TW201402483A - 脆性材料用劃線輪及其製造方法、使用該劃線輪之劃線方法及劃線裝置、及劃線工具 - Google Patents

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Abstract

提供一種脆性材料用劃線輪，係由共有旋轉軸之二個圓錐台底部相交而形成圓周稜線之外周緣部、以及沿該圓周稜線交互形成於圓周方向之複數個缺口及突起構成；該突起，係由在該圓周稜線形成缺口後殘留之於圓周方向具有長度之該圓周稜線之部分所構成，使其在壓接於脆性材料基板之狀態下滾動，以在該脆性材料基板形成劃線及從劃線朝該脆性材料基板之厚度方向伸展的垂直裂痕，其特徵在於：缺口之圓周方向之長度，係較該突起之圓周方向之長度短，藉此可抑制高滲透效果且對玻璃表面之咬合(接觸)良好。

Description

脆性材料用劃線輪及其製造方法、使用該劃線輪之劃線方法及劃線裝置、及劃線工具
本發明，係關於藉由以壓接於脆性材料基板之狀態下使其滾動以在該脆性材料基板刻出劃線、來形成從該劃線朝脆性材料基板之厚度方向伸展之垂直裂痕的脆性材料用劃線輪及其製造方法、使用該劃線輪之脆性材料基板之劃線方法及劃線裝置。
平面顯示器(以下稱為FPD)中，係使用配合畫面尺寸之大小的脆性材料所構成的基板(以下稱為基板)。
例如，為FFD一種之液晶顯示器用面板，係將2片玻璃基板貼合，於其間隙注入液晶來構成顯示面板。又，在被稱為LCOS之投影用基板內之反射型基板之情形時，係使用將石英基板與半導體晶圓貼合而成之一對基板。此種將基板貼合而成之貼合基板，通常係於大尺寸貼合基板(母基板)表面形成劃線，其次藉由沿所形成之劃線使基板裂斷，來分割成既定尺寸之單位基板。
又，於母基板形成劃線之動作稱為「劃線動作」。沿藉由劃線動作而形成之劃線來折斷母基板的動作稱為「裂斷」。藉由劃線與裂斷來分割成所欲尺寸之脆性材料基板的動作稱為「割斷」。進一步地，經過割斷步驟後之搬送，將已被割斷之脆性材料基板切離成個別單位基板之動作稱 為「分離」。
又，在本發明中，將藉由形成劃線來使垂直裂痕從基板表面朝基板厚度方向伸展之劃線輪性質稱為「滲透效果」。
圖7係公知之劃線裝置的前視圖。
使用圖7說明習知之劃線方法。此外，以此圖左右方向為X方向、以與紙面正交之方向為Y方向，說明如下。劃線裝置100，具備以真空吸附機構固定所裝載之玻璃基板G且能水平旋轉的台28、一對用以將台28支撐成能移動於Y方向之彼此平行的導引軌21,21、沿導引軌道21,21使台28移動的滾珠螺桿22、沿X方向架設於台28上方的導桿23、於導桿23設置成能滑動於X方向且用以施加切斷壓力於劃線輪50的劃線頭1、使劃線頭1沿導桿23滑動的馬達24、於劃線頭1下端設置成擺動自如且藉由劃線頭1進行升降的刀片保持具11、以可旋轉之方式安裝於刀輪保持具11下端的劃線輪50、以及一對設於導桿23上方、用以辨識形成於台28上之玻璃基板G之對準標記的CCD攝影機25。
圖8及圖9，係說明玻璃基板等脆性材料基板之割斷步驟的圖，亦即分別說明在玻璃基板表面形成劃線之步驟、以及沿所形成之劃線使脆性材料基板裂斷而分割成所欲尺寸之脆性材料基板之步驟的圖。
根據圖8及圖9說明基板割斷步驟之二例。此外，以下說明中，係以用於液晶顯示器用面板之貼合玻璃之玻璃基板G為例，為使說明易於理解，將一側之玻璃基板暫稱為A面基板，將另一側之玻璃基板暫稱為B面基板。
第1例中，(1)首先如圖8(a)所示，以A面基板為上側，將玻 璃基板G裝載於劃線裝置之劃線台上，並使用劃線輪50對A面基板進行劃線來形成劃線Sa。
(2)其次，使玻璃基板G之上下反轉，將該玻璃基板G搬送至裂斷裝置。接著如圖8(b)所示，以此裂斷裝置，使裂斷桿3沿與劃線Sa對向之線緊壓裝載於墊板4上之玻璃基板G的B面基板。藉此，下側之A面基板，裂痕即從劃線Sa向上方伸展，A面基板即沿劃線Sa被分割。
(3)其次，將玻璃基板G搬送至劃線裝置之劃線台上。接著，藉由此劃線裝置，如圖8(c)所示般使用劃線輪50對B面基板進行劃線來形成劃線Sb。
(4)其次，使玻璃基板G之上下反轉後搬送至裂斷裝置。接著，如圖8(d)所示，對裝載於墊板4上之該玻璃基板G之A面基板，將裂斷桿3沿與劃線Sb對向之線緊壓。藉此，下側之B面基板，裂痕即從劃線Sb向上方伸展，B面基板即沿劃線Sb被分割。
本發明中，係將上述步驟所構成之割斷方式稱為SBSB方式(S代表劃線，B代表裂斷)。
又，第2例中，(1)首先如圖9(a)所示，以A面基板為上側，將玻璃基板G裝載於劃線裝置之劃線台上，並使用劃線輪50對A面基板進行劃線來形成劃線Sa。
