KR101404250B1

KR101404250B1 - Splitting apparatus and cleavage method for brittle material

Info

Publication number: KR101404250B1
Application number: KR1020117016142A
Authority: KR
Inventors: 히토시 에노키조노; 노리오 가루베
Original assignee: 가부시키가이샤 레미
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2014-06-09
Also published as: KR20110106360A; JP5562254B2; WO2010071128A1; CN102239034A; JPWO2010071128A1

Abstract

레이저 광원으로서 범용성이 높은 CO₂ 레이저 광원을 사용할 수 있고, 할단속도를 대폭 증가시킴과 더불어, 할단면이 할단 예정선에 대하여 만곡하지 않고 곧은 직선 형상으로 풀 바디 할단시킬 수 있는 취성 재료의 분할 장치를 제공한다. 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)을 따라 제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉각점(15)의 열을 상대적으로 이동시킨다. 제1 빔 조사 영역(13)은 제2 빔 조사 영역(14)에 대하여 할단 방향의 전방에 위치하고 있고, 제2 빔 조사 영역(14)은 할단 예정선을 따라 가늘고 긴 형상의 빔으로 하고, 냉각점(15)은 제2 빔 조사 영역(14)의 후단으로부터 소정 위치만큼 떨어진 위치에 배치된다.It is possible to use a CO ₂ laser light source having a high versatility as a laser light source and to remarkably increase the cutting speed and to provide a brittle material dividing device capable of cutting a full body straight in a straight line shape, Lt; / RTI > The first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14 and the cooling point 15 are relatively moved along the scheduled breaking line 12 of the glass substrate 11. [ The first beam irradiation region 13 is located forward of the second beam irradiation region 14 in the demagnetization direction and the second beam irradiation region 14 is formed into a beam of a long shape along the demarcation scheduled line, The point 15 is arranged at a position separated from the rear end of the second beam irradiation region 14 by a predetermined position.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a brittle material dividing apparatus and a brittle material dividing apparatus,

본 발명은 취성 재료, 특히 플랫 패널 디스플레이용 유리를 풀 바디 할단하는 취성 재료의 분할 장치 및 할단 방법에 관한 것이다. 이하, 취성 재료로서 유리를 예로 설명하는데, 본 발명은 유리 이외에도 석영, 세라믹, 반도체 등의 취성 재료에 일반적으로 적용이 가능하다.The present invention relates to a brittle material, and more particularly to a brittle material dividing device and a dividing method for full-bodied glass for a flat panel display. Hereinafter, glass is described as an example of a brittle material, but the present invention is generally applicable to brittle materials such as quartz, ceramics, and semiconductors in addition to glass.

최근 유리 할단에 있어서, 과거 1세기에 걸쳐 사용되어 온 다이아몬드 칩에 의한 기계적 방법을 대신하여, 레이저 광 조사에 의한 열응력 스크라이브(scribe) 방법(이하 레이저 스크라이브로 약기한다)이 사용되게 되었다.In recent years, a thermal stress scribe method (hereinafter abbreviated as laser scribe) by laser beam irradiation has been used instead of a mechanical method using a diamond chip which has been used for the past century.

레이저 스크라이브에 의하면, 기계적 방법의 고유한 결점, 즉 마이크로 크랙 발생에 의한 유리 강도의 저하, 할단 시의 컬리트(cullet) 발생에 의한 오염, 적용 판두께의 하한치의 존재 등을 일소할 수 있다.According to the laser scribe, the inherent drawbacks of the mechanical method, that is, the reduction of the glass strength due to the occurrence of micro cracks, the contamination due to the occurrence of cullet at the time of cutting, and the existence of the lower limit value of the applied plate thickness can be eliminated.

레이저 스크라이브의 원리는 다음과 같다. 유리에 국소적으로 가열만이 발생하고, 기화, 용융이나 크랙이 발생하지 않을 정도의 레이저 광 조사를 행한다. 이 때 유리 가열부는 열팽창하고자 하지만 주변 유리로부터의 반작용을 만나 충분한 팽창이 불가능하여, 조사점을 중심으로 하여 압축 응력이 발생한다. 주변의 비가열 영역에서도, 가열부로부터의 팽창에 밀려서 더욱 주변에 대하여 왜곡이 발생하고, 그 결과 압축 응력이 발생한다. 이러한 압축 응력은 반경 방향의 것이다. 그런데, 물체에 압축 응력이 있는 경우에는, 그 직교 방향에는 포아송비(Poisson's ratio)가 관계된 인장 응력이 발생한다. 여기에서, 그 방향은 접선 방향이다. 이 모습을 도 9에 도시한다.The principle of laser scribe is as follows. Only the heating is locally performed on the glass, and laser light irradiation is performed to such an extent that vaporization, melting and cracking do not occur. At this time, the glass heating part tries to thermally expand but does not sufficiently expand due to the reaction from the surrounding glass, so that a compressive stress is generated around the irradiation point. Even in the non-heated area around the periphery, the expansion from the heating portion is pushed away, and distortion is further generated around the periphery, resulting in compression stress. This compressive stress is in the radial direction. However, when the object has compressive stress, a tensile stress related to Poisson's ratio is generated in the orthogonal direction. Here, the direction is the tangential direction. This state is shown in Fig.

도 9는, 원점에 중심을 둔 가우시안 분포의 온도 상승이 있는 경우의, 반경방향 응력성분(σ_x)과 접선방향 응력성분(σ_y)의 변화를 나타낸 것이다. 반경방향 응력성분(σ_x)은 종시(終始) 압축 응력(도 9에서는 마이너스값)이지만, 접선방향 응력성분(σ_y)은 가열 중심(거리 r＝0)에서는 압축 응력이지만, 가열 중심으로부터 벗어나면 인장 응력(도 9에서 플러스값)으로 변화된다.Fig. 9 shows changes in the radial stress component ( _x ) and the tangential stress component ( _y ) when there is a temperature rise of the Gaussian distribution centered at the origin. Radial stress components (σ _x) is jongsi (終始) compressive stress, but (in FIG. 9, a negative value), the tangential stress components (σ _y) is, but the compressive stress in the heating center (distance r = 0), out of the heating center Plane tensile stress (positive value in Fig. 9).

이들 응력 중, 할단에 관계되는 것은 인장 응력이다. 인장 응력이 재료 고유값인 파괴 인성치를 넘을 때에는, 파괴가 도처에 발생하여 제어 불능으로 된다. 레이저 할단 방법의 경우에는, 인장 응력을 이 파괴 인성치 이하로 선정해 두므로 파괴는 발생하지 않는다.Among these stresses, the tensile stress is related to the cut edge. When the tensile stress exceeds the fracture toughness value, which is an eigenvalue of the material, fracture occurs everywhere and becomes out of control. In the case of the laser cutting method, since the tensile stress is selected to be equal to or less than the fracture toughness value, fracture does not occur.

그런데, 인장 응력 존재 위치에 균열이 있는 경우에는 이 균열 선단에서는 응력 확대가 발생하고, 이 응력에 의한 응력 확대 계수가 재료의 파괴 인성치를 넘으면 균열이 확대된다. 즉, 제어된 할단이 생기게 된다. 따라서, 레이저 조사점을 주사함으로써, 균열을 연장시켜 갈 수 있다.However, when there is a crack at the tensile stress existing position, stress expansion occurs at the crack tip, and cracks are enlarged when the stress intensity factor due to this stress exceeds the fracture toughness of the material. That is, a controlled cutoff occurs. Therefore, by scanning the laser irradiation point, the crack can be extended.

이 유리의 레이저 스크라이브 방법은 곤도라텐코씨에 의해 처음으로 개발되어, 특허문헌 1의 일본 특허가 성립되어 있다. 도 10(a)에 특허문헌 1에 의한 레이저 할단 방법의 원리를 나타낸다. 레이저 광으로는 CO₂ 레이저 광이 사용되고, CO₂ 레이저 광의 빔 스폿(1)에 있어서의 에너지의 99%는, 유리(2)의 깊이 3.7㎛의 유리 표면층에 있어서 흡수되고, 유리(2)의 전 두께에 걸쳐 투과하지 않는다. 이는, CO₂ 레이저 파장에 있어서의 유리의 흡수 계수가 현저하게 큰 것에 의한다. 레이저 스크라이브에 의한 깊이는 유리(2) 중의 열전도(4)에 의해 도움을 받아도, 통상 100㎛ 정도이다.The laser scribing method of this glass was developed for the first time by Gonodera, and the Japanese patent of Patent Document 1 is established. Fig. 10 (a) shows the principle of the laser cutting method according to Patent Document 1. Fig. CO ₂ laser light is used as the laser light and 99% of the energy of the CO ₂ laser beam in the beam spot 1 is absorbed by the glass surface layer with a depth of 3.7 μm of the glass 2, It does not penetrate over the entire thickness. This is because the glass absorption coefficient at the CO ₂ laser wavelength is remarkably large. The depth by the laser scribe is usually about 100 탆 even if it is assisted by the thermal conduction 4 in the glass 2.

유리(2)는 취성이 강하고, 이 스크라이브선에 맞춰서 응력을 인가함으로써 기계적으로 할단할 수 있다. 이 기계적 응력의 인가에 의해 전체 할단하는 프로세스를 브레이크로 칭한다. 즉, 레이저 스크라이브법을 채용할 경우에는, 유리를 분단하기 위해서 브레이크라고 하는 후 행정이 필수 불가결하고, 브레이크 공정이 필요하기 때문에 실용성이 한정되어서, 반드시 보급이 완전한 것은 아니었다.The glass 2 has high brittleness and can be cut mechanically by applying stress in accordance with the scribe line. The entire process of breaking by the application of the mechanical stress is referred to as a brake. In other words, when the laser scribing method is employed, a poststroke called break is indispensable for breaking the glass, and since the break process is required, the practicality is limited and the supply is not necessarily complete.

레이저 빔을 이용하여 유리를 완전히 분단한다고 하는 요망으로부터 생각하면, 레이저 스크라이브에는 브레이크라고 하는 후 공정이 부가되므로, 반드시 레이저 스크라이브만으로 충분한 것은 아니다. 여기에서 필요하다고 기대되는 것이 레이저 빔을 이용한 풀 바디 할단의 기술이다. 그러나, 특허문헌 1에 있어서는, 풀 바디 할단에는 후술하는 것과 같은 몇개의 결점이 있어서 레이저 스크라이브 기술의 쪽이 우수하다는 주장이 성립되고, 풀 바디 할단의 실효성에 부정적인 입장을 나타내고 있다.Considering the demand for completely dividing the glass by using the laser beam, the laser scribe is not always sufficient because the laser scribe is subjected to a post-process called a break. What is expected to be required here is a technique of full-body separation using a laser beam. However, in Patent Document 1, there are several drawbacks to be described later in the full-body rear end, and thus it is asserted that the laser scribing technique is superior to the full-body rear end, which shows a negative stance on the effectiveness of the full body rear end.

레이저 스크라이브의 기술에 관한 다른 선행 문헌으로서, 특허문헌 2에 있어서는, 레이저 빔을 유리 기판 상에 조사하고, 유리 기판의 주사 방향을 따라 Y축 방향으로 길어진 타원형상의 레이저 스폿(LS1)과, X축 방향을 따라 길어진 타원형상의 레이저 스폿(LS2)을, 미리 설정된 소정의 거리만큼 떨어져 형성하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 발명의 목적도 풀 바디 할단을 목적으로 한것은 전혀 아니고, 어디까지나 안정된 레이저 스크라이브를 행하는 것을 목적으로 하고 있다.As another prior art related to the technology of the laser scribe, in Patent Document 2, a laser beam LS1, which is elongated in the Y-axis direction along the scanning direction of the glass substrate and irradiates the laser beam onto the glass substrate, The laser spot LS2 having an elliptical shape elongated along the direction is formed at a predetermined distance away from the laser spot LS2. However, the object of the invention described in Patent Document 2 is not aimed at the full-bodied end, but aims to perform stable laser scribing to the last.

이에 대하여, 도 10(b)에 나타내는 것과 같은 유리(2)에 투과하여 그 일부가 흡수되는 것과 같은 레이저 광(5)을 조사하면, 투과광이 유리(2)의 전체 판 두께에 대하여 할단(6)을 발생시키므로, 유리(2)는 이 공정만으로 할단이 가능하여 브레이크가 불필요해진다. 이 할단을, 레이저에 의한 풀 바디 할단으로 부른다.On the other hand, when the laser light 5 is transmitted through the glass 2 as shown in Fig. 10 (b) and a part of the laser light 5 is absorbed, Therefore, the glass 2 can be separated only by this process, and the brake is unnecessary. This cut end is called a full body cut end by a laser.

