脆性材料基板的分断方法与流程

本发明涉及脆性材料基板的分断方法。

背景技术：

在平面显示面板或太阳能电池面板等电气设备的制造中，常常需要分断玻璃基板等脆性材料基板。在典型的分断方法中，通过刻划装置，形成在基板表面上线状地延伸有在基板的厚度方向上至少部分行进的裂缝的(以下，称为裂缝线)。

根据日本专利特开平9-188534号公报(专利文献1)，玻璃板上表面某些凹痕为划线时所产生的玻璃缺损，将其称为划线。此外，根据所述公报，与刻设划线同时地，产生从划线朝正下方向延伸的裂缝。也就是说，在形成划线的同时形成裂缝线。

当裂缝在厚度方向完全行进的情况下，只要形成裂缝线即能够沿着裂缝线分断基板。另一方面，当裂缝在厚度方向仅部分行进的情况下，在形成裂缝线后，进行被称为断裂步骤的应力赋予。通过断裂步骤使裂缝线的裂缝在厚度方向完全行进，由此分断基板。若未形成该裂缝线，则即使进行断裂步骤的应力赋予，也无法进行沿着划线的基板分断。因此，为了确实地分断玻璃板，必须使裂缝线确实地形成。

此外，要形成裂缝线，必须有成为其起点的裂缝(以下，称为起点裂缝)。起点裂缝能够通过刀尖跨上基板边缘而简单地形成。这是因为在基板的边缘容易引起局部性破坏。通过该跨上的刀尖进而在玻璃基板的表面上滑动，能够从起点裂缝使裂缝线伸展。然而，刀尖跨上基板边缘的动作导致刀尖较大损伤，或基板边缘较大缺损。因此多数情况下会期望完全避开此类动作，或抑制其频率。

作为形成起点裂缝的方法，也有讨论不依存于刀尖跨上基板边缘的方法。例如根据日本特开2000-264656号公报(专利文献2)，刻划装置包含具有铣刀、与对铣刀赋予振动的振动产生构件的刻划主体。根据该方法，通过使刻划主体以在上方与工件隔开的状态沿着工件表面相对移动，使铣刀位于刻划开始点的正上方。接着，通过使刻划主体下降，铣刀的尖端因刻划主体的自重而抵接在刻划开始点。其后，通过对刻划主体赋予冲击，而在工件表面与边缘隔开的刻划开始点形成起点裂缝。通过对工件赋予振动，能够以起点裂缝为契机而形成划线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平9-188534号公报

专利文献2：日本专利特开2000-264656号公报

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

为了形成裂缝线，必须考虑玻璃板的种类、厚度等各种要因而调整刻划工具的形状或刻划负荷、速度等。近年来，随着更薄、更高强度的玻璃的开发，确实地形成裂缝线变得越来越困难。例如，为了形成确实的裂缝线，若提高刻划负荷则刀尖的磨损增加，且在玻璃表面产生的损伤增大，产生更多粉尘。此外，也难以加快刻划速度。如此，刻划或使用的刀尖的条件较狭隘。此外，有因玻璃板或对向设置玻璃板的平台的表面起伏等，引起于玻璃板的厚度方向倾斜形成划线，结果，造成分断后的玻璃端面倾斜的情况。

而且，根据所述公报所记载的刻划装置，通过对刻划主体赋予冲击而形成起点裂缝。然而在希望仅依存于冲击而获得划线的起点时，必须对铣刀施加较大的冲击。因此，会对铣刀的刀尖施加较大的损伤，且对刻划开始点的基板表面也会产生细微的破坏。

本发明是为了解决以上的问题而完成的，其目的在于提供一种在形成划线后，能够使裂缝线沿着划线产生，且能够抑制对刀尖及基板表面的损伤的脆性材料基板的分断方法。

[解决问题的技术手段]

本发明的脆性材料基板的分断方法包含以下步骤。

准备脆性材料基板，该脆性材料基板具有由包含互相对向的第1及第2边的边缘包围的表面，且具有垂直于表面的厚度方向。

将刀尖按压于脆性材料基板的表面。刀尖具有突起部及侧部，该侧部从突起部延伸且具有凸形状。刀尖的按压如下进行：在脆性材料基板的表面上，在第1边及侧部之间配置刀尖的突起部，且在突起部与第2边之间配置刀尖的侧部。

使通过所述刀尖的按压而被按压的刀尖在脆性材料基板的表面上滑动，由此，在脆性材料基板的表面上，在接近第1及第2边中的第1边的第1位置、与接近第1及第2边中的第2边的第2位置之间，形成槽状的划线。

