专利名称：刀轮、使用其的脆性材料基板的划线方法及分割方法、刀轮的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种刀轮，特别是涉及一种沿碟状轮的圆周部形成V字形的棱线部作为刀锋，在前述棱线部以大致等间隔形成复数个既定形状的突起的脆性材料基板划线用刀轮及使用其的脆性材料基板的划线方法及分割方法、以及刀轮的制造方法。
背景技术：
平面显示面板(以下，称为FPD)的一种的液晶显示面板，是将2片玻璃基板贴合， 在其间隙注入液晶来构成液晶面板。又，在称为LCOS的投影用基板内的反射型基板的情形，是使用将石英基板与半导体晶圆贴合而成的一对脆性基板。贴合如上述脆性基板而成的贴合基板，通常，藉由在作为母基板的贴合基板的表面形成划线，接着沿形成的划线进行基板的裂片，以形成分割为既定尺寸的单位基板。又，在本说明书，将形成划线称为“切割”，沿形成的划线使基板裂片分离称为“分割”。又，在本发明，将刀轮的“从玻璃基板的表面朝垂直方向对玻璃基板的板厚形成相对地深的垂直裂痕”性质称为“渗透性”。在使用后述的具有高渗透性的刀轮的情形，仅以“切割”步骤则能使基板成为“分割”状态。在专利文献1及专利文献2，揭示以下构成使用刀轮对贴合母基板形成划线，接着沿形成的划线将前述玻璃基板分割为所要的大小的单位玻璃基板。(专利文献1)日本特开平11_116沈0号公报(专利文献2)日本专利第3，074，143号公报图17，是使用于上述划线作业的公知的划线装置的前视图。使用图17说明习知的划线方法。又，在此图17设左右方向为X方向，设与纸面正交的方向为Y方向来说明如下。如图17所示，划线装置100，具备工作台观，将所载置的玻璃基板G藉由真空吸附机构固定，且能水平旋转；一对导轨21、21，以能朝Y方向移动的方式支撑工作台观且互相平行；滚珠螺杆22，沿导轨21、21使工作台观移动；导杆23，沿X方向架设于工作台观上方；划线头1，设置于导杆23能朝X方向滑动，并对后述的刀轮10施加切割压力；马达24， 使划线头1沿导杆23滑动；刀轮保持具4，以能升降且摆动的方式设置于划线头1下端；刀轮10，以能旋转的方式装配于刀轮保持具4下端；及一对CXD摄影机25，设置于导杆23上方，用以识别形成于工作台观上的玻璃基板G的基准标记。请参阅图18及图19所示，是用以说明玻璃基板的分割步骤，S卩，分别说明在玻璃基板表面形成划线的步骤，与沿形成的划线分割玻璃基板的步骤。依图18及图19所示，说明玻璃基板的分割步骤的二例。又，在以下的说明，以使用于液晶面板的贴合玻璃的玻璃基板G为例，使一侧的玻璃基板为A面玻璃基板，另一侧为 B面玻璃基板。在第1例，(1)首先，如图18(a)所示，使A面玻璃基板为上侧，将玻璃基板G载置于划线装置的划线台上，对A面玻璃基板，使用刀轮10进行划线来形成划线Μ。(2)其次，使前述玻璃基板G的上下翻转，将前述玻璃基板G搬送至裂片(break) 装置。然后，如图18(b)所示，以此裂片装置，对载置于垫4上的玻璃基板G的B面玻璃基板，沿与划线Μ对向的线紧压分割杆3。藉此，下侧的A面玻璃基板，从划线Μ向上方使裂痕伸长，A面玻璃基板则沿划线Μ进行裂片。(3)其次，将前述玻璃基板G搬送至划线装置的划线台上。然后，以此划线装置，如图18(c)所示，对B面玻璃基板，使用刀轮10进行划线来形成划线Sb。(4)其次，使前述玻璃基板G的上下翻转，搬送至裂片装置。然后，如图18(d)所示，对载置于垫4上的前述玻璃基板G的A面玻璃基板，沿与划线Sb对向的线紧压分割杆 3。