるとともに、第３カメラ２５の撮像結果に基づき、上記加工ヘッド４におけるディンプル形成部１２の焦点調整手段１６を調整する。
【００２４】
続いて、上記加工テーブル３に新たな脆性材料１を設置すると、加工テーブル３の上面に形成された吸着孔から負圧が供給され、脆性材料１は加工テーブル３の上面に吸着保持される。
このようにして脆性材料１が設置されると、上記第１、第２カメラ６、７が上記脆性材料１に設けられた所要のアライメントマーク１ｄを撮影し、制御手段８は第１、第２カメラ６、７の撮影範囲に設定されたクロスカーソルとアライメントマーク１ｄとの傾きを認識する。
アライメントマーク１ｄに傾きが検出された場合、制御手段８は上記加工テーブル３の上記Ｙ方向駆動手段３ａおよびθ軸駆動手段３ｂを制御して、加工テーブル３を移動および回転させ、第１、第２カメラ６、７のクロスカーソルとアライメントマーク１ｄの傾きとを一致させる。
これにより、脆性材料１は割断予定線ＳｐがＸ方向を向いた状態で加工テーブル３上に設置されることとなり、この状態で加工ヘッド４をＸ方向に移動させることで上記スクライブ線Ｓを形成することが可能となる。換言すると、上記動作により脆性材料１にＸ方向に向かう割断予定線Ｓｐが設定されたこととなる。
【００２５】
一方、上記脆性材料１が加工テーブル３に設置される際、上記加工ヘッド４は図１における図示左端の後退位置に待機しており、少なくとも上記スクライブ線形成部１３のカッター３１は上記移動手段５によって脆性材料１の端部より図示左方に退避した状態となっている。
またカッター３１は上記エアシリンダ３３および上記昇降手段３５によって脆性材料１の表面よりも下方に位置しており、この状態で上記移動手段５が加工ヘッド４をＸ方向に移動させると、カッター３１は脆性材料１の表面に乗り上げながらエアシリンダ３３の付勢力に抗して上昇し、その後カッター３１は脆性材料１に食い込みながら上記割断予定線Ｓｐに沿って回転することとなる。
同時に上記ロードセル３４は、上記カッター３１がエアシリンダ３３の付勢力に抗して上昇した際の荷重を測定し、上記カッター３１の脆性材料１への食い込み量を判定する。
なお、このカッター３１による脆性材料１への食い込み量は、割断する脆性材料１によって異なり、予め上記昇降手段３５によるカッター３１の高さが上記制御手段８に登録されている。
【００２６】
そして図４（ａ）、（ｂ）に示す拡大図を用いて、スクライブ線Ｓの形成手順を説明すると、上記移動手段５が加工ヘッド４をＸ方向に移動させると、上記ディンプル形成部１２では、上記レーザ発振器がレーザ光Ｌを発振し、レーザ光Ｌは上記導光手段１４によって導光された後、上記集光レンズ１５によって集光されて上記脆性材料１の表面に照射される。
レーザ光Ｌはパルス照射により脆性材料１の表面を加熱して除去し、脆性材料１の表面に直径２０〜５０μｍ、深さ５〜１０μｍのディンプルＤを形成するようになっている。
またレーザ光Ｌは加工ヘッド４の移動にあわせて照射され、上記割断予定線Ｓｐの線上に沿って、２０〜１００μｍの間隔で上記ディンプルＤを形成するようになっている。
【００２７】
このようにして割断予定線Ｓｐに沿ってディンプルＤが形成されると、カッター３１がディンプルＤを通過しながら、脆性材料１にスクライブ線Ｓを形成してゆき、スクライブ線Ｓからは板厚方向に亀裂が進展してゆく。
その際、カッター３１は上記エアシリンダ３３によって下方に付勢されていることからディンプルＤの形状に沿って下降し、その後カッター３１はエアシリンダ３３の付勢力に抗して脆性材料１の表面側に上昇することとなる。
つまり、カッター３１を上記ディンプルＤの形成された割断予定線Ｓｐに沿って移動させると、カッター３１は上下に振動しながら移動することとなり、その結果、カッター３１が食い込んだ位置から亀裂が深く進展するようになっている。
具体的には、本発明にかかる割断装置２によって形成したスクライブ線Ｓの場合、形成したスクライブ線Ｓの下方に進展した亀裂（ニュー）が、脆性材料１の板厚の約８０％程度まで進展していることが確認できた。
また、本発明にかかる割断装置２によって形成したスクライブ線Ｓの場合、カッター３１が脆性材料１に食い込む際の衝撃が少ないため、該衝撃による脆性材料１の表面にほとんど水平クラックが発生しないことが確認できた。
そして、上記加工ヘッド４が脆性材料１の図示右端部まで移動して脆性材料１の表面にスクライブ線Ｓが形成されると、上記昇降手段３５がカッター３１を脆性材料１の上方に退避させ、上記移動手段５が加工ヘッド４を再び図示左端部の退避位置まで移動させる。
加工テーブル３では、上記吸着孔への負圧の供給を停止し、脆性材料１が浮き上がらない程度に上記圧空を供給する。脆性材料１にはスクライブ線Ｓから深い亀裂が形成されているため、この圧空の供給だけで脆性材料１を分離することができる。
その結果、分離の際に脆性材料１の裏面からはほとんどカレットが発生せず、また上述したように脆性材料の表面には水平クラックが発生しないことから、脆性材料の表面からもカレットがほとんど発生しないようになっている。