在形成划线后，使厚度方向上的脆性材料基板的裂缝沿着划线从第2位置向第1位置伸展，由此形成裂缝线。

沿着裂缝线分断脆性材料基板。

[发明效果]

根据本发明，在形成划线后，可沿着划线形成裂缝线。由于不需要使裂缝线与划线同时产生，所以容易选择刀尖或刻划条件，且能够提高刻划速度。此外，不易受基板或载置台的表面凹凸的影响，故分断后的脆性材料端面质量稳定且提高。而且，由于能够抑制对刀尖及基板表面的损伤，故能够延长刀尖的寿命、提高分断后基板的强度。

附图说明

图1A是概略性显示本发明的实施方式1的玻璃基板的分断方法所使用的器具的构成的侧视图。

图1B是图1A的箭头IB视点的概略性显示本发明的实施方式1的玻璃基板的分断方法所使用的器具具有的刀尖的构成的俯视图。

图2A是概略性显示本发明的实施方式1的玻璃基板的分断方法中形成的划线的构成的剖视图。

图2B是概略性显示本发明的实施方式1的玻璃基板的分断方法中形成的裂缝线的构成的剖视图。

图3是概略性显示本发明的实施方式1的玻璃基板的分断方法的构成的流程图。

图4是概略性显示本发明的实施方式1的玻璃基板的分断方法的第1步骤的俯视图。

图5是概略性显示本发明的实施方式1的玻璃基板的分断方法的第2步骤的俯视图。

图6是概略性显示本发明的实施方式1的第1变化例的玻璃基板的分断方法的第1步骤的俯视图。

图7是概略性显示本发明的实施方式1的第1变化例的玻璃基板的分断方法的第2步骤的俯视图。

图8是概略性显示本发明的实施方式1的第2变化例的玻璃基板的分断方法的一步骤的俯视图。

图9是概略性显示本发明的实施方式1的第3变化例的玻璃基板的分断方法的一步骤的俯视图。

图10是概略性显示本发明的实施方式2的玻璃基板的分断方法的第1步骤的俯视图。

图11是概略性显示本发明的实施方式2的玻璃基板的分断方法的第2步骤的俯视图。

图12是概略性显示本发明的实施方式2的玻璃基板的分断方法的第3步骤的俯视图。

图13是概略性显示本发明的实施方式2的第1变化例的玻璃基板的分断方法的一步骤的俯视图。

图14是概略性显示本发明的实施方式2的第2变化例的玻璃基板的分断方法的第1步骤的俯视图。

图15是概略性显示本发明的实施方式2的第2变化例的玻璃基板的分断方法的第2步骤的俯视图。

图16是概略性显示本发明的实施方式2的第3变化例的玻璃基板的分断方法的一步骤的俯视图。

图17是概略性显示本发明的实施方式3的玻璃基板的分断方法的一步骤的俯视图。

图18是概略性显示本发明的实施方式4的玻璃基板的分断方法的第1步骤的俯视图。

图19是概略性显示本发明的实施方式4的玻璃基板的分断方法的第2步骤的俯视图。

图20是概略性显示本发明的实施方式5的玻璃基板的分断方法的第1步骤的俯视图。

图21是概略性显示本发明的实施方式5的玻璃基板的分断方法的第2步骤的俯视图。

图22是概略性显示本发明的实施方式5的变化例的玻璃基板的分断方法的一步骤的俯视图。

图23A是概略性显示本发明的实施方式6的玻璃基板的分断方法所使用的器具的构成的侧视图。

图23B是概略性显示图23A的箭头XXIIIB视点的本发明的实施方式6的玻璃基板的分断方法所使用的器具具有的刀尖的构成的俯视图。

具体实施方式

以下，基于图式对本发明的实施方式进行说明。另外，对以下图式中相同或相当的部分标注相同的参照序号，不重复其说明。

(实施方式1)

在本实施方式中，使用玻璃基板作为脆性材料基板。作为脆性材料基板，除此以外例举例如包含低温共烧陶瓷或高温共烧陶瓷等的陶瓷基板、硅基板、化合物半导体基板、蓝宝石基板、石英基板等。

