基于大區(qū)域不均勻溫度分布的脆性材料的熱應(yīng)力切割方法及裝置的制作方法

專利名稱：基于大區(qū)域不均勻溫度分布的脆性材料的熱應(yīng)力切割方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脆性材料特別是平板顯示器玻璃及太陽(yáng)能電池基板玻璃的熱應(yīng) 力切割方法以及裝置。
背景技術(shù)：
最近以來(lái)在玻璃切割中，使用基于激光照射的熱應(yīng)力切割法，以代替過(guò)去數(shù)世紀(jì) 一直使用的基于金剛石鉆頭的機(jī)械方法。根據(jù)該方法能消除機(jī)械方法固有的缺點(diǎn)，即產(chǎn)生微裂紋導(dǎo)致的玻璃強(qiáng)度的降低、 切割時(shí)的玻璃屑的產(chǎn)生導(dǎo)致的污染、適用板厚存在下限值等。其結(jié)果，根據(jù)熱應(yīng)力切割法不需要進(jìn)行作為機(jī)械切割的后序工序即研磨、清潔，即 可得到表面粗糙度在Iym以下的鏡面，產(chǎn)品外形尺寸精度在士 25 μ m以上。再有，還可以 用于玻璃板厚度薄到0. Imm的厚度，可以用于今后的平板顯示器玻璃、太陽(yáng)能電池基板玻
卜.ο該方法的原理如下所述。向玻璃局部性地照射激光，進(jìn)行不會(huì)產(chǎn)生裂紋、熔融、氣 化等程度的加熱。此時(shí)玻璃加熱部雖然要膨脹，但因來(lái)自周邊玻璃的反作用而不能充分地 膨脹，并以照射點(diǎn)中心產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。在周邊的非加熱區(qū)域，也被來(lái)自加熱部的膨脹按壓而 相對(duì)于周邊產(chǎn)生變形，其結(jié)果產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。這樣的壓縮應(yīng)力是沿半徑方向的應(yīng)力。在物 體上存在壓縮應(yīng)力的情況下，在其正交方向上產(chǎn)生按泊松比相關(guān)的拉伸應(yīng)力。在這里該方 向?yàn)榍芯€方向。該情況表示在圖2中。該圖2用于表示以原點(diǎn)為中心的高斯分布在溫度上升時(shí)的半徑方向應(yīng)力分量σχ 與切線方向應(yīng)力分量ο ,根據(jù)場(chǎng)所變化的情況。前者始終為壓縮應(yīng)力(在該圖2中為負(fù) 值)，后者在加熱中心部為壓縮應(yīng)力，而在遠(yuǎn)離該中心時(shí)變化為拉伸應(yīng)力(該圖2正值)。 以該圖2所示的應(yīng)力分布為基礎(chǔ)，針對(duì)一般的溫度分布也可以處理成該應(yīng)力分布的線性組 合。該情況下，在玻璃板上的各點(diǎn)上一定在正交方向產(chǎn)生壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力。這些應(yīng)力中與直接切割有關(guān)的是拉伸應(yīng)力。當(dāng)該應(yīng)力超過(guò)作為材料固有值的破壞 韌性值時(shí)，到處產(chǎn)生破壞而不能進(jìn)行控制。在如本發(fā)明的熱應(yīng)力切割的情況下，由于拉伸應(yīng) 力選定為該值以下，因而不會(huì)產(chǎn)生破壞。但是，在拉伸應(yīng)力存在位置上有龜裂的情況下，在其前端應(yīng)力擴(kuò)大，若該力超出材 料的破壞韌性值，則龜裂會(huì)擴(kuò)大。即，產(chǎn)生作為加工的被控制了的切割。通過(guò)掃描激光照射 點(diǎn)，可以使龜裂延長(zhǎng)。在該熱應(yīng)力切割中，由于切割面與結(jié)晶的裂開(kāi)面類似，因而不會(huì)產(chǎn)生 微裂紋、玻璃屑，可以消除上述的機(jī)械方法的缺點(diǎn)，作為玻璃的加工方法來(lái)說(shuō)具有非常優(yōu)良 的特性。該熱應(yīng)力切割有圖14所示的兩種情況。圖14(a)所示的是進(jìn)行加熱2和冷卻3的 結(jié)果，僅在工件1的表面層(例如深度100 μ m)產(chǎn)生龜裂4的情況，一般被稱為表面劃痕。 5表示劃痕方向。
另一方面，圖14(b)所示的是工件的整個(gè)厚度上產(chǎn)生龜裂的情況，一般被稱為全 切割。5表示切割方向，6表示切割預(yù)定線。該圖所示的全切割的情況下不進(jìn)行冷卻。顯然 進(jìn)行冷卻對(duì)拉伸應(yīng)力的形成有利，但這是由于找不到大量地波及工件內(nèi)部的冷卻方法。兩 者各有優(yōu)缺點(diǎn)。前者是在劃痕后需要切斷工序，這是最大的缺點(diǎn)。該工序在后者中是不需 要的，但在該后者技術(shù)中存在針對(duì)大型工件切割速度降低，或在工件端部附近降低切割位 置精度等所謂尺寸效果的缺點(diǎn)。該對(duì)玻璃照射激光的表面劃痕技術(shù)由Kondratenko Vladimir S.傾注精力進(jìn)行開(kāi) 發(fā)，并申請(qǐng)了專利文獻(xiàn)1的日本專利。該專利還申請(qǐng)了專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)3的歐州專 利以及美國(guó)專利。該發(fā)明人選擇了 CO2激光作為激光。同樣，利用(X)2激光來(lái)進(jìn)行表面劃痕的技術(shù)，申請(qǐng)有基于分束器將圓對(duì)稱激光束轉(zhuǎn) 換為在直線上排列的多個(gè)射束點(diǎn)列的技術(shù)的專利文獻(xiàn)4的日本專利。針對(duì)以上的表面劃痕專利，為了除去上述缺點(diǎn)而希望進(jìn)行圖14(b)所示的全切割 方式技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并申請(qǐng)有向摻雜稀土類元素的玻璃上照射半導(dǎo)體激光的技術(shù)的專利文獻(xiàn) 5的日本專利。熱應(yīng)力切割成為全切割方式或止于表面劃痕，是根據(jù)工件加熱止于表面現(xiàn)象或體 量現(xiàn)象(基于非專利文獻(xiàn)1的激光)的差，由熱應(yīng)力僅在表面層產(chǎn)生或遍及工件的全部厚 度產(chǎn)生的差異來(lái)決定。