JP2005178288A - Method and device for cutting brittle material - Google Patents

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Ryoji Koseki
良治 小関
Takashi Onose
隆 小野瀬
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Shibuya Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten an operating time in the cutting of liquid crystal glass 2. <P>SOLUTION: This cutting device 1 is equipped with a first laser oscillator 8 which oscillates a first laser light L1 causing a crack, and a second laser oscillator 9 which oscillates a second laser light L2 for growing the crack. The laser light L1 and the laser light L2 are superimposed on each other so as to be applied to a place for cutting the liquid crystal glass 2, and moved along a parting line. Since a focus F1 of the laser light L1 is aligned with the vicinity of a backside 2B in the liquid crystal glass 2, a microcrack C appears in the position of the focus F1. The microcrack C is heated by the laser light L2, so as to be grown in the thickness direction of the liquid crystal glass 2 and so as to reach a front side 2A from the backside 2B. Thus, the liquid crystal glass 2 is cut. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は脆性材料の割断方法とその装置に関し、例えば脆性材料としての液晶ガラスにレーザ光を照射して所要の形状に割断するようにした割断方法とその装置に関する。   The present invention relates to a brittle material cleaving method and apparatus, and more particularly, to a cleaving method and apparatus for irradiating a liquid crystal glass as a brittle material with laser light to cleave it into a required shape.

従来、液晶ガラスなどの脆性材料にレーザ光を照射して、所要の形状に割断するようにした割断方法は公知である（例えば特許文献１）。
こうした従来の割断方法においては、先ず板状の脆性材料に対して紫外線領域のレーザ光を照射して分割線に沿って脆性材料の表面に微小な溝を形成させる（スクライビング工程）。その後、溝をつけた分割線に沿って赤外線領域のレーザ光を脆性材料に照射することで、割断に結び付く熱歪みを与える（加熱分離工程）。これにより溝に沿って厚さ方向に割れが入り裏面まで到達するので、液晶ガラスが分割線に沿って割断されるようになっている。
特許掲載公報第３０３６９０６号 Conventionally, a cleaving method in which a brittle material such as liquid crystal glass is irradiated with laser light to cleave it into a required shape is known (for example, Patent Document 1).
In such a conventional cleaving method, first, a plate-like brittle material is irradiated with laser light in the ultraviolet region to form minute grooves on the surface of the brittle material along the dividing line (scribing step). Thereafter, the brittle material is irradiated with the laser beam in the infrared region along the dividing line with the groove, thereby giving thermal strain that leads to cleaving (heating separation step). As a result, a crack enters the thickness direction along the groove and reaches the back surface, so that the liquid crystal glass is cleaved along the dividing line.
Patent Publication No. 3036906

ところで、上述した従来の割断方法においては、脆性材料に溝を生じさせるスクライビング工程を行った後に、溝に沿って熱歪みを与える加熱分離工程を行っている。このように従来では、スクライビング工程と加熱分離工程とを別々に行っているので、分割線に沿って脆性材料を割断する際の作業効率が悪くなり、割断作業に時間が掛かるという欠点があった。
しかも、従来の割断方法においては、分割線が曲線の場合や複数の分割線が交差する場合には、割断装置の構成が複雑になるという欠点があった。 By the way, in the conventional cleaving method mentioned above, after performing the scribing process which produces a groove | channel in a brittle material, the heating separation process which gives a thermal strain along a groove | channel is performed. As described above, conventionally, the scribing process and the heat separation process are performed separately, so that the work efficiency when the brittle material is cleaved along the dividing line is deteriorated, and the cleaving work takes time. .
Moreover, the conventional cleaving method has a drawback that the configuration of the cleaving device becomes complicated when the dividing line is a curve or when a plurality of dividing lines intersect.

上述した事情に鑑み、第１の本発明は、板状の脆性材料における所要位置に第１レーザ光を照射させて上記脆性材料の厚さ方向の一部に亀裂を発生させ、該亀裂の発生箇所に第２レーザ光を照射して加熱することにより、上記亀裂を脆性材料の厚さ方向に成長させて脆性材料を割断するようにした脆性材料の割断方法であって、
上記第１レーザ光と第２レーザ光とを重畳させて上記脆性材料の所要位置に照射するようにした脆性材料の割断方法を提供するものである。
また、第２の本発明は、板状の脆性材料における所要位置に第１レーザ光を照射させて上記脆性材料の厚さ方向の一部に亀裂を発生させる第１レーザ発振器と、上記亀裂の発生箇所に第２レーザ光を照射して加熱することにより、上記亀裂を脆性材料の厚さ方向に成長させる第２レーザ発振器と、上記両レーザ発振器と脆性材料とを相対移動させて、該脆性材料に対する両レーザ光の照射位置を変更する移動手段とを備えた脆性材料の割断装置であって、
上記第１レーザ発振器から発振する第１レーザ光と上記第２レーザ発振器から発振する第２レーザ光とを重畳させて上記脆性材料の所要位置に照射して、該脆性材料の厚さ方向の一部に亀裂を生じさせるとともに、該亀裂を脆性材料の厚さ方向に成長させて該脆性材料を割断するようにした脆性材料の割断装置を提供するものである。 In view of the circumstances described above, the first aspect of the present invention generates a crack in a portion of the brittle material in the thickness direction by irradiating a required position in the plate-like brittle material with a first laser beam. A method for cleaving a brittle material, in which the crack is grown in the thickness direction of the brittle material by irradiating a portion with a second laser beam and heating the brittle material,
The present invention provides a method for cleaving a brittle material in which the first laser beam and the second laser beam are overlapped to irradiate a required position of the brittle material.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first laser oscillator that irradiates a required position in a plate-like brittle material with a first laser beam to generate a crack in a part in the thickness direction of the brittle material; The second laser oscillator that grows the crack in the thickness direction of the brittle material and the two laser oscillators and the brittle material are moved relative to each other by irradiating the generated laser beam with the second laser beam and heating the brittle material. A brittle material cleaving device comprising a moving means for changing the irradiation position of both laser beams on the material,
The first laser beam oscillated from the first laser oscillator and the second laser beam oscillated from the second laser oscillator are superimposed on each other and irradiated to a required position of the brittle material. The present invention also provides a brittle material cleaving apparatus that cracks the brittle material by generating cracks in the portion and growing the crack in the thickness direction of the brittle material.