参照图1A及图1B，本实施方式的玻璃基板的分断方法中，使用切割器具50。切割器具50包含刀尖51及刀柄52。刀尖51被保持在作为其固持器的刀柄52。

在刀尖51设有顶面SD1(第1面)、与包围顶面SD1的多个面。所述多个面包含侧面SD2(第2面)及侧面SD3(第3面)。顶面SD1、侧面SD2及SD3(第1～第3面)朝向着互不相同的方向，且彼此相邻。刀尖51具有顶面SD1、侧面SD2及SD3所会合的顶点，且通过该顶点构成刀尖51的突起部PP。此外，侧面SD2及SD3形成构成刀尖51的侧部PS的棱线。侧部PS从突起部PP线状地延伸。此外，由于侧部PS如上所述为棱线，故具有线状延伸的凸形状。

刀尖51优选为金刚石刀尖。也就是说，就能够减小硬度及表面粗糙度的方面来说，刀尖51优选为由金刚石制成。更优选为刀尖51由单晶金刚石制成。进而优选从结晶学上来说，顶面SD1是{001}面，侧面SD2及SD3分别是{111}面。在该情况下，侧面SD2及SD3虽具有不同的朝向，但在结晶学上是相互等价的结晶面。

另外，也可使用非单晶金刚石，例如，可使用以CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)法合成的多晶体金刚石。或，也可使用将从微粒石墨或非石墨状碳不包含铁族元素等结合材地烧结出的多晶体金刚石粒子，通过铁族元素等结合材予以结合的烧结金刚石。

刀柄52沿着轴方向AX延伸。刀尖51优选为以顶面SD1的法线方向大致沿着轴方向AX的方式安装于刀柄52。

进而参照图2A，为了使用切割器具50形成划线SL，在玻璃基板4的表面SF，将刀尖51的突起部PP及侧部PS向玻璃基板4所具有的厚度方向DT按压。接着，大致沿着将侧部PS投影于表面SF上的方向，使刀尖51在表面上滑动。由此，在表面SF上，形成不伴随垂直裂缝的槽状划线。该槽状划线虽可通过玻璃基板4的塑性变形及切削的至少任一者而产生，但为了避免因切削引起的玻璃细微碎片产生，故优选为通过塑性变形而形成。

进而参照图2B，有通过刀尖51的滑动而同时形成划线SL及裂缝线CL的情况、与仅形成划线SL的情况。裂缝线CL是从划线SL的凹痕在厚度方向DT伸展的裂缝，且在表面SF上线状地延伸。根据后述的方法，在仅形成划线SL后，能够沿其形成裂缝线CL。

参照图3，玻璃基板4的分断方法主要包含步骤S10～S50。以下，说明其详情。

参照图4，于步骤S10(图3)，首先准备玻璃基板4。玻璃基板4具有由包含互相对向的边ED1(第1边)及边ED2(第2边)的边缘包围的平坦的表面SF。玻璃基板具有垂直于表面SF的厚度方向DT(图1A、图2A及图2B)。于图4所示的例中，边缘是长方形状。因此，边ED1及ED2是互相平行的边。此外，在图4所示的例中，边ED1及ED2是长方形的短边。

于步骤S20(图3)，于玻璃基板4的表面SF将刀尖51按压于位置N1。位置N1的详细于后述。刀尖51的按压参照图1A而如下进行：在玻璃基板4的表面SF上，在边ED1及侧部PS之间配置刀尖51的突起部PP，且于突起部PP与边ED2之间配置刀尖51的侧部PS。

在步骤S30(图3)，在玻璃基板4的表面SF上形成多条划线SL(图中为5条线)。划线SL的形成在位置N1(第1位置)及位置N3之间进行。在位置N1及N2之间有位置N2(第2位置)。因此，划线SL形成于位置N1及N2之间、与位置N2及N3之间。位置N1、N2及N3与玻璃基板4的表面SF的边缘隔开。因此，形成的划线SL与玻璃基板4的边缘隔开。位置N1接近边ED1及ED2中的边ED1。位置N2接近边ED1及边ED2中的边ED2。划线SL是通过因使按压于玻璃基板4的表面SF的刀尖51在表面SF上滑动而引起的划痕所形成。

在形成划线SL时，在本实施方式中，使刀尖51从位置N1向位置N2变位，进而从位置N2向位置N3变位。即，参照图1，使刀尖51从边ED1朝着边ED2的方向即朝方向DA变位。方向DA对应于将从刀尖51延伸的轴AX投影于表面SF上的方向。在该情况下，通过刀柄52而在表面SF上拖曳刀尖51。

参照图5，在步骤S40(图3)，在形成划线SL后，通过使厚度方向DT(图2(B))的玻璃基板4的裂缝沿着划线SL从位置N2向位置N1(图中，参照虚线箭头)伸展，形成裂缝线CL。通过辅助线AL及划线SL在位置N2互相交叉，开始形成裂缝线CL。基于此目的，在形成划线SL后形成辅助线AL。辅助线AL是一种裂缝线(图2(B))，通过玻璃基板4的厚度方向DT上的裂缝而形成。

