TWI457300B

TWI457300B - Scribe wheel

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Publication number: TWI457300B
Application number: TW100130817A
Authority: TW
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2014-10-21
Also published as: KR20120032411A; KR101287785B1; JP5174112B2; CN102431098B; TW201213256A; JP2012071459A; CN102431098A

Description

劃線輪

本發明係關於一種用以於壓接於脆性材料基板之狀態下轉動而劃割脆性材料基板之劃線輪。

玻璃基板或平板顯示器等脆性材料基板之製造時，將玻璃基板以所期望之線劃割之後進行斷裂。劃割步驟中將脆性材料基板載置於劃割裝置上，使用劃線輪進行劃割而形成劃割線。

此處，對於劃割玻璃基板時，玻璃基板上所產生之劃割線之形成過程進行說明。於對劃線輪施加特定之壓力而使其轉動時，若沿著對劃線輪施加壓力之線而產生被稱為肋狀紋(rib mark)之斷續性之破壞，則可以確認於其下方將產生特定深度為止之連續破壞。若於如此之狀態下結束劃割，則為沿著劃割線展開而對玻璃基板施加壓力，由此可以容易地進行斷裂。因此，可以藉由肋狀紋之有無來判斷劃割線之良否。

且說，先前所使用之劃線輪係共有旋轉軸之兩個圓錐台之底部相交而形成著圓周稜線之圓板狀之構件，將其稱為第1刃尖。可以藉由使此劃線輪壓接於玻璃基板而轉動來形成劃割線。

專利文獻1中提出有一種劃線輪，其可以自玻璃基板之表面起於垂直方向相對於板厚而相對性地形成較深之垂直龜裂。此劃線輪沿著上述先前之劃線輪之圓周稜線於圓周方向上交替地形成例如200~300左右之多數之槽及突起。突起藉由於圓周稜線上以特定之間距及深度切口而形成。以下將此劃線輪稱為第2刃尖。

另外，亦開發有一種與專利文獻1相同之劃線輪，使槽之數量大幅減少，例如使槽之數量為5個，且於圓周上等分地配置之劃線輪。以下將此劃線輪稱為第3刃尖。

當使用劃割裝置將玻璃基板分斷為較小之基板之情形時，於玻璃基板上平行地形成多數條劃割線，進而與該等劃割線交叉而格子狀地形成劃割線，進行所謂交叉劃割。交叉劃割中，例如，如圖1所示，使劃線輪平行地通過而形成劃割線L1~L5，其後使平台旋轉90°而形成劃割線L6~L10。

將脆性材料基板劃割之劃線方法之一，具有如劃割線L6~L10般自脆性材料基板之外側起到外側為止進行劃割之劃線方法。使劃線輪於比脆性材料基板之端稍微外側之點中，使劃線輪之最下端下降到比脆性材料基板之上表面稍微下方為止。然後，藉由於對劃線輪施加特定之壓力之狀態下水平移動，而自脆性材料基板之一端緣開始劃割，劃割到另一端緣為止。以下，將此稱為外切劃割。於外切劃割時，劃割線到達基板之兩端，因此劃割後之斷裂容易，但是存在因劃割之開始部分而基板容易產生損傷之缺點。

另外，如劃割線L1~L5般，具有自脆性材料基板之內側到內側為止進行劃割而外側不劃割之劃線方法。於比脆性材料基板之端緣稍微內側使劃線輪下降，然後，於對劃線輪施加向下之特定壓力之狀態下向圖中右方向水平移動，由此自脆性材料基板之內側開始劃割，劃割到另一端之內側為止。以下，將此稱為內切劃割。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3,074,143號公報

且說，先前，當使用第1刃尖進行劃割時，於輪轉動之後刃尖於基板表面滑動而未形成劃割線之現象被視為問題，如此之狀態被稱為「切入不良」狀態。另一方面，雖然根據第2刃尖可以回避「切入不良」狀態，但是與使用第1刃尖進行劃割時相比較，存在分斷後之玻璃之端面強度變低之問題，根據玻璃之用途亦有時需要分斷後之端面處理。尤其近年來，由於玻璃之用途之擴大、玻璃之薄板化、產品製造之簡單化之要求之方面，要求一面回避「切入不良」狀態，一面獲得與使用第1刃尖進行劃割時同等之端面強度之技術。

