CN103359947A - 强化玻璃的切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种强化玻璃的切割方法，该强化玻璃包含一强化层及一内层玻璃，强化层将内层玻璃包覆，本发明揭示的强化玻璃的切割方法包含以下步骤：(a)在强化玻璃的强化层表面上制作一保护层，该保护层包含一待切割区域，其暴露出强化层的部分表面；(b)进行一蚀刻程序，将对应待切割区域的强化层蚀刻去除；以及(c)利用机械力切割方式，沿着待切割区域，对内层玻璃进行切割，本发明能够解决现有技术中使用镭射切削法对强化玻璃进行切割所导致的高加工成本和产能受限的问题。
Description
技术领域
本发明是关于一种强化玻璃（tempered glass）的切割方法，尤其涉及一种使用蚀刻工艺的强化玻璃切割方法。
背景技术
薄型强化玻璃（例如：经化学、热性或层迭的强化玻璃）具有极佳的强度和抗损坏性，目前已广泛应用在消费性电子产品上。在各种薄型强化玻璃中，化学强化玻璃或离子交换玻璃（ion-exchanged glass）因广泛应用在手持装置（如手机、MP3/MP4播放器及数字相机等）的显示屏幕或触控屏幕的覆盖片或基板而得到关注。
离子交换玻璃的制作原理是，将玻璃浸泡在熔盐池中进行离子交换，玻璃表层的鑀分子会与盐分子交换，而大量的盐离子压迫玻璃表面因而增加它的强度。因为玻璃的内层离子并未进行交换，而只有玻璃表面的离子参与交换，如化学强化玻璃一般可以约略分成表层的强化层和内层玻璃，化学强化玻璃一般适合厚度2毫米以下的玻璃制作。
一般在制作适合手持装置尺寸的强化玻璃时，会将单一大型玻璃片进行切割，以分离成较小单位面积的玻璃。然而，已知使用计算机化数值控制（CNC）车床来进行玻璃切割的方式并不适用于强化玻璃的切割，因其无法有效克服强化玻璃表面的应力。
现在将化学强化玻璃切割及加工的工序是采用镭射切削法，但是使用镭射切削法来对化学强化玻璃进行切割和加工不仅会增加制造成本，产品的产能也会受到限制，因为镭射机具本身并不便宜，而且使用镭射对玻璃进行切割有许多限制，影响工艺的效率。已知的镭射切削法可参考台湾专利公开第201040117、201040118、201129514及201132604号。
再者，若想切割制成具有圆角（或R角）的矩形强化玻璃时，镭射切削法无法针对圆角部分进行切削或加工，而需要增加多次的切削和磨边的作业，因此并不利于产能的快速增加，无法满足目前市场对圆角矩形强化玻璃的需求。
因此，如何提高化学强化玻璃的切割效率和解决其制造成本问题已成为目前业界的重要课题。
发明内容
本发明目的在于提供一种强化玻璃的切割方法，以解决传统机械切割法无法对强化玻璃进行切割的问题。
本发明另一目的在于提供一种强化玻璃的切割方法，以解决目前使用镭射切削法对强化玻璃进行切割所导致的高加工成本和产能受限的问题。
为达成上述目的，本发明提供一种强化玻璃的切割方法，该强化玻璃包含一强化层及一内层玻璃，强化层将内层玻璃包覆。本发明揭示的强化玻璃的切割方法包含以下步骤：(a) 在所述强化玻璃的强化层的表面上制作一保护层，该保护层包含一待切割区域，其暴露出该强化层的部分表面；(b) 进行一蚀刻程序，将对应待切割区域的强化层蚀刻去除；以及(c) 利用机械力切割方式，沿着待切割区域，对内层玻璃进行切割。
本发明另一方面提供一种强化玻璃的切割方法，该强化玻璃包含一强化层及一内层玻璃，强化层将内层玻璃包覆，该强化层具有一上表面及一下表面。本发明揭示的强化玻璃的切割方法包含以下步骤：(a) 在该强化玻璃的强化层上表面和下表面均制作一保护层；(b) 对该保护层进行图案化，以形成一待切割区域，其暴露出强化层的部分表面，该待切割区域的分布是对称于强化层上表面和下表面之间的一中心面；(c) 将步骤(b)中形成的经图案化的保护层的强化玻璃放置于一蚀刻液中，利用该蚀刻液进行冲洗，将对应待切割区域的强化层蚀刻去除；以及(d) 使用一机械切割刀，沿着待切割区域，对内层玻璃进行切割。
