專利名稱：脆性材料的熱應(yīng)力割斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用熱應(yīng)力高速地割斷平板顯示器用玻璃等脆性 材料的脆性材料熱應(yīng)力割斷方法。下面，作為脆性材料，以玻璃為例 進(jìn)行說明，但本發(fā)明除了玻璃外，也可一般地適用于石英、陶瓷、半 導(dǎo)體等脆性材料。
背景技術(shù)：
用于液晶顯示器、等離子顯示器等平板顯示器的玻璃的割斷，現(xiàn) 在是以金剛石刀具進(jìn)行，存在著需要進(jìn)行割斷后的清洗工序、產(chǎn)生微 裂紋等問題。
另外，因為機(jī)動車用的玻璃部件多為曲線加工，所以，現(xiàn)在是機(jī) 械性地進(jìn)行直線切斷，然后實施研磨。因此，對僅是玻璃割斷即可的 激光加工的期待很大。
玻璃以往一直是以使用金剛石刀片等超硬刀頭的機(jī)械性的方法割 斷。此方法對于玻璃的適用，也是在過去長達(dá)一個世紀(jì)以上的期間內(nèi) 使用的方法。
然而，這樣的機(jī)械性的方法存在以下所述的那樣的缺點(diǎn)。第一， 在割斷時產(chǎn)生被稱為碎玻璃的小碎片，使工件表面變臟。第二，在割 斷面附近產(chǎn)生微裂紋，存在工件以其為起點(diǎn)產(chǎn)生破裂的危險。第三，
即便最小也存在數(shù)百nm左右的割斷余量，在工件尺寸無止境微小化 的現(xiàn)在，此割斷余量的存在已是不可忽視的。除此以外，還存在加工 速度的局限、作為消耗品的工具成本等產(chǎn)業(yè)上不可忽視的缺點(diǎn)。
窗玻璃的割斷等在使用現(xiàn)有技術(shù)時沒有問題，但在用于液晶顯示 器、等離子顯示器等的精密玻璃割斷的情況下，為了應(yīng)對微裂紋，需 要研磨割斷面，然后進(jìn)行清洗等后序工序。
4另 一方面，最近被認(rèn)為有前途的激光割斷法具有以下所述那樣的 優(yōu)點(diǎn)，有除去金剛石刀片法的缺點(diǎn)的可能性。第一，質(zhì)量損失為零(不 產(chǎn)生碎玻璃)，不需要清洗等后序工序。第二，由于在割斷面附近不 產(chǎn)生微裂紋等破壞缺陷，能夠獲得高強(qiáng)度斷面，所以，不需要研磨等
后序工序。第三，能夠獲得面粗糙度ljun以下的鏡面。第四，產(chǎn)品外 形尺寸精度為士25nm以上。第五，能夠處理的玻璃板厚沒有下限值， 能夠在今后玻璃板厚單調(diào)地變薄的液晶電視用玻璃中使用。
下面，說明激光割斷法的原理。如果對玻璃照射高能量密度的co2 激光光束，則一般在照射光點(diǎn)產(chǎn)生激光光束的吸收，急劇加熱的結(jié)果 是呈放射狀地產(chǎn)生裂紋，不能僅在行進(jìn)方向進(jìn)行割斷。根據(jù)此激光割 斷方法，不需要在機(jī)械割斷的情況下作為后序工序所需要的研磨、清 洗就能夠獲得面粗糙度ljim以下的鏡面，產(chǎn)品外形尺寸精度在士25ftm 以上。進(jìn)而，對玻璃板厚薄到0.05mm也能夠使用，能夠使用于今后 的液晶顯示器用玻璃、等離子顯示器用玻璃、手機(jī)等便攜式顯示器用 玻璃等。
