CN1868943B - 对脆裂材料制成的有划痕的平坦工件进行机械破断的方法 - Google Patents

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Abstract

借助于破断工具用于机械地对于用于微电子和微型机械的构件的薄玻璃片用机器进行破断的方法，其中该薄玻璃片依次地在两个相互垂直的切断方向上，各自以规定的间距切出划痕，然后沿着这些激光划痕进行机械破断。这样就可以将平的工件分割成小的、矩形工件。同时已知了：使用一个破断辊(8)用于沿着一个断切方向(6)进行破断，而使用一个破断剑(9)用于沿着另一个切断方向(7)进行破断。为了能够以高的破断质量和高的产出率将平的工件分割开，本发明规定了：破断剑(9)的剑长小于所要分割的薄玻璃片的最小外形尺寸，而且在规定的重叠步里沿着所属的切断线(7)使用破断剑(9)。

Description

对脆裂材料制成的有划痕的平坦工件进行机械破断的方法
技术领域
本发明涉及一种借助于破断工具机械破断平坦工件尤其是平玻璃板的方法，所述工件依次地在两个相互垂直的切割方向上，以各自规定的间距，平行地刻有划痕，这种工件由易脆断材料组成，在此方法中使用一种破断辊用于沿着一个分割方向进行破断，并用一种破断剑用于沿着另一分割方向进行破断。
背景技术
对于许多技术应用场合需要不同外形尺寸的小矩形平板玻璃构件。
在装入微电子和光电器件，如石英振荡器、压敏电阻(SAW)滤波器、CCD器件、所谓“电子封装”时也还应用小的容器，容器在至少一个面上完全或部分地用薄玻璃层封闭起来。在装入微电子和光电器件时往往使用由薄玻璃制成的壳盖。这种小的薄玻璃片的厚度s通常在以下范围内：10μm≤s≤500μm。
小的薄玻璃片也被用作在制造微电子器件和微型机械构件时的结构构件。例如由专利DE 196 49 332就已知：将一个石英振荡器直接定位在两个薄玻璃片之间并与之连接。
在应用薄玻璃片作为微电子和光电子器件的封装的封闭构件以及作为微电子元器件和微型机械构件的结构元件时，通常通过粘结或钎焊进行连接。在钎焊时应用金属焊料或玻璃焊料作为接缝材料。在大多数应用都使用玻璃焊料。
另外一种特别令人感兴趣的应用场合是制造小的矩形玻璃片用于电子器具如手机、数码相机等的显示器。由两个相互粘结起来的玻璃小片所组成的所谓显示单元具有特别重要的作用。一个玻璃小片是TFT(薄膜晶体管)基片，另一个则是CF(彩色正面)基片。这些玻璃基片通常为硼硅玻璃，厚度在0.2和1.1μm之间。
按照现有技术通常通过分割的一个较大的矩形平玻璃板来经济地制造这种小矩形玻璃片，正如它例如在DE 100 16 628 A1中所述的那样。对于边棱质量则提出更高的要求，因为它对于分割开的玻璃片的强度具有决定性的影响。
但是显示单元也可以以相应的方式通过分割一种大的双层平玻璃板来制造，正如它例如在US4,277,143中所描述的那样。根据设计的不同可以由一个双层平玻璃板切割成200个显示单元，其中通常的显示器大小相当于手机的显示器尺寸规格。
为了将相应的平玻璃板分割成矩形，目前大规模地应用了借助于激光的切割。这种技术已广为所知，此因此这里不需要详加说明。为此有代表性的可参见EP 0 872 303 A2，US5,609,284和EP 0 062 484A1。原则上这样来进行分割：激光射束连同跟随的冷却点借助于一个扫描器直线状沿着规定的分割线在平玻璃板上移动，使玻璃不切透，而是通过热机械应力的诱导只切到某一个深度。首先全在一个座标方向上分割，然后在另一个与之垂直的方向上分割。接着沿着划痕，在一个所谓的破断台上，通常用机器机械地使玻璃板破断开。
对于制造显示器单元的双层平玻璃板来说首先使一个平玻璃板，接着使另一个产生划痕和破断。
沿着这两个相互垂直的划痕或者切割方向进行破断的顺序有利地按照DE 102 57 544 A1来确定，这就是说首先沿着第二个切割装置的划痕，接着沿第一个分割装置的划痕使相应的平玻璃破断开。业已表明，用这种破断技术可以使玻璃板以高的破断质量和高的产出率分割成所希望的小的矩形元件。
用机器破断有划痕的平玻璃板是按照US2005/0061123A1以已知的方式借助于一种所谓破断剑结合一种破断辊来进行。一种这样的破断剑由一种纵向延伸的金属刀片组成，一边有刀刃，在刀刃上通常使用了不同的材料，例如硬橡胶，以防损伤玻璃。
破断剑的破断力是相对较高的，破断剑通过机器用可调节的力依次地沿着划痕压向有划痕的以划痕侧压紧在破断台上的玻璃板上，其中通过所施加的“冲击力”使玻璃相对比较“硬”地破断。在已知的情况下应用一种很长的破断剑，它伸在所要分割开的平板玻璃的整个宽度或者长度上。因为为了保证高的经济性，所要分割的平玻璃板或者双层平玻璃板的尺寸变得越来越大，因此破断剑的刀片也必须相应地作得更长，这影响到所要求的精度，它在5至10μm之间。在已知的情况下沿着一个分割方向借助于破断辊进行破断，而沿着另一个分割方向则借助于破断剑进行破断。
发明内容
发明的任务是，由这开头所示的方法出发实施这种方法，使有划痕的平的工件，尤其是平玻璃板，以经济的方式，以全部都良好的破断边质量，在保持所要求的高精度条件下可以机械地，尤其是用机器进行破断。
该项任务的解决方案按照发明是采用了一种方法，它用来对依次地在两个相互垂直的分割方向上，以规定的间距平行地有划痕的平的由易脆断材料组成的工件借助于一种破断工具进行机械破断，对于破断工具来说沿着一个分割方向使用一种破断辊来破断，而沿着另一个分割方向则采用一种破断剑来破断，破断剑的剑长小于所要分割的平工件的最小外形尺寸，而且以规定的重叠步沿着所属的分割线使用破断剑。