【００２８】
なお、図４（ｂ）に示すように、割断予定線Ｓｐに沿ってディンプルＤを形成することで、上記カッター３１のふらつきを防止するセルフアライメントを行うことが可能となっている。
つまり、上記カッター３１が保持手段によりＺ軸を中心に回転してふらついても、カッター３１はディンプルＤを通過する際に該ディンプルＤの深いところに向けて進行しようとする。
つまり、カッター３１は割断予定線Ｓｐに沿ってＸ方向に整列したディンプルＤに従って進もうとするため、カッター３１のふらつきをディンプルＤの直径の範囲で抑えることが可能となっている。
【００２９】
次に、上記実施例にかかる割断方法によって割断した脆性材料１の抗折強度について以下のような実験を行った。
まず、上記方法に基づいて割断した脆性材料１を、二本の梁状の支持部材の上に載置し、その状態で両支持部材の略中間位置に上方から荷重を加えて脆性材料の下面に引張力を発生させ、脆性材料が折れ曲がった際の荷重を抗折強度として測定した。
その結果、上記スクライブ線Ｓを形成したスクライブ面の抗折強度は、該スクライブ面の裏側のいわゆるクリアカット面の抗折強度に対して最大で９０％程度となることが確認できた。換言すると、本実施例にかかる割断方法で割断した脆性材料１は抗折強度が高いことが確認できた。
その要因としては、上記実施例にかかる割断方法によって脆性材料１を割断することにより、脆性材料１の表面に水平クラックがほとんど発生しないため、スクライブ面に上記引張力が作用した場合であっても、水平クラックから亀裂が進展せず、水平クラックの発生していないクリアカット面と同程度の高い抗折強度が得られるものと推察できる。
【００３０】
このような本発明にかかる割断方法に対し、ディンプルＤを形成せず、かつ外周に凹凸の形成していない特許文献１に記載されるようなカッターによってスクライブ線Ｓを形成した場合、上記亀裂は脆性材料の板厚の約５０％程度しか進展しなかった。
この場合、別途脆性材料を割断するための手段が必要となり、また割断の際に脆性材料の表面および裏面からカレットが飛散するため、新たに割断する脆性材料１を傷つけたり、該カレットの除去が煩雑であるなどの問題があった。
またスクライブ線を形成する際に、脆性材料の表面には水平クラックが形成されるため、スクライブ面の抗折強度は低くなるという問題があった。
【００３１】
次に、特許文献２にかかる割断方法、すなわち外周に突起を形成したカッターによってスクライブ線Ｓを形成する方法によれば、脆性材料１の板厚の約８０％程度まで亀裂を進展させることができ、容易に脆性材料１を割断することができる。
しかしながら、脆性材料の表面には上記特許文献１の場合よりも大きな水平クラックが形成されてしまい、脆性材料１の抗折強度がさらに低くなるという問題がある。これは、上記カッター３１の外周に形成した突起が脆性材料１に食い込む際、打点衝撃によって脆性材料１に上記水平クラックを形成するものと推察される。
そして、上記突起による打点衝撃の結果、脆性材料１の表面からは多量のカレットが発生することとなり、少ない力で容易に脆性材料１を割断することができるものの、特許文献１よりも多量のカレットが発生するという問題があった。
【００３２】
なお、本実施例のスクライブ線形成部１３では、略円盤状のカッター３１を回転させることによりスクライブ線Ｓを形成しているが、その他の方法でスクライブ線Ｓを形成しても良い。例えば、先端が四角錘状に形成されたいわゆるポイントスクライバーを用いることができる。
さらに、本実施例では上記加工ヘッド４にディンプル形成部１２とスクライブ線形成部１３とを一体的に設けているが、これらを異なる加工ヘッドに設けて、それぞれ個別の移動手段によって移動させても良い。
このような構成とすることで、例えばディンプル形成部１２を備えていない特許文献１の構成を有する割断装置に上記ディンプル形成部１２を設ければ、本発明にかかる割断方法により脆性材料の割断を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１ 脆性材料 ２ 割断装置
３ 加工テーブル ４ 加工ヘッド
１２ ディンプル形成部 １３ スクライブ線形成部
３１ カッター Ｄ ディンプル
Ｓ スクライブ線 Ｓｐ 割断予定線
Ｌ レーザ光
【技術分野】
【０００１】
本発明は脆性材料の割断装置および割断方法に関し、詳しくは脆性材料の表面に設定した割断予定線に沿ってカッターを移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断装置および割断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ等の製造に用いられるマザーガラスや、液晶ディスプレイの製造工程におけるアレイ基板とカラーフィルタ基板が張り合わされた状態の液晶セル等の脆性材料を、その表面に設定した所要の割断予定線に沿って割断する割断方法が知られている。