如上所述，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，從而根據(jù)目的分別使用即可。本專利可 以同時(shí)適用于兩個(gè)技術(shù)，并且是能進(jìn)一步提高脆性材料熱應(yīng)力切割的性能的改良專利。特 別是在表面劃痕中，其做了技術(shù)改良以可將玻璃板厚為5mm左右的太陽(yáng)能電池用玻璃作為 其對(duì)象。專利文獻(xiàn)1 ^ > F 7 r > ^ V. S. (Kondratenko Vladimir S.)，脆性非金屬材料 的分?jǐn)喾椒?，日本?guó)專利第3027768號(hào)專利文獻(xiàn) 2 :Kondratenko Vladimir S. , Method of splitting non-metallic materials, EP0633867B1專利文獻(xiàn) 3 :Kondratenko Vladimir S. , Method of splitting non-metallic materials, USP5609284專利文獻(xiàn)4 :寺本勉，切斷裝置，日本國(guó)專利第3792639號(hào)專利文獻(xiàn)5:三浦宏，輕部規(guī)夫，脆性材料的割斷方法以及裝置，日本國(guó)專利第 4179314 號(hào)非專利文獻(xiàn) 1 :Vladimir V. Fedorov et al. 3. 77-5. 05 μ m Tunable Solid-State Lasers Based on Fe2+-Doped ZnSe Crystals Operating at Low and Room Temperatures, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 42, No.9, pp 906-917, September(2006).基于激光照射等的熱應(yīng)力切割的特征在于相比機(jī)械方法為一種高品質(zhì)加工法。但 該加工法也有缺點(diǎn)。其第一缺點(diǎn)為加工點(diǎn)溫度相比常溫為高溫。機(jī)械方法在常溫下進(jìn)行， 與之對(duì)應(yīng)地?zé)釕?yīng)力切割必須加熱到常溫以上。特別是在對(duì)大型工件全切割時(shí)，為了增大切 割速度需要增大熱應(yīng)力。為此需要進(jìn)一步提高加熱溫度。另一方面，因?yàn)椴Ａв凶冃渣c(diǎn)溫 度、融點(diǎn)，特別是在玻璃表面上有膜時(shí)為了防止工件損傷需要降低加熱溫度，這是在熱應(yīng)力 切割中最大的問(wèn)題。特別地，作為表面劃痕的缺點(diǎn)不能適用于厚板玻璃中?，F(xiàn)在，該技術(shù)應(yīng)用在平板顯示器玻璃切割中，這時(shí)的玻璃板厚通常為0. 7mm。(X)2激光照射到玻璃表面時(shí)，由深度為 3. 7μπι的表面層吸收99%的入射能量。因此，劃痕深度通常限定為200 μ m左右。板厚為 0. 7mm時(shí)，若有200 μ m的劃痕深度即可進(jìn)行后續(xù)的機(jī)械切斷。但是板厚為5mm左右時(shí)，在該 劃痕深度下不能進(jìn)行機(jī)械切斷。用現(xiàn)在的劃痕技術(shù)不能進(jìn)行太陽(yáng)能電池玻璃的激光切割。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這些問(wèn)題，在本發(fā)明中沒(méi)有把工件加熱限定于工件上的一點(diǎn)，而是分布 在大區(qū)域中。這樣一來(lái)，可以通過(guò)在加熱全部區(qū)域中面積分在加熱區(qū)域的各點(diǎn)產(chǎn)生的熱應(yīng) 力，以顯著增加產(chǎn)生的熱應(yīng)力。但是，工件全部區(qū)域均勻加熱時(shí)不產(chǎn)生熱應(yīng)力。為了除去工 件內(nèi)的殘留應(yīng)力，通常把工件放入加熱爐內(nèi)進(jìn)行逐漸加熱或逐漸冷卻加工。為了產(chǎn)生熱應(yīng) 力需要不均勻溫度分布。該分布形成原理上既可以通過(guò)加熱實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)冷卻實(shí)現(xiàn)，但 實(shí)際上執(zhí)行加熱的方法更容易。并且兩者并用時(shí)也有效果。通過(guò)這種分布型加熱，我們可 以做到用切割速度300mm/秒全切割方式切割板厚為0. 7mm的大型無(wú)堿玻璃時(shí)的加熱溫度 為50°C的較低溫度。該方法對(duì)降低加工點(diǎn)的加熱溫度有效果。但是因?yàn)闇囟确植计骄彅U(kuò)大，并且沒(méi)有 切割位置的確定因子，所以產(chǎn)生精度降低的缺點(diǎn)。為防止該缺點(diǎn)，在平緩的溫度分布中重疊 尖銳的峰并作為切割位置確定因子來(lái)使用即可。但是一般地，溫度分布和原子間結(jié)合分離 中使用的應(yīng)力分布不一致。實(shí)際上對(duì)工件切割產(chǎn)生影響的是后者，這不僅依賴于溫度分布 還依賴于工件的整體結(jié)構(gòu)。因此，僅僅使溫度分布與切割預(yù)定線相一致，不能實(shí)現(xiàn)較高的切 割位置精度。可以通過(guò)如下方法提高該精度通過(guò)理論或?qū)嶒?yàn)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)兩者間的偏差 的情況下用偏移技術(shù)；該預(yù)測(cè)較為困難的情況下通過(guò)負(fù)反饋控制，或根據(jù)需要進(jìn)行正反饋 控制。并且為了解決厚板的問(wèn)題，在本發(fā)明中利用了龜裂前端的應(yīng)力放大現(xiàn)象。在板厚 5mm的玻璃上有深度200 μ m的表面劃痕的情況下，龜裂不能一下子向上下方向前進(jìn)。但是， 僅在玻璃的端部附近的限定的區(qū)域中向板厚方向執(zhí)行機(jī)械切斷后，使機(jī)械切斷沿著劃痕線 前進(jìn)，玻璃的全長(zhǎng)上執(zhí)行機(jī)械切斷即可。機(jī)械切斷一旦形成則在此之后就比較容易繼續(xù)切 斷，但是最初的開(kāi)始比較困難。所以在上述的玻璃端部的區(qū)域中需要使劃痕的深度設(shè)定為 幾乎接近整個(gè)板厚的數(shù)值，而不是200 μ m。