풀 바디 할단의 채용에 의해, 상기한 레이저 할단 방법이 가지는 기술 특징에 추가하여, 브레이크가 불필요해지는, 자유 곡선 할단이 가능해지는 등의 풀 바디 할단 특유의 메리트가 생기고, 플랫 패널 제조 공정에 있어서 큰 개선을 할 수 있게 된다. 본원 출원인은, 이 풀 바디 할단 기술에 대하여 특허문헌 3, 4 등의 제안을 하고 있다.In addition to the technical features of the laser cut-off method, the adoption of the full-body cutter eliminates the need for braking and makes it possible to cut off the free-form curve. Improvement can be made. The applicant of the present application proposes Patent Documents 3 and 4 on this full-bodied technology.

일본국 특허 제3027768호 공보Japanese Patent No. 3027768 일본국 국제 공개 제03/008168호 팜플렛Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 03/008168 일본국 특허 공개 2007-76077호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-76077 일본국 특허 공개 2007-261885호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-261885

특허문헌 1에 의한 할단은 풀 바디 할단이 아니므로 브레이크 공정이 필요하여 실용성이 한정되는 것은 앞에서 기술한 대로이다. 특허문헌 3, 4에 제안되어 있는 레이저에 의한 풀 바디 할단 기술에 있어서, 레이저 광원으로서 범용성이 높은 CO₂ 레이저 광을 이용한 경우는, 유리의 표면에서 대부분이 흡수되어버리므로 그대로 적용할 수는 없다. 또한, 풀 바디 할단 기술에는 특허문헌 1에서 지적되어 있는 바와 같이, 소위 사이즈 효과에 의해 할단 위치가 워크 단부로부터 떨어져 있으면 할단 속도가 현저하게 저하하고, 할단 위치가 유리의 단부에 가까우면 할단면이 구부러진다는 결점이 있다. 이 사이즈 효과에 의한 결점을 도 11에 의해 설명한다.Since the break according to Patent Document 1 is not a full body break, a break process is required and practicality is limited as described above. In the full-body laser cutting technique proposed in Patent Documents 3 and 4, when CO ₂ laser light having high versatility is used as a laser light source, most of the laser light is absorbed on the surface of the glass, . Further, as pointed out in Patent Document 1, in the full-body cutting technique, when the cut end position is separated from the work end portion due to the so-called size effect, the cut end speed remarkably decreases. When the cut end position is close to the end portion of the glass, There is a drawback to bend. The drawbacks due to this size effect will be described with reference to Fig.

우선 유리의 풀 바디 할단의 제1의 결점인 저속성에 대해서 설명한다. 도 11(a)에 있어서, 유리판(2)을 폭(W₁ 및 W₂)이 큰 상태에서 할단하는 경우를 생각한다. 할단선(7)을 따라 할단 방향(3)으로 레이저 광(5)을 주사하면, 유리판(2)에는 레이저 광 조사에 의한 가열에 의해 상기한 원리에 의해 인장력이 발생하고, 유리판(2)은 레이저 광(5)의 주사 궤적을 따라 할단되어 간다. 도 11(a)에서는 이 변형을 과장해서 나타내고 있고, 할단 후의 유리의 실제의 이동은 몇 미크론 정도이다.First, a description will be given of the low-temperature property which is the first defect of the glass full-body lower end. In Figure 11 (a), consider a glass plate (2), the width (W ₁ and W ₂₎ is greater in the case of haldan state. When the laser beam 5 is scanned in the cut-off direction 3 along the cutting edge line 7, tensile force is generated on the glass plate 2 by the above-described principle by heating by laser light irradiation, The laser light 5 is scanned along the trajectory of the scan. In Fig. 11 (a), this deformation is exaggerated, and the actual movement of the glass after demolding is on the order of a few microns.

이 때, 할단선(7)의 양측에 있어서의 유리판(2)의 폭(W₁ 및 W₂)이 크면, 레이저 광(5)의 주사 속도가 현저하게 저하해버린다. 우선 유리판(2)을 할단시키기 위해서 필요한 인장 응력(F₀ 및 F₁)은 상기한 변형에 대한 저항력을 이기지 않으면 안된다. 이 저항력은 유리판(2)의 면적에 작용하여, 유리판(2)의 폭(W₁ 및 W₂)이 큰 경우에는 현저하게 증대한다. 유리판(2)의 할단은 큰 저항력에 저항하여 행해지지 않으면 안되므로, 레이저 광(5)의 주사 속도를 작게 하여 레이저 광(5)에 의한 가열량을 상대적으로 크게 할 필요가 있다.At this time, if the widths W ₁ and W ₂ of the glass plate 2 on both sides of the cutting edge line 7 are large, the scanning speed of the laser light 5 is remarkably reduced. The tensile stresses (F ₀ and F ₁ ) necessary for cutting the glass sheet 2 must overcome the above-described resistance to deformation. This resistive force acts on the area of the glass plate 2 and remarkably increases when the widths W ₁ and W ₂ of the glass plate ₂ are large. The cutting edge of the glass plate 2 must be made to resist a large resistance force so that it is necessary to make the scanning speed of the laser light 5 small and relatively increase the heating amount by the laser light 5. [

이 결과, 레이저 광(5)의 주사 속도는 저속으로 하지 않을 수 없으므로, 할단 속도에는 자연히 한계가 있다. 이 경향은 할단선(7)의 위치와 유리판(2)의 단부의 거리가 클수록, 즉, 도 11(a)에 있어서의 할단 후의 유리판(2)의 폭(W₁ 및 W₂)이 클수록 현저하다. 예를 들면, 할단 후의 유리판(2)의 폭(W₁ 및 W₂)이 500㎜의 거리인 경우에는, 레이저 광(5)의 주사 속도를 10㎜/s 정도로 현저하게 작은 속도로 하지 않으면 풀 바디 할단할 수 없다.As a result, since the scanning speed of the laser light 5 can not be reduced to a low speed, the cutting speed naturally has a limit. This tendency becomes more pronounced as the distance between the position of the ruled line 7 and the end of the glass plate 2 is larger, that is, as the widths W ₁ and W ₂ of the glass sheet 2 after peeling in FIG. 11 (a) Do. For example, when the widths W ₁ and W ₂ of the glass plate 2 after the cutting are 500 mm, if the scanning speed of the laser beam 5 is not set to a remarkably small speed of about 10 mm / s, I can not body.

다음에, 취성 재료의 풀 바디 할단의 또 하나의 결점인 취성 재료의 할단면이 할단 예정 위치에 대하여 만곡하는 사실에 대해서 설명한다. 도 11(a)에서 설명한 바와 같이, 할단선(7)을 따라 할단 방향(3)으로 레이저 광(5)을 주사했을 때의 할단은 유리판(2)에 작용하는 인장 응력(F₀ 및 F₁)에 의해 연면 방향으로 행해진다. 이 때 양측에 대한 상기한 저항력에 불균형이 있는 경우에는 할단면이 할단 예정선에 대하여 만곡하려는 힘이 작용한다. 이 양태를 도 11(b)에 도시한다. 도 11(b)에 있어서, 폭(W₃)이 작은 경우에, 폭(W₃)측의 저항력이 작으므로 크게 만곡하고, 할단 후의 할단면이 활형상으로 휘어져서 만곡해 버리는 것을 나타낸다. 이 경향은 할단 후의 유리판(2)의 폭(W₁ 및 W₃)이 불균형, 특히 한쪽의 폭(W₃)이 특히 작은 경우에 현저하다. 이 경우에도 상기한 것처럼, 워크의 변형은 실제의 몇미크론 정도인 것보다 현저하게 과장하여 나타내고 있다.Next, a description will be given of the fact that the dead end face of the brittle material, which is another drawback of the full body bottom end of the brittle material, is curved with respect to the planned end position. Figure 11 (a), as described in, haldan line 7 haldan when scanning the laser beam 5 in the haldan direction (3) along the glass sheet (2) tensile stress (F ₀ and F ₁ acting on the In the surface direction. At this time, when there is an imbalance in the resistive force on both sides, a force to bend the cutting edge with respect to the cutting intended line acts. This embodiment is shown in Fig. 11 (b). In Fig. 11 (b), the width (W ₃₎ This indicates that a small case, the width (W ₃₎ of the side resistance and greatly curved, since small, haldan If the 're bent standing curved in a bow shape after haldan. This tendency is conspicuous when the widths W ₁ and W ₃ of the glass sheet 2 after stripping are unbalanced, particularly when the width W ₃ is particularly small. Also in this case, as described above, the deformation of the work is remarkably exaggerated than that of the actual several microns.

본 발명은 이들 종래 기술의 과제를 해결하는 것으로, 레이저에 의한 열응력 할단이 가지는 고품질을 실현하면서, 할단 속도를 대폭 증가시킴과 더불어, 할단면이 할단 예정선에 대하여 만곡하지 않고 곧은 직선상으로 풀 바디 할단시킬 수 있는 취성 재료의 분할 장치 및 할단 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior arts, and it is an object of the present invention to provide a high-quality, high- And it is an object of the present invention to provide a dividing device and a dividing method of a brittle material which can be full-bodied.

본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치는, 취성 재료에 상정된 할단 예정 선에 대하여, 그 할단 예정선 상에 형성된 초기 균열측으로부터 상기 할단 예정선을 따라 상기 취성 재료를 가열하고, 상기 할단 예정선을 따라 가열하는 위치를 상대적으로 이동시킴으로써 상기 취성 재료를 분할하는 취성 재료의 분할 장치로서, 상기 할단 예정선을 따라, 상기 취성 재료에 레이저 빔을 조사하여 가열 부분을 생성하는 레이저 빔 조사 수단과, 상기 할단 예정선을 따르는 이동 방향에 관해 상기 가열 부분의 후방의 위치에서 상기 취성 재료를 국소적으로 냉각하는 냉각 수단을 구비하고, 상기 레이저 빔 조사 수단은, 상기 가열 부분에, 상기 이동 방향의 전방에 위치하는 제1 레이저 빔 조사 영역을 형성하는 제1 빔 조사부와, 상기 가열 부분에, 상기 제1 레이저 빔 조사 영역의 상기 이동 방향의 후방에 있어서 상기 할단 예정선을 따라 가늘고 긴 형상의 제2 레이저 빔 조사 영역을 형성하는 제2 빔 조사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The brittle material separating apparatus according to the present invention is a brittle material separating apparatus according to the present invention that heats the brittle material along the scheduled breaking line from the initial crack side formed on the scheduled breaking line to the scheduled breaking line assumed in the brittle material, A laser beam irradiating means for irradiating the brittle material with a laser beam to generate a heated portion along the predetermined line to be demolded; and a brittle material dividing device for dividing the brittle material by relatively moving a position to heat the brittle material, And a cooling means for locally cooling the brittle material at a position rearward of the heating portion with respect to a moving direction along the scheduled breaking line, wherein the laser beam irradiation means is provided with a heating portion, A first beam irradiation part for forming a first laser beam irradiation area located in the heating part, And a second beam irradiating portion for forming a second laser beam irradiated region of a shape elongated along the planned line to be cut, behind the moving direction of the beam irradiated region.

본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치에 있어서, 상기 제1 빔 조사부에 의해 형성되는 제1 레이저 빔 조사 영역에 부여하는 레이저 파워는, 상기 제2 빔 조사부에 의해 형성되는 제2 레이저 빔 조사 영역에 부여되는 레이저 파워보다도 큰 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 취성 재료를 분단하기 위해서 필요한 열 에너지를, 취성 재료에 대하여 효율적으로 부여할 수 있다.In the brittle material splitting apparatus according to the present invention, the laser power to be imparted to the first laser beam irradiation region formed by the first beam irradiating portion may be the same as the laser power applied to the second laser beam irradiation region formed by the second beam irradiating portion Is preferably larger than the laser power applied. According to this configuration, the thermal energy necessary for breaking the brittle material can be efficiently applied to the brittle material.

