TWI532694B - Cutter wheel, a method and a segmentation method using a brittle material substrate thereof, a method of manufacturing a cutter wheel - Google Patents

Cutter wheel, a method and a segmentation method using a brittle material substrate thereof, a method of manufacturing a cutter wheel Download PDF

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TWI532694B TW100124017A TW100124017A TWI532694B TW I532694 B TWI532694 B TW I532694B TW 100124017 A TW100124017 A TW 100124017A TW 100124017 A TW100124017 A TW 100124017A TW I532694 B TWI532694 B TW I532694B
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Description

刀輪、使用其之脆性材料基板之劃線方法及分割方法、刀輪之製造方法
本發明，係關於沿碟狀輪之圓周部形成V字形之稜線部作為刀鋒，在前述稜線部以大致等間隔形成複數個既定形狀之突起之脆性材料基板劃線用刀輪及使用其之脆性材料基板之劃線方法及分割方法、以及刀輪之製造方法。
平面顯示面板(以下，稱為FPD)之一種之液晶顯示面板，係將2片玻璃基板貼合，在其間隙注入液晶來構成液晶面板。又，在稱為LCOS之投影用基板內之反射型基板之情形，係使用將石英基板與半導體晶圓貼合而成之一對脆性基板。貼合如上述脆性基板而成之貼合基板，通常，藉由在作為母基板之貼合基板之表面形成劃線，接著沿形成之劃線進行基板之裂片，俾形成分割為既定尺寸之單位基板。
又，在本說明書，將形成劃線稱為「切割」，沿形成之劃線使基板裂片分離稱為「分割」。又，在本發明，將刀輪之「從玻璃基板之表面朝垂直方向對玻璃基板之板厚形成相對地深之垂直裂痕」性質稱為「滲透性」。在使用後述之具有高滲透性之刀輪之情形，僅以「切割」步驟則能使基板成為「分割」狀態。
在專利文獻1及專利文獻2，揭示以下構成：使用刀輪對貼合母基板形成劃線，接著沿形成之劃線將前述玻璃基板分割為所要之大小之單位玻璃基板。
(專利文獻1)　日本特開平11-116260號公報
(專利文獻2)　日本專利第3,074,143號公報
圖17，係使用於上述劃線作業之公知之劃線裝置的前視圖。
使用圖17說明習知之劃線方法。又，在此圖17設左右方向為X方向，設與紙面正交之方向為Y方向來說明如下。
如圖17所示，劃線裝置100，具備：工作台28，將所載置之玻璃基板G藉由真空吸附機構固定，且能水平旋轉；一對導軌21、21，以能朝Y方向移動的方式支撐工作台28且互相平行；滾珠螺桿22，沿導軌21、21使工作台28移動；導桿23，沿X方向架設於工作台28上方；劃線頭1，設置於導桿23能朝X方向滑動，並對後述之刀輪10施加切割壓力；馬達24，使劃線頭1沿導桿23滑動；刀輪保持具4，以能升降且擺動的方式設置於劃線頭1下端；刀輪10，以能旋轉的方式裝配於刀輪保持具4下端；及一對CCD攝影機25，設置於導桿23上方，用以識別形成於工作台28上之玻璃基板G之基準標記。
圖18及圖19，係用以說明玻璃基板之分割步驟，即，分別說明在玻璃基板表面形成劃線之步驟，與沿形成之劃線分割玻璃基板之步驟。
依圖18及圖19，說明玻璃基板之分割步驟之二例。又，在以下之說明，以使用於液晶面板之貼合玻璃之玻璃基板G為例，使一側之玻璃基板為A面玻璃基板，另一側為B面玻璃基板。
在第1例，(1)　首先，如圖18(a)所示，使A面玻璃基板為上側，將玻璃基板G載置於劃線裝置之劃線台上，對A面玻璃基板，使用刀輪10進行劃線來形成劃線Sa。
