CN102887635B - 刻划装置 - Google Patents

Abstract

一种刻划装置。能够根据刻划线的种类使用适当的刻划头来形成刻划线。该装置用于在基板上形成多条刻划线，其具备：第1刻划单元（11），其具有第1刻划头，在基板上形成第1刻划线；以及第2刻划单元（12），其具有第2刻划头，在基板上形成第2刻划线。第1刻划头具有：夹具保持部件（23）；以及夹具（24），其前端可安装刀轮（42），被支撑为能够相对于夹具保持部件（23）绕与工件表面垂直的轴旋转自如。第2刻划头具有：夹具保持部件（23）；以及夹具（24），其前端可以安装刀轮（42），其相对于夹具保持部件（23）的绕与工件表面垂直的轴的旋转被限制。

Description

刻划装置

技术领域

本发明涉及刻划装置，特别是用于在作为工件的脆性材料基板上形成多条刻划线的刻划装置。

背景技术

例如在分割玻璃基板的情况下，将刀轮等工具的刀尖压接在玻璃基板上，使该刀尖沿着刻划预定线移动，由此形成刻划线。接着，沿着刻划线向玻璃基板施加规定的力来分割玻璃基板。

在进行上面那样的玻璃基板的分割时，使用例如专利文献1中示出的刻划装置。该专利文献1中示出的装置是用于分割例如由2片玻璃基板贴合而得到的LCD基板的装置，具备保持搬运单元和2个刻划头。为了分别刻划基板的正面和背面，2个刻划头配置成上下相对。此外，保持搬运单元在2个刻划头之间搬运基板。

在专利文献1中示出的装置中，存在在上下的玻璃基板的相同位置形成刻划线的情况和在上下的玻璃基板的不同位置形成刻划线的情况。

当对上下的玻璃基板在相同位置形成刻划线时，分别装有刀轮的刻划头以从上下将两玻璃基板夹入的方式进行压碾，而形成刻划线。

另一方面，当在上下的玻璃基板的不同位置形成刻划线时，使装有一方的刻划头的桥架（bridge）移动，使用上下的刻划头在基板正面和背面的不同位置形成刻划线。

此外，在专利文献2中，示出了以缩短加工时间为目的的基板分割方法。在此处，当从母基板切出多个单位基板时，能够使刻划头在始终保持与基板接触的状态下移动而进行加工，以使得刀轮对基板的压碾不会中途中断。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：WO 02/057192A1

专利文献2：WO 2005/113212A1

在专利文献1和2中示出的以往的刻划装置中，当刻划头的移动方向变更时，必须使刀轮平稳地追随变更后的移动方向。因此，安装有刀轮的夹具相对于夹具保持部件，以能够绕与基板正面垂直的轴自由旋转的方式被支撑。

另一方面，特别是在通过刻划线而分割的截面直接成为产品的截面而露出的情况下，必须避免加工的刻划线的起伏。为了避免刻划线的起伏，期望对装有刀轮的夹具的旋转进行限制。

发明内容

本发明的课题在于提供一种刻划装置，该刻划装置能够根据刻划线的种类使用适当的刻划头来形成刻划线。

第1发明的刻划装置用于在作为工件的脆性材料基板上形成多条刻划线，其具备：第1刻划单元，其具有第1刻划头，在脆性材料基板上形成第1刻划线；以及第2刻划单元，其具有第2刻划头，在脆性材料基板上形成第2刻划线。第1刻划头具有：第1夹具保持部件；以及第1夹具，其前端可安装刀具，被支撑为能够相对于第1夹具保持部件绕与工件表面垂直的轴旋转自如。第2刻划头具有：第2夹具保持部件；以及第2夹具，其前端可安装刀具，其相对于第2夹具保持部件的绕与工件表面垂直的轴的旋转被限制。

在此，在变更刻划头的移动方向而形成刻划线的情况下，通过使用第1刻划单元，装有刀具的第1夹具能够平稳地追随第1刻划头的移动而形成刻划线。此外，在形成直线的刻划线的情况下，通过使用第2刻划单元，能够限制装有刀具的第2夹具的旋转，形成抑制了起伏的刻划线。