藉此，下侧的B面玻璃基板，从划线Sb向上方使裂痕伸长，B面玻璃基板则沿划线Sb进行裂片。在本发明，上述步骤所构成的分割方式称为SBSB方式(S代表划线，B代表裂片)。又，在第2例，⑴首先，如图19(a)所示，使A面玻璃基板为上侧，将玻璃基板G载置于划线装置的划线台上，对A面玻璃基板，使用刀轮10进行划线来形成划线Μ。(2)其次，使前述玻璃基板G的上下翻转，将前述玻璃基板G载置于划线台上，对B 面玻璃基板，使用刀轮10进行划线来形成划线Sb (图19(b))。(3)其次，将前述玻璃基板G搬送至裂片装置。然后，如图19(c)所示，以此裂片装置，对载置于垫4上的玻璃基板G的B面玻璃基板，沿与划线M对向的线紧压分割杆3。 藉此，下侧的A面玻璃基板，从划线Μ向上方使裂痕伸长，A面玻璃基板则沿划线Μ进行裂片。(4)其次，使前述玻璃基板G的上下翻转，如图19(d)所示，载置于裂片装置的垫4 上。然后，对前述玻璃基板G的A面玻璃基板，沿对向划线Sb的线紧压分割杆3。藉此，下侧的B面玻璃基板，从划线Sb向上方使裂痕伸长，B面玻璃基板则沿划线Sb进行裂片。在本发明，上述步骤所构成的分割方式称为SSBB方式。藉由实施上述二例的(1)- )的各步骤，玻璃基板G，则在所要的位置沿划线分割成2个。又，要分割玻璃基板，其所需条件之一，S卩，藉由划线时使垂直裂痕的间歇进展所产生所谓“肋标记”的肋骨状的刀面。划线时对玻璃基板的刀轮的紧压负载(以下，称为“切割压力”)，若设定于能形成良好的划线的适当切割区域，则能产生肋标记。但是，若更增加切割压力来划线，则在玻璃基板G的表面显著地出现所谓碎片(chipping)的破碎的产生或水平裂痕的增加。切割压力的适当切割区域若狭窄，切割压力的设定则困难，切割压力的下限值若高，则容易产生碎片或水平裂痕。如上述，较佳者为切割压力的适当切割区域宽广且下限值低。
发明内容
与使用上述的习知划线装置在玻璃基板将划线仅形成于单方向的情形不同，在将复数个划线交叉以形成交点的方式纵横进行划线的情形，有时会产生所谓交点跳越的现象。此现象，是如图20所示，当刀轮20通过最初所形成的划线L1-L3而要形成划线L4-L6 时，在此等划线的交点附近，后来要形成的划线L4-L6在交点附近局部无法形成的现象。若在玻璃基板产生此种交点跳越，以前述裂片装置欲将玻璃基板分割时，无法按照划线来分割玻璃基板，其结果，产生大量的不良品，而有使生产效率显著降低的问题。造成交点跳越的原因如下。即，在最初形成划线时，隔着划线在两侧的玻璃表面附近内部应力存在于内部。其次，当刀轮要通过最初所形成的划线时，藉由潜在于其附近的内部应力会将刀轮朝与玻璃基板面垂直方向施加的划线所需的力削减的结果，在交点附近， 后来要形成的划线却无法形成。另一方面，使用刀轮形成划线时，会有在玻璃基板的表面无法获得深切入(垂直裂痕)，并且，划线时在玻璃基板的表面容易滑走而无法形成本来的正常划线的缺点。请参阅图1及图2所示，是用以说明具有后述的习知的高渗透性的刀轮的刀锋形状及本发明的刀锋形状的示意图(包含局部放大图)。在专利文献2，如图1及图2所示，揭示脆性材料基板划线用刀轮20，即，沿碟状轮的圆周部形成V字形的棱线部作为刀锋2，藉由在前述棱线部以大致等间隔切削槽IOb来形成复数个既定形状的突起j。藉由使用刀轮20形成划线，从玻璃基板的表面朝垂直方向对玻璃基板的板厚能形成相对深的垂直裂痕。使用如上述具有高渗透性的刀轮20的情形，能抑制上述的交点跳越或划线时在玻璃基板的表面滑走，并可谋求划线后的裂片步骤的简化。视情形，可省略图18(b)及图 18(d)所示的SBSB方式的裂片步骤，或图19(c)及图19(d)所示的SSBB方式的裂片步骤。