高強度ガラス基板の加工装置
【課題】高強度ガラスに形成する初亀裂としての傷をガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することにより、高強度ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、効果的な初亀裂を形成する。
【解決手段】高強度ガラス基板１をスクライブ加工する際に、高強度ガラス基板１に対して初亀裂を形成するダイヤカッタを設け、このダイヤカッタのダイヤチップ２１を高強度ガラス基板１に対して割断予定線方向に引き摺るように移動させながら、高強度ガラス基板１に押しつけて高強度ガラス基板１の表面に初亀裂２６としての傷１７を形成する。
【解決手段】高強度ガラス基板１をスクライブ加工する際に、高強度ガラス基板１に対して初亀裂を形成するダイヤカッタを設け、このダイヤカッタのダイヤチップ２１を高強度ガラス基板１に対して割断予定線方向に引き摺るように移動させながら、高強度ガラス基板１に押しつけて高強度ガラス基板１の表面に初亀裂２６としての傷１７を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスマートフォンやタブレット端末、ノートパソコン、タッチテーブルのスクリーンやテレビのスクリーンなどに使用されるフラットパネルディスプレイ用ガラスなどに使用されるガラス基板の加工装置に関し、特にガラス表面を化学強化したアルカリアルミノシリケートガラスやフロートガラスに熱処理を加えて風冷強化した強化ガラスの加工に好適な高強度ガラス基板の加工方法に関する。
【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ヤモンドチップによる機械的方法に代わって、レーザビーム照射による熱応力スクライブ方法（以下レーザスクライブと略記する）が使用されるようになってきた。
【０００３】
レーザスクライブによれば、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】
レーザスクライブにおいては一般に、ガラスを局所的に加熱し、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、この加熱領域には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加熱中心点を原点とした半径方向のもので、加熱が発生後ほとんど音速でガラス板全域に伝播する。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に比例した引っ張り応力が発生する。
【０００５】
引張り応力の存在位置に亀裂がある場合にはこの亀裂先端では応力拡大が発生し、この拡大された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、亀裂先端から加熱中心に向かって亀裂が進展するという制御された割断が生じることになる。したがって、レーザ照射点を先行走査することで、亀裂を延長させていくことができる。
【０００６】
ガラスのレーザスクライブはこの原理を使用しており、引張り応力の最大点付近に冷却を行なうと、このときガラスの収縮によって増幅される引張り応力が割断強化に役立ち、加熱と冷却の併用によって割断が効率よく実現できることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１によれば、加熱用レーザ光としてはＣＯ２レーザ光が使用される。ＣＯ２レーザ光のビームスポットにおけるエネルギーの９９％は、ガラス板６の深さ３．７μｍのガラス表面層において吸収され、ガラス板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。この結果、加熱はガラス板の表面層のみで発生し、この加熱領域では圧縮応力が発生する。
【０００８】
一方、この加熱領域から外れた位置にある冷却点で冷却を行なうと引張り応力が発生し、この冷却点から後方に初亀裂を出発点とする表面スクライブが発生する。このスクライブの深さは、ソーダガラスなどでは通常１００μｍ程度である。しかしながら、ガラス板は脆性が強く、このスクライブ線にあわせて曲げ応力を印加し機械的に割断することが容易である。この曲げ応力の印加によって割断するプロセスをブレイクと称する。レーザビームは走査方向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数多くの長所があり、フラットパネルディスプレイ装置の生産に徐々に応用されるようになって来た。
【０００９】
ガラスのレーザスクライブ加工においては、割断すべきガラスをガラス基板保持テーブル上に載置し、ガラスの割断予定線における割断開始位置にダイヤモンドカッタなどにより初亀裂を形成し、ガラスの割断予定線に沿ってガラスが気化、溶融やクラックが発生しない程度のレーザ光を照射して局所的に加熱し、加熱領域から外れた位置を冷却すると、この冷却位置から後方に初亀裂を出発点とする表面スクライブ溝が形成される。その後スクライブ溝に沿っていわゆるブレイク加工を行なうことによりガラスを割断している。
（たとえば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３０２７７６８号明細書(コンドラテンコ特許)
【特許文献２】特開２０１１−１１９７２号公報(榎園フルスクライブ特許)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に、スマートフォンやタブレット端末、ノートパソコン、タッチテーブルのスクリーンやテレビのスクリーンなどのフラットパネルディスプレイ用ガラスとしてガラス表面の硬度を増すためにガラス表面を強化した強化ガラスが使用されている。図６（ａ）は一般的に使用されているソーダガラス３１の表面を化学処理あるいは熱処理を加えて風冷強化した強化ガラスで、ガラス３１の表面に厚さが数μｍの強化層３２が形成されている。
【００１２】
一方、近年この強化ガラスとして、図６（ｂ）に示すような、表面を一層高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラス１５が活用されている。この高強度に強化されたアルカリアルミノシリケートガラス１５は、一般的な強化ガラスよりも強化層１６が強くかつ厚さが２０〜３０μｍと厚く、ガラス１５に対して深く形成されている。
【００１３】
前述したように、ガラスにレーザスクライブを行う場合、スクライブ開始点に初亀裂と呼ばれる機械的な亀裂（傷）を付ける必要がある。図６（ａ）に示す従来の強化ガラス３１は強化層３２が数μｍと薄いが、表面の強化層３２のために初亀裂としての傷は一般に図７（ａ）のように強化層３２の内部に浅い傷３３として形成される。初亀裂としての傷３３が浅いと傷３３がガラス表面の強化層３２の内部に留まる事になり、レーザスクライブの熱応力を加えても、堅い強化層３２に阻まれて亀裂として進展する事が困難である。
【００１４】
