JP5292420B2 - ガラス基板のスクライブ方法 - Google Patents
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Description
をスクライブするガラス基板のスクライブ方法に関する。
成する方法がある。この場合は、スクライブ予定ラインに沿ってレーザ光を照射して基板
の一部を溶解、蒸発させることにより、スクライブ溝が形成される。ただ、この方法では
、溶解、蒸発された基板の一部が基板表面に付着し、品質の劣化を伴う場合がある。また
、溶解、蒸発された部分で形成した疵痕は基板端面強度が低下する原因になる。
ある。ここでは、ガラス基板のスクライブ溝の起点となる場所に初期亀裂が形成され、こ
の初期亀裂にレーザ光が照射される。これにより、レーザ照射部分に熱応力が生じ、亀裂
が進展してスクライブ溝が形成される。
要視されるために、ガラス基板として、表面に強化層が形成された化学強化ガラスが主に
用いられている。この化学強化ガラスは、イオン交換処理によって表面に圧縮応力を持た
せた層(強化層)を有しており、最近では、特に端面強度が要求されるタッチパネル等の
カバーガラスに用いられている。
面に安定的に初期亀裂を形成し、スクライブ溝を形成することは非常に困難である。例え
ば、初期亀裂の深さが浅い場合は、スクライブ溝が形成されない。また逆に初期亀裂が深
すぎると、スクライブ予定ラインに沿って初期亀裂を進展させることができず、所望のス
クライブ溝を形成することができない。
所望のスクライブ溝を形成できるようにすることにある。
する強化ガラスをスクライブする方法であり、第1工程と、第2工程と、を含む。第1工
程は、強化ガラスの表面に、強化層を越える深さの初期亀裂を形成する。第2工程は、初
期亀裂にレーザ光を照射して加熱するとともに、加熱された領域を冷却し、スクライブ予
定ラインに沿って亀裂を進展させる。
、初期亀裂にレーザ光が照射されて加熱され、さらに加熱された領域が冷却される。これ
により初期亀裂がスクライブ予定ラインに沿って進展する。
イブ溝を安定して形成することができる。
第1工程では、初期亀裂の深さは強化ガラスの強化層の厚みの1.14倍以上1.67倍以下であ
る。
第1工程では、初期亀裂は強化ガラスの全厚みの5.4%を越えない深さである。
定して所望のスクライブ溝を形成することができる。
図1は、本発明の一実施形態による方法を実施するためのスクライブ装置の概略構成を
示す図である。スクライブ装置1は、例えば、マザーガラス基板を、FPD(フラットパネ
ルディスプレイ)に使用される複数のガラス基板に分断するための装置である。ここでの
ガラス基板は、表面に強化層が形成された化学強化ガラスが主に用いられている。前述の
ように、この化学強化ガラスは、イオン交換処理によって表面に圧縮応力を持たせた強化
層を有している。
部3と、図示しない移動部と、を備えている。冷却部3は、図示しない冷媒源から供給さ
れる冷媒を、ノズル4を介して噴射して冷却スポットCPを形成する。移動部は、照射部2
及び冷却部3のノズル4を、ガラス基板Gに設定されたスクライブ予定ラインSLに沿って
、ガラス基板Gとの間で相対移動させる。
このレーザビームLBを、光学系を介してガラス基板G上にビームスポットLSとして照射す
る。
亀裂を形成するための初期亀裂形成手段が設けられている。初期亀裂形成手段としては、
圧子やカッターホイール等の機械的ツールが用いられるが、レーザアブレーション加工によって初期亀裂を形成することも可能である。
まず、図1に示すように、カッターホイール等の初期亀裂形成手段を用いてガラス基板Gの端部にスクライブの起点となる初期亀裂TRを形成する。このとき、初期亀裂の深さは、強化ガラスの表面に形成された圧縮応力を有する強化層が除去される程度の深さにする。具体的には、初期亀裂の深さを、強化層の厚みの1.14倍以上1.67倍以下の深さにする。
ザビームLBはビームスポットLSとしてガラス基板G上に照射される。そして、照射部1か
ら出射されるレーザビームLBが、スクライブ予定ラインSLに沿ってガラス基板Gと相対的
に移動させられる。ガラス基板GはビームスポットLSによってガラス基板Gの軟化点よりも
低い温度に加熱される。また、冷却スポットCPをビームスポットLSの移動方向後方におい
て追従させる。
には圧縮応力が生じるが、その直後に冷媒の噴射によって冷却スポットCPが形成されるの
で、垂直クラックの形成に有効な引張応力が生じる。この引張応力により、ガラス基板G
の端部に形成された初期亀裂TRを起点としてスクライブ予定ラインSLに沿った垂直クラッ
クが形成され、所望のスクライブ溝が形成される。