激光割斷方法的原理如下。在玻璃中僅發(fā)生局部地加熱，進(jìn)行不 發(fā)生氣化、熔融、裂紋的程度的激光光線照射。此時玻璃加熱部雖然 要產(chǎn)生熱膨脹，但受到來自周邊玻璃的反作用，不能產(chǎn)生充分的膨脹， 在此加熱區(qū)域中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。即使在周邊的非加熱區(qū)域中，也被來 自加熱部的膨脹推壓，進(jìn)而相對于周邊產(chǎn)生變形，其結(jié)果，產(chǎn)生壓縮 應(yīng)力。這樣的壓縮應(yīng)力是以加熱中心點(diǎn)為原點(diǎn)的徑向的壓縮應(yīng)力，在 加熱發(fā)生后大體上按音速傳播到玻璃板整個區(qū)域。但是，在物體存在 壓縮應(yīng)力的情況下，在其正交方向產(chǎn)生與泊松比成比例的拉伸應(yīng)力。 在這里，其方向為切線方向。將此狀態(tài)表示在圖l中。
圖1表示存在將中心設(shè)置在原點(diǎn)的高斯分布的溫度上升的情況 的、徑向應(yīng)力成分c^和切線方向應(yīng)力成分Oy的變化。徑向應(yīng)力成分trx
始終都為壓縮應(yīng)力(在圖1中為負(fù)值)，而切線方向應(yīng)力成分Oy雖然
在加熱中心(距離r=0)為壓縮應(yīng)力，但如果離開加熱中心，則向拉 伸應(yīng)力(在圖1中為正值)變化。在這些應(yīng)力中，與割斷相關(guān)的應(yīng)力為拉伸應(yīng)力。當(dāng)拉伸應(yīng)力超過 作為材料固有值的破壞韌性值時，破壞隨處發(fā)生，不能控制。在激光 割斷方法的情況下，由于將拉伸應(yīng)力預(yù)先選定在此破壞韌性值以下， 所以不發(fā)生這樣的破壞。
但是，在存在拉伸應(yīng)力的位置具有龜裂的情況下，在此龜裂前端 會產(chǎn)生應(yīng)力擴(kuò)大，如果此擴(kuò)大了的應(yīng)力超過材料的破壞韌性值，則龜 裂擴(kuò)大。即，將產(chǎn)生龜裂從龜裂前端向加熱中心發(fā)展這樣的被控制的 割斷。因此，通過使激光照射點(diǎn)先行掃描，能夠使龜裂延長下去。在 此激光割斷方法中，由于割斷面類似于晶體的劈開面，所以，既不產(chǎn) 生微裂紋也不產(chǎn)生碎玻璃，能夠除去上述機(jī)械方法的缺點(diǎn)，產(chǎn)生作為 玻璃的加工方法優(yōu)良的特性。
作為此玻璃的激光割斷方法，例如美國USP5609384已被公知。 在此專利中公開了如下的情況不是僅由產(chǎn)生在加熱區(qū)域周邊的拉伸 應(yīng)力實現(xiàn)割斷，而是還對拉伸應(yīng)力的最大點(diǎn)附近進(jìn)行冷卻，此時因玻 璃的收縮而被增大的拉伸應(yīng)力起到強(qiáng)化割斷的作用。
圖2表示基于美國USP5609384的激光割斷方法的原理。作為加
熱用激光光線，使用C02激光光線。C02激光光線在光束光點(diǎn)1的能
量的99%，在玻璃板6的深3.7nm的玻璃表面層中被吸收，不透過玻 璃板6的整個厚度。這是因為，C02激光波長中的玻璃的吸收系數(shù)顯 著地大。其結(jié)果，加熱僅在玻璃板6的表面層中發(fā)生，在此加熱區(qū)域 中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力4。另一方面，在作為從此加熱區(qū)域錯開的位置的冷 卻點(diǎn)3進(jìn)行冷卻。此時產(chǎn)生拉伸應(yīng)力2，從此冷卻點(diǎn)3向后方產(chǎn)生以 初龜裂8為出發(fā)點(diǎn)的表面劃線5。此劃線5的深度即使因玻璃板6中 的熱傳導(dǎo)而變深，通常也是100jim左右。但是，玻璃板6，其脆性強(qiáng)， 與此劃線一致地施加彎曲應(yīng)力，容易機(jī)械性地割斷。將通過施加此彎 曲應(yīng)力進(jìn)行割斷的處理稱為斷裂。激光光束在掃描方向7的方向掃描。 此方法如果與作為現(xiàn)有方法的機(jī)械性方法相比則具有許多優(yōu)點(diǎn)，逐漸 在平板顯示器裝置的生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。
