TW201323363A

TW201323363A - 強化玻璃基板之刻劃方法及刻劃裝置

Info

Publication number: TW201323363A
Application number: TW101141761A
Authority: TW
Inventors: Keisuke Tominaga
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-06-16
Also published as: KR101462524B1; TWI488824B; CN103183469B; CN103183469A; KR20130062875A

Abstract

本發明提供一種即使為加工困難之強化玻璃基板，亦能夠利用內切確實地形成刻劃線之刻劃方法。對於強化玻璃基板M，使用於刀刃稜線處具有連續之凹凸之附溝槽刀輪11，且(a)使刀輪11下降抵接於進入至較基板M之一端緣更內側之起始地點P1，於刻劃預定線之方向在與起始地點近旁之折返地點P2之間，以按壓狀態進行至少一往復之前進轉動與後退轉動而形成成為刀輪之侵入起點之溝槽T；(b)接著，使刀輪11以從起始地點通過溝槽T上之方式進行按壓轉動直至刻劃預定線之終點地點P3，而形成刻劃線S。

Description

強化玻璃基板之刻劃方法及刻劃裝置

本發明係關於一種強化玻璃製之玻璃基板之刻劃方法、以及可用於該刻劃方法之刻劃裝置。

此處，所謂的「強化玻璃」，係指藉由製造步驟中之利用離子交換之化學處理，而於玻璃基板之基板表面層形成殘留壓縮應力之壓縮應力層，於基板內部殘留拉伸應力而製造之玻璃。

強化玻璃之特徵為：具有因壓縮應力層之影響而對於外力而言難以破裂之性質，另一方面，具有一旦於基板表面產生龜裂並擴展至存在有殘留拉伸應力之基板內部，而於接下來使龜裂容易深入地滲透之性質。

一般於分斷玻璃基板之加工中採用如下之方法：首先，於基板表面形成有限深度之刻劃線，之後，從基板之背側沿著刻劃線利用裂斷桿或裂斷滾筒(break roller)進行按壓，藉此裂斷。

在前者之形成刻劃線之步驟中，已知有藉由將圓盤狀之刀輪(亦稱為刻劃輪)對著基板表面按壓並同時使其轉動而進行刻劃之方法，例如揭示於專利文獻1等。作為刀輪，具有在圓周稜線部具有連續之小的凹凸之附溝槽之刀輪、以及在稜線部不具有凹凸之普通刀輪，並根據基板之種類或厚度而區分使用。

圖4係表示在將玻璃製之基板M(母基板)分別分斷成為製品之單位基板時所進行之一般之交叉刻劃加工。首先，利用刀輪對著基板M之表面形成X方向之刻劃線S1，接著，形成與X方向交叉之Y方向之刻劃線S2。如此形成在XY方向交叉之多條刻劃線後，基板M被送至裂斷裝置，並沿著各刻劃線從背面側使其彎曲，藉此分斷成為單位基板。

在利用刀輪刻劃玻璃基板之方法中，有「外切」與「內切」。根據基板之種類或用途而選擇性地區分使用外切與內切之刻劃方法(參照專利文獻2)。

前者之外切，如圖5(a)所示，將刀輪K之最下端以下降至較基板M之表面(上面)稍靠下方之狀態，設置於基板M之單側端部之外側位置(刻劃開始位置)。而且，使其從設置之位置水平移動，抵達並碰撞基板端部，進一步地以既定之刻劃壓進行按壓並同時使刀輪K水平移動，而進行刻劃。

於採用外切時，由於在基板端不會產生刀輪滑動之問題，且形成之刻劃線到達基板之端部，因此在下一步驟中容易且正確地進行裂斷。另一方面，由於刀刃碰撞基板端部，因此恐有在基板端部產生切損，且因基板內部之拉伸應力之影響而導致從端部不規則地破裂、或被全切等之虞。此外，刀輪亦因與邊緣部分之碰撞而容易耗損。

後者之內切，如圖5(b)所示，將刀輪從上方下降至距基板之端緣2 mm~10 mm左右之內側(刻劃開始位置)而以既定之刻劃壓使其抵接基板，且進行按壓同時使刀輪水平移動而進行刻劃。

於採用內切時，由於刀輪未與基板端部之邊緣部分碰撞，因此不會有在基板端部產生切損之虞，與外切相比亦可抑制刀刃之耗損。但是，在使刀輪從抵接基板之狀態往水平方向移動時，有刀刃之侵入不良而滑動，導致無法進行刻劃之情形。

