CN106795035B - 脆性衬底的分断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脆性衬底的分断方法。将刀尖按压在脆性衬底(4)的表面(SF)。通过在脆性衬底(4)的表面(SF)上滑动被按压的刀尖，而在脆性衬底(4)的表面(SF)上产生塑性变形，借此形成具有沟形状的沟槽线(TL)。形成沟槽线(TL)的步骤是为获得下述状态而进行，即，在沟槽线(TL)正下方的脆性衬底(4)与沟槽线(TL)在交叉方向上连续地相连接状态即无裂痕状态。沟槽线(TL)包含曲线部。通过沿沟槽线(TL)伸展脆性衬底(4)在厚度方向上的裂痕，而形成裂痕线(CL)。利用裂痕线(CL)断开在沟槽线(TL)正下方的脆性衬底(4)与沟槽线(TL)在交叉方向上的连续连接。

Description

脆性衬底的分断方法

技术领域

本发明涉及一种脆性衬底的分断方法。

背景技术

根据专利文献1，在将切刀压接在脆性衬底表面的状态下，以划出闭合曲线的方式移动脆性材料衬底以及切刀中的至少一者，形成包含裂痕的划线。其后，对脆性材料衬底施加应力，使裂痕生长到脆性材料衬底的背面而分断脆性材料衬底。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-173905号公报

发明内容

发明所欲解决的问题

与仅由直线组成的划线相比，含有曲线部的划线较难稳定地形成。曲线部的曲率半径为5mm以下情形时，这个问题尤其明显。因此，利用所述公报所记载的使用含有曲线部的划线的方法，沿包含曲线部的形状稳定地分断脆性衬底事属困难。

本发明是为解决以上问题而完成者，其目的在于提供一种可以沿包含曲线部的形状稳定地分断脆性衬底的脆性衬底的分断方法。

解决问题的技术手段

本发明的脆性衬底的分断方法包含以下步骤。

准备脆性衬底，所述脆性衬底具有表面，且具有垂直于表面的厚度方向。将刀尖按压在脆性衬底的表面上。

通过在脆性衬底的表面上滑动被按压的刀尖，在脆性衬底的表面上产生塑性变形，借此形成具有沟形状的沟槽线。形成沟槽线的步骤是为获得下述状态而进行，即，在沟槽线正下方的脆性衬底与沟槽线在交叉方向上连续地相连接状态即无裂痕状态。沟槽线包含曲线部。

通过沿沟槽线伸展脆性衬底在厚度方向上的裂痕而形成裂痕线。利用裂痕线断开在沟槽线正下方的脆性衬底与沟槽线在交叉方向上的连续连接。

发明效果

根据本发明，脆性衬底的分断形状是由沟槽线的形状所规定。与现有的划线不同，沟槽线即便包含曲线部也可以稳定地形成。因此，可以沿包含曲线部的形状稳定地分断脆性衬底。

附图说明

图1(A)及(B)分别是概略地显示本发明的实施方式1中脆性衬底的分断方法的第1及第2步骤的俯视图。

图2是概略地显示本发明的实施方式1中脆性衬底的分断方法的构成的流程图。

图3(A)是概略地显示本发明的实施方式1中脆性衬底的分断方法所使用器具的构成的侧视图、以及图3(B)是在图3(A)的箭头IIIB的视点下概略地显示上述器具所具有刀尖的构成的平面图。

图4(A)是分别沿图1(A)、图5(A)、图6(A)、图7(A)中的线IVA－IVA的概略局部端面图、以及图4(B)是分别沿图1(B)、图5(B)、图6(B)、图7(B)中的线IVB－IVB的概略局部端面图。

图5(A)及(B)分别是概略地显示本发明的实施方式2中脆性衬底的分断方法的第1及第2步骤的俯视图。

图6(A)及(B)分别是概略地显示本发明的实施方式3中脆性衬底的分断方法的第1及第2步骤的俯视图。

图7(A)及(B)分别是概略地显示本发明的实施方式4中脆性衬底的分断方法的第1及第2步骤的俯视图。

图8(A)是概略地显示本发明的实施方式5中脆性衬底的分断方法所使用器具的构成的侧视图、以及图8(B)是在图8(A)的箭头VIIIB的视点下概略地显示上述器具所具有的刀尖的构成的平面图。

具体实施方式

以下，基于图针对本发明的实施方式进行说明。且，在以下图中，对相同或相当的部分赋予相同的参照符号，不再重复其说明。

(实施方式1)