또한, 본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치에 있어서, 상기 제1 빔 조사부에 의해 형성되는 제1 레이저 빔 조사 영역의 레이저 파워 밀도는, 상기 제2 빔 조사부에 의해 형성되는 제2 레이저 빔 조사 영역의 레이저 파워 밀도보다도 낮은 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 취성 재료의 표면이 용융하지 않고, 취성 재료를 분단하기 위해서 필요한 열 에너지를 부여할 수 있다.In the brittle material splitting apparatus according to the present invention, the laser power density of the first laser beam irradiated region formed by the first beam irradiating portion may be such that the laser power density of the second laser beam irradiated region Is lower than the laser power density. According to this configuration, the surface of the brittle material does not melt, and thermal energy necessary for dividing the brittle material can be given.

또한, 본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치에 있어서, 상기 제1 빔 조사부에 의해 형성되는 제1 레이저 빔 조사 영역의 위치는, 상기 제2 레이저 빔 조사 영역의 후단으로부터 떨어진 위치를 상기 냉각 수단에 의해 국소적으로 냉각하여 형성되는 냉각 위치에 대하여, 상기 할단 예정선을 따르는 방향의 거리가 가변이어도 된다. 이 구성에 의하면, 취성 재료 내부의 열 확산의 경시 상태를 변화시킬 수 있다.In the brittle material splitting apparatus according to the present invention, the position of the first laser beam irradiation region formed by the first beam irradiating portion may be set such that a position distant from the rear end of the second laser beam irradiating region is provided to the cooling means The distance in the direction along the predetermined scheduled breaking line may be variable with respect to the cooling position formed by locally cooling the movable member. According to this configuration, the state of aging of the thermal diffusion inside the brittle material can be changed.

이 경우, 상기 제1 레이저 빔 조사 영역의 위치와 상기 냉각 위치의 거리는, 상기 취성 재료의 할단 속도 및 두께의 적어도 한쪽에 의거하여 설정되어도 된다. 이 구성에 의하면, 제1 레이저 빔 조사 영역에서 가열된 취성 재료가 냉각 개시되기까지의 시간, 및/또는, 열확산에 의한 온도 전도가 취성 재료의 이면에 이르기까지의 시간을 조정 설정할 수 있다.In this case, the distance between the position of the first laser beam irradiation area and the cooling position may be set based on at least one of the cutting speed and the thickness of the brittle material. According to this configuration, it is possible to adjust the time until the heated brittle material in the first laser beam irradiation area is cooled and / or the temperature conduction by thermal diffusion reaches the back surface of the brittle material.

또한, 본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치에 있어서, 상기 제1 레이저 빔 조사 영역의 형상이 대략 원형이어도 된다. 이 구성에 의하면, 제1 빔 조사부로부터 조사된 레이저 광을 그대로 또는 빔 직경을 바꾸는것만으로 사용할 수 있다.In the brittle material splitting apparatus according to the present invention, the shape of the first laser beam irradiation region may be substantially circular. According to this configuration, the laser beam irradiated from the first beam irradiating portion can be used as it is or simply by changing the beam diameter.

또한, 본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치에 있어서, 상기 제1 레이저 빔 조사 영역의 형상이 대략 원형인 중앙부를 소정의 폭으로 분단한 형상이어도 된다. 이 구성에 의하면, 할단면의 직선성을 향상시킬 수 있다.In the brittle material splitting apparatus according to the present invention, the central portion of the first laser beam irradiated region may have a substantially circular shape and may have a predetermined width. According to this configuration, it is possible to improve the linearity of the end face.

이 경우, 상기 제1 레이저 빔 조사 영역을 형성하는 제1 레이저 빔은, 상기 제1 빔 조사부로부터의 레이저 광의 광로의 중앙부에 소정의 폭의 차폐물을 배치하여 생성되어도 된다. 이 구성에 의하면, 매우 간단한 방법으로 제1의 레이저 빔의 조사 영역 형상을 대략 원형인 중앙부를 소정의 폭으로 분단한 형상으로 할 수 있다.In this case, the first laser beam forming the first laser beam irradiation area may be generated by disposing a shield of a predetermined width at the center of the optical path of the laser beam from the first beam irradiation part. According to this configuration, the irradiation area shape of the first laser beam can be formed into a shape in which a substantially circular central portion is divided by a predetermined width in a very simple manner.

또한, 본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치에 있어서, 상기 제2 레이저 빔 조사 영역을 형성하는 제2 레이저 빔은, 상기 제2 빔 조사부의 레이저 광원으로부터의 레이저 광을 회절 광학 소자 또는 평볼록 실린드리컬 렌즈에 통과시켜서 정형하여 생성되어도 된다. 이 구성에 의하면, 매우 간단한 방법으로 제2의 레이저 빔의 조사 위치 형상을 비원형으로 할 수 있다.Further, in the brittle material splitting apparatus according to the present invention, the second laser beam forming the second laser beam irradiation region may be formed by a laser beam from the laser beam source of the second beam irradiation portion to a diffractive optical element, It may be formed by passing through a lens and shaping it. According to this configuration, the irradiated position shape of the second laser beam can be made non-circular in a very simple manner.

또한, 본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치에 있어서, 취성 재료의 할단 예정선의 단부에 초기 균열을 형성하는 초기 균열 형성 수단을 더 구비하고, 상기 제1 빔 조사부 및 제2 빔 조사부를 상기 초기 균열의 위치로부터 상기 할단 예정선을 따라 이동시켜도 된다. 이 구성에 의하면, 취성 재료의 할단을 행하기 위한 균열 확대의 출발을 저역치로 행할 수 있다.Further, in the brittle material separating apparatus according to the present invention, it is preferable that the brittle material separating apparatus further comprises an initial crack forming means for forming an initial crack at an end of the line to be demolded of the brittle material, and the first beam irradiating portion and the second beam irradiating portion are, To be moved along the predetermined scheduled breaking line. According to this structure, it is possible to start the expansion of cracks for demolishing the brittle material at a low frequency.

또한, 본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치에 있어서, 상기 레이저 빔 조사 수단은, 상기 제1 빔 조사부에 50% 이상의 레이저 파워를 분배하고, 상기 제2 빔 조사부에 50% 미만의 레이저 파워를 분배하는, 빔 스플리터를 포함해도 된다. 이 구성에 의하면, 1대의 레이저 빔 장치로 충분하여, 비용을 저감할 수 있다.In the brittle material splitting apparatus according to the present invention, the laser beam irradiating means may be configured to distribute 50% or more of the laser power to the first beam irradiating portion and to distribute less than 50% A beam splitter may be included. According to this configuration, only one laser beam device is sufficient, and the cost can be reduced.

본 발명에 관련된 취성 재료의 할단 방법은, 취성 재료의 할단 예정선을 따라 가열하고, 상기 취성 재료와 상기 가열하는 위치를 상기 할단 예정선을 따라 상대적으로 이동시켜서 상기 취성 재료를 할단하는 취성 재료의 할단 방법으로서, 상기 할단 예정선 상의 취성 재료 단부에 초기 균열을 형성하고, 상기 초기 균열을 시점으로 하여 상기 취성 재료의 가열을 제1의 레이저 빔 및 제2의 레이저 빔으로 행하고, 상기 제1의 레이저 빔은 상기 제2의 레이저 빔에 대하여 상기 할단 예정선을 따르는 이동 방향의 전방에 위치하는 빔이며, 상기 제2의 레이저 빔은 상기 할단 예정선을 따르는 가늘고 긴 형상의 빔이며, 상기 제2의 레이저 빔의 후단으로부터 소정위치만큼 떨어진 위치를 국소적으로 냉각하는 것을 특징으로 한다.A breaking method of a brittle material according to the present invention is a brittle material breaking method comprising heating a brittle material along a scheduled breaking line and relatively moving the brittle material and the heating position along the predetermined breaking line to remove the brittle material A first crack is formed on the brittle material end on the scheduled breaking line and heating of the brittle material is performed using the first laser beam and the second laser beam with the initial crack as a starting point, Wherein the laser beam is a beam positioned in front of a moving direction along the predetermined planned breaking line with respect to the second laser beam and the second laser beam is an elongated beam along the predetermined breaking line, And locally cooling a position away from the rear end of the laser beam by a predetermined position.

본 발명에 있어서의 제1 및 제2 레이저 빔에는, 예를 들면, 일반적으로 표면 레이저 스크라이브에 사용되는 CO₂ 레이저를 사용할 수 있다. 제2 레이저 빔에 의한 취성 재료의 할단 시에 제1 레이저 빔에 의해 할단 예정 위치의 전방을 가열함으로써 제2 레이저 빔에 의한 열 에너지가 취성 재료의 두께 방향으로 효율적으로 열 전도하고, 그 후 소정 위치를 냉각함으로써 냉각 위치 직하에서 취성 재료의 이면에까지 달하는 균열이 발생한다. 따라서, 제1 빔 조사부, 제2 빔 조사부 및 냉각 수단을 취성 재료의 할단 예정 위치를 따라 상대적으로 이동시킴으로써, 제1 및 제2 레이저 빔에 의한 가열, 그에 연속되는 냉각에 의해 취성 재료를 할단 예정 위치를 따라 풀 바디 할단시킬 수 있다.As the first and second laser beams in the present invention, for example, CO ₂ lasers generally used for surface laser scribing can be used. Thermal energy generated by the second laser beam is efficiently conducted in the direction of the thickness of the brittle material by heating the front of the destined end position by the first laser beam at the time of breaking the brittle material by the second laser beam, By cooling the position, cracks reaching the back of the brittle material immediately under the cooling position occur. Therefore, by moving the first beam irradiating portion, the second beam irradiating portion and the cooling means relatively along the planned destruction position of the brittle material, the brittle material is to be removed by the heating by the first and second laser beams and the subsequent cooling Depending on the location, full body can be removed.

이와 같이 하여 본 발명에 의하면, 레이저에 의한 열응력 할단이 가지는 고품질을 실현하면서, 취성 재료의 풀 바디 할단 속도를 종래 기술에 비교하여 대폭 증가시킬 수 있다. 또한, 레이저에 의한 열 응력만으로 취성 재료를 가공 길이의 거의 전체 길이에 걸쳐 분리시킬 수 있으므로, 브레이크 공정에 따른 컬리트 발생을 대폭 억제할 수 있다. 또한, 할단면이 할단 예정선에 대하여 만곡하지 않고 곧은 직선상으로 할단시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the full-body removal speed of the brittle material can be greatly increased as compared with the prior art, while realizing high quality of the thermal stress relieved by the laser. In addition, since the brittle material can be separated over almost the entire length of the processing length only by the thermal stress by the laser, the occurrence of the collet due to the breaking process can be greatly suppressed. Also, the cutting edge can be cut straight into a straight line without being bent with respect to the line to be cut.

