用于定向刻划针和用于刻划玻璃衬底的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于定向刻划工具并且用于沿着计划的刻划路径刻划玻璃、尤其薄玻璃的方法，其用于借助刻划和断裂进行分离的准备工作。本发明专利技术还涉及借助所述方法制造的玻璃衬底、尤其薄玻璃衬底。对此，本发明专利技术的方法基于确定刻划工具的切割边缘的实际取向并且将切割边缘定向到切割边缘的目标取向中。

Apparatus and method for orienting a pin and for marking a glass substrate

The present invention relates to a method for directing a ruling tool and to scribing glass, especially thin glass along a planned scribing path, for the preparation of separation by means of scribing and breaking. The invention also relates to glass substrates, especially thin glass substrates, made by means of the method. In this regard, the method of the present invention is based on determining the actual orientation of the cutting edge of the scribing tool and orienting the cutting edge to the target orientation of the cutting edge.

【技术实现步骤摘要】
用于定向刻划针和用于刻划玻璃衬底的设备和方法
本专利技术涉及用于定向(Ausrichten，对准)刻划工具并且用于沿着计划的刻划路径刻划玻璃、尤其薄玻璃的方法和设备，其用于借助刻划和断裂进行分离的准备工作。本专利技术还涉及借助所述方法制造的玻璃衬底、尤其薄玻璃衬底。
技术介绍
薄玻璃尤其应理解为厚度在1.2mm至3μm之间的范围中的平面式玻璃，其例如可制造成玻璃带或玻璃膜并且能够卷绕。在该申请的范围中，薄玻璃尤其理解成具有厚度最大为400μm、最大为145μm、最大为100μm、最大为50μm、最大为30μm、最大为20μm；但是最小厚度保持在3μm、或10μm或15μm的平板状或带状或薄膜状的玻璃。超薄玻璃(UTG)具有小于150μm的壁厚。薄玻璃应用于多种
，例如应用在显示装置、用于光电子零件的窗口、构件的封装装置和电绝缘层或光伏领域中。对于这些应用形式需要小的薄玻璃板。但是薄玻璃尤其制成玻璃带或玻璃膜，其中，最新要求厚度<350μm。在需要将这种薄玻璃带或这种薄玻璃膜加工成较小的薄玻璃板时，例如在分离区域中或者在继续加工时的操作中存在多种问题。由此存在薄玻璃通过不期望引入的最初损坏而提前断裂和不期望的断裂的风险，这导致边缘强度降低。为了应对提前的刻断分离，建立的刻划痕必须具有预先确定的性能。由此应使刻划痕尽可能具有均匀的深度，即，必须精确并且以尽可能恒定的挤压刻划力沿着计划的刻划路径引导刻划工具。在厚度范围在1.2mm至150μm之间时，这由于在刻划时设定得相对大的挤压刻划力而成功，但是在需要刻划更薄的玻璃或超薄的玻璃并且施加到薄玻璃上的挤压刻划力必须设置非常小的值时，此时提高了引入不期望的表面损坏的风险。如果在刻划厚度低于50μm的超薄玻璃时使用金刚石针作为刻划工具，则必须使该针的刀锋精准地朝向移动方向。通常根据在工具上的标识手动地取向，因此非常麻烦。在继续加工的范围中，通常期望薄玻璃不是作为小的、预制的薄玻璃板来提供，而是例如成板形或卷绕成卷形的薄玻璃，其为分割小的薄玻璃板做好准备。但是在被预先刻划的薄玻璃的情况下，这同样产生提前刻断分离的问题。