TW201339111A - 強化玻璃的切割方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種強化玻璃的切割方法，該強化玻璃包含一強化層及一內層玻璃，該強化層將該內層玻璃包覆。本發明揭示的強化玻璃的切割方法包含以下步驟：(a)在該強化玻璃之強化層的表面上製作一保護層，該保護層包含一待切割區域，其曝露出該強化層之部份表面；(b)進行一蝕刻程序，以將對應該待切割區域的強化層蝕刻去除；以及(c)利用機械力切割方式，沿著該待切割區域，對該內層玻璃進行切割。本發明能夠解決習知使用雷射切削法對強化玻璃進行切割所導致的高加工成本和產能受限的問題。

Description

強化玻璃的切割方法
本發明係關於一種強化玻璃(tempered glass)的切割方法，特別有關一種使用蝕刻製程的強化玻璃切割方法。
薄型強化玻璃(例如：經化學、熱性或層疊的強化玻璃)具有極佳的強度和抗損壞性，目前已廣泛應用在消費性電子產品上。在各種薄型強化玻璃中，化學強化玻璃或離子交換玻璃(ion-exchanged glass)因廣泛應用在手持裝置(如手機、MP3/MP4播放器及數位相機等)的顯示螢幕或觸控螢幕的覆蓋片或基板而得到注視。
離子交換玻璃的製作原理是，將玻璃浸泡在熔鹽池中進行離子交換，玻璃表層的鑀分子會與鹽分子交換，而大量的鹽離子壓迫玻璃表面因而增加它的強度。因為玻璃的內層離子並未進行交換，而只有玻璃表面的離子參與交換，如化學強化玻璃一般可以約略分成表層的強化層和內層玻璃，化學強化玻璃一般適合厚度2毫米以下的玻璃製作。
一般在製作適合手持裝置尺寸的強化玻璃時，會將單一大型玻璃片進行切割，以分離成較小單位面積的玻璃。然而，習知使用電腦化數值控制(CNC)車床來進行玻璃切割的方式並無法適用於強化玻璃的切割，因其無法有效克服強化玻璃表面的應力。
現行將化學強化玻璃切割及加工的工序是採用雷射切削法，但是使用雷射切削法來對化學強化玻璃進行切割和加工不僅會增加製造成本，產品的產能也會受到限制，此因雷射機具本身並不便宜，而且使用雷射對玻璃進行切割有許多限制，影響製程的效率。習知的雷射切削法可參考台灣專利公開第201040117、201040118、201129514及201132604字號。
再者，欲切割製成具有圓角(或R角)的矩形強化玻璃時，雷射切削法並無法針對圓角部份進行切削或加工，而需要增加多次的切削和磨邊的作業，如此並不利於產能的快速擴充，無法滿足目前對圓角矩形強化玻璃的市場需求。
因此，如何提高化學強化玻璃的切割效率和解決其製造成本問題實為目前產業界的重要課題。
本發明之一目的在於提供一種強化玻璃的切割方法，以解決傳統機械切割法無法對強化玻璃進行切割的問題。
本發明之另一目的在於提供一種強化玻璃的切割方法，以習知使用雷射切削法對強化玻璃進行切割所導致的高加工成本和產能受限的問題。
為達成上述目的，本發明提供一種強化玻璃的切割方法，該強化玻璃包含一強化層及一內層玻璃，該強化層將該內層玻璃包覆。本發明揭示的強化玻璃的切割方法包含以下步驟：(a)在該強化玻璃之強化層的表面上製作一保護層，該保護層包含一待切割區域，其曝露出該強化層之部份表面；(b)進行一蝕刻程序，以將對應該待切割區域的強化層蝕刻去除；以及(c)利用機械力切割方式，沿著該待切割區域，對該內層玻璃進行切割。
本發明另一方面提供一種強化玻璃的切割方法，該強化玻璃包含一強化層及一內層玻璃，該強化層將該內層玻璃包覆，該強化層具有一上表面及一下表面。本發明揭示的強化玻璃的切割方法包含以下步驟：(a)在該強化玻璃之強化層的上表面和下表面均製作一保護層；(b)對該保護層進行圖案化，以形成一待切割區域，其曝露出該強化層之部份表面，該待切割區域之分佈係對稱於該強化層之上表面和下表面之間的一中心面；(c)將步驟(b)中形成有該經圖案化之保護層的強化玻璃放置於一蝕刻液中利用該蝕刻液進行沖洗，以將對應該待切割區域的強化層蝕刻去除；以及(d)使用一機械切割刀，沿著該待切割區域，對該內層玻璃進行切割。
