TWI587949B - A method of manufacturing a hole on a substrate - Google Patents

Description

在基板上形成孔洞之製造方法

本發明係有關於一種進行鑽孔加工之方法，特別是一種利用預先在玻璃基板上形成有保護層，以在基板上形成孔洞之製造方法。

按，隨著玻璃等硬脆材料大量的被使用於智慧型手機等電子產品，進而帶動相關的加工技術發展，過去的金屬加工方式已無法完全滿足現在的玻璃加工需求，尤其是玻璃的切割、裂片、CNC加工、研磨、拋光等加工技術。為了趕上現今產品的發展趨勢與需求條件，生產設備及加工設備皆必須經過多重的測試與調整，以符合業界目前對於玻璃加工設計之多元化的需求。

舉例而言，單片式玻璃觸控面板（One Glass Solution，OGS）的製程係如第1圖所示，其主要係包括有步驟S1至S6，首先，先將玻璃母片經過化學強化後，方進入相關之觸控面板製程。之後，再利用切割（Cutting）將玻璃母片切割為小片，經研磨（Grinding）後運用邊緣強化技術，藉以維持玻璃強度。此種製程之主要優勢係為可有效運用高精度黃光製程，以達到窄邊框設計需求及高效率的生產。然而，值得注意的是，目前業界在OGS的製程上仍遭遇有諸多困難點，例如：由於經過切割與研磨等製程，將使得玻璃面板之邊緣強度遭到破壞，而為了維持基板一定的強度或甚至提升其強度，目前各玻璃製造廠皆致力於持續提升玻璃面板之強化深度（Depth of Layer，DOL）。

不過，這將引起另外一個不容忽視的問題，也就是當玻璃基板的強化深度（DOL）提升到40微米（μm）或以上之等級時，由於強化的深度過高，同時引起玻璃基板內部的應力過高，則將使得玻璃基板在後續進行鑽孔加工時，常常產生有延裂或破片等問題的產生。為了解決此一問題，目前業界針對化學強化玻璃可採用超聲波紡錘（Ultrasonic Spindle）、酸蝕切割（HF Cutting）、或雷射切割（Laser Cutting）等方式來進行鑽孔加工，以規避掉習見基板常見的破片問題發生。然而，上述這些方法雖可用以進行鑽孔加工，但皆具有機台價格過於高昂，例如高達上千萬元，且必須限制於特定設備，而不具有通用性之問題。

除此之外，利用氫氟酸（HF）進行切割亦有對環境安全與環保意識上的危險與疑慮，顯然亦不符合目前業界之要求，而無法廣泛地被使用。

緣是，為了解決習知技術存有的眾多缺失，本發明人有感上述缺失之可改善，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計新穎且有效改善上述缺失之本發明，其係揭露一種利用預先在玻璃基板上形成有保護層，以進行後續鑽孔設置之方法，其具體之架構及實施方式將詳述於下。

為解決習知技術存在的問題，本發明之一目的係在於提供一種在基板上形成孔洞之製造方法，其係針對現行基板進行鑽孔加工之方式作一改良，此改良方法有助於本發明有效節省了習見製程之製造成本、製作工序、與操作設備之複雜度，以大幅提升其工法效益。

本發明之又一目的係在於提供一種在基板上形成孔洞之製造方法，其係利用在基板上預先形成有一保護層，使得基板經過化學強化後，有保護層庇護之區域並沒有應力層之形成，因此即可直接使用一般的鑽孔製程方式完成後續孔洞的製作，利用此種方法，不僅可達成耗材及製作成本上之省卻，更有效解決了習知基板可能發生破片或延裂等問題之發生。

本發明之再一目的係在於提供一種在基板上形成孔洞之製造方法，此方法不僅可針對現有化學強化玻璃或薄化玻璃等觸控面板產品的領域進行應用外，更對於其他有需要進行鑽孔加工的產品，皆可應用本發明，經實務證實，利用本發明所揭露之方法可兼具產能大及效益高之效果，在無形中提高本發明所能應用之範疇，並增進其產業應用性。

是以，本發明係揭露一種在基板上形成孔洞之製造方法，其步驟包括：首先提供一基板，且基板上係具有至少一預留區，以供後續至少一孔洞設置；之後，在預留區上形成有一保護層，並針對此基板進行化學強化製程；最後，在具有該保護層之預留區上進行鑽孔製程，以在基板上製造出至少一孔洞。

根據本發明之實施例，其中，基板之材質例如可為一化學強化玻璃或一薄化玻璃。

根據本發明之實施例，其中，保護層係可以蒸鍍或濺鍍之方式形成於預留區上。並且，保護層之材質例如可為一抗酸性之材質。

根據本發明之實施例，其中，在對基板進行化學強化之步驟中更包括利用一離子交換方式，以在基板上不具有該保護層覆蓋之區域形成一應力層。在一實施例中，此離子交換方式例如可包括將該基板浸入一硝酸鉀溶液中，並且，此步驟係可在一高溫環境下進行，以利用離子交換形成所述之應力層。