第2发明的刻划装置是在第1发明的装置中，在第1刻划单元与第2刻划单元之间还具备用于变更脆性材料基板的姿势的姿势变更单元。

例如，当在脆性材料基板上形成互相垂直的x方向以及y方向的刻划线时，在使用第1刻划单元形成了x方向的刻划线之后，在姿势变更单元中，将脆性材料基板在工作台面上旋转90度。然后，在第2刻划单元中形成y方向的刻划线。因此，能够高效地进行加工。

第3发明的刻划装置是在第1或者第2发明的装置中，第1刻划单元还具有第3刻划头，该第3刻划头隔着欲被加工的脆性材料基板与第1刻划头相向配置。而且，第3刻划头具有：第3夹具保持部件；以及第3夹具，其前端可安装刀具，其相对于第3夹具保持部件的绕与工件表面垂直的轴的旋转被限制，第3刻划头在脆性材料基板上形成第3刻划线。

在此处，在第1刻划单元中，能够在基板的两个面上形成刻划线。此时，能够在基板的一个面上平稳地形成变更了刻划头的移动方向的刻划线，能够在基板的另一个面上形成抑制了起伏的直线的刻划线。

第4发明的刻划装置是在第1至第3发明中的任意一个装置中，第2刻划单元还具有第4刻划头，该第4刻划头隔着欲被加工的脆性材料基板与第2刻划头相向配置。而且，第4刻划头具有：第4夹具保持部件；第4夹具，其前端可安装刀具，其相对于第4夹具保持部件的绕与工件表面垂直的轴的旋转被限制，第4刻划头在脆性材料基板上形成第4刻划线。

在此处，在基板的正面和背面，能够形成抑制了起伏的直线的刻划线，能够高效地形成质量稳定的刻划线。

如上所述，在本发明中，能够根据刻划线的种类使用适当的刻划头来形成刻划线。

附图说明

图1是示出使用本发明的一个实施方式的刻划装置加工的基板的一例的图。

图2是说明所述刻划装置中的刻划线的图。

图3是示出使用本发明的一个实施方式的刻划装置加工的基板的一例的图。

图4是所述刻划装置的示意俯视图。

图5是所述刻划装置的示意正视图。

图6是刻划头的外观立体图。

图7是刻划头的局部剖面图。

图8是中心立轴装配体的部分剖面图。

标号说明

10：刻划装置

11：第1刻划单元

12：第2刻划单元

13：基板姿势变更装置

20：刻划头

23：夹具保持部件

24：夹具

35c：旋转限制用孔

42：刀轮

45：螺纹部件

具体实施方式

下面以分割液晶显示面板制造用的母基板时的刻划装置为例进行说明。

［工件］

首先，对作为加工对象的工件进行说明。如图1所示，液晶显示面板制造用的母基板MG由形成有多个单位显示面板（单位基板）的图案P的2个基板G1、G2（参照图2）贴合而构成。具体而言，如图2所示，夹着封入液晶的密封材料，将形成有多个滤色器的第1基板（也称为CF侧基板）G1与形成有多个TFT及端子区域的第2基板（也称为TFT基板）G2贴合。在此处，第2基板G2的端子区域T（在图1的放大图中，利用假想线示出端子的一部分）是内部的TFT与外部设备之间连接信号线的区域，因此在分割的最后阶段需要使其在外部露出。

另一方面，除在2个基板G1、G2之间封入液晶的密封材料外，在母基板MG的外周边部设置有外部封条1。该外部封条1是用于粘接2片基板G1、G2的封条，以防止分割母基板MG时产生的切片飞散。

