CN102653115B - 刻划装置及刻划方法 - Google Patents

Abstract

一种刻划装置及刻划方法，当对低温煅烧陶瓷基板等基板进行刻划时，可沿着所期望的线准确地刻划。使平台(106)在y轴方向上移动自如，并且通过电动机(105)使其旋转自如。另外，使刻划头(112)及相机(116)沿着x轴方向移动自如。当进行刻划时将脆性材料基板(107)固定在平台(106)上，当将成格子状地形成有功能区域的脆性材料基板(107)刻划成格子状时，将功能区域的边界点作为测定点而检测位置，并以通过该点的方式设定刻划线。接着，以成为所设定的刻划线的方式进行刻划。若如此，则可刻划成曲线状，即便是容易产生变形的脆性材料基板，也能够以将功能区域等分地分割的方式进行刻划。

Description

刻划装置及刻划方法

技术领域

本发明涉及一种尤其用于低温煅烧陶瓷基板等脆性材料基板的切断的刻划装置及刻划方法。

背景技术

低温煅烧陶瓷(以下，称为LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic))是将导体布线在混合有氧化铝的骨材与玻璃材料的薄片上而形成多层膜，并以800℃左右的低温对该多层膜进行煅烧而成的基板。LTCC基板是在1块母基板上成格子状地同时形成多个功能区域，并依各功能区域分割这些功能区域来使用。先前，如专利文献1所示般，使用陶瓷用的刻划器进行刻划来分割LTCC基板。另外，利用切割工具机械式地切割LTCC基板，由此分割该LTCC基板。

另外，在专利文献2中提出有如下方法：当分割LTCC基板时先对每条刻划线形成对准标记，针对产生煅烧后的歪曲的基板，利用监视器确认对准标记，并以连结对准标记的方式形成刻划线。

[先前技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第3116743号公报

[专利文献2]日本专利特开平2009-220405号公报

发明内容

在先前的利用机械式的切割的分割方法中，不仅切割花费时间，而且难以准确地进行切割。另外，存在如下的缺点：切断时会产生粉尘、或者在母基板上必须在各小基板间设置用于切断的一定的空间。

另一方面，在平面显示器用途等中，当将玻璃制且成格子状地形成有功能区域的母基板等分割成多个小基板时，首先使用刻划装置成格子状地进行刻划。因此，如图1所示，从附加在母基板的周围的对准标记中选择一对标记并刻划连结该标记的线。其次，从该线起设定考虑了功能区域的大小的特定的间距，而形成其他平行的刻划线。图中由虚线所示的线表示应进行刻划的线。在玻璃基板上，当形成对准标记后，不会发生不可逆的大变形，且对准标记的精度高，因此即便从周围的对准标记起使母基板以特定的间距平行移动来进行刻划，也可以准确地对母基板进行刻划，并进行分割。

然而，LTCC基板是在煅烧前形成功能区域及对准标记，但在煅烧时有时会如图2所示般弯曲并收缩。因此，即便预先在LTCC基板的周围附加对准标记，并将该对准标记作为基准使母基板以所期望的间距平行移动，也难以以准确地等分功能区域的方式进行刻划。因此，存在依各功能区域准确地分割母基板来制造产品基板较困难的问题。尤其，在基板与产品基板较小的情况(例如分割长宽为200mm以下，特别是100mm以下的基板的情况，通过分割而获得长宽为10mm以下(特别是5mm以下)的产品的情况)下，依各功能区域准确地进行分割来制造产品基板变得困难。

另外，在专利文献2中，在基板的周围设置多个对准标记，并以连结对准标记的方式形成刻划线，但此时所形成的刻划线是直线状的线，当LTCC基板弯曲成曲线状时，存在无法以通过各功能区域的中间的方式形成曲线状的刻划线的问题。

本发明是解决所述先前技术的问题的发明，其目的在于：使用用于玻璃基板等脆性材料基板的刻划的刻划装置，即便是假定如低温煅烧陶瓷等般弯曲并变形的脆性材料基板，也可以在功能区域间准确地进行刻划并分割。

