TW201309447A - 基板切斷方法及切斷裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種藉由導入熱機械性拉伸應力而將基板切斷之方法及裝置。本發明係包含如下步驟之方法：(a)供給所要切斷之基板，(b)藉由連接於AC電壓源之1個或1個以上之電極機構向上述基板供給電及熱能，以1kHz至10GHz之範圍之頻率將AC電壓及電流供給至上述基板之規定之區域而將上述區域加熱，(c)將上述區域冷卻，(d)於步驟(b)期間，上述區域係沿基板表面之路徑使上述電極及/或上述基板相對移動，而沿上述路徑切斷上述基板。

Description

基板切斷方法及切斷裝置
本發明係關於一種藉由施加熱機械應力而將基板切斷之方法。又，本發明係關於一種藉由該切斷方法而精密地製造基板形狀之裝置。
大多工業上之製程或製品中要求有將玻璃等成為塑性破裂之對象之材料精密地控制並切斷之情形。
先前之切斷方法(典型而言，例如機械性地賦予切斷線而折割之方法(機械性切斷法)或公知之雷射切斷法)中，於切斷時產生切屑等材料碎片或微細粒子。此種切屑會附著於基板表面。又，於切斷面上會形成微細之裂痕。
於上述機械性切斷法中，使用有金剛石塗層砂輪或鑽孔器，且被導入至玻璃之大規模製造中。然而，該切斷法中，由於產生玻璃之碎片粒子(切屑)，故而對端部(切斷面)之精度/品質之要求高度化之情形時，必需追加之洗淨或研磨步驟。又，上述切斷法中，較易沿切斷線產生微裂痕，之後於附加有拉伸應力之情形時可成為破裂之起點。
又，作為上述公知之雷射切斷法，存在為了沿基板上之路徑進行加熱而使用雷射光束，繼而使用液體、氣體或該等之混合流體進行冷卻，誘導特定之破裂之方法。然而，該切斷法存在如下缺點：必要裝置之價格昂貴、必需直接及間接地保護人員遠離雷射暴露、若切斷對象之材料不同則相對於雷射光束之光學舉動不同。進而，上述雷射切斷 法僅適於限制材料之厚度，當將薄於該厚度或者厚於該厚度之基板切斷時，條件之調整變複雜。
因此，本發明之課題在於提供一種不將基板之一部分去除地(以不產生切屑等材料碎片或微細粒子)切斷之方法。進而，本發明之課題在於有效地處理薄基板及厚基板而可將基板切斷為筆直或自由之形狀。又，本發明之課題在於避免切斷時之材料碎片對基板表面之影響。進而，本發明之課題在於獲得切斷區域清淨且平坦之表面、及避免沿切斷邊界形成微破裂(micro fracture)。進而，本發明之課題在於提供一種廉價之切斷方法。進而，本發明之課題在於提供一種可容易實施且對不同厚度之材料不進行複雜之調整便可切斷之方法。
為解決該等全部之課題，本發明提供一種基板切斷方法：(a)供給所要切斷之基板，(b)藉由連接於AC(alternating current，交流)電壓源連接之1個或者1個以上之電極，對上述基板施加電及熱能，以1 kHz至10 GHz之範圍之頻率將AC電壓及電流供給至上述基板之特定區域而將上述區域加熱，(c)將上述區域冷卻，(d)於步驟(b)期間，藉由 (i)使上述電極相對於上述基板相對地移動，(ii)使上述基板相對於上述電極相對地移動，或者(iii)使上述電極與上述基板之兩者相對於各自而相對地移動，而使上述區域沿上述基板表面之路徑移動，且沿上述路徑將上述基板切斷。
本發明之基板切斷方法之特徵在於：(a)供給切斷之基板，(b)藉由與AC電壓源連接之1個或1個以上之電極對上述基板施加電及熱能，以1 kHz至10 GHz之範圍之頻率將AC電壓及電流供給至上述基板之特定區域而對上述區域進行加熱，(c)對上述區域進行冷卻，(d)於步驟(b)期間，藉由(i)使上述電極相對於上述基板相對地、(ii)使上述基板相對於上述電極相對地、或者(iii)使上述電極與上述基板之兩者相對於各自相對地移動，而使上述區域沿上述基板表面之路徑移動，沿上述路徑將上述基板切斷。
於一實施態樣中，上述基板係作為對向電極為了確立電子閉合電路而起作用。
於一實施態樣中，上述對向電極係設置於切斷之基板之相反側而確立電子閉合電路。
於一實施態樣中，將上述對向電極接地。
於一實施態樣中，步驟(b)係形成於基板本身、上述電極及上述特定區域之間之電弧，較佳為將上述電弧用於基板切斷。
通常，電流需要閉環。此處使用之所謂「電性電路」，係表示具有包含用以使流出之電流返回之迴路之閉環且有關電性網路者。於此種實施態樣中，基板作為該環之一部分而起作用。自AC(高壓高頻)電源流出之電流通過電極、電極與基板間之電弧、及基板本身流回至電源。於此種實施態樣中，基板係以其本身作為對向電極與迴路而起作用。該設定係藉由將AC電源供給接地而更容易地構成。可省略自基板向電源引導之專用導電性路種(例如配線等)。
尤其是於較厚之材料中，若僅為一個電極則存在對基板內部招致非對稱且不均勻之加熱之情形，越厚則越難以切斷。為了保證電流均等地於基板之全部厚度方向上流動而於一實施態樣中，使用用以提供專用接地(ground)迴路之對向電極。經由基板返回至電源之電流強烈減少。雖並未意圖限定於任何理論，但對切斷帶來以下兩個較佳之效果：(1)於基板之兩側形成電弧而可自基板之兩側利用外部熱加熱基板、(2)使基板內之電場增加至近於E=(供給電壓)/(基板厚度)為止。其進而藉由介電損失使內部加熱增加。
根據電極之配置，進而可將通過基板之電流及熱之路徑進行某種程度地控制。
於一實施態樣中，基板之加熱係藉由調節上述AC電壓及/或電流及/或基板與電極間距離而控制。
雖絲毫未限定於理論，但因介電損失現象所致而給予基 板內部之電力pin為pin=εrε0tanδωE2。
再者，εr為比介電係數，ε0為介電率，tanδ為介電正切，ω為頻率，E為電場即電壓除以基板之厚度所得者。
該式係定義可進行用戶控制之切斷參數：(1)若提昇頻率ω則加熱增加，可進行更迅速之加熱，因此可進行更迅速之切斷或更厚材料之切斷。又，該式係提供補償對切斷不利之介電參數、例如低介電正切及低比介電係數之方法。(2)若提昇電壓則介電損失增加，因此切斷能力增加。
又，利用電弧自外部加熱可起到用於切斷之作用，因此，變更其強度之情形影響切斷。電弧係依存於供給電壓、電流、頻率、基板與電極之距離。根據基板材料，可變更該等參數以決定最佳切斷條件。
於一實施態樣中，關於步驟(b)，上述電極係設置於上述基板之單側或兩側且自基板起0 mm至100 mm之距離。
基板內部之熱可使用不同之基板與電極之距離進行控制。電弧依存於電極距離，故電弧之基板加熱亦於基板之兩側不同。因此，該差異係反映於基板內部之垂直溫度分佈。
於一實施態樣中，步驟(b)係藉由供給10 V至107 V、較佳為100 V至106 V、更佳為100 V至105 V之大小之範圍之電壓、與1 kHz至10 GHz、較佳為10 kHz至1 GHz、更佳為100 kHz至100 MHz之範圍之頻率而實施。
於一實施態樣中，電弧之性質係對包圍電極與基板之環 境進行變更而控制。作為環境，例如氮、氬或六氟化硫為氣壓1 Pa(10-5巴)至100 MPa(103巴)、較佳為100 Pa(10-3巴)至1 MPa(10巴)之範圍。
藉由改變周圍之環境之成分或壓力，而可與接觸於電弧之區域之形狀或尺寸相同地控制電弧之形狀或溫度。