(2)　其次，使前述玻璃基板G之上下翻轉，將前述玻璃基板G搬送至裂片(break)裝置。然後，如圖18(b)所示，以此裂片裝置，對載置於墊4上之玻璃基板G之B面玻璃基板，沿與劃線Sa對向之線緊壓分割桿3。藉此，下側之A面玻璃基板，從劃線Sa向上方使裂痕伸長，A面玻璃基板則沿劃線Sa進行裂片。
(3)　其次，將前述玻璃基板G搬送至劃線裝置之劃線台上。然後，以此劃線裝置，如圖18(c)所示，對B面玻璃基板，使用刀輪10進行劃線來形成劃線Sb。
(4)　其次，使前述玻璃基板G之上下翻轉，搬送至裂片裝置。然後，如圖18(d)所示，對載置於墊4上之前述玻璃基板G之A面玻璃基板，沿與劃線Sb對向之線緊壓分割桿3。藉此，下側之B面玻璃基板，從劃線Sb向上方使裂痕伸長，B面玻璃基板則沿劃線Sb進行裂片。
在本發明，上述步驟所構成之分割方式稱為SBSB方式(S代表劃線，B代表裂片)。
又，在第2例，(1)　首先，如圖19(a)所示，使A面玻璃基板為上側，將玻璃基板G載置於劃線裝置之劃線台上，對A面玻璃基板，使用刀輪10進行劃線來形成劃線Sa。
(2)　其次，使前述玻璃基板G之上下翻轉，將前述玻璃基板G載置於劃線台上，對B面玻璃基板，使用刀輪10進行劃線來形成劃線Sb(圖19(b))。
(3)　其次，將前述玻璃基板G搬送至裂片裝置。然後，如圖19(c)所示，以此裂片裝置，對載置於墊4上之玻璃基板G之B面玻璃基板，沿與劃線Sa對向之線緊壓分割桿3。藉此，下側之A面玻璃基板，從劃線Sa向上方使裂痕伸長，A面玻璃基板則沿劃線Sa進行裂片。
(4)　其次，使前述玻璃基板G之上下翻轉，如圖19(d)所示，載置於裂片裝置之墊4上。然後，對前述玻璃基板G之A面玻璃基板，沿對向劃線Sb之線緊壓分割桿3。藉此，下側之B面玻璃基板，從劃線Sb向上方使裂痕伸長，B面玻璃基板則沿劃線Sb進行裂片。
在本發明，上述步驟所構成之分割方式稱為SSBB方式。
藉由實施上述二例之(1)~(4)之各步驟，玻璃基板G，則在所要之位置沿劃線分割成2個。
又，要分割玻璃基板，其所需條件之一，即，藉由劃線時使垂直裂痕之間歇進展所產生所謂「肋標記」之肋骨狀之刀面。
劃線時對玻璃基板之刀輪之緊壓負載(以下，稱為「切割壓力」)，若設定於能形成良好之劃線之適當切割區域，則能產生肋標記。但是，若更增加切割壓力來劃線，則在玻璃基板G之表面顯著地出現所謂碎片(chipping)之破碎之產生或水平裂痕之增加。切割壓力之適當切割區域若狹窄，切割壓力之設定則困難，切割壓力之下限值若高，則容易產生碎片或水平裂痕。如上述，較佳者為切割壓力之適當切割區域係寬廣且下限值係低。
與使用上述之習知劃線裝置在玻璃基板將劃線僅形成於單方向之情形不同，在將複數個劃線交叉以形成交點之方式縱橫進行劃線之情形，有時會產生所謂交點跳越之現象。此現象，係如圖20所示，當刀輪20通過最初所形成之劃線L1~L3而要形成劃線L4~L6時，在此等劃線之交點附近，後來要形成之劃線L4~L6在交點附近局部無法形成之現象。
若在玻璃基板產生此種交點跳越，以前述裂片裝置欲將玻璃基板分割時，無法按照劃線來分割玻璃基板，其結果，產生大量之不良品，而有使生產效率顯著降低之問題。
造成交點跳越之原因如下。即，在最初形成劃線時，隔著劃線在兩側之玻璃表面附近內部應力存在於內部。其次，當刀輪要通過最初所形成之劃線時，藉由潛在於其附近之內部應力會將刀輪朝與玻璃基板面垂直方向施加的劃線所需之力削減之結果，在交點附近，後來要形成之劃線卻無法形成。
另一方面，使用刀輪形成劃線時，會有在玻璃基板之表面無法獲得深切入(垂直裂痕)，並且，劃線時在玻璃基板之表面容易滑走而無法形成本來之正常劃線的缺點。
圖1及圖2，係用以說明具有後述之習知之高滲透性的刀輪之刀鋒形狀及本發明之刀鋒形狀的示意圖(包含局部放大圖)。
在專利文獻2，如圖1及圖2所示，揭示脆性材料基板劃線用刀輪20，即，沿碟狀輪之圓周部形成V字形之稜線部作為刀鋒2，藉由在前述稜線部以大致等間隔切削槽10b來形成複數個既定形狀之突起j。藉由使用刀輪20形成劃線，從玻璃基板之表面朝垂直方向對玻璃基板之板厚能形成相對深之垂直裂痕。
