TW201348160A - 用於一玻璃基板之切割方法及切割設備 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種切割方法及切割設備，其用於沿一預定切割線切割一玻璃基板。玻璃基板具有一切削表面。預定切割線位於切削表面上並具有一第一曲線段，而第一曲線段具有一第一曲率。切割方法應用於切割設備，並包含以下步驟：於切削表面上自一初始進刀點沿一初始進刀線刻劃玻璃基板，其中初始進刀線於一連接點連接至預定切割線之第一曲線段，初始進刀線鄰近於連接點具有一第二曲線段，第二曲線段具有一第二曲率，並且第一曲率與第二曲率相乘為正值；及於上述步驟後，繼續沿預定切割線之第一曲線段於切削表面上刻劃玻璃基板。

Description

用於一玻璃基板之切割方法及切割設備

本發明係關於一種切割方法及切割設備，特別是一種用於切割一玻璃基板之切割方法及切割設備。

目前玻璃基板廣泛運用在電子產品之各種零件中，如螢幕、外殼等。如圖1所示，習知玻璃基板9具有待切削之一切削表面90，並且若其為一強化玻璃基板，則包含一具有拉伸內應力之拉伸層91，及形成於拉伸層91上之至少一壓縮層92，其具有壓縮內應力。於此情況，切削表面90係位於壓縮層92上。在製造過程中，通常玻璃基板9具較大尺寸，需經切割成配合各式家電或電子產品之所需之玻璃產品。

請參考圖1及2A，習知切割方法沿一預定切割線11切割一玻璃基板9，並且預定切割線11位於切削表面90上。預定切割線11係圍繞所欲自玻璃基板9切割而出的玻璃產品10之邊緣。若習知切割方法欲自玻璃基板9切割出具有曲線邊緣之玻璃產品10，則預定切割線11具有至少一第一曲線段111。其中，第一曲線段111具有一第一曲率。待沿預定切割線11切割玻璃基板9後，尚未斷開之玻璃基板9經一分裂製程而可分裂出玻璃產品10。

習知切割方法包含下述步驟。請參圖2A，首先，於切削表面90上自一初始進刀點130沿一初始進刀線13刻劃玻璃基板9。其中，初始進刀線13於一連接點110連接至預定切 割線11之第一曲線段111，並且初始進刀線13鄰近於連接點110具有一第二曲線段131。第二曲線段131具有一第二曲率。於自初始進刀點130沿初始進刀線13，經過第二曲線段131及連接點110刻劃玻璃基板9後，朝圖式右下繼續沿預定切割線11刻劃玻璃基板，該預定切割線11最終連接至第一曲線段111，而於切削表面90上刻劃玻璃基板9形成封閉形的預定切割線11。

於習知切割方法中，第一曲線段111之第一曲率與第二曲線段131之第二曲率相乘為負值，亦即第一曲線段111之第一曲率之曲率圓心C1及第二曲線段131之第二曲率之曲率圓心C2位於第一曲線段111與第二曲線段131之相反側。

請參考圖2B，其為以習知切割方法經上述沿初始進刀線13及沿預定切割線11刻劃玻璃基板9之步驟後，玻璃基板9於鄰近連接點110處之一放大圖。圖2B中所示陰影區域係繪示習知切割方法沿第一曲線段111及第二曲線段131刻劃後，因第一曲線段111及第二曲線段131相當接近，所造成玻璃基板9於第一曲線段111及第二曲線段131間之表面部分破損之區域。由圖2B可知，經習知切割方法刻劃玻璃基板9後，玻璃基板9上將形成如圖示的凸角17的區域，並且會於預定切割線11之第一曲線段111與初始進刀線13之第二曲線段131間並鄰近連接點110處，於預定切割產出之玻璃產品10之邊緣上產生一邊緣不規則的裂痕(crack)15。

一般而言，一般切割方法刻劃玻璃基板9時，均不會一次切割穿過玻璃基板9之厚度t，而僅刻劃形成深度小於t之 刻劃開口於切削表面90上，玻璃基板於切割完後並不立刻分斷開來，因此需要一分裂製程將玻璃基板9分裂出玻璃產品10。