(2)其次，使玻璃基板G之上下反轉，將該玻璃基板G裝載於劃線台上，並使用劃線輪50對B面基板進行劃線來形成劃線Sb(圖9(b))。
(3)其次，將玻璃基板G搬送至裂斷裝置。接著如圖9(c)所示，以此裂斷裝置，對裝載於墊板4上之玻璃基板G之B面基板，將裂斷 桿3沿與劃線Sa對向之線緊壓。藉此，下側之A面基板，裂痕即從劃線Sa向上方伸展，A面基板即沿劃線Sa被分割。
(4)其次，使玻璃基板G之上下反轉後，如圖9(d)所示般裝載於裂斷裝置之墊板4上。接著，將裂斷桿3沿與劃線Sb對向之線緊壓玻璃基板G之A面基板。藉此，下側之B面基板，裂痕即從劃線Sb向上方伸展，B面基板即沿劃線Sb被分割。
本發明中，係將上述步驟所構成之割斷方式稱為SSBB方式。
藉由實施上述二例之(1)~(4)各步驟，玻璃基板G，即會在所欲位置沿劃線被分割成2個。接著，藉由稍微施加力量，玻璃基板G即在所欲之分離位置被分離。
又，於專利文獻1揭示有一種具有高滲透效果之劃線輪。
圖11及圖12係說明專利文獻1所示之劃線輪的示意圖(包含一部分放大圖)。
劃線輪40，由形成有圓周稜線41之外周緣部、以及沿圓周稜線41交互形成於圓周方向之多數個缺口40b及突起40a構成。突起40a，係藉由以既定節距及深度在圓周稜線41形成缺口而形成。藉由使用劃線輪40形成劃線，即能從玻璃基板表面朝垂直方向形成相對玻璃基板之板厚為較深的垂直裂痕。當將此種具有高滲透效果之劃線輪40用於割斷步驟時，即能簡化或省略圖8(b)及圖8(d)所示之SBSB方式中之裂斷步驟或圖9(c)及圖9(d)所示之SSBB方式中之裂斷步驟。再者，在玻璃材料製造廠商進行基板材料改良、熱處理加工之各種改良的結果下，使用習知之劃線輪(習知之 刃尖(一般刃尖)：以下稱為N刃尖)進行劃線時，即會產生『接觸不良』狀態、亦即在剛滾動刀輪後即無法開始形成劃線之情形。亦即，產生刃尖在基板表面「容易滑動」之傾向。此結果，即開始被要求須有『接觸良好』之刃尖。然而，在『接觸良好』方面，專利文獻1所述之高滲透刃尖(以下稱為P刃尖)雖能對應，但欲符合在FPD面板製造現場所要求之端面強度之品質基準即為困難。端面強度方面，使用N刃尖之分割面資料雖為良好，但N刃尖之情形則有如下問題，使用圖10進行說明。
圖10係顯示對單板進行交叉劃線之情形的示意圖。使用N刃尖來進行此種交叉劃線方法時之問題點，係會產生所謂『交點跳越』之問題點，亦即在交點附近劃線不能連續。
就上述端面強度之觀點來看，使用N刃尖之分割面資料雖為良好，但卻有如下問題：(1)交叉切割時會產生交點跳越；(2)對基板表面硬度高之基板被要求須接觸良好；(3)對於厚度0.4mm以下之玻璃或經化學蝕刻等化學處理而予以薄型化之玻璃，會被要求內切之劃線方法，但N刃尖卻不能對應。
另一方面，若欲採用使用P刃尖之劃線方法時，依FPD面板生產現場不同有時會要求以習知之裂斷步驟對應的情形，因此P刃尖之導入不一定可成為解決對策。又，在端面強度方面亦對P刃尖之使用有限制之情形。
除基板表面強度之改良外，雖亦增加對母基板(為面板基板之材料)進行化學蝕刻來補強基板表面強度的情形，但在此情形下基板外周會隆起，造成進行『外切』之劃線動作(外切劃線動作)會出現不穩定之傾向。 又，用於代表行動電話之手機終端機之面板基板，因輕量化而有其厚度越來越薄之傾向，導致對此種基板採用使用N刃尖之外切劃線方法上亦出現問題。其理由在於，若對厚度薄之基板採用外切劃線方法，當將刀輪置於基板時，即會因賦予基板端面邊緣之衝擊而在邊緣產生缺口或使基板本身破裂，致使產品之良率降低。因此，不能對薄基板採用N刃尖之外切劃線。然而，由於N刃尖係接觸不良之刃尖，因此不能採用使用該刃尖之內切劃線方法。
如以上之說明，使用刃尖之使用者，係開始要求開發出一種對基板表面之接觸良好而不容易產生交點跳越、且能確保端面強度係與N刃尖相同程度之品質的刃尖。
專利文獻1：日本專利第3,074,143號公報
當使用前述劃線裝置100來割斷玻璃基板G時，係藉由使裝載玻璃基板G之台28旋轉90°來進行交叉劃線，以不僅在玻璃基板形成一方向之劃線，亦使複數條劃線交叉來形成交點。
如圖10所示，在劃線輪50通過最初形成之劃線L1~L3而形成劃線L4~L6時，有時在此等劃線之交點附近，會產生後來所形成之劃線L4~L6在此等交點附近有一部分無法形成之現象(此種現象稱為「交點跳越」)。
當於玻璃基板產生此種交點跳越時，玻璃基板不能依劃線分離之情形即會增加，其結果即導致產生大量不良品而有使生產效率顯著降低之問題。
