CN105645749B - 用于刻划薄玻璃的方法与设备和经刻划的薄玻璃 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于出于刻划和断裂分离的目的刻划薄玻璃的方法和设备以及相应地制备的经刻划的薄玻璃。将所述刻划工具(1)按压到所述薄玻璃(9)上并且利用作为竖直刻划力分量的经调节的刻划接触压力沿着刻划线拉动所述刻划工具(1)。这容许生产努氏硬度HK在350与650之间的预刻划的超薄玻璃，其中刻痕深度为材料厚度的1/20至4/5、优选1/20至1/5。

Description

用于刻划薄玻璃的方法与设备和经刻划的薄玻璃
技术领域
本发明涉及用于出于刻划和断裂分离的目的沿着预期的刻痕线刻划薄玻璃的方法和设备，并且还涉及通过这样的方法制备的经刻划的薄玻璃。这里，薄玻璃基本上是指壁厚在1.2mm与3μm之间的范围中的平坦玻璃，其可以被生产为玻璃带或玻璃膜，并且可以盘卷起来。然而，经刻划的薄玻璃也应以晶片格式被生产为预刻划的板。在沿着刻痕断裂之后，应获得小的薄玻璃板，将小的薄玻璃板进一步处理为电气工程、电子器件或电池中的组件的组成部分。
背景技术
薄玻璃用于许多技术领域，例如，用于显示器、光电组件的窗口、组件的封装以及电绝缘层。对于这些应用而言，都需要小的薄玻璃板。然而，薄玻璃主要被生产为玻璃带或玻璃膜，并且近来需求厚度小于350μm。当要将这样的薄玻璃带或这样的薄玻璃膜处理成更小的薄玻璃板时，遇到了处理问题。
薄玻璃的处理者通常不想被交付小切块的薄玻璃板以供进一步处理，而是盘卷成卷的薄玻璃，其被制备以便被分离成小的薄玻璃板。然而，在预刻划的薄玻璃的情况下，这隐含着问题。即，当在将薄玻璃盘卷起来的时候薄玻璃弯曲时，存在沿着刻痕过早裂口的风险。单一裂口就已会妨碍进一步处理过程，在对薄玻璃解绕期间由于断裂点的原因该进一步处理过程将不得不中断。
发明内容
本发明基于以允许对预刻划的薄玻璃进行可靠的进一步处理的方式来制备该预刻划的薄玻璃的目的。
为了解决沿着刻痕过早断裂的风险，制备的刻痕必须具有预定义的质量。刻痕必须具有尽可能均匀的深度，即，刻划工具必须沿着预期的刻痕线并且在刻划接触压力尽可能恒定的情况下被准确引导。在1.2mm与350μm之间的厚度范围中这是可行的，这是因为要设定相对大的刻划接触压力以便进行刻划。然而，如果要刻划超薄玻璃(ultrathin glass，UTG)并且施加至薄玻璃的刻划接触压力必须取小的值(不高于2N)，则对于刻划工具而言在要刻划的玻璃表面上临时滑动的风险增加，这称为粘-滑现象并且在使用现有技术切削头的情况下已经观察到该现象。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于刻划薄玻璃的设备，其容许通过很大程度地避免摩擦力而沿着预期的刻痕线足够确切地保持恒定的刻划接触压力。为此，通过平行摇杆将所述刻划工具按压到薄玻璃上，所述平行摇杆包括两个或更多个叶片弹簧，并且所述刻划工具沿着预期的刻痕线被CNC机床驱动。使用测量装置以受控的方式对所述刻划工具的刻划接触压力进行调节，所述测量装置基于所述平行摇杆自其中性位置的偏转而有利地确定所述刻划接触压力。
在本发明的范围内，切削工具是刻划工具的同义词。同样地，术语切削头和刻划头同义地使用。玻璃、例如薄玻璃的切削应当理解为刻划和随后的分离。因此刻划是切削处理的一部分。在本发明的范围内，刻划玻璃应当理解为表面区域的任何削弱，例如通过产生连续的或不连续的切口。
为了避免在所述刻划工具保持器中在所述刻划头处的另外的粘-滑现象，借助于空气静力轴承中的耳轴，在耳轴的轴向方向上具有阻尼支撑分量并且具有用于所述刻划工具的枢转移动的径向导引的情况下，将刻划工具的刻划元件安装在刻划工具壳体中。可以以基本恒定的力将所述刻划工具放置在要刻划的薄玻璃上，并且可以沿着预期的刻痕线拉动所述刻划工具。如果所述预期的刻痕线包括曲线，则空气静力轴承提供了低摩擦安装，而没有当使用球轴承时的粘-滑现象，所述球轴承目前为止一般已经用于支撑带有现有技术的切削头的切削工具的耳轴。此外，与现有技术的先前常规切削头相比较，所建议的刻划头展示了更小的惯性力矩，并且可以为轻重量设计。
本发明的第二方面涉及过程控制以及在对薄玻璃的刻划期间的处理。当预定的刻划深度保持恒定时，确定根据刻划深度所导出的量是有用的。刻划深度与在拉动刻划工具时平行摇杆偏转的程度有关，并且可以根据所测得的偏转来计算。如果在薄玻璃中会出现不规律的刻划阻力，则借助于控制回路可以将干扰保持到很小，并且可以保持在刻划深度的容差范围内。此外，刻划设备中的控制装置容许驱动不同的刻划深度，例如以便与薄玻璃的更加中心区域相比，补偿在该薄玻璃的周围边缘附近的不同的刻痕和断裂行为。对于在其二维纵向或横切延伸上具有不同厚度的薄玻璃而言，这也是正确的。
本发明的第三方面涉及预刻划的薄玻璃的制造，所述预刻划的薄玻璃作为用于新颖的小的薄玻璃板的半成品，将会发现所述新颖的小的薄玻璃板在消费电子器件的不同领域的应用中有用。在刻划和断裂分离之后所获得的这样的小的薄玻璃板适合作为用于显示装置、触摸面板、太阳能电池、半导体模块或LED光源的盖板玻璃(cover glass)。然而，小的薄玻璃板还可以用作电容器、薄膜电池、柔性电路板、柔性OLED、柔性光伏模块或电子纸的组成部分。可以根据预期应用领域具体选择薄玻璃的类型以在高表面质量的情况下满足耐化学性、耐热震性、耐热性、气密性、高电气绝缘性、匹配的膨胀系数、柔韧性、高光学质量和光传输的相关需求。薄玻璃在该薄玻璃的两个面上具有火抛光的表面，并且因此展示出非常低的粗糙度。
如所提及的具有需求轮廓的薄玻璃具有350至650的范围中的努氏硬度HK。为了本发明的目的，优选努氏硬度范围在550与650之间。但是努氏硬度也可以假定为650以上的值。在较高的努氏硬度的情况下，较低的刻痕深度将足够用于沿着刻痕进行断裂，其在薄玻璃材料被盘卷的情况下防止沿着刻痕的过早断裂是有利的。在实践中，刻划深度可以是薄玻璃厚度的1/20至4/5、优选1/20至1/5，其中裂缝延伸到薄玻璃材料中，所述裂缝说明了刻划深度。
为了成功实现本文所呈现的刻划方法，薄玻璃的玻璃组成也负有责任。已经发现以下类型的玻璃特别适合：锂铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃以及铝硅酸盐玻璃。
附图说明
图1：现在将参考附图通过设备的示例性实施方式来描述本发明。单一图示意性地示出了穿过CNC机床的刻划头的纵向剖视图。
具体实施方式
CNC机床的刻划头的主要部分包括刻划工具1、刻划驱动机构2、可驱动的馈送滑动部3、平行摇杆4和测量装置5。刻划头与刻划工具1一起在机床的工作台6上可沿着水平x和y方向移位。可驱动的馈送滑动部3负责在z方向上对刻划工具1的调节，并且可以包括馈送驱动部(未示出)和精确驱动部8。馈送驱动部用来将刻划工具1放置在工件上，即薄玻璃9上，优选在不向薄玻璃9施加力的情况下放置。精确驱动部8提供刻划工具对薄玻璃9的刻划接触压力。为了使精确驱动部8以受控方式完成这样的提供，提供了实际值/目标值控制器7。
