CN102416671A - 划割方法及划割轮 - Google Patents

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Abstract

本申请的发明为划割方法及划割轮。提供一种在切断脆性材料基板时，划割开始时的划割线形成良好，防止交点跳过，脆性材料的分断面的品质良好的划割方法与划割轮。沿着划割轮(10)的圆周棱线(11)而设置相互邻接的槽(21)、(22)，使其间隔为在压接于脆性材料基板时2个槽不会同时接于脆性材料基板的间隔。使用划割轮(10)测试划割圆周的长度，检测从与基板接触的点起到形成划割线为止的距离(d1)。将划割轮保持与测试划割结束时为相同旋转角度且进行虚设划割判别距离(d1)的程度，对于划割轮而言在保持刚虚设划割之后的旋转角度下进行划割。由此，可以实现划割线形成性能良好，保持端面强度的划割方法。

Description

划割方法及划割轮
技术领域
本发明涉及一种用以在压接于脆性材料基板的状态下转动而划割脆性材料基板的划割方法及划割轮。
背景技术
玻璃基板或平板显示器等脆性材料基板的制造时，将玻璃基板以所期望的线划割之后进行断裂。划割步骤中将脆性材料基板载置在划割装置上，使用划割轮进行划割而形成划割线。
此处，对在划割玻璃基板时，玻璃基板上所产生的划割线的形成过程进行说明。在对划割轮施加特定的压力而使其转动时，如果沿着对划割轮施加压力的线而产生被称为肋状纹(rib mark)的断续性的破坏，则可以确认在其下方将产生特定深度为止的连续破坏。如果在这样的状态下结束划割，则为沿着划割线展开而对玻璃基板施加压力，由此可以容易地进行断裂。因此，可以通过肋状纹的有无来判断划割线的良否。
且说，以往所使用的划割轮是共有旋转轴的两个圆锥台的底部相交而形成着圆周棱线的圆板状的构件，将其称为第1刃尖。可以通过使此划割轮压接于玻璃基板而转动来形成划割线。
专利文献1中提出了一种划割轮，其可以从玻璃基板的表面起在垂直方向相对于板厚而相对性地形成较深的垂直龟裂。此划割轮沿着所述以往的划割轮的圆周棱线在圆周方向上交替地形成例如200～300左右的多数的槽及突起。突起通过在圆周棱线上以特定的间距及深度切口而形成。以下将此划割轮称为第2刃尖。
另外，也开发了一种与专利文献1相同的划割轮，使槽的数量大幅减少，例如使槽的数量为5个，且在圆周上等分地配置的划割轮。以下将此划割轮称为第3刃尖。
当使用划割装置将玻璃基板分断为较小的基板时，在玻璃基板上平行地形成多数条划割线，进而与这些划割线交叉而格子状地形成划割线，进行所谓交叉划割。交叉划割中，例如，如图1所示，使划割轮平行地通过而形成划割线L1～L5，其后使平台旋转90°而形成划割线L6～L10。
将脆性材料基板划割的划割方法之一，具有如划割线L6～L10般从脆性材料基板的外侧起到外侧为止进行划割的划割方法。使划割轮在比脆性材料基板的端稍微外侧的点中，使划割轮的最下端下降到比脆性材料基板的上表面稍微下方为止。然后，通过在对划割轮施加特定的压力的状态下水平移动，而从脆性材料基板的一端缘开始划割，划割到另一端缘为止。以下，将此称为外切划割。在外切划割时，划割线到达基板的两端，因此划割后的断裂容易，但是存在因划割的开始部分而基板容易产生损伤的缺点。
另外，如划割线L1～L5般，具有从脆性材料基板的内侧到内侧为止进行划割而外侧不划割的划割方法。在比脆性材料基板的端缘稍微内侧使划割轮下降，然后，在对划割轮施加向下的特定压力的状态下向图中右方向水平移动，由此从脆性材料基板的内侧开始划割，划割到另一端的内侧为止。以下，将此称为内切划割。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第3,074,143号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
