JP5447992B2

JP5447992B2 - 基板分断装置

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Publication number: JP5447992B2
Application number: JP2011123186A
Authority: JP
Inventors: 敏行酒井
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: JP2012250385A

Description

本発明は、ガラスなどの脆性材料基板を分断する基板分断装置に関する。特に本発明は、分断時に脆性材料基板の端部等に発生する不要な端材の排出機構を備えた脆性材料基板の分断装置に関する。

従来、脆性材料基板を分断する場合には、特許文献１に示されているように、基板上にスクライブラインを形成し、該スクライブラインが形成された面とは反対側の面から押圧部材によって押圧することによってモーメントを付加して分断している。特に基板の幅狭な端部を分断したときには端材が生じるが、端材をそのまま下に落下させてシュータに集めるようにしていた。又上下同時に貼り合わせ基板を分断する基板分断装置の場合には、貼り合わせ基板に対し上下方向から同時にスクライブを行い、貼り合わせ基板の端部にできる不要な端材をシュータ等に落下させて集めるようにしていた。

特開平８−２５３３３６号公報

前述したように従来の基板分断装置では、端材を集めるために端材収集用のスペースやシュータを用意する必要があった。又上下同時にスクライブして分断する基板分断装置の場合には、落下した端材が下方のスクライブユニットのベアリング等に入り込み、回転不良の原因となるという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、基板分断装置の下方に端材収集用のシュータ等を準備する必要がなく、端材を基板分断装置から排出することができ、下方にスクライブヘッドが設けられている場合でも、ベアリング等への端材混入による回転不良が生じない基板分断装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の基板分断装置は、上側脆性材料基板及び下側脆性材料基板を貼り合わせた脆性材料基板の上下より夫々スクライブラインを形成し、前記上下のスクライブラインに沿って前記脆性材料基板を分断する基板分断装置において、前記脆性材料基板を搬送する基板搬送機構と、前記上側脆性材料基板及び下側脆性材料基板に上下方向の位置をずらせてスクライブするスクライブ部と、該スクライブ部を前記脆性材料基板の面に対して平行移動可能に支持するガイドバーとを有するスクライブ機構と、前記スクライブ機構によって前記上側脆性材料基板及び下側脆性材料基板に夫々スクライブラインが形成される際に、前記脆性材料基板の搬送方向先頭側の端部を把持するとともに、形成されたスクライブラインに沿って前記脆性材料基板が前記端部とその余の部分とに分断された後に、端部を除いた上側脆性材料基板が下側脆性材料基板より短い場合は前記端部を把持した状態で前記その余の部分に対して斜め上方に離反し、端部を除いた下側脆性材料基板が上側脆性材料基板より短い場合は斜め下方に離反してから、把持した前記端部を不要な端材として下方に放棄する端材把持機構と、該端材把持機構が放棄した前記端材を受け取って、前記ガイドバーの延在方向に排出する端材排出機構と、を具備するものである。

ここで、前記端材排出機構は、ベルトを備えており、該ベルトの端部が前記ガイドバーの端部より外方に突出するようにしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、基板分断装置の下方に端材収集用のシュータ等を準備する必要がなく、端材を基板分断装置から排出することができる。又下方にスクライブヘッドが設けられている貼り合わせ基板の基板分断装置の場合であっても、下方のベアリング等に端材が入り込んで回転不良が生じることを防止することができる。

図１は本発明の実施の形態による基板分断装置の正面図である。図２は本実施の形態による基板分断装置の平面図である。図３は本実施の形態の基板分断装置で分断される脆性材料基板の一例を示す図である。図４は本実施の形態の基板分断装置のコントローラを示すブロック図である。図５は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図６は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図７は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図８は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図９は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図１０は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図１１は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図１２は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図１３は本実施の形態による基板分断装置の動作を説明する主要部の正面図である。図１４Ａは電極を有する脆性材料基板の一例を示す図である。図１４Ｂは電極を有する脆性材料基板の他の例を示す図である。図１５は図１４Ａの脆性材料基板を分断する基板分断装置の動作を説明する正面図である。図１６は図１４Ａの脆性材料基板を分断する基板分断装置の動作を説明する正面図である。図１７は図１４Ａの脆性材料基板を分断する基板分断装置の動作を説明する正面図である。図１８は図１４Ｂの脆性材料基板を分断する基板分断装置の動作を説明する正面図である。図１９は図１４Ｂの脆性材料基板を分断する基板分断装置の動作を説明する正面図である。図２０は図１４Ｂの脆性材料基板を分断する基板分断装置の動作を説明する正面図である。