そこで、図７（ｂ）のように、傷３３の深さを深く形成することが考えられる。しかし、傷３３が深すぎると、レーザスクライブの熱応力によって、傷３３がガラス３１の深部まで容易に進展してガラス３１の裏面に達することがあり、その結果ガラス３１が裏面まで割れてしまう。ガラス３１が裏面まで割れてしまうと、ガラス３１の割断面の進行方向が割断予定線から外れてしまったり、希望する位置で割断が停止せずに予期しない位置にまで割断が進行してしまうなどの現象によりガラスの割断を制御できず、ガラスを所望の状態でスクライブすることができないなどの問題が発生する。また、傷３３の割断予定線の方向に沿った形状によっても同様の問題が発生する。この問題は、図６（ａ）に示す従来の強化ガラス３１はもちろん、図６（ｂ）に示す表面を一層高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラス１５においても同様である。したがって、これらの問題を解決するためには、傷３３の深さおよび割断予定線の方向に沿った形状を精密に制御する事が重要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、表面を化学処理あるいは熱処理を加えて風冷強化した強化ガラスはもちろん、表面を一層高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラス（以下これらを高強度ガラスと総称する。）に形成する初亀裂としての傷をガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することにより、高強度ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、効果的な初亀裂を形成することができるガラス基板の加工方法を提供することを目的とするものである。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、高強度ガラス基板をガラス基板保持用テーブル上に支持し、高強度ガラス基板の割断予定線に沿ってレーザビームで加熱後その加熱位置を冷却し、レーザビームの照射位置および冷却点を高強度ガラス基板に対して割断予定線に沿って相対的に移動させて高強度ガラス基板にスクライブを形成する高強度ガラス基板の加工方法において、高強度ガラス基板に対して初亀裂を形成するダイヤカッタを設け、このダイヤカッタを高強度ガラス基板に対して割断予定線方向に引き摺るように移動させながら、高強度ガラス基板に押しつけて高強度ガラス基板の表面に初亀裂としての傷を形成するものである。
【００１７】
上記構成によれば、高強度ガラスに形成する初亀裂としての傷を高強度ガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することができるので、高強度ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、効果的な初亀裂を形成することができる高強度ガラス基板の加工方法を提供することができる。
また、スクライブを進める方向における傷の形状としては、傷の長さおよび太さを制御することにより、高強度ガラスの特性（厚み・強化層の状態）に応じた初亀裂としての傷を形成することができる。
【００１８】
高強度ガラスの強化層に初亀裂としての傷を付けるには、特許文献２のようにダイヤチップを先端に取り付けた棒状のカッタを使用する事が経済的であるが、このカッタを使用する場合、以下のような原因によりカッタの喰い込む深さを適正に制御する事が困難である。
【００１９】
たとえば、カッタを停止させてカッタのダイヤチップをガラスに喰い込ませた後移動させる場合は、ダイヤチップを喰い込ませた場所ではカッタが深く入るが、カッタの移動に連れてガラス表面の反力により、相対的にカッタが持ち上げられる方向に動き、急激に亀裂が浅くなって、最適な深さで、かつ或る程度の長さを保持する事が困難である。
また、カッタのダイヤチップをガラスに喰い込ませた状態でダイヤチップをガラス表面に引き摺らせる場合は、ガラスの反力でダイヤチップが浮き上がり、カッタの喰い込む深さを一定深さに保つ事が困難である。
【００２０】
つまり、まとめると以下のようになる。
（１）
ガラス表面にカッタのダイヤチップを一定位置で喰い込ませるようにすると、カッタの移動に連れてガラス表面の反力により
相対的にカッタが持ち上げられる方向に動くので、ダイヤチップをガラスの強化層を破って喰い込ませるためには強い力が必要となるが、多くの場合深く喰い込みすぎてガラス本体内に深く喰い込んだ傷が形成されてしまい、傷の深さを一定の深さに保つ事が困難である。
（２）ダイヤチップがガラスに喰い込んだ状態で引き摺ると、ガラスの反力でダイヤチップが浮き上がるので、傷の深さを一定深さに保つ事が困難である。
【００２１】
本発明においては、カッタのダイヤチップをガラスに対して引き摺る方向へ動作させながら、ガラス表面に押しつけることにより、強い力が不要で、かつ、ガラスの反力によりダイヤチップが浮き上がることもなく所望の一定深さの傷を形成することによって、レーザスクライブの成功率が大きく向上させるものである。この方法によって作られた傷は、喰い込み始めた部分は深さが浅いために細く、距離を経るほどに喰い込んで行くために、ダイヤチップを引き摺る方向に沿って徐々に深くかつ太く形成され、上から見るとヒトダマのような形状となる。傷の長さはダイヤチップをガラスに対して引き摺る長さによって制御することができる。
【００２２】
なお、ガラスの特性（厚み・強化層の状態など）により、スクライブを進める方向に向かって細くなる傷がよい場合と、スクライブを進める方向に向かって太くなる傷が良い場合がある。そこで、本発明においては、傷の深さのほかにスクライブを進める方向における傷の長さおよび太さを制御することができるようにしている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高強度ガラスに形成する初亀裂としての傷を高強度ガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することができる。したがって、強化ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、最適な初亀裂としての傷を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係る高強度ガラス基板の加工方法に使用される加工装置の概略側面図
【図２】本発明の実施例に係る高強度ガラス基板の加工装置に使用されるダイヤモンドカッタの概略図
【図３】本発明の実施例に係るガラス基板保持用テーブルに高強度ガラス基板を載置した状態の概略斜視図
【図４】本発明の実施例に係る高強度ガラス基板の加工方法の加工過程および初亀裂の形状を説明する図で、（ａ）は初亀裂としての溝加工初期段階の断面側面図、（ｂ）は初亀裂としての溝加工終了時の断面側面図、（ｃ）は加工された初亀裂の平面図、（ｄ）は加工された初亀裂の断面図、
【図５】本発明の他の実施例に係る高強度ガラス基板の加工方法による初亀裂の形状を説明する図で、（ａ）は加工された初亀裂の平面図、（ｂ）は加工された初亀裂の断面図、
