CN104249412A - 脆性材料基板的切断工具及脆性材料基板的支承夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及脆性材料基板的切断工具及脆性材料基板的支承夹具。切断工具包括：支承夹具(1)，在表面具有使基板(W)的一端部分(W′)插入的凹槽(3)；及夹入夹具(2)，在使基板(W)的应断开的包括划线的一端部分(W′)突出的状态下夹入基板(W)并保持；且夹入夹具(2)包括第一板材(8)及第二板材(9)、以及介于这两板材(8、9)与基板(W)之间的板状中间板材(11)，中间板材(11)包含弹性材料，且中间板材(11)的左右宽度(L1)形成得小于基板(W)的左右宽度(L2)，而在被夹持的基板(W)的左右两端部分残留着未重叠有中间板材(11)的区域(L3)。

Description

脆性材料基板的切断工具及脆性材料基板的支承夹具

技术领域

本发明涉及一种陶瓷等脆性材料基板的切断工具。本发明尤其涉及一种以手工作业进行已在前段步骤中形成有划线(切槽)的脆性材料基板(以下，简称为“基板”)的切断操作的简易方式的切断工具。

背景技术

以往，已知如下方法：利用刀轮(也称为划线轮)或激光束等划线设备，在基板表面形成相互正交的X方向以及Y方向的划线，其后，从该划线的相反侧的面施加外力而使基板弯曲、或压弯基板，从而将基板切断为单位基板，例如专利文献1或专利文献2、专利文献3等中有揭示。

此外，用以沿划线切断基板的方法，自先前以来便已知有各种方法。

图12表示一股所使用的切断方法的一例。如图12(a)所示，隔着缓冲片材21而将基板W载置在水平的平台20上。在该情况下，使基板的形成有划线S的面成为下侧。然后，如图12(b)所示，使切断杆22从基板W的上方下降而使基板W弯曲，由此，沿着划线S切断基板W(参照专利文献1的图5)。

图13表示另一切断方法。该方法中，通过配置夹持划线S而支承基板W的一对支承刃23、23，且将切断杆24从基板W的与设置有划线S的面为相反侧的面按压于基板而使基板W弯曲，从而沿着划线S切断基板(参照专利文献2的图3)。

图14表示又一切断方法。该方法中，在使基板W的应断开的一端部分Wa从平台25的一端缘突出至外侧的状态下，将基板W载置在平台25上。在该情况下，预先使应断开的划线S朝向上方而与平台24的端缘一致。然后，使切断杆26下降而下压基板W的突出部分Wa，从而沿着划线S切断基板(参照专利文献3的图1～3)。

所述的切断方法均不可缺少用以将基板保持在平台上的保持设备、或沿垂直方向升降的切断杆。因此，需要可升降地保持切断杆的框架或用于升降的驱动源、及用以将基板稳定地保持在平台上的吸引机构或按压部件等，由此装置大型化而变得昂贵。此外，必须在最初使装置运行时进行平台上的基板的定位或进给间距、切断杆的按压压力等动作部的各种初始设定，不适合切断少量基板(即，非大量生产用的标准品以外的基板等)。

因此，提出如专利文献4的第8图所示的以手工作业切断基板的简单的工具。

该切断工具如本案的图15所示，在工作台27的表面设置有多条凹槽28，通过将基板W的一端部分插入至该凹槽28中，并用手握着基板W的上端部分向图15(b)的箭头所示的前后方向摇动，而从位于凹槽28附近位置的划线S切断基板W。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2013-071335号公报

[专利文献2]日本专利特开2013-079171号公报

[专利文献3]日本专利特开2009-227550号公报

[专利文献4]日本专利特公平05-37097号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

通常，如果折弯具有厚度的板材，则折弯部位的内角侧被施加压缩应力，并且外角侧被施加拉伸应力。所述图12～14所示的切断方法中，当利用切断杆使基板弯曲时，设置有划线的面成为被施加拉伸应力的外角侧(凸面侧)，而促进划线的裂纹的渗透，从而易于断开。