为解决该课题，本发明的刻划装置是为了将成格子状地形成有多个功能区域的脆性材料基板依各功能区域加以分割来制成产品基板而进行刻划的刻划装置，其包括：平台，设置有所述脆性材料基板；刻划头，以与所述平台上的脆性材料基板相向的方式设置成升降自如，且其前端保持刻划轮；移动机构，在将所述刻划轮按压在所述脆性材料基板的表面的状态下使所述刻划头及脆性材料基板相对移动；相机，拍摄所述脆性材料基板的功能零件的中间点；控制器，根据所述相机的图像检测所述功能零件的中间点的位置，并检测所述脆性材料基板的所述功能零件的中间点之中，应进行刻划的线上的至少3个测定点的位置，对连结所述测定点的刻划线进行运算，使所述刻划头及脆性材料基板沿着所运算的刻划线相对移动，并且使所述刻划头升降而进行刻划。

此处，也可以进一步具有使拍摄所述平台上的功能零件的中间点的所述相机移动的相机移动机构。

为解决该课题，本发明的刻划方法是为了将成格子状地形成有多个功能区域的脆性材料基板依各功能区域加以分割来制成产品基板而形成刻划线的刻划方法，其包括如下步骤：检测所述脆性材料基板的功能零件的中间点的位置；检测所述脆性材料基板的所述功能零件的中间点之中，应进行刻划的线上的至少3个测定点的位置；以连结被测定的刻划线的所述测定点的方式进行刻划线运算；以及使所述刻划头及脆性材料基板沿着所运算的刻划线相对移动，并且使所述刻划头升降而对所述脆性材料基板进行刻划。

此外，本说明书中的刻划是指使刻划轮在压接于脆性材料基板上的状态下滚动而刻出刻划线。在分割时形成刻划线，并沿着该线产生在板厚方向上伸展的垂直的裂缝，由此可分割脆性材料基板。

[发明的效果]

根据具有此种特征的本发明，以通过功能区域间的测定点的方式对刻划线进行运算，并沿着该线进行刻划。因此，针对在煅烧时容易变形的LTCC基板等的脆性材料基板，也能够以准确地通过功能区域的中间的方式进行刻划，并可根据该刻划线进行分割。本发明尤其对于基板与产品基板较小的情况(例如分割长宽为200mm以下(特别是100mm以下)的基板的情况、通过分割而获得长宽为10mm以下(特别是5mm以下)的产品的情况)有效。

附图说明

图1是表示刻划前的玻璃基板的一例的图。

图2是表示在煅烧之后、刻划之前的低温煅烧陶瓷基板的一例的图。

图3是表示本发明的实施形态的刻划装置的立体图。

图4是表示本实施形态的刻划装置的控制器的方块图。

图5是表示利用本实施形态的刻划装置进行刻划前的脆性材料基板的图。

图6是刻划前的脆性材料基板的局部放大图。

图7是表示本实施形态的刻划装置的刻划动作的流程图。

[符号的说明]

100             刻划装置

101             移动台

102a、102b      导轨

103             滚珠螺杆

104、105        电动机

106             平台

107                脆性材料基板

110                支架

111a、111b         支柱

112                刻划头

113、116           直线电动机

114                固定器

115                刻划轮

117                CCD相机

120                控制器

121                图像处理部

122                控制部

123                输入部

124a、124b         X电动机驱动部

125                Y电动机驱动部

126                旋转用电动机驱动部

127                刻划头驱动部

128                监视器

129                数据保持部

具体实施方式

图3是表示本发明的实施形态的刻划装置的一例的概略立体图。在该刻划装置100中，移动台101是沿着一对导轨102a、102b而移动自如地保持在y轴方向上。滚珠螺杆103与移动台101旋接。滚珠螺杆103通过电动机104的驱动而旋转，并使移动台101沿着导轨102a、102b而在y轴方向上移动。在移动台101的上表面设置有电动机105。电动机105使平台106在xy平面上旋转并定位在特定角度。此处，将脆性材料基板107设定为低温煅烧陶瓷基板。将该基板107载置在平台106上，并通过未图示的真空吸引机构等来保持。

