CN103128863A - 脆性材料基板的分断方法及分断装置 - Google Patents

脆性材料基板的分断方法及分断装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种脆性材料基板的分断方法及分断装置。无需以往的断开步骤，仅通过脆性材料基板的划线操作来形成伴有到达背面的垂直龟裂的划线，从而简化作业步骤。在分断时输入关于脆性材料基板的信息(厚度、种类等)，选择与其厚度等信息对应的划线轮并将此划线轮安装到划线头上。施加与脆性材料基板的厚度相应的特定划线负荷进行划线，由此无需以往的断开步骤便可形成(全切)伴有到达背面的垂直龟裂的划线。

Description

脆性材料基板的分断方法及分断装置
技术领域
本发明涉及一种分断脆性材料基板的脆性材料基板的分断方法及分断装置。
背景技术
在以往的玻璃板等的脆性材料基板、例如液晶显示器用面板基板等的平板显示器(FPD，Flat Panel Display)的制造中，是将一块母基板分断而取出多个面板基板。在分断脆性材料基板时，以使母基板成为特定大小的单个面板的方式，由划线步骤而形成划线。在划线步骤中，例如利用专利文献1所揭示的划线装置使划线轮旋转自如地保持在划线头的下端，且使划线轮压接在脆性材料基板上并滚动而执行划线。在之后的断开步骤中，例如利用专利文献2所揭示的断开装置沿着划线而断开脆性材料基板。
于此，作为用于划线装置的划线轮，为了可形成伴有朝脆性材料基板的厚度方向较深扩展的龟裂的划线，已知专利文献3所记载的高渗透型的划线轮。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平2000-119030号公报
专利文献2：日本专利特开平2004-131341号公报
专利文献3：日本专利第3074143号公报
发明内容
然而，这种以往的分断方法中，需划线装置与断开装置，且制造步骤也复杂，故而存在如下问题：需要较广的作业场所，而且制造所需的时间也较长。
本发明是着眼于这种以往技术的问题点而完成，目的在于通过一次操作而形成伴有到达基板背面的垂直龟裂的划线，从而以一道步骤同时进行划线与断开的方式而可完成基板的分断。
为解决此问题，本发明的脆性材料基板的分断方法使用沿着将外周设为V字形状的圆板形刃尖的圆周，以特定间距形成着特定深度的槽的划线轮来分断脆性材料基板，且无需断开步骤而通过如下步骤进行分断(也称为全切)：输入关于要分断的脆性材料基板的信息(例如，脆性材料基板的厚度、种类等)；选择与关于所述脆性材料基板的信息对应的划线轮；将所述选择的划线轮保持在划线头的前端；使所述划线轮相对于载物台上的脆性材料基板下降，利用与关于所述脆性材料基板的信息对应而选择的划线负荷，将所述划线轮按压至所述脆性材料基板的表面，于此状态下使所述划线头及脆性材料基板进行相对移动；及在所述脆性材料基板上形成伴有到达背面的垂直龟裂的划线。
为解决此问题，本发明的脆性材料基板的分断装置使用沿着将外周设为V字形状的圆板形刃尖的圆周，以特定间距形成着特定深度的槽的划线轮来分断脆性材料基板，且该分断装置包括：基板支撑机构，支撑所述脆性材料基板；划线头，升降自如地设为与所述基板支撑机构上支撑的脆性材料基板对向，且其前端保持着基于关于要分断的所述脆性材料基板的信息而选择的所述划线轮；移动机构，在将所述划线轮按压至脆性材料基板的表面的状态下，使所述划线头及所述脆性材料基板进行相对移动；以及控制器，包含：输入部，输入关于所述脆性材料基板的信息或划线的数据；数据保持部，保持着与关于所述脆性材料基板的信息对应的划线负荷的数据；及控制部，根据输入至所述输入部中的关于所述脆性材料基板的信息及保持在所述数据保持部中的所述划线负荷的数据而选择划线负荷，驱动所述划线头及所述移动机构而形成伴有到达所述脆性材料基板的背面的垂直龟裂的划线。
于此，关于所述脆性材料基板的信息也可以是关于脆性材料基板的厚度的信息。
于此，关于所述脆性材料基板的信息也可以是关于脆性材料基板的种类及厚度的信息。
于此，所述脆性材料基板也可以设为无碱玻璃基板。
于此，也可以随着脆性材料基板的厚度变厚，使所述选择的划线轮的刃尖角度变大，且朝轴芯方向的槽的深度变大。