經習知切割方法刻劃後之玻璃基板9在後續製程中分裂時，玻璃產品10易於未完全沿著預定切割線11分裂而從玻璃基板9之其他部分斷開。玻璃基板9會於鄰近連接點110處，部分沿凸角17之外側、初始進刀線13之第二曲線段131之一部份至連接點110分裂。因此，使用習知切割方法切割並分裂之玻璃產品10易具有一向外凸出之凸角17。使用習知切割方法所產生之凸角17造成玻璃產品10尚須後續一磨除凸角17之製程，才能達到所要求之產品形狀，而浪費時間與成本。若殘留在玻璃產品10上之凸角17之磨除不完全，更將造成玻璃產品30並未達成所要求之形狀，或因為凸角17造成定位或裝配之問題，進而產生良率下降之各種問題。

請參考圖2A及2B，在玻璃基板9為強化玻璃基板並其厚度t實質上為0.7毫米、預定切割線11之第一曲線段111為圓角且其半徑R1為2毫米至100毫米間、初始進刀線13之第二曲線段131為圓角且其半徑R2為5毫米時、刻劃初始進刀線13之刻劃速度為30至50毫米每秒(mm/s)、且刻劃初始進刀線13之切割壓力等於在刻劃預定切割線31之最小切割壓力之條件下，習知切割方法所產生之上述凸角17之一高度h實質上大約為300微米(μm)，且裂痕15之長度更明顯大於凸角17之高度。

因此，如何切割玻璃基板，避免或減緩經習知切割方法刻劃過後之玻璃基板，經分裂後易留下缺陷於玻璃產品之問題，為此一業界之重要課題。

本發明之一目的在於提供一種切割方法及應用本發明切割方法之切割設備。經本發明之切割方法及切割設備刻劃之玻璃基板所分裂產出之玻璃產品，將不會有習知切割方法所造成之凸角而避免凸角所造成之諸多問題，並且玻璃產品上之裂痕亦小於習知切割方法。

為達上述目的，本發明之切割方法及切割設備，用於沿一預定切割線切割一玻璃基板。玻璃基板具有一切削表面。預定切割線位於切削表面上並具有一第一曲線段，而第一曲線段具有一第一曲率。切割方法可應用於切割設備，並包含以下步驟：(a)於切削表面上自一初始進刀點沿一初始進刀線刻劃玻璃基板，其中初始進刀線於一連接點連接至預定切割線之第一曲線段，初始進刀線鄰近於連接點具有一第二曲線段，第二曲線段具有一第二曲率，並且第一曲率與第二曲率相乘為正值；及(b)於步驟(a)後，繼續沿預定切割線之第一曲線段於切削表面上刻劃玻璃基板。切割設備包含一切割工具，並且切割設備適以利用切割工具執行切割方法之上述步驟。

請參考圖1、3A及3C，本發明之切割方法用於沿一預定切割線31切割一玻璃基板9。玻璃基板9具有一切削表面 90，並且預定切割線31位於切削表面90上並具有一第一曲線段311。第一曲線段311具有一第一曲率。玻璃基板9可為一強化玻璃基板，並且包含拉伸層91及形成於拉伸層91上之至少一壓縮層92，如圖1所示。於此情況，切削表面90係位於壓縮層92上。

預定切割線31係圍繞本發明之切割方法所欲自玻璃基板9切割而出的玻璃產品30之邊緣，因此待沿預定切割線31刻劃玻璃基板9後，玻璃基板9經分裂製程將可分裂出玻璃產品30。圖3C顯示於一玻璃基板9上，有一條預定切割線31，而可切割出一片玻璃產品10；但亦可具有複數預定切割線，沿複數條預定切割線31於切削表面90上刻劃玻璃基板9，而藉此切割出的複數玻璃產品30。

本發明可應用於切割設備之切割方法包含下述步驟。首先，於步驟(a)中，於切削表面90上自一初始進刀點330沿一初始進刀線33刻劃玻璃基板9。其中，初始進刀線33於一連接點310連接至預定切割線31之第一曲線段311，並且初始進刀線33鄰近於連接點310具有一第二曲線段331。第二曲線段331具有一第二曲率。需特別注意者，本發明第一曲線段311之第一曲率與第二曲線段331之第二曲率相乘為正值，亦即第一曲線段311之第一曲率之曲率圓心C3及第二曲線段331之第二曲率之曲率圓心C4位於第一曲線段311與第二曲線段331之同一側。

