• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本發明係有關於一種沿規定斷線分離薄玻璃板、特別是載玻片的方法，其中，該斷線在即將實施分離時的工作溫度低於該薄玻璃板之玻璃的轉變點Tg250K以上，該方法包括用雷射束沿該斷線輸入能量，該能量用於分離該薄玻璃板。
    公开号:TW201321321A
    申请号:TW101136835
    申请日:2012-10-05
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Thomas Wiegel；Juergen Vogt；Andreas Habeck；Georg Sparschuh；Holger Wegener；Gregor Kuebart；Angelika Ullmann
    申请人:Schott Ag；
    IPC主号:C03B29-00
    专利说明:
    切割具特製邊緣之薄玻璃的方法
    本發明係有關於一種分離薄玻璃、特別是載玻片的方法，其中，該載玻片於分離後具有特製切邊，該切邊之表面極其光滑且無微裂縫。
    薄玻璃愈來愈多地被應用於不同領域，例如在消費電子領域用作半導體模組、有機LED光源或者薄型或曲面型顯示裝置的玻璃罩，或者應用於可再生能源或可再生能源技術領域如太陽能電池。相關例子有觸控面板、電容器、薄膜電池、撓性印刷電路板、撓性OLED、撓性光伏模組或電子紙。薄玻璃以其耐化學、耐溫度變化及耐熱、氣密、電絕緣能力佳、膨脹係數適應性好、可撓、光學品質佳以及透光或表面粗糙度極低(薄玻璃兩面皆經表面火焰拋光處理)等卓越性能而在眾多應用領域備受矚目。薄玻璃係指厚度大約在1.2 mm以下的載玻片。薄玻璃具可撓性，製成後通常以厚度小於250 μm之載玻片形式捲起，並以玻璃卷形式儲存或送去進行修整或作進一步之處理。在卷對卷製程中，亦可在對載玻片進行中間處理如表面塗佈或修整後再度將其捲起並作其他之用。與將材料平展儲存及運輸相比，將玻璃捲起儲存、運輸及作後續處理具有花費更低、更節省空間之優點。作後續處理時將玻璃卷或被平展儲存之材料分割成若干符合要求的較小載玻片段。某些應用領域使用該些載玻片段時會再度將其彎曲或捲起。
    雖具有前述之突出性能，然玻璃為易碎材料，抗張應力能力低，故斷裂強度較低。玻璃彎曲時其外表面產生張應力。若欲對玻璃卷實施無斷裂儲存及無斷裂運輸，或者對較小之載玻片段進行無裂縫無斷裂使用，首先須注重邊緣品質，確保邊緣完好無損，以免載玻片被捲起或彎曲時開裂或斷裂。邊緣一旦受損，例如出現微小裂縫如微裂縫，便有可能導致載玻片發生較大程度之開裂或斷裂。另外由於載玻片被捲起或彎曲時其表面受張應力作用，若欲避免載玻片被捲起或彎曲時開裂或斷裂，須保證表面完好且無刮痕、刻痕或其他表面缺陷。再者，若欲避免載玻片被捲起或彎曲時開裂或斷裂，還應將玻璃中因製程而產生的內應力完全消除或減至最少。特定言之，載玻片邊緣之特性在裂縫形成或裂縫擴展直至載玻片斷裂方面具有重要影響。
    先前技術用特別磨製的鑽石或者用由特殊鋼或碳化鎢構成的小輪以機械方式刻劃及折斷薄玻璃或載玻片。在此係藉由刻劃表面明確地在玻璃中產生應力。由此形成裂縫並沿此裂縫以施加壓力、拉伸或彎曲等方式可控制折斷玻璃。由此產生的邊緣極為粗糙，切口邊(Kantenrand)多微裂縫及凸邊或貝殼狀斷口。
    多數情況下會對此等邊緣進行後續之整邊、斜切或研磨及拋光處理，以提高邊緣強度。對厚度小於250 μm的載玻片進行機械性邊緣加工，目前尚無法保證玻璃無進一步之開裂及斷裂風險。
    為了改良邊緣品質，先前技術開發出雷射劃線技術，用熱產生機械應力來折斷玻璃基板。以上兩種方法之結合使用亦屬公開之先前技術且較為普遍。雷射劃線法係用雷射束(通常為CO2雷射束)沿一精確定義的線條加熱玻璃，接著立即用一束冷的冷卻流體如壓縮空氣或空氣-液體混合物在玻璃內產生熱應力，使得該玻璃沿規定邊緣被折斷或可折斷。例如DE 693 04 194 T2號、EP 0 872 303 B1號及US 6,407,360號等文獻皆有關於此種雷射劃線法。
    然而該方法所產生的斷裂邊緣亦具一定之粗糙度與微裂縫。厚度小於250 μm的薄載玻片被彎曲或捲起時，邊緣結構上的凹坑及微裂縫將逐漸擴展為深入玻璃內部的裂縫且最終導致玻璃斷裂。
    曾有多種方法提出過用某種塑膠來塗佈邊緣，以提高邊緣強度。例如，WO 99/46212號提出一種用可硬化之高黏性塑膠對玻璃板邊緣作塗佈處理的方案。將玻璃邊緣浸入塑膠以實現塗佈處理，再用紫外線進行硬化。隨後將突出於玻璃板外表面之塑膠移除。此方法適用於0.1 mm至2 mm厚度之玻璃板。缺點在於，該方法包含數個額外的複雜處理步驟，此等處理步驟對厚度為5 μm至250 μm的載玻片不適用。首先，無法做到在不損壞如此之薄的載玻片之情況下移除突出塑膠。該案所提出的高黏性塑膠具一定之黏滯度，故而僅能淺層覆蓋玻璃板邊緣之表面結構中的微裂縫。在此情況下，微裂縫受張應力作用時仍會進一步形成裂縫，進而導致玻璃板斷裂。
    WO 2010/135614號提出為邊緣塗佈聚合物以提高厚度大於0.6 mm或大於0.1 mm之玻璃基板之邊緣強度的方案。然而正如此案中所提及，該種塗佈處理亦僅能以極有限之程度抑制邊緣裂縫的形成與擴展，因為邊緣表面結構上的微裂縫達到一定深度後將無法避免地進一步形成裂縫。另外，此種為邊緣塗佈塑膠的方法在250 μm至5 μm厚度之薄載玻片上極難實現。再者，超薄載玻片的邊緣塗層將不可避免地形成凸起，此等凸起無法在不損壞載玻片之情況下移除並且會在載玻片使用或捲起過程中產生較大的不良影響。
    有鑒於此，將此類載玻片完全分割開並獲得光滑而無微裂縫的火焰拋光表面係期望目標所在。若為實現高溫而對某個極小的局部區域施加雷射，則會產生以下難題：雷射束能量除部分被反射外，絕大部分被玻璃吸收，但其熱能僅於厚度相當於一波長的某個極薄表面層中得到釋放。
    DE 35 46 001號描述一種用雷射分離旋轉對稱玻璃空心體的分離方法，係在切割點上用氣體燃燒器將該玻璃空心體旋轉式加熱至玻璃熔化溫度以下。再用雷射照射該切割點，以便透過使該玻璃沿雷射束再次旋轉來逐漸產生熱應力或升溫。隨後利用一拉力來移除需要切割的部分。該案並未指出切割薄載玻片的解決方案。