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)熱應(yīng)力切割所具有的高質(zhì)量，還可以使加熱溫度充分降低 至不損傷玻璃自身和表面上的膜的較低值，且還可以充分提高位置精度。并且，可以使對(duì)象 板厚增大到太陽(yáng)能電池玻璃的5mm或者該厚度以上?；诩す獾牟Ａ懈?，雖然在加工質(zhì) 量上具有很多技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)，但是還沒(méi)能替換過(guò)去幾個(gè)世紀(jì)一直使用至今的基于金剛石鉆 頭的機(jī)械方式。本發(fā)明用于改變這種情況。通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的玻璃的熱應(yīng)力切割具有以下的優(yōu)點(diǎn)。1)相比以往的方法可以大幅提高切割的速度。2)不需要切割后的研磨、清潔等后序工序。3)在切割面附近不產(chǎn)生微裂紋，工件的材料強(qiáng)度的值較高。4)在切割面上沒(méi)有玻璃屑的附著，變得清潔。5)可以切割厚板玻璃。
6)切割位置精度高。7)切割面相對(duì)于玻璃表面充分垂直。8)切割面為鏡面，表面粗糙度良好。9)可以用來(lái)自一個(gè)方向的激光束照射實(shí)現(xiàn)重疊玻璃的選擇性切割，而不需要玻璃 板的反轉(zhuǎn)等操作。10)可以實(shí)現(xiàn)切割的自動(dòng)化。


圖1是表示基于大區(qū)域不均勻溫度分布的熱應(yīng)力切割原理的示意圖。圖2是基于高斯型溫度分布而的熱應(yīng)力分布圖。圖3表示用于產(chǎn)生熱應(yīng)力的較低溫度下的大區(qū)域不均勻加熱分布的一例。圖4表示在大區(qū)域不均勻加熱分布的一例中產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子分布圖。圖5表示激光光斑掃描的應(yīng)力強(qiáng)度因子分布。圖6表示在大區(qū)域不均勻加熱上重疊掃描激光光斑時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子分布。圖7表示高斯激光束通過(guò)DOE轉(zhuǎn)換為直線束。圖8表示沿輪廓進(jìn)行熱應(yīng)力切割時(shí)的直線束方向的旋轉(zhuǎn)控制。圖9表示沿輪廓進(jìn)行熱應(yīng)力切割時(shí)的直線束長(zhǎng)度和方向的控制。圖10表示熱應(yīng)力切割工件側(cè)端附近時(shí)實(shí)際的切割位置與目標(biāo)位置之間的偏差。圖11表示厚度為0. 7mm的無(wú)堿玻璃板的紅外線透過(guò)率特性。圖12表示在工件的大量切割中全切割方向與深度很深的劃痕方向正交的例。圖13是表示容易進(jìn)行厚板玻璃的機(jī)械切斷的理想劃痕深度分布的示意圖。圖14是表示玻璃上進(jìn)行激光照射時(shí)的表面劃痕(a)和全切割(b)的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出本發(fā)明的實(shí)施方式的示意圖。作為本發(fā)明的實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)，將工 件上的大區(qū)域中溫度比工件的熱損傷溫度低的靜止或移動(dòng)的不均勻溫度分布與作為切割 位置確定因子的微小區(qū)域中所集中的靜止或移動(dòng)的溫度分布重疊，僅在該微小區(qū)域附近使 張開(kāi)型應(yīng)力強(qiáng)度因子K1的值大于材料的破壞韌性值Kk的值，且在該切割位置確定因子的 溫度分布上根據(jù)需要設(shè)定偏移量，或者進(jìn)行負(fù)反饋控制或根據(jù)情況進(jìn)行正反饋控制，以使 切割位置和目標(biāo)位置一致，該脆性材料的熱應(yīng)力切割方法的特征在于，為形成切割位置確 定因子，使用通過(guò)衍射光柵型光學(xué)元件對(duì)激光進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到的直線束。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的一種脆性材料的熱應(yīng)力切割裝置，用于實(shí)現(xiàn)上述脆性材 料的熱應(yīng)力切割方法，將工件上的大區(qū)域中溫度比工件的熱損傷溫度低的靜止或移動(dòng)的不 均勻溫度分布與作為切割位置確定因子的微小區(qū)域中所集中的靜止或移動(dòng)的溫度分布重 疊，僅在該微小區(qū)域附近使張開(kāi)型應(yīng)力強(qiáng)度因子K1的值大于材料的破壞韌性值Kk的值，且 在該切割位置確定因子的溫度分布上根據(jù)需要設(shè)定偏移量，或者進(jìn)行負(fù)反饋控制或根據(jù)情 況進(jìn)行正反饋控制，以使切割位置和目標(biāo)位置一致，上述脆性材料的熱應(yīng)力切割裝置的特 征在于，為形成切割位置確定因子，具有光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，輸出通過(guò)衍射光柵型光學(xué)元件對(duì)激 光進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到的直線束。
