KR101767750B1 - 얇은 유리의 분리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 얇은 유리(씬 글라스)를 작고 얇은 유리 판으로 분리하는 방법 또는 유리 필름, 유리 리본, 유리 판, 또는 유리 시트의 가장자리 또는 모서리를 트리밍(trimming)하는 방법에 관한 것이며, 또한 이러한 방법에 의해 생성되는 구조를 갖춘 얇은 유리 판에 관한 것이다.

Description

얇은 유리의 분리 방법{METHOD FOR SEPARATING THIN GLASS}
본 발명은 얇은 유리를 작고 얇은 유리 판으로 분리하거나 유리 필름, 유리 리본, 유리 판, 또는 유리 시트의 경계선 또는 가장자리를 트리밍하는 방법에 관한 것이며, 또한 이러한 방법에 의해 제조되는 구조물을 갖춘 얇은 유리 판에 관한 것이다.
용어 "구조(물)"는 개개의 보다 작고 얇은 유리 판에 적용되어진 임의의 구조(물)를 지칭한다. 이는 마이크로 공학에 알려진 침착, 에칭, 코팅, 거칠게 하기, 및 다른 프로세싱 측도(measures)를 포함하며, 또한 칩에 갖춰질 소자들의 실장(mounting)을 포함한다.
본 출원과 관련해서, 얇은 유리는 < 1.2 mm, 또는 < 1.0 mm, 또는 < 0.8 mm, 또는 < 0.6 mm, 또는 < 350 ㎛, 또는 < 250 ㎛, 또는 < 100 ㎛, 또는 < 50 ㎛의 벽 두께를 가진 판(plate) 형상 또는 리본 형상 또는 필름과 같은 유리를 지칭하지만, 3 ㎛, 또는 10 ㎛, 또는 15 ㎛의 최소 두께가 관찰된다. 초박형 유리(UTG)는 350 ㎛ 미만의 벽 두께를 갖는다.
얇은 유리는 다수의 과학 기술 분야에서, 예를 들면 디스플레이에서, 광전자 소자용 윈도우에서, 소자의 봉지(encapsulation)에서, 그리고 전기적 절연 층에서 사용된다. 작고 얇은 유리 판이 디스플레이 디바이스, 터치 패널, 태양 전지, 반도체 모듈, 또는 LED 광원을 위한 커버 유리로서 또한 적합하고, 커패시터, 박막 배터리, 예를 들어, 박막 기억 소자(storage element), 연성(flexible) 회로 보드, 연성 OLED, 연성 광기전(photovoltaic) 모듈, 또는 e-페이퍼의 일부로서 또한 사용될 수 있다.
그러나, 얇은 유리는 작고 얇은 유리 판의 것보다 더 큰 표면 치수의 유리 리본 또는 유리 필름으로서 주로 제조된다. 따라서, 대형의 얇은 유리는 보다 작고 얇은 유리 판으로 분할되거나 분리될 필요가 있다.
본 발명은 얇은 유리를 작고 얇은 유리 판으로 분리하는 방법을 제공하는 목적에 기초한다.
본 발명에 따르면, 얇은 유리는 평탄한(flat) 표면을 가진 리본 또는 필름의 형태로 제공되고; 얇은 유리의 평탄한 표면은 기계적 스코어링 툴을 이용하여 스코어링되어 얇은 유리 판들을 서로에 대해 구분(delimit)하며; 블라스팅 액체가 얇은 유리 상에 수분 막(moisture film)으로서 적용되어 생성된 스코어링부를 습윤화시키며; 개개의 얇은 유리 판은 추가 가공이 요구되는 경우, 수분 막이 적어도 부분적으로 증발할 때까지 가열되며, 그 결과 스코어링부가 절개되고 이렇게 단일화된(singulated) 얇은 유리 판들 상에 새로운 절단 가장자리가 형성된다.
얇은 유리가 스코어링부를 따라 절개되어지는 경우, 스코어링부 깊이뿐만 아니라 "스코어링부 질(quality)"이 또한 중요하다. 이 "스코어링부 질"은 가장자리의 질을 의미하며, 가장자리의 상응하는 강도를 야기하는데, 에칭 또는 레이저 방사선을 이용한 가공처리와 같은 다른 공정에 비해 기계적 스코어링의 경우에 더 우수하다. 본 방법은 다이아몬드 컷팅날이 기계적 스코어링 툴로서 사용되는 경우에 최상의 결과를 낳는다.