上述した本発明によれば、両レーザ光を重畳させて脆性材料に照射するので、分割線に沿って脆性材料に亀裂を発生させる工程と、上記亀裂を厚さ方向に成長させる工程とを同時に行うことができる。したがって、上述した従来と比較して脆性材料を割断するための作業時間を短縮させることができる。   According to the present invention described above, since both the laser beams are superimposed and irradiated to the brittle material, the step of generating a crack in the brittle material along the dividing line and the step of growing the crack in the thickness direction simultaneously. It can be carried out. Therefore, it is possible to shorten the work time for cleaving the brittle material as compared with the above-described conventional one.

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、１は割断装置であり、この割断装置１により脆性材料である透明な液晶ガラス２を割断線Ｑに沿って割断できるようになっている。
この割断装置１は、板状の液晶ガラス２を支持する加工テーブル３と、この加工テーブル３の上方側に配置されて該加工テーブル３上の液晶ガラス２に対して第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を照射する照射手段４と、この照射手段４を加工テーブル３上の液晶ガラス２に対して相対移動させる移動手段５と、さらに上記照射手段４および上記移動手段５の作動を制御する制御装置６とを備えている。 The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a cleaving apparatus. The cleaving apparatus 1 can cleave a transparent liquid crystal glass 2 that is a brittle material along a cleaving line Q. It has become.
The cleaving device 1 includes a processing table 3 that supports a plate-like liquid crystal glass 2, and a first laser beam L 1 and a first laser beam L 1 disposed on the upper side of the processing table 3 with respect to the liquid crystal glass 2 on the processing table 3. 2 The irradiation means 4 for irradiating the laser beam L2, the moving means 5 for moving the irradiation means 4 relative to the liquid crystal glass 2 on the processing table 3, and the operation of the irradiation means 4 and the moving means 5 are controlled. And a control device 6 for performing the operation.

加工テーブル３は所定位置に固定して配置してあり、かつ液晶ガラス２を支持する支持面に図示しない吸着手段を備えている。脆性材料としての液晶ガラス２は加工テーブル３の支持面上に水平に支持されるとともに、液晶ガラス２の裏面２Ｂが上記図示しない吸着手段によって吸着保持されるようになっている。それによって液晶ガラス２が加工テーブル３上で位置ずれしないようになっている。
照射手段４は、箱型のケーシング７内に収納した第１レーザ発振器８および第２レーザ発振器９を備えるとともに、ケーシング７内に第１集光レンズ１１及び第２集光レンズ１２を備えており、さらにダイクロイックミラー１３とベンドミラー１４を備えている。
第１レーザ発振器８はケーシング７内の下方側に配置してあり、第２レーザ発振器９はケーシング７内における第１レーザ発振器８の上方位置に配置している。 第１レーザ発振器８および第２レーザ発振器９は、制御装置６によって作動を制御されるようになっており、制御装置６によって両レーザ発振器８、９が作動されると、上下位置となる両レーザ発振器８、９から水平方向における同一方向に向けて第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２が発振されるようになっている。
後に詳述するが、第１レーザ発振器８からは液晶ガラスに対して吸収率の低い短波長の第１レーザ光Ｌ１を発振する一方、第２レーザ発振器９からは上記第１レーザ光Ｌ１よりも波長が長く液晶ガラスに対して吸収率の高い第２レーザ光Ｌ２を発振するようにしている。 The processing table 3 is fixedly disposed at a predetermined position, and has a suction means (not shown) on a support surface that supports the liquid crystal glass 2. The liquid crystal glass 2 as a brittle material is horizontally supported on the support surface of the processing table 3, and the back surface 2B of the liquid crystal glass 2 is sucked and held by the suction means (not shown). Thereby, the liquid crystal glass 2 is prevented from being displaced on the processing table 3.
The irradiation means 4 includes a first laser oscillator 8 and a second laser oscillator 9 housed in a box-shaped casing 7, and includes a first condenser lens 11 and a second condenser lens 12 in the casing 7. Further, a dichroic mirror 13 and a bend mirror 14 are provided.
The first laser oscillator 8 is disposed on the lower side in the casing 7, and the second laser oscillator 9 is disposed on the casing 7 at a position above the first laser oscillator 8. The operations of the first laser oscillator 8 and the second laser oscillator 9 are controlled by the control device 6, and when both laser oscillators 8, 9 are operated by the control device 6, both lasers that are in the vertical position The first laser beam L1 and the second laser beam L2 are oscillated from the oscillators 8 and 9 in the same direction in the horizontal direction.
As will be described in detail later, the first laser oscillator 8 oscillates the first laser light L1 having a short wavelength with a low absorptance with respect to the liquid crystal glass, while the second laser oscillator 9 emits light from the first laser light L1. The second laser beam L2 having a long wavelength and a high absorption rate with respect to the liquid crystal glass is oscillated.