对此，单个的断裂部就已经能够敏感地干扰继续加工过程，因为会产生玻璃颗粒，其对接下来的过程明显造成困难。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，作为用于沿着刻划进行的断裂分离的准备，提供用于定向刻划针并且用于刻划玻璃衬底的设备和方法。借助刻划和断裂分离(Ritzbrechens，刻断)应获得小的薄玻璃板。但是，借助该设备和方法也可制造由玻璃构成的被预先刻划的板或膜，并且同时确保了被预先刻划的玻璃的可靠的继续加工。对此，尤其应能够以小的并且恒定的切割力刻划薄玻璃和超薄玻璃(UTG)，并且由此实现产生的刻痕的高的边缘强度。此外，该设备和方法应能够应用在大型工业规模中，从而可进一步摒弃对刻划工具的大量的手动定向或甚至复杂的切割测试。通过根据独立权利要求中任一项所述的用于定向刻划针并且用于刻划玻璃衬底的设备和方法以及被预先刻划的玻璃衬底，令人惊奇简单地实现了该目的。本专利技术的优选的实施方式和改进方案从相应的从属权利要求中得出。因此，本专利技术涉及用于定向刻划工具的方法，该刻划工具用于沿着预先确定的刻划路径刻划玻璃衬底以用于刻划和断裂分离，该方法具有下列步骤：a.提供具有平面表面的玻璃衬底，b.提供机械式刻划工具并且使其接近玻璃衬底，其中，刻划工具定向成沿预先确定的刻划路径进行刻划，但是不接触玻璃衬底，c.将刻划工具的切割边缘预先定向成沿前进方向，d.借助位置检测方法确定刻划工具的至少一个切割边缘的实际位置，e.通过借助使切割边缘在与玻璃衬底的表面垂直的平面中旋转和/或通过倾斜切割边缘以改变其倾斜度，改变切割边缘的实际取向，来定向刻划工具，以便使刻划工具的切割边缘达到相对于前进方向所期望的目标取向。根据本专利技术的方法还可包括以下步骤，将刻划工具降低到玻璃衬底的沿在前进方向上的刻划路径的表面上并且将切割力施加到刻划工具上。然后，在刻划工具已被定向到目标取向上之后，可使刻划工具相对于玻璃衬底的待刻划的表面在前进方向上运动，以便沿着预先确定的刻划路径在玻璃衬底的表面上产生刻痕。以这种方式可获得小的薄玻璃板。但是也可制造被预先刻划的玻璃板或膜、尤其是薄玻璃板或膜。借助上述方法可在玻璃衬底的表面上产生刻痕之前自动地检测刻划工具的切割边缘的实际位置，即，切割边缘的当前取向，并且以非常高的精度将其定向成目标取向。而在手动地定向切割边缘时通常与理想取向有偏差，该偏差可在+/-5°或更多的范围中，而前述方法能够实现刻划工具的切割边缘的定向，相比于相应切割边缘的理想取向，即目标取向，该定向偏差显著低于+/-5°。目标取向限定刻划工具的切割边缘相对于刻划工具的前进方向的理想取向。优选地，在产生刻痕时刻划工具的切割边缘的实际取向与目标取向的偏差小于+/-2°、优选小于+/-1°。因此，借助根据本专利技术的方法能够相对于规定的运动方向、即前进方向以及相对于待刻划的玻璃衬底的表面以高精度定向刻划工具的实际切割边缘。以这种方式能够避免在刻痕中的不准确性、也可避免横向力作用到刻划工具上。由此也可避免形成在刻划路径中的可能的横向裂纹，其可导致被预先刻划的玻璃衬底的边缘强度减低，甚至导致提前的、不期望的沿着刻痕的断裂。借助根据本专利技术的方法可实现刻划边缘的高的边缘强度，其值大约为300MPa。该值与通过CO2激光切割方法制造的刻划边缘的边缘强度可比(vergleichbar)。高的边缘强度使得经刻划的玻璃衬底的不期望的并且提前的断裂的风险降低。边缘强度可通过以下方法确定，该方法使用具有所谓的台阶旋轮的设备。在此，将试样表面压到圆形的、椭圆形的或抛物线形的模板表面上。由此迫使试样的一个区段以及进而试样的边缘的一个区段弯曲。该弯曲的弯曲半径R与拉应力σ成比例。此外所述方法基于这样的认识，拉应力σ随着弯曲半径R降低而升高。最终评估的是在何种拉应力σ下或在何种弯曲半径R下试样断裂。然后基于断裂应力σB得到边缘的强度。对该设备以及该方法进行的描述可参考文献DE102014110855.8，其由此以引用的方式包含在本文中。因此，尤其在厚度小于350μm、尤其小于150μm的超薄玻璃的情况下，所述方法提供很多优点，因为在刻痕中观察到的几何条件非常狭窄，以便确保可重复再现的刻划和断裂分离。