CN102275229A - 脆性材料基板的切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脆性材料基板的切割方法，虽使用普通刀轮，但能够以内切对脆性材料基板进行加工而非进行外切，并且可不产生交点跳过地进行十字切割。所述切割方法是通过使用刀轮在脆性材料基板上滚动而形成切割线，在基板的表面上的比基板的一端缘更靠内侧的部位形成成为切割起点的起动部(初始龟裂)，而且在十字切割的交点部分也预先形成起动部(交点龟裂)，使刀轮从形成着初始龟裂的起动部的位置起以朝向交点龟裂的起动部位置的方式下沿着切割预定线而滚动，由此形成切割线。

Description

脆性材料基板的切割方法
技术领域
本发明涉及一种在平板显示器等中所使用的玻璃基板、或者半导体晶片或陶瓷等脆性材料基板的表面形成切割线(及沿着切割线在基板厚度方向上扩展的垂直裂缝)的切割方法。本发明特别是涉及一种利用刀轮在较薄的脆性材料基板上形成切割线时优选的切割方法。
背景技术
众所周知如下方法：在脆性材料基板上形成切割线，并利用沿着切割线在基板厚度方向上扩展的垂直裂缝将基板分断的加工中，通过使圆盘状的刀轮在基板表面滚动而形成切割线，所述方法例如揭示在专利文献1等中。
在液晶面板等中，如图5所示，将贴合两片较薄的玻璃材料而形成的大面积的玻璃基板M分断成各自成为成品的单位基板。这时，首先利用刀轮在基板M的表面形成X方向的切割线S1′，其次形成与X方向交叉的Y方向的切割线S2′。如此，形成X-Y方向上交叉的多条切割线之后，将基板M输送至断裂装置，通过使基板M沿着切割线弯曲而分断成单位基板。
作为用以在玻璃基板上形成切割线的刀轮，有如图6所示的通常的刀轮1a(以下，将其称为普通刀轮1a)、及如图7所示的在刀尖棱线部2设置着切口3(沟槽)的刀轮1b(以下，将其称为带槽刀轮1b)。前者的普通刀轮1a中，为了形成刀尖棱线部的两侧的倾斜面而以磨石研磨刀尖棱线部的两侧，因此在倾斜面会形成研磨条痕，由于倾斜面的研磨条痕而在刀尖棱线部形成微小的凹凸。通常，刀尖棱线部的凹凸的状态不规则，例如刀尖棱线部的中心线表面粗糙度Ra(中心线表面粗糙度是依据JIS(JapaneseIndustrial Standard，日本工业标准)B 0601-1982的定义)小于1μm。后者的带槽刀轮1b中，具体而言有三星钻石公司制造的Penett(注册商标)刀轮、APIO(注册商标)刀轮，通常，切口的深度为1μm～30μm(特别是2μm～30μm)左右，切口以10μm～200μm(特别是30μm～150μm)的间距形成，且在刀尖棱线部的棱线方向上切口的长度比突起的长度(两个切口间的棱线的长度)更长的带槽刀轮中，存在沿着切割线形成的在基板厚度方向上扩展的垂直裂缝的深度变大的倾向。
普通刀轮1a具有如下优点：在通常的使用条件下，虽无法形成较深的垂直裂缝，但可以形成加工部位的状态不会错乱(在加工部位不产生微小的龟裂或缺口等)的切割线，且沿着所形成的切割线分断玻璃基板时不会在端面留下伤痕，能够防止端面强度的劣化。另一方面，因为对玻璃基板的摩擦力较小、陷入力较小而容易滑动(运行不良)，所以必须如图8所示以玻璃基板M的一端缘为起点形成切割线。将如此从外缘起滚动刀轮而形成切割线的方法称为“外切”。
利用普通刀轮1a进行外切时，使普通刀轮1a横着与玻璃基板M的端缘角部接触并开始加工。如果想从离开玻璃基板表面的端缘的位置起形成切割线，那么会产生由于在玻璃基板表面运行不良，而无法形成切割线的不良情形。然而，因为玻璃基板的端缘角部易裂且脆弱，所以有加工开始时产生微小的缺口或裂纹的担忧。特别是玻璃基板M的板厚为0.4mm以下(特别是0.2mm以下)的薄板尤其容易产生缺口。另外，将普通刀轮1a横着与玻璃基板M的端缘角部接触时，容易产生普通刀轮1a的刀尖棱线部产生缺口的不良情形。