在刻划装置100中，通过支柱111a、111b以横跨移动台101与其上部的平台106的方式，沿着x轴方向架设支架110。支架110是通过直线电动机113而将刻划头112保持为移动自如。直线电动机113沿着x轴方向直线驱动刻划头112。在刻划头112的前端部，通过固定器114而安装有刻划轮115。刻划头112使刻划轮115在脆性材料基板的表面上一面以适当的负荷压接一面滚动，从而形成刻划线。

作为刻划轮115，优选使用日本专利第3074153号中所示的高渗透型的刻划轮，在实施形态中也设定为使用该刻划轮。作为刻划轮的材质，可使用烧结金刚石(PCD(Polycrystalline Diamond，多晶金刚石))、超硬合金等，但就刻划轮的寿命的观点而言，优选烧结金刚石(PCD)。

在直线电动机113上并列地设置有直线电动机116，在直线电动机116上安装有CCD相机117。直线电动机116是沿着x轴方向驱动CCD相机117，而使其拍摄后述的脆性材料基板上所设置的功能区域的中间点的相机移动机构。

此处，移动台101，导轨102a、102b或平台106及驱动它们的电动机104、105，以及使刻划头112移动的直线电动机113构成使刻划头与脆性材料基板在平行于该基板的受到刻划的面的方向上相对移动的移动机构。

其次，使用方块图对本实施形态的刻划装置100的控制器的构成进行说明。图4是刻划装置100的控制器120的方块图。本图中，来自CCD相机117的输出通过控制器120的图像处理部121而被提供给控制部122。输入部123如后述般输入脆性材料基板的基准间距。控制部122上连接有X电动机驱动部124a、124b，还连接有Y电动机驱动部125、旋转用电动机驱动部126及刻划头驱动部127。X电动机驱动部124a、124b分别驱动直线电动机113、116。Y电动机驱动部125驱动电动机104。旋转用电动机驱动部126驱动电动机105。控制部122根据刻划线的数据，控制平台106的y轴方向的位置，并旋转控制平台106。另外，控制部122通过刻划头驱动部127而沿着x轴方向驱动刻划头，并且当刻划轮115滚动时，以使刻划轮115以适当的负荷压接在脆性材料基板的表面上的方式进行驱动。控制部122上还连接有监视器128及数据保持部129。数据保持部129保持后述的拍摄点的位置数据或用于刻划的刻划数据。

其次，使用流程图及脆性材料基板对本实施形态的刻划装置的刻划方法进行说明。图5是表示配置在刻划装置的平台106上的正方形的脆性材料基板107的图，此处，将脆性材料基板107设定为成格子状地形成有11×11的功能区域的LTCC基板。此处，如虚线所示般在该脆性材料基板107上形成刻划线。脆性材料基板107在煅烧前为正方形，且成格子状地规则地形成有正方形的功能区域，但煅烧后略微产生歪曲。图6是将煅烧后产生了歪曲的基板的一部分夸张表示的图。

在图7所示的流程图中，若开始动作，则首先在步骤S11中，由输入部123输入基准间距。基准间距是指1个功能区域间的间距，例如当成格子状地形成有2.5×2.5mm的功能区域时，将基准间距设定为2.5mm。其次，进入到步骤S12，使X电动机驱动部124b、Y电动机驱动部125动作，而使CCD相机117在x轴方向及y轴方向上移动。接着，进入到步骤S13，检测配置在平台106上的脆性材料基板107的拍摄点，并对拍摄点进行拍摄。此处，拍摄点可以是功能区域的所有中间点，也可以从几个中间点中选择1个来作为拍摄点。在本实施形态中，每隔3个点选择1个中间点并设定为拍摄点P1～P16。接着，在步骤S14中保持拍摄点的位置数据后，检查拍摄是否已结束(步骤S15)，若并未结束，则回到步骤S12，重复所述动作直至所有拍摄点的拍摄结束为止。

一旦将图5所示的各测定点的位置数据保持在数据保持部129的存储器中，则进入到步骤S16，算出x轴歪曲修正的刻划线(步骤S16)。所谓x轴歪曲修正的刻划线，是指例如图5所示的Lx1、Lx4、Lx7等连结多个拍摄点的几乎平行于x轴的线。由于脆性材料基板107准确而言并非正方形，且烧结时产生歪曲，因此连结各拍摄点的线也成为曲线而非直线。因此，设定如连结该线的函数h，由此作为连结各线的x轴歪曲修正刻划线。该x轴歪曲修正刻划线可近似于直线地连结各拍摄点的折线，但优选平滑地连结多个拍摄点的曲线。为了算出修正刻划线，1条刻划线上需要至少3个拍摄点。

一旦算出连结拍摄点的所有x轴歪曲修正刻划线Lx1、Lx4、Lx7、Lx10，则接着算出x轴内插刻划线。所谓x轴内插刻划线，是指歪曲修正刻划线以外的几乎平行于x轴的刻划线，即图5所示的Lx0、Lx2、Lx3、Lx5、Lx6、Lx8、Lx9、Lx11的线。这些刻划线是将对相邻的2个测定点，例如P1、P2进行3等分的点作为虚拟的测定点，并连结这些虚拟的测定点的线。由此依次对沿着x轴的线进行运算，而完成x轴内插刻划线的所有运算。此外，将x轴内插刻划线Lx0设定为以Lx1为基准，朝Lx2的相反方向弯曲而形成的线。所运算的刻划线的数据是保持在数据保持部129中。

接着，算出y轴歪曲修正刻划线(步骤S18)。y轴歪曲修正刻划线也如图5所示般，是连结沿着y轴的测定点的刻划线，是Ly1、Ly4、Ly7、Ly10。在此情况下，也优选将该y轴歪曲修正刻划线设定为平滑地连结各测定点的曲线。接着，在步骤S19中以与x轴内插刻划线的运算相同的方式，算出几乎平行于y轴的内插刻划线Ly0、Ly2、Ly3、Ly5、Ly6、Ly8、Ly9、Ly11。所运算的刻划线的数据是保持在数据保持部129中。

若如所述般对所有刻划线进行运算，则进入到步骤S20，首先依次对几乎平行于x轴的刻划线Lx0～Lx11进行刻划(步骤S20)。当进行刻划时，首先驱动电动机104，使平台106在y轴方向上移动，当存在角度偏差时，以消除该角度偏差的方式驱动电动机105而使平台106旋转，并进行定位。若完成该定位，则通过直线电动机113使刻划头112在x轴方向上移动，并使刻划头112下降。接着，根据x轴内插刻划线的数据驱动电动机104，使平台在y轴方向上移动，并沿着刻划线Lx0进行刻划。接着，若该刻划结束，则使刻划头112上升。接着，根据所保持的内插刻划线的数据驱动电动机104，使平台在y轴方向上移动，进行从刻划线Lx0向刻划线Lx1的间距进给。接着，以与刻划线Lx1一致的方式进行y轴位置的微调整。然后，使刻划头112下降并沿着歪曲修正刻划线Lx1进行刻划。继而，沿着内插刻划线Lx2、Lx3，歪曲修正刻划线Lx4……依次进行刻划。

如此，若在步骤S20中完成几乎平行于x轴的所有刻划线Lx0～Lx11的刻划，则通过电动机驱动部126驱动电动机105而使平台106旋转90°(步骤S21)。接着，沿着y轴内插刻划线Ly0进行刻划。以下，同样地重复朝y轴方向的平台的移动与沿着刻划线Ly1、Ly2……的刻划(步骤S22)。接着，若完成最后的刻划，则结束处理。