圖3為日本專利第3792639號公開的激光割斷方法的原理，是使圖2所示的激光光束1的形狀成為由5點(diǎn)光束形成的激光光束的線狀 排列9的圖。另外，使由激光光束的線狀排列9形成的加熱區(qū)域H與 冷卻點(diǎn)3間的距離G成為不是固定的，而是可變的。通過選擇已實驗 性地探索的最佳距離G，進(jìn)一步改善了割斷特性。
激光光束線狀排列9的生成如圖4所示，從激光振蕩器射出并入 射到分束器14內(nèi)的激光光束B，通過無反射面11而進(jìn)入到分束器14 內(nèi)。此后，由部分反射面13反射，成為射出光bl和反射光。反射光 由全反射面IO反射，其反射光由部分反射面13同樣地變成射出光b2 和反射光。反復(fù)進(jìn)行此過程4次后，射出光b5成為第5束光束，透過 無反射面。這樣，1束入射激光光束B變換成5束射出光束bl、 b2、 b3、 b4、 b5。通過使用由這樣的線狀排列9形成的激光光束，進(jìn)一步 改善了玻璃割斷特性。
但是，在玻璃的熱應(yīng)力割斷的實用化中，已要求加工速度超過現(xiàn) 有技術(shù)。在加工質(zhì)量方面，已沒有問題地大大超過了現(xiàn)有技術(shù)。在加 工速度的高速化中，雖然基本處理過程的處理時間的縮短也很重要， 但作為基本過程的割斷速度的高速化應(yīng)該比什么都更重要。如果在使 其它條件一定的狀態(tài)下不變而僅增大激光掃描速度，則由于單位時間 內(nèi)的照射能量下降，所以產(chǎn)生的熱應(yīng)力變?nèi)?，割斷力變?nèi)趿?。即使?光輸出低，但如果使激光光束光點(diǎn)微小化，則也可以使能量密度不下 降，局部的加熱溫度不下降。雖然按這樣的考慮進(jìn)行了實驗，但即使 局部溫度上升，割斷速度也未能增大。實際上，產(chǎn)生熱應(yīng)力依存于施 加在加熱區(qū)域內(nèi)的能量全量，而不依存于能量密度。
因此，嘗試了在使激光光束截面積相同的狀態(tài)下按相同比例增大 激光輸出和掃描速度雙方。在此情況下，投入到玻璃的單位面積上的 激光能量相同，即使使速度增大，熱應(yīng)力和割斷力也都不下降。就此 意義來說，雖然能夠增大割斷速度，但由于玻璃的加熱溫度上升，所 以，如果考慮平板顯示器裝置的耐久性，則不是可以采用的方法
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述這樣的問題的發(fā)明，目的是提供一種不用 使玻璃的加熱溫度上升就能夠飛躍性地使割斷速度增大的脆性材料的 高速熱應(yīng)力割斷方法。
本發(fā)明的脆性材料的高速熱應(yīng)力割斷方法，為了消除上述的缺點(diǎn)， 使激光光束形狀成為在掃描方向細(xì)長的形狀以實現(xiàn)最佳化，與此長度 成比例地使激光輸出和掃描速度增大。在此情況下，由于玻璃的單位 面積的激光能量和照射時間相同，所以，加熱溫度也不變化，即使使 掃描速度增大，割斷性能也不會下降。根據(jù)此方法，能夠期待實現(xiàn)與 激光光束的掃描方向的長度成比例的割斷速度。