於步驟(a)中，於自初始進刀點330沿初始進刀線33，經過第二曲線段331及連接點310刻劃玻璃基板9後，於步驟 (b)中，繼續沿預定切割線31之第一曲線段31於切削表面90上刻劃玻璃基板9。

本發明切割方法於沿初始進刀線33及預定切割線31刻劃玻璃基板9時，均不會一次切割穿過玻璃基板9之厚度t，而僅刻劃形成深度小於t之刻劃開口於切削表面90上，而於後續製程中方使玻璃基板9沿初始進刀線33及預定切割線31裂開。若玻璃基板9為強化玻璃基板，則刻劃開口之深度一般而言會超過壓縮層92之厚度並到達拉伸層91中。

於習知切割方法中，與本發明不同處在於第一曲線段111之第一曲率與第二曲線段131之第二曲率相乘為負值，亦即第一曲線段111之第一曲率之曲率圓心C1及第二曲線段131之第二曲率之曲率圓心C2位於第一曲線段111與第二曲線段131之相反側。因此，經習知切割方法刻劃過後之玻璃基板9，經分裂後易留下凸角17於玻璃產品10，而造成諸多問題，然本發明並不會有上述習知切割方法之問題。

於玻璃產品30之一態樣中，玻璃產品30具有一圓角，因此本發明之預定切割線31之第一曲線段311相應係為一圓角，並具有一半徑R3。半徑R3依玻璃產品30之設計不同可能為2毫米至100毫米間。初始進刀線33之第二曲線段331亦通常為一圓角，並具有一半徑R4。半徑R4通常為10毫米至10,000毫米間。再者，本發明之一實施例中，於初始進刀點330可位於玻璃基板9之一邊緣上(如圖3C所示)，亦即本發明切割方法可自玻璃基板9之一邊緣進刀並刻劃 玻璃基板9。

若玻璃產品30之一態樣之圓角係為一凸出角落，如圖3A與3C所示者，則初始進刀線33之第二曲線段331之半徑R4需要大於預定切割線31之第一曲線段311之半徑R3。若玻璃產品30之一態樣之圓角係為一凹陷缺口，如圖3D所示者，則初始進刀線33之第二曲線段331之半徑R4需要小於預定切割線31之第一曲線段311之半徑R3。上述初始進刀線33之第二曲線段331之半徑R4與預定切割線31之第一曲線段311之半徑R3之大小關係，於初始進刀線33之第二曲線段331與預定切割線31之第一曲線段311之至少其中之一並非圓角而僅為其他曲線(如：半徑隨線條長度變化之不規則弧線)之狀況下，亦適用。

於本發明之切割方法之一較佳實施例中，預定切割線31係圍繞玻璃產品30之邊緣，而連接回到連接點310，如圖3C所示。因此本發明之切割方法於步驟(b)後，更包含以下步驟：(c)沿預定切割線31於切削表面90上刻劃玻璃基板9回到連接點310；及(d)於連接點310停止刻劃玻璃基板9。

在上述步驟後，切割方法之一實施例於步驟(d)後可更包含以下步驟：(e)使玻璃基板9沿預定切割線31分裂為複數部分，以產出玻璃產品30。上述步驟(e)可採用彎曲玻璃基板9、非均勻加熱玻璃基板9及急速加熱後急速冷卻玻璃基板9等製程，以促使刻劃玻璃基板9所形成之龜裂，沿預定切割線31及其他切割線所刻劃形成之刻劃開口於玻璃基板9中發展，而貫穿玻璃基板9之厚度t，因而使玻璃基板9 沿預定切割線31分裂為複數部分，並產出玻璃產品30。

然而，本發明之切割方法亦可不包含上述步驟(e)，其原因為刻劃玻璃基板9所形成之龜裂，在某些條件下會自然沿預定切割線31及其他切割線所刻劃形成之刻劃開口於玻璃基板9中發展，而貫穿玻璃基板9之厚度t，因而使玻璃基板9沿預定切割線31自行分裂為複數部分，並產出玻璃產品30。特別是在玻璃基板9為一強化玻璃基板之情況下，龜裂於強化玻璃基板之拉伸層91中沿預定切割線31及其他切割線所刻劃形成之刻劃開口自然發展之趨勢更為明顯。