【図６】本発明に使用される高強度ガラスの断面図で、（ａ）は一般的な強化ガラス、（ｂ）は表面を一層高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラスの図、
【図７】従来の強化ガラス基板に初亀裂としての傷を形成したときの断面側面図で、（ａ）は傷が浅く形成された場合、（ｂ）は傷が深く形成された場合の図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、高強度ガラス基板をガラス基板保持用テーブル上に支持し、高強度ガラス基板の割断予定線に沿ってレーザビームで加熱後その加熱位置を冷却し、レーザビームの照射位置および冷却点を高強度ガラス基板に対して割断予定線に沿って相対的に移動させて高強度ガラス基板にスクライブを形成する高強度ガラス基板の加工方法であって、初亀裂を形成するダイヤカッタを高強度ガラス基板に対して割断予定線方向に引き摺るように移動させながら、押しつけて高強度ガラス基板の表面に初亀裂としての傷を形成するものである。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例においては、高強度ガラス基板として表面を高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラスを例に説明するが、そのほかの強化ガラスについても適用可能であることはもちろんである。
図１は本発明によるガラスの加工方法に使用される加工装置の全体構成を示す概念図である。アルカリアルミノシリケートガラスによる高強度ガラス基板１はガラス基板保持テーブル１０上に載置され、ガラス基板保持テーブル１０はＸ−Ｙ駆動装置によりＸ−Ｙ平面において移動する。図においては、ガラスの移動方向であるＹ軸駆動用のサーボモータ８とシャフト軸９のみが示されており、Ｘ軸駆動系は図示省略されている。
【００２７】
高強度ガラス基板１を加熱するレーザ発振器２は、ガラス基板１に対して不透明な波長のレーザ光線を出力するレーザ光源、例えば、波長１０．６μｍのレーザ光線を出力するＣＯ２ガスレーザ光源が使用される。レーザ発振器２はたとえば最大出力１００Ｗのガス封じ切り型が使用される。なお、高強度ガラス基板１がアルカリアルミノシリケートガラスのような表面強化層が厚い場合には大きな熱歪を発生させる必要がある場合がしばしばあるので、最大出力が２００Ｗのレーザ発振器を使用することが好ましい。レーザ照射装置２から出力されるレーザビーム３は、反射鏡４により下向きに反射されてビーム変換装置１１に入射される。
【００２８】
ビーム変換装置１１は、平行に対向配置された全反射面および部分反射面を備えており、反射鏡４から反射された一本のレーザビーム３をビーム変換装置１１に斜入射させると、レーザビーム３は全反射面および部分反射面の間において複数回多重反射して、部分反射面からビームエネルギーの一部を順次に透過することにより割断予定線の方向に配列した複数本のビームよりなるレーザビーム列５に変換される。このレーザビーム列５は高強度ガラス基板１に斜照射される。
【００２９】
複数本のビームよりなるレーザビーム列５の照射位置の前方には、高強度ガラス基板１の割断予定線の始点となる初亀裂となる傷を形成するためのダイヤモンドカッタ７が設けられている。一方、複数本のビームよりなるビーム列５の照射位置の後方には、レーザビーム列５による加熱領域に間隔をあけて追従しながら加熱された高強度ガラス基板１の表面に水ミストなどの冷媒を吹き付けて急冷却する冷却装置６が配置されている。
【００３０】
図２は本発明によるガラスの加工方法に使用される加工装置におけるダイヤモンドカッタ７の詳細図である。図２において、ダイヤモンドカッタ７のダイヤチップ２１はダイヤチップ２１を適度な弾力でガラス表面に押しつけて加圧するダンパ２２に結合されており、ダイヤチップ２１およびダンパ２２はモータ２３で上下方向に駆動されるモータ式の直動式アクチュエータ２４に結合されて上下方向に駆動される。ダンパ２２としては、空気圧や油圧などの流体の移動により圧力を発生するシリンダなどの機構により構成することができる。
【００３１】
図３はガラス基板保持用テーブル１０に高強度ガラス基板１を載置した状態の概略斜視図である。ガラス基板保持テーブル１０の一主面には加工する高強度ガラス基板１が載置される。高強度ガラス基板１の割断予定線２５の始端には初亀裂２６となるクラックが形成される。高強度ガラス基板１は初亀裂２６を始点としてスクライブ溝２７が形成される。詳細は後述する。
【００３２】
つぎに図面をもとに本発明によるガラス基板の加工装置の動作を説明する。
アルカリアルミノシリケートの高強度ガラス基板１をスクライブ加工するために、まず、高強度ガラス基板１の割断予定線２５の始端にダイヤモンドカッタ７により初亀裂２６を形成する。この初亀裂２６がガラス基板１１の加工の出発位置となる。初亀裂２６を形成するには、まず、ガラス基板保持テーブル１０の上に載置されたガラス基板１をサーボモータ８により−Ｙ方向に移動させ、高強度ガラス基板１の割断予定線２５の始端をダイヤモンドカッタ７のダイヤ２１の直下に位置させて、直動式アクチュエータ２４によりイヤモンドカッタ７のダイヤチップ２１を下降させてガラス基板１に接触させ、さらに、エアダンパ２２によりダイヤチップ２１を適度な弾力でガラス基板１の表面に押しつける。
【００３３】
図４は初亀裂２６の形成過程を示す図である。図４（ａ）のようにダイヤモンドカッタ７のダイヤチップ２１の先端をガラス基板１の割断予定線２５の始端に接触させ、ダイヤモンドカッタ７のダイヤチップ２１を高強度ガラス基板１に押し込みながらガラス基板保持テーブル１０を＋Ｙ方向に移動させると、図４（ｂ）のように、傷１７が徐々に高強度ガラス基板１の強化層１６内に伸びてゆき、やがて高強度ガラス基板１の本体部１５に達する。傷１７の深さが高強度ガラス基板１の本体部１５内の所定の深さＤに達した時、ダイヤチップ２１の押し込みを一定に保ちながら高強度ガラス基板１をさらに所定の距離Ｌだけ移動させ、ついでダイヤチップ２１の押し込みを徐々に減らしながらさらに高強度ガラス基板１を移動させると、やがてダイヤチップ２１は高強度ガラス基板１から離間し、高強度ガラス基板１に傷１７により初亀裂２６が形成される。この時の初亀裂２６の形状は高強度ガラス基板１の上面から見たときは図４（ｃ）のように高強度ガラス基板１の端部から徐々に幅が大きくなったヒトダマのような形状をしている。断面で見ると図４（ｄ）のように傷１７の深さが徐々に深くなった形状をしている。この深さおよび形状はエアダンパ２２によりダイヤチップ２１の押し込み量を制御することにより自在に制御することができる。
【００３４】
傷１７の所定の深さＤとしては、強化層１６の厚さより１０％〜３０％程度若干深い位置が好ましく、最適値としては高強度ガラス基板１の表面から強化層１６の厚さ＋２０％、すなわち強化層１６の厚さの１．２倍の深さとすることが望ましい。一方、距離Ｌは、初亀裂２６の形状としての長さを決めるために決定され、高強度ガラス基板１の割断予定線２５の長さに応じて定められる。
【００３５】
