JP2003238180A

JP2003238180A - ワークの分割方法

Info

Publication number: JP2003238180A
Application number: JP2002037104A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Nakahori; 宏亮中堀; Daisuke Okawa; 大介大川; Hiroshi Sawada; 博司沢田
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd; NEC Machinery Corp
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd; Canon Machinery Inc
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】大判ワークから小片ワークに短時間で分割で
きるワークの分割方法を提供する。【解決手段】大判ワーク１０の一面にＸ方向およびＹ
方向の表面クラック線１１，１２を形成しておき、その
表面クラック線１１，１２を形成していない他面を加熱
板２０上で加熱しておいて、大判ワーク１０の表面クラ
ック線１１，１２を形成した一面に、当接面である下面
に液体の層４０を形成した冷却板３０を当接することに
よって、大判ワーク１０の表裏両面に温度差を与えると
共に、この温度差によって大判ワーク１０の加熱板２０
側（他面）が凸状で冷却板３０側（一面）が凹状に湾曲
変形しようとするのを、冷却板３０の当接によって板厚
方向の湾曲変形を拘束した状態に維持することによって
阻止して、大判ワーク１０の表面クラック線１１，１２
の直交する方向のみに広げる引張応力によって、小片ワ
ーク１に分割する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワークの分割方法に
関し、特に、電子部品用ガラス板などを大判ガラス板か
ら小片ガラス板に分割して製造するのに好適したワーク
の分割方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品用のガラス板１は、図８に示す
ように、例えば、一辺の長さ寸法ｗが３〜１５ｍｍの正
方形で、厚さ寸法ｔが０．１〜１．０ｍｍ程度の大きさ
を有する。このようなガラス板１を製造する場合、図９
（ａ）に示すように、１枚の矩形状の大判ガラス板１０
をＸ方向およびＹ方向の分割予定線１１ａ，１２ａに沿
って分割して製造している。

【０００３】この大判ガラス板１０の分割に際しては、
大判ガラス板１０の分割予定線１１ａ，１２ａに沿っ
て、切断起点線をダイアモンドカッタなど，特に好まし
くは、図９（ｂ）および図１０（ａ）に示すように、レ
ーザ照射および水の噴霧による冷却などによって、Ｘ方
向およびＹ方向に表面クラック線１１，１２を形成した
後、この表面クラック線１１，１２に沿って分割してい
る。

【０００４】この表面クラック線１１，１２に沿って分
割する際には、図１０（ｂ）に示すように、表面クラッ
ク線１１，１２を設けた一面が凸状になるように大判ガ
ラス板１０を湾曲させて、この表面クラック線１１，１
２に引張り応力を作用させる方法、図１０（ｃ）に示す
ように、表面クラック線１１，１２と反対側に鋭い押当
部材１１０を配置して、表面クラック線１１，１２の両
側に押圧力を作用させる方法、図１０（ｄ）に示すよう
に、表面クラック線１１，１２と反対側に断面が円形状
の押当部材１２０を配置するとともに、表面クラック線
１１，１２の両側に断面が円形状の押当部材１３０，１
４０を配置して、押当部材１２０を押し上げるか、押当
部材１３０，１４０を押し下げるか、あるいは、押当部
材１２０を押し上げるとともに、押当部材１３０，１４
０を押し下げる方法などが実施されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の図１
０（ｂ）〜（ｄ）の方法は、いずれも、表面クラック線
１１，１２部分に機械的な外力を作用させて破断するこ
とによって分割するものであるため、分割部分の端面が
微細な凹凸状の破断面となって、分割によるガラス屑が
生じ易いのみならず、この破断面同士が擦れあって、さ
らにガラス屑が発生し易いという問題点があった。ま
た、一度にＸ方向とＹ方向の表面クラック線１１，１２
に沿って分割することが困難で、Ｘ方向（またはＹ方
向）の表面クラック線１１（または１２）に沿って分割
した後に、Ｙ方向（またはＸ方向）の表面クラック線１
２（または１１）に沿って分割するため、スループット
が小さいという生産性の問題点もあった。

【０００６】そこで本発明は、上記従来のような機械的
な外力を作用させないで大判ワークを小片ワークに分割
でき、しかも、その分割所要時間を格段に短縮できるワ
ークの分割方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のワークの分割方
法は、上記の課題を解決するために、脆性材料からなる
大判ワークを多数の小片ワークに分割する方法であっ
て、前記大判ワークの一面にその分割予定線に沿って切
断起点線を導入する工程と、該大判ワークを板厚方向の
湾曲変形を拘束した状態にして、該大判ワークの切断起
点線を設けた一面が低温に他面が高温になるように温度
差を与えることにより、前記切断起点線から複数の小片
ワークに分割する工程とを有することを特徴とするもの
である（請求項１）。

【０００８】ここで、上記の「大判ワークにその分割予
定線に沿って切断起点線を導入する」なる用語は、ダイ
アモンドカッタなどによって機械的にキズを形成する場
合、レーザ照射によってキズを形成する場合、レーザ照
射および冷却によって表面クラック線を形成する場合な
どの、いずれをも含むことを意味するものである。

