TWI432387B - Processing method and processing device for brittle material substrate - Google Patents

Description

脆性材料基板之加工方法及加工裝置

本發明係關於如觸碰面板或具保護膜之玻璃般、於脆性材料(玻璃、陶瓷、半導體材料等)表面具備膜等樹脂層之玻璃基板等之脆性材料基板之加工方法及加工裝置。

以往，作為玻璃基板之一個分斷方法，係於平台上以真空吸附機構固定玻璃基板，於玻璃基板之一面側藉由刀刃稜線角較大之玻璃用刀輪形成劃線槽，其後藉由裂斷桿、滾動滾輪等之緊壓手段沿劃線槽進行加壓，以使垂直之龜裂伸展而將玻璃基板分斷。

目前，一種如觸碰基板之類、於玻璃板之單側表面形成有膜等之樹脂層之玻璃基板已廣為人知。此種形成有樹脂層之玻璃基板之分斷中，由於樹脂與玻璃之物性不同，因此以上述劃線法進行劃線時會產生問題。例如，若欲以刀刃稜線角較大之玻璃用刀輪從樹脂層之面對玻璃板直接形成劃線槽時，樹脂層不會分斷，即使能分斷樹脂層之劃線部分亦會不規則地分裂，或劃線槽之周緣部分被破壞而產生微粒子狀之粉塵，導致成為加工截面之品質不良的原因。

因此，以往係藉由以下所示之方法對玻璃基板進行加工。如圖12所示，在使於玻璃板20一面形成有樹脂層21之玻璃基板W分斷時，首先，係沿劃線預定線一邊緊壓刀刃之稜線角較小之銳利固定刀30一邊前進，而於樹脂層21形成切槽31。此切槽31僅形成於樹脂層，而不形成於玻璃板。之所以要以稜線角較小之銳利固定刀30切割樹脂層，係因若使用稜線角較大之刀刃即無法切割樹脂層之故。

其次，如圖13所示使玻璃基板W反轉，使刀刃稜線角較大之玻璃用刀輪32，於先劃線出之切槽31之正背側之玻璃板20之位置滾動，以加工出劃線槽33。之所以要以稜線角較大之刀輪32進行劃線，係因若使用稜線角較小之刀刃即無法形成劃線槽，當載重略為超過即有突然斷裂之可能。

如上述地，以固定刀從單側面切出樹脂層，使基板反轉，並以刀輪從另一單面在玻璃劃線後進行分斷加工。

然而，上述之習知方法中，須具有一使玻璃基板反轉之步驟，包含位置對齊在內加工所需時間係對應地增加。進而，因增加了反轉機構等之附加設備所花費之費用，而有使裝置複雜、大型化而成本提高的問題。再者，當樹脂層為觸碰面板之情形，以樹脂層為下面而反轉時，樹脂層係接觸於平台面，加上玻璃基板本身之自重而導致樹脂層成為易受損傷之狀態。

因此，本發明提供一種加工方法及加工裝置，其可在對於一面形成有樹脂層之玻璃基板進行分斷加工時，在不反轉玻璃基板之狀態下從同一面對樹脂層及玻璃板兩者有效地施以切槽、劃線槽。

為達成上述目的，本發明係採取如下之技術手段。亦即，本發明之加工方法，係一種於一面形成有樹脂層之玻璃基板之加工方法，首先係從樹脂層上面側藉由樹脂分離手段於樹脂層加工出切槽。樹脂分離手段，只要能分離樹脂層者均可而並無特別限制，但最好係使用以機械方式進行分離之固定刀或熱分離之雷射等。其次，使用以下說明之構造之刀輪，藉由將此刀輪從樹脂層上面側沿前述切槽緊壓滾動，而於玻璃板形成劃線槽。亦即，於玻璃板劃線之刀輪，具備於刀刃前端部分具有稜線角α之玻璃劃線用刀刃、從該玻璃劃線用刀刃左右所形成之第1傾斜面連續之第2傾斜面、以及沿此左右第2傾斜面之假想直線所交叉之角度β較前述前端部分之稜線角α小之兩段角度之傾斜面。

前述刀輪之刀刃之稜線角α最好係80度～160度(通常為90度～145度，尤佳為90度～130度)，沿第2傾斜面之假想直線所交叉之角度β最好係10度～70度(通常為15度～55度，尤佳為25度～40度)。

根據本發明之劃線方法，係藉由雷射光或固定刀等之樹脂分離手段，在對樹脂層加工出切槽後，其次以具備兩段角度之傾斜面之刀輪從形成有樹脂層之側之面進行劃線。使用具備兩段角度之傾斜面之刀輪係基於以下理由。

