TWI380959B - 用以機械地折斷易脆斷裂材料之一經刻線工件之方法 - Google Patents

Description

用以機械地折斷易脆斷裂材料之一經刻線工件之方法

本發明係關於一種用以藉由折斷工具在相互垂直的兩個切割方向上機械地折斷易脆斷裂材料之一經平行刻線或刻痕工件(特殊為扁平玻璃)之方法。一種折斷工具為用以沿一切割方向折斷的折斷輥且另一種折斷工具為用以沿另一切割方向折斷的折斷桿。

小型矩形扁平玻璃元件為許多技術應用所需。

由薄玻璃窗格在至少一側完全或部分地關閉之小型容器用於收容微電子及光電組件，諸如在所謂"電子封裝"中的石英振盪器、SAW過濾器及CCD組件。由薄玻璃窗格製成之外殼蓋亦常常用作微光電及光電組件的外殼。此等小型薄玻璃窗格的厚度通常在10 μms500 μm範圍內變動。

小型薄玻璃窗格亦用作製造微電子及微機械組件中的結構部件。因此，例如，定位於兩個玻璃薄片之間且與該等玻璃薄片連接的石英振盪器自DE 196 49 332已知。

用作微電子與光電組件之外殼之扣合元件及微電子與微機械組件之結構部件的薄玻璃窗格通常藉由膠合或焊接連接。在焊接狀況下，金屬或玻璃焊料用作接合材料。玻璃焊料用於大多數應用中。

用作諸如行動電話、數位相機等電子裝置(electronic unit)之顯示器的小型矩形玻璃窗格的製造係特別令人關注的應用。包含相互膠合之兩個玻璃窗格的所謂顯示單元起著特殊的作用。該一個玻璃窗格為TFT基板(薄膜電晶體)且另一個為CF基板(正面彩色)。此等玻璃基板通常為厚度在0.2 μm與1.1 μm之間的硼矽酸鹽玻璃。

根據此項技術發展情形，藉由分隔或折斷較大矩形扁平玻璃板或板塊經濟地製造此類型之小型矩形玻璃窗格，如(例如)DE 100 16 628 A1中所描述。由於邊緣品質對所得小型矩形玻璃窗格之強度具有決定性的影響，所以對其的需求變得更加嚴格。

然而，藉由分隔較大雙層扁平玻璃板亦可以相應方式製造顯示單元，如(例如)美國專利第4,277,143號中所描述。可根據布局可自該雙層扁平玻璃板切割出高達200個顯示單元，該等顯示單元在大小上對應於行動電話的顯示格式。

當前在很大程度上使用雷射束將各個扁平玻璃板切割成矩形。此技術廣泛地為吾人所知且不需要在此進一步詳細描述。對於此目的，在此參看EP 0 872 303 A2、美國專利5,609,284及EP 0 062 484 A1。該切割基本上藉由用一掃描器線性地在一扁平玻璃板上沿所提供之分界線導引具有隨後冷卻點之雷射束來執行以使得玻璃不被切開，而僅藉由誘發一熱機械應力刻劃達到預定深度。首先完全在一座標方向進行刻線且隨後在另一垂直方向進行刻線。隨後，該玻璃板通常藉由一擱在所謂折斷臺上的機器沿刻線機械地折斷。

在雙層扁平玻璃板之狀況下，首先一扁平玻璃板經刻線及折斷且隨後另一扁平玻璃板經刻線及折斷以便製造顯示單元。

有利地根據DE 102 57 544 A1繼續沿垂直分隔或切割方向進行折斷，意即，每一扁平玻璃板首先藉由第二切割設備沿刻線折斷且隨後藉由第一切割設備沿刻線折斷。據證實用此折斷技術，玻璃板可被分隔成具有較高折斷邊緣品質及較高產量的所述小型矩形元件。

根據美國公開專利申請案第2005/0061123 A1號，藉由與一折斷輥連接之一所謂的折斷桿以已知方式對經刻線之扁平玻璃板進行機器折斷。該類型的折斷桿包含一刀口在一側之縱向延伸的金屬刀片，通常將例如硬橡膠之不同材料塗覆該金屬刀片以使得玻璃不被損壞。

使用一具有受控力之機械化折斷裝置沿經刻線玻璃板上的刻線在折斷臺上經刻線側之應力下相繼擠壓折斷桿的折斷力相當大，以致於玻璃由於施加的"衝擊"而折斷相當"困難"。在已知狀況下，使用在扁平玻璃板之整個寬度及/或長度上延伸之非常長的折斷桿以使其成為分離的碎片。由於為了獲得更大效率，待分隔之扁平玻璃板及/或雙層扁平玻璃板的尺寸一直在增加，所以折斷桿之金屬刀片相應地變長，此妨害維持在5 μm至10 μm範圍內變動之必需切割精度。在已知狀況下，藉由折斷輥沿一分隔或切割方向進行折斷且藉由折斷桿沿另一分隔或切割方向進行折斷。