도 1은 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 원리를 설명하기 위한 레이저 빔의 위치 관계 및 온도 특성을 나타내는 개념도로, (a)는 제1의 레이저 빔의 조사 위치, 제2의 레이저 빔의 조사 위치 및 냉각 위치의 상호 위치 관계를 나타내는 개념적 평면도, (b)는 도 1(a)에 있어서의 제1의 레이저 빔 및 제2의 레이저 빔에 의한 가열을 유리 기판 표면에 있어서 중첩했을 때의 온도 프로파일을 나타내는 도면, (c)는 도 1(a)에 있어서의 제1의 레이저 빔 및 제2의 레이저 빔의 위치 어긋남에 의한 현상을 설명하는 개념적 평면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 원리를 설명하기 위한 주요부의 개념적 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 실시예 1에 있어서의 할단 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 원리를 상세하게 설명하기 위한 주요부의 단면 개념도로, (a)는 횡단면 개념도, (b)는 도 4(a)의 A―A’선 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법에 의해 할단된 유리 기판의 할단면을 설명하는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 실시예 2에 있어서의 할단 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 실시예 2에 있어서의 레이저 빔의 위치 관계 및 온도 특성을 나타내는 개념도로, (a)는 제1의 레이저 빔의 조사 위치, 제2의 레이저 빔의 조사 위치 및 냉각 위치의 상호 위치 관계를 나타내는 개념적 평면도, (b)는 도 7(a)에 있어서의 제1의 레이저 빔 및 제2의 레이저 빔에 의한 가열을 유리 기판 표면에 있어서 중첩했을 때의 온도 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 실시예에 있어서의, 두께 0.7㎜의 논 알칼리 유리의 편면에 초기 열량을 가한 경우에, 유리 내부의 온도 변화의 모습을 경시적으로 플롯한 온도 분포 그래프이다.
도 9는 레이저 할단 방법의 열응력 발생 원리를 설명하기 위한, 원점에 중심을 둔 가우시안 분포의 온도 상승이 있는 경우에 있어서의 반경방향 응력성분(σ_x)과 접선방향 응력성분(σ_y)의 변화를 나타내는 특성도이다.
도 10은 종래의 유리의 레이저 할단 방법을 설명하는 개념적 사시도로, (a)는 표면 스크라이브, (b)는 풀 컷인 경우의 모식도이다.
도 11은 종래의 유리의 레이저 할단 방법에 있어서의 사이즈 효과를 설명하는 개념적 사시도로, (a)는 유리판의 양측의 할단폭이 큰 경우, (b)는 유리판의 편측의 할단폭이 작은 경우를 나타내는 도면이다.
도 12는 두께 0.7mmt의 논 알칼리 유리를 사용한, 풀 바디 할단의 가공 실험 결과를 나타내는 도면이다.Fig. 1 is a conceptual diagram showing the positional relationship and temperature characteristic of a laser beam for explaining the principle of a breaking method of a brittle material according to the present invention, in which (a) is an irradiation position of a first laser beam, (B) is a conceptual plan view showing the mutual positional relationship between the irradiation position and the cooling position when the heating by the first laser beam and the second laser beam in Fig. 1 (a) (C) is a conceptual plan view illustrating the phenomenon caused by the positional deviation of the first laser beam and the second laser beam in Fig. 1 (a). Fig.
2 is a conceptual perspective view of essential parts for explaining the principle of the brittle material breaking method according to the present invention.
Fig. 3 is a conceptual diagram showing the configuration of a breaking device in the first embodiment of the breaking method of the brittle material according to the present invention. Fig.
FIG. 4 is a cross-sectional schematic view of a principal part for explaining in detail the principle of a breaking method of a brittle material according to the present invention, wherein FIG. 4A is a cross sectional view and FIG. 4B is a cross- .
Fig. 5 is a perspective view for explaining a cut end face of a glass substrate cut by a breaking method of a brittle material according to the present invention. Fig.
Fig. 6 is a conceptual diagram showing the configuration of the breaking device in the second embodiment of the brittle material breaking method according to the present invention. Fig.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing the positional relationship and temperature characteristic of the laser beam in the second embodiment of the breaking method of the brittle material according to the present invention, wherein (a) shows the irradiation position of the first laser beam, (B) is a conceptual plan view showing the mutual positional relationship between the irradiation position and the cooling position of the glass substrate when the heating by the first laser beam and the second laser beam in Fig. 7 (a) Fig.
8 is a graph showing the relationship between the temperature at which the state of the temperature change inside the glass is plotted with time when the initial heat quantity is added to one surface of the non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm in the embodiment of the brittle material breaking method according to the present invention, Distribution graph.
9 is a graph showing a relationship between a radial stress component ( _x ) and a tangential stress component ( _y ) in a case where there is a temperature rise of a Gaussian distribution centered at the origin, It is a characteristic diagram showing change.
10 is a conceptual perspective view explaining a conventional laser cutting method of glass, wherein (a) is a surface scribe, and (b) is a schematic view in the case of a full cut.
Fig. 11 is a conceptual perspective view explaining the size effect in the conventional laser cutting method of glass. Fig. 11 (a) shows a case where the cut width on both sides of the glass plate is large, Fig.
Fig. 12 is a view showing a result of a full-body finish test using a non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm.

이하, 도면과 함께 본 발명의 원리 및 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는 취성 재료로서 유리 기판을 예로 설명한다.Hereinafter, the principles and embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a glass substrate is taken as an example of a brittle material.

도 3은, 본 발명의 일실시 형태인 유리 기판 풀 컷 장치의 구성을 모식적으로 도시한 것이다. 유리 기판(11)은 가동식 테이블(32) 상에 재치되고, 가동식 테이블(32)은 X―Y 구동 장치에 의해 X―Y 평면에 있어서 이동한다. 도면에 있어서는, 유리의 이동 방향인 Y축 구동용의 서보 모터(33)와 샤프트축만이 나타나 있고, X축 구동계는 도시가 생략되어 있다.Fig. 3 schematically shows the structure of a glass substrate full-cutting apparatus according to an embodiment of the present invention. The glass substrate 11 is placed on the movable table 32 and the movable table 32 is moved in the X-Y plane by the X-Y driving device. In the figure, only the Y-axis driving servomotor 33 and the shaft shaft, which are the moving directions of the glass, are shown, and the X-axis driving system is not shown.

유리를 가열하기 위한 레이저 발진기는, 본 실시 형태에 있어서는 CO₂ 레이저(21)와 CO₂ 레이저(25)의 2대가 이용되고 있다. CO₂ 레이저(21)로부터 출사되는 레이저 빔(22)은, 반사경(23)에 의해 연직 하방으로 반사되고, 집광 렌즈(24)를 통해서 소정의 빔 직경이 되도록 정형된다. 또한, 집광 렌즈(24)를 통과한 빔은, 그대로 유리 기판(11)의 표면에 조사되는데, 경우에 따라서는, 빔 감쇠부로서의 빔 차폐물(35)(도 6 참조)을 빔 전송 경로 상에 배치함으로써 빔의 형상을 부분적으로 변형시키는 것도 행해진다. 어쨌든, 레이저 빔(22)에 의해, 유리 기판(11) 상에 제1 레이저 빔에 의한 제1 빔 조사 영역이 형성된다. 유리 기판(11) 상에 있어서의 제1 빔 조사 영역이 어느 위치에 형성되는지는, 반사경(23)의 반사 각도를 움직여 위치 조정된다. 도 3에 있어서는, 반사경(23)의 반사 각도가 90°가까이 설정되어 있는데, 동 각도를 약 80°부터 110°까지 움직여, 동시에 집광 렌즈(24)의 위치를 얼라이먼트함으로써 제1 빔 조사 영역의 위치 조정이 행해진다. 혹은, 반사경(23)과 집광 렌즈(24)의 상대 위치를 고정하는 1개의 유닛을 조합하고, 그 유닛을 레이저 빔(22)의 광축 방향을 따라 수평으로 이동함에 의해서도 제1 빔 조사 영역의 위치 조정이 가능해진다.In the present embodiment, two laser oscillators for heating glass are used, namely a CO ₂ laser 21 and a CO ₂ laser 25. The laser beam 22 emitted from the CO ₂ laser 21 is reflected vertically downward by the reflecting mirror 23 and is shaped to have a predetermined beam diameter through the condenser lens 24. The beam passing through the condenser lens 24 is irradiated directly onto the surface of the glass substrate 11. In some cases, the beam shield 35 (see Fig. 6) as the beam attenuator is placed on the beam transmission path So that the shape of the beam is partially deformed. In any case, the first beam irradiation area by the first laser beam is formed on the glass substrate 11 by the laser beam 22. The position at which the first beam irradiation area on the glass substrate 11 is formed is adjusted by moving the reflection angle of the reflecting mirror 23. 3, the reflecting angle of the reflecting mirror 23 is set to be close to 90 degrees. By moving the same angle from about 80 to 110 degrees and aligning the position of the condenser lens 24 at the same time, the position of the first beam irradiation area Adjustment is performed. Alternatively, by combining one unit for fixing the relative position of the reflecting mirror 23 and the condenser lens 24 and moving the unit horizontally along the optical axis direction of the laser beam 22, the position of the first beam irradiation area Adjustment becomes possible.

CO₂ 레이저(25)로부터 출사되는 레이저 빔(26)은, 빔 익스팬더(expander)(27)를 경유하여, 반사경(28)에 의해 연직 하방으로 반사된다. 빔 직경 φ4㎜의 레이저 빔(26)이, 빔 익스팬더(27)를 통과함으로써, 빔 직경이 약 4배로 확대되어, φ16㎜의 빔으로 된다. 확대된 빔은, 회절 광학 소자(29)를 통과함으로써, 가늘고 긴 빔으로 정형되고, 유리 기판(11) 상에서 제2의 레이저 빔에 의한 제2 빔 조사 영역을 형성한다.The laser beam 26 emitted from the CO ₂ laser 25 is reflected vertically downward by the reflector 28 via the beam expander 27. The beam diameter of the laser beam 26 having a beam diameter of 4 mm passes through the beam expander 27 and the beam diameter is enlarged by about 4 times to form a beam of 16 mm. The enlarged beam passes through the diffractive optical element 29 to be shaped into an elongated beam and forms a second beam irradiation area on the glass substrate 11 by the second laser beam.

제2의 레이저 빔에 의한 제2 빔 조사 영역의 후방에는, 냉각 장치(30)가 설치된다. 냉각 장치(30)로는, 2통관식의 냉각 노즐을 사용하고, 내측 원통관으로부터 물을, 외측 원통관으로부터 공기를 분사시킨다. 물과 공기의 혼합 매체가 유리를 향해서 분사됨으로써, 유리 기판(11) 상에 냉각점이 형성된다. 제1의 레이저 빔의 전방에는, 초기 균열 형성 장치(31)가 설치된다. 초기 균열 형성 장치(31)는, 하단부에 다이아몬드 컷터를 구비하고, 그 다이아몬드 컷터를 상하로 움직이는 승강 기구를 가지고 있다. 승강 기구와 Y축 구동용의 서보 모터(33)의 연동에 의해, 유리 기판(11)의 단부에 초기 균열을 형성할 수 있다.A cooling device 30 is provided behind the second beam irradiation area by the second laser beam. As the cooling device 30, a two-pipe type cooling nozzle is used, and water is injected from the inner cylindrical pipe and air is injected from the outer cylindrical pipe. A mixed medium of water and air is injected toward the glass, so that a cooling point is formed on the glass substrate 11. In front of the first laser beam, an initial crack forming device 31 is provided. The initial crack forming device 31 has a diamond cutter at a lower end portion and has a lifting mechanism for moving the diamond cutter up and down. An initial crack can be formed at the end portion of the glass substrate 11 by interlocking the elevating mechanism and the Y-axis driving servomotor 33. [

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 2대의 CO₂ 레이저를 사용하고 있는데, 1대의 CO₂ 레이저만을 사용하여, 빔 전송 경로 상에 빔 스플리터를 배치하고, 2경로로 나뉘는 빔 전송을 행해도 된다. 이 경우에, 빔 스플리터에 의한 에너지의 분배율은, 전방을 조사하는 제1의 레이저 빔측에 50% 이상의 에너지를 분배하고, 후방을 조사하는 제2의 레이저 빔측에는 50% 미만의 에너지가 분배되도록 한 쪽이 바람직하다.Further, in the present embodiment, two CO ₂ lasers are used, but a beam splitter may be disposed on the beam transmission path using only one CO ₂ laser, and beam transmission may be performed by dividing into two paths. In this case, a distribution ratio of energy by the beam splitter is such that an energy of 50% or more is distributed to the first laser beam side irradiating forward and an energy of less than 50% is distributed to the second laser beam side irradiating the rear side Is preferable.

도 1(a)는 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 원리를 설명하기 위한 유리 기판 표면에 있어서의 제1의 레이저 빔의 조사 위치, 제2의 레이저 빔의 조사 위치 및 냉각 위치의 상호 위치 관계를 나타내는 개념적 평면도, 도 1(b)는 도 1(a)에 있어서의 제1의 레이저 빔 및 제2의 레이저 빔에 의한 가열을 유리 기판 표면에 있어서 중첩했을 때의 온도 프로파일을 나타내는 도면, 도 1(c)는 도 1(a)에 있어서의 제1의 레이저 빔 및 제2의 레이저 빔의 위치 어긋남에 의한 현상을 설명하는 개념적 평면도이다. 도 2는 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 원리를 설명하기 위한 주요부의 개념적 사시도이다.Fig. 1 (a) is a view showing the principle of the breaking method of the brittle material according to the present invention, showing the mutual position FIG. 1B is a view showing a temperature profile when the heating by the first laser beam and the second laser beam in FIG. 1A is superimposed on the glass substrate surface, FIG. Fig. 1 (c) is a conceptual plan view for explaining a phenomenon caused by positional deviation of the first laser beam and the second laser beam in Fig. 1 (a). 2 is a conceptual perspective view of essential parts for explaining the principle of the brittle material breaking method according to the present invention.

