CN102264516A - 划线装置及划线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于能够对小尺寸脆性材料基板加工性良好地进行划线。分别利用定位销钉109将多个脆性材料基板107a～107i定位配置在平台106上。将制法数据表针对各个脆性材料基板预先保存。可基于该制法数据表，使脆性材料基板和划线头进行相对移动，对各个基板进行内切划线或者外切划线。如此便可通过自动运行成批地对多片基板实施划线作业。

Description

划线装置及划线方法
技术领域
本发明尤其涉及一种用于截断低温煅烧陶瓷基板等脆性材料基板的划线装置及划线方法。
背景技术
低温煅烧陶瓷(以下，LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic))是作为混合有铝骨料和玻璃材料的薄片中配线有导体的多层膜，经800℃左右的低温煅烧所得的基板。LTCC基板是在1片母基板上同时地栅格状形成有大量的功能区域，且将这些功能区域裁断为小基板而使用。以往，母基板的裁断是使用切割工具，通过机械性切割来进行裁断。
而且，在裁断玻璃基板等时，如专利文献1等所示，首先利用划线装置进行划线，其后，沿着刻划线，裁断脆性材料基板。另外，本说明书中所谓划线，是指使划线轮在脆性材料基板上成为压接状态后通过滚动刻出刻划线(划痕)。形成有刻划线的基板，因产生垂直裂痕(沿板厚方向伸展的裂痕)而能够易于裁断。
专利文献1：国际公开WO2005/028172A1
发明内容
[发明所欲解决的问题]
在以往的划线装置中，是将1片脆性材料基板保持在平台上进行划线，而如果脆性材料基板较小，则相对短的时间内划线结束。所以，当对大量的脆性材料基板进行划线时，存在保持脆性材料基板、或划线后的拆除作业需要花费工时的缺点。
本发明的目的在于解决这种以往的缺点，对于小基板可提高加工性进行划线。
[解决问题的技术手段]
为解决该课题，本发明的划线装置是为了将形成在脆性材料基板上的功能区域裁断为各个功能区域制成制品基板而进行划线的划线装置，且，将所述划线的种类，分为从所述脆性材料基板的一边内侧到其他边内侧为止的内切划线、及从所述脆性材料基板的一边外侧到其他边外侧为止的外切划线，且，所述划线装置包括平台，分别定位设置多片所述脆性材料基板；划线头，以对向于所述平台上的脆性材料基板的方式升降自如地设置，且其前端保持划线轮；移动机构，在将所述划线轮按压在所述脆性材料基板的表面上的状态下，使所述划线头以及脆性材料基板进行相对移动；以及，控制器，预先保存包含划线的线条和该划线种类且针对各个所述脆性材料基板设定的制法数据表，且基于所述制法数据表，利用所述移动机构，使所述划线头以及脆性材料基板进行相对移动，并且使所述划线头升降，进行和划线种类对应的划线。
此处，所述平台可具有能够将所述多个脆性材料基板定位的多个定位销钉。
此处，所述划线轮可以是高渗透型划线轮。
为解决该课题，本发明的划线方法是为了将形成在脆性材料基板上的功能区域针对各个功能区域裁断而制成制品基板，而使用自由升降的划线头进行划线的划线方法，当将划线的种类，分为从所述脆性材料基板的一边内侧到其他边内侧为止的划线即内切划线、及从所述脆性材料基板的一边外侧到其他边外侧为止的划线即外切划线时，预先保存包含划线的线条和该划线种类的多个脆性材料基板各个的制法数据表，且将多个脆性材料基板定位配置在平台上，对所述各个脆性材料基板基于所述制法数据表，使所述划线头以及脆性材料基板进行相对移动，并基于所述制法数据表，使所述划线头升降，相应于划线种类进行划线。
[发明的效果]
根据具有如此特征的本发明，即便进行划线的脆性材料基板的尺寸较小，也可以将多片脆性材料基板同时配置在平台上，通过自动运行成批地对多片脆性材料基板实施划线作业。所以，可节省操作划线装置的操作人员的工时，提高加工性。
附图说明
图1是表示本实施方式的划线装置的透视图。
图2是表示本实施方式的平台和脆性材料基板之图。
图3是表示本实施方式的控制器的框图。