なお、高強度ガラス基板１の強化層１６の厚みや強化層の形成状態などの特性により、初亀裂２６の深さおよび形状が図４（ｃ）、（ｄ）のようにスクライブを進める方向に深くかつ太くなる傷１７を形成する方が良い場合と、図５（ａ）、（ｂ）のようにスクライブを進める方向に浅くかつ細くなる傷１７を形成する方が良い場合がある。たとえば、高強度ガラス基板１の板厚が厚い場合（たとえば０．７ｍｍ以上）は、必要とされるレーザスクライブを維持するためにスクライブを進める方向に向かって深くかつ太くなる傷１７を形成し、板厚が０．７ｍｍより薄い場合（たとえば０．６ｍｍ以下）は、必要とされるレーザスクライブを維持するためにはスクライブを進める方向に向かって浅くかつ細くなる傷１７を形成した方が良いと思われる。ただし、いずれの場合も傷１７の深さは前述した所定の深さＤに達していることが必要であることは言うまでもない。
【００３６】
図５（ａ）、（ｂ）のように、スクライブを進める方向に浅くかつ細くなる傷１７を形成するには、図４の場合とは逆に、ダイヤチップ２１の先端をガラス基板１の割断予定線２５の始端に接触させ、ダイヤチップ２１を高強度ガラス基板１に強く押し込みながら高強度ガラス基板１を＋Ｙ方向に移動させると、ただちに傷１７の深さが高強度ガラス基板１の本体部１５内の所定の深さＤに達し、その後ダイヤチップ２１の押し込みを一定に保ちながら高強度ガラス基板１をさらに所定の距離Ｌだけ移動させ、ついでダイヤチップ２１の押し込みを徐々に減らしながらさらに高強度ガラス基板１を移動させるようにすればよい。
【００３７】
ただし、この場合は、高強度ガラス基板１の傷１７の形成に対する抵抗が大きくなり、ダイヤチップ２１の先端に強い力が働いて折れてしまうことがある。これを防ぐには、まず、ダイヤチップ２１の先端を高強度ガラス基板１の割断予定線２５の始端から内側の距離Ｌの位置に接触させ、その状態から図４の場合と同様にダイヤ２１を高強度ガラス基板１に押し込みながら高強度ガラス基板１を図４とは逆の−Ｙ方向に移動させるようにすれば、割断予定線２５の始端において深く広い形状の初亀裂２６を形成することができる。
【００３８】
こうして高強度ガラス基板１に初亀裂２６を形成したのち、ダイヤチップ２１をガラス基板１の表面から離間させ、ガラス基板保持テーブル１０の上に載置された高強度ガラス基板１をサーボモータ８により＋Ｙ方向に移動させながら、レーザ照射装置２を発振させてレーザビーム３を出射する。出射されたレーザビーム３は、反射鏡４により下向きに反射されてビーム変換装置１２に斜入射され、ビーム変換装置１２の全反射面および部分反射面の間において複数回多重反射して、部分反射面から割断予定線２５の方向に配列した複数本のビームよりなるレーザビーム列５に変換されて高強度ガラス基板１に斜照射される。
【００３９】
この結果、高強度ガラス基板１は初亀裂２６を始端として割断予定線１２に沿ってレーザビーム列５により加熱される。可動式テーブル１０をサーボモータ８によりさらに＋Ｙ方向に移動させると高強度ガラス基板１もさらに＋Ｙ方向に移動し、レーザビーム列５により加熱された領域は冷却装置７の真下の位置に達する。このとき、冷却装置６から冷媒となる水ミストを噴射すると、高強度ガラス基板１は冷却点直下で初亀裂２６から拡大した亀裂が高強度ガラス基板１１の板厚方向に発生する。
【００４０】
初亀裂２６の付近で板厚方向に拡大した亀裂は、レーザビーム列５および冷却点の組み合わせが高強度ガラス基板１に対して相対的に移送するのに伴って、割断予定線１２に沿って亀裂を拡大させることができる。この結果、高強度ガラス基板１１表面にスクライブ溝２７が形成される。
【００４１】
なお、以上の説明において、ダイヤモンドチップ２１の上下機構およびガラス基板１へ押し付ける弾力印加機構としてダンパ２２およびモータ式の直動式アクチュエータ２４を使用した例について説明したが、ダンパ２２およびモータ式の直動式アクチュエータ２４のいずれか一方を省略していずれか一方のみでダイヤモンドチップ２１の上下機構およびガラス基板１へ押し付ける弾力印加機構を兼用するようにしてもよい。
【００４２】
以上のように、本発明は、高強度ガラス基板にスクライブを形成する高強度ガラス基板の加工方法において、高強度ガラス基板に初亀裂を形成するダイヤカッタを高強度ガラス基板に対して割断予定線方向に引き摺るように移動させながら、高強度ガラス基板に押しつけて高強度ガラス基板の表面に初亀裂としての傷を形成するものである。
本発明によれば、高強度ガラスに形成する初亀裂としての傷を高強度ガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することができるので、高強度ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、効果的な初亀裂を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明による高強度ガラス基板の加工方法は、近年、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や携帯電話、携帯端末などの表示装置用に用いられているガラス表面に強化層を形成した高強度ガラスの鏡面割断に適用して好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ガラス基板
２ レーザ発振器
３ レーザビーム
４ 反射鏡
５ レーザビーム列
６ 冷却装置
７ ダイヤモンドカッタ
８ サーボモータ
９ シャフト軸
１０ ガラス基板保持テーブル
１１ ビーム変換装置
２１ ダイヤチップ
２２ ダンパ
２３ モータ
２４ 直動式アクチュエータ
２５ 割断予定線
２６ 初亀裂
２７ スクライブ線
３１ ガラス
３２ 強化層
３３ 傷
【技術分野】
【０００１】
本発明はスマートフォンやタブレット端末、ノートパソコン、タッチテーブルのスクリーンやテレビのスクリーンなどに使用されるフラットパネルディスプレイ用ガラスなどに使用されるガラス基板の加工装置に関し、特にガラス表面を化学強化したアルカリアルミノシリケートガラスやフロートガラスに熱処理を加えて風冷強化した強化ガラスの加工に好適な高強度ガラス基板の加工方法に関する。
【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ヤモンドチップによる機械的方法に代わって、レーザビーム照射による熱応力スクライブ方法（以下レーザスクライブと略記する）が使用されるようになってきた。
【０００３】
レーザスクライブによれば、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】
レーザスクライブにおいては一般に、ガラスを局所的に加熱し、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、この加熱領域には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加熱中心点を原点とした半径方向のもので、加熱が発生後ほとんど音速でガラス板全域に伝播する。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に比例した引っ張り応力が発生する。