以下说明本实施方式的脆性衬底的分断方法。

参照图1(A)，准备玻璃衬底4(脆性衬底)(图2：步骤S10)。玻璃衬底4具有表面SF。

参照图3(A)及(B)，准备具有刀尖51及柄部52的切割器具50。刀尖51是借由固定在作为其固定架的柄部52而固持。

在刀尖51上设置有顶面SD1(第1面)与包围顶面SD1的多个面。所述多个面包含侧面SD2(第2面)以及侧面SD3(第3面)。顶面SD1、侧面SD2以及SD3(第1到第3面)彼此朝向不同的方向，且彼此相邻。刀尖51具有由顶面SD1、侧面SD2及SD3交汇的顶点，利用这个顶点构成刀尖51的突起部PP。此外，侧面SD2及SD3形成了构成刀尖51的侧部PS的棱线。侧部PS从突起部PP呈线状延伸。此外，侧部PS如上述般由于是棱线，因此具有呈线状延伸的凸形状。

刀尖51是以金刚石尖头为优选。即，从硬度及可减小表面粗糙度的方面来说，刀尖51以由金刚石制作为优选。特别优选是刀尖51由单晶金刚石制作。进一步特别优选是根据结晶学来说，顶面SD1是{001}面，侧面SD2及SD3分别是{111}面。此时，侧面SD2及SD3虽然具有不同的朝向，但在结晶学上是为相互等价的结晶面。

另外，也可使用非单晶的金刚石，例如，也可使用通过CVD法(化学气相沉积法)合成的多晶金刚石。或者，也可使用由微粒石墨或非石墨状碳以不含铁族元素等结合剂的方式烧结而成的多晶金刚石，或者将金刚石粒子通过铁族元素等的结合剂结合而成的烧结金刚石。

柄部52沿轴方向AX延伸。刀尖51以顶面SD1的法线方向大致沿轴方向AX的方式安装在柄部52为优选。

再次参照图1(A)，其次，将刀尖51按压在玻璃衬底4的表面SF的起点NS(一处)(图2：步骤S20)。具体来说，是将刀尖51的突起部PP及侧部PS向玻璃衬底4所具有的厚度方向DT按压。

其次，将被按压的刀尖51从玻璃衬底4的表面SF的起点NS朝方向DA滑动。方向DA是将从突起部PP沿侧部PS延伸的方向在表面SF上投影而成者，与将轴方向AX向表面SF上投影的方向大致对应。此时，刀尖51利用柄部52在表面SF上拖动。滑动的刀尖51的位置NC划出包含曲线部的轨迹，最终再次向起点NS靠近。

通过上述滑动在玻璃衬底4的表面SF上产生塑性变形，借此形成具有沟形状的沟槽线TL(图4(A))(图2：步骤S30)。与刀尖51的位置NC的轨迹相对应，沟槽线TL包含曲线部。曲线部可具有5mm以下的曲率半径。

形成沟槽线TL的步骤是为获得下述状态而进行，即，在沟槽线TL正下方的玻璃衬底4与沟槽线TL在交叉方向DC上连续地相连接状态即无裂痕状态。在无裂痕状态中，虽然已形成由塑性变形引起的沟槽线TL，但还没形成沿此沟槽线的裂痕。为获得无裂痕状态而施加在刀尖51的荷重被设定为小到不产生裂痕的程度且大至产生塑性变形的程度。

通过进一步持续滑动刀尖51，使刀尖51的位置NC返回到起点NS。借此，形成由包含起点NS的闭合曲线所构成的沟槽线TL。并且闭合曲线也可除曲线部外包含直线部。

参照图1(B)，通过刀尖51的位置NC返回到起点NS，开始形成沿沟槽线TL的朝向方向EA的裂痕线CL(图4(B))(图2：步骤S40)。裂痕线CL是通过沿沟槽线TL伸展脆性衬底4在厚度方向DT上的裂痕而形成。裂痕线CL是从沟槽线TL的凹处在厚度方向DT上伸展的裂痕，在表面SF上以线状延伸。利用裂痕线CL在沟槽线TL的正下方，断开玻璃衬底4与沟槽线TL在交叉方向DC(图4(B))上的连续连接。在此处所谓的「连续连接」，换句话说，是未被裂痕遮断的连接。并且，在如上述所说的连续连接被断开的状态下，介以裂痕线CL的裂痕，玻璃衬底4的各个部分也可彼此接触。

