CN103183469A - 强化玻璃基板的刻划方法及刻划装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种强化玻璃基板的刻划方法及刻划装置。可以对即使为加工困难的强化玻璃基板，也能够利用内切确实地形成刻划线。对于强化玻璃基板(M)，使用在刀刃棱线处具有连续的凹凸的附沟槽刀轮(11)，且使刀轮(11)下降抵接于进入至较基板(M)的一端缘更内侧的起始地点(P1)，在刻划预定线的方向在与起始地点近旁的折返地点(P2)之间，以按压状态进行至少一往复的前进转动与后退转动而形成成为刀轮的侵入起点的沟槽(T)；接着，使刀轮(11)以从起始地点通过沟槽(T)上的方式进行按压转动直至刻划预定线的终点地点(P3)，而形成刻划线(S)。

Description

强化玻璃基板的刻划方法及刻划装置

技术领域

本发明涉及一种强化玻璃制的玻璃基板的刻划方法、以及可用于该刻划方法的刻划装置。

此处，所谓的“强化玻璃”，是指藉由制造步骤中的利用离子交换的化学处理，而在玻璃基板的基板表面层形成残留压缩应力的压缩应力层，在基板内部残留拉伸应力而制造的玻璃。

强化玻璃的特征为：具有因压缩应力层的影响而对于外力而言难以破裂的性质，另一方面，具有一旦在基板表面产生龟裂并扩展至存在有残留拉伸应力的基板内部，而在接下来使龟裂容易深入地渗透的性质。

背景技术

一般在分断玻璃基板的加工中采用如下的方法：首先，在基板表面形成有限深度的刻划线，之后，从基板的背侧沿着刻划线利用裂断杆或裂断滚筒(break roller)进行按压，藉此裂断。

在前者的形成刻划线的步骤中，已知有藉由将圆盘状的刀轮(也称为刻划轮)对着基板表面按压并同时使其转动而进行刻划的方法，例如揭示于专利文献1等。作为刀轮，具有在圆周棱线部具有连续的小的凹凸的附沟槽的刀轮、以及在棱线部不具有凹凸的普通刀轮，并根据基板的种类或厚度而区分使用。

图4是表示在将玻璃制的基板M(母基板)分别分断成为制品的单位基板时所进行的一般的交叉刻划加工。首先，利用刀轮对着基板M的表面形成X方向的刻划线S1，接着，形成与X方向交叉的Y方向的刻划线S2。如此形成在XY方向交叉的多条刻划线后，基板M被送至裂断装置，并沿着各刻划线从背面侧使其弯曲，藉此分断成为单位基板。

在利用刀轮刻划玻璃基板的方法中，有“外切”与“内切”。根据基板的种类或用途而选择性地区分使用外切与内切的刻划方法(参照专利文献2)。

前者的外切，如图5(a)所示，将刀轮K的最下端以下降至较基板M的表面(上面)稍靠下方的状态，设置于基板M的单侧端部的外侧位置(刻划开始位置)。而且，使其从设置的位置水平移动，抵达并碰撞基板端部，进一步地以既定的刻划压进行按压并同时使刀轮K水平移动，而进行刻划。

在采用外切时，由于在基板端不会产生刀轮滑动的问题，且形成的刻划线到达基板的端部，因此在下一步骤中容易且正确地进行裂断。另一方面，由于刀刃碰撞基板端部，因此恐有在基板端部产生切损，且因基板内部的拉伸应力的影响而导致从端部不规则地破裂、或被全切等的问题。此外，刀轮也因与边缘部分的碰撞而容易耗损。

后者的内切，如图5(b)所示，将刀轮从上方下降至距基板的端缘2mm～10mm左右的内侧(刻划开始位置)而以既定的刻划压使其抵接基板，且进行按压同时使刀轮水平移动而进行刻划。

在采用内切时，由于刀轮未与基板端部的边缘部分碰撞，因此不会有在基板端部产生切损的问题，与外切相比也可抑制刀刃的耗损。但是，在使刀轮从抵接基板的状态往水平方向移动时，有刀刃的侵入不良而滑动，导致无法进行刻划的情形。

如此，外切与内切各具有优点与缺点。因此，根据基板的种类或用途而区分使用外切与内切。

专利文献1：日本专利第3074143号公报

专利文献2：日本特开2009-208237号公报

发明内容

近年来，在被使用于移动电话等的覆盖玻璃等的玻璃制品中，被期望使用称为所谓的强化玻璃(也称为化学强化玻璃)的玻璃。如上所述，强化玻璃是以在基板表面层残留压缩应力的方式而被制造，藉此，可获得尽管玻璃的板厚较薄也难以破裂的玻璃。

