用于在切割挠性薄玻璃中产生高边缘强度的方法和设备技术

通过对玻璃施加激光束并且激光束沿切割线相对于玻璃连续移动，在玻璃片中切割所需的最终形状，其中，所述玻璃片的厚度约为0.3mm或更小。激光是环形形状，在施加激光的同时施加冷却流体，使得冷却流体至少降低玻璃的温度以扩展玻璃中的断裂。该方法包括控制以下至少一项：(i)激光的能量密度,(ii)激光沿切割线相对于玻璃的速度,(iii)冷却流体的流体流量,和(iv)切割线的最小曲率半径，使得玻璃的切割边缘的B10边缘强度至少约为300MPa。缘的B10边缘强度至少约为300MPa。缘的B10边缘强度至少约为300MPa。

【技术实现步骤摘要】
用于在切割挠性薄玻璃中产生高边缘强度的方法和设备
[0001]本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2015/044954，国际申请日为
[0002]2015年8月13日，进入中国国家阶段的申请号为201580044591.5，专利技术名称为“用于在切割挠性薄玻璃中产生高边缘强度的方法和设备”的专利技术专利申请的分案申请。
[0003]相关申请交叉参考
[0004]本申请根据35U.S.C.
§
119，要求2014年8月20日提交的美国临时申请系列第62/039667号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术介绍