近年来，使用于液晶显示面板等的玻璃基板，由于行动电话等可携式终端机的用途扩大，从携带的容易性的观点，对轻量化的要求越来越高，因此，玻璃基板的板厚越来越薄，为了要弥补因此所产生的刚性的降低，进行玻璃基板的材质的改良，其结果，即使使用具有高渗透性的刀轮20，对玻璃基板形成良好的划线则困难的情形越来越增加。换言之，若以与习知厚度的玻璃基板同样的负载进行划线，玻璃基板则容易破坏。为了要防止玻璃基板的破坏，若以低负载划线，在玻璃基板的表面形成肋标记则困难，而不易将玻璃基板分割为单位基板。本发明有鉴于上述习知问题点，其目的在于提供于将脆性材料基板分割时，即使脆性材料基板的板厚较薄的情形，亦能将高精度的划线稳定形成的刀轮及使用其的脆性材料基板的划线方法、以及刀轮的制造方法。本案发明者等，专心研究的结果发现能抑制交点跳越的产生，即使脆性材料基板的板厚较薄的情形，亦能将高精度的划线稳定形成的刀轮及使用其的脆性材料基板的划线方法，而完成本发明。S卩，依本发明，提供一种刀轮，是脆性材料基板划线用刀轮，其沿碟状轮的圆周部形成V字形的棱线部作为刀锋，在该棱线部以大致等间隔形成复数个既定形状的突起，其特征在于刀轮的外径是1. 0-2. 5mm，该突起是在该棱线部的全周以8_35 μ m的间距形成，该突起的高度是0. 5-6. 0 μ m,刀锋的角度是85-140°。依本发明的另一观点，提供一种脆性材料基板的划线方法，是藉由将刀轮压接转动于脆性材料基板上，以在脆性材料基板的表面形成划线；该刀轮，是沿碟状轮的圆周部形成V字形的棱线部作为刀锋，在该棱线部以大致等间隔形成复数个突起；其特征在于将脆性材料基板划线时，使用具有如下构成的刀轮来进行，S卩，刀轮的外径是1.0-2. 5mm，该突起是在该棱线部的全周以8-35μπι的间距形成，该突起的高度是 0.5-6.0 μ m，刀锋的角度是85-140°。依本发明的另一观点，提供一种脆性材料基板的分割方法，其特征在于使用刀轮在脆性材料基板形成划线，接着沿形成的划线施加负载以进行裂片。又，在本发明的脆性材料基板的分割方法，虽能省略裂片步骤，仅在脆性材料基板形成划线则能使脆性材料基板沿该划线分割、即能分离，但此种省略裂片步骤的脆性材料基板的分割方法亦包含于本发明。藉由使用本发明的刀轮来实施划线，能抑制交点跳越的产生，即使脆性材料基板的板厚较薄的情形，亦能将高精度的划线稳定形成。在本发明的脆性材料基板的分割方法，能抑制交点跳越的产生，即使脆性材料基板的板厚较薄的情形，亦能将高精度的划线稳定形成。对厚度是从0. 4mm至0. 7mm的脆性材料基板，因对刀轮的刀锋施加0. 03-0. 19MPa 的负载来实施划线，故能以比较小的切割压力将高精度的划线稳定形成。分割对象的脆性材料基板，能列举例如无碱玻璃或合成石英玻璃、TFT液晶面板用的玻璃基板。在本发明的脆性材料基板的分割方法，藉由使用本发明的刀轮能提高被分割的脆性材料基板的强度。又，在本发明所谓脆性材料基板的强度，是指JIS R3420所规定的4点弯曲试验的弯曲强度。
