TWI529046B - 切割刀輪 - Google Patents

Description

切割刀輪

本發明係關於一種切割刀輪，特別是關於一種用以切割一強化玻璃基板之切割刀輪。

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。為了避免玻璃基板輕易被刮傷或破裂，通常玻璃基板均經過強化。在製造過程中，玻璃基板均需切割為較小尺寸之玻璃基板以配合各式裝置之應用。然而，強化玻璃基板因其硬度高並且其中切割程序中產生的龜裂較難以控制，因此，如何切割強化玻璃基板，並使玻璃基板沿預定切割線分裂，為此一業界之重要課題。

首先請參考圖1，一般強化玻璃基板1或強化未滿CT(Center Tensile stress、中心拉伸應力)10MPa之玻璃基板1'包含一拉伸層11及形成於拉伸層11上之至少一壓縮層12。拉伸層11具有拉伸內應力，壓縮層12具有壓縮內應力，藉此使強化玻璃基板1或強化未滿CT10MPa之玻璃基板1'更耐磨而不易破裂。

請參考圖1及2A，一習知用以切割未強化或非強化玻璃基板或強化未滿CT10MPa之玻璃基板1'之切割刀輪31，具有厚度自刀輪厚度處沿徑向向外徑漸縮形成之一切割刀鋒311。一般而言，使用切割刀輪31切割強化未滿CT10MPa之玻璃基板1'時，均會先沿預定切割線刻劃形成一刻劃開口13，而此時玻璃基板1'會同時產生深入玻璃基板1'內 部之龜裂14以及大致平行玻璃基板1'表面之水平龜裂15。爾後，接著進行使深度超過壓縮層12厚度之龜裂14於玻璃基板1'內部延伸並貫穿玻璃基板1'厚度t之步驟，使玻璃基板1'沿預定切割線分裂。過程中，水平龜裂15會造成玻璃基板1'分裂後之斷面較不平整而品質不佳。

請參考圖2B，另一習知用以切割未強化或非強化玻璃基板或強化未滿CT10MPa之玻璃基板1'之切割刀輪33，除具有厚度自刀輪厚度處沿徑向向外徑漸縮形成之一切割刀鋒331外，更於切割刀輪33之切割刀鋒331上形成複數切割槽333。切割槽333可使切割刀輪33刻劃強化未滿CT10MPa之玻璃基板1'而形成刻劃開口13時，使同時形成之龜裂14更加深入強化未滿CT10MPa之玻璃基板1'內部，並且減少水平龜裂15之形成。然若是切割CT10MPa以上之更加強化之強化玻璃基板1，此習知切割刀輪33因龜裂14更加深入強化玻璃基板1內部，使其在刻劃更加強化之強化玻璃基板1時，造成強化玻璃基板1更易於不沿預定切割線碎裂。因此，此具有切割槽333之習知切割刀輪33通常被認為難以符合切割更加強化之強化玻璃基板1時之品質要求。

因此，提供一種切割刀輪，其可抑制水平龜裂15之形成，並且可避免切割更加強化之強化玻璃基板1時強化玻璃基板1不沿預定切割線碎裂之問題，實為本發明所屬技術領域亟待解決之課題。

本發明之一目的在於提供一種切割刀輪，其可抑制水平龜裂之形成，並且可避免切割更加強化之強化玻璃基板時強化玻璃基板不沿預定切割線碎裂之問題。

其中，本發明用以切割一強化玻璃基板之切割刀輪具有一外徑、一內徑、一軸向、一徑向、一周向及沿軸向之一刀輪厚度。切割刀輪之一厚度自刀輪厚度沿徑向向該外徑漸縮形成具有一切割角度之一切割刀鋒，在切割刀鋒上沿該切割刀輪表面延伸形成不平行於周向 之複數切割槽，並且切割槽具有一槽深度。

為達上述目的，於本發明之切割刀輪中，外徑實質上介於1至10mm、內徑實質上介於0.4至2mm、切割刀鋒之切割角度實質上介於100°至160°、切割槽之槽深度實質上介於1μm至3μm、並且切割槽之一數量實質上為單位為mm之外徑乘以100至300個。