本發明之切割方法可以一雷射照射、一研磨石研磨、一鑽石刀刻劃、一切割輪切割或其他製程，刻劃玻璃基板9。再者，本發明之切割方法沿預定切割線31或初始進刀線33刻劃玻璃基板9時，並非必須一次刻劃完成，而可能分多次沿預定切割線31或初始進刀線33刻劃玻璃基板9。

於本發明之切割方法之一實施例中，預定切割線31可不連接回到連接點310，而直接連接並穿過玻璃基板9之一邊緣。此切割方法之實施例之一可能應用之目的為可以保留玻璃基板9之一邊緣之一部份直接作為玻璃產品30之邊緣之一部份。

請參考圖3B，其為經上述沿初始進刀線33刻劃玻璃基板9之步驟(a)及繼續沿預定切割線31之第一曲線段311刻劃玻璃基板9之步驟(b)後，玻璃基板9於鄰近連接點310處之一放大圖。圖3B中所示陰影區域係繪示沿第一曲線段311及 第二曲線段331刻劃後，因第一曲線段311及第二曲線段331相當接近，所造成玻璃基板9於第一曲線段311及第二曲線段331間之表面部分破損之區域。圖3B顯示經本發明之切割方法刻劃玻璃基板9後，玻璃基板9上並不會形成習知切割方法所產生之凸角17，而僅會於預定切割線31之第一曲線段311與初始進刀線33之第二曲線段331間並鄰近連接點310處，於預定切割產出之玻璃產品30之邊緣上產生一裂痕(crack)35。因此，經本發明之切割方法刻劃後之玻璃基板9在後續製程中分裂後，其所產出之玻璃產品30不會帶有習知之凸角17，並且適可完整地沿預定切割線31之第一曲線段31分裂。藉此，本發明之切割方法可避免習知切割方法之凸角17所造成之問題。

在玻璃基板9為強化玻璃基板並其厚度t實質上為0.7毫米、預定切割線31之第一曲線段311之半徑R3為2毫米至100毫米間、初始進刀線33之第二曲線段331之半徑R4為10毫米至10,000毫米間、刻劃初始進刀線33之刻劃速度為10至30毫米每秒(mm/s)、且刻劃初始進刀線33之切割壓力在刻劃預定切割線31之最小切割壓力以下之條件下，本發明切割方法所產生之裂痕35之一長度d實質上大約為100微米(μm)。比對圖1B及圖3B可知，本發明切割方法所產生之裂痕35大幅小於習知切割方法所產生之裂痕15。

請參考圖3A及4，本發明之切割設備3，適以應用本發明之切割方法，並用於沿預定切割線31切割玻璃基板9。本發明之切割設備3包含一切割工具39，並且切割設備3適以 利用切割工具39執行本發明之切割方法之以下步驟。於步驟(a)中，於切削表面90上自初始進刀點330沿初始進刀線33刻劃玻璃基板9。其中，初始進刀線33於連接點310連接至預定切割線31之第一曲線段311，並且初始進刀線33鄰近於連接點310具有一第二曲線段331。需特別注意者係，本發明第一曲線段311之第一曲率與第二曲線段331之第二曲率相乘為正值，亦即第一曲線段311之第一曲率之曲率圓心C3及第二曲線段331之第二曲率之曲率圓心C4位於第一曲線段311與第二曲線段331之同一側。

於步驟(a)中，於自初始進刀點330沿初始進刀線33，經過第二曲線段331及連接點310刻劃玻璃基板9後，於步驟(b)中，繼續沿預定切割線31之第一曲線段311於切削表面90上刻劃玻璃基板9。

於習知切割方法中，與本發明不同處在於第一曲線段111之第一曲率與第二曲線段131之第二曲率相乘為負值，亦即第一曲線段111之第一曲率之曲率圓心C1及第二曲線段131之第二曲率之曲率圓心C2位於第一曲線段111與第二曲線段131之相反側。因此，經習知切割方法刻劃過後之玻璃基板9，經分裂後易留下凸角17於玻璃產品10，而造成諸多問題，但本發明並不會有上述習知切割方法之問題。