このような脆性材料の割断装置として、脆性材料の表面に食い込んでスクライブ線を形成するカッターと、該カッターを移動させる移動手段とを備え、上記脆性材料の表面に設定された割断予定線に沿って上記移動手段が上記カッターを移動させてスクライブ線を形成し、その後このスクライブ線より亀裂を進展させて脆性材料を割断するものが知られている（特許文献１）。
また、上記カッターとして略円盤状のスクライブホイールの外周に等間隔に突起を形成し、該スクライブホイールを割断予定線に沿って回転させることにより、上記突起による打点衝撃を与えながら上記スクライブ線を形成する割断装置も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２２４１２８号公報
【特許文献２】特許第３０７４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１の割断装置で割断した脆性材料では、形成したスクライブ線から進展する亀裂（ニューと言う）が板厚の半分程度までしか到達しないため、その後脆性材料に外力を付与してスクライブ線に沿って割断する必要があり、その際脆性材料の表面側および裏面側から微小な破片（カレット）が発生してしまうという問題が発生する。
また、上記特許文献１のようにカッターを移動させてスクライブ線を形成する際、脆性材料の表面に水平クラックが発生し、割断した脆性材料の抗折強度を低下させるという問題がある。
一方、上記特許文献２の割断装置によれば、スクライブ線から進展する亀裂を深くすることができるため、小さな外力で脆性材料を割断することができるが、上記突起による打点衝撃によって、特許文献１の場合よりも大きな水平クラックが発生し、また大量のカレットが発生してしまうという問題がある。
このような問題に鑑み、本発明はスクライブ線から進展する亀裂を深くすることが可能で、かつ水平クラックおよびカレットの発生を抑えることが可能な脆性材料の割断装置および割断方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、請求項１にかかる脆性材料の割断装置は、脆性材料の表面にスクライブ線を形成するカッターと、脆性材料とカッターとを相対移動させるカッター移動手段とを備え、
上記脆性材料の表面に設定された割断予定線に沿って上記カッター移動手段が上記カッターを移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断装置において、
上記割断予定線に沿って脆性材料の表面に複数のディンプルを形成するディンプル形成手段を設け、
上記カッター移動手段は、上記ディンプルの形成された割断予定線に沿ってカッターを相対移動させることを特徴としている。
【０００６】
請求項２にかかる脆性材料の割断装置は、請求項１に記載の脆性材料の割断装置において、上記ディンプル形成手段は、レーザ光を発振する発振手段と、該発振手段が発振したレーザ光を集光する集光手段と、上記集光手段が集光したレーザ光の集光位置を移動させる集光位置移動手段とを備え、上記割断予定線上の所定位置でレーザ光を集光して上記脆性材料表面の一部を除去することにより、ディンプルを形成することを特徴としている。
【０００７】
また請求項３にかかる脆性材料の割断方法は、脆性材料の表面に割断予定線を設定するとともに、該割断予定線に沿って脆性材料とカッターとを相対移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断方法において、
上記割断予定線に沿って脆性材料の表面に複数のディンプルを形成し、その後該複数のディンプルが形成された割断予定線に沿ってカッターを移動させることを特徴としている。
【０００８】
請求項４にかかる脆性材料の割断方法は、請求項３に記載の脆性材料の割断方法において、上記割断予定線上の所定位置で集光したレーザ光によって、上記脆性材料表面の一部を除去することによりディンプルを形成することを特徴としている。
【０００９】
請求項５にかかる脆性材料の割断方法は、請求項４に記載の脆性材料の割断方法において、上記レーザ光を断続的に照射しながら移動させることで、上記割断予定線に沿って複数のディンプルを所定間隔で形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記請求項１の発明によれば、予め割断予定線に沿って所定間隔にディンプルを形成することで、脆性材料とカッターとを割断予定線に沿って相対移動させると、ディンプルを通過する際にカッターが上下に振動するため、スクライブ線から進展する亀裂を深くすることができる。
また、上記ディンプルに沿ってカッターを移動させることにより、水平クラックの発生を抑えることができ、割断した脆性材料の抗折強度を高くすることができる。
【００１１】
上記請求項２の発明によれば、ディンプルをレーザ光の照射によって形成するため、所要の形状のディンプルを容易に形成できる。
【００１２】
