CN114981220A - 切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法 - Google Patents

切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法 Download PDF

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Abstract

一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法包括：在金属板上设置玻璃基板；在所述玻璃基板的边缘设置吸光材料；以及通过从设置有所述吸光材料的所述边缘向所述玻璃基板照射激光束，切割所述玻璃基板与所述吸光板。

Description

切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年11月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2019-0149878的权益，所述申请的公开内容以引用的方式全部并入本文。
背景技术
1.技术领域
本公开内容涉及一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法，并且更具体地，涉及一种以改进的可靠性切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法。
2.相关技术描述
通常，一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法可以是机械切割法、化学切割法和使用激光的切割法。
用于玻璃基板的机械切割方法使用诸如金刚石砂轮或喷砂机的切割工具。切割工具的强度可以大于待加工的玻璃基板的强度。在通过沿切割路径移动与玻璃基板接触的切割工具在玻璃基板的表面上形成割划线之后，切割工具沿割划线压在玻璃基板上，从而切割出玻璃基板与吸光板的组合结构。
然而，具有高硬度的钢化玻璃可能对这种机械冲击较弱，并且可能会在不希望的方向上产生裂纹。此外，在切割工艺期间处理玻璃粉尘飞散相当困难，而且由于金刚石砂轮的磨损，成本很高。
用于玻璃基板的典型化学切割方法是蚀刻法。化学切割方法由于使用化学品而导致环境污染问题，并且由于相对延长的处理时间而降低了生产率。
考虑到切割表面的质量和处理速度，使用激光的玻璃基板切割方法是有利的，但问题在于切割期间玻璃基板中裂纹的发生率相当高。因此，为了提高制造成品率，已经研究了在玻璃切割期间防止裂纹的各种方法。
发明内容
提供一种以改进的可靠性切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法。
另外的方面将部分陈述在随后的描述中，并且将部分通过所述描述而显而易见，或者可以通过实践本公开内容的所呈现实施方式而学到。
根据本发明的实施方式，一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法包括：在金属板上设置玻璃基板；在玻璃基板的边缘设置吸光材料；以及通过从设置有吸光材料的边缘向玻璃基板照射激光束，切割玻璃基板与吸光板。
在一些实施方式中，激光束可以由光纤激光产生。
在一些实施方式中，设置吸光材料可以包括设置具有比激光束的宽度更大的宽度的吸光材料。
在一些实施方式中，吸光材料可以包括彩色墨。
在一些实施方式中，方法还可以包括在切割玻璃基板与吸光板之后去除吸光材料。
在一些实施方式中，设置吸光材料可以包括将吸光材料设置到玻璃基板的表面。
在一些实施方式中，设置吸光材料可以包括将吸光材料设置到玻璃基板的上表面。
在一些实施方式中，设置吸光材料可以包括将吸光材料设置到玻璃基板的侧表面。
在一些实施方式中，设置吸光材料可以包括将吸光材料同时设置到玻璃基板与金属板。
在一些实施方式中，设置吸光材料可以包括将吸光材料设置到玻璃基板的上表面和侧表面。
在一些实施方式中，吸光材料可以沿着边缘延伸。
在一些实施方式中，切割玻璃基板与吸光板可以包括在垂直于边缘的方向上照射激光束。
根据本发明的实施方式，一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法包括：在吸光板上安置玻璃基板；在玻璃基板上设置在一个方向上延伸的吸光材料；以及通过向玻璃基板照射在垂直于一个方向的方向上移动的激光束，切割玻璃基板与吸光板。
在一些实施方式中，吸光材料可以设置在玻璃基板的边缘的一部分。
在一些实施方式中，方法还可以包括在切割玻璃基板与吸光板之后去除吸光材料。
在一些实施方式中，激光束可以穿过玻璃基板并到达吸光板。
在一些实施方式中，激光束的宽度可以小于吸光材料在一个方向上的长度。
