CN102596523A - 脆性材料基板的断裂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可使端面强度强于以往的断裂方法。本发明的脆性材料基板的断裂方法包括：在脆性材料基板上形成划线的步骤、及沿着划线进行断裂的断裂步骤，且在断裂步骤时，针对载置在划线台上的脆性材料基板，使断裂滚筒在划线附近沿着从划线在一侧隔开的位置进行滚动压接而施加负载，以低负载进行弯折，从而将脆性材料基板分割。

Description

脆性材料基板的断裂方法
技术领域
本发明涉及一种用来沿着形成在脆性材料基板上的划线进行分割的断裂方法。此处所谓的脆性材料基板中包含玻璃、陶瓷(低温煅烧陶瓷及高温煅烧陶瓷)、硅等半导体材料、蓝宝石等。另外，进行分割的基板的形态不仅为单板，还包含将2片基板贴合而成的贴合基板。
背景技术
图8是表示过去一直进行的使用断裂棒将形成有面板产品等功能膜的玻璃基板分割的方法的一例的图式。首先，将基板G载置在划线装置的划线台上，并使用刀轮W沿着第一面的分割预定线形成划线S(图8(a))。接着，将基板G载置在断裂装置的弹性划线台上，从和第一面为相反侧的第二面，沿着划线S的正背后，抵住断裂棒F施加断裂负载，由此，左右对称地施加弯曲力矩进行断裂(图8(b))(参照专利文献1)。当利用断裂棒进行分割时，由于以较大负载一次性地分割1条划线S，所以，基板所受负荷变大，导致分割面易于破裂，且容易导致难以增强端面强度。
另外，作为过去一直进行的玻璃基板的另一种分割方法，还有使用断裂滚筒的方法。例如，实施有如下方法：如图9所示，当分割将2片基板G1、G2贴合而成的单元基板时，预先在单元基板的两侧的外侧面(成为第一面及第二面)上形成划线S1、S2，并沿着划线S1、S2压接滚筒64，施加断裂负载。滚筒64是使用形成有槽63的滚筒64，以免直接和划线S1、S2接触。因此，滚筒64是大致均等地按压划线S1、S2的左右两侧(参照专利文献2)。滚筒是从划线的一端侧朝向另一端侧依次按压基板，使龟裂对应于按压部位的移动而伸展，因此，可以小于使用断裂棒时的负载来分割基板，且基板所受负荷也比使用断裂棒时小。
这样，不论单板还是贴合基板，分割基板时均在第一步骤中形成划线，且在第二步骤中进行断裂。此外，在第一步骤的划线中，通常进行机械划线或激光划线等，所述机械划线是通过滚动刀轮而形成划线，所述激光划线是利用激光照射的加热和其后的冷却造成的应力差而形成划线。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004-131341号公报
专利文献2：国际公开WO2006/129563号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
近年来，用于平板的玻璃基板等为了实现轻量化，而不断发展基板材料的薄板化、硬质化。因此，当形成划线后使基板断裂时，由于受到基板硬质化的影响而使分割面变得易于破裂，从而产生碎屑，难以获得所需的端面强度。而且，即便普通的玻璃基板，当其板厚较厚(例如1mm以上)时，必须在断裂时使断裂棒以较大负载抵住，导致仍然易于产生碎屑。
因此，本发明的目的在于提供一种使用滚筒，且可使端面强度比以往增强的断裂方法。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述课题，本发明将采取如下技术性手段。即，本发明的脆性材料基板的断裂方法包括：在脆性材料基板上形成划线的步骤、及沿着划线进行断裂的断裂步骤，且在断裂步骤时，针对载置在划线台上的脆性材料基板，使断裂滚筒在划线附近沿着从划线在一侧隔开的位置进行滚动压接而施加负载。此处，形成划线的步骤既可以是使刀轮压接的机械划线，也可以是利用源自激光照射的热应力的激光划线。