如此，外切與內切各具有優點與缺點。因此，根據基板之種類或用途而區分使用外切與內切。

專利文獻1：日本專利第3074143號公報

專利文獻2：日本特開2009-208237號公報

近年來，在被使用於行動電話等之覆蓋玻璃等之玻璃製品中，被期望使用稱為所謂之強化玻璃(亦稱為化學強化玻璃)之玻璃。如上所述，強化玻璃係以在基板表面層殘留壓縮應力之方式而被製造，藉此，可獲得儘管玻璃之板厚較薄亦難以破裂之玻璃。

因此，一旦使用強化玻璃，則具有可製造薄且輕、而且堅固之覆蓋玻璃之優點。另一方面，作為覆蓋玻璃，必需進行從大面積之母基板切出所欲之大小、所欲之形狀之單位製品之加工。

在利用外切對強化玻璃形成刻劃線之情形，一旦在基板端部刀刃碰撞時，進行較表面壓縮應力層更深地刻劃，則受到基板內部之殘留拉伸應力之影響，恐有發生一次性地完全被分斷之不良情況之虞。因此，使用強化玻璃利用內切之刻劃者較外切為佳。

然而，即使欲利用內切進行刻劃，在使刀刃抵接時，由於係為強化玻璃之故，因此亦有因基板表面層之殘留壓縮應力之影響而導致刀刃難以侵入基板表面，使刀刃之對基板之作用非常地不良而產生滑動。因此，反而產生刻劃加工變得困難之問題。此外，一旦為了使刀刃侵入而以較強之按壓負載進行刻劃，則將有因基板內部之殘留拉伸應力之影響而導致一次性地破裂或完全分斷等之不良情形。

如此，針對強化玻璃與針對從以往既被使用之鈉玻璃基板等之刻劃加工有所不同，即使藉由外切或內切，亦難以良好地形成刻劃線。該傾向係基板表面之壓縮應力層愈厚而殘留應力愈大之基板較為明顯。

在此，本發明之目的在於提供一種即使是加工困難之強化玻璃製玻璃基板，亦能夠利用內切確實地形成刻劃線之刻劃方法。

為了達成上述目的，在本發明中採用如下之技術性手段。亦即，在本發明之刻劃方法，係針對基板表面形成有壓縮應力層之強化玻璃基板，形成刻劃線之基板刻劃方法，且使用在刀刃稜線具有連續之凹凸之附溝槽刀輪，(a)將上述刀輪下降抵接於進入至較上述基板之一端緣更內側之起始地點，且於刻劃預定線之方向在與起始地點近旁之折返地點之間，以按壓狀態進行至少一往復之前進轉動與後退轉動而形成成為刀輪之侵入起點之溝槽，(b)接著，使刀輪以從上述起始地點通過上述溝槽上之方式，進行按壓轉動直至刻劃預定線之終點位置，而形成刻劃線。

使上述刀輪往復之距離、亦即從起始地點至折返地點之距離較佳為0.5 mm~3 mm，尤其較佳為2 mm左右。

此外，從另一觀點來看本發明之基板刻劃裝置，係在玻璃基板之表面形成刻劃線之基板刻劃裝置，具備：平台，載置玻璃基板；刻劃頭，保持於刀刃稜線具有連續之凹凸之附溝槽刀輪；刻劃頭升降機構，係以使上述刀輪對於上述玻璃基板之表面取得接觸狀態與離開狀態之方式，使上述刻劃頭升降；掃描機構，使上述刻劃頭於沿著上述玻璃基板表面之方向移動；以及控制部，進行利用上述刻劃頭升降機構之升降動作、及利用上述掃描機構之刻劃頭之移動動作之控制；且一旦上述控制部在已設置上述基板之狀態以使刻劃頭來到進入至較上述基板之一端緣更內側之起始地點之方式開始控制，則(a)使上述刀輪下降抵接於上述起始地點，於刻劃預定線之方向在與起始地點近旁之折返地點之間，以按壓狀態進行至少一往復之前進轉動與後退轉動而形成成為刀輪之侵入起點之溝槽，(b)接著，進行使刀輪以從上述起始地點通過上述溝槽上之方式，進行按壓轉動直至刻劃預定線之終點地點，而進行形成刻劃線之動作之控制。

