Brevet FR3029197A1 — publié le 20160603

Procédé de séparation de verre mince La présente invention concerne un procédé de séparation de verre mince en petites plaques de verre mince, ou de rognage des bordures ou bords de films de verre, de rubans de verre, de plaques de verre ou de feuilles de verre, et concerne également des plaques de verre mince équipées de structures produites avec un procédé de ce type. Le terme "structures" désigne toute structure qui a été appliquée sur les plaques de verre mince individuelles plus petites. Cela inclut le dépôt, la gravure, le revêtement, le dépolissage et d'autres mesures de traitement connues dans le domaine de la microtechnologie, et inclut également le montage de composants pour équiper des puces. Dans le contexte de la présente demande, le verre mince désigne du verre en forme de plaques ou en forme de rubans ou de type film, avec une épaisseur de paroi de Toutefois, le verre mince est produit principalement sous forme de ruban de verre ou de film de verre de dimensions de surface plus grandes que celles de petites plaques de verre mince. Par conséquent, le verre mince de grande surface doit être divisé ou séparé en plaques de verre mince plus petites. L'invention a pour objet de proposer un procédé de séparation de verre mince en petites plaques de verre mince. Conformément à l'invention, le verre mince est mis en place sous la forme d'un ruban ou d'un film ayant une surface plane ; la surface plane du verre mince est rayée en utilisant un outil de rayage mécanique afin de délimiter les plaques de verre mince les unes vis-à-vis des autres ; un liquide à détonner est appliqué sur le verre mince en tant que pellicule d'humidité afin de mouiller les rayures produites ; et lorsque les plaques de verre mince individuelles sont nécessaires pour un traitement ultérieur, la pellicule d'humidité est chauffée jusqu'à son évaporation au moins partielle, avec le résultat que la rayure est séparée et des bords de rupture fraîche sont formés sur les plaques de verre mince ainsi individualisées. Lorsque le verre mince doit être séparé le long des rayures, ce n'est pas seulement la profondeur de rayage mais également la "qualité de rayage" qui est importante. Cette "qualité de rayage", qui concerne la qualité des bords et conduit à une résistance correspondante des bords, est supérieure dans le cas du rayage mécanique, par rapport à d'autres processus tels que la gravure ou le traitement au rayonnement laser. Le procédé de l'invention produit les meilleurs résultats lorsque l'on utilise une lame de coupe en diamant comme outil de rayage mécanique. Afin de provoquer la séparation des rayures, il suffit de chauffer la pellicule d'humidité dans les rayures. Par conséquent, il est avantageux de chauffer la pellicule d'humidité seulement localement, le long des rayures produites. Cela est réalisé d'une manière qui évite des contraintes du matériau, en restant en dessous de la température de transition Tg du verre. Pour chauffer les rayures, on peut utiliser de fines flammes, mais il est également possible de diriger un rayonnement électromagnétique vers les rayures produites. Puisque le liquide à détonner n'est nécessaire que dans les rayures, il peut être apporté dans la rayure respective à travers un passage qui s'étend dans l'outil de rayage ou directement derrière le côté de l'outil de rayage sur lequel la rayure a été produite. Pour certaines applications des petites plaques de verre mince, les bords de rupture doivent être conservés après avoir été produits. Le procédé de l'invention offre la possibilité de recouvrir les bords de rupture fraîche des plaques de verre mince avec un film protecteur d'un mélange d'ensimage. Un mélange d'ensimage de ce type peut contenir une substance d'alcool et une substance de cire. Il est également possible de produire une sorte de revêtement par pyrolyse à la flamme et de protéger les bords de rupture fraîche de façon similaire, comme avec un ensimage. Comme liquide à détonner, on peut utiliser de l'eau pure. Un liquide à détonner très adapté est un liquide aqueux comprenant un composé ionique organique. Ce composé peut être constitué d'un cation ayant un atome d'azote à charge positive et un ion d'hydroxyle en tant qu'anion. Des liquides à détonner appropriés sont divulgués par exemple dans le brevet européen EP 1 726 635 Bi. Toutefois, il existe également des applications lors desquelles le verre mince est utilisé comme substrat pour des structures qui sont disposées comme des îles sur les petites plaques de verre mince prévues et qui doivent être protégées contre l'eau. A titre d'exemple, on peut citer les couches de lithium-polymère dans des batteries, qui ne doivent pas être exposées à l'eau. Par conséquent, lorsque le verre mince est recouvert de couches de lithium et lorsqu'il doit être divisé en petites plaques de verre mince, il faut choisir un liquide à détonner non-réactif qui a la propriété de mouiller le verre mince et de s'évaporer lorsqu'il est chauffé et sépare ainsi les plaques de verre mince par détonation. Par exemple, on a constaté que l'alcool pur (éthanol) convient bien dans ce cas. Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, le verre mince a une surface polie à la flamme et présente en outre de préférence une variation d'épaisseur située dans une plage comprise entre moins de 24 j.im et moins de 5 kt.m. L'invention sera maintenant expliquée en référence aux dessins schématiques, sur lesquels : -la figure 1 montre une feuille de verre mince pendant la réalisation de rayures ; -la figure 2 montre l'application d'une pellicule d'humidité sur le verre mince rayé ; -la figure 3 montre le chauffage de la pellicule liquide appliquée sur le verre mince, et l'éclatement en petites plaques de verre mince, -la figure 4 est une vue en coupe d'une partie d'une feuille de verre mince comportant des structures sur de petites plaques de verre mince préparées, pendant la séparation des rayures ; et -la figure 5 montre une tête de rayage avec un outil de rayage et l'alimentation du liquide à détonner. En référence à la figure 1, celle-ci montre de façon schématique une feuille de verre mince 1, conjointement avec une tête de rayage 2 dotée d'un outil de rayage 20 qui produit des rayures 3. En réalisé, la tête de rayage 2, avec l'outil de rayage 20, serait bien sûr placée verticalement sur la feuille de verre mince 1. Les rayures 3 sont destinées à former une grille définissant des repères de division de la feuille de verre mince 1 en plaques de verre mince 4 individuelles. Une fois que les rayures ont été produites, le verre mince 1 est préparé pour être séparé en petites plaques de verre mince 4. La figure 2 illustre de façon schématique l'application d'un liquide à détonner 6 pour former une pellicule d'humidité. A cet effet, il est prévu une tête de pulvérisation 5 qui peut être déplacée le long des rayures 3 et émet du liquide à détonner 6 sur les rayures. Le liquide à détonner 6 a la propriété de mouiller le verre et sera donc tiré dans les rayures 3 sous l'effet de l'action capillaire. La figure 3 illustre de façon schématique le processus de séparation des petites plaques de verre mince 4. Une tête de brûleur 7 émet une fine flamme 8 dont la pointe est dirigée le long des rayures 3 pour chauffer localement le verre mince 1 à cet endroit et pour faire évaporer le liquide à détonner 6. Ici, le chauffage est toujours effectué d'une manière telle que dans la région chauffée, la température du verre reste inférieure à la température de transition Tg du verre. De plus, en raison de la dilatation thermique, des contraintes internes locales et des déformations sont engendrées dans la région des rayures 3. Le pouvoir d'éclatement qui en résulte dans les rayures 3 divise la feuille de verre mince 1 en plaques de verre mince 4 individuelles plus petites, ce qui est illustré de façon schématique dans la partie inferieure de la figure. Le procédé peut également être mis en oeuvre pour détacher des bordures ou rogner des bords de films de verre, de rubans de verre, de plaques de verre ou de feuilles de verre. La figure 4 illustre la séparation de verre mince 1 dans le cas de structures 40 sensibles sur les plaques de verre mince 4 individuelles. Le verre mince 1 a été mouillé avec un liquide à détonner 6, au moins dans la région des rayures 3, le liquide à détonner ne réagissant pas avec les structures 40. Ensuite, lorsque le liquide à détonner 6 s'évapore dans les rayures 3 sous l'effet de la chaleur émanant de la flamme 8, un effet d'éclatement est créé et des fissures 9 se forment dans le verre mince 1 en se propageant le long d'une rayure 3 respective, et les fissures 9 s'étendent à travers le verre mince 1 et provoquent la séparation qui donne les plaques de verre mince 4 individuelles. Ainsi, des bords de rupture fraîche 41 sont formés sur le verre mince. La figure 5 montre de façon schématique la manière dont les rayures 3 sont produites dans le verre mince 1. La tête de rayage 2 comprend un outil de rayage 20 mécanique sous la forme d'un diamant de coupe qui a une arête de coupe arquée frontale 21, une arête de coupe inférieure 22 et une face arrière 23. Un passage 25 s'étend jusqu'à la face arrière 23 et envoie le liquide à détonner dans la rayure 3 qui est ainsi mouillée avec du liquide à détonner. Bien que les dessins schématiques indiquent une seule tête de rayage et une seule tête de brûleur, une pluralité d'assemblages