TW201446675A - 切割方法及切割設備 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種切割方法及切割設備，其適以切割一玻璃基板以形成複數玻璃產品。玻璃基板具有一第一表面及相對於第一表面之一第二表面。切割方法包含以下步驟：(a)沿一預定切割線於玻璃基板之第一表面非連續地刻劃玻璃基板，以形成不相連之複數刻劃開口；及(b)使玻璃基板沿預定切割線***為多個玻璃產品。切割設備包含一切割頭及一分斷裝置。切割頭用於沿預定切割線於玻璃基板之第一表面非連續地刻劃玻璃基板，以形成不相連之複數刻劃開口。分斷裝置用於使玻璃基板沿預定切割線***為多個玻璃產品。

Description

切割方法及切割設備

本發明係關於一種切割方法及切割設備，特別是一種用於切割一玻璃基板之切割方法及切割設備。

目前玻璃基板廣泛運用在電子產品之各種零件中，如螢幕、外殼等。為了避免玻璃基板輕易被刮傷或破裂，通常玻璃基板均經過強化。在製造過程中，玻璃基板均需切割為較小尺寸之玻璃基板以配合各式裝置之應用。然而，強化玻璃基板因其硬度高，在切割程序中產生的龜裂較難以控制，因此，如何切割強化玻璃基板，並使玻璃基板沿預定切割線***，為此一業界之重要課題。

請參考圖1至2，習知切割方法係使用一切割刀輪21於玻璃基板1上進行連續性之刻劃步驟而產生一連續之刻劃開口203。使用習知切割方法刻劃玻璃基板1後，直接接觸切割刀輪21之玻璃基板1之第一表面11上會發生以下現象：

1)：塑性破壞區(Plastic core zone)204：切割刀輪21向下擠壓使玻璃基板1發生塑性破壞，而使刻劃開口203周圍發生塑性破壞區204，並伴隨產生渥勒線(Wallner line)205。

2)：垂直裂痕(Median crack)206：向下生成垂直方向之裂痕。

3)：側向裂痕207：沿第一表面11大致水平之方向延伸之裂痕。

4)：表面崩落208：因側向裂痕207延伸至第一表面11造成之刻劃 開口邊緣崩落。

在刻劃產生連續之刻劃開口203後，習知切割方法可採用施加機械應力的方式對玻璃基板1進行分斷。抑或，習知切割方法利用刻劃產生連續之刻劃開口203時，其向下之垂直裂痕206深度達到玻璃基板厚度的80%以上，而足以使玻璃基板1自然***。然而，習知用於玻璃基板1之切割方法所切割之玻璃產品之斷面209之品質不好，進而造成切割後玻璃基板1可承受外力之強度因此下降。玻璃基板1之第一表面11因為經切割刀輪21刻劃過，第一表面11會發生表面崩落208，進而產生碎屑(Chipping)。若刻劃後所產生之刻劃開口203相互交叉，於其交叉點更會有嚴重的表面崩落208現象發生，進而產生更嚴重之碎屑及裂痕(Chipping and Crack)狀況。上述問題均造成玻璃基板1之切割品質低下。此外，另一個嚴重的缺點是，當習知切割方法刻劃玻璃基板1時所產生之向下垂直裂痕206的垂直度相當差。若切割較小尺寸之玻璃產品，甚至會發生刻劃形成刻劃開口203後，玻璃基板1發生翹曲之狀況。

請參考圖2及3，良好之玻璃基板1之刻劃產生刻劃開口203之品質有三項重要要求。第一，垂直裂痕206之深度要深。垂直裂痕206之深度越深，玻璃基板1越容易分斷。第二，必須抑制側向裂痕207之發生。側向裂痕207之狀況嚴重時會引起刻劃開口203附近之表面崩落208。表面崩落208發生時，會影響玻璃基板1之切割後斷面209品質。第三，切割後玻璃基板1表面需維持平整；刻劃產生刻劃開口203時伴隨產生之表面破壞會影響第一表面11之品質，亦影響切割後玻璃基板1之可承受外力之強度。