於本發明切割設備3之一較佳實施例中，如圖3C所示，預定切割線31係圍繞玻璃產品30之邊緣並連接回到連接點310。因此，於步驟(b)後切割設備3更適以利用切割工具39 執行以下步驟：(c)沿預定切割線31於切削表面90上刻劃玻璃基板9回到連接點310；及(d)於連接點310停止刻劃玻璃基板9。

切割設備3於執行完步驟(d)後，更適以執行步驟(e)，其使玻璃基板9沿預定切割線31分裂為複數部分，以產出玻璃產品30。如上本發明切割方法所述，上述步驟(e)可採用各種促使刻劃玻璃基板9龜裂發展之方法，以使玻璃基板9沿預定切割線31分裂為複數部分，並產出玻璃產品30。再者，本發明之切割設備3亦不可執行上述步驟(e)，而讓玻璃基板9沿預定切割線31自然分裂為複數部分，並產出玻璃產品30。

本發明之切割設備3之切割工具31如上所述可以一雷射照射、一研磨石研磨、一鑽石刀刻劃、一切割輪切割或其他方式，刻劃玻璃基板9。本發明之切割設備3應用本發明切割方法之詳細內容以如上述，在此不再贅述。

藉由本發明之切割方法及切割設備3，玻璃基板9所切割並分裂產出之玻璃產品30將不會有習知切割方法所造成之凸角17，並且玻璃產品30上之裂痕35亦小於習知切割方法所造成之裂痕15。因此，本發明之切割方法及切割設備3可以免除後續磨除凸角17之製程所耗費的時間與成本。進而，本發明之切割方法及切割設備可避免凸角17之磨除不完全所造成之各種問題，例如使得玻璃產品30並未達成所要求之形狀，或因為凸角17造成定位或裝配之問題，進而產生良率下降之各種問題。再者，玻璃產品30上之裂痕35 亦可使玻璃產品30更能達到所需形狀並且良率更高。

上述實施例僅例示本發明較佳之實施態樣，並非用以限制本發明。本發明所屬領域具有通常知識者可參考上述實施例而輕易推及其他實施態樣。本案之專利範圍應以申請專利範圍所載為準。

10‧‧‧玻璃產品

11‧‧‧預定切割線

110‧‧‧連接點

111‧‧‧第一曲線段

13‧‧‧初始進刀線

130‧‧‧初始進刀點

131‧‧‧第二曲線段

15‧‧‧裂痕

17‧‧‧凸角

3‧‧‧切割設備

30‧‧‧玻璃產品

31‧‧‧預定切割線

310‧‧‧連接點

311‧‧‧第一曲線段

33‧‧‧初始進刀線

330‧‧‧初始進刀點

331‧‧‧第二曲線段

35‧‧‧裂痕

39‧‧‧切割工具

9‧‧‧玻璃基板

90‧‧‧切削表面

91‧‧‧拉伸層

92‧‧‧壓縮層

C1‧‧‧曲率圓心

C2‧‧‧曲率圓心

C3‧‧‧曲率圓心

C4‧‧‧曲率圓心

d‧‧‧長度

h‧‧‧高度

R1‧‧‧半徑

R2‧‧‧半徑

R3‧‧‧半徑

R4‧‧‧半徑

t‧‧‧厚度

圖1係習知強化玻璃基板之一剖面示意圖；圖2A係習知切割方法之刻劃路徑之一示意圖；圖2B係玻璃基板沿習知切割方法之切割路徑刻劃後之一放大示意圖；圖3A係本發明切割方法之刻劃路徑之一示意圖；圖3B係玻璃基板沿本發明切割方法之切割路徑刻劃後之一放大示意圖；圖3C係本發明切割方法之預定切割線圍繞玻璃產品之邊緣之一示意圖；圖3D係當玻璃產品之圓角係為一凹陷缺口時，本發明切割方法之刻劃路徑之一示意圖；及圖4係本發明切割設備之一示意圖。

30‧‧‧玻璃產品

31‧‧‧預定切割線

310‧‧‧連接點

311‧‧‧第一曲線段

33‧‧‧初始進刀線

330‧‧‧初始進刀點

331‧‧‧第二曲線段

9‧‧‧玻璃基板

C3‧‧‧曲率圓心

C4‧‧‧曲率圓心

R3‧‧‧半徑

R4‧‧‧半徑

Claims (18)