sera prévue dans la pratique, afin de réaliser et séparer simultanément une pluralité de rayures. Lorsque le verre mince 1 est séparé, comme montré dans la figure 3, les plaques de verre mince 4 individuelles produites sont délimitées par des bords de rupture 41 frais. En association avec la présente invention, il est possible de conserver ces bords de rupture 41 frais, c'est-à-dire de les recouvrir d'un film protecteur d'un mélange d'ensimage. Des mélanges d'ensimage appropriés sont connus et englobent par exemple l'alcool et la cire. Une substance d'alcool et une substance de cire permettent en outre de produire un mélange d'ensimage qui peut également servir de liquide à détonner. En conséquence, si le mélange d'ensimage est déposé par pulvérisation en tant que liquide à détonner 6, comme montré dans la figure 2, la substance d'alcool se comportera comme un agent de mouillage et comme un agent générant un pouvoir d'éclatement lorsqu'il est chauffé conformément à la figure 3 ou 4. Sous l'effet de la chaleur, la substance de cire va fondre et recouvrir les bords de rupture fraîche 41 des plaques de verre mince 4 avec une couche de protection en cire. Comme alternative au chauffage de la pellicule d'humidité en utilisant de fines flammes, il est également possible de diriger un rayonnement électromagnétique vers les rayures 3 définissant le motif de grille, afin de séparer les plaques de verre mince équipées. Si les structures 40 ne réagissent pas avec l'eau et sont résistantes, l'eau ou la solution aqueuse avec un composé ionique organique mentionné plus haut peuvent être utilisés également comme liquide à détonner, notamment parce que ce dernier pénètre particulièrement facilement dans les rayures 3 dans le verre mince 1 et produit un effet d'éclatement puissant. REVENDICATIONS1. Procédé de séparation de verre mince en petites plaques de verre mince, ou de rognage des bords de feuilles de verre, de plaques de verre, de rubans de verre ou de films de verre, comprenant les étapes suivantes : (a) mise en place de verre mince (1) sous la forme d'une feuille, d'une plaque, d'un ruban ou d'un film, avec une surface plane ; (b) rayage de la surface plane du verre mince (1) en utilisant un outil de rayage (20) mécanique pour délimiter les plaques de verre mince (4) les unes vis-à-vis des autres ou pour rogner les bords de films de verre, de rubans de verre, de plaques de verre ou de feuilles de verre ; (c) application d'un liquide à détonner (6) pour former une pellicule d'humidité sur le verre mince (1), en mouillant ainsi les rayures (3) préparées à l'étape (b) ; (d) chauffage de la pellicule d'humidité jusqu'à son évaporation au moins partielle, en coupant ainsi les rayures et en formant des bords de rupture fraîche (41) sur les plaques de verre mince (4) ainsi individualisées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de rayage mécanique (20) comprend des lames de coupe en diamant (21, 22). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape (d) comprend le chauffage seulement local de la pellicule d'humidité, le long des rayures (3) produites à l'étape (b). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape (d) comprend l'envoi de fines flammes (8) vers les rayures (3) produites à l'étape (b). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape (d) comprend l'envoi d'un rayonnement électromagnétique vers les rayures (1) produites à l'étape (b). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape (c) est exécutée pendant que le liquide àdétonner (6) est apporté à travers un passage (25) qui envoie du liquide à détonner (6) dans la rayure (3). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend le recouvrement des bords de rupture fraîche (41) sur les plaques de verre mince (4) avec un film protecteur d'un mélange d'ensimage. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mélange d'ensimage comprend une substance d'alcool et/ou de manière facultative une substance de cire. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le liquide à détonner (6) utilisé est une substance qui mouille le verre mince et peut être évaporée et ne réagit pas avec des structures (40) appliquées sur le verre mince (1). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un liquide aqueux comportant un composé ionique organique est utilisé comme liquide à détonner (6). 11. Plaque de verre mince, produite par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte une structure (40) qui comprend des éléments accumulateurs à couche mince. 12. Plaque de verre mince selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle est constituée de verre mince qui a une surface polie à la flamme et une variation d'épaisseur située dans une plage comprise entre