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    • 专利摘要:
    本發明提供一種脆性材料基板的切割方法，在沿著彼此交叉之切割預定線進行交叉切割時，可穩定形成切割溝，並且使在後製步驟之角落部的研磨加工變得容易。該切割方法係沿著脆性材料基板之彼此交叉的切割預定線進行切割之方法，包含第1步驟與第2步驟。第1步驟，係在交叉之切割預定線的交點，形成貫穿基板且具有沿著切割預定線而延伸之稜部的貫穿孔。第2步驟，係使龜裂以貫穿孔作為起點而沿著切割預定線進展。
    公开号:TW201302640A
    申请号:TW101116477
    申请日:2012-05-09
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Hirokazu Okamoto；Koji Yamamoto；Kenji Fukuhara
    申请人:Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd；
    IPC主号:H05K3-00
    专利说明:
    玻璃基板的切割方法
    本發明係有關於一種切割(scribe)方法，具體而言係沿著脆性材料基板之彼此交叉之切割預定線進行切割的脆性材料基板的切割方法。
    就用以分割玻璃基板等之脆性材料基板的技術而言，目前已提出有一種利用龜裂進展之分割方法。在該方法中，首先藉由切刀滾輪(Cutter wheel)等在玻璃基板之表面形成初期龜裂。之後，從該初期龜裂照射雷射光束(laser beam)以加熱基板，進而冷卻已加熱之區域。藉此，將初期龜裂作為觸發(trigger)使龜裂進展，且沿著切割預定線形成切割溝。
    該種之切割方法係揭示於專利文獻1。在專利文獻1之方法中，在基板的加工起點形成初期龜裂，之後，橢圓形狀之加熱點(spot)沿著切割預定線進行掃瞄。藉此，龜裂會沿著切割預定線連續性地進行進展。 (先前技術文獻) (專利文獻)
    專利文獻1：日本特開2003-137578號公報。
    在專利文獻1中，記載(段落0054)有在初期龜裂的形成時，將高輸出的雷射光束聚光在基板表面以進行加工孔，從該孔製作龜裂。惟，並未針對作為初期龜裂之孔有詳細的記載。
    然而，觸控面板(touch panel)用之覆罩玻璃(cover glass)，係分割1片的母基板而形成。進一步詳細而言，係在母基板設定向X、Y方向交叉之複數條之切割預定線，並沿著該複數條之切割預定線形成切割溝。亦即，將母基板進行交叉切割(cross scribe)，並藉由沿著所形成之切割溝進行分割而獲得複數片之覆罩玻璃。經分割之每個覆罩玻璃，係4個角落部藉由研磨加工而形成曲線狀。
    惟，使分割後的玻璃之各角落部成為曲線狀之研磨加工需耗費時間。
    本發明之課題，係在於提供一種特別是於沿著彼此交叉之切割預定線進行交叉切割時，可穩定形成切割溝，並且使在後製步驟之角落部之研磨加工變得容易的切割方法。
    第1發明之脆性材料基板的切割方法，係沿著脆性材料基板之彼此交叉的切割預定線進行切割之方法，包含第1步驟與第2步驟。第1步驟，係在交叉之切割預定線的交點，形成貫穿基板且具有沿著交叉之切割預定線而延伸之4個稜(edge)部的貫穿孔。第2步驟，係使龜裂以貫穿孔作為起點而沿著切割預定線進展。
    在該方法中，作為初期龜裂的貫穿孔係形成在切割預定線之交點。該貫穿孔係具有沿著交叉之切割預定線而延伸之4個稜部。之後，龜裂會以貫穿孔之各稜部作為起點而沿著切割預定線進展。
    在此，貫穿孔因具有沿著切割預定線而延伸之稜部，故在第2步驟中，龜裂會容易沿著切割預定線進展，而可穩定形成期望之切割溝。此外，因在切割預定線交叉之部位，亦即在相當於分割後之基板之4個角落部之部分形成貫穿孔，故在分割後，可減少4個角落部的研磨預定量。