当沿x方向刻划这样的母基板MG时，如图1所示，需要使形成在下面的TFT基板G2上的电极端子2露出。另外，在图1中，实线S1是上方的刀具刻划出的刻划线，虚线S2是下方的刀具刻划出的刻划线。因此，需要使CF基板G1的刻划线S1与TFT基板G2的刻划线S2的位置仅相差端子的量而进行刻划。但是，即便在使刻划线错开的情况下，也需要使上下的刻划线S1、S2在从母基板MG的端部到外部封条1的内端为止的范围内一致而进行刻划。假如，图2（a）、（b）所示，在没有使上下的刻划线S1、S2在从母基板MG的端部到外部封条1为止的范围内一致的情况下，外部封条1将残留在2个基板G1、G2之间。于是，在外部封条1残留的部分中，CF基板G1与TFT基板G2保持贴合状态，端子部分不能露出。因此，如前所述，在从母基板MG的端部到外部封条1的内端为止的范围内，使上下的刻划线S1、S2一致而进行刻划，然后，需要将上下的刻划线S1、S2错开。另外，图2（b）是该图（a）的Ａ向视图。

此外，如图3所示，当在y方向上刻划时，上下的刻划线S3、S4从刻划线的起点开始成为单位基板P的完成品的截面，因此为了抑制分割面的质量劣化，需要避免刻划线产生起伏。

［刻划装置的整体结构］

本实施方式的刻划装置用于在上面那样的工件上形成刻划线S1～S4，并分割成多个单位基板P，在图4和图5中示出其整体结构。图4是示出装置整体的概略情况的俯视图，图5是示意性示出装置的一部分的正视图。

如图4所示，刻划装置10主要具有：第1刻划单元11；2个第2刻划单元12；以及基板姿势变更装置13。此外，设置有用于在这些装置间搬运基板的搬运机构（未图示）。在第1刻划单元11的搬运方向的上游侧设置有等待工作台15。此外，在基板姿势变更装置13的搬运方向上游侧和下游侧分别设置有姿势变更用工作台16、17。另外，在该实施方式中，在基板姿势变更装置13的搬运方向下游侧配置有2列加工线，但也可配置1列加工线。在1列加工线的情况下，设置1个第2刻划单元12。

第1刻划单元11针对搬入的母基板MG形成x方向的刻划线。此外，第2刻划单元12针对已经执行了x方向的刻划及分割处理的基板形成y方向的刻划线。

如图5所示，在各刻划单元11、12中，设置有隔着基板对置的1对刻划头SH（在图5中只示出构成刻划头的刀轮）。另外，关于刻划头SH将在后面详细叙述。在本装置中，通过上下的刻划头SH，在上下基板上同时形成刻划线，由此不用执行作为另外工序的断开工序就能够分割基板。图5（a）示意性示出了刻划处理，图5（b）示出了分割后的基板。通过这样的装置结构，不需要用于在基板的正面和背面形成刻划线的反转工序和在形成刻划线之后的断开工序。

［刻划头］

在本装置中，第1和第2刻划单元11、12分别设置有2个刻划头。各刻划头的结构如后所述，除了或者安装有刀轮的夹具能够旋转自如、或者夹具的旋转被限制这一点不同之外，其他的结构完全相同。下面，基于图6～图8来说明刻划头的基本结构。

刻划头20用于在母基板MG上形成刻划线S1～S4，其可以沿着设于刻划装置10的导向杆11a、12a（参照图4）在水平方向上移动。刻划头20具备：基底部件21，其内部配置有旋转电机装配体和滚珠螺杆等机构（未图示）；压碾用电机22，其安装在基底部件21的上部；夹具保持部件23；以及具有夹具24的中心立轴装配体25。

＜夹具保持部件＞

如图7所示，夹具保持部件23具有：圆筒部件28；插入圆筒部件28的内面的壳体29；以及顶盖30。圆筒部件28被支撑于基底部件21的下方。顶盖30在中央部具有贯通孔，固定于圆筒部件28的下端。

＜夹具＞

如图7和图8所示，夹具24作为中心立轴装配体25的构成部件之一而设置。即，中心立轴装配体25具有：夹具24；上轴承32、下轴承33；间隔装置34；轴承盖35；以及支撑部件36。

夹具24具有：在上下方向上延伸的杆部24a；以及在杆部24a的前端设置的刀具保持部24b。在杆部24a的上端借助螺栓41安装着联轴节40。联轴节40可以与设置在基底部件21内部的旋转用电机装配体连结，可以使夹具24在规定的角度范围内转动。如图7所示，刀具保持部24b从一个侧面观察，前端部分形成为三角形状。此外，如图8所示，在刀具保持部24b的前端部，从下方起形成规定长度的切槽24c。在该切槽24c的下端部安装着刀轮42。