於切入不良之情形時，較多的是即便外切劃割可能但是無法進行內切劃割。另外，若進行交叉劃割，則於交點附近劃割線不連續，存在產生所謂「交點跳動」之問題。例如，於圖1中，若於形成劃割線L1~L5之後，使平台旋轉而形成劃割線L6~L10，則存在導致於劃割線之交點處肋狀紋結束，局部性地產生未形成劃割線之交點跳動現象之情況。

認為其原因如以下般。即，於最初形成劃割線時，隔著劃割線而於兩側之玻璃表面附近產生內部應力。繼而，於劃線輪垂直通過已經形成之劃割線時，由於其附近潛在之內部應力而自劃線輪對玻璃基板面於垂直方向上施加之力削減。因此，認為交點附近未形成之後應形成之劃割線。

若玻璃基板上產生交點跳動，則玻璃基板不會按照預定之劃割線分離，因此存在產生不良品，而使生產效率降低之問題。

另外，行動電話等中所使用之玻璃基板由於輕量化而厚度變薄。若對厚度較薄之基板進行外切劃割，則當劃線輪跨向基板上時因對基板之端面邊緣所賦予之衝擊而邊緣產生欠缺，或者由於基板自身破壞而產品之良率降低。

因此，為使較薄之玻璃基板中不於邊緣產生欠缺，而要求內切劃割。然而，先前之第1刃尖中，亦存在由於切入不良而內切無法形成劃割線之情形。

另一方面，專利文獻1中記載之第2刃尖為「切入良好之」刃尖，可以自劃線輪轉動之後開始形成劃割線。因此，藉由使用第2刃尖，可以進行內切劃割，於交叉劃割時亦可以防止交點跳動。

關於平板顯示器等中所要求之玻璃基板之端面強度，存在第2刃尖較第1刃尖而言端面強度較差之問題。端面強度依賴於劃線輪之周圍所形成之槽之數量，槽之數量越多強度則越降低。因此，例如，若使槽之數量為300，則端面強度大幅度降低。

另外，若使用第3刃尖進行劃割，則雖然端面強度可獲得與先前之第1刃尖大致同等之結果，但是存在切入性能較第2刃尖而言較差之缺點。

因此，要求與脆性材料基板之種類無關而切入良好，且不易產生交點跳動之刃尖，即要求可以確保端面強度與第1刃尖為同等程度之品質之刃尖。

本發明係鑒於如此之先前之問題點而開發的，目的在於提供當切斷脆性材料基板時，劃割開始時之切入良好，防止交點跳動，發揮脆性材料之分斷面之品質(端面強度)良好之劃割性能之劃線輪。

為了解決此問題，本發明之劃線輪係具有由共有旋轉軸之2個圓錐台之底部相交而形成圓錐稜線之外周緣部、且劃割脆性材料基板之圓板狀之劃線輪，且，沿著上述圓周稜線形成有多個槽，各槽係以於使用劃線輪進行劃割時不會同時接觸於脆性材料基板之間隔且100 μm以上之間隔而形成，當鄰接之2個槽之間隔為100~400 μm之部分至少存在1處，且鄰接之2個槽為100~400 μm之一組槽存在2處以上時，各組槽之間隔為10000 μm以內。另外，此劃線輪包含：沿著上述圓周稜線而形成之特定數量之第1群槽，以及自上述第1群各個槽於相同旋轉方向上鄰接之位置分別形成之第2群槽；與上述第1群槽鄰接之第2群各個槽係以於使用劃線輪進行劃割時不會與第1群槽同時接觸於脆性材料基板之間隔而形成，且與一側之第1群槽之間隔設定為100~400 μm，與另一側之第1群槽之間隔設定為800~10000 μm。