上記請求項３の発明によれば、予め割断予定線に沿って所定間隔にディンプルを形成するため、脆性材料とカッターとを割断予定線に沿って相対移動させると、ディンプルによってカッターが上下に振動するため、スクライブ線から進展する亀裂を深くすることができる。
また、上記ディンプルに沿ってカッターを移動させることにより、水平クラックの発生を抑えることができ、割断した脆性材料の抗折強度を高くすることができる。
【００１３】
上記請求項４の発明によれば、ディンプルをレーザ光の照射によって形成するため、ディンプル形成の際にカレットが発生しないようになっている。
【００１４】
上記請求項５の発明によれば、割断予定線に沿って複数のディンプルを所定間隔で形成するため、上記カッターを該ディンプルに沿って移動させることができ、ディンプルによるカッターのセルフアライメントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例にかかる割断装置の側面図
【図２】脆性材料の平面図。
【図３】加工ヘッドの拡大断面図。
【図４】割断方法を説明する図であって（ａ）は側面図を、（ｂ）は平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図示実施例について説明すると、図１は脆性材料１を割断する割断装置２を示し、図２は割断する脆性材料１の平面図を示している。
上記図２に示す脆性材料１は、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板が張り合わせた液晶セルであって、液晶画面として用いる３枚分の画面部１ａと、該画面部１ａの図示上方に隣接した端子部１ｂと、上記画面部１ａの下方に隣接した位置および端子部１ｂの上方に隣接した残材部１ｃとに割断するようになっている。
上記割断装置２では、上記画面部１ａ、端子部１ｂ、残材部１ｃの境界部分に割断予定線Ｓｐを設定するとともに、この割断予定線Ｓｐに沿ってスクライブ線Ｓを形成してこれらを割断したら、その後上記端子部１ｂより上記カラーフィルタ基板のみをはく離させて、上記ＴＦＴ基板を露出させるようになっている。
そして上記脆性材料１における上記画面部１ａ、端子部１ｂ、残材部１ｃのそれぞれの４隅には、それぞれアライメントマーク１ｄが設けられており、割断装置２はこのアライメントマーク１ｄにより脆性材料１の向きや割断予定線Ｓｐを設定するようになっている。
なお上記脆性材料１としては、そのほかにも単層のサファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板などがあり、また本実施例にかかる割断方法によれば、特に厚さが０．１〜４ｍｍ程度の脆性材料１を割断するのに好適なものとなっている。
【００１７】
上記割断装置２は、脆性材料１を載置する加工テーブル３と、脆性材料１にスクライブ線Ｓを形成する加工ヘッド４と、該加工ヘッド４を図示左右方向となるＸ方向に移動させるカッター移動手段および集光位置移動手段を構成する移動手段５と、上記加工ヘッド４のアライメントを調整するための２台の第１、第２カメラ６、７とを備え、これらは制御手段８によって制御されるようになっている。
上記加工テーブル３の表面には図示しない無数の吸着孔が穿設され、該吸着孔は図示しない真空源および圧空源に接続されている。そして上記吸着孔から負圧を発生させることで脆性材料１を吸着保持するとともに、吸着孔から圧空を噴射することでスクライブ線Ｓの位置で脆性材料１を割断するようになっている。
また加工テーブル３は、Ｙ方向駆動手段３ａによって図示奥行き方向であるＹ方向に進退動するとともに、θ軸駆動手段３ｂによって上下方向のＺ軸を中心に回転し、載置された脆性材料１の向きを変更することが可能となっている。
【００１８】
上記加工ヘッド４は、上記移動手段５によって移動するハウジング１１と、該ハウジング１１内部に設けられるとともに脆性材料１の表面にディンプルＤを形成するディンプル形成部１２と、上記脆性材料１の表面にスクライブ線Ｓを形成するスクライブ線形成部１３とから構成されている。
上記移動手段５は、加工テーブル３の上方にＸ方向に架設されたボールねじ５ａと、該ボールねじ５ａを駆動するモータ５ｂとによって構成され、ボールねじ５ａの回転により上記ハウジング１１がＸ方向に進退動するようになっている。
上記ディンプル形成部１２は、スクライブ線Ｓを形成する際には上記スクライブ線形成部１３よりもＸ方向前方に位置するようになっている。
換言すると、上記ディンプル形成部１２が割断予定線Ｓｐに沿ってディンプルＤを形成した後に、上記スクライブ線形成部１３がディンプルＤを通過しながらスクライブ線Ｓを形成するようになっている。
【００１９】
上記ディンプル形成部１２は、レーザ光Ｌを発振する図示しないレーザ発振器と、レーザ光Ｌを導光する導光手段１４と、導光されたレーザ光Ｌを集光する集光レンズ１５と、上記レーザ光Ｌの焦点位置を調整する焦点調整手段１６とから構成されている。