    DE 196 16 327號描述一種分離壁厚為0.5 mm之玻璃管的方法與裝置，其中，將該玻璃管加熱至某個高於玻璃轉變溫度Tg的溫度，以便用雷射對其進行分隔處理，從而使得相應末端獲得可重複的高品質。DE 196 16 327號並未描述分割薄玻璃板或薄玻璃帶的方案。再者，DE 196 16 327號中總是對玻璃管進行後續處理，亦即，先使玻璃管冷卻，再(例如)用散焦雷射束加熱該玻璃管，隨後立即用雷射切割束實施切割。DE 196 16 327號未對連續製造過程中的分割措施進行說明。待分割玻璃管之壁厚為0.1 mm。根據DE 196 16 327號所揭露的方法，在待分割玻璃管上出現25 μm的外斑痕及/或內斑痕是容許的。但切割過程所造成的此種不平整度對切割薄玻璃板而言是不容許的，因為此時之薄玻璃板彎曲時會產生過高應力並造成斷裂，因此，DE 196 16 327號之方法無法適用於薄玻璃板。
    JP 60251138號揭露一種用CO2雷射來對玻璃、特別是厚度大於0.1 mm之常規玻璃板實施雷射切割的方案，但該案僅指出將玻璃板預加熱至某個溫度，卻未指出相應切割溫度。因此，不能根據JP 60251138號得出雷射分離法除常規玻璃板外亦可應用於薄玻璃板而不會在表面上形成疤痕的結論。
    DE 10 2009 008 292號揭露一種以下拉法或溢流下拉熔融法製成之玻璃層，其厚度至多為50 μm且用作電容器上的介電層。DE 10 2009 008 292號提出，藉由雷射以相對應軌道切割玻璃層，但該案未給出雷射切割之預設溫度。亦未對產生於邊緣上的斑痕進行說明。
    有鑒於此，本發明之目的在於消除先前技術之缺陷並提供一種將薄玻璃、特別是載玻片澈底分割開的方法，其中，該薄玻璃具有能承受彎曲或捲起操作之邊緣品質，此外還能基本或完全避免自該切邊開始的裂縫形成。本發明之另一目的在於儘可能避免斑痕形成。
    申請專利範圍第1項之特徵為本發明用以達成上述目的之解決方案。申請專利範圍中的附屬項2至23係為本發明之其他有益技術方案。
    本發明提供一種沿規定斷線分離薄玻璃板、特別是載玻片的方法，在第一實施方案中，該斷線在即將實施分離時的工作溫度低於該薄玻璃板之玻璃的轉變點Tg250 K(Kelvin，凱氏溫度)以上，較佳低於Tg100 K以上。在另一設計方案中，該工作溫度尤佳處於Tg上下50 K範圍內，更佳處於Tg上下30 K範圍內，該方法還包括用雷射束沿該斷線輸入能量以分離薄玻璃板。
    特定言之，該方法之實施適用於為厚度至多為250 μm，較佳至多為120 μm，尤佳至多為55 μm，更佳至多為35 μm之載玻片的薄玻璃，以及適用於厚度至少為5 μm，較佳至少為10 μm，尤佳至少為15 μm之載玻片。
    載玻片係指厚度為5 μm至250 μm的薄玻璃。本發明之方法亦可適用於厚度不到1.2 mm的薄玻璃。
    該方法尤佳亦適用於薄玻璃板，特別是鹼金屬氧化物含量至多為2重量%，較佳至多為1重量%，進一步較佳至多為0.5重量%，進一步較佳至多為0.05重量%，尤佳至多為0.03重量%的載玻片。
    該方法尤佳亦適用於薄玻璃板，特別是由玻璃構成的載玻片，該玻璃包含下列組分(單位為基於氧化物的重量%)：
    該方法尤佳亦適用於薄玻璃板，特別是由玻璃構成的載玻片，該玻璃包含下列組分(單位為基於氧化物的重量%)：
    根據該方法的一種實施方案，該特定言之實施為載玻片之薄玻璃用熔融的低鹼玻璃以下拉法或溢流下拉熔融法製成。事實證明，此二法在先前技術中已為吾人所熟知的方法(例如參閱關於下拉法之WO 02/051757 A2號及關於溢流下拉熔融法之WO 03/051783 A1號)特別適合用來拉伸厚度小於250 μm，較佳小於120 μm，尤佳小於55 μm，更佳小於35μm且至少為5 μm，較佳至少為10 μm，尤佳至少為15 μm之薄載玻片。
    在WO 02/051757 A2號所描述的下拉法中，無氣泡且均質度較高的玻璃流入玻璃儲槽，即所謂之拉伸槽。該拉伸槽由貴金屬如鉑或鉑合金構成。拉伸槽下方設有包含縫式噴嘴之噴嘴裝置。該縫式噴嘴的尺寸與形狀定義為被拉伸載玻片之流量及載玻片寬度上的厚度分佈。載玻片被拉伸輥以2至110米/分鐘的速度(視玻璃厚度而定)向下拉且最終穿過連接於該等拉伸輥之退火爐。該退火爐將玻璃緩慢冷卻至室溫，以免玻璃中形成應力。拉伸輥的速度定義載玻片厚度。完成拉伸後，玻璃自豎向位置彎曲至水平位置以接受進一步之處理。
    薄玻璃在被拉伸平展後具火焰拋光之上下表面。火焰拋光在此係指當玻璃在熱成型過程中固化而形成玻璃表面時，僅界面與空氣發生接觸，且在此之後既未有機械變化，亦未發生化學變化。亦即，如此製成之薄玻璃的品質區域在熱成型過程中未接觸其他固態或液態材料。若以670 μm之標距長度進行量測，上述兩種玻璃拉伸方法皆能獲得，平方平均值粗糙度(RMS)Rq至多為1奈米，較佳至多為0.8奈米，尤佳至多為0.5奈米，一般為0.2至0.4奈米且平均表面粗糙度Ra至多為2奈米，較佳至多為1.5奈米，尤佳至多為1奈米，一般為0.5至1.5奈米之玻璃表面。
    平方平均值粗糙度(RMS)係指實際輪廓與一以幾何形狀定義且穿過該實際輪廓中心之線條間在參考距離內沿規定方向所測得之所有距離的均方根值Rq。平均表面粗糙度Ra係指五個相鄰之單個實測距離的單一粗糙度深度之算術平均值。
    薄玻璃按本發明被拉伸後邊緣相應形成凸起，即所謂的凸邊，藉此等凸邊可將玻璃自拉伸槽中拉出並予以導引。為能以較小之體積，特別是以較小直徑捲起或彎曲實施為載玻片之薄玻璃，將該等凸邊切除為有益或必要之舉。本發明之方法能實現光滑而無微裂縫的切邊表面，故適用於此種情況。本發明之方法可連續作用。故可用作連續工藝以及在製造工藝結束時作為切除凸邊的連續線上製程。以僅形成輕微斑痕、即輕度表面不平整度的方式實施該分離法為佳。切割措施所造成的邊緣凸起以小於玻璃厚度的25%為佳，尤佳小於玻璃厚度的10%，更佳小於玻璃厚度的5%。切割措施所造成的邊緣凸起最佳小於25 μm，特別小於10 μm。
    根據一種有利實施方案，將沿規定斷線分離該薄玻璃的措施整合至該薄玻璃的製造過程，使得用於產生該斷線之最佳工作溫度的熱能全部或部分由成型過程中的餘熱提供。此舉有利於在製造過程中節能，且與本發明之方法相結合以降低熱應力輸入。
    亦可在後續步驟中將薄玻璃或載玻片切割成若干較小之區段或結構。製成載玻片後將其捲繞為帶卷，而後從帶卷上展開以便進行修整。修整操作可包含邊緣後續處理(如在卷對卷工作狀態下)或薄玻璃切割。此處亦可採用本發明之方法，因為該方法可應用於連續工藝將源於玻璃卷之環帶切割成若干較小之區段或結構並實現光滑而無微裂縫的切邊表面。
    原則上此處可使用成型處理結束後應用於線上製程時的加工速度，亦可根據其他過程參數(主要為雷射波長、雷射功率及工作溫度)而選用更低的處理速度，以便對切邊表面特性的設計方案加以優化。其中，最佳情形下係實現無凸起的切邊(亦即，切邊厚度等於薄玻璃厚度)以及極其光滑而無微裂縫的表面。