在此情況下，不僅只是單純地進(jìn)行激光光束形狀的最佳化，而且 還通過實現(xiàn)其最佳化形狀內(nèi)的激光光線強(qiáng)度的最佳化，能夠使割斷性 能進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的脆性材料的高速熱應(yīng)力割斷方法是，由從激光振蕩器射 出的激光光束照射來對脆性材料進(jìn)行加熱，依靠熱應(yīng)力割斷上述脆性
材料；其中將進(jìn)行加熱的激光光束由相對于光束掃描方向排列在同
一線上的多個組構(gòu)成，使與各個組對應(yīng)的激光光線強(qiáng)度變化來控制上 述激光光束的光強(qiáng)度分布。由此，通過實現(xiàn)激光光線強(qiáng)度分布的最佳 化，能夠使割斷速度大幅度地提高。
相對于光束掃描方向排列在同一線上的多個組激光光束可以由分 別來自多個獨(dú)立的激光振蕩器的射出光束產(chǎn)生。
另外，可由使從一個激光振蕩器射出的激光光束入射到分束器內(nèi) 而產(chǎn)生的多束射出光形成多個組激光光束。
將多個激光光束組至少分類為主要擔(dān)當(dāng)初期加熱及升溫的組、和 主要擔(dān)當(dāng)溫度維持的組，在各個組中具有最適合于加熱的激光光線強(qiáng)度。
多個激光振蕩器分別具有測定激光輸出的大小的功率表，能夠由 反饋控制使輸出穩(wěn)定化地進(jìn)行控制。
另外，通過對從在由激光光束照射加熱的脆性材料的加熱位置到 光束掃描線上的后方位置噴射水、空氣等冷卻介質(zhì)，能夠促進(jìn)脆性材料的熱應(yīng)力割斷。
進(jìn)而，通過與由激光光束照射加熱的脆性材料的光束掃描線一致 地施加彎曲應(yīng)力，能夠促進(jìn)脆性材料的熱應(yīng)力割斷。


圖1為用于說明激光割斷方法的熱應(yīng)力產(chǎn)生原理的、表示在存在 將中心設(shè)置在原點(diǎn)的高斯分布的溫度上升的情況下的徑向應(yīng)力成分CFx 和切線方向應(yīng)力成分CTy的變化的特性圖。
圖2為對由現(xiàn)有的使用C02激光的玻璃表面劃線進(jìn)行的割斷進(jìn)行 說明的概念性的透視圖。
圖3為對現(xiàn)有的代表性的激光割斷方法進(jìn)行說明的脆性構(gòu)件的俯視圖。
圖4為用于形成在圖3的激光割斷方法中使用的激光光束形狀的 分束器的概念性的透視圖。
圖5為用于說明本發(fā)明的動作原理的激光光線強(qiáng)度及玻璃的溫度 分布的概念性的特性圖。
圖6為表示用于說明本發(fā)明實施例中的玻璃的激光高速熱應(yīng)力割 斷方法的整體構(gòu)成的概念圖。
圖7為用于說明本發(fā)明實施例的激光光線強(qiáng)度及玻璃溫度分布的 概念性的特性圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的原理及實施例。 在由激光光線照射來加熱玻璃、割斷玻璃的激光玻璃劃線技術(shù)中， 在使割斷速度增大而高速地進(jìn)行割斷的情況下，當(dāng)然使加熱所需要的 激光器輸出增大，以及為了確保加熱時間而使加熱光束的掃描方向的 長度變長，但僅憑這兩點(diǎn)的變更難以獲得對割斷有效的加熱。這是因 為，如果成為高速掃描，則在由加熱光束對玻璃進(jìn)行加熱時加熱前頭 部分的溫度上升慢，按對割斷有效的溫度進(jìn)行加熱的時間不足。