另外，使用普通刀轮1a对玻璃基板M进行X-Y方向的十字切割时，有时会如图9所示，产生从普通切割器1a通过最初形成的X方向的切割线S1′所成的交叉点9起Y方向的切割线S2′的一部分未形成的现象，即称为“交点跳过”的现象。认为产生交点跳过现象的原因在于：在首先形成的X方向的切割线S1′的沟槽两侧残存着应力，导致在形成下一条Y方向的切割线S2′时，在残存着应力的交叉点处，用以形成垂直裂缝的按压力被削减。
相对于此，在刀尖的棱线设置着切口(沟槽)的带槽刀轮1b由于对玻璃基板的摩擦力及陷入力较大，所以无须如普通刀轮1a般从玻璃基板的一端缘开始加工，而可以如图10所示，使带槽刀轮1b从比基板M的端缘稍靠内侧的部位起沿着切割预定线在箭头方向上滚动，由此形成切割线。如此，将从比端缘稍靠内侧起形成切割线而非从玻璃基板的一端缘起的方法称为“内切”。利用带槽刀轮1b(特别是在棱线方向上切口的长度较长的带槽刀轮)形成的切割线成为较深地扩展的裂缝。
而且，带槽刀轮1b在基板上运行良好，且垂直裂缝较深地扩展，因此也可以在脆性材料基板上形成X-Y方向的十字切割线时消除交点跳过的现象。即，在形成Y方向的切割线时，即便在带槽刀轮通过与X方向的切割线的交叉点时也可以消除交点跳过的产生。
[背景技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利第3074143号公报
发明内容
近年来，为了实现单位基板(成品)的轻量化，要求玻璃基板等脆性材料基板的板厚变薄，例如液晶面板等的玻璃基板也趋于使用将板厚为0.2mm以下的较薄的玻璃板贴合而成的基板。
在利用刀轮在这种较薄的脆性材料基板上形成切割线的情形时，带槽刀轮是将切口与切口间的棱线交替按压在基板表面而形成切割线，因此切割线本身的状态成为错乱的状态，而容易留下伤痕，导致分断后的单位基板的端面强度劣化，成为产生小的裂纹等的原因。
因此，从单位基板的端面强度方面来看，理想的是使用普通刀轮，但在此情形时，必须从脆性材料基板的易裂的端缘角部开始加工，因此加工开始时端缘的角部会形成缺口，或产生微小的裂纹。例如，厚度为0.4mm以下、特别是0.2mm以下的玻璃基板等脆性材料基板难以防止端缘角部的缺口。而且，存在由于缺口而导致端面强度显着下降的倾向。
另外，由于打点冲击而使裂缝的渗入变深，因此如果板厚为0.4mm以下、特别是0.2mm以下，那么产生进行十字切割之前便分断的不良情形的可能性变高。
因此，在此情形时理想的也是使用普通刀轮，但这时如上所述，有时会产生交点跳过的现象，且有时产生在交点部分无法形成状态不会错乱(不产生微小的龟裂或缺口等)的分断面的不良情形，而导致成品良率变差。
因此，本发明的目的在于提供一种使用刀轮对板厚较薄的玻璃基板等脆性材料基板进行切割时优选的切割方法。
本发明的目的特别是在于提供一种能够以内切对脆性材料基板进行加工而非进行外切的脆性材料基板的切割方法。
此外，本发明的目的还在于提供一种能够防止由于十字切割而成为问题的交点跳过的现象的切割方法。
为了达成所述目的，第一发明中阐述了如下技术手段。即，本发明的切割方法是通过使用刀轮在脆性材料基板上滚动而形成切割线，在所述基板的表面上的比基板的一端缘更靠内侧的部位形成成为切割起点的起动部(初始龟裂)，其次，使所述刀轮从形成着起动部的位置起沿着切割预定线滚动，由此形成切割线。
这里，起动部可以通过使刀轮从所述基板上方垂直下降并与基板碰撞而形成，但也可以利用除刀轮以外的物件来形成。起动部的长度并无特别限定，例如优选形成1mm左右的长度的起动部的方法。形成起动部的刀轮优选带槽刀轮(特别是切口的深度为1μm～60μm左右的带槽刀轮)。
