TWI656102B - 脆性基板之分斷方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭示一種脆性基板之分斷方法，其即使預先規定了脆性基板之分斷位置，亦可防止脆性基板在應分斷之時點之前被意外分斷。本發明係一邊對刻劃輪51施加荷重F一邊使其轉動，藉此在玻璃基板4上形成溝渠線TL者。刻劃輪51朝與荷重F之面內成分Fi之方向相同之行進方向DP行進。形成溝渠線TL之工序係為獲得無裂痕狀態而進行者。使玻璃基板4在厚度方向DT上之裂痕沿溝渠線TL朝行進方向伸展，藉此形成裂痕線CL。藉由裂痕線CL，玻璃基板4在溝渠線TL正下方處在與溝渠線TL交叉方向上之連續之相連被斷開。沿裂痕線CL分斷玻璃基板4。

Description

脆性基板之分斷方法
本發明係關於一種脆性基板之分斷方法，特別係關於一種使用刻劃輪之分斷方法。
在平面顯示面板或太陽能電池板等電氣機器之製造中，經常需要將玻璃基板等脆性基板分斷。其首先是在基板上形成刻劃線，其次沿此刻劃線分斷基板。刻劃線可藉由用刀尖機械性地加工基板而形成。藉由將刀尖在基板上滑動或轉動在基板上藉由塑性變形形成溝渠，與此同時，在該溝渠之正下方形成垂直裂痕。其後進行被稱為分斷工序之應力施加。藉由分斷工序使裂痕徹底地沿厚度方向行進，藉此分斷基板。
在多數情況下，分斷基板之工序係在基板上形成刻劃線之工序之後緊接著進行。然而，亦有提議在形成刻劃線之工序與分斷工序之間進行加工基板之工序。所謂加工基板之工序係例如在基板上設置某些部件之工序者。
例如根據國際公開第2002/104078號技術，在有機EL顯示器之製造方法中，在安裝封蓋之前針對成為各個有機EL顯示器之各個區域，在玻璃基板上形成刻劃線。因此，能夠避免設置封蓋之後在玻璃基板上形成刻劃線時封蓋與玻璃切刀接觸之問題。
又，例如根據國際公開第2003/006391號技術，在液晶顯示面板之製造方法中，2個玻璃基板在形成刻劃線之後彼此貼合。藉此，能 夠在1次分斷工序中同時分斷2塊脆性基板。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】國際公開第2002/104078號
【專利文獻2】國際公開第2003/006391號
根據上述先前技術，對脆性基板之加工係在形成刻劃線後進行，其後藉由施加應力而進行分斷工序。如此意味著對脆性基板進行加工時已存在垂直裂痕。可能出現在加工中意外產生該垂直裂痕沿厚度方向之進一步伸展，導致加工中本應為一體之脆性基板被分離之情形。此外，在刻劃線之形成工序與基板之分斷工序之間不進行基板之加工工序之情形中亦然，通常需要在刻劃線之形成工序之後且在基板之分斷工序之前搬送或保管基板，此時亦可能出現基板被意外分斷之情形。
本發明係為解決如以上之問題而完成者，其目的在於提供一種脆性基板之分斷方法，其能夠防止即使在預先規定脆性基板之分斷位置下，脆性基板仍在較應分斷之時點之前被意外分斷。
本發明之脆性基板之分斷方法使用刻劃輪，該刻劃輪具有繞旋轉軸而設之外周部，於該外周部設置有刀尖，且具有以下工序。
準備脆性基板，該脆性基板具有第1面及與第1面相反之第2面，且具有垂直於第1面之厚度方向。