若簡(jiǎn)要說(shuō)明本實(shí)施方式，通過(guò)在工件上盡可能大的區(qū)域內(nèi)設(shè)置平緩分布的靜止或 者移動(dòng)的較低溫的不均勻加熱溫度分布，實(shí)現(xiàn)用于產(chǎn)生應(yīng)力的加熱溫度的降低，并防止工 件的熱損傷。另一方面，在該加熱溫度分布上重疊加熱能量，該能量在作為切割位置確定因 子的比較微小的區(qū)域中集中并靜止或者移動(dòng)，且偏移設(shè)定該位置，或者進(jìn)行負(fù)反饋控制或 根據(jù)需要進(jìn)行正反饋控制，以提高切割位置精度。在為實(shí)現(xiàn)所需的熱應(yīng)力分布而設(shè)計(jì)所需 的不均勻溫度分布時(shí)，可以使用線性彈性破壞力學(xué)的方法。作為加熱用激光，可以使用通過(guò) 衍射光柵光學(xué)元件將剖面形狀轉(zhuǎn)換為直線束的(X)2激光、可實(shí)現(xiàn)全切割的Er:YAG激光、針 對(duì)各種板厚的玻璃可以選擇實(shí)現(xiàn)全切割或者較深劃痕的波長(zhǎng)可變的1 +2: 激光。厚板 玻璃的切斷通過(guò)使玻璃端部的劃痕深度設(shè)置得充分深來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面更為具體地說(shuō)明本實(shí)施方式，如上所述，雖然具有加熱區(qū)域涉及的區(qū)域越大 其加熱溫度也越低的優(yōu)點(diǎn)，但另一方面切割位置精度也降低。為防止上述問(wèn)題，利用了如圖 1的11所示的溫度分布，該溫度分布是在溫度分布的寬的波形的棱線上重疊波峰尖銳的波 形7。這種情況下，尖銳的棱線位置7成為切割位置確定因子。作為遍及大范圍的加熱區(qū)域 的積分值，即熱應(yīng)力值變大，與波峰的高度低無(wú)關(guān)，以不達(dá)到切割閾值并優(yōu)選的是以只在尖 銳的波峰位置超過(guò)該閾值的方式設(shè)定。在該圖中，用10表示了熱應(yīng)力充分大以至于引起原 子間結(jié)合分離的區(qū)域。在該區(qū)域中，用X表示了由〇表示的相鄰原子之間原子間結(jié)合分離 的狀態(tài)，其中用線段表示原子間結(jié)合。8表示全切割方式的切割，9表示龜裂前端。5為切割 方向。在這種情況下，波峰越尖銳越可以提高切割位置精度。根據(jù)線性彈性破壞力學(xué)，根據(jù)工件上龜裂前端附近的熱應(yīng)力場(chǎng)的特性產(chǎn)生切割。 設(shè)定除該特性之外的熱應(yīng)力值，使其比相鄰的原子間結(jié)合力小。即使是在龜裂附近的特性 條件下產(chǎn)生的熱應(yīng)力，也可以將超出能讓工件變形的值的值用于最初分離原子結(jié)合。前者 主要依賴于工件結(jié)構(gòu)，越是大型工件其值越高。后者依賴于工件材料常數(shù)，與工件形狀無(wú) 關(guān)。根據(jù)線性彈性破壞力學(xué)理論，當(dāng)代表后者的物理量K1 (張開(kāi)型應(yīng)力強(qiáng)度因子)滿足K1 > K1。(在這里Kk是材料的破壞韌性值，在通常的玻璃中為0. 73MPa/m2)時(shí)，切割以龜裂前 端的發(fā)展進(jìn)行。在本發(fā)明中選擇僅在所需的切割位置中滿足K1 > K1。的溫度分布即可。這 種情況下，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使該條件能在低溫下實(shí)現(xiàn)。線性彈性破壞力學(xué)理論提供了計(jì)算K1的 方法，其為公知方法，在這里省略說(shuō)明。根據(jù)該實(shí)施方式，可以獲得大區(qū)域不均勻加熱效果，即降低加熱溫度，并可以避免 工件的熱損傷。并且，通過(guò)在大區(qū)域加熱上重疊切割位置確定因子，可以實(shí)現(xiàn)高切割位置精 度。其結(jié)果，可以獲得熱應(yīng)力切割所具有的固有的高質(zhì)量切割特性。實(shí)施例1作為第一實(shí)施例，介紹第一個(gè)具體的加熱溫度分布設(shè)計(jì)例。該例的對(duì)象是在寬度 580mm、板厚0. 7mm的無(wú)堿玻璃板的中央部上以直線狀全切割方式切割的情況。這種情況 作為全切割方式，在大型工件中不可避免地由于尺寸效應(yīng)而存在相當(dāng)大的困難。作為圖1 的平緩的波形，設(shè)定如圖3所示在玻璃寬度中央部具有大約50°C的溫度峰值的高斯溫度分 布。為了具體實(shí)現(xiàn)，在玻璃板上的高度為200mm的位置上使用了與玻璃長(zhǎng)度平行設(shè)置的電 力輸入為IkW的柱狀紅外燈。在圖3中示出了執(zhí)行切割的同時(shí)測(cè)定的電力輸入3分鐘后的 玻璃表面溫度。在這里，點(diǎn)燈后等待3分鐘再開(kāi)始切割的原因在于燈光能量的一部分被玻 璃表面吸收，由熱傳導(dǎo)達(dá)到內(nèi)部以達(dá)到全切割方式所需的條件需要一定的時(shí)間。若使紅外燈光經(jīng)由3-4 μ m的帶通濾波器照射，則照射光到達(dá)玻璃內(nèi)部后直接被吸收，在點(diǎn)燈的同時(shí) 達(dá)到該條件而不需要等待時(shí)間。圖4示出針對(duì)該溫度分布用有限元法計(jì)算的玻璃寬度中央的K1值的玻璃長(zhǎng)度方 向分布。在該圖中也示出了針對(duì)無(wú)堿玻璃的K1。值。K1相比K1。大的區(qū)域?yàn)閺牟ＡУ那懈?開(kāi)始端部到310mm為止的區(qū)域，若超過(guò)該點(diǎn)則停止全切割。在該條件的加熱下，從端部到 310mm處自動(dòng)進(jìn)行全切割并在310mm處停止切割。若提高加熱溫度，則全切割的前進(jìn)距離增大，若降低加熱溫度，則距離減小。不管 是什么情況，在如圖3所示的大寬度加熱中不能獲得高切割位置精度。該條件下的優(yōu)點(diǎn)是 可以使最高加熱溫度降低至50°C。為形成本發(fā)明中的切割位置確定因子(重疊加熱)，使用了輸出通過(guò)衍射光柵型 光學(xué)元件對(duì)激光進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到的直線束的光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。使用上述光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生 了如下單一激光光斑玻璃的吸收激光輸出為100W，光斑直徑為3mm，掃描速度為300mm/s。 首先僅針對(duì)該激光加熱通過(guò)有限元法計(jì)算&。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中使用了波長(zhǎng)為976nm的LD 激光束。圖5示出了激光束掃描線上的K1值計(jì)算結(jié)果在玻璃長(zhǎng)度方向上的分布。在該圖 中示出了掃描激光束位置從玻璃端開(kāi)始分別到達(dá)30、100、200、250、300、400、510mm的位置 時(shí)的K1分布和溫度分布。在只通過(guò)該激光進(jìn)行的加熱中，在玻璃端部附近以外的地方K1低 于K1。，不產(chǎn)生切割。