另外，第二发明是通过使用刀轮在脆性材料基板上滚动而形成相互交叉的X方向的切割线及Y方向的切割线的切割方法，使所述刀轮滚动而在所述基板上形成X方向的切割线，其次在X方向的切割线与Y方向的切割预定线交叉的部分形成在Y方向上延伸的起动部之后，使所述刀轮沿着Y方向的切割预定线滚动而形成Y方向的切割线。
这里，起动部(交点龟裂)也可以通过使刀轮从所述基板上方垂直下降并与基板碰撞而形成，但也可以利用除刀轮以外的物件来形成。起动部的长度并无特别限定，例如优选形成1mm左右的长度的起动部的方法。形成起动部的刀轮优选带槽刀轮(特别是切口的深度为1μm～60μm左右的带槽刀轮)。
[发明的效果]
根据第一发明的切割方法，通过形成成为切割起点的起动部，不论刀轮的种类(不使用带槽刀轮)而能够与带槽刀轮同样地通过内切来形成切割线，因此能够抑制在脆性材料基板的易裂的端缘角部产生缺口或微小的裂纹。此外，由于形成切割线时无须使用带槽刀轮，所以在利用普通刀轮进行切割的情形时能够加工出加工部不会错乱的切割线，且在后步骤中分断脆性材料基板时几乎不会在端面留下伤痕，能够进行提高端面强度的加工。
根据第二发明的切割方法，形成X方向的切割线之后，在所述X方向的切割线与Y方向的切割预定线交叉的部分形成在Y方向上延伸的起动部(交点龟裂)的状态下，形成Y方向的切割线，因此不会产生交点跳过。
另外，通过利用普通刀轮，能够形成将交点部分也包括在内的不会错乱(不产生微小的龟裂或缺口等)的沟槽面的切割线。
所述发明中，脆性材料基板也可以是厚度为0.4mm以下、特别是0.2mm以下的玻璃基板。如果基板的板厚较薄，那么进行从基板的端缘形成切割线的外切时，基本确定会产生缺口，但即便是这种较薄的基板，也可以通过实施本发明的切割方法而进行内切，从而可进行能够防止端面强度下降的切割。
另外，如果利用普通刀轮进行切割，那么裂缝的渗入受到抑制，因此可以抑制在十字切割之前便分断的不良情形的可能性。
刀轮的刀尖棱线部的中心线平均粗糙度Ra(中心线平均粗糙度的定义是依据JIS B0601-1982)优选小于1μm，更优选为0.5μm以下。
由此，能够进行切割线不错乱的美观的加工。
另外，所述发明中，起动部可以通过使刀轮从所述基板上方垂直下降并与基板碰撞而准确地形成在交点部分。
所述发明中，进行X方向、Y方向的切割时，也可以在基板的表面上的比基板的一端缘更靠内侧的部位形成成为切割起点的起动部后，进行内切。根据本发明，成为切割起点的起动部(初始龟裂)的形成位置并非脆性材料基板的易裂的端缘角部，而是形成在比端缘稍靠内侧的部位，因此在加工起动部(初始龟裂)时，能够抑制缺口或微小的裂纹的产生。而且，因为从成为切割起点的所述起动部(初始龟裂)开始切割，所以即便是容易滑动的普通刀轮也能够准确地执行X方向的切割及之后的在Y方向上的十字切割。
附图说明
图1是表示本发明的切割方法中所使用的切割装置的一实施例的前视图。
图2(a)～(d)是按照步骤顺序表示内切的实施方式的图。
图3(a)～(d)是按照步骤顺序表示十字切割的实施方式的剖面图。
图4(a)～(f)是表示在X方向的切割线与Y方向的切割预定线的交点部分形成起动部(交点龟裂)而进行切割的顺序的俯视图。
图5是用以对以往的脆性材料基板的切割方法进行说明的俯视图。
图6是表示一般的普通切割器的图，图6(a)是前视图，图6(b)是侧视图。
图7是表示一般的带槽刀轮的侧视图。
图8是用以表示以往的利用普通刀轮的切割方法的立体图。
图9是用以对交点跳过的现象进行说明的俯视图。
图10是用以对内切进行说明的立体图。
[符号的说明]
1a    普通刀轮
1b    带槽刀轮
2     棱线部
M     脆性材料基板
S1    X方向的切割线
S2    Y方向的切割线
L1    X方向的切割预定线
L2     Y方向的切割预定线
T1、T2 成为切割起点的起动部
