脆性材料基板的U形槽加工方法以及使用该方法的去除加工方法、打孔加工方法和倒角方法技术

本发明专利技术提供脆性材料基板的Ｕ形槽加工方法以及使用该方法的去除加工方法、打孔加工方法和倒角方法，上述Ｕ形槽加工方法是在基板表面上容易地形成直线状或曲线状的、连续或不连续的Ｕ形槽的方法。对应于作为加工对象的基板的材料、预定形成的Ｕ形槽的槽宽、深度以及槽面的形状，在预先求出的由激光功率、激光照射面积以及扫描速度组合而成的Ｕ形槽形成用的激光照射条件下，对脆性材料基板的表面的一部分进行急速加热，由此，使基板的一部分从表面剥离，从而形成Ｕ形槽。通过从设定于所形成的Ｕ形槽的底部的分割预定线的起始端向终端利用通过激光龟裂成长进行划线的方法或通过切割轮进行划线的方法等，形成由槽面构成的倒角加工面，所述槽面由在由分割预定线分割出的端面与基板表面之间形成的Ｕ形槽的一部分构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过对脆性材料基板的表面的一部分进行急速加热，来将该基板的一部分从表面上剥离，从而形成u形槽的方法、以及使用该方法对加工对象物进行去除加工或打孔加工的方法。
技术介绍
例如，在精密机械的加工台上，人们关注线膨胀率小这一属性而使 用了玻璃基板等脆性材料基板。通常这种加工台由上模和下模构成，在 上模和下模的接触面上形成有用于提高润滑性的蓄油槽或冷却通道。为 了形成该蓄油槽或冷却通道，必须在玻璃基板上形成槽。另外，作为形 成这样的槽的方法， 一般己知有机械方法和化学方法。机械方法是在通 过切削加工或放电加工在玻璃基板上机械地挖出槽之后进行研磨的方 法。该方法具有能够形成非常正确的槽的优点，但是机械地挖出槽的作 业存在效率差、批量生产性不足、制造成本高的问题。另一方面，化学 方法是通过蚀刻来形成槽的方法，有进行等方性蚀刻的方法、和进行异 方性蚀刻的方法。这样的采用蚀刻的方法适于批量生产，能够实现低成 本化。但是，与机械方法相比，存在不能形成正确的槽的问题。此外，如果着眼于脆性材料基板的倒角加工方法，则有通过切削加 工、磨削加工、硏磨加工、放电加工等对边缘线进行倒角加工的方法， 在利用激光的倒角加工中，已知有通过激光烧蚀来进行倒角加工的方法， 该激光烧蚀利用激光照射产生的高温加热使基板材料熔融或升华来进行 去除。其中，在通过激光烧蚀而形成的倒角加工面上可以看到烧蚀痕迹， 并且容易产生微小裂纹，难以获得理想的倒角加工面。此外，在激光烧 蚀中，由于通过激光照射而被除去的基板物质飞溅，从而会使基板受污染，所以存在后来必须去除污染物质的问题。此外，作为利用激光的倒角加工方法，作为除上述烧蚀以外的倒角 加工方法，提出了沿着基板的边缘线照射激光束进行加热熔融的加热熔 融法。例如，公开有如下方法在使玻璃部件整体保持比常温高的温度 (余热)的状态下，对边缘线(棱线)附近进行激光加热使其软化，借 助于材料的表面张力使边缘线变圆，由此来进行倒角(专利文献l)。图15是表示在使用C02激光光源、通过加热熔融法来进行倒角加工 时的激光照射状态的剖视图。预先使用未图示的加热器将玻璃基板10整 体缓慢地加热(预加热)，并保持比软化温度低的预定温度，接下来沿着保持预定温度的玻璃基板10的边缘线51使来自C02激光光源50的激光束进行扫描。此时，通过对激光输出、扫描速度进行调整，被激光束照 射后的部分达到高温而软化，借助于材料自身的表面张力，加工成被激 光照射后的边缘部分带有圆度。在该情况下，预加热、加工后的冷却都需要消耗时间。此外，需要 对基板整体进行预加热，当在基板上已经形成有不能加热的器件或传感 器等功能膜的情况下，有时无法利用该方法实施倒角加工。此外，如果 预加热不充分，则会由于热应力而产生破裂(裂纹)，从而无法进行良好 的倒角加工。另外，在利用加热熔融的倒角加工中，存在熔融部分变形 从而其一部分(带有圆度的部分的一部分)比周围鼓起，损害基板端面 的平面度的情况。另外，作为除利用激光照射的加热熔融法以外的倒角方法，公开有下述的激光倒角加工法通过对边缘附近照射激光束进行加热，来使玻璃基板10产生裂纹，通过使激光束相对地沿着边缘线方向进行扫描，使裂纹沿着边缘线成长，然后使边缘附近从玻璃基板上分离，由此来进行倒角(专利文献2)。图16是表示在使用C02激光光源、通过激光加热来进行龟裂成长倒 角加工时的激光照射状态的剖视图。在玻璃基板10的边缘线51附近， 照射来自C02激光光源50的激光束，由于与局部热膨胀相伴的热应力， 产生了裂纹52。