9為了解決這一問題，與進(jìn)行低速時的處理之際相比，只要使作為 加熱前頭部分的主要用于進(jìn)行初期加熱、升溫的激光光束區(qū)域的激光 光線強(qiáng)度進(jìn)一步上升即可，在本發(fā)明中，是通過使對其進(jìn)行加熱的激 光器輸出的前后方向的激光光線強(qiáng)度可變來進(jìn)行的。因此，通過由相 對于光束掃描方向排列在同一線上的多個組構(gòu)成進(jìn)行加熱的激光光 束，并使與各個組對應(yīng)的激光光線強(qiáng)度變化來進(jìn)行。例如，在本發(fā)明 中，使用兩個激光振蕩器，將這兩個激光振蕩器分別用作初期加熱用
的激光振蕩器和溫度維持用的激光振蕩器；該初期加熱用的激光振蕩 器用于加熱前頭部分，主要進(jìn)行初期加熱、升溫；該溫度維持用的激 光振蕩器主要用于維持從中間到后半部分的溫度，使熱滲透到玻璃內(nèi) 部。
圖5為用于說明本發(fā)明的玻璃的高速熱應(yīng)力割斷方法的原理的概 念圖。在圖5A中，曲線15表示激光光線強(qiáng)度。在使具有此激光光線 強(qiáng)度15的激光光束照射在靜止玻璃上的同時，在圖5A中使其向左方 移動。玻璃溫度為室溫，但由激光光線照射進(jìn)行加熱。在圖5A中， 由曲線16表示的是玻璃表面溫度分布，是從室溫起的加熱溫度部分。 此說明敘述了激光光束在靜止玻璃上掃描的情況，但激光光束靜止， 玻璃在圖5A中向右方移動時也相同。總之，只要玻璃與激光光束的 位置相對地移動即可。
如果室溫的玻璃受到激光光線照射，則加熱慢慢地進(jìn)行，玻璃表 面溫度開始上升。另一方面，從激光光線向玻璃移動的熱能通過在玻 璃中的熱傳導(dǎo)和從表面的熱輻射而失去。如果具有補(bǔ)充此部分的輸入 熱量，則玻璃溫度能夠維持一定值。此狀態(tài)由激光光線強(qiáng)度分布15 和玻璃表面溫度分布16表示。如圖5A所示，為了盡可能地使玻璃表 面溫度分布16取一定值，在室溫玻璃的初期加熱時期需要激光光線強(qiáng) 度15有大的值，需要有由激光光線強(qiáng)度分布15所示的初期峰值。在 此后的玻璃一定溫度時期，所需的激光光線強(qiáng)度分布15也可下降。如 果不久激光光線強(qiáng)度變?yōu)榱悖瑒t玻璃表面溫度也開始下降，返回到室 溫。在此位置，通常進(jìn)行冷卻，玻璃表面溫度下降到室溫以下。此時
10產(chǎn)生的拉伸熱應(yīng)力成為玻璃割斷的原動力。
將在此條件下使掃描速度增大的情況表示在圖5B中。此時，由 于單位時間的輸入能量下降，所以，玻璃表面溫度分布16如圖5B所 示，溫度的上升慢。加熱后的維持溫度也與輸入熱能下降相應(yīng)地下降， 但與初期的加熱時期相比，其影響之處較小。因此，為了在高速掃描 時也實現(xiàn)與低速掃描時同樣的加熱，激光光線強(qiáng)度分布中的初期加熱 中的初期峰值需要如圖5C的由曲線17所示的那樣取大的值。這樣， 通過使激光光線強(qiáng)度分布17中的初期峰值成為大的值，玻璃表面溫度 分布如由曲線18所示的那樣，成為與低速掃描時不變的玻璃表面溫度 分布。
實施例1
圖6為表示用于將實施例1中的玻璃的激光高速熱應(yīng)力割斷方法 實施的激光割斷裝置的整體構(gòu)成的概念圖，圖7A 7C為表示本發(fā)明 實施例1中的激光光束形狀的概念圖。圖6為由兩個激光振蕩器21、 22產(chǎn)生多個照射激光光束23、 24的實施例。作為激光振蕩器，使用 對玻璃等脆性材料產(chǎn)生不透過的激光光線的激光振蕩器，例如COr激 光振蕩器、CO激光振蕩器等。在兩個激光振蕩器21、 22中，將由激 光振蕩器21產(chǎn)生的激光光束23作為主要擔(dān)當(dāng)初期加熱、升溫的初期 加熱來使用，是上述的光束前頭部分；將由激光振蕩器22產(chǎn)生的激光 光束24作為主要是維持溫度、使熱滲透到玻璃內(nèi)部的維持溫度用來使 用，是從上述的中間到后半部分的激光光束。