然而，習知切割方法，有以下的缺點是無法被克服的。詳述如下：

1)如圖2所示，玻璃基板1之第一表面11之傷痕較大，甚至發生 表面崩落208，而產生碎屑：採用習知切割方法時，即使使用銳角的切割刀輪21，直接接觸刀輪21的第一表面11仍然有不欲產生的傷痕。再者，刻劃開口203之交叉點之表面傷痕會因為重複切割二次，而產生更大的表面傷痕，進而影響切割後之表面品質。

2)如圖2及3所示，垂直裂痕206垂直度不好：習知切割方法雖然會產生垂直裂痕206，但是垂直裂痕206之垂直度不佳，有相當大的誤差。造成玻璃基板1切割後之斷面並非垂直，斷面品質之要求無法被滿足。

2)彎曲強度低落：因為玻璃基板1經切割刀輪21刻劃過後，刻劃開口203附近會產生垂直裂痕206、側向裂痕207、表面損傷，甚至表面崩裂208，因此斷面209之品質不好。在斷面品質不好之情況下，切割後玻璃基板1於受到彎曲時，玻璃基板1內部之擠壓力量易對上述缺陷造成破壞，使切割後玻璃基板1強度非常差。

因此，如何切割玻璃基板，避免或減緩經習知切割方法刻劃過後之玻璃基板所產生之缺陷，為此一業界之重要課題。

本發明之一目的在於提供一種切割方法及切割設備，適可避免或減緩經習知切割方法刻劃過後之玻璃基板所產生之缺陷。

為達上述目的，本發明適以切割一玻璃基板以形成複數玻璃產品之切割方法，包含以下步驟：(a)沿一預定切割線於玻璃基板之一第一表面非連續地刻劃玻璃基板，以形成不相連之複數刻劃開口；及(b)使玻璃基板沿預定切割線***為玻璃產品。

為達上述目的，本發明適以切割一玻璃基板以形成複數玻璃產品之切割設備包含一切割頭及一分斷裝置。切割頭用於沿預定切割線於玻璃基板之第一表面非連續地刻劃玻璃基板，以形成不相連之複數刻劃開口。分斷裝置用於使玻璃基板沿預定切割線***為多個玻璃產 品

1‧‧‧玻璃基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

21‧‧‧切割刀輪

203‧‧‧刻劃開口

204‧‧‧塑性破壞區

205‧‧‧渥勒線

206‧‧‧垂直裂痕

207‧‧‧側向裂痕

208‧‧‧表面崩落

209‧‧‧斷面

301‧‧‧預定切割線

303‧‧‧刻劃開口

305‧‧‧斷面

31‧‧‧切割刀輪

311‧‧‧切割刀鋒

313‧‧‧切割槽

33‧‧‧分斷裝置

331‧‧‧中央夾持件

333‧‧‧側夾持件

A‧‧‧軸向

c‧‧‧周向

d‧‧‧槽深度

D‧‧‧外徑

i‧‧‧間隔

w‧‧‧長度

r‧‧‧徑向

t‧‧‧厚度

T‧‧‧刀輪厚度

θ‧‧‧切割角度

圖1為習知切割方法之一剖面示意圖；圖2為經習知切割方法刻劃後形成於玻璃基板上之缺陷之一示意圖；圖3為經習知切割方法切割後玻璃基板之斷面之一示意圖；圖4A為本發明切割方法之一立體示意圖；圖4B為本發明切割方法之一剖面示意圖；圖5為本發明切割方法之沿複數預定切割線刻劃玻璃基板之一示意圖；圖6為本發明切割設備之分斷裝置之一示意圖；圖7A至7C為本發明切割設備之切割刀輪之示意圖；及圖8為本發明切割方法切割後玻璃基板之斷面之一示意圖。