图4是表示脆性材料基板的外切划线之图。
图5是表示脆性材料基板的内切划线之图。
图6是表示利用本实施方式进行划线前的脆性材料基板之图。
图7是表示划线前的突出量以及制法数据表的制作的流程图。
图8是表示一例制法数据表的图。
图9是表示本实施方式的划线装置的划线动作的流程图。
[符号的说明]
100            划线装置
101            移动台
102a、102b     导轨
103            滚珠螺杆
104、105       电机
106            平台
107、107a～107i脆性材料基板
108a、108b     CCD摄像机
109            定位销钉
110            桥
111a、111b     支架
112            划线头
113            线性电机
114            保持器
115            划线轮
120            控制器
121            图像处理部
122            控制部
123            输入部
124            电机驱动部
126            旋转用电机驱动部
127            划线头驱动部
128            监控器
129            制法数据保存部
具体实施方式
图1是表示本发明实施方式的一例划线装置的概略透视图。该划线装置100是移动台101沿着一对导轨102a、102b，在y轴方向上移动自如地得到保持。滚珠螺杆103是和移动台101旋合。滚珠螺杆103是通过驱动电机104而旋转，且使移动台101沿着导轨102a、102b在y轴方向上进行移动。在移动台101的上面设置有电机105。电机105使平台106在xy平面上旋转，并以规定角度定位。此处，在平台106上，载置有多个脆性材料基板107、例如低温煅烧陶瓷基板，且利用未图示的真空吸引机构等保持这些多个脆性材料基板107。在划线装置的上部，设置有对各脆性材料基板107的对准标记进行摄像的2台CCD(Charge Coupled Device，电荷藕合器件)摄像机108a、108b。
其次，利用图2，对平台106及配置在其上面的脆性材料基板进行说明。在平台106上，如图2所示，隔开规定的间隔同时配置有多片、此处为9片脆性材料基板107a～107i。而且，为定位9片脆性材料基板107a～107i，而在各基板的每一基板上，垂直于平台106的xy平面，设置有4根定位销钉109。用户可使各脆性材料基板的2边接触于9根定位销钉109进行定位。
在划线装置100上，以跨越移动台101和其上部的平台106的方式，沿着x轴方向利用支架111a、111b架设有桥110。桥110是通过线性电机113移动自如地保持划线头112。线性电机113是沿着x轴方向直线驱动划线头112。在划线头112的前端部，经由保持器114安装有划线轮115。划线头112是以适当的负荷使划线轮115压接在脆性材料基板的表面上同时不断进行滚动，由此形成刻划线。
作为划线轮115，优选使用日本专利第3074153号记载的高渗透型划线轮，实施方式中也使用该划线轮。该划线轮，可通过在例如一般使用的普通划线轮的刃口，以规定间距形成规定深度的槽，而制成高渗透型。一般使用的普通划线轮是通过例如沿着盘状轮的圆周部形成V字型刀刃而制造。V字型刀刃的收敛角通常为钝角，例如为90°以上，优选95°以上，尤其优选100°以上。而且，使收敛角为160°以下，优选150°以下，更优选140°以下。V字型的刀刃是通过例如使盘状轮沿着其圆周部进行研磨，形成外圆周部而形成。例如，由研磨形成的V字型刀刃，呈现由研磨条纹引起的细小锯齿状。高渗透型划线轮，可通过规则性形成比普通划线轮的刃口的锯齿状的谷大的凹部(槽)而制造。槽的深度为例如2μm以上，优选3μm以上，尤其优选5μm以上，而且，槽的深度为100μm以下，优选50μm以下，尤其优选20μm以下。