交點跳越之原因被認為可能如下。亦即，在最初以N刃尖形成劃線時，會隔著劃線在兩側之玻璃表面附近產生內部應力。其次，在N刃尖之劃線輪通過最初形成之劃線時，會因潛在於其附近之內部應力，使自劃線輪朝垂直方向施加於玻璃基板之劃線所需的力量被削弱，其結果，即造成無法將應為後來形成之劃線形成在交點附近。另一方面，當使用如專利文獻1所示之高滲透性劃線輪40(P刃尖)形成劃線時，即能防止上述劃線之交點跳越，能在玻璃基板表面形成較深之垂直裂痕。
然而，使用劃線輪40來形成劃線時，有時即會在圖8(c)中之對上側之B面基板進行劃線之時點，在此B面基板形成較深之垂直裂痕，使玻璃基板G在實質上成為分離狀態。因此，為要從圖8(c)移至圖8(d)，而以吸引墊等吸引玻璃基板G來搬送至第2裂斷裝置時，即有已分離之玻璃基板G之一方殘留於第2劃線裝置、或在玻璃基板G之搬送中已分離之玻璃基板G之一方掉落的情形。又，與使用習知劃線輪(N刃尖)之情形相較，有脆性材料分割面之品質(端面強度)降低之情形。
本發明有鑑於此種習知問題，其目的係提供在切斷脆性材料基板時，能防止交點跳越、且可進行在搬送中不致使端材掉落之穩定搬送的脆性材料用劃線輪及使用該劃線輪之劃線方法及劃線裝置、及劃線工具。
又，本發明之目的，係提供可劃線動作時之接觸佳、可發揮脆性材料之分割面品質(端面強度)良好之劃線性能的劃線輪及使用該劃線輪之脆性材料劃線方法及劃線裝置、及劃線工具。
根據本發明，係提供一種脆性材料用劃線輪，係由共有旋轉軸之二個圓錐台底部相交而形成圓周稜線之外周緣部、以及沿該圓周稜線 交互形成於圓周方向之多數個缺口及突起構成；該突起，係由相距等間隔在該圓周稜線形成缺口所形成，使其在壓接於脆性材料基板之狀態下滾動，以在該脆性材料基板形成劃線及從劃線朝該脆性材料基板之厚度方向伸展的垂直裂痕，其特徵在於：該缺口之圓周方向之長度，最好係4~14μm、7~12μm之範圍則又更佳。
本發明之突起，係由在N刀尖(習知刀尖)之圓周稜線形成缺口後殘留之於圓周方向具有長度之圓周稜線之部分所構成。
為了在切斷脆性材料基板時防止交點跳越、避免分離後之玻璃基板截面品質降低、在搬送中端材不致掉落而能進行穩定之搬送，且為了提高脆性材料之分割面品質(端面強度)，較佳為如下之構成。
亦即，該缺口之圓周方向之長度，係較該突起之圓周方向之長度短。該外周緣部，包含二個該圓錐斜面而形成，該斜面之中心線平均粗度Ra係0.45μm以下。該圓周稜線，其中心線平均粗度Ra係0.40μm以下。
此外，作為脆性材料用劃線輪，本發明亦包含一體型之脆性材料用劃線輪，其係將具有軸孔(供用以軸支該輪之銷貫通)之碟狀及該銷相當部分形成為一體。
根據本發明之另一觀點，提供一種脆性材料之劃線方法，係使脆性材料用劃線輪在壓接於脆性材料基板之狀態下滾動，以在該脆性材料基板形成劃線，其特徵在於：使用第1劃線輪形成第1劃線，其次，使用第2劃線輪形成與已形成之第1劃線相交的第2劃線，而至少第1劃線輪係本發明之脆性材料用劃線輪。
至少第1劃線輪係本發明之脆性材料用劃線輪，係本發明之脆性材料用劃線輪，而第2劃線輪，亦可係與第1劃線輪相同不具有高滲透效果之劃線輪，或亦可係前述之具有高滲透效果之劃線輪。
根據本發明之另一觀點，提供一種脆性材料之劃線裝置，具備可裝載脆性材料基板而旋轉的旋轉台、相對裝載於該旋轉台之脆性材料基板移動於X及Y方向的劃線輪安裝部、以及安裝於該劃線輪安裝部之本發明之脆性材料用劃線輪。
根據本發明之另一觀點，提供一種脆性材料用手動工具，係將本案發明之脆性材料用劃線輪以能旋轉自如之方式軸裝於設在其柄端的保持具所構成。在設置於柄端之保持具，將本發明之脆性材料用劃線輪以能旋轉之方式軸裝來構成。
根據本發明之另一觀點，提供一種脆性材料用劃線輪之製造方法，該脆性材料用劃線輪，係由共有旋轉軸之二個圓錐台底部相交而形成圓周稜線之外周緣部、以及沿該圓周稜線交互形成於圓周方向之多數個缺口及突起構成；該突起，係藉由相距等間隔在該圓周稜線形成缺口所形成，使其在壓接於脆性材料基板之狀態下滾動，以在該脆性材料基板形成劃線及從劃線朝該脆性材料基板之厚度方向伸展的垂直裂痕，其特徵在於：具備藉由雷射光之照射來在外周緣部形成從該圓錐軸線方向觀察之形狀為V字形之缺口的步驟，藉由改變該V字之中心角度來設定該缺口在圓周方向之長度。
根據本發明之另一觀點，提供一種脆性材料用劃線輪之製造方法，該脆性材料用劃線輪，係由共有旋轉軸之二個圓錐台底部相交而形 成圓周稜線之外周緣部、以及沿該圓周稜線交互形成於圓周方向之多數個缺口及突起構成；該突起，係藉由相距等間隔在該圓周稜線形成缺口所形成，使其在壓接於脆性材料基板之狀態下滾動，以在該脆性材料基板形成劃線及從劃線朝該脆性材料基板之厚度方向伸展的垂直裂痕，其特徵在於：具備藉由雷射光之照射來在外周緣部形成從該圓錐軸線方向觀察之形狀為梯形之缺口的步驟，藉由改變梯形之底邊長度來設定該缺口在圓周方向之長度。