스코어링부가 절개되도록 하기 위해, 수분 막은 단순히 스코어링부 내에서 가열될 필요가 있다. 따라서 생성된 스코어링부를 따라 수분 막을 단지 국부적으로 가열하는 것이 유리하다. 이는 유리의 전이 온도 Tg 아래로 유지함으로써 재료 스트레스를 피하는 방식으로 수행된다.
스코어링부를 가열하기 위해, 미세 화염(fine flames)이 이용될 수 있지만, 전자기 방사선을 생성된 스코어링부에 쏘는 것도 가능하다.
블라스팅 액체는 단지 스코어링에서 요구되기 때문에, 이는 스코어링부가 생성되어진 스코어링 툴의 측면 바로 뒤 또는 스코어링 툴 내에서 연장되는 통로를 통해 각각의 스코어링부로 공급될 수 있다.
작고 얇은 유리 판의 일부 적용의 경우에, 절단 가장자리는 일단 생성되었다면 유지되어야 한다. 본 발명의 방법은 얇은 유리 판의 새로운 절단 가장자리를 사이징 혼합물(sizing mixture)의 보호 필름으로 코팅할 수 있음을 제시한다. 이러한 사이징 혼합물은 알콜 물질 및 왁스 물질을 함유할 수 있다.
화염 열분해에 의해 일종의 코팅을 생성하고 사이징을 이용하는 것과 유사하게 새로운 절단 가장자리를 보호할 수도 있다.
블라스팅 액체로서, 순수(pure water)가 사용될 수 있다. 매우 적합한 블라스팅 액체는 유기 이온 화합물을 포함하는 수성 액체이다. 이 화합물은 양으로 하전된 질소 원자를 갖는 양이온과, 음이온으로서 히드록실 이온으로 구성될 수 있다. 적합한 블라스팅 액체는 예를 들면 유럽 특허 EP 1 726 635 B1에 개시되어 있다.
그러나, 섬(islands)과 같이 의도된 작고 얇은 유리 판 상에 위치되고 물로부터 보호될 필요가 있는 구조를 위한 기재로서 얇은 유리가 사용되는 적용분야가 또한 존재한다. 예로서, 배터리 내의 리튬 폴리머 층이 언급될 수 있으며, 이는 물에 노출되지 않아야 한다. 따라서, 얇은 유리가 리튬 층으로 덮히고 얇은 유리가 작고 얇은 유리 판들로 분할되는 경우에, 얇은 유리를 습윤화시키고 가열시에 증발하여 얇은 유리 판들을 블라스팅 오프하는(blasting off) 성질을 가진 비-반응성 블라스팅 액체가 선택될 필요가 있다. 예를 들면, 순수한 알콜(에탄올)이 본 경우에 매우 적합한 것으로 확인되었다.
본 발명의 추가 실시양태에 따르면, 얇은 유리는 가열 연마된(fire-polished) 표면을 가지며 나아가 바람직하게는 24 ㎛ 미만 및 5 ㎛ 미만 사이 범위의 두께 편차를 나타낸다.
본 발명은 개략적은 도면을 참조하여 지금부터 설명하도록 한다:
도 1은 스코어링부가 생성되는 동안 얇은 유리의 시트를 도시하고;
도 2는 스코어링된 얇은 유리 상에 수분 막의 도포를 도시하고;
도 3은 얇은 유리 상에 도포된 액체 필름의 가열 및 작고 얇은 유리 판으로의 버스팅(bursting)을 도시하고;
도 4는 스코어링부의 절개 동안 제조된 작고 얇은 유리 판 상에 구조물을 가진 얇은 유리 시트의 일부에 대한 단면도이고;
도 5는 스코어링 툴을 갖는 스코어링 헤드 및 블라스팅 액체의 공급을 도시한다.