本發明之一目標為提供用於以一經濟方式特別使用一機械化折斷裝置機械地折斷易脆斷裂材料之扁平工件(特別為扁平玻璃板)，使其具有良好折斷邊緣品質同時保持必需高精度之上述種類的改良方法。

此目標及其他目標在下文中將變得更明顯，其可用以下方法達成：藉由至少一個用於沿一切割方向折斷扁平工件的折斷輥及藉由一用於沿另一切割方向折斷扁平工件的折斷桿沿相互垂直的各個切割方向機械地折斷一由易脆斷裂材料(特別為玻璃)製成之經刻線或刻痕扁平工件。

根據本發明，該折斷桿的長度比該扁平工件之長度及寬度中之最小者更短且該折斷桿用於沿相關切割方向的預定重複步驟中。

本發明之方法可以一經濟方式且以高精度及高折斷邊緣品質將一扁平工件(特別為扁平玻璃板)分隔成較小的扁平工件，所述精度在5 μm至10 μm範圍內變動。

本發明之較佳實施例在隨附專利申請範圍中加以描述且結合圖式自較佳實施例之描述其將變得顯而易見。

圖1為一雙層扁平玻璃板1的俯視平面圖，其包含相互結合的兩塊扁平玻璃板。雙層扁平玻璃板1包含一在雙層扁平玻璃板1之前側具備一濾色器的扁平玻璃板2及一在後側的TFT扁平玻璃板3，如圖l中所示，該後側TFT扁平玻璃板3由前側扁平玻璃板2覆蓋。雙層扁平玻璃板1將被分隔成36個顯示單元4，36個顯示單元4包含具有濾色器之扁平玻璃板2及TFT扁平玻璃板3的各個矩形塊，隨後所述矩形塊藉由在之間配置有黏合劑或玻璃焊料的結合框架5結合在一起形成顯示單元。

為了將雙層扁平玻璃板1分隔成個別顯示單元4，根據已知方法藉由一雷射沿在分界線兩側上之鄰近結合框架5外邊緣之間的預定分界線6、7a、7b刻線或刻痕雙層扁平玻璃板1。在雷射刻線期間，需要在鄰近單元4之間在垂直方向上僅提供一種分界線6，因為分界線6與鄰近單元4之相鄰結合框架5之外邊緣之間的各個距離"x"相等，意即，如圖1中所示存在對稱的情況。相反，在單元4之鄰近水平列之間在前側扁平玻璃板2之前側上以水平方向刻線兩種分界線7a、7b。此等兩種水平分界線7a、7b由沿鄰近上部顯示單元4之結合框架5外邊緣延伸的分界線7a(如圖1中所示)及沿鄰近下部顯示單元4之結合框架5外邊緣延伸的分界線7b(如圖1中所示)組成。由於在單元4之鄰近水平列之間存在兩種分界線7a、7b，其保證單元4之鄰近水平列之間的小板條2a可自前側扁平玻璃板2切斷，以便提供一電連接條的臺階3a。

因此，後側扁平玻璃板3僅僅沿分界線7b刻線。

與垂直分界線相比，設計水平分界線7a及7b以提供不對稱性，如圖1中所示由不同的間隔尺寸"x"及"y"表示。

根據下列方法對雙層扁平玻璃板1進行分隔：首先沿分界線6及在雙層扁平玻璃板1之一側(較佳為前側)上垂直於分界線6之分界線7a、7b產生具有預定間隔的平行刻線。隨後，將雙層扁平玻璃板1以刻線側面朝下置放於所謂折斷臺上且藉由真空將其固定於該折斷臺上。在第一折斷步驟中，用第一工作工具(至少一種折斷輥)沿分界線6使雙層扁平玻璃板1斷裂。又，使圖2a及圖2b中展示之折斷輥8經雷射刻線6經精確導引。折斷輥8之壓製力在玻璃中產生張力且其穿過玻璃板之厚度，意即，用折斷輥8沿刻線6完全地折斷玻璃。

折斷輥8通常包含硬橡膠。該折斷輥非常易於折斷玻璃。主要地，玻璃不能承受突然的震動或衝擊。由於折斷輥工具非常小，所以複數個折斷輥8可同時沿平行分界線6平行使用。出於此目的，可單獨控制各個別折斷輥8之壓製力。由於平行使用複數個折斷輥8，儘管斷裂或折斷僅在輥沿刻線移動時展開，但可沿垂直分界線6非常迅速地進行第一折斷。

