CN102040330A - 折断装置及折断方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能以比目前为止小的折断荷重进行分断的折断装置。具备：载置脆性材料基板的平台(12)；将使面接触前述基板的滚轮(32)支持为可自由旋转且具备在使前述滚轮压接于前述基板的状态下于压接方向给予振动的振动致动器(38)的滚轮头(40)；使前述滚轮头沿基板面相对移动的移动机构(22)，通过对于第一面形成有划线S的脆性材料基板沿位于相当于第一面的背面侧的第二面的前述划线的正背面的压接预定线将滚轮以压接状态于压接方向给予振动同时相对移动。

Description

折断装置及折断方法

技术领域

本发明是关于进行形成有划线的脆性材料基板的分断的折断装置、折断方法。在此所谓脆性材料基板包含玻璃、陶瓷(低温烧成陶瓷及高温烧成陶瓷)、硅等半导体材料、蓝宝石等。此外，被分断的基板的形态不止单板，也包含贴合两片基板的贴合基板。

背景技术

图10是显示从以前一直被进行的玻璃基板的分断方法的一例之图。首先，将基板载置于划线装置的平台上，使用刀轮沿第一面的分断预定线形成划线S(图10(a))。接着，将基板载置于折断装置的橡胶制平台上，通过从与第一面相反侧的第二面沿划线S的正背面将折断棒抵接并施加折断荷重来施加冲击或弯曲力矩以进行折断(图10(b))。

在第一步骤的划线，一般是进行通过转动刀轮形成划线的机械式划线或利用雷射照射导致的加热与其后的冷却导致的应力差形成划线的雷射划线。

另一方面，在第二步骤的折断，是通过沿被形成的划线压抵折断棒或使滚轮转动来给予冲击或弯曲力矩以进行折断。

近年来，就平板面板用玻璃基板而言，为进行基板的轻量化，基板材料的薄板化、硬质化皆在进行中步。因此，于划线形成后将基板折断之际，因基板薄板化的影响而使分断面易受破坏，而易产生碎屑。此外，即使为普通的玻璃基板，在板厚较厚的场合(例如1mm以上)，于折断之际必须以大荷重压抵折断棒，还是容易产生碎屑。

一般为了进行不产生碎屑的加工质量较高的分断加工，于折断之际使沿划线的对折断棒等施加的折断荷重尽可能小来进行分断较理想。因此，于划线步骤中，必须先使形成划线的垂直裂痕深入伸展。

截至目前，已提出数个使划线深入伸展的划线方法。

一个是在机械式划线使用的刀轮，使用沿其圆周棱线交互形成有槽与突起、可使垂直裂痕深入伸展的高渗透性的带槽刀轮，以将突起压入基板来形成深裂痕的方法(参照专利文献1)。

另外，也揭示了一种通过以振动致动器对安装有上述带槽刀轮的划线头于上下方向给予振动同时使刀轮转动，以使裂痕深入渗透的方法(参照专利文献2)。

此外，做为其它方法，也揭示了一种不在划线加工之际使裂痕深入渗透，而是通过在形成划线(裂痕)后的折断步骤之际从与形成有划线的侧相反侧的玻璃面沿划线施加超音波能量，使裂痕沿划线传播的做法(参照专利文献3)。在此方法的场合，也已揭示划线深度不够时(基板板厚的5％程度)，裂痕无法传播的问题。

专利文献1：日本专利第3074143号公报；

专利文献2：国际公开WO2008/129943号公报；

专利文献3：日本特表2008-540169号公报。

发明内容

[发明欲解决的课题]

在玻璃基板等，今后会更加被要求高加工质量的分断加工。于专利文献1记载的以带槽刀轮划线的方法或于专利文献2记载的以对带槽刀轮给予振动同时划线的方法由于可形成比以通常的刀轮划线深的裂痕，故为了减少于其后的折断之际施加的荷重为有效，但若于折断步骤中也可再使折断荷重减少则更理想。