沿沟槽线TL裂痕所伸展的方向EA，与形成沟槽线TL的步骤中刀尖51所滑动的方向DA(图1(A))相反。即裂痕线CL的伸展容易度存在方向相关性。据推测，所述方向相关性起因于形成沟槽线TL时在玻璃衬底4中所产生的内部应力的分布。

另外，所述划线是通过刀尖51的滑动或转动等同时形成沟槽线TL及裂痕线CL(图4(B))，裂痕线CL的形成时机与本实施方式不同。

其次，沿裂痕线CL分断玻璃衬底4(图2：步骤S50)。即进行所谓的分断步骤。分断步骤是例如通过向玻璃衬底4施加外力使玻璃衬底挠曲而得以进行。

另外，裂痕线CL在其形成时若在厚度方向DT上彻底行进时，可同时进行裂痕线CL的形成与玻璃衬底4的分断。此时，可省略分断步骤。

根据本实施方式，玻璃衬底4的分断形状是由沟槽线TL的形状所规定。与现有的划线不同，沟槽线TL即便包含曲线部也可以稳定地形成。因此，可以沿包含曲线部的形状稳定地分断玻璃衬底4。特别是曲线部具有5mm以下曲率半径的情形，应用本实施方式的效果显著。

(实施方式2)

参照图5(A)，本实施方式中，被按压在玻璃衬底4的表面SF的起点NS(一处)的刀尖51是朝方向DB而非方向DA滑动。方向DB是沿侧部PS朝突起部PP的延伸方向(参照图3(A)及(B))在表面SF上的投影，与轴方向AX朝表面SF上投影的方向为相反方向大致对应。此时，刀尖51是利用柄部52在表面SF上按压前行。通过上述滑动形成沟槽线TL(图4(A))。

参照图5(B)，根据刀尖51的位置NC返回到起点NS，开始沿沟槽线TL朝方向EB形成裂痕线CL(图4(B))(图2：步骤S40)。裂痕沿沟槽线TL所伸展的方向EB，与形成沟槽线TL的步骤中的刀尖51的滑动方向DB(图5(A))相同。

另外，关于上述以外的构成，由于与所述实施方式1的构成大致相同，因此就相同或对应的要素赋予相同符号，不再重复其说明。

利用本实施方式也可得到与实施方式1大致相同的效果。

(实施方式3)

参照图6(A)，本实施方式中，被按压在玻璃衬底4的表面SF上的起点NS(一处)的刀尖51(图3(A)及(B))从起点NS朝方向DA滑动到远离的终点NE。通过此滑动形成包含曲线部的沟槽线TL(图4(A))。到达终点NE的刀尖51从玻璃衬底4的表面SF离开。

参照图6(B)，通过在沟槽线TL上朝玻璃衬底4施加应力，开始形成裂痕线CL的步骤。本实施方式中，在玻璃衬底4的表面SF上，形成与沟槽线TL交叉的划线SL。划线SL与沟槽线TL在交点Na及Nb的各交点交叉。借此，从交点Na及Nb的各交点起，开始朝方向DA的反方向EA形成裂痕线CL。为开始形成裂痕线CL，在无法通过划线SL的形成获取足够应力的情形下，也可通过沿划线SL的玻璃衬底4的分断施加更大应力，而开始形成裂痕线CL。此外无需一定要设置两个交点Na及Nb，只需设置作为朝方向EA形成裂痕线CL的起点堪称合适的交点即可。具体来说，至少设置交点Na，即可沿沟槽线TL中包含其曲线部的主要部分形成裂痕线CL。此外，应力的施加方法，并不限定于上述方法。

另外，关于上述以外的构成，由于与所述实施方式1的构成大致相同，因此就相同或对应的要素赋予相同符号，不再重复其说明。

利用本实施方式也可得到与实施方式1大致相同的效果。此外根据本实施方式，也可沿非闭合曲线的形状分断玻璃衬底4。

(实施方式4)

参照图7(A)，本实施方式中，被按压在玻璃衬底4的表面SF的起点NS的刀尖51(图3(A)及(B))是朝方向DB滑动到终点NE。通过此滑动，形成包含曲线部的沟槽线TL(图4(A))。到达终点NE的刀尖51从玻璃衬底4的表面SF离开。