本發明利用蝕刻製程來移除對應待切割區域之強化玻璃的強化層，即可使用傳統的機械力切割方式來對內層玻璃進行切割。而且，應用本發明在切割製作圓角(或R角)矩形玻璃的過程中，能夠適當設計經圖案化的保護層，使得在蝕刻製程時即將大部份的圓角形態製作完成。相較於習知技術，本發明能夠解決傳統機械切割法無法對強化玻璃進行切割的問題，並解決習知使用雷射切削法對強化玻璃進行切割所導致的高加工成本和產能受限的問題。而相較於習知雷射切割法在製作完成矩形玻璃後，針對圓角部份尚需多次切削和磨邊作業，本發明在切割製作圓角矩形玻璃時能夠增加製程效率，也能降低製造成本，提高產量。
在此將詳細介紹本發明各種實施方式，為了清楚明瞭起見，本發明具體實施例的描述中會使用特定用語。然而，本發明並無意圖以選用的特定用語為限，僅為清楚描述而已。本領域的技術人員應明白在不背離本發明之精神及範圍的情況下，本發明可以涵蓋使用在技術上等價的均等物，或以類似方式達到相似目的的其他元件及配置。
本發明的特徵及優點可藉由後附圖式及本發明實施例更具體的描述而清楚呈現，其中相同的或功能類似的且或結構類似的元件以相同的標號表示。除非有特別說明，否則所附圖式是未依等比例繪製。
第1A圖至第1E圖顯示本發明之強化玻璃(tempered glass)的切割方法的流程示意圖。本發明之強化玻璃可為經化學、熱性或層疊之強化玻璃基板，舉例來說，本發明之強化玻璃實現為化學強化玻璃或離子交換玻璃(ion-exchanged glass)。以下將詳述本發明之強化玻璃的切割方法的具體流程。
如第1A圖所示，本發明之強化玻璃10包含一強化層11及一內層玻璃12，強化層11覆蓋在內層玻璃12的外表面，將內層玻璃12整個包覆著。在結構上來看，強化層11具有一上表面111及一下表面112，上表面111和下表面112之間有一個假象的中心面110，其平分上表面111和下表面112間之垂直距離。
請參閱第1B圖，首先在強化玻璃10之強化層11的表面上施作一保護層22。在此保護層22形成一預定的圖案，此預定的圖案即為後續要進行玻璃切割的待切割區域220，也就是說，後續在進行玻璃切割時，會沿著待切割區域220來進行切割。
請同時參閱第1B圖和第2圖，第1B圖顯示的是強化玻璃10表面上形成經圖案化之保護層22(即已形成有待切割區域220的保護層22)後的側視圖，而第2圖為其俯視圖。如前所述，後續在進行玻璃切割時，會沿著待切割區域220來進行切割，也就是說，會沿著第2圖所示的待切割區域220中的垂直切割線221和水平切割線222來進行切割，以切割成較小單位面積的玻璃。
如第1B圖所示，保護層22中所形成的待切割區域220會曝露出強化層11的部份表面，這在後續的製程中會將所曝露出的強化層11蝕刻去除，以使得使用機械力切割成為可行的方式。
於一實施例中，經圖案化的保護層22僅形成於強化層11的單一表面，也就是只形成於強化層11的上表面111或下表面112。
於另一實施例中，經圖案化的保護層22形成於強化層11的兩側表面，也就是說，強化層11的上表面111和下表面112均設置有保護層22且形成有待切割區域220。而且，待切割區域220之分佈係對稱於強化層11之上表面111和下表面112之間的中心面110。這樣在進行蝕刻製程時，上下表面111、112相對應的待切割區域220所曝露出的強化層都會被蝕刻去除，以致於後續進行切割時很容易沿著切割線221、222分離成較小單位的玻璃，玻璃切割的成功率或良率較高，且玻璃之邊緣的粗糙度也相對較小。
要在強化玻璃10之強化層11的表面上形成包含有待切割區域220的保護層22，可採行如下幾種方案。
第一方案：
首先在強化玻璃10上規劃出欲將進行切割的待切割區域220，而後將裁切好的膠膜根據預先設計好的待切割區域220之分佈直接貼附在強化層11表面上，也就是說利用貼附的膠膜來形成包含有待切割區域220的保護層22。
第二方案：
將可溶性材料(或膠態材料)完全塗佈在強化玻璃10之強化層12的表面上，接著根據預定的待切割區域220之分佈，來移除可溶性材料，使得可溶性材料之移除區域的分佈與該預定的待切割區域220之分佈一致，最後將完成分佈設計的可溶性材料進行烘乾或烘烤作業，即可形成包含有待切割區域220的保護層22。
