CN104741793A - 玻璃基板的倒角方法及激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃基板的倒角方法及激光加工装置。本发明能以简单的方法进行倒角,而且对具有开口等的玻璃基板的开口等的内周面也能进行倒角。该玻璃基板的倒角方法对玻璃基板照射激光束而进行基板端面的倒角,该方法包括第1步骤及第2步骤。第1步骤是从玻璃基板端部的第1主面侧开始照射被玻璃基板的第1主面及内部吸收的中红外光的激光束。第2步骤是使激光束沿着玻璃基板的端部扫描,使玻璃基板的第1主面侧及与第1主面相反的第2主面侧的边缘熔融而进行倒角。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃基板的倒角方法,尤其涉及一种对玻璃基板照射激光束而进行基板端面倒角的倒角方法及用来实现该倒角方法的激光加工装置。
背景技术
在IT(Information Technology,信息技术)设备用的装置中,大量使用了液晶显示装置,且该液晶显示装置中使用了玻璃基板。通过激光束或刻划辊等将玻璃基板切断成特定形状。
在搬送这种玻璃基板、或者在加工中对基板进行定位时,有因冲击或外力导致玻璃基板的端面出现裂痕或缺口的情况。
因此,为了提高玻璃基板的端面强度,对玻璃基板的端面进行倒角。该倒角加工最常见的是通过研磨进行,但有时也像专利文献1所示的那样通过激光束来进行。
专利文献1所示的方法如下:从玻璃基板的正面及背面这两面或单面开始照射激光束,并从与玻璃基板的端面正交的方向照射激光束,使玻璃基板端面熔融而进行倒角。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2009-35433号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
在专利文献1的方法中,激光束优选波长为10.6μm的CO2激光。而且,对玻璃基板的正面及/或背面照射该激光束,并对端面也照射该激光束,使端面加热熔融而进行倒角。
但是,该专利文献1的方法必须从至少两个方向照射激光束。另外,必须从与玻璃基板的端面大致正交的方向照射激光束。因此,用来实施该方法的装置构成变得复杂。而且,专利文献1的方法无法对形成有开口或孔的玻璃基板的切断面(开口或孔的内周面)进行倒角。
本发明的课题在于,能以简单的方法进行倒角,且对具有开口等的玻璃基板的开口等的内周面也能进行倒角。
[解决问题的技术手段]
本发明的第1态样的玻璃基板的倒角方法对玻璃基板照射激光束而进行基板端面的倒角,且该方法包括第1步骤及第2步骤。第1步骤是从玻璃基板的端部的第1主面侧开始照射被玻璃基板的第1主面及内部吸收的中红外光的激光束。第2步骤是使激光束沿着玻璃基板的端部扫描,使玻璃基板的第1主面侧及与第1主面相反的第2主面侧的边缘熔融而进行倒角。
于此,中红外光的激光束是从玻璃基板的端部的第1主面侧开始被照射。中红外光的激光束并非只被玻璃基板的第1主面吸收,也会到达基板内部及与被照射侧相反的第2主面侧,对基板整体进行加热。由此,基板端面熔融而被倒角。
因此,只要在将玻璃基板载置于平台的状态下,从玻璃基板的第1主面侧开始照射激光束便能进行倒角加工。而且,也能对具有开口或孔的玻璃基板的开口内周面或孔内周面进行倒角加工。
在本发明的第2态样的玻璃基板的倒角方法中,激光束的波长为2.7μm以上且5.5μm以下。
在该方法中,对玻璃基板照射波长为2.7μm以上且5.5μm以下的中红外光的激光束。由于这种波长的激光束能一边渗透至玻璃基板内部一边被吸收,因此,从玻璃基板的第1主面到内部及第2主面,热分布的偏差减小。因此,玻璃基板的整个端面均被加热,只要从正面侧照射激光束便能对正面侧及背面侧的边缘进行倒角。
本发明的第3态样的玻璃基板的倒角方法中,第1及第2步骤中,激光束是以在从玻璃基板的端面起深入内侧特定距离的位置上聚光的方式照射。
于此,若照射激光束使其在玻璃基板的端部(边缘部分)聚光,会有玻璃基板的端部出现裂痕的情况。
因此,在该方法中,使激光束在从玻璃基板的端面起深入内侧特定距离的位置上聚光而照射。因此,可不产生裂痕地对玻璃基板的端部进行倒角。