本發(fā)明的主旨是使紅外燈與激光束的加熱重疊，并實(shí)現(xiàn)圖1所示的加熱溫度分 布。圖6示出了重疊時(shí)K1值計(jì)算結(jié)果在玻璃長(zhǎng)度方向上的分布。在該圖中示出了激光束 位置與圖5中的位置相同情況下的K1分布和溫度分布。在這里，各點(diǎn)的K1值和溫度變?yōu)閳D 4以及圖5所示值之和。對(duì)于這些物理量，重疊原理成立。其結(jié)果，只需在切割預(yù)定線上K1 超過(guò)Klc;即可。圖6所示的K1值在激光束的附近比Klc;大，從而切割只進(jìn)行到該位置，并在 該位置停止。停止切割是因?yàn)樵诩す馐恢弥写嬖趶?qiáng)壓縮應(yīng)力。圖3所示的通過(guò)紅外燈進(jìn)行加熱的情況下，在K1 > Klc的范圍內(nèi)以非常高的速度 進(jìn)行切割。這是因?yàn)楣ぜ?nèi)的熱應(yīng)力分布的傳播速度基本上接近聲速。該情況下，切割面 上產(chǎn)生裂紋。與此相反，圖6所示的使紅外燈與激光束加熱重疊的情況下，如上所述因?yàn)榍?割龜裂不能越過(guò)激光束，所以切割速度與激光束掃描速度相同。該方法可以維持高切割質(zhì) 量，因此很方便。在這里示出的是如下實(shí)施方式基于柱狀紅外燈的最高為50°C的熱應(yīng)力切割加 熱，在非常低的低溫加熱上重疊掃描型激光光斑照射后在板厚為0. 7mm、寬度為580mm的無(wú) 堿玻璃板的中央部上以300mm/s的速度執(zhí)行高質(zhì)量熱應(yīng)力切割，可獲得以往的任何技術(shù)都 達(dá)不到的效果，證明了本發(fā)明的高性能。實(shí)施例2圖7所示的加熱溫度分布的第二結(jié)構(gòu)例中，作為切割位置確定因子的光束產(chǎn)生機(jī) 構(gòu)，利用作為直線束均化器的衍射光柵型光學(xué)元件(DOE) 14，使從激光振蕩器12射出的高 斯激光束13轉(zhuǎn)換為直線束15。圖7是示出通過(guò)上述光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)輸出直線束的情況的示 意圖。圖中15表示通過(guò)DOE后的激光束，在預(yù)定位置中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)即直線束16。其他結(jié) 構(gòu)與第一實(shí)施例中相同。作為該直線束16，標(biāo)準(zhǔn)地使用有寬度為0. 1 1mm、長(zhǎng)度為25mm 左右的直線束。在這種情況下長(zhǎng)度方向的分布為均勻強(qiáng)度分布，但是寬度方向的分布既可
8以是均勻分布也可以是高斯分布。并且，可以對(duì)強(qiáng)度分布進(jìn)行入射激光束徑、位置等調(diào)整使 其變化。相比第一實(shí)施例，在第二實(shí)施例的情況下切割位置精度進(jìn)一步增大，所需的加熱 溫度進(jìn)一步降低，并且表面劃痕的情況下劃痕深度進(jìn)一步變深。這些是本結(jié)構(gòu)例的效果。實(shí)施例3圖8示出本發(fā)明的第三結(jié)構(gòu)例。圖8所示的作為切割位置確定因子的光束產(chǎn)生機(jī) 構(gòu)，利用作為直線束均化器的衍射光柵型光學(xué)元件(DOE) 14，使從激光振蕩器12射出的高 斯激光束13轉(zhuǎn)換為直線束15。在進(jìn)行作為自由曲線的輪廓切割的情況下，需要使作為切割 位置確定因子的直線束16與輪廓的切線相一致。因此需要始終對(duì)直線束16的方向進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)控制。該控制可以用D0E14的旋轉(zhuǎn)控制17來(lái)進(jìn)行。在圖8中，1為工件，6為切割預(yù)定線，21為點(diǎn)狀激光光斑，22為短直線束，23為長(zhǎng) 直線束，8為全切割方式切割。19表示楔型掩模，20表示楔型掩模19的移動(dòng)方向。作為該結(jié)構(gòu)的效果，因?yàn)橹本€束的長(zhǎng)軸方向總是與輪廓線相一致，所以能提高切 割位置精度，增大產(chǎn)生的熱應(yīng)力，其結(jié)果可以提高切割速度等。實(shí)施例4圖9示出本發(fā)明的第四結(jié)構(gòu)例。切割曲線隨機(jī)彎曲的情況下，只控制直線束的方 向是不充分的，需要縮短其長(zhǎng)度或根據(jù)情況設(shè)為點(diǎn)狀。這樣的控制可以通過(guò)控制DOE的旋 轉(zhuǎn)的同時(shí)使用楔型掩模19來(lái)進(jìn)行，該楔型掩模19與DOE同時(shí)旋轉(zhuǎn)并前后移動(dòng)。在圖中用 20表示該前后運(yùn)動(dòng)，通過(guò)該控制可以控制直線束16的長(zhǎng)度成為點(diǎn)狀激光光斑21、短直線束 22、長(zhǎng)直線束23等所需的值。特別地，激光光斑21所示的為點(diǎn)狀光斑，與切割曲線為銳角 的彎曲相對(duì)應(yīng)。作為該結(jié)構(gòu)的效果，輪廓曲線以較小曲率彎曲或者以銳角彎折的情況下，也可以 防止切割位置精度的降低和切割速度的降低。實(shí)施例5熱應(yīng)力切割發(fā)生在用于分離原子間結(jié)合的最大熱應(yīng)力位置上，而不是產(chǎn)生在最高 溫度位置上。我們可以作為輸入條件提供的是溫度分布，而不是該熱應(yīng)力分布。后者是根 據(jù)工件結(jié)構(gòu)等條件作為結(jié)果出現(xiàn)的分布。顯然兩者之間有因果關(guān)系，但是在實(shí)際的生產(chǎn)中 通常很難始終把握這種關(guān)系。根據(jù)圖1所示的本發(fā)明原理，實(shí)際產(chǎn)生的熱應(yīng)力切割位置不 是限定在該確定因子附近的某一個(gè)位置上，因?yàn)樵撐恢貌灰欢ň褪乔懈钅繕?biāo)位置，所以為 了高精度控制需要一種位置控制技術(shù)。當(dāng)溫度分布和該切割產(chǎn)生位置間的偏差在理論上沒(méi)有確定的情況下，為了補(bǔ)償該 偏差可以通過(guò)起初就在溫度分布上設(shè)置偏移量以實(shí)現(xiàn)高切斷位置精度。在圖10中示出了 基于有限元法計(jì)算并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明過(guò)的該偏差的一個(gè)例。