上記レーザ発振器は上記加工テーブル３に隣接した位置に設けられており、ＵＶレーザ光を励起する固体レーザであるとともに、非線形光学結晶によるＱスイッチパルス発振を行うようになっている。
上記導光手段１４は、上記レーザ発振器から照射されたレーザ光Ｌを加工ヘッド４まで導光する光ファイバ２１と、光ファイバ２１より出射したレーザ光Ｌを平行光に変換するコリメーションレンズ２２と、水平方向に照射されているレーザ光Ｌを脆性材料１に向けて下方に反射させるダイクロイックミラー２３とから構成されている。
上記集光レンズ１５は上記コリメーションレンズ２２によって平行化されたレーザ光Ｌを球面収差によるスポット径の肥大を極力防止しながら集光する、いわゆるアクロマティックレンズとなっている。
そして上記光ファイバ２１の出射側の端部と、コリメーションレンズ２２と、ダイクロイックミラー２３と、集光レンズ１５とは、上記焦点調整手段１６を構成するフレーム２４によって一体的に保持されている。
【００２０】
上記焦点調整手段１６は、上記フレーム２４と、該フレーム２４に固定された第３カメラ２５と、上記フレーム２４を上記ハウジング１１に移動可能に保持する３つの調整用マイクロメータヘッド２６と、上記フレーム２４をＺ方向に昇降させる集光位置移動手段を構成する昇降手段２７とから構成されている。
上記第３カメラ２５は、上記ダイクロイックミラー２３を介して上記集光レンズ１５が脆性材料１に集光させたレーザ光Ｌにより形成したディンプルＤを撮影するようになっている。
上記３つの調整用マイクロメータヘッド２６は上記フレーム２４をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚの各方向に精密に移動させることが可能となっており、上記集光レンズ１５によって集光されたレーザ光Ｌの照射位置を割断予定線Ｓｐ上に合わせることが可能となっている。
また、上記昇降手段２７は上記フレーム２４をＺ方向に昇降させることにより、上記集光レンズ１５によって脆性材料１の表面に集光されるレーザ光Ｌのスポット径を調整することが可能となっている。
つまり、上記集光レンズ１５によって集光されるレーザ光Ｌの集光位置を移動させる集光位置移動手段は、該集光レンズ１５ごと加工ヘッド４をＸ方向に移動させる上記移動手段５と、レーザ光Ｌのスポット径を調整する上記昇降手段２７とによって構成されている。
【００２１】
上記スクライブ線形成部１３は、略円盤状のカッター３１と、該カッター３１を回転可能に保持する保持部材３２と、該保持部材３２ごとカッター３１を下方に付勢するエアシリンダ３３と、カッター３１を脆性材料１に食い込ませる荷重を測定するロードセル３４と、上記カッター３１をＺ方向に昇降させる昇降手段３５とから構成されている。
上記カッター３１は、図４に示すように外周に断面Ｖ字型の歯部３１ａが形成された円盤状のカッター３１であって、上記移動手段５によって加工ヘッド４がＸ方向に移動すると、脆性材料１の表面に食い込みながらＸ方向に回転して、脆性材料１の表面に上記スクライブ線Ｓを形成するようになっている。
すなわち、カッター３１は特許文献１に記載されるものと形状についてはほぼ同じものであり、従来公知のものである。
上記保持部材３２は上記カッター３１をＺ軸を中心に回転可能に保持するようになっており、加工ヘッド４がＸ方向に移動した際に、上記カッター３１の方向を調整するセルフアライメントを行うようになっている。
上記エアシリンダ３３はカッター３１を常時下方に付勢するようになっており、このエアシリンダ３３によって上記カッター３１が脆性材料１の表面に食い込むと、その荷重が上記ロードセル３４によって測定されるようになっている。
そして上記昇降手段３５は、上記カッター３１、保持部材３２、エアシリンダ３３、ロードセル３４を一体的に保持するフレーム３５ａと、Ｚ方向に設けたボールねじ３５ｂと、該ボールねじ３５ｂを回転させるモータ３５ｃとから構成され、ボールねじ３５ｂの回転に伴って上記フレーム３５ａごとカッター３１が昇降するようになっている。
【００２２】
上記第１、第２カメラ６、７は、上記加工ヘッド４に隣接した位置にＸ方向に整列するように配置されており、それぞれ移動手段６ａ、７ａによってＸ方向に移動するとともに、図示しないＹ方向移動手段およびθ軸駆動手段によってＹ方向への微小量の移動および視野中央を中心に回転可能となっている。
また第１、第２カメラ６、７の視野中央には十字形のクロスカーソルが設定されており、この視野内に上記スクライブ線Ｓや脆性材料１のアライメントマーク１ｄが撮影されると、このクロスカーソルに基づいて上記制御手段８が加工ヘッド４のアライメント調整や脆性材料の位置を認識するようになっている。
【００２３】
上記構成を有する割断装置２を用いた脆性材料１の割断方法について説明する。なお、以下の説明では単層の脆性材料１を割断する際の手順について説明する。
最初に、上記加工ヘッド４におけるカッター３１には製造誤差があるため、カッター３１を交換するたびアライメントを調整する。