采用按照发明的方法可以使平工件以经济的方式并以高的精度，精度在5-10μm范围内，以及高的破断边棱质量分割成较小的平的工件。
附图说明
发明的设计方案和改进方案可见从属权利要求以及对附图的说明。
按照一个附图中所示的实施例以下对发明进行详细叙述。附图所示为：
图1：一个双平板玻璃的俯视示意图，该玻璃板要沿着相互垂直的分割线分割成36个小的显示单元；
图2：用于沿着有划痕的分割线破断平板玻璃的破断辊的示意侧视和剖视图；
图3：一个显示器单元的横断面示意图。
具体实施方式
图1表示一个双层平玻璃板1的俯视图，该平玻璃板由两个相互连结起来的平玻璃板组成，一个正面的，例如设有一种滤色器的平板玻璃2，还有一个是被盖住的背面的TFT平玻璃板3。这种双平板玻璃1应分割成36个显示单元，它们在每个以后的显示器单元部位里，成框状借助于胶粘剂(或者一种玻璃焊料)连结起来。
为了将双平板玻璃1分割成单个的显示器单元4，借助于一个激光器按照已知的方法按照粘结框5的外轮廓之间规定的分割线在两侧将双平板玻璃切出划痕。在垂直方向上只需要一条分割线6，因为分割线6和粘结框5的外轮廓之间的间距“X”都相等，也就是说只要对称的话。相反，在水平方向上则要在正面玻璃板2上刻切两条分割线7，一条分割线7a分别在上显示单元4的边框下轮廓处，一条分割线7b则在垂直相邻的下显示单元4的相应的边框上轮廓处。通过这两条分割线7a，7b就保证了：从正面的平板玻璃2可以在相邻的水平的显示单元行之间切去一个窄条带2a，以便在配属的下平板玻璃2上，尤其如图3中所明显示出的那样，形成用于电端子板的台阶3a。
背面的平板玻璃3只应沿着分割线7b切出划痕。
与垂直的分割线不同，对于水平的分割线7a和7b来说是不对称的，如在图1中通过不同的间距大小“X”和“Y”说明的那样。
按照本发明如下分割双平板玻璃：
首先在双层平玻璃板1的一面，最好在正面的平玻璃板2上，沿着分割线6和7按照规定的间距各自平行地产生出划痕，然后用有划痕的面向下将双平板玻璃放在所谓破断台上，并借助于所加上的真空固定住。接着在第一个破断步里用第一工具沿着分割线6破开第一个方向。为此使一个准确规定的在图2中以侧视图和断面图表示的破断辊8精确地在激光划痕上用可调节的压紧力导引。这样所加的机械压紧力在激光划痕产生的一个拉应力并使划痕穿过玻璃板的厚度，这就是说玻璃完全破断。
破断辊子8通常由硬橡胶组成。因此破断辊很柔和地使玻璃破断，而且在玻璃上没有冲击作用。因为辊子工具很窄，因此也可以同时平行使用多个破断辊。每个单个破断辊的压紧力可以分开调节。由于平行地使用破断辊可以很快地沿着垂直的分割线6实现第一破断，尽管该破断只是随着沿分割线的滚动运动才张开。
在借助于破断辊8沿着分割线6实现破断之后，在第二步中使划痕向下置于破断台上的双平板玻璃1沿着第二个方向，也就是破断线7破断。此时使用的破断工具是破断剑。破断剑所用的破断力远远大于在破断辊时的力，这就是说机器下部结构必须相应地加强设计。当然结构参数和破断力都阻碍了同时地在平行的破断线上使用多个破断剑。
因为由于破断剑的纵向延伸的刀片在多个垂直的分割线产生了破断，但水平的破断也是相对比较快的。
业已表明，适宜的是使破断剑刀片的长度并不等于对应的平板玻璃的尺寸，此处即水平宽度，因为这尤其会影响破断的精度.有利的是，因为这尤其会影响破断的精度。有利的是，如图1所示：应用一种具有较短刀片的破断剑9，所述刀片大致延伸超过两个垂直列，而且这破断剑在破断一个水平的划痕时，分别略重叠地，多次接长，例如象图1所示那样，使破断剑9三次接长，刀片的前边棱分别与相应的垂直破断线6对齐。
这样即使在破断线6和7的交叉点上刀获得一种利落的破断。
因此在所示的实施例中也用一种破断剑来进行沿着划痕线7的破断，因为用这种破断剑可以产生不对称的破断。破断部位的对称此处涉及到粘结边框5，它设于平玻璃板之间。由图1可见，粘结边框左边与右边到辊动破断线6精确地具有相等距离“X”。这种布置就允许使用破断辊。
但在水平方向上破断线7a，7b与相应的粘结边框的距离是不同的(Y>X)，因此是不对称的.要是沿着破断线7a，7b用一个破断辊工作，那就不会产生垂直的破断，而是这样一种破断，它从垂直地引入玻璃里的激光裂纹出发具有所谓的刮刀状(Langzetten)。因为在用破断剑使破断在整个剑长度上同时地打开，所以用破断剑破断时避免刮刀状，与此相反，在用破断辊破断时则随着破断辊的进给而使破断打开。
剑破断的结果然而与用破断辊破断时的破断质量那样具有类似良好的质量。
在一个平玻璃板破断之后就翻转尚联系一起的双平板玻璃1并使第二平玻璃板相应地切出划痕。在切出划痕之后双平板玻璃又用有划痕面向下放在破断台上进行定位和压紧，并以如同在第一个平玻璃板时相同的方式进行破断。
作为结果可以得到很好的边棱质量，它们都是垂直的，没有刮刀状。
最好借助于激光射束对平玻璃板划痕。但原则上也可以考虑机械地对平玻璃板划痕，例如借助于传统的分割轮。
用这按照发明的破断方法可以用两种工具以只是某一种顺序来破断机械划痕或者激光划痕的工件，尤其是显示器单元，它们由两个玻璃基片组成并粘结起来。这种方法的特别之处就是根据设计的不同使用二种不同的工具。这是指：
a)破断辊，大多数它都用作为第一工具，和
b)破断剑。