본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 기본 원리는, 도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)을 따라, 할단의 전방으로부터 제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉각점(또는 냉각 위치)(15)을 순서대로 배치하는 것이다.The basic principle of the breaking method of the brittle material according to the present invention is as follows. As shown in Fig. 1 (a), along the scheduled breaking line 12 of the glass substrate 11, 13, the second beam irradiation region 14, and the cooling point (or the cooling position) 15 in this order.

도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 빔 조사 영역(13)은 CO₂ 레이저(21)로부터의 레이저 빔(22)을 반사경(23)에서 소정 방향으로 반사시키고, 집광 렌즈(24)를 통하여 소정의 빔 직경으로 조정하여 생성하고, 그 단면 형상은 원형 또는 타원형이며, 본 명세서 및 특허청구의 범위를 통해서 이들을 대략 원형으로 총칭한다. 제1 빔 조사 영역(13)은 유리 기판(11)에 국소적으로 가열만이 발생하고, 용융이나 크랙이 발생하지 않을 정도의 강도의 레이저 빔이다.3, the first beam irradiation region 13 reflects the laser beam 22 from the CO ₂ laser 21 in a predetermined direction at the reflecting mirror 23, And the cross-sectional shape thereof is circular or elliptical, and they are generically referred to as roughly circular throughout the present specification and claims. The first beam irradiation region 13 is a laser beam having a strength such that only heating locally occurs on the glass substrate 11 and no melting or crack occurs.

제2 빔 조사 영역(14)은 제1 빔 조사 영역(13)의 후방에 위치하고, 그 단면 형상은 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)을 따르는 방향으로 가늘고 긴 형상으로 정형된다. 즉, 제2 빔 조사 영역(14)은 도 1(a)에 도시하는 바와 같이 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)을 따르는 방향의 길이(a)가 그 직각 방향인 폭방향의 길이(b)보다도 긴 비원형의 빔이다. 가늘고 긴 비원형의 빔에 있어서의 할단 예정선(12)을 따르는 길이 방향의 길이(a)의 폭방향의 길이(b)에 대한 비(a/b)는 26∼30정도인 것이 바람직하다.The second beam irradiation region 14 is located behind the first beam irradiation region 13 and its sectional shape is shaped into an elongated shape in the direction along the scheduled destruction line 12 of the glass substrate 11. [ That is, as shown in Fig. 1A, the second beam irradiation region 14 has a length (a) in the direction along the planned destruction line 12 of the glass substrate 11, a length in the width direction is a non-circular beam longer than (b). It is preferable that the ratio a / b to the length b in the width direction of the length a in the length direction along the scheduled destruction line 12 in the elongated non-circular beam is about 26 to 30.

이러한 가늘고 긴 비원형의 빔은, CO₂ 레이저(25)로부터의 레이저 빔(26)을 빔 익스펜더(27)로 소정 배율의 직경으로 확대하고, 반사경(28)에서 소정 방향으로 반사시킨 후, 회절 광학 소자 또는 평볼록 실린드리컬 렌즈와 같은 빔 정형 수단(29)에 통과시켜 정형함으로써 생성된다. 제2 빔 조사 영역(14)도 유리 기판(11)에 국소적으로 가열만이 발생하고, 용융이나 크랙이 발생하지 않을 정도의 강도의 레이저 빔이다.The laser beam 26 from the CO ₂ laser 25 is enlarged to a predetermined magnification diameter by the beam expander 27 and reflected by the reflecting mirror 28 in a predetermined direction, Through a beam shaping means 29 such as an optical element or a flat convex cylindrical lens. The second beam irradiation region 14 is also a laser beam having a strength such that only heating locally occurs on the glass substrate 11, and melting and cracking do not occur.

다음에 동작을 설명한다. 도 2에 있어서, 우선, 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)의 단부에 초기 균열 형성 장치(31)에 의해 초기 균열(16)을 형성한다. 이 초기 균열(16)이 유리 기판(11)의 할단의 출발 위치이다. 다음에, 테이블(32) 상에 재치된 유리 기판(11)을 Y축 구동용의 서보 모터(33)에 의해 Y방향으로 이동시키고, 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)의 출발 위치에 상당하는 초기 균열(16)의 방향으로부터 유리의 가열을 개시한다. 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉각점(15)의 열 방향은 일직선 상에 나란히 배치되어 있으므로, 할단 예정선(12)의 방향에 일치하여 이동 가능하게 되어 있다. 이 때, 도 1(c)와 같이, 조정 부족에 의해, 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)에 대하여 제1 빔 조사 영역(13)의 중심 위치와 제2 빔 조사 영역(14)의 중심 위치가 미소값Δd만큼 어긋나 있으면, 분할된 유리 단면의 면 품질이 열화하므로, 제1 빔 조사 영역(13)의 중심 위치와 제2 빔 조사 영역(14)의 중심 위치가 할단 예정선(12)에 대하여 어긋나지 않도록 정확하게 위치 조정되는 것이 필요하다.Next, the operation will be described. 2, an initial crack 16 is first formed at an end of the planned breaking line 12 of the glass substrate 11 by the initial crack forming apparatus 31. In this case, This initial crack 16 is the starting position of the cut edge of the glass substrate 11. [ Next, the glass substrate 11 placed on the table 32 is moved in the Y direction by the Y-axis driving servomotor 33 and the starting position of the scheduled cutting line 12 of the glass substrate 11 The heating of the glass starts from the direction of the initial crack 16 corresponding to the initial crack 16. The column direction of the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14 and the cooling point 15 are arranged side by side on a straight line, as shown in Fig. 1 (a) 12 in the direction indicated by the arrow. At this time, as shown in Fig. 1 (c), the center position of the first beam irradiation region 13 and the center position of the second beam irradiation region 14 with respect to the scheduled breaking line 12 of the glass substrate 11, The center position of the first beam irradiated region 13 and the center position of the second beam irradiated region 14 are shifted from the planned cut line ( 12 so as not to be displaced relative to each other.

다음에, 유리 기판(11)에 형성된 초기 균열(16)의 위치와 제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉각점(15)의 열 방향이 일치한 상태로부터 제1의 레이저 빔 및 제2의 레이저 빔을 조사시키면서 냉각 장치(30)로부터 냉매를 분사시켜, 테이블(32) 상에 재치된 유리 기판(11)을 서보 모터(33)에 의해 Y방향으로 이동시키면, 테이블(32) 상에 재치된 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)을 따라 제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉매에 의한 냉각점(15)의 열이 상대적으로 이동하여 할단 작용이 개시된다.Next, from the state in which the position of the initial crack 16 formed on the glass substrate 11 coincides with the column direction of the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14 and the cooling point 15, The glass substrate 11 placed on the table 32 is moved in the Y direction by the servo motor 33 by spraying the coolant from the cooling device 30 while irradiating the laser beam 1 and the second laser beam The first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14 and the cooling point 15 by the refrigerant along the scheduled breaking line 12 of the glass substrate 11 placed on the table 32 The heat is relatively moved to initiate the decontamination operation.

본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 기본 원리는, 도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)을 따라, 할단의 전방으로부터 제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉각점(15)을 순서대로 배치하는 것이다. 제1 빔 조사 영역(13)은 유리 기판(11)의 할단의 최전부를 예열하고, 그 위치를 후속하는 제2 빔 조사 영역(14)에 의해 가열하여 할단 개시 직전의 상태로 한다. 도 1(b)는 이 때의 유리 기판(11) 표면에 있어서의 온도 프로파일이다. 즉, 제1 빔 조사 영역(13)에 의한 온도 프로파일(131)에 제2 빔 조사 영역(14)에 의한 온도 프로파일(141)이 중첩하고, 유리 기판(11)의 표면에 있어서의 제2 빔 조사 영역(14)이 조사된 위치가 할단 개시 직전의 고온으로 가열된다. 이 가열에 의한 열은 유리 기판(11)의 두께 방향으로 열전도한다.The basic principle of the breaking method of the brittle material according to the present invention is as follows. As shown in Fig. 1 (a), along the scheduled breaking line 12 of the glass substrate 11, 13, the second beam irradiation region 14, and the cooling point 15 in this order. The first beam irradiation area 13 preheats the front end of the glass substrate 11 and the position is heated by the subsequent second beam irradiation area 14 to be in a state just before the start of the demolition. Fig. 1 (b) is a temperature profile on the surface of the glass substrate 11 at this time. That is, the temperature profile 141 of the first beam irradiation region 13 overlaps the temperature profile 141 of the second beam irradiation region 14, The irradiated position of the irradiation area 14 is heated to a high temperature immediately before the start of demolition. The heat by this heating conducts heat in the thickness direction of the glass substrate 11.

대략 원형의 제1 빔 조사 영역(13)에서 예열되고, 가늘고 긴 제2 빔 조사 영역(14)에서 가열된 상태의 유리 기판(11)에 냉각 장치(30)로부터 냉매가 분사되면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 냉각점 직하에서 초기 균열(16)로부터 확대된 균열이 유리 기판(11)의 깊이 방향으로 진행하고, 그 균열이 유리 기판(11)과 제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉각점(15)의 열의 Y방향으로의 상대 이동에 따라서 또한 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)을 따라 진행된다. 이 결과, 유리 기판(11)의 전체 판 두께에 걸쳐서 할단면(17)이 발생한다.When the coolant is injected from the cooling device 30 onto the glass substrate 11 heated in the second beam irradiation region 14 which is preheated in the substantially circular first beam irradiation region 13 and is thin and long, As shown in the drawing, the crack extending from the initial crack 16 immediately below the cooling point advances in the depth direction of the glass substrate 11, and the crack propagates in the depth direction of the glass substrate 11 and the first beam irradiation region 13, Along the planned movement line 12 of the glass substrate 11 in accordance with the relative movement in the Y direction of the rows of the two-beam irradiation region 14 and the cooling point 15. [ As a result, a cutting edge 17 is generated over the entire thickness of the glass substrate 11.

이 모습을 도 4에 의해 더욱 상세하게 설명한다. 도 4는 도 2에 있어서의 본 발명에 의한 취성 재료의 할단 방법의 원리를 상세하게 설명하기 위한 주요부의 단면 개념도로, (a)는 횡단면 개념도, (b)는 도 4(a)의 A―A’선 단면도이다.This will be described in more detail with reference to FIG. 4A is a cross-sectional conceptual view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 4A. FIG. 4A is a cross-sectional view of the brittle material removing method according to the present invention, A 'in Fig.

제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉각점(15)의 열(列)을 유리 기판(11)에 대하여 Y방향으로 주사시키면, 유리 기판(11)은 우선 제1 빔 조사 영역(13)에서 가열되고, 그 가열에 의한 열은 Y방향으로의 주사에 따라서 유리 기판(11)의 이면 방향으로 열전도하여 유리 기판(11) 내에 가열 영역(130)이 형성된다. 다음에, 유리 기판(11)은 제2 빔 조사 영역(14)에서 가열되고, 그 가열에 의한 열은 Y방향으로의 주사에 따라서 유리 기판(11)의 이면 방향으로 열전도하여 유리 기판(11) 내에 가열 영역(140)이 형성된다. 제2 빔 조사 영역(14)의 후부에 있어서의 냉각점(15)에 의한 냉각은 마찬가지로 유리 기판(11)의 Y방향으로의 주사에 따라서 유리 기판(11)의 이면 방향으로 열전도하여 유리 기판(11) 내에 냉각 영역(150)이 형성된다.When the columns of the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14 and the cooling point 15 are scanned in the Y direction with respect to the glass substrate 11, The heating region 130 is formed in the glass substrate 11 by heat conduction in the direction of the back surface of the glass substrate 11 in accordance with the scanning in the Y direction. Next, the glass substrate 11 is heated in the second beam irradiation region 14, and the heat generated by the heating is thermally conducted to the back surface of the glass substrate 11 in accordance with the scanning in the Y direction, The heating region 140 is formed. The cooling by the cooling point 15 at the rear portion of the second beam irradiation region 14 is similarly conducted by the glass substrate 11 in the Y direction to conduct thermal conduction in the back direction of the glass substrate 11, The cooling region 150 is formed.