【０００９】上記の「表面クラック線」なる用語は、大
判ワークの表面に切断方向に沿って延びているクラック
線を意味する。この表面クラック線は、例えば、大判ワ
ークの表面を切断予定線に沿ってレーザを照射して加熱
した後、その加熱された切断予定線表面の少なくとも一
部に冷却水を噴霧することや、特に好ましくは、レーザ
を切断予定線に沿って照射して加熱しながらその加熱さ
れた切断予定線表面に沿って冷却水を噴霧して大判ワー
クの表面を急冷することによって形成することができ
る。このような表面クラック線は、ダイアモンドカッタ
などによって機械的に形成したキズや、レーザ照射によ
って形成したキズに比較して、その幅寸法が狭いため、
分割によって得られる小片ワークの有効面積を大きくで
きる利点がある。

【００１０】また、前記の「大判ワークを板厚方向の湾
曲変形を拘束した状態にして、該大判ワークの切断起点
線を設けた一面が低温に他面が高温になるように温度差
を与える」なる用語は、「湾曲変形を拘束した状態にし
た後で」を意味するばかりではなく、「湾曲変形を拘束
した状態にすると同時に」、あるいは「温度差を与えた
直後に湾曲変形を拘束した状態にする」場合などを含
み、要は、大判ワークがその板厚方向に湾曲変形するの
を拘束した状態の下で温度差が与えられている状態が実
現されていればよいことを意味するものである。

【００１１】さらに、上記の「大判ワークの切断起点線
を設けた一面が低温に他面が高温になるように温度差を
与える」なる用語は、大判ワークの一面を冷却しておい
て、次いで他面を加熱する場合、大判ワークの他面を加
熱しておいて、次いで一面を冷却する場合、大判ワーク
の一面を冷却すると共に、大判ワークの他面を加熱する
場合、大判ワークの他面のみを加熱する場合、大判ワー
クの一面のみを冷却する場合などの、いずれをも含むこ
とを意味するものである。

【００１２】上記のワークの分割方法によれば、大判ワ
ークの一面に分割予定線に沿って切断起点線を設けてお
いて、大判ワークを板厚方向の湾曲変形を拘束した状態
でその切断起点線を設けた一面が低温に他面が高温にな
るように温度差を与えることによって、大判ワークの他
面（高温側）は膨張し、一面（低温側）は収縮して、表
裏両面に発生する応力差によって板厚方向に湾曲変形し
ようとするのを、大判ワークを拘束した状態に維持して
湾曲変形を阻止する結果、その応力差が切断起点線導入
部分に直交する方向に引張応力として作用して、この切
断起点線導入部分から分割されるので、従来の表面クラ
ック線に沿って機械的な外力を与える方法に比較して、
大判ワークに必要以上の曲げ応力などを作用させること
なく、小片ワークに分割することができる。また、大判
ワークの切断起点線に作用する引張応力を利用して分割
するので、切断面同士の擦れ合いがなく、分割面におけ
る分割によるガラス屑の発生量を抑えることができる。
しかも、大判ワークにＸ方向およびＹ方向の両方向に切
断起点線を導入しておけば、Ｘ方向およびＹ方向を一工
程で同時に分割することができ、大判ワークの分割が著
しく短時間で行なえるため、生産性を著しく向上するこ
とができる。

【００１３】本発明はまた、前記切断起点線として表面
クラック線を設けることを特徴とするものである（請求
項２）。

【００１４】上記のワークの分割方法によれば、表面ク
ラック線を設けることによって、この表面クラック線部
分から大判ワークを小片ワークに分割することができ
る。しかも、幅がほとんどない表面クラック線がオリジ
ンとなって分割されるので、幅の広いキズを導入した場
合に比較して、小片ワークの有効面積を大きくすること
ができ、換言すれば、１枚の大判ワークから得られる小
片ワークの数量を多くすることができる。

【００１５】本発明はまた、前記大判ワークを一面に設
けた切断起点線に直交する方向に切断することにより短
冊状ワークを得、該短冊状ワークを板厚方向の湾曲変形
を拘束した状態にして、該短冊状ワークの切断起点線を
設けた一面が低温に他面が高温になるように温度差を与
えることにより、前記切断起点線から複数の小片ワーク
に分割することを特徴とするものである（請求項３）。

【００１６】上記のワークの分割方法によれば、大判ワ
ークを一旦短冊状ワークに分割した後に、この短冊状ワ
ークを分割するので、大判ワークを一度に小片ワークに
分割する方法に比較すれば、大判ワークから小片ワーク
に分割する時間は長くなるが、それでも、従来のＸ方向
およびＹ方向の各表面クラック線１本ずつに沿って順次
分割する方法に比較すれば、格段に分割時間を短縮する
ことができる。

【００１７】また、大判ワークを一度に小片ワークに分
割する場合、Ｘ，Ｙ方向に沿って進展する亀裂が小片ワ
ークの角部で合流する。このとき、亀裂の進展方向に狂
いが生じ、形状精度を悪くすることがある。しかし、短
冊状ワークから小片ワークに分割する方式では、亀裂は
短冊状ワークの幅方向にのみ独立して進展するため、上
記のような形状精度を悪くすることがなく、特に、高精
度が要求される小片ワークを製造する場合に有効であ
る。