一般而言，玻璃等之脆性材料之劃線用刀輪，由於係藉由一邊壓接玻璃一邊滾動而形成劃線槽之構造，因此刀刃稜線角α較大。若藉由刀刃稜線角α較小之刀輪，當載重較小時即無法形成劃線槽，而當載重較大時，即有在未形成劃線槽之狀態下突然斷裂之可能。

另一方面，當將刀刃稜線角α較大之脆性材料劃線用刀輪從形成於樹脂層之切槽上滾動時，刀刃面之一部分會接觸於樹脂層，而使接觸於刀輪之樹脂層之部分不規則地斷裂。

因此，藉由作成具備兩段角度之傾斜面之刀輪，並使刀輪之嵌入樹脂層之部分之厚度變薄，當以刀刃稜線角α較大之刀刃面(第1傾斜面)於脆性材料基板劃線時，以第2傾斜面不接觸於樹脂層之方式進行，藉此可防止樹脂層之切槽之周緣部分被破壞或裂開。

根據本發明，可藉由具有上述兩段角度之傾斜面之刀輪，從樹脂層上面之側沿切槽進行劃線，而可在不使脆性材料基板反轉之狀態下從同一面於脆性材料基板加工出劃線槽。藉此，可大幅縮短加工時間。

本發明，當形成於樹脂層之切槽之寬度在例如200μm以下、特別是100μm以下(通常為20μm以上)之範圍內時特別有效。

上述發明中，用以加工出前述切槽之固定刀或雷射光照射光學系統與用以於脆性材料板加工出劃線槽之刀輪亦可係配置於同一直線上，以在一次動作連續進行對樹脂層之切槽形成、對脆性材料板之劃線槽形成。藉此藉此可進一步縮短加工時間。

上述發明中，接續於刀輪後吸引粉塵物之吸引裝置與使表面平坦化之緊壓滾輪亦可係配置於同一直線上，以在一次動作依序連續進行對樹脂層之切槽形成、對脆性材料板之劃線槽形成、粉塵物吸引、表面平坦化之各動作。

藉此，當於劃線部分產生粉塵物或毛邊時，可吸引除去粉塵物且將毛邊緊壓成平坦而加工出高品質之製品。又，由於此等作業能以一次動作達成，因此能謀求加工之效率化。

以下，基於顯示該實施形態之圖式詳細說明本發明之加工方法。

圖1係顯示實施本發明之加工方法時所使用之加工裝置A一實施例之立體圖。加工裝置A，具備可移動於大致水平方向(Y方向)且能在水平面內旋轉之平台10。平台10具備用以保持玻璃基板W之真空吸附機構(未圖示)。

以隔著平台10設置之兩側之支撐柱11,11與延伸於X方向之導桿12所構成之橋接件13，係設置成橫跨平台10上，形成為可藉由圖示外之移動機構移動於Y方向。滑件14，安裝成可藉由形成於導桿12之導件15移動，藉由馬達16之旋轉而移動於X方向。於滑件14，透過可上下移動之固定件7安裝有保持後述固定刀1或刀輪2等之安裝基座5。

如圖2及圖3所示，於安裝基座5，以固定刀1為前頭之方式依序排列於同一直線上的狀態安裝有固定刀1、刀輪2、除去粉塵物之吸引裝置3、緊壓滾輪4。

圖4係固定刀1之截面圖。固定刀1係以燒結鑽石或超硬合金等之超硬質材料製造，形成為刀刃稜線角Σ小且銳利之刀刃。此刀刃稜線角Σ係25度～40度之範圍、尤其最好是30度。又，固定刀1可藉由上下調節機構1d微調其上下位置。

圖5係刀輪之截面圖，圖6係其一部分放大圖。刀輪2與固定刀1同樣地，係以燒結鑽石或超硬合金等之超硬質材料製造。又，此刀輪2，於前端部分形成有稜線角α較大之玻璃劃線用刀刃2a，自形成於該玻璃劃線用刀刃2a左右所形成之第1傾斜面2b連續形成有第2傾斜面2c。沿此左右之第2傾斜面2c,2c之假想直線所交叉之角度β形成為較前述刀刃之稜線角α小，藉此，刀刃之左右兩面作成兩段角度之傾斜面。

前述刀刃2a之稜線角α係80度～160度，通常為90度～145度，尤佳為90度～130度左右，沿第2傾斜面之假想直線所交叉之角度β係10度～70度，通常為15度～55度例如25度～40度，尤佳為30度左右。又，刀輪2與固定刀1同樣地，可藉由上下調節機構2d(參照圖2)微調其上下位置。