辅助线AL的形成方法未特别限定，但如图5所示，可将表面SF的边缘作为基点而形成。在该情况下，为了形成辅助线AL，必须有将刀尖51跨上玻璃基板4的表面SF的边缘的动作，但由于辅助线AL的数量一般为1条，小于划线SL的数量，故因该动作造成的影响较小。

另外，与从位置N2向位置N1的方向相比，从位置N2朝位置N3的方向较难以形成裂缝线CL。即，裂缝线CL的伸展容易度具有方向相关性。因此，会产生在位置N1及N2之间形成裂缝线CL而在位置N2及N3之间未形成的现象。本实施方式将沿着位置N1及N2间的玻璃基板4的分断作为目的，而非将沿着位置N2及N3间的玻璃基板4的分断作为目的。因此，虽必须在位置N1及位置N2间形成裂缝线CL，但在位置N2及位置N3间形成裂缝线CL的难度则不会成为问题。

在步骤S50(图3)，沿着裂缝线CL分断玻璃基板4。具体来说进行断裂步骤。另外，当裂缝线CL在其形成时在厚度方向DT完全行进的情况下，能够同时进行裂缝线CL的形成与玻璃基板4的分断。在该情况下，可省略断裂步骤。

通过以上进行玻璃基板4的分断。

参照图6，第1变化例是涉及以辅助线AL与划线SL的交叉为裂缝线CL(图5)开始形成的契机不够充分的情况的。参照图7，通过对玻璃基板4施加应力，沿着辅助线AL分离玻璃基板4。由此，裂缝线CL开始形成。另外，在图6中，辅助线AL形成在玻璃基板4的表面SF上，但用以分离玻璃基板4的辅助线AL也可形成在玻璃基板4的背面(与表面SF相反的面)上。在该情况下，辅助线AL与划线SL在平面布局上，虽在位置N2互相交叉，但互相不直接接触。

参照图8，在第2变化例中，在步骤S20(图3)，在玻璃基板4的表面SF将刀尖51按压在位置N3。在步骤S30(图3)，在形成划线SL时，于本变化例中，使刀尖51从位置N3向位置N2变位，进而从位置N2向位置N1变位。即，参照图1A，使刀尖51从边ED2朝向边ED1的方向即朝着方向DB变位。方向DB对应于与将自刀尖51延伸的轴AX投影于表面SF上的方向相反的方向。在该情况下，通过刀柄52在表面SF上推进刀尖51。

参照图9，在第3变化例中，在步骤S30(图3)，在形成划线SL时，与玻璃基板4的表面SF的位置N1相比，在位置N2以更大的力按压刀尖51。具体来说，将位置N4作为位置N1及N2之间的位置，且在划线SL的形成到达位置N4的时点，提高刀尖51的负荷。也就是说，与位置N1相比，在划线SL的终端部即位置N4及N3之间提高划线SL的负荷。由此，减轻终端部以外的负荷，能够更容易诱发裂缝线CL从位置N2起形成。

(实施方式2)

参照图10，在本实施方式中在形成划线SL之前形成辅助线AL。辅助线AL的形成方法与图5(实施方式1)相同。

参照图11，接着在步骤S30(图3)，形成划线SL。划线SL的形成方法与图4(实施方式1)相同。辅助线AL及划线SL在位置N2互相交叉。

参照图12，通过对玻璃基板4施加应力，而沿着辅助线AL分离玻璃基板4。由此，与实施方式1相同的裂缝线CL开始形成(图中，参照虚线箭头)。另外，在图10中辅助线AL形成在玻璃基板4的表面SF上，但用以分离玻璃基板4的辅助线AL也可形成在玻璃基板4的背面(与表面SF相反的面)上。在该情况下，辅助线AL及划线SL在平面布局上虽在位置N2互相交叉，但互相不直接接触。

另外，关于所述以外的构成，与所述实施方式1的构成大致相同。

参照图13，在第1变化例中，通过辅助线AL及划线SL在位置N2互相交叉，裂缝线CL开始形成。

参照图14，在第2变化例中，与图8(实施方式1)相同，从位置N3向位置N1进行划线SL的形成。参照图15，通过对玻璃基板4施加应力而沿着辅助线AL分离玻璃基板4。由此，裂缝线CL开始形成(图中，参照虚线箭头)。