將激光光束23及激光光束24的激光光線強(qiáng)度分布由曲線19及 20表示。這兩個激光光束23、 24以在被照射在玻璃25上時相對于掃 描方向在同 一線上前后不相互重疊的方式排列，使激光光束23的激光 光線強(qiáng)度分布19充當(dāng)圖5A~5C、圖7A~7C中所示的加熱前頭部， 使激光光束24的激光光線強(qiáng)度分布20充當(dāng)圖5A~5C、圖7A ~ 7C 中所示的溫度維持部。加熱前頭部相當(dāng)于圖5A~5C中的激光光線強(qiáng) 度分布15、 17的初期峰值。
兩個激光振蕩器21、 22分別具有測定輸出的功率表25、 26，以由功率表25、 26監(jiān)視的測定值為基礎(chǔ)對激光振蕩器21、 22的驅(qū)動器 27、 28的驅(qū)動條件進(jìn)行反饋控制，使兩個激光光束19、 20的光能強(qiáng) 度與激光掃描速度相應(yīng)分別獨(dú)立地變化，由此使激光器輸出穩(wěn)定為所 需要的值。即，以使擔(dān)當(dāng)加熱前頭部的激光振蕩器21的輸出功率比擔(dān) 當(dāng)溫度維持部的激光振蕩器22的輸出功率高一些地具有圖7A中的初 期峰值的方式進(jìn)行控制。
如果將由加熱前頭部激光光束19及溫度維持部激光光束20構(gòu)成 的激光光束組30照射在玻璃29的表面，沿切斷預(yù)定線31使其在掃描 方向32上掃描，則玻璃29的表面如由表面溫度分布16所示的那樣4皮 加熱到大致一定的溫度，依靠熱應(yīng)力使龜裂在玻璃表面行進(jìn)，形成劃 線33。如果龜裂由玻璃的熱傳導(dǎo)也在玻璃29的深度方向延伸，龜裂 達(dá)到玻璃的背面，則玻璃被割斷。在龜裂未到達(dá)玻璃29的背面的情況 下，通過與玻璃29的沿光束掃描線31形成的劃線33 —致地施加彎曲 應(yīng)力，能夠割斷。
另外，如圖6所示，通過將水、空氣等冷卻介質(zhì)噴射在從在由激 光光束照射加熱的玻璃的加熱區(qū)域向光束掃描線31上的后方離開間 隔的位置35上進(jìn)行冷卻，能夠促進(jìn)依靠熱應(yīng)力產(chǎn)生的龜裂的行進(jìn)，進(jìn) 一步促進(jìn)劃線33的形成。
圖7B表示按低速掃描將實施例1實施的情況。在此情況下，加 熱前頭部激光光束191與溫度維持部激光光束201相比，即使其能量 強(qiáng)度相對地不那么高，也能夠?qū)崿F(xiàn)玻璃表面溫度分布16大致一定的所 希望的玻璃表面溫度分布16。這樣地對加熱前頭部激光光束強(qiáng)度進(jìn)行 控制，能夠由上述的激光器輸出控制技術(shù)實現(xiàn)。割斷的方法由于與圖 7A的情況相同，所以省略說明。
圖7C是按高速掃描將實施例1實施的情況，是本發(fā)明的主要使 用的情況。在此情況下，與溫度維持部激光光束202相比，使前頭加 熱部激光光束192成為充分高的能量強(qiáng)度，實現(xiàn)玻璃表面的一定溫度 分布16的維持。在此情況下，也使用上述的激光器輸出控制技術(shù)。割 斷的方法由于與圖7A及圖7B的情況相同，所以省略說明。我們根據(jù)使用激光器輸出為ioow的兩個co2激光振蕩器的由圖