图1是将本发明的刀轮及习知的刀轮从正交于其旋转轴的方向观察的前视图。图2是图1的侧视图。图3(a)、图3(b)是用以说明使用本发明的刀轮的液晶面板分割作业线的图。图4是将实验1的刀轮对玻璃基板的分割性评价的图。图5是将实验2的刀轮对玻璃基板的分割性评价的图。图6是用以说明实验2的缺角的产生原因的图。图7是用以说明实验2的挤裂的产生原因的图。图8是将实验3的刀轮对玻璃基板的分割性评价的图。图9是表示使用于实验4的玻璃弯曲强度试验的玻璃弯曲强度试验装置。图10是将对实验4所使用的试料刀轮的各别所获得的玻璃弯曲强度试验结果，绘在韦伯机率纸上的图表。图11是对在实验4的玻璃弯曲强度试验最后被破断的试料基板，分析各破断面， 将此等资料与试料刀轮相关联当作破坏型式的发生率所算出的图表。图12是将对实验4所使用的试料刀轮的各别所获得的玻璃弯曲强度试验结果，绘在韦伯机率纸上的图表。图13是对在实验4的玻璃弯曲强度试验最后被破断的试料基板，分析各破断面，将此等资料与试料刀轮相关联当作破坏型式的发生率所算出的图表。图14是将对实验4所使用的试料刀轮的各别所获得的玻璃弯曲强度试验结果，绘在韦伯机率纸上的图表。图15是对在实验4的玻璃弯曲强度试验最后被破断的试料基板，分析各破断面， 将此等资料与试料刀轮相关联当作破坏型式的发生率所算出的图表。图16是是用以说明本发明的刀轮的制造方法的二段研磨方式的一例，将刀尖的前端侧放大的刀轮的前视图。图17是使用于划线作业的习知的划线装置的前视图。图18 (a)-(d)，是用以说明以习知的SBSB方式对玻璃基板表面的划线的形成，与沿形成的划线分割玻璃基板的步骤。图19(a)_(d)是用以说明以习知的SSBB方式对玻璃基板表面的划线的形成，与沿形成的划线分割玻璃基板的步骤。图20是用以说明进行交叉划线时所产生的交点跳越的现象的立体图。1 划线头2 刀锋3:分割杆10:刀轮(习知)20:刀轮(习知)20a:棱线部20b 槽40 刀轮(本发明)40a:棱线部40b 槽100 划线装置
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。以下，依图式详细说明本发明的实施形态。又，本发明的脆性材料基板，对形态、材质、用途及尺寸未特别限定，可由单板所构成的基板亦可贴合2片以上的单板而成的贴合基板，亦可在此等基板的表面或内部贴附、 含有薄膜或半导体材料。本发明的脆性材料基板的材质，可举例如玻璃、陶瓷、硅、蓝宝石等，其用途可举例如液晶显示面板、电浆显示面板、有机EL显示面板等的平板显示用的面板。本发明的“突起的分割数”，是为了要在沿刀轮的圆周部形成V字形的棱线部当作刀锋的部分，以适当的间隔形成复数个既定形状的突起，将前述圆周均等分割的数量，表示突起的数量。在以下的实施形态，虽表示本发明的刀轮的形状相关的例，但本发明的刀轮并不限定于此等。请参阅图1图2所示，说明本发明的刀轮40的实施形态。图1是从正交于刀轮40的旋转轴的方向观察的前视图，图2是图1的侧视图。又，刀轮40，是能装配于图17所说明的习知的划线装置100的划线头1的刀轮。如图1所示，刀轮40，是轮外径Φ、轮厚W的碟状，在轮的外周部形成刀锋角α的刀锋2。
再者，如图1及图2所示，刀轮40，在形成刀锋2的棱线部40a形成凹凸。即，在此例，如图2的局部放大图所示，形成U字状或V字状的槽40b。槽40b，藉由从平坦的棱线部 40a至深度h，依各间距P切削来形成。藉由此等槽40b的形成，依各间距P形成高度h的突起j (相当于棱线部40a)。又，槽40b是无法用肉眼看出的微米级的大小。图3是用以说明使用本发明的刀轮40的液晶面板分割作业线30A、30B的图。图 3 (a)是实施图18所示的SBSB方式的作业线30A，图3 (b)是实施图19所示的SSBB方式的作业线30B。请参阅图3所示，液晶面板分割作业线30A、30B具备液晶面板分割装置32、34、 去角装置36、及配设于此等各装置之间的各搬送机器人31、33、35。