刻划工具1包括刻划工具壳体10、刻划工具保持器13以及刻划元件14，在刻划工具壳体10内容纳有空气静力轴承11和12。通常，不限于此处示出的示例，轴承可以被配置为磁轴承、空气静力轴承和/或机械轴承，而必须考虑适当的措施以减少摩擦力。可以将刻划元件形成为烧结的钻石切削轮，但是硬金属切削轮和切削钻石也是有用的。刻划工具保持器13包括安装在径向轴承12中的耳轴15和支撑在轴向轴承11上的活塞16。经由压缩空气导管向空气静力轴承11、12供应压缩空气以便通过压缩空气腔中所生成的气垫实现对移动的必要导引和自由度。将刻划元件14附接至刻划工具保持器13，其中刻划元件14的轴线与耳轴15的轴线偏移，使得刻划元件14可以在薄玻璃9上沿着预期的刻划线被拉动，所述预期的刻划线尾随在耳轴15的轴线的后面，如在位移方向上所见。
刻划工具壳体10通过平行摇杆4附接至可驱动的馈送滑动部3，以便在z方向上跟随其移动，直到将刻划元件14放置在薄玻璃9上。平行摇杆4为平行四边形，其包括两个或更多个叶片弹簧40和夹持叶片弹簧40端部的夹持组件41和42。夹持组件41被固定至刻划工具壳体10，而夹持组件42被固定至可驱动的馈送滑动部3。
为了避免在薄玻璃9的表面上拉动刻划元件14时激发刻划工具1和平行摇杆4的系统的谐振，对于平行摇杆4的配置而言有利地是选择具有不同陡峭特性的多个叶片弹簧40。如果一个叶片弹簧发生了谐振，则该谐振会被其他叶片弹簧衰减并抑制。
除了叶片弹簧的数目的变化之外，对于平行摇杆的配置而言还可以改变其厚度、宽度、长度和材料。适合的材料包括金属、塑料、碳、Kevlar、石墨烯等等。
为了进行刻划，将带有刻划元件14的刻划工具1尽可能无接触压力地放置在薄玻璃9的顶部上。为此，可以通过提供一对平行止挡部来实现“替代下触(substitutetouchdown)”，其中第一配合部(partner)具有与刻划元件下边缘的水平面对准的止挡表面，而第二配合部具有与要刻划的薄玻璃上表面的水平面对准的止挡表面。随后，停用该对平行止挡部，并且在第二步骤中薄玻璃9经受刻划接触压力。这借助于精确驱动部8来实现。当自刻划工具1的下触位置开始时，可驱动的馈送滑动部3在z方向上进行向下移动，这是由精确驱动部8导致的，并且刻划元件14刺入到薄玻璃9中，叶片弹簧40偏斜直到达到了所需的刻划接触压力，而不涉及力生成体系中的任何摩擦力且因此在薄玻璃上产生刻划接触压力时没有粘-滑现象。即使在薄玻璃表面拓扑稍微变化、工作台的表面拓扑稍微变化或机床在x-y方向上的驱动的表面拓扑稍微变化的情况下，也将不会是这种情况。即使当在可变的刻划接触压力的情况下进行驱动时，将也不存在摩擦力对相应刻划接触压力的调节的影响。
压电线性驱动器适合作为精确驱动部8。作为测量装置5的传感器，应变仪可以用在叶片弹簧40之一上以确定平行摇杆4在刻划工具1下触到薄玻璃9上之后在z方向上的偏转。由于平行摇杆4的叶片弹簧40的弹簧常数已知，因此可以基于平行摇杆4的偏转测量并显示竖直刻划力分量。如所提及的，在没有摩擦力分量的情况下竖直刻划力分量可调节至期望值，并且可以使用实际值/目标值控制器7来维持。
因此，针对过程控制提供了控制回路，该控制回路包括测量装置5、实际值/目标值控制器7和馈送滑动部3的精确驱动部8。实际值/目标值控制器7包括目标值存储器，其用于输入和存储竖直刻划力分量沿着预期的刻痕线的目标值；以及比较电路，其用于检测竖直刻划力分量的实际测得的值与存储的目标值之间的偏差。当存在差异时，即所谓的误差信号，在使误差信号减小的方向上驱动馈送滑动部3的精确驱动部8。在该测量的情况下，可以在任何给定时间确保所需刻划力的幅度。如果目标值存储器被适配用于存储不同的目标值，则可以对可调节的刻划力特性进行编程。这对于过程优化有用。
为了刻划工具1在薄玻璃9上沿着预期的刻痕线行进，提供了刻划驱动机构2，可驱动的馈送滑动部3安装至该刻划驱动机构2以便连同刻划工具1一起跟随刻划驱动机构2的移动。如果遇到了薄玻璃表面的一定波度(waviness)，则其对刻划深度的影响可以由控制回路补偿。此外，通过使用带有轴向气垫的空气静力轴向轴承11，阻尼了z方向上的移动，这在薄玻璃表面出现波度时减小了刻划力分量的改变率。此外，通过使用空气静力径向轴承12(而不是用于安置耳轴15的球轴承)以及通过使用平行摇杆4(而不是用于使切削工具相对于工件偏斜的螺杆驱动)，在刻划工具上避免了相当大的惯性质量，该惯性质量对在调节竖直刻划力分量时保持竖直刻划力分量的期望幅度的准确度有影响。这特别关键，这是因为目标是特别对厚度小于350μm的超薄玻璃(UTG)进行预刻划，使得其可以在存储条件下保存而不会错误的沿着刻痕过早断裂，其在保持恰当的刻划深度方面是非常精妙的事情。本发明的设备和方法容许对竖直刻划力分量的极其小的幅度进行调节，使得甚至可以对极其薄的玻璃材料进行预刻划以便随后被供应至进一步处理。这特别是由于可以以这种方式实现特别好的边缘强度的事实。
如果用于刻划薄玻璃的设备被配置成没有测量和控制装置并且没有刻划元件的空气静力安装，则带有弹性平行摇杆的机床的刻划头的操作也是有利的。
根据本发明的刻划头的操作允许特别是通过施加2N及以下、在使用切削轮的情况下优选小于1.2N以及在使用钻石尖端的情况下小于0.5N的非常均匀的力刻划薄玻璃，而不引起所谓的粘-滑现象。
用根据本发明的刻划头，本发明人已经成功地以非常恒定的刻划力刻划薄玻璃。均匀度在标称接触力的±0.05N、优选±0.03N的范围内。这在相关的高边缘强度的情况下提供了几乎无裂纹的边缘质量。相比之下，用现有技术的刻划头，刻划仅可以具有非均匀刻划力和具有特别是由所导致的粘-滑现象放大的力峰值，与本发明相比其导致了具有大量裂纹的边缘质量以及因此由此得到的低边缘强度。
在本发明的另一实施方案中，刻划在受控的气氛下进行、特别是在由流体相特定限定的环境中进行。流体相优选包括醇、更优选无水醇、最优选无水乙醇。其他流体包括去离子水，Lockstedter(45％草药利口酒)和在欧洲专利EP 1726635B1中公开的液体。这里，刻划工具被流体相至少部分地和优选完全地包围。
在本申请的上下文中，薄玻璃是指具有<1.2mm、或<1.0mm、或<0.8mm、或<0.6mm、或<350μm、或<250μm、或<100μm、或<50μm的壁厚的板形或带形或膜状玻璃；然而，还观察到3μm或10μm或15μm的最小厚度。
这样的薄玻璃常常以卷的形式存储。然而，如果要在不过早断裂的情况下以盘卷起来的形式存储预刻划的薄玻璃，则将需要特殊措施来避免过早断裂。盘卷一定不能以这样的方式进行：刻痕经受张力，或者甚至刻痕出现在轧卷外圆周上。这意味着，刻痕开口必须面向缠绕芯。此外，被弯曲以形成轧卷的、薄玻璃的横向边缘不应当薄弱，这是因为经验显示，裂口会在这样的横向边缘开始，甚至在尚未预刻划的薄玻璃中亦是如此。在本发明的情况下，不将刻痕延伸至薄玻璃的边缘也是可行的。薄玻璃中心区域中的刻痕足够在后期实现沿着刻痕的断裂。