6C所示的激光光線強(qiáng)度的方法，實現(xiàn)了 800mm/sec以上的割斷速度， 大幅度地超過了以往由單獨(dú)激光光線獲得的400mm/sec的割斷速度。
另外，在以上的說明中，對作為激光振蕩器使用兩個激光振蕩器 21、22，并將來自激光振蕩器21的激光光束作為初期加熱用激光光束， 將由激光振蕩器22產(chǎn)生的激光光束24用作溫度維持用激光光束的情 況進(jìn)行了說明，但也可分別由多個激光振蕩器構(gòu)成初期加熱用激光振 蕩器及溫度維持用激光振蕩器，分別由多個激光光束形成初期加熱用 激光光束及溫度維持用激光光束，或者將來自一個激光振蕩器的激光 光束分割成多束，將已被分割的多個激光光束分配成初期加熱用激光 光束和溫度維持用激光光束地進(jìn)行使用。
實施例2
本實施例是使用圖4所示的分束器產(chǎn)生多個照射激光光束的實施 例。即，本實施例中的前頭加熱部激光光束和溫度維持部激光光束雙 方都可以使用圖4所示的那樣的分束器按多點(diǎn)排列構(gòu)成。在此情況下， 多點(diǎn)排列是與圖4不同地以相互不重疊的方式排列。例如，使從一個 激光振蕩器射出的激光光束B入射到分束器14內(nèi)而產(chǎn)生8束射出光 M ~b8，通過以由3束射出光bl ~ b3形成的3點(diǎn)的方式i殳定圖7A ~ 7C中的前頭加熱部激光光束19、 191、 192，以由5束射出光b4 b8 形成的5點(diǎn)的方式設(shè)定溫度維持部激光光束20、 201、 202進(jìn)行加熱。 按此方式， 一般能夠使與前頭加熱部激光光束19、 191、 192對應(yīng)的3 束射出光bl b3成為比與溫度維持部激光光束20、 201、 202對應(yīng)的 5束射出光b4 b8更高的能量密度。
其它構(gòu)成及動作由于與實施例l相同，所以省略說明。
按照這樣的多點(diǎn)排列，如果圖4中的部分反射面13的反射率為一 定，則在各點(diǎn)的激光光線強(qiáng)度依次下降，但通過控制部分反射面13 的反射率，也能夠選擇各點(diǎn)的能量強(qiáng)度。
如以上詳細(xì)說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠在實現(xiàn)熱應(yīng)力割斷具 有的高質(zhì)量的同時，與現(xiàn)有技術(shù)相比使割斷速度大幅度地增大。例如，
13在由申請人提出的現(xiàn)有的玻璃劃線裝置中，使用最大輸出100W的 C02激光振蕩器，最大劃線速度為400mm/sec。與此相對，在本發(fā)明 的具有200W的激光輸出的裝置中，能夠獲得最大劃線速度超過 800mm/sec的速度。
總而言之，本發(fā)明的玻璃的熱應(yīng)力割斷方法具有以下那樣的特征。
(1) 能夠以大幅度地提高的速度進(jìn)行玻璃和其它脆性材料的熱應(yīng) 力割斷。
(2) 在割斷面近旁不產(chǎn)生微裂紋。
(3) 沒有碎玻璃的附著，清潔。
(4) 割斷位置精度高。
(5) 割斷面相對于玻璃表面充分垂直。
(6) 割斷面為鏡面，面粗糙度良好。
因此，適合用于液晶顯示器、等離子顯示器等平板顯示器、手機(jī) 等便攜式顯示器用玻璃等的玻璃割斷，或石英、陶瓷、半導(dǎo)體等要求 高質(zhì)量的脆性材料的割斷。
權(quán)利要求