然而，所述图15的切断工具中，因为是以用手握着基板上端部分进行折弯的方式前后摇动而切断，所以位于基板根部分的划线交替地承受拉伸应力与压缩应力，在划线达到断裂临界点时一下子被切断。因此，基板断开面变得杂乱，有产生图16(a)中符号29所示的称为“裂片”、或符号30的称为“缺口”的现象的情况。

此外，当以用手握着基板上端部分进行折弯的方式使基板倾倒时，有对基板W的左右两端部分施加的力不均等，而导致在断开后的基板两端部产生图16(b)中符号31所示的称为“突角”的现象。这种“裂片”或“缺口”、“突角”会使切断后的产品的品质变差，所以导致出现不合格品。

另外，因为是以用手握着基板上端部分进行折弯的方式切断，所以有以下担忧，即在切断时需要较大的力，并且从与所瞄准的位置不同的划线断开、或产生分离不良(非划线部分断裂)。这些不良情况在划线的裂纹渗透较浅的基板、或划线的间距较窄的基板中变得更为显著，例如，如果是划线的裂纹渗透为基板厚度的10％以下、且划线的间距为3mm以下的基板，则存在产生率变高而几乎无法用于实用的问题。

因此，本发明的目的在于解决所述课题，而提供一种切断工具，可用手整齐地切断基板，并且即便是裂纹渗透较浅的基板、或划线的间距较窄的基板，也可确实地切断。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述课题，本发明中想到如下技术性方法。即，本发明的切断工具设为如下构成，即包括：支承夹具，在表面具有使基板的一端部分插入的凹槽；及夹入夹具，在使所述基板的应断开的包括划线的一端部分从前端突出的状态下夹入所述基板而保持；且所述夹入夹具包括隔开夹入所述基板的间隔且以平行姿势组装的第一板材及第二板材，且可调整所述第一板材与第二板材的间隔地形成。

所述夹入夹具设为如下构成为佳，即包括：第一板材及第二板材，隔开夹入所述基板的间隔且以平行姿势组装；以及中间板材(例如板状的缓冲部件)，介于这些板材与所述基板之间，且包含弹性材料。

所述中间板材设为如下构成为佳，即左右宽度以比所述基板的左右宽度小的尺寸形成。

所述夹入夹具的第一板材与第二板材通过调整螺丝连结，且可通过操作该调整螺丝而调整所述间隔为佳。

[发明的效果]

本发明中，因为可通过夹入夹具的第一板材及第二板材沿着所要切断的划线夹紧基板，而牢固地固定基板，所以即便是沿着划线渗透至基板内部的裂纹的渗透较浅的基板(例如裂纹深度为基板厚度的10％以下的情况)、或划线的间距较窄的基板(例如划线的间距为3mm以下的情况)，也可消除基板从基板的划线以外的部分折断、或在所期望的划线以外的划线断开的情况，并且通过以夹入夹具的前端部为支点使基板倾倒，而可应用“杠杆”原理以较轻的力切断。

此外，根据包含弹性材料的中间板材介于第一、第二板材与基板之间的实施方式(第二实施方式)，可预防对基板表面造成损伤，并且即便各调整螺丝的紧固力略有偏差，也可通过中间板材的弹性力而确实地夹持保持基板。由此，能够以大致均等的力按压基板的整个面使之倾倒，所以也可抑制“突角”的产生。