于此，对于所述划线负荷来说，也可以随着所述脆性材料基板的厚度变厚而使划线负荷变大。
于此，关于所述脆性材料基板的信息也可以记录在所述划线轮及保持划线轮的支架的任一个中。
根据具有这种特征的本发明，对应于脆性材料基板的厚度、种类等的关于脆性材料基板的信息而选择划线轮，且使用该划线轮进行划线。此时可进行全切而无需断开步骤，因此能获得可简化作业步骤的优异效果。
附图说明
图1是表示执行本发明的实施方式的分断方法的分断装置的立体图。
图2是表示该分断装置的控制器的框图。
图3是表示本实施方式的分断方法的动作的流程图。
[符号的说明]
100     分断装置
101     移动台
102a    导轨
102b    导轨
103     滚珠螺杆
104     电动机
105     电动机
106     载物台
107     脆性材料基板
110     桥接器
111a    支柱
111b    支柱
112     划线头
113     线性电动机
114     支架
115     划线轮
116a    CCD相机
116b    CCD相机
120     控制器
121     图像处理部
122     控制部
123     输入部
124     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    划线头驱动部
128    电动机
129    数据保持部
具体实施方式
图1是表示执行本发明的实施方式的分断方法的分断装置的一例的概略立体图。该分断装置100与以往的划线装置同样地，使移动台101沿着一对导轨102a、102b移动自如地保持在y轴方向上。滚珠螺杆103与移动台101螺合。滚珠螺杆103通过电动机104的驱动而旋转，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的上表面上设置着电动机105。电动机105使载物台106在xy平面上旋转而以特定角度进行定位。脆性材料基板107是玻璃板或贴合基板。该基板107载置在基板支撑机构即载物台106上，且由未图示的真空吸引机构等保持。
在分断装置100上，以横跨移动台101与其上部的载物台106的方式沿着x轴方向由支柱111a、111b架设有桥接器110。桥接器110通过线性电动机113而将划线头112移动自如地保持。线性电动机113使划线头112沿着x轴方向直线驱动。在划线头112的前端部，经由支架114而安装着划线轮115。划线头112使安装在前端的划线轮115一面以适当的负荷压接在脆性材料基板的表面上一面滚动而形成划线来分断基板。在载物台106的上部安装着CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)相机116a、116b。
作为分断装置，可使用如下类型的分断装置：例如包含带式输送机等的同样成为基板移动机构的基板支撑机构作为代替载物台106的基板支撑机构，且对配置在该基板支撑机构上的基板进行划线。而且，可使用如下类型的分断装置：自基板支撑机构以使基板的一部分(欲分断的线的部分)露出的方式支撑基板，且在露出的部分的下表面上形成划线。进而，可使用如下类型的分断装置：自基板支撑机构以使基板的一部分(欲分断的线的部分)露出的方式支撑基板，且在露出的部分的两面(上表面及下表面)上分别形成划线。这些分断装置例如揭示在再公表专利WO2004/048057号中。
作为划线轮115，使用日本专利第3074153号所揭示的高渗透型的划线轮。该划线轮是在刃尖的棱线上大致同样地朝轮的轴芯方向设置着多个槽。关于划线轮的详情将于以下描述。作为划线轮的材质，可使用烧结钻石(PCD，polycrystallin diamond，多晶钻石)、超硬合金等，但从划线轮的寿命的观点来说，优选烧结钻石(PCD)。
本发明中使用的划线轮是沿着将外周的垂直剖面形状设为V字形状的圆板形刃尖的圆周而以特定间距形成着特定深度的槽的划线轮，具有如下类型：(1)将棒状的销插入至沿着圆板形的中心轴方向所形成的贯通孔中，且以支架保持销的两端，由此可旋转地保持；(2)沿着圆板形的中心轴而在两侧分别一体形成着销，且以支架保持形成在两侧的销的各自的端部，由此可旋转地保持。划线轮是经由支架而安装在划线头的端部。