まず、上記加工ヘッド４のスクライブ線形成部１３に新たなカッター３１を装着したら、上記ディンプル形成部１２よりレーザ光Ｌを照射させずに、加工ヘッド４をＸ方向に移動させて、所要のテストピースの表面に仮スクライブ線を形成する。
その後、Ｘ方向に整列した第１、第２カメラ６、７および加工ヘッド４に設けた第３カメラ２５によって上記仮スクライブ線を撮影し、上記制御手段８は各カメラの撮像範囲の中央に設定したクロスカーソルが上記仮スクライブ線上に位置するよう、上記第１、第２カメラ６、７を移動させるとともに、第３カメラ２５の撮像結果に基づき、上記加工ヘッド４におけるディンプル形成部１２の焦点調整手段１６を調整する。
【００２４】
続いて、上記加工テーブル３に新たな脆性材料１を設置すると、加工テーブル３の上面に形成された吸着孔から負圧が供給され、脆性材料１は加工テーブル３の上面に吸着保持される。
このようにして脆性材料１が設置されると、上記第１、第２カメラ６、７が上記脆性材料１に設けられた所要のアライメントマーク１ｄを撮影し、制御手段８は第１、第２カメラ６、７の撮影範囲に設定されたクロスカーソルとアライメントマーク１ｄとの傾きを認識する。
アライメントマーク１ｄに傾きが検出された場合、制御手段８は上記加工テーブル３の上記Ｙ方向駆動手段３ａおよびθ軸駆動手段３ｂを制御して、加工テーブル３を移動および回転させ、第１、第２カメラ６、７のクロスカーソルとアライメントマーク１ｄの傾きとを一致させる。
これにより、脆性材料１は割断予定線ＳｐがＸ方向を向いた状態で加工テーブル３上に設置されることとなり、この状態で加工ヘッド４をＸ方向に移動させることで上記スクライブ線Ｓを形成することが可能となる。換言すると、上記動作により脆性材料１にＸ方向に向かう割断予定線Ｓｐが設定されたこととなる。
【００２５】
一方、上記脆性材料１が加工テーブル３に設置される際、上記加工ヘッド４は図１における図示左端の後退位置に待機しており、少なくとも上記スクライブ線形成部１３のカッター３１は上記移動手段５によって脆性材料１の端部より図示左方に退避した状態となっている。
またカッター３１は上記エアシリンダ３３および上記昇降手段３５によって脆性材料１の表面よりも下方に位置しており、この状態で上記移動手段５が加工ヘッド４をＸ方向に移動させると、カッター３１は脆性材料１の表面に乗り上げながらエアシリンダ３３の付勢力に抗して上昇し、その後カッター３１は脆性材料１に食い込みながら上記割断予定線Ｓｐに沿って回転することとなる。
同時に上記ロードセル３４は、上記カッター３１がエアシリンダ３３の付勢力に抗して上昇した際の荷重を測定し、上記カッター３１の脆性材料１への食い込み量を判定する。
なお、このカッター３１による脆性材料１への食い込み量は、割断する脆性材料１によって異なり、予め上記昇降手段３５によるカッター３１の高さが上記制御手段８に登録されている。
【００２６】
そして図４（ａ）、（ｂ）に示す拡大図を用いて、スクライブ線Ｓの形成手順を説明すると、上記移動手段５が加工ヘッド４をＸ方向に移動させると、上記ディンプル形成部１２では、上記レーザ発振器がレーザ光Ｌを発振し、レーザ光Ｌは上記導光手段１４によって導光された後、上記集光レンズ１５によって集光されて上記脆性材料１の表面に照射される。
レーザ光Ｌはパルス照射により脆性材料１の表面を加熱して除去し、脆性材料１の表面に直径２０〜５０μｍ、深さ５〜１０μｍのディンプルＤを形成するようになっている。
またレーザ光Ｌは加工ヘッド４の移動にあわせて照射され、上記割断予定線Ｓｐの線上に沿って、２０〜１００μｍの間隔で上記ディンプルＤを形成するようになっている。
【００２７】
このようにして割断予定線Ｓｐに沿ってディンプルＤが形成されると、カッター３１がディンプルＤを通過しながら、脆性材料１にスクライブ線Ｓを形成してゆき、スクライブ線Ｓからは板厚方向に亀裂が進展してゆく。
その際、カッター３１は上記エアシリンダ３３によって下方に付勢されていることからディンプルＤの形状に沿って下降し、その後カッター３１はエアシリンダ３３の付勢力に抗して脆性材料１の表面側に上昇することとなる。
つまり、カッター３１を上記ディンプルＤの形成された割断予定線Ｓｐに沿って移動させると、カッター３１は上下に振動しながら移動することとなり、その結果、カッター３１が食い込んだ位置から亀裂が深く進展するようになっている。
具体的には、本発明にかかる割断装置２によって形成したスクライブ線Ｓの場合、形成したスクライブ線Ｓの下方に進展した亀裂（ニュー）が、脆性材料１の板厚の約８０％程度まで進展していることが確認できた。
また、本発明にかかる割断装置２によって形成したスクライブ線Ｓの場合、カッター３１が脆性材料１に食い込む際の衝撃が少ないため、該衝撃による脆性材料１の表面にほとんど水平クラックが発生しないことが確認できた。
そして、上記加工ヘッド４が脆性材料１の図示右端部まで移動して脆性材料１の表面にスクライブ線Ｓが形成されると、上記昇降手段３５がカッター３１を脆性材料１の上方に退避させ、上記移動手段５が加工ヘッド４を再び図示左端部の退避位置まで移動させる。
