對脆裂材料製成的有劃痕的平坦工件進行機械破斷的方法
2023-09-22 08:54:35
專利名稱：對脆裂材料製成的有劃痕的平坦工件進行機械破斷的方法
技術領域：
本發明涉及一種藉助於破斷工具機械破斷平坦工件尤其是平玻璃板的方法，所述工件依次地在兩個相互垂直的切割方向上，以各自規定的間距，平行地刻有劃痕，這種工件由易脆斷材料組成，在此方法中使用一種破斷輥用於沿著一個分割方向進行破斷，並用一種破斷劍用於沿著另一分割方向進行破斷。
背景技術：
對於許多技術應用場合需要不同外形尺寸的小矩形平板玻璃構件。
在裝入微電子和光電器件，如石英振蕩器、壓敏電阻(SAW)濾波器、CCD器件、所謂「電子封裝」時也還應用小的容器，容器在至少一個面上完全或部分地用薄玻璃層封閉起來。在裝入微電子和光電器件時往往使用由薄玻璃製成的殼蓋。這種小的薄玻璃片的厚度s通常在以下範圍內10μm≤s≤500μm。
小的薄玻璃片也被用作在製造微電子器件和微型機械構件時的結構構件。例如由專利DE 196 49 332就已知將一個石英振蕩器直接定位在兩個薄玻璃片之間並與之連接。
在應用薄玻璃片作為微電子和光電子器件的封裝的封閉構件以及作為微電子元器件和微型機械構件的結構元件時，通常通過粘結或釺焊進行連接。在釺焊時應用金屬焊料或玻璃焊料作為接縫材料。在大多數應用都使用玻璃焊料。
另外一種特別令人感興趣的應用場合是製造小的矩形玻璃片用於電子器具如手機、數位相機等的顯示器。由兩個相互粘結起來的玻璃小片所組成的所謂顯示單元具有特別重要的作用。一個玻璃小片是TFT(薄膜電晶體)基片，另一個則是CF(彩色正面)基片。這些玻璃基片通常為硼矽玻璃，厚度在0.2和1.1μm之間。
按照現有技術通常通過分割的一個較大的矩形平玻璃板來經濟地製造這種小矩形玻璃片，正如它例如在DE 100 16 628 A1中所述的那樣。對於邊稜質量則提出更高的要求，因為它對於分割開的玻璃片的強度具有決定性的影響。
但是顯示單元也可以以相應的方式通過分割一種大的雙層平玻璃板來製造，正如它例如在US 4,277,143中所描述的那樣。根據設計的不同可以由一個雙層平玻璃板切割成200個顯示單元，其中通常的顯示器大小相當於手機的顯示器尺寸規格。
為了將相應的平玻璃板分割成矩形，目前大規模地應用了藉助於雷射的切割。這種技術已廣為所知，此因此這裡不需要詳加說明。為此有代表性的可參見EP 0 872 303 A2，US 5,609,284和EP 0 062 484A1。原則上這樣來進行分割雷射射束連同跟隨的冷卻點藉助於一個掃描器直線狀沿著規定的分割線在平玻璃板上移動，使玻璃不切透，而是通過熱機械應力的誘導只切到某一個深度。首先全在一個座標方向上分割，然後在另一個與之垂直的方向上分割。接著沿著劃痕，在一個所謂的破斷臺上，通常用機器機械地使玻璃板破斷開。
對於製造顯示器單元的雙層平玻璃板來說首先使一個平玻璃板，接著使另一個產生劃痕和破斷。
沿著這兩個相互垂直的劃痕或者切割方向進行破斷的順序有利地按照DE 102 57 544 A1來確定，這就是說首先沿著第二個切割裝置的劃痕，接著沿第一個分割裝置的劃痕使相應的平玻璃破斷開。業已表明，用這種破斷技術可以使玻璃板以高的破斷質量和高的產出率分割成所希望的小的矩形元件。
用機器破斷有劃痕的平玻璃板是按照US 2005/0061123 A1以已知的方式藉助於一種所謂破斷劍結合一種破斷輥來進行。一種這樣的破斷劍由一種縱向延伸的金屬刀片組成，一邊有刀刃，在刀刃上通常使用了不同的材料，例如硬橡膠，以防損傷玻璃。
破斷劍的破斷力是相對較高的，破斷劍通過機器用可調節的力依次地沿著劃痕壓向有劃痕的以劃痕側壓緊在破斷臺上的玻璃板上，其中通過所施加的「衝擊力」使玻璃相對比較「硬」地破斷。在已知的情況下應用一種很長的破斷劍，它伸在所要分割開的平板玻璃的整個寬度或者長度上。因為為了保證高的經濟性，所要分割的平玻璃板或者雙層平玻璃板的尺寸變得越來越大，因此破斷劍的刀片也必須相應地作得更長，這影響到所要求的精度，它在5至10μm之間。在已知的情況下沿著一個分割方向藉助於破斷輥進行破斷，而沿著另一個分割方向則藉助於破斷劍進行破斷。
發明內容