尤其是根据以比所述基板的左右宽度小的尺寸形成中间板材的左右宽度的实施方式(第三实施方式)，与以比基板的左右宽度大的尺寸形成中间板材的左右宽度的情况相比，可进一步抑制“突角”的产生。认为这是因为切断时对基板两端部施加的负载变小。即，认为在以比基板的左右宽度大的尺寸形成中间板材的左右宽度的情况下，尤其是在中间板材为弹性材料的情况下，如果紧固基板及中间板材，则中间板材被压缩，中间板材的未与基板相向的部分成为相对性地膨胀的状态，与基板的中央部分相比，对基板的端面、尤其是与中间板材接触的端部施加过大的应力，由此，在切断时向不自然的方向施加应力而引起“突角”的产生。与此相对，认为以比基板的左右宽度小的尺寸形成中间板材的左右宽度的实施方式中，基板的端部处于开放的状态，所以在切断时不会对基板的端部施加不必要的应力，裂纹沿着划线自然地扩展而抑制“突角”的产生。

此外，通过使从夹入夹具的前端突出的基板前端部分的划线接近夹入夹具的前端，可令使夹入夹具倾倒时对基板施加的弯曲应力聚集在该划线。由此，可使划线的裂纹沿基板的厚度方向垂直地渗透，而抑制在断开面产生“裂片”或“缺口”。此外，有以下效果，即在断开时沿划线的延伸方向笔直地产生龟裂，可抑制龟裂的走向倾斜或蜿蜒，从而可获得具有高品质的断开面的单位产品。

在本发明中，所述支承夹具设为如下构成为佳，即可沿槽宽方向移动而进行调整地形成有形成所述凹槽的一侧壁的部件，且可沿凹槽的深度方向移动而进行调整地形成有形成所述凹槽的底面的部件。

由此，可配合于应断开的基板的厚度或划线的间距而调整凹槽的宽度或深度，从而可用于各种基板的切断。

附图说明

图1是表示本发明的切断工具的一实施例(第一实施方式)的立体图。

图2是图1的切断工具的截面图。

图3(a)-(c)是表示使用图1的切断工具进行的基板的切断步骤的说明图。

图4是表示本发明的切断工具的一实施例(第二实施方式)的立体图。

图5是图4的切断工具的截面图。

图6(a)-(c)是表示使用图4的切断工具进行的基板的切断步骤的说明图。

图7是表示本发明的切断工具的一实施例(第三实施方式)的立体图。

图8是图7的切断工具的截面图。

图9(a)-(c)是表示使用图7的切断工具进行的基板的切断步骤的说明图。

图10是表示图7的切断工具中的夹入夹具的前视图。

图11是表示通过本发明的切断工具切断的基板的一例的俯视图。

图12(a)、(b)是表示现有的普通的切断方法的一例的说明图。

图13是表示现有的切断方法的另一例的说明图。

图14是表示现有的切断方法的又一例的说明图。

图15(a)、(b)是表示现有的切断方法的又一例的说明图。

图16(a)、(b)是切断时在基板断开面产生的加工不良现象的说明图。

具体实施方式

以下，基于图1～11详细地说明本发明的切断工具。

本发明的切断工具A包括：支承夹具1，在表面具有使基板W的一端部分插入的直线状凹槽3；及夹入夹具2，在使基板W的应断开的一端部分W′从前端(图1的下端)突出的状态下夹入该基板W而保持。图1～3是与第一实施方式的夹入夹具相关的图式，图4～6是与第二实施方式的夹入夹具相关的图式，图7～10是与第三实施方式的夹入夹具相关的图式。

支承夹具1包括：固定侧壁部件3a，形成凹槽3的一侧壁；可动侧壁部件3b，形成另一侧壁；可动底板部件3c，形成凹槽3的底面；及工作台4，保持这些部件。

固定侧壁部件3a经由支撑板5而固定在工作台4。可动侧壁部件3b是仅可沿槽宽方向滑动地被载置在工作台4上，且以可通过第一调整螺栓6调整槽宽的方式形成。此外，可动底板部件3c配置在工作台4与固定侧壁部件3a之间，且以可通过第二调整螺栓7沿凹槽3的深度方向移动而进行调整地被保持。