在于专利文献3记载的施加超音波能量的折断方法若裂痕未形成足够深则裂痕无法传播，无法折断。

针对上述问题，本发明以提供通过改良折断步骤，可以比目前为止小的折断荷重形成更深的裂痕的折断装置、折断方法为目的。

[解决课题的手段]

为了解决上述课题，在本发明是采用如下的技术手段。即，本发明的折断装置，具备：载置脆性材料基板的平台；将使面接触前述基板的滚轮支持为可自由旋转且具备在使前述滚轮压接于前述基板的状态下于压接方向给予振动的振动致动器的滚轮头；使前述滚轮头沿基板面相对移动的移动机构。

此外，本发明的折断方法，是通过对于第一面形成有划线的脆性材料基板沿位于相当于第一面的背面侧的第二面的前述划线的正背面的压接预定线将滚轮以压接状态相对移动，沿第一面的划线将前述基板分断，其特征在于：前述滚轮是于压接方向给予振动并使压接移动。

[发明的效果]

根据本发明的折断装置，于平台上载置脆性材料基板。此时，是载置为形成有划线的基板的第一面接触平台面。之后，对基板的第一面的背面侧即第二面沿位于前述划线的正背面的压接预定线将滚轮以所望的荷重压接同时相对移动。此时，是于压接方向(即基板的厚度方向)施加振动并使滚轮移动。借此，比起不对滚轮给予振动而使移动时，即使折断荷重较小，也因振动的影响而裂痕可深入伸展，折断较容易。即使于基板的板厚较厚的场合不给予大荷重便无法折断的场合，通过给予振动也可以比目前为止小的荷重折断。

附图说明

图1是显示本发明的一实施形态的折断装置的全体构成之图。

图2是显示X载台的构成之图。

图3是滚轮头的剖面图。

图4是滚轮头的其它实施形态的剖面图。

图5是振动致动器的剖面图。

图6是滚轮的前视图。

图7是滚轮的侧视图。

图8是显示于贴合基板的折断之际使用的滚轮之图。

图9是贴合基板用的滚轮的前视图。

图10是显示从以前一直被进行的一般的玻璃基板的分断方法之图。

【主要元件符号说明】

10  折断装置

12  平台

13  Y轴驱动机构

14  平台旋转机构

22  X轴驱动机构

32  滚轮

33  Z轴驱动机构

37  荷重施加汽缸

38  振动致动器

40  滚轮头

43  轴

44  导引

51  超磁致伸缩组件

S   划线

G   基板。

具体实施方式

以下，基于图面详细说明本发明的折断装置及本发明的折断方法的详细。

图1是显示本发明的折断装置10的全体构成之图。于基座11上设有载置基板G的平台12。平台12具备于Y方向移动的Y轴驱动机构13、安装于平台12的下方并旋转平台12的平台旋转机构14。于平台12的上面铺有橡胶12a，以使从上方对基板G施加荷重时基板容易弯曲。

Y轴驱动机构13是由透过平台旋转机构14支持平台12的Y载台15、使Y载台15于Y方向驱动的线性马达16、导引Y方向的运动的线性导引17构成。

平台旋转机构14是安装于Y载台15上，以使平台12可通过马达(不图示)在水平面内旋转。

此外，于基座11之上设有X载台21及使该X载台21于X方向移动的X轴驱动机构22。X轴驱动机构22是由配置为跨平台12的桥导引24与支持该桥导引24的支柱23构成。桥导引24具备于X方向驱动X载台21的线性马达(不图标)、导引X方向的运动的线性导引25。

其次，针对X载台21说明。图2是显示X载台21的构成之图。另外，在图1虽是显示安装有覆盖X载台21的外侧的外罩的状态，但在图2是显示卸除外罩以使内部机构可见。

于X载台21设有受线性导引25导引的基座板31，于基座板31上设有使滚轮32于Z方向移动的Z轴驱动机构33。

Z轴驱动机构33是由Z载台34、使Z载台34于Z方向驱动的导螺杆机构35、导引Z载台34的Z方向的运动的线性导引36构成。

于Z载台34安装有将滚轮32按压于基板G之际的加压机构即荷重施加汽缸37，于荷重施加汽缸37的杆体37a透过振动致动器38安装有滚轮头40。荷重施加汽缸37具体地可使用气压缸、伺服马达、音圈马达等。