在這里示出了工件寬度為500mm、 長(zhǎng)度為1000mm、厚度為0. 7mm和寬度為2000mm、長(zhǎng)度為2000mm、厚度為0. 7mm的2種無(wú)堿玻 璃板中在離側(cè)端20mm位置上用直徑為1. 5mm的激光束在長(zhǎng)度方向上掃描的情況下的實(shí)際 的切割位置。除了切割開(kāi)始和終端附近，產(chǎn)生了最大為0. 7mm的位置偏差，并且其具有高度 的可重復(fù)性。在允許0. 7mm的位置偏差的情況下可以按照原來(lái)的方法進(jìn)行，但是不允許的 情況下需要位置控制。只要在各種條件下用有限元法計(jì)算并記錄該偏差量，就可以設(shè)定熱 應(yīng)力分布的偏移量，可以實(shí)現(xiàn)高切割位置精度。這是本發(fā)明的第5結(jié)構(gòu)例。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)熱應(yīng)切割位置的進(jìn)一步高精度化。在工件形狀、切割位置等 條件不變即反復(fù)條件下的反復(fù)作業(yè)中，只要允許位置誤差為50 μ m左右，就可以使用該方 法。該裝置不需要負(fù)反饋控制部，可簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)。實(shí)施例6激光束位置的負(fù)反饋控制是本發(fā)明的第六結(jié)構(gòu)例。有時(shí)在生產(chǎn)車間很難設(shè)定上述 偏移量，所以用劃痕監(jiān)視器來(lái)檢測(cè)實(shí)際的切割位置，在與切割位置確定因子相對(duì)應(yīng)的照射 激光束位置上進(jìn)行負(fù)反饋控制，或根據(jù)需要進(jìn)行正反饋控制，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的切割位置精度。 該控制可以由公知的控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例7相對(duì)于以上的基于激光束位置控制的切割位置高精度化，還可以通過(guò)直線激光束 旋轉(zhuǎn)角控制來(lái)實(shí)現(xiàn)切割位置高精度化，這是本發(fā)明的第七結(jié)構(gòu)例。該方法的原理如下通過(guò) 直線激光束的旋轉(zhuǎn)角控制，可以使K11 (面內(nèi)剪切型應(yīng)力強(qiáng)度因子)成為零或者很小的值，這 時(shí)可以利用最大溫度位置和最大熱應(yīng)力位置相一致的事實(shí)。通過(guò)有限元法計(jì)算來(lái)確認(rèn)了該 事實(shí)。這時(shí)也和激光束位置控制同樣地具有偏移量設(shè)定和負(fù)反饋或正反饋控制2種方法。 但是因?yàn)橛?jì)算偏移補(bǔ)償量的方法非常復(fù)雜，在實(shí)際的生產(chǎn)車間中使用起來(lái)有困難，所以負(fù) 反饋或正反饋控制的方法更為現(xiàn)實(shí)。該方法也可以利用公知的控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)上述2種負(fù)反饋或正反饋控制，不需要事先估計(jì)溫度分布和切割位置間的偏 差量，可以通過(guò)自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)切割位置的高精度化，在實(shí)際的生產(chǎn)中具有不可估量的 優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例8作為加熱用的激光，可以使用能被玻璃吸的激光束。代表性的激光是波長(zhǎng)為 10.6μπι的CO2激光。該激光作為商用激光容易得到高輸出激光，因此很方便。該激光的特 征為被玻璃吸收的吸收系數(shù)很大，以至于在深度3. 7 μ m的表面層中被吸收了 99%入射能 量，不能對(duì)玻璃進(jìn)行體量(Bulk)加熱。因此適用于表面劃痕，但不能在全切割方式中使用。圖11示出厚度為0. 7mm的無(wú)堿玻璃板的紅外光透過(guò)特性(％ )。作為全切割方式 用的激光束，理想的情況是被玻璃板吸收大約50%，因此可以使用振蕩波長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍在 2. 75 4. 5 μ m范圍內(nèi)的激光束。在板厚較大的情況下使用最短波長(zhǎng)為2. 5 μ m、板厚較小 的情況下使用最長(zhǎng)波長(zhǎng)為5 μ m范圍內(nèi)的振蕩波長(zhǎng)即可。因此，作為全切割方式用的激光可 以使用Er YAG激光(2. 94 μ m)。通過(guò)使用波長(zhǎng)范圍在3. 77 5. 05 μ m且波長(zhǎng)可變的中紅外激光，可以得到理想的 效果。該激光是用盤式激光器、光纖激光器激發(fā)的摻雜2價(jià)鐵離子的結(jié)晶激光。大約 有將近50%的振蕩效率，還可以高輸出化。在非專利文獻(xiàn)1中報(bào)告有該激光技術(shù)。現(xiàn)在，平板顯示器玻璃的板厚有從現(xiàn)行值0. 7mm向0. Imm逐漸減小的趨勢(shì)。在所 述板厚中能吸收99%的入射光能量的條件為，根據(jù)關(guān)系式IAtl = e_ax，吸收系數(shù)α的值在 65 230CHT1范圍至內(nèi)。與之對(duì)應(yīng)并且由無(wú)堿玻璃的吸收特性所決定的波長(zhǎng)范圍充分在上 述該激光的波長(zhǎng)共振范圍內(nèi)。從而，即使玻璃板厚變化，也可以通過(guò)該波長(zhǎng)共振使大部分的 光能量到達(dá)玻璃板的背面，并且不會(huì)貫通玻璃板，可以使劃痕深度變?yōu)榻咏ＡО搴竦闹怠?已證明如下事實(shí)在全切割方式之間形成的交差點(diǎn)處的交叉加工是有難度的，但是在背面 殘留有若干非切割層時(shí)可以進(jìn)行交叉加工。在圖12中示出了該情況。在玻璃板1上進(jìn)行最初基于波長(zhǎng)共振的激光滲透，生成沒(méi)有到達(dá)背面的非常深的劃痕對(duì)、241、242、243等。