为了确定对薄玻璃进行预刻划的正确刻划深度，该程序是基于实验的。产生具有这样的深度的刻痕：使得在对薄玻璃的最后处理中并且在对其施加了刻划接触压力的情况下获得期望的小的薄玻璃板。然后，确定是否能够在沿着刻痕无过早裂口的情况下，例如以轧卷的形式存储预刻划的薄玻璃。如果不是这种情况，则在刻划深度方面必须改变刻痕的几何形状。因此，沿着刻痕最终断裂的需求必须重新确定，以便在最终生产小的薄玻璃板时应用。薄玻璃越脆，沿着刻痕进行断裂将越容易成功。努氏硬度(Knoop hardness)HK可以被视为对薄玻璃的脆度的量度。因此如果要将薄玻璃处理成小的薄玻璃板，则薄玻璃展示出高的努氏硬度值是有利的。已经发现，刻划深度在材料厚度的1/20至4/5、优选1/20至1/5的范围中有助于成功地生产可存储的预刻划的薄玻璃。
下面将给出玻璃组分，所述玻璃组分适合于具有在550至650以及650以上(只要可以获得)之间的范围中的努氏硬度的薄玻璃，特别适合于要根据本发明的方法处理的<350μm的超薄玻璃UTG。
实施例1：锂铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 55-69
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 18-25
Li<sub>2</sub>O 3-5
Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 0-30
MgO+CaO+SrO+BaO 0-5
ZnO 0-4
TiO<sub>2</sub> 0-5
ZrO<sub>2</sub> 0-5
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub>+SnO<sub>2</sub> 2-6
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-8
F 0-1
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例2：锂铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 57-66
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 18-23
Li<sub>2</sub>O 3-5
Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 3-25
MgO+CaO+SrO+BaO 1-4
ZnO 0-4
TiO<sub>2</sub> 0-4
ZrO<sub>2</sub> 0-5
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub>+SnO<sub>2</sub> 2-6
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-7
F 0-1
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例3：锂铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 57-63
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 18-22
Li<sub>2</sub>O 3.5-5
Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-20
MgO+CaO+SrO+BaO 0-5
ZnO 0-3
TiO<sub>2</sub> 0-3
ZrO<sub>2</sub> 0-5
组分 (重量％)
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub>+SnO<sub>2</sub> 2-5
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-5
F 0-1
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例4：钠钙玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 40-81
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-6
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-30
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-30
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-7
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例5：钠钙玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 50-81
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5
组分 (重量％)
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-28
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-6
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例6：钠钙玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 55-76
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-25
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-20
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-5
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例7：硼硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 60-85