第三方案：
在強化玻璃10之強化層11的表面上覆蓋一遮罩(mask)，此遮罩係依據預定的待切割區域220之分佈來設計，遮罩的圖案與該預定的待切割區域220之分佈一致，接著將該遮罩連同強化玻璃10一起放置於一化學沉積機台中，並在其上鍍上一耐蝕層或耐酸層，之後再將該遮罩移除，也就是說利用化學沉積的方式來形成經圖案化的耐蝕層或耐酸層，依此方式來形成包含有待切割區域220的保護層22。
第四方案：
在強化玻璃10之強化層11的表面上塗佈一光阻(photoresist)，接著在塗佈之光阻的上方放置一光罩(photo mask)，此光罩的圖案與預定的待切割區域220之分佈一致，接著照射強光或紫外光，以將對應待切割區域220之分佈的光阻移除，則所形成的經圖案化的光阻即為包含有待切割區域220的保護層22。
如上，保護層22的材料可依照製程需要選擇為膠膜貼附，或者是有機材料、高分子材料或金屬材料等塗佈或鍍膜。保護層22的材料本身需能抵抗後續製程所使用的蝕刻液的侵蝕，也就是說，需具有抵抗酸鹼侵蝕之相當能力的適切特性，才能防止蝕刻製程中酸或鹼作用而產生的側蝕或保護層剝離的現象。
第2圖中所示的實施例中，待切割區域220是由排列成網狀的垂直切割線221和水平切割線222所組成。在另一實施例中，如第3圖所示，待切割區域220還包含圓弧區域225，其位在垂直切割線221和水平切割線222的每一個交叉處，也就是說，可以在後續蝕刻製程中，將圓弧區域225一併蝕刻移除。這樣，可以在玻璃切割後，切割出具有圓角(或R角)的矩形玻璃，後續僅需少許的加工、研磨即可形成完美的圓角，這在圓角矩形玻璃的製作上是一個顯著的進步，也使得圓角矩形玻璃的應用更易於推廣。
請參閱第1C圖，接下來將第1B圖中形成有經圖案化之保護層22的強化玻璃10放置於一蝕刻液中利用該蝕刻液進行沖洗，亦即進行一蝕刻程序，以將對應待切割區域220的強化層11蝕刻去除。在此，進行該蝕刻程序所使用的蝕刻液至少包含氫氟酸(HF)，也可以使用氫氟酸並調配適量的硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)或硝酸(HNO3)作為該蝕刻液。
請參閱第1D圖，接著在洗淨過程中將第1C圖所示的經圖案化之保護層22從強化層11之表面予以移除。需注意的是，保護層22移除的時機也可以視製程需求，再完成玻璃切割之後再予以移除。
請參閱第1E圖，接著沿著上述的待切割區域220的垂直切割線221、水平切割線222，利用機械力切割方式(如使用一機械切割刀33或鑽石刀)，對內層玻璃12進行切割。在此，即可採用傳統的電腦化數值控制(CNC)車床的機具來對內層玻璃進行切割。
本發明中，利用蝕刻製程來移除對應待切割區域之強化玻璃的強化層，即可使用傳統的機械力切割方式來對內層玻璃進行切割，因此可以解決傳統機械切割法無法對強化玻璃進行切割的問題，並解決習知使用雷射切削法對強化玻璃進行切割所導致的高加工成本和產能受限的問題。更而甚者，在切割製作圓角(或R角)矩形玻璃的過程中，本發明能夠適當設計經圖案化的保護層，使得在蝕刻製程時即將大部份的圓角形態製作完成，而習知雷射切割法在製作完成矩形玻璃後，針對圓角部份尚需多次切削和磨邊作業，相較之下，本發明在切割製作圓角矩形玻璃時能夠增加製程效率，也能降低製造成本，提高產量。
綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．強化玻璃
11．．．強化層
12．．．內層玻璃
22．．．保護層
33．．．機械切割刀
110．．．中心面
111．．．上表面
112．．．下表面
220．．．待切割區域
221．．．垂直切割線
222．．．水平切割線
225．．．圓弧區域
第1A圖至第1E圖顯示本發明之強化玻璃的切割方法的流程示意圖。
第1A圖顯示本發明之強化玻璃的結構示意圖。
第1B圖顯示本發明中在第1A圖所示之強化玻璃的強化層表面上形成包含有待切割區域的保護層的示意圖。
第1C圖顯示本發明中利用蝕刻程序以將對應該待切割區域的強化層蝕刻去除的示意圖。