도 1을 참조하면, 스코어링부(3)를 생성하는 스코어링 툴(20)을 갖는 스코어링 헤드(2)와 함께, 얇은 유리 시트(1)가 개략적으로 도시된다. 실제로 스코어링 툴(20)을 갖는 스코어링 헤드(2)는 물론 얇은 유리 시트(1) 상에 수직으로 놓인다. 스코어링부(3)는 얇은 유리 시트(1)의 개개 얇은 유리 판들(4)로의 분할을 위한 마크를 획정하는 그리드(grid)를 형성하도록 의도된다. 일단 스코어링부가 생성되면, 얇은 유리(1)는 작고 얇은 유리 판들(4)로 분리되도록 준비된다.
도 2는 수분 막 형성을 위해 블라스팅 액체(6)의 도포를 개략적으로 도시한다. 이러한 목적을 위해, 스프레이 헤드(5)가 제공되며, 이는 스코어링부(3)를 따라 변위가능하며 스코어링부 상에 블라스팅 액체(6)를 방출한다. 블라스팅 액체(6)는 유리를 습윤화시키는 성질을 가지며 이에 따라 모세관 작용의 결과 스코어링부(3) 안으로 끌어들여질 것이다.
도 3은 작고 얇은 유리 판들(4)의 분리 공정을 개략적으로 도시한다. 버너 헤드(7)가 팁이 스코어링부(3)를 따라 향하는 미세 화염(8)을 방출하여 얇은 유리(1)를 국부적으로 가열하고 블라스팅 액체(6)를 증발시킨다. 여기서, 가열은 항상, 가열된 영역에서 유리의 온도가 유리의 전이 온도 Tg 아래이도록 하는 방식으로 실시된다. 부가적으로, 열 팽창으로 인해 스코어링부(3)의 영역에서 국부적인 내부 스트레스 및 변형이 유도된다. 스코어링부(3)에서 생성된 파괴력은 얇은 유리 시트(1)를 개개의 보다 작은 얇은 유리 판들(4)로 분할하며, 이는 도면의 하반부에 개략적으로 도시되어 있다.
본 방법은 또한 유리 필름, 유리 리본, 유리 판, 또는 유리 시트의 경계선을 절단하거나 이의 가장자리를 트리밍하는데 적용될 수 있다.
도 4는 개개의 얇은 유리 판들(4) 상에 민감한 구조물(4)의 경우에 얇은 유리(1)의 분리를 도시한다. 얇은 유리(1)는 적어도 스코어링부(3)의 영역에서 블라스팅 액체(6)로 습윤화되고, 블라스팅 액체는 구조물(40)과 반응하지 않는다. 블라스팅 액체(6)가 화염(8)으로부터의 열의 영향에 의해 스코어링부(3) 내에서 증발하는 경우에, 파괴 효과가 야기될 것이고 균열(9)이 얇은 유리(1)에 생성되어 각각의 스코어링부(3)를 따라 번져나갈 것이며, 균열(9)은 얇은 유리(1)를 따라 연장되어 개개의 얇은 유리 판들(4)로의 분리를 야기할 것이다. 이에 의해, 새로운 절단 가장자리(41)가 얇은 유리 상에 생성된다.
도 5는 스코어링부(3)가 얇은 유리(1)에 생성되는 방법을 개략적으로 도시한다. 스코어링 헤드(2)는 전방 보우(bow) 컷팅날(21), 하부 바닥 컷팅날(22), 및 후부 측면(23)을 갖는 세공한 다이아몬드 형태의 기계적 스코어링 툴(20)을 포함한다. 통로(25)가 후부 측면(23)까지 연장되어 블라스팅 액체를 스코어링부(3)에 공급하며 이에 의해 블라스팅 액체로 습윤화된다.
개략적인 도면은 하나의 스코어링 헤드 및 하나의 버너 헤드를 나타내지만, 실제로 복수의 스코어링부를 동시에 생성하고 절개하기 위해 복수의 어셈블리가 제공될 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 얇은 유리(1)가 분리되는 경우, 개개의 얇은 유리 판들(4)이 생성되며 이들은 새로운 절단 가장자리(41)에 의해 경계지어진다. 본 발명에서는 이들 새로운 절단 가장자리(41)를 유지할 수 있는데, 그러한 수단으로는 이들을 사이징 혼합물의 보호 필름으로 코팅하는 것이다. 적합한 사이징 혼합물은 공지되어 있으며, 예를 들면 알콜 및 왁스를 포함한다.