於一實施態樣中，於步驟(c)中，上述特定區域係利用以下任一方法進行冷卻：(i)藉由利用熱傳導及/或周圍環境之對流而被動地進行冷卻；(ii)以有效吸收熱之要素、有時作為例如帕耳帖(peltier)元件等之主動式熱泵而起作用之要素接觸基板，藉此進行冷卻；(iii)將氣體、液體、該等混合流體、或者氣體與固體之混合物主動地供給至上述特定區域之附近或直接供給至該區域，藉此進行冷卻。
雖絲毫未限定於理論，但本發明者認為，切斷係利用沿切斷路徑之熱梯度。再次對經加熱之區域進行冷卻時產生之拉伸應力招致破裂及切斷。該熱梯度係藉由促進該等加熱區域之冷卻而增大，因此，利用拉伸應力之破裂亦增大。最單純之情形之冷卻係藉由使熱自經加熱之區域起向基板之其他區域傳導而產生。然而，作為更優異之冷卻方法，可使用如下方法。(1)對基板安裝較大之蓄熱體(heat reservoir)而被動地進行冷卻，(2)例如使用熱泵主動地進行冷卻，或者對基板添加冷媒而主動地進行冷卻(例如氣 體或液體流)。可藉由局部應用該等冷卻輔助而更精密地決定基板內之分離之區域。
於一實施態樣中，上述方法更包含步驟(a2)，於步驟(b)之前對上述特定區域進行冷卻。
為了改良切斷速度、切斷精度等切斷性能，可應用冷卻步驟(a2)。由此之主要兩個效果為：(1)由於材料之脆性故而裂痕容易性增加、及(2)可達成之最大熱梯度增加。此處雖絲毫未限定於理論，但基板內之最大溫度T低於材料之熔解溫度Tmelting，通常限制為T<<Tmelting。其原因在於，於此種較高之溫度下通常已不會產生切斷。因此，藉由自更低之溫度出發而可實現更高之梯度。
於一實施態樣中，上述特定區域係藉由如上說明之方法(i)至(iii)之任一種進行冷卻。
於一實施態樣中，較佳為使上述積極之冷卻隨著上述特定區域移動而沿基板上之相同路徑移動。
於一實施態樣中，上述積極之冷卻係經由位於向上述電極固定之距離的1個或1個以上之噴嘴而應用，且上述基板上之上述冷卻之移動係以如下任一種達成。
(i)上述噴嘴相對於上述基板之相對之移動、(ii)上述基板相對於上述噴嘴之相對之移動、(iii)上述噴嘴與上述基板之兩者相對於各自之相對之移動。
於一實施態樣中，上述基板內之應力係於步驟(b)之前，沿意圖切斷之路徑被誘發或誘導。
該多重路徑之方法可導入優先之切斷路徑。此對於已具有較高之內部拉伸應力之基板而言尤為重要，能夠以該方法進行補償。
於一實施態樣中，上述AC電源為高壓高頻裝置，且可使AC電壓具有10 V至107 V、較佳為100 V至106 V、更佳為100 V至105 V之範圍之大小，使頻率產生1 kHz至10 GHz、較佳為10 kHz至1 GHz、更佳為100 kHz至100 MHz之範圍之頻率。
於一實施態樣中，上述高電壓高頻裝置選自特斯拉變壓器、返馳變壓器等共振變壓器、高輸出高頻源及基於半導體之高頻固體斬波器(high frequency solid state chopper)。
於一實施態樣中，上述高電壓高頻裝置係與1個或1個以上之包含所有導電材料之電極結合。作為該導電材料，較佳為高熔點且低電阻，例如鈀、鉑或金等貴金屬。
為了實施可靠性較高之切斷而使用於電壓供給之電極必需穩定。高熔點材料較佳為耐氧化性。作為例，Pt、Pd等貴金屬具有此種性質。
於一實施態樣中，上述電極具有1-300 mm、較佳為2-100 mm、更佳為3-50 mm之範圍之長度，且具有0.1-20 mm、較佳為0.2-10 mm、更佳為0.4-4 mm之範圍之平均直徑。
由於電流洩漏，故而為了減少電力損失而較佳為儘可能縮短電極。另一方面，若採用較長之電極，則容易進行處理，更容易進行自較熱區域之熱分離。實際之電極長度與 厚度係根據使用之電力與頻率而決定。
於一實施態樣中，上述電極係具有1 μm至5 mm、較佳為10 μm至1 mm、更佳為20 μm至0.5 mm之範圍之曲率的前端尖銳之晶片。
雖絲毫未限定於理論，但本發明者等人發現，尖銳之電極晶片係於電弧開始時更正確地決定其位置。因此，其對於可靠性較高之操作而言重要。
於一實施態樣中，上述基板包含例如玻璃、氮化鋁、氧化鋯、尖晶石、陶瓷等電氣絕緣材料、經摻雜之矽及結晶性矽、鍺、砷化鎵及銦磷化物等化合物半導體等電氣半導體材料。
於一實施態樣中，上述基板亦可於一側或兩側添加摻錫氧化銦(ITO，indium tin oxide)等導電性材料或者金屬氧化物等非導電性材料之追加之層。
於一實施態樣中，電壓及/或頻率係藉由例如比介電係數、導電率、熱膨脹係數、厚度等基板之電氣及物理性質而進行調節。
雖絲毫未限定於理論，但基板內之熱擴散即賦予之電力係以如下式表示。
pin=εrε0tanδωE2
溫度之增加與pin成比例：dT=(pin/ρc)dt最佳切斷條件經常要求規定之熱能值dT/dt。因此，為了使(1)材料之性質(即，ε、tanδ、ρ(密度)、c(比熱))、(2)速度(與dt呈反比例)及(3)形狀參數(例如厚度)適合，通常必需 適當設定電壓及頻率。又，處理期間之基板間之電壓降低影響其溫度，受該影響之溫度使切斷製程變化，故可能亦必需使用特定阻抗之電壓源。
於一實施態樣中，具有變壓驅動電路之共振變壓器係用作AC電源，基板成為閉合電路之一部分而對閉合電路之共振頻率產生影響。變壓裝置驅動電路之頻率係根據基板之尺寸或介電性等物理性質進行調節。
共振變壓器通常藉由以其共振頻率或於其附近驅動第二變壓器線圈而起作用。藉由將基板置於該第二線圈之兩端之間而改變其共振頻率，因此，為驅動其而改變必要之頻率。共振頻率之變化係依存於基板之介電性及形狀，為實現最佳操作而可必需根據其調節驅動裝置。
於一實施態樣中，共振變壓器係用作AC電壓源，藉由根據以上說明之電路之共振設定之固定頻率而進行驅動。
驅動共振變壓器之電路亦可以如選出該變壓器之固有頻率或共振頻率之方法設計。該構成係即便於例如基板之材料或形狀參數變化之情形時，亦可自動調節電力源。
於一實施態樣中，共振變壓器係用作AC電源，與基板內之介電損失相同，為了控制電弧之性質而以偏離共振頻率之頻率驅動。
於產生切斷之條件不較大變化之情形時，可使用電壓源之固定頻率。又，藉由使用電壓源之固定頻率，與利用頻率選擇控制對基板之焦點及加熱相同，可控制電弧之舉動。
於一實施態樣中，於步驟(b)之時，上述特定區域內之基板材料未經熔解、未經去除或者未自上述特定區域去除。
於一實施態樣中，於步驟(b)之時，上述特定區域內之基板材料經熔解及/或自上述特定區域去除。
於一實施態樣中，上述路徑為直線、曲線、帶角度直線、閉線或該等全部之組合，上述路徑定義切斷之上述基板。
於一實施態樣中，基板之分離較佳為藉由沿上述路徑對上述基板應用機械性壓縮或張力而控制。
雖絲毫未限定於理論，但本發明者認為，切斷係因賦予拉伸應力而導致引起基板之破裂/分離。提供有藉由自外部進而導入並施加其他應力而更佳地控制切斷路徑之方法。例如，藉由將基板壓縮或者拉伸而對其邊界賦予力，藉此可實現上述方法。
於一實施態樣中，於步驟(b)之前，將最初之人為裂痕等最初之破裂引發導入至基板，步驟(b)係於上述最初之破裂引發部分開始。
於一實施態樣中，於步驟(b)之前，將第二人為裂痕等第二破裂引發導入至基板，以分離路徑通過至上述第二破裂引發、例如第二人為裂痕為止結束之方式執行步驟(b)。
為了引導切斷之最終部分而可將人為破裂引發導入至切斷之最終部分。此種破裂引發可藉由使用例如較基板本身更硬更尖銳之治工具切割基板而獲得。