且说，以往，当使用第1刃尖进行划割时，在轮转动之后刃尖在基板表面滑动而未形成划割线之现象被视为问题，这样的状态被称为“划割线形成不良”状态。另一方面，虽然根据第2刃尖可以回避“划割线形成不良”状态，但是与使用第1刃尖进行划割时相比较，存在分断后的玻璃的端面强度变低的问题，根据玻璃的用途也有时需要分断后的端面处理。尤其近年来，由于玻璃的用途的扩大、玻璃的薄板化、产品制造的简单化的要求的方面，要求一面回避“划割线形成不良”状态，一面获得与使用第1刃尖进行划割时同等的端面强度的技术。
当划割线形成不良时，较多的是即便外切划割可能但是无法进行内切划割。另外，如果进行交叉划割，则在交点附近划割线不连续，存在产生所谓“交点跳过”的问题。例如，在图1中，如果在形成划割线L1～L5之后，使平台旋转而形成划割线L6～L10，则存在导致在划割线的交点处肋状纹结束，局部性地产生未形成划割线的交点跳过现象的情况。
认为其原因如以下般。即，在最初形成划割线时，隔着划割线而在两侧的玻璃表面附近产生内部应力。继而，在划割轮垂直通过已经形成的划割线时，由于其附近潜在的内部应力而从划割轮对玻璃基板面在垂直方向上施加的力削减。因此，认为交点附近未形成之后应形成的划割线。
如果玻璃基板上产生交点跳过，则玻璃基板不会按照预定的划割线分离，因此存在产生不良品，而使生产效率降低的问题。
另外，手机等中所使用的玻璃基板由于轻量化而厚度变薄。如果对厚度较薄的基板进行外切划割，则当划割轮跨向基板上时因对基板的端面边缘所赋予的冲击而边缘产生欠缺，或者由于基板自身破坏而产品的良率降低。
因此，为使较薄的玻璃基板中不在边缘产生欠缺，而要求内切划割。然而，以往的第1刃尖中，也存在由于划割线形成不良而内切无法形成划割线的情形。
另一方面，专利文献1中记载的第2刃尖为“划割线形成良好的”刃尖，可以从划割轮转动之后开始形成划割线。因此，通过使用第2刃尖，可以进行内切划割，在交叉划割时也可以防止交点跳过。
关于平板显示器等中所要求的玻璃基板的端面强度，存在第2刃尖较第1刃尖而言端面强度较差的问题。端面强度依赖于划割轮的周围所形成的槽的数量，槽的数量越多强度则越降低。因此，例如，如果使槽的数量为300，则端面强度大幅度降低。
另外，如果使用第3刃尖进行划割，则虽然端面强度可获得与以往的第1刃尖大致同等的结果，但是存在划割线形成性能较第2刃尖而言较差的缺点。
因此，要求与脆性材料基板的种类无关而划割线形成良好，且不易产生交点跳过的刃尖，即要求可以确保端面强度与第1刃尖为同等程度的品质的刃尖。
本发明是鉴于这样的以往的问题点而开发的，目的在于提供当切断脆性材料基板时，划割开始时的划割线形成良好，防止交点跳过，发挥脆性材料的分断面的品质(端面强度)良好的划割性能的划割方法与实现此划割方法的划割轮。
[解决问题的手段]
为了解决此问题，本发明的划割方法是使用如下划割轮的划割方法，所述划割轮具有共有旋转轴的2个圆锥台的底部相交而形成了圆锥棱线的外周缘部，且具有以沿着所述圆周棱线使用划割轮进行划割时不会同时接于脆性材料基板的间隔而设定的第1、第2槽，一面转动一面划割脆性材料基板，使用所述划割轮对测试用脆性材料基板进行测试划割，根据由所述测试划割而形成的划割线，来判别测试划割的开始或结束时间点的划割轮的第1、第2槽的旋转角度，将所述划割轮保持与测试划割结束时为相同旋转角度而开始虚设划割，直至所述划割轮的第1、第2槽依次与所述测试用脆性材料基板相接之前为止进行虚设划割，对于所述划割轮保持所述虚设划割结束之后的旋转角度而开始划割，划割成为对象的脆性材料基板。
此处，也可以使所述测试划割的长度为所述划割轮的圆周长，测试划割中的第1、第2槽的旋转角度的判别是通过判别从划割轮的接触位置到形成划割为止的距离d1而进行，所述虚设划割从与所述测试划割为相同旋转角度开始，且划割与从所述测试划割的接触位置起到形成划割为止的距离为相同长度。
此处，也可以为所述测试划割中的第1、第2槽的旋转角度的判别是通过判别测试划割中形成划割起到划割结束为止的距离d2而进行，使所述虚设划割的长度为从所述划割轮的圆周长的整数倍减去所述距离d2而得的长度。