図2に、全体厚みが0.55mmで、強化層の厚みが18μmの強化ガラスに対してスクライブ
溝を形成した実験例1を示している。具体的には、図2は、初期亀裂形成時の工具(圧子)のガラスに対する押圧荷重とそのときの溝深さとの関係を示すとともに、その後のレーザ加熱及び冷却処理によるスクライブ結果を示している。
冷却条件は、ビーム後端において高さ4mmの位置に冷却ノズルを配置し、冷却水及びエア
をビームスポットで加熱された部分に吐出している。
あれば、スクライブ予定ラインに沿って所望のスクライブ溝が形成されることがわかる。
そして、溝深さが19μm未満では亀裂が確実に進展せず(不安定である)、また30μmを越
えると割れが発生してスクライブ予定ライン以外に亀裂が形成されることがわかる。
が確保されている最も深い部分までの深さを「溝深さ」としており、一部先鋭的に深部ま
で到達している亀裂については無視している。
図4に、全体厚みが0.7mmで、強化層の厚みが21μmの強化ガラスに対してスクライブ溝
を形成した実験例2を示している。図の横軸と縦軸の関係は図2と同様である。また、こ
の場合の加熱処理のためのレーザ出力は200W、加工速度は170mm/secである。また、冷却
条件は実験例1と同様である。
であれば、スクライブ予定ラインに沿って所望のスクライブ溝が形成されることがわかる
。そして、溝深さが24μm未満では亀裂が確実に進展せず(不安定である)、また50μmを
越えると割れが発生してスクライブ予定ライン以外に亀裂が形成されることがわかる。な
お、押付荷重が約6〜24Nであれば、溝深さが50μmを越えても所望のスクライブ溝が形成
されるが、溝深さのみに着目すると、初期亀裂の溝深さは約24〜50μmが妥当である。
図5に、全体厚みが1.1mmで、強化層の厚みが34μmの強化ガラスに対してスクライブ溝
を形成した実験例3を示している。図の横軸と縦軸の関係は図2と同様である。また、こ
の場合の加熱処理のためのレーザ出力は200W、加工速度は170mm/secである。また、冷却
条件は実験例1と同様である。
であれば、スクライブ予定ラインに沿って所望のスクライブ溝が形成されることがわかる
。そして、溝深さ浅すぎる場合は亀裂が進展せず、また60μmを越えると亀裂進展が不安
定であることがわかる。なお、実験例2と同様に、押付荷重が約6N〜24Nであれば、溝深
さが60μmを越えても所望のスクライブ溝が形成されるが、溝深さのみに着目すると、初
期亀裂の溝深さは約24〜60μmが妥当である
[まとめ]
以上から、スクライブ予定ラインに沿って所望のスクライブ溝を形成するためには、初
期亀裂の深さは強化ガラスの強化層の厚みの1.14倍以上1.67倍以下であることが望ましい
ことがわかる。また、初期亀裂の深さは、ガラス板厚が0.55mmでは30μm(5.5%)以下
であること、ガラス板厚が0.7mmでは50μm(7.1%)以下であること、ガラス板厚が1.1mm
では60μm(5.4%)以下であることが望ましいことがわかる。このことは、初期亀裂の深
さは、ガラスの板厚の5.4%以下であることが望ましいことを示している。
(1)初期亀裂を形成する際に、溝深さを、圧縮応力を有する表面の強化層を越える程
度の深さとしている。具体的には、初期亀裂の深さを強化ガラスの強化層の厚みの1.14倍
以上1.67倍以下にしているので、安定して所望のスクライブ溝を形成することができる。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱するこ
となく種々の変形又は修正が可能である。
成する場合について説明したが、第2工程によってガラスを分断するような場合にも、本
発明を同様に適用することができる。
G ガラス基板
LB レーザビーム
LS ビームスポット
SL スクライブ予定ライン
CP 冷却スポット
Claims (3)
- 圧縮応力を持たせた強化層を表面に有する強化ガラスをスクライブするガラス基板のスクライブ方法であって、
前記強化ガラスの表面に、強化層を越える深さの初期亀裂を形成する第1工程と、
前記初期亀裂にレーザ光を照射して加熱するとともに、加熱された領域を冷却し、スクライブ予定ラインに沿って亀裂を進展させる第2工程と、
を含むガラス基板のスクライブ方法。 - 前記第1工程では、初期亀裂の深さは強化ガラスの強化層の厚みの1.14倍以上1.67倍以
下である、請求項1に記載のガラス基板のスクライブ方法。 - 前記第1工程では、初期亀裂は強化ガラスの全厚みの5.4%を越えない深さである、請求項2に記載のガラス基板のスクライブ方法。
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