第１レーザ発振器８から発振される第１レーザ光Ｌ１の光路上に、上記第１集光レンズ１１を配置するとともに、ビームコンバイナーとしての上記ダイクロイックミラー１３を第１レーザ光Ｌ１の光軸に対して４５度傾斜させて配置している。
ダイクロイックミラー１３はレーザ光の波長の違いによって選択的にレーザ光を透過させ、あるいは反射するものである。本実施例においては、短波長である第１レーザ光Ｌ１はダイクロイックミラー１３により下方側の液晶ガラス２に向けて反射されるようになっている。他方、第１レーザ光Ｌ１よりも波長が長い第２レーザ光Ｌ２は、上方側からこのダイクロイックミラー１３に照射されると、該ダイクロイックミラー１３を透過して液晶ガラス２に向けて照射されるようになっている。
そのため、第１レーザ発振器８から第１レーザ光Ｌ１が発振されると、該第１レーザ光Ｌ１は第１集光レンズ１１を通過することによって収束されてダイクロイックミラー１３によって下方に向けて反射されてからケーシング７の開口部７ａを介して液晶ガラス２に照射されるようになっている。
なお、第１集光レンズ１１は、第１レーザ光Ｌ１の光軸方向に図示しない移動手段によって移動可能となっており、焦点の位置を調節できるようになっている。 The first condenser lens 11 is disposed on the optical path of the first laser beam L1 oscillated from the first laser oscillator 8, and the dichroic mirror 13 as a beam combiner is disposed with respect to the optical axis of the first laser beam L1. It is inclined 45 degrees.
The dichroic mirror 13 selectively transmits or reflects laser light depending on the wavelength of the laser light. In this embodiment, the first laser light L1 having a short wavelength is reflected by the dichroic mirror 13 toward the liquid crystal glass 2 on the lower side. On the other hand, when the second laser beam L2 having a wavelength longer than that of the first laser beam L1 is irradiated onto the dichroic mirror 13 from above, the second laser beam L2 is transmitted through the dichroic mirror 13 and irradiated toward the liquid crystal glass 2. It has become.
Therefore, when the first laser beam L1 is oscillated from the first laser oscillator 8, the first laser beam L1 is converged by passing through the first condenser lens 11 and reflected downward by the dichroic mirror 13. Then, the liquid crystal glass 2 is irradiated through the opening 7 a of the casing 7.
The first condenser lens 11 can be moved in the optical axis direction of the first laser light L1 by a moving means (not shown) so that the position of the focal point can be adjusted.

本実施例の第１レーザ発振器８は短波長のＵＶＱ スイッチの第１レーザ光Ｌ１を発振させるものであり、上記第１集光レンズ１１およびダイクロイックミラー１３を経由して第１レーザ光Ｌ１を液晶ガラス２に照射することにより、その集光点において該液晶ガラス２に多光子吸収を起こさせるようになっている。
本実施例においては、第１レーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１を液晶ガラス２の内部における裏面２Ｂの近傍に位置させるようにしている（図２参照）。その状態から波長３５５ｎｍ、平均出力０．５〜１０Ｗでパルス幅５〜１００ｎｓｅｃ、繰り返し周波数１０〜１００ｋＨｚの範囲内で条件設定したＵＶＱ スイッチの第１レーザ光Ｌ１を液晶ガラス２に照射するようにしている。これにより、液晶ガラス２内における焦点Ｆ１の位置（裏面２Ｂの近傍）に多光子吸収が起こって、その部分に微小な亀裂Ｃが生じるようになっている（図３参照）。
このように、本実施例においては、第１レーザ光Ｌ１を分割線に沿って液晶ガラス２の表面２Ａ側から照射して、反対側の裏面２Ｂに分割線に沿って亀裂Ｃを形成させるようになっている。 The first laser oscillator 8 of the present embodiment oscillates the first laser light L1 of a short wavelength UVQ switch, and the first laser light L1 is liquid crystal via the first condenser lens 11 and the dichroic mirror 13. By irradiating the glass 2, multi-photon absorption is caused in the liquid crystal glass 2 at the condensing point.
In the present embodiment, the focal point F1 of the first laser light L1 is positioned in the vicinity of the back surface 2B inside the liquid crystal glass 2 (see FIG. 2). From this state, the liquid crystal glass 2 is irradiated with the first laser light L1 of a UVQ switch that is set in a range of a wavelength of 355 nm, an average output of 0.5 to 10 W, a pulse width of 5 to 100 nsec, and a repetition frequency of 10 to 100 kHz. Yes. Thereby, multiphoton absorption occurs at the position of the focal point F1 in the liquid crystal glass 2 (in the vicinity of the back surface 2B), and a minute crack C is generated at that portion (see FIG. 3).
Thus, in the present embodiment, the first laser beam L1 is irradiated from the front surface 2A side of the liquid crystal glass 2 along the dividing line, and the crack C is formed along the dividing line on the back surface 2B on the opposite side. It has become.