[发明的效果]
根据本发明，在实施断裂步骤时，并非通过对划线的左右两侧均等地施加断裂滚筒的断裂负载，而是只对划线的附近且划线的一侧施加断裂负载，使基板弯折进行断裂。以此方式获得的分割面可与预想相反形成比至此为止左右均等地施加负载进行分割所得的分割面较优异的端面强度。可认为其原因在于，其一，在断裂滚筒滚动时，基板的分割面所受的振动影响变小，进而，断裂滚筒的端部和划线在水平方向上隔开，所以即便施加相同负载，基板的弯曲量也比像以往那样从划线正上方施加负载时增大，因此，即便低负载也可以产生和以往方法同等的弯曲变形。
此外，虽以为通过使施加负载的位置和划线隔开，而使断裂时受到负载的位置脱离划线偏于一方，最终分割面会不再垂直而变得倾斜(因此，对划线的正上方施加负载以使分割面垂直)，但可知实际进行分割的结果，获得大致垂直的分割面，并未出现问题。
在所述发明中，优选使断裂滚筒的压接面的端部到划线为止的距离为0.5mm以上2mm以下。可通过使断裂滚筒的压接面的端部到划线为止的距离为所述范围，而以比以往低的负载进行分割，且使端面强度增强。
在所述发明中，也可以在实施断裂步骤时，使用包含弹性体层的划线台。由此，在施加断裂负载时，可使基板的弯曲量增大，且，即便以比使用不含弹性体层的划线台时更低的负载，也可进行分割，减小给予分割面的负荷，因此，可使端面强度进一步增强。
在所述发明中，当脆性材料在划线的一侧形成有产品区域，且在划线的另一侧形成有边料区域时，可使断裂滚筒在边料区域侧滚动。可通过使断裂滚筒在边料区域侧滚动，而减少因在断裂滚筒的滚动中产生的压接力导致产生的产品不合格的发生。
附图说明
图1是表示用以实施作为本发明一实施方式的断裂方法的断裂装置的整体构成的图。
图2是表示图1的X载物台21的构成的图。
图3是图2的滚头40的截面图。
图4是表示图1的断裂滚筒的滚筒部分的构成的图。
图5是表示分割对象的玻璃基板的一例的图。
图6是表示在图5的基板上形成划线时的状态的图。
图7是表示使图6的基板断裂时的状态的图。
图8是表示利用断裂棒分割玻璃基板的以往方法的一例的图。
图9是表示利用断裂滚筒分割玻璃基板的以往方法的一例的图。
[符号的说明]
10        断裂装置
12        划线台
13        Y轴驱动机构
14        划线台旋转机构
21        X载物台
22        X轴驱动机构
32        滚筒
33        Z轴驱动机构
37        负载施加气缸
38        振动致动器
40        滚头
43        轴
44        导轨
S         划线
G         基板
具体实施方式
以下，根据附图对本发明涉及的本发明的断裂方法的详细情况进行详细说明。
(断裂装置)图1是表示实施本发明的断裂方法时所用的断裂装置10的整体构成的图。在底座11上设置有载置基板G的划线台12。划线台12包括沿Y方向移动的Y轴驱动机构13、及安装在划线台12下方且使划线台12旋转的划线台旋转机构14。在划线台12的上表面上铺设有橡胶12a，当从上对基板G施加负载时，使基板易于弯曲。Y轴驱动机构13包括经由划线台旋转机构14支撑划线台12的Y载物台15、沿Y方向驱动Y载物台15的线性马达16、及引导Y方向运动的线性导轨17。划线台旋转机构14是安装在Y载物台15上，且可通过马达(未图示)使划线台12在水平面内旋转。