図１は本発明の実施の形態による基板分断装置１の正面図である。基板分断装置１は、２枚の脆性材料基板が貼り合わされてなる脆性材料基板１０を載置するための上流テーブル１１及び下流テーブル１２を備えている。上流テーブル１１及び下流テーブル１２は、矢印Ｘ１に示す水平方向に沿って移動可能になっている。基板分断装置１は、脆性材料基板１０をスクライブするために、テーブル１１，１２の間に配置された上部スクライブ機構１３と下部スクライブ機構１４を備えるとともに、脆性材料基板の端材を排出するために、後述する機構を備えている。

次に上部スクライブ機構１３について説明する。上部スクライブ機構１３は図示しない一対の支柱を有しており、一対の支柱には、上流テーブル１１及び下流テーブル１２の上方において、搬送された脆性材料基板１０を跨ぐようにガイドバー２０が架設されている。ガイドバー２０の下面には、一対のレール２１が形成されている。ガイドバー２０には、スクライブ部３０がレール２１に沿って図１の紙面に垂直な方向に摺動自在に設けられている。スクライブ部３０は、脆性材料基板１０を構成する２枚の基板のうち上側基板１０Ａをスクライブするために設けられたものであり、レール２１に沿って自在に移動できる移動体３１を有している。移動体３１の下面には、矢印Ｘ２の方向に沿ってレールが設けられており、移動体３２がモータＭ１によって矢印Ｘ２の方向に移動可能に設けられている。移動体３２には、台座３３が固定されており、台座３３には、モータＭ２とボールネジによって矢印Ｚ１の方向（上下方向）に移動可能に設けられたスクライブヘッド３４とが取り付けられている。スクライブヘッド３４の下端には、スクライビングホイール３５を回転自在に支持するホイールホルダ３６が設けられている。ホイールホルダ３６は、スクライビングホイール３５の向きを自由に変化させることができるように、図示しないベアリングによって、上側基板１０Ａの面に垂直な軸周りに回転可能となっている。

次に下部スクライブ機構１４について説明する。ベース２２には、スクライブ部４０がレール２３に沿って図１の紙面に垂直な方向に摺動自在に設けられている。スクライブ部４０は、脆性材料基板１０を構成する２枚の基板のうち下側基板１０Ｂをスクライブするために設けられる。スクライブ部４０は、前述したスクライブ部３０と同一の構成を有しており、スクライブ部３０と対向するように配置されている。スクライブ部４０は、レール２３に沿って自在に移動できる移動体４１を有している。移動体４１の上面には、矢印Ｘ３の方向に沿ってレールが設けられており、移動体４２がモータＭ３によって矢印Ｘ３の方向に移動可能に設けられている。移動体４２には、台座４３が固定されており、台座４３には、モータＭ４とボールネジによって矢印Ｚ２の方向（上下方向）に移動可能に設けられたスクライブヘッド４４とが取り付けられている。スクライブヘッド４４の上端には、スクライビングホイール４５を回転自在に支持するホイールホルダ４６が設けられている。ホイールホルダ４６は、スクライビングホイール４５の向きを自由に変化させることができるように、図示しないベアリングによって、下側基板１０Ｂの面に垂直な軸周りに回転可能となっている。

図２は本実施の形態による基板分断装置の主要部を上面から見た図であり、主要部のみを示している。本図に示すように上流テーブル１１上には前述した脆性材料基板１０が配置されており、脆性材料基板１０の一端を把持してＸ１方向に搬送する搬送部１５ａ〜１５ｄが設けられている。又上流テーブル１１と下流テーブル１２の間にはガイドバー２０及び台座３３とモータＭ２とが示されている。更にガイドバー２０の側方には端材を排出するためのベルト６１が右側に突出するように設けられる。ベルト６１は細長い端材が切り出されたときに、これを後述する端材把持機構１６から受け取ってＹ方向に排出する循環型のベルトであって、モータＭ５によって駆動される。