其次，說明上述加工裝置A之加工動作。

圖8～圖11，係顯示對形成有樹脂層之玻璃基板進行分斷加工時之步驟之圖。藉由本發明劃線之玻璃基板W，係於玻璃板20之一面形成有薄樹脂層21之觸碰面板等之基板。將此玻璃基板W如圖8所示，以樹脂層21為上側之方式裝載固定於平台10上。其後使安裝基座5下降，在使固定刀1、刀輪2對齊於劃線位置之狀態下，以安裝基座5之固定刀1成為前導之方式緊壓於玻璃基板W並移動。

藉由此移動，首先藉由銳利之固定刀1如圖8所示於樹脂層21加工出切槽22。此時，先進行固定刀1之前端不接觸於玻璃板20之位置設定。藉此僅樹脂層21藉由銳利之固定刀1加工出漂亮之切槽22。

其次，如圖9所示，後續之刀輪2沿切槽22一邊壓接於玻璃板20一邊滾動，而於玻璃板20形成劃線槽23。此時，由於刀輪2之刀刃稜線角α係以適於劃線用之大角度形成，因此可有效地於玻璃板20加工出劃線槽23。又，由於除了此刀刃2a部分以外之第2傾斜面2c之角度β形成為較小，因此能使嵌入樹脂層之切槽22之刀輪2前端部分之厚度較薄，藉此能將以刀輪緊壓擴展切槽2之作用抑制地較小，而能消除切槽22之周緣部分被破壞或斷裂之情形。

其後，藉由後續之吸引裝置3，吸引除去藉由玻璃板20之劃線等而產生之微細粉塵物，其次以後續之緊壓滾輪4將於切槽22之緣部產生之微微隆起之毛邊22a緊壓成平坦且平順(參照圖10,圖11)。藉此能進行高品質之加工。

上述實施例中，雖係使用固定刀1於玻璃基板W之樹脂層21加工出切槽22，但亦可代替此，如圖7所示將雷射光照射光學系統6安裝於安裝基座5，並以雷射光加工出切槽22(雷射剝蝕加工)。

又，本發明中，依所加工之玻璃基板W材質之不同，亦可省略刀輪2之後續所配置之吸引裝置3、緊壓滾輪4之任一方、或者省略其兩者。

以上，雖說明了本發明之代表實施例，但本發明並不限定於上述實施形態。例如，上述實施例中，雖使安裝基座5相對玻璃基板W移動，但亦可固定安裝基座5而使玻璃基板W移動。除此之外，本發明亦可在可達成其目的、不脫離申請專利範圍之範圍內進行適當修正、變更。

再者，以上說明中，雖係以對形成有樹脂層之玻璃基板進行分斷加工時之步驟為例作了說明，但本發明亦可適當運用於形成有樹脂層之玻璃基板以外之形成有樹脂層之脆性材料基板(例如陶瓷基板、半導體材料基板)。