而且，在底座11上设置着X载物台21及用来使X载物台21沿X方向移动的X轴驱动机构22。X轴驱动机构22包含以跨越划线台12的方式配置的桥式导轨24与支撑桥式导轨24的支柱23。桥式导轨24包括沿X方向驱动X载物台21的线性马达(未图示)、及引导X方向运动的线性导轨25。
接下来，对X载物台21进行说明。图2是表示X载物台21的构成的图。此外，在图1中表示有安装着覆盖X载物台21的外侧的罩盖的状态，而在图2中以去除罩盖可看见内部机构的方式进行表示。在X载物台21中设置着由线性导轨25引导的底板31，且在底板31上设置着用来使滚筒32沿Z方向移动的Z轴驱动机构33。Z轴驱动机构33包含Z划线台34、沿Z方向驱动Z划线台34的滚珠丝杠机构35、及引导Z划线台34的Z方向运动的线性导轨36。
在Z划线台34上安装有将滚筒32抵住基板G时的加压机构即负载施加气缸37，且在负载施加气缸37的连杆37a上，经由振动致动器38安装着滚头40。具体来说，负载施加气缸37可使用空气缸、伺服马达、音圈马达等。振动致动器38中内置有超磁致伸缩元件，用于视需要赋予振动，且作为选项安装。通过使振动致动器38运行，而使断裂负载振动，由此可进行更强的断裂。
负载施加气缸37可在通过Z轴驱动机构33调整滚筒32的高度后，调整滚筒32按压基板G的负载。
图3是支撑滚筒32并且将振动致动器38的振动传递给滚筒32的滚头40的截面图。滚头40包括将振动致动器38固定的本体部41、旋转自如地保持滚筒32的轴座42、将来自振动致动器38的振动传递给轴座42的轴43、及引导轴43运动的导轨44。在导轨44和轴43之间组装有滚珠(未图示)，以使轴43可相对导轨44平滑地运动。振动致动器38的连杆38a是在连结部45中和轴43螺合。轴43的下端是从本体部41突出而螺合在轴座。轴座42的下端分为两股，且通过支撑滚筒32的旋转轴，而旋转自如地支撑滚筒32。
图4是滚筒32的前视图及侧视图。滚筒32是呈圆柱形状，且在旋转中心形成有用来供心轴通过的孔61。滚筒32的具体尺寸可在外径2mm～50mm、厚度0.5mm～10mm的范围内进行选择，作为材质，为了使和基板的接触面难以划伤，而使用聚缩醛、聚胺基甲酸酯橡胶等橡胶硬度Hs为20°～90°的材料。
断裂装置10是由计算机系统(未图示)控制，且通过计算机系统来启动X轴驱动机构22、Y轴驱动机构13、Z轴驱动机构33、划线台旋转机构14，进行装置各部的操作。
(断裂方法)接着，使用附图对使用断裂装置10的断裂方法的一实施方式进行说明。通常，在使基板沿XY方向断裂的情况下，采用如下加工顺序中的任一种：(1)最初进行在X方向和Y方向上形成划线的交叉划线，其后，在X方向、Y方向上进行断裂；及(2)在X方向上形成划线，接着，进行X方向的断裂，将基板分割成短条状后，在Y方向上进行划线，最后进行Y方向的断裂。此处，为了方便说明，而对后者即(2)的加工顺序中的X方向的划线步骤及断裂步骤进行说明，但关于其后的Y方向上的分割，也以相同的顺序进行分割。而且，关于进行(1)的交叉划线的情况，断裂步骤也采用相同的顺序。
图5是需要分割的形成有成为面板产品P1～P6的区域的玻璃基板M(母基板)的加工前的平面图及A-A′截面图。此外，为了方便图示，而将邻接的面板产品彼此之间的边料区域绘制得宽于实际情况。玻璃基板M具有将基板G1和基板G2贴合而成的构造，且各面板区域P1～P6中包含成为端子T的区域。