1‧‧‧強化玻璃基板

1'‧‧‧玻璃基板

101‧‧‧直線

102‧‧‧曲線

103‧‧‧表面

104‧‧‧邊緣

11‧‧‧拉伸層

12‧‧‧壓縮層

13‧‧‧刻劃開口

14‧‧‧龜裂

15‧‧‧水平龜裂

t‧‧‧厚度

31‧‧‧切割刀輪

311‧‧‧切割刀鋒

33‧‧‧切割刀輪

331‧‧‧切割刀鋒

333‧‧‧切割槽

5‧‧‧切割刀輪

51‧‧‧切割刀鋒

52‧‧‧軸孔

53‧‧‧切割槽

55‧‧‧夾持面

A‧‧‧軸向

c‧‧‧周向

D‧‧‧外徑

d‧‧‧槽深度

H‧‧‧內徑

r‧‧‧徑向

T‧‧‧刀輪厚度

θ‧‧‧切割角度

7‧‧‧刀輪固持件

71‧‧‧轉軸銷

73‧‧‧定位部

圖1係強化玻璃基板之一示意圖；圖2A係無切割槽之一習知切割刀輪切割強化玻璃基板之一示意圖；圖2B係具有切割槽之另一習知切割刀輪切割強化玻璃基板之一示意圖；圖3A係本發明之切割刀輪之一側視示意圖；圖3B係本發明之切割刀輪之一前視示意圖；圖3C係本發明之切割刀輪之一立體示意圖；圖4係本發明之切割刀輪與刀輪固持件之固定方式示意圖；圖5係本發明之切割刀輪沿一預定切割線刻劃一強化玻璃基板之示意圖。

請參考圖3A至3C，本發明用以切割一更加強化之強化玻璃基板1之切割刀輪5，具有一外徑D、一內徑H、一軸向、一徑向r、一周向c及沿軸向A之一刀輪厚度T。切割刀輪5之厚度自刀輪厚度T處沿徑向r向外徑D漸縮，形成具有一切割角度θ之一切割刀鋒51。切割刀輪5之切割刀鋒51上形成複數切割槽53，該些切割槽53在切割刀輪5表面之延伸方向不平行於周向c，並且切割槽53具有一自切割刀鋒51向切割刀輪5內部延伸之槽深度d。

請一併參考圖4，切割刀輪5於使用時可固持於一刀輪固持件7 上，並藉由刀輪固持件7固定至用於驅動刀輪固持件7之切割設備上。刀輪固持件7具有一轉軸銷71及二定位部73。定位部73於切割刀輪5軸向A上定位切割刀輪5之位置，此可由定位部73略夾持刀輪5兩側之夾持面55來達成，並且將轉軸銷71穿過切割刀輪5之軸孔52，並將切割刀輪5固持於刀輪固持件7之固定位置上，切割刀輪5可藉由切割設備之驅動而沿軸向A轉動，並在強化玻璃基板1上刻劃出所欲之深度與路徑。

於本發明之切割刀輪5中，其外徑D大致上介於1至10mm、軸孔52之內徑H大致上介於0.4至2mm、切割刀鋒51之切割角度θ大致上介於100°至160°、切割槽53之槽深度d大致上介於1μm至3μm、並且切割槽53之數量大致上為單位為mm之外徑D乘以100至300個。

藉此，本發明之切割刀輪5可減少如圖1所示之水平龜裂14之形成，使強化玻璃基板1分裂後之斷面平整而品質較佳，並且切割刀輪5更可避免切割更加強化之強化玻璃基板1時，強化玻璃基板1不沿預定切割線碎裂。再者，本發明之切割刀輪5因具有切割槽53，故不需要如習知技術般自強化玻璃基板1之邊緣104開始向基板內刻劃強化玻璃基板1，而是可如圖5所示直接自強化玻璃基板1之表面103之內部一起點進行刻劃，而不會降低切割品質。如圖2A所示之習知無切割槽之切割刀輪31因為沒有如本發明之切割槽53，因此無法由內部開始切割，而必須由強化玻璃基板1外部為起點進行切割，並且使用如圖2A所示之習知無切割槽之切割刀輪31切割後之強化玻璃基板1之強度，比使用本發明切割刀輪5切割後之強化玻璃基板1之強度低。因為直接自強化玻璃基板1之表面103之內部進行刻劃會降低切割品質，並無法如圖5所示直接自強化玻璃基板1之表面103之內部進行刻劃，必須自強化玻璃基板1之邊緣104開始刻劃強化玻璃基板1。