本發明之脆性材料用劃線輪中，由於缺口之圓周方向之長度較突起之圓周方向之長度短，因此能抑制前述高滲透效果且使對玻璃基板之接觸良好。
本發明之脆性材料用劃線輪中，由於缺口之圓周方向之長度係在4~14μm之範圍，因此在切斷脆性材料時可防止交點跳越、避免分離後之玻璃基板截面品質降低、在搬送中端材不致掉落而能進行穩定之搬送。
由於外周緣部係包含二個圓錐台斜面而形成，且該斜面之中心線平均粗度Ra係0.45μm以下，因此能抑制二個圓錐台斜面之表面粗度。雖會因劃線使圓錐台斜面之表面粗度轉印至玻璃之邊緣部，但由於已抑制圓錐台斜面之表面粗度，因此可確保玻璃邊緣部之強度(端面強度)，藉此能抑制分離後之玻璃基板之截面品質降低。
由於圓周稜線在碟之直徑方向具有微細之凹凸，而該凹凸之中心線平均粗度Ra係0.40μm以下，因此可抑制突起前端在圓周稜線之起伏，形成穩定之劃線。
本發明之脆性材料之劃線方法，由於在進行交叉劃線時係使 用本發明之脆性材料用劃線輪作為形成最初劃線之第1劃線輪，因此可避免分離後之脆性材料基板之截面品質降低、且可進行在交叉劃線後之脆性材料搬送中不致使端材掉落的穩定搬送。
本發明之脆性材料之劃線裝置，係安裝有本發明之脆性材料用劃線輪，藉此可在切斷脆性材料基板時，能防止交點跳越、避免分離後之玻璃基板之截面品質降低、且可進行在搬送中不致使端材掉落之穩定搬送。
本發明之脆性材料用劃線輪之製造方法，由於具備藉由雷射光之照射來在外周緣部形成從該圓錐軸線方向觀察之形狀為V字形之缺口的步驟，並可藉由改變該V字之中心角度來設定該缺口在圓周方向之長度，因此能將缺口深度維持於一定來改變缺口之長度。
本發明之脆性材料用劃線輪之製造方法，由於具備藉由雷射光之照射來在外周緣部形成從該圓錐軸線方向觀察之形狀為梯形之缺口的步驟，並藉由改變梯形之底邊長度來設定該缺口在圓周方向之長度，因此能將缺口深度維持於一定來改變缺口之長度。
1‧‧‧劃線頭
10,60,70‧‧‧劃線輪
11,61,71‧‧‧圓周稜線
15,75‧‧‧缺口
16‧‧‧突起
90‧‧‧手動劃線工具
圖1係將本發明之劃線輪從正交於其旋轉軸之方向觀察的前視圖。
圖2係圖1的側視圖。
圖3係圖2的部分放大圖。
圖4係圖3的部分放大圖。
圖5係本發明之另一實施形態之劃線輪的前視圖。
圖6係將本發明之劃線輪用於習知液晶面板分割作業線之上述作業線構成例的說明圖。
圖7係習知劃線裝置的前視圖。
圖8係說明以習知SBSB方式對玻璃基板表面形成劃線、與沿所形成之劃線分割玻璃基板之步驟的圖。
圖9係說明以習知SSBB方式對玻璃基板表面形成劃線、與沿所形成之劃線分割玻璃基板之步驟的圖。
圖10係說明進行交叉劃線時所產生之交點跳越現象的立體圖。
圖11係將習知劃線輪從正交於其旋轉軸之方向觀察的前視圖。
圖12係圖11的側視圖。
圖13係本發明之手動劃線工具的前視圖。
圖14係本發明另一實施形態之劃線輪之圓周稜線部分的放大圖。
圖15係顯示關於玻璃基板1之本發明之實施例(A刃尖)及比較例(N刃尖、P刃尖)之結果[彎曲強度之魏普分佈(F)]的圖表。
圖16係關於玻璃基板2之本發明之實施例(A刃尖)及比較例(N刃尖、P刃尖)之結果[彎曲強度之魏普分佈(F)]的圖表。
以下，根據圖式詳細說明本發明之實施形態。
此外，本發明中作為加工對象之脆性材料基板，並未特別限定形態、材質、用途及大小，可為由單板構成之基板，亦可為貼合2片以上單板而成之貼合基板，或亦可使薄膜或半導體材料附著或包含於此等表面或內部者。又，上述脆性材料基板，即使於其表面附著薄膜，亦為本發 明劃線輪之劃線對象。
本發明之脆性材料基板材質，可列舉玻璃、陶瓷、半導體(矽等)、藍寶石等，其用途可列舉液晶顯示器面板、電漿顯示器面板、有機EL顯示器面板、表面傳導電子發射顯示器(SED)用面板等之場發射顯示器(FED)用面板等之平板顯示器用面板。
本發明之「中心線平均粗度Ra」，係表示JISB0601所規定之工業產品表面粗度的參數之一，係從對象物表面隨機抽取之算術平均值。
以下之實施形態中雖係顯示與本發明劃線輪形狀相關之例，但本發明之劃線輪並不限於此等。
使用圖1及圖2說明本發明劃線輪10之實施形態。圖1係從正交於劃線輪10之旋轉軸方向觀察的前視圖，圖2係圖1的側視圖。
此外，本發明之劃線輪10係一脆性材料用劃線輪，其以壓接於玻璃等脆性材料基板之狀態下使其滾動來於前述脆性材料基板形成劃線，伴隨劃線之形成來形成從劃線朝前述脆性材料基板之厚度方向伸展的垂直裂痕。本發明之劃線輪10，例如可替代習知劃線輪50安裝於圖7所說明之習知劃線裝置100。
