大面积强化玻璃基材的切割方法
【专利摘要】本发明公开一种大面积强化玻璃基材的切割方法，包括以下步骤：在一大面积的素玻璃基材表面设置至少一分隔，以界定出欲切割成型的小工件外型边缘；将所述玻璃基材进行强化处理，使该玻璃基材的表面形成一压应力层及于内部对应形成一张应力层；以及，沿该分隔切割该玻璃基材，以分裂玻璃基材获得所要的小工件。其中，所述分隔为一凹入玻璃基材表面的沟槽，令该沟槽的凹入深度大于或等于所述玻璃基材表面的压应力层深度；所述分隔也可为一贯穿玻璃基材上、下表面的镂空槽，并且在镂空槽中至少具有一肋，可连接于该镂空槽的二相对侧墙之间。
【专利说明】大面积强化玻璃基材的切割方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种强化玻璃切割方法，更具体地说，是一种可应用于将大面积强化玻璃基材切割成多数小工件的方法。
【背景技术】
[0002]一般玻璃基材经过强化过程后，会在玻璃表面形成一具有压应力的离子交换层(Depth of exchange layer,简称DOL),及对应形成于强化玻璃中的内部张应力(Centraltension，简称CT)，使整体玻璃表面压应力与内部张力达到平衡，据此使玻璃板体产生抵抗冲击与变形破裂的强度。当玻璃强化后的压应力层越厚，强化玻璃的强度就越强，且其玻璃板体内相对应的张应力也越大；因此使得玻璃强化后在切割时很容易产生不规则的碎裂现象，从而严重减损切割裂片制程的生产良率。
[0003]以往为避免强化玻璃在切割方面的技术困难，一般会先进行玻璃切割成所需的形状规格再予以强化处理；然而玻璃切割后的尺寸过小，其在强化时需要一片一片繁琐的进行强化，因此生产效率低下，难以满足制程上的需求。
[0004]目前应用于大面积强化玻璃基材的切割技术已逐渐成熟，已知，中国发明申请号CN201010283667.9文献揭露一种预设路径的强化玻璃切割方法，其主要特征是在玻璃基材预设切割线的区域镀上一层阻挡层，用以阻止在玻璃基材强化制程中的离子交换数量，减少该预设切割线区域的压应力层增加；据此降低后续的切割作业困难度，并且避免破坏玻璃工件表面的压应力与内部的张应力平衡，以提升切割裂片制程的良率。
[0005]另，中国发明申请号CN201010299910.6文献揭露一种强化玻璃切割方法及强化玻璃切割预置的技术，其特征为:在经强化加工后的玻璃基材上设置预定切割路径，以化学蚀刻或研磨等方式将预定切割路径行经的部分压应力层去除，因此对应移除部分的张应力将会降低，在切割作业时可减少玻璃不规则破裂及提升产品良率。
[0006]所述先前技术，固可利用降低在预定切割路径(区域)的压应力层，以提升大面积强化玻璃基材的切割性，然而实施切割裂片制程时，在预定切割路径(区域)残存的压应力层，依然会在切割开口部位造成不规则破裂，并且在切口边缘附近以及切口断面产生许多微裂纹，导致后续的加工制程中或是使用过程中承受外力或温度变化时，可能造成裂纹继续扩展或加深，致使玻璃基板产生变形或破裂；此外，当强化玻璃被分切成多数较小工件之后，将使在切割边缘部位的表面压应力与内部张应力的平衡状态被破坏，导致工件的机械强度严重减损；因此，一般实施所述先前技术将强化玻璃被分切成多数较小工件之后，还必须再经过边缘修整或二次强化的过程，以确保玻璃抵抗破裂的能力与强度。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提供一种应用于大面积强化玻璃基材的切割方法，其可提升强化玻璃切割成型的良率，并且在切割成型后可确保切口边缘的平整性，以及维持玻璃强度，使切割玻璃工件无需再经二次强化过程，达减少加工程序与成本的目的。[0008]为了达成上述目的，本发明所提供的大面积强化玻璃基材的切割方法，其实施步骤为:在一大面积的素玻璃基材表面设置至少一分隔(Separation)，以界定出欲切割成型的小工件外型边缘；将所述玻璃基材进行强化处理，使该玻璃基材表面形成一压应力层及于内部对应形成一张应力层；以及沿该分隔切割该玻璃基材，以分裂成各个所要的小工件。
[0009]特别是，所述的压应力层深度至少5 μ m以上，以增加玻璃抗性，使玻璃表面具有抵挡碎裂和刮痕的作用。
[0010]特别是，在玻璃基材表面设置分隔时，也同时在玻璃基材上设置所需的孔、凹穴或缺口构造
[0011]在一实施例中，所述分隔为凹入玻璃基材表面的沟槽，并令该沟槽的凹入深度大于或等于所述玻璃基材表面的压应力层深度，以便确保易切割的加工性；所述沟槽的截面形状可呈Y形、U形、U形或U形…等，但实施的范围不以前述截面形状为限。
[0012]特别是，在玻璃基材表面与该沟槽侧墙交接部位具一倾斜面或弧面，其中，该倾斜面与玻璃基材的水平表面之间呈一钝角设置，最好，该钝角约为95° -135° ;通过该倾斜面或弧面的设置可保持小工件外型边缘部位的平整性，减少微裂痕的产生，维持边缘端部的压应力与张应力平衡状态，以确保其机械强度。
