CN103042610A - 刻划装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种在前一次刻划后，下一次刻划时不受残留冷媒影响的刻划装置。本发明的刻划装置A具备工作台(1)、刻划头(9)、及使刻划头(9)相对工作台(1)移动的移动机构(6、8、M)；刻划头(9)具备激光照射部(10)，其对工作台(1)上的脆性材料基板W照射激光光束，形成作为加热区域的激光点；及冷媒喷射部(11)，其朝向激光点的移动方向的后方位置喷射包含液体的冷媒，形成作为冷却区域的冷却点；沿着基板W假定的刻划预定线使激光点及冷却点依序移动，形成热应力的刻划线；刻划头(9)进一步具备朝向激光点的移动方向前方位置喷射气体的气体喷射部(12)。

Description

刻划装置

技术领域

本发明涉及刻划装置，特别是涉及一种玻璃、陶瓷、硅、蓝宝石等脆性材料基板的刻划装置。

背景技术

现有习知，作为将大型的玻璃基板断开为单位基板(单位制品)的方法，例如专利文献1所示，已知有利用局部加热的热应力在基板形成刻划线(龟裂)，继而将形成有刻划线的基板送入断裂装置，利用断裂棒或断裂辊等进行按压，借此，沿刻划线进行断开的方法。

利用热应力形成刻划线的刻划方法使用激光光束作为加热源。即，在工作台上载置基板，对基板上假定的刻划预定线照射激光光束，形成作为局部的加热区域的激光点。进而，自冷却单元的喷嘴喷射冷媒，将作为冷却区域的冷却点形成于激光点的后方位置。继而，沿着假定的刻划预定线移动激光点，并且以追随该激光点的方式移动冷却点。借此，利用借由先行的加热及其后的急冷而产生的热应力，以预先形成于基板的端部的初期龟裂(触发)为起点，使龟裂在刻划预定线的方向延展，借此，形成一条刻划线。

以此方式，如图3所示，在第1刻划步骤中以等间距形成多条单向(X方向)的刻划线L1之后，在第2刻划步骤中以等间距形成与X方向的刻划线正交的Y方向的多条刻划线L2。其后，将由X方向及Y方向的刻划线交叉刻划的基板W送入断裂装置，由各刻划线L1、L2断开后取出作为制品的单位基板。

然而，在上述方法中，在第1刻划步骤中形成X方向的刻划线L1后，当在第2刻划步骤中加工Y方向的刻划线L2时，在第1刻划步骤中喷射的冷媒包含液体的情形时，存在基板上残留有液体的情况。若对残留有冷却液的部分进行第2刻划步骤中的刻划处理(激光点的扫描)，则会将激光点的照射热夺走而无法充分进行加热，使得热应力无法充分产生，导致刻划线的形成变得不良，在断开时无法获得高品质的端面。

因此，如专利文献2所示，揭示有设置激光点通过，进而冷却点通过后立即将附着于基板的冷媒吸入的吸入装置，将冷媒抽吸去除的方法。

又，作为其他方法，如专利文献3所示，揭示有为限制冷媒的喷雾区域而在喷嘴与基板之间设置具有孔或狭缝的遮罩，并且设置抽吸喷雾气的吸嘴的构成。

[先行技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2001-058281号公报

专利文献2：日本特开2000-061677号公报

专利文献3：日本特开2008-229715号公报

发明内容

[发明所欲解决的问题]

然而，专利文献2所记载的方法难以利用吸入装置将经喷射的冷媒完全回收。即，为以相对基板为非接触的状态进行冷却而自喷嘴喷射冷媒，但因来自喷嘴的喷射而冷媒飞散的区域相较直接喷附有冷媒的冷却点的范围扩大，因此，仅吸入装置的去除，无法去除飞散至远离的位置的冷媒。例如图3(a)所示，在依次形成多条X方向的刻划线L1的情形时，存在先形成的刻划线L1中，因后形成的邻接的刻划线L1而旋入附着有经喷射的冷媒的情况。在该情形时，由于先形成的刻划线L1上残留有冷媒，因此，其后，形成图3(b)所示的Y方向的刻划线L2时，存在于交点部分残留有冷媒的情况。