因此，一旦使用强化玻璃，则具有可制造薄且轻、而且坚固的覆盖玻璃的优点。另一方面，作为覆盖玻璃，必需进行从大面积的母基板切出所要的大小、所要的形状的单位制品的加工。

在利用外切对强化玻璃形成刻划线的情形，一旦在基板端部刀刃碰撞时，进行较表面压缩应力层更深地刻划，则受到基板内部的残留拉伸应力的影响，恐有发生一次性地完全被分断的不良情况的问题。因此，使用强化玻璃利用内切的刻划较外切更佳。

然而，即使欲利用内切进行刻划，在使刀刃抵接时，由于是强化玻璃的缘故，因此也有因基板表面层的残留压缩应力的影响而导致刀刃难以侵入基板表面，使刀刃的对基板的作用非常地不良而产生滑动。因此，反而产生刻划加工变得困难的问题。此外，一旦为了使刀刃侵入而以较强的按压负载进行刻划，则将有因基板内部的残留拉伸应力的影响而导致一次性地破裂或完全分断等的不良情形。

如此，针对强化玻璃与针对从以往既被使用的钠玻璃基板等的刻划加工有所不同，即使藉由外切或内切，也难以良好地形成刻划线。该倾向是基板表面的压缩应力层愈厚而残留应力愈大的基板较为明显。

在此，本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，而提供一种新的强化玻璃基板的刻划方法及刻划装置，所要解决的技术问题是使其即使是对加工困难的强化玻璃制玻璃基板，也能够利用内切确实地形成刻划线，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种强化玻璃基板的刻划方法，是针对基板表面形成有压缩应力层的强化玻璃基板，形成刻划线的基板刻划方法，且使用在刀刃棱线具有连续的凹凸的附沟槽刀轮，(a)将上述刀轮下降抵接于进入至较上述基板的一端缘更内侧的起始地点，且在刻划预定线的方向在与起始地点近旁的折返地点之间，以按压状态进行至少一往复的前进转动与后退转动而形成成为刀轮的侵入起点的沟槽，(b)接着，使刀轮以从上述起始地点通过上述沟槽上的方式，进行按压转动直至刻划预定线的终点位置，而形成刻划线。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的强化玻璃基板的刻划方法，其中，使刀轮的形成刻划线时的转动速度较上述往复移动时的转动速度快。

前述的强化玻璃基板的刻划方法，其中使上述刀轮往复的距离、亦即从起始地点至折返地点的距离较佳为0.5mm～3mm，尤其较佳为2mm左右。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种刻划装置，是在玻璃基板的表面形成刻划线的基板刻划装置，具备：平台，载置玻璃基板；刻划头，保持在刀刃棱线具有连续的凹凸的附沟槽刀轮；刻划头升降机构，是以使上述刀轮对于上述玻璃基板的表面取得接触状态与离开状态的方式，使上述刻划头升降；扫描机构，使上述刻划头在沿着上述玻璃基板表面的方向移动；以及控制部，进行利用上述刻划头升降机构的升降动作、及利用上述扫描机构的刻划头的移动动作的控制；且一旦上述控制部在已设置上述基板的状态以使刻划头来到进入至较上述基板的一端缘更内侧的起始地点的方式开始控制，则(a)使上述刀轮下降抵接于上述起始地点，在刻划预定线的方向在与起始地点近旁的折返地点之间，以按压状态进行至少一往复的前进转动与后退转动而形成成为刀轮的侵入起点的沟槽，(b)接着，进行使刀轮以从上述起始地点通过上述沟槽上的方式，进行按压转动直至刻划预定线的终点地点，而进行形成刻划线的动作的控制。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的刻划装置，其中，上述控制部具备：存储部，可分别存储上述(a)的往复转动时、与上述(b)的直至刻划预定线的终点地点的转动时的刻划头的移动速度，且根据该存储部所存储的移动速度，而决定上述(a)的往复转动、与上述(b)的直至刻划预定线的终点地点的转动时的移动速度。

前述的刻划装置，其中，上述控制部具备：存储部，可分别存储上述(a)的往复转动时、与上述(b)的直至刻划预定线的终点地点的转动时的刻划头的按压负载。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明强化玻璃基板的刻划方法及刻划装置至少具有下列优点及有益效果：

