DE102015120571A1

DE102015120571A1 - Verfahren zum Trennen von Dünnglas

Info

Publication number: DE102015120571A1
Application number: DE102015120571.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Jotz; Andreas Nickut; Andreas Habeck
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2016-06-02
Also published as: FR3029197A1; TW201634411A; KR101767750B1; JP2016155741A; US20160152506A1; CN105645753A; JP6226941B2; KR20160065770A; FR3029197B1; CN105645753B; TWI617517B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trennen von Dünnglas in kleinen Dünnglasplatten oder zum Beschneiden von Borten oder Rändern von Glasfolien, Glasbändern, Glasplatten oder Glastafeln sowie auf nach dem Verfahren hergestellte Dünnglasplatten mit Aufbau.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trennen von Dünnglas in kleinen Dünnglasplatten oder zum Beschneiden von Borten oder Rändern von Glasfolien, Glasbändern, Glasplatten oder Glastafeln sowie auf nach dem Verfahren hergestellte Dünnglasplatten mit Aufbau.
Unter „Aufbauten” wird jegliche Struktur verstanden, die auf den einzelnen kleineren Dünnglasplatten angebracht worden sind. Hierzu zählt das Abscheiden, Ätzen, Beschichten, Aufrauhen und andere Prozessierungsmaßnahmen, wie sie in der Mikrotechnik bekannt sind, aber auch Montieren von Bauteilen zur Bestückung von Chips.
Unter Dünnglas wird im Rahmen dieser Anmeldung plattenförmiges oder bandförmiges oder folienartiges Glas mit einer Wanddicke < 1,2 mm, oder < 1,0 mm, oder < 0,8 mm, oder < 0,6 mm, oder < 350 μm, oder < 250 μm, oder < 100 μm oder < 50 μm verstanden, wobei jedoch eine Mindestdicke von 3 μm, oder von 10 μm oder von 15 μm eingehalten ist. Ultradünnglas UTG hat eine Wandstärke < 350 μm.
Dünngläser werden in vielen Bereichen der Technik verwendet, beispielsweise bei Displays, bei Fenstern für optoelektronische Komponenten, bei Verkapselungen von Bauteilen und bei elektrischen Isolationsschichten. Kleine Dünnglasplatten eignen sich auch als Abdeckgläser für Anzeigevorrichtungen, Touch-Panele, Solarzellen, Halbeitermodule oder LED-Lichtquellen und können als Bestandteil von Kondensatoren, Dünnfilmbatterien, beispielsweise Dünnschichtspeicherelementen, flexiblen Leiterplatten, flexiblen OLEDs, flexiblen Fotovoltaik-Modulen oder auch von E-Papers dienen.
Hergestellt wird jedoch Dünnglas vor allem als Glasband bzw. als Glasfolie mit größeren flächigen Ausmaßen, als es kleine Dünnglasplatten ausmachen. Deshalb muss großflächiges Dünnglas in kleinere Dünnglasplatten aufgeteilt oder getrennt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trennen von Dünnglas in kleine Dünnglasplatten anzugeben.
Gemäß Erfindung wird Dünnglas als Band oder Folie mit einer ebenen Fläche bereit gestellt, die ebene Fläche des Dünnglases wird mit einem mechanischen Ritzwerkzeug geritzt, um die Dünnglasplatten gegeneinander abzugrenzen, auf das Dünnglas wird eine Absprengflüssigkeit als Feuchtigkeitsfilm aufgebracht, um die hergestellten Ritzungen zu benetzen, und wenn man die einzelnen Dünnglasplatten zur Weiterverarbeitung benötigt, wird der Feuchtigkeitsfilm bis zu dessen wenigstens teilweisen Verdampfens erhitzt, mit der Folge der Ritzspaltung und Bildung von frischen Bruchkanten an den dadurch vereinzelten Dünnglasplatten.
Wenn Dünnglas entlang von Ritzungen aufgesprengt werden soll, kommt es nicht nur auf die Ritztiefe an, sondern auf „Ritzungsqualität”. Diese „Ritzungsqualität, also die Qualität der Kanten, welche in einer entsprechenden Festigkeit der Kanten resultiert, weisen bei mechanischem Ritzen Vorteile gegenüber anderen Verfahren wie Ätzen oder einer Bearbeitung mittels Laserstrahlung auf. Das Verfahren gemäß Erfindung zeigt die besten Ergebnisse, wenn als mechanisches Ritzwerkzeug eine Schneidkante aus Diamant verwendet wird.