    第2發明之脆性材料基板的切割方法，係在第1發明之方法中，在第1步驟所形成之貫穿孔，係為具有形成在毗鄰之2個稜部之間且以朝向孔內部膨脹之方式彎曲之圓弧狀的4個緣部的星型形狀。
    在此，貫通孔係為由4個稜部及將該等稜部繫結之4個緣部所構成之星型，並且4個緣部係以朝向孔內部膨脹之方式彎曲之圓弧狀。據此，分割後之基板之4個角落部，係在分割之時點為圓弧狀。因此，在分割後的步驟中將4個角落部研磨加工成曲線狀時，即可減少各角落部的研磨預定量。
    第3發明之脆性材料基板的切割方法，係在第1發明之方法中，在第1步驟所形成之貫穿孔，係為具有形成在毗鄰之2個稜部之間之直線狀的4個緣部的矩形形狀。
    在此，貫穿孔係為矩形狀。因此，雖未及第2發明之程度，惟在分割後的步驟中將4個角落部研磨加工成曲線狀時，可減少各角落部的研磨預定量。
    第4發明之脆性材料基板的切割方法，係在第1至第3發明中的任一方法中，在第1步驟中，係藉由綠色雷射(green laser)形成貫穿孔。
    第5發明之脆性材料基板的切割方法，係在第1至第3發明中的任一方法中，在第2步驟中，係沿著基板之切割預定線照射雷射光進行加熱，並且藉由冷卻經加熱之區域而使龜裂沿著切割預定線進展。
    第6發明之脆性材料基板的切割方法，係在第4發明之方法中，在第2步驟中，係沿著基板之切割預定線照射雷射光進行加熱，並且藉由冷卻經加熱之區域而使龜裂沿著切割預定線進展。
    在根據以上的本發明中，在交叉切割脆性材料基板時，可穩定而形成切割溝，並且使在後製步驟之角落部的研磨加工變得容易。[裝置構成]
    第1圖係為顯示用以實施藉由本發明之一實施形態之方法的切割裝置的概略構成之圖。另外，在第1圖中，係顯示第1步驟後的樣子，亦即顯示在玻璃基板形成貫穿孔，且進行屬於第2步驟之切割加工的樣子。
    切割裝置1，係例如為用以將母玻璃基板分割成使用於觸控面板之覆蓋玻璃的複數枚之玻璃基板的裝置。此處的玻璃基板，係主要使用在表面形成強化層的化學強化玻璃。該化學強化玻璃，係具有藉由離子交換處理使表面具有壓縮應力的強化層。 <切割裝置>
    切割裝置1係具備：照射部2、冷卻部3、以及未圖式的移動部，該照射部2，係用以將雷射光束朝向玻璃基板G進行照射；該冷卻部3，係用以將從未圖式之冷媒源所供給的冷媒，經由噴嘴(Nozzle)4進行噴射而形成冷卻點CP；該移動部，係使照射部2及冷卻部3的噴嘴4在與玻璃基板G之間沿著設定在玻璃基板G之切割預定線SL相對移動。
    照射部2，係具有照射雷射光束LB的雷射振盪器(例如，CO2雷射)，且經由光學系統將該雷射光束LB照射在玻璃基板G上以作為光束點(beam spot)LS。 <貫穿孔形成裝置>
    在切割裝置1中，設置有貫穿孔形成用之照射部(省略圖示)。該貫穿孔形成用之照射部，係為用以形成作為在玻璃基板G形成切割溝時之龜裂進展之起點的貫穿孔者。貫穿孔形成用之照射部，係具備有例如雷射振盪器、以及光學系統，該雷射振盪器係用以發射綠色雷射。 [切割方法]
    在此，為了與本發明之方法進行比較，使用第2圖簡單說明習知之觸控面板之覆蓋玻璃的加工順序。首先，準備母基板(a)，對該母基板G，藉由切刀滾輪等在基板端部形成初期龜裂(未圖式)。然後，對母基板G，沿著切割預定線照射及掃瞄雷射光束，進而冷卻以形成切割溝SG(b)。之後，在切割溝SG的兩側施加分割力，藉此，母基板G會分割成複數枚之玻璃基板。接著，已分割之玻璃基板之角落部以成為曲線形狀之方式進行研磨(c，d)。
    接著，使用第3圖來說明本發明之一實施形態的加工順序。