[0005]本公开涉及用于在切割挠性薄玻璃中产生高边缘强度的方法和设备。
[0006]已经开发了用于切割挠性塑料基材的常规制造技术，其中，塑料基材采用与一种或多种聚合物薄膜层压在一起的塑料基底材料。这些层压结构常用于与光伏(PV)装置、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器(LCD)和具有图案的薄膜晶体管(TFT)电子产品相关的挠性包装中，这主要是因为它们相对较低的成本和显著可靠的性能。虽然上述挠性塑料基材已被广泛应用，但它们至少在提供防潮屏障以及提供很薄的结构方面(事实上，由于塑料材料的性质，这些结构都相对较厚)展现出差的特性。
[0007]因此，本领域需要提供新的用于制造例如在PV装置、OLED装置、LCD、TFT电子产品等中使用的挠性基材的方法和设备，尤其是当基材需要提供防潮屏障并且基材需要成形为自由形式形状的情况。
[0008]专利技术概述
[0009]本公开涉及采用相对薄的、挠性玻璃片(约为0.05mm至约0.3mm，优选约0.075mm至约0.250mm)，并且沿着自由成形线切割玻璃片，可以包括直线部分也可以包括曲线部分。
[0010]挠性玻璃基材相对于目前正在使用的挠性塑料基材可提供若干技术优势。一种技术优势是玻璃基材具有作为良好防潮屏障或气体屏障发挥作用的能力，潮湿和气体是电子装置的户外应用的一个主要退化机制。另一个优势则是挠性玻璃基材有可能会通过减少或排除一个或多个包装基材层来降低最终产品的总包装尺寸(厚度)和重量。随着电子显示器产业中对于更薄的挠性基材(本文所述的厚度)的需求的日益增加，制造商在提供合适的挠性基材方面正面临多种挑战。
[0011]在制造用于PV装置、OLED装置、LCDs、TFT电子产品等中的挠性玻璃基材过程中遇到的一个显著的挑战是，将相对大的、薄的源玻璃片切割成具有严格的尺寸容差、优良的边缘品质和高的边缘强度的各种尺寸和形状的较小的离散基材。事实上，理想的制造要求是将玻璃部分从源玻璃片连续切割下来，切割线不会中断，其中，切割线包括至少一些圆形和/或曲线部分(例如，用于圆角)，可能是各种半径，产生非常优良的边缘品质和强度，例如至少约300MPa至约500MPa，优选至少约400
–
500MPa，更优选至少约450MPa。
[0012]虽然用于连续切割不规则(自由形式)形状的现有的机械技术提供了划线(具有划线轮)和机械破裂(或折断)，这种机械技术实现的边缘品质和强度不足以应用于许多要求精度的应用。事实上，机械划线和破裂方法导致玻璃颗粒和制造失败，降低了方法的产率并
增加了制造循环时间。
[0013]根据本公开的一个或多个实施方式，采用激光切割技术将薄玻璃片切割成所需的形状。采用激光的玻璃切割技术是已知的，然而，具有本文所述厚度的薄的挠性玻璃的切割呈现出显著的挑战，尤其是当严格的尺寸容差和高的边缘强度是要求的制造目标的情况下。常规激光划线和机械破裂方法几乎不可能可靠地利用厚度小于约0.3mm，尤其是0.05
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0.3mm的玻璃片。事实上，由于小于约0.3mm的玻璃片相对薄的轮廓，玻璃片的刚性非常低(即玻璃片是挠性的)，激光划线和折断切割工艺容易受到热屈曲，机械变形，空气流动，内部应力，玻璃翘曲以及许多其他因素的不良影响。
[0014]相反，本文所述的实施方式提供了产生非常薄(0.05mm
–
0.3mm)的挠性玻璃所需的形状的激光切割技术，由此，沿着几乎任意轨迹实现了自源玻璃片一步完全分离自由形式的形状。
[0015]这种新的方法和设备提供了通过激光(例如，CO2激光束)并且同时提供冷却流体(例如气体，例如空气)，使得裂纹在源玻璃片中扩展。裂纹的引发例如是采用机械工具或者其他激光，优选位于所需的切割线的外周的外侧。当应用于厚度小于约0.3mm，例如约为0.05
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0.3mm，和/或约0.075
‑
0.250mm的薄和超薄的玻璃片时，所述方法和设备实现了特别有益的效果。显然，切割更薄的玻璃片是可能的，切割更厚的玻璃片(例如，大于约0.3mm)也是可能的，但是需要调节某些参数从而仍然获得在小于约0.3mm的玻璃片上实现的边缘强度结果。此外，采用两点弯折测试测量时，所述方法和/或设备实现了至少约300
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500MPa，优选至少约400
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500MPa，更优选至少约450MPa的边缘品质和强度。
[0016]这些实施方式的优点包括：(i)非常好的尺寸稳定性；(ii)原始直切边缘；(iii)弯曲边缘上的损伤边缘低；(iv)边缘强度高；(v)即使有任何边缘退化和/或部分退化，这些退化低；(vi)改善的清洁度；(vii)成品部分的牢固性和完整性增加；(viii)符合和/或超过要求非常高的客户要求；(ix)提供非接触式的方法，消除工艺导致的表面损伤。
[0017]本领域技术人员在结合附图阅读本文所述之后，将清楚地了解本公开的其他方面、特征和优点。例如，各种特征可以任意组合或者全部组合在一起，如以下方面描述的那样。
[0018]根据第一方面，提供一种方法，所述方法包括：
[0019]支撑源玻璃片并限定形成限定所需最终形状的图案的自由形式的切割线；
[0020]对玻璃片应用激光束，激光束沿着切割线相对于玻璃片连续移动以提高切割线处玻璃片的温度，其中，所述激光束是圆形形状；
[0021]在应用激光束的同时应用冷却流体，使得冷却流体至少降低玻璃片的温度以使玻璃片中的断裂沿切割线扩展；
[0022]控制以下各项中的至少一项：(i)激光束的能量密度，(ii)激光束沿切割线相对于玻璃片的速度，(iii)冷却流体的流体流量，和(iv)切割线的最小曲率半径，使得玻璃片的切割边缘的B10边缘强度至少是以下之一：至少约300
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500MPa，至少约400
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500MPa，更优选至少约450MPa；和
[0023]使废玻璃从玻璃片分离以实现所需的形状。
[0024]根据第二方面，提供了根据第一方面的方法，其中，所述玻璃片是以下之一：(i)厚度约为0.05mm
–
0.3mm，和(ii)厚度约为0.075mm
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0.250mm。
[0025]根据第三方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种切割玻璃片的方法，所述方法包括：使用支撑流体压力在支撑表面上支撑玻璃片，使得玻璃片与支撑表面间隔开，所述玻璃片的厚度小于300um；在玻璃片中形成初始疵点；在初始疵点处将激光束导向玻璃片，以提高玻璃片的温度并产生玻璃片的翘曲，在玻璃片的第一表面处形成拉伸应力并在玻璃片的第二表面处形成压缩应力，所述拉伸应力和压缩应力在玻璃片中形成裂纹；在导向激光束的同时将冷却流体导向玻璃片，所述冷却流体环形围绕激光束导向玻璃片；将激光束沿着切割线相对于玻璃片移动以扩展裂纹；以及在移动过程中，控制以下至少一项：(i)激光束的能量密度，(ii)激光束沿切割线相对于玻璃片的速度，(iii)冷却流体的流体流量，和(iv)切割线的最小曲率半径。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述能量密度控制在以下至少一种：(i)小于约0.015J/mm；(ii)小于约0.014J/mm；(iii)小于约0.013J/mm；(iv)小于约0.012J/mm；(v)小于约0.011J/mm；(vi)小于约0.010J/mm；(vii)小于约0.009J/mm；和(viii)小于约0.008J/mm。3.如权利要求2所述的方法，其中，能量密度限定为激光束的功率水平(J/s)除以激光束沿切割线相对于玻璃片的速度(毫米/分钟)。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述激光束沿切割线相对于玻璃片的速度控制在以下至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：