【０００５】
引張り応力の存在位置に亀裂がある場合にはこの亀裂先端では応力拡大が発生し、この拡大された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、亀裂先端から加熱中心に向かって亀裂が進展するという制御された割断が生じることになる。したがって、レーザ照射点を先行走査することで、亀裂を延長させていくことができる。
【０００６】
ガラスのレーザスクライブはこの原理を使用しており、引張り応力の最大点付近に冷却を行なうと、このときガラスの収縮によって増幅される引張り応力が割断強化に役立ち、加熱と冷却の併用によって割断が効率よく実現できることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１によれば、加熱用レーザ光としてはＣＯ２レーザ光が使用される。ＣＯ２レーザ光のビームスポットにおけるエネルギーの９９％は、ガラス板６の深さ３．７μｍのガラス表面層において吸収され、ガラス板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。この結果、加熱はガラス板の表面層のみで発生し、この加熱領域では圧縮応力が発生する。
【０００８】
一方、この加熱領域から外れた位置にある冷却点で冷却を行なうと引張り応力が発生し、この冷却点から後方に初亀裂を出発点とする表面スクライブが発生する。このスクライブの深さは、ソーダガラスなどでは通常１００μｍ程度である。しかしながら、ガラス板は脆性が強く、このスクライブ線にあわせて曲げ応力を印加し機械的に割断することが容易である。この曲げ応力の印加によって割断するプロセスをブレイクと称する。レーザビームは走査方向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数多くの長所があり、フラットパネルディスプレイ装置の生産に徐々に応用されるようになって来た。
【０００９】
ガラスのレーザスクライブ加工においては、割断すべきガラスをガラス基板保持テーブル上に載置し、ガラスの割断予定線における割断開始位置にダイヤモンドカッタなどにより初亀裂を形成し、ガラスの割断予定線に沿ってガラスが気化、溶融やクラックが発生しない程度のレーザ光を照射して局所的に加熱し、加熱領域から外れた位置を冷却すると、この冷却位置から後方に初亀裂を出発点とする表面スクライブ溝が形成される。その後スクライブ溝に沿っていわゆるブレイク加工を行なうことによりガラスを割断している。
（たとえば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３０２７７６８号明細書(コンドラテンコ特許)
【特許文献２】特開２０１１−１１９７２号公報(榎園フルスクライブ特許)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に、スマートフォンやタブレット端末、ノートパソコン、タッチテーブルのスクリーンやテレビのスクリーンなどのフラットパネルディスプレイ用ガラスとしてガラス表面の硬度を増すためにガラス表面を強化した強化ガラスが使用されている。図６（ａ）は一般的に使用されているソーダガラス３１の表面を化学処理あるいは熱処理を加えて風冷強化した強化ガラスで、ガラス３１の表面に厚さが数μｍの強化層３２が形成されている。
【００１２】
一方、近年この強化ガラスとして、図６（ｂ）に示すような、表面を一層高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラス１５が活用されている。この高強度に強化されたアルカリアルミノシリケートガラス１５は、一般的な強化ガラスよりも強化層１６が強くかつ厚さが２０〜３０μｍと厚く、ガラス１５に対して深く形成されている。
【００１３】
前述したように、ガラスにレーザスクライブを行う場合、スクライブ開始点に初亀裂と呼ばれる機械的な亀裂（傷）を付ける必要がある。図６（ａ）に示す従来の強化ガラス３１は強化層３２が数μｍと薄いが、表面の強化層３２のために初亀裂としての傷は一般に図７（ａ）のように強化層３２の内部に浅い傷３３として形成される。初亀裂としての傷３３が浅いと傷３３がガラス表面の強化層３２の内部に留まる事になり、レーザスクライブの熱応力を加えても、堅い強化層３２に阻まれて亀裂として進展する事が困難である。
【００１４】
そこで、図７（ｂ）のように、傷３３の深さを深く形成することが考えられる。しかし、傷３３が深すぎると、レーザスクライブの熱応力によって、傷３３がガラス３１の深部まで容易に進展してガラス３１の裏面に達することがあり、その結果ガラス３１が裏面まで割れてしまう。ガラス３１が裏面まで割れてしまうと、ガラス３１の割断面の進行方向が割断予定線から外れてしまったり、希望する位置で割断が停止せずに予期しない位置にまで割断が進行してしまうなどの現象によりガラスの割断を制御できず、ガラスを所望の状態でスクライブすることができないなどの問題が発生する。また、傷３３の割断予定線の方向に沿った形状によっても同様の問題が発生する。この問題は、図６（ａ）に示す従来の強化ガラス３１はもちろん、図６（ｂ）に示す表面を一層高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラス１５においても同様である。したがって、これらの問題を解決するためには、傷３３の深さおよび割断予定線の方向に沿った形状を精密に制御する事が重要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、表面を化学処理あるいは熱処理を加えて風冷強化した強化ガラスはもちろん、表面を一層高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラス（以下これらを高強度ガラスと総称する。）に形成する初亀裂としての傷をガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することにより、高強度ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、効果的な初亀裂を形成することができるガラス基板の加工方法を提供することを目的とするものである。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、高強度ガラス基板をガラス基板保持用テーブル上に支持し、高強度ガラス基板の割断予定線に沿ってレーザビームで加熱後その加熱位置を冷却し、レーザビームの照射位置および冷却点を高強度ガラス基板に対して割断予定線に沿って相対的に移動させて高強度ガラス基板にスクライブを形成する高強度ガラス基板の加工方法において、高強度ガラス基板に対して初亀裂を形成するダイヤカッタを設け、このダイヤカッタを高強度ガラス基板に対して割断予定線方向に引き摺るように移動させながら、高強度ガラス基板に押しつけて高強度ガラス基板の表面に初亀裂としての傷を形成するものである。