本发明利用蚀刻工艺来移除对应待切割区域的强化玻璃的强化层，即可使用传统的机械力切割方式来对内层玻璃进行切割。而且，应用本发明在切割制作圆角（或R角）矩形玻璃的过程中，能够适当设计经图案化的保护层，使得在蚀刻工艺时即将大部分的圆角形态制作完成。相较于已知技术，本发明能够解决传统机械切割法无法对强化玻璃进行切割的问题，并解决目前使用镭射切削法对强化玻璃进行切割所导致的高加工成本和产能受限的问题。而相较于已知镭射切割法在制作完成矩形玻璃后，针对圆角部分尚需多次切削和磨边作业，本发明在切割制作圆角矩形玻璃时能够增加工艺效率，也能降低制造成本，提高产量。
附图说明
图1A至图1E为本发明强化玻璃的切割方法的流程示意图。
图1A为本发明强化玻璃的结构示意图。
图1B为本发明在图1A所示的强化玻璃的强化层表面上形成包含有待切割区域的保护层的示意图。
图1C为本发明利用蚀刻程序将对应待切割区域的强化层蚀刻去除的示意图。
图1D为本发明将保护层移除的示意图。
图1E为本发明沿着待切割区域使用机械力切割方式对强化玻璃的内层玻璃进行切割的示意图。
图2为对应图1B中强化玻璃的强化层表面上形成包含有待切割区域的保护层的俯视图。
图3为本发明待切割区域包含圆弧区域以制作圆角矩形玻璃的示意图。
主要组件符号说明：
10 强化玻璃 11 强化层
12 内层玻璃 22 保护层
33 机械切割刀 110 中心面
111 上表面 112 下表面
220 待切割区域 221 垂直切割线
222 水平切割线 225 圆弧区域。
具体实施方式
在此将详细介绍本发明各种实施方式，为清楚明了起见，本发明具体实施例的描述中会使用特定用语。然而，本发明无意以选用的特定用语为限，仅为清楚描述而已。本领域的技术人员应明白在不背离本发明的精神及范围的情况下，本发明可以涵盖使用在技术上相等同的替代物，或以类似方式达到相似目的的其它组件及配置。
本发明的特征及优点可通过附图及本发明实施例更具体的描述而清楚呈现，其中相同的或功能类似的或结构类似的组件以相同的标号表示。除非有特别说明，否则所附图式是未按等比例绘制。
图1A至图1E为本发明强化玻璃（tempered glass）的切割方法的流程示意图。本发明的强化玻璃可为经化学、热性或层迭的强化玻璃基板，举例来说，本发明的强化玻璃可以为化学强化玻璃或离子交换玻璃（ion-exchanged glass）。以下将详述本发明的强化玻璃的切割方法的具体流程。
如图1A所示，本发明的强化玻璃10包含一强化层11及一内层玻璃12，强化层11覆盖在内层玻璃12的外表面，将内层玻璃12整个包覆着。在结构上来看，强化层11具有一上表面111及一下表面112，上表面111和下表面112之间有一个假象的中心面110，其平分上表面111和下表面112间的垂直距离。
请参阅图1B，首先在强化玻璃10的强化层11的表面上施作一保护层22。在此保护层22形成一预定的图案，此预定的图案即为后续要进行玻璃切割的待切割区域220，也就是说，后续在进行玻璃切割时，会沿着待切割区域220来进行切割。
请同时参阅图1B和图2，图1B显示的是强化玻璃10表面上形成经图案化的保护层22（即已形成有待切割区域220的保护层22）后的侧视图，而图2为其俯视图。根据前面所述，后续在进行玻璃切割时，会沿着待切割区域220来进行切割，也就是说，会沿着图2所示的待切割区域220中的垂直切割线221和水平切割线222来进行切割，以切割成较小单位面积的玻璃。
如图1B所示，保护层22中所形成的待切割区域220会暴露出强化层11的部分表面，这在后续的工艺中会将所暴露出的强化层11蚀刻去除，从而使得使用机械力切割成为可行的方式。
在一实施例中，经图案化的保护层22仅形成于强化层11的单一表面，也就是只形成于强化层11的上表面111或下表面112。
在另一实施例中，经图案化的保护层22形成于强化层11的两侧表面，也就是说，强化层11的上表面111和下表面112均设置有保护层22且形成有待切割区域220。而且，待切割区域220的分布是对称于强化层11的上表面111和下表面112之间的中心面110。这样在进行蚀刻工艺时，上下表面111、112相对应的待切割区域220所暴露出的强化层都会被蚀刻去除，以至于后续进行切割时很容易沿着切割线221、222分离成较小单位的玻璃，玻璃切割的成功率或良率较高，且玻璃的边缘的粗糙度也相对较小。