其次，藉由對刻劃輪施加荷重，一邊將刻劃輪之外周部按壓在脆性基板之第1面上，一邊使刻劃輪在脆性基板之第1面上轉動，藉此在脆性基板之第1面上發生塑性變形從而形成具有溝形狀之溝渠線。 荷重具有平行於脆性基板之第1面之面內成分。在形成溝渠線之工序中，刻劃輪在第1面上朝與面內成分方向相同之行進方向行進。形成溝渠線之工序係為獲得下述狀態而進行：脆性基板在溝渠線正下方處在與溝渠線交叉之方向上連續地相連之狀態即無裂痕狀態。
其次，使脆性基板在厚度方向上之裂痕沿溝渠線朝行進方向伸展，藉此形成裂痕線。藉由裂痕線，脆性基板在溝渠線之正下方處在與溝渠線交叉之方向上之連續之相連被斷開。
其次，沿裂痕線分斷脆性基板。
根據本發明，形成在正下方不具有裂痕之溝渠線作為規定脆性基板分斷位置之線。作為分斷之直接開端所使用之裂痕線係在形成溝渠線之後藉由沿該溝渠線伸展裂痕而形成。藉此，形成溝渠線之後且形成裂痕線之前的脆性基板，即使由溝渠線規定其分斷位置，因裂痕線尚未形成，故仍處於不容易發生分斷之狀態。藉由利用該狀態，能夠防止即使在預先規定脆性基板之分斷位置下，脆性基板仍在較應分斷之時點之前被意外分斷。
4‧‧‧玻璃基板/脆性基板
50‧‧‧切割器具
51‧‧‧刻劃輪
52‧‧‧銷
53‧‧‧固定架
AL‧‧‧輔助線
AX‧‧‧旋轉軸
CL‧‧‧裂痕線
DC‧‧‧方向
DP‧‧‧行進方向
DT‧‧‧厚度方向
ED1‧‧‧邊
ED2‧‧‧邊
F‧‧‧荷重
Fi‧‧‧面內成分
Fp‧‧‧垂直成分
MS‧‧‧表面形狀
N1‧‧‧起點
N2‧‧‧中途點
N3‧‧‧終點
PF‧‧‧外周部
RT‧‧‧箭頭
SF1‧‧‧上表面/第1面
SF2‧‧‧下表面/第2面
TL‧‧‧溝渠線
圖1係概略顯示圖1之脆性基板之分斷方法所使用之切割器具之構成的側視圖。
圖2(A)及圖2(B)係概略顯示刻劃輪及銷之構成的前視圖(A)、及圖2(A)的局部擴大圖(B)。
圖3係概略顯示本發明之實施形態1中脆性基板之分斷方法之構成的流程圖。
圖4(A)及圖4(B)係概略顯示本發明之實施形態1中脆性基板之分斷方法之第1及第2工序的俯視圖。
圖5(A)及圖5(B)係概略顯示圖4(A)中所形成之溝渠線之構成的端 面圖(A)、及圖4(B)中所形成之裂痕線之構成的端面圖(B)。
圖6(A)及圖6(B)係概略顯示本發明之實施形態1之變化例中脆性基板之分斷方法的俯視圖。
圖7係概略顯示本發明之實施形態2中脆性基板之分斷方法的俯視圖。
圖8係概略顯示本發明之實施形態3中脆性基板之分斷方法的俯視圖。
圖9係概略顯示本發明之實施形態4中脆性基板之分斷方法的俯視圖。
以下基於圖式說明本發明之實施形態。並且，在以下圖式中，對相同或相當之部分賦予相同之參照符號，不再重複其說明。
(實施形態1)
參照圖1、圖2(A)及圖2(B)，首先，說明本實施形態之玻璃基板4(脆性基板)之分斷方法所使用之切割器具50如下。
切割器具50藉由安裝於刻劃頭(未圖示)而對於玻璃基板4相對地移動，藉此對玻璃基板4進行刻劃。切割器具50具有刻劃輪51、銷52及固定架53。刻劃輪51具有大略圓盤狀之形狀，其直徑典型地在數個mm左右。刻劃輪51經由銷52固持於固定架53，可繞旋轉軸AX旋轉。