於一實施態樣中，沿上述基板上之上述路徑之上述特定區域之移動、與上述基板上之上述冷卻之移動為0.01 mm/秒至10000 mm/秒之範圍之速度。
於一實施態樣中，沿上述基板表面上之上述路徑之上述特定區域之移動係於上述基板之最初之部分與最終分離部分降低速度，以改良該部分中之品質。
於一實施態樣中，電壓及/或頻率係藉由例如維持一定之速度/電力比以補償切斷之最初與最終部分中之減速，而進行調節。
關於拉伸應力條件，尤其於切斷之時，基板之主要部分與周邊部分不同。為了補償切斷時之該等差異，有時必需變更速度與切斷功率。作為例，於切斷之初逐漸提昇速度與切斷功率，若接近切斷路徑之結束則逐漸降低該等之參數。
又，本發明之課題係藉由用以實施利用本發明之方法之裝置而解決。
該裝置包含：(I)AC電壓源，其可供給10 V至107 V之範圍之電壓、與1 kHz至10 GHz之範圍之頻率；(II)第1電極，其與上述AC電壓源連接；(III)保持機構，其保持切斷之基板，使上述基板之一側暴露於上述電極下；(IV)冷卻機構，其有時為了對上述基板進行冷卻而以與上述電極固定之距離設置； (V)移動機構，其使上述電極、有時與上述冷卻機構組合使用之上述電極、與上述基板各自相互相關地移動；(VI)控制機構，其控制上述構成(I)、(V)，於某種情形時控制(IV)；(VII)對向電極，其有時設置於上述基板之相反側；及(VIII)冷卻噴嘴，其有時設置於上述基板之相反側。
應注意，上述構成(I)-(III)及(V)-(VI)為必需，(IV)、(VII)及(VIII)為選擇性而獨立地出現於若干實施態樣中。
於一實施態樣中，上述AC電壓源包含：頻率產生裝置驅動功率部、與上述功率部結合之作為特斯拉產生裝置之共振變壓器之第一線圈、與上述第1電極連接之上述共振變壓器之第二線圈及用以控制/設定上述共振變壓器之功率輸出之回饋機構。
於一實施態樣中，本發明之裝置更包含可使上述電極及/或保持於上述保持機構中之基板移動之數值控制裝置及管理用相機。
於一實施態樣中，又，上述控制機構藉由上述管理用相機及上述數值控制裝置而控制上述定義之方法之實施。
應注意，藉由本發明之方法而達成之切斷可相對於上述基板之表面垂直。然而，於其他實施態樣中，切斷亦可為非90°之角度，例如95°、100°、105°等超過90°、或者80°、70°、60°等未達90°。於基板之側表面、與基板之最上表面或基板之底表面之間形成之全部該等角度係包含於本發明內。
此處使用之用語「應用於與上述特定區域鄰接之位置」是指將上述流動應用於上述區域之周邊，所謂該周邊區域是指因步驟(b)中供給之熱而受影響之區域。於一實施態樣中，上述區域為0.001 cm2至100 cm2、較佳為0.1 cm2至10 cm2、更佳為0.1 cm2至1 cm2之範圍之尺寸。又，該用語亦表示對上述區域直接應用上述流動。
此處使用之「上述區域之近鄰」之用語是指「受到熱之影響之區域」，或者作為同義語使用。
此處使用之「特斯拉變壓器」及「特斯拉產生器」係遍及整體可互換地使用。
於本發明之實施態樣中，使用連接於AC電壓源之電極，將電壓應用於上述基板，致使電流向上述基板流動。通常，電流係於上述基板之經定義之地點進入基板。該地點於此處有時意指「特定區域」，表示上述基板之上述區域而且電流進入該處。於一實施態樣中，向上述基板之上述區域供給上述電壓與上述電流之電極係設置於自上述基板起0 mm至100 mm之範圍之距離。將上述電極設置於自上述基板起0 mm之情形時，表示上述電極與上述基板接觸。將上述電極設置於自上述基板起之距離為>0 mm之情形時，表示上述電極未直接與上述基板接觸。由於電流流動故形成電弧。若為本領域從業人員，則可以於上述特定區域使電流自電極起開始向上述基板流動之方式，決定電弧形成所需之參數。
通常，於本發明之實施態樣中，藉由應用對上述基板供 給之電流，而於上述特定區域引起局部之基板加熱。應注意，該加熱較佳為通常於上述基板之上述特定區域內不使材料熔解，且不使任何材料自上述特定區域去除或者彈飛之程度。而另一方面，儘可能高溫地將基板局部加熱，則會提昇切斷速度。因此，為了防止基板表面之污染並且提昇切斷速度，較佳為根據路徑之長度、切斷速度、基板材料之比介電係數、導電率、熱膨脹係數、厚度等物性值而設定頻率或電壓，以不使基板材料熔解而儘可能高溫地加熱。尤其，進而較佳為，一面監控基板之溫度一面根據該溫度歷程控制頻率或電壓。
於較佳之實施態樣中，步驟(b)中產生之加熱係藉由向上述基板以上述方法應用電流，更具體而言以1 kHz至10 GHz之範圍之頻率應用電流而達成。因此，於該實施態樣中，介電損失可有助於基板之加熱，且可增大利用上述電弧之效果。
於本發明之實施態樣中，使基板之特定區域沿基板移動。此係表示由於供給電壓故而電流於基板中流動之場所並非靜態而移動。該移動通常以如下一個方法而達成。(i)電極相對於基板相對之移動、(ii)基板相對於電極相對之移動、(iii)基板與電極之兩者相對於各自相對之移動。通常該相對之移動係沿基板表面之路徑而產生。又，該路徑決定切斷之基板之形狀。根據本發明，該路徑並非沿基板之一端，而是橫穿基板之整體或至少一部分。該路徑可為直線、曲線、帶角度線、或閉線。作為該閉線之例，為自 基板之內部將基板之一部分切斷之情形。
根據本發明，對特定區域之材料進行加熱，但通常未進行熔解，相應地未自基板去除或彈飛。於產生熔解之情形時，可能會干涉切斷之精度及品質。
於本發明之實施態樣中，步驟(c)即對經加熱之上述特定區域進行冷卻之步驟係自經加熱之部分起藉由對流及/或傳導而消極地產生。於其他實施態樣中，冷卻係藉由大部分積極之冷卻而產生。該積極之冷卻係藉由應用空氣、氮或氬等氣流、氣體與液體混合物、霧劑之流動、或者氣體與固體例如二氧化碳乾冰混合物之流動而達成。
又，較佳為局部冷卻。即，與特定區域移動之路徑相同而沿基板上之路徑產生。例如，將電極、與冷卻噴嘴等冷卻機構以相對於彼此所固定之距離設置，以該固定之距離使冷卻機構跟隨於電極之後，藉此可實現上述局部冷卻。又，本發明者亦想到冷卻機構領先於沿上述路徑之電極之實施態樣。於該實施態樣中，首先對特定區域進行冷卻，其後進行加熱。因此，步驟(b)與步驟(c)有效地成為相反之順序，最初對所定義之區域進行冷卻，繼而使電壓與電流應用於其處進行加熱。又，亦可為冷卻步驟領先於加熱，進而於加熱之後進而進行冷卻之實施態樣。該等全部為本發明者所想到者，且包含於本發明之範圍內。
通常，使電壓及電流應用於基板中之電極係設置於基板之一側。於一實施態樣中，亦可設置第二電極即對向電極，且將其設置於基板之對向之側。
特定區域之移動為0.01 mm/秒至10000 mm/秒之範圍之速度。如上文說明般，該移動可藉由電極相對於基板相對之移動、其相反(基板相對於電極之相對之移動)或者各自均相對於彼此相對地移動之情形而達成。因此，又，電極與基板之相對速度為0.01 mm/秒至10000 mm/秒之範圍。該移動之路徑可為具有0至無限(直線)為止之所有曲率半徑之曲線，亦包含圓形形狀。
通常，供給之電壓為102 V至107 V之範圍，且具有1 kHz至10 GHz之範圍之頻率。關於該供給之高頻率，(1)於基板內部引起介電損失，(2)通常，因電弧產生之電流於基板之特定區域加熱基板。