要在强化玻璃10的强化层11的表面上形成包含有待切割区域220的保护层22，可实行如下几种方案。
实施例1：
首先在强化玻璃10上规划出准备进行切割的待切割区域220，而后将裁切好的胶膜根据预先设计好的待切割区域220的分布直接贴附在强化层11表面上，也就是说利用贴附的胶膜来形成包含有待切割区域220的保护层22。
实施例2：
将可溶性材料（或胶态材料）完全涂布在强化玻璃10的强化层12的表面上，接着根据预定的待切割区域220的分布，来移除可溶性材料，使得可溶性材料的移除区域的分布与该预定的待切割区域220的分布一致，最后将完成分布设计的可溶性材料进行烘干或烘烤作业，即可形成包含有待切割区域220的保护层22。
实施例3：
在强化玻璃10的强化层11的表面上覆盖一屏蔽（mask），此屏蔽是根据预定的待切割区域220的分布来设计，屏蔽的图案与预定的待切割区域220的分布一致，接着将该屏蔽连同强化玻璃10一起放置于一化学沉积机台中，并在其上镀上一耐蚀层或耐酸层，之后再将屏蔽移除，也就是说利用化学沉积的方式来形成经图案化的耐蚀层或耐酸层，依此方式来形成包含有待切割区域220的保护层22。
实施例4：
在强化玻璃10的强化层11的表面上涂布一光阻（photoresist），接着在涂布的光阻的上方放置一光罩（photo mask），此光罩的图案与预定的待切割区域220的分布一致，接着照射强光或紫外光，以将对应待切割区域220的分布的光阻移除，则所形成的经图案化的光阻即为包含有待切割区域220的保护层22。
如上文所述，保护层22的材料可依照工艺需要选择为胶膜贴附，或者是有机材料、高分子材料或金属材料等涂布或镀膜。保护层22的材料本身需能抵抗后续工艺所使用的蚀刻液的侵蚀，也就是说，需具有抵抗酸碱侵蚀的相当能力的适切特性，才能防止蚀刻工艺中酸或碱作用而产生的侧蚀或保护层剥离的现象。
图2中所示的实施例中，待切割区域220是由排列成网状的垂直切割线221和水平切割线222所组成。在另一实施例中，如图3所示，待切割区域220还包含圆弧区域225，其位置在垂直切割线221和水平切割线222的每一个交叉处，也就是说，可以在后续蚀刻工艺中，将圆弧区域225一并蚀刻移除。这样，可以在玻璃切割后，切割出具有圆角（或R角）的矩形玻璃，后续仅需少许的加工、研磨即可形成完美的圆角，这在圆角矩形玻璃的制作上是一个显著的进步，也使得圆角矩形玻璃的应用更易于推广。
请参阅图1C，接下来将图1B中形成有经图案化的保护层22的强化玻璃10放置于一蚀刻液中利用该蚀刻液进行冲洗，亦即进行一蚀刻程序，将对应待切割区域220的强化层11蚀刻去除。在此，进行蚀刻程序所使用的蚀刻液至少包含氢氟酸（HF），也可以使用氢氟酸并调配适量的硫酸（H2SO4）、盐酸（HCl）或硝酸（HNO3）作为蚀刻液。
请参阅图1D，接着在洗净过程中将图1C所示的经图案化的保护层22从强化层11的表面予以移除。需注意的是，保护层22移除的时机也可以视工艺需求，再完成玻璃切割的后再予以移除。
请参阅图1E，接着沿着上述的待切割区域220的垂直切割线221、水平切割线222，利用机械力切割方式（如使用一机械切割刀33或钻石刀），对内层玻璃12进行切割。在此，即可采用传统的计算机化数值控制（CNC）车床的机具来对内层玻璃进行切割。
本发明中，利用蚀刻工艺来移除对应待切割区域的强化玻璃的强化层，即可使用传统的机械力切割方式来对内层玻璃进行切割，因此可以解决传统机械切割法无法对强化玻璃进行切割的问题，并解决已知使用镭射切削法对强化玻璃进行切割所导致的高加工成本和产能受限的问题。而且，在切割制作圆角（或R角）矩形玻璃的过程中，本发明能够适当设计经图案化的保护层，使得在蚀刻工艺时即将大部分的圆角形态制作完成，而已知镭射切割法在制作完成矩形玻璃后，针对圆角部分尚需多次切削和磨边作业，相较之下，本发明在切割制作圆角矩形玻璃时能够提高工艺效率，也能降低制造成本，提高产量。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例,非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效技术变化,均包含于本发明的范围内。