Um zur Ritzspaltung zu gelangen, braucht man den Feuchtigkeitsfilm nur innerhalb der Ritzungen zu erhitzen. Es ist deshalb vorteilhaft, den Feuchtigkeitsfilm nur örtlich entlang der hergestellten Ritzungen zu erhitzen. Man geht dabei so vor, dass man Materialspannungen dadurch vermeidet, dass man unter der Transformationstemperatur T_g des Glases bleibt.
Zum Erhitzen der Ritzungen kann man feine Flammen einsetzen, es ist aber auch möglich elektromagnetische Strahlung auf die hergestellten Ritzungen zu richten.
Da die Absprengflüssigkeit nur in den Ritzungen benötigt wird, kann man diese der jeweiligen Ritzung durch einen Kanal zuführen, der im Ritzwerkzeug oder unmittelbar hinter der Seite des Ritzwerkzeugs verläuft, an der die Ritzung erzeugt worden ist.
Es gibt Anwendungen der kleinen Dünnglasplatten, bei denen Bruchkanten nach ihrer Entstehung konserviert werden sollten. Das Verfahren gemäß Erfindung bietet die Möglichkeit, die frischen Bruchkanten an den Dünnglasplatten mit einem Schutzfilm aus Schlichtegemisch zu überziehen. Ein solches Schlichtegemisch kann Alkoholsubstanz und Wachssubstanz enthalten.
Es ist auch möglich eine Art der Beschichtung durch Flammpyrolyse zu erzeugen und die frischen Bruchkanten wie durch eine Schlichte zu schützen.
Als Absprengflüssigkeit kann reines Wasser verwendet werden. Eine sehr geeignete Absprengflüssigkeit ist eine wässrige Flüssigkeit mit einer organischen, ionischen Verbindung. Diese Verbindung kann aus einem Kation mit einem positiv geladenen Stickstoffatom und einem Hydroxylion als Anion bestehen. Geeignete Absprengflüssigkeiten sind beispielsweise im europäischen Patent EP 1 726 635 B1 beschrieben.
Es gibt jedoch auch Anwendungsfälle, bei denen das Dünnglas als Träger von Aufbauten benutzt wird, die sich inselhaft auf den geplanten kleinen Dünnglasplatten befinden und die gegen Wasser geschützt werden müssen. Als Beispiel seien Lithium-Polymer-Schichten in Batterien genannt, die man nicht der Einwirkung von Wasser aussetzen darf. Wenn also Dünnglas mit Lithiumschichten belegt ist, und man das Dünnglas in kleine Dünnglasplatten aufteilen will, muss eine nicht-reaktive Absprengflüssigkeit gewählt werden, welche die Eigenschaft hat, das Dünnglas zu benetzen und bei Erhitzung zu verdampfen und dabei die Dünnglasplatten abzusprengen. Hierbei hat sich beispielsweise auch reiner Alkohol (Ethanol) als gut geeignet herausgestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Dünnglas mit feuerpolierter Oberfläche ausgebildet und weist weiterhin bevorzugt eine Dickenvariation im Bereich zwischen kleiner 24 μm und kleiner 5 μm auf.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Tafel aus Dünnglas während der Herstellung von Ritzungen,
2 das Aufbringen eines Feuchtigkeitsfilms auf dem geritzten Dünnglas,
3 das Erhitzen des auf dem Dünnglas aufgebrachten Flüssigkeitsfilmes und Aufsprengen in kleine Dünnglasplatten,
4 einen Schnitt durch einen Abschnitt einer Dünnglastafel mit Aufbauten in vorbereiteten kleinen Dünnglasplatten bei der Ritzspaltung, und
5 einen Ritzkopf mit Ritzwerkzeug und Absprengflüssigkeitszufuhr.
Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Tafel Dünnglas 1 und einen Ritzkopf 2 mit Ritzwerkzeug 20 während der Herstellung von Ritzungen 3 schematisch zeigt. In der Realität würde natürlich der Ritzkopf 2 mit Ritzwerkzeug 20 senkrecht auf der Tafel Dünnglas 1 stehen. Die Ritzungen 3 sollen ein Gitter bilden, das Markierungen zur Aufteilung der Tafel Dünnglas 1 in einzelne Dünnglasplatten 4 bildet. Nach der Herstellung der Ritzungen ist das Dünnglas 1 zur Auftrennung in kleine Dünnglasplatten 4 vorbereitet.
2 zeigt schematisch das Aufbringen einer Absprengflüssigkeit 6 zur Bildung eines Feuchtigkeitsfilms. Hierzu ist eine Sprühkopf 5 vorgesehen, der längs der Ritzungen 3 verfahrbar ist und an diese Absprengflüssigkeit 6 abgibt. Die Absprengflüssigkeit 6 hat die Eigenschaft der Benetzung von Glas und zieht sich deshalb in Folge der Kapillarwirkung in die Ritzungen 3 hinein.
3 ist eine schematische Darstellung des Abtrennvorganges der kleinen Dünnglasplatten 4. Ein Brennerkopf 7 gibt eine feine Flamme 8 ab, deren Spitze entlang der Ritzungen 3 geführt wird, um das Dünnglas 1 dort örtlich zu erhitzen und die Absprengflüssigkeit 6 zum Verdampfen zu bringen. Dabei erfolgt das Erhitzen immer nur so stark, dass die Temperatur des Glases im erhitzten Bereich unterhalb der Transformationstemperatur T_g des Glases bleibt. Hinzu kommen noch lokale, innere Spannungen infolge der Wärmedehnungen und Verformungen im Bereich der Ritzungen 3. Die dadurch entwickelte Sprengkraft in den Ritzungen 3 teilt die Tafel Dünnglas 1 in die einzelnen kleineren Dünnglasplatten 4 auf, was schematisch in der unteren Bildhälfte dargestellt ist.
Es ist auch möglich, das Verfahren zum Beschneiden von Borten oder Rändern von Glasfolien, Glasbändern, Glasplatten oder Glastafeln anzuwenden.
Mit 4 wird das Trennen von Dünnglas 1 im Falle von empfindlichen Aufbauten 40 auf den einzelnen Dünnglasplatten 4 illustriert. Das Dünnglas 1 ist mit einer Absprengflüssigkeit 6 zumindest im Bereich der Ritzungen 3 benetzt worden, welche mit den Aufbauten 40 nicht reagiert. Wenn nun die Absprengflüssigkeit 6 innerhalb der Ritzungen 3 durch die Einwirkung der Hitze der Flamme 8 verdampft, kommt es zu der Sprengwirkung und Bildung von Rissen 9 in dem Dünnglas 1 in Fortsetzung einer jeweiligen Ritzung 3, und die Risse 9 ziehen sich durch das Dünnglas 1 hindurch und führen zur Auftrennung in die einzelnen Dünnglasplatten 4. Dabei entstehen frische Bruchkanten 41 im Dünnglas.
5 zeigt schematisch die Herstellung der Ritzungen 3 in Dünnglas 1. Der Ritzkopf 2 zeigt das mechanische Ritzwerkzeug 20 als geschliffenen Diamant mit vorderer Bug-Schneidkante 21, unterer Sohlen-Schneidkante 22 und rückwärtiger Seite 23. Ein Kanal 25 führt auf die rückwärtige Seite 23 und fördert Absprengflüssigkeit in die Ritzung 3, die dadurch mit Absprengflüssigkeit benetzt wird.
Während die schematischen Zeichnungen einen einzelnen Ritzkopf bzw. einen einzelnen Brennerkopf andeuten, wird man in der Praxis Mehrfachanordnungen vorsehen, um gleichzeitig mehrere Ritzungen herzustellen bzw. aufzusprengen.
Wenn, wie in 3 dargestellt, das Dünnglas 1 aufgetrennt wird, entstehen einzelne Dünnglasplatten 4, die von frischen Bruchkanten 41 begrenzt werden. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die frischen Bruchkanten 41 zu konservieren, das heißt mit einem Schutzfilm aus Schlichtegemisch zu überziehen. Geeignete Schlichtemischungen sind bekannt und enthalten beispielsweise Alkohol und Wachs.