此处，也可以以使划割的距离为所述划割轮的圆周的整数倍而设定所述划割轮的直径。
为了解决此问题，本发明的划割轮具有共有旋转轴的2个圆锥台的底部相交而形成了圆锥棱线的外周缘部，且供划割脆性材料基板，所述划割轮具有沿着所述圆周棱线而形成的第1槽，以及形成在与所述第1槽邻接的位置的第2槽，所述第2槽是以在使用划割轮进行划割时在脆性材料基板上不会与所述第1槽同时接于脆性材料基板的间隔而设定。
此处，也可以以使划割的距离为所述划割轮的圆周的整数倍而设定所述划割轮的直径。
此处，也可以使所述划割轮的第1槽与最接近该槽而邻接的第2槽的间距为100～10000μm，优选为100～800μm，进而优选为100～400μm。
[发明的效果]
通过使用具有这样的特征的本发明的划割方法及划割轮进行划割，可以从转动之后形成划割。另外，可以获得与第1刃尖为同等程度的端面强度，且可以获得与第2刃尖为同等的划割线形成性能。因此，即便为较薄的脆性材料基板也可以进行内切划割，另外，在进行交叉划割时也不会产生交点跳过，可以较佳地使用。
附图说明
图1是表示使用以往的划割轮进行交叉划割的状态的平面图。
图2是本发明的实施形态的划割轮的正面图。
图3是本实施形态的划割装置的侧面图。
图4是本实施形态的划割轮的正面的部分放大图。
图5是表示本实施形态的划割方法的流程图。
图6是表示本实施形态的划割方法的测试划割的图。
图7A是表示测试划割后的监视器画面的一例的图。
图7B是表示虚设划割后的监视器画面的一例的图。
图8A是表示测试划割后的监视器画面的其它例的图。
图8B是表示虚设划割后的监视器画面的其它例的图。
图9是表示测试划割后对成为划割对象的脆性材料基板进行划割时的状态的立体图。
图10是表示划割时的划割的开始与结束时的划割轮与其槽的位置的图。
[符号的说明]
10划割轮
11圆周棱线
12旋转轴
13圆锥台
14外周缘部
15轴孔
21、22槽
具体实施方式
作为本发明中成为加工对象的脆性材料基板，关于形态、材质、用途以及大小并未特别限定，既可以为包含单板的基板或将2片以上的单板贴合而成的贴合基板，也可以为在这些基板的表面或内部附着或含有薄膜或半导体材料而成者。另外，作为脆性材料基板的材质，可以列举玻璃、陶瓷、半导体(硅等)、蓝宝石等，作为其用途可以列举液晶显示面板、等离子显示面板、有机EL显示面板、表面电场显示器(SED)用面板等场发射显示器(FED)用面板等的平板显示器用的面板。
以下，根据图式对本发明的实施形态进行详细说明。图2是从本实施形态的划割轮10的旋转轴观察的正面图，图3是其侧面图。本实施形态的划割轮10例如安装在以往的划割装置的划割头上而使用。
如图2及图3所示，划割轮10是具有共有旋转轴12的两个圆锥台13的底部相交而形成了圆周棱线11的外周缘部14，以及沿着圆周棱线11而形成在圆周方向的多个槽的圆板状的构件。关于槽的详细情况将于下文叙述。划割轮10具有使用以轴支划割轮10的销贯通的轴孔15。划割轮10可以通过对圆板的外周缘部14从轴心朝向半径方向实施研磨加工而形成圆周棱线11，使收束角度为α。划割轮10的材质优选为超硬合金、烧结金刚石、陶瓷或者金属陶瓷。
且说，在本实施形态中，在圆周棱线11上形成第1槽21，相对于此槽21在相同旋转方向上形成邻接的第2槽22。图4是表示这些槽21、22的部分放大图。这些2个槽的间隔较佳为，当一个槽与脆性材料基板相接时，另一个槽不会同时与脆性材料基板相接的间隔之中最小的间距P。即，当将划割轮压接于脆性材料基板时，成为其圆周棱线11的一部分陷入基板的状态，此时为划割轮10的邻接的2个槽21、22不会同时接于脆性材料基板的间隔。另外，这些槽21、22通过从平坦的圆周棱线11切出深度为h的大致V字状的槽而形成。如此，在划割时使龟裂确实地继续，可以实现一面维持第1刃尖的玻璃破坏强度一面提高划割线形成性能的划割轮。