    本發明之方法亦可用作非連續過程，以便對(例如)源於平展儲存之薄玻璃儲存尺寸中的薄玻璃進行切割或者對現有邊緣進行修整。
    若該斷線之工作溫度未能經前一過程(如成型過程)之餘熱達到足夠高的溫度，則本發明在實施真正意義上的分離前將該薄玻璃之規定斷線加熱至工作溫度。該工作溫度係指該斷線之即將藉由雷射能量輸入而被分離之區域的溫度。根據本發明的第一實施方案，該工作溫度較佳低於該薄玻璃板之玻璃的轉變點Tg250 K(Kelvin，凱氏溫度)以上，較佳低於Tg100 K以上。根據一種替代實施方案，該溫度較佳處於Tg上下50 K範圍內，尤佳處於Tg上下30 K範圍內。轉變點(Tg)在此係指使得玻璃在冷卻過程中自塑性狀態轉變成剛性狀態的溫度。
    原則上雷射輻射輸入高溫玻璃的效果更佳，但當玻璃之黏度過低時，表面張力會在切邊上形成凸起，需要儘可能避免此種情況或者將其控制在極低程度。
    根據本發明，在考慮到其他參數的情況下以產生極光滑、無微裂縫且無凸起之切邊表面的方式選取工作溫度。邊緣凸起例如應小於玻璃厚度的25%，較佳小於玻璃厚度的10%，尤佳小於玻璃厚度的5%。
    根據本發明的一種實施方案，利用熱源(如燃燒器或輻射加熱器)僅對該斷線周邊的區域進行加熱。較佳利用玻璃火焰(Glasflamme)輸入能量。該火焰應儘可能地以無煤煙方式燃燒。原則上所有可燃氣體皆適用於此，例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯或天然氣。可為此選擇一或多個燃燒器。可為此使用火焰傳播特性不同之燃燒器，線性燃燒器或單個的噴槍燃燒器尤為適用。
    根據本發明的一種較佳實施方案，在垂直於該玻璃之進給方向的方向上或者在垂直於分離該玻璃用之雷射器之進給方向的方向上，在該分離區域沿該斷線將該薄玻璃的整個寬度加熱至工作溫度。在連續過程的實施方案中，為實現此點而使該薄玻璃以與該加熱及分離過程相匹配的速度穿過爐子。該爐子內利用燃燒器、紅外輻射源或者利用作為熱輻射源之加熱棒來加熱該薄玻璃。在該爐子內採用適宜的結構及隔熱措施以及針對性實施溫度控制，藉此便可使該薄玻璃實現均勻而可控制的溫度分佈，此點尤其可對玻璃中的應力分佈產生正面影響。作為替代方案，亦可利用非連續工藝將薄玻璃板送入爐子並進行均勻加熱。
    根據本發明，利用一雷射束沿該斷線輸入能量來實施真正意義上的薄玻璃分離，該能量用於分離該薄玻璃板並產生連續式切邊。其中，該玻璃並非如雷射劃線法板般被折斷，而是在一極窄區域內近乎熔斷。有利者係採用CO2雷射器，特別是波長為9.2 μm至11.4 μm(較佳為10.6 μm)的CO2雷射器或者包含雙頻CO2雷射的CO2雷射器。上述雷射器可為脈衝CO2雷射器或連續波CO2雷射器(cw-laser,continuous-wave laser)。
    應用CO2雷射器來實施本發明之方法時，為達到相對應的切割速度，平均雷射功率PAV小於500 W，較佳小於300 W，尤佳小於200 W之CO2雷射器特別適用。為達到相對應的切邊品質，較佳採用低於100 W之平均雷射功率，此平均雷射功率可對產生良好的切邊品質起促進作用，但其切割速度較慢。
    應用脈衝CO2雷射器來實施本發明之方法時，平均雷射脈衝重複頻率frep較佳為5 kHz至12 kHz(千赫)，尤佳為8 kHz至10 kHz。
    應用脈衝CO2雷射器時的脈衝寬度tP較佳為0.1 μs至500 μs(微秒)，尤佳為1 μs至100 μs。
    本發明可採用任何適用的雷射器來沿斷線輸入能量，以便將薄玻璃分離。除CO2雷射器外，較佳亦可採用YAG雷射器，特別是波長為1047 nm至1079 nm(奈米)，較佳為1064 nm的Nd：YAG雷射器(釹摻雜釔鋁榴石固態雷射器)。較佳亦可採用波長為1030 nm的Yb：YAG雷射器(鐿摻雜釔鋁榴石固態雷射器)。較佳亦可對該二雷射器類型進行倍頻(gedoppelt)或三倍頻(getrippelt)處理。
    根據本發明之雷射熔化實施方案，應用YAG雷射器在工作溫度條件下沿規定斷線以皮秒及奈秒數量級之較高脈衝重複頻率將薄玻璃，特別是載玻片分離。該切邊表面同樣極為光滑，但其褶皺明顯多於採用CO2雷射器時的玻璃分離方案。該切邊同樣無微裂縫，且在兩點彎曲試驗中，該切邊之強度值的離差極小。
    較佳亦可採用準分子雷射器，特別是F2雷射器(157 nm)、ArF雷射器(193 nm)、KrF雷射器(238 nm)或Ar雷射器(351 nm)。
    此類雷射器可用作以脈衝方式或連續波方式(continuous wave)工作的雷射器。
    本發明以2至110米/分鐘，較佳10至80米/分鐘，尤佳15至60米/分鐘的加工速度Vf來沿斷線輸入能量，以便將薄玻璃分離。應用該方法時，該加工速度係於薄玻璃之成型處理結束後之線上製程中的速度，該加工速度與製造過程中的玻璃帶速度以及玻璃厚度相關。具體視玻璃體積而定，薄玻璃之拉出速度快於厚玻璃。舉例而言，厚度為100 μm之薄玻璃的加工速度例如為8米/分鐘，厚度為15 μm之薄玻璃的加工速度例如為55米/分鐘。在卷對卷工作狀態下或從平展貨品中應用該方法切割薄玻璃時，較佳採用15至60米/分鐘的加工速度。加工速度係指分離切口沿斷線之進給速度。其中，該薄玻璃可沿靜止雷射器移動，或者該雷射器沿靜止薄玻璃運動，或者二者進行相對運動。
    在此情況下，該雷射器可描述為沿規定斷線進行連續進給，或者可以一或多次沿該斷線實施來回掃描的方式向前運動。
    根據利用爐子來加熱該薄玻璃的較佳實施方案，經由一開口或者經由該爐子之護蓋中的一就雷射波長而言透明之窗口來施加該雷射束。此舉可防止該雷射器受到該工作溫度的有害影響，確保該薄玻璃、特別是其斷線之區域之溫度分佈不受影響或僅受輕微影響，以及對工作溫度實施可靠控制。
    切邊於分離結束後較佳具火焰拋光表面，且作用於整個邊緣的表面張力不會使該邊緣增厚。要點在於，切邊表面的可熔深度極小或者表面僅較小區域熔融。若切邊上的表面區域之軟化程度過高，則邊緣會聚合併形成凸起，凸起程度愈高，其對使用薄玻璃或捲起載玻片的不利影響愈大。
    特定言之，該切邊於切割結束後之平均表面粗糙度Ra至多為2奈米，較佳至多為1.5奈米，尤佳至多為1奈米，其平方平均值粗糙度(RMS)Rq至多為1奈米，較佳至多為0.8奈米，尤佳至多為0.5奈米。