如圖4A及4B所示，本發明之切割方法適以切割一玻璃基板1以形成複數玻璃產品。玻璃基板1可為一強化玻璃基板或一未強化玻璃，並具有一第一表面11及相對於第一表面11之一第二表面12。本發明之切割方法包含以下步驟：步驟(a)，沿一預定切割線301於玻璃基板1之第一表面11非連續地刻劃玻璃基板1，以形成不相連之複數刻劃開口303。步驟(b)，使玻璃基板1沿預定切割線301***為多個玻璃產品。

藉由本發明之切割方法，刻劃開口303之斷裂線之垂直度高，進而使切割後玻璃基板1之斷面305光滑度高(如圖8所示)，並且刻劃開口303附近表面及複數預定切割線301之交叉點之表面崩落及碎屑現象可以有效地被抑制。本發明之切割方法較佳係利用特製切割刀輪31及可控制壓力的切割刀輪固定座(圖未示)刻劃玻璃基板1，使玻璃基板1 產生非連續性之刻劃開口303，並且相較於先前技術，不易產生向下之垂直裂痕。待刻劃產生出非連續之刻劃開口303後，再施以機械應力分斷玻璃基板1。

此外，請參考圖5，於本發明之切割方法之步驟(a)中，可於玻璃基板1之第一表面11上沿相互平行或交叉之不同預定切割線301非連續地刻劃玻璃基板1，而形成複數組不相連之刻劃開口303。爾後，於本發明之切割方法之步驟(b)中，再使玻璃基板1分別沿不同預定切割線301***為多個玻璃產品。

如圖4A所示，於本發明之切割方法之步驟(a)中，不相連之刻劃開口303在沿預定切割線301上形成彼此間之一間隔i，較佳地，該間隔i實質上為1至3μm，並且刻劃開口303在沿預定切割線301上形成之一長度w較佳地實質上為5至15μm。

如圖6所示，本發明之切割方法之步驟(b)較佳地可於第二表面12上沿預定切割線301(請參考中間之刻劃開口303之位置)向玻璃基板1加壓，並於第一表面11上較佳係平行於預定切割線301(請參考中間之刻劃開口303之位置)且於預定切割線301之鄰近相對二側向玻璃基板1加壓，以使玻璃基板1沿預定切割線301***為多個玻璃產品。

於本發明之切割方法之步驟(a)中，較佳地係使用一切割刀輪31沿預定切割線301於玻璃基板1之第一表面11非連續地刻劃玻璃基板1。

本發明之切割設備適以切割一玻璃基板1以形成複數玻璃產品。如圖4A及4B及圖6所示，切割設備包含一切割頭及一分斷裝置33。切割頭較佳地包含一切割刀輪31。切割頭用於沿一預定切割線301於玻璃基板1之第一表面11非連續地刻劃玻璃基板1，以形成不相連之複數刻劃開口303。分斷裝置33用於使玻璃基板1沿預定切割線301***為多個玻璃產品。

如圖4A所示，不相連之刻劃開口303沿預定切割線301形成之一間隔i較佳地實質上為1至3μm，並且，不相連之刻劃開口303沿預定切割線301形成之一長度w較佳地實質上為5至15μm。

如圖6所示，分斷裝置33包含一中央夾持件331及一對側夾持件333。中央夾持件331於第二表面12上沿預定切割線301(請參考中間之刻劃開口303之位置)向玻璃基板1加壓，並且側夾持件333分別於第一表面11上較佳係平行於預定切割線301(請參考中間之刻劃開口303之位置)，且鄰近且相對於預定切割線301之二側位置處向玻璃基板1加壓，以使玻璃基板1沿預定切割線301***為多個玻璃產品。