槽宽为例如10μm以上，优选150μm以上，尤其优选20μm以上，槽宽为100μm以下，优选50μm以下。形成槽的间距在划线轮为例如直径1～10mm(尤其1.5～7mm)时为20～250μm，优选30～180μm，尤其优选40～80μm。此处，间距是指划线轮的圆周方向上的1个槽的长度和因形成槽而残留的1个突起的长度的合计值。通常，高渗透型划线轮是1个槽的长度长于划线轮的圆周方向上的1个突起的长度。作为划线轮的材质，可使用烧结金刚石(PCD)、超硬合金等，但考虑到划线轮的寿命，优选烧结金刚石(PCD)。
此处，移动台101、导轨102a、102b或平台106、及驱动它们的电机104、105、以及使划线头112移动的线性电机113构成使划线头和脆性材料基板在该基板的面内进行相对移动的移动部。
接着，利用框图，对本实施方式的划线装置100的控制器的构成进行说明。图3是划线装置100的控制器120的框图。在本图中，来自2台CCD摄像机108a、108b的输出是经由控制器120的图像处理部121提供给控制部122。输入部123如下所述用于输入对于脆性材料基板划线的制法数据。控制部122中连接有Y电机驱动部125、旋转用电机驱动部126以及划线头驱动部127。Y电机驱动部125是用于驱动电机104，旋转用电机驱动部126是用以驱动电机105。控制部122是基于制法数据，控制平台106的y轴方向上的位置，从而对平台106进行旋转控制。而且，控制部122是经由划线头驱动部127，沿x轴方向驱动划线头112，并且以划线轮115滚动时使划线轮115以合适的负荷压接在脆性材料基板的表面上的方式驱动划线头112。进而，在控制部122中连接有监控器128及制法数据保存部129。制法数据保存部129是用以保存用于分别对9片脆性材料基板107a～107i进行划线的制法数据表a～i。制法数据是一面通过监控器128确认输入一面由输入部123进行输入。
其次，对该实施方式的划线装置的2种划线类别即外切划线和内切划线进行说明。首先，外切划线是从脆性材料基板的外侧到外侧为止进行划线的方法，且利用图4进行说明。外切划线是划线轮115在脆性材料基板107的比端部略微外侧的点上，使划线轮115的最下端下降到比脆性材料基板107的上面略微下方为止。接着，使划线轮115在受到规定的划线压力的状态下沿图中右方向水平移动，由此，从脆性材料基板107的边缘开始进行划线，一直划线到脆性材料基板107的另一边缘为止。在进行外切划线时，刻划线将到达基板的两端，所以，划线后容易裁断(断裂)，而且，不会产生划线开始位置上出现滑移的问题，但是，划线轮易于磨损。
接着，如图5所示，内切划线是使划线轮115下降到比脆性材料基板107的边缘略微内侧为止，接着，使划线轮115在受到向下的规定划线压力的状态下沿图中右方向水平移动，由此，从脆性材料基板107的内侧开始进行划线。内切划线是划线到脆性材料基板107的另一端内侧为止，而不对外侧进行划线。
内切划线时，由于使划线轮下降到脆性材料基板107的端部的内侧，所以，划线的垂直裂痕大多较浅。因此，该实施方式是使用高渗透型刃口作为划线轮115。所以，内切划线也可以使垂直裂痕渗透得较深。
接着，基于图式，说明划线例。该实施方式是对每一刻划线设定外切划线和内切划线，进行划线。图6是表示1片脆性材料基板107a和栅格状形成在其面上的20功能区域。而且，在各功能区域的中间，如图所示，预先形成有对准标记。其中，将外周的对准标记设为a～r。
其次，参照流程图，说明该实施方式的划线装置的动作。首先，如图7所示，在划线之前，预先设定突出量，制成制法数据表。如上所述，划线种类包括内切以及外切划线，且预先设定外切和内切的突出量。在S11中，如图4所示，设定外切开始时的突出量OH1以及终点的突出量OH2。此处，所谓突出量是指从基板端部到划线头的下降位置或者上升位置为止的距离。在外切时，将突出量设为正值。例如开始突出量、终点突出量分别设定为+5mm时，可使划线轮从和基板端部相距5mm的外侧起下降，并使划线轮在基板端部的5mm的外侧上升，进行外切。在S12中，如图5所示，设定内切的开始突出量OH3以及终点突出量OH4。在内切时，使突出量为负值。例如开始突出量、终点突出量分别设定为-2mm时，可使划线从和基板端部相距2mm的内侧开始，并使划线在基板端部的2mm的内侧结束，进行内切划线。