第1D圖顯示本發明中將保護層移除的示意圖。
第1E圖顯示本發明中沿著該待切割區域使用機械力切割方式對強化玻璃之內層玻璃進行切割的示意圖。
第2圖顯示對應第1B圖中強化玻璃的強化層表面上形成包含有待切割區域之保護層的俯視圖。
第3圖顯示本發明中待切割區域包含圓弧區域以製作圓角矩形玻璃的示意圖。
10．．．強化玻璃
11．．．強化層
12．．．內層玻璃
33．．．機械切割刀

Claims (12)

  1. 一種強化玻璃的切割方法，該強化玻璃包含一強化層及一內層玻璃，該強化層將該內層玻璃包覆，其特徵在於，所述強化玻璃的切割方法包含步驟：(a)　在該強化玻璃之強化層的表面上製作一保護層，該保護層包含一待切割區域，其曝露出該強化層之部份表面；(b)　進行一蝕刻程序，以將對應該待切割區域的強化層蝕刻去除；以及(c)　利用機械力切割方式，沿著該待切割區域，對該內層玻璃進行切割。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃的切割方法，其中在步驟(a)中，該強化玻璃之強化層包含一上表面及一下表面，該上表面和該下表面均設置有該保護層且形成有該待切割區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之強化玻璃的切割方法，其中該待切割區域之分佈係對稱於該強化層之上表面和下表面之間的一中心面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃的切割方法，其中步驟(a)包含：提供一膠膜；以及將該膠膜貼附在該強化層的表面上，以形成該保護層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃的切割方法，其中步驟(a)包含：提供一可溶性材料；將該可溶性材料塗佈在該強化層的表面上；以及對該塗佈的可溶性材料進行烘乾作業，以形成該保護層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃的切割方法，其中步驟(a)包含：將該強化玻璃置於一化學沉積機台中；以及以化學沉積方式在該強化層的表面鍍上一耐蝕層，以作為該保護層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃的切割方法，其中該保護層之材質包含有機材料和金屬材料至少一者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃的切割方法，其中在步驟(b)中進行該蝕刻程序所使用的蝕刻液至少包含氫氟酸(HF)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃的切割方法，其中在步驟(c)之前或之後，更包含一個將該保護層從該強化層之表面移除的步驟。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃的切割方法，其中該待切割區域係由排列成網狀的複數個切割線組成。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之強化玻璃的切割方法，其中該待切割區域並包含圓弧區域，其位在該等切割線的交叉處。
  12. 一種強化玻璃的切割方法，該強化玻璃包含一強化層及一內層玻璃，該強化層將該內層玻璃包覆，該強化層具有一上表面及一下表面，其特徵在於，所述強化玻璃的切割方法包含步驟：(a)　在該強化玻璃之強化層的上表面和下表面均製作一保護層；(b)　對該保護層進行圖案化，以形成一待切割區域，其曝露出該強化層之部份表面，該待切割區域之分佈係對稱於該強化層之上表面和下表面之間的一中心面；(c)　將步驟(b)中形成有該經圖案化之保護層的強化玻璃放置於一蝕刻液中利用該蝕刻液進行沖洗，以將對應該待切割區域的強化層蝕刻去除；以及(d)　使用一機械切割刀，沿著該待切割區域，對該內層玻璃進行切割。
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