雖未意圖限定於理論，但本發明者認為導入至基板之熱向基板誘導拉伸應力，特定區域之路徑受到控制破裂(controlled breakage)或控制分離(controlled separation)。該效果進而可藉由將因上述追加之冷卻產生拉伸應力之溫度梯度強化而進行改良。例如，該追加冷卻亦可於局部加熱之前或之後或者其兩者中進行。
進而可藉由追加機械性機構而輔助該控制破裂或分離。例如，利用如適當之拉伸或繃緊之適當之機構的機械性張力或者利用超音波裝置之機械性張力。
於本發明之實施態樣中，相對於電極/冷卻機構之基板之相對之移動可藉由於當場或遠離之場所操作之數值控制裝置進行操作。執行本發明之方法之全部設定可使用適當之電腦系統進行控制。例如，可列舉包括適當之輸入/輸 出介面之個人電腦、或者獨立式控制裝置、控制基板及/或電極之移動之數值控制裝置或者該等之組合。進而如上文說明般，冷卻機構較佳為與基板關聯並與電極一起移動。例如，此可藉由通常將冷卻機構之位置維持於0.1 mm至100 mm之範圍之自電極起之固定距離而達成。
本發明之適當之高電壓高頻率裝置，可列舉特斯拉變壓器、返馳變壓器、高輸出高頻產生器(high power radiofrequency generator)及基於半導體之高頻率固體斬波器(high frequency solid state choppers based on semiconductor)。
又，本發明包含用以實施本發明之方法之裝置，且該裝置包含：(I)AC電壓源，其可供給102 V至107 V之範圍之電壓、與1 kHz至10 GHz之範圍之頻率；(II)第1電極，其與上述電壓源結合；(III)保持機構，其保持切斷之基板，使上述基板之一側暴露於上述第1電極下；(IV)冷卻機構，其有時用以冷卻上述基板且以與上述電極固定之距離設置；(V)移動機構，其與上述冷卻機構組合，使上述電極、與上述基板分別相對地移動；(VI)控制機構，其控制(I)、(V)，及於某種情形時控制(IV)；(VII)對向電極，其有時設置於上述基板之相反側；及 (VIII)冷卻噴嘴，其有時設置於上述基板之相反側。
所謂將上述冷卻噴嘴或對向電極設置於基板之「相反側」之情形，通常表示相對於設置有上述第1電極之側設置。
本發明者發現，藉由使用利用高頻率電壓源之電能對材料進行局部加熱而導入熱應力，因此，導致材料之控制分離。進而發現，可藉由沿材料之預先規定之路徑供給該熱而以規定之方法切斷。
於本發明之實施態樣中，向基板局部導入電及/或熱功率係可藉由將與高頻率電壓源連接之電極鄰接於切斷之區域地設置而實現。規定之切斷係可藉由使電極相對於基板移動，因此使電流進入基板之位置移動而實現。該移動係可藉由使電極本身移動、或者使基板相對於電極移動、或者使兩者移動而實現。加熱之大部分係因(1)基板內之介電損失及(2)來自形成於電極與基板之間之電弧之熱傳導而引起。藉由橫切非導電性基板而流動之電容性電流之高頻現象，加熱係可使用僅基板直接或間接地接地之情形、或者直接或間接地(例如經由電容器)結合之其他電極，使用一個電極而導入。該電極係可以電流之流動及因此基板內之熱依據由用戶所規定之較佳之路徑之方式設置。於一實施態樣中，供給之電壓為10 V至107 V、較佳為100 V至106 V、更佳為100 V至105 V之範圍之大小。進而於一實施態樣中，電壓源為具有1 kHz至10 GHz、較佳為10 kHz至1 GHz、更佳為100 kHz至100 MHz之範圍之頻率之高頻電 源。於一實施態樣中，供給之電壓具有1 kHz至10 GHz、較佳為10 kHz至1 GHz、更佳為100 kHz至100 KHz之範圍之頻率。該等參數係可以使平均電流成為10-9 A至103 A、較佳為10-7 A至102 A、更佳為10-5 A至1 A之範圍之方式進行調節。
該高電壓及高頻率例如可使用特斯拉變壓器或滿足該要求之其他高頻-高電壓供給源而產生。該電壓供給亦可為可調節輸出電壓、頻率、電流、阻抗者。電極與基板之作用距離對加熱點之形狀產生影響，因此，對基板之加熱之區域之空間熱分佈進行控制。於一實施態樣中，電極與基板表面之距離為0 mm(接觸)至10 cm、較佳為0 mm至10 mm、更佳為0.05 mm至5 mm之範圍。
藉由改變電極相對於基板表面之相對速度，而可調節導入至基板，因此加熱基板之熱及電能之量。電極及基板表面中之速度通常為0.01 mm/秒至10000 mm/秒、較佳為0.1 mm/秒至500 mm/秒、更佳為50 mm/秒至200 mm/秒之範圍，而於該範圍內相對於彼此地移動。
於本發明之方法及裝置中，電極亦可為任何形狀，但較佳為指向基板之表面之尖銳之前端形狀。可利用各種材料製作該電極，且發現高熔點之貴金屬、例如鉑或鈀尤其良好地起作用。
作為高頻高電壓供給，可使用特斯拉變壓器。一次側線圈(第一線圈)為至100卷數為止，較佳為1至10卷數，更佳為1至2卷數，可製成具有直徑為5 mm至1000 mm、較佳為 10 mm至100 mm、更佳為10 mm至60 mm之範圍之直徑之平面或螺旋形狀實施。該線圈材料可由固體之導電性材料(例如銅、鋁、貴金屬)以導線/膠帶或堆積層之形狀獲得。二次側線圈(第二線圈)為0.01 mm至10 mm、較佳為0.05 mm至5 mm、更佳為0.1 mm至1 mm之範圍之直徑之導線，且可以10至105卷數、較佳為50至104卷數、更佳為60至1000卷數之範圍之卷數獲得。該二次側線圈卷與一次側線圈不同，但通常與一次側線圈同軸地設置於一次側線圈之內側或者其附近。
包含具有1~2卷數之一次側線圈之高頻率特斯拉變壓器之一個例示性設定係使用直徑約20 mm之圖案化印刷基板而實現。100至300卷數之二次側係由0.1 mm至0.5 mm之範圍之直徑之銅獲得，且設置於一次側線圈之內側。作為電極，均以0.5 mm至2 mm之直徑之前端尖銳之形狀使用有鉑及鈀。一次側線圈驅動所必需之功率電路係基於半導體電路，例如作為低電力供給(至50 W為止)，可列舉來自IXYS之IXDD414等單石MOS(Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體)閘極驅動器，及作為高電力供給，可列舉高頻率高功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應電晶體)(例如IXY2210N50L、DE275X2-102N06A至500 W為止)。以一次側線圈5 V至30 V之供給電壓且2~20 MHz操作系統。使用該參數，成功將具有0.1 mm至2 mm為止之範圍之厚度的例如玻璃基板等不同之基板切斷(圖4、5、6A 及6B)。
又，可知熱張力形成與其後之基板分離係可藉由於加熱之前及/或後，以規定之時間、規定之強度使用用以對經加熱之特定區域進行冷卻之追加之冷卻裝置而進一步控制。此種改良實施態樣包含如下情形：使用氣流(例如空氣、氮、氬)、液體(例如二氯甲烷、氯仿)、氣體與液體之混合物(霧劑)或者氣體與固體(例如二氧化碳乾冰)，對切斷之基板進行前冷卻。作為例，作為上述特斯拉變壓器之參數而使用1 mm直徑之噴霧嘴，以相對壓力0.1 MPa(1巴)，且以自基板表面起1 mm之距離、自電極起10 mm之距離使用約10℃之空氣，成功進行追加之冷卻步驟。
