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精密加工

次世代超薄板ガラスに対応する新しい加工技術開発:熱割断の「熱応力による脆性破壊」と「高ひずみ速度変形」との複合加工

岐阜県

株式会社エイト・エンジニアリング

2021年2月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 次世代超薄板ガラスの低コスト切断を実現するヒートナイフによる熱割断装置の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 情報通信、スマート家電、半導体、光学機器
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成25年度~平成27年度

プロジェクトの詳細

事業概要

情報機器や太陽電池分野で用いるガラス基板は薄板化が進んでいる。それに伴い国内では、次世代超薄板ガラスに対応する新しい加工技術開発が強く望まれている。本提案では、熱割断の「熱応力による脆性破壊」と「高ひずみ速度変形」との複合加工で、平滑な割断面を生産効率よく得ることが可能な、低価格かつ低ランニングコストで多品種少量生産に対応した低環境負荷のヒートナイフによる熱割断技術を開発し事業化する

開発した技術のポイント

脆性材料が持つ熱応力を利用した加工方法で、特殊な機器や高価な部材を使用なしで可能な熱割断技術


(新技術)
脆性材料(次世代超薄板ガラス)が持つ熱応力を利用した加工方法を開発する
(新技術の特徴)
低コスト、低ランニングコスト、多品種少量生産、耐環境性を確保し、次世代のデバイス(高硬度脆性材料)への対応を可能となる

具体的な成果

・超薄板ガラス熱割断の為のHeat-knife、Cool-toolの先端部形状、材質、表面処理等を検討し、方向性を検証について、手法としては、現在市場で使用されている薄板ガラス基板の材料特性を基本に、CAE(Computer Aided Engineering)にて解析を行い、CAE解析結果を熱割断実験装置の開発に反映した
・熱割断に効果的な加熱方法、冷却方法を調査、検証する為に各種のHeat-knife、Cool-toolの設計・製作をマイクロプロセス株式会社にて実施する為に基本構想、仕様書を作成した
・熱割断におけるガラス基板の表面の予き裂の影響を調査、検証する為に簡易型スクライバーの設計
・製作をマイクロプロセス株式会社にて実施する為に基本構想、仕様書を作成した・簡易型スクライバー及び熱割断実験装置を使用し、熱割断の実験では、予備実験での熱割断した内容でまずは確認し、加熱、冷却方式において各種のToolを使用し、実験機開発のデータを収集した
・熱割断実験で、熱割断に必要なデータ、機構、予き裂の条件を取得し、その取得データ、機構、予き裂の条件を活用し、熱割断実験機を設計、製作した
・熱割断実験装置の課題を抽出し、それらの課題を改善できるように熱割断実験機の設計にフィードバックした

研究開発成果の利用シーン

次世代超薄板ガラスに対応する新しい加工技術としてのヒートナイフを用いた極薄ガラス対応切断機及び周辺機器

実用化・事業化の状況

製品・サービスのPRポイント

低コスト、低ランニングコスト、多品種少量生産、耐環境性を確保しながら、次世代のデバイス(高硬度脆性材料)対応

今後の実用化・事業化の見通し

・PR資料を作成しユーザーに紹介を始めた
・熱割断実験機及び本年度実施した改良点を紹介し、難切削素材に対しての加工提案を行った
・一部のユーザーよりサンプル基板をあずかり熱割断実験を実施した
・波及効果として、ガラス基板以外の脆性材料の加工についても研究し、半導体チップにおいても薄板化技術が進み、記憶容量が増大するにつれ、100層まで行くだろうと予測されている
・白色LEDは、発光効率をあげることがポイントのひとつとなっており、熱割断でカットしたサファイアの端面は非常に綺麗な端面が出来る為、レーザーで切り出した端面よりはるかに綺麗な端面が得られる
・今後の事業化の中では、LEDメーカーにおける実証試験が大きな目標となる

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 株式会社エイト・エンジニアリング
事業管理機関 公益財団法人岐阜県産業経済振興センター
研究等実施機関 マイクロプロセス株式会社
学校法人中部大学

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 株式会社エイト・エンジニアリング
本社所在地 〒501-6255 岐阜県羽島市福寿町浅平4丁目18番地横山ビル3C