根據本發明，使刀輪於起始地點與折返地點之間進行至少一往復轉動。在最初之去路之轉動中形成少許痕跡，且在緊接之回路之轉動中加深痕跡而成為小的溝槽。所形成之溝槽，係作為用以形成刻劃線之觸發器(trigger)(刀輪侵入用溝槽)而發揮作用。在使刀輪進行至少一往復之後，再次使其從起始地點轉動至刻劃預定線之終點地點，藉此，對起始地點近旁之相同位置進行至少3次刻劃，至少於第3次在起點部分使刀刃之侵入變得容易，而可不滑動地較佳地形成刻劃線。

此外，由於形成刻劃線時之刀刃之侵入變得容易，因此即使使刻劃線形成時之刀輪之按壓負載小於最初之起點之溝槽形成時之按壓負載，亦能充分地形成刻劃線，藉此，可減輕刻劃線形成時之刀輪對基板之強加負載而不會有基板之破裂或完全分斷。

在本發明中，刀輪之轉動速度較佳為：使形成刻劃線時之速度較上述往復移動時之速度為快。

藉此，可確實地進行成為刀輪之侵入起點之溝槽之加工，並且可迅速地進行刻劃線之形成。

在以下，根據圖式詳細地說明本發明之刻劃方法之細節。

圖1係表示為了在強化玻璃基板形成刻劃線而使用之刻劃裝置之一例子之概略的前視圖。

該刻劃裝置A，具備載置強化玻璃基板M之平台1。平台1，具備有能夠將載置於其上之基板M保持於固定位置之保持機構。在本實施例中，作為該保持機構，係透過在平台1開口之許多小的空氣吸附孔(未圖示)而吸附保持基板M。此外，平台1，可沿著水平軌道2於Y方向(圖 1之前後方向)移動，且藉由利用馬達(未圖示)而旋轉之螺桿軸3而驅動。進一步地，平台1可藉由內置有馬達之旋轉驅動部4而於水平面內旋動。

具備有夾著平台1而設置之兩側之支撐柱5、5以及往X方向水平延伸之導引桿6之橋架7，係跨越平台1上而設置。

在導引桿6，設置有往X方向水平延伸之導路8，以可沿著該導路8移動之方式設置有刻劃頭9，且藉由馬達12而驅動。

在刻劃頭9之下端，可升降地安裝有夾持具10，且於夾持具10安裝有刀輪11。在本發明中，作為該刀輪11，可使用於圓周稜線部具有連續之小的凹凸之附溝槽刀輪。

圖2係表示附溝槽刀輪11之一例子，圖2(a)係側視圖，圖2(b)係前視圖。該附溝槽刀輪11形成有在直徑2 mm~6 mm且厚度0.6 nm~1.5 mm左右之超硬合金製之圓盤碟11a之外周部用以形成成為刀刃之稜線11b之角度α(約100度~140度)，且在該稜線11b形成有連續之小的凹凸11c。另外，作為該附溝槽刀輪11，例如亦可使用Mitsuboshi Diamond Industrial股份有限公司製造之刻劃輪「APIO(註冊商標)」。

接著，根據圖1說明關於刻劃裝置A之控制系統。刻劃裝置A具備有控制部20。控制部20由電腦系統所構成，該電腦系統藉由如以下的部分而構成：CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)21，對控制進行所需之運算處理；記憶體22(記憶部)，記憶控制程式或所需之設定資訊；輸入裝置23，進行用以設定資訊或操作之輸入輸出；以及顯示裝置24，被用以作為輸入操作畫面或裝置狀況之監控畫面。

在控制部20中，預先將控制所需之設定資訊記憶於記憶體22，藉此，可藉由控制程式與設定資訊而進行所欲之刻劃動作。

若對所記憶之設定資訊中關於在本發明中相關之資訊具體地進行說明，則刻劃時之刻劃頭之移動速度資訊22a、按壓基板之按壓負載資訊22b、刻劃頭之移動距離資訊22c，係在加工開始前預先藉由輸入而設定。

對於刻劃頭之移動速度資訊22a，可輸入設定1個或2個數值，於輸入2個數值時，記憶為「第一移動速度」、「第二移動速度」，如以下利用圖3進行敍述般，於往復移動時(圖3(c)、(d))以「第一移動速度」進行掃描，在到達刻劃結束地點之刻劃時(圖3(e))以「第二移動速度」進行掃描。於僅輸入1個數值時，記憶為「第一移動速度」(第一移動速度與第二移動速度被視為相同而處理)，刻劃加工中(圖3(c)、(d)、(e))刻劃頭始終以「第一移動速度」進行掃描。