關於外徑D之尺寸請參考圖3A至3C。當外徑D小於2mm時，因切 割刀輪5尺寸小所以製造較困難，並且施加於切割刀輪5之荷重明顯集中，因此控制荷重施加之荷重控制器將需要有更強之控制能力。當外徑D大於3mm時，雖然切割刀輪5之尺寸變大可使切割刀輪5之壽命加長，然而因尺寸過大，將使沿如圖5所示之曲線102刻劃進行曲線切割時，易於發生缺角或龜裂延伸速度過快而使強化玻璃基板1未沿預定切割線10碎裂之問題，結果造成切割刀輪5所能切割之曲線之最小可加工曲率不如期望。據此，較佳地，本發明之切割刀輪5之外徑D大致上介於2至3mm。再者，雖然於加工切割刀輪5時必定存有因設備加工精度問題所造成之尺寸誤差，且測量時亦難免存有誤差，但目前量測數據係顯示：切割刀輪5之外徑D約為2mm時之切割良率大於外徑D約為3mm時之切割良率，因此切割刀輪5之外徑D最佳約為2mm。

關於內徑H之尺寸請參考圖3A至3C。當內徑H小於0.5mm時，切割刀輪5及如圖4所示之轉軸銷71製造較為困難，並且轉軸銷71可承受之力亦會降低。當內徑H大於1.1mm時，則轉軸銷71與切割刀輪5間之滑動摩擦力增加，此將造成刻劃穩定度下降，但對切割刀輪5之壽命影響並不明顯。據此，較佳地，本發明之切割刀輪5之內徑H大致上介於0.5至1.1mm。

關於切割刀鋒51之切割角度θ請參考圖3A至3C。當切割角度θ小於125°時，將會降低刻劃強化玻璃基板1所需之荷重，因此使刻劃強化玻璃基板1時所使用之荷重範圍降低。如圖5所示，使用切割刀輪5沿預定切割線10刻劃強化玻璃基板1時，沿預定切割線10之直線101與沿預定切割線10之曲線102刻劃時，切割設備施加於切割刀輪5之荷重必須有所差異。在沿預定切割線10之曲線102刻劃進行異形切割時，因為尚須使切割刀輪5沿預定切割線10之曲線102轉向，切割設備經由切割刀輪5施加於強化玻璃基板1之荷重外需要比沿直線之預定切割線10切割強化玻璃基板1所需之荷重為大。然而，因為在使用切割刀輪5 刻劃強化玻璃基板1時，為保持強化玻璃基板1之變化一定，以確保切割品質，因此施加於強化玻璃基板1之力需維持在一定範圍，不宜太大。然而，切割設備經由切割刀輪5施加於強化玻璃基板1之荷重之大小需要維持一定程度是必須的，不宜太小。因此，當切割刀鋒51之切割角度θ小於125°時，將較難以適當控制使用切割刀輪5時對強化玻璃基板1之刻劃。

再者，當切割刀鋒51之切割角度θ大於145°時，刻劃強化玻璃基板1形成刻劃開口13到達所需深度之所需荷重變大，並且切割刀輪5將更難以製造並且製造成本更高。此外，荷重變大將會使刻劃強化玻璃基板1形成刻劃開口13時一併形成之龜裂14更深，使強化玻璃基板1於刻劃形成刻劃開口13後更易於自然分裂，或甚至造成強化玻璃基板1較易不沿預定切割線碎裂。

據此，較佳地，本發明之切割刀輪5之切割刀鋒51之切割角度θ大致上介於125°至145°。再者，據目前瞭解，切割刀鋒51之切割角度θ約為125°時之切割良率大於切割角度θ大致上145°之切割良率，因此最佳的切割刀鋒51之切割角度θ大致上為125°。