厚度或熱膨脹係數之玻璃特性主要決定切斷製程中之玻璃之舉動。因此，更厚之玻璃或具有較低之熱膨脹係數之玻璃為了增加傳達之能量而需要更多之電流及/或更低之速度。
作為尤其可有益地應用本發明之切斷方法、裝置之基板之材料，可列舉玻璃。其原因在於，對玻璃基板強烈要求如下情形：利用尤其是用以切斷之加熱以不使材料於基板之特定區域內熔解，藉此防止微細離子等附著於基板表面。進而，將相應之大小之玻璃基板(若為矩形則例如為約300 mm以上×約200 mm以上，再者，作為較佳之厚度為0.1 mm~2 mm)切斷之情形時，要求切斷速度之提高。因此，為了防止基板表面之污染並且提昇切斷速度，較佳為根據路徑之長度、切斷速度、基板材料之比介電係數、導 電率、熱膨脹係數、厚度等物性值規定頻率或電壓，以可不使基板材料熔解地儘可能加熱至高溫。藉由該最佳化而可將本發明之切斷方法之切斷速度設為50 mm/秒、尤其是100 mm/秒以上。
可應用本發明之方法、裝置之玻璃基板未限定於該製造方法，包含以浮式法、下拉法(包含溢流、狹縫、再曳引)等各種方法製造者。又，製造之玻璃基板之用途無特別限定，可列舉所有領域中之用途，尤其是建築用或車輛用、平板顯示器用、相同地覆蓋用、其他各種用途。
可應用本發明之方法、裝置之玻璃基板之材料中無特別限制，如以下例示說明，包含具有各種組成之材料。
可例示以硼矽玻璃為代表之無鹼玻璃或者含微量鹼之無鹼玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃等。該等玻璃基板亦可為經物理強化或化學強化之玻璃基板。實施有強化處理之玻璃基板使拉伸應力殘留於內部，故可有益地應用本發明之切斷方法、裝置。其原因在於，機械性形成劃線而折割之切斷方法或者利用雷射加熱切斷之方法係自玻璃基板之表面起對玻璃基板實施機械或熱變化。相對於此，本發明之切斷方法、裝置，尤其是以不使上述材料熔解之方式進行切斷之方法中，亦可實現玻璃基板之厚度方向內部之加熱，故可防止因內部之殘留拉伸應力而切斷線偏離路徑地自走。若欲提高切斷速度則較易產生自走，故該自走防止係對上述大型玻璃基板應用該等本發明之切斷方法、裝置之情形較有益之一個理由。
作為本發明之切斷方法比使用有雷射之切斷方法更佳之一個理由，可列舉是否為來自上述玻璃基板表面之加熱之方面。即，認為，根據本發明之切斷方法，亦可對玻璃基板之厚度方向內部進行加熱，故於與路徑直交之方向且厚度方向上可平衡較佳地賦予拉伸應力。其結果為，與利用雷射而進行之切斷相比，藉由本發明之各種實施形態獲得之玻璃基板之切斷面之3點彎曲強度變高。
具體而言，作為該等玻璃基板之材料，於鹼石灰玻璃之情形時，較佳為以下述氧化物基準之質量百分率表示，具有SiO2：65~75%、Al2O3：0~3%、CaO：5~15%、MgO：0~15%、Na2O：10~20%、K2O：0~3%、Li2O：0~5%、Fe2O3：0~3%、TiO2：0~5%、CeO2：0~3%、BaO：0~5%、SrO：0~5%、B2O3：0~5%、ZnO：0~5%、ZrO2：0~5%、SnO2：0~3%、SO3：0~0.5%之組成。
於液晶顯示器用或有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示器用之基板中使用之無鹼玻璃之情形時，較佳為具有如下組成：以下述氧化物基準之質量百分率表示為SiO2：39~70%、Al2O3：3~25%、B2O3：1~20%、MgO：0~10%、CaO：0~17%、SrO：0~20%、BaO：0~30%；或者以氧化物標準中莫耳百分比計包含SiO2：64.0~72.0、Al2O3：9.0~16.0、B2O3：1.0~5.0、MgO+La2O3：1.0~7.5、CaO：2.0~7.5、StO：0.0~4.5、BaO：1.0~7.0，且此處Σ(MgO+CaO+SrO+BaO+3La2O3)/(Al2O3)≧1.15，式中，Al2O3、MgO、CaO、SrO、BaO及La2O3表示各氧化物 之莫耳百分比，以上述為特徵之不含有鹼之玻璃；或者以質量百分率計具有58.0~68.0%之SiO2、10.0~25.0%之Al2O3、3.0~15.0%之B2O3、0~2.9%之MgO、0~8.0%之CaO、0.1~5.0%之BaO、0.1~10.0%之SrO、0~5.0%之ZnO、0~5.0%之ZrO2、0~5.0%之TiO2之組成且實質上不含有鹼金屬氧化物之玻璃。
於電漿顯示器用之基板中使用之混合鹼系玻璃之情形時，較佳為以下述氧化物基準之質量百分率表示，具有SiO2：50~75%、Al2O3：0~15%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO：6~24%、Na2O+K2O：6~24%之組成。
於顯示器等覆蓋玻璃用之基板中使用之玻璃之情形時，可列舉：含有50~74%之SiO2、1~10%之Al2O3、6~14%之Na2O、3~15%之K2O、2~15%之MgO、0~10%之CaO、0~5%之ZrO2，且SiO2及Al2O3之含量之合計為75%以下，Na2O及K2O之含量之合計Na2O+K2O為12~25%，MgO及CaO之含量之合計MgO+CaO為7~15%之組成；或者含有61~66%之SiO2、6~12%之Al2O3、7~13%之MgO、9~17%之Na2O、0~7%之K2O，且含有ZrO2之情形時其含量為0.8%以下之組成；或者含有75.5~85.5%之SiO2、1~8%之MgO、0~7%之CaO、0~5%之Al2O3、10~22.5%之Na2O，且MgO之含量多於CaO之含量，MgO及CaO之含量之合計(MgO+CaO)為8%以下，MgO、CaO及Na2O之含量之合計為24.5%以下，MgO及CaO之含量(MgO+CaO)除以Na2O之含量所得之比為0.45以 下之組成。
又，作為化學強化用玻璃，可列舉：以莫耳百分率表示，含有64~68%之SiO2、12~16%之Na2O、8~12%之Al2O3、0~3%之B2O3、2~5%之K2O、4~6%之MgO、0~5%之CaO，且SiO2+B2O3+CaO為66~69%，Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO超過10%，MgO+CaO+SrO為5~8%，(Na2O+B2O3)-Al2O3為2%以下，Na2O-Al2O3為2~6%，(Na2O+K2O)-Al2O3為4~10%，且至少具有13 kPa．S之液相黏度之組成；或者以質量%計含有40~70%之SiO2、12~25%之Al2O3、0~10%之B2O3、0~8%之Li2O、6~15%之Na2O、0~10%之K2O、13~20%之Li2O+Na2O+K2O、0~3.9%之MgO、0~5%之CaO、0~5%之ZnO、0~6%之ZrO2、0~5%之SrO+BaO，且以質量分率計(MgO+ZrO2+ZnO)/(MgO+ZrO2+ZnO+Al2O3)之值為0.25~0.45之組成。
作為其他用途，於耐熱容器或理化學用器具等中使用之硼矽玻璃之情形時，較佳為以下述氧化物基準之質量百分率表示，具有SiO2：60~85%、Al2O3：0~5%、B2O3：5~20%、Na2O+K2O：2~10%之組成。