Claims (12)
1.一种强化玻璃的切割方法，所述强化玻璃包含一强化层及一内层玻璃，所述强化层将内层玻璃包覆，其特征在于，所述强化玻璃的切割方法包含步骤：
(a) 在所述强化玻璃的强化层表面上制作一保护层，所述保护层包含一待切割区域，其暴露出强化层的部分表面；
(b) 进行一蚀刻程序，将对应待切割区域的强化层蚀刻去除；以及
(c) 利用机械力切割方式，沿着待切割区域，对内层玻璃进行切割。
2.根据权利要求1所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述强化玻璃的强化层包含一上表面及一下表面，上表面和下表面均设置有保护层且形成有所述待切割区域。
3.根据权利要求2所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，所述待切割区域的分布对称于强化层的上表面和下表面之间的一中心面。
4.根据权利要求1所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，步骤(a)包含：
提供一胶膜；以及
将所述胶膜贴附在强化层的表面上，以形成所述保护层。
5.根据权利要求1所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，步骤(a)包含：
提供一可溶性材料；
将所述可溶性材料涂布在所述强化层的表面上；以及
对所述涂布的可溶性材料进行烘干作业，以形成所述保护层。
6.根据权利要求1所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，步骤(a)包含：
将所述强化玻璃置于一化学沉积机台中；以及
以化学沉积方式在强化层的表面镀上一耐蚀层，以作为所述保护层。
7.根据权利要求1所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，所述保护层的材质至少包含有机材料和金属材料中的一种。
8.根据权利要求1所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，在步骤(b)中进行所述蚀刻程序所使用的蚀刻液至少包含氢氟酸（HF）。
9.根据权利要求1所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，在步骤(c)之前或之后，还包含一个将所述保护层从强化层的表面移除的步骤。
10.根据权利要求1所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，所述待切割区域是由排列成网状的复数个切割线组成。
11.根据权利要求10所述的强化玻璃的切割方法，其特征在于，所述待切割区域还包含圆弧区域，其位置在所述等切割线的交叉处。
12.一种强化玻璃的切割方法，所述强化玻璃包含一强化层及一内层玻璃，所述强化层将内层玻璃包覆，强化层具有一上表面及一下表面，其特征在于，所述强化玻璃的切割方法包含步骤：
(a) 在强化玻璃的强化层上表面和下表面均制作一保护层；
(b) 对所述保护层进行图案化，以形成一待切割区域，其暴露出所述强化层的部分表面，所述待切割区域的分布对称于强化层上表面和下表面之间的一中心面；
(c) 将步骤(b)中形成有经图案化的保护层的强化玻璃放置在一蚀刻液中，利用所述蚀刻液进行冲洗，将对应待切割区域的强化层蚀刻去除；以及
(d) 使用一机械切割刀，沿着待切割区域，对内层玻璃进行切割。
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