使用如上述具有高滲透性之刀輪20之情形，能抑制上述之交點跳越或劃線時在玻璃基板之表面滑走，並可謀求劃線後之裂片步驟之簡化。視情形，可省略圖18(b)及圖18(d)所示之SBSB方式之裂片步驟，或圖19(c)及圖19(d)所示之SSBB方式之裂片步驟。
近年來，使用於液晶顯示面板等之玻璃基板，由於行動電話等可攜式終端機之用途擴大，從攜帶之容易性之觀點，對輕量化之要求越來越高，因此，玻璃基板之板厚越來越薄，為了要彌補因此所產生之剛性之降低，進行玻璃基板之材質之改良，其結果，即使使用具有高滲透性之刀輪20，對玻璃基板形成良好之劃線則困難之情形越來越增加。換言之，若以與習知厚度之玻璃基板同樣之負載進行劃線，玻璃基板則容易破壞。為了要防止玻璃基板之破壞，若以低負載劃線，在玻璃基板之表面形成肋標記則困難，而不易將玻璃基板分割為單位基板。
本發明有鑒於上述習知問題點，其目的在於提供：於將脆性材料基板分割時，即使脆性材料基板之板厚較薄之情形，亦能將高精度之劃線穩定形成之刀輪及使用其之脆性材料基板之劃線方法、以及刀輪之製造方法。
本案發明者等，專心研究之結果發現：能抑制交點跳越之產生，即使脆性材料基板之板厚較薄之情形，亦能將高精度之劃線穩定形成之刀輪及使用其之脆性材料基板之劃線方法，而完成本發明。
即，依本發明，提供一種刀輪，係脆性材料基板劃線用刀輪，其沿碟狀輪之圓周部形成V字形之稜線部作為刀鋒，在該稜線部以大致等間隔形成複數個既定形狀之突起，其特徵在於：刀輪之外徑係1.0~2.5mm，該突起係在該稜線部之全周以8~35μm之間距形成，該突起之高度係0.5~6.0μm，刀鋒之角度係85~140°。
依本發明之另一觀點，提供一種脆性材料基板之劃線方法，係藉由將刀輪壓接轉動於脆性材料基板上，俾在脆性材料基板之表面形成劃線；該刀輪，係沿碟狀輪之圓周部形成V字形之稜線部作為刀鋒，在該稜線部以大致等間隔形成複數個突起；其特徵在於：將脆性材料基板劃線時，使用具有如下構成之刀輪來進行，即，刀輪之外徑係1.0~2.5mm，該突起係在該稜線部之全周以8~35μm之間距形成，該突起之高度係0.5~6.0μm，刀鋒之角度係85~140°。
依本發明之另一觀點，提供一種脆性材料基板之分割方法，其特徵在於：使用刀輪在脆性材料基板形成劃線，接著沿形成之劃線施加負載以進行裂片。
又，在本發明之脆性材料基板之分割方法，雖能省略裂片步驟，僅在脆性材料基板形成劃線則能使脆性材料基板沿該劃線分割、即能分離，但此種省略裂片步驟之脆性材料基板之分割方法亦包含於本發明。
藉由使用本發明之刀輪來實施劃線，能抑制交點跳越之產生，即使脆性材料基板之板厚較薄之情形，亦能將高精度之劃線穩定形成。
在本發明之脆性材料基板之分割方法，能抑制交點跳越之產生，即使脆性材料基板之板厚較薄之情形，亦能將高精度之劃線穩定形成。
對厚度係從0.4mm至0.7mm之脆性材料基板，因對刀輪之刀鋒施加0.03~0.19MPa之負載來實施劃線，故能以比較小之切割壓力將高精度之劃線穩定形成。
分割對象之脆性材料基板，能列舉例如無鹼玻璃或合成石英玻璃、TFT液晶面板用之玻璃基板。
在本發明之脆性材料基板之分割方法，藉由使用本發明之刀輪能提高被分割之脆性材料基板之強度。又，在本發明所謂脆性材料基板之強度，係指JIS R3420所規定之4點彎曲試驗的彎曲強度。
以下，依圖式詳細說明本發明之實施形態。
又，本發明之脆性材料基板，對形態、材質、用途及尺寸未特別限定，可由單板所構成之基板亦可貼合2片以上之單板而成之貼合基板，亦可在此等基板之表面或內部貼附、含有薄膜或半導體材料，者。
本發明之脆性材料基板之材質，可舉例如玻璃、陶瓷、矽、藍寶石等，其用途可舉例如液晶顯示面板、電漿顯示面板、有機EL顯示面板等之平板顯示用之面板。
本發明之「突起之分割數」，係為了要在沿刀輪之圓周部形成V字形之稜線部當作刀鋒之部分，以適當之間隔形成複數個既定形狀之突起，將前述圓周均等分割之數量，表示突起之數量。
在以下之實施形態，雖表示本發明之刀輪之形狀相關之例，但本發明之刀輪並不限定於此等。
使用圖1圖2，說明本發明之刀輪40之實施形態。
圖1，係從正交於刀輪40之旋轉軸之方向觀察之前視圖，圖2，係圖1之側視圖。
又，刀輪40，係能裝配於圖17所說明之習知之劃線裝置100之劃線頭1的刀輪。
如圖1所示，刀輪40，係輪外徑Φ、輪厚W之碟狀，在輪之外周部形成刀鋒角α之刀鋒2。