【００１８】本発明はまた、前記大判ワークまたは短冊
状ワークの切断起点線を設けた一面に冷却板を当接させ
他面に加熱板を当接させることにより、該大判ワークま
たは短冊状ワークを板厚方向の湾曲変形を拘束した状態
にすると共に温度差を与えることを特徴とするものであ
る（請求項４）。

【００１９】ここで、上記の「冷却板」なる用語は、大
判ワークまたは短冊状ワークの切断起点線が形成されて
いる一面を冷却して、この一面と他面とに温度差を与え
るものであればよく、例えば、熱伝導性の高いアルミニ
ウム厚板などからなる熱容量の大きな板部材をそのまま
用いる場合や、アルミニウム薄板などの熱容量が小さい
板部材と空冷、水冷または電子冷却などの強制冷却手段
を併用する場合などを含むことを意味する。

【００２０】また、上記の「加熱板」なる用語は、大判
ワークまたは短冊状ワークの切断起点線が形成されてい
ない他面を加熱するものであればよく、例えば、アルミ
ニウム板の内部にヒータを内蔵させたもの、電子加熱体
を内蔵させたもの、アルミニウム板の背部にヒータを配
置させたもの、電子加熱体を配置させたものなどを含む
ことを意味する。

【００２１】上記のワークの分割方法によれば、大判ワ
ークまたは短冊状ワークの切断起点線を設けた一面に冷
却板を当接させ他面に加熱板を当接させることにより、
該大判ワークまたは短冊状ワーク両面の温度差に基因し
て発生しようとする板厚方向の湾曲変形を、大判ワーク
または短冊状ワークを拘束した状態にすることで阻止
し、簡単な構成で大判ワークまたは短冊状ワークの分割
を行なうことができる。

【００２２】本発明はまた、加熱板上に前記他面を当接
させて大判ワークまたは短冊状ワークを載置し、次いで
該大判ワークまたは短冊状ワークの切断起点線を設けた
一面に冷却板を当接させることを特徴とするものであ
る。（請求項５）上記のワークの分割方法によれば、加
熱板上に切断起点線を設けていない他面を当接させて大
判ワークまたは短冊状ワークを載置して、該切断起点線
を設けていない他面が加熱されて膨張している状態の大
判ワークまたは短冊状ワークに対して、切断起点線を設
けた一面に冷却板を当接させるから、該一面が急激に冷
却されて、大判ワークまたは短冊状ワークの両面にその
温度差に基因して発生しようとする湾曲変形を、大判ワ
ークまたは短冊状ワークを拘束した状態にすることによ
ってを阻止する結果、大判ワークまたは短冊状ワークを
切断起点線に沿って分割することができる。

【００２３】本発明はまた、前記冷却板の大判ワークま
たは短冊状ワークに当接する面に、予め液体の層を付着
させておくことを特徴とするものである。（請求項６）
ここで、上記の「液体」なる用語は、表面張力による密
着力によって、冷却板に付着して層を形成できるもので
あればよいことを意味し、水、油、アルコール類などを
含むものである。特に、水は、手軽かつ安価に入手で
き、しかも、大判ワークまたは短冊状ワークから分割後
の小片ワークの洗浄などが不要ないしは極く簡単にでき
るため、望ましいものである。

【００２４】上記のワークの分割方法によれば、冷却板
の大判ワークまたは短冊状ワークに接触させる面に予め
液体、例えば、水を噴霧して水の層を付着させておくこ
とにより、冷却板を大判ワークまたは短冊状ワークに接
触させた場合に、水の蒸発の潜熱による冷却促進効果が
得られる。また、この水が大判ワークまたは短冊状ワー
クの表面クラック線内に浸透し、加えて加熱によって急
激に膨張することによって、表面クラック線を直交する
方向のみに広げる一種のくさび作用によって分割促進効
果が得られる。さらに、大判ワークまたは短冊状ワーク
を分割するためには、大判ワークまたは短冊状ワークと
冷却板との接触面が相対的に滑り動作をすることが必要
であるが、大判ワークまたは短冊状ワークと冷却板との
間に在る水の層が潤滑剤としての作用を営む。これらの
効果などの総合効果によって、水などの液体を付着させ
ない冷却板を大判ワークに押し付ける場合に比較して、
より一層円滑な分割動作が得られる。また、加熱状態の
下での水の存在によって、大判ワークまたは短冊状ワー
クの結合エネルギーを低下させ、分割を促進させる効果
も期待できる。

【００２５】本発明はまた、冷却板に大判ワークまたは
短冊状ワークの切断起点線を設けた一面を当接させて保
持し、該大判ワークまたは短冊状ワークの他面を加熱板
上に当接させることを特徴とするものである（請求項
７）。

【００２６】ここで、上記の「保持」なる用語は、機械
的機構によって保持する場合、真空吸着によって保持す
る場合、静電吸着的に保持する場合、接着剤によって保
持する場合などの各種の保持手段による方法を含むこと
を意味するものである。

【００２７】上記のワークの分割方法によれば、切断起
点線を設けた一面を冷却板に当接させて保持された大判
ワークまたは短冊状ワークの他面を加熱板に当接させる
ことによって、大判ワークまたは短冊状ワークの両面に
温度差を与えると共に、大判ワークまたは短冊状ワーク
の板厚方向の湾曲変形を拘束した状態にするので、簡単
な構成で大判ワークまたは短冊状ワークを分割すること
ができる。しかも、前述の、加熱板上で他面が加熱され
た大判ワークまたは短冊状ワークの一面に冷却板を当接
させる方法に比較して、広い温度域にわたって安定して
分割できる。