【００１７】
上記構成によれば、高強度ガラスに形成する初亀裂としての傷を高強度ガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することができるので、高強度ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、効果的な初亀裂を形成することができる高強度ガラス基板の加工方法を提供することができる。
また、スクライブを進める方向における傷の形状としては、傷の長さおよび太さを制御することにより、高強度ガラスの特性（厚み・強化層の状態）に応じた初亀裂としての傷を形成することができる。
【００１８】
高強度ガラスの強化層に初亀裂としての傷を付けるには、特許文献２のようにダイヤチップを先端に取り付けた棒状のカッタを使用する事が経済的であるが、このカッタを使用する場合、以下のような原因によりカッタの喰い込む深さを適正に制御する事が困難である。
【００１９】
たとえば、カッタを停止させてカッタのダイヤチップをガラスに喰い込ませた後移動させる場合は、ダイヤチップを喰い込ませた場所ではカッタが深く入るが、カッタの移動に連れてガラス表面の反力により、相対的にカッタが持ち上げられる方向に動き、急激に亀裂が浅くなって、最適な深さで、かつ或る程度の長さを保持する事が困難である。
また、カッタのダイヤチップをガラスに喰い込ませた状態でダイヤチップをガラス表面に引き摺らせる場合は、ガラスの反力でダイヤチップが浮き上がり、カッタの喰い込む深さを一定深さに保つ事が困難である。
【００２０】
つまり、まとめると以下のようになる。
（１）
ガラス表面にカッタのダイヤチップを一定位置で喰い込ませるようにすると、カッタの移動に連れてガラス表面の反力により
相対的にカッタが持ち上げられる方向に動くので、ダイヤチップをガラスの強化層を破って喰い込ませるためには強い力が必要となるが、多くの場合深く喰い込みすぎてガラス本体内に深く喰い込んだ傷が形成されてしまい、傷の深さを一定の深さに保つ事が困難である。
（２）ダイヤチップがガラスに喰い込んだ状態で引き摺ると、ガラスの反力でダイヤチップが浮き上がるので、傷の深さを一定深さに保つ事が困難である。
【００２１】
本発明においては、カッタのダイヤチップをガラスに対して引き摺る方向へ動作させながら、ガラス表面に押しつけることにより、強い力が不要で、かつ、ガラスの反力によりダイヤチップが浮き上がることもなく所望の一定深さの傷を形成することによって、レーザスクライブの成功率が大きく向上させるものである。この方法によって作られた傷は、喰い込み始めた部分は深さが浅いために細く、距離を経るほどに喰い込んで行くために、ダイヤチップを引き摺る方向に沿って徐々に深くかつ太く形成され、上から見るとヒトダマのような形状となる。傷の長さはダイヤチップをガラスに対して引き摺る長さによって制御することができる。
【００２２】
なお、ガラスの特性（厚み・強化層の状態など）により、スクライブを進める方向に向かって細くなる傷がよい場合と、スクライブを進める方向に向かって太くなる傷が良い場合がある。そこで、本発明においては、傷の深さのほかにスクライブを進める方向における傷の長さおよび太さを制御することができるようにしている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高強度ガラスに形成する初亀裂としての傷を高強度ガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することができる。したがって、強化ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、最適な初亀裂としての傷を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係る高強度ガラス基板の加工方法に使用される加工装置の概略側面図
【図２】本発明の実施例に係る高強度ガラス基板の加工装置に使用されるダイヤモンドカッタの概略図
【図３】本発明の実施例に係るガラス基板保持用テーブルに高強度ガラス基板を載置した状態の概略斜視図
【図４】本発明の実施例に係る高強度ガラス基板の加工方法の加工過程および初亀裂の形状を説明する図で、（ａ）は初亀裂としての溝加工初期段階の断面側面図、（ｂ）は初亀裂としての溝加工終了時の断面側面図、（ｃ）は加工された初亀裂の平面図、（ｄ）は加工された初亀裂の断面図、
【図５】本発明の他の実施例に係る高強度ガラス基板の加工方法による初亀裂の形状を説明する図で、（ａ）は加工された初亀裂の平面図、（ｂ）は加工された初亀裂の断面図、
【図６】本発明に使用される高強度ガラスの断面図で、（ａ）は一般的な強化ガラス、（ｂ）は表面を一層高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラスの図、
【図７】従来の強化ガラス基板に初亀裂としての傷を形成したときの断面側面図で、（ａ）は傷が浅く形成された場合、（ｂ）は傷が深く形成された場合の図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、高強度ガラス基板をガラス基板保持用テーブル上に支持し、高強度ガラス基板の割断予定線に沿ってレーザビームで加熱後その加熱位置を冷却し、レーザビームの照射位置および冷却点を高強度ガラス基板に対して割断予定線に沿って相対的に移動させて高強度ガラス基板にスクライブを形成する高強度ガラス基板の加工方法であって、初亀裂を形成するダイヤカッタを高強度ガラス基板に対して割断予定線方向に引き摺るように移動させながら、押しつけて高強度ガラス基板の表面に初亀裂としての傷を形成するものである。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例においては、高強度ガラス基板として表面を高強度に化学強化したアルカリアルミノシリケートガラスを例に説明するが、そのほかの強化ガラスについても適用可能であることはもちろんである。
図１は本発明によるガラスの加工方法に使用される加工装置の全体構成を示す概念図である。アルカリアルミノシリケートガラスによる高強度ガラス基板１はガラス基板保持テーブル１０上に載置され、ガラス基板保持テーブル１０はＸ−Ｙ駆動装置によりＸ−Ｙ平面において移動する。図においては、ガラスの移動方向であるＹ軸駆動用のサーボモータ８とシャフト軸９のみが示されており、Ｘ軸駆動系は図示省略されている。
【００２７】
高強度ガラス基板１を加熱するレーザ発振器２は、ガラス基板１に対して不透明な波長のレーザ光線を出力するレーザ光源、例えば、波長１０．６μｍのレーザ光線を出力するＣＯ２ガスレーザ光源が使用される。レーザ発振器２はたとえば最大出力１００Ｗのガス封じ切り型が使用される。なお、高強度ガラス基板１がアルカリアルミノシリケートガラスのような表面強化層が厚い場合には大きな熱歪を発生させる必要がある場合がしばしばあるので、最大出力が２００Ｗのレーザ発振器を使用することが好ましい。レーザ照射装置２から出力されるレーザビーム３は、反射鏡４により下向きに反射されてビーム変換装置１１に入射される。