알콜 물질 및 왁스 물질을 사용하면 블라스팅 액체로서 또한 작용할 수 있는 사이징 혼합물을 생성할 수도 있다. 따라서, 사이징 혼합물이 도 2에 도시된 바와 같이 블라스팅 액체(6)로서 분무-침착된다면, 알콜 물질이 도 3 또는 도 4에 따라 가열되는 경우 습윤화제로서 그리고 파괴력 생성 제제로서 거동할 것이다. 열의 영향으로 인해, 왁스 물질은 용융되어 얇은 유리 판들(4)의 새로운 절단 가장자리(41)를 보호 왁스 층으로 코팅할 것이다.
미세 화염을 사용하여 수분 막을 가열하는 것에 대한 대안으로서, 그리드 패턴을 획정하는 스코어링부(3)에 전자기 방사선을 쏘아, 갖춰진 얇은 유리 판들을 분리할 수도 있다.
구조물(40)이 물과 반응하지 않고 내성이라면, 앞서 언급된 유기 이온 화합물을 갖는 수용액 또는 물이 블라스팅 액체로서 또한 사용될 수 있는데, 특히 그 이유는 후자가 얇은 유리(1) 내의 스코어링부(3) 안으로 특히 용이하게 침투되어 큰 파괴 효과를 발생시키기 때문이다.

Claims (12)

  1. 얇은 유리를 작고 얇은 유리 판으로 분리하거나 또는 유리 시트, 유리 판, 유리 리본, 또는 유리 필름의 가장자리를 트리밍(trimming)하는 방법으로서,
    (a) 평탄한 표면을 가진 시트, 판, 리본, 또는 필름 형태의 얇은 유리(1)를 제공하는 단계;
    (b) 얇은 유리 판들(4)을 서로에 대해 구분하거나 또는 유리 필름, 유리 리본, 유리 판, 또는 유리 시트의 가장자리를 트리밍하기 위해, 얇은 유리(1)의 평탄한 표면을 기계적 스코어링(scoring) 툴(20)을 사용하여 스코어링하는 단계;
    (c) 얇은 유리(1) 상에 블라스팅 액체(blasting liquid)(6)를 적용하여 수분 막을 형성함으로써 단계 (b)에서 제조된 스코어링부(3)를 습윤화하는 단계;
    (d) 수분 막을 적어도 부분적으로 증발할 때까지 가열함으로써 스코어링부를 절개하고, 단일화된(singulated) 얇은 유리 판들(4) 상에 새로운 절단 가장자리(41)를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기계적 스코어링 툴(20)은 다이아몬드 컷팅날(21, 22)을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (d)는 단계 (b)에서 생성된 스코어링부(3)를 따라 수분 막을 단지 국부적으로 가열하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (d)는 단계 (b)에서 생성된 스코어링부(3)로 미세 화염(fine flames)(8)을 쏘는 단계를 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (d)는 단계 (b)에서 생성된 스코어링부(3)로 전자기 방사선을 쏘는 단계를 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (c)는, 블라스팅 액체(6)를 스코어링부(3)로 공급하는 통로(25)를 통해 블라스팅 액체(6)가 공급되는 동안 수행되는 것인 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 얇은 유리 판들(4) 상의 새로운 절단 가장자리(41)를 사이징 혼합물(sizing mixture)의 보호 필름으로 코팅하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 사이징 혼합물은 알콜 물질 및/또는 경우에 따라 왁스 물질을 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이용되는 블라스팅 액체(6)는 얇은 유리를 습윤화시키고 증발될 수 있으며 얇은 유리(1) 상에 적용되는 구조물(40)과 반응하지 않는 물질인 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 이온 화합물을 포함하는 수성 액체가 블라스팅 액체(6)로서 이용되는 것인 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 따른 방법에 의해 제조되고, 박막 기억 소자(storage element)를 포함한 구조물(40)을 포함하는 얇은 유리 판.
  12. 제11항에 있어서, 가열 연마된(fire-polished) 표면 및 < 24 ㎛ 범위의 두께 편차를 가진 얇은 유리를 포함하는 얇은 유리 판.
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