亦可對按壓負載資訊22b輸入設定1個或2個數值，於輸入2個數值時，記憶為「第一按壓負載」、「第二按壓負載」，如以下利用圖3進行敍述般，於往復移動時(圖3(c)、(d))以「第一按壓負載」進行壓接同時進行掃描，在到達刻劃結束地點之刻劃時(圖3(e))以「第二按壓負載」進行壓接同時進行掃描。於輸入1個數值時，記憶為「第一按壓負載」(第一按壓負載與第二按壓負載被視為相同而處理)，且刻劃加工中(圖3(c)、(d)、(e))始終以該「第一按壓負載」進行壓接同時進行掃描。

移動距離資訊22c，可輸入設定1個數值，如以下利用圖3進行敍述般，記憶為往復移動時(圖3(c)、(d))之從起始地點至折返點之「移動距離L」。

接著，使用圖3說明使用該刻劃裝置A之刻劃方法。

首先，預先使刀輪11來到刻劃加工之起始地點P1之正上方，以使刀輪11之移動方向與刻劃預定線一致之方式將基板M設置於平台1上。一般的基板M之設置方法為在平台1安裝定位用之止動部(未圖示)且與其抵接而進行定位，但亦可利用搬送機器人將基板載置於固定位置。此外，至基板載置為止之動作既可為手動亦可為自動。

而且，如圖3(a)、(b)所示，在基板M之刻劃預定線上，使附溝槽刀輪11下降至進入至較基板M之一端緣(圖式之左端緣)更內側(例如3 mm之內側)之起始地點P1，以預先於預備試驗中求出之按壓負載(記憶為第一按壓負載資訊之負載)、例如0.05 MPa左右按壓，同時使其前進轉動至起始地點近旁之折返地點P2(記憶為移動距離資訊之距離)(參照圖3(c))。

進一步地，於折返地點P2持續維持著先前之按壓負載而折返使其後退轉動至起始地點P1，而形成溝槽(溝痕)T (參照圖3(d))。

之後，使用較先前之按壓負載為小之按壓負載(記憶為第二按壓負載之負載)、例如以0.01 MPa左右前進轉動至刻劃預定線之終點地點P3，而形成刻劃線S(參照圖3(e))。

如此，藉由使刀輪11沿著起始地點P1→折返地點P2→起始地點P1進行一往復轉動而形成之溝槽T，係作為用以形成刻劃線S之觸發器(刀輪侵入用溝槽)而發揮作用。因此，於使刀輪11進行一往復之後，從起始地點P1轉動至刻劃預定線之終點地點P3時之刀刃之侵入變得容易，而可不滑動地較佳地形成刻劃線S。

此外，由於形成刻劃線S時之刀刃之侵入較為容易，因此即使使刻劃線形成時之刀輪11之按壓負載小於溝槽T之形成時之按壓負載，亦可充分地形成刻劃線S。藉此，可減輕刻劃線形成時之刀輪對基板之強加之負載，而不會有基板之破裂或完全分斷。

使上述刀輪11往復之距離、亦即從起始地點P1至折返地點P2之距離L(記憶為移動距離資訊之距離)，較佳為：設為0.5 mm~3 mm，尤其較佳為設為2 mm左右。

此外，刀輪11之轉動速度，較佳為：使往復移動時之速度(記憶為第一移動速度之速度)較慢，例如3 mm/秒左右，使形成刻劃線S時之速度(記憶為第二移動速度之速度)較快，例如100 mm/秒。藉此，可確實地進行成為最初之刀輪侵入起點之溝槽T之加工，並且可迅速地進行刻劃線S之加工。

以下所示之表1，係表示利用本發明之內切刻劃法進行刻劃之試驗結果，表2，係表示利用習知之內切刻劃法進行刻劃之試驗結果。

於該試驗中，分別準備8個(編號1~8)稜線角度(α)不同之直徑2 mm之附溝槽刀輪，利用本發明之內切刻劃法、與習知之內切刻劃法進行刻劃試驗。

其結果，於習知之刻劃法(表2)中，表示施力不良或先龜裂之×標記較多，刻劃線之加工非常地不穩定，相對於此，於本發明之刻劃法(表1)中，如○標記所示般可於較廣之範圍內穩定地形成刻劃線。

