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加工技術を支える開発

ガラススクライブのメカニズム

ガラス切断を例にしたスクライブのメカニズムです。
スクライブは硬くて脆いという硬脆材料の物性を利用した切断方法です。
微細な傷(クラック)を正確に制御して発生・進展させることで高精度な切断を高品質に実現できます。

 

ガラスとは?

一般的なガラスの主成分である二酸化ケイ素(シリカ/SiO2)が結晶してできた鉱物が石英(quartz)で、六角柱状のきれいな自形結晶になることが多いです。石英は優れた耐薬品性を持ち、真空紫外~赤外領域の幅広い波長で優れた光透過性を有します。

  • ガラスは結晶化していない非晶質(アモルファス)構造を持っています。非晶質は液体が急速に冷却され固体化した場合などに現れる構造で、等方的で結晶のような原子配列の規則性を持たない構造です。
  • ガラスの特徴は、①透明である、②成形しやすい、③組成・物性の自由度が高い、④熱的・化学的に安定などがあげられます。③の特徴を活かし、二酸化ケイ素以外の材料を融合することで物性の異なる様々なガラスが作られています。

ナトリウム(Na)、カルシウム(Ca)を加えたソーダ石灰ガラスは、安価で加工や成形が容易なことからガラス瓶など多くのガラス製品に使用されています。ナトリウムの代わりにホウ素(B)を加えた無アルカリガラスは加熱冷却による寸法変化が小さく、高い弾性率を示します。この特長から基板用ガラスとして使用されています。

 

スクライブ時のクラックは二段階

スクライブ時のクラックは次の二段階で進展します。

第一段階は、スクライブホイール負荷時にクラックが進展します。この時のクラックによる切断面はホイール先端形状の影響を受けて、「あばら骨」模様に見えることから、“リブマーク”と呼ばれます。

第二段階は、ホイールが通り過ぎた後、残留応力により再度クラックが進展します。