本发明的第4态样的玻璃基板的倒角方法中,第1及第2步骤中,激光束是以在从玻璃基板的端面起深入内侧10μm以上且150μm以下的位置上聚光的方式照射。
于此,若激光束的聚光位置为从玻璃基板的端面起深入内侧不足10μm,像所述那样玻璃基板的端部出现裂痕的概率变高。另外,若聚光位置与端面相距超过150μm,吸收激光束得到的热不会传递到端部,无法充分地加热端部。
因此,该方法中,使激光束在从玻璃基板的端面起深入内侧10μm以上且150μm以下的位置上聚光而照射。
本发明的第5态样的玻璃基板的倒角方法中,在第1及第2步骤中,对玻璃基板照射选自Er:Y2O3、Er:ZBLAN、Er:YSGG、Er:GGG、Er:YLF、Er:YAG、Dy:ZBLAN、Ho:ZBLAN、CO、Cr:ZnSe、Cr:ZnS、Fe:ZnSe、Fe:ZnS、半导体激光的中红外激光束群中的任一种激光束。
在本发明的第6态样的玻璃基板的倒角方法中,玻璃基板对于激光束的内部吸收率为5%以上且90%以下。
本发明的第7态样的激光加工装置对玻璃基板照射激光束而进行基板端面的倒角,该装置包括工作台、激光振荡器、及激光束照射机构。工作台载置玻璃基板。激光振荡器使被玻璃基板的第1主面及内部吸收的中红外光的激光振荡。激光束照射机构从载置在工作台的玻璃基板的第1主面侧开始照射来自激光振荡器的激光,并且使激光沿着玻璃基板的端部扫描,使玻璃基板的第1主面侧及与第1主面相反的第2主面侧的边缘熔融而进行倒角。
在本发明的第8态样的激光加工装置中,激光振荡器使波长为2.7μm以上且5.5μm以下的中红外光的激光束振荡。
[发明的效果]
利用如上所述的本发明,能以简单的方法进行倒角,而且对具有开口等的玻璃基板的开口内周面也能进行倒角。
附图说明
图1是用来实施本发明的一实施方式的方法的激光加工装置的概略构成图。
图2是表示照射至无碱玻璃的激光束的波长与反射率等的关系的图。
图3(a)、(b)是表示倒角加工前的玻璃基板的端面的截面、及倒角加工后的玻璃基板的端面的截面的显微镜照片。
具体实施方式
[激光加工装置]
图1表示用来实施本发明的一实施方式的倒角方法的激光加工装置。该激光加工装置包括载置玻璃基板G的工作台1、激光振荡器2、光学***3、及作为扫描机构的平台移动机构4。激光束照射机构包含光学***3及平台移动机构4。
激光振荡器2使波长为2.7μm以上且5.5μm以下的中红外光的激光束振荡。于此,作为激光振荡器2,只要能射出像所述那样波长为2.7~5.5μm且选自Er:Y2O3、Er:ZBLAN、Er:YSGG、Er:GGG、Er:YLF、Er:YAG、Dy:ZBLAN、Ho:ZBLAN、CO、Cr:ZnSe、Cr:ZnS、Fe:ZnSe、FeZnS、半导体激光的中红外激光束群中的激光束即可。另外,于此是射出连续振荡的激光束。
光学***3包含多个反射镜6a、6b、6c及聚光透镜7。聚光透镜7被设定成使激光束在玻璃基板G的表面附近聚光。
平台移动机构4是用来使工作台1在相互正交的X及Y方向移动的机构。通过该平台移动机构4,可使聚光点沿着加工预定线扫描。
[玻璃基板的加工方法]
使用以上激光加工装置对玻璃基板G的端面进行倒角时,是通过以下步骤进行。
首先,将作为加工对象的玻璃基板G放置在工作台1上的特定位置。接着,对工作台1上的玻璃基板G照射如上所述的中红外光的激光束,并使激光束在玻璃基板G的表面附近聚光,然后使激光束沿着基板端面扫描。此时,将激光束的聚光点设置在从玻璃基板G的端面起深入基板内侧(中央)10μm以上且150μm以下的位置。
通过像所述那样照射并扫描激光束,玻璃基板的端面部分被加热。尤其是通过照射如上所述的波长的中红外光的激光束,激光束一边透过至玻璃基板内部一边被吸收。因此,玻璃基板的端面中,不仅作为激光照射面的正面(第1主面)侧被加热,基板内部及背面(第2主面)侧也全部被均匀地加热。因此,玻璃基板的端面以基板厚度的中央部向外侧膨胀的方式熔融,结果正面侧及背面侧的边缘被倒角。
[反射率等与波长]
图2表示照射到板厚为0.2mm的无碱玻璃(例如OA10(产品名:日本电气硝子公司制造))的玻璃基板的激光束的波长与反射率、透过率、吸收率的关系。