根据本发明，使刀轮在起始地点与折返地点之间进行至少一往复转动。在最初的去路的转动中形成少许痕迹，且在紧接的回路的转动中加深痕迹而成为小的沟槽。所形成的沟槽，是作为用以形成刻划线的触发器(trigger)(刀轮侵入用沟槽)而发挥作用。在使刀轮进行至少一往复之后，再次使其从起始地点转动至刻划预定线的终点地点，藉此，对起始地点近旁的相同位置进行至少3次刻划，至少在第3次在起点部分使刀刃的侵入变得容易，而可不滑动地较佳地形成刻划线。

此外，由于形成刻划线时的刀刃的侵入变得容易，因此即使使刻划线形成时的刀轮的按压负载小于最初的起点的沟槽形成时的按压负载，也能充分地形成刻划线，藉此，可减轻刻划线形成时的刀轮对基板的强加负载而不会有基板的破裂或完全分断。

在本发明中，刀轮的转动速度较佳为：使形成刻划线时的速度较上述往复移动时的速度快。

藉此，可确实地进行成为刀轮的侵入起点的沟槽的加工，并且可迅速地进行刻划线的形成。

综上所述，本发明是有关于一种强化玻璃基板的刻划方法及刻划装置。可以对即使为加工困难的强化玻璃基板，也能够利用内切确实地形成刻划线。对于强化玻璃基板(M)，使用在刀刃棱线处具有连续的凹凸的附沟槽刀轮(11)，且使刀轮(11)下降抵接于进入至较基板(M)的一端缘更内侧的起始地点(P1)，在刻划预定线的方向在与起始地点近旁的折返地点(P2)之间，以按压状态进行至少一往复的前进转动与后退转动而形成成为刀轮的侵入起点的沟槽(T)；接着，使刀轮(11)以从起始地点通过沟槽(T)上的方式进行按压转动直至刻划预定线的终点地点(P3)，而形成刻划线(S)。本发明在技术上有显著的进步，具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是表示本发明的刻划方法所使用的刻划装置的一实施例的主视图。

图2(a)至图2(c)是表示图1的刀轮的一例子的主视图、左视图及局部放大图。

图3是表示本发明的刻划方法的顺序的俯视图。

图4是表示一般的玻璃基板的交叉刻划加工的图。

图5(a)及图5(b)是表示利用刀轮的现有习知的刻划方法的图。

M：脆性材料基板        P1：起始地点

P2：折返地点           P3：终点地点

S：刻划线              T：沟槽

L：移动距离            11：刀轮

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的强化玻璃基板的刻划方法及刻划装置其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1是表示本发明的刻划方法所使用的刻划装置的一实施例的的主视图。

该刻划装置A，具备载置强化玻璃基板M的平台1。平台1，具备有能够将载置于其上的基板M保持于固定位置的保持机构。在本实施例中，作为该保持机构，是通过在平台1开口的许多小的空气吸附孔(未图示)而吸附保持基板M。此外，平台1，可沿着水平轨道2在Y方向(图1的前后方向)移动，且藉由利用马达(未图示)而旋转的螺杆轴3而驱动。进一步地，平台1可藉由内置有马达的旋转驱动部4而在水平面内旋动。

具备有夹着平台1而设置的两侧的支撑柱5以及往X方向水平延伸的导引杆6的桥架7，是跨越平台1的上方而设置。

在导引杆6，设置有往X方向水平延伸的导路8，以可沿着该导路8移动的方式设置有刻划头9，且藉由马达12而驱动。

在刻划头9的下端，可升降地安装有夹持具10，且在夹持具10上安装有刀轮11。在本发明中，作为该刀轮11，可使用在圆周棱线部具有连续的小的凹凸的附沟槽刀轮。

图2(a)至图2(c)是表示图1的刀轮的一例子的主视图、左视图及局部放大图。其中刀轮为附沟槽刀轮11，图2(a)是左视图，图2(b)是主视图，图2(c)是局部放大图。该附沟槽刀轮11形成有在直径2mm～6mm且厚度0.6nm～1.5mm左右的超硬合金制的圆盘碟11a的外周部用以形成成为刀刃的棱线11b的角度α(约100度～140度)，且在该棱线11b形成有连续的小的凹凸11c。另外，作为该附沟槽刀轮11，例如也可使用三星钻石工业(Mitsuboshi Diamond Industrial)股份有限公司制造的刻划轮“APIO(注册商标)”。