根据本发明的一个实施方式，一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法，方法包括：在吸光板上设置玻璃基板；在玻璃基板与吸光板之间的边界处设置吸光材料；以及通过向吸光板与玻璃基板照射激光束穿过吸光材料，切割玻璃基板与吸光板。
在一些实施方式中，吸光材料可以从玻璃基板的边缘延伸。
在一些实施方式中，方法还可以包括在切割玻璃基板与吸光板之后去除吸光材料。
附图说明
在结合附图进行以下描述时，本公开内容的特定实施方式的上述和其他方面、特征和优点将变得更为显而易见，附图中：
图1是根据实施方式的切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法的流程图。
图2是用于描述根据实施方式的切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法的平面图。
图3A是用于描述根据实施方式的切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法的平面图。
图3B是沿着图3A的线3A-3A’截取的截面图。
图3C是对应于图3B的截面图。
图4A是用于描述根据另一实施方式的吸光材料的平面图。
图4B和图4C是沿着图4A的线4A-4A’截取的截面图。
图5A和图5B是根据其他实施方式的吸光材料的截面图。
图6A是用于描述根据另一个实施方式的切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法的平面图。
图6B是沿着图3A的线6A-6A’截取的横截面图。
图7A是展示根据实验示例的切割玻璃基板的结果的图像。
图7B是展示根据比较示例的切割玻璃基板的结果的图像。
具体实施方式
现在将详细参考实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。在这点上，本公开内容实施方式可以具有不同的形式并且不应被解释为限于本文所阐述的描述。因此，下文仅通过参考附图描述实施方式以解释本公开内容描述的各方面。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。诸如“至少一个”之类的表达在元素列表之前时，会修改整个元素列表，而不修改列表中的各个元素。
虽然诸如“第一”、“第二”等这样的术语可以用于描述各种组件，但是这种组件绝不限于上述术语。上述术语仅用于区分一个组件与另一个组件。例如，在不脱离本公开内容的权利范围的情况下，可以将第一构成元素称为第二构成元素，反之亦然。
说明书中使用的术语用于解释具体实施方式，并不用于限制本公开内容。除非在上下文中另有明确说明，否则说明书中的单数表达包括复数的表达。此外，诸如“包括”和/或“包括”之类的术语可以解释为表示某个特征、数量、步骤、操作、构成元素或其组合，但不能解释为排除存在或可能增加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、构成元素或其组合。
除非另有定义，否则本文所使用的所有术语，包括技术或科学术语，具有与本公开内容可能涉及的本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。此外，通常使用的词典中定义的术语被解释为具有与相关技术的上下文中的含义相匹配的含义，并且除非另有明确定义，否则不会被解释为理想的或过度正式的。
当可以以不同方式实施某个实施方式时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的加工顺序。例如，两个连续描述的工艺可以基本上同时执行或以与所描述的顺序相反的顺序执行。
图1是根据实施方式的切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100的方法的流程图。
图2是用于描述根据实施方式的切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100的方法的平面图。
参考图1和图2，在操作P10中，可以设置玻璃基板120与吸光板110的组合结构100。
根据一些实施方式，玻璃基板120可以固定到吸光板110。然而，本公开内容不限于此，并且玻璃基板120可以简单地安置在吸光板110上而没有任何特殊的固定工艺或固定装置。
吸光板110可以包括吸光材料。根据一些实施方式，吸光板110可以包括金属。根据一些实施方式，吸光板110可以包括金属，例如Al、Cu、Ag、Zn或Fe，但本公开内容不限于此。吸光板110可以包括对于稍后描述的激光束200L(参见图6B)具有高吸收率和高热导率的材料。
尽管图2示出了吸光板110具有矩形平板形状，但本公开内容不限于此。根据安置在吸光板110上的玻璃基板120的形状和尺寸，吸光板110可以具有各种形状和尺寸。