發明的任務是，由這開頭所示的方法出發實施這種方法，使有劃痕的平的工件，尤其是平玻璃板，以經濟的方式，以全部都良好的破斷邊質量，在保持所要求的高精度條件下可以機械地，尤其是用機器進行破斷。
該項任務的解決方案按照發明是採用了一種方法，它用來對依次地在兩個相互垂直的分割方向上，以規定的間距平行地有劃痕的平的由易脆斷材料組成的工件藉助於一種破斷工具進行機械破斷，對於破斷工具來說沿著一個分割方向使用一種破斷輥來破斷，而沿著另一個分割方向則採用一種破斷劍來破斷，破斷劍的劍長小於所要分割的平工件的最小外形尺寸，而且以規定的重疊步沿著所屬的分割線使用破斷劍。
採用按照發明的方法可以使平工件以經濟的方式並以高的精度，精度在5-10μm範圍內，以及高的破斷邊稜質量分割成較小的平的工件。
發明的設計方案和改進方案可見從屬權利要求以及對附圖的說明。
按照一個附圖中所示的實施例以下對發明進行詳細敘述。附圖所示為圖1一個雙平板玻璃的俯視示意圖，該玻璃板要沿著相互垂直的分割線分割成36個小的顯示單元；圖2用於沿著有劃痕的分割線破斷平板玻璃的破斷輥的示意側視和剖視圖；圖3一個顯示器單元的橫斷面示意圖。
具體實施例方式
圖1表示一個雙層平玻璃板1的俯視圖，該平玻璃板由兩個相互連結起來的平玻璃板組成，一個正面的，例如設有一種濾色器的平板玻璃2，還有一個是被蓋住的背面的TFT平玻璃板3。這種雙平板玻璃1應分割成36個顯示單元，它們在每個以後的顯示器單元部位裡，成框狀藉助於膠粘劑(或者一種玻璃焊料)連結起來。
為了將雙平板玻璃1分割成單個的顯示器單元4，藉助於一個雷射器按照已知的方法按照粘結框5的外輪廓之間規定的分割線在兩側將雙平板玻璃切出劃痕。在垂直方向上只需要一條分割線6，因為分割線6和粘結框5的外輪廓之間的間距「X」都相等，也就是說只要對稱的話。相反，在水平方向上則要在正面玻璃板2上刻切兩條分割線7，一條分割線7a分別在上顯示單元4的邊框下輪廓處，一條分割線7b則在垂直相鄰的下顯示單元4的相應的邊框上輪廓處。通過這兩條分割線7a，7b就保證了從正面的平板玻璃2可以在相鄰的水平的顯示單元行之間切去一個窄條帶2a，以便在配屬的下平板玻璃2上，尤其如圖3中所明顯示出的那樣，形成用於電端子板的臺階3a。
背面的平板玻璃3隻應沿著分割線7b切出劃痕。
與垂直的分割線不同，對於水平的分割線7a和7b來說是不對稱的，如在圖1中通過不同的間距大小「X」和「Y」說明的那樣。
按照本發明如下分割雙平板玻璃首先在雙層平玻璃板1的一面，最好在正面的平玻璃板2上，沿著分割線6和7按照規定的間距各自平行地產生出劃痕，然後用有劃痕的面向下將雙平板玻璃放在所謂破斷臺上，並藉助於所加上的真空固定住。接著在第一個破斷步裡用第一工具沿著分割線6破開第一個方向。為此使一個準確規定的在圖2中以側視圖和斷面圖表示的破斷輥8精確地在雷射劃痕上用可調節的壓緊力導引。這樣所加的機械壓緊力在雷射劃痕產生的一個拉應力並使劃痕穿過玻璃板的厚度，這就是說玻璃完全破斷。
破斷輥子8通常由硬橡膠組成。因此破斷輥很柔和地使玻璃破斷，而且在玻璃上沒有衝擊作用。因為輥子工具很窄，因此也可以同時平行使用多個破斷輥。每個單個破斷輥的壓緊力可以分開調節。由於平行地使用破斷輥可以很快地沿著垂直的分割線6實現第一破斷，儘管該破斷只是隨著沿分割線的滾動運動才張開。
在藉助於破斷輥8沿著分割線6實現破斷之後，在第二步中使劃痕向下置於破斷臺上的雙平板玻璃1沿著第二個方向，也就是破斷線7破斷。此時使用的破斷工具是破斷劍。破斷劍所用的破斷力遠遠大於在破斷輥時的力，這就是說機器下部結構必須相應地加強設計。當然結構參數和破斷力都阻礙了同時地在平行的破斷線上使用多個破斷劍。
因為由於破斷劍的縱向延伸的刀片在多個垂直的分割線產生了破斷，但水平的破斷也是相對比較快的。
業已表明，適宜的是使破斷劍刀片的長度並不等於對應的平板玻璃的尺寸，此處即水平寬度，因為這尤其會影響破斷的精度。有利的是，因為這尤其會影響破斷的精度。有利的是，如圖1所示應用一種具有較短刀片的破斷劍9，所述刀片大致延伸超過兩個垂直列，而且這破斷劍在破斷一個水平的劃痕時，分別略重疊地，多次接長，例如象圖1所示那樣，使破斷劍9三次接長，刀片的前邊稜分別與相應的垂直破斷線6對齊。