    首先，在第1步驟中，對母基板G(a)，形成從基板之表面貫穿至背面之複數個貫穿孔H(b)。該等貫穿孔H係對基板例如藉由照射綠色雷射而形成。各貫穿孔H，係形成在彼此正交之X方向及Y方向(參照第3圖)的切割預定線的交點。此外，由第3圖(b)可得知，各貫穿孔H係為具有沿著切割預定線而延伸之稜部的星型形狀。進一步具體而言，如放大之第3圖所示，各貫穿孔H係為具有4個稜部11a至11d、以及4個緣部12a至12d的星型形狀，該4個稜部11a至11d係沿著切割預定線SL而延伸，而該4個緣部12a至12d係形成在毗鄰之2個稜部11a-11b、11b-11c、11c-11d、11d-11a之間且以朝向孔內部膨脹之方式彎曲的圓弧狀。
    接著在第2步驟中，如在第1圖及第3圖所示，係從照射部1照射雷射光束LB。該雷射光束LB係照射在母基板G上作為光束點LS。接著，使從照射部1所射出之雷射光束LB沿著切割預定線SL與母基板G相對性移動。母基板G係藉由光束點LS加熱至比母基板G之軟化點低的溫度。此外，使冷卻點CP追蹤在光束點LS之移動方向後方。
    根據以上所述，在藉由雷射光束LB的照射而被加熱之光束點LS的附近雖會產生壓縮應力，惟因其瞬後即藉由冷煤之噴射而形成冷卻點CP，故會產生對垂直裂縫(crack)之形成有效的拉伸應力。藉由該拉伸應力，會以形成在母基板G之貫穿孔H作為起點而沿著切割預定線SL形成垂直裂縫，並形成期望之切割溝(c)。
    之後，在切割溝SG的兩測施加分割力，藉此，母基板G會分割成複數枚之玻璃基板。接著，已分割之玻璃基板之角落部係以成為曲線形狀之方式進行研磨(d，e)。
    在此，因貫穿孔H係形成為具有以朝向孔內部膨脹之方式彎曲之圓弧狀之緣部的星型，故分割後之各基板的4個角落部係為倒角成曲線狀之形狀。因此，使在研磨步驟中應研磨之量(研磨預定量)非常地少，能容易且以短時間進行研磨作業。 [貫穿孔之其他例]
    貫穿孔之形狀並未限定為如第3圖所示之星型。例如，如第4圖所示，亦可為矩形。具體而言，第4圖所示之貫穿孔H’係為具有4個稜部21a至21d、以及4個緣部22a至22d的矩形形狀，該4個稜部21a至21d係沿著切割預定線SL而延伸，而該4個緣部22a至22d係以直線狀形成在毗鄰之2個稜部21a-21b、21b-21c、21c-21d、21d-21a之間。
    此種貫穿孔H’，雖然基板角落部的研磨預定量比星型之貫穿孔H多，惟相較於習知的加工方法，仍可減少研磨量。 [實驗例]
    在第1表，係顯示在藉由綠色雷射在母基板形成3種類之形狀的貫穿孔，且其後改變雷射輸出進行切割時之切割溝的評估。另外，此處的玻璃基板，係為鈉鈣玻璃(Soda-Lime Glass)。
    ○：可切割
    彎曲：係顯示距離切割預定線之最大偏移量，單位為[μm]。
    在以上的實驗例中，第1步驟(貫穿孔之形成)及第2步驟(切割)之各條件係如以下所述。 [第1步驟]
    在第1步驟中，係一邊使聚光點旋轉一邊將雷射點往高度方向(Z軸方向)移動而進行加工。亦即，一邊使雷射點螺旋狀地移動一邊形成貫穿孔。
    波長：532nm
    雷射輸出：5W
    重複頻率：20kHz
    聚光點旋轉半徑：500rps
    Z軸移動距離：40μm
    掃瞄速度：30mm/s [第2步驟]
    波長：10.6μm
    雷射輸出：120至200W
    重複頻率：10kHz
    掃瞄速度：250mm/s
    此外，將第1表之雷射輸出140W之情形的顯示分割前之貫穿孔附近的放大照片，與分割後之彎曲的放大照片顯示在第5圖。在第5圖中，(a)係為形成直徑4mm之圓形的貫穿孔，且其後進行切割加工及分割之情形的例子，(b)係為形成1邊4mm之矩形的貫穿孔，且其後進行切割加工及分割之情形的例子，(c)係為形成1邊4mm之星形的貫穿孔，且其後進行切割加工及分割之情形的例子。在各圖中，上段係顯示分割(break)前之龜裂進展(切割痕)的樣子，下段係顯示分割後之切割的彎曲。