第一实施方式中，夹入夹具2包含隔开夹入基板W的间隔且以平行姿势组装的包含金属等硬质材料的第一板材8及第二板材9。第一板材8以及第二板材9包括相互对向的平坦的夹持面8a、9a，这些夹持面8a、9a在保持平行姿势的状态下，通过左右的调整螺丝10连结，通过紧固该调整螺丝10而可夹持保持基板W。此外，通过旋松该调整螺丝10而可使位于两板材8、9间的基板W依次向下方移动、或装卸基板W。

第二实施方式中，夹入夹具2包含：第一板材8及第二板材9，隔开夹入基板W的间隔且以平行姿势组装，包含金属等硬质材料；以及中间板材(例如板状的缓冲部件)11、11，分别介于这些板材8、9与基板W之间。该中间板材11优选包含硬度相对较高的天然或合成橡胶等材料。第一板材8以及第二板材9包括相互对向的平坦的夹持面8a、9a，在这些夹持面8a、9a之间，隔着中间板材11、11而夹持基板W。

第二实施方式中，如图4所示，在中间板材11的两端部分设置有螺丝插通孔12，通过使所述的调整螺丝10贯穿该插通孔12，而将中间板材11保持在夹入夹具2。在该情况下，中间板材11的前端以未从第一板材8以及第二板材9的前端突出的方式安装。然而，虽然省略图示，但也可使中间板材11的左右宽度为正好嵌在左右的调整螺丝10、10间的尺寸，而仅使中间板材11的左右宽度介于基板W与各板材8、9之间。

第三实施方式中，夹入夹具2包含：第一板材8及第二板材9，隔开夹入基板W的间隔且以平行姿势组装，包含金属等硬质材料；以及中间板材11、11，分别介于这些板材8、9与基板W之间。该中间板材11包含硬度相对较高的天然或合成橡胶等弹性材料。第一板材8以及第二板材9包括相互对向的平坦的夹持面8a、9a，在这些夹持面8a、9a之间，隔着中间板材11、11而夹持基板W。另外，中间板材11以其前端(图7中的下端部分)未从第一板材8以及第二板材9的前端突出的方式安装。

此外，第一板材8与第二板材9通过左右的调整螺丝10连结，且通过紧固该调整螺丝10而可夹持保持基板W。此外，通过旋松该调整螺丝10而可使位于两板材8、9间的基板W依次向下方移动、或装卸基板W。

另外，第三实施方式中，如图10所示，以中间板材11的左右宽度L1成为比基板W的左右宽度L2小的尺寸的方式形成，在所夹持的基板W的左右两端部分残留有未重叠中间板材11的区域L3。该区域L3优选为基板W的左右宽度L2的3～30％(尤其是5～15％)左右。例如在基板W的左右宽度为50mm的情况下，区域L3的长度宜为1.5～15.0mm(优选2.5～7.5mm)。

夹入夹具2的第一板材8以及第二板材9的前端外缘，以越往前端越接近夹持面8a、9a的倾斜面切断而成为前端尖细状。另外，优选如图1、图4及图7所示，连结第一板材8与第二板材9的调整螺丝10在上下各设置有一对而共设置有4根。由此，能够确实地保持两板材8、9的平行间隔而以均等的紧固力稳定性佳地夹持基板W，但也可仅由左右一对形成。

其次，对使用所述切断工具A切断基板W的方法进行说明。

作为所要切断的基板W，本实施例中使用50mm×60mm见方的尺寸、且厚度为1.0mm的氧化铝基板。如图11所示，在基板W的表面，在先行进行的划线步骤中加工有纵向划线S1以及横向划线S2。另外，本实施例中的各个划线的间隔(间距)为2.5mm。

第一实施方式中如图1～3所示，将该基板W夹入于夹入夹具2的第一板材8与第二板材9之间而保持，第二实施方式及第三实施方式中如图4～10所示，将该基板W夹入于位于夹入夹具2的第一板材8侧的中间板材11、与位于第二板材9侧的中间板材11之间而保持。此时，如图2、图5及图8所示，预先使包括要最初切开的横向划线S2′的基板一端部分W′从夹入夹具2的前端突出。此外，应断开的划线S2′设为尽可能地接近夹入夹具2的第一板材8以及第二板材9的前端的状态为佳。