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-10
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-20
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 2-16
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-5
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例8：硼硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 63-84
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-8
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-18
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 3-14
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-4
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例9：硼硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 63-83
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-7
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-18
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 4-14
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-10
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-3
P2O5 0-2
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例10：碱金属铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 40-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10-30
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-20
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 4-30
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-15
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-10
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例11：碱金属铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 50-70
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10-27
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-18
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-28
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-13
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-9
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例12：碱铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 55-68
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10-27
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-15
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 4-27
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-10
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-8
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例13：铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 50-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 7-25
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-20
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 0-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-10
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-5
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例14：铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 52-73
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 7-23
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-18
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 0-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-10
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-5
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
实施例15：铝硅酸盐玻璃
组分 (重量％)
SiO<sub>2</sub> 53-71
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 7-22
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-18
Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 0-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-22
TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-8
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-5
可选地，可以将着色氧化物添加到薄玻璃，诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3。此外，可以作为澄清剂添加0至2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2。为了给予薄玻璃磁性功能、光激性功能或光学功能，可以以0至5重量％的量添加稀土氧化物。总组分的总量为100重量％。
示例性实施方式16：
玻璃的组分通过以下组分来例示，以重量％表示：
示例性实施方式17：
玻璃的组分通过以下组分更进一步进行例示，以重量％表示：
其中，此外，MgO、CaO和BaO的含量之和的特征在于处于8至18重量％的范围内。
示例性实施方式18：
玻璃的组分通过以下组分更进一步进行例示，以重量％表示：
示例性实施方式19：
此外，一种可行的玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 3.2·10-6/K
Tg 717℃
密度 2.43g/cm3
示例性实施方式20：
另外的玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 7.2·10-6/K
Tg 557℃
密度 2.5g/cm3
示例性实施方式21：
另一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 9.4·10-6/K
Tg 533℃
密度 2.55g/cm3
示例性实施方式22：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 3.25·10-6/K
Tg 525℃
密度 2.2g/cm3
示例性实施方式23：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 8.6·10-6/K
Tg 607℃
密度 2.4g/cm3
示例性实施方式24：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 8.5·10-6/K
Tg 505℃
密度 2.5g/cm3
示例性实施方式25：
另外的玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 9.7·10-6/K
Tg 556℃
密度 2.6g/cm3
示例性实施方式26：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 8.3·10-6/K
Tg 623℃
密度 2.4g/cm3
示例性实施方式27：
另一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 8.9·10-6/K
Tg 600℃
密度 2.4g/cm3
示例性实施方式28：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
玻璃的其他成分可以包括：0至1重量％：P2O5、SrO、BaO；以及0至1重量％的澄清剂SnO2、CeO2或As2O3或者其他澄清剂。
示例性实施方式29：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
示例性实施方式30：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 3.8·10-6/K
Tg 719℃
密度 2.51g/cm3
示例性实施方式31：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 3.8·10-6/K
密度 2.5g/cm3
示例性实施方式32：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 3.73·10-6/K
Tg 705℃
密度 2.49g/cm3
示例性实施方式33：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 3.2ppm/K
密度： 2.38g/cm3
示例性实施方式34：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
示例性实施方式35：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 9.0ppm/K
Tg: 573℃
示例性实施方式36：
又一种玻璃通过以下组分进行例示，以重量％表示：
在该组分的情况下，获得了玻璃的如下特性：
α(20-300) 9.5ppm/K
Tg: 564℃
除非已经列出，所有上文的实施方式16至36可以可选地包括0至1重量％的澄清剂，例如SnO2、CeO2、As2O3、Cl-、F-、硫酸盐。
所列实施例的玻璃特别适合于生产厚度范围在350μm与3μm之间的超薄柔性玻璃带和玻璃膜。优选玻璃厚度为5μm、10μm、15μm、25μm、30μm、35μm、50μm、55μm、70μm、80μm、100μm、130μm、145μm、160μm、190μm、210μm和280μm。
这样的玻璃带和玻璃膜利用作为对薄玻璃的竖直刻划力分量的经调节的刻划接触压力来处理，以便作为预刻划的薄玻璃而提供以供进一步处理成薄玻璃板。这首次容许生产努氏硬度HF在350与650之间的预刻划的超薄玻璃，其中刻痕深度在材料厚度的1/20至4/5、优选1/20至1/5的范围中。

Claims (18)

1.一种用于出于刻划和断裂分离的目的沿着预期的刻痕线刻划薄玻璃的方法，包括步骤：