[0013]特别是，所述沟槽分别对应形成于玻璃基材的上、下表面，在其他的实施方式，也可仅将所述沟槽设置 于玻璃基材的上表面或下表面之一。
[0014]在一实施例中，所述分隔为一种贯穿玻璃基材上下表面的镂空槽，并且在镂空槽中至少具有一肋，可连接于该镂空槽的二相对侧墙之间，特别是，该肋的厚度小于该玻璃基材的厚度，使该肋表面与玻璃基材表面呈阶级状结构，以便确保易切割的加工性。
[0015]有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现；该等实施例用于例示本发明，不能被解释为限定本发明的专利权利范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为玻璃基材的平面图，显示在玻璃基材划设有沟槽及与设的孔洞、缺口等构造;
[0017]图2为图1在A部位的玻璃基材侧面剖示图，显示一种截面略呈，，U，,形状的沟槽；
[0018]图3为图1在A部位的玻璃基材侧面剖示图，显示另一种截面略呈” V ”形状的沟槽；
[0019]图4为图1在A部位的玻璃基材侧面剖示图，显示另一种截面略呈” U”形状的沟槽；
[0020]图5为图1在A部位的玻璃基材侧面剖示图，显示另一种截面略呈” U ”形状的沟槽；
[0021]图6为切割后小工件的平面图；
[0022]图7为切割后小工件外型边缘部位的侧面剖示图；
[0023]图8为另一实施例的玻璃基材侧面剖不图，显不仅在玻璃基材的一表面划设有沟槽；[0024]图9为再一实施例玻璃基材的平面图，显示在玻璃基材划设有镂空槽及与设的孔洞、缺口等构造；以及
[0025]图10为图9在B部位的玻璃基材侧面剖示图，显示镂空槽与肋的构造。
[0026]图中:
[0027]玻璃基材I
[0028]压应力层12
[0029]小工件2
[0030]孔洞21
[0031]缺口23
[0032]沟槽3
[0033]倾斜面31
[0034]镂空槽5
[0035]弧面51
[0036]肋6
【具体实施方式】:
[0037]在一较佳实施例中，本发明的大面积强化玻璃基材的切割方法，其步骤如下:
[0038]首先，选用一平板型玻璃为本发明的玻璃基材1，其上、下表面至少之一为平坦面，该平坦面的另一对应表面可为平坦面或非平坦面，例如是凸面、凹面或凸凹面等，以及该玻璃基材的材料是选自于钠钙硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃…等，但实施的材料范围不以前述材料为限。
[0039]图1显示玻璃基材的平面图；使用切割刀具，例如雷射刀、钻石刀或碳化钨刀等，或是使用化学蚀刻手段，在玻璃基材I表面顺沿预设的小工件2外型边缘划设沟槽3，在玻璃基材的上、下表面的沟槽彼此对应形成，并且同时在小工件2上完成所需的孔洞21、缺口23或凹穴等构造。 [0040]图2与图3为玻璃基材侧面剖示图，显示一种”吣”型以及一种” V ”型的沟槽截面形状，其在沟槽3开口附近的侧墙具一倾斜面31，该倾斜面与玻璃基材的水平表面之间呈一大于95°以上的钝角设置；而图4与图5显示一种” U ”型以及一种” U ”型的沟槽截面形状，其在沟槽3开口附近的侧墙具一弧面32 ;另，沟槽3的内凹深度约为50 μ m,而沟槽的宽度并不限定，仅须为对应预设的小工件2外型边缘所需的适当范围即可。
[0041]接续在玻璃基材I表面划设沟槽3之后，对玻璃基材I进行强化处理，在此是以化学离子强化处理为实施例，将玻璃基材I浸溃在熔态的钾盐浴池中，使钾离子与玻璃基材表层的钠离子进行离子交换，如此可使玻璃基材I表面形成一层压应力层12，并使玻璃基材内部衍生出适当的张应力层以使整体达到力平衡,从而使玻璃基材I板体产生抵抗冲击与变形破裂的强度；较佳的，前述压应力层12深度范围约在5-90微米(μ m)之间，但实施的范围不以前述深度范围为限；在本实施例中所述压应力层深度定义为45 μ m。
[0042]最后，对经强化处理后的玻璃基材I进行切割裂片制程，使用切割刀具顺沿沟槽3进行切割以获得各个独立的小工件2。图6显示切割后小工件2的平面图、图7显示切割后小工件2的侧面剖示图，当对玻璃基材I进行切割时，由于沟槽3的设置深度已超过玻璃基材表面的压应力层深度12，因此很容易在沟槽3进行切割裂片，并使切口端面平整，特别是，通过在沟槽3侧墙所预设的倾斜面31可保持小工件2外型边缘部位的平整性，减少微裂痕的产生，更可维持边缘端部的压应力与张应力平衡状态，以确保其机械强度。
[0043]在前述切割裂片制程中，当该沟槽3设置较深或是所使用的玻璃基材I厚度较薄时，前述切割刀具也可替换成一玻璃裂片压板，利用该玻璃裂片压板直接压切该沟槽3以完成切割裂片制程，因此可进一步节省切割加工的成本。