接着，根据图1说明关于刻划装置A的控制系统。刻划装置A具备有控制部20。控制部20由电脑系统所构成，该电脑系统藉由如以下的部分而构成：CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)21，对控制进行所需的运算处理；存储器22(存储部)，存储控制程序或所需的设定信息；输入装置23，进行用以设定信息或操作的输入输出；以及显示装置24，被用以作为输入操作画面或装置状况的监控画面。

在控制部20中，预先将控制所需的设定信息存储于存储器22，藉此，可藉由控制程序与设定信息而进行所要的刻划动作。

若对所存储的设定信息中关于在本发明中相关的信息具体地进行说明，则刻划时的刻划头的移动速度信息22a、按压基板的按压负载信息22b、刻划头的移动距离信息22c，是在加工开始前预先藉由输入而设定。

对于刻划头的移动速度信息22a，可输入设定1个或2个数值，在输入2个数值时，存储为“第一移动速度”、“第二移动速度”，如以下利用图3进行叙述般，在往复移动时(图3(c)、(d))以“第一移动速度”进行扫描，在到达刻划结束地点的刻划时(图3(e))以“第二移动速度”进行扫描。在仅输入1个数值时，存储为“第一移动速度”(第一移动速度与第二移动速度被视为相同而处理)，刻划加工中(图3(c)、(d)、(e))刻划头始终以“第一移动速度”进行扫描。

也可对按压负载信息22b输入设定1个或2个数值，在输入2个数值时，存储为“第一按压负载”、“第二按压负载”，如以下利用图3进行叙述般，在往复移动时(图3(c)、(d))以“第一按压负载”进行压接同时进行扫描，在到达刻划结束地点的刻划时(图3(e))以“第二按压负载”进行压接同时进行扫描。在输入1个数值时，存储为“第一按压负载”(第一按压负载与第二按压负载被视为相同而处理)，且刻划加工中(图3(c)、(d)、(e))始终以该“第一按压负载”进行压接同时进行扫描。

移动距离信息22c，可输入设定1个数值，如以下利用图3进行叙述般，存储为往复移动时(图3(c)、(d))的从起始地点至折返点的“移动距离L”。

接着，使用图3说明使用该刻划装置A的刻划方法。

首先，预先使刀轮11来到刻划加工的起始地点P1的正上方，以使刀轮11的移动方向与刻划预定线一致的方式将基板M设置于平台1上。一般的基板M的设置方法为在平台1安装定位用的止动部(未图示)且与其抵接而进行定位，但也可利用搬送机器人将基板载置于固定位置。此外，至基板载置为止的动作既可为手动也可为自动。

而且，如图3(a)、(b)所示，在基板M的刻划预定线上，使附沟槽刀轮11下降至进入至较基板M的一端缘(图的左端缘)更内侧(例如3mm的内侧)的起始地点P1，以预先在预备试验中求出的按压负载(存储为第一按压负载信息的负载)、例如0.05MPa左右按压，同时使其前进转动至起始地点近旁的折返地点P2(存储为移动距离信息的距离)(参照图3(c))。

进一步地，在折返地点P2持续维持着先前的按压负载而折返使其后退转动至起始地点P1，而形成沟槽(沟痕)T(参照图3(d))。

之后，使用较先前的按压负载小的按压负载(存储为第二按压负载的负载)、例如以0.01MPa左右前进转动至刻划预定线的终点地点P3，而形成刻划线S(参照图3(e))。

如此，藉由使刀轮11沿着起始地点P1→折返地点P2→起始地点P1进行一往复转动而形成的沟槽T，是作为用以形成刻划线S的触发器(刀轮侵入用沟槽)而发挥作用。因此，在使刀轮11进行一往复之后，从起始地点P1转动至刻划预定线的终点地点P3时的刀刃的侵入变得容易，而可不滑动地较佳地形成刻划线S。

此外，由于形成刻划线S时的刀刃的侵入较为容易，因此即使使刻划线形成时的刀轮11的按压负载小于沟槽T的形成时的按压负载，也可充分地形成刻划线S。藉此，可减轻刻划线形成时的刀轮对基板的强加的负载，而不会有基板的破裂或完全分断。

使上述刀轮11往复的距离、亦即从起始地点P1至折返地点P2的距离L(存储为移动距离信息的距离)，较佳为：设为0.5mm～3mm，尤其较佳为设为2mm左右。

此外，刀轮11的转动速度，较佳为：使往复移动时的速度(存储为第一移动速度的速度)较慢，例如3mm/秒左右，使形成刻划线S时的速度(存储为第二移动速度的速度)较快，例如100mm/秒。藉此，可确实地进行成为最初的刀轮侵入起点的沟槽T的加工，并且可迅速地进行刻划线S的加工。