如圖1及圖2所示，劃線輪10，具有共有旋轉軸12之二個圓錐台13底部相交而形成圓周稜線11之外周緣部14、以及沿前述圓周稜線11交互形成於圓周方向之複數個缺口15及突起6。
圓周稜線11，藉由從軸心向半徑方向外方施加研削加工來形成，於已施加研削加工之外周緣部14殘留有研削條痕。外周緣部14，形成為具有交會角度(α)。
劃線輪10，係具有供用以軸支劃線輪10之銷(未圖示)貫通之軸孔17的碟狀輪。
劃線輪10之材質，較佳為超硬合金、燒結鑽石、陶瓷或燒結瓷金(cermet)。
外周緣部14，係由二個圓錐台13之斜面構成，雖會因用以形成圓周稜線11之研削加工而殘留研削條痕，但會實施加工使前述斜面之中心線平均粗度Ra成為0.45μm以下。
由於施加研削加工使殘留於前述斜面之研削條痕其中心線平均粗度Ra成為0.45μm以下，因此與中心線平均粗度Ra更大之習知研削加工相較，可更減少被削取之刃尖構成材料總量，藉此可抑制突起16之磨損，大幅延長使用壽命。
圓周稜線11，具有藉由圓錐台13(構成外周緣部14)斜面之上述研削條痕而形成的微細凹凸，前述凹凸之中心線平均粗度Ra係0.40μm以下。
由於施加研削加工使圓周稜線11之凹凸中心線平均粗度Ra成為0.40μm以下，因此在圓周稜線11形成缺口15時，可容易地決定開始缺口15加工之圓周稜線11的高度位置(在半徑方向之位置)。
如圖3及圖4(圖2之部分放大圖)所示，劃線輪10之缺口15係以節距P形成，且其圓周方向之長度a較突起16之圓周方向的長度b短。突起16，係在圓周稜線11形成缺口後所殘留之在圓周方向具有長度之圓周稜線11的部分所構成。
缺口15，係藉由將概略V字形之槽從平坦之圓周稜線11依 每個節距P切取出深度h來形成，藉由此種缺口15之形成，來於圓周稜線11依每個節距P形成高度h之突起16(相當於稜線部11)。
相當於突起16之圓周稜線11的部分，具有藉由圓錐台13斜面之上述研削條痕而形成的微細凹凸，前述凹凸之中心線平均粗度Ra係0.40μm以下。
如圖4所示，缺口15，具有向劃線輪10底部之半徑方向內方予以切除的缺口面18，突起16端部11a之接線C係與缺口面18以30~60°之角度(θ)交接。
亦即，雖只要突起16端部11a之接線C與缺口面18以直角或接近直角之角度交接，即可改善突起16端部11a對基板表面之咬合，但突起16端部11a之磨損卻會加快，而若突起16端部11a之接線C與缺口面18以30°以下之角度交接的話，突起16端部11a對基板表面之咬合則會變差。
藉由將角度(θ)之範圍設在30~60°，即能謀求劃線輪10之使用壽命增長，且維持劃線輪對基板表面之咬合良好。
缺口15，由於從圓錐台13之軸線方向觀察之形狀係大致V字形，因此藉由改變此種形狀之V字的中心角度，即能確保缺口15之深度(突起16之高度)h，且可容易地調整缺口15之圓周方向長度a與突起16之圓周方向長度b。
說明劃線輪10製造方法之一例。
準備作為劃線輪10母體之圓柱碟狀物，藉由對此圓柱碟狀物兩側之外周緣部14進行研削加工，使2個圓錐台13之斜面交叉來形成圓 周稜線11。上述研削加工中，起因於圓錐台13斜面之表面粗度及表面粗度之圓周稜線11軸方向的起伏最好係較小。
雖圓錐台13斜面之中心線平均粗度Ra為0.45μm以下，而圓周稜線11具有藉由圓錐台13斜面之研削條痕而形成之微細凹凸，但選定所使用之磨石粒度，係使前述凹凸之中心線平均粗度Ra成為0.40μm以下者。藉由以上述方式抑制圓錐台13斜面及圓周稜線11之表面粗度，來使所形成之劃線寬度較細且保持一定，而能抑制藉由劃線輪10之劃線而得之分離後之玻璃基板G分割面產生碎屑(chipping)等。
其次，於圓周稜線11形成缺口15。
作為形成缺口15之一例，係藉由雷射光之照射來在外周緣部形成從圓錐13之軸線方向觀察之形狀為V字形的缺口15。
根據此方法，藉由改變V字的中心角度，即能將突起16之高度h保持於一定，且可容易地調整缺口15之圓周方向長度a與突起16之圓周方向長度b。
劃線輪10之外徑、缺口15之節距P、缺口15之圓周方向長度a與突起16之圓周方向長度b、缺口15之深度及外周緣部14之交會角度(α)等劃線輪的規格，係視切斷對象之脆性材料種類、厚度、熱經歷及所要求之脆性材料分割面品質等來適當設定。
作為劃線輪10條件之一例，劃線輪外徑係1~20mm、缺口15之節距係20~5000μm、缺口15之深度係0.5~5μm、圓周稜線11之交會角度係85~140°。而作為較佳之劃線輪10條件，劃線輪外徑係1~5mm、缺口15之節距係20~50μm、缺口15之深度係1~3μm、圓周稜線11之 交會角度係100~130°。