【００２８】
ビーム変換装置１１は、平行に対向配置された全反射面および部分反射面を備えており、反射鏡４から反射された一本のレーザビーム３をビーム変換装置１１に斜入射させると、レーザビーム３は全反射面および部分反射面の間において複数回多重反射して、部分反射面からビームエネルギーの一部を順次に透過することにより割断予定線の方向に配列した複数本のビームよりなるレーザビーム列５に変換される。このレーザビーム列５は高強度ガラス基板１に斜照射される。
【００２９】
複数本のビームよりなるレーザビーム列５の照射位置の前方には、高強度ガラス基板１の割断予定線の始点となる初亀裂となる傷を形成するためのダイヤモンドカッタ７が設けられている。一方、複数本のビームよりなるビーム列５の照射位置の後方には、レーザビーム列５による加熱領域に間隔をあけて追従しながら加熱された高強度ガラス基板１の表面に水ミストなどの冷媒を吹き付けて急冷却する冷却装置６が配置されている。
【００３０】
図２は本発明によるガラスの加工方法に使用される加工装置におけるダイヤモンドカッタ７の詳細図である。図２において、ダイヤモンドカッタ７のダイヤチップ２１はダイヤチップ２１を適度な弾力でガラス表面に押しつけて加圧するダンパ２２に結合されており、ダイヤチップ２１およびダンパ２２はモータ２３で上下方向に駆動されるモータ式の直動式アクチュエータ２４に結合されて上下方向に駆動される。ダンパ２２としては、空気圧や油圧などの流体の移動により圧力を発生するシリンダなどの機構により構成することができる。
【００３１】
図３はガラス基板保持用テーブル１０に高強度ガラス基板１を載置した状態の概略斜視図である。ガラス基板保持テーブル１０の一主面には加工する高強度ガラス基板１が載置される。高強度ガラス基板１の割断予定線２５の始端には初亀裂２６となるクラックが形成される。高強度ガラス基板１は初亀裂２６を始点としてスクライブ溝２７が形成される。詳細は後述する。
【００３２】
つぎに図面をもとに本発明によるガラス基板の加工装置の動作を説明する。
アルカリアルミノシリケートの高強度ガラス基板１をスクライブ加工するために、まず、高強度ガラス基板１の割断予定線２５の始端にダイヤモンドカッタ７により初亀裂２６を形成する。この初亀裂２６がガラス基板１１の加工の出発位置となる。初亀裂２６を形成するには、まず、ガラス基板保持テーブル１０の上に載置されたガラス基板１をサーボモータ８により−Ｙ方向に移動させ、高強度ガラス基板１の割断予定線２５の始端をダイヤモンドカッタ７のダイヤ２１の直下に位置させて、直動式アクチュエータ２４によりイヤモンドカッタ７のダイヤチップ２１を下降させてガラス基板１に接触させ、さらに、エアダンパ２２によりダイヤチップ２１を適度な弾力でガラス基板１の表面に押しつける。
【００３３】
図４は初亀裂２６の形成過程を示す図である。図４（ａ）のようにダイヤモンドカッタ７のダイヤチップ２１の先端をガラス基板１の割断予定線２５の始端に接触させ、ダイヤモンドカッタ７のダイヤチップ２１を高強度ガラス基板１に押し込みながらガラス基板保持テーブル１０を＋Ｙ方向に移動させると、図４（ｂ）のように、傷１７が徐々に高強度ガラス基板１の強化層１６内に伸びてゆき、やがて高強度ガラス基板１の本体部１５に達する。傷１７の深さが高強度ガラス基板１の本体部１５内の所定の深さＤに達した時、ダイヤチップ２１の押し込みを一定に保ちながら高強度ガラス基板１をさらに所定の距離Ｌだけ移動させ、ついでダイヤチップ２１の押し込みを徐々に減らしながらさらに高強度ガラス基板１を移動させると、やがてダイヤチップ２１は高強度ガラス基板１から離間し、高強度ガラス基板１に傷１７により初亀裂２６が形成される。この時の初亀裂２６の形状は高強度ガラス基板１の上面から見たときは図４（ｃ）のように高強度ガラス基板１の端部から徐々に幅が大きくなったヒトダマのような形状をしている。断面で見ると図４（ｄ）のように傷１７の深さが徐々に深くなった形状をしている。この深さおよび形状はエアダンパ２２によりダイヤチップ２１の押し込み量を制御することにより自在に制御することができる。
【００３４】
傷１７の所定の深さＤとしては、強化層１６の厚さより１０％〜３０％程度若干深い位置が好ましく、最適値としては高強度ガラス基板１の表面から強化層１６の厚さ＋２０％、すなわち強化層１６の厚さの１．２倍の深さとすることが望ましい。一方、距離Ｌは、初亀裂２６の形状としての長さを決めるために決定され、高強度ガラス基板１の割断予定線２５の長さに応じて定められる。
【００３５】
なお、高強度ガラス基板１の強化層１６の厚みや強化層の形成状態などの特性により、初亀裂２６の深さおよび形状が図４（ｃ）、（ｄ）のようにスクライブを進める方向に深くかつ太くなる傷１７を形成する方が良い場合と、図５（ａ）、（ｂ）のようにスクライブを進める方向に浅くかつ細くなる傷１７を形成する方が良い場合がある。たとえば、高強度ガラス基板１の板厚が厚い場合（たとえば０．７ｍｍ以上）は、必要とされるレーザスクライブを維持するためにスクライブを進める方向に向かって深くかつ太くなる傷１７を形成し、板厚が０．７ｍｍより薄い場合（たとえば０．６ｍｍ以下）は、必要とされるレーザスクライブを維持するためにはスクライブを進める方向に向かって浅くかつ細くなる傷１７を形成した方が良いと思われる。ただし、いずれの場合も傷１７の深さは前述した所定の深さＤに達していることが必要であることは言うまでもない。
【００３６】
図５（ａ）、（ｂ）のように、スクライブを進める方向に浅くかつ細くなる傷１７を形成するには、図４の場合とは逆に、ダイヤチップ２１の先端をガラス基板１の割断予定線２５の始端に接触させ、ダイヤチップ２１を高強度ガラス基板１に強く押し込みながら高強度ガラス基板１を＋Ｙ方向に移動させると、ただちに傷１７の深さが高強度ガラス基板１の本体部１５内の所定の深さＤに達し、その後ダイヤチップ２１の押し込みを一定に保ちながら高強度ガラス基板１をさらに所定の距離Ｌだけ移動させ、ついでダイヤチップ２１の押し込みを徐々に減らしながらさらに高強度ガラス基板１を移動させるようにすればよい。
【００３７】
ただし、この場合は、高強度ガラス基板１の傷１７の形成に対する抵抗が大きくなり、ダイヤチップ２１の先端に強い力が働いて折れてしまうことがある。これを防ぐには、まず、ダイヤチップ２１の先端を高強度ガラス基板１の割断予定線２５の始端から内側の距離Ｌの位置に接触させ、その状態から図４の場合と同様にダイヤ２１を高強度ガラス基板１に押し込みながら高強度ガラス基板１を図４とは逆の−Ｙ方向に移動させるようにすれば、割断予定線２５の始端において深く広い形状の初亀裂２６を形成することができる。
【００３８】
こうして高強度ガラス基板１に初亀裂２６を形成したのち、ダイヤチップ２１をガラス基板１の表面から離間させ、ガラス基板保持テーブル１０の上に載置された高強度ガラス基板１をサーボモータ８により＋Ｙ方向に移動させながら、レーザ照射装置２を発振させてレーザビーム３を出射する。出射されたレーザビーム３は、反射鏡４により下向きに反射されてビーム変換装置１２に斜入射され、ビーム変換装置１２の全反射面および部分反射面の間において複数回多重反射して、部分反射面から割断予定線２５の方向に配列した複数本のビームよりなるレーザビーム列５に変換されて高強度ガラス基板１に斜照射される。