[0044]当然，上述在玻璃基材I表面划设沟槽3方式仅为例示，实施的方式并不以此为限；在本发明另一实施例中，图8显不一玻璃基材I上仅其中一表面划设沟槽3的剖面结构的示意图，可以理解的，在单一表面划设沟槽3的深度应该大于同时在二表面划设沟槽(参见图2至图5)的深度，以便于保持其易切割的加工性；虽然单一表面划设沟槽的方式会略为减损其易切割的加工性，但是单面划设沟槽可较双面划设沟槽的方式更简化加工制程，同时可降低划设沟槽的加工精度(不须上、下表面的沟槽精确对位)，故可达降低加工成本的目的。
[0045]图9、10显示一玻璃基材I上划设镂空槽5的平面图与侧面剖示结构图，镂空槽5是顺沿预设工件2外型边缘而开设，且该镂空槽贯穿设置于玻璃基材上、下表面，并于镂空槽5开口附近的侧墙设一弧面51 ;另，在镂空槽5内设有肋6，可以连接该镂空槽的二相对侧墙之间，且令该肋6的厚度小于该玻璃基材的厚度，使肋6凹设于玻璃基材I的上、下表面之间(参见图10);在此一实施例中，镂空槽5划分出所欲的小工件2外型边缘，而该小工件2通过肋6的支撑固定而与玻璃基材I连接成一体，以便于后续对玻璃表面的强化处理；当该经强化的玻璃基材进行切割作业时，由于镂空槽5已预先完全切割出所欲的小工件2外型边缘，因此使得切割裂片的操作变得非常容易，可大幅降低制程中的破片率，并使切口端面平整，特别是，通过在镂空槽5侧墙所预设的弧面51，其不仅可保持小工件2外型边缘部位的平整性，减少微裂痕的产生，更可维持边缘端部的压应力与张应力平衡状态，以确保其机械强度。
[0046]本发明并非局限于以上所述形式，很明显参考上述说明后，能有更多技术均等性的改良与变化，是以，举凡熟悉本案技艺的人士，有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，都仍应包括在本发明意图保护的范畴。
【权利要求】
1.一种大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于，包括以下步骤: a、在一大面积的素玻璃基材表面设置至少一分隔，以界定出欲切割成型的小工件外型边缘； b、将所述玻璃基材进行强化处理，使该玻璃基材的表面形成一压应力层及于内部对应形成一张应力层；以及 C、沿该分隔切割该玻璃基材，以分裂玻璃基材获得所要的小工件。
2.根据权利要求1所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，还包含在所述玻璃基材表面设置分隔时，同时在玻璃基材上设置所需的孔、凹穴或缺口构造。
3.根据权利要求1所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，所述玻璃基材表面的压应力层深度至少5 μ m以上。
4.根据权利要求1所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，所述分隔为一凹入玻璃基材表面的沟槽，并令该沟槽的凹入深度大于或等于所述玻璃基材表面的压应力层深度。
5.根据权利要求4所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，所述沟槽的截面形状呈Y形或u形之一，且在所述玻璃基材表面与沟槽侧墙的交接部位具一倾斜面。
6.根据权利要求5所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，所述倾斜面与玻璃基材的水平表面之间呈一为95°~135°的钝角设置。
7.根据权利要求4所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，所述沟槽的截面形状呈U形或U形之一，并在所述玻璃基材表面与沟槽侧墙的交接部位具一弧面。
8.根据权利要求4所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，所述沟槽系分别对应形成于玻璃基材的上、下表面。
9.根据权利要求1所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，所述分隔为一贯穿玻璃基材上、下表面的镂空槽，并且在该镂空槽中至少具有一肋，可连接于该镂空槽的二相对侧墙之间。
10.根据权利要求9所述的大面积强化玻璃基材的切割方法，其特征在于:其中，所述肋的厚度小于所述玻璃基材的厚度，使该肋表面与所述玻璃基材表面呈阶级状结构。
【文档编号】C03B33/02GK103936272SQ201310016805
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】陈胜雄 申请人:雅士晶业股份有限公司