荷重施加汽缸37是在以Z轴驱动机构33调整滚轮32的高度后可调整滚轮32按压基板G的荷重。

振动致动器38是以预先设定的振幅、振动频率将滚轮32上下振动。

图3是支持滚轮32并对滚轮32传达振动致动器38的振动的滚轮头40的剖面图。滚轮头40具有固定振动致动器38的本体部41、将滚轮32保持为可自由旋转的保持具42、对保持具42传达来自振动致动器38的振动的轴43、导引轴43的运动的导引44。于导引44与轴43之间组装有球体(不图示)，以使轴43可对导引44顺利运动。振动致动器38的杆体38a是以连结部45与轴43螺丝结合。轴43的下端是从本体部41突出并螺丝结合于保持具42。

保持具42的下端分为两股，通过支持滚轮32的旋转轴，滚轮32被支持为可自由旋转。

图4是显示滚轮头40的其它实施形态的剖面图。与图3相同部分通过给予同符号省略说明。在此实施形态是振动致动器38的杆体38a与轴43被分离，以圆形簧46弹压为轴43接触杆体38a。通过如上述分离，使振动致动器38的横变位不会被传达至轴43，仅纵变位被传达至轴43。

图5是振动致动器38的剖面图。振动致动器38主要是由被配置为同心圆状的超磁致伸缩组件51、线圈52、偏向磁石53、圆形簧54、内藏此等的外箱55构成。超磁致伸缩组件51是对应于偏向磁石53与线圈电流所产生的磁场而尺寸变化。因此，通过使线圈电流变化，超磁致伸缩组件51会以对应于该线圈电流的振幅、振动频率的振幅、振动频率振动。由于杆体38a是被圆形簧54弹压为接触超磁致伸缩组件51，故超磁致伸缩组件51的振动被传达至杆体38a。振动致动器38具体地是在振动频率1kHz～10kHz、变位量1μm～20μm的可调整范围形成振动。杆体38a的振动是受导引56导引，透过轴43(图3)振动传至滚轮32。

另外，于振动致动器38使用的振动组件也可使用压电组件代替超磁致伸缩组件51。

图6是滚轮32的前视图，图7是滚轮32的侧视图。滚轮32是呈圆柱形状，于旋转中心形成有通过支轴的孔61。滚轮32的具体的尺寸可在外径2mm～50mm，厚度0.5mm～10mm的范围选择，材质为了使与基板的接触面不易刮伤，是使用聚缩醛、聚胺甲酸酯等橡胶硬度Hs为20°～90°的材料。

另外，于分断对象非单板而是如图8所示2片基板G1、G2被贴合的单元基板且预先于单元基板的两侧的外侧面(第一面及第二面)的对向位置形成有划线S1、S2的场合，在将滚轮压接于基板G1、G2时，因有滚轮接触形成于基板的划线S1、S2之虞，故如图9所示使用形成有槽63的滚轮64较理想。

折断装置10是以计算机系统(不图示)控制，以计算机系统进行以X轴驱动机构22、Y轴驱动机构13、Z轴驱动机构33、平台旋转机构14为首的装置各部的操作。

接着，参照图1、图2说明使用折断装置10的折断方法的一实施形态。在本发明的折断方法是以预先形成有划线S且此划线S的正背面成为压接预定线为前提。

形成划线的方法并无特别限定。例如，可为进行利用雷射照射的局部加热与其后的局部冷却，以此时产生的残留应力进行划线的雷射划线加工(例如参照日本发明专利3027768号公报)，也可为使刀轮转动以进行划线的机械式划线加工。

在后者的机械式划线加工中，可为沿形成刃前缘的圆周棱线未形成槽的一般的刃前缘的刀轮，也可为沿形成刃前缘的圆周棱线交互形成有槽与突起的记载于专利文献1的高渗透性的带槽刀轮。