其中，針對保護層材質的選用，根據本發明之一實施例，則保護層之材質係應為一抗酸性之金屬、合金或塑膠；較佳地，保護層之材質例如可為抗硝酸鉀之物質；更佳地，保護層之材質例如可為銅或鋁。

緣此，基於本發明所揭露之製造方法，在基板上有所述之保護層庇護的區域，係可有效地阻擋其應力層之形成，因此在沒有應力層之存在的情況下，即可直接使用一般的鑽孔製程方式進行後續孔洞的製造，於此，不僅有效實現本發明節省習見耗材及製作機台成本等之效益，更成功地解決了習知基板容易發生破片或延裂等問題之發生。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

以上有關於本發明的內容說明，與以下的實施方式係用以示範與解釋本發明的精神與原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

為了解決現行針對基板進行鑽孔加工，而引發鑽孔及切割設備之成本與複雜度過於龐大，以及基板容易破片之問題，本發明係針對這些眾多缺失，而提出一種有效的改良方法。此改良係為一種可利用預先在玻璃基板上形成有一屏蔽之保護層，以利於後續進行鑽孔設置之製造方法。根據本發明之實施例，此種在基板上形成孔洞之製造方法，其步驟流程圖，係請參考第2圖所示，其中包括有：步驟S202、步驟204、步驟S206與步驟S208。為了能更佳地理解本發明所述之技術內容與以下之說明，請一併參閱第3A、3B、4、5A、5B、6、7A、7B、8A以及8B圖所示結構之示意圖，本發明將據此進行詳細之說明如下。

首先，如步驟S202所述，本發明係首先提供有一基板100，根據本發明之實施例，此基板100之材質例如可為一種化學強化玻璃（Chemical Strength Glass）或薄化玻璃。並且，為了方便後續鑽孔之設置，此基板100上係設計有至少一預留區12，以供後續之至少一孔洞（hole）設置。

之後，如步驟S204所述，本發明續於該預留區12上形成一保護層（Passivation layer）22。其中，此保護層22之形成方式例如可透過蒸鍍或濺鍍等方式而形成於此預留區12上，第3A圖與第3B圖係揭露本發明一實施例之上視圖，由此上視圖可以明顯看出，保護層22係成功覆蓋於基板100之預留區12上，以作為一屏蔽之用。

之後，如步驟S206所示，本發明係接著針對此鍍有保護層22保護之基板100進行一化學強化程序，其製程之架構示意圖，請參閱圖式第4圖所示。如圖所示，兩預熱徐冷槽40a、40b係各自與作用匣（cassette）42a、42b相連接，且預熱徐冷槽40a更連接至一化強爐46，以經由化強爐46所提供之能量進行化學強化。詳細而言，根據本發明之實施例，在針對基板進行化學強化之製程時，其係將所需使用之基板浸入一硝酸鉀溶液中，並在一高溫環境下，例如400℃～500℃之間，較佳者為440℃～480℃，利用離子交換的方式進行化學強化。請參考圖式第5A圖及5B圖所示，其係揭露一習知之離子交換步驟之示意圖，由此兩張圖式可以明顯看出，當基板浸入硝酸鉀溶液後，由於硝酸鉀經高溫製程下，係可經由鉀離子50與鈉離子52進行離子交換，而藉此形成應力層。因此，如圖式第6圖所示，本發明之主要目的，乃是在於預先針對基板100上欲設置鑽孔的位置（即預留區12）上鍍有保護層22，利用保護層22作為一屏蔽，藉此避免基板100上欲設置鑽孔的位置（即預留區12）進行離子交換而形成應力層。換言之，根據本發明之實施例，當應用此方法時，則因離子交換而形成之應力層，其係僅會形成在基板100上不具有該保護層22覆蓋之區域上，至於，有保護層22屏蔽之區域（即預留區12），即不會具有應力層之生成。

緣此，為了達成如上所述屏蔽離子交換而形成應力層之功效，本發明所使用保護層22之材質即需經過善加的設計與選用。舉例來說，為了屏障大部分（不僅硝酸鉀類型）之離子交換，則保護層22之材質應選為一種抗酸性之材料，其較佳地，例如可為抗酸性之金屬、合金或塑膠，例如：可抗硝酸鉀之物質；更佳地，則可選為銅或鋁等蝕刻液。