【００２８】本発明はまた、大判ワークまたは短冊状ワ
ークを液体の層の密着力により冷却板に保持することを
特徴とするものである（請求項８）。

【００２９】上記のワークの分割方法によれば、単に水
の密着力だけで冷却板に大判ワークを保持する作用を営
むのみならず、前述のとおり、水の蒸発の潜熱に基づく
冷却促進効果や、大判ワークまたは短冊状ワークに形成
された表面クラック線内の水が加熱されて急激に膨張す
ることによって、表面クラック線を直交する方向のみに
広げる応力が生じる一種のくさび作用による分割促進効
果や、さらには、大判ワークまたは短冊状ワークを分割
するためには、冷却板と大判ワークまたは短冊状ワーク
との接触面が相対的に移動ができることが必要である
が、冷却板と大判ワークまたは短冊状ワークとの間に在
る水が、潤滑剤としての作用をも果たして、これらの総
合効果によって、より一層効果的に分割することができ
る。また、加熱下での水の存在によって、大判ワークま
たは短冊状ワークの結合エネルギーを低下させ、分割を
促進させる効果も期待できる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明におけるワークの分
割方法を、電子部品用ガラス板の分割に適用した実施形
態について、図１〜図５を参照して説明する。

【００３１】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明による
第１実施形態に係るワークの分割方法の概略斜視断面図
を示す。図１（ａ）において、１０は分割予定線に沿っ
て切断起点線として、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に表
面クラック線１１，１２が形成されている大判ガラス
で、この大判ガラス１０を表面クラック線１１，１２が
形成された一面を上側にして加熱板２０で加熱してい
る。この加熱板２０上で他面が加熱されている大判ガラ
ス１０の一面に対して、図１（ｂ）に示すように、その
大判ガラス１０への押し付け面である下面に液体、例え
ば噴霧による水の層４０を付着させた冷却板３０を当接
させて板厚方向の湾曲変形を拘束した状態を維持する。

【００３２】すると、大判ガラス１０の加熱板２０側面
（他面）は高温で膨張しているのに対して、冷却板３０
側面（一面）は冷却板３０の当接によって冷却されて収
縮し、大判ガラス１０は加熱板２０側が凸状に、冷却板
３０側が凹状に湾曲変形しようとする。しかしながら、
大判ガラス１０は、冷却板３０が当接されることによっ
てその板厚方向の湾曲変形を拘束した状態に維持されて
いるので、湾曲変形が阻止される。そのため、大判ガラ
ス１０の冷却板３０側に引張応力が生じる。大判ガラス
１０には、予め切断起点線である表面クラック線１１，
１２が形成してあるので、この表面クラック線１１，１
２を直交する方向に広げる引張応力が作用して、この表
面クラック線１１，１２をオリジンとして、大判ガラス
１０がＸ方向およびＹ方向に、同時に分割されて、図１
（ｃ）に示すように、多数の小片ガラス板１が得られ
る。なお、図１（ｃ）では、一部の小片ガラス板１のみ
を示している。

【００３３】ここで、前述したように、冷却板３０の下
面に水の層４０を付着させておくと、冷却板３０を加熱
された大判ガラス１０に当接させた際に、水の蒸発の潜
熱による冷却促進効果と、水が大判ガラス１０に形成さ
れた表面クラック線１１，１２内で急激に膨張すること
による一種のくさび効果と、冷却板３０と大判ガラス１
０との間に介在された水の潤滑剤としての効果などの総
合効果によって、大判ガラス１０をより一層容易に分割
できる。

【００３４】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第２
実施形態に係るワークの分割方法の概略斜視断面図を示
す。図２（ａ）において、１０は前述のように分割予定
線に沿って切断起点線として、Ｘ方向およびＹ方向に表
面クラック線１１，１２が形成されている大判ガラス
で、この大判ガラス１０を表面クラック線１１，１２が
形成されている一面を上側にして、冷却板３０に液体、
例えば、水の層４０を介在して、その表面張力による密
着力によって保持されている。その下方では、加熱板２
０が所定温度に加熱されている。この状態から、冷却板
３０に保持された大判ガラス１０の下面（他面）を、所
定温度に加熱されている加熱板２０に当接させて大判ガ
ラス１０の湾曲変形を拘束した状態を維持する。

【００３５】すると、大判ガラス１０の冷却板３０側面
（一面）は冷却板３０によって冷却されているのに対し
て、加熱板２０側面（他面）は加熱されて温度差が生じ
るので、大判ガラス１０はその温度差に基因して、加熱
板２０側が凸状に、冷却板３０側が凹状に湾曲変形しよ
うとする。しかしながら、大判ガラス１０は、冷却板３
０の当接によって湾曲変形を拘束した状態に維持されて
いるので、湾曲変形が阻止される。そのため、大判ガラ
ス１０の冷却板３０側に引張応力が生じる。大判ガラス
１０には、予め切断起点線である表面クラック線１１，
１２が形成してあるので、この表面クラック線１１，１
２の直交する方向に広げる引張応力が作用して、この表
面クラック線１１，１２をオリジンとして、大判ガラス
１０がＸ方向およびＹ方向に同時に分割されて、図２
（ｃ）に示すように、多数の小片ガラス板１が得られ
る。なお、図２（ｃ）では、一部の小片ガラス板１のみ
を示している。