次に、上記第２レーザ発振器９から発振される第２レーザ光Ｌ２の光路上で、かつ上記ダイクロイックミラー１３の上方位置に、第２レーザ光Ｌ２の光軸に対して４５度傾斜させて上記ベンドミラー１４を配置している。ベンドミラー１４と上記ダイクロイックミラー１３とが上下位置で相互に平行な状態で配置されている。これにより、第２レーザ発振器９から第２レーザ光Ｌ２が発振されると、該第２レーザ光Ｌ２はベンドミラー１４によって下方のダイクロイックミラー１３に向けて反射されるようになっている。
上記ベンドミラー１４とダイクロイックミラー１３との間に、ベンドミラー１４によって反射された第２レーザ光Ｌ２を集光する上記第２集光レンズ１２を配置している。上述したように波長が長い第２レーザ光Ｌ２はダイクロイックミラー１３を透過することができるので、第２レーザ発振器９から第２レーザ光Ｌ２が発振されると、ベンドミラー１４によって下方に向けて反射されてから第２集光レンズ１２によって集光され、その後にダイクロイックミラー１３を透過した後、開口部７ａを介して液晶ガラス２に照射されるようになっている。
図４に示すように、第２レーザ光Ｌ２の焦点Ｆ２は、液晶ガラス２の表面２Ａの上方に位置させるようにしてあり、したがって、液晶ガラス２の表面２Ａに第２レーザ光Ｌ２が照射される。これにより、デフォーカスされた第２レーザ光Ｌ２が円形でかつ径５〜１０ｍｍのスポットで液晶ガラス２の表面２Ａに照射されるようになっている（図５参照）。なお、第２レーザ光Ｌ２の焦点を液晶ガラス２の表面より下方に位置させるようにして、第２レーザ光Ｌ２を液晶ガラス２に照射しても良い。
本実施例においては、制御装置６によって両レーザ発振器８、９を同期して作動させることで、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を同期して発振させるようにしてあり、しかも液晶ガラス２に照射される際の両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸を一致させるようにしている（図２、図５参照）。これによって、ダイクロイックミラー１３によって反射されて液晶ガラス２へ照射される第１レーザ光Ｌ１と、ダイクロイックミラー１３を透過して液晶ガラス２に照射される第２レーザ光Ｌ２とを重畳させるようにしている。 Next, on the optical path of the second laser beam L2 oscillated from the second laser oscillator 9 and above the dichroic mirror 13, it is inclined 45 degrees with respect to the optical axis of the second laser beam L2. A bend mirror 14 is arranged. The bend mirror 14 and the dichroic mirror 13 are arranged in parallel with each other at the vertical position. Thus, when the second laser light L2 is oscillated from the second laser oscillator 9, the second laser light L2 is reflected by the bend mirror 14 toward the lower dichroic mirror 13.
Between the bend mirror 14 and the dichroic mirror 13, the second condensing lens 12 that condenses the second laser light L2 reflected by the bend mirror 14 is disposed. As described above, since the second laser beam L2 having a long wavelength can pass through the dichroic mirror 13, when the second laser beam L2 is oscillated from the second laser oscillator 9, it is reflected downward by the bend mirror 14. After that, the light is condensed by the second condenser lens 12 and then transmitted through the dichroic mirror 13 and then irradiated to the liquid crystal glass 2 through the opening 7a.
As shown in FIG. 4, the focal point F2 of the second laser beam L2 is positioned above the surface 2A of the liquid crystal glass 2, and therefore the surface 2A of the liquid crystal glass 2 is irradiated with the second laser beam L2. The As a result, the defocused second laser light L2 is irradiated onto the surface 2A of the liquid crystal glass 2 in a circular spot having a diameter of 5 to 10 mm (see FIG. 5). Note that the second laser light L2 may be irradiated to the liquid crystal glass 2 so that the focal point of the second laser light L2 is positioned below the surface of the liquid crystal glass 2.
In the present embodiment, both laser oscillators 8 and 9 are operated synchronously by the control device 6 so that both laser beams L1 and L2 are oscillated synchronously, and the liquid crystal glass 2 is irradiated. The optical axes of the two laser beams L1 and L2 are made to coincide (see FIGS. 2 and 5). Thus, the first laser light L1 reflected by the dichroic mirror 13 and applied to the liquid crystal glass 2 and the second laser light L2 transmitted through the dichroic mirror 13 and applied to the liquid crystal glass 2 are superimposed. Yes.