T3     交叉部分的起动部
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的切割方法的详情进行详细说明。
图1是表示用以实施本发明方法的一般的切割装置的概略前视图。
切割装置SC包含：平台4，将脆性材料基板M保持在上表面且能够进行水平旋转；轨道5，将所述平台4保持成能够在一方向上移动；导向杆6，在平台4的上方横架在与轨道5正交的方向(图1的左右方向)上；两台切割头7，设置成能够沿着所述导向杆6移动；及切割器固定器8，以可升降的方式安装在切割头7的下端。在所述切割器固定器8的其中一个上安装着之前图6所示的普通刀轮1a，在另一个上安装着之前图7所示的带槽刀轮1b。例如，在玻璃基板M上形成起动部时，使带槽刀轮1b下降并与玻璃基板M碰撞，而加工出切割线时，使普通刀轮1a下降，从玻璃基板M上的起动部起一边压接一边使平台4或切割头7沿着切割预定线相对地移动。
其次，对使用所述切割装置的切割方法进行说明。这里，对利用内切在基板上形成成为切割起点的起动部(初始龟裂)之后，向XY方向进行十字切割的情形进行说明。
首先，如图2(a)～(c)及图4(a)所示，在X方向的切割预定线L1上且在比玻璃基板M的一端缘更靠内侧的部位，使带槽刀轮1b以轻轻击打玻璃基板M的表面的方式下降后上升，由此形成成为切割起点的起动部(初始龟裂)T1。
其次，如图2(d)及图4(b)所示，使普通刀轮1a下降至形成着起动部T1的位置，并沿着切割预定线L1一边压接一边滚动，由此形成X方向的切割线S1。即，通过所述内切的方法形成切割线。普通刀轮1a因能够陷入至预先形成的起动部T1所以不会滑动，从而可以形成切割线。通过重复进行相同的作业而如图4(c)所示形成所有的X方向切割线S1。
其次，在形成与X方向正交的Y方向的切割线S2的情形时，使平台4在水平方向上旋转90度后，进行相同的加工。即，如图4(d)及图4(e)所示，在切割预定线L2上且在比玻璃基板M的端缘稍靠内侧的部位，利用带槽刀轮1b形成成为切割起点的起动部T2(初始龟裂)，使普通刀轮1a从此处起沿着切割预定线L2滚动，由此形成Y方向的切割线S2。
另外，在形成所述Y方向的切割线S2之前，为了阻止交点跳过的现象，而如图4(d)所示，预先在X方向的切割线S1与Y方向的切割预定线L2交叉的部分形成在Y方向上延伸的起动部T3(交点龟裂)。即，如图3(a)～(c)及图4(d)所示，使带槽刀轮1b在X方向的切割线S1与Y方向的切割预定线L2交叉的部分以轻轻击打玻璃基板M的表面的方式下降后上升，由此形成起动部T3(交点龟裂)。然后，如图3(d)所示，使普通刀轮1a抵接于之前所形成的起动部T2(初始龟裂)的位置，并从此处起滚动，由此如图4(e)所示加工出Y方向的切割线S2。通过重复进行相同的作业而如图4(f)所示形成所有的Y方向切割线S2。
如此，通过预先在切割线S1的交叉部分的沟槽两侧(或切割时的刀轮的行进方向侧)形成起动部T3(交点龟裂)，而可以在普通刀轮1a通过切割线S1的部位不产生交点跳过地形成切割线S2。
另外，所述方法中，利用带槽刀轮1b的起动部T1、T2(初始龟裂)的形成位置并非基板M的易裂的端缘角部，而是在比端缘稍靠内侧的部位的平面进行加工，因此可以抑制加工起动部时产生缺口或微小的裂纹等。而且，即便是厚度为0.4mm以下、特别是0.2mm以下的玻璃基板，也能够使用至今为止无法在进行内切时使用的普通刀轮以内切的方式形成切割线。而且，由于是利用普通刀轮1a对切割线S1、S2进行加工，所以与使用带槽刀轮的情形相比，能够加工出加工部不会错乱的切割线，且在后步骤中分断脆性材料基板时不会在端面留下伤痕，从而能够提高端面强度。