【００３６】ここで、前述したように、大判ガラス１０
と冷却板３０とを、水の層４０を介在してその表面張力
による密着力で保持していると、水の層４０による冷却
促進効果、表面クラック線１１，１２内の水の急激な膨
張によるくさび作用による分割促進効果および水の潤滑
剤としての作用などの総合効果によって、容易、かつ、
きれいな切断面に分割できる。

【００３７】上記第１，第２実施形態では、いずれも大
判ガラス１０のＸ方向およびＹ方向に表面クラック線１
１，１２を形成しておいて、Ｘ方向およびＹ方向を同時
に分割する場合について説明したが、次のような分割方
法を採用することもできる。

【００３８】図３（ａ）（ｂ）は、本発明の第３実施形
態に係るワークの分割方法における前段工程の概略説明
図を示す。図３（ａ）において、１０’は分割予定線の
Ｘ方向（またはＹ方向）に沿って切断起点線である表面
クラック線１１（または１２）が形成されている大判ガ
ラスで、この大判ガラス１０’を表面クラック線１１
（または１２）と直交する方向１３に沿ってダイサまた
はレーザ照射などによって切断して、図３（ｂ）に示す
ように、幅方向にのみ表面クラック線１１（または１
２）が形成された短冊状ワーク，すなわち、短冊状ガラ
ス１４を得る。

【００３９】次に、この短冊状ガラス１４を、図４
（ａ）の概略斜視断面図に示すように、その表面クラッ
ク線１１（または１２）を形成した一面を上側にして、
加熱板５０上で加熱する。一方、この加熱板５０の上方
に、当接面である下面に液体、例えば水の層７０を付着
させた冷却板６０を配置しておく。そして、この加熱板
５０上で加熱されている短冊状ガラス１４の一面に対し
て、図４（ｂ）に示すように、前述の当接面である下面
に水の層７０が付着されている冷却板６０を当接して、
その板厚方向の湾曲変形を拘束した状態を維持する。

【００４０】すると、短冊状ガラス１４の加熱板５０側
面（他面）は高温であるのに対して、冷却板６０側面
（一面）は冷却板６０の当接によって冷却されて温度差
が生じ、短冊状ガラス１４は加熱板５０側（他面）が凸
状に、冷却板６０側（一面）が凹状に湾曲変形しようと
する。しかしながら、短冊状ガラス１４は、冷却板６０
の当接によって板厚方向の湾曲変形を拘束した状態に維
持されているので、湾曲変形が阻止される。そのため、
短冊状ガラス１４の冷却板６０側（一面）に引張応力が
生じる。短冊状ガラス１４の幅方向には、予め表面クラ
ック線１１（または１２）が形成してあるので、この表
面クラック線１１（または１２）の直交方向に広げる引
張応力が作用して、この表面クラック線１１（または１
２）をオリジンとして、短冊状ガラス１４がＹ方向（ま
たはＸ方向）に、分割されて、図４（ｃ）に示すよう
に、一列状の小片ガラス板１が得られる。

【００４１】ここで、前述したように、冷却板６０の下
面に水の層７０を付着させておくと、冷却板６０を加熱
された短冊状ガラス１４に当接した場合に、水の蒸発の
潜熱による冷却促進効果と、水が短冊状ガラス１４に形
成された表面クラック線１１（または１１）内で急膨張
することによる一種のくさび効果と、冷却板６０と短冊
状ガラス１４との間に介在された水の潤滑剤としての効
果などの総合効果によって、短冊状ガラス１４をより一
層容易に分割できる。

【００４２】また、図５（ａ）〜（ｂ）は、本発明の第
４実施形態に係るワークの分割方法における前段工程の
概略斜視断面図を示す。図３（ａ）〜（ｃ）と同様に、
大判ガラス１０’から短冊状ガラス１４に分割した後、
図５（ａ）に示すように、短冊状ガラス１４の表面クラ
ック線１１（または１２）を形成した一面を冷却板６０
の下面に液体、例えば、水の層７０の密着力によって保
持する。一方、その下方に加熱板５０を所定温度に加熱
しておく。この状態から、冷却板６０に保持された短冊
状ガラス１４の他面を、所定温度に加熱されている加熱
板５０に当接して短冊状ガラス１４の湾曲変形を拘束し
た状態を維持する。

【００４３】すると、短冊状ガラス１４の冷却板６０側
面（一面）は冷却板６０によって冷却されているのに対
して、加熱板５０側面（他面）は加熱されて温度差が生
じるので、短冊状ガラス１４は加熱板５０側（他面）が
凸状に、冷却板６０側（一面）が凹状に湾曲変形しよう
とする。しかしながら、短冊状ガラス１４は、冷却板６
０の当接によってその板厚方向の湾曲変形を拘束した状
態に維持されているので、湾曲変形が阻止される。その
ため、短冊状ガラス１４の冷却板６０側（一面）に引張
応力が生じる。短冊状ガラス１４の幅方向には、予め表
面クラック線１１（または１２）が形成してあるので、
この表面クラック線１１（または１２）の直交する方向
に広げる引張応力が作用して、この表面クラック線１１
（または１２）をオリジンとして、短冊状ガラス１４が
Ｙ方向（またはＸ方向）に、分割されて、図５（ｃ）に
示すように、一列状の小片ガラス板１が得られる。

