JPH1110375A - 割断加工方法 - Google Patents
割断加工方法Info
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- JPH1110375A JPH1110375A JP9168478A JP16847897A JPH1110375A JP H1110375 A JPH1110375 A JP H1110375A JP 9168478 A JP9168478 A JP 9168478A JP 16847897 A JP16847897 A JP 16847897A JP H1110375 A JPH1110375 A JP H1110375A
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Abstract
対称であっても、その材料を高い加工精度のもとに割断
することが可能な割断加工方法を提供する。 【解決手段】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源
の印加により発生する熱応力によって成長させつつ、そ
の熱源を割断予定線に沿って移動することにより材料を
分離する割断加工法において、加工材料Wに形成した亀
裂CR の先端前方に主熱源Aを印加し、この主熱源Aを
割断予定線Lに沿って移動させるとともに、その主熱源
Lの斜め前方(または側方)に、補助熱源Bを追従させ
て移動することによって、割断予定線Lに対し加工材料
幅が非対称な場合であっても、均等な熱分布及び熱応力
分布が得られるようにする。
Description
クスあるいは半導体ウエハ等の脆性材料にレーザビーム
等の熱源を印加することにより発生する熱応力を利用し
て、その材料を割断する割断加工装置に関する。
イバあるいはレーザ溶断等が挙げられるが、これらの加
工では、切断時においてカレット(屑)、溶融解痕及び
マイクロクラック等が発生するという問題がある。
め、最近では、レーザビーム等の熱源の印加により発生
する熱応力を利用して脆性材料を割断する割断加工方法
が提案されている。
成しておき、その亀裂先端に局所的に熱源を印加して熱
応力を発生させるとともに、熱源の移動により亀裂を成
長させて材料を分離する技術で、この方法によれば、亀
裂を成長させるといった性質上、切りしろや、パーティ
クルが発生しないことから、上記した従来の加工法の問
題点を解決することができるといった特徴がある。
割断加工方法は、上記したように、加工材料に予め発生
させた亀裂先端の前方にレーザビーム等の熱源を印加し
て、その熱源中心と周辺との間に発生する温度勾配によ
り生じる集中応力で亀裂を成長させてゆく加工法である
ことから、この加工方法において、割断予定線を挟んだ
両側の加工材料の幅が非対称であると、熱の蓄積により
熱分布が非対称となって材料表面及び厚み方向における
熱応力分布のバランスが崩れる(図1参照)。これによ
り強い剪断応力が発生し、表面と裏面うねりに差(加工
面の断面傾き)が現れる結果、総合的な加工精度が著し
く悪くなるという問題がある。
もので、割断予定線を挟んだ両側の加工材料の幅が非対
称であっても、その材料を高い加工精度のもとに割断す
ることが可能な割断加工方法の提供を目的とする。
め、本発明は、材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源
の印加により発生する熱応力によって成長させつつ、そ
の熱源を割断予定線に沿って移動することにより材料を
分離する割断加工法において、図2に例示するように、
加工材料Wに形成した亀裂CR の先端前方に主熱源(例
えばレーザビーム)Aを印加し、この主熱源Aを割断予
定線Lに沿って移動させるとともに、その主熱源Aの斜
め前方(または側方)に、補助熱源(例えばレーザビー
ム)Bを追従させて移動することにより、上記亀裂CR
の成長を行うことによって特徴づけられる。
割断予定線Lに対し加工材料幅が非対称な場合であって
も、割断加工を高い加工精度のもとに行うことができ
る。すなわち、割断加工実行中において、割断予定線L
に沿って移動させる主熱源Aの斜め前方(または側方)
に補助熱源Bを追従させて移動すると、割断予定線Lの
周辺に作用する熱分布及び熱応力分布のバランスが、図
3に例示するように割断予定線Lの両側で均等となり、
これにより表面うねりと裏面うねりの差つまり断面傾き
が軽減される結果、総合的な加工精度が向上する。
補助熱源Bの印加面積は、加工速度と出力によって決定
され、加工材に残留応力等のダメージを与えない印加面
積とする。例えば加工速度10mm/s ,出力10Wの場
合、補助熱源Bの径は2mm〜4mmが適当である。
ては、図2に示すように、補助熱源Bの印加位置を主熱
源Aに対して斜め前方とする場合、加工予定線と直交方
向の距離P1 が2mm〜10mmの範囲、加工予定線方向の
距離P2 が2mm〜10mmの範囲であることが適当で、補
助熱源Bの主熱源Aの側方(真横)に置く場合、両者の