加工テーブル３では、上記吸着孔への負圧の供給を停止し、脆性材料１が浮き上がらない程度に上記圧空を供給する。脆性材料１にはスクライブ線Ｓから深い亀裂が形成されているため、この圧空の供給だけで脆性材料１を分離することができる。
その結果、分離の際に脆性材料１の裏面からはほとんどカレットが発生せず、また上述したように脆性材料の表面には水平クラックが発生しないことから、脆性材料の表面からもカレットがほとんど発生しないようになっている。
【００２８】
なお、図４（ｂ）に示すように、割断予定線Ｓｐに沿ってディンプルＤを形成することで、上記カッター３１のふらつきを防止するセルフアライメントを行うことが可能となっている。
つまり、上記カッター３１が保持手段によりＺ軸を中心に回転してふらついても、カッター３１はディンプルＤを通過する際に該ディンプルＤの深いところに向けて進行しようとする。
つまり、カッター３１は割断予定線Ｓｐに沿ってＸ方向に整列したディンプルＤに従って進もうとするため、カッター３１のふらつきをディンプルＤの直径の範囲で抑えることが可能となっている。
【００２９】
次に、上記実施例にかかる割断方法によって割断した脆性材料１の抗折強度について以下のような実験を行った。
まず、上記方法に基づいて割断した脆性材料１を、二本の梁状の支持部材の上に載置し、その状態で両支持部材の略中間位置に上方から荷重を加えて脆性材料の下面に引張力を発生させ、脆性材料が折れ曲がった際の荷重を抗折強度として測定した。
その結果、上記スクライブ線Ｓを形成したスクライブ面の抗折強度は、該スクライブ面の裏側のいわゆるクリアカット面の抗折強度に対して最大で９０％程度となることが確認できた。換言すると、本実施例にかかる割断方法で割断した脆性材料１は抗折強度が高いことが確認できた。
その要因としては、上記実施例にかかる割断方法によって脆性材料１を割断することにより、脆性材料１の表面に水平クラックがほとんど発生しないため、スクライブ面に上記引張力が作用した場合であっても、水平クラックから亀裂が進展せず、水平クラックの発生していないクリアカット面と同程度の高い抗折強度が得られるものと推察できる。
【００３０】
このような本発明にかかる割断方法に対し、ディンプルＤを形成せず、かつ外周に凹凸の形成していない特許文献１に記載されるようなカッターによってスクライブ線Ｓを形成した場合、上記亀裂は脆性材料の板厚の約５０％程度しか進展しなかった。
この場合、別途脆性材料を割断するための手段が必要となり、また割断の際に脆性材料の表面および裏面からカレットが飛散するため、新たに割断する脆性材料１を傷つけたり、該カレットの除去が煩雑であるなどの問題があった。
またスクライブ線を形成する際に、脆性材料の表面には水平クラックが形成されるため、スクライブ面の抗折強度は低くなるという問題があった。
【００３１】
次に、特許文献２にかかる割断方法、すなわち外周に突起を形成したカッターによってスクライブ線Ｓを形成する方法によれば、脆性材料１の板厚の約８０％程度まで亀裂を進展させることができ、容易に脆性材料１を割断することができる。
しかしながら、脆性材料の表面には上記特許文献１の場合よりも大きな水平クラックが形成されてしまい、脆性材料１の抗折強度がさらに低くなるという問題がある。これは、上記カッター３１の外周に形成した突起が脆性材料１に食い込む際、打点衝撃によって脆性材料１に上記水平クラックを形成するものと推察される。
そして、上記突起による打点衝撃の結果、脆性材料１の表面からは多量のカレットが発生することとなり、少ない力で容易に脆性材料１を割断することができるものの、特許文献１よりも多量のカレットが発生するという問題があった。
【００３２】
なお、本実施例のスクライブ線形成部１３では、略円盤状のカッター３１を回転させることによりスクライブ線Ｓを形成しているが、その他の方法でスクライブ線Ｓを形成しても良い。例えば、先端が四角錘状に形成されたいわゆるポイントスクライバーを用いることができる。
さらに、本実施例では上記加工ヘッド４にディンプル形成部１２とスクライブ線形成部１３とを一体的に設けているが、これらを異なる加工ヘッドに設けて、それぞれ個別の移動手段によって移動させても良い。
このような構成とすることで、例えばディンプル形成部１２を備えていない特許文献１の構成を有する割断装置に上記ディンプル形成部１２を設ければ、本発明にかかる割断方法により脆性材料の割断を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１ 脆性材料 ２ 割断装置
３ 加工テーブル ４ 加工ヘッド
１２ ディンプル形成部 １３ スクライブ線形成部
３１ カッター Ｄ ディンプル
Ｓ スクライブ線 Ｓｐ 割断予定線
Ｌ レーザ光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料の表面にスクライブ線を形成するカッターと、脆性材料とカッターとを相対移動させるカッター移動手段とを備え、