根据一些实施方式，玻璃基板120可以包括钢化玻璃。钢化玻璃可以通过使用诸如硝酸钾(KNO3)的强化溶液进行钢化。通常，钢化玻璃在压力和温度变化时与典型的玻璃基板相比表现出优异的强度特性，并且在破碎时，钢化玻璃破碎成小颗粒以降低碎屑的风险。由于上述优异特性，钢化玻璃已广泛用于太阳能电池、显示装置、车辆或建筑物。然而，本公开内容不限于此，并且根据一些实施方式，玻璃基板120可以包括非钢化玻璃。
平行于玻璃基板120的上表面并且基本上彼此垂直的两个方向被定义为第一方向和第二方向(X方向和Y方向)。此外，垂直于玻璃基板120的上表面的方向被定义为第三方向(Z方向)。除非另有说明，否则上述方向的定义在下文所有附图中都是相同的。
玻璃基板120可以具有大致矩形平板形状。玻璃基板120的一对边缘可以平行于第一方向(X方向)，并且其另一对边缘可以平行于第二方向(Y方向)。
玻璃基板120可以具有允许透射玻璃基板120的激光束充分地透射到吸光板110的厚度。根据一些实施方式，玻璃基板120可以具有约1.0mm到约0.1mm的厚度，但本公开内容不限于此。
图3A是用于描述根据实施方式的切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100的方法的平面图。图3B是沿图3A的线3A-3A’截取的截面图。
参考图1、图3A和图3B，在操作P20中，可以在玻璃基板120上设置吸光材料130。
根据一些实施方式，吸光材料130可以靠近玻璃基板120的边缘设置。根据一些实施方式，吸光材料130可以设置在吸光板110与玻璃基板120之间的边界部分处。根据一些实施方式，吸光材料130可以设置在玻璃基板120的表面上。根据一些实施方式，吸光材料130可以从玻璃基板120的边缘沿着边缘延伸。根据一些实施方式，吸光材料130可以设置在玻璃基板120在第一方向(X方向)上的端部部分。根据一些实施方式，吸光材料130在第二方向(Y方向)上的长度可以大于在第一方向(X方向)上的长度。根据一些实施方式，吸光材料130可以设置在玻璃基板120的上表面上。
根据一些实施方式，吸光材料130在第一方向(X方向)上的长度可以小于或等于几毫米。根据一些实施方式，吸光材料130在第一方向(X方向)上的长度可以是几微米到几百微米。根据一些实施方式，吸光材料130在第二方向(Y方向)上的长度可以是几毫米至几十毫米。
根据一些实施方式，吸光材料130可以设置在切割线(CPL)的端部部分，所述切割线是在后续工艺中沿其执行玻璃基板120的切割的虚拟线。
根据一些实施方式，吸光材料130可以通过固定油性墨来形成。根据一些实施方式，吸光材料130可以通过固定水性墨来形成。根据一些实施方式，吸光材料130可以为黑色，但本公开内容不限于此。根据一些实施方式，吸光材料130可以包括对于稍后描述的激光束200L(参见图6B)具有高吸收率的材料。换句话说，吸光材料130可以包括相对于使用中的激光束的波长带具有高吸收率的材料。
参考图3A，虽然吸光材料130示出为具有近似线的形状，但本公开内容不限于此。吸光材料130可以具有各种形状，例如点状、楔状或不规则形状。此外，在一些情况下，吸光材料130可以具有在CPL中延伸的线状。
图3C是沿图3A的线A-A’截取的截面图，其示出了以与图3B的方法不同的方法设置的吸光材料130。
参考图3C，吸光材料130可以设置在玻璃基板120的上表面和侧表面上。
图4A是用于描述根据另一实施方式的吸光材料130的平面图。图4B和图4C是沿图4A的线4A-4A’截取的截面图。
参考图1、图4A和图4B，吸光材料130可以设置在吸光板110与玻璃基板120中的每一个上。
根据一些实施方式，吸光材料130可以设置在吸光板110与玻璃基板120中的每一个的上表面上。根据一些实施方式，吸光材料130可以仅设置在吸光板110与玻璃基板120中的每一个的上表面上。根据一些实施方式，吸光材料130可以不设置在玻璃基板120的侧表面的至少一部分上。
然而，本公开内容不限于此，并且参考图4C，吸光材料130可以设置在吸光板110的上表面上以及玻璃基板120的上表面和侧表面上。
图5A和图5B是根据其他实施方式的吸光材料130的截面图，并且更具体地，对应于图3B中的相同部分。
参考图5A，吸光材料130可以设置在玻璃基板120的侧表面上。根据一些实施方式，吸光材料130可以至少设置在与图3A的CPL相交的玻璃基板120的侧表面上。根据一些实施方式，吸光材料130可以仅设置在玻璃基板120的侧表面上。根据一些实施方式，吸光材料130在第三方向(Z方向)上的长度可以基本上等于玻璃基板120的厚度。
参考图5B，吸光材料130可以设置在玻璃基板120的侧表面上。根据一些实施方式，吸光材料130在第三方向(Z方向)上的长度可以小于玻璃基板120的厚度。根据一些实施方式，吸光材料130可以仅设置在玻璃基板120的侧表面的上部分。
图6A是用于描述根据另一个实施方式的切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100的方法的平面图。图6B是沿着图3A的线6A-6A’截取的截面图。