【００３９】
この結果、高強度ガラス基板１は初亀裂２６を始端として割断予定線１２に沿ってレーザビーム列５により加熱される。可動式テーブル１０をサーボモータ８によりさらに＋Ｙ方向に移動させると高強度ガラス基板１もさらに＋Ｙ方向に移動し、レーザビーム列５により加熱された領域は冷却装置７の真下の位置に達する。このとき、冷却装置６から冷媒となる水ミストを噴射すると、高強度ガラス基板１は冷却点直下で初亀裂２６から拡大した亀裂が高強度ガラス基板１１の板厚方向に発生する。
【００４０】
初亀裂２６の付近で板厚方向に拡大した亀裂は、レーザビーム列５および冷却点の組み合わせが高強度ガラス基板１に対して相対的に移送するのに伴って、割断予定線１２に沿って亀裂を拡大させることができる。この結果、高強度ガラス基板１１表面にスクライブ溝２７が形成される。
【００４１】
なお、以上の説明において、ダイヤモンドチップ２１の上下機構およびガラス基板１へ押し付ける弾力印加機構としてダンパ２２およびモータ式の直動式アクチュエータ２４を使用した例について説明したが、ダンパ２２およびモータ式の直動式アクチュエータ２４のいずれか一方を省略していずれか一方のみでダイヤモンドチップ２１の上下機構およびガラス基板１へ押し付ける弾力印加機構を兼用するようにしてもよい。
【００４２】
以上のように、本発明は、高強度ガラス基板にスクライブを形成する高強度ガラス基板の加工方法において、高強度ガラス基板に初亀裂を形成するダイヤカッタを高強度ガラス基板に対して割断予定線方向に引き摺るように移動させながら、高強度ガラス基板に押しつけて高強度ガラス基板の表面に初亀裂としての傷を形成するものである。
本発明によれば、高強度ガラスに形成する初亀裂としての傷を高強度ガラスの強化層に対して最適な深さおよび形状に制御して形成することができるので、高強度ガラスのレーザスクライブ処理に当たり、効果的な初亀裂を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明による高強度ガラス基板の加工方法は、近年、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や携帯電話、携帯端末などの表示装置用に用いられているガラス表面に強化層を形成した高強度ガラスの鏡面割断に適用して好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ガラス基板
２ レーザ発振器
３ レーザビーム
４ 反射鏡
５ レーザビーム列
６ 冷却装置
７ ダイヤモンドカッタ
８ サーボモータ
９ シャフト軸
１０ ガラス基板保持テーブル
１１ ビーム変換装置
２１ ダイヤチップ
２２ ダンパ
２３ モータ
２４ 直動式アクチュエータ
２５ 割断予定線
２６ 初亀裂
２７ スクライブ線
３１ ガラス
３２ 強化層
３３ 傷
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化ガラス基板をガラス基板保持用テーブル上に支持し、強化ガラス基板の割断予定線に沿ってレーザビームで加熱後その加熱位置を冷却し、レーザビームの照射位置および冷却点をガラス基板に対して割断予定線に沿って相対的に移動させて強化ガラス基板にスクライブを形成する強化ガラス基板の加工方法であって、前記強化ガラス基板に初亀裂を形成するダイヤカッタを設け、前記ダイヤカッタを前記強化ガラス基板に対して引き摺る方向へ移動させながら前記強化ガラス基板の表面に押しつけて、前記強化ガラス基板の表面に傷を形成することを特徴とする強化ガラス基板の加工方法。
【請求項２】
強化ガラス基板の表面に形成する傷がスクライブを進める方向に沿って深く、かつ、太くなる傷であることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項３】
強化ガラス基板の表面に形成する傷がスクライブを進める方向に沿って浅く、かつ、細くなる傷であることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項４】
強化ガラス基板の表面に形成する傷の深さを前記強化ガラスの表面から前記強化ガラスの強化層の厚さより１０％〜３０％大きい深さの位置に設定したことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項５】
強化ガラス基板の表面に形成する傷の深さを前記強化ガラスの表面から前記強化ガラスの強化層の厚さより２０％大きい深さの位置に設定したことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項１】
強化ガラス基板をガラス基板保持用テーブル上に支持し、強化ガラス基板の割断予定線に沿ってレーザビームで加熱後その加熱位置を冷却し、レーザビームの照射位置および冷却点をガラス基板に対して割断予定線に沿って相対的に移動させて強化ガラス基板にスクライブを形成する強化ガラス基板の加工方法であって、前記強化ガラス基板に初亀裂を形成するダイヤカッタを設け、前記ダイヤカッタを前記強化ガラス基板に対して引き摺る方向へ移動させながら前記強化ガラス基板の表面に押しつけて、前記強化ガラス基板の表面に傷を形成することを特徴とする強化ガラス基板の加工方法。
【請求項２】
強化ガラス基板の表面に形成する傷がスクライブを進める方向に沿って深く、かつ、太くなる傷であることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項３】
強化ガラス基板の表面に形成する傷がスクライブを進める方向に沿って浅く、かつ、細くなる傷であることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項４】
強化ガラス基板の表面に形成する傷の深さを前記強化ガラスの表面から前記強化ガラスの強化層の厚さより１０％〜３０％大きい深さの位置に設定したことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項５】
強化ガラス基板の表面に形成する傷の深さを前記強化ガラスの表面から前記強化ガラスの強化層の厚さより２０％大きい深さの位置に設定したことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８２５９８（Ｐ２０１３−８２５９８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５３７８（Ｐ２０１１−２２５３７８）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（５０３３９０６５１）株式会社レミ (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（５０３３９０６５１）株式会社レミ (34)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]