刻劃輪51具有設置有刀尖之外周部PF。外周部PF繞旋轉軸AX以圓環狀延伸。如圖2(A)所示，外周部PF在目視水準下呈稜線狀陡立，藉此構成包含稜線與傾斜面之刀尖。另一方面，在顯微鏡水準下，因刻劃輪51侵入玻璃基板4內而實際地起作用之部分(較圖2(B)之兩點鏈線更下方)中，外周部PF之稜線具有細微的表面形狀MS。在前視圖(圖2(B))中，表面形狀MS宜具有曲線形狀且該曲線形狀具有有限之曲率半徑。刻劃輪51係使用超硬合金、燒結金剛石、多晶金剛石或單晶 金剛石等硬質材料而形成。從減小上述稜線及傾斜面之表面粗糙度之觀點來看，刻劃輪51整體可由單晶金剛石製作。
其次，一邊參照圖3所示之流程，一邊說明使用切割器具50之基板4之分斷方法如下。
參照圖1及圖4(A)，準備具有上表面SF1(第1面)與下表面SF2(與第1面相反之第2面)之玻璃基板4(圖3：步驟S10)。玻璃基板4具有垂直於上表面SF1之厚度方向DT。在圖4中，玻璃基板4具有彼此對向之邊ED1及ED2。
其次，使刻劃輪51在玻璃基板4之上表面SF1上轉動(圖1：箭頭RT)，藉此刻劃輪51在上表面SF1上朝行進方向DP行進。利用上述轉動之行進係藉由對刻劃輪51施加荷重F，而一邊將刻劃輪51之外周部PF按壓在玻璃基板4之上表面SF1上一邊進行。藉此在玻璃基板4之上表面SF1上產生塑性變形從而形成具有溝形狀之溝渠線TL(圖3：步驟S20)。
荷重F具有平行於玻璃基板4之厚度方向DT之垂直成分Fp與平行於上表面SF1之面內成分Fi。行進方向DP與面內成分Fi之方向相同。
參照圖5(A)，上述之形成溝渠線TL之工序係為獲得下述狀態而進行：玻璃基板4在溝渠線TL正下方處在與溝渠線TL交叉之方向DC上連續地相連之狀態即無裂痕狀態。在無裂痕狀態中，雖然已藉由塑性變形形成溝渠線TL，但是尚未形成沿該溝渠線之裂痕。因此，即使對玻璃基板4施加扭矩，仍不會容易地發生沿溝渠線之分斷。為得到無裂痕狀態，只要不過度增大垂直成分Fp(圖1)即可。
圖4(A)中，溝渠線TL係自起點N1，經由中途點N2直至終點N3而形成。溝渠線TL宜遠離上表面SF1之邊緣而形成。藉此，刻劃輪51無需接觸上表面SF1之邊緣。
進一步參照圖4(B)，其次形成輔助線AL。以此為開端，沿溝渠 線TL形成裂痕線CL(圖3：步驟S30)。
參照圖5(B)，藉由裂痕線CL，玻璃基板4在溝渠線TL正下方處在與溝渠線TL之延長方向(圖4(A)及(B)之橫向方向)交叉之方向DC上之連續之相連被斷開。換言之，此處所謂「連續之相連」係未被裂痕遮斷之連接。並且，在如上述之連續之相連被斷開之狀態下，介以裂痕線CL之裂痕，玻璃基板4之各個部分之間亦可彼此接觸。藉由使玻璃基板4在厚度方向DT上之裂痕(參照圖5(B))沿溝渠線TL朝行進方向DP伸展而進行裂痕線CL之形成。
輔助線AL係以與玻璃基板4之上表面SF1上之溝渠線TL相接的方式形成，在本實施形態中，以與溝渠線TL交叉之方式形成。輔助線AL係一般之刻劃線，因此，伴有在玻璃基板4之厚度方向DT上滲透之裂痕。亦可將形成溝渠線TL所用之切割器具50用於輔助線AL之形成，但此時需要較形成溝渠線TL時之荷重F更大之荷重。並且，為更加確實地形成輔助線AL，亦可使用其他器具。例如，亦可使用沿外周部PF設置有凹凸形狀之刻劃輪。利用如上器具，可容易地形成伴有更深裂痕之輔助線AL。並且，如圖4(B)所示，在輔助線AL開始於遠離玻璃基板4之邊緣之位置之情形(所謂內切)時，亦能夠更加確實地產生裂痕。
又，裂痕線CL之形成相信係因溝渠線TL附近之內部應力之應變釋放而開始。具體而言，認為該內部應力係在形成輔助線AL時由加諸玻璃基板4的應力所釋放。認為作為裂痕線CL之形成開始的開端之處理只要是某種成為內部應力被釋放的開端之處理即可，不限於上述輔助線AL之形成處理。