再者，作為玻璃基板之材料，除上述材料之外，亦可使用二氧化矽玻璃、藍寶石等。又，除均質之玻璃材料以外，亦可使用非均質之材料、或積層有複數種材質之玻璃之形態者。
又，非平面或非通常之平面之材料亦可又以本發明之方法進行處理。然而，於該等狀態之情形時，以利用規定自 基板表面起之距離之例如一定之距離使電極跟隨基板之方式使設定符合，藉此可改良獲得之結果。通常，基板材料之厚度為0.01 mm至5 mm、較佳為0.1 mm至2 mm之範圍。於一實施態樣中，亦可於基板之單側或兩側具有錫摻雜氧化銦(ITO)等導電性之追加之層或金屬氧化物等非導電性之追加之層。
藉由使基板與電極彼此相關地沿直線即一維地移動，而可獲得直線切斷或分離。藉由控制電極之位置/移動以使電極沿基板所要求之形狀追隨複雜之形狀之基板，可應用並獲得本發明。於試驗之構成中，可容易獲得包含圓角之長方形及波狀線切斷之複雜之形狀，進而將基板打穿之形狀。
為獲得經精密地切斷之基板，而可利用數值控制電子機械裝置控制電極與基板之相對之移動。關於可能之構成，利用設置於基板之上之裝置使電極移動、或者代替其而將電極維持於固定之位置上並使基板移動、或者該等兩種方法之組合。為了於適當短之時間(通常短於100 ms之補正矯正時間)內控制電氣及機械參數使其適合，可安裝回饋迴路。利用該方法且基於電流、電壓及/或溫度之測定值，即時調節電壓產生參數、冷卻系統、基板-電極距離及/或速度，可維持正常之製程。
藉由與用以控制基板及/電極之移動或該等之組合之數值控制裝置結合、且設置有適當之輸入/輸出介面之PC等適當之電腦系統或獨立式裝置之機構，可控制並驅動上述 設定。
切斷步驟之開始可為決定性之事件，因此，為了藉由正確決定切斷開始位置而使本製程更加正確，可導入裂痕之賦予(或人為之凹凸賦予)。於自材料之邊緣起開始切斷之情形時，該凹凸(irregularity，不規則性)可設置於基板之邊緣，亦可設置於基板之內側。基板內之該賦予之裂痕對於基板內進行封閉之切斷之情形、即對於不橫切外側邊緣之邊界之情形而言較重要。對試料附加複數種此種不規則性之情形，對於事先定義之複雜之分離路徑而言有用。
進而，參照作為例示性實施態樣而提供之以下圖式進行說明。
圖1係表示朝向基板(5)之表面之電極(1)之例示性實施態樣。電極(1)與產生器(6)連接，產生器(6)可接地亦可不接地。藉由利用產生器(6)之電壓供給/產生，於材料之表面與電極間形成電弧(2)。冷卻系統(3)設置於自電極起固定位置，噴附冷卻媒體。冷卻媒體為氣體、液體或霧劑之形式。電極(冷卻噴嘴所跟隨)及材料表面彼此沿應切斷之方向(4)移動，使所要切斷之表面暴露於電極下。選擇性之對向電極(7)亦可設置於所要切斷之基板之相反側。虛線表示預計切斷之區域。
圖2係表示作為本發明之電性零件(8)之可行之實施態樣。高頻產生驅動功率平臺(9)與特斯拉變壓器結合。二次側線圈(11)與電極(1)結合，且設置於基板附近，若可能則連同經接地之對向電極(7)一起設置。視情況由回饋機構 (12)調節藉由產生器產生之頻率。
圖3係表示本發明之自動化之可能之構成，包含基板(5)、與電壓供給(6)結合之電極(13)或基板(14)、以可見光、紅外線或紫外線操作之監視/回饋相機(15)、及控制裝置(16)。
圖4係表示以如下之條件獲得之鹼石灰玻璃板(厚度為0.7 mm)之顯微鏡載玻片之切斷部。切斷條件為2.5 A、3.85 mm/秒、0.1 MPa(1巴)之冷卻氣壓、500 μm之試料-電極間距離。
圖5係表示於切斷製程之時，形成於玻璃試料與電極間之電弧之照片。噴附冷卻空氣之噴嘴跟隨電極之1 cm後，控制溫度分佈，阻止任意之裂痕進入。
圖6A係表示以如下之條件製作之化學強化玻璃板(厚度為0.7 mm)。切斷條件為2.5 A、3.85 mm/秒、0.1 MPa(1巴)之冷卻氣壓、500 μm之試料-電極間距離。相同地，圖6B係表示以如下之條件製作之化學強化玻璃板(厚度為0.7 mm)。切斷條件為2.5A、3.85 mm/秒、0.1 MPa(1巴)之冷卻氣壓、500 μm之試料-電極間距離。
圖7係表示使用本發明之切斷方法及裝置，用於玻璃帶之緣部之切斷之例。此處所謂玻璃帶，主要表示形狀之特徵，為較薄之板狀或膜狀之玻璃，通常就處理上之方便性而言為捲取於芯材上製成玻璃捲筒而可保存、移動等者。關於厚度並無特別限制，通常為0.01~0.2 mm左右，關於寬度並無特別限制，通常為100~2000 mm左右。用以捲成 捲筒狀之芯材之直徑通常為100~1000 mm之範圍。又，通常於製造後之玻璃帶之寬度方向之兩側或單側殘留所謂緣部之部分，最終將其切斷製成玻璃帶製品。此處表示之所謂玻璃帶之緣部，係指殘留於製造後之玻璃帶之寬度方向之兩側或單側並最終進行切斷之部分，關於玻璃帶中之位置(自寬度方向之邊緣起之距離)、切斷之大小(尺寸、長度)、切斷之形狀等無特別限定。通常指自製造後之玻璃帶之寬度方向之邊緣起約5~100 mm左右之部分。
首先，準備將具有應切斷之緣部75之玻璃帶74捲成捲筒狀之玻璃捲筒71。進而，自玻璃捲筒71解開玻璃帶74使其平坦地向箭頭方向前進。藉由設置於玻璃捲筒74之緣部附近之本發明之切斷裝置73，沿表示前進之玻璃捲筒74之應切斷之緣部之路徑(未圖示)切斷緣部75。緣部75經切斷之玻璃捲筒76進一步前進，再次捲繞形成捲筒狀之玻璃捲筒72。此時，利用切斷裝置73而進行之切斷係根據玻璃帶之各種物性值調整電壓或頻率，應用上述任一態樣而進行。
此處，於對玻璃帶74進行加熱並利用切斷裝置73進行切斷之時，即利用與AC電壓源連接之1個或1個以上之電極機構向上述緣部供給電及熱能，且以1 kHz至10 GHz之範圍之頻率將AC電壓及電流供給至上述緣部之規定之區域並將上述區域加熱之時，較佳為至少於上述加熱區域之玻璃帶剖面上產生之張力為100 kPa以下。若上述張力為50 kPa則進而較佳。若上述張力超過100 kPa則切斷面(玻璃帶端面)之性狀不穩定，較易引起應力集中故會成為裂痕之 起點。若上述張力為100 kPa以下，則可獲得較佳之性狀之切斷面，且可防止玻璃帶74之機械強度之降低。
圖7係表示對玻璃帶74同時切斷處於兩端之緣部之態樣，但本發明並未限定於該態樣。例如，亦包含僅切斷哪一緣部之情形、或者於切斷哪一緣部之後切斷另一緣部之方法。
又，如圖7所示，較佳為於切斷緣部75之後再次捲繞玻璃捲筒76而製成捲筒狀之玻璃捲筒72。藉此，於切斷緣部75之後可將玻璃捲筒76更輕便地收納、包裝、捆包、保存、搬運等。然而，於本發明之方法及裝置中，無需進行上述再次捲取。例如，實質上未進行捲取而如下說明，可進一步對切斷上述緣部75之後之玻璃捲筒76及經切斷之緣部75進行各種處理或回收等。此處，所謂各種處理，包含例如對上述緣部75經切斷之玻璃捲筒實質上未進行再次捲取而以持續之各種步驟進行使用、加工等之情形。又，此處所謂回收，包含利用捲取或牽引將切斷後之玻璃捲筒76及經切斷之緣部75收集、保存、再利用、再使用、廢棄。
圖7所示之例係圖示將切斷後之玻璃帶74捲取且緣部75藉由自重而自由落下之態樣，但本發明並未限定於該態樣。於本發明之方法及裝置中，較佳為不僅將經切斷後之玻璃帶74而且將緣部75回收，且可應用以上說明之各種回收之方法。此時較佳為將於上述玻璃帶74之剖面與上述緣部75之剖面上產生之張力之差設為50 kPa以下。其原因在於，藉由縮小上述張力差而可獲得較佳之性狀之切斷面。