此處亦可為，上述第1群槽之槽數及上述第2群槽之槽數分別為5以內。

此處亦可為，上述第1群、第2群槽之數量分別為5，且將各第1群槽與最接近該槽之鄰接之第2群槽之間距設為100~400 μm。

根據具有如此之特徵之本發明，可以獲得與第1刃尖為同等程度之端面強度，且可以獲得與第2刃尖同等之切入性能。因此，即便為較薄之脆性材料基板亦可進行內切劃割，另外，於進行交叉劃割時亦不會產生交點跳動，可以較佳地使用。

本發明中作為加工對象之脆性材料基板，關於形態、材質、用途以及大小並未特別限定，可為包含單板之基板或將2片以上之單板貼合而成之貼合基板，亦可為於該等基板之表面或內部附著或含有薄膜或半導體材料而成者。另外，作為脆性材料基板之材質，可以列舉玻璃、陶瓷、半導體(矽等)、藍寶石等，作為其用途可以列舉液晶顯示面板、電漿顯示面板、有機EL顯示面板、表面電場顯示器(SED)用面板等之場發射顯示器(FED)用面板等之平板顯示器用之面板。

以下，根據圖式對本發明之實施形態進行詳細說明。圖2係自本實施形態之劃線輪10之旋轉軸觀察之正面圖，圖3係其側面圖。本實施形態之劃線輪10例如安裝於先前之劃割裝置之劃割頭而使用。

如圖2及圖3所示，劃線輪10具有由共有旋轉軸12之兩個圓錐台13之底部相交而形成圓周稜線11之外周緣部14，以及沿著圓周稜線11而形成於圓周方向之複數個槽之圓板狀之構件。關於槽之詳細情況將於下文敘述。劃線輪10具有使用以軸支劃線輪10之銷貫通之軸孔15。劃線輪10可以藉由對圓板之外周緣部14自軸心朝向半徑方向實施研磨加工而形成圓周稜線11，使收斂角為α。劃線輪10之材質較佳為超硬合金、燒結金剛石、陶瓷或者金屬陶瓷。

於本實施形態中，與上述第3刃尖相同，將全周分為5等份而等間隔地形成槽21-1、21-2、21-3、21-4、21-5。以下，將該等槽設為第1群槽21。然後，相對於第1群槽於相同之旋轉方向上鄰接地各形成1個槽22-1、22-2、22-3、22-4及22-5。將該等槽設為第2群槽22。此處，第1群與第2群之鄰接之2個槽分別構成一組槽。即，槽21-i與22-i(i=1~5)各為一組槽。

圖4係表示由槽21-1與22-1構成之一組槽之部分放大圖。該等2個槽之間隔較佳為於一方之槽接觸於脆性材料基板時，另一方之槽不會同時接觸於脆性材料基板之間隔中最小之間距P。屬於第1群與第2群之其他鄰接之2個槽之間隔亦相同。即，若將劃線輪壓接於脆性材料基板，則其圓周稜線11之一部分成為咬入基板之狀態，但此時劃線輪10之鄰接之2個槽、例如21-1與22-1設為不會同時接觸於基板之間隔。另外，該等槽21、22係藉由自平坦之圓周稜線11起切出深度為h之大致V字狀之切口而形成。如此，於劃割時使龜裂確實地持續，可以實現一面維持第1刃尖之玻璃破壞強度一面提高切入性能之劃線輪。此處，若與跟第1槽鄰接之第2槽之間隔較小，且設為同時接觸於脆性材料基板之間隔，則會有用以回避「切入不良」狀態之效果較低，且分斷後之脆性材料基板之端面強度降低之傾向。考量到回避由槽所致之「切入不良」狀態之效果對於槽與脆性材料基板開始接觸時之作用有較大幫助，若為同時接觸之間隔，則於第1槽接觸之期間第2槽便開始接觸，使得第2槽之作用被第1槽之作用削弱，因而認為回避「切入不良」狀態之效果變低。另外，考量到槽之間隔較短且在同時接觸之狀態下容易對脆性材料基板之端面強度帶來不良影響。另一方面，若與跟第1槽鄰接之第2槽之間隔過大，則脆性材料基板之端面強度之降低雖受到抑制，但是無法回避「切入不良」狀態。