因此，查第7A圖與第7B圖所示，當本發明所使用之基板100上已經成功預先鍍有所述之保護層22時，那麼，如圖式第1圖所示之步驟S208所述，則本發明即可在具有該保護層22屏蔽之預留區12上直接進行一鑽孔製程（如第8A圖與第8B圖中之箭頭方向所示），以順利地在基板100上製造出至少一孔洞24。根據本發明之實施例，由於利用本發明所揭露之製造方法，其係於基板上預先形成有保護層作為屏蔽，可有效地阻擋化學強化中應力層之形成，因此在沒有應力層之存在的情況下，即可針對基板之預留區直接使用一般的鑽孔製程方式進行後續鑽孔的製造。然，根據本發明之其他實施例，則當然亦可選擇使用超音波（ultrasonic）等方式以對基板進行切割與研磨，藉此形成鑽孔。大抵而言，以上所舉之實施例僅係為說明本發明之技術思想及所用手段，其目的在使本領域之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，熟習本領域之技藝人士自可根據本發明所揭示之實施例作一均等之變化或修飾，然仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

是以，綜上所述，根據本發明所揭露之一種在基板上形成孔洞之製造方法，其係透過與現有製程結合的方式，利用在基板上預先形成有保護層，來成功達到降低習見鑽孔製程之昂貴成本之目的，同時也避免了習見基板容易產生破片或延裂等問題發生的機率。換言之，本發明係結合現有的製程，以在無須額外增加製作流程與工時，更無須增加額外的機台設備上，成功達到在基板上有效形成鑽孔之功效。相較於習知技術，本發明所揭露之方法，顯然具有較佳之成本效益與產能效率，實具有極佳之產業發展性與廣於發展之潛力，不僅可有效實現本發明節省習見耗材及製作機台成本等之效益，更成功地解決了習知基板容易發生破片或延裂等問題之發生。

另一方面而言，本發明所揭露之一種在基板上形成孔洞之製造方法，其係不僅可針對現有之化學強化玻璃、薄化玻璃等玻璃基板或觸控面板產品的領域進行應用外，更對於其他有需要進行特殊外型加工的產品，皆可利用本發明所揭露之工法來進行之。換言之，本發明所能應用之範疇，相較於習知技術顯然大幅地成長與擴充，將兼具有較高之產業應用性與發展潛力。由此觀之，本發明所揭露之方法的確提供了一種創新且前所未見的技術手段，顯見本發明之目的及功效係明顯優於先前技術，且本發明所揭露之技術特徵、方法手段與達成之功效係顯著地不同於現行方案，實非為熟悉該項技術者能輕易完成者，故具備有專利要件。

以上所述之諸多實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

12          預留區 22          保護層 24          孔洞 40a        預熱徐冷槽 40b        預熱徐冷槽 42a        作用匣 42b        作用匣 46          化強爐 50          鉀離子 52          鈉離子     100         基板

第1圖係為習知技術一單片式玻璃觸控面板之製程所需經過加工工站之示意圖。 第2圖係為根據本發明實施例在基板上形成孔洞之製造方法的步驟流程圖。 第3A圖係為根據本發明實施例之具有預留區之基板的上視圖。 第3B圖係為根據本發明實施例之具有保護層覆蓋於預留區上之基板的上視圖。 第4圖係為根據本發明實施例進行化學強化製程之架構示意圖。 第5A圖及5B圖係為習知一離子交換步驟之示意圖。 第6圖係為根據本發明實施例具有保護層覆蓋於預留區上之基板進行離子交換步驟之示意圖。 第7A圖係為根據本發明實施例之具有保護層覆蓋預留區之基板的上視圖。 第7B圖係為根據第7A圖之側面示意圖。 第8A圖係為根據第7A圖之基板進行鑽孔製程之上視圖。 第8B圖係為根據第8A圖之側面示意圖。

無

Claims (11)

1. 一種在基板上形成孔洞之製造方法，包括：     提供一基板，且該基板上係具有至少一預留區，以供後續至少一孔洞設置；      在該預留區上形成一保護層； 對該基板進行化學強化；以及 在具有該保護層之該預留區上進行一鑽孔製程，以在該基板上製造出該至少一孔洞。
2. 如請求項1所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中該基板係為一化學強化玻璃或薄化玻璃。
3. 如請求項1所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中該保護層係以蒸鍍或濺鍍方式形成於該預留區上。
4. 如請求項1所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中該保護層係可為抗酸性之材質。
5. 如請求項1所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中在對該基板進行化學強化之步驟中更包括利用一離子交換方式，以在該基板上不具有該保護層覆蓋之區域形成一應力層。
6. 如請求項5所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中該離子交換方式係包括將該基板浸入一硝酸鉀溶液中。
7. 如請求項6所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中將該基板浸入該硝酸鉀溶液之步驟係在一高溫環境下進行，以利用離子交換形成該應力層。
8. 如請求項6所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中該保護層之材質係可為抗酸性之金屬、合金或塑膠。
9. 如請求項8所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中該保護層之材質係為可抗硝酸鉀之物質。
10. 如請求項9所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中該保護層之材質係可為銅或鋁。
11. 如請求項1所述之在基板上形成孔洞之製造方法，其中該鑽孔製程更包括透過一超音波以對該基板進行切割與研磨。