在由折斷輥8沿分界線6折斷後，在第二步驟中沿第二方向(意即，沿分界線7a、7b)折斷刻線面朝下之藉由真空固持於折斷臺上的雙層扁平玻璃板1。在第二步驟中使用的折斷工具為折斷桿9。由折斷桿9施加的折斷力比由折斷輥施加的折斷力高得多，意即，機器的支撐結構使單元4必須相應地加強。通常結構參數及折斷力妨礙沿平行刻線同時使用複數個折斷桿。

然而，由於折斷桿之刀片在複數個垂直分界線上延伸，所以可相當迅速地進行水平折斷。

據證實適於使折斷桿9之刀片的長度不等於扁平玻璃板之相關尺寸(此處為其水平寬度)，因為此將特別地減損折斷或斷裂的精密度。如圖4a、圖4b及圖4c中所示，折斷桿9較佳與一稍微在兩個以上垂直線6上延伸的較短刀片一起使用。如圖4a、圖4b及圖4c中之操作所示，此具有較短刀片的折斷桿9以稍微重複之方式接連若干次置放於水平刻線7a或7b上。在圖4a、圖4b及圖4c中，分別展示以較小程度重複的三個折斷步驟1s、2s及3s。換言之，折斷桿9之刀片的前邊緣接連三次置放於相關水平分界線7a上及其與垂直分界線6之交叉處的不同位置處，該等不同位置具有較小的重疊。

以此方式，可達成清晰的分離，甚至在分界線6與7a、7b的交叉點處亦可達成。

在說明性實例中，亦可用折斷桿沿刻線7a、7b進行折斷，因為存在提供不對稱折斷或分離的可能性。在折斷區域中的對稱性相對於應用於扁平玻璃板2與扁平玻璃板3之間的結合框架而界定。自圖1中可看到，折斷輥分界線6與左側的結合框架5及與右側的結合框架5具有完全相同的距離"x"。此對稱配置允許使用折斷輥。

然而，在水平方向上分界線7a、7b與相鄰結合框架5的各個距離不同(y>x)且因此該配置為不對稱的。若沿分界線7a、7b使用折斷輥，則不會發生垂直斷裂或折斷，而會發生自玻璃中垂直雷射刻線延伸之所謂抹刀折斷。用折斷桿沿水平分界線折斷避免此情況的發生，因為折斷桿在其整個長度上同時展開折斷或裂縫。相反，折斷輥在分界線上移動時其在折斷輥行進的一點處展開折斷或裂縫。

然而，用折斷桿之折斷具有與用折斷輥之折斷品質類似的良好品質。

在一扁平玻璃板折斷後，仍然在一起的第二扁平玻璃板經刻線且雙層扁平玻璃板1被翻轉。在第二扁平玻璃板刻線後，雙層扁平玻璃板再次刻線側朝下地定位於折斷臺上且處於應力之下。用與第一扁平玻璃板相同的方式進行折斷。

該方法產生非常好品質的邊緣，該等邊緣垂直形成且不存在抹刀。

較佳地藉由雷射束對扁平玻璃板進行刻線或刻痕。然而，原則上亦可能機械地刻線扁平玻璃板。舉例而言，可使用習知切割輥刻線扁平玻璃板。

包含兩塊玻璃基板且經膠接在一起的經機械刻線工件或用雷射刻線工件(特別為顯示單元)可根據本發明之折斷方法僅在某些相繼步驟中用此等兩種工具進行分隔。根據布局使用之兩種不同特定工具的使用為該方法的特定特徵。此等兩種工具為在本發明之方法中必須首先使用的折斷輥及折斷桿。

在2005年5月27日德國專利申請案10 2005 024 497.1－45中的揭示內容以引用的方式併入本文中。該德國專利申請案描述上文中所描述及下文隨附申請專利範圍所主張的本發明且依據35 U.S.C.119提供本發明優先權的申請專利範圍的基礎。

儘管如用以機械地折斷易脆斷裂材料之經刻線工件的方法中所涵蓋說明且描述本發明，但並不希望本發明限於所展示的細節，因為在不以任何方式偏離本發明之精神的情況下，可對其進行各種修改及變化。

在不進行進一步分析的情況下，前述內容將完全地揭示本發明之要點以致可藉由應用當前知識容易地使其他內容適合於各種應用而不省略先前技術立場的特徵，該等特徵適當地構成本發明之通用或具體態樣的本質特徵。

所主張之內容為新穎的且陳述於下列隨附申請專利範圍中。

1．．．雙層扁平玻璃板

1s．．．折斷步驟

2．．．具備一濾色器的扁平玻璃板/前側扁平玻璃板

2a．．．小板條

2s．．．折斷步驟

3．．．TFT扁平玻璃板

3a．．．臺階

3s．．．折斷步驟

4．．．顯示單元

5．．．結合框架

6．．．分界線/雷射刻線

7a．．．分界線

7b．．．分界線

8．．．折斷輥

9．．．折斷桿

圖1為一雙層扁平玻璃板之示意性俯視平面圖，其沿相互垂直的分界線被分隔成36個小型顯示單元；圖2a及圖2b分別為用於沿經刻線之分界線折斷雙層扁平玻璃板之折斷輥的側視圖及剖視圖；圖3為藉由根據本發明之方法獲得之單一顯示單元的示意性橫截面圖；及圖4a、圖4b及圖4c為展示在執行根據本發明之方法時，如何相繼應用一折斷桿沿水平分界線在扁平玻璃板上刻線的各個動作圖。

