TWI480244B - Scribing method and scribing wheel - Google Patents

Description

劃線方法及劃線輪

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方法及劃線輪。

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之情形時，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有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。於外切劃割之情形時，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。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3,074,143號公報

先前，於使用第1刃尖進行劃割之情形時，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刃尖進行劃割之情形時相比較，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刃尖進行劃割之情形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，於劃線輪垂直藉由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，可以自劃線輪轉動後立即開始形成劃割線。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方法與實現此劃線方法之劃線輪。

為了解決此問題，本發明之劃線方法係使用劃線輪之劃線方法，上述劃線輪具有由共有旋轉軸之2個圓錐台之底部相交而形成圓周稜線之外周緣部，且具有以沿著上述圓周稜線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而設定之第1、第2槽，且一面轉動一面劃割脆性材料基板；且，上述劃線方法使用上述劃線輪對測試用脆性材料基板進行測試劃割，根據由上述測試劃割而形成之劃割線，判別測試劃割之開始或結束時間點之劃線輪之第1、第2槽之旋轉角度，將上述劃線輪保持與測試劃割結束時為相同旋轉角度而開始虛設劃割，進行虛設劃割直至上述劃線輪之第1、第2槽即將依次與上述測試用脆性材料基板接觸為止，對於上述劃線輪保持上述虛設劃割結束之後之旋 轉角度而開始劃割，劃割作為對象之脆性材料基板。

此處，亦可以將上述測試劃割之長度設為上述劃線輪之圓周長，測試劃割中之第1、第2槽之旋轉角度之判別係藉由判別自劃線輪之接觸位置到形成劃割為止之距離d1而進行，上述虛設劃割自與上述測試劃割相同之旋轉角度開始，且劃割與自上述測試劃割之接觸位置起到形成劃割為止之距離相同之長度。

此處，亦可以為上述測試劃割中之第1、第2槽之旋轉角度之判別係藉由判別測試劃割中自形成劃割起到劃割結束為止之距離d2而進行，上述虛設劃割之長度設為自上述劃線輪之圓周長之整數倍減去上述距離d2而得之長度。

此處，亦可以使劃割之距離為上述劃線輪之圓周之整數倍之方式而設定上述劃線輪之直徑。

為了解決此問題，本發明之劃線輪具有由共有旋轉軸之2個圓錐台之底部相交而形成圓周稜線之外周緣部，且係劃割脆性材料基板者，其具有：沿著上述圓周稜線而形成之第1槽，以及形成於與上述第1槽鄰接之位置之第2槽，上述第2槽係以於使用劃線輪進行劃割時不會與上述第1槽同時接觸於脆性材料基板之間隔而設定。

此處，亦可以使劃割之距離為上述劃線輪之圓周之整數倍之方式而設定上述劃線輪之直徑。

此處，亦可以將上述劃線輪之第1槽與最接近該槽而鄰接之第2槽之間距設為100~10000μm，較佳為100~800μm，更佳為100~400μm。

藉由使用具有如此之特徵之本發明之劃線方法及劃線輪進行劃割，可以自轉動之後形成劃割。另外，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刃尖為同等之切入性能。因此，即便為較薄之脆性材料基板亦可以進行內切劃割，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。

作為本發明中成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，既可以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，亦可以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具有供用以軸支劃線輪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，於圓周稜線11上形成第1槽21，相對於此槽21於相同旋轉方向上形成鄰接之第2槽22。圖4係表示該等槽21、22之部分放大圖。該等2個槽之間隔較佳為，當一方之槽與脆性材料基板接觸時，另一方之槽不會同時與脆性材料基板接觸之間隔之中最小之間距P。即，設為當將劃線輪壓接於脆性材料基板時，雖成為其圓周稜線11之一部分咬入基板之狀態，但此時為劃線輪10之鄰接之2個槽21、22不會同時接觸於脆性材料基板之間隔。另外，該等槽21、22藉由自平坦之圓周稜線11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，且設為同時與脆性材料基板接觸之間隔，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，若為同時接觸於脆性材料基板之間隔，則於第1槽接觸之期間第2槽便開始接觸於脆性材料基板，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於脆性材料基板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，對槽21、22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。