又，即使专利文献3的方法，亦无法将冷媒完全回收。即，由于通过设置在冷却喷嘴与基板之间的遮罩的孔或狭缝对基板供给喷雾气，因此，未完全通过孔或狭缝的喷雾气的一部分在遮罩的上表面反弹飞散至四方。因此，即使在附近设置吸嘴，亦无法将飞散的所有喷雾干净地抽吸去除。进而，通过孔或狭缝的喷雾气的一部分与专利文献2同样地飞散至远离冷却点的位置，对该等情况，与上述同样地无法回收飞散至远离的位置的冷媒。

因此，本发明的目的在于提供一种刻划装置，即使在前一次刻划加工时使用的冷媒因某些原因残留于基板上的情形时，在其后的刻划加工时，亦不受残留的冷媒的影响，而可正常地进行随后的刻划。

[解决问题的技术手段]

为解决上述问题而完成的本发明的刻划装置，具备：工作台，其载置脆性材料基板；刻划头，其对上述脆性材料基板进行加热及冷却；移动机构，其使上述刻划头相对膨作台移动；上述刻划头具备：激光照射部，其对上述工作台上的脆性材料基板照射激光光束，形成作为加热区域的激光点；及冷媒喷射部，其朝向上述激光点的移动方向后方位置喷射包含液体的冷媒，形成作为冷却区域的冷却点；沿着上述基板假定的刻划预定线，使上述激光点及上述冷却点依序移动，形成热应力的刻划线；上述刻划头进一步具备朝向上述激光点的移动方向前方位置喷射气体的气体喷射部。此处，自气体喷射部喷射的气体较佳为干燥空气，但亦可为氮气。

[发明的效果]

根据本发明的刻划装置，由于刻划头具备气体喷射部，为进行刻划加工而在激光点一边加热刻划预定线的各点一边通过之前，立即朝向该进行加热的各点喷射气体，将残留冷媒自刻划预定线上去除，因此，在激光点通过以进行加热时，在相较该位置为前方的刻划预定线上，残留溶媒完全消除，在其次的激光点的加热中，可对基板赋予充分的热量，从而使热应力的刻划加工确实地进展。

此处，在气体喷射部中亦可包含对喷射的气体进行加热的气体加热机构。具体而言，较佳为，使用电热线加热器或灯管加热器作为气体加热机构。

借由对喷射的气体进行加热使其成为热风，而使残留介质变得容易蒸发，从而促进去除。

附图说明

图1表示本发明的一实施形态的刻划装置的一例的概略图。

图2表示图1的刻划装置的主要部分的立体图。

图3(a)、(b)说明图1的刻划装置中的基板的刻划步骤的俯视图。

【主要元件符号说明】

A    刻划装置         W    基板

L1   X方向的刻划线    L2   Y方向的刻划线

1    工作台           9    刻划头

10   激光照射部       11   冷媒喷射部(喷嘴)

12   气体喷射部       12a  喷嘴

具体实施方式

以下，基于图式所示的实施例，详细地说明本发明的脆性材料基板的刻划装置。图1表示本发明的一实施形态的刻划装置的一例的概略图，图2是主要部分的立体图。

该刻划装置A具备载置玻璃基板W的工作台1。工作台1包含保持机构，以便可在固定位置保持载置于其上的基板W。本实施例中，作为该保持机构，经由在工作台1开口的多个较小的空气吸附孔1a，吸附保持基板W。又，工作台1成为可沿水平的轨道2在Y方向(图1的前后方向)上进行移动，且由利用马达(未图示)旋转的滚珠螺杆3进行驱动。进而，工作台1可借由内具马达的旋转驱动部4而在水平面内转动。

具备隔着工作台1设置的两侧的支承柱5、及在X方向延伸的导杆6的横臂7以跨越于工作台1上的方式设置。设置有可沿形成于导杆6的导件8移动的刻划头9，可借由马达M的旋转而在X方向移动。在刻划头9，一体地固定有作为加热源的激光照射部10、作为冷却机构的冷媒喷射部11、及气体喷射部12，且以首先气体喷射部12、继而激光照射部10、最后冷媒喷射部11进行配置的方式排列于一直线上(X方向)。

激光照射部10以借由光学透镜而将来自激光光源(未图示)的激光光束会聚于光路的方式，在基板W上形成特定大小的激光点。具体而言，形成行进方向的长度为20mm且宽度为2mm左右的椭圆状激光点。