参照图7(B)，通过在沟槽线TL上对玻璃衬底4施加应力，开始形成裂痕线CL的步骤。本实施方式中，在玻璃衬底4的表面SF上，形成与沟槽线TL相交叉的划线SL。划线SL与沟槽线TL在交点Na及Nb的各交点交叉。借此，从交点Na及Nb的各交点起，朝与方向DB相同的方向EB，开始形成裂痕线CL。为开始形成裂痕线CL，在无法通过划线SL的形成获取足够应力的情形下，也可通过沿划线SL的玻璃衬底4的分断施加更大应力，而开始形成裂痕线CL。此外无需一定要设置两个交点Na及Nb，只需设置作为朝方向EB形成裂痕线CL的起点堪称合适的交点即可。具体来说，至少设置交点Nb，就可以沿沟槽线TL中包含其曲线部的主要部分形成裂痕线CL。此外，应力的施加方法，并不限定于上述的方法。

另外，关于上述以外的构成，由于与上述实施方式2或者3的构成大致相同，因此就相同或对应的要素赋予相同符号，不再重复其说明。

利用本实施方式也可得到与实施方式3大致相同的效果。

(实施方式5)

参照图8(A)及(B)，在上述各实施方式中，也可使用刀尖51v替代刀尖51(图3(A)及(B))。刀尖51v具有包含顶点与圆锥面SC的圆锥形状。刀尖51v的突起部PPv是由顶点构成。刀尖的侧部PSv是沿从顶点在圆锥面SC上延伸的假想线(图8(B)中的虚线)而构成。借此，侧部PSv具有呈线状延伸的凸形状。

上述各实施方式中是使用玻璃衬底作为脆性衬底，但脆性衬底不是只限定于玻璃衬底，只要是由脆性材料所制作的衬底即可。作为玻璃以外的脆性材料，有例如陶瓷、硅、化合物半导体、蓝宝石，或者石英。

本发明在其发明范围内，可自由组合各实施方式，或是适当变形、省略各实施方式。

元件符号说明

4 玻璃衬底(脆性衬底)

51、51v 刀尖

CL 裂痕线

SF 表面

SL 划线

TL 沟槽线

Claims (5)

1.一种脆性衬底的分断方法，其包含：

准备脆性衬底的步骤，所述脆性衬底具有表面且具有垂直于所述表面的厚度方向；

按压步骤，其将刀尖按压在所述脆性衬底的所述表面；及

形成沟槽线的步骤，其使通过所述按压步骤被按压的所述刀尖在所述脆性衬底的所述表面上滑动，借此在所述脆性衬底的所述表面上产生塑性变形，而形成具有沟形状的沟槽线，所述形成沟槽线的步骤是以获得下述状态的方式而进行，即，所述脆性衬底在所述沟槽线正下方处在与所述沟槽线交叉方向上连续相连的状态即无裂痕状态，所述沟槽线包含曲线部；且

进一步包含形成裂痕线的步骤，其沿所述沟槽线使所述脆性衬底在所述厚度方向的裂痕伸展，借此形成裂痕线；而且通过所述裂痕线，所述脆性衬底在所述沟槽线正下方处在与所述沟槽线交叉方向上的连续相连被分断。

2.根据权利要求1所述的脆性衬底的分断方法，其中所述形成沟槽线的步骤包含：

刀尖滑动步骤，其是使所述刀尖在所述脆性衬底的所述表面的一处上滑动者；及

刀尖返回步骤，其是通过使所述刀尖进一步持续滑动，使所述刀尖返回到所述一处者；且

所述形成裂痕线的步骤，其是通过所述刀尖返回到所述一处而开始。

3.根据权利要求1所述的脆性衬底的分断方法，其中进一步包含刀尖离开的步骤，其是在所述形成沟槽线的步骤之后且在所述形成裂痕线的步骤之前，使所述刀尖从所述脆性衬底的所述表面离开者，且

所述形成裂痕线的步骤是通过在所述沟槽线上对所述脆性衬底施加应力而开始。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求的脆性衬底的分断方法，其中所述形成裂痕线的步骤中沿所述沟槽线的裂痕的伸展方向与所述形成沟槽线的步骤中所述刀尖的滑动方向相反。

5.根据权利要求1到3中任一权利要求的脆性衬底的分断方法，其中所述形成裂痕线的步骤中沿所述沟槽线的裂痕的伸展方向与所述形成沟槽线的步骤中所述刀尖的滑动方向相同。