又，於將經切斷之玻璃帶74與緣部75之兩者回收之情形時，較佳為於搬送兩者時其等之搬送高度不同。其原因在於，藉由使兩者之搬送高度不同，玻璃帶74之切斷面與緣部75之切斷面不易互相接觸，其結果不易產生微少損傷。因此，較佳為適當設定上述玻璃帶74與緣部75之高度，以減少因該接觸導致之問題。
進而，上述回收係可藉由根據上述回收之目的，將經切斷之玻璃帶與緣部使用適當之搬送機構搬送，或者使用適當之捲取機構捲取而進行，且亦可藉由將玻璃帶與緣部之搬送與捲取組合而進行。於圖7中未圖示解開捲之前之玻璃捲筒71與捲取後之玻璃捲筒72之間之玻璃帶74之搬送機構，但一般作為搬送機構，可較佳地使用圓筒狀之搬送捲筒。例如，藉由將1個或複數個上述搬送捲筒設置於玻璃捲筒71與玻璃捲筒72之間適當之位置上，而可於與玻璃帶74之前進方向直交之方向上平行地配置並形成搬送路徑。此時，複數個搬送捲筒較佳為以環狀構件(例如傳送帶構件)連接。其原因在於，可利用上述環狀構件以搬送捲筒間之間隙支撐玻璃帶74，故可抑制玻璃帶74之撓曲且可防止切斷裝置73與玻璃帶74之間之距離之變動，其結果為，可以穩定之品質切斷。作為代替上述搬送捲筒之玻璃帶74之搬送機構，可列舉與玻璃帶74之前進方向平行地配置之長條之環狀傳送帶構件等。
又，上述本發明之切斷方法、裝置係說明了於使玻璃帶成形之後以離線切斷寬度方向之緣部之態樣者，但本發明 並未限定於該態樣。亦包含應用本發明之切斷方法、裝置用以於使玻璃帶成形之後以線上切斷寬度方向之緣部之態樣。即，於利用例如浮式法使玻璃帶成形之情形時，例如藉由於圖7之紙面上右側配置自金屬液槽連通之緩冷爐而可實現。又，於利用例如溢流下拉法使玻璃帶成形之情形時，亦相同地例如藉由於圖7之紙面上右側配置緩冷區域而可實現。
又，關於用以切斷玻璃帶之緣部之裝置(離線及線上)，並無特別限制而可較佳地應用上述本發明之裝置，但較佳為例如包含以下構成之裝置。即，可列舉一種裝置，其係將玻璃帶之寬度方向之緣部切斷者，且其包含：(A)自將具有切斷之寬度緣部之玻璃帶捲成捲筒狀之玻璃捲筒解開玻璃捲筒之捲準備玻璃帶之機構；(B)再次將上述解開之玻璃帶捲成捲筒狀之機構；及(C)將上述解開之玻璃帶之寬度方向之緣部切斷之切斷機構，且上述切斷機構包含：(i)AC電壓源，其可供給10 V至107 V之範圍之電壓、與1 kHz至10 GHz之範圍之頻率；(ii)第1電極，其與上述AC電壓源結合；(iii)保持機構，其保持切斷之上述玻璃帶之寬度方向之緣部，使上述緣部之一側暴露於上述電極下；以及(iv)冷卻機構，其有時為了對上述緣部進行冷卻而以與上述電極固定之距離設置；解開上述玻璃捲筒之捲，利用上述切斷機構將上述解開之玻璃帶之寬度方向之緣部切斷，再次將上述緣部經切斷之玻璃帶捲成捲筒狀。
然而，如上文說明般，於本發明之裝置中，無需包括再 次用以捲成捲筒狀之機構、裝置。例如實質上不包括捲取機構，如以下說明般，關於將上述緣部75切斷後之玻璃捲筒76及經切斷之緣部75，進而可包含用以各種處理或回收等之裝置。此處，所謂用以各種處理之裝置係包含用以利用持續之各種步驟進行使用、加工等之裝置。或者，所謂用以回收之裝置，係包含用以將切斷之後之玻璃捲筒76及經切斷之緣部75進行收集、保存(暫時或長時間)、再利用、再使用、廢棄等之裝置。
進而，基於實施例對本發明進行說明。
實施例1
為了將鹼石灰玻璃板切斷為波形狀，將電極與空氣噴嘴跟隨之路徑以代碼語言(code language)程式化。為了向應跟隨之電極與冷卻噴嘴傳達路徑而使用電腦與數值控制電子機械裝置之介面。
為了將厚度為0.7 mm之顯微鏡載玻片玻璃切斷而應用以下參數。2.5 A電流、3.85 mm/秒之電極及冷卻噴嘴速度、0.1 MPa(1巴)之冷卻氣壓、以及0.5 mm之電極與玻璃試料之距離。獲得之切斷係示於圖4。
實施例2
為了切斷化學強化玻璃板，將電極與空氣噴嘴跟隨之路徑以代碼語言程式化。為了向應追尋之電極與冷卻噴嘴傳達路徑而使用電腦與數值控制電子機械裝置之介面。
為了將厚度為0.7 mm之化學強化玻璃板切斷而應用以下參數。2.5 A電流、3.85 mm/秒之電極及冷卻噴嘴速度、 0.1 MPa(1巴)之冷卻氣壓、以及0.5 mm之電極與玻璃試料之距離。獲得之切斷係示於圖6A及6B。
以說明書、申請專利範圍及/或附圖所揭示之本發明之構成係於各自或任何組合中，為執行本發明之各種變法而較重要。
本申請案係以2011年3月28日申請之日本專利申請2011-069800為基礎主張優先權者，成為該優先權主張之基礎之申請案之全部內容係於此處經參照而引用入本說明書中。
1‧‧‧電極
2‧‧‧電弧
3‧‧‧冷卻系統
4‧‧‧切斷方向
5‧‧‧材料
6‧‧‧產生器、電壓供給
7‧‧‧對向電極
8‧‧‧電性零件
9‧‧‧高頻產生驅動功率平臺
10‧‧‧一次側線圈、第一線圈
11‧‧‧二次側線圈、第二線圈
12‧‧‧回饋機構
13‧‧‧電極
14‧‧‧基板
15‧‧‧監視/回饋相機
16‧‧‧控制裝置
71‧‧‧玻璃捲筒
72‧‧‧玻璃捲筒
73‧‧‧切斷裝置
74‧‧‧玻璃帶
75‧‧‧緣部
76‧‧‧玻璃捲筒
圖1係表示電極(1)朝向材料(5)之表面之例示性實施態樣。
圖2係表示作為本發明之電性零件(8)而可能之實施態樣。
圖3係表示本發明之自動化之可能之構成。
圖4係表示以如下條件切斷之玻璃板(厚度為0.7 mm)之顯微鏡載玻片。切斷條件：2.5 A、3.85 mm/秒、0.1 MPa(1巴)之冷卻氣壓、500 μm之試料-電極距離。
圖5係表示於切斷製程時，於玻璃試料與電極間形成之電弧。
圖6A係表示以如下條件切斷之化學強化玻璃板(厚度為0.7 mm)之切斷部。切斷條件：2.5 A、3.85 mm/秒、0.1 MPa(1巴)之冷卻氣壓、500 μm之試料-電極距離。
圖6B係表示以如下條件切斷之化學強化玻璃板(厚度為0.7 mm)之切斷面。切斷條件：2.5 A、3.85 mm/秒、0.1 MPa(1巴)之冷卻氣壓、500 μm之試料-電極距離。
圖7係模式性表示將本發明之切斷方法、裝置用於玻璃帶之緣部之切斷中之例。
1‧‧‧電極
2‧‧‧電弧
3‧‧‧冷卻系統
4‧‧‧切斷方向
5‧‧‧材料
6‧‧‧產生器、電壓供給
7‧‧‧對向電極

Claims (36)

  1. 一種基板切斷方法，其特徵在於：(a)供給所要切斷之基板，(b)藉由連接於AC電壓源之1個或者1個以上之電極對上述基板施加電及熱能，以1 kHz至10 GHz之範圍之頻率將AC電壓及電流供給至上述基板之特定區域而將上述區域加熱，(c)將上述區域冷卻，(d)於步驟(b)期間，藉由(i)上述電極相對於上述基板之相對移動、(ii)上述基板相對於上述電極之相對移動，或者(iii)上述電極與上述基板之相對於彼此之相對移動，而使上述特定區域沿基板表面上之路徑移動。
  2. 如請求項1之基板切斷方法，其中上述基板係作用為作為對向電極以確立閉合電路。
  3. 如請求項1之基板切斷方法，其中對向電極係設置於所要切斷之上述基板之相反側而確立閉合電路。