1. 一種切割方法，用於沿一預定切割線切割一玻璃基板，其中該玻璃基板具有一切削表面，該預定切割線位於該切削表面上並具有一第一曲線段，該第一曲線段具有一第一曲率，並且該切割方法包含以下步驟：(a)於該切削表面上自一初始進刀點沿一初始進刀線刻劃該玻璃基板，其中該初始進刀線於一連接點連接至該預定切割線之該第一曲線段，並且該初始進刀線鄰近於該連接點具有一第二曲線段，該第二曲線段具有一第二曲率，該第一曲率與該第二曲率相乘為正值；及(b)於步驟(a)後，繼續沿該預定切割線之該第一曲線段於該切削表面上刻劃該玻璃基板。
2. 如請求項1所述之切割方法，其中該預定切割線圍繞連接回到該連接點，於步驟(b)後該切割方法更包含以下步驟：(c)沿該預定切割線於該切削表面上刻劃該玻璃基板回到該連接點；及(d)於該連接點停止刻劃該玻璃基板。
3. 如請求項2所述之切割方法，其中於步驟(d)後該切割方法更包含以下步驟：(e)使該玻璃基板沿該預定切割線分裂為複數部分。
4. 如請求項1所述之切割方法，其中該預定切割線之該第一曲線段係為一圓角。
5. 如請求項4所述之切割方法，其中該第一曲線段之該圓角 具有一半徑，該半徑為2毫米至100毫米間。
6. 如請求項1所述之切割方法，其中該初始進刀線之該第二曲線段係為一圓角。
7. 如請求項6所述之切割方法，其中該第二曲線之該圓角具有一半徑，該半徑為10毫米至10,000毫米間。
8. 如請求項1所述之切割方法，其中該玻璃基板係一強化玻璃基板，該強化玻璃基板包含一拉伸層及形成於該拉伸層上之一壓縮層，並且該切削表面係位於該壓縮層上。
9. 如請求項1所述之切割方法，其中該切割方法係以一雷射照射、一研磨石研磨、一鑽石刀刻劃或一切割輪切割以刻劃該玻璃基板。
10. 一種切割設備，用於沿一預定切割線切割一玻璃基板，其中該玻璃基板具有一切削表面，該預定切割線位於該切削表面上並具有一第一曲線段，該第一曲線段具有一第一曲率，並且該切割設備包含一切割工具，並且該切割設備適以利用該切割工具執行以下步驟：(a)於該切削表面上自一初始進刀點沿一初始進刀線刻劃該玻璃基板，其中該初始進刀線於一連接點連接至該預定切割線之該第一曲線段，並且該初始進刀線鄰近於該連接點具有一第二曲線段，該第二曲線段具有一第二曲率，該第一曲率與該第二曲率相乘為正值；及(b)於步驟(a)後，繼續沿該預定切割線之該第一曲線段於該切削表面上刻劃該玻璃基板。
11. 如請求項10所述之切割設備，其中該預定切割線圍繞連 接回到該連接點，於步驟(b)後該切割設備更適以利用該切割工具執行以下步驟：(c)沿該預定切割線於該切削表面上刻劃該玻璃基板回到該連接點；及(d)於該連接點停止刻劃該玻璃基板。
12. 如請求項11所述之切割設備，其中於步驟(d)後該切割設備更適以執行以下步驟：(e)使該玻璃基板沿該預定切割線分裂為複數部分。
13. 如請求項10所述之切割設備，其中該預定切割線之該第一曲線段係為一圓角。
14. 如請求項13所述之切割設備，其中該第一曲線段之該圓角具有一半徑，該半徑為2毫米至100毫米間。
15. 如請求項10所述之切割設備，其中該初始進刀線之該第二曲線段係為一圓角。
16. 如請求項15所述之切割設備，其中該第二曲線之該圓角具有一半徑，該半徑為10毫米至10,000毫米間。
17. 如請求項10所述之切割設備，其中該玻璃基板係一強化玻璃基板，該強化玻璃基板包含一拉伸層及形成於該拉伸層上之一壓縮層，並且該切削表面係位於該壓縮層上。
18. 如請求項10所述之切割設備，其中該切割工具係以一雷射照射、一研磨石研磨、一鑽石刀刻劃或一切割輪切割以刻劃該玻璃基板。