以下所示的表1，是表示利用本发明的内切刻划法进行刻划的试验结果，表2，是表示利用心有习知的内切刻划法进行刻划的试验结果。

在该试验中，分别准备8个(编号1～8)棱线角度(α)不同的直径2mm的附沟槽刀轮，利用本发明的内切刻划法、与心有习知的内切刻划法进行刻划试验。

其结果，在现有习知的刻划法(表2)中，表示施力不良或先龟裂的×标记较多，刻划线的加工非常地不稳定，相对于此，在本发明的刻划法(表1)中，如○标记所示般可在较广的范围内稳定地形成刻划线。

表1

注：×标记是刀刃的施力不良或先龟裂导致的刻划线的形成不良

○标记是刻划线的形成较为良好

表2

以上，说明了关于本发明的代表性的实施例，但本发明并不限定于上述实施形态。例如，在上述实施例中，使刀轮11在从起始位置P1至折返地点P2之间进行一往复，但也可根据强化玻璃的种类或厚度进行二往复。在此情形时的往复动作时的移动速度、按压负载，也参照第一移动速度、第一按压负载的数值而进行刻划。

此外，在上述实施例中，使刻划线形成时的刀轮11的按压负载较用以加工沟槽T的往复时的按压负载小，但也可不改变往复时的按压负载而对刻划预定线全长进行刻划。

在其他本发明中，为了达成其目的，可在不脱离申请专利范围的范围内适当进行修正、变更。

本发明的刻划方法能够用于刻划强化玻璃基板的情形。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种强化玻璃基板的刻划方法，是对在基板表面形成有压缩应力层的强化玻璃基板形成刻划线，其特征在于其包括以下步骤：

使用在刀刃棱线具有连续的凹凸的附沟槽刀轮，

a使上述刀轮下降抵接于进入至较上述基板的一端缘更内侧的起始地点，在刻划预定线的方向在与起始地点近旁的折返地点之间，以按压状态进行至少一往复的前进转动与后退转动而形成成为刀轮的侵入起点的沟槽，

b接着，使刀轮以从上述起始地点通过上述沟槽上的方式，进行按压转动直至刻划预定线的终点地点，而形成刻划线。

2.根据权利要求1所述的强化玻璃基板的刻划方法，其特征在于其中，使刀轮的形成刻划线时的转动速度较上述往复移动时的转动速度快。

3.根据权利要求1或2所述的强化玻璃基板的刻划方法，其特征在于其中，从上述起始地点至折返地点的距离为0.5mm～3mm。

4.一种刻划装置，是在玻璃基板的表面形成刻划线，其特征在于其具备：

平台，载置玻璃基板；

刻划头，保持在刀刃棱线具有连续的凹凸的附沟槽刀轮；

刻划头升降机构，以使上述刀轮对于上述玻璃基板的表面取得接触状态与离开状态的方式使上述刻划头升降；

扫描机构，使上述刻划头在沿着上述玻璃基板的表面的方向移动；以及

控制部，进行利用上述刻划头升降机构的升降动作、及利用上述扫描机构的刻划头的移动动作的控制；其中，

上述控制部一旦在上述基板已被设置的状态下以使刻划头来到进入至较上述基板的一端缘更内侧的起始地点的方式开始控制，则

a使上述刀轮下降抵接于上述起始地点，在刻划预定线的方向在与起始地点近旁的折返地点之间，以按压状态进行至少一往复的前进转动与后退转动而形成成为刀轮的侵入起点的沟槽，

b接着，使刀轮以从上述起始地点通过上述沟槽上的方式进行按压转动直至刻划预定线的终点地点，而进行形成刻划线的动作的控制。

5.根据权利要求4所述的刻划装置，其特征在于其中，上述控制部具备：

存储部，可分别存储上述a的往复转动时、与上述b的直至刻划预定线的终点地点的转动时的刻划头的移动速度，且根据该存储部所存储的移动速度，而决定上述a的往复转动、与上述b的直至刻划预定线的终点地点的转动时的移动速度。

6.根据权利要求4或5所述的刻划装置，其特征在于其中，上述控制部具备：

存储部，可分别存储上述a的往复转动时、与上述b的直至刻划预定线的终点地点的转动时的刻划头的按压负载。

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