【００４４】ここで、前述したように、短冊状ガラス１
４と冷却板６０とを、水の層７０を介在してその表面張
力による密着力で保持していると、水の蒸発の潜熱によ
る冷却促進効果、短冊状ガラス１４の表面クラック線１
１（または１２）内の水の急激な膨張によるくさび作用
による分割促進効果および水の潤滑剤としての効果など
の総合効果によって、より一層容易に分割できる。

【００４５】［実験例］次に、本発明のワークの分割方
法における効果検討実験例について説明する。これは、
前述の第１実施形態と第２実施形態、および第３実施形
態と第４実施形態との間に、小片ガラス板１の分割面に
微妙な差異が認められたので、その差異が生じる原因を
確認するために行なったもので、実験には、図６に示す
ような、長方形状のガラス板１５における長さ方向の中
間位置に、その幅方向に延びる表面クラック線１１を形
成したものを用いた。［実験例１］本実験例１は、図１に示す実施形態に対応
するもので、下記の条件で実施した。

【００４６】ガラス板１５材質：ホウケイ酸ガラス物性値熱伝導率：１．１０ｗ／ｍＫ線膨張係数：６６×１０^-7／Ｋ比熱：０．７３ｋＪ／ｋｇＫ密度：２，４４０ｋｇ／ｍ³ 大きさ：３０ｍｍ×１５ｍｍ×０．７ｍｍ表面クラック線深さ寸法：約１７０μｍ加熱板２０材質：アルミニウム大きさ：２５０ｍｍ×１５０ｍｍ設定温度：１５０℃〜３２０℃（実測温度≒設定温度×
０．９５）冷却板３０材質：アルミニウム大きさ：６０ｍｍ×６０ｍｍ×２ｍｍ上記の条件で、図１に示すようにガラス板１５を、表面
クラック線１１を形成した一面が上向きになるように加
熱板２０上にセットし、所定の温度まで加熱板２０で加
熱した後、当接面である下面に霧吹きで濡らして水の層
４０を形成した冷却板３０をガラス板１５の一面上に当
接させてガラス板１５の一面を急冷した。すると、ガラ
ス板１５の他面が高温で一面が低温となり温度差が生じ
て、ガラス板１５に下に凸となるように湾曲変形しよう
とするが、ガラス板１５は冷却板３０の当接により湾曲
変形を拘束した状態に維持されている結果、ガラス板１
５の表面クラック線１１に大きな引張応力が生じて、表
面クラック線１１の厚さ方向に亀裂が進展して、ガラス
板１５が２つの小片ガラス板に分割された。

【００４７】その分割結果を、表１に示す。表１中の〇
印はガラス板１５から分割された小片ガラス板に、分割
面と直交する方向にクラックが入っていない分割状態が
「良」状態のものを示し、×印は分割不可またはガラス
板１５から分割された小片ガラス板に、分割面と直交す
る方向にクラックが入っている分割状態が「不良」状態
のものを示す。なお、このときの分割面には、１００μ
ｍ程度のうねりが生じている。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１の結果から、加熱板２０の加熱温度が
２１０℃〜２７０℃の範囲で良好な分割が可能であり、
２８０℃を超えると分割方向と直角方向のクラック（横
割れ）が認められ、分割状態が不良であった。［実験例２］本実験例２は、図２に示す実施形態に対応
するもので、下記の条件で実施した。

【００５０】上記実験例１と同様のガラス板１５および
冷却板３０を用いて、加熱板２０の加熱温度を２００℃
〜４００℃に加熱しておき、一方、下面に霧吹きで濡ら
して水の層４０を形成した冷却板３０に、ガラス板１５
を、表面クラック線１１を形成した一面が上向きになる
ように水の層４０の表面張力による密着力で保持させ
た。この冷却板３０に保持されたガラス板１５を、所定
の温度まで昇温させた加熱板２０に冷却板３０ごと下降
させて、ガラス板１５の他面を加熱板２０に当接させ
た。すると、ガラス板１５は一面が低温で他面が高温に
なり温度差が生じて、他面が凸に一面が凹となるように
湾曲変形しようとするが、冷却板３０の当接によって湾
曲変形を拘束した状態が維持されている結果、ガラス板
１５の表面クラック線１１に直交する方向のみに広げる
大きな引張応力が生じて、表面クラック線１１の厚さ方
向に亀裂が進展して、ガラス板１５が小片ガラス板に分
割された。その結果を、表２に示す。この表２におい
て、〇印、×印の意味するところは、前記実施例１と同
様である。