一般而言，有藉由使用缺口深度較深之劃線輪使對脆性材料之接觸(特別在交叉劃線時之交點跳越較少產生)良好的傾向，例如，從對脆性材料接觸之觀點來看，缺口之深度最好係例如1~2μm。另一方面，有藉由使用缺口之深度較淺之劃線輪使脆性材料之分割面品質(端面強度)提高的傾向，從端面強度來看，缺口之深度最好係例如1~2μm。
一般而言，有藉由使用缺口之節距短(分割數多)之劃線輪使脆性材料之接觸提高的傾向，從對脆性材料之接觸之觀點來看，缺口之節距最好係例如20~1000μm，在分割貼合玻璃基板時特別合適。另一方面，有藉由使用缺口之節距長(分割數少)之劃線輪使脆性材料之品質提高的傾向，從製造劃線輪之容易性的觀點來看亦較佳，例如最好係1000~5000μm，在分割原料單板(材料板)時特別合適。
一般而言，最好係使用外徑小之劃線輪來分割貼合玻璃基板，例如外徑1~4mm之劃線輪即非常適合。另一方面，最好係使用外徑大之劃線輪來分割原料單板，例如外徑4~20mm之劃線輪即非常適合。
一般而言，圓周稜線之交會角度大之劃線輪，有使用壽命較長之傾向，從使用壽命之觀點來看，圓周稜線之交會角度最好係例如90~140°，100~135°尤其更佳。
一般而言，有藉由使用缺口之圓周方向長度較長的劃線輪使脆性材料之接觸良好的傾向，從對脆性材料接觸之觀點來看，缺口15之圓周方向之長度最好係4~14μm之範圍，而7~12μm之範圍則又更佳。另一方面，有藉由使用缺口之圓周方向之長度較短之劃線輪使脆性材料之分 割面品質(端面強度)提高的傾向，從脆性材料之分割面品質之觀點來看，缺口15之圓周方向之長度最好係1~6μm之範圍，而1~5μm之範圍則又更佳。
本發明之劃線輪(A刃尖)具有如下之優異特徵。其特徵在於：接觸性良好，因此不會在交叉劃線時產生交點跳越，且對無法採用N刃尖之外切劃線的較薄基板，亦能以內切劃線對應。
以下說明將具有如上述優異特徵之A刃尖適用於單板之交叉劃線的情形。以使用第1刀輪(第1刃尖)形成第1方向之單一或複數條劃線、其後朝與該等劃線交叉之第2方向以第2刀輪(第2刃尖)形成單一或複數條劃線的情形為例進行說明。
在上述情形下，雖亦會受基板之材質、厚度等加工對象基板之影響，但第1與第2刃尖之選擇可有如下之組合。
上述a)、b)、c)情形之特徵如下。
a)之情形，係在能採用外切劃線、亦即基板厚度例如為0.6mm以上、對能以N刃尖對應之基板形成劃線的情形下，以N刃尖形成第1方向之劃線，並以A刃尖形成其後之第2方向之劃線。
b)之情形，係在基板厚度薄例如在0.4mm以下之情形，或接觸良好且端面強度之確保係重要時之情形，以A刃尖形成第1方向之劃線， 並以相同或不同之A刃尖形成其後之第2方向之劃線。
c)之情形，係同樣地在基板厚度薄例如在0.4mm以下之情形，或接觸良好且端面強度之確保係重要時之情形，以A刃尖形成第1方向之劃線，並另外之P刃尖形成其後之第2方向之劃線。此情形下，可在第2方向之劃線下形成深垂直裂痕，其結果有防止交點附近產生「削角」與「缺口」之效果。
下述表1係顯示習知劃線輪(一般刃尖：無缺口之刃尖)、本發明之劃線輪、高滲透刃尖(形成於圓周稜線之槽之圓周方向長度較突起之圓周方向長度長的刃尖)。
*1：從基板之端部(邊緣)劃線至另一端部之切斷方法。
*2：從基板表面上之端部以外之任意位置，劃線至另一任意位置(端部以外)之切斷方法。
*3：外-外切斷時之接觸不良(未形成肋紋(RIB MARK))。
*4：交叉切斷時之交點跳越(未形成肋紋)。
*5：削角、缺口、翹曲等之不易產生程度。
缺口15，係形成為V字形底部表面與劃線輪軸線平行，且形成為連接V字最深部之線與劃線輪軸線平行。
構成缺口15之V字形底部之形狀，當從劃線輪軸線方向觀察時可對稱於圓周方向，亦可不對稱。
使用如上述之劃線輪時，即能防止交點跳越、且可進行在搬送中不致使端材掉落之穩定搬送。
缺口，亦可係如圖14所示般從旋轉軸之軸線方向觀察之形狀為概略梯形。如圖14所示，若缺口75係梯形之劃線輪70，即可藉由改變梯形底邊72之長度a’，而在不改變突起76之端部71a之接線與缺口面78相交之角度的狀態下，將缺口75之深度h保持於一定，容易地調整缺口75之圓周方向長度a與突起之圓周方向長度b。此外，圖14中，為易於理 解雖使缺口75之梯形底邊72形成為直線，但亦可為圓弧。
作為缺口75之例示，雖顯示了從旋轉軸之軸線方向觀察之形狀為大致V字形或梯形，但本發明並不特別限定於此等形狀，亦可為圓弧形、大致U字形。
上述實施形態中，雖例示了具有軸孔(供用以軸支劃線輪之銷貫通)之碟形劃線輪10，但如圖5所示，將銷形成為一體之一體型劃線輪60亦包含於本發明。