上記脆性材料の表面に設定された割断予定線に沿って上記カッター移動手段が上記カッターを移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断装置において、
上記割断予定線に沿って脆性材料の表面に複数のディンプルを形成するディンプル形成手段を設け、
上記カッター移動手段は、上記ディンプルの形成された割断予定線に沿ってカッターを相対移動させることを特徴とする脆性材料の割断装置。
【請求項２】
上記ディンプル形成手段は、レーザ光を発振する発振手段と、該発振手段が発振したレーザ光を集光する集光手段と、上記集光手段が集光したレーザ光の集光位置を移動させる集光位置移動手段とを備え、上記割断予定線上の所定位置でレーザ光を集光して上記脆性材料表面の一部を除去することにより、ディンプルを形成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装置。
【請求項３】
脆性材料の表面に割断予定線を設定するとともに、該割断予定線に沿って脆性材料とカッターとを相対移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断方法において、
上記割断予定線に沿って脆性材料の表面に複数のディンプルを形成し、その後該複数のディンプルが形成された割断予定線に沿ってカッターを移動させることを特徴とする脆性材料の割断方法。
【請求項４】
上記割断予定線上の所定位置で集光したレーザ光によって、上記脆性材料表面の一部を除去することによりディンプルを形成す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５】
上記レーザ光を断続的に照射しながら移動させることで、上記割断予定線に沿って複数のディンプルを所定間隔で形成する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１】
脆性材料の表面にスクライブ線を形成するカッターと、脆性材料とカッターとを相対移動させるカッター移動手段とを備え、
上記脆性材料の表面に設定された割断予定線に沿って上記カッター移動手段が上記カッターを移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断装置において、
上記割断予定線に沿って脆性材料の表面に複数のディンプルを形成するディンプル形成手段を設け、
上記カッター移動手段は、上記ディンプルの形成された割断予定線に沿ってカッターを相対移動させることを特徴とする脆性材料の割断装置。
【請求項２】
上記ディンプル形成手段は、レーザ光を発振する発振手段と、該発振手段が発振したレーザ光を集光する集光手段と、上記集光手段が集光したレーザ光の集光位置を移動させる集光位置移動手段とを備え、上記割断予定線上の所定位置でレーザ光を集光して上記脆性材料表面の一部を除去することにより、ディンプルを形成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装置。
【請求項３】
脆性材料の表面に割断予定線を設定するとともに、該割断予定線に沿って脆性材料とカッターとを相対移動させてスクライブ線を形成する脆性材料の割断方法において、
上記割断予定線に沿って脆性材料の表面に複数のディンプルを形成し、その後該複数のディンプルが形成された割断予定線に沿ってカッターを移動させることを特徴とする脆性材料の割断方法。
【請求項４】
上記割断予定線上の所定位置で集光したレーザ光によって、上記脆性材料表面の一部を除去することによりディンプルを形成す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５】
上記レーザ光を断続的に照射しながら移動させることで、上記割断予定線に沿って複数のディンプルを所定間隔で形成する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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２５０６８（Ｐ２０１２−２５０６８Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６６９７１（Ｐ２０１０−１６６９７１）
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（３０８００３８１７）株式会社北岡鉄工所 (1)
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（３０８００３８１７）株式会社北岡鉄工所 (1)
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
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