【００５１】

【表２】

【００５２】上記の表２から、２２０℃から加熱板２０
の限界温度である４００℃まで分割面に直交する方向の
横割れを生じることなく良好な状態で分割が可能であっ
た。２２０℃，２４０℃の分割面には、実施例１と同様
に、厚さ方向に進展した亀裂が停止または合流したよう
な模様が観測された。しかし、２６０℃以上では分割面
はかなり平滑となり、凹凸が認められず、３０μｍ程度
のばらつきに抑えられていた。［比較例］比較例として、実験例１に示したと同様のガ
ラス板１５を手で分割した。この手折りの場合は、裏面
近傍の全域に凹凸が発生しており、この凹凸同士の擦れ
合いによって、分割によるガラス屑が発生している可能
性が高い。［考察］以上の実験例１および実験例２から、実験例１
と実験例２とでは、分割面の状態に違いが見られ、実験
例１では、亀裂の合流や分岐による分割面の乱れが生じ
ているが、実験例２では、亀裂の合流や分岐による分割
面の乱れがほとんど認められない。このような差が生じ
る原因としては、表面亀裂に作用する応力の時間的変化
の違いが考えられる。

【００５３】すなわち、ガラス板１５の厚さ寸法ｔ（＝
２ｈ）と熱拡散率κで無次元化した加熱時間（４κｔ／
ｈ²）と、ガラス板に生じる応力場の関係を図７（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示す。図７（ａ）は加熱時間４κｔ／ｈ
²＝０．０１の状態を示し、図７（ｂ）は加熱時間４κ
ｔ／ｈ²＝０．１の状態を示し、図７（ｃ）は加熱時間
４κｔ／ｈ²＝１の状態を示し、図７（ａ）、図７
（ｂ）、図７（ｃ）の順に、加熱時間が長くなったとき
の状態を示している。

【００５４】ガラス板１５の表面クラック線１１が形成
されている一面を冷却する実験例１の場合、冷却開始と
ともに表面クラック線１１を有する一面側に大きな引張
応力が生じている。したがって、冷却板３０がガラス板
１５に接触した瞬間に表面亀裂が進展を開始するため、
冷却板３０がガラス板１５全面に同時に接触しなけれ
ば、複数箇所から亀裂が進展することになる。また、引
張応力の立ち上がりが急激なため、過剰な歪エネルギー
が生じて、亀裂の分岐が起きると考えられる。

【００５５】一方、ガラス板１５の表面クラック線１１
が形成されていない他面を加熱する実験例２では、表面
クラック線１１を有する一面側に時間経過に伴い徐々に
引張応力が発生し、亀裂進展の条件を満たしながら、亀
裂が滑らかに進行するため、分割面が比較的平滑になる
と考えられる上記の実験例１，２の結果は、前述の第１
実施形態と第２実施形態との差異、および第３実施形態
と第４実施形態との差異と良く対応しており、表面クラ
ック線をＸ方向およびＹ方向に形成した場合も、同様の
推論が成立することが分かる。

【００５６】なお、上記実施形態は、特定のものについ
て説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。

【００５７】例えば、上記各実施形態は、小片ワークと
して電子部品用ガラス板を製作する分割方法について説
明したが、発光素子や受光素子用ガラス板や、赤外線セ
ンサ用ガラス板や、紫外線消去型半導体装置（ＥＰＲＯ
Ｍ）用ガラス板や、その他の各種ガラス板は元より、セ
ラミック板や半導体ウェーハなどの各種脆性材料からな
る大判ワークから小片ワークを製造する場合や、大判ワ
ークから一旦短冊状ワークを製造し、この短冊状ワーク
から小片ワークを製造する場合などの各種ワークの分割
にも採用することができる。

【００５８】また、分割によって得られる小片ワークの
形状は、実施形態に示した正方形以外に、長方形などの
形状の場合にも同様に用いることができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明のワークの分割方法は、脆性材料
からなる大判ワークを多数の小片ワークに分割する方法
であって、前記大判ワークの一面にその分割予定線に沿
って切断起点線を導入する工程と、該大判ワークを板厚
方向の湾曲変形を拘束した状態にして、該大判ワークの
切断起点線を設けた一面が低温に他面が高温になるよう
に温度差を与えることにより、前記切断起点線から複数
の小片ワークに分割する工程とを有することを特徴とす
るものであるから、大判ワークが両面の温度差により湾
曲変形しようとするが、大判ワークの板厚方向の湾曲変
形を拘束した状態にしていることによって湾曲変形が阻
止される結果、大判ワークの表面に形成された切断起点
線に直交する方向に引張応力が作用し、切断起点線から
厚さ方向に分割が進行して小片ワークに分割できる。

【００６０】特に、切断起点線をＸ方向およびＹ方向に
形成しておけば、Ｘ方向およびＹ方向に同時に分割する
ことができるため、その分割工程が著しく高速化でき、
生産性が著しく向上する。

【００６１】また、大判ワークのＸ方向（またはＹ方
向）に切断起点線を形成しておいて、この切断起点線と
直交する方向に分割して短冊状ワークを得、この短冊状
ワークの表裏両面に温度差を与えて小片ワークに分割す
ることもでき、前述のＸ方向およびＹ方向に同時に分割
する場合に比較して、分割面に直交する方向のクラック
発生が少なく、小片ワークの良品率を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るワークの
分割方法における温度差を与える前の状態の概略斜視断
面図、（ｂ）は温度差を与え、かつ板圧方向の湾曲変形
を拘束した状態に維持している概略斜視断面図、（ｃ）
は分割後のワークの部分平面図である。