参考图1、图6A和图6B，在操作P30中，可以切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100。
根据一些实施方式，切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100可以包括沿着CPL照射切割激光200的激光束200L。
根据一些实施方式，激光200可以包括气体激光，例如Ne-He激光、Ar激光或CO2激光。根据一些实施方式，激光200可以包括固体激光，例如Al2O3激光。在一些实施方式中，基体200可以包括纤维激光。纤维激光是使用光纤作为谐振器的激光。根据一些实施方式，纤维激光可以通过例如掺杂有钕离子(Nd3+)的光纤来实施。根据一些实施方式，纤维激光可以连续振荡或以脉冲形式振荡出具有约1.06μm波长的激光束，但本公开内容不限于此。根据一些实施方式，激光200可以包括半导体激光，例如AlGaAs激光或InGaAs激光。根据一些实施方式，激光200可以是液体激光或KrF准分子激光，但本公开内容不限于此。
根据一些实施方式，激光束200L可以具有相对于玻璃基板120的高透射率。根据一些实施方式，激光束200L可以基本上不被玻璃基板120吸收。根据一些实施方式，激光束200L可以被吸光板110吸收。根据一些实施方式，随着激光束200L被吸收，激光束200L所照射到的吸光板110的温度可以升高。因此，在吸光板110的温度升高的部分上的玻璃基板120可以被熔化和切割。
根据一些实施方式，可以在第三方向(Z方向)上照射激光束200L。根据一些实施方式，激光束200L可以沿第一方向(X方向)行进。根据一些实施方式，当吸光材料130设置为线状时，激光束200L可以在一个方向上照射，例如在第一方向(X方向)上，所述方向基本上垂直于吸光材料130的延伸方向，例如在第二方向(Y方向)上。根据一些实施方式，激光束200L的束宽度可以小于吸光材料130在第二方向(Y方向)上的长度。
根据一些实施方式，可以在照射激光束200L时提供冷却气体。根据一些实施方式，冷却气体可包括N2、Ar或空气，但本公开内容不限于此。提供冷却气体以冷却玻璃基板120的切割表面并去除杂质。
根据一些实施方式，吸光材料130可以设置在激光束200L开始照射到玻璃基板120的位置处。由于仅照射到吸光板110的激光束200L能够透射过玻璃基板120而照射吸光板110，因此激光束200L的一部分可能在非预期方向上到达吸光板110，例如，与激光束200L的行进方向不同的方向，从而可能在玻璃基板120中产生裂纹。在根据现有技术的玻璃切割中，在距玻璃主要开始切割的点(即，激光束200L首先照射到玻璃上的点)约5mm的区域内，可能会以高频率产生裂纹。当裂纹的长度小于约300μm时，可以通过研磨切割表面来去除裂纹。当裂纹的长度大于或等于约300μm时，裂纹可能无法通过研磨工艺去除并且可能导致最终产品质量的严重缺陷。裂纹的长度表示在平行于玻璃基板120的上表面的方向上延伸的裂纹的长度。
根据一些实施方式，吸光材料130防止开始入射在玻璃基板120上的激光束200L的散射，从而防止裂缝的产生。
提供关于科学原理的性质的描述是为了理解本公开内容的技术概念，而不是在任何意义上限制本公开内容。根据本公开内容的技术构思的权利范围由所附权利要求和等同的一般分析确定，并且不受上文描述的原理的限制。
图7A是展示根据实验示例的切割玻璃基板120的结果的图像。图7B是展示根据比较示例的切割玻璃基板120的结果的图像。
根据图7A和图7B的实验示例和比较示例，玻璃基板120均由纤维激光切割。当具有约5kW输出的纤维激光以约1.5m/s到约2m/s的速度在玻璃基板120上行进时，玻璃基板120与吸光板110的组合结构100被切割。在使用激光切割期间，将压力约为10psi的N2气体施加到切割表面上。纤维激光的喷嘴(即，激光束的出射面)与玻璃基板120之间的距离以及纤维激光的焦距均为约2mm。
参考图7A，在吸光板110与玻璃基板120上设置吸光材料130之后，切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100。吸光材料130可以包括黑色油性墨。在设置吸光材料130之后切割的玻璃基板120上没有产生裂纹。
参考图7B，在没有设置吸光材料130的情况下切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100。可以检查出，被切割的玻璃基板120上产生了裂纹120CR。
表1展示了根据实施方式的切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100的方法的效果。参考表1，当在设置吸光材料130之后切割玻璃基板120与吸光板110的组合结构100时，可以看到开裂率显著降低。
[表1]
没有设置吸光材料 设置吸光材料