根據本發明者之研究，與自中途點N2朝終點N3之方向相比，自中途點N2朝起點N1之方向更難形成裂痕線CL。亦即存在所謂方向依存性，即，在形成溝渠線TL時，裂痕線CL容易朝與刻劃輪51之行進 方向DP相同之方向伸展。其原因被認為起因於上述之內部應力之分佈。
其次，在步驟S40(圖3)中，藉由所謂分斷工序沿裂痕線CL分斷玻璃基板4。分斷工序可藉由例如施加外力使玻璃基板撓曲而進行。並且，裂痕線CL在其形成時沿厚度方向DT徹底行進時，裂痕線CL之形成與玻璃基板4之分斷可同時發生。在上述情形時分斷工序可省略。
根據本實施形態，形成在正下方不具有裂痕之溝渠線TL(圖5(A))作為規定玻璃基板4之分斷位置之線。作為分斷之直接開端所使用之裂痕線CL(圖5(B))係在形成溝渠線TL之後藉由沿該溝渠線伸展裂痕而形成。藉此，形成溝渠線TL之後且形成裂痕線CL之前之玻璃基板4(圖4(A))，即使由溝渠線TL規定欲使玻璃基板4分斷之位置，仍處於尚未形成沿該溝渠線TL之裂痕之無裂痕狀態。只要不對玻璃基板4施加過大之應力，則可容易地維持無裂痕狀態。因此，在該無裂痕狀態期間，可穩定地進行玻璃基板4之保管、搬送，及在玻璃基板4上之成膜及蝕刻等加工而不會伴隨裂痕之意外產生。
根據如以上之本實施形態，藉由利用無裂痕狀態，即使預先了規定玻璃基板4之分斷位置，亦能防止玻璃基板4在所期望之時點之前被意外分斷。
又，本實施形態之裂痕線CL之形成工序與所謂分斷工序之裂痕之產生本質上不同。分斷工序係使已形成之裂痕在厚度方向上進一步伸展，藉此將基板徹底地分離者。另一方面，裂痕線CL之形成工序伴有質的變化，即，從藉由溝渠線TL之形成而得到之無裂痕狀態朝具有沿溝渠線TL之裂痕之狀態變化。此變化被認為係藉由無裂痕狀態所具有之內部應力的釋放而發生。
其次，說明本實施形態之變化例。參照圖6(A)，僅形成輔助線 AL時，有無法形成沿溝渠線TL之裂痕線CL之情形。參照圖6(B)，即便在該情形時，亦能夠沿輔助線AL分離玻璃基板4，藉此使裂痕線CL開始形成。
並且，本變化例之輔助線AL亦可藉由與上述裂痕線CL相同之方法形成。亦即，也可在形成溝渠線之後，藉由沿此溝渠線形成裂痕而形成。
(實施形態2)
在本實施形態之玻璃基板4之分斷方法中亦然，首先利用與上述實施形態1相同之方法，在玻璃基板4之上表面SF1上形成溝渠線TL(圖4(A))。
參照圖7，其次在玻璃基板4之下表面SF2上形成輔助線AL。在平面佈置中輔助線AL係與溝渠線TL交叉。又，在本實施形態中，輔助線AL及溝渠線TL形成於玻璃基板4之不同面上，故彼此不直接接觸。
其次，與實施形態1之圖6(B)大略相同，沿輔助線AL分離玻璃基板4。藉此開始形成裂痕線CL。其後，與實施形態1相同，沿裂痕線CL分斷玻璃基板4。
(實施形態3)
在本實施形態之玻璃基板4之分斷方法中，首先利用與上述實施形態1相同之方法，在玻璃基板4之上表面SF1上形成溝渠線TL(圖4(A))。
參照圖8，其次，在玻璃基板4之上表面SF1上，以與溝渠線TL局部重合之方式形成輔助線AL。圖中，輔助線AL係在溝渠線TL之中以與起點N1與中途點N2之間之部分重合且遠離終點N3之方式形成。輔助線AL之長度係例如0.5mm左右。以輔助線AL之形成為開端，形成裂痕線CL。