劃線輪60，係與劃線輪10同樣地，具有沿圓周稜線61交互形成於圓周方向之多數個缺口15及突起16。
劃線輪60，由於不像劃線輪10需要銷，因此旋轉精度較高且滑動阻力亦較少，而能進行穩定之旋轉，刃尖之使用壽命較長。
圖6係說明包含安裝有本發明劃線輪10之劃線裝置之液晶面板分割作業線30A,30B的圖。
圖6(a)係實施圖8所示之SBSB方式液晶面板分割作業線30A，由液晶面板分割裝置32、去角裝置36、以及設於此等各裝置間之各搬送機器人31,33,35構成。
液晶面板分割裝置32，係由劃線裝置S(S1,S2)及裂斷裝置B(B1,B2)、使玻璃基板G上下之各面反轉來搬送之反轉搬送機器人R1及R2、以及不使玻璃基板G反轉來搬送之搬送機器人M構成。
圖6(b)係實施圖9所示之SSBB方式作業線30B，由液晶面板分割裝置34、去角裝置36、以及設於此等各裝置間之各搬送機器人31,33,35構成。
液晶面板分割裝置34，係由劃線裝置S(S1,S2)及裂斷裝置B(B1,B2)、以及用以搬送玻璃基板G之反轉搬送機器人R1及R2與搬送機器人M構成。
各劃線裝置S1,S2，具備：(1)第1劃線頭，安裝有能安裝劃線輪之刀片保持具(劃線輪安裝部)，能朝X方向移動；以及(2)第2劃線頭，安裝有能安裝劃線輪之刀片保持具，能朝Y方向移動。
於第1劃線頭透過刀片保持具安裝有本發明之劃線輪10，於第2劃線頭透過刀片保持具安裝有本發明之劃線輪10或具有高滲透效果之劃線輪40。
分別使用上述之劃線裝置S1,S2來切斷貼合基板時，首先，使用第1劃線頭之本發明劃線輪10形成延伸於X軸方向之第1劃線，其次，使用第2劃線頭之劃線輪將延伸於Y軸方向之第2劃線以與第1劃線正交的方式形成。若當於第2劃線頭安裝有具有高滲透效果之劃線輪40時，即可藉由活用劃線輪40之高滲透效果，來在不受玻璃種類、厚度及熱經歷等影響之狀態下防止交點跳越。
又，當於第1劃線頭及第2劃線頭兩者安裝有劃線輪10時，即可藉由抑制本發明之劃線輪10在玻璃基板G表面之滑動來形成精確之劃線，能在確保搬送之穩定性的同時以大幅高於習知技術之比率防止交點跳越，且在交叉劃線之交點部亦能獲得品質良好之分割面。
再者，當在第1劃線頭及第2劃線頭兩者使用本發明劃線輪10試驗性地於玻璃基板G形成彼此正交之劃線後，當發現玻璃基板G在裂斷步驟中之分割局部性地不充分而造成玻璃基板G無法沿劃線良好分離 時，可將具有高滲透性之劃線輪40用於交叉方向之劃線動作來形成劃線。
玻璃基板G之割斷易產生不充分之部分，例如係存在有密封材料之部分。密封材料，係用於貼合2片玻璃且用於密封在所貼合之玻璃板間注入的液晶。
其次，說明對貼合基板之兩面上下同時進行分割之『上下分割裝置』。藉由在上下劃線頭之刀片保持具分別安裝單數或複數個刃尖並使其移動於上下之基板表面、以實現貼合基板之分割步驟簡單化的裝置，已開始導入於FPD面板之生產線。當使用高滲透刃尖(P刃尖)來作為安裝於上述上下刀片保持具之刃尖時，能獲得下列優點。
當以P刃尖對上下基板進行劃線時，可簡化或省略劃線後之裂斷步驟。已劃線之上下基板，例如能以如下3種方法分離。
1)以P刃尖對上下基板進行劃線後，藉由將上下基板向左右輕輕地拉開，使上下貼合基板向左右分離。
2)以P刃尖對上下基板進行劃線後，藉由將上下基板輕輕地彎折且同時向左右拉開，來使上下貼合基板向左右分離。或者，
3)以P刃尖對上下基板進行劃線時，藉由使緊壓用之彈性材料製滾輪在劃線剛形成之處之基板表面上滾動，在結束劃線動作之時點上下基板為左右分離之狀態。
上述之上下分割裝置，係以P刃尖對上側基板進行劃線，另一方面以A刃尖(非P刃尖)對下側基板進行劃線，藉此能防止端材在基板之搬送時脫落。
又，雖與貼合基板之用途亦有關聯，但在上述上下分割裝置 方面，有時亦有須對上下基板分別執行交叉劃線動作之情形。在此種情形下，亦以第1刃尖執行對第1方向之劃線動作後，再以第2刃尖執行對第2方向之劃線動作。此種情形下，亦能使用第1與第2刃尖為相同種類者，或相反地使用不同種類者。
例如，當以同一種類之A刃尖執行第1與第2兩方向之劃線動作時，有時藉由一般之裂斷操作係難以切離寬度狹窄處(相當於端子部)之端材，若使用通常之裂斷操作則有困難之情形。此種情形下，藉由以A刃尖執行第1方向之劃線動作，以P刃尖執行第2方向之劃線動作，即可藉由取出(抽空)寬度狹窄之端子部之操作亦相當簡單的裂斷操作來取出端材。
又，本發明包含手動劃線工具，其係將本發明之脆性材料用劃線輪10以旋轉自如之方式軸裝於設在其柄端的保持具所構成。
圖13係上述手動劃線工具的前視圖。