接着，进入S13，制作制法数据表。制法数据表可针对同时设置的各个脆性材料基板设定，但是，制法数据表如果在各基板中均相同，则可不必对各个基板制作制法数据表。此处，对相当于1片基板的制法数据表进行说明。制法数据表例如图8所示，设定有刻划线、划线方法以及间距。该数据表设定有图6所示的脆性材料基板107a的对准标记a-f间、及与其平行的对准标记r-g间、q-h间、p-i间、o-j间的内切划线。而且，设定有沿着刻划线OS1的外切划线、其次对准标记a-o、b-n…f-j间的内切划线、进而沿着刻划线OS2的外切划线。
而且，作为划线方法，设定0、1、2中的任一个。此处，所谓划线方法0是表示内切，且对准标记a-f之间的划线、及与其平行的对准标记r-g间、q-h间、p-i间、o-j间的划线等是将划线方法设为0。划线方法1为外切，且表示未使用对准标记。划线方法2为外切，其基于对准标记单独进行对准。对于外切而言，预先设置有对准标记的脆性材料基板在外切时可设定划线方法2。
进而，间距是以mm为单位表示和划线基准线相距的平行移动量。所谓基准线，是指连结一对对准标记的线条或者基板的端边。通常，内切划线时，连结对准标记的线条直接成为进行划线时的基准线，所以，间距可为0。所以，对准标记a-f、r-g…o-j、a-o、b-n…f-j间的内切划线是使间距为0。而且，关于划线方法1的外切，以例如mm表示和作为基准线的基板的端边相比的偏移量。在图8的制法数据表中，外切用的刻划线OS1是设为划线方法1，使间距为相距基准线的偏移量即5mm。而且，外切的划线OS2也是设为划线方法1，使间距为-5mm。
此处，可通过使内切的突出量绝对值小于外切的间距绝对值，而使和外切刻划线正交的内切刻划线，与外切刻划线交叉。在例如所述情况下，内切划线的突出量绝对值为2，外切划线的间距绝对值为5，所以，如图6所示，可使对准标记a-f间、r-g间…的刻划线和刻划线OS1、OS2交叉。
接着，使用图9的流程图，对制成制法数据表后进行划线的动作进行说明。首先，使9片脆性材料基板107a～107i分别以2边对准4根定位销钉109配置在平台106上。接着，如果开始进行划线，那么，首先在S21中，选择读出预先保持的1片脆性材料基板例如107a用的制法数据表a。接着，从该制法数据表中读出1刻划线的数据(S22)。例如图8所示的制法数据表a的情况下，读出穿过对准标记a-f的线条。接着，在S23中，将该刻划线设定在基准线+间距的位置上。此时，连结对准标记的线条成为基准线，且间距为0，因此，连结对准标记的线条直接成为刻划线。所以，通过控制部122，使平台106沿y轴方向移动，且视需要使平台106进行旋转。接着，以利用线性电机113使该划线头112沿x轴移动时能够形成刻划线的方式进行定位。
在该设定结束后，在S24中，读出划线方法，选择内切或者外切中的一种。当内切时，进入步骤S25，进行内切划线。此时，从预先设定的内切划线的开始突出量OH3的位置开始进行划线。由此，便可从脆性材料基板107a的内侧开始进行划线。接着，直至到达由终点突出量OH4设定的终点位置为止进行划线后，使划线头上升结束划线。接着，进入步骤S27，检查是否完成制法数据表a中所含的所有划线，如果划线并未完成，则返回步骤S22，重复实施相同的处理。
接着，基于制法数据表a，完成a-f、r-g、…o-j的内切划线之后，进入外切的刻划线OS1。此时，驱动电机105，使平台106旋转90°。此时，将与基板的边平行相距5mm内侧的线条作为外切的刻划线OS1。接着，因划线方法为1，所以，以外切的开始突出量OH1从脆性材料基板的外侧开始进行划线动作(划线头下降)，并以终点突出量OH2，进行外切划线动作直至到达脆性材料基板的外侧为止后，使划线头上升。其次，以相同方式，进行刻划线a-o、b-n、…f-j的内切划线动作。进而，刻划线OS2也和OS1相同地进行外切划线。由此，便可沿着图8所示的设定在制法数据表a中的预期线条，对脆性材料基板107a进行划线。