    在本發明的另一實施方案中，在一爐子、較佳連續爐內消除該薄玻璃中因該分離工藝而產生的熱應力。實施本發明時，針對該薄玻璃之熱量輸入可能導致的應力。該等應力可能造成薄玻璃(特別是載玻片)變形，亦可能成為玻璃彎曲或捲起時發生斷裂之原因所在。故而於分離製程結束後便將該玻璃送入退火爐消除應力。在此過程中，例如在線上製程中，以規定之溫度曲線加熱並控制冷卻載玻片。該加熱措施可與提供分離用工作溫度相結合。為防止本發明之分離製程結束後的玻璃於冷卻過程中產生應力，將該玻璃控制送入退火爐進行冷卻。
    本發明針對一實例進行示範性說明：在爐子內對一厚度為50 μm的載玻片(如SCHOTT AG,Mainz的AF32eco®型載玻片)進行加熱。從該載玻片兩側截除寬度為25 mm之邊緣。該無鹼玻璃包含下列組分(單位：重量%)
    該玻璃之轉變溫度Tg為717℃。密度為2.43 g/cm3。載玻片頂面及底面之均方根粗糙度值Rq介於0.4 nm與0.5 nm。亦即，表面極其平滑。
    爐子頂蓋之兩位置上各具一長孔，分別有一雷射束經由該長孔分別聚焦於該二斷線的一點。每個長孔皆與處於下方之載玻片的邊緣平行，以便將該等邊緣相應截除。該爐子在此係連續爐，該載玻片以25米/分鐘的進給速度穿過該連續爐。該爐子採用電加熱方式，該二斷線之工作溫度皆為737±5℃。
    分別使用一波長為10.6 μm的脈衝CO2雷射器為能量源。以200 W的功率、9 kHz的雷射脈衝重複頻率及56 μs的脈衝寬度來施加能量。加工進度過程中，雷射束沿斷線來回各掃描一次，從而對該斷線上的每個點各施加兩次雷射能。該玻璃隨後完全斷開。該等切邊完全為火焰拋光表面，該等切邊之平均表面粗糙度Ra為0.3 nm至0.4 nm(670 μm之線性量測)。邊緣厚度平均為60 μm，凸起為10 μm時，該邊緣之平均凸起度為20%，遠小於DE 196 16 327號所規定的切割過程中的25 μm的凸起。
    當然，本發明不限於前述特徵之組合，熟習該項技術者可在本發明範圍內將本發明之全部特徵按任意之合理組合方式結合應用或單獨應用。
    权利要求:
    Claims (23)
    [1] 一種沿規定斷線分離薄玻璃板、特別是載玻片的方法，其中，該斷線在即將實施分離時的工作溫度低於該薄玻璃板之玻璃的轉變點Tg 250 K以上，較佳低於Tg 100 K以上，尤佳處於Tg上下50 K範圍內，更佳處於Tg上下30 K範圍內，該方法包括用雷射束沿該斷線輸入能量，該能量用於分離該薄玻璃板。
    [2] 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該薄玻璃板係厚度至多為250 μm，較佳至多為120 μm，尤佳至多為55 μm，更佳至多為35 μm之載玻片。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該薄玻璃板係厚度至少為5 μm，較佳至少為10 μm，尤佳至少為15 μm之載玻片。
    [4] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，該薄玻璃板係鹼金屬氧化物含量至多為2重量%，較佳至多為1重量%，進一步較佳至多為0.5重量%，進一步較佳至多為0.05重量%，尤佳至多為0.03重量%之載玻片。
    [5] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，該薄玻璃板係由玻璃構成的載玻片，該玻璃包含下列組分(單位為基於氧化物的重量%)：SiO2 40-75
    [6] 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中，該薄玻璃板係由玻璃構成的載玻片，該玻璃包含下列組分(單位為基於氧化物的重量%)：
    [7] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，在垂直於該玻璃之進給方向的方向上或者在垂直於該雷射器之進給方向的方向上，在該分離之區域沿該斷線將該薄玻璃的整個寬度加熱至工作溫度。
    [8] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，利用CO2雷射器，特別是波長為9.2 μm至11.4 μm(較佳為10.6 μm)的CO2雷射器或者包含雙頻CO2雷射的CO2雷射器沿該斷線輸入能量，以便將該薄玻璃分離。
    [9] 如申請專利範圍第8項之方法，其中，利用平均雷射功率PAV小於500 W，較佳小於300 W，尤佳小於200 W的脈衝CO2雷射器或連續波CO2雷射器來輸入能量。
    [10] 如申請專利範圍第8項之方法，其中，利用平均雷射脈衝重複頻率frep為5 kHz至12 kHz，較佳為8 kHz至10 kHz的脈衝CO2雷射器來輸入能量。
    [11] 如申請專利範圍第8項之方法，其中，利用脈衝寬度tP為0.1 μs至500 μs，較佳為1 μs至100 μs的脈衝CO2雷射器來輸入能量。
    [12] 如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，其中，利用YAG雷射器，特別是波長為1047 nm至1079 nm，較佳為1064 nm的Nd：YAG雷射器或倍頻Nd：YAG雷射器或三倍頻Nd：YAG雷射器，或者利用波長為1030 nm的Yb：YAG雷射器或倍頻Yb：YAG雷射器或三倍頻Yb：YAG雷射器來沿該斷線輸入能量，以便將該薄玻璃分離。
    [13] 如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，其中，利用準分子雷射器，特別是F2雷射器、ArF雷射器、KrF雷射器或Ar雷射器來沿該斷線輸入能量，以便將該薄玻璃分離。
    [14] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，以2至110米/分鐘，較佳10至80米/分鐘，尤佳15至60米/分鐘的加工速度Vf來沿該斷線輸入能量，以便將該薄玻璃，特別是載玻片分離。
    [15] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，在一爐子內對該斷線進行加熱，利用一雷射器經由一開口或者經由該爐子之護蓋中的一就雷射波長而言透明之窗口來沿該斷線輸入能量，以便將該薄玻璃分離。
    [16] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，對該雷射波長、該雷射功率、該工作溫度及該加工速度加以協調，使得該切邊在該薄玻璃之分離製程結束後具有火焰拋光表面。