第２レーザ発振器９は、液晶ガラス２に対して吸収率の高いＣＯ２レーザ光である第２レーザ光Ｌ２を連続発振するようになっており、液晶ガラスの表面２Ａにおけるレーザパワー密度は１〜１０Ｗ／ｍｍ２の範囲内に設定している。また、第２集光レンズ１２は、第２レーザ光Ｌ２が液晶ガラス２に照射された際に、図５に示した液晶ガラス２の表面における第２レーザ光Ｌ２の円形のスポット径が５〜１０ｍｍとなる高さ位置に支持されるようになっている。第２集光レンズ１２も第１集光レンズ１１と同様に、第２レーザ光Ｌ２の光軸方向に移動可能にしても良い。
これにより、第２レーザ光Ｌ２が液晶ガラス２に吸収されることにより、照射位置を中心に内部が加熱されて温度勾配が発生し、この温度勾配が発生した領域に残留引張応力が生じる（図４（ａ）参照）。そして、照射位置を分割線に沿って移動させることによって分割線を中心として左右対称な残留引張応力となり、第１レーザ光Ｌ１によって形成されていた微小な亀裂Ｃが液晶ガラス２の厚さ方向に成長して、液晶ガラス２の裏面２Ｂから表面２Ａまで到達することで液晶ガラス２が割断されるようになっている。 The second laser oscillator 9 continuously oscillates the second laser light L2, which is CO2 laser light having a high absorption rate with respect to the liquid crystal glass 2, and the laser power density on the surface 2A of the liquid crystal glass is 1 to 10 W. / Mm2 is set. The second condenser lens 12 has a circular spot diameter of 5 to 5 on the surface of the liquid crystal glass 2 shown in FIG. 5 when the second laser light L2 is irradiated onto the liquid crystal glass 2. It is supported at a height position of 10 mm. Similarly to the first condenser lens 11, the second condenser lens 12 may be movable in the optical axis direction of the second laser light L2.
As a result, the second laser beam L2 is absorbed by the liquid crystal glass 2, whereby the inside is heated around the irradiation position to generate a temperature gradient, and a residual tensile stress is generated in the region where the temperature gradient has occurred (see FIG. 4 (a)). Then, by moving the irradiation position along the dividing line, a left-right symmetrical residual tensile stress is generated about the dividing line, and the minute crack C formed by the first laser light L1 is formed in the thickness direction of the liquid crystal glass 2. The liquid crystal glass 2 is cleaved by growing and reaching from the back surface 2B of the liquid crystal glass 2 to the front surface 2A.

本実施例においては、移動手段５によって照射手段４を水平方向におけるＸ方向及びＹ方向に移動させるようになっており、この移動手段５によって、照射手段４を加工テーブル３上の液晶ガラス２に対して水平面のＸＹ方向に所要量だけ相対移動させるようにしている。より詳細には、照射手段４の両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の照射位置を１００〜６０００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で設定した速度で液晶ガラス２の分割線Ｑに沿って移動させることで、該分割線Ｑに沿って液晶ガラス２を割断するようにしている。また、移動手段５は照射手段４をＺ方向にも移動可能となっている。
なお、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の各光路の長さは、照射手段４を移動させても一定となっている。また、本実施例では、被加工物である液晶ガラス２の厚さや材質が変更された場合には、制御装置６は移動手段５を介して照射手段４を所要量だけ昇降させたり、集光レンズ１１、１２の位置を移動させたりすることで、第１レーザ光Ｌ１の焦点の位置と第２レーザ光Ｌ２のスポット径を所定の位置や大きさに合わせるようにしている。 In this embodiment, the irradiation means 4 is moved in the X and Y directions in the horizontal direction by the moving means 5, and the irradiation means 4 is moved to the liquid crystal glass 2 on the processing table 3 by this moving means 5. On the other hand, the required amount is relatively moved in the XY direction on the horizontal plane. More specifically, by moving the irradiation positions of the laser beams L1 and L2 of the irradiation unit 4 along the dividing line Q of the liquid crystal glass 2 at a speed set in the range of 100 to 6000 mm / min, the dividing line Q The liquid crystal glass 2 is cleaved along. Moreover, the moving means 5 can move the irradiation means 4 in the Z direction.
Note that the lengths of the optical paths of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are constant even when the irradiation unit 4 is moved. Further, in this embodiment, when the thickness or material of the liquid crystal glass 2 that is a workpiece is changed, the control device 6 raises or lowers the irradiation means 4 by a required amount via the moving means 5 or collects light. By moving the positions of the lenses 11 and 12, the position of the focal point of the first laser light L1 and the spot diameter of the second laser light L2 are adjusted to a predetermined position and size.