再者，如圖1及圖2所示，刀輪40，在形成刀鋒2之稜線部40a形成凹凸。即，在此例，如圖2之局部放大圖所示，形成U字狀或V字狀之槽40b。槽40b，藉由從平坦之稜線部40a至深度h，依各間距P切削來形成。藉由此等槽40b之形成，依各間距P形成高度h之突起j(相當於稜線部40a)。又，槽40b，係無法用肉眼看出之微米級之大小。
圖3，係用以說明使用本發明之刀輪40之液晶面板分割作業線30A、30B的圖。圖3(a)係實施圖18所示之SBSB方式之作業線30A，圖3(b)係實施圖19所示之SSBB方式之作業線30B。
如圖3所示，液晶面板分割作業線30A、30B具備：液晶面板分割裝置32、34、去角裝置36、及配設於此等各裝置之間之各搬送機器人31、33、35。
如圖3(a)所示，液晶面板分割裝置32具備：供實施SBSB方式之劃線裝置S(S1、S2)及裂片裝置B(B1、B2)、用以使玻璃基板G上下之各面翻轉而搬送之翻轉搬送機器人R1及R2、及用以不使玻璃基板G翻轉而搬送之搬送機器人M。
如圖3(b)所示，液晶面板分割裝置34具備：供實施SSBB方式之劃線裝置S(S1、S2)及裂片裝置B(B1、B2)，與圖3(a)同樣用以搬送玻璃基板G之翻轉搬送機器人R1及R2、及搬送機器人M構成。
各劃線裝置S1、S2，係與圖17之劃線裝置100同樣之構成，替代圖17中之刀輪10將刀輪40裝配於刀輪保持具4。
依圖4~圖15，說明為了要評價本發明之刀輪對玻璃基板之分割特性所進行之實驗與其結果。
(實驗1)
在實驗1，使用刀輪40分割玻璃基板時，測定藉由刀輪40之刀鋒2所形成之肋標記之深度與切割壓力之切割區域(能分割之範圍)之關係。又，上述「肋標記」，係指因龜裂之間歇進展所產生之肋骨狀破裂面而言，乃是否形成良好劃線之可目視指標。
將分割條件表示如下。
對象玻璃基板　無鹼玻璃(厚度0.4mm之玻璃單板)
刀輪　材質：燒結鑽石
外徑Φ：2.0mm
厚度W：0.65mm
軸孔徑：0.8mm
突起之間距P：8.7~34.1μm(將圓周
均等分割為230~900)
突起之高度h：0.5~3μm
刀鋒角度α：90~115°
劃線裝置　三星鑽石工業株式會社製MS型
設定條件　玻璃基板切入深度：0.1mm
劃線速度：300mm/sec
切割壓力：0.03~0.22MPa
(所謂切割壓力，係表示形成劃線時施加於刀輪之壓力。)
表1係表示用來作試料之刀輪之刀鋒之特徵。
圖4，係將實驗1之刀輪對玻璃基板之分割性評價者。即，依刀尖別測定肋標記(藉由刀輪之刀鋒所形成)之深度與切割壓力之切割區域之關係。
從圖4可知，試料No.7、8、10及11之刀鋒，其中，尤其No.7、10及11之刀鋒，形成比較深之肋標記，且對切割壓力獲得寬廣之切割區域。
(實驗2)
在實驗2，使用刀輪對玻璃基板進行交叉劃線，觀察進行交叉劃線之玻璃基板之交點的端面狀況。分割條件及作為試料所使用刀輪40，與實驗1同樣，係表1所示者。
圖5，係評價實驗2之分割性。即，對前述之試料1~11之刀鋒，將進行交叉劃線之玻璃基板之交點的端面狀況與切割壓力之切割區域的關係依刀鋒別測定。
在圖5，分別代表「◎」係特別良好之狀態，「○」係良好之狀態，「△」係損傷程度低之狀態，「X」係損傷程度高之狀態，「─」係無法切割之狀態。
圖6及圖7，係說明後述之「缺角」或「擠裂」等玻璃基板之損傷的圖，各上圖，表示比圖示於各圖之下之劃線L1形成為後之劃線L4之截面，各下圖，係表示各平面。
記載於圖5之考察欄之「缺角」，如圖6所示，係指：刀輪C壓接轉動於玻璃基板，邊形成劃線L4邊朝圖中箭頭方向前進，當快到達既設之劃線L1時，半分割狀態(垂直裂痕K達到玻璃基板G之厚度之約90%之狀態)之劃線L1在玻璃基板G之背面附近朝傾斜方向分割，產生如圖6中之γ所示之不良現象。
又，所謂「擠裂」，如圖7所示，係指：刀輪C壓接轉動於玻璃基板，邊形成劃線L4邊向圖中箭頭方向前進，如圖20所示即將到達既設之劃線L1~L3之前(在圖7僅表示劃線L1)，半分割狀態(垂直裂痕K達到玻璃基板G之厚度之約90%之狀態)之玻璃基板G彼此互擠，而在各端面部產生微小之缺口，產生如圖7中之β所示之不良現象。
在實驗2，如圖5所示，試料No.2、3、5、6、9、10及11之刀鋒，其中，尤其試料No. 3、5、6及10之刀鋒，則在切割壓力涉及比較寬廣之切割區域獲得良好之交點。