關於切割槽53請參考圖3A至3C。本發明之切割刀輪5之切割槽53較佳地係在切割刀輪5表面上大致沿切割刀輪53之軸向A延伸。再者，圖3B所示之切割槽53之剖面形狀可能是V形、U形或任何可能之形狀，並無特殊限制。關於切割槽53的槽深度d，需考量切割刀輪5之切割刀鋒51本身自然具有約1μm之表面凹凸，因此若切割槽53之槽深度d製造成小於1.5μm，與切割刀鋒51未形成切割槽53之切割效果差異不大。再者，若切割槽53之槽深度d大於3μm，其切割良率將降低至當槽深度d為2.5μm以下時之良率之50%以下。此外，若切割槽53之槽深度d大於2.5μm，龜裂14之深度將會變深，在進行更加強化之強化玻璃基板1之異形切割時，有時會發生切割不良之極端情形。據此，較 佳地，本發明之切割刀輪5之切割槽53之槽深度d實質上介於1.5μm至2.5μm。本發明之切割刀輪5之切割槽53之槽深度d最佳實質上為2μm，此狀況下切割良率最高。

關於切割槽53之數量請參考圖3A至3C。在同樣之強化玻璃基板1、同樣之外徑D、內徑H、同樣之切割刀鋒51之切割角度θ之條件下，搭配適當之切割槽53之數量能使良率最高。根據實驗，當切割槽53之數量實質上為單位為mm之外徑D乘以200至250個時，一般而言良率較高。

又因切割條件之設定與待切割之強化玻璃基板1厚度t及強度均有關連，目前實驗得知：當本發明之切割刀輪5用以切割實質上具有CT(Center Tensile stress、中心拉伸應力)10MPa以上之強化玻璃基板1，甚至是用以切割實質上具有CT22MPa之強化玻璃基板1時，若強化玻璃基板1之厚度t大致為0.55mm時，較佳切割槽53之數量大致為400個；若強化玻璃基板1之厚度大致上為0.7mm時，較佳切割槽53之數量大致上係500個。

據上，本發明之切割刀輪5藉由最佳化外徑D、內徑H、切割刀鋒51之切割角度θ、切割槽53之槽深度d及切割槽53之數量，而適於切割一高度強化之強化玻璃基板1並獲得高切割品質，並可直接自強化玻璃基板1之表面之內部進行刻劃。

5‧‧‧切割刀輪

51‧‧‧切割刀鋒

52‧‧‧軸孔

53‧‧‧切割槽

55‧‧‧夾持面

A‧‧‧軸向

c‧‧‧周向

D‧‧‧外徑

d‧‧‧槽深度

H‧‧‧內徑

r‧‧‧徑向

T‧‧‧刀輪厚度

θ‧‧‧切割角度

Claims (7)

1. 一種切割刀輪，用以切割一強化玻璃基板，該切割刀輪具有一外徑、一內徑、一軸向、一徑向、一周向及沿該軸向之一刀輪厚度，該切割刀輪之一厚度自該刀輪厚度沿該徑向向該外徑漸縮形成具有一切割角度之一切割刀鋒，在該切割刀鋒上沿該切割刀輪表面延伸形成不平行於該周向之複數切割槽，並且該等切割槽具有一槽深度，其中：該外徑介於2至3mm；該內徑介於0.5至1.1mm；該切割刀鋒之該切割角度介於125°至145°；該等切割槽之該槽深度介於2μm至2.5μm；並且該等切割槽之該數量為單位為mm之該外徑乘以200至250個。
2. 如請求項1所述之切割刀輪，其中：該外徑為2mm；並且該切割刀鋒之該切割角度為125°。
3. 如請求項2所述之切割刀輪，其中該強化玻璃基板之一厚度為0.55mm時，該等切割槽之該數量係400個。
4. 如請求項2所述之切割刀輪，其中該強化玻璃基板之一厚度為0.7mm時，該等切割槽之該數量係500個。
5. 如請求項3或4所述之切割刀輪，其中該切割刀輪用以切割實質上具有CT(Center Tensile stress、中心拉伸應力)10MPa以上之該強化玻璃基板。
6. 如請求項5所述之切割刀輪，其中該切割刀輪用以切割具有CT22MPa之該強化玻璃基板。
7. 如請求項1所述之切割刀輪，其中該切割槽沿該切割刀輪之該軸向延伸。