以上の構成において、液晶ガラス２を楕円形の分割線Ｑに沿って割断する場合について作動を説明する。
この場合には、両レーザ発振器８，９が作動されていない状態において、移動手段５によって照射手段４をＸＹ方向に所要量だけ移動させて、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸を分割線Ｑの始点Ｑ１と一致する位置に位置させる。
これにより、第１レーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１は、液晶ガラス２における分割線Ｑの始点Ｑ１の位置で、かつ液晶ガラス２の裏面２Ｂの近傍に合わせられている。しかも、第２集光レンズ１２によって集光される際の第２レーザ光Ｌ２の焦点Ｆ２は表面２Ａよりも少し上方に合わせられている。
この状態から制御装置６によって両レーザ発振器８、９を同期して作動させるとともに、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の照射位置を分割線Ｑに沿って移動させる。これにより、上記第１レーザ光Ｌ１と重畳して第２レーザ光Ｌ２が始点Ｑ１となる液晶ガラス２の表面２Ａに照射される。
すると、第１レーザ光Ｌ１によって液晶ガラス２内の焦点Ｆ１の位置、つまり裏面２Ｂの近傍の位置に多光子吸収が起こり、裏面２Ｂまで達する微小な亀裂Ｃが発生する（図３参照）。
また、これと同時に第２レーザ光Ｌ２が液晶ガラス２に照射されているので、上記微小な亀裂Ｃが生じた始点Ｑ１とその周辺が第２レーザ光Ｌ２によって加熱されて、そこに大きな温度勾配を発生する（図４（ａ））。この後、移動手段５によって照射手段４が液晶ガラス２に対してＸＹ方向に所要量だけ移動されることで、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸が液晶ガラス２の分割線Ｑに沿って相対移動される。この移動によって分割線上に第１レーザ光Ｌ１による亀裂が形成されていく。遅れて第２レーザ光Ｌ２により上記分割線に沿って上記微小な亀裂Ｃが液晶ガラス２の裏面２Ｂ側から表面２Ａ側へ成長して、表面２Ａまで到達することで分割線Ｑの始点Ｑ１から割断される。
このように両レーザ光Ｌ１、Ｌ２が液晶ガラス２の分割線Ｑに沿って相対移動されることで、第１レーザ光Ｌ１による微小な亀裂Ｃの発生と、第２レーザ光Ｌ２による加熱が行われるので、始点Ｑ１から分割線Ｑに沿って連続して割断されていき、したがって、液晶ガラス２は、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２によって分割線Ｑに沿って所定の形状に割断されるようになっている。 In the above configuration, the operation will be described for the case where the liquid crystal glass 2 is cleaved along the elliptical dividing line Q.
In this case, when both the laser oscillators 8 and 9 are not operated, the irradiation unit 4 is moved in the X and Y directions by the required amount by the moving unit 5 so that the optical axes of both the laser beams L1 and L2 are separated from the dividing line Q. It is located at a position that coincides with the starting point Q1.
Thereby, the focus F1 of the first laser light L1 is adjusted to the position of the starting point Q1 of the dividing line Q in the liquid crystal glass 2 and in the vicinity of the back surface 2B of the liquid crystal glass 2. Moreover, the focal point F2 of the second laser light L2 when being condensed by the second condenser lens 12 is set slightly above the surface 2A.
From this state, the control device 6 operates the laser oscillators 8 and 9 in synchronization, and moves the irradiation positions of the laser beams L1 and L2 along the dividing line Q. Thereby, the surface 2A of the liquid crystal glass 2 that is the starting point Q1 is irradiated with the second laser beam L2 so as to overlap the first laser beam L1.
Then, multiphoton absorption occurs at the position of the focal point F1 in the liquid crystal glass 2 by the first laser light L1, that is, the position near the back surface 2B, and a minute crack C reaching the back surface 2B is generated (see FIG. 3).
At the same time, since the liquid crystal glass 2 is irradiated with the second laser beam L2, the starting point Q1 where the minute crack C is generated and its periphery are heated by the second laser beam L2, and there is a large temperature gradient there. (FIG. 4A). Thereafter, the moving unit 5 moves the irradiation unit 4 by a required amount in the XY direction with respect to the liquid crystal glass 2, so that the optical axes of both the laser beams L 1 and L 2 are relative to each other along the dividing line Q of the liquid crystal glass 2. Moved. By this movement, a crack due to the first laser beam L1 is formed on the dividing line. The minute crack C grows from the back surface 2B side of the liquid crystal glass 2 to the front surface 2A side along the dividing line by the second laser light L2 with a delay, and reaches the front surface 2A, thereby starting from the starting point Q1 of the dividing line Q. It is cleaved.
As described above, the two laser beams L1 and L2 are relatively moved along the dividing line Q of the liquid crystal glass 2, so that a minute crack C is generated by the first laser beam L1 and heating by the second laser beam L2 is performed. Therefore, the glass glass 2 is continuously cleaved along the dividing line Q from the starting point Q1, and therefore the liquid crystal glass 2 is cleaved into a predetermined shape along the dividing line Q by both the laser beams L1 and L2. ing.