中心間距離が2mm〜10mmの範囲であることが適当であ
る。
熱源と補助熱源の位置関係(距離)は、材料端に対する
加工位置に応じて調整して、図3に示すように、割断予
定線の両側において均等な熱分布及び熱応力分布が得ら
れるようにする。
助熱源の形状は、円形または楕円形とすればよく、また
この場合、熱源形状を楕円として割断加工を実行して、
亀裂の成長が割断予定線の加工終点に近づいた時点で、
熱源形状を円形にするといった加工法を採用すれば、亀
裂を良好な状態で進行させることができるとともに、加
工終点時において熱源の印加位置の前方に加わる引張力
が軽減され、加工終点付近での加工曲がりを防止するこ
とが可能になる。
ーザビームのほか、例えば電子ビーム、電熱ヒータまた
は火炎などが挙げられる。
面に基づいて説明する。まず、本発明の割断加工方法の
実施に使用する装置は、図4に示すように、ガラス材等
の加工材料Wを載置する加工テーブル(2軸移動)1
と、2台のレーザ発振器2,3と、その各出力レーザビ
ームを加工テーブル1上に置かれた加工材料Wの表面に
導く光学系4などによって構成されており、2本のレー
ザビームA,Bを加工材料Wに同時に照射することがで
きる。そして、加工テーブル1の移動によって、一方の
レーザビーム(主熱源)Aを割断予定線Lに沿って移動
させることができ、また他方のレーザビーム(補助熱
源)Bを、主熱源であるレーザビームAに追従させて移
動させることができる。
り(図示せず)等を備え、各レーザ発振器2,3からの
レーザビームをそれぞれ個別に集光して、主熱源となる
レーザビームAを割断予定線Lに照射し、また補助熱源
となるレーザビームBを、レーザビームAの斜め前方
(材料端側)の位置に照射するように構成されている。
置関係(相対的な角度)も調整可能となっており、その
調整により2本のレーザビームAとBの照射位置の位置
関係(中心間距離)を変更することができる。
る。まず、加工材料Wの加工始点aに初期亀裂を発生す
る。その初期亀裂の作成には、硬質工具を使用して材料
端部に切欠きを形成する方法、あるいは加工材料の表面
に高出力にレーザビームを集光して孔を加工しこの孔か
ら亀裂を作成する方法等の公知の手法を採用する。
L上に、主熱源であるレーザビームAを照射すると同時
に、このレーザビームAの斜め前方(材料端側)に、補
助熱源であるレーザビームBを照射しつつ、加工テーブ
ル1の移動により、レーザビームAを割断予定線Lに沿
って移動し、このレーザビームAに追従させてレーザビ
ームBを割断予定線Lに沿う方向に移動して、亀裂CR
を加工始点aから加工終点bに向けて誘導する。なお、
このとき、レーザビームAとレーザビームBとの間に距
離つまり図1に示したP1 及びP2 は、加工材料Wの材
料端に対する加工位置及び各レーザビームA,Bによる
印加熱量などを考慮して、割断予定線Lの両側において
熱分布及び熱応力分布が均等となるように設定する。
いて、主熱源であるレーザビームAの斜め前方に、補助
熱源としてレーザビームBを追従させて移動すると、先
の図3に示したように、割断加工線Lの周辺に作用する
熱分布及び熱応力分布のバランスが、割断予定線Lを挟
んだ両側において均等となり、これにより表面うねりと
裏面うねりの差つまり断面傾きが軽減される結果、加工
精度が向上する。
なるレーザビームBを、主熱源のレーザビームAの斜め
前方に照射しているが、その補助用のレーザビームBを
レーザビームAの側方(真横)に照射しても、先と同様
な作用効果を得ることができる。また、これら二つのレ
ーザビームAとBとの間の位置関係は、亀裂CR の成長
状況に応じて、常に良好な状態で亀裂CR が成長するよ
うに、割断加工実行中において適宜に変更してもよい。
と補助熱源用の2台のレーザ発振器を用いた例を示して
いるが、レーザ発振器は1台として、その出力ビームを
ビームスプリッタ等により分割して、補助熱源用のレー
ザビームを得るといった方式を採用することも可能であ
る。
源及び補助熱源としてレーザビームを用いているが、こ
れに限られることなく、例えば電子ビーム、電熱ヒータ
または火炎等を用いても本発明は実施可能である。
述べる。 a.加工材料:ガラス材(500mm×400mm×厚さ0.7mm) b.照射条件:主熱源A ;レーザビーム(ビーム径2mm,熱量6W) 補助熱源B;レーザビーム(ビーム径2mm,熱量10W) 熱源位置関係;P1 =2mm,P2 =4mm c.加工位置:材料端4mm d.加工速度:10mm/s の条件で割断加工を行い、次いで材料に照射する熱源を
1本のレーザビームとする以外は上記と同じ条件(通常
の加工条件)で割断加工を行った。
各試料について、それぞれの加工面の傾き(断面傾き)
を測定したところ、通常条件による加工の場合、断面傾
きが0.5mmであったのに対し、補助熱源を付加した
加工の場合、その値が0.1mm以下までに軽減される
ことが確認できた。
法が、加工精度の上で優れた加工法であること、特に、
加工材料の縁部を加工する際に有効な加工法であること