이 결과, 냉각점(15)의 직하(直下)에 있어서의 유리 기판(11)의 열 분포는 도 4(b)와 같이 되고, 유리 기판(11)은 제1 빔 조사 영역(13)에 의해 이면 부근까지 가열되어 있는 가열 영역(130)과 그에 연속되는 제2 빔 조사 영역(14)에 의해 가열되어 있는 가열 영역(140)에 대하여 냉각점(15)에 의한 냉각이 작용하고, 냉각점 직하에서 균열이 유리 기판(11)의 깊이 방향으로 진행하고, 유리 기판(11)의 이면에까지 도달하여 전체 판두께 방향에 걸쳐서 할단된다. 이 현상이 유리 기판(11)의 Y방향으로의 주사에 따라서 유리 기판(11)의 할단 예정선(12)을 따라 진행되고, 할단 예정선(12)을 따라 유리 기판(11)의 이면에까지 도달한 할단이 진행된다.As a result, the heat distribution of the glass substrate 11 immediately below (below) the cooling point 15 is as shown in Fig. 4 (b), and the glass substrate 11 is irradiated by the first beam irradiation region 13 The cooling by the cooling point 15 acts on the heating region 130 heated to the vicinity of the back surface and the heating region 140 heated by the second beam irradiation region 14 continuous thereto, The cracks proceed in the depth direction of the glass substrate 11, reach the back surface of the glass substrate 11, and are cut across the entire thickness direction. This phenomenon progresses along the planned breaking line 12 of the glass substrate 11 in accordance with the scanning of the glass substrate 11 in the Y direction and reaches the back surface of the glass substrate 11 along the predetermined breaking line 12 There will be one halt.

도 8은, 유리의 두께 방향에 대한 온도 분포를 나타낸 그래프이다. 전술의 도 4(a)를 이용한 설명에 있어서는, 유리의 두께 방향으로의 열 전파의 모습에 대해서, 유리의 표면으로부터 이면을 향하고, 열이 일차 함수적으로 일정한 속도로 단순하게 전파하는 것으로 설명했다. 그러나, 유리 내부의 열의 전파는, 실제로는, 열 확산 방정식에 의거하여 계산되어야 하므로, 동 방정식을 논 알칼리 유리에 적용하여 계산한 결과를 하나 예시한다.8 is a graph showing the temperature distribution in the thickness direction of the glass. In the above description using Fig. 4 (a), it has been described that the shape of the heat propagation in the thickness direction of the glass is simply propagated at a constant linear velocity from the surface of the glass toward the backside . However, since the propagation of heat inside the glass is actually calculated based on the heat diffusion equation, one calculation result is shown by applying the equation to the alkali glass.

도 8의 그래프는, 두께 0.7㎜이고, 무한대의 크기의 논 알칼리 유리의 편면에 20J/㎠의 균일한 열 분포를 가한것으로 상정한 경우에, 두께 방향의 온도 분포가 어떻게 변화되는지를 계산하고, 그 결과를 그래프로 한 것이다. 그래프의 가로축은 열 전파의 깊이, 즉 유리의 두께(㎜)를 나타내고, 세로축은 온도 상승, 즉 유리가 초기 상태로부터 어느 만큼 온도가 상승하는지를 나타내고 있다. 그래프 내에 복수의 곡선이 기재되어 있는 것은, 초기 가열된 후의 경과 시간을 파라미터로서 상태 변화시켜, 복수의 그래프를 겹쳐서 표시하고 있기 때문이다.The graph of Fig. 8 shows how the temperature distribution in the thickness direction changes when it is assumed that the thickness is 0.7 mm and a uniform heat distribution of 20 J / cm < 2 > is applied to one surface of the non-alkali glass of infinite size, The result is a graph. The abscissa of the graph represents the depth of heat propagation, that is, the thickness (mm) of the glass, and the ordinate represents the temperature rise, that is, how much the temperature rises from the initial state of the glass. The reason why a plurality of curves are described in the graph is that the elapsed time after the initial heating is changed as a parameter to display a plurality of graphs in a superimposed manner.

유리의 편면에 20J/㎠의 열량을 초기적으로 가하는것만으로, 가열된 유리면은 순간적으로 400℃를 넘는데, 그 후 급격하게 유리의 표면 온도는 저하한다. 가열면측이 온도 저하함과 동시에, 가열이 없는 이면측에는 표면으로부터의 열이 전해지므로 온도 상승이 일어나, 100℃를 조금 넘는 정도로 된다. 경과 시간의 파라미터는, 1.0초까지의 시간 중에서 10개를 샘플링하여 계산되어 있고, 경과 시간이 짧은 쪽부터, T1＝30msec, T2＝40msec, T3＝50msec, T4＝75msec, T5＝100msec, T6＝200msec, T7＝300msec, T8＝400msec, T9＝700msec, T10＝1000msec이다. 이 그래프로부터 알 수 있는 것은, T1 즉 30msec 후에는, 두께 0.7㎜의 유리의 표면과 이면에서 400℃의 큰 온도차가 있지만, T6 즉 200msec후에는 온도차 50℃ 정도로 완화되는 것이다. 또한, T7 즉 300msec 후에는 온도차 30℃약으로 되고, 표면과 이면은 대강 같은 온도로 되어 있다고 할 수 있다.Just by initially applying a heat quantity of 20 J / cm 2 to one side of the glass, the heated glass surface instantaneously exceeds 400 ° C, after which the surface temperature of the glass rapidly drops. The temperature on the heating surface side is lowered and the heat from the surface is transmitted to the back surface without heating, so that the temperature rises and reaches a level of just over 100 ° C. T1 = 30 msec, T2 = 40 msec, T3 = 50 msec, T4 = 75 msec, T5 = 100 msec, T6 = 100 msec, and T6 = 100 msec from the shorter elapsed time. 200 msec, T7 = 300 msec, T8 = 400 msec, T9 = 700 msec, and T10 = 1000 msec. From this graph, there is a large temperature difference of 400 占 폚 between the surface and the back surface of the glass having a thickness of 0.7 mm after T1, that is, after 30 msec. In addition, after T7, that is, after 300 msec, the temperature difference is about 30 DEG C, and the surface and the back surface are roughly the same temperature.

CO₂ 레이저를 이용한 본 실시 형태에 있어서는, 진행 방향의 전방에 조사되는 제1의 레이저 빔에 의해 공급되는 열 에너지가 유리의 이면까지 전파함으로써, 풀 바디 할단을 하기 위한 에너지원으로서 활용되는 것에 특징이 있다. 그러한 풀 바디 할단이 행해지기 위해서는, 유리 표면에서 흡수된 열 에너지가, 어느정도 유리 내에서 균등하게 열 확산하는 것이 필요하다. 그러면, 할단 예정선을 따라, 냉각점과 제1의 레이저 빔의 조사 영역의 사이에, 어느 정도의 거리(L)를 설정할지가 하나의 중요 항목이 된다. 여기에서, 유리의 이동 속도를 V로 하고, 제1의 레이저 빔에 의해 조사된 유리 표면이 냉각점 아래까지 이동하는데 걸리는 이동 시간을 τ로 하면, L＝V·τ의 관계가 성립한다. 전술한 바와 같이, 유리의 표면과 이면의 온도가 대강 같아지는데는, 200부터 300msec의 시간이 필요하다. 즉, 유리의 이동 속도가 180mm/s이면, 200msec의 경과 시간에는 36㎜, 그리고 300msec의 경과 시간에는 54㎜의 거리를 이동한다. 따라서, 냉각점과 제1의 레이저 빔의 조사 영역의 사이의 거리(L)는, 적어도 36㎜, 바람직하게는 54㎜ 이상의 거리를 설정할 필요가 있다.In the present embodiment using the CO ₂ laser, the thermal energy supplied by the first laser beam irradiated forward in the advancing direction is propagated to the back surface of the glass, thereby being utilized as an energy source for pulling-out of the full body . In order to perform such a full-body stripping, it is necessary that the thermal energy absorbed from the glass surface is uniformly thermally diffused in the glass to some extent. Then, how much distance L is to be set between the cooling point and the irradiation area of the first laser beam along the scheduled-to-finish line becomes one important item. Here, assuming that the moving speed of the glass is V and the moving time taken for the glass surface irradiated by the first laser beam to move to below the cooling point is τ, the relationship of L = V · τ is established. As described above, it takes 200 to 300 msec for the temperatures of the glass surface and the back surface to be substantially equal to each other. That is, if the moving speed of the glass is 180 mm / s, the distance is 36 mm for the elapsed time of 200 msec and 54 mm for the elapsed time of 300 msec. Therefore, it is necessary to set a distance L between the cooling point and the irradiation area of the first laser beam at least 36 mm, preferably 54 mm or more.

이와 같이, 냉각점과 제1의 레이저 빔의 조사 영역의 사이에 어느 정도의 거리(L)를 설정하면 되는지는, 유리의 이동 속도나 유리의 두께에 의존하고 있다. 더욱 상세하게는, 유리 내부의 열확산 속도에 관계되는 물리 정수, 즉, 유리의 열전도율, 비열, 밀도에도 관계된다. 또한, 유리의 이면에 있어서의 경계 조건에도 관계된다. 즉, 유리의 이면이 금속 테이블에 밀착하는 수단으로 고정되어 있는지, 그렇지 않으면 공기 중에 뜨게 하는 수단으로 고정되어 있는지에도 영향을 받는다.How long the distance L is set between the cooling point and the irradiation area of the first laser beam depends on the moving speed of the glass and the thickness of the glass. More specifically, the present invention relates to physical constants related to the thermal diffusion rate inside the glass, that is, the thermal conductivity, specific heat, and density of the glass. It also relates to the boundary condition on the back surface of the glass. That is, whether or not the back surface of the glass is fixed by means of tightly adhering to the metal table or otherwise fixed in the air is also affected.

본 실시 형태에 있어서는, 냉각점 직하에서 초기 균열(16)로부터 확대된 균열은 본질적으로 유리 기판(11)의 깊이 방향으로 진행되므로, 유리 기판(11)의 연면 방향에 작용하는 인장 응력에 불균형이 생기지 않고, 할단면(17)이 할단 예정선(12)에 대하여 만곡하지 않는다. 또한, 레이저에 의한 열응력만으로 균열을 진행시켜서 형성되는 할단면(17)에는 마이크로 크랙 발생이 없고, 분단후의 유리 기판(11)의 기계 강도도 높다.In the present embodiment, since the cracks extended from the initial cracks 16 immediately below the cooling point proceed essentially in the depth direction of the glass substrate 11, unevenness in the tensile stress acting on the creeping direction of the glass substrate 11 And the dead end face 17 does not curve with respect to the scheduled breaking line 12. In addition, there is no occurrence of micro cracks on the cut surface 17 formed by progressing the crack only by the thermal stress by the laser, and the mechanical strength of the glass substrate 11 after the cutting is high.

초기 균열(16)과는 반대측의 할단 예정선(12) 상의 단부에 있어서는, 유리를 풀 바디 할단하는데 충분한 인장 응력이 상실되어 버리기 때문에, 풀 바디의 할단면이 반대측의 단부에 근접하면 할단(17)은 정지한다. 이 때, 도 5에 도시하는 바와 같이, 유리 기판(15)의 단부에 할단면(17)이 발생하지 않는 영역(18)이 남는다. 이 영역(18)에는 할단면(17)은 생기지 않지만, 표면에는 스크라이브 홈(19)이 형성된다. 따라서, 필요하면 간단한 브레이크 수단을 이용함으로써 유리를 완전히 분단할 수 있다. 이 경우, 유리 기판(11)은 가공 길이의 거의 전 길이에 걸쳐 이미 풀 바디 할단되어 있으므로, 브레이크 공정에 따른 컬리트 발생을 대폭 억제할 수 있다.The tensile stress sufficient to completely release the glass is lost at the end on the scheduled destruction line 12 opposite to the initial crack 16. When the end surface of the full body approaches the end on the opposite side, ) Stops. At this time, as shown in Fig. 5, a region 18 in which the cut surface 17 is not formed is left at the end portion of the glass substrate 15. In this area 18, no cut surface 17 is formed, but a scribe groove 19 is formed on the surface. Therefore, the glass can be completely divided by using a simple breaking means if necessary. In this case, since the glass substrate 11 is already full-bodied over almost the full length of the processing length, the generation of the collet due to the breaking process can be greatly suppressed.