此处，如果与跟第1槽邻接的第2槽的间隔较小，同时为与脆性材料基板相接的间隔，则存在用以回避“划割线形成不良”状态的效果较低，且分断后的脆性材料基板的端面强度降低的倾向。认为回避由槽所致的“划割线形成不良”状态的效果对槽与脆性材料基板开始接触时的作用的贡献较大，如果为同时相接于脆性材料基板的间隔，则认为在第1槽相接的期间第2槽会开始相接于脆性材料基板，第2槽的作用会由第1槽的作用而削弱，回避“划割线形成不良”状态的效果变低。另外，认为槽的间隔较短，同时接于脆性材料基板的状态容易对脆性材料基板的端面强度带来不良影响。另一方面，如果与跟第1槽邻接的第2槽的间隔过大，则脆性材料基板的端面强度的降低受到抑制，但是无法回避“划割线形成不良”状态。
此处，对槽21、22的间隔的具体例进行说明。例如，如果使划割轮的直径为2mmφ，则其圆周棱线11的全周为6.28mm。而且，如果将划割轮压接于脆性材料基板，使刃尖陷入基板2μm，则此间隔至少为126.4μm。其中间距P优选为126.4μm～400μm。
此处，对槽21、22的间隔的其它具体例进行说明。例如，如果使划割轮的直径为3mmφ，则其圆周棱线11的全周为9.42mm。而且，如果将划割轮压接于脆性材料基板，使刃尖陷入基板2μm，则此间隔至少为135.6μm。其中间距P优选为135.6μm～400μm。
划割轮为例如轮的外径为1～20mm，槽21、22的深度为0.5～5μm，圆周棱线11的收束角度为85～140°。更优选的划割轮为轮的外径为1～5mm，槽21、22的深度为1～3μm，圆周棱线11的收束角度为100～130°。一般而言，通过使用切口的深度较深的划割轮，存在相对于脆性材料的划割线形成(尤其是交叉划割时的交点跳过较少的情况)变得良好的倾向，通过使用槽较浅的划割轮，存在脆性材料的分断面的品质(端面强度)提高的倾向。因此，决定槽的深度以保持此平衡。具体而言，优选为槽的深度为例如1～3μm。
且说，此实施形态中，由于仅在划割轮10的全周形成1组槽21、22，所以即便将划割轮10压接于脆性材料基板也存在根据其接触位置直至槽接触为止无法形成划割的可能性。因此，本实施形态中，通过以下方法使划割开始之后可以形成划割。图5是表示此顺序的流程图。
(1)首先，如图6所示，准备与成为划割对象的基板不同的测试基板30，使用划割轮10进行测试划割。测试划割的长度为与划割轮10的圆周相等的长度。此时检测从哪个部分起可以形成所述肋状纹。具体而言，使用LED光源31与CCD相机32，通过图像处理装置33使已划割的线的形成状态显示在监视器画面34上。图7A是表示监视器显示画面34与对应于已划割的线的划割轮10的旋转角度的一例的图。
(2)其次，根据图7A所示的监视器画面通过图像处理求出线宽变化的点。认为线宽变化的点为槽21、22抵接于测试基板30而开始形成划割的部分。
(3)使划割轮10最初接触于测试基板30的点为P1，使线宽变化的点P2为开始形成划割的点，测量P1与P2的距离d1。
(4)在测量距离d1之后，实际进行划割之前，如图7B所示，使用划割轮10对测试基板30进行虚设划割距离d1，或比其稍微短的距离。由于使测试划割的长度与划割轮10的圆周相等，所以槽21、22的旋转角度如图7A所示，测试划割开始时与结束时相同。因此，在开始虚设划割时，关于划割轮10的旋转角度，与测试划割开始时为相同角度，所以可以进行划割。
(5)之后，对成为工件的脆性材料基板进行划割。划割轮的旋转角度是从虚设划割结束的角度状态开始的。如此，如果划割轮10接触并转动，则立即槽21、22接于脆性材料基板，因此可以形成划割。
而且，当对其它脆性材料基板进行划割时，重复所述(4)、(5)。如此，可以通过总是使虚设划割的长度为固定长度d1并从其之后进行划割而使划割的成立提前。此实施形态中，由于仅在划割轮上形成槽21、22，所以可以与以往例的第1刃尖为同等的端面强度。另外，由于在划割开始之后槽接于脆性材料基板，所以可以为划割线形成良好的刃尖。