在折断装置10虽是将即将折断的具有压接预定线(即划线S的正背面的位置)的基板G载置于平台12上，但此时是使划线S接触平台12(橡胶12a)。之后，基于刻设于基板的对准标记使X轴驱动机构22、Y轴驱动机构13、平台旋转机构14作动进行定位，使即将折断的压接预定线的端配合滚轮32的下方紧贴处的位置。

接着，驱动Z轴驱动机构33将滚轮头40下降，将滚轮32抵接于基板G。作动荷重施加汽缸37，使滚轮32以所望的荷重按压基板G。具体地是在1N～50N的范围调整折断荷重。

接着，使振动致动器38作动，以所望的振幅、振动频率对滚轮32给予振动。具体地是在振幅1μm～20μm的范围、振动频率1kHz～10kHz的范围使作动。

在此状态下使X轴驱动机构22作动，使滚轮头40以所望的移动速度移动。具体地是在10mm/s～1000mm/s(通常是50mm/s～500mm/s)的范围设定适当的速度，以该速度维持按压状态使滚轮移动。

通过以上的动作，滚轮32沿压接预定线(划线S的正背面)振动同时按压，其结果，裂痕因振动荷重的影响而于深度方向深入伸展，即使以更小的荷重也可折断。

特别是在基板的板厚较厚的场合(1mm以上)，目前为止若不给予大荷重裂痕便无法展而无法折断，但通过改为振动荷重，即使以较小的荷重也可折断。

此外，若观察分断后的折断面，由于减少折断荷重进行折断，故缺口几乎不会产生，加工质量优良。

此外，目前为止虽是对应于折断对象的厚度或材质调整滚轮产生的折断荷重的大小与滚轮的移动速度，但于折断时施加的振动的振幅及振动频率也可做为参数设定，可增加调整的自由度。

以上虽已针对本发明的代表性实施形态说明，但本发明并非必须被特定为上述实施形态，在达成其目的且不脱离请求的范围的范围内可适度修正、变更。

此外，滚轮的压接面原虽是沿旋转轴方向呈平坦面，但也可使滚轮的中央为比滚轮的左右端突出的曲面(向下凸的曲面)，以使压接时基板容易弯曲。

此外，在上述实施形态折断中是使振动的振幅、振动频率为固定，但也可对应折断的位置改变振幅。例如，在折断的开始端(裂痕的开始端)滚轮头为移动停止中使振动的振幅较大以使裂痕更深入伸展且裂痕确实贯通，在滚轮头开始移动后便减少振动的振幅(一旦贯通后的裂痕即使减少振幅也会继续贯通)以进行柔和的折断。

[产业上的可利用性]

本发明的分断方法可于将由玻璃等脆性材料构成的基板沿划线折断之际利用。

Claims (6)

1.一种折断装置，具备：

载置脆性材料基板的平台；

将面接触前述基板的滚轮支持为可自由旋转，且具备在使前述滚轮压接于前述基板的状态下于压接方向给予振动的振动致动器的滚轮头；以及

使前述滚轮头沿基板面相对移动的移动机构。

2.如权利要求1所述的折断装置，其中，前述振动致动器具备调整振动频率与变位幅度的振动调整部。

3.如权利要求2所述的折断装置，其中，前述振动调整部是在1kHz～10kHz的范围调整振动频率，在1μm～20μm的范围调整变位幅度。

4.如权利要求1至3项中任一项所述的折断装置，其中，滚轮的材质是由聚缩醛、聚胺甲酸酯橡胶之中任一者构成。

5.一种折断方法，是通过对第一面形成有划线的脆性材料基板，沿位于第一面背面侧的第二面的前述划线正背面的压接预定线，将滚轮以压接状态相对移动，据以沿第一面的划线将前述基板分断，其特征在于：

前述滚轮是一边于压接方向给予振动、一边压接移动。

6.如权利要求5所述的折断方法，其中，前述滚轮是在1kHz～10kHz的范围被调整振动频率，在1μm～20μm的范围被调整变位幅度。

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