실시예 1Example 1

도 3에 도시하는 유리 분단 장치에 있어서, 제1 빔 조사 영역(13)에서는, 출력 165W의 CO₂ 레이저(21)로부터의 레이저 빔(22)을 반사경(23)에서 연직 하방으로 반사시켜, 집광 렌즈(24)를 통해서 집광했다. 그 결과, 유리 기판(11) 상에는, 빔 직경 15㎜의 가우시안 분포에 가까운 원형 빔 조사 영역이 형성된다. 제2 빔 조사 영역(14)에서는, CO₂ 레이저(25)로부터 출력 98W, 빔 직경 4㎜의 레이저 빔(26)을 이용했다. 그 레이저 빔(26)은, 빔 익스팬더(27)를 경유함으로써, 빔 직경 16㎜로 확대되고, 다시 반사경(28)에 의해 연직 하방으로 전송된다. 빔 직경 16㎜의 레이저 빔이 회절 광학 소자(29)를 통과하면, 유리 기판(11) 상에 있어서, 길이(a)가 26㎜, 폭(b)이 1㎜인 가늘고 긴 빔이 형성된다.3, in the first beam irradiation region 13, the laser beam 22 from the CO ₂ laser 21 having the output of 165 W is reflected vertically downward by the reflecting mirror 23, And condensed through the lens 24. As a result, a circular beam irradiation area close to a Gaussian distribution with a beam diameter of 15 mm is formed on the glass substrate 11. In the second beam irradiation area 14, a laser beam 26 having an output of 98 W and a beam diameter of 4 mm was used from the CO ₂ laser 25. [ The laser beam 26 is expanded to a beam diameter of 16 mm by way of the beam expander 27, and is transmitted vertically downward by the reflecting mirror 28 again. When the laser beam having a beam diameter of 16 mm passes through the diffractive optical element 29, an elongated beam having a length a of 26 mm and a width b of 1 mm is formed on the glass substrate 11.

이와 같이, 제1 빔 조사 영역(13)에는 제1의 레이저 빔에 의해 165W가 부여되고, 제2 빔 조사 영역(14)에는 제2의 레이저 빔에 의해 98W가 부여된다. 즉, 유리 기판(11) 상에 있어서 빔 전송의 손실을 고려해도, 제1 빔 조사 영역(13)에 부여되는 열 에너지는 제2 빔 조사 영역(14)에 부여되는 열 에너지보다도 크게 설정된다.As described above, 165 W is applied to the first beam irradiation region 13 by the first laser beam, and 98 W is given to the second beam irradiation region 14 by the second laser beam. That is, even when considering the loss of beam transmission on the glass substrate 11, the thermal energy applied to the first beam irradiation region 13 is set to be larger than the thermal energy applied to the second beam irradiation region 14.

또한, 레이저 파워 밀도에 관해서, 제1 레이저 조사 영역(13)의 레이저 파워 밀도는 0.93W/㎟이며, 제2 레이저 조사 영역(13)의 레이저 파워 밀도는 3.77W/㎟이다. 즉, 제1 빔 조사 영역(13)의 레이저 파워 밀도는 제2 레이저 조사 영역(13)의 레이저 파워 밀도보다도 낮게 설정된다.With respect to the laser power density, the laser power density of the first laser irradiation area 13 is 0.93 W / mm 2 and the laser power density of the second laser irradiation area 13 is 3.77 W / mm 2. That is, the laser power density of the first beam irradiation region 13 is set to be lower than the laser power density of the second laser irradiation region 13. [

유리 기판(11)으로는, 두께 0.7㎜, 전 길이 580㎜의 논 알칼리 유리를 사용했다. 냉각 장치로는, 2통관식의 냉각 노즐을 사용하고, 내측 원통관으로부터 물을, 외측 원통관으로부터 공기를 분사시켰다. 제2 빔 조사 영역(14)의 후단과 냉각점(15)의 거리는 5㎜로 설정했다. 유리 기판(11)과 제1 빔 조사 영역(13), 제2 빔 조사 영역(14) 및 냉각점(15)의 열과의 상대 이동 거리, 즉 유리의 할단 가공 속도를 180㎜/s로 하여 가공을 행했다. 이 결과, 유리 기판(11)의 종단부 약 40㎜을 제외한 540㎜의 길이에 걸쳐서 풀 바디 할단이 가능해졌다. 이 때의 할단의 직선성 정밀도는 ±250㎛ 이내였다. 동일한 조건으로, 폭 290㎜, 길이 580㎜의 동 유리를 단면으로부터 15㎜ 떨어진 위치를 할단하는 경우에 있어서도, 직선성 정밀도는 ±250㎛이며, 소위 사이즈 효과에 의한 만곡의 영향은 없었다.As the glass substrate 11, a non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm and an overall length of 580 mm was used. As the cooling device, a two-pipe type cooling nozzle was used, and water was sprayed from the inner cylindrical pipe and air was injected from the outer circular pipe. The distance between the rear end of the second beam irradiation area 14 and the cooling point 15 was set at 5 mm. The relative moving distance of the glass substrate 11 with the rows of the first beam irradiation region 13, the second beam irradiation region 14 and the cooling point 15, that is, the cutting speed of the glass is set at 180 mm / . As a result, full-body cutting was possible over a length of 540 mm except for about 40 mm of the end portion of the glass substrate 11. In this case, the straightness accuracy of the edge was within ± 250 μm. Even when the copper glass having a width of 290 mm and a length of 580 mm was cut at a position spaced apart from the end face by 15 mm under the same conditions, the linearity accuracy was ± 250 μm and there was no influence of the curvature due to the so-

제1 빔 조사 영역(13)의 빔 직경을 10㎜∼16㎜, 제2 빔 조사 영역(14)의 후단과 냉각점(15)의 거리를 3∼7㎜로 변화시킨 바, 거의 동일한 할단 결과가 얻어졌다. 또한, 주사 속도는, CO₂ 레이저(21, 25)의 파워를 올림과 동시에, 냉각점과 제2 빔 조사 영역(14)의 거리 및, 제2 빔 조사 영역(14)과 제1 빔 조사 영역(13)의 거리를 늘림으로써, 더욱 속도 증가가 가능한 것이 확인되었다. 또한, 가늘고 긴 비원형의 제2 빔 조사 영역(14)의 길이(a)와 폭(b)에 대한 비율(a/b)을 26∼30의 범위에서 변화시켜도, 거의 같은 할단 결과가 얻어졌다.The beam diameter of the first beam irradiation region 13 is changed to 10 mm to 16 mm and the distance between the rear end of the second beam irradiation region 14 and the cooling point 15 is changed to 3 to 7 mm, . The scanning speed is set such that the power of the CO ₂ lasers 21 and 25 is increased and the distance between the cooling point and the second beam irradiation area 14 and the distance between the second beam irradiation area 14 and the first beam irradiation area 14, It was confirmed that the speed could be further increased by increasing the distance between the first and second electrodes 13a and 13b. Even when the ratio (a / b) of the length (a) to the width (b) of the elongated non-circular second beam irradiation region 14 was changed in the range of 26 to 30, .

실시예 2Example 2

도 6은, 실시예 2에 있어서의 취성 재료의 할단 장치를 도시하는 개념도이다. 도 7에는 가열을 위한 빔 프로파일이 나타나 있다. 이 빔 프로파일은, 도 7에 도시하는 유리 분단 장치에 있어서, 제1 빔 조사 영역(13)의 집광 렌즈(24)로부터의 출력 빔의 중앙부를 소정의 폭의 빔 차폐물(35)로 차폐함으로써 얻어지는 빔 프로파일이다. 예를 들면, 빔이 전송되는 빔 경로 상에 직경 φ2㎜의 금속봉을 배치한다. 그러면 제1의 레이저 빔의 일부분은, 금속봉에 차광되므로, 유리 기판 상에는 소위 그림자의 부분이 투영되기 때문에, 그 부분은 가열되지 않는다. 실시예 2에 있어서는, 제1 빔 조사 영역(130)의 형상이 도 7(a)와 같이 대략 원형의 중앙부를 소정의 폭(w)으로 분단한 형상이 된다. 제1 빔 조사 영역(130)에 있어서의 소정폭(w)의 차단 부분(133)이, 제2 빔 조사 영역(14)의 빔 폭(e)보다도 조금 커지도록 설정하면, 유리의 표면에 있어서는, 제1 빔 조사 영역(130)에 의한 가열 영역과, 제2의 레이저 빔에 의한 가열 영역이 겹치는 부분이 존재하지 않게 된다. 따라서, 제1 빔 조사 영역(13) 및 제2 빔 조사 영역(14)에 의한 유리 기판 표면에 있어서의 온도 프로파일은, 도 7(b)와 같이 되고, 할단 예정선 상을 가열하는데 이용되는 열 에너지(141)와, 할단 예정선을 사이에 둔 양측의 부분을 가열하는 열 에너지(131)를 분별할 수 있다.Fig. 6 is a conceptual diagram showing a demolition apparatus for a brittle material in Example 2. Fig. 7 shows a beam profile for heating. This beam profile is obtained by shielding the center portion of the output beam from the condenser lens 24 of the first beam irradiation region 13 with the beam shield 35 of a predetermined width in the glass dividing apparatus shown in Fig. Beam profile. For example, a metal rod having a diameter of 2 mm is placed on the beam path through which the beam is transmitted. Then, a part of the first laser beam is shielded by the metal rod, so that a part of the so-called shadow is projected on the glass substrate, so that the part is not heated. In Embodiment 2, the shape of the first beam irradiation region 130 is a shape in which the central portion of the substantially circular shape is divided by a predetermined width w as shown in Fig. 7 (a). If the blocking portion 133 of the predetermined width w in the first beam irradiation region 130 is set to be slightly larger than the beam width e of the second beam irradiation region 14, , There is no portion where the heating region by the first beam irradiation region 130 overlaps with the heating region by the second laser beam. Therefore, the temperature profiles on the surface of the glass substrate by the first beam irradiation region 13 and the second beam irradiation region 14 are as shown in Fig. 7 (b) It is possible to discriminate the energy 141 and the thermal energy 131 for heating the portions on both sides of the line scheduled to be cut off.

본 실시예 2에 있어서의 할단의 프로세스는 본질적으로 실시예 1의 경우와 동일하고, 실시예 1과 마찬가지로 풀 바디 할단이 가능했다. 또한, 실시예 1에 있어서는, 할단 예정선 상을 가열하기 위한 열 에너지가, 제1의 레이저 빔이 할단 예정선 상을 조사하는 레이저 빔과, 제2 빔 조사 영역(14)이 중첩된 열 에너지로서 공급된다. 그러나, 이 실시예 2에 의하면, 할단 예정선 상을 가열하기 위한 열 에너지가 제1의 레이저 빔(14)만으로 공급되므로, 조사하는 레이저 파워의 설정이 용이해진다. 그 결과로서 직선성 정밀도가 향상된다고 하는 이점이 있고, 전체 길이 540㎜에 걸쳐서 ±100㎛ 이내의 정밀도로 풀 바디 할단이 가능해졌다.The process of the breaking process in the second embodiment is essentially the same as that in the first embodiment, and a full body breaking process is possible as in the first embodiment. Further, in the first embodiment, the thermal energy for heating the line to be demolded is higher than the laser beam for irradiating the line to be demolded by the first laser beam and the thermal energy for overlapping the second beam irradiation region 14 . According to the second embodiment, however, since the heat energy for heating the planned breaking line is supplied only by the first laser beam 14, setting of the laser power to be irradiated becomes easy. As a result, there is an advantage that the linearity accuracy is improved, and full-body separation is possible with an accuracy of within ± 100 μm over the entire length of 540 mm.

도 12는, 도 3에 도시하는 가공 장치의 구성에 있어서 유리 할단 실험한 경우에, 풀 바디 할단이 달성될지 여부의 결과를 정리한 것이다. 빔 프로파일로는, 도 1(a)에 도시하는 대략 원형의 제1 빔 조사의 방법을 이용했다. 사용한 유리는, 두께 0.7mmt의 논 알칼리 유리이다. 가공의 순서로서, 외형의 폭 550㎜이고 가공 방향 길이 290㎜의 유리를 한쪽의 단면으로부터 일정한 간격(30㎜)으로, 긴 직사각형상으로 나누어자르는 수법을 채용했다.Fig. 12 summarizes the results of whether or not the full-body halting is achieved in the case of performing the halting test in the configuration of the machining apparatus shown in Fig. As the beam profile, a substantially circular first beam irradiation method shown in Fig. 1 (a) was used. The glass used was a non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm. As a procedure of the processing, a method of dividing the glass having a width of 550 mm and a processing direction length of 290 mm into a long rectangular shape at a predetermined interval (30 mm) from one end face was adopted.