スクライビングホイール３５及び４５は、スクライブ予定のラインに沿って脆性材料基板１０を構成する上側基板１０Ａおよび下側基板１０Ｂをそれぞれ同時にスクライブする。本実施の形態のスクライビングホイール３５及び４５には、日本国特許第３０７４１４３号において開示されている高浸透型のスクライビングホイールを使用するものとする。このスクライビングホイールはディスク状ホイールの円周に沿ったＶ字形の刃先に複数の小突起が形成されている。このようなスクライビングホイール３５及び４５を用いれば、上側基板１０Ａおよび下側基板１０Ｂの内側の表面にまで到達する深い垂直クラックを形成することができる。

図１において、下流テーブル１２の下側には、端材把持機構１６が設けられている。端材把持機構１６は、矢印Ｘ４によって示される水平方向に沿って台座５６を駆動するロボットシリンダ５５を備えている。ロボットシリンダ５５には、ロボットシリンダ５５を駆動するモータＭ６が取り付けられている。台座５６には、シリンダ５７が上下方向に沿って設けられている。シリンダ５７の上端には、チャック部５８Ａを有する保持装置５８がモータＭ７によって昇降自在に取り付けられている。保持装置５８は、モータＭ８に連結されており、チャック部５８Ａが矢印Ｒ１に示す方向に沿って回動自在になっている。

端材把持機構１６に隣接して端材排出機構１７が設けられる。端材排出機構１７は保持装置５８の下方に前述した端材排出用のベルト６１を有しており、切り出された端材を端材把持機構から受け取って図１の紙面に垂直方向（図２ではＹ方向）に排出するものである。

又この基板分断装置には、上流テーブル１１や下流テーブル１２の上部に配置され脆性材料基板１０の位置を判別するための一対のＣＣＤカメラ６２ａ，６２ｂが設けられている。

図３は本実施の形態の基板分断装置で分断する脆性材料基板１０の一例を示す図である。本図に示すように脆性材料基板１０は例えば液晶マザーパネル等の貼り合わせ基板であって、液晶マザーパネルにはスクライブ予定ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４及びスクライブ予定ラインＬ５，Ｌ６，Ｌ７が設けられている。各機能領域を分断するためにスクライブしてブレイクするが、まずスクライブ予定ラインＬ１に沿ってスクライブし基板の一端を分離したときに細長い端材が発生する。又スクライブ予定ラインＬ２とＬ３との間も端材となり、スクライブ予定ラインＬ４で基板を分断したときも細長い端材が発生する。本発明はこのような端材を基板分断装置から排出する排出機構を有している。

次に本実施の形態による基板分断装置１のコントローラの構成について、ブロック図を用いて説明する。図４は基板分断装置１のコントローラのブロック図である。本図において、２台のＣＣＤカメラ６２ａ，６２ｂからの出力はコントローラ７０の画像処理部７１を介して制御部７２に与えられる。入力部７３は脆性材料基板のスクライブについてのデータを入力するものである。搬送駆動部７４は搬送部１５ａ〜１５ｄを駆動するものである。制御部７２にはモータ駆動部７５ａ〜７５ｈが接続される。モータ駆動部７５ａ〜７５ｈは夫々モータＭ１〜Ｍ８を駆動するものである。又テーブル駆動部７６は上流テーブル１１、下流テーブル１２を夫々駆動するものである。制御部７２にはモニタ７７及びデータ保持部７８が接続される。データ保持部７８は脆性材料基板１０をスクライブするためのスクライブ予定ラインＬ１〜Ｌ７に関するデータ等を保持するものである。このデータはモニタ７７で入力を確認しながら入力部７３により入力される。制御部７２はスクライブ予定ラインのデータ等に基づいてテーブルの位置や各モータを後述するタイミングで制御するものである。ここで上流テーブルと下流テーブルを駆動させるテーブル駆動部７６及び搬送部１５ａ〜１５ｄは脆性材料基板を搬送する基板搬送機構を構成している。