此處，對槽21、22之間隔之其他具體例進行說明。例如，若設劃線輪之直徑為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，藉由使用切口之深度較深之劃線輪，存在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，藉由使用槽較淺之劃線輪，存在脆性材料之分斷面之品質(端面強度)提高之傾向。因此，決定槽之深度以保持此平衡。具體而言，較佳為槽之深度為例如1~3 μm。

且說，此實施形態中，由於僅於劃線輪10之全周形成1組槽21、22，所以即便將劃線輪10壓接於脆性材料基板亦存在根據其接觸位置直至槽接觸為止無法形成劃割之可能性。因此，本實施形態中，藉由以下方法使劃割開始之後可以形成劃割。圖5係表示此順序之流程圖。

(1)　首先，如圖6所示，準備與成為劃割對象之基板不同之測試基板30，使用劃線輪10進行測試劃割。測試劃割之長度為與劃線輪10之圓周相等之長度。此時檢測自哪個部分起可以形成上述肋狀紋。具體而言，使用LED光源31與CCD相機32，藉由圖像處理裝置33使已劃割之線之形成狀態顯示於監視器畫面34上。圖7A係表示監視器顯示畫面34與對應於已劃割之線之劃線輪10之旋轉角度之一例之圖。

(2)　其次，根據圖7A所示之監視器畫面藉由圖像處理而求出線寬變化之點。認為線寬變化之點為槽21、22抵接觸於測試基板30而開始形成劃割之部分。

(3)　使劃線輪10最初接觸於測試基板30之點為P1，使線寬變化之點P2為開始形成劃割之點，測量P1與P2之距離d1。

(4)　於測量距離d1之後，實際進行劃割之前，如圖7B所示，使用劃線輪10對測試基板30進行虛設劃割距離d1，或比其稍微短之距離。由於使測試劃割之長度與劃線輪10之圓周相等，所以槽21、22之旋轉角度如圖7A所示，測試劃割開始時與結束時相同。因此，於開始虛設劃割時，關於劃線輪10之旋轉角度，與測試劃割開始時為相同角度，所以可以進行劃割。

(5)　之後，對成為工件之脆性材料基板進行劃割。劃線輪之旋轉角度係自虛設劃割結束之角度狀態開始的。如此，若劃線輪10接觸並轉動，則立即槽21、22接觸於脆性材料基板，因此可以形成劃割。

而且，於對其他脆性材料基板進行劃割之情形時，重複上述(4)、(5)。如此，可以藉由總是使虛設劃割之長度為固定長度d1並自其之後進行劃割而使劃割之成立提前。此實施形態中，由於僅於劃線輪上形成槽21、22，所以可以與先前例之第1刃尖為同等之端面強度。另外，由於在劃割開始之後槽接觸於脆性材料基板，所以可以為切入良好之刃尖。

另外，此處，使測試劃割之劃割之長度與劃線輪10之圓周相等，但是亦可以使測試劃割之長度為任意長度。於此情形時，如圖8A所示，使測試劃割時線寬變化之點P2與結束劃割之點P3之距離為d2而加以測定。而且，如圖8B所示，使虛設劃割之長度d3為以下之長度。

d3=kd_s π-d2

此處，k為整數，d_s 為劃線輪10之直徑。另外，k亦可為1，當距離d2較大之情形時k為2以上之整數。如此，若進行虛設劃割，則於虛設劃割結束之時間點，可以為槽21、22與脆性材料基板接觸之前之相同之旋轉角度。因此，若對實際之脆性材料基板開始劃割，則可以立即於脆性材料基板上形成劃割。