参照图16，在第3变化例中，在步骤S30(图3)，在形成划线SL时，在玻璃基板4的表面SF，在位置N2以比位置N1大的力按压刀尖51。具体来说，将位置N4作为位置N1及N2间的位置，于划线SL形成达到位置N4的时点，提高刀尖51的负荷。换句话说，与位置N1相比，在划线SL的终端部即位置N4及N3之间提高划线SL的负荷。由此，减轻终端部以外的负荷，能够更容易诱发裂缝线CL从位置N2起的形成。

(实施方式3)

参照图17，在本实施方式中，在步骤S30(图3)，以如下方式形成划线SL。

使刀尖51从位置N1越过边ED2滑动。当刀尖51通过边ED2时，在划线正下方的基板内部产生的应力变形被释放，使裂缝线从位于边ED2上的划线SL端向位置N1伸展(图3：步骤S40)。

在形成划线SL时施加在刀尖51的负荷可为一定，但也可在使刀尖51从位置N1向位置N2变位时，在位置N2增大施加在刀尖51的负荷。例如负荷增大50％左右。使施加有已增大负荷的刀尖51越过边ED2滑动。换句话说，在划线SL的终端部增大刀尖51的负荷。当刀尖51到达边ED2时，裂缝线从位于边ED2上的划线SL端经由位置N2向位置N1伸展(图3：步骤S40)。以此方式增大负荷的情况下，由于应力变形也增大，因而刀尖51通过边ED2时更容易释放该应力变形，故能够更确实地形成裂缝线。

另外，关于所述以外的构成，与所述实施方式1的构成大致相同。

(实施方式4)

参照图18，在本实施方式中，在步骤S30(图3)，形成从位置N1经由位置N2到达边ED2的划线SL。

参照图19，接着在位置N2与边ED2之间施加应力。由此，诱发裂缝线沿着划线SL形成(图3：步骤S40)。

作为应力的施加，具体来说，在表面SF上位置N2与边ED2之间(图中，虚线及边ED2之间的区域)，使被按压的刀尖51滑动。该滑动进行至直至到达边ED2。刀尖51优选为以与最初形成的划线SL的轨道交叉的方式滑动，更佳为以与最初形成的划线SL的轨道重叠的方式滑动。该再次滑动的长度例如0.5mm左右。此外，该再次滑动可在形成多条划线SL(图18)后对其每一个进行，或，也可对每条划线SL依次进行形成1条划线SL及进行再次滑动的步骤。

作为变化例，为了对位置N2与边ED2之间施加应力，可代替所述刀尖51的再次滑动，而在表面SF上、位置N2与边ED2之间照射激光。通过因此产生的热应力，也能够诱发裂缝线开始形成。

另外，关于所述以外的构成，与所述实施方式1的构成大致相同。

(实施方式5)

参照图20，在本实施方式中，在步骤S30(图3)，通过使刀尖51从位置N1向位置N2、接着向位置N3变位，形成与表面SF的边缘隔开的划线SL。划线SL的形成方法与图4(实施方式1)大致相同。

参照图21，进行与图19(实施方式4或其变化例)相同的应力施加。由此诱发裂缝线沿着划线SL形成(图3：步骤S40)。

参照图22，作为图20的步骤的变化例，于划线SL的形成中，也可使刀尖51从位置N3向位置N2、接着从位置N2向位置N1变位。

另外，关于所述以外的构成与所述实施方式1的构成大致相同。

(实施方式6)

参照图23A及图23B，在所述各实施方式中，也可代替刀尖51(图1A及图1B)，而使用刀尖51v。刀尖51v具有包含顶点与圆锥面SC的圆锥形状。刀尖51v的突起部PPv由顶点构成。刀尖的侧部PSv沿着从顶点朝圆锥面SC上延伸的假想线(图23B的虚线)而构成。由此，侧部PSv具有线状延伸的凸形状。

另外，在所述各实施方式中，玻璃基板的边缘的第1及第2边为长方形的短边，但第1及第2边也可为长方形的长边。此外，边缘的形状并非限定于长方形，例如也可为正方形。此外，第1及第2边并非限定于直线状，也可为曲线状。此外，在所述各实施方式中，玻璃基板的表面为平坦面，但表面也能够弯曲。

本发明能够在其发明范围内，自由地组合各实施方式，或适当变化、省略各实施方式。

符号的说明

N1 位置(第1位置)

N2 位置(第2位置)

ED1 边(第1边)

ED2 边(第2边)

AL 辅助线

CL 裂缝线

SF 表面

SL 划线

PP、PPv 突起部

PS、PSv 侧部

4 玻璃基板

50 切割器具

51、51v 刀尖

52 刀柄