如此，在实施形态中，每次刻划时将功能区域的中间的测定点作为通过点进行检测，将连结测定点的曲线状的线作为刻划线，因此即便在如LTCC基板般煅烧时容易产生歪曲的脆性材料基板的情况下，也可以进行连结各功能零件的中间点的刻划。由此，可提升产品基板的尺寸精度。在该实施形态中将刻划线形成为曲线状，因此通过由煅烧所引起的收缩的偏向，对于如图2所示般变形成梯形形状的基板、及其他非定形的基板，也能够以可依各功能区域进行分割的方式进行刻划，从而可提升产品的合格率。

此外，此处所示的脆性材料基板与其对准标记是一例，也可以是具有更多的功能区域或对准标记的基板。例如当在1块基板上成格子状地形成有25×25的功能区域等时，也可以每隔例如5个交点检测刻划线的通过点，并以连结该通过点的方式将刻划线形成为曲线状。另外，也可以将所有功能区域的中间点作为测定点而算出刻划线。

此外，在该实施形态中，通过移动机构使平台在y轴方向上移动并使平台旋转，且使刻划头在x轴方向上移动。作为替代，也可以将使平台在x轴及y轴方向上移动者设定为移动机构，另外，也可以将使刻划头在x轴及y轴方向上移动者设定为移动机构。

此外，在该实施形态中，将脆性材料基板设定为低温煅烧陶瓷基板，对于针对容易变形的基板的刻划有效。对于针对特别小的基板的划线或用于获得较小的产品基板的刻划特别有效。另外，即便是用于液晶面板等的玻璃基板、其他基板，也可以应用本发明来更准确地进行刻划。

另外，在该实施形态中，与刻划头同样地通过直线电动机而使CCD相机移动。由此，可更准确地检测交点的测定点的位置。当使用高解析度的CCD相机作为替代品时，也可以将CCD相机设为固定来拍摄平台上的脆性材料基板。在此情况下，不需要相机移动机构，可使构成变得简单。

[产业上的可利用性]

本发明可广泛地用于低温煅烧陶瓷基板的分割或形成玻璃基板等脆性材料基板的刻划线的步骤。

Claims (3)

1.一种刻划装置，其进行刻划，用于将沿着x轴及y轴而成格子状地形成有多个功能区域的陶瓷基板依各功能区域加以分割来制成产品基板，其包括：

平台，设置有所述陶瓷基板；

刻划头，以与所述平台上的陶瓷基板相向的方式设置成升降自如，且其前端保持刻划轮；

移动机构，在将所述刻划轮按压在所述陶瓷基板的表面的状态下使所述刻划头及陶瓷基板相对移动；

相机，拍摄所述陶瓷基板的功能区域的中间点的拍摄点；以及

控制器，根据所述相机的图像检测所述功能区域的中间点的位置，并检测所述陶瓷基板的所述功能区域的中间点之中，应进行刻划的线上的至少3个拍摄点的位置，对连续且平滑地连结所述拍摄点的x轴修正刻划线及y轴修正刻划线进行运算，使所述刻划头及陶瓷基板沿着所运算的修正刻划线相对移动，并且使所述刻划头升降而进行刻划。

2.根据权利要求1所述的刻划装置，其特征在于：

其更包括使拍摄所述平台上的功能区域的中间点的所述相机移动的相机移动机构。

3.一种刻划方法，其形成刻划线，用于将沿着x轴及y轴而成格子状地形成有多个功能区域的陶瓷基板依各功能区域加以分割来制成产品基板，其包括如下步骤：

检测所述陶瓷基板的功能区域的中间点的位置；

检测所述陶瓷基板的所述功能区域的中间点之中，应进行刻划的线上的至少3个拍摄点的位置；

对连续且平滑地连结所述应进行刻划的线上的所述拍摄点的x轴修正刻划线及y轴修正刻划线进行运算；以及

使所述刻划头及陶瓷基板沿着所运算的修正刻划线相对移动，并且使所述刻划头升降而对所述陶瓷基板进行刻划。