如图3(a)所示，液晶面板分割装置32具备供实施SBSB方式的划线装置S(S1、 S2)及裂片装置B (BUB2)、用以使玻璃基板G上下的各面翻转而搬送的翻转搬送机器人Rl 及R2、及用以不使玻璃基板G翻转而搬送的搬送机器人M。如图3(b)所示，液晶面板分割装置34具备供实施SSBB方式的划线装置S(S1、 S2)及裂片装置8 1、82)，与图3(&)同样用以搬送玻璃基板G的翻转搬送机器人Rl及R2、 及搬送机器人M构成。各划线装置S1、S2，是与图17的划线装置100同样的构成，替代图17中的刀轮10 将刀轮40装配于刀轮保持具4。依图4-图15，说明为了要评价本发明的刀轮对玻璃基板的分割特性所进行的实验与其结果。(实验1)在实验1，使用刀轮40分割玻璃基板时，测定藉由刀轮40的刀锋2所形成的肋标记的深度与切割压力的切割区域(能分割的范围)的关系。又，上述“肋标记”，是指因龟裂的间歇进展所产生的肋骨状破裂面而言，乃是否形成良好划线的可目视指标。将分割条件表示如下c对象玻璃基板 无碱玻璃(厚度0. 4mm的玻璃单板) 刀轮 材质烧结钻石外径Φ 2. Omm厚度 W :0. 65mm 轴孔径0. 8mm突起的间距P 8. 7-34. 1 μ m(将圆周均等分割为230-900) 突起的高度h :0. 5-3 μ m刀锋角度α =90-115°
划线装置 三星钻石工业株式会社制MS型设定条件 玻璃基板切入深度0. Imm划线速度300mm/sec切割压力0. 03-0. 22MPa(所谓切割压力，是表示形成划线时施加
于刀轮的压力。)
表1是表示用来作试料的刀轮的刀锋的特征。表1
权利要求
1.一种脆性材料基板划线用刀轮的制造方法，所述的脆性材料基板划线用刀轮，其沿碟状轮的圆周部形成V字形的棱线部作为刀锋，在该棱线部以大致等间隔形成复数个既定形状的突起，其特征在于具有以下步骤将碟状轮的刀锋，以至少1个刀锋角度θ 1粗研磨；其次将该刀锋的前端侧，以与刀锋角度θ 1不同的刀锋角度θ 2精加工研磨；以及在形成有作为刀锋的V字形的棱线部，以等间隔形成复数个槽，藉此形成复数个突起；该刀轮的外径是1. 0-2. 5mm，该突起是在该棱线部的全周以8-35 μ m的间距形成，该突起的高度是0.5-6. 0 μ m，该刀锋角度θ 2是85-140°。
2.一种刀轮，其特征在于，是藉由权利要求1所述的脆性材料基板划线用刀轮的制造方法所制造，
3.根据权利要求2所述的刀轮，其特征在于，该刀轮的刀锋的角度是95-140°。
4.根据权利要求2所述的刀轮，其特征在于，其是烧结钻石或超硬合金材料所形成。
5.一种脆性材料基板的划线方法，其特征在于是使用权利要求2所述的刀轮来进行划线。
6.一种脆性材料基板的分割方法，其特征在于是使用权利要求2所述的刀轮在脆性材料基板形成划线，然后沿形成的划线施加负载来进行裂片。
全文摘要
本发明是有关于一种刀轮、使用其的脆性材料基板的划线方法及分割方法、刀轮的制造方法。其提供，于分割脆性材料基板时，即使脆性材料基板的板厚较薄的情形，亦能将高精度的划线稳定形成的刀轮、及使用其的脆性材料基板的划线方法。刀轮，是脆性材料基板划线用刀轮，其沿碟状轮的圆周部形成V字形的棱线部作为刀锋，在该棱线部以大致等间隔形成复数个既定形状的突起，刀轮的外径是1.0-2.5mm，该突起是在该棱线部的全周以8-35μm的间距形成，该突起的高度是0.5-6.0μm，刀锋的角度是85-140°。
文档编号C03B33/10GK102161219SQ201110026028
公开日2011年8月24日 申请日期2005年2月1日 优先权日2004年2月2日
发明者三浦善孝, 前川和哉, 坂口良太 申请人:三星钻石工业股份有限公司