然后，通过使激光束沿着边缘线51扫描，依次产生的裂纹52沿着边缘线51成长，从而包含边缘线51的边缘附近(角部分)分 离。根据专利文献2，通过利用激光加热进行龟裂成长倒角加工，能够 实施不会损害玻璃基板的精度、生产率高且无需清洗工序的倒角加工。 专利文献l:日本特开平2—241684号公报 专利文献2:日本特开平9一225665号公报如上所述，在利用激光照射的玻璃基板的倒角方法中，使激光束沿 着形成于基板分割面的边缘线进行扫描。此时，如果是利用激光烧蚀的 倒角，则存在基板污染的问题，如果是利用加热熔融法的倒角，则存在 基板端面的平面度差的问题。另一方面，若利用激光加热的龟裂成长进 行倒角加工，虽然不会产生那样的问题，但是存在"残留"或无法获得 均一的倒角量等问题。图17的(a)是表示在玻璃基板上通过激光加热来进行龟裂成长倒 角加工的状态的立体图，图17的(b)是其俯视图。通过使激光束以从 偏离玻璃基板10的位置PA向边缘线11靠近的方式进行扫描，并进而使 激光束从玻璃基板的一端PB沿着边缘线11进行扫描，来沿着该边缘线 11对玻璃基板以软化点以下的温度进行加热。由此，在被激光束照射过 的边缘线11附近，因热应力而产生的裂纹不断延展，从而形成圆弧状的 倒角加工面14，但是在最初激光束照射向玻璃基板10的边缘线的一端 PB附近形成有不规则的残留区域17。既便使激光束对基板10的照射角 度和照射条件发生各种变化，也难以完全消除该残留区域。此外，由于 边缘线附近的温度分布的对称性差，所以难以形成稳定的倒角加工面14， 会产生微小裂纹等缺陷。这样，当在玻璃基板上进行槽加工的情况、或者进行倒角加工的情 况下，存在上述各种各样的问题，因而追求一种通过改良来进行更加适 当的加工的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供如下方法使用激光等作为脆性材料基板的急速加热单元，在基板表面上容易地形成直线状或曲线状的、连 续或不连续的槽。此外，说到边缘线倒角加工，本专利技术的目的在于提供在沿着脆性材 料基板的端面的边缘线实施倒角加工时不会产生残留区域的新的倒角方 法。此外，本专利技术的目的在于提供在倒角加工面上不易产生微小裂纹的 新的倒角方法。另外，本专利技术的目的在于提供这样的方法在研究新的倒角方法的 过程中发现的、能够不产生微小裂纹地在脆性材料基板表面上以去除方 式加工出U形槽。另外，本专利技术的目的在于提供重复进行该槽加工来将材料表面以去 除方式加工成大致平面状的方法。而且，本专利技术的目的在于提供这样的 去除加工方法在使旋转体状的加工对象物以旋转体的旋转轴为中心旋 转的同时将该加工对象物的外周面的一部分或全部去除。此外，本专利技术的目的在于提供这样的打孔加工方法在使用脆性材 料基板的U形槽加工方法在作为加工对象物的平板上形成了矩形或曲线 状的闭合回路的U形槽之后，沿着U形槽分离材料，进行打孔加工。本专利技术的专利技术人等发现如果使用与局部加热相适应的激光等在能 够剥离的加热条件下对脆性材料基板的表面的一部分进行急速加热，则 表面会局部地剥离，从而，设计出了这样的去除加工方法利用激光对 脆性材料基板局部进行急速加热，来使该被照射部分连续或不连续(断 续)地剥离。艮口，以往在利用激光照射等的去除加工中，已知有烧蚀加工、使龟 裂成长来进行加工的激光划线加工法等，但是却发现在利用激光照射 等局部进行急速加热的情况下，通过选择加热条件，能够利用加热部分 的材料因加热部的热膨胀而剥离的现象进行加工，而不是进行烧蚀加工 或者使龟裂成长的划线加工。当利用因激光照射等而产生的剥离时，由于在不与加工对象物接触 的状态下对剥离部分进行去除加工，所以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脆性材料基板的Ｕ形槽加工方法，其特征在于，　通过在能够剥离脆性材料基板的表面的一部分的加热条件下对脆性材料基板的表面的一部分进行急速加热，使上述基板的一部分从表面剥离，从而形成Ｕ形槽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：森田英毅，清水政二，福原健司，
申请(专利权)人：三星钻石工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]