    從以上的實驗結果可得知，雖不論貫穿孔之形狀皆可進行切割，惟可得知在貫穿孔之形狀為圓形之情形彎曲會變大，且在矩形及星型之情形則彎曲會變小。亦即，可得知沿著作為切割之起點之貫穿孔的切割預定線之部分的形狀越為稜形(銳角)，則切割的彎曲會越減小。 [其他實施形態]
    本發明並不限定於以上所述之實施形態，而可在不偏離本發明之範圍進行種種的變形或修正。
    在前述實施形態中，雖針對在第2步驟中(雷射照射及冷卻處理)形成切割溝之情形進行過說明，惟在藉由第2步驟以分割玻璃的情形，亦可同樣地適用本發明。
    1‧‧‧切割裝置
    2‧‧‧照射部
    3‧‧‧冷卻部
    4‧‧‧噴嘴
    11a至11d‧‧‧貫穿孔之稜部
    12a至12d‧‧‧貫穿孔之緣部
    21a至21d‧‧‧貫穿孔之稜部
    22a至22d‧‧‧貫穿孔之緣部
    CP‧‧‧冷卻點
    G‧‧‧母基板
    H、H’‧‧‧貫穿孔
    LB‧‧‧雷射光束
    LS‧‧‧光束點
    SG‧‧‧切割溝
    SL‧‧‧切割預定線
    第1圖係為用以實施本發明之一實施形態之切割方法的切割裝置的概略構成圖。
    第2圖(a)至(d)係顯示習知的觸控面板之覆蓋玻璃的加工順序的圖。
    第3圖(a)至(e)至係顯示藉由本發明之一實施形態的觸控面板之覆蓋玻璃的加工順序的圖。
    第4圖係顯示貫穿孔之其他例子之圖。
    第5圖(a)至(c)係顯示藉由3種類的貫穿孔之切割加工後的龜裂進展(切割痕)與分割後之切割之彎曲的放大照片。
    理由：須用整個圖式[第3圖(a)至(e)]才能顯示完整技術特徵。
    11a至11d‧‧‧貫穿孔之稜部
    12a至12d‧‧‧貫穿孔之緣部
    G‧‧‧母基板
    H‧‧‧貫穿孔
    SG‧‧‧切割溝
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種脆性材料基板的切割方法，係沿著脆性材料基板之相互交叉之切割預定線進行切割的脆性材料基板的切割方法，其係包含：第1步驟，係在前述交叉之切割預定線的交點，形成貫穿基板且具有沿著交叉之切割預定線而延伸之4個稜部的貫穿孔；以及第2步驟，係使龜裂以前述貫穿孔作為起點而沿著切割預定線進展。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之脆性材料基板的切割方法，其中，在前述第1步驟所形成之貫穿孔，係為具有形成在毗鄰之2個前述稜部之間且以朝向孔內部膨脹之方式彎曲之圓弧狀的4個緣部的星型形狀。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之脆性材料基板的切割方法，其中，在前述第1步驟所形成之貫穿孔，係為具有形成在毗鄰之2個前述稜部之間之直線狀的4個緣部的矩形形狀。
    [4] 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之脆性材料基板的切割方法，其中，在前述第1步驟中，係藉由綠色雷射形成貫穿孔。
    [5] 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之脆性材料基板的切割方法，其中，在前述第2步驟中，係沿著基板之切割預定線照射雷射光進行加熱，並且藉由冷卻經加熱之區域而使龜裂沿著切割預定線進展。
    [6] 如申請專利範圍第4項所述之脆性材料基板的切割方法，其中，在前述第2步驟中，係沿著基板之切割預定線照射雷射光進行加熱，並且藉由冷卻經加熱之區域而使龜裂沿著切割預定線進展。
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