以上，說明了關於本發明之代表性之實施例，但本發明並不限定於上述實施形態。例如，於上述實施例中，使刀輪11在從起始位置P1至折返地點P2之間進行一往復，但亦可根據強化玻璃之種類或厚度進行二往復。在此情形時之往復動作時之移動速度、按壓負載，亦參照第一移動速度、第一按壓負載之數值而進行刻劃。

此外，於上述實施例中，使刻劃線形成時之刀輪11之按壓負載較用以加工溝槽T之往復時之按壓負載為小，但亦可不改變往復時之按壓負載而對刻劃預定線全長進行刻劃。

於其他本發明中，為了達成其目的，可於不脫離申請專利範圍之範圍內適當進行修正、變更。

本發明之刻劃方法能夠利用於刻劃強化玻璃基板之情形。

M‧‧‧脆性材料基板

P1‧‧‧起始地點

P2‧‧‧折返地點

S‧‧‧刻劃線

T‧‧‧溝槽

11‧‧‧刀輪

圖1，係表示本發明之刻劃方法所使用之刻劃裝置之一實施例之前視圖。

圖2，係表示圖1之刀輪之一例子之前視圖及左側視圖。

圖3，係表示本發明之刻劃方法之順序之俯視圖。

圖4，係表示一般的玻璃基板之交叉刻劃加工之圖式。

圖5，係表示利用刀輪之習知之刻劃方法之圖式。

11‧‧‧刀輪

M‧‧‧基板

T‧‧‧溝槽

S‧‧‧刻劃線

L‧‧‧移動距離

P1‧‧‧起始地點

P2‧‧‧折返地點

P3‧‧‧終點地點

Claims

一種強化玻璃基板之刻劃方法，係對於基板表面形成有壓縮應力層之強化玻璃基板形成刻劃線，其特徵在於：使用於刀刃稜線具有連續之凹凸之附溝槽刀輪，(a)使上述刀輪下降抵接於進入至較上述基板之一端緣更內側之起始地點，於刻劃預定線之方向在與起始地點近旁之折返地點之間，以按壓狀態進行至少一往復之前進轉動與後退轉動而形成成為刀輪之侵入起點之溝槽，(b)接著，使刀輪以從上述起始地點通過上述溝槽上之方式，進行按壓轉動直至刻劃預定線之終點地點，而形成刻劃線。
如申請專利範圍第1項之強化玻璃基板之刻劃方法，其中，使刀輪之形成刻劃線時之轉動速度較上述往復移動時之轉動速度為快。
如申請專利範圍第1或2項之強化玻璃基板之刻劃方法，其中，從上述起始地點至折返地點之距離為0.5 mm~3 mm。
一種刻劃裝置，係於玻璃基板之表面形成刻劃線，其特徵在於具備：平台，載置玻璃基板；刻劃頭，保持於刀刃稜線具有連續之凹凸之附溝槽刀輪；刻劃頭升降機構，以使上述刀輪對於上述玻璃基板之表面取得接觸狀態與離開狀態之方式使上述刻劃頭升降；掃描機構，使上述刻劃頭在沿著上述玻璃基板之表面之方向移動；以及控制部，進行利用上述刻劃頭升降機構之升降動作、及利用上述掃描機構之刻劃頭之移動動作之控制；其中，上述控制部一旦在上述基板已被設置之狀態下以使刻劃頭來到進入至較上述基板之一端緣更內側之起始地點之方式開始控制，則(a)使上述刀輪下降抵接於上述起始地點，於刻劃預定線之方向在與起始地點近旁之折返地點之間，以按壓狀態進行至少一往復之前轉進動與後退轉動而形成成為刀輪之侵入起點之溝槽，(b)接著，使刀輪以從上述起始地點通過上述溝槽上之方式進行按壓轉動直至刻劃預定線之終點地點，而進行形成刻劃線之動作之控制。
如申請專利範圍第4項之刻劃裝置，其中，上述控制部具備：記憶部，可分別記憶上述(a)之往復轉動時、與上述(b)之直至刻劃預定線之終點地點之轉動時之刻劃頭之移動速度，且根據該記憶部所記憶之移動速度，而決定上述(a)之往復轉動、與上述(b)之直至刻劃預定線之終點地點之轉動時之移動速度。
如申請專利範圍第4或5項之刻劃裝置，其中，上述控制部具備：記憶部，可分別記憶上述(a)之往復轉動時、與上述 (b)之直至刻劃預定線之終點地點之轉動時之刻劃頭之按壓負載。