が分かる。
方法によれば、割断加工実行中において、割断予定線に
沿って移動させる主熱源の斜め前方(または側方)に補
助熱源を追従させて移動するので、割断予定線を挟んだ
両側の材料幅が非対称な加工材料を加工する場合であっ
ても、割断加工線の両側に作用する熱分布及び熱応力分
布のバランスを均等にすることができる。その結果、加
工面の断面傾きが従来に比して軽減された加工精度の高
い割断加工を実現できる。
加工予定線を中心とする熱分布曲線と応力分布曲線を併
記して示す図
工予定線を中心とする熱分布曲線と応力分布曲線を併記
して示す図
概略構成を示す図
Claims (2)
- 【請求項1】 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源
の印加により発生する熱応力によって成長させつつ、そ
の熱源を割断予定線に沿って移動することにより材料を
分離する割断加工法において、 加工材料に形成した亀裂の先端前方に主熱源を印加し、
この主熱源を割断予定線に沿って移動させるとともに、
その主熱源の斜め前方または側方に補助熱源を追従させ
て移動することにより、上記亀裂の成長を行うことを特
徴とする割断加工方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の割断加工方法におい
て、材料端に対する加工位置に応じて、主熱源と補助熱
源の位置関係を調整することを特徴とする割断加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16847897A JP3751122B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 割断加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16847897A JP3751122B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 割断加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1110375A true JPH1110375A (ja) | 1999-01-19 |
| JP3751122B2 JP3751122B2 (ja) | 2006-03-01 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16847897A Expired - Fee Related JP3751122B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 割断加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3751122B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6626590B1 (en) | 1998-12-08 | 2003-09-30 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical communication network |
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| KR100822198B1 (ko) * | 2002-06-01 | 2008-04-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 비금속 재료의 절단 장치 및 절단 방법 |
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| WO2011142464A1 (ja) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | 旭硝子株式会社 | 切断方法および切断装置 |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP16847897A patent/JP3751122B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN102883850A (zh) * | 2010-05-14 | 2013-01-16 | 旭硝子株式会社 | 切割方法和切割装置 |
| JPWO2011142464A1 (ja) * | 2010-05-14 | 2013-07-22 | 旭硝子株式会社 | 切断方法および切断装置 |
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|---|---|
| JP3751122B2 (ja) | 2006-03-01 |
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