如图7所示，从与刻划头的移动方向垂直的方向观察，刀轮42的安装中心C1与夹具24的杆部24a的中心C2偏移距离δ。由于该偏移δ，当刻划头20的移动方向变更时，夹具24能效仿该变更而旋转。另外，如图8所示，当从沿着刻划头20的移动方向的方向观察时，刀轮42的中心与夹具24的杆部24a的中心一致。

上轴承32和下轴承33将夹具24支撑为相对于夹具支撑部件23旋转自如。间隔装置34设置于上轴承32和下轴承33之间，上端与上轴承32的内轮抵接，下端与下轴承33的内轮抵接。

轴承盖35是大致圆筒状的部件，具有固定部35a和防尘密封部35b。固定部35a以不能相对旋转的方式固定在杆部24a的下端部。此外，在固定部35a的上下方向的大致中间部处，形成有在半径方向上贯通的用于限制转动的孔35c。防尘密封部35b具有从固定部35a的下端部向径向外侧延伸并且向上方突出的环状的突出部。

支撑部件36是配置于轴承盖35的外周部的圆筒状的部件。支撑部件36的外周面被压入夹具保持部件23的顶盖30的内周面中。此外，在支撑部件36的内周面与轴承盖35的外周面之间设置了间隙。另外，在顶盖30上设置有贯通顶盖30的半径方向的销43。该销43的前端被螺纹部件44压在形成于支撑部件36的外周面的环状槽36a中。由此，能够防止支撑部件36从顶盖30落下。此外，在支撑部件36的内周面与轴承盖35的外周面之间设置了间隙。

在支撑部件36的上下方向的大致中间部处，在与轴承盖35的孔35c对应的位置处形成有在半径方向上贯通的螺纹孔。在该螺纹孔中安装有螺纹部件45。螺纹部件45的前端一直延伸至轴承盖35的孔35c内。另外，孔35c的内径比螺纹部件45的外径大，轴承盖35以及夹具24可以相对于支撑部件36旋转相当于这两径的差异的角度。

在支撑部件36的下端面形成有环状的槽。在该环状槽中插入了轴承盖35的突出部。通过这样的结构，防止了因加工而产生的加工片进入轴承32、33。

＜夹具的旋转限制＞

根据以上的说明可知，通过将螺纹部件45安装于支撑部件36并将螺纹部件45的前端插入轴承盖35的转动限制用孔35c中，能够限制轴承盖35相对于支撑部件36的旋转。即，能够限制夹具24相对于夹具保持部件23的绕与工件表面垂直的轴的旋转。另外，如前所述，孔35c的内径形成为比螺纹部件45的外径大，在两者之间形成有间隙，因此夹具24能够相对于支撑部件36旋转相当于该间隙部分的角度（优选为5°以下）。下面将这样设置的刻划头表述为“固定头”。

另一方面，通过从支撑部件36拆下螺纹部件45，由此使轴承盖35能够相对于支撑部件36自由旋转。即，夹具24能够相对于夹具保持部件23，绕与工件表面垂直的轴自由旋转。下面将这样设置的刻划头表述为“旋转头”。

［加工动作］

在此处，对分割在图1～3中示出的液晶显示面板制造用的母基板时的加工动作进行说明。这种情况下，作为第1刻划单元11的上方的刻划头设置固定头，作为下方的刻划头设置旋转头。并且，作为第2刻划单元12的上下的刻划头均设置固定头。

首先，通过搬运机构将母基板MG搬入等待工作台15。将搬入的母基板MG向设置有第1刻划单元11的工作台搬运。在此处，在x方向上刻划母基板MG。具体而言，如图1所示，使用上方的固定头来形成刻划线S1，使用下方的旋转头来形成刻划线S2。由此，露出形成在下面的TFT基板G2上的电极端子2。此外，在此处，通过上下的刻划头同时形成刻划线S1、S2，因此无需特别进行断开工序，母基板MG即沿着x方向的刻划线S1、S2被分割。