請參考圖7A至7C，切割頭所包含之切割刀輪31具有一最大外徑D、一軸向A(即沿刀輪旋轉軸之方向)、一徑向r(即沿刀輪直徑之方向)、一周向c(即沿刀輪外圓周之方向)及沿軸向A之一刀輪厚度T。切割刀輪31外周緣由最大外徑D處沿徑向r向內漸縮形成具有一切割角度θ之一切割刀鋒311。在切割刀鋒311上延伸形成不平行於周向c之複數切割槽313，並且切割槽313具有一槽深度d。於一實施例中，玻璃基板1之一厚度t實質上介於0.05至1.1 mm，並且切割刀鋒311之切割角度θ實質上介於90°至150°，切割槽313之槽深度d實質上小於3μm，切割槽313之數量實質上大於200個，並且刻劃形成刻劃開口303時所加壓之一刻劃力實質上小於15牛頓(N)。

於切割刀輪31之一較佳實施例中，當玻璃基板1之厚度t實質上為0.4 mm時，切割刀輪31之外徑D質上為2 mm，切割刀鋒311之切割角度θ實質上為125°，並且刻劃形成刻劃開口303時所加壓之刻劃力實質上介於0.6至2.5 N。

本發明之切割方法及切割設備之特點在於沿預定切割線301於玻璃基板1之第一表面11非連續地刻劃玻璃基板1，以形成不相連之複數刻劃開口303，並可配合使用特殊切割刀輪31與特殊之可控制壓力的 切割刀輪固定座，其可精確控制刻劃形成刻劃開口303時所加壓之刻劃力。使用本發明之切割方法及切割設備所刻劃產生於玻璃基板1之第一表面11上之沿預定切割線301之微小不相連之複數刻劃開口303，不易產生習知切割方法所產生之垂直裂痕206和側向裂痕207以及表面崩落208。本發明之切割方法及切割設備有以下優點：

1.幾乎沒有表面崩落208和碎屑(Chipping)之發生：因為玻璃基板1僅有非連續之複數刻劃開口303，所以不會有表面崩落208和碎屑產生。特別是沿複數預定切割線301刻劃產生複數組刻劃開口303時，第一表面11於複數組刻劃開口303之交叉點處也不會有嚴重之缺陷產生。本發明之切割方法及切割設備可以保持玻璃基板1之表面完整性。

2.不易產生垂直裂痕206：沒有垂直裂痕206之好處是玻璃基板1切割後之斷面305之垂直度可以透過分斷裝置33來控制。只要如圖6所示之分斷裝置33沿預定切割線301施壓，即可得到如圖8所示之良好之垂直斷面305。

3.玻璃基板1之彎曲強度增加：因為沒有側向裂痕207、垂直裂痕206、表面崩落208及碎屑之發生，所以切割分斷後之玻璃產品擁有良好之斷面305(如圖8所示)，而良好之斷面305使切割玻璃基板1後所形成之玻璃產品可以承受較高的彎曲應力，彎曲時不會自切斷面既有之缺陷處發生破壞。

1‧‧‧玻璃基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

301‧‧‧預定切割線

303‧‧‧刻劃開口

i‧‧‧間隔

w‧‧‧長度

Claims (12)