以上のように本実施例においては、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を重畳させて同時に液晶ガラス２に照射することで、該液晶ガラス２を分割線Ｑに沿って割断するようにしている。つまり、亀裂を生じさせる工程と、亀裂を成長させる工程とを同時に行うことができる。そのため、本実施例の割断装置１及びそれによる上述した割断方法によれば、上記従来の加工方法と比較して、割断作業に要する作業時間を短縮させることができる。
しかも、本実施例においては、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を重畳させて、かつ光軸を一致させた状態において液晶ガラス２を分割線Ｑに沿って割断するので、分割線Ｑが曲線であっても支障なく割断することができる。したがって、本実施例の割断装置１及びそれによる上述した割断方法によれば、従来と比較して汎用性が高い割断装置を提供することができる。
なお、液晶ガラス２の分割線Ｑが一直線である場合には、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸を一致させる必要は無く、図６に示すように、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２が重畳する範囲内で両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸をずらしても良い。 As described above, in the present embodiment, the liquid crystal glass 2 is cut along the dividing line Q by superimposing both the laser beams L1 and L2 and irradiating the liquid crystal glass 2 at the same time. That is, the process of generating a crack and the process of growing a crack can be performed simultaneously. Therefore, according to the cleaving apparatus 1 of the present embodiment and the cleaving method described above, the working time required for cleaving work can be shortened as compared with the conventional processing method.
Moreover, in the present embodiment, the liquid crystal glass 2 is cleaved along the dividing line Q in a state where the laser beams L1 and L2 are overlapped and the optical axes coincide with each other, so that the dividing line Q is a curve. Can be cleaved without any problem. Therefore, according to the cleaving device 1 of the present embodiment and the cleaving method described above, it is possible to provide a cleaving device that is more versatile than the conventional one.
When the dividing line Q of the liquid crystal glass 2 is a straight line, it is not necessary to make the optical axes of the two laser beams L1 and L2 coincide with each other, and as shown in FIG. The optical axes of both the laser beams L1 and L2 may be shifted within.

なお、上記実施例においては、第１レーザ光Ｌ１を液晶ガラス２に照射する際に、焦点Ｆ１を裏面２Ｂの近傍となる液晶ガラス２の内部に位置させているが、第１レーザ光Ｌ１の照射する際の焦点Ｆ１を液晶ガラス２の表面２Ａあるいはその近傍となる液晶ガラス２の内部、あるいは裏面２Ｂに位置させてから第１レーザ光Ｌ１を液晶ガラス２に照射しても良い。
また、上記実施例の割断装置１においては、被加工物である液晶ガラス２としてアニーリングなどの特別な処理をしないものを想定したが、脆性材料にアニ−リングを施したもや、ＰＤＰ基板、有機ＥＬ基板やシリコンウエハ、化合物半導体などであっても上記本実施例の割断装置１によって割断することができる。
さらに、上記実施例において、分割線Ｑの下方側となる加工テーブル３に冷却手段としての流体を流通させるようにしても良い。それによって、液晶ガラス２の分割線Ｑに両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射する際に照射スポットの後方を流体で冷却することができる。 In the above embodiment, when the liquid crystal glass 2 is irradiated with the first laser light L1, the focal point F1 is positioned inside the liquid crystal glass 2 in the vicinity of the back surface 2B, but the first laser light L1 The liquid crystal glass 2 may be irradiated with the first laser light L1 after the focal point F1 when irradiating is located in the front surface 2A of the liquid crystal glass 2 or in the liquid crystal glass 2 in the vicinity thereof or on the back surface 2B.
Moreover, in the cleaving apparatus 1 of the said Example, although the thing which does not carry out special processes, such as annealing, as the liquid crystal glass 2 which is a workpiece, the PDP board | substrate which performed annealing to a brittle material, Even an organic EL substrate, a silicon wafer, a compound semiconductor, or the like can be cleaved by the cleaving apparatus 1 of the present embodiment.
Further, in the above embodiment, a fluid as a cooling means may be circulated through the processing table 3 on the lower side of the dividing line Q. Thereby, the back of the irradiation spot can be cooled with the fluid when the laser beam L1 and L2 are irradiated onto the dividing line Q of the liquid crystal glass 2.

本発明の一実施例を示す概略の平面図。1 is a schematic plan view showing an embodiment of the present invention. 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the II-II line | wire of FIG. 図２に示した割断装置１の要部による処理工程を示す図。The figure which shows the process process by the principal part of the cleaving apparatus 1 shown in FIG. 図２に示した割断装置１の要部による処理工程を示す図。The figure which shows the process process by the principal part of the cleaving apparatus 1 shown in FIG. 図２に示した両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the optical axis of both the laser beams L1 and L2 shown in FIG. 本発明の他の実施例における両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the optical axis of both the laser beams L1 and L2 in the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…割断装置 ２…液晶ガラス（脆性材料）
２Ａ…表面 ２Ｂ…裏面
４…移動手段 ８…第１レーザ発振器
９…第２レーザ発振器
Ｌ１…第１レーザ光 Ｌ２…第２レーザ光
Ｑ…分割線 Ｆ１…Ｌ１の焦点 1 ... Cleaving device 2 ... Liquid crystal glass (brittle material)
2A ... front surface 2B ... back surface 4 ... moving means 8 ... first laser oscillator 9 ... second laser oscillator L1 ... first laser light L2 ... second laser light Q ... dividing line F1 ... focus of L1