並且，上述以外之構成與前述實施形態1之構成大略相同，故賦予相同或對應之要素以相同符號，不再重複其說明。
(實施形態4)
在本實施形態之玻璃基板4之分斷方法中，首先亦利用與上述實施形態1相同之方法，在玻璃基板4之上表面SF1上形成溝渠線TL(圖4(A))。
參照圖9，其次，以雷射光照射溝渠線TL之一部分。圖中，以雷射光照射溝渠線TL之中在起點N1與中途點N2之間且遠離終點N3之部分。藉此，在溝渠線TL之中起點N1與中途點N2之間之部分形成裂痕線CL，以此為開端，自中途點N2朝終點N3形成裂痕線CL。
又，上述以外之構成係與前述實施形態1之構成大略相同，故賦予相同或對應之要素以相同符號，不再重複其說明。
上述各實施形態之脆性基板之分斷方法特別適用於玻璃基板，但脆性基板亦可由玻璃以外之材料製作。例如，亦可使用陶瓷、矽、化合物半導體、藍寶石，或石英作為玻璃以外之材料。

Claims (7)

  1. 一種脆性基板之分斷方法，其係使用刻劃輪，該刻劃輪具有繞旋轉軸而設之外周部，於該外周部設置有刀尖，且包含：準備脆性基板之工序，該脆性基板具有第1面及與第1面相反之第2面，且具有垂直於前述第1面之厚度方向；及形成溝渠線之工序，其藉由對前述刻劃輪施加荷重，一邊將前述刻劃輪之前述外周部按壓在前述脆性基板之第1面上，一邊使前述刻劃輪在前述脆性基板之前述第1面上轉動，藉而在前述脆性基板之前述第1面上產生塑性變形從而形成具有溝形狀之溝渠線；前述荷重具有平行於前述脆性基板之前述第1面之面內成分；在形成前述溝渠線之工序中，前述刻劃輪在前述第1面上朝與前述面內成分之方向相同之行進方向行進，形成前述溝渠線之工序係為獲得下述狀態而進行：前述脆性基板在前述溝渠線正下方處在與前述溝渠線交叉之方向上連續地相連之狀態即無裂痕狀態；該方法進一步包含形成裂痕線之工序，其使前述脆性基板在前述厚度方向上之裂痕沿前述溝渠線朝前述行進方向伸展，藉此形成裂痕線；藉由前述裂痕線，前述脆性基板在前述溝渠線正下方處在與前述溝渠線交叉之方向上之連續之相連被斷開；且進一步包含沿前述裂痕線分斷前述脆性基板之工序。
  2. 如請求項1之脆性基板之分斷方法，其中形成前述裂痕線之工序包含形成輔助線之工序，該輔助線伴隨在前述脆性基板之前述厚度方向上滲透之裂痕，並在前述脆性基板之前述第1面上與前述溝渠線相接。
  3. 如請求項2之脆性基板之分斷方法，其中在形成前述輔助線之工序中，在前述脆性基板之前述第1面上以與前述溝渠線交叉之方式形成前述輔助線。
  4. 如請求項3之脆性基板之分斷方法，其中形成前述裂痕線之工序包含沿前述輔助線分離前述脆性基板之工序。
  5. 如請求項2之脆性基板之分斷方法，其中在形成前述輔助線之工序中，在前述脆性基板之前述第1面上以與前述溝渠線局部重合之方式形成前述輔助線。
  6. 如請求項1之脆性基板之分斷方法，其中該方法進一步具備在前述脆性基板之前述第2面上形成輔助線之工序，在平面佈局中前述輔助線係與前述溝渠線交叉，且形成前述裂痕線之工序包含沿前述輔助線分離前述脆性基板之工序。
  7. 如請求項1之脆性基板之分斷方法，其中形成前述裂痕線之工序包含對前述溝渠線之一部分照射雷射光之工序。
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