根据图2可知,对于板厚0.2mm的无碱玻璃,若为例如波长2.8μm的激光束,则透过率为约80%(吸收率为约20%),激光束一边透过至基板内部一边被吸收。因此,能从基板端面的正面侧开始大致均匀地加热至背面侧,使基板端面熔融而进行倒角。
根据以上说明,推测可通过使用波长为2.7μm以上且5.5μm以下的激光束对多数玻璃基板进行端面的倒角。
[实验例]
图3(a)及(b)表示对玻璃基板照射了如上所述的中红外光的激光束时玻璃基板的端面被倒角的情况。图3(a)为照射激光束前的基板截面的显微镜照片,图3(b)为照射了激光束的加工后的剖视图。该实验中的玻璃基板及激光照射条件如下所述。
基板:无碱玻璃(OA10=产品名:日本电气硝子公司制造)、厚度=0.2mm
激光束:Er光纤激光、波长2.8μm、功率4W、扫描速度3mm/s、连续振荡
聚光点:在从基板端面起深入基板内侧30μm的位置,在基板表面附近聚光
该实验中,使激光在图3的纸面垂直方向扫描。结果,如图3(b)所示,基板端面熔融,从厚度方向的中央部分到正面侧及背面侧形成了带弧度的倒角部。
[特征]
(1)只要对玻璃基板的端部表面照射中红外光的激光束便可进行端面的正面侧及背面侧的倒角。
(2)通过使激光束的聚光点从端面起深入内侧特定距离,可防止端部的裂痕或缺口而进行倒角。
(3)对具有开口或孔的玻璃基板也能容易地进行开口内周面或孔内周面的倒角。
[其他实施方式]
本发明并不限定于如上所述的实施方式,可不脱离本发明的范围地进行各种变形或修正。
所述实施方式中使用的是连续振荡的激光束,但也可以照射重复频率为1 MHz以上的模拟连续振荡的激光束或10kHz以上的脉冲激光束。
另外,激光束的聚光位置并不限定于所述实验例的位置,只要在从玻璃基板的端面起深入内侧10μm以上且150μm以下的位置聚光即可。
[符号的说明]
1 工作台
2 激光振荡器
3 光学***
4 平台移动机构
G 玻璃基板
Claims (8)
1.一种玻璃基板的倒角方法,对玻璃基板照射激光束而进行基板端面的倒角,该方法包括:
第1步骤,从玻璃基板端部的第1主面侧开始照射被玻璃基板的所述第1主面及内部吸收的中红外光的激光束;及
第2步骤,使所述激光束沿着玻璃基板的端部扫描,使玻璃基板的所述第1主面侧及与所述第1主面相反的第2主面侧的边缘熔融而进行倒角。
2.根据权利要求1所述的玻璃基板的倒角方法,其中所述激光束的波长为2.7μm以上且5.5μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃基板的倒角方法,其中在所述第1及第2步骤中,所述激光束是以在从玻璃基板的端面起深入内侧特定距离的位置上聚光的方式照射。
4.根据权利要求3所述的玻璃基板的倒角方法,其中在所述第1及第2步骤中,所述激光束是以在从玻璃基板的端面起深入10μm以上且150μm以下的位置上聚光的方式照射。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的玻璃基板的倒角方法,其中在所述第1及第2步骤中,对玻璃基板照射选自Er:Y2O3、Er:ZBLAN、Er:YSGG、Er:GGG、Er:YLF、Er:YAG、Dy:ZBLAN、Ho:ZBLAN、CO、Cr:ZnSe、Cr:ZnS、Fe:ZnSe、Fe:ZnS、半导体激光的中红外激光束群中的任一种激光束。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的玻璃基板的倒角方法,其中所述玻璃基板对于激光束的内部吸收率为5%以上且90%以下。
7.一种激光加工装置,对玻璃基板照射激光束而进行基板端面的倒角,且包括:
工作台,供玻璃基板载置;
激光振荡器,使被玻璃基板的第1主面及内部吸收的中红外光的激光束振荡;
及
激光束照射机构,从载置在所述工作台的玻璃基板的所述第1主面侧开始照射来自所述激光振荡器的激光束,并使所述激光束沿着玻璃基板的端部扫描,使玻璃基板的所述第1主面侧及与所述第1主面相反的第2主面侧的边缘熔融而进行倒角。
8.根据权利要求7所述的激光加工装置,其中所述激光振荡器使波长为2.7μm以上且5.5μm以下的中红外光的激光束振荡。
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