    [17] 如申請專利範圍第1至15項中任一項之方法，其中，對該雷射波長、該雷射功率、該工作溫度及該加工速度加以協調，使得若以670 μm之標距長度進行量測，則該切邊在該薄玻璃之分離製程結束後的平均表面粗糙度Ra至多為2奈米，較佳至多為1.5奈米，尤佳至多為1奈米。
    [18] 如申請專利範圍第1至15項中任一項之方法，其中，對該雷射波長、該雷射功率、該工作溫度及該加工速度加以協調，使得若以670 μm之標距長度進行量測，則該切邊在該薄玻璃之分離製程結束後的平方平均值粗糙度(RMS)Rq至多為1奈米，較佳至多為0.8奈米，尤佳至多為0.5奈米。
    [19] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，該薄玻璃，特別是該載玻片，係以下拉法或溢流下拉熔融法製成，並隨後在一連續工藝中被連續分離。
    [20] 如申請專利範圍第1至18項中任一項之方法，其中，該薄玻璃，特別是該載玻片，係從一玻璃卷上展開，並隨後在一連續工藝中被分離。
    [21] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，該分離製程結束後較佳在一爐子內，尤佳在一連續爐內消除該薄玻璃中因該分離工藝而產生的熱應力。
    [22] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，該切割製程所造成的該等邊緣之凸起小於該玻璃厚度的25%，較佳小於該玻璃厚度的10%，尤佳小於該玻璃厚度的5%。
    [23] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，該切割製程所造成的該邊緣之凸起小於25 μm，特別小於10 μm。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI485118B|2015-05-21|A method of cutting a thin glass with a special edge
    US9533910B2|2017-01-03|Methods for laser cutting glass substrates
    TWI388523B|2013-03-11|一種劃線玻璃片以及操作雷射劃線系統之方法
    TWI596064B|2017-08-21|切割積層強化玻璃基板之方法
    US8584490B2|2013-11-19|Laser cutting method
    KR20120018798A|2012-03-05|취성 재료의 시트 분리 방법
    US20150089977A1|2015-04-02|Methods for laser scribing and separating glass substrates
    EP2507182A2|2012-10-10|Methods for laser scribing and separating glass substrates
    JP2020180043A|2020-11-05|フレキシブル薄型ガラスにおいてアール部を切断する方法および装置
    JP2019042925A|2019-03-22|脆性材料の切断方法、脆性材料の切断装置、切断脆性材料の製造方法及び切断脆性材料
    TW201321318A|2013-06-01|具特製邊緣之載玻片
    CN106458681B|2020-12-25|用于生产薄玻璃带的方法和设备以及根据这样的方法生产的薄玻璃带
    JP4831003B2|2011-12-07|レーザ照射によるガラス基板表面の表面傷部の修復法
    TW201321326A|2013-06-01|具特製邊緣之載玻片
    TW201619078A|2016-06-01|引導玻璃切割及防止碎裂的熱阻障件
    JP2009084133A|2009-04-23|脆性材料のフルボディ割断方法
    TW202116692A|2021-05-01|玻璃片之製造方法及裝置、玻璃帶、玻璃片及其用途
    Chung et al.2016|Effects of UV laser milling parameters on the profile cutting of Gorilla glass substrates
    WO2020159760A1|2020-08-06|Methods and apparatus for free-form cutting of flexible thin glass
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN103857636B|2017-12-29|
    CN103857636A|2014-06-11|
    US20140216108A1|2014-08-07|
    WO2013050166A1|2013-04-11|
    JP5897138B2|2016-03-30|
    KR20140075769A|2014-06-19|
    DE102011084128A1|2013-04-11|
    TWI485118B|2015-05-21|
    JP2015502898A|2015-01-29|
    DE112012004176A5|2014-07-10|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    TWI606984B|2015-07-08|2017-12-01|Eo科技股份有限公司|玻璃工件的切割方法|
    TWI613161B|2015-03-31|2018-02-01|財團法人工業技術研究院|包含脆性層的多層結構的切割方法|
    TWI679177B|2014-05-19|2019-12-11|南韓商東友精細化工有限公司|處理玻璃基板之切割部分的方法|IT996776B|1972-10-12|1975-12-10|Glaverbel|Procedimento e dispositivo per ta gliare un materiale vetroso o vetro cristallino|
    US3885943A|1974-07-01|1975-05-27|Ford Motor Co|Method of cutting glass with a laser|