a)将薄玻璃(9)提供在机床的工作台(6)上，所述机床配备有可驱动的馈送滑动部(3)和紧固至所述可驱动的馈送滑动部(3)并安装在壳体中的刻划工具(1)以及刻划驱动机构(2)；
b)将所述刻划工具(1)移近至所述薄玻璃(9)并且将所述刻划工具(1)竖直放置在所述薄玻璃(9)上；
c)使叶片弹簧(40)偏斜，所述叶片弹簧(40)以平行四边形的形式布置以便形成平行摇杆(4)，并且所述叶片弹簧(40)具有在一端上夹持在所述可驱动的馈送滑动部(3)的第一组件处的叶片弹簧端部，以及在另一端上夹持在第二组件处的叶片弹簧端部，所述刻划工具(1)的所述壳体紧固至所述第二组件；其中，在所述平行摇杆(4)相对于所述刻划工具(1)的轴线偏转了所述馈送滑动部(3)的平行位移时，可在不受任何摩擦力分量干扰的情况下调节垂直于所述薄玻璃的竖直刻划力分量；
d)利用经调节的竖直刻划力分量，在所述薄玻璃(9)上沿着所述预期的刻痕线拉动所述刻划工具(1)；
其中所述竖直刻划力分量在拉动所述刻划工具(1)期间通过所述平行摇杆(4)的偏转程度来测量，和
其中所述机床包括控制回路，所述控制回路包括用于所述馈送滑动部(3)的目标值存储器，从所述目标值存储器取得所述竖直刻划力分量沿着所述预期的刻痕线的目标值并将其与所述竖直刻划力分量的所测得的实际值进行比较，如果存在偏差则在比较电路中获得相应的控制信号，以驱动所述馈送滑动部(3)，以便使所述偏差偏移。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述刻划通过施加2N及以下、如果使用切削轮小于1.2N以及如果使用钻石尖端则小于0.5N的均匀力来实现。
3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述刻划利用均匀度在标称接触压力的±0.05N的范围内的恒定刻划力实现。
4.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述刻划利用均匀度在标称接触压力的±0.03N的范围内的恒定刻划力实现。
5.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述刻划在受控气氛下进行。
6.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述刻划在由流体相特定限定的环境中进行。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述流体相包括醇。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述流体相包括无水醇。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述流体相包括无水乙醇。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述刻划工具由所述流体相至少部分地包围。
11.如权利要求6所述的方法，其中所述刻划工具由所述流体相完全地包围。
12.一种用于出于刻划和断裂分离的目的沿着预期的刻痕线刻划薄玻璃的设备，包括：
-机床，其包括
--工作台(6)，其用于容纳所述薄玻璃(9)；
--可驱动的馈送滑动部(3)；以及
--刻划工具(1)，其包括安装在刻划工具壳体(10)中的刻划元件(14)，所述刻划工具壳体(10)被紧固至所述馈送滑动部(3)；
--刻划驱动机构(2)，其用于沿着所述预期的刻痕线拉动所述刻划工具(1)；以及
--测量装置(5)，其用于测量所述刻划工具(1)在所述薄玻璃(9)上作为竖直刻划力分量的刻划接触压力；
-其中所述刻划工具(1)通过平行摇杆(4)与所述馈送滑动部(3)连接，所述平行摇杆(4)由两个或更多个叶片弹簧(40)组成，所述两个或更多个叶片弹簧(40)具有在一端夹持在连接至所述馈送滑动部(3)的第一组件处的其端部以及在另一端夹持在连接至所述刻划工具壳体(10)的第二组件处的其端部；以及
-其中所述测量装置(5)耦合至所述平行摇杆(4)以便确定其自中性位置的偏转，其中
-所述竖直刻划力分量在拉动所述刻划工具(1)期间通过所述平行摇杆(4)的偏转程度来测量，并且所述机床包括控制回路，所述控制回路包括用于所述馈送滑动部(3)的目标值存储器，从所述目标值存储器取得所述竖直刻划力分量沿着所述预期的刻痕线的目标值并将其与所述竖直刻划力分量的所测得的实际值进行比较，如果存在偏差则在比较电路中获得相应的控制信号，以驱动所述馈送滑动部(3)，以便使所述偏差偏移。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述刻划工具(1)的所述刻划元件(14)借助于轴承(11、12)中的耳轴(15)而安装在所述刻划工具壳体(10)中，在所述耳轴的轴向方向上具有阻尼支撑分量，并且具有用于所述刻划工具(1)的所述刻划元件(14)的枢转移动的径向导引的情况下进行安装。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述轴承(11、12)为空气静力轴承。
15.一种根据权利要求1-11中任一项所述的方法或借助权利要求12-14中任一项所述的设备制造的经刻划的薄玻璃，具有如下特性：
-材料厚度在350μm与3μm之间的范围中；
-刻划深度为所述材料厚度的1/20至4/5；
-所述薄玻璃的努氏硬度HK在350至650的范围中。
16.如权利要求15所述的薄玻璃，所述刻划深度为所述材料厚度的1/20至1/5。
17.如权利要求15所述的薄玻璃，其中努氏硬度HK在550与650之间的范围中。
18.如权利要求16所述的薄玻璃，其中所述玻璃的组分如下：
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 57-66 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 18-23 Li<sub>2</sub>O 3-5 Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 3-25 MgO+CaO+SrO+BaO 1-4 ZnO 0-4 TiO<sub>2</sub> 0-4 ZrO<sub>2</sub> 0-5 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub>+SnO<sub>2</sub> 2-6 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-7 F 0-1 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-2
；或
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 57-63 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 18-22 Li<sub>2</sub>O 3.5-5 Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-20 MgO+CaO+SrO+BaO 0-5 ZnO 0-3 TiO<sub>2</sub> 0-3 ZrO<sub>2</sub> 0-5 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub>+SnO<sub>2</sub> 2-5 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-5 F 0-1 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-2
；或
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 50-81 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5 Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-28 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-6 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
；或
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 55-76 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-5 Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-25 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-20 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-5 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
；或
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 63-84 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-8 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-18 Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 3-14 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-4 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
；或
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 63-83 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-7 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-18 Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 4-14 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-10 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-3 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-2
；或
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 50-70 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10-27 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-18 Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 5-28 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-13 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-9
；或
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 55-68 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10-27 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-15 Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 4-27 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-10 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-8
；或
组分 重量％ SiO<sub>2</sub> 52-73 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 7-23 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-18 Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O 0-4 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23 TiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 0-10 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0-5
；或
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