1．．．雙層扁平玻璃板

2．．．具備一濾色器的扁平玻璃板/前側扁平玻璃板

2a．．．小板條

4．．．顯示單元

5．．．結合框架

6．．．分界線

7a．．．分界線

7b．．．分界線

Claims (5)

1. 一種機械地折斷一雙層結合扁平玻璃板之方法，該雙層結合扁平玻璃板包含藉由結合框架之一陣列以互相結合之二扁平玻璃板，該等結合框架被配置成列及行於該二扁平玻璃板間，該方法包含以下步驟：a)於一第一切割方向藉由一雷射刻劃平行刻線之一第一群組於該雙層結合扁平玻璃板中，其中該第一群組之各平行刻線被配置於該等結合框架之相對應的鄰近行間；b)於垂直於該第一切割方向之一第二切割方向藉由該雷射刻劃平行刻線之一第二群組於該雙層結合扁平玻璃板中，其中該第二群組之二平行刻線被配置於該等結合框架之鄰近列間，以便該二平行刻線之每一條皆以不對稱於該等鄰近列之該等結合框架被放置；c)用至少一折斷輥沿著該第一群組之該等平行刻線機械地折斷該雙層結合扁平玻璃板；及d)用應用於沿該第二群組之以該第二切割方向定向之該等平行刻線之每一條以較小程度重複之三相繼步驟的一折斷桿，沿該第二群組之該等平行刻線機械低折斷該雙層結合扁平玻璃板，其中該折斷桿包含一於該第二切割方向縱向延伸的一金屬刀片，其具有約略為於該第二切割方向上之該雙層結合扁平板之尺寸的三分之一之一長度。
2. 如請求項1之方法，其中該至少一折斷輥包含複數個折斷輥，且沿該第一群組之該等平行刻線於同時平行使用該 複數個折斷輥來進行沿該第一群組之該等平行刻線之該機械折斷該雙層結合扁平玻璃板。
3. 如請求項1之方法，其中該雙層結合扁平玻璃板包含藉由該等結合框架互相結合之該二扁平玻璃板，該雙層結合扁平玻璃板有一前側及一後側，該平行刻線之該第一群組與該第二群組被刻劃於該雙層結合扁平玻璃板之前側，且更近一步包含於該機械折斷前，以該前側面朝下放置該雙層結合扁平玻璃板於於一折斷臺上，且接著用該至少一折斷輥沿該第一群組之該等平行刻線來執行該雙層結合扁平玻璃板之該機械折斷及沿該等平行線之該第二群組來執行該雙層結合扁平玻璃板之該機械折斷。
4. 如請求項1之方法，其中多達200個該結合框架被呈現於該二扁平玻璃板間且該等結合框架之每一個在大小上對應於一行動電話的一顯示格式。
5. 一種以機械地折斷一雙層結合扁平玻璃板之方法，該雙層結合扁平玻璃板包含藉由結合框架之一陣列互相結合之二扁平玻璃板，該等結合框架被配置成列及行於該二扁平玻璃板間，該方法包含以下步驟：a)於一第一切割方向藉由一雷射刻劃至少5條以上平行刻線之一第一群組於該雙層結合扁平玻璃板中，其中該第一群組之各平行刻線被配置於該等結合框架之相對應的鄰近行間；b)於垂直於該第一切割方向之一第二切割方向藉由該雷射刻劃平行刻線之一第二群組(於該雙層結合扁平玻璃 板中)，其中該第二群組之二平行刻線被配置於該等結合框架之鄰近列間，以便使該二平行刻線之每一個皆以不對稱於該等鄰近列之該等結合框架被放置；c)用至少一折斷輥沿著該第一群組之該等平行刻線機械地折斷該雙層結合扁平玻璃板；及d)用一折斷桿以沿著該第二群組之該等平行刻線之以該第二切割方向定向之每一條機械地折斷該雙層結合扁平玻璃於沿著該第二群組之該等平行刻線的方向上；其中該折斷桿包含一於該第二切割方向上縱向延伸的一金屬刀片，其具有稍長於兩倍該第一群組之兩鄰近刻線間之一距離之一長度；其中36至200個該結合框架被呈現於該二扁平玻璃板間且該結合框架之每一個皆在大小上對應於一行動電話的一顯示格式。