另一方面，支承夹具1的凹槽3的宽度及深度，预先配合于应断开的基板W的厚度以及突出的一端部分W′的尺寸而加以调整。即，凹槽3的槽宽是利用第一调整螺栓6使可动侧壁部件3b移动而调整为可使突出的基板一端部分W′无晃动地插入的尺寸。此外，槽深是利用第二调整螺栓7使可动底板部件3c移动而预先调整为从应断开的划线S2′至突出的基板一端部分W′的端缘为止的长度(相当于划线S2的间距的长度)。

图3表示使用图1的切断工具(夹入夹具)切断基板W的步骤，图6表示使用图4的切断工具(夹入夹具)切断基板W的步骤，图9表示使用图7的切断工具(夹入夹具)切断基板W的步骤。

如图3(a)、图6(a)及图9(a)所示，用手握着夹入夹具2的上部，将从夹具2的前端突出的基板一端部分W′如图3(b)、图6(b)及图9(b)股插入至支承夹具1的凹槽3。其次，如图3(c)、图6(b)及图9(b)股，使夹入夹具2向划线S2′的相反侧倾倒而从划线S2′切断基板一端部分W′。当使该夹入夹具2倾倒时，由于将第一板材8以及第二板材9的前端外缘切割为倾斜面而形成前端尖细状，所以可在使夹入夹具2的变得尖细的前端接触于支承夹具1的表面的状态下，以该接触部为支点而使夹入夹具2倾倒。

以此方式切断的基板一端部分W′被从支承夹具1的凹槽3中取出，而成为长方形的短条状基板W1(参照图11)。

然后，从支承夹具1的凹槽3去除基板一端部分W′后，旋松夹入夹具2的调整螺丝10而将基板W拉出至下一应切掉的基板一端部分W′突出的位置。然后，紧固调整螺丝10而再次夹持并保持基板W后，以与所述相同的方式将突出的基板一端部分W′插入至支承夹具1的凹槽3且使夹入夹具2倾倒，而切断突出的基板一端部分W′。通过依次重复进行所述操作，从所有横向划线S2切断基板W而取出多个短条状基板W1。

其后，短条状的基板W1在使纵向划线S1横平的状态、且使应断开的基板一端部分W′突出的状态下，安装于夹入夹具2。然后，以与所述相同的方式将突出的基板一端部分W′插入至支承夹具1的凹槽3，依次从划线S1切断，而完成图11所示的单位产品W2。

当利用所述的切断工具A断开基板时，因为基板W被夹入夹具2的第一板材8与第二板材9夹持而被牢固地固定，所以即便为沿划线渗透至基板内部的裂纹的渗透较浅的基板(例如裂纹深度为基板厚度的10％以下的情况)、或划线的间距较窄的基板(例如划线的间距为3mm以下的情况)，也可消除基板从基板的划线以外的部分折断、或在所期望的划线以外的划线断开的情况，并且通过应用以夹入夹具2的前端接触部为支点的“杠杆”的原理而能以较轻的力断开。此外，因为可通过第一板材8与第二板材9以均等的力按压基板W的整个面，所以也可抑制开始所叙述的“突角”的产生。

当利用所述切断工具A断开基板时，因为基板W被夹入夹具2的第一板材8与第二板材9夹持而被牢固地固定，所以即便为沿划线渗透至基板内部的裂纹的渗透较浅的基板(例如裂纹深度为基板厚度的10％以下的情况)、或划线的间距窄的基板(例如划线的间距为3mm以下的情况)，也可消除基板从基板的划线以外的部分折断、或在所期望的划线以外的划线断开的情况，并且通过应用以夹入夹具2的前端接触部为支点的“杠杆”的原理而以较轻的力断开。