【図２】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るワークの
分割方法における温度差を与える前の状態の概略斜視断
面図、（ｂ）は温度差を与え、かつ板圧方向の湾曲変形
を拘束した状態に維持している概略斜視断面図、（ｃ）
は分割後のワークの部分平面図である。

【図３】（ａ）は本発明の第３実施形態に係るワークの
分割方法における大判ワークから短冊状ワークを得る工
程の平面図、（ｂ）は大判ワークから得た短冊状ワーク
の平面図である。

【図４】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る短冊状ワ
ークの分割方法における温度差を与える前の状態の概略
斜視断面図、（ｂ）は温度差を与え、かつ板圧方向の湾
曲変形を拘束した状態に維持している概略斜視断面図、
（ｃ）は短冊状ワークから得られた小片ワークの平面図
である。

【図５】（ａ）は本発明の第４実施形態に係る短冊状ワ
ークの分割方法における温度差を与える前の状態の概略
斜視断面図、（ｂ）は温度差を与え、かつ板圧方向の湾
曲変形を拘束した状態に維持している概略斜視断面図、
（ｃ）は短冊状ワークから得られた小片ワークの平面図
である。

【図６】本発明の効果確認実験用に用いたガラス板の斜
視図である。

【図７】（ａ）は本発明の実験例１および実験例２にお
ける加熱時間４κｔ／ｈ²＝０．０１の状態の板圧方向
における応力場の図、（ｂ）は本発明の実験例１および
実験例２における加熱時間４κｔ／ｈ²＝０．１の状態
の板圧方向における応力場の図、（ｃ）は本発明の実験
例１および実験例２における加熱時間４κｔ／ｈ²＝１
の状態の板圧方向における応力場の図である。

【図８】電子部品用ガラス板の斜視図である。

【図９】（ａ）は図８の電子部品用ガラス板の一製造方
法について説明する大判ガラスの斜視図、（ｂ）は
（ａ）の分割予定線に沿って表面クラック線を形成した
大判ガラスの正面図である。

【図１０】（ａ）は図８の電子部品用ガラス板を、分割
予定線に沿って表面クラック線を形成した大判ガラスか
ら小片ガラス板に分割して製造する従来方法について説
明する要部拡大断面図、（ｂ）は第１の従来方法につい
て説明する要部拡大断面図、（ｃ）は第２の従来方法に
ついて説明する要部拡大断面図、（ｄ）は第３の従来方
法について説明する要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１小片ワーク（小片ガラス板）１０，１０’ 大判ワーク（大判ガラス）１１，１２切断起点線（表面クラック線）１４短冊状ワーク（短冊状ガラス）１５効果確認実験に供したガラス板２０，５０加熱板３０，６０冷却板４０，７０液体の層（水の層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大川大介滋賀県大津市晴嵐２丁目７番１号日本電気硝子株式会社内 (72)発明者沢田博司滋賀県草津市南山田町字縄手崎85番地エヌイーシーマシナリー株式会社内Ｆターム(参考） 4G015 FA06 FB02 FC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脆性材料からなる大判ワークを多数の小
片ワークに分割する方法であって、前記大判ワークの一面にその分割予定線に沿って切断起
点線を導入する工程と、該大判ワークを板厚方向の湾曲変形を拘束した状態にし
て、該大判ワークの切断起点線を設けた一面が低温に他
面が高温になるように温度差を与えることにより、前記
切断起点線から複数の小片ワークに分割する工程とを有
することを特徴とするワークの分割方法。
【請求項２】前記切断起点線として表面クラック線を
設けることを特徴とする請求項１に記載のワークの分割
方法。
【請求項３】前記大判ワークを一面に設けた切断起点
線に直交する方向に切断することにより短冊状ワークを
得、該短冊状ワークを板厚方向の湾曲変形を拘束した状
態にして、該短冊状ワークの切断起点線を設けた一面が
低温に他面が高温になるように温度差を与えることによ
り、前記切断起点線から複数の小片ワークに分割するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のワークの分割
方法。
【請求項４】前記大判ワークまたは短冊状ワークの切
断起点線を設けた一面に冷却板を当接させ他面に加熱板
を当接させることにより、該大判ワークまたは短冊状ワ
ークを板厚方向の湾曲変形を拘束した状態にすると共に
温度差を与えることを特徴とする請求項１から３のいず
れかに記載のワークの分割方法。
【請求項５】加熱板上に前記他面を当接させて大判ワ
ークまたは短冊状ワークを載置し、次いで該大判ワーク
または短冊状ワークの切断起点線を設けた一面に冷却板
を当接させることを特徴とする請求項４に記載のワーク
の分割方法。
【請求項６】前記冷却板の大判ワークまたは短冊状ワ
ークに当接する面に、予め液体の層を付着させておくこ
とを特徴とする請求項５に記載のワークの分割方法。
【請求項７】冷却板に大判ワークまたは短冊状ワーク
の切断起点線を設けた一面を当接させて保持し、該大判
ワークの他面を加熱板上に当接させることを特徴とする
請求項４に記載のワークの分割方法。
【請求項８】大判ワークまたは短冊状ワークを液体の
層の密着力により冷却板に保持することを特徴とする請
求項７に記載のワークの分割方法。