図５〜図１３は、本実施の形態に係る基板分断装置１の動作を説明するための主要部の正面図である。搬送部１５ａ〜１５ｄが脆性材料基板の搬送方向後尾側の端部を把持し、図５に示すように脆性材料基板１０の搬送方向先頭側の端部が上流テーブル１１からはみ出す位置へ脆性材料基板１０を搬送する。そして脆性材料基板１０上に予め設定されたスクライブ予定ライン、例えばラインＬ１がスクライブ部３０に設けられたスクライビングホイール３５とスクライブ部４０に設けられたスクライビングホイール４５との間となる位置で停止する。

スクライブ部３０に設けられたスクライブヘッド３４は、モータＭ２によって駆動されて下降する。スクライブヘッド３４の下端に設けられたスクライビングホイール３５は、脆性材料基板１０の上側基板１０Ａに所定の切り込み圧をもって当接する。スクライブ部４０においても同様に、スクライブヘッド４４は、モータＭ４によって駆動されて上昇する。スクライブヘッド４４の上端に設けられたスクライビングホイール４５は、脆性材料基板１０の下側基板１０Ｂに所定の切り込み圧をもって当接する。

次に保持装置５８は、図６において左方向へ移動し、保持装置５８に設けられたチャック部５８Ａは、脆性材料基板１０の端部を把持する。そして制御部７２はスクライブ部３０，４０を夫々レール２１，２３に沿ってＹ方向に移動させる。こうすればスクライビングホイール３５，４５により、スクライブ予定ラインに沿って脆性材料基板１０の上側基板１０Ａ，下側基板１０Ｂを夫々同時にスクライブすることができる。

本実施の形態ではスクライビングホイール３５，４５を高浸透型としているため、夫々上側基板１０Ａ，下側基板１０Ｂの内側の面にまで達する深さを有する垂直クラックを形成することができる。このためスクライブラインを形成すれば、スクライブラインに沿って実質的に分断が完了して端部は端材８１となる。尚このスクライブしている時点で基板の端部を保持装置５８のチャック部５８Ａで把持しているので、端部が脱落してスクライブや分断に悪影響を与えることはない。

その後図７に示すように、スクライブ部３０，４０を夫々上下に退避させてから、脆性材料基板１０を載置した上流テーブル１１を左方向に移動させる。このとき端材８１は保持装置５８に設けられたチャック部５８Ａに把持されているので、脆性材料基板１０からスクライブラインＬ１の外側の端材８１が分離される。これに代えて保持装置５８を右側に移動させて脆性材料基板１０から端材８１を分離してもよい。

次に図８に示すように、端材８１を把持した状態で保持装置５８を下降させる。図９に示すように、保持装置５８を図９の矢印Ｒ１によって示される反時計回り方向に回動させ、チャック部５８Ａを開き、チャック部５８Ａに把持されていた端材をベルト６１の上に落下させる。そしてモータＭ５によってベルト６１を駆動することで、端材８１を図２のＹ方向に排出することができる。そして図１０に示すように、保持装置５８は元の位置へ戻る。

次に図１１に示すように、下流テーブル１２を左方向へ移動させる。そして図１２に示すように搬送部１５ａ〜１５ｄが脆性材料基板１０を搬送し、他のスクライブ予定ラインがスクライブ部３０及び４０の間へ位置するように搬送する。

次に図１３に示すように、スクライビングホイール３５，４５は、他のスクライブ予定ラインに沿って脆性材料基板１０の上側基板１０Ａ，下側基板１０Ｂを夫々同時にスクライブする。

図５〜図１３に示す工程を繰り返すことによって、脆性材料基板１０がスクライブ予定ラインＬ２〜Ｌ７に沿ってスクライブ及び分断され、分断によって生じた端材はベルト６１により除去される。

以上のように本実施の形態による基板分断装置によれば、端材排出機構によって端材を排出しているため、基板分断装置の下方にシュータ等を設ける必要がなく、又切り落とされた端材によるスクライブ装置のベアリング等への悪影響を除くことができる。又この実施の形態によれば、２枚の脆性材料基板によって構成される脆性材料基板を両面同時に分断することができ、脆性材料基板を分断するための加工時間を短縮し、装置の設置面積を減少させることができる。