在上面的加工中，如图1中虚线S2所示，对于下方的旋转头而言，虽然在移动中改变了方向，但夹具24能够相对于夹具保持部件23自由旋转，因此夹具24能够在平稳旋转的同时，模仿并追随刻划线S2。此外，对于上方的固定头而言，因为夹具24相对于夹具保持部件23的旋转被限制，因此上方的固定头抑制了所形成的刻划线S1的起伏。因此，能够抑制产品的切断质量的劣化。

将被第1刻划单元11进行了x方向的分割的基板搬运到基板姿势变更装置13。在基板姿势变更装置13中，使基板的姿势在水平面内旋转90度，并搬运到设置了第2刻划单元12的工作台。

接着在第2刻划单元12中执行y方向的刻划。由此，母基板MG被分割为各单位基板P。在此处，与上述相同，通过上下的刻划头同时形成刻划线S3、S4，无需设置断开工序，就能分割为单位基板P。

在该第2刻划单元12中，通过上下的固定头分别形成上下的刻划线S3、S4。在此处，从刻划线S3、S4的起点成为单位基板P的完成品的截面，因为刻划线S3、S4是由固定头形成，所以能够抑制刻划线S3、S4产生起伏。

［特征］

（1）在需要变更刻划头的移动方向的加工台上，设置夹具能够自由旋转的旋转头。此外，在无需变更刻划头的移动方向，特别是刻划线直接成为产品的截面的情况下，设置夹具的旋转被限制的固定头。因此，能够根据刻划线的种类使用适当的刻划头进行加工。

（2）通过安装或拆下螺纹部件，能够将刻划头切换为固定式或旋转式，能够廉价地构成2种刻划头。

［其他实施方式］

本发明不限定于上面那样的实施方式，可以在不脱离本发明的范围内进行各种变形或者修正。

在所述实施方式中，将本发明应用到了分割液晶显示面板用的母基板的情况，但也能够同样地应用于在其他脆性材料基板上形成刻划线的情况。

在所述实施方式中，对在各刻划单元上设置了上下的刻划头的情况进行了说明，但本发明也同样适用于只在上方或下方中的一方设置了刻划头的装置。

用于限制夹具相对于夹具保持部件的旋转的结构不限定于所述实施方式。在所述实施方式中，将螺纹部件插入到了贯通孔中，但也可使用销来代替螺纹部件。

Claims (4)

1.一种刻划装置，用于在作为工件的脆性材料基板上形成多条刻划线，

所述刻划装置具备：

第1刻划单元，其用于在脆性材料基板上形成第1刻划线，且具有第1刻划头，该第1刻划头具有：第1夹具保持部件；以及第1夹具，该第1夹具的前端可安装刀具，被支撑为能够相对于所述第1夹具保持部件绕与工件表面垂直的轴旋转自如；以及

第2刻划单元，其用于在脆性材料基板上形成第2刻划线，且具有第2刻划头，该第2刻划头具有：第2夹具保持部件；以及第2夹具，该第2夹具的前端可安装刀具，其相对于所述第2夹具保持部件的绕与工件表面垂直的轴的旋转被限制。

2.根据权利要求1所述的刻划装置，其中，

所述刻划装置在所述第1刻划单元与所述第2刻划单元之间还具备用于变更脆性材料基板的姿势的姿势变更单元。

3.根据权利要求1或2所述的刻划装置，其中，

所述第1刻划单元还具有第3刻划头，该第3刻划头隔着欲被加工的脆性材料基板与所述第1刻划头相向配置，

所述第3刻划头在脆性材料基板上形成第3刻划线，其具有：第3夹具保持部件；以及第3夹具，该第3夹具的前端可安装刀具，相对于所述第3夹具保持部件的绕与工件表面垂直的轴的旋转被限制。

4.根据权利要求1或2所述的刻划装置，其中，

所述第2刻划单元还具有第4刻划头，该第4刻划头隔着欲被加工的脆性材料基板与所述第2刻划头相向配置，

所述第4刻划头在脆性材料基板上形成第4刻划线，其具有：第4夹具保持部件；以及第4夹具，该第4夹具的前端可安装刀具，相对于所述第4夹具保持部件的绕与工件表面垂直的轴的旋转被限制。