Claims (7)

1.借助于破断工具用于机械地用机器对于平玻璃板进行破断的方法，该平玻璃板依次在两个相互垂直的分割方向上以各自规定的间距平行地划出划痕，在该方法中使用破断辊(8)用于沿着一个分割方向(6)进行破断，而沿着另一个分割方向(7)的破断则使用破断剑(9)，其特征在于，破断剑(9)的剑长小于所要分割的平玻璃板的最小外形尺寸；而且以规定的重叠的步沿着对应的分割线(7)使用所述破断剑。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于激光器沿着分割方向(6，7)制出划痕。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于分割小轮沿着分割方向(6，7)制出划痕。
4.按照权利要求1至3中之一所述的方法，其特征在于，应用双平玻璃板(1)作为平玻璃板，该双平玻璃板由两个相互连结起来的平玻璃板(2，3)构成，其中一个平玻璃板是正面的平玻璃板，而另一个平玻璃板是被盖住的背面的TFT平玻璃板(3)。
5.按照权利要求1至3中之一所述的方法，其特征在于，使用破断辊(8)用于沿着具有对称断口的分割线(6)进行破断。
6.按照权利要求1至3中之一所述的方法，其特征在于，使用破断剑(9)用于沿着具有不对称断口的分割线(7)进行破断。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，首先使一个平玻璃板制出划痕并破断，然后使另一个平玻璃板制出划痕和破断。
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