尚前述した実施の形態の基板分断装置では、図５に示すように脆性材料基板の上下の同一位置にスクライブラインを形成し、脆性材料基板を分断するようにしている。しかるに脆性材料基板には、図１４Ａに一例を示すように、脆性材料基板９０の下側基板９０Ｂの端部に電極９１，９２が設けられていることがある。このような基板を分断する場合には、上下の基板９０Ａ，９０Ｂのスクライブ位置をずらせてスクライブ及び分断することによって、下側基板９０Ｂの電極部分を露出させることができる。このような基板の場合には図１５に示すように脆性材料基板９０の上下のスクライブ位置をずらせて下側基板９０Ｂをより長く、上側基板９０Ａを短くなるようにする必要がある。この状態で図１６に示すようにスクライブし、分断する。その後スクライブした脆性材料基板９０から端材９３を分離する際に、分離時の摩擦で電極部分が損傷しないように図１７に示すように斜め上方向に保持装置５８を移動させて端材９３を分離することが好ましい。

一方図１４Ｂに示すように、上側基板９０Ａに電極が形成されている脆性材料基板では、スクライブ位置を上下逆方向にずらせて電極部分を露出させる必要がある。この場合は図１８に示すように脆性材料基板９０の上下のスクライブ位置をずらせて上側基板９０Ａをより長く、下側基板９０Ｂを短くなるようにして図１９に示すようにスクライブし、分断する。その後スクライブした脆性材料基板９０から端材９４を分離する際に、分離時の摩擦で電極部分が損傷しないように図２０に示すように斜め下方向に保持装置５８を移動させて端材９４を分離することが好ましい。

尚本実施の形態では、２枚の脆性材料基板を貼り合せた貼り合せ脆性材料基板を対象として説明した。これには例えば、ガラス基板を互いに貼り合せたプラズマディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイパネル等のフラットディスプレイパネルと、シリコン基板、サファイヤ基板等にガラス基板を貼り合せた半導体基板等が含まれる。又１枚の脆性材料基板にも本発明を適用することができる。この場合は上側又は下側のいずれか一方のスクライブ機構が不要となる。

本発明は、脆性材料基板の分断装置であって、分断時に不要な端材の発生する装置に好適に用いることができる。

１基板分断装置
１０，９０脆性材料基板
１０Ａ，９０Ａ上側基板
１０Ｂ，９０Ｂ下側基板
１１上流テーブル
１２下流テーブル
１３上部スクライブ機構
１４下部スクライブ機構
１５ａ〜１５ｄ搬送部
１６端材把持機構
１７端材排出機構
２０ガイドバー
２１，２３レール
３０，４０スクライブ部
３４，４４スクライブヘッド
３５，４５スクライビングホイール
３６，４６ホイールホルダ
５８保持装置
５８Ａチャック部
６１ベルト

Claims

上側脆性材料基板及び下側脆性材料基板を貼り合わせた脆性材料基板の上下より夫々スクライブラインを形成し、前記上下のスクライブラインに沿って前記脆性材料基板を分断する基板分断装置において、
前記脆性材料基板を搬送する基板搬送機構と、
前記上側脆性材料基板及び下側脆性材料基板に上下方向の位置をずらせてスクライブするスクライブ部と、該スクライブ部を前記脆性材料基板の面に対して平行移動可能に支持するガイドバーとを有するスクライブ機構と、
前記スクライブ機構によって前記上側脆性材料基板及び下側脆性材料基板に夫々スクライブラインが形成される際に、前記脆性材料基板の搬送方向先頭側の端部を把持するとともに、形成されたスクライブラインに沿って前記脆性材料基板が前記端部とその余の部分とに分断された後に、端部を除いた上側脆性材料基板が下側脆性材料基板より短い場合は前記端部を把持した状態で前記その余の部分に対して斜め上方に離反し、端部を除いた下側脆性材料基板が上側脆性材料基板より短い場合は斜め下方に離反してから、把持した前記端部を不要な端材として下方に放棄する端材把持機構と、
該端材把持機構が放棄した前記端材を受け取って、前記ガイドバーの延在方向に排出する端材排出機構と、
を具備する基板分断装置。
前記端材排出機構は、ベルトを備えており、該ベルトの端部が前記ガイドバーの端部より外方に突出している請求項１記載の基板分断装置。