[发明专利]用于高机械强度薄玻璃基板的边缘精整的方法和设备

说明书

本发明内容提供了可用以使脆性材料基板形成边缘并进行精整以同时地移除保留在通过切割和分离形成的区域中的所述边缘上的对应损坏，而同时强加所期望的边缘轮廓并实现所期望的机械边缘强度的工艺和装置。本发明内容的工艺可包括化学和机械刷抛光工艺，所述化学和机械刷抛光工艺被配置为使一个或多个薄基板的表面成形和/或将其抛光。多个基板可以堆叠配置进行布置，并且设计的中介体装置可布置在所堆叠的基板之间。所述中介体可在所述基板之间提供空间，并且可在刷光期间引导长丝放置，以便导引在所述基板边缘上的材料移除。基板边缘轮廓形状，包括对称和非对称轮廓，可通过策略性操纵包括尺寸、机械特征、材料性质和定位的中介体性质来形成。

相关申请的交叉引用

本申请依据专利法要求于2019年7月10日提交的美国临时申请序列第62/872410号和于2019年6月20日提交的美国临时申请序列第62/864131号的优先权的权益，这两个申请的内容以全文引用的方式并入本文。

背景技术

本文所提供的背景描述是出于大体上呈现本发明内容的上下文目的。目前提到的发明人的工作，如果在此背景技术部分中有所描述，以及在提交时本来没有资格作为现有技术的描述的方面，既没有被明确地也没有被暗示地承认为本发明内容的现有技术。

对复杂外形尺寸的高边缘强度薄玻璃显示基板的需求强且一直增加。尽管对此类基板的需求常规地存在于消费者电子装置领域(例如，手持式电子装置)中，但是这种需求现在在诸如汽车或甚至先进光学装置应用的新领域中也在快速地增长。与手持式电子装置对应物(手机和平板电脑)非常相似，复杂形状的新的薄玻璃基板通常由薄玻璃制成，以满足消费者对总体重量(如在汽车窗用玻璃产品的情况下那样)、表面清洁度(如在建筑玻璃领域中的电致变色窗户的情况下那样)和功能(如在汽车内部产品的情况下那样)的要求，同时维持高机械边缘强度。

具有相对高的强度的薄基板(诸如玻璃基板)的常规切割通常包括多个机械边缘磨削和抛光步骤。通常，可使用粗磨材料形成边缘，这可在基板边缘上引入表面下损坏。边缘可进一步经受用多个磨削轮进行的渐进磨削步骤，这些磨削轮具有逐渐减小的磨料大小，以便减少由初始边缘形成引入的表面下损坏。边缘磨削步骤可用于减少由初始磨削或其他边缘形成工艺引入的表面下损坏。图1示出了根据一些常规边缘形成工艺执行的一系列机械磨削步骤。如图所示，每个磨削步骤可要求使用不同磨粒进行多遍。这种机械磨削可损坏基板的边缘，从而留下切口、切屑和其他缺陷，这降低了基板的机械边缘强度。为了移除由机械磨削导致的损坏并因此提高边缘强度，典型地用渐进的抛光轮对边缘抛光。

此类常规边缘形成和精整工艺可能是耗时的、资金效率低的且成本高，通常包括基板形成的最昂贵且耗时的操作中的一个，特别是在同样形成并精整基板的内部特征的边缘的情况下如此。在一些情况下，边缘形成和精整可能占高达总基板制造成本的50％。从图1中可了解，所采用的各种磨削步骤的遍次数量可被证明是相对耗时的工艺。另外，磨削轮、抛光轮、磨削冷却剂、修整材料、切割轮、切割液和其他磨削耗材可能相对昂贵并可能要求实施严格工艺控制，诸如磨损速率监测。当制造复杂和/或不规则形状时，在这些形成和精整工艺下，基板利用率可能相对低。由于严格材料移除控制可能难以实现，因此尺寸控制可能相对困难。下游工艺(诸如丝网印刷或其他装饰)可能要求相对严格的精整基板尺寸公差(例如，±50μm)，以使得能够进行精确装饰并防止液体油墨接触光滑抛光边缘。此类公差可能相对难以满足常规机械磨削和抛光。工艺产量可能被热限制，并且机械磨削速度可能受冷却磨削区的能力的限制。此外，使用常规磨削轮产生的反几何结构边缘轮廓在磨削操作下可能衰减。

关于图1可了解，通过常规机械磨削和抛光实现的基板边缘强度可能相对低，在一些情况下不能达到300MPa。此外，在一些市场(例如，诸如汽车内饰)中的美学要求可能需要相对低的数量的边缘切屑和相对小的切屑大小公差，这可能必需要大量磨削步骤或遍次才能实现可接受的良率。增加磨削步骤和遍次可能增加成本和产量。

因此，本领域中需要的是适合于制造高强度的复杂形式薄基板的改进的边缘形成和精整工艺。

发明内容