從實驗1及實驗2得知：若使用：輪外徑係1.0~2.5mm，前述突起係在前述稜線部之全周以8~35μm形成，前述突起之高度係0.5~6.0μm，刀鋒之角度係90~115°的刀輪之情形，在交點及端面能抑制缺角、擠裂等之不良現象發生，所分割之玻璃基板G則提高端面之強度。更擴大角度範圍來確認之結果，在85~140°之範圍能確認端面強度之提高。
(實驗3)
在實驗3，使用刀輪對玻璃基板進行交叉劃線。對進行交叉劃線之玻璃基板的交點端面狀況與對所形成之垂直裂痕之深度之程度(滲透性)，與切割壓力之切割區域相關聯，依各刀鋒測定玻璃基板之分割性。
將分割條件表示如下。
對象玻璃基板　無鹼玻璃(厚度0.7 mm之玻璃單板)
刀輪　材質：燒結鑽石
外徑Φ：2.0mm
厚度W：0.65mm
軸孔徑：0.8mm
突起之間距P：17.4μm(將圓周均等
分割為360)
突起之高度h：3μm
刀鋒角度α：110°115°120°
劃線裝置　三星鑽石工業株式會社製MS型
設定條件　玻璃基板切入深度：0.1mm
劃線速度：300mm/sec
切割壓力：0.04~0.21MPa
圖8，係表示作為試料所使用刀輪之刀鋒之形狀，與其切割結果。
圖8，係評價實驗3之分割性，評價方法如下：在玻璃基板之表面沿以8mm×8mm正交之X軸及Y軸分別形成各10條直線狀之交叉劃線，對所形成之100處評價交點跳越之狀態。在圖中，n=1、n=2及n=3，表示評價n數(分別使用新刀鋒之反覆評價次數)。
在圖8中之交點檢查欄，所謂「全跳越」，係表示在劃線前進方向之交點前後，未形成劃線之情形，所謂「半跳越」，係表示在劃線前進方向之交點前後之任一方，未形成劃線之情形。
在圖8中之交點核對欄之「滲透」列，○印係表示垂直裂痕至玻璃基板厚度之10~20%則停止而未滲透至深處之情形，△印係表示垂直裂痕達至玻璃基板厚度之90%以上之情形。
如從圖8明知，若將切割壓力設定於0.08~0.17MPa時能廣泛地抑制交點跳越之產生，並且能抑制對玻璃基板之刀鋒之過度滲透。
又，刀鋒角度α在110°~120°之範圍，對切割壓力能確保比較寬廣之切割區域。在此情形，亦更擴大角度範圍來確認之結果，在85~140°之範圍能確認缺角、擠裂之改善。
從實驗3得知：若使用：輪外徑係1.0~2.5mm，前述突起係在前述稜線部之全周以8~35μm形成，前述突起之高度係0.5~6.0μm，刀鋒之角度係85~140°的刀輪之情形，在交點及端面，能抑制缺角、擠裂等之不良，即使脆性材料基板之板厚較薄之情形，能穩定形成高精度之劃線。
如從上述實施形態明瞭，對前述之習知高滲透型之刀輪20，藉由將使突起之間距更縮小(即，對圓周增加分割數)之刀輪40使用於劃線，提高在所形成之劃線所分割之玻璃基板端面之強度，即使薄板厚能形成良好之劃線。
又，因能形成良好之劃線之切割區域寬廣，故不容易受刀鋒之磨損、或玻璃基板上之劃線之形成位置之差異所造成之影響，能長時間進行穩定之劃線之形成。
藉由將習知之高滲透型之刀輪20與本發明之刀輪40選擇性地使用，從薄板厚至厚板厚對寬廣範圍之劃線對象基板能形成良好之劃線。
又，藉由使突起之間距縮小，並且使突起之高度降低，亦能提高在所形成之劃線所分割之玻璃基板之分割後端面之強度，若是熟悉此技藝人士則可容易理解。
又，亦對板厚0.4mm以下之基板，藉由調整刀輪40之突起之高度或間距，能形成良好之劃線，並且能防止分割後之不必要之龜裂之產生及其伸展。
(實驗4)
在實驗4，使用各刀鋒部分之突起之分割數(間距)或突起之高度不同之刀輪(以下，稱為試料刀輪)對未塗布玻璃基板進行交叉劃線，然後進行裂片而獲得當作試料之分割玻璃基板(以下，稱為試料基板)。
對所獲得之試料基板進行玻璃彎曲強度試驗，使突起之形態與玻璃基板之強度相關聯來評價。
將分割條件表示如下。
對象玻璃基板　A)無鹼玻璃(厚度0.63 mm之玻璃板)
玻璃密度2.37
未塗布玻璃基板尺寸：370×470mm
試料基板：100×15mm
B)鹼性玻璃(厚度0.7 mm之玻璃單板)
玻璃密度2.50
未塗布玻璃基板尺寸：300×400mm
試料基板：100×15mm
C)無鹼玻璃(厚度0.7 mm之玻璃單板)
玻璃密度2.54