另外，此处，使测试划割的划割的长度与划割轮10的圆周相等，但是也可以使测试划割的长度为任意长度。此时，如图8A所示，使测试划割时线宽变化的点P2与结束划割的点P3的距离为d2而加以测定。而且，如图8B所示，使虚设划割的长度d3为以下的长度。
d3＝kdsπ-d2
此处，k为整数，ds为划割轮10的直径。另外，k也可以为1，当距离d2较大时k为2以上的整数。如此，如果进行虚设划割，则在虚设划割结束的时间点，可以为槽21、22与脆性材料基板相接之前的相同的旋转角度。因此，如果对实际的脆性材料基板开始划割，则可以立即在脆性材料基板上形成划割。
此处，在测试划割中测定距离d1或d2，相当于算出测试划割的开始位置中或结束位置中的槽的旋转角度。
且说，成为划割的对象的脆性材料基板中，例如，如图9所示，存在划割距离D总是固定的情况。在这样的情况下，当划割距离D时，划割轮的旋转数包含角度在内为固定。因此，以使划割轮的直径的整数倍与距离D相等的方式而设定直径。
D＝(n+e)·dsπ
此处，n为任意的整数，e为相当于容许误差的小数。如此，当划割距离D时总是进行相同旋转数(n+e)的转动。因此，如图10所示，如果使开始划割时的槽的位置为图10所示的位置，则划割距离D而结束时也成为与图10所示的槽的位置大致相同。如此，当划割决定了划割距离的脆性材料基板时，使用具有与此距离对应的直径的划割轮进行划割，则每次划割时无需虚设划割。
为了将端面强度保持为与第1刃尖同等而槽的数量较少则较佳，本实施形态中使第1、第2槽的数量为1组。
[工业上的可利用性]
本发明的划割方法及划割轮可以使用于在划割装置的划割头的前端使用而将脆性材料基板划割。

Claims (7)

1.一种划割方法，其是使用如下划割轮的划割方法，所述划割轮具有共有旋转轴的2个圆锥台的底部相交而形成了圆锥棱线的外周缘部，且具有以沿着所述圆周棱线使用划割轮进行划割时的不会同时接于脆性材料基板的间隔而设定的第1、第2槽，一面转动一面划割脆性材料基板，
使用所述划割轮对测试用脆性材料基板进行测试划割，
根据由所述测试划割而形成的划割线，来判别测试划割的开始或结束时间点的划割轮的第1、第2槽的旋转角度，
将所述划割轮保持与测试划割结束时为相同旋转角度而开始虚设划割，
直至所述划割轮的第1、第2槽即将依次与所述测试用脆性材料基板相接之前为止进行虚设划割，
对于所述划割轮保持所述虚设划割刚结束之后的旋转角度而开始划割，
划割成为对象的脆性材料基板。
2.根据权利要求1所述的划割方法，其中使所述测试划割的长度为所述划割轮的圆周长，测试划割中的第1、第2槽的旋转角度的判别是通过判别从划割轮的接触位置到形成划割为止的距离d1而进行，
所述虚设划割从与所述测试划割为相同旋转角度开始，且划割与从所述测试划割的接触位置起到形成划割为止的距离为相同长度。
3.根据权利要求1所述的划割方法，其中所述测试划割中的第1、第2槽的旋转角度的判别是通过判别测试划割中形成划割起到划割结束为止的距离d2而进行，
使所述虚设划割的长度为从所述划割轮的圆周长的整数倍减去所述距离d2而得的长度。
4.根据权利要求1所述的划割方法，其中以使划割的距离为所述划割轮的圆周的整数倍而设定所述划割轮的直径。
5.一种划割轮，其具有共有旋转轴的2个圆锥台的底部相交而形成了圆锥棱线的外周缘部，且供划割脆性材料基板，所述划割轮具有
沿着所述圆周棱线而形成的第1槽，以及
形成在与所述第1槽邻接的位置的第2槽，
所述第2槽是以在使用划割轮进行划割时在脆性材料基板上不会与所述第1槽同时接于脆性材料基板的间隔而设定。
6.根据权利要求5所述的划割轮，其中以使划割的距离为所述划割轮的圆周的整数倍而设定所述划割轮的直径。
7.根据权利要求5所述的划割轮，其中使所述划割轮的第1槽与最接近该槽而邻接的第2槽的间距为100～400μm。
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