图6是表示在图5的玻璃基板M上形成划线时的状态的平面图及B-B′截面图。为了从玻璃基板M中切取面板P1～P6，而对基板G1侧，在成为各面板的端边的位置上形成划线S1～S6。划线S1～S6可通过例如使刀轮沿着各面板的端边移动而形成。接着，以和基板G1相同的方式对于基板G2也形成划线S7～S12。此时划线S1和划线S7、划线S3和划线S9、及划线S5和划线S11形成为位置以端子T的宽度偏移，以使端子T露出。此外，划线S2和划线S8、划线S4和划线S10、及划线S6和划线S12是以相向的方式形成。
图7是表示对图6中形成有划线的玻璃基板M压接断裂滚筒32(参照图1)时的状态的平面图及C-C′截面图。对形成有划线S1～S6的基板G1，依次压接滚筒32。首先，在对划线S1进行断裂时，使滚筒32压接的位置成为隔着划线S1而与面板P1侧(图1中的S1的右侧)为相反侧的边料区域侧(图1中的S1的左侧)，使滚筒32的端部在划线S1的附近朝向与划线S1相隔1mm距离的位置B1接近。此外，和划线S1的距离为0.5mm～2mm左右即可。接着，使滚筒32平行地在划线S1上压接滚动。由此，划线S1受到欲将玻璃基板M弯折分割的力。接着，由于划线S1和滚筒32的端部的距离相隔1mm左右(0.5mm～2mm)，所以，受到大于像以往般在划线S1上进行压接时的弯曲力矩。因此，能够以较小的负载进行分割，且也使端面强度提高。
接着，对划线S2进行断裂时使滚筒32压接的位置成为隔着划线S2而与面板P1侧(图1中的S2的左侧)为相反侧的边料区域侧(图1中的S2的右侧)，使滚筒32的端部在划线S1的附近朝向与划线S1相隔1mm距离的位置B2接近。在此情况下，和划线S2的距离也只要为0.5mm～2mm左右即可。以下，以相同的方式，对于划线S3～S6也分别在边料区域侧使滚筒32的端部朝向和划线S3～S6相隔1mm左右的位置B3～B6接近而进行压接。由此，可沿划线S 1～S6以比以往低的负载分割基板G1。
接着，对于基板G2的划线S7～S12，也以相同的方式，在面板的相反侧，使滚筒32抵住分别和划线相隔1mm左右的位置B7～B12上，以低负载进行按压。由此，形成基板G1、G2两侧的端面。可通过如上操作，而减小断裂时所受的断裂负载，因此，可抑制端面所受的负荷，最终使端面强度增强。而且，由于滚筒32的振动是施加在和划线隔开的位置上，变为和面板侧隔开的位置，所以可抑制振动的影响，最终使端面强度增强。
而且，在进行X方向的断裂后，接着对Y方向也进行相同的划线和断裂，由此分割为各面板P1～P6。
所述实施方式是对将基板G1和G2贴合而成的基板进行了说明，而对于单板构造也可以同样地应用本发明。
[工业上的利用性]
本发明的断裂方法可在使包含玻璃等脆性材料的基板沿划线断裂时应用。

Claims (4)

1.一种脆性材料基板的断裂方法，其特征在于包括：在脆性材料基板上形成划线的步骤、及沿所述划线进行断裂的断裂步骤，且在断裂步骤时，针对载置在划线台上的脆性材料基板，使断裂滚筒在所述划线附近沿着从划线在一侧隔开的位置进行滚动压接而施加负载。
2.根据权利要求1所述的脆性材料基板的断裂方法，其特征在于：
断裂滚筒的压接面和划线的距离为0.5mm以上2mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的脆性材料基板的断裂方法，其特征在于：
在实施所述断裂步骤时，使用包含弹性体层的划线台。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的脆性材料基板的断裂方法，其特征在于：
当所述脆性材料在划线的一侧形成为产品区域，且在划线的另一侧形成为边料区域时，使断裂滚筒在边料区域侧滚动。
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