도 12의 표 중의 기재로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 빔 조사 영역에 조사되는 레이저 파워(P1)를, 제2 빔 조사 영역에 조사되는 레이저 파워(P2)보다도 크게 설정한 경우에는, 풀 바디 할단이 양호한 상태로 달성된다(가공 조건 #1, #5, #6, #9, #10, #11 참조). 레이저 파워(P1)를 레이저 파워(P2)와 실질적으로 동일하게 설정한 경우에는, 유리 종단부의 나머지의 길이가 다소 길어지는 경향이 있다(가공 조건 #2, #7 참조). 한편, 레이저 파워(P1)가 레이저 파워(P2)보다도 작은 경우에는, 풀 바디 할단이 달성되지 않거나, 또는 유리 종단부의 나머지의 길이가 길어지거나, 또는 할단면의 면 품질이 열화하는 등, 바람직하지 못한 가공 결과가 얻어졌다(가공 조건 #3, #4, #8 참조). 특히, 빠른 가공 속도(예를 들면 200㎜/s 이상)를 달성하기 위해서는, 레이저 파워(P1)를 레이저 파워(P2)보다도, 훨씬 크게 설정하는 것이 유효하다고 판명되었다(가공 조건 #9, #10, #11 참조). 또한, 가공 속도(V)를 230㎜/s로 한 경우에 있어서, 냉각 위치와 제1 빔 조사 영역의 거리(L)는 95㎜로 설정했다. 이들 수치를 L＝V·τ의 관계식에 대입하면, τ＝413(msec)의 값이 얻어진다. 이 값τ은, 제1의 레이저 빔의 조사에 의해 가열된 유리 표면이 냉각 위치까지 이동하는데 걸리는 경과 시간을 나타낸다. 한편, 전술의 도 8에 나타낸 시뮬레이션 결과의 그래프에서는, 그래프가 평탄한 상태로 되고, 열 평형에 도달하기까지의 시간은, 200msec 혹은 300msec 이상의 경과 시간이 필요하다고 하는 고찰 결과가 얻어진다. 이 경과 시간 τ＝413(msec)이라는 값은 300msec 이상의 값이므로, 도 8에 의거하는 고찰 결과와 모순되지 않는다. 즉, 냉각 위치와 제1 빔 조사 영역의 거리(L)는, 가공 속도(V)가 보다 빨라지면, 그에 따라 거리(L)를 보다 길게 설정한 쪽이 좋은 것이 판명되었다.As can be seen from the table in Fig. 12, when the laser power P1 applied to the first beam irradiation region is set to be larger than the laser power P2 irradiated to the second beam irradiation region, (See Processing Conditions # 1, # 5, # 6, # 9, # 10, and # 11). When the laser power P1 is set to be substantially equal to the laser power P2, the remaining length of the glass end portion tends to become somewhat longer (see processing conditions # 2 and # 7). On the other hand, when the laser power P1 is smaller than the laser power P2, it is preferable that the full-body termination is not achieved, the remaining length of the glass termination becomes long, or the surface quality of the end face is deteriorated (See Processing Conditions # 3, # 4 and # 8). Particularly, in order to achieve a high processing speed (for example, 200 mm / s or more), it has been found effective to set the laser power P1 to be much larger than the laser power P2 (processing conditions # 9 and # 10 , See # 11). Further, when the processing speed V was 230 mm / s, the distance L between the cooling position and the first beam irradiation area was set to 95 mm. Substituting these values into the relation of L = V · τ, a value of τ = 413 (msec) is obtained. This value? Represents the elapsed time taken for the glass surface heated by the irradiation of the first laser beam to travel to the cooling position. On the other hand, in the above-described graph of the simulation result shown in Fig. 8, the result of the observation is that the time required for the graph to reach the thermal equilibrium is 200 msec or 300 msec or more. The value of this elapsed time? = 413 (msec) is a value of 300 msec or more, so that it does not contradict with the result of consideration based on Fig. In other words, it has been found that the distance L between the cooling position and the first beam irradiation area is preferably set longer if the machining velocity V becomes faster.

<산업상의 이용 가능성>&Lt; Industrial Availability >

액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이에 이용하는 유리의 절단이, 현재는 다이아몬드 커터로 행해지고 있어, 컬리트 발생때문에 절단후의 세정 공정의 필요성이나, 마이크로 크랙의 존재에 의한 강도 저하 등의 문제를 보이고 있다. 본 발명에 의한 취성 재료의 분할 장치 및 할단 방법은, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이에 이용하는 유리의 할단, 석영, 세라믹, 반도체 등의 각종 취성 재료의 할단에 사용할 수 있다. 본 발명에 관련된 취성 재료의 분할 장치 및 할단 방법이 플랫 패널 디스플레이 등의 제조 과정에 도입되면, 가공 속도, 가공 품질, 경제성 등의 향상, 종래 기술의 약점 극복 등에 있어서 큰 효과를 기대할 수 있다.The glass used for a flat panel display such as a liquid crystal display or a plasma display is cut with a diamond cutter at present and problems such as necessity of a cleaning step after cutting due to occurrence of a collet and a decrease in strength due to the presence of micro cracks have. The brittle material dividing device and the dividing method according to the present invention can be used for demolishing various brittle materials such as quartz, quartz, ceramics and semiconductors used for flat panel displays such as liquid crystal displays and plasma displays. When a brittle material dividing device and a dividing method according to the present invention are introduced into a manufacturing process of a flat panel display or the like, a great effect can be expected in improving the processing speed, processing quality, economical efficiency, and overcoming the weak points of the prior art.

11 : 유리 기판 12 : 할단 예정선
13 : 제1의 레이저 빔 14 : 제2의 레이저 빔
15 : 냉각점 또는 냉각 위치 16 : 초기 균열
17 : 할단면 18 : 할단면이 생기지 않는 영역
19 : 스크라이브 홈 21 : CO₂ 레이저
22 : 레이저 빔 23 : 반사경
24 : 집광 렌즈 25 : CO₂ 레이저
26 : 레이저 빔 27 : 빔 익스팬더
28 : 반사경 29 : 빔 정형 수단
31 : 냉각 장치 31 : 초기 균열 형성 장치
32 : 테이블 33 : X―Y 구동 장치
131 : 제1의 레이저 빔에 의한 온도 프로파일
133 : 차폐 부분
141 : 제2의 레이저 빔에 의한 온도 프로파일11: glass substrate 12: line to be cut
13: first laser beam 14: second laser beam
15: cooling or cooling position 16: initial crack
17: Negative end face 18: Area where no end face is generated
19: scribe groove 21: CO ₂ laser
22: laser beam 23: reflector
24: condenser lens 25: CO ₂ laser
26: laser beam 27: beam expander
28: reflector 29: beam shaping means
31: cooling device 31: initial cracking device
32: Table 33: X-Y driving device
131: temperature profile by the first laser beam
133: Shielding portion
141: temperature profile by the second laser beam

Claims

The brittle material is heated from the initial crack side formed on the scheduled breaking line to the expected breaking line assumed to be the brittle material along the expected breaking line and the position for heating along the expected breaking line is relatively moved, A brittle material separating apparatus for dividing a brittle material,
A laser beam irradiating means for irradiating the brittle material with a laser beam along the scheduled breaking line to generate a heated portion;
And cooling means for locally cooling the brittle material at a position rearward of the heating portion with respect to a moving direction along the scheduled breaking line,
Wherein the laser beam irradiating means comprises:
A first beam irradiating section for forming, in the heating section, a first laser beam irradiation area located in front of the moving direction;
And a second beam irradiating section for forming, in the heating section, a second laser beam irradiated region of a shape elongated along the planned line to be demarcated, behind the moving direction of the first laser beam irradiated region,
Wherein the first laser beam irradiation region has a circular or elliptical central portion divided by a predetermined width.

The method according to claim 1,
Wherein the first laser beam forming the first laser beam irradiation area is generated by disposing a shield of a predetermined width at a central portion of the optical path of the laser beam from the first beam irradiation part.

The brittle material is heated along the planned breaking line from the initial crack side formed on the end on the scheduled breaking line with respect to the scheduled breaking line assumed for the brittle material and the position for heating along the expected breaking line is relatively moved A brittle material separating apparatus for dividing the brittle material,
A laser beam irradiating means for irradiating the brittle material with a laser beam along the scheduled breaking line to generate a heated portion;
And cooling means for locally cooling the brittle material at a position rearward of the heating portion with respect to a moving direction along the scheduled breaking line,
Wherein the laser beam irradiating means comprises:
A first beam irradiating portion located in front of the moving direction and forming a circular or elliptical first laser beam irradiation region having a Gaussian distribution intensity distribution;
And a second beam irradiating section for forming a second laser beam irradiated region of a shape elongated along the planned line to be demarcated in the heating section behind the moving direction of the first laser beam irradiated region Partitioning device for brittle material.

The method of claim 3,
The length of the first laser beam irradiated region is shorter than that of the second laser beam irradiated region and the length of the first laser beam irradiated region is orthogonal to the scheduled destruction line is longer than that of the second laser beam irradiated region, Wherein the laser power applied to the irradiation area is larger than the laser power applied to the second laser beam irradiation area.

The method of claim 3,
The length of the first laser beam irradiation area is shorter than the length of the second laser beam irradiation area, and the length of the first laser beam irradiation area in a direction orthogonal to the scheduled destruction line is longer than the second laser beam irradiation area, 2 < / RTI > laser beam irradiation area.

The method of claim 3,
A distance between a position of the first laser beam irradiation area formed by the first beam irradiation part and a cooling position formed by locally cooling the position away from the rear end of the second laser beam irradiation area by the cooling device, Wherein the brittle material separating device is variable in a direction along the scheduled breaking line.

The method of claim 6,
Wherein the distance between the position of the first laser beam irradiation area and the cooling position is set based on at least one of a cutting speed and a thickness of the brittle material.

The method according to claim 1,
And the second laser beam forming the second laser beam irradiation region is generated by shaping the laser beam from the laser beam source of the second beam irradiation portion by passing the laser beam through the diffractive optical element or the flat convex cylindrical lens Partitioning device for brittle material.

The method of claim 3,
Wherein the laser beam irradiating means includes a beam splitter for distributing laser power of 50% or more to the first beam irradiating portion and distributing laser power of less than 50% to the second beam irradiating portion Splitting device.

A brittle material cutting method for heating a brittle material along a scheduled breaking line of the brittle material and moving the brittle material and the heated position along the predetermined breaking line to remove the brittle material,
An initial crack is formed in the brittle material end on the scheduled breaking line,
The first laser beam is irradiated to the second laser beam in a moving direction along the scheduled cutting line, and the first laser beam is irradiated with the first laser beam, And the second laser beam is a beam having an elongated shape along the predetermined scheduled breaking line,
Locally cooling a position away from a rear end of the second laser beam by a predetermined position,
Thus, a cracking surface extending from the initial crack and extending from the surface to the back surface of the brittle material is formed from the brittle material end portion on the scheduled breaking line to the vicinity of the longitudinal end portion, And then breaks along a scribe groove formed on a surface near the longitudinal end on the scheduled line to be cut.

The method of claim 10,
Wherein the first laser beam irradiation region has a circular or elliptical cross-sectional shape, and the intensity distribution has a Gaussian distribution.

The method according to claim 10 or 11,
And the laser power applied to the first laser beam irradiation region formed by the first laser beam is larger than the laser power applied to the second laser beam irradiation region formed by the second laser beam Breaking method of brittle material.

The method according to claim 10 or 11,
The length of the first laser beam irradiation area formed by the first laser beam is shorter than the length of the second laser beam irradiation area and the length of the first laser beam irradiation area is shorter than the second laser beam irradiation area And the laser power density is lower than the laser power density of the second laser beam irradiation area formed by the second laser beam.

The method according to claim 10 or 11,
The distance between the position of the first laser beam irradiation region formed by the first laser beam and the cooling position formed by locally cooling the position away from the rear end of the second laser beam is Wherein the brittle material is flexible in a direction to follow the brittle material.

15. The method of claim 14,
Wherein the distance between the position of the first laser beam irradiation area and the cooling position is set based on at least one of a cutting speed and a thickness of the brittle material.

The method according to claim 10 or 11,
Wherein an initial crack is formed at an end of the scheduled breaking line of the brittle material and the first laser beam and the second laser beam are moved from the position of the initial crack along the predetermined breaking line.

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