    US3930825A|1974-11-29|1976-01-06|Ford Motor Company|Method of laser beam cutting of a ribbon of hot glass|
    US4468534A|1982-09-30|1984-08-28|Boddicker Franc W|Method and device for cutting glass|
    JPS60251138A|1984-05-28|1985-12-11|Hoya Corp|Method for cutting glass|
    JPS61229487A|1985-04-03|1986-10-13|Sasaki Glass Kk|Method for cutting glass by laser beam|
    DE69013047T2|1989-05-08|1995-04-13|Philips Nv|Verfahren zum Spalten einer Platte aus sprödem Werkstoff.|
    US5122484A|1991-05-23|1992-06-16|Corning Incorporated|Zinc phosphate low temperature glasses|
    RU2024441C1|1992-04-02|1994-12-15|Владимир Степанович Кондратенко|Способ резки неметаллических материалов|
    DE19616327C2|1996-04-24|1999-07-22|Schott Rohrglas Gmbh|Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von dünnwandigen Glasrohren|
    MY120533A|1997-04-14|2005-11-30|Schott Ag|Method and apparatus for cutting through a flat workpiece made of brittle material, especially glass.|
    DE19810325A1|1998-03-11|1999-09-16|Karl Otto Platz|Verfahren zur Erhöhung der Kantenfestigkeit der Glaskanten einer Dünnglasscheibe|
    US6407360B1|1998-08-26|2002-06-18|Samsung Electronics, Co., Ltd.|Laser cutting apparatus and method|
    US6420678B1|1998-12-01|2002-07-16|Brian L. Hoekstra|Method for separating non-metallic substrates|
    FR2793239B1|1999-05-07|2001-07-13|Saint Gobain Vitrage|Procede de fabrication de verre flotte, dispositif de mise en oeuvre et produits obtenus|
    DE10064977C1|2000-12-23|2002-10-02|Schott Glas|Vorrichtung zum Herstellen von dünnen Glasscheiben|
    CN100443241C|2001-04-02|2008-12-17|太阳诱电株式会社|利用激光的透光材料的加工方法|
    TW568809B|2001-09-21|2004-01-01|Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd|Method for scribing substrate of brittle material and scriber|
    KR100646907B1|2001-12-14|2006-11-23|코닝 인코포레이티드|오버플로우 다운드로우 용융공정을 통한 시트 제조 장치및 방법|
    JP4408607B2|2002-06-11|2010-02-03|三星ダイヤモンド工業株式会社|スクライブ方法及びスクライブ装置|
    US20060021977A1|2004-07-30|2006-02-02|Menegus Harry E|Process and apparatus for scoring a brittle material incorporating moving optical assembly|
    CN101134263A|2006-09-01|2008-03-05|富士迈半导体精密工业（上海）有限公司|激光加工方法及相应的激光加工装置|
    CN101265023B|2007-03-15|2010-05-26|北京印刷学院|钒银低熔玻璃和含有该玻璃的导电浆料|
    DE102009008292B4|2009-02-10|2014-09-25|Schott Ag|Kondensator und Verfahren zur Herstellung eines solchen|
    JP5402184B2|2009-04-13|2014-01-29|日本電気硝子株式会社|ガラスフィルムおよびその製造方法|
    EP2251310B1|2009-05-13|2012-03-28|Corning Incorporated|Methods and systems for forming continuous glass sheets|
    US8269138B2|2009-05-21|2012-09-18|Corning Incorporated|Method for separating a sheet of brittle material|
    KR101631347B1|2009-05-21|2016-06-16|코닝 인코포레이티드|기계적 내구성 에지를 갖는 얇은 기판|
    CN102770379B|2010-02-18|2015-06-24|日本电气硝子株式会社|玻璃薄膜的制造方法及其制造装置|