此處，於測試劃割中測定距離d1或d2，相當於算出測試劃割之開始位置中或結束位置中之槽之旋轉角度。

且說，成為劃割之對象之脆性材料基板中，例如，如圖9所示，存在劃割距離D總是固定之情況。於如此之情形時，當劃割距離D時，劃線輪之旋轉數包含角度在內為固定。因此，以使劃線輪之直徑之整數倍與距離D相等之方式而設定直徑。

D=(n+e)‧d_s π

此處，n為任意之整數，e為相當於容許誤差之小數。如此，當劃割距離D時總是進行相同旋轉數(n+e)之轉動。因此，如圖10所示，若使開始劃割時之槽之位置為圖10所示之位置，則劃割距離D而結束時亦成為與圖10所示之槽之位置大致相同。如此，當劃割決定有劃割距離之脆性材料基板時，使用具有與此距離對應之直徑之劃線輪進行劃割，則每次劃割時無需虛設劃割。

為了將端面強度保持為與第1刃尖同等而槽之數量較少則較佳，本實施形態中使第1、第2槽之數量為1組。

[產業上之可利用性]

本發明之劃線方法及劃線輪可以使用於在劃割裝置之劃割頭之前端使用而將脆性材料基板劃割。

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．．．槽

22．．．槽

30．．．測試基板

31．．．LED光源

32．．．CCD相機

33．．．圖像處理裝置

34．．．監視器畫面

d1．．．P1與P2之距離

d2．．．P2與P3之距離

d3．．．虛設劃割之長度

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

P1．．．點

P2．．．點

P3．．．點

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。

圖5係表示本實施形態之劃線方法之流程圖。

圖6係表示本實施形態之劃線方法之測試劃割之圖。

圖7A係表示測試劃割後之監視器畫面之一例之圖。

圖7B係表示虛設劃割後之監視器畫面之一例之圖。

圖8A係表示測試劃割後之監視器畫面之其他例之圖。

圖8B係表示虛設劃割後之監視器畫面之其他例之圖。

圖9係表示測試劃割後對成為劃割對象之脆性材料基板進行劃割時之狀態之立體圖。

圖10係表示劃割時之劃割之開始與結束時之劃線輪與其槽之位置之圖。

(無元件符號說明)

Claims (4)

1. 一種劃線方法，其係使用劃線輪之劃線方法，上述劃線輪具有由共有旋轉軸之2個圓錐台之底部相交而形成圓周稜線之外周緣部，且具有以沿著上述圓周稜線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而設定之第1、第2槽，且一面轉動一面劃割脆性材料基板；且使用上述劃線輪對測試用脆性材料基板進行測試劃割，根據由上述測試劃割而形成之劃割線，判別測試劃割之開始或結束時間點之劃線輪之第1、第2槽之旋轉角度，將上述劃線輪保持與測試劃割結束時為相同旋轉角度而開始虛設劃割，進行虛設劃割直至上述劃線輪之第1、第2槽即將依次與上述測試用脆性材料基板接觸為止，對於上述劃線輪保持上述虛設劃割剛結束後之旋轉角度而開始劃割，劃割作為對象之脆性材料基板。
2. 如請求項1之劃線方法，其中將上述測試劃割之長度設為上述劃線輪之圓周長，測試劃割中之第1、第2槽之旋轉角度之判別係藉由判別自劃線輪之接觸位置到形成劃割為止之距離d1而進行，上述虛設劃割自與上述測試劃割相同之旋轉角度開始，且劃割與自上述測試劃割之接觸位置起到形成劃割為止之距離相同之長度。
3. 如請求項1之劃線方法，其中上述測試劃割中之第1、第2槽之旋轉角度之判別係藉由判別測試劃割中自形成劃割起到劃割結束為止之距離d2而進行，上述虛設劃割之長度設為自上述劃線輪之圓周長之整數倍減去上述距離d2之長度。
4. 如請求項1之劃線方法，其中以使劃割之距離為上述劃線輪之圓周之整數倍之方式而設定上述劃線輪之直徑。