此外，本专利技术的方法实现了对金刚石针的应用、尤其甚至是非常尖锐的金刚石针的应用，在其中，要求在刻划期间刻划工具精确定向并且对刻痕的深度和边缘倾斜度的要求非常高。金刚石针的特征在于非常高的使用寿命并因此实现非常经济的方法。通过根据本专利技术的方法可取消至今常用的具有接下来对刻划路径进行光学显微镜分析的一系列切割测试。因此，甚至在没有复杂的手动干预的生产条件下也可以成功地进行该方法。由此例如也可在刻划操作期间更换刻划工具，其中，由于刻划工具的相应切割边缘的取向使得刻痕品质没有改变。玻璃衬底可为盘、板、带或膜。机械式刻划工具移近待刻划的玻璃衬底，优选以其切割边缘已经粗略定向到前进方向中，即，预先确定的刻划路径的方向。在与玻璃衬底的表面的第一接触之前，以光学方式检测刻划工具的切割边缘的精确位置。对此，根据本专利技术借助位置检测方法确定刻划工具的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于定向刻划工具以及用于沿着预先确定的刻划路径刻划薄或超薄玻璃衬底以用于刻划和断裂分离的方法，其中，切割力为最高1N，所述方法具有下列步骤：a.提供具有平面表面的玻璃衬底，b.提供机械式刻划工具并且使其接近所述玻璃衬底，其中，所述刻划工具尚未接触玻璃衬底，c.将刻划工具的切割边缘预先定向成在前进方向上，d.借助位置检测方法确定刻划工具的至少一个切割边缘的实际位置，e.通过借助使切割边缘在与玻璃衬底的表面垂直的平面中旋转和/或通过倾斜切割边缘以改变其倾斜度而改变切割边缘的实际取向，来定向刻划工具，以便使刻划工具的切割边缘设置成相对于前进方向所期望的目标取向。

【技术特征摘要】
2016.02.02 DE 102016101766.31.用于定向刻划工具以及用于沿着预先确定的刻划路径刻划薄或超薄玻璃衬底以用于刻划和断裂分离的方法，其中，切割力为最高1N，所述方法具有下列步骤：a.提供具有平面表面的玻璃衬底，b.提供机械式刻划工具并且使其接近所述玻璃衬底，其中，所述刻划工具尚未接触玻璃衬底，c.将刻划工具的切割边缘预先定向成在前进方向上，d.借助位置检测方法确定刻划工具的至少一个切割边缘的实际位置，e.通过借助使切割边缘在与玻璃衬底的表面垂直的平面中旋转和/或通过倾斜切割边缘以改变其倾斜度而改变切割边缘的实际取向，来定向刻划工具，以便使刻划工具的切割边缘设置成相对于前进方向所期望的目标取向。2.根据前述权利要求所述的用于定向刻划工具的方法，其特征在于，在成功地将刻划工具的切割边缘定向到目标取向中之后，刻划工具的切割边缘降低至玻璃衬底的表面上的刻划路径的区域中并且经受预先确定的切割力。3.根据前述权利要求中任一项所述的用于定向刻划工具的方法，其特征在于，所述切割边缘沿着计划的刻划路径相对于玻璃衬底的待刻划的表面运动，以产生刻痕。4.根据前述权利要求中任一项所述的用于定向刻划工具的方法，其特征在于，所述位置检测方法包括使用用于发射电磁辐射的辐射源。5.根据前述权利要求中任一项所述的用于定向刻划工具的方法，其特征在于，所述位置检测方法包括使用探测器、优选光电探测器，以用于接收在所述刻划工具处反射的电磁辐射。6.根据前述权利要求中任一项所述的用于定向刻划工具的方法，其特征在于，所述辐射源包括点式光源。7.根据前述权利要求中任一项所述的用于定向刻划工具的方法，其特征在于，所述辐射源布置在前进方向上并且适应于照射所述刻划工具的所述至少一个切割边缘，以用于检测所述切割边缘的几何结构相对于刻划路径以及相对于玻璃衬底的待刻划的表面的实际取向。8.根据前述权利要求中任一项所述的用于定向刻划工具的方法，其特征在于，所述光电探测器布置并且适应于用于检测在切割边缘处反射的电磁辐射的至少一部分。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·瑶茨，V·普拉珀，J·沃格特，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE