用于刻划薄玻璃的方法与设备和经刻划的薄玻璃技术

提供了一种用于出于刻划和断裂分离的目的刻划薄玻璃的方法和设备以及相应地制备的经刻划的薄玻璃。将所述刻划工具(1)按压到所述薄玻璃(9)上并且利用作为竖直刻划力分量的经调节的刻划接触压力沿着刻划线拉动所述刻划工具(1)。这容许生产努氏硬度HK在350与650之间的预刻划的超薄玻璃，其中刻痕深度为材料厚度的1/20至4/5、优选1/20至1/5。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于出于刻划和断裂分离的目的沿着预期的刻痕线刻划薄玻璃的方法和设备，并且还涉及通过这样的方法制备的经刻划的薄玻璃。这里，薄玻璃基本上是指壁厚在1.2mm与3μm之间的范围中的平坦玻璃，其可以被生产为玻璃带或玻璃膜，并且可以盘卷起来。然而，经刻划的薄玻璃也应以晶片格式被生产为预刻划的板。在沿着刻痕断裂之后，应获得小的薄玻璃板，将小的薄玻璃板进一步处理为电气工程、电子器件或电池中的组件的组成部分。
技术介绍
薄玻璃用于许多
，例如，用于显示器、光电组件的窗口、组件的封装以及电绝缘层。对于这些应用而言，都需要小的薄玻璃板。然而，薄玻璃主要被生产为玻璃带或玻璃膜，并且近来需求厚度小于350μm。当要将这样的薄玻璃带或这样的薄玻璃膜处理成更小的薄玻璃板时，遇到了处理问题。薄玻璃的处理者通常不想被交付小切块的薄玻璃板以供进一步处理，而是盘卷成卷的薄玻璃，其被制备以便被分离成小的薄玻璃板。然而，在预刻划的薄玻璃的情况下，这隐含着问题。即，当在将薄玻璃盘卷起来的时候薄玻璃弯曲时，存在沿着刻痕过早裂口的风险。单一裂口就已会妨碍进一步处理过程，在对薄玻璃解绕期间由于断裂点的原因该进一步处理过程将不得不中断。
技术实现思路
本专利技术基于以允许对预刻划的薄玻璃进行可靠的进一步处理的方式来制备该预刻划的薄玻璃的目的。为了解决沿着刻痕过早断裂的风险，制备的刻痕必须具有预定义的质量。刻痕必须具有尽可能均匀的深度，即，刻划工具必须沿着预期的刻痕线并且在刻划接触压力尽可能恒定的情况下被准确引导。在1.2mm与350μm之间的厚度范围中这是可行的，这是因为要设定相对大的刻划接触压力以便进行刻划。然而，如果要刻划超薄玻璃(ultrathinglass，UTG)并且施加至薄玻璃的刻划接触压力必须取小的值(不高于2N)，则对于刻划工具而言在要刻划的玻璃表面上临时滑动的风险增加，这称为粘-滑现象并且在使用现有技术切削头的情况下已经观察到该现象。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于刻划薄玻璃的设备，其容许通过很大程度地避免摩擦力而沿着预期的刻痕线足够确切地保持恒定的刻划接触压力。为此，通过平行摇杆将所述刻划工具按压到薄玻璃上，所述平行摇杆包括两个或更多个叶片弹簧，并且所述刻划工具沿着预期的刻痕线被CNC机床驱动。使用测量装置以受控的方式对所述刻划工具的刻划接触压力进行调节，所述测量装置基于所述平行摇杆自其中性位置的偏转而有利地确定所述刻划接触压力。在本专利技术的范围内，切削工具是刻划工具的同义词。同样地，术语切削头和刻划头同义地使用。玻璃、例如薄玻璃的切削应当理解为刻划和随后的分离。因此刻划是切削处理的一部分。在本专利技术的范围内，刻划玻璃应当理解为表面区域的任何削弱，例如通过产生连续的或不连续的切口。为了避免在所述刻划工具保持器中在所述刻划头处的另外的粘-滑现象，借助于空气静力轴承中的耳轴，在耳轴的轴向方向上具有阻尼支撑分量并且具有用于所述刻划工具的枢转移动的径向导引的情况下，将刻划工具的刻划元件安装在刻划工具壳体中。可以以基本恒定的力将所述刻划工具放置在要刻划的薄玻璃上，并且可以沿着预期的刻痕线拉动所述刻划工具。如果所述预期的刻痕线包括曲线，则空气静力轴承提供了低摩擦安装，而没有当使用球轴承时的粘-滑现象，所述球轴承目前为止一般已经用于支撑带有现有技术的切削头的切削工具的耳轴。此外，与现有技术的先前常规切削头相比较，所建议的刻划头展示了更小的惯性力矩，并且可以为轻重量设计。本专利技术的第二方面涉及过程控制以及在对薄玻璃的刻划期间的处理。当预定的刻划深度保持恒定时，确定根据刻划深度所导出的量是有用的。刻划深度与在拉动刻划工具时平行摇杆偏转的程度有关，并且可以根据所测得的偏转来计算。如果在薄玻璃中会出现不规律的刻划阻力，则借助于控制回路可以将干扰保持到很小，并且可以保持在刻划深度的容差范围内。此外，刻划设备中的控制装置容许驱动不同的刻划深度，例如以便与薄玻璃的更加中心区域相比，补偿在该薄玻璃的周围边缘附近的不同的刻痕和断裂行为。对于在其二维纵向或横切延伸上具有不同厚度的薄玻璃而言，这也是正确的。本专利技术的第三方面涉及预刻划的薄玻璃的制造，所述预刻划的薄玻璃作为用于新颖的小的薄玻璃板的半成品，将会发现所述新颖的小的薄玻璃板在消费电子器件的不同领域的应用中有用。在刻划和断裂分离之后所获得的这样的小的薄玻璃板适合作为用于显示装置、触摸面板、太阳能电池、半导体模块或LED光源的盖板玻璃(coverglass)。然而，小的薄玻璃板还可以用作电容器、薄膜电池、柔性电路板、柔性OLED、柔性光伏模块或电子纸的组成部分。可以根据预期应用领域具体选择薄玻璃的类型以在高表面质量的情况下满足耐化学性、耐热震性、耐热性、气密性、高电气绝缘性、匹配的膨胀系数、柔韧性、高光学质量和光传输的相关需求。薄玻璃在该薄玻璃的两个面上具有火抛光的表面，并且因此展示出非常低的粗糙度。如所提及的具有需求轮廓的薄玻璃具有350至650的范围中的努氏硬度HK。为了本专利技术的目的，优选努氏硬度范围在550与650之间。但是努氏硬度也可以假定为650以上的值。在较高的努氏硬度的情况下，较低的刻痕深度将足够用于沿着刻痕进行断裂，其在薄玻璃材料被盘卷的情况下防止沿着刻痕的过早断裂是有利的。在实践中，刻划深度可以是薄玻璃厚度的1/20至4/5、优选1/20至1/5，其中裂缝延伸到薄玻璃材料中，所述裂缝说明了刻划深度。为了成功实现本文所呈现的刻划方法，薄玻璃的玻璃组成也负有责任。已经发现以下类型的玻璃特别适合：锂铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃以及铝硅酸盐玻璃。附图说明图1：现在将参考附图通过设备的示例性实施方式来描述本专利技术。单一图示意性地示出了穿过CNC机床的刻划头的纵向剖视图。具体实施方式CNC机床的刻划头的主要部分包括刻划工具1、刻划驱动机构2、可驱动的馈送滑动部3、平行摇杆4和测量装置5。刻划头与刻划工具1一起在机床的工作台6上可沿着水平x和y方向移位。可驱动的馈送滑动部3负责在z方向上对刻划工具1的调节，并且可以包括馈送驱动部(未示出)和精确驱动部8。馈送驱动部用来将刻划工具1放置在工件上，即薄玻璃9上，优选在不向薄玻璃9施加力的情况下放置。精确驱动部8提供刻划工具对薄玻璃9的刻划接触压力。为了使精确驱动部8以受控方式完成这样的提供，提供了实际值/目标值控制器7。刻划工具1包括刻划工具壳体10、刻划工具保持器13以及刻划元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于出于刻划和断裂分离的目的沿着预期的刻痕线刻划薄玻璃的方法，包括步骤：a)将薄玻璃(9)提供在机床的工作台(6)上，所述机床配备有可驱动的馈送滑动部(3)和紧固至所述可驱动的馈送滑动部(3)并安装在壳体中的刻划工具(1)以及刻划驱动机构(2)；b)将所述刻划工具(1)移近至所述薄玻璃(9)并且将所述刻划工具(1)竖直放置在所述薄玻璃(9)上；c)使叶片弹簧(40)偏斜，所述叶片弹簧(40)以平行四边形的形式布置以便形成平行摇杆(4)，并且所述叶片弹簧(40)具有在一端上夹持在所述可驱动的馈送滑动部(3)的第一组件处的叶片弹簧端部，以及在另一端上夹持在第二组件处的叶片弹簧端部，所述刻划工具(1)的所述壳体紧固至所述第二组件；其中，在所述平行摇杆(4)相对于所述刻划工具(1)的轴线偏转了所述馈送滑动部(3)的平行位移时，可在不受任何摩擦力分量干扰的情况下调节垂直于所述薄玻璃的竖直刻划力分量；d)利用经调节的竖直刻划力分量，在所述薄玻璃(9)上沿着所述预期的刻痕线拉动所述刻划工具(1)。

【技术特征摘要】
2014.12.01 DE 102014117641.3;2015.05.21 DE 10201511.一种用于出于刻划和断裂分离的目的沿着预期的刻痕线刻划薄玻璃的方法，包括步
骤：
a)将薄玻璃(9)提供在机床的工作台(6)上，所述机床配备有可驱动的馈送滑动部(3)
和紧固至所述可驱动的馈送滑动部(3)并安装在壳体中的刻划工具(1)以及刻划驱动机构
(2)；
b)将所述刻划工具(1)移近至所述薄玻璃(9)并且将所述刻划工具(1)竖直放置在所述
薄玻璃(9)上；
c)使叶片弹簧(40)偏斜，所述叶片弹簧(40)以平行四边形的形式布置以便形成平行摇
杆(4)，并且所述叶片弹簧(40)具有在一端上夹持在所述可驱动的馈送滑动部(3)的第一组
件处的叶片弹簧端部，以及在另一端上夹持在第二组件处的叶片弹簧端部，所述刻划工具
(1)的所述壳体紧固至所述第二组件；其中，在所述平行摇杆(4)相对于所述刻划工具(1)的
轴线偏转了所述馈送滑动部(3)的平行位移时，可在不受任何摩擦力分量干扰的情况下调
节垂直于所述薄玻璃的竖直刻划力分量；
d)利用经调节的竖直刻划力分量，在所述薄玻璃(9)上沿着所述预期的刻痕线拉动所
述刻划工具(1)。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述竖直刻划力分量在拉动所述刻划工具(1)期间通
过所述平行摇杆(4)的偏转程度来测量，和/或
其中所述机床包括控制回路，所述控制回路包括用于所述馈送滑动部(3)的目标值存
储器，从所述目标值存储器取得所述竖直刻划力分量沿着所述预期的刻痕线的目标值并将
其与所述竖直刻划力分量的所测得的实际值进行比较，如果存在偏差则在比较电路中获得
相应的控制信号，以驱动所述馈送滑动部(3)，以便使所述偏差偏移。
3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述刻划通过施加2N及以下、如果使用切
削轮优选小于1.2N以及如果使用钻石尖端则小于0.5N的均匀力来实现。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述刻划利用均匀度在标称接触压力的
±0.05N、优选±0.03N的范围内的恒定刻划力实现。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述刻划在受控气氛下进行、特别是在由
流体相特定限定的环境中进行，其中所述流体相优选包括醇、更优选无水醇、最优选无水乙
醇，并且其中进一步优选所述刻划工具由所述流体相至少部分地以及优选完全地包围。
6.一种用于出于刻划和断裂分离的目的沿着预期的刻痕线刻划薄玻璃的设备，包括：
-机床，其包括
--工作台(6)，其用于容纳所述薄玻璃(9)；
--可驱动的馈送滑动部(3)；以及
--刻划工具(1)，其包括安装在刻划工具壳体(10)中的刻划元件(14)，所述刻划工具壳
体(10)被紧固至所述馈送滑动部(3)；
--刻划驱动机构(2)，其用于沿着所述预期的刻痕线拉动所述刻划工具(1)；以及
--测量装置(5)，其用于测量所述刻划工具(1)在所述薄玻璃(9)上作为竖直刻划力分
量的刻划接触压力；
-其中所述刻划工具(1)通过平行摇杆(4)与所述馈送滑动部(3)连接，所述平行摇杆
(4)由两个或更多个叶片弹簧(40)组成，所述两个或更多个叶片弹簧(40)具有在一端夹持
在连接至所述馈送滑动部(3)的第一组件处的其端部以及在另一端夹持在连接至所述刻划
工具壳体(10)的第二组件处的其端部；以及
-其中所述测量装置(5)耦合至所述平行摇杆(4)以便确定其自中性位置的偏转。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述刻划工具(1)的所述刻划元件(14)借助于轴承
(11、12)、优选空气静力轴承(11、12)中的耳轴(15)而安装在所述刻划工具壳体(10)中，在
所述耳轴的轴向方向上具有阻尼支撑分量，并且具有用于所述刻划工具(1)的所述刻划元
件(14)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·沃格特，M·珧茨，
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