Mit Alkoholsubstanz und Wachssubstanz lässt sich zudem ein Schlichtegemisch herstellen, das auch als Absprengflüssigkeit dienlich ist. Wenn demnach wie in 2 gezeigt, Schlichtegemisch als Absprengflüssigkeit 6 gesprüht wird, verhält sich die Alkoholsubstanz als Benetzungsmittel und Sprengkrafterzeuger bei Erhitzung gemäß 3 oder 4. Mit der Hitzeeinwirkung wird die Wachssubstanz geschmolzen und überzieht die frischen Bruchkanten 41 der Dünnglasplatten 4 mit einer Schutzschicht aus Wachs.
Als Variante zur Erhitzung des Feuchtigkeitsfilms mit feinen Flammen ist es auch möglich, elektromagnetische Strahlung auf die Ritzungen 3 zu richten, welche das Gittermuster zur Trennung der bestückten Dünnglasplatten bildet.
Wenn die Aufbauten 40 nicht mit Wasser reagieren und unempfindlich sind, kann man auch Wasser oder die erwähnte wässrige Lösung mit einer organischen ionischen Verbindung als Absprengflüssigkeit verwenden, zumal dieses besonders leicht in die Ritzungen 3 des Dünnglases 1 eindringt und auch große Sprengwirkung entfaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1726635 B1 [0014]

Claims

Verfahren zum Trennen von Dünnglas in kleine Dünnglasplatten, oder zum Beschneiden der Ränder von Glastafeln, Glasplatten, Glasbändern oder Glasfolien, mit folgenden Schritten: a.) Bereitstellen von Dünnglas (1) als Tafel, Platte, Band oder Folie mit einer ebenen Fläche, b.) Ritzen der ebenen Fläche des Dünnglases (1) mit mechanischem Ritzwerkzeug (20), um die Dünnglasplatten (4) gegeneinander abzugrenzen, oder um die Ränder von Glasfolien, Glasbändern, Glasplatten oder Glastafeln zu beschneiden, c.) Aufbringen einer Absprengflüssigkeit (6) zur Bildung eines Feuchtigkeitsfilms auf dem Dünnglas (1) mit Benetzung der in Schritt b.) hergestellten Ritzungen (3), d.) Erhitzen des Feuchtigkeitsfilmes bis zu dessen wenigstens teilweisen Verdampfens mit der Folge der Ritzspaltung und Bildung von frischen Bruchkanten (41) an den dadurch vereinzelten Dünnglasplatten (4).
Verfahren nach Anspruch 1 wobei das mechanische Ritzwerkzeug (20) Schneidkanten (21, 22) aus Diamant enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt d.) der Feuchtigkeitsfilm nur örtlich entlang der in Schritt b.) hergestellten Ritzungen (3) erhitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei im Schritt d.) feine Flammen (8) auf die in Schritt b.) hergestellten Ritzungen (3) gerichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei im Schritt d.) elektromagnetische Strahlung auf die in Schritt b.) hergestellten Ritzungen (3) gerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei Schritt c.) mit Zufuhr der Absprengflüssigkeit (6) durch einen Kanal (25) erfolgt, der Absprengflüssigkeit (6) in die Ritzung (3) hinein fördert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die frischen Bruchkanten (41) an den Dünnglasplatten (4) mit einem Schutzfilm aus Schlichtegemisch überzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Schlichtegemisch Alkoholsubstanz und/oder optional Wachssubstanz enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, wobei als Absprengflüssigkeit (6) eine das Dünnglas benetzende und zu verdampfende Substanz verwendet wird, die mit Aufbauten (40), welche auf dem Dünnglas (1) aufgebracht sind, nicht reagiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei als Absprengflüssigkeit (6) eine wässrige Flüssigkeit mit einer organischen, ionischen Verbindung verwendet wird.
Dünnglasplatte hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend einen Aufbau (40), der Dünnschichtspeicherelemente enthält.
Dünnglasplatte nach Anspruch 11, mit Dünnglas, das von feuerpolierter Oberfläche ist und eine Dickenvariation im Bereich zwischen < 24 μm und < 5 μm aufweist.