未塗布玻璃基板尺寸：360×460mm
試料基板：100×15mm
試料刀輪　材質：燒結鑽石
外徑Φ：2.0mm
厚度W：0.65mm
軸孔徑：0.8mm
突起之間距P：17.4~57.1μm(將圓周均等分割為110~360)
突起之高度h：3~10μm
刀鋒角度α：125°
劃線裝置　三星鑽石工業株式會社製MS型
劃線設定條件　外─外切割法(使試料刀輪位於未塗布玻璃基板之外側從一方之基板端面部至另一方之基板端面部形成劃線之方法)
玻璃基板設定切入深度：0.15mm
劃線速度：300mm/sec
切割壓力：0.22~0.25MPa
圖9，係表示使用於玻璃彎曲強度試驗之玻璃彎曲強度試驗裝置。
再者，將玻璃彎曲強度試驗之試驗條件表示如下。
試驗裝置　島津製作所EzTest/CE
試驗方法　JIS R3420　4點彎曲試驗
上部支點間距離A：20mm
下部支點間距離B：6 0mm
試料基板之一方之長度C：100mm
表2，係表示所使用之試料刀輪之形態，設定切割壓力及肋標記量(肋標記之深度)之各值。又，下述表2中之試料No.1及No.2係具有高滲透性之習知刀輪(專利文獻2所記載之刀輪)，No.3~No.8係本發明之刀輪。
將實驗4之具體步驟表示如下。
首先，使用表2之試料刀輪1~6在未塗布玻璃基板之單面進行交叉劃線。此時，以在各未塗布玻璃基板形成基準深度係100μm之肋標記之方式，以表2之設定切割壓力形成劃線。又，劃線，首先，使試料刀輪位於未塗布玻璃基板之外側而從一方之基板端面部形成至另一方之基板端面部(外─外切割法)。以各設定切割壓力所形成之實際之肋標記之深度，在表2中以「肋標記量」表示。
此後，對未塗布玻璃基板使用手折法進行分割，取得複數個試料基板(100mm×15mm)。
其次，對所取得之各試料基板，使用圖9所示之玻璃彎曲強度試驗裝置實施玻璃彎曲強度試驗。
在玻璃彎曲強度試驗，以藉由上述交叉劃線形成劃線之側之面成為圖中之下面側之方式，支撐試料基板來進行試驗。
將對以玻璃彎曲強度試驗所取得之各試料基板的各試料刀輪別之數值(玻璃彎曲強度試驗結果)繪在韋伯(Weibull)機率紙上。其結果則表示於圖10、圖12及圖14。圖10表示對象玻璃基板係A)無鹼玻璃之情形之結果，圖12表示對象玻璃基板係B)鹼性玻璃之情形之結果，圖14表示C)無鹼玻璃之情形之結果。
又，對在玻璃彎曲強度試驗最後被破斷之試料基板，分析各破斷面，將此等資料與試料刀輪1~8相關聯當作破壞型式之發生率算出。
將其結果表示於圖11、圖13及圖15。圖11表示對象玻璃基板係A)無鹼玻璃之情形之結果，圖13表示對象玻璃基板係B)鹼性玻璃之情形之結果，圖15表示C)無鹼玻璃之情形之結果。
又，隨著破壞型式從圖中左向右(從型式A向型式H)，表示抵抗試料基板本身之破壞之強度則高。
如從圖10、圖12及圖14明瞭，使用於劃線之試料刀輪，隨著突起之分割數增加，而突起高度從高向低設定，所得之試料基板之強度則有變大之趨勢。
又，如從圖11、圖13及圖15明瞭，使用於劃線之試料刀輪，隨著突起之分割數增加，而突起高度從高向低設定，在玻璃彎曲強度試驗最後被破斷之試料基板端面強度則變大。
如實驗4所示，使用增加突起之分割數，設定突起高度為低之本發明之刀輪，在玻璃基板形成劃線之情形，比起使用具有高滲透性之習知刀輪(記載於專利文獻2之刀輪)之情形，藉由其後之分割被分割而最後當作試料基板所得之玻璃基板，能瞭解使其彎曲強度及端面強度增加。
(實驗5)
在實驗5，使用本發明之刀輪40切割貼合玻璃基板時，測定貼合玻璃基板之厚度及刀鋒之條件與切割壓力之切割區域的關係。
對貼合玻璃基板之切割方法，如圖19所示，將A面玻璃基板朝上側，將玻璃基板G載置於劃線裝置之劃線台上，對A面玻璃基板，使用刀輪40形成劃線Sa，其次，使前述玻璃基板G之上下翻轉而將玻璃基板G載置於劃線台上，對B面玻璃基板，使用相同之刀輪40進行劃線而形成劃線Sb(以下，稱為SS方式)。
算出SS方式之A面玻璃基板之切割壓力的切割區域(下限值及上限值所構成)，及B面玻璃基板之切割壓力的切割區域(下限值及上限值所構成)的共同之切割區域，將此為貼合玻璃基板之切割區域而表示其下限值及上限值之測定結果。
將分割條件表示如下。
對象貼合玻璃基板　鹼性玻璃及無鹼玻璃