這樣即使在破斷線6和7的交叉點上刀獲得一種利落的破斷。
因此在所示的實施例中也用一種破斷劍來進行沿著劃痕線7的破斷，因為用這種破斷劍可以產生不對稱的破斷。破斷部位的對稱此處涉及到粘結邊框5，它設於平玻璃板之間。由圖1可見，粘結邊框左邊與右邊到輥動破斷線6精確地具有相等距離「X」。這種布置就允許使用破斷輥。
但在水平方向上破斷線7a，7b與相應的粘結邊框的距離是不同的(Y＞X)，因此是不對稱的。要是沿著破斷線7a，7b用一個破斷輥工作，那就不會產生垂直的破斷，而是這樣一種破斷，它從垂直地引入玻璃裡的雷射裂紋出發具有所謂的刮刀狀(Langzetten)。因為在用破斷劍使破斷在整個劍長度上同時地打開，所以用破斷劍破斷時避免刮刀狀，與此相反，在用破斷輥破斷時則隨著破斷輥的進給而使破斷打開。
劍破斷的結果然而與用破斷輥破斷時的破斷質量那樣具有類似良好的質量。
在一個平玻璃板破斷之後就翻轉尚聯繫一起的雙平板玻璃1並使第二平玻璃板相應地切出劃痕。在切出劃痕之後雙平板玻璃又用有劃痕面向下放在破斷臺上進行定位和壓緊，並以如同在第一個平玻璃板時相同的方式進行破斷。
作為結果可以得到很好的邊稜質量，它們都是垂直的，沒有刮刀狀。
最好藉助於雷射射束對平玻璃板劃痕。但原則上也可以考慮機械地對平玻璃板劃痕，例如藉助於傳統的分割輪。
用這按照發明的破斷方法可以用兩種工具以只是某一種順序來破斷機械劃痕或者雷射劃痕的工件，尤其是顯示器單元，它們由兩個玻璃基片組成並粘結起來。這種方法的特別之處就是根據設計的不同使用二種不同的工具。這是指a)破斷輥，大多數它都用作為第一工具，和b)破斷劍。
權利要求
1.藉助於破斷工具用於機械地破斷平的工件的方法，工件依次在兩個相互垂直的分割方向上以各自規定的間距平行地劃出劃痕並由易脆斷材料組成，在該方法中使用破斷輥(8)用於沿著一個分割方向(6)進行破斷，而沿著另一個分割方向(7)的破斷則使用破斷劍(9)，其特徵在於，破斷劍(9)的劍長小於所要分割的平工件的最小外形尺寸；而且以規定的重疊的步沿著對應的分割線(7)使用破斷劍。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，藉助於雷射器沿著分割方向(6，7)制出劃痕。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，藉助於分割小輪沿著分割方向(6，7)制出劃痕。
4.按照權利要求1至3中之一所述的方法，其特徵在於，人工進行機械的破斷。
5.按照權利要求1至3中之一所述的方法，其特徵在於，用機器進行機械破斷。
6.按照權利要求1至5中之一所述的方法，其特徵在於，應用平玻璃板作為平坦的工件。
7.按照權利要求1至5中之一所述的方法，其特徵在於，應用雙平玻璃板(1)作為平坦的工件，該雙玻璃板由兩個相互連結起來的平玻璃板(2，3)構成。
8.按照權利要求1至7中之一所述的方法，其特徵在於，使用破斷輥(8)用於沿著具有對稱斷口的分割線(6)進行破斷。
9.按照權利要求1至8中之一所述的方法，其特徵在於，使用破斷劍(9)用於沿著具有不對稱斷口的分割線(7)進行破斷。
10.按照權利要求7至9中之一所述的方法，其特徵在於，首先使一個平玻璃板制出劃痕並破斷，然後使另一個平玻璃板制出劃痕和破斷。
全文摘要
這種方法通常如下進行依次地在兩個相互垂直的切斷方向上，各自以規定的間距，使由脆裂材料組成的平坦工件，尤其是平玻璃板用雷射切出劃痕，然後沿著這些雷射劃痕進行機械破斷。這樣就可以將平的工件分割成小的、矩形工件。同時已知了使用一個破斷輥(8)用於沿著一個斷切方向(6)進行破斷，而使用一個破斷劍(9)用於沿著另一個切斷方向(7)進行破斷。為了能夠以高的破斷質量和高的產出率將平的工件分割開，發明規定了破斷劍(9)的劍長小於所要分割的平工件的最小外形尺寸，而且在規定的重疊步裡沿著所屬的切斷線(7)使用破斷劍(9)。
文檔編號B28D1/22GK1868943SQ200610087808
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月26日 優先權日2005年5月27日
發明者B·C·赫策爾 申請人:肖特股份有限公司