  4. 如請求項1至3中任一項之基板切斷方法，其中上述步驟(b)其本身係使上述電極及上述特定區域之間之電弧顯現，較佳為將上述電弧用於基板切斷。
  5. 如請求項1至4中任一項之基板切斷方法，其中上述基板之加熱係藉由調節上述AC電壓及/或電流及/或基板與電極間距離而控制。
  6. 如請求項1至5中任一項之基板切斷方法，其中於上述步驟(b)中，上述電極係設置於上述基板之單側或兩側且離開基板之距離為0 mm至100 mm。
  7. 如請求項1至6中任一項之基板切斷方法，其中上述步驟(b)係藉由供給10 V至107 V之範圍之電壓、與1 kHz至10 GHz之範圍之頻率而實施。
  8. 如請求項1至7中任一項之基板切斷方法，其中上述方法更包含步驟(a2)，於上述步驟(b)之前將上述特定區域冷卻。
  9. 如請求項1至8中任一項之基板切斷方法，其中上述冷卻係隨著上述特定區域移動而沿與上述基板上之相同路徑移動。
  10. 如請求項1至9中任一項之基板切斷方法，其中上述基板內之拉伸應力係於上述步驟(b)之前沿預定之切斷路徑被誘發或誘導。
  11. 如請求項1至10中任一項之基板切斷方法，其中上述AC電源為高電壓高頻裝置，且可產生10 V至107 V之AC電壓、1 kHz至10 GHz之頻率。
  12. 如請求項11之基板切斷方法，其中上述高電壓高頻裝置選自包含特斯拉變壓器、返馳變壓器之共振變壓器、高輸出高頻源及基於半導體之高頻固體斬波器。
  13. 如請求項1至12中任一項之基板切斷方法，其中上述基板包含選自含有玻璃或陶瓷之電氣絕緣材料、含有經摻雜之矽及結晶性矽、鍺、砷化鎵及銦磷化物之化合物半 導體之電氣半導體材料之材料。
  14. 如請求項11至13中任一項之基板切斷方法，其中上述電壓及/或頻率係藉由包含比介電係數、導電率、熱膨脹係數、厚度之上述基板之電氣及物理性質而予以調節。
  15. 如請求項2至14中任一項之基板切斷方法，其中將具有變壓驅動電路之共振變壓器用作AC電源；上述基板為閉路之一部分且對上述閉路之上述共振頻率賦予影響，根據包含上述基板之尺寸及介電性之物理性質而調節變壓裝置驅動電路之頻率。
  16. 如請求項15之基板切斷方法，其中共振變壓器係用作AC電壓源，且藉由按照如請求項15之上述電路之上述共振設定之固定頻率予以驅動。
  17. 如請求項1至16中任一項之基板切斷方法，其中上述共振變壓器係用作AC電源，且為控制上述基板內之上述介電損失與上述電弧之上述性質，而以偏離上述共振頻率之頻率予以驅動。
  18. 如請求項1至17中任一項之基板切斷方法，其中於上述步驟(b)之時，上述特定區域內之基板材料未被熔解、未去除或者未自上述特定區域去除。
  19. 如請求項1至18中任一項之基板切斷方法，其中於上述步驟(b)之時，上述特定區域內之基板材料被熔解及/或自上述特定區域去除。
  20. 如請求項1至19中任一項之基板切斷方法，其中上述基板之分離係藉由機械性地對上述基板施加壓縮或拉伸之 力而控制。
  21. 如請求項1至20中任一項之基板切斷方法，其中於上述步驟(b)之前，將包含最初之人為裂痕之最初之破裂引發導入至基板，使上述步驟(b)於上述最初之破裂引發部分開始進行。
  22. 如請求項21之基板切斷方法，其中於上述步驟(b)之前，將包含第二人為裂痕之第二破裂引發導入至基板，且以上述分離路徑通過包括第二人為裂痕之上述第二破裂引發後結束之方式執行步驟(b)。
  23. 如請求項1至22中任一項之基板切斷方法，其中沿上述基板表面上之上述路徑之上述特定區域之移動係於上述基板之最初之部分與最終分離部分減速，以改良上述部分中之上述分離之品質。
  24. 如請求項23之基板切斷方法，其中上述電壓及/或頻率係藉由維持一定之速度/電力比予以調節，以補償上述切斷之上述最初與上述最終部分中之上述減速。
  25. 一種裝置，其係用以實施如請求項1至24中任一項之本發明之方法者，且其包含：(I)AC電壓源，其可供給10 V至107 V之範圍之電壓、與1 kHz至10 GHz之範圍之頻率；(II)第1電極，其連接於上述AC電壓源；(III)保持機構，其保持所要切斷之上述基板，使上述基板之一表面暴露於上述電極；(V)移動機構，其使上述電極與上述基板各自相對地 移動；及(VI)控制機構，其控制(I)與(V)。
  26. 如請求項25之裝置，其中上述AC電壓源包含：頻率產生裝置驅動功率部、與上述功率部結合之作為特斯拉產生裝置之共振變壓器之第一線圈、與上述第1電極結合之上述共振變壓器之第二線圈、及用以控制/設定上述共振變壓器之功率輸出之回饋機構。
  27. 如請求項25或26之裝置，其中更包含可使上述電極及/或保持於上述保持機構之上述基板移動之數值控制裝置及管理用相機。
  28. 如請求項27之裝置，其中上述控制機構又藉由上述管理用相機及上述數值控制裝置而控制上述定義之方法之實施。
  29. 一種切斷方法，其係將玻璃帶之寬度方向之緣部切斷者，且其包含如下步驟：(A)準備將具有所要切斷之寬度緣部之玻璃帶捲成捲筒狀而得到之玻璃捲筒，解開上述玻璃捲筒之捲，於上述經解開之玻璃帶之寬度方向之緣部進行如下步驟：(B)藉由連接於AC電壓源之1個或1個以上之電極機構，向上述緣部供給電及熱能，以1 kHz至10 GHz之範圍之頻率將AC電壓及電流供給至上述緣部之規定之區域而將上述區域加熱，(C)將上述區域冷卻，(D)於步驟(B)期間，上述區域係沿上述緣部之路徑使 上述解開之玻璃帶相對於上述電極移動，而沿上述路徑切斷上述緣部。
  30. 如請求項29之方法，其中於上述步驟(D)之後，包含如下步驟：(E)將上述緣部經切斷之玻璃帶再次捲成捲筒狀。
  31. 如請求項29之方法，其中於上述步驟(B)期間，至少於上述加熱區域之玻璃帶剖面所產生之張力為100 kPa以下。
  32. 如請求項31之方法，其中於上述步驟(D)之切斷後，更包含將經切斷之玻璃帶與緣部之兩者回收之步驟，且於上述玻璃帶之剖面與上述緣部之剖面所產生之張力之差為50 kPa以下。
  33. 如請求項31或32之方法，其中於上述步驟(D)之切斷後，更包含將經切斷之玻璃帶與緣部之兩者回收之步驟，且上述玻璃帶與上述緣部之搬送高度不同。
  34. 如請求項32或33之方法，其中上述回收係藉由搬送及/或捲取經切斷之玻璃帶與緣部而進行。
  35. 一種裝置，其係將玻璃帶之寬度方向之緣部切斷者，且其包含：(A)自將具有所要切斷之寬度緣部之玻璃帶捲成捲筒狀而得到之玻璃捲筒解開玻璃捲筒之捲而準備玻璃帶之機構；(B)再次將上述解開之玻璃帶捲成捲筒狀之機構；及(C)將上述解開之玻璃帶之寬度方向之緣部切斷之切斷機構；且 上述切斷機構包含：(i)AC電壓源，其可供給10 V至107 V之範圍之電壓、與1 kHz至10 GHz之範圍之頻率；(ii)第1電極，其與上述AC電壓源結合；及(iii)保持機構，其保持所要切斷之上述玻璃帶之寬度方向之緣部，使上述緣部之一側暴露於上述電極；解開上述玻璃捲筒之捲，藉由上述切斷機構切斷上述解開之玻璃帶之寬度方向之緣部。
  36. 如請求項35之裝置，其中更包含再次將上述緣部經切斷之玻璃帶捲成捲筒狀之機構。
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