本發明之分斷方法，可利用在對如觸碰面板般，於玻璃板之一面形成有薄樹脂層之玻璃基板等之脆性材料基板進行分斷加工。

1．．．固定刀

1d,2d．．．上下調節機構

2．．．刀輪

2a．．．刀輪之玻璃劃線用刀刃

2b．．．第1傾斜面

2c．．．第2傾斜面

3．．．吸引裝置

4．．．緊壓滾輪

5．．．安裝基座

6．．．雷射光照射光學系統

7．．．固定件

10．．．平台

11．．．支撐柱

12．．．導桿

13．．．橋接件

14．．．滑件

15．．．導件

16．．．馬達

20．．．玻璃基板之玻璃板

21．．．玻璃基板之樹脂層

22．．．切槽

22a．．．毛邊

23．．．劃線槽

30．．．固定刀

31．．．切槽

32．．．刀輪

33．．．劃線槽

A．．．加工裝置

W．．．玻璃基板

α．．．刀輪之刀刃稜線角

β．．．刀輪之第2傾斜面之角度

Σ．．．固定刀之刀刃稜線角

圖1係顯示實施本發明之加工方法時所使用之基板加工裝置一例之立體圖。

圖2係上述加工裝置之安裝基座5之立體圖。

圖3係上述安裝基座5之側視圖。

圖4係安裝於上述安裝基座5之固定刀1之截面圖。

圖5係安裝於上述安裝基座5之刀輪2之截面圖。

圖6係顯示上述刀輪2之刀刃部分之放大截面圖。

圖7係顯示本發明之加工裝置之安裝基座5之另一實施例之側視圖。

圖8係顯示本發明之劃線方法之第1步驟之說明圖。

圖9係顯示本發明之劃線方法之第2步驟之說明圖。

圖10係顯示本發明之劃線方法之第3步驟之說明圖。

圖11係顯示本發明之劃線方法之第4步驟之說明圖。

圖12係顯示習知劃線方法之第1步驟之說明圖。

圖13係顯示習知劃線方法之第2步驟之說明圖。

5．．．安裝基座

7．．．固定件

10．．．平台

11．．．支撐柱

12．．．導桿

13．．．橋接件

14．．．滑件

15．．．導件

16．．．馬達

A．．．加工裝置

W．．．玻璃基板

Claims (11)

1. 一種於脆性材料板之一面形成有樹脂層之脆性材料基板之加工方法，其特徵在於：係從樹脂層上面藉由樹脂分離手段於樹脂層加工出切槽：使用一刀具，該刀具具備於刀刃前端部分具有稜線角α之脆性材料劃線用刀刃、從該脆性材料劃線用刀刃左右所形成之第1傾斜面連續之第2傾斜面、以及沿此左右第2傾斜面之假想直線所交叉之角度β較前述前端部分之稜線角α小之兩段角度之傾斜面，藉由將此刀輪從前述樹脂層上面沿前述切槽緊壓滾動，於脆性材料板形成劃線槽。
2. 如申請專利範圍第1項之脆性材料基板之加工方法，其中，前述樹脂分離手段，係藉由使固定刀滑動以將前述切槽形成於樹脂層。
3. 如申請專利範圍第1項之脆性材料基板之加工方法，其中，前述樹脂分離手段，係藉由照射雷射光以將前述切槽形成於樹脂層。
4. 如申請專利範圍第2或3項之脆性材料基板之加工方法，其中，用以加工出前述切槽之固定刀或雷射光照射光學系統與用以於脆性材料板加工出劃線槽之刀輪係配置於同一直線上，以在一次動作連續進行對樹脂層之切槽之形成、對脆性材料板之劃線槽之形成。
5. 如申請專利範圍第4項之脆性材料基板之加工方法，其中，接續於前述刀輪後吸引粉塵物之吸引裝置與使表面平坦化之緊壓滾輪係配置於同一直線上，以在一次之動作依序連續進行對樹脂層之切槽形成、對脆性材料板之劃線槽形成、粉塵物吸引、表面平坦化之各動作。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之脆性材料基板之加工方法，其中，前述刀輪之刀刃前端部分之稜線角α係80度～160度，沿第2傾斜面之假想直線交叉之角度β係10度～70度。
7. 如申請專利範圍第4項之脆性材料基板之加工方法，其中，前述刀輪之刀刃前端部分之稜線角α係80度～160度，沿第2傾斜面之假想直線交叉之角度β係10度～70度。
8. 如申請專利範圍第5項之脆性材料基板之加工方法，其中，前述刀輪之刀刃前端部分之稜線角α係80度～160度，沿第2傾斜面之假想直線交叉之角度β係10度～70度。
9. 一種於一面形成有樹脂層之脆性材料基板之加工裝置，其特徵在於，具備：固定刀或雷射光照射光學系統，係配置於前述樹脂層上面之側，用以於前述樹脂層加工出切槽；以及刀輪，與前述固定刀或雷射光照射光學系統配置於同一直線上，且藉由使其從樹脂層上面之側沿切槽滾動，於脆性材料板形成劃線槽；前述刀輪具備於刀刃前端部分具有稜線角α之脆性材料劃線用刀刃、且具有從前述脆性材料劃線用刀刃左右所形成之第1傾斜面連續之第2傾斜面，沿此左右第2傾斜面之假想直線所交叉之角度β形成為較前述前端部分之稜線角α小，藉此，將刀之左右兩面以兩段角度之傾斜面形成。
10. 如申請專利範圍第9項之脆性材料基板之加工裝置，其具備吸引因前述切槽及劃線槽之加工所產生之粉塵物之吸引裝置、使劃線槽之表面平坦化之緊壓滾輪，將固定刀或雷射光照射光學系統配置於前頭並依序將刀輪、吸引裝置、緊壓滾輪配置於同一直線上。
11. 如申請專利範圍第9或10項之脆性材料基板之加工裝置，其中，前述刀輪之刀刃前端部分之稜線角α係80度～160度，沿第2傾斜面之假想直線所交叉之角度β係10度～70度。