切割玻璃基板的数量 76 56
裂缝数量 45 2
开裂率 59.2％ 3.6％
根据本公开内容，当切割玻璃基板时，裂纹的产生可以得到有效地限制。因此，随着制造成品率的增加，所制造的玻璃基板的可靠性可以提高。
应当理解，本文描述的实施方式应被认为仅是描述性的，而不是为了限制的目的。每个实施方式中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施方式中的其他类似特征或方面。虽然一个或多个实施方式已参考附图进行了描述，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求所限定的本公开内容的精神和范围的情况下可以作出形式和细节上的各种变化。

Claims (20)

1.一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法，所述方法包括：
在金属板上设置玻璃基板；
在所述玻璃基板的边缘的一部分处设置吸光材料；以及
通过从设置有所述吸光材料的所述边缘向所述玻璃基板照射激光束，切割所述玻璃基板与所述吸光板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光束由光纤激光产生。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述设置所述吸光材料包括设置具有比所述激光束的宽度更大的宽度的所述吸光材料。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述吸光材料包括彩色墨。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，还包括在切割所述玻璃基板与所述吸光板之后去除所述吸光材料。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述设置所述吸光材料包括将所述吸光材料设置到所述玻璃基板的表面。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述设置所述吸光材料包括将所述吸光材料设置到所述玻璃基板的上表面。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述设置所述吸光材料包括将所述吸光材料设置到所述玻璃基板的侧表面。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中所述设置所述吸光材料包括将所述吸光材料同时设置到所述玻璃基板与所述金属板。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述设置所述吸光材料包括将所述吸光材料设置到所述玻璃基板的上表面和侧表面。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述吸光材料沿着所述边缘延伸。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述切割所述玻璃基板与所述吸光板包括在垂直于所述边缘的方向上照射所述激光束。
13.一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法，所述方法包括：
在吸光板上安置玻璃基板；
在所述玻璃基板上设置沿一个方向延伸的吸光材料；以及
通过向所述玻璃基板照射在垂直于一个方向的方向上移动的激光束，切割所述玻璃基板与所述吸光板。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述吸光材料被设置到所述玻璃基板的边缘的一部分。
15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括在所述切割所述玻璃基板与所述吸光板之后去除所述吸光材料。
16.根据权利要求13到15中任一项所述的方法，其中所述激光束穿过所述玻璃基板并到达所述吸光板。
17.根据权利要求13到16中任一项所述的方法，其中所述激光束的宽度小于所述吸光材料在所述一个方向上的长度。
18.一种切割玻璃基板与吸光板的组合结构的方法，所述方法包括：
在吸光板上设置玻璃基板；
在所述玻璃基板与所述吸光板的边界处设置吸光材料；以及
通过向所述吸光板与所述玻璃基板照射激光束穿过所述吸光材料，切割所述玻璃基板与所述吸光板。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述吸光材料从所述玻璃基板的边缘延伸。
20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括在所述切割所述玻璃基板和所述吸光板之后去除所述吸光材料。
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