    JP5669006B2|2010-10-19|2015-02-12|日本電気硝子株式会社|帯状ガラスフィルム製造方法及び帯状ガラスフィルム製造装置|
    TWI548598B|2011-02-28|2016-09-11|康寧公司|熔融抽拉裝置及方法|
    US9010151B2|2011-09-15|2015-04-21|Nippon Electric Glass Co., Ltd.|Glass sheet cutting method|
    CN105127603B|2011-09-15|2017-07-11|日本电气硝子株式会社|玻璃板的激光熔断方法|
    US8677783B2|2011-11-28|2014-03-25|Corning Incorporated|Method for low energy separation of a glass ribbon|
    JP5831212B2|2011-12-26|2015-12-09|日本電気硝子株式会社|帯状ガラスの製造方法|
    US9038414B2|2012-09-26|2015-05-26|Corning Incorporated|Methods and apparatuses for steering flexible glass webs|WO2014079478A1|2012-11-20|2014-05-30|Light In Light Srl|High speed laser processing of transparent materials|
    EP2754524B1|2013-01-15|2015-11-25|Corning Laser Technologies GmbH|Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen Substraten, d.h. Wafer oder Glaselement, unter Verwendung einer Laserstrahlbrennlinie|
    EP2781296B1|2013-03-21|2020-10-21|Corning Laser Technologies GmbH|Vorrichtung und verfahren zum ausschneiden von konturen aus flächigen substraten mittels laser|
    US10005152B2|2013-11-19|2018-06-26|Rofin-Sinar Technologies Llc|Method and apparatus for spiral cutting a glass tube using filamentation by burst ultrafast laser pulses|
    US9517963B2|2013-12-17|2016-12-13|Corning Incorporated|Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom|
    US9701563B2|2013-12-17|2017-07-11|Corning Incorporated|Laser cut composite glass article and method of cutting|
    US9815730B2|2013-12-17|2017-11-14|Corning Incorporated|Processing 3D shaped transparent brittle substrate|
    US9676167B2|2013-12-17|2017-06-13|Corning Incorporated|Laser processing of sapphire substrate and related applications|
    US10442719B2|2013-12-17|2019-10-15|Corning Incorporated|Edge chamfering methods|
    US20150165560A1|2013-12-17|2015-06-18|Corning Incorporated|Laser processing of slots and holes|
    US9850160B2|2013-12-17|2017-12-26|Corning Incorporated|Laser cutting of display glass compositions|
    WO2015197594A2|2014-06-23|2015-12-30|Schott Ag|Elektrisches speichersystem enthaltend ein scheibenförmiges diskretes element, scheibenförmiges diskretes element sowie verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung|
    JP2017521259A|2014-07-08|2017-08-03|コーニング インコーポレイテッド|材料をレーザ加工するための方法および装置|
    TWI659793B|2014-07-14|2019-05-21|美商康寧公司|用於使用可調整雷射束焦線來處理透明材料的系統及方法|
    CN208586209U|2014-07-14|2019-03-08|康宁股份有限公司|一种用于在工件中形成限定轮廓的多个缺陷的系统|
    WO2016010991A1|2014-07-14|2016-01-21|Corning Incorporated|Interface block; system for and method of cutting a substrate being transparent within a range of wavelengths using such interface block|
    EP3536440A1|2014-07-14|2019-09-11|Corning Incorporated|Glass articlewith a defect pattern|