玻璃基板之厚度　0.2~0.35mm(A面及B面之各厚度)
刀輪　材質：燒結鑽石
外徑Φ：2.0mm
厚度W：0.65mm
軸孔徑：0.8mm
突起之間距P：17.4μm(將圓周均等分割為360)
突起之高度h：3μm
刀鋒角度α：95~120°
劃線裝置　三星鑽石工業株式會社製MS型
設定條件　玻璃基板切入深度：0.1mm
劃線速度：2 00mm/sec
切割壓力：0.04~0.18 MPa
表3，係表示當作試料所使用之貼合玻璃基板之厚度，種類及刀輪之刀鋒之條件，與當作貼合玻璃基板之切割區域之其下限值及上限值。
又，在表3，所謂「玻璃厚度」，係指構成貼合玻璃基板之A面玻璃基板及B面玻璃基板之各別之厚度。「↑」，表示「同上」。
如從表3可知，對相異之材質及厚度之貼合玻璃基板使用刀輪40進行劃線之情形，獲得寬廣且比較低之切割區域。
(其他實施形態)
圖16，係說明本發明之刀輪40之製造方法之一例，將刀鋒之前端側放大之刀輪40的前視圖。刀輪40，對碟狀輪先沿其圓周部形成V字形之稜線部20a之刀鋒，其次如圖1及圖2，在稜線部40a形成凹凸(槽40b)。
在本實施形態，因要說明刀鋒之形成方法，故對凹凸(槽40b)之形成省略其說明。對凹凸(槽40b)之形成，可參照日本特許第3074143號公報之記載。
參照圖16具體說明本發明之刀輪40之刀鋒之形成方法(以下，稱為「二段研磨方式」)。
首先，將碟狀輪10A之刀鋒至少以1個刀鋒角度θ1粗研磨來形成(圖中實線所示之輪廓之刀鋒)。
當需要刀鋒角度θ1之刀輪40之情形，將已粗研磨刀鋒之上述碟狀輪10A再精加工研磨來形成刀鋒角度θ1之輪10B。其次，藉由對此輪10B以前述之方法形成凹凸(槽40b)，獲得刀鋒角度θ1之刀輪40。
當需要刀鋒角度θ2之刀輪40之情形，將已粗研磨刀鋒之上述碟狀輪10A施加精加工研磨來形成刀鋒角度θ2之輪10C(圖中虛線所示之輪廓之刀鋒)。其次，藉由對此輪10C以前述之方法形成凹凸(槽40b)，獲得刀鋒角度θ2之刀輪40。
如上述，若將預先加工為一個刀鋒角度θ1之刀輪40(能滿足穩定之需求)作為標準品而儲存多數個，僅施加微小之精加工研磨，則因能以短時間製造具備多樣之刀鋒角度(θ2…)，故能謀求大幅縮短工時，能構築可適合於多種少量生產之生產體制。
又，上述之「二段研磨方式」，不僅適用於本發明之刀輪，亦能適用於專利文獻1所記載之刀輪10(即，沿碟狀輪之圓周部形成V字形之稜線部作為刀鋒的刀輪)，及專利文獻2所記載之刀輪20(即，在刀輪10之前述稜線部以大略等間隔形成複數個既定形狀之突起的刀輪)。
如實施形態1~5可知，對前述之習知高滲透型之刀輪20，藉由將使突起之間距縮小之刀輪40使用於劃線，能提高沿形成之劃線分割之玻璃基板端面之強度，即使薄板厚能形成良好之劃線。
又，因能形成良好之劃線之切割區域係寬廣，故不容易受刀鋒之磨損，或玻璃基板上之劃線之形成位置之差異所造成之影響，能長時間形成穩定之劃線。
藉由選擇性使用習知高滲透型之刀輪20與本發明之刀輪40，對從薄板厚至厚板厚之寬廣範圍之劃線對象基板，能形成良好之劃線。
又，藉由使突起之間距縮小，並且使突起之高度降低，能提高沿形成之劃線分割之玻璃基板裂片後端面之強度，若係熟悉此技藝人士則可容易理解。
又，對板厚係0.4mm以下之基板，亦藉由調整刀輪40之突起之高度，能形成良好之劃線，並且能防止裂片後不必要之龜裂產生及其伸展。
再者，使用本發明之刀輪40在玻璃基板形成劃線之情形，以其後之分割所分割而最後所得之玻璃基板，則能提高其彎曲強度及端面強度。
再者，使用本發明之刀輪40在玻璃基板形成劃線之情形，對相異之材質及厚度之貼合玻璃基板能得寬廣且比較低之切割區域。
又，在前述實施形態，刀輪40，雖以將突起均等形成於輪之圓周部全周者為例來表示，但並不限於此，將突起僅形成於輪之圓周部之一部分者，或不均等形成於輪之圓周部全周者，均包含於本發明之刀輪。
本發明之刀輪及使用其之脆性材料基板之劃線方法，因能抑制交點跳越之產生，即使脆性材料基板之板厚較薄之情形，亦能穩定形成高精度之劃線，故在玻璃等之脆性材料基板之劃線時能利用。
特別，在本發明，於對厚度0.4mm至0.7mm之範圍之脆性材料基板劃線時，將刀輪之刀鋒對脆性材料基板，施加0.03~0.19MPa之負載來劃線之劃線方法係極為有效。