此外，第二实施方式中，因为在各板材8、9与基板W之间介置着包含弹性材料的中间板材11，所以可防止对基板W表面造成损伤，并且即便各调整螺丝10的紧固力略有偏差，也可通过中间板材11的弹性力而确实地夹持保持基板W。由此，因为能够以均等的力对基板W的整个表面按压使之倾倒，所以也可抑制开始所叙述的“突角”的产生。

尤其是第三实施方式中，认为之所以能够抑制“突角”的产生，是因为以比基板W的左右宽度L2小的尺寸形成中间板材11的左右宽度L1，而在被夹持的基板W的左右两端部分残留着未重叠有中间板材11的区域L3，所以切断时对基板两端部施加的负载变小。

此外，因为划分从夹入夹具2的前端突出的基板一端部分W′的划线S2位于尽可能地接近夹入夹具2的前端的位置，所以使夹入夹具2倾倒时对基板W施加的弯曲应力集中地施加于划线S2。由此，可使划线S2的裂纹沿基板W的厚度方向垂直地渗透，且可抑制在断开面产生“裂片”。

另外，因为夹入夹具2的前端是在接近划线S2的位置沿着划线S2配置，所以断开时龟裂沿着划线的延伸方向笔直地产生，可抑制龟裂的走向倾斜或蜿蜒，从而可获得具有高品质的断开面的单位产品W2。

以上，对本发明的代表实施例进行了说明，但本发明并非必须特定为所述实施例的构造。例如所述实施例中，以支承夹具1的凹槽3朝向上方的方式形成，但也可横向形成凹槽3。另外，本发明中，可在达成发明目的、且不脱离权利要求的范围内适当地进行修正、变更。

[产业上的可利用性]

本发明可应用于用手切断包含玻璃、陶瓷、蓝宝石等脆性材料的基板的切断工具。

[符号的说明]

1    支承夹具

2    夹入夹具

3    凹槽

3a   固定侧壁部件

3b   可动侧壁部件

3c   可动底板部件

4    工作台

8    第一板材

9    第二板材

10   调整螺丝

11   中间板材

A    切断工具

L1   中间板材的左右宽度

L2   基板的左右宽度

L3   未重叠有中间板材的区域

W    脆性材料基板

W′  从夹入夹具的前端突出的基板一端部分

S1   纵向划线

S2   横向划线

Claims (6)

1.一种脆性材料基板的切断工具，包括：

支承夹具，在表面具有使基板的一端部分插入的凹槽；及

夹入夹具，在使所述基板的应断开的包括划线的一端部分从前端突出的状态下夹入所述基板而保持；且

所述夹入夹具包含隔开夹入所述基板的间隔且以平行姿势组装的第一板材及第二板材，且可调整所述第一板材与第二板材的间隔地形成。

2.根据权利要求1所述的脆性材料基板的切断工具，其中所述夹入夹具包含所述第一板材及第二板材、以及介于这些板材与所述基板之间的中间板材，所述中间板材包含弹性材料，且

可调整所述第一板材与第二板材的间隔地形成。

3.根据权利要求2所述的脆性材料基板的切断工具，其中所述中间板材的左右宽度以比所述基板的左右宽度小的尺寸形成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的脆性材料基板的切断工具，其中所述夹入夹具的第一板材与第二板材通过调整螺丝连结，且以可通过操作该调整螺丝而调整所述间隔的方式形成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的脆性材料基板的切断工具，其中所述支承夹具是形成所述凹槽的一侧壁的部件可沿槽宽方向移动而进行调整地形成，且形成所述凹槽的底面的部件可沿凹槽的深度方向移动而进行调整地形成。

6.一种脆性材料基板的支承夹具，用以支持基板的一端部分以将该基板沿着形成在该基板的表面的划线切断，

在表面具有使所述基板的一部分插入的凹槽，

形成所述凹槽的一侧壁的部件可沿槽宽方向移动而进行调整地形成，且

形成所述凹槽的底面的部件可沿凹槽的深度方向移动而进行调整地形成。