1. 一種切割方法，適以切割一玻璃基板以形成複數玻璃產品，其中該玻璃基板具有一第一表面及相對於該第一表面之一第二表面，並且該切割方法包含以下步驟：(a)沿一預定切割線於該玻璃基板之該第一表面非連續地刻劃該玻璃基板，以形成不相連之複數刻劃開口；及(b)使該玻璃基板沿該預定切割線***為該等玻璃產品。
2. 如請求項1所述之切割方法，其中於步驟(a)中，該等刻劃開口沿該預定切割線之一間隔實質上為1至3 μm。
3. 如請求項2所述之切割方法，其中於步驟(a)中該等刻劃開口沿該預定切割線之一長度實質上為5至15 μm。
4. 如請求項3所述之切割方法，其中於步驟(b)中於該第二表面上沿該預定切割線向該玻璃基板加壓，並於該第一表面上鄰近且相對於該預定切割線之二側位置處向該玻璃基板加壓，以使該玻璃基板沿該預定切割線***為該等玻璃產品。
5. 如請求項1或3所述之切割方法，其中該玻璃基板之一厚度實質上介於0.05至1.1 mm，並且於步驟(a)中使用一切割刀輪沿該預定切割線於該玻璃基板之該第一表面非連續地刻劃該玻璃基板，該切割刀輪具有一最大外徑、一軸向、一徑向、一周向及沿該軸向之一刀輪厚度，該切割刀輪之外周緣由該最大外徑處沿徑向向內漸縮形成具有一切割角度之一切割刀鋒，在該切割刀鋒上延伸形成不平行於該周向之複數切割槽，並且該等切割槽具有一槽深度，並且其中：該切割刀鋒之該切割角度實質上介於90°至150°；該等切割槽之該槽深度實質上小於3 μm； 該等切割槽之一數量實質上大於200個；並且刻劃形成該等刻劃開口時所加壓之一刻劃力實質上小於15牛頓(N)。
6. 如請求項5所述之切割方法，其中該玻璃基板之該厚度實質上為0.4 mm，並且於步驟(a)中：該切割刀輪之該外徑實質上為2 mm；該切割刀鋒之該切割角度實質上為125°；並且刻劃形成該等刻劃開口時所加壓之該刻劃力實質上介於0.6至2.5 N。
7. 一種切割設備，適以切割一玻璃基板以形成複數玻璃產品，其中該玻璃基板具有一第一表面及相對於該第一表面之一第二表面，並且該切割設備包含：一切割頭，用於沿一預定切割線於該玻璃基板之該第一表面非連續地刻劃該玻璃基板，以形成不相連之複數刻劃開口；及一分斷裝置，用於使該玻璃基板沿該預定切割線***為該等玻璃產品。
8. 如請求項7所述之切割設備，其中該等刻劃開口沿該預定切割線之一間隔實質上為1至3 μm。
9. 如請求項8所述之切割設備，其中該等刻劃開口沿該預定切割線之一長度實質上為5至15 μm。
10. 如請求項9所述之切割設備，其中該分斷裝置包含一中央夾持件及一對側夾持件，該中央夾持件於該第二表面上沿該預定切割線向該玻璃基板加壓，並且該等側夾持件分別於該第一表面上鄰近且相對於該預定切割線之二側位置處向該玻璃基板加壓，以使該玻璃基板沿該預定切割線***為該等玻璃產品。
11. 如請求項7或9所述之切割設備，其中該玻璃基板之一厚度實質 上介於0.05至1.1 mm，並且該切割頭包含一切割刀輪，該切割刀輪沿該預定切割線於該玻璃基板之該第一表面非連續地刻劃該玻璃基板，該切割刀輪具有一最大外徑、一軸向、一徑向、一周向及沿該軸向之一刀輪厚度，該切割刀輪之外周緣由該最大外徑處沿徑向向內漸縮形成具有一切割角度之一切割刀鋒，在該切割刀鋒上延伸形成不平行於該周向之複數切割槽，並且該等切割槽具有一槽深度，並且其中：該切割刀鋒之該切割角度實質上介於90°至150°；該等切割槽之該槽深度實質上小於3 μm；該等切割槽之一數量實質上大於200個；並且該切割刀輪刻劃形成該等刻劃開口時所加壓之一刻劃力實質上小於15牛頓(N)。
12. 如請求項11所述之切割設備，其中該玻璃基板之一厚度實質上為0.4 mm，並且其中：該切割刀輪之該外徑實質上為2 mm；該切割刀鋒之該切割角度實質上為125°；並且該切割刀輪刻劃形成該等刻劃開口時所加壓之該刻劃力實質上介於0.6至2.5 N。