接 著在更短的波長(zhǎng)方向上進(jìn)行波長(zhǎng)共振，使激光完全透過(guò)玻璃板，在與上述劃痕正交的方向 上實(shí)現(xiàn)全切割25、251、252。在兩線的交叉點(diǎn)由于背面還沒(méi)有分離，因此可以繼續(xù)進(jìn)行全切 割。其中，在該說(shuō)明中省略了設(shè)在玻璃板端部上的初龜裂。在該工序后沿著深劃痕線執(zhí)行機(jī)械切斷。因?yàn)閯澓凵疃瘸浞稚睿撉袛嗪苋菀走M(jìn) 行。在該工序中，為了不使被全切割的各片到處亂濺，在必要的工序中要把工件固定在靜電 吸附板沈上。該吸附板的結(jié)構(gòu)為可以獨(dú)立控制各位置中的施加電壓，并在所需的位置和所 需的時(shí)刻解除吸附。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以針對(duì)各種板厚的玻璃實(shí)現(xiàn)全切割，還可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)到達(dá)全切割程 度的非常深的劃痕。該技術(shù)在通過(guò)熱應(yīng)力切割進(jìn)行交差切割時(shí)可以實(shí)現(xiàn)交叉切割，在實(shí)際 用途上極其有用。實(shí)施例9在本發(fā)明的技術(shù)中可以用圖14(b)所示的全切割方式切割太陽(yáng)能電池玻璃，但也 可以用圖14(a)所示的表面劃痕來(lái)切割，下面對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。在圖13的示意圖中示出了 使其變?yōu)榭赡艿脑趧澓劬€方向的表面劃痕深度的變化。該圖是板厚為5mm的堿玻璃的情 況，這是通常的太陽(yáng)能電池玻璃的厚度。縱向?qū)?yīng)于玻璃板厚以及表面劃痕深度，橫向?yàn)?劃痕方向。如圖所示從玻璃端部的劃痕開(kāi)始點(diǎn)在長(zhǎng)度(在發(fā)明人的證明實(shí)驗(yàn)中為IOmm 20mm左右)范圍內(nèi)，劃痕深度為3 4mm左右，其后如圖13所示慢慢減小到正常的劃痕深 度200μπι。在照射激光輸出為70W的情況下激光掃描速度為30 53mm/s，但是為了在玻 璃端部獲得深劃痕，要降到20mm/s的低速才有效果。劃痕深度為該分布的情況下，在該深部上限定區(qū)域后就容易在整個(gè)板厚上進(jìn)行機(jī) 械切斷。即使超過(guò)了該區(qū)域劃痕深度淺至200 μ m，只要進(jìn)行整個(gè)厚度的切斷，就可以容易地 使機(jī)械切斷慢慢沿著劃痕方向前進(jìn)。這樣一來(lái)，可以使沿劃痕線的劃痕深度變?yōu)閳D13所示 的厚度，并且使5mm左右的厚板在全長(zhǎng)上進(jìn)行機(jī)械切斷。作為圖13所示的劃痕分布的生成方法，為了增加劃痕深度降低激光束掃描速度 的方法已在前面說(shuō)明。在這里利用圖6說(shuō)明熱應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)上在玻璃端部劃痕深度比端部 以外的位置深。圖6示出在玻璃板上產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子K1的變化情況，該變化的方向是 針對(duì)某種條件下的激光束照射引起的玻璃加熱的激光束掃描方向。激光束掃描是連續(xù)進(jìn)行 的，但是在圖6中同時(shí)示出了該光束到達(dá)7點(diǎn)時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子分布和加熱溫度分布。在這 里只關(guān)心跟劃痕深度有直接關(guān)系的應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化。從圖6中觀察激光束位置離端部 的距離為10mm、30mm、IOOmm的3個(gè)位置時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子分布，可以知道無(wú)論是那種情況， 該系數(shù)在玻璃端部附近取較大值。該應(yīng)力分布的增大與劃痕深度的增大有直接相關(guān)。圖6 是在某種加熱條件下的數(shù)據(jù)，在這里示出的趨勢(shì)是一般的情況。那么從現(xiàn)在開(kāi)始說(shuō)明實(shí)施例。本發(fā)明屬于圖14(a)所示的表面劃痕。從而，在玻 璃表面上跟蹤掃描有基于(X)2激光照射的加熱并在其之后跟蹤掃描有基于冷卻液噴霧的冷 卻機(jī)構(gòu)。并且，在開(kāi)始形成劃痕的玻璃端部上設(shè)有初龜裂。這樣的技術(shù)原理以及方法現(xiàn)在 已公知。在圖14(a)中示出有激光剖面形狀為小圓的情況，在劃痕為直線狀或者要把該深 度變深的情況下，以延長(zhǎng)玻璃的加熱時(shí)間為目的使用剖面形狀為直線束的激光即可。由于從激光振蕩器射出的激光通常是剖面形狀為圓形的高斯束，所以在圖7、圖8、圖9所示的方 法中說(shuō)明了轉(zhuǎn)換剖面形狀。在這樣的工序之后按照上述說(shuō)明沿著劃痕線執(zhí)行機(jī)械切斷。以上說(shuō)明的是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能的若干個(gè)實(shí)施例，顯然本發(fā)明的主旨可以用 其他很多種方法實(shí)現(xiàn)。如此，若把玻璃的熱應(yīng)力切割導(dǎo)入到平板顯示器、太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程，則在提 高加工速度、加工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)并克服現(xiàn)有技術(shù)的弱點(diǎn)時(shí)其效果是非常顯著的。這些加工 現(xiàn)在是用金剛石切割機(jī)來(lái)進(jìn)行，但是呈現(xiàn)出了諸如因產(chǎn)生玻璃屑而切割后需要進(jìn)行清潔工 序或者由于微裂紋的存在以至于材料強(qiáng)度下降等問(wèn)題?；诒景l(fā)明的熱應(yīng)力切割可以解決 這樣的問(wèn)題。并且，因?yàn)榧訜釡囟瘸浞值?，不?huì)在玻璃基板、其表面上設(shè)置的成膜上引起熱 損傷。還因?yàn)闊釕?yīng)力切割位置的精度充分高，并且可以使熱影響區(qū)域充分局限在劃痕寬度 范圍內(nèi)，因此本發(fā)明的技術(shù)不僅可以用于基板玻璃的加工還可以用于電池的加工。