本發明，特別對無鹼玻璃或合成石英玻璃之玻璃基板具有極佳效果，其用途可舉例如以TFT液晶面板、TN液晶面板、STN面板為代表之各種平面顯示面板用之各種脆性材料基板。
1．．．劃線頭
2．．．刀鋒
3．．．分割桿
10．．．刀輪(習知)
20．．．刀輪(習知)
20a．．．稜線部
20b．．．槽
40．．．刀輪(本發明)
40a．．．稜線部
40b．．．槽
100．．．劃線裝置
圖1，係將本發明之刀輪及習知之刀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(a)、(b)，係用以說明使用本發明之刀輪之液晶面板分割作業線的圖。
圖4，係將實驗1之刀輪對玻璃基板之分割性評價的圖。
圖5，係將實驗2之刀輪對玻璃基板之分割性評價的圖。
圖6，係用以說明實驗2之缺角之產生原因的圖。
圖7，係用以說明實驗2之擠裂之產生原因的圖。
圖8，係將實驗3之刀輪對玻璃基板之分割性評價的圖。
圖9，係表示使用於實驗4之玻璃彎曲強度試驗的玻璃彎曲強度試驗裝置。
圖10，將對實驗4所使用之試料刀輪之各別所獲得之玻璃彎曲強度試驗結果，繪在韋伯機率紙上的圖表。
圖11，對在實驗4之玻璃彎曲強度試驗最後被破斷之試料基板，分析各破斷面，將此等資料與試料刀輪相關聯當作破壞型式之發生率所算出的圖表。
圖12，將對實驗4所使用之試料刀輪之各別所獲得之玻璃彎曲強度試驗結果，繪在韋伯機率紙上的圖表。
圖13，對在實驗4之玻璃彎曲強度試驗最後被破斷之試料基板，分析各破斷面，將此等資料與試料刀輪相關聯當作破壞型式之發生率所算出的圖表。
圖14，將對實驗4所使用之試料刀輪之各別所獲得之玻璃彎曲強度試驗結果，繪在韋伯機率紙上的圖表。
圖15，對在實驗4之玻璃彎曲強度試驗最後被破斷之試料基板，分析各破斷面，將此等資料與試料刀輪相關聯當作破壞型式之發生率所算出的圖表。
圖16，係用以說明本發明之刀輪之製造方法的二段研磨方式之一例，將刀尖之前端側放大之刀輪的前視圖。
圖17，係使用於劃線作業之習知之劃線裝置的前視圖。
圖18(a)~(d)，係用以說明以習知之SBSB方式對玻璃基板表面之劃線之形成，與沿形成之劃線分割玻璃基板之步驟。
圖19(a)~(d)，係用以說明以習知之SSBB方式對玻璃基板表面之劃線之形成，與沿形成之劃線分割玻璃基板之步驟。
圖20，係用以說明進行交叉劃線時所產生之交點跳越之現象的立體圖。
2．．．刀鋒
10．．．刀輪(習知)
10a．．．稜線部
10b．．．槽
20．．．刀輪(習知)
20a．．．稜線部
40．．．刀輪(本發明)
40a．．．稜線部
40b．．．槽
h．．．突起之高度
p．．．突起之間距

Claims (4)

  1. 一種脆性材料基板之劃線方法，係藉由將刀輪壓接轉動於脆性材料基板上，俾在脆性材料基板之表面形成劃線；該刀輪，係沿碟狀輪之圓周部形成V字形之稜線部作為刀鋒，在該稜線部以大致等間隔形成複數個突起；其特徵在於：將厚度0.4~0.7mm的脆性材料基板劃線時，使用具有如下構成之刀輪來進行，即，刀輪之外徑係1.0~2.5mm，該突起係在該稜線部之全周以11.8~27.3μm之間距形成，該突起之高度係0.5~3.0μm，刀鋒之角度係85~140°，將切割壓力設定為0.03~0.19MPa來進行交叉劃線。
  2. 如申請專利範圍第1項之脆性材料基板之劃線方法，其中，該刀輪之刀鋒之角度係90~125°。
  3. 如申請專利範圍第1項之脆性材料基板之劃線方法，其中，該刀輪係燒結鑽石或超硬合金材料所形成。
  4. 一種脆性材料基板之分割方法，其特徵在於：係使用刀輪來進行交叉劃線以在脆性材料基板形成劃線，然後沿形成之劃線施加負載來進行裂片；將厚度0.4~0.7mm的脆性材料基板劃線時，作為該刀輪，係使用沿碟狀輪之圓周部形成V字形之稜線部作為刀鋒，在該稜線部形成複數個突起，刀輪之外徑係1.0~2.5mm，該突起係在該稜線部之全周以11.8~27.3μm之間距形成，該突起之高度係0.5~3.0μm，刀鋒之角度係85~140°，將切割壓力設定為0.03~0.19MPa來進行交叉劃線。
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