另外，所述实施例中，是分别加工出一个起动部T1或T2(初始龟裂)之后，形成一条切割线S1或S2，但也可以在形成切割线S1、S2之前，先形成成为切割起始点的起动部T1或T2，然后以所述起动部T1或T2为起始点形成切割线S1、S2。
另外，所述实施例中，作为在X方向的切割线S1与Y方向的切割预定线交叉的部分形成起动部T3的机构，是使用与切割线形成用的普通刀轮1a不同的起动部形成用的带槽刀轮1b，但也可以利用切割线形成用的普通刀轮1a形成。在此情形时，切割头7只要一个即可。
以上对本发明的代表性的实施例进行了说明，但本发明并不限定于所述实施方式。例如，本发明方法适合于厚度为0.4mm以下、特别是0.2mm以下的玻璃基板的切割，但也可以应用于厚度超过0.4mm的玻璃基板、或其他脆性材料基板。另外，本发明中，能够在达成本发明的目的且不脱离权利要求范围的范围内进行适当修正、变更。
[产业上的可利用性]
本发明的切割方法可以用于对包含玻璃基板、硅、陶瓷、化合物半导体等脆性材料的基板进行切割的情形。

Claims (11)

1.一种脆性材料基板的切割方法，其特征在于：通过使用刀轮在脆性材料基板上滚动而形成切割线，
在所述基板的表面上的比基板的一端缘更靠内侧的部位形成成为切割起点的起动部，
其次，使所述刀轮从形成着起动部的位置起沿着切割预定线滚动，由此形成切割线。
2.一种脆性材料基板的切割方法，其特征在于：通过使用刀轮在脆性材料基板上滚动而形成相互交叉的X方向的切割线及Y方向的切割线，
使所述刀轮滚动而在所述基板上形成X方向的切割线，
其次，在X方向的切割线与Y方向的切割预定线交叉的部分形成在Y方向上延伸的起动部之后，使所述刀轮沿着Y方向的切割预定线滚动而形成Y方向的切割线。
3.根据权利要求1或2所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
所述刀轮是在刀尖棱线部未形成切口的普通刀轮。
4.根据权利要求1或2所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
所述刀轮的刀尖棱线部的中心线平均粗糙度Ra小于1μm。
5.根据权利要求1或2所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
所述刀轮的刀尖棱线部的中心线平均粗糙度Ra为0.5μm以下。
6.根据权利要求1或2所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
所述脆性材料基板是厚度为0.4mm以下的玻璃基板。
7.根据权利要求1或2所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
所述脆性材料基板是厚度为0.2mm以下的玻璃基板。
8.根据权利要求1或2所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
所述起动部是通过使刀轮从所述基板上方垂直下降并与基板碰撞而形成。
9.根据权利要求8所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
使用在刀尖棱线部设置着切口的带槽刀轮而形成所述起动部。
10.根据权利要求9所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
所述带槽刀轮的所述切口的深度为1μm～60μm。
11.根据权利要求2所述的脆性材料基板的切割方法，其特征在于：
所述脆性材料基板是厚度为0.4mm以下的玻璃基板，在X方向、Y方向进行切割时，在所述基板的表面上的比基板的一端缘更靠内侧的部位形成成为切割起点的起动部。
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