Claims (8)

板状の脆性材料における所要位置に第１レーザ光を照射させて上記脆性材料の厚さ方向の一部に亀裂を発生させ、該亀裂の発生箇所に第２レーザ光を照射して加熱することにより、上記亀裂を脆性材料の厚さ方向に成長させて脆性材料を割断するようにした脆性材料の割断方法であって、
上記第１レーザ光と第２レーザ光とを重畳させて上記脆性材料の所要位置に照射することを特徴とする脆性材料の割断方法。 Irradiating a required position in a plate-like brittle material with a first laser beam to generate a crack in a part in the thickness direction of the brittle material, and irradiating the second laser beam to the crack occurrence site and heating it. By the method for cleaving the brittle material, the crack is grown in the thickness direction of the brittle material to cleave the brittle material,
A cleaving method for a brittle material, wherein the first laser beam and the second laser beam are superimposed and irradiated to a required position of the brittle material. 上記第１レーザ光の焦点を上記脆性材料における表面の近傍または裏面の近傍となる内部に合わせた状態において、上記第１レーザ光を脆性材料の所要位置に照射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方法。   2. The required position of the brittle material is irradiated with the first laser beam in a state where the focal point of the first laser beam is aligned with the inside of the brittle material in the vicinity of the front surface or the back surface. The method for cleaving brittle materials as described in 1. 上記第１レーザ光の焦点を上記脆性材料の表面または裏面に合わせた状態において、上記第１レーザ光を上記脆性材料の所要位置に照射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方法。   2. The brittle material according to claim 1, wherein the first laser beam is irradiated to a required position of the brittle material in a state where the first laser beam is focused on the front surface or the back surface of the brittle material. Cleaving method. 上記第１レーザ光の光軸と第２レーザ光の光軸とを一致させた状態において、両レーザ光を上記脆性材料の所要位置に照射することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の脆性材料の割断方法。   The laser beam is irradiated to a required position of the brittle material in a state where the optical axis of the first laser beam and the optical axis of the second laser beam coincide with each other. The method for cleaving a brittle material according to any one of the above. 板状の脆性材料における所要位置に第１レーザ光を照射させて上記脆性材料の厚さ方向の一部に亀裂を発生させる第１レーザ発振器と、上記亀裂の発生箇所に第２レーザ光を照射して加熱することにより、上記亀裂を脆性材料の厚さ方向に成長させる第２レーザ発振器と、上記両レーザ発振器と脆性材料とを相対移動させて、該脆性材料に対する両レーザ光の照射位置を変更する移動手段とを備えた脆性材料の割断装置であって、
上記第１レーザ発振器から発振する第１レーザ光と上記第２レーザ発振器から発振する第２レーザ光とを重畳させて上記脆性材料の所要位置に照射して、該脆性材料の厚さ方向の一部に亀裂を生じさせるとともに、該亀裂を脆性材料の厚さ方向に成長させて該脆性材料を割断することを特徴とする脆性材料の割断装置。 A first laser oscillator that irradiates a required position in a plate-like brittle material with a first laser beam to generate a crack in a portion in the thickness direction of the brittle material, and a second laser beam that irradiates the crack occurrence location. The second laser oscillator that grows the crack in the thickness direction of the brittle material and the two laser oscillators and the brittle material are moved relative to each other, and the irradiation position of the two laser beams on the brittle material is determined. A brittle material cleaving device comprising a moving means for changing,
The first laser beam oscillated from the first laser oscillator and the second laser beam oscillated from the second laser oscillator are superimposed on each other and irradiated to a required position of the brittle material. A brittle material cleaving apparatus characterized by causing a crack in a portion and growing the crack in the thickness direction of the brittle material to cleave the brittle material. 上記第１レーザ光の焦点を上記脆性材料におけるの表面の近傍または裏面の近傍となる内部に合わせた状態において、上記第１レーザ発振器から第１レーザ光を脆性材料の所要位置に照射することを特徴とする請求項５に記載の脆性材料の割断装置。   Irradiating the first laser beam to a required position of the brittle material from the first laser oscillator in a state where the focal point of the first laser beam is aligned with the inside of the brittle material in the vicinity of the front surface or the back surface. The brittle material cleaving device according to claim 5, wherein the brittle material is cleaved. 上記第１レーザ光の焦点を上記脆性材料の表面または裏面に合わせた状態において、上記第１レーザ発振器から第１レーザ光を上記脆性材料の所要位置に照射することを特徴とする請求項５に記載の脆性材料の割断装置。   6. The required position of the brittle material is irradiated from the first laser oscillator in a state where the focus of the first laser beam is aligned with the front surface or the back surface of the brittle material. The brittle material cleaving device described. 上記第１レーザ光の光軸と第２レーザ光の光軸とを一致させた状態において、両レーザ光を上記脆性材料の所要位置に照射することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１つに記載の脆性材料の割断装置。   The laser beam is irradiated to a required position of the brittle material in a state where the optical axis of the first laser beam and the optical axis of the second laser beam are aligned. The brittle material cleaving apparatus according to any one of the above.
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