    WO2016069828A1|2014-10-30|2016-05-06|Corning Incorporated|Method and apparatus for sealing the edge of a glass article|
    CN107107560B|2014-10-30|2019-02-19|康宁股份有限公司|层压玻璃制品边缘的强化方法和利用该方法形成的层压玻璃制品|
    WO2016087311A2|2014-12-01|2016-06-09|Schott Ag|Elektrisches speichersystem mit einem scheibenförmigen diskreten element, diskretes scheibenförmiges element, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung|
    US10047001B2|2014-12-04|2018-08-14|Corning Incorporated|Glass cutting systems and methods using non-diffracting laser beams|
    DE102014119064A1|2014-12-18|2016-06-23|Schott Ag|Glasfilm mit speziell ausgebildeter Kante, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung|
    CN107406293A|2015-01-12|2017-11-28|康宁股份有限公司|使用多光子吸收方法来对经热回火的基板进行激光切割|
    JP6424674B2|2015-02-25|2018-11-21|日本電気硝子株式会社|ガラスフィルムの割断方法|
    KR20170131638A|2015-03-27|2017-11-29|코닝 인코포레이티드|가스 투과성 유리창 및 이의 제작방법|
    US11186060B2|2015-07-10|2021-11-30|Corning Incorporated|Methods of continuous fabrication of holes in flexible substrate sheets and products relating to the same|
    WO2017025550A1|2015-08-10|2017-02-16|Saint-Gobain Glass France|Verfahren zum schneiden einer dünnen glassschicht|
    EP3957611A1|2016-05-06|2022-02-23|Corning Incorporated|Transparent substrates with improved edge surfaces|
    US10410883B2|2016-06-01|2019-09-10|Corning Incorporated|Articles and methods of forming vias in substrates|
    KR20190035805A|2016-07-29|2019-04-03|코닝 인코포레이티드|레이저 처리를 위한 장치 및 방법|
    JP2019532908A|2016-08-30|2019-11-14|コーニング インコーポレイテッド|強度マッピング光学システムによる材料のレーザー切断|
    CN109803786B|2016-09-30|2021-05-07|康宁股份有限公司|使用非轴对称束斑对透明工件进行激光加工的设备和方法|
    US10752534B2|2016-11-01|2020-08-25|Corning Incorporated|Apparatuses and methods for laser processing laminate workpiece stacks|
    US10688599B2|2017-02-09|2020-06-23|Corning Incorporated|Apparatus and methods for laser processing transparent workpieces using phase shifted focal lines|
    US11078112B2|2017-05-25|2021-08-03|Corning Incorporated|Silica-containing substrates with vias having an axially variable sidewall taper and methods for forming the same|
    US10580725B2|2017-05-25|2020-03-03|Corning Incorporated|Articles having vias with geometry attributes and methods for fabricating the same|
    US10626040B2|2017-06-15|2020-04-21|Corning Incorporated|Articles capable of individual singulation|
    DE102019005691A1|2019-08-14|2021-02-18|Innolite Gmbh|Vorrichtung mit einem Werkzeughalter und einer Werkzeugschneide zum Drehen einer optisch funktionalen Oberfläche eines Werkstücks und Verfahren für das Drehen einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem monokristallinen Diamanten|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102011084128A|DE102011084128A1|2011-10-07|2011-10-07|Verfahren zum Schneiden eines Dünnglases mit spezieller Ausbildung der Kante|
    [返回顶部]