1.一種脆性材料的熱應(yīng)力割斷方法，由從激光振蕩器射出的激光光束照射對脆性材料進(jìn)行加熱，依靠熱應(yīng)力割斷上述脆性材料，其特征在于將進(jìn)行加熱的激光光束由相對于光束掃描方向排列在同一線上的多個組構(gòu)成，使與各個組對應(yīng)的激光光線強(qiáng)度變化來控制上述激光光束的激光光線強(qiáng)度分布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料的熱應(yīng)力割斷方法，其特征在 于將多個組激光光束分類為擔(dān)當(dāng)初期加熱及升溫的組、與擔(dān)當(dāng)溫度 維持的組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脆性材料的熱應(yīng)力割斷方法，其特征在 于由來自多個獨(dú)立的激光振蕩器的射出光束產(chǎn)生多個組激光光束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脆性材料的熱應(yīng)力割斷方法，其特征在 于使從一個激光振蕩器射出的激光光束入射到分束器內(nèi)而產(chǎn)生多束 射出光，由上述多束射出光按多點(diǎn)光束配置形成多個組激光光束。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脆性材料的熱應(yīng)力割斷方法，其特征在 于多個組激光光束分別由獨(dú)立的激光振蕩器產(chǎn)生，將產(chǎn)生的多個組 激光光束的激光輸出分別由功率表測定，通過反饋控制使輸出能夠穩(wěn) 定化地進(jìn)行控制。
6. —種脆性材料的熱應(yīng)力割斷方法，由從激光振蕩器射出的激光 光束照射對脆性材料進(jìn)行加熱，依靠熱應(yīng)力割斷上述脆性材料，其特 征在于將進(jìn)行加熱的激光光束由進(jìn)行初期加熱的第 一激光光束及進(jìn) 行溫度維持的第二激光光束構(gòu)成，將上述第 一激光光束的激光輸出強(qiáng) 度設(shè)定得比第二激光光束的激光輸出強(qiáng)度大，使上述第一激光光束及 第二激光光束在上述脆性材料的照射位置中相互不重疊地相對于光束 掃描方向依次排列在同一線上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6中的任何一項所述的脆性材料的熱應(yīng)力割 斷方法，其特征在于對從在由激光光束照射加熱的脆性材料的加熱 位置到光束掃描線上的后方位置進(jìn)行冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~6中的任何一項所述的脆性材料的熱應(yīng)力割 斷方法，其特征在于與由激光光束照射加熱的脆性材料的光束掃描 線一致地施加彎曲應(yīng)力。
全文摘要
一種脆性材料的熱應(yīng)力割斷方法，由從激光振蕩器射出的激光光束照射對脆性材料進(jìn)行加熱，依靠熱應(yīng)力割斷上述脆性材料，其中將照射在脆性材料上的激光光束由相對于光束掃描方向排列在同一線上的擔(dān)當(dāng)初期加熱及升溫的加熱前頭部與擔(dān)當(dāng)加熱后的溫度維持的溫度維持部的多個組構(gòu)成。使與各個組對應(yīng)的激光光線強(qiáng)度變化，將整體的激光光線強(qiáng)度分布控制為最佳值。由此，不用使脆性材料的加熱溫度上升就能夠使割斷速度飛躍性地增大。
文檔編號B28D1/32GK101559626SQ200910134039
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者田村裕 申請人:鐳美科技股份有限公司