提供一种能够使用通用性高的ＣＯ２激光光源作为激光光源，能够使割断速度大幅增加，并且割断面相对于割断预定线不会弯曲而能够笔直地进行通体割断的脆性材料的分割装置。沿着玻璃基板（１１）的割断预定线（１２），使第一射束照射区域（１３）、第二射束照射区域（１４）及冷却点（１５）的排列相对移动。第一射束照射区域（１３）相对于第二射束照射区域（１４）位于割断方向的前方，第二射束照射区域（１４）沿着割断预定线形成为细长的形状的射束，冷却点（１５）配置在从第二射束照射区域（１４）的后端离开了规定位置的位置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及脆性材料，尤其是涉及对平板显示器用玻璃进行通体割断的。以下，作为脆性材料，以玻璃为例进行了说明，但本专利技术除了玻璃之外，通常还能够适用于石英、陶瓷、半导体等脆性材料。
技术介绍
最近在玻璃割断中，取代过去1个世纪一直使用的基于金刚石片的机械方法，而使用基于激光照射的热应力划线方法(以下简称为激光划线)。根据激光划线，能够消除机械方法所固有的缺点，即因发生细微裂缝所引起的玻璃强度的下降、割断时的产生碎玻璃所引起的污染、适用板厚存在下限值等。激光划线的原理如下所述。对玻璃进行仅产生局部加热而不产生气化、熔融或裂纹的程度的激光照射。此时玻璃加热部要进行热膨胀，但受到来自周边玻璃的反作用力而无法充分膨胀，从而以照射点为中心产生压缩应力。即使在周边的非加热区域中，也会受到来自加热部的膨胀的按压而进一步对周边产生变形，其结果是产生压缩应力。此种压缩应力是径向的应力。可是当物体存在压缩应力时，其正交方向上会产生与泊松比相关的拉伸应力。在此，该方向为切线方向。情况如图9所示。图9是表示将中心置于原点的高斯分布的温度上升的情况的径向应力成分σ χ和切线方向应力成分的变化的图。径向应力成分oJS终为压缩应力(在图9中为负值)， 但是切线方向应力成分oy在加热中心(距离r = 0)为压缩应力，而从加热中心离开时变化为拉伸应力(在图9中为正值)。所述应力中的与割断相关的是拉伸应力。拉伸应力超过作为材料固有值的破坏韧性值时，破坏随处发生而无法控制。在激光割断方法的情况下，预先将拉伸应力选定为该破坏韧性值以下，因此不会发生破坏。然而，拉伸应力存在位置具有龟裂时，在该龟裂前端会发生应力扩大，当该应力的应力扩大系数超过材料的破坏韧性值时，龟裂扩大。即，产生受控制的割断。因此，通过扫描激光照射点，而能够使龟裂延长。该玻璃的激光划线方法由康达丁哥(Kondratenko)氏首先开发，而成立了专利文献1的日本专利。图10(a)示出专利文献1的激光割断方法的原理。使用CO2激光作为激光，(X)2激光的射束点1的能量的99%在玻璃2的深度3. 7 μ m的玻璃表面层中被吸收，未透过玻璃2的整个厚度。这是由于CO2激光波长的被玻璃吸收的吸收系数非常大。激光划线产生的深度即使由玻璃2中的热传导4进行辅助，通常也仅为IOOym左右。玻璃2的脆性强，通过沿着该划线施加应力而能够机械性地割断。将通过该机械应力的施加而进行全割断的过程称为断裂。即，采用激光划线法时，为了切断玻璃而不能缺少断裂这一后工程，由于需要断裂工序而实用性受限，未必能完全普及。考虑到使用激光射束完全切断玻璃这一愿望时，在激光划线中添加断裂这一后工序，因此未必仅通过激光划线就足够。因此需要并期待的是使用了激光射束的通体割断的技术。然而，由于通体割断中存在后述那样的几个缺点，因此在专利文献1中作出了激光划线技术优良的主张，在通体割断的实效性中表达了否定的立场。作为与激光划线的技术相关的其他在先文献，在专利文献2中，将激光射束照射到玻璃基板上，使沿玻璃基板的扫描方向而Y轴方向上变长的椭圆形状的激光点LSl和沿 X轴方向变长的椭圆形状的激光点LS2离开预先设定的规定的距离形成。然而，专利文献2 所记载的专利技术的目的也全然不是以通体割断为目的，只不过是以进行稳定的激光划线为目的。相对于此，对图10 (b)所示的玻璃2照射透过且其一部分被吸收的激光5时，透过光对玻璃2的整个板厚产生割断6，因此玻璃2仅通过该工序就能够割断而不需要断裂。该割断被称为基于激光的通体割断。通过采用通体割断，除了上述的激光割断方法具有的技术特征之外，还产生不需要断裂的能够进行自由曲线割断等的通体割断特有的优点，在平板制造工序中能够获得大改善。本申请人针对该通体割断技术提出了专利文献3、4等的提案。