其次，在S28中，检查最终的制法数据表的划线是否完成。如果并非为最终的制法数据表，则返回到S21。接着，转移到下一个脆性材料基板107b的划线，以相同方式重复进行设定在制法数据表b中的线条划线。如果以此方式完成配置在平台106上的所有基板的划线，则结束处理。
另外，如果平台106上并未配置9片脆性材料基板，而是仅在局部区域配置有脆性材料基板，那么，也可以预先设定基板的片数。而且，可利用CCD摄像机辨识平台106上的基板数，所以，也可以越过未配置脆性材料基板的区域的划线，推进处理。
另外，该实施方式是利用移动机构使平台沿y轴方向移动，并且使平台旋转，使划线头沿x轴方向移动。也可以取而代之，作为移动机构，使平台沿x轴及y轴方向移动，或者，使划线头沿x轴及y轴方向移动。
另外，该实施方式是将脆性材料基板作为低温煅烧陶瓷基板，但即便用于液晶面板等的玻璃基板、其他基板，只要是可将多个基板配置在平台上的尺寸，便可应用本发明。
而且，该实施方式是可以在平台上配置9片脆性材料基板，但当然也可以是4片、16片等其他片数。而且，如果插入到平台上的销钉能够自由装卸，那么，便可以结合脆性材料基板的尺寸，适当选择销钉的位置或数量。进而，也可以隔开间隔，将脆性材料基板适当配置在平台上，并通过CCD摄像机辨识其准确的位置。此时，也可以预先在平台上打印标志。
[产业上的可利用性]
本发明可广泛应用于在低温煅烧陶瓷基板的陶瓷基板或玻璃基板等小尺寸脆性材料基板上形成刻划线的工序。

Claims (8)

1.一种划线装置，其是为了将形成在脆性材料基板上的功能区域裁断为各个功能区域制成制品基板而进行划线的划线装置，且
将所述划线的种类，分为从所述脆性材料基板的一边内侧到其他边内侧为止的内切划线、及从所述脆性材料基板的一边外侧到其他边外侧为止的外切划线，
所述划线装置包括：
平台，分别定位设置多片所述脆性材料基板；
划线头，以对向于所述平台上的脆性材料基板的方式升降自如地设置，且其前端保持划线轮；
移动机构，在将所述划线轮按压在所述脆性材料基板的表面上的状态下，使所述划线头以及脆性材料基板进行相对移动；以及
控制器，预先保存包含划线的线条和该划线种类且针对各个所述脆性材料基板设定的制法数据表，且基于所述制法数据表，利用所述移动机构，使所述划线头以及脆性材料基板进行相对移动，并且使所述划线头升降，进行和划线种类对应的划线。
2.根据权利要求1所述的划线装置，其特征在于，
所述平台，具有能够将所述多个脆性材料基板定位的多个定位销钉。
3.根据权利要求1所述的划线装置，其特征在于，
所述划线轮是高渗透型划线轮。
4.根据权利要求2所述的划线装置，其特征在于，
所述划线轮是高渗透型划线轮。
5.一种划线方法，其是为了将形成在脆性材料基板上的功能区域针对各个功能区域裁断而制成制品基板，而使用自由升降的划线头进行划线的划线方法，
当将划线的种类，分为从所述脆性材料基板的一边内侧到其他边内侧为止的内切划线、及从所述脆性材料基板的一边外侧到其他边外侧为止的外切划线时，
预先保存包含划线的线条和该划线种类的多个脆性材料基板各个的制法数据表，
且将多个脆性材料基板定位配置在平台上，
对所述各个脆性材料基板基于所述制法数据表，使所述划线头以及脆性材料基板进行相对移动，并基于所述制法数据表，使所述划线头升降，相应于划线种类进行划线。
6.根据权利要求5所述的划线方法，其特征在于，
所述平台，具有能够将所述多个脆性材料基板定位的多个定位销钉。
7.根据权利要求5所述的划线方法，其特征在于，
所述划线头是高渗透型划线轮。
8.根据权利要求6所述的划线方法，其特征在于，
所述划线头是高渗透型划线轮。
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