手動劃線工具90，主要由於一端安裝有可拆裝之劃線輪10的保持具91、以及可拆裝保持具91的棒狀手柄92構成。
手柄92，在內部形成有油室93，一端形成與保持具91之結合部，另一端則以能拆裝之方式具備用以供應潤滑油至油室93的蓋94。
前述實施形態中，雖使用雷射照射來形成缺口15，但考量劃線輪之材質或加工效率而使用研削加工或放電加工的製造，亦包含於本發明。
再者，本發明之劃線裝置亦包含下述多頭劃線裝置，亦即該多頭劃線裝置之各劃線裝置S1,S2，具備：第1劃線頭群，係安裝有能安裝 複數個劃線輪之與前述劃線輪相同數目的刀片保持具，能朝X軸方向移動；以及第2劃線頭群，係安裝有能安裝複數個劃線輪之與前述劃線輪相同數目的刀片保持具，能朝Y軸方向移動；當使各劃線頭朝各軸方向移動時，即能在脆性材料基板形成複數條劃線。
再者，本發明之劃線裝置亦包含下述多頭劃線裝置，亦即將上述複數個刀片保持具安裝於1個劃線頭，具備由此種劃線頭所構成之第1及第2劃線頭，當朝X及Y各軸方向移動各劃線頭時，即能在脆性材料基板形成複數個劃線。
在用以實施上述發明之較佳形態方面，雖說明了液晶顯示面板用貼合玻璃基板之劃線，但本發明之劃線對象並不限於貼合玻璃基板，關於玻璃方面，單片玻璃亦係本發明之劃線之對象。又，玻璃以外之脆性材料(例如，矽等半導體材料、藍寶石等)亦係本發明之劃線之對象。
此外，以本發明之脆性材料用劃線輪10所形成之各缺口15之深度h亦可不是一定，例如，缺口之深度h亦可朝圓周方向變化為3、1、1‥，3、1、1‥。
實施例
使用本發明之劃線輪(A刃尖(A-Wheel))、習知之平常刃尖(N刃尖(N-Wheel))及習知之高滲透刃尖(P刃尖(P-Wheel))，以100mm之間隔分別於玻璃基板1(無鹼玻璃基板；厚度0.7mm)及玻璃基板2(LCD用高硬度玻璃基板；厚度0.63mm)縱橫形成3條劃線(交叉劃線)，沿劃線裂斷而獲得試驗片(100mm×100mm)(SSBB方式)。對各試驗片測定彎曲強度。彎曲強度，係從各試驗片之一面(表面)上之中心線(分割成100mm×50mm之大小的2條 線)向兩側各離開50mm的2條直線上、以及從相反側之面(背面)上之中心線(相對表面中心線之線)向兩側各離開10mm之2條直線上，對玻璃基板從垂直方向施加壓力，並測定破壞時之壓力(應力)。對前述3種劃線輪與前述2種玻璃基板之各組合進行50~100次之測定，再根據魏普(Weibull)分佈對測定結果進行統計處理。圖15係顯示玻璃基板1之結果，圖16係顯示玻璃基板2之結果。
從圖15及圖16所示之結果可知，使用本發明劃線輪(A刃尖)來分割之試驗片，係顯示與以習知一般刃尖(N刃尖)分割之試驗片同等之彎曲強度特性，且顯示較習知高滲透刃尖(P刃尖)良好之彎曲強度。此係因使用本發明劃線輪(A刃尖)分割之試驗片，端面之品質會相當良好之故。
本發明可提供一種在切斷脆性材料基板時，在進行交叉劃線之情形下能防止交點跳越、且可進行在搬送中不致使端材掉落之穩定搬送的脆性材料用劃線輪。又，本發明，能提供脆性材料基板之分割面品質(端面強度)良好之脆性材料用劃線輪。
本發明，對無鹼玻璃或石英玻璃之玻璃基板特別有效果，其用途可列舉以TFT液晶面板、TN液晶面板、STN液晶面板為代表之各種平面顯示面板用的各種脆性材料基板。
10‧‧‧劃線輪
11‧‧‧圓周稜線
15‧‧‧缺口
16‧‧‧突起
a‧‧‧缺口之圓周方向長度
b‧‧‧突起之圓周方向長度
h‧‧‧高度
P‧‧‧節距

Claims (5)

  1. 一種脆性材料用劃線輪，係由共有旋轉軸之二個圓錐台底部相交而形成圓周稜線之外周緣部、以及沿該圓周稜線交互形成於圓周方向之複數個缺口及突起構成，且外徑為1~20mm；該突起，係由在該圓周稜線形成缺口後殘留之於圓周方向具有長度之該圓周稜線之部分所構成，其特徵在於：該缺口，係在該圓周稜線之全周以20~5000μm之節距形成，其圓周方向之長度，係較該突起之圓周方向之長度短；該缺口，具有朝向該劃線輪之底部之半徑方向內方缺口之缺口面，該突起之端部中之接線與該缺口面以30~60°之角度交叉。
  2. 如申請專利範圍第1項之脆性材料用劃線輪，其中，該缺口之圓周方向之長度係1~14μm。
  3. 如申請專利範圍第1項之脆性材料用劃線輪，其中，該缺口係於該圓周稜線之全周以20~50μm之節距形成。
  4. 如申請專利範圍第1項之脆性材料用劃線輪，其中，該缺口係於該圓周稜線之全周以1000~5000μm之節距形成。
  5. 如申請專利範圍第1項之脆性材料用劃線輪，其中，該缺口之深度係0.5~5μm。
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