专利文献1日本专利第3027768号公报专利文献2国际公开第03/008168号小册子专利文献3日本特开2007-76077号公报专利文献4日本特开2007-261885号公报专利文献1的割断不是通体割断因此需要断裂工序且实用性有限的情况已经在上面进行了叙述。在专利文献3、4所提出的基于激光的通体割断技术中，使用通用性高的 CO2激光作为激光光源时，大部分被玻璃的表面吸收，因此无法照原样适用。而且，在通体割断技术中如专利文献1所指出那样，由于所谓尺寸效果而割断位置从工件端部离开时，割断速度显著下降，割断位置接近玻璃的端部时，有割断面弯曲的缺点。根据图11，说明该尺寸效果引起的缺点。首先说明玻璃的通体割断的第一缺点即低速性。在图11(a)中，考虑将玻璃板2 割断成宽度W1及W2较大的状态的情况。沿割断线7在割断方向3上扫描激光5时，由于激光照射产生的加热，根据上述的原理而在玻璃板2上产生拉伸张力，玻璃板2沿着激光5的扫描轨迹被割断。在图11(a)中，夸张地表示了该变形，割断后的玻璃的实际的移动为几微米左右。此时，割断线7的两侧的玻璃板2的宽度W1及W2较大时，激光5的扫描速度显著下降。首先为了割断玻璃板2所需的拉伸应力Ftl及F1必须超过对上述变形的阻力。该阻力作用在玻璃板2的面积上，当玻璃板2的宽度W1及W2大时显著增大。玻璃板2的割断由于必须克服大的阻力来进行，因此需要减小激光5的扫描速度而相对性地增大激光5产生的加热量。其结果是，激光5的扫描速度必须为低速，因此割断速度自然存在界限。该倾向在割断线7的位置与玻璃板2的端部的距离越大时越显著，即在图11 (a)的割断后的玻璃板 2的宽度W1及W2越大时越显著。例如，割断后的玻璃板2的宽度W1及W2为500mm的距离时，激光5的扫描速度若不显著减小至lOmm/s左右则无法进行通体割断。接着，说明脆性材料的通体割断的另一个缺点即脆性材料的割断面相对于割断预定位置弯曲的事实。如图11(a)中说明所示，沿割断线7在割断方向3上扫描激光5时的割断通过作用于玻璃板2的拉伸应力Ftl及F1而在沿面方向上进行。此时当相对于两侧的上述的阻力存在不均衡时，割断面相对于割断预定线要弯曲的力起作用。该情况如图11(b) 所示。在图11(b)中，宽度化小时，宽度W3侧的阻力小，因此弯曲大，示出割断后的割断面反向弯曲成弓状的情况。该倾向在割断后的玻璃板2的宽度W1及W3不均衡，尤其是一方的宽度W3特别小时尤其显著。这种情况下如上所述，对工件的变形实际为几微米左右的情况更明显地进行了扩张表示。
技术实现思路
本专利技术用于解决上述的现有技术的课题，其目的在于提供一种实现具有基于激光的热应力割断的高品质并使割断速度大幅增加，并且割断面相对于割断预定线不会弯曲而能够笔直地进行通体割断的。本专利技术的脆性材料的分割装置相对于脆性材料上的假定的割断预定线，从形成在该割断预定线上的初始龟裂一侧沿着所述割断预定线加热所述脆性材料，通过使沿着所述割断预定线进行加热的位置相对移动而分割所述脆性材料，所述脆性材料的分割装置的特征在于，具备沿着所述割断预定线，对所述脆性材料照射激光射束而生成加热部分的激光射束照射机构；在沿着所述割断预定线的移动方向上的所述加热部分的后方的位置对所述脆性材料进行局部冷却的冷却机构，所述激光射束照射机构包括在所述加热部分，形成位于所述移动方向前方的第一激光射束照射区域的第一射束照射部；在本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种脆性材料的分割装置，其相对于脆性材料上的假定的割断预定线，从形成在该割断预定线上的初始龟裂一侧沿着所述割断预定线加热所述脆性材料，通过使沿着所述割断预定线进行加热的位置相对移动而分割所述脆性材料，所述脆性材料的分割装置的特征在于，具备：沿着所述割断预定线，对所述脆性材料照射激光射束而生成加热部分的激光射束照射机构；在沿着所述割断预定线的移动方向上的所述加热部分的后方的位置对所述脆性材料进行局部冷却的冷却机构，所述激光射束照射机构包括：在所述加热部分，形成位于所述移动方向前方的第一激光射束照射区域的第一射束照射部；在所述加热部分，在所述第一激光射束照射区域的所述移动方向的后方沿着所述割断预定线形成细长形状的第二激光射束照射区域的第二射束照射部。
【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：榎园人士，
申请(专利权)人：镭美科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP
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