權(quán)利要求
1.一種脆性材料的熱應(yīng)力切割方法，將工件上的大區(qū)域中溫度比工件的熱損傷溫度低 的靜止或移動(dòng)的不均勻溫度分布與作為切割位置確定因子的微小區(qū)域中所集中的靜止或 移動(dòng)的溫度分布重疊，僅在該微小區(qū)域附近使張開(kāi)型應(yīng)力強(qiáng)度因子K1的值大于材料的破壞 韌性值Kle的值，且在該切割位置確定因子的溫度分布上根據(jù)需要設(shè)定偏移量，或者進(jìn)行負(fù) 反饋控制或根據(jù)情況進(jìn)行正反饋控制，以使切割位置和目標(biāo)位置一致，上述脆性材料的熱 應(yīng)力切割方法的特征在于，為形成切割位置確定因子，使用通過(guò)衍射光柵型光學(xué)元件對(duì)激光進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到的直 線束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料的熱應(yīng)力切割方法，其特征在于，根據(jù)切割位置的切割輪廓的形狀控制直線束的方向或者長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料的熱應(yīng)力切割方法，其特征在于，根據(jù)表面劃痕、深劃痕、全切割等所需的切割的種類，使用CO2激光、1 2+: 激光、 EriYAG激光中的任一種作為激光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料的熱應(yīng)力切割方法，其特征在于，為了固定工件，使用能夠按位置分別切換施加電壓的靜電吸附板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料的熱應(yīng)力切割方法，其特征在于，使冷卻單元在移動(dòng)激光束之后同速移動(dòng)，并降低玻璃端部的劃痕開(kāi)始點(diǎn)附近的移動(dòng)速 度，從而增大劃痕深度，使該區(qū)域的后序工序的機(jī)械切斷變得容易，并使開(kāi)始的該切斷向劃 痕深度淺的其他區(qū)域前進(jìn)。
6.一種脆性材料的熱應(yīng)力切割裝置，將工件上的大區(qū)域中溫度比工件的熱損傷溫度低 的靜止或移動(dòng)的不均勻溫度分布與作為切割位置確定因子的微小區(qū)域中所集中的靜止或 移動(dòng)的溫度分布重疊，僅在該微小區(qū)域附近使張開(kāi)型應(yīng)力強(qiáng)度因子K1的值大于材料的破壞 韌性值Kle的值，且在該切割位置確定因子的溫度分布上根據(jù)需要設(shè)定偏移量，或者進(jìn)行負(fù) 反饋控制或根據(jù)情況進(jìn)行正反饋控制，以使切割位置和目標(biāo)位置一致，上述脆性材料的熱 應(yīng)力切割裝置的特征在于，為形成切割位置確定因子，具有光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，輸出通過(guò)衍射光柵型光學(xué)元件對(duì)激光 進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到的直線束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脆性材料的熱應(yīng)力切割裝置，其特征在于，上述光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)根據(jù)切割位置的切割輪廓的形狀控制直線束的方向或長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脆性材料的熱應(yīng)力切割裝置，其特征在于，上述光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)根據(jù)表面劃痕、深劃痕、全切割等所需的切割的種類，使用CO2激光、 Fe2+:ZnSe激光、EriYAG激光中的任一種作為激光。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脆性材料的熱應(yīng)力切割裝置，其特征在于，為了固定工件，上述光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)使用能夠按位置分別切換施加電壓的靜電吸附板。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脆性材料的熱應(yīng)力切割裝置，其特征在于，上述光束產(chǎn)生機(jī)構(gòu)使冷卻單元在移動(dòng)激光束之后同速移動(dòng)，并降低玻璃端部的劃痕開(kāi) 始點(diǎn)附近的移動(dòng)速度，從而增大劃痕深度，使該區(qū)域的后序工序的機(jī)械切斷變得容易，并使 開(kāi)始的該切斷向劃痕深度淺的其他區(qū)域前進(jìn)。
全文摘要
一種基于大區(qū)域不均勻溫度分布的脆性材料的熱應(yīng)力切割方法及裝置，在工件上不產(chǎn)生材料加熱引起的熱損傷，實(shí)現(xiàn)高切割速度以及高切割位置精度這兩點(diǎn)，且可以切割用于太陽(yáng)能電池玻璃的板厚為5mm左右的厚板。在工件上盡可能大的區(qū)域中設(shè)置平緩分布的靜止或移動(dòng)的較低溫的不均勻加熱溫度分布，以降低產(chǎn)生應(yīng)力的加熱溫度，并防止工件的熱損傷。另一方面，在該加熱溫度分布上重疊作為切割位置確定因子的較小區(qū)域內(nèi)所集中的靜止或移動(dòng)的加熱能量，且偏移設(shè)定該位置，或者進(jìn)行負(fù)反饋控制，并根據(jù)需要進(jìn)行正反饋控制，以提高切割位置精度。
文檔編號(hào)C03B33/09GK102060437SQ20101050833
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者秋山保男, 輕部光次郎, 輕部規(guī)夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社萊奧