此處，對第1群槽與第2群槽之間隔之具體例進行說明。例如，若設劃線輪之直徑為2 mmΦ ，則其圓周稜線11之全周為6.28 mm。而且，若將劃線輪壓接於脆性材料基板，使刃尖咬入基板僅2 μm，則此間隔至少為126.4 μm。其中間距P較佳為126.4 μm~400 μm。另外，鄰接之2組槽之間隔設為400~10000 μm，較佳為800~10000 μm。例如，於圖2中，槽22-1與21-2之間隔為800~10000 μm。

此處，對第1群槽與第2群槽之間隔之其他具體例進行說明。例如，若將劃線輪之直徑設為3 mmΦ ，則其圓周稜線11之全周為9.42 mm。而且，若將劃線輪壓接於脆性材料基板，使刃尖咬入基板僅2 μm，則此間隔至少為135.6 μm。其中間距P較佳為135.6 μm~400 μm。

劃線輪為例如輪之外徑為1~20 mm，槽21、22之深度為0.5~5 μm，圓周稜線11之收斂角為85~140°。更佳之劃線輪為輪之外徑為1~5 mm，槽21、22之深度為1~3 μm，圓周稜線11之收斂角為100~130°。一般而言，使用切口之深度較深之劃線輪，具有相對於脆性材料之切入(尤其是交叉劃割時之交點跳動較少之情況)變得良好之傾向，而使用槽較淺之劃線輪，具有脆性材料之分斷面之品質(端面強度)提高之傾向。因此，以保持此平衡之方式決定槽之深度。具體而言，較佳為槽之深度為例如1~3 μm。

上述實施形態中，例示有為軸支劃線輪而具有軸孔15之劃線輪10，亦可為將銷一體地形成之一體型之劃線輪。如此，由於旋轉精度較高且滑動阻力亦較小，所以可以獲得穩定之旋轉，且作為刃尖之壽命較長。

另外，本實施形態中，將第1槽之數量及第2群槽之數量分別設為5，但是此數量可以根據劃線輪之直徑而決定。為將端面強度保持與第1刃尖同等，槽之數量較少較佳，但另一方面，為使開始劃割時將劃線輪壓接於玻璃基板之位置與實際形成劃割線之位置之容許誤差減小，則數量較多較佳。因此，雖取該等之平衡而決定槽數，但直徑為3 mmΦ 以下時槽數較佳為5以下。

[產業上之可利用性]

本發明之劃線輪可以使用在劃割裝置之劃割頭之前端，用來將脆性材料基板劃割。另外，本發明之劃線輪亦可使用於由設置於柄之前端之固持器旋轉自如地軸接之手動劃割工具。

10．．．劃線輪

11．．．圓周稜線

12．．．旋轉軸

13．．．圓錐台

14．．．外周緣部

15．．．軸孔

21-1．．．第1群槽

21-2．．．第1群槽

21-3．．．第1群槽

21-4．．．第1群槽

21-5．．．第1群槽

22-1．．．第2群槽

22-2．．．第2群槽

22-3．．．第2群槽

22-4．．．第2群槽

22-5．．．第2群槽

L1．．．劃割線

L2．．．劃割線

L3．．．劃割線

L4．．．劃割線

L5．．．劃割線

L6．．．劃割線

L7．．．劃割線

L8．．．劃割線

L9．．．劃割線

L10．．．劃割線

P．．．間距

圖1係表示使用先前之劃線輪進行交叉劃割之狀態之平面圖。

圖2係本發明之實施形態之劃線輪之正面圖。

圖3係本實施形態之劃割裝置之側面圖。

圖4係本實施形態之劃線輪之正面之部分放大圖。