冷媒喷射部11由朝向激光点的后方的邻接位置喷射含有水或酒精等液体的冷媒的喷嘴所构成，且形成作为由经喷射的冷媒直接冷却的区域的冷却点。具体而言，形成直径2mm左右的圆形区域(或椭圆区域等)作为冷却点。再者，经喷射的冷媒的一部分在基板反弹而飞散至冷却点的外侧为止。

气体喷射部12设置有朝向基板W自上方向下方喷附空气的喷嘴12a。喷射方向亦可向正下方或略微前方倾斜。进而，亦可在喷嘴12a的周围卷绕电热加热器、或固定灯管加热器，以热风进行喷射，从而促进冷媒的蒸发。

其次，说明上述刻划装置A对玻璃基板W的刻划步骤。

首先，将玻璃基板W载置于工作台1上的固定位置，借由空气吸附孔1a来进行吸附保持。继而，第1刻划步骤中，使刻划头9在X方向移动，且借由来自激光照射部10的激光光束而沿刻划预定线扫描激光点，并且追随该激光点，自冷媒喷射部11喷射包含液体的冷媒，扫描冷却点。此时，利用因先行的加热(激光点)及随后的急冷(冷却点)而产生的热应力，以预先形成于基板W的端部的初期龟裂(触发)为起点，使龟裂于刻划预定线的方向延展，借此，形成一条刻划线L1。以此方式，如图3(a)所示，在第1刻划步骤中以等间距形成多条X方向的刻划线L1。

此时，在形成最初的第1条刻划线L1的时间点，尤其因不存在残留冷媒，故无需自气体喷射部12进行空气的喷射(但亦可进行喷射)。自形成继而的第2条刻划线L1的时间点起，存在前次的刻划时飞散的冷媒作为残留冷媒附着于下一次的刻划预定线上的可能性，因此，一边使气体喷射部12作动，对加工部位的正前方喷附空气，一边扫描激光点及冷却点。

以后，在第3条以后的刻划线L1，一边使气体喷射部12作动，喷附空气，一边进行同样的加工。

继而，使工作台1旋转90度后，在第2刻划步骤中，如图3(b)所示，借由上述同样的方法而以等间距形成与X方向的刻划线L1正交的Y方向的多条刻划线L2。在该第2刻划步骤中，自最初的第1条刻划线起一边使气体喷射部12作动，一边进行刻划。

借此，在激光照射部10的激光点通过之前，立即去除残留冷媒。因此，因残留冷媒而夺走照射热之类的情况消失，从而可确实地进行热应力的刻划线的形成。

以上，对本发明的代表性实施例进行说明，但本发明未必由上述的实施形态界定，可在达成其目的且不脱离权利要求的范围内进行适当修正、变更。

例如，上述实施形态在形成X方向的第2条以后的刻划线L1时、及形成Y方向的刻划线L2时，使气体喷射部12作动，但在同方向的刻划线彼此的间隔设定为足够大，且X方向或Y方向彼此的刻划线L1、L2的加工中残留冷媒的飞散未成为问题时，形成X方向的刻划线L1的步骤中亦可不使气体喷射部12作动，而自继之进行Y方向的交叉刻划线L2的步骤，使气体喷射部12作动，从而节约鼓风的处理。

又，在上述实施形态中，X方向是在刻划头侧移动，Y方向是使工作台移动，但亦可二维地移动工作台，而将刻划头固定。

[产业上的可利用性]

本发明的刻划装置可用于借由利用热应力的激光刻划，在玻璃基板等脆性材料基板形成刻划线之际。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种刻划装置，具备：

工作台，其载置脆性材料基板；

刻划头，其对该脆性材料基板进行加热及冷却；及

移动机构，其使该刻划头相对该工作台移动；

该刻划头具备：激光照射部，其对该工作台上的脆性材料基板照射激光光束，形成作为加热区域的激光点；及冷媒喷射部，其朝向该激光点的移动方向后方位置喷射包含液体的冷媒，形成作为冷却区域的冷却点；

沿着该基板假定的刻划预定线，使该激光点及该冷却点依序移动，形成热应力的刻划线；其特征在于：

该刻划头进一步具备朝向该激光点的移动方向前方位置喷射气体的气体喷射部。

2.如权利要求1所述的刻划装置，其特征在于其中，在该气体喷射部具备对喷射的气体进行加热的气体加热机构。

3.如权利要求2所述的刻划装置，其特征在于其中，该气体加热机构是电热线加热器或灯管加热器。

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