例如，也可将关于划线轮的信息(例如外径、刃尖角度、设置在刃尖棱线上的槽的深度及间距等)记录在划线轮的圆周的刃尖(设为V字形状的外周的棱线)以外的部分上。这样，可容易地进行划线轮选择时(安装时、更换时)的划线轮的判别，防止取错。而且，关于划线轮的信息也可记录在支架上。该情形时，可取得较广的可记录的空间，从而使记录变得容易。关于划线轮的信息，也取决于划线轮或支架的材质等，例如可通过激光标记来记录，也可作为一维条形码或二维条形码等的记号来记录。
进而，也可将划线轮与支架一同形成为作为一体的支架构造体，且作为支架构造体来处理。该情形时，在划线轮安装时或更换时，将保持着划线轮的支架构造体作为一体而进行安装、更换。这样，划线轮的安装、更换等的选择作业变得容易，尤其是在将关于划线轮的信息记录在支架上时为有效。作为所述支架构造体，可使用再公表专利WO2007/063979号所揭示的芯片支架。
于此，移动台101、导轨102a、102b、载物台106及驱动这些的电动机104、105以及使划线头112移动的线性电动机113构成使划线头与脆性材料基板在与该基板的被划线的面平行的方向上进行相对移动的移动机构。
其次，使用框图对本实施方式的分断装置100的控制器的构成进行说明。图2是分断装置100的控制器120的框图。本图中，来自CCD相机116a、116b的输出经由控制器120的图像处理部121而提供给控制部122。输入部123如下所述输入关于脆性材料基板的信息(厚度、种类等)或划线的数据。控制部122上连接有X电动机驱动部124，进而连接有Y电动机驱动部125、旋转用电动机驱动部126及划线头驱动部127。X电动机驱动部124是驱动线性电动机113。Y电动机驱动部125是驱动电动机104。旋转用电动机驱动部126是驱动电动机105。控制部122根据划线的数据而控制载物台106的y轴方向的位置，且对载物台106进行旋转控制。而且，控制部122是经由划线头驱动部127而于x轴方向上驱动划线头，并且在划线轮115滚动时以将划线轮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。进而，控制部122上连接有电动机128及数据保持部129。数据保持部129是保持着与脆性材料基板的厚度对应的划线负荷等的数据。
其次，使用图3的流程图对该实施方式的分断方法进行说明。该实施方式中，首先由输入部123输入步骤S1中要分断的脆性材料基板107的厚度等的关于脆性材料基板的信息。该厚度的输入中，例如也可选择划分成未满0.4mm、0.4mm以上且未满0.6mm、0.6以上且未满1.1mm、及1.1mm以上的若干个等级的厚度而输入。
这样，根据输入部123中输入的脆性材料基板107的厚度，在步骤S2中选择适当的划线轮，并保持在划线头的前端。以下表示脆性材料基板107是玻璃板、尤其是无碱玻璃基板时的基板的厚度与欲选择的划线轮的一例。
(1)对于厚度未满0.4mm的脆性材料基板：
使用刃尖外径为1～3mm、刃尖角度为90～105°的划线轮。
关于在划线轮的刃尖的棱线上沿着轮的轴芯方向设置的槽：
使槽深度为1～6μm，且使间距为7～45μm。
(2)对于厚度为0.4mm以上且未满0.6mm的脆性材料基板：
使用刃尖外径为2～4mm、刃尖角度为100～105°的划线轮。
关于在划线轮的刃尖的棱线上沿着轮的轴芯方向设置的槽：
使槽深度为3～8μm，且使间距为15μm～70μm。
(3)对于厚度为0.6mm以上且未满1.1mm的脆性材料基板：
使用刃尖外径为2～4mm、刃尖角度为110～140°的划线轮。
关于在划线轮的刃尖的棱线上沿着轮的轴芯方向设置的槽：
使槽深度为5～12μm，且使间距为35μm～80μm。
(4)对于厚度为1.1mm以上的脆性材料基板：
使用刃尖外径为2～5mm、刃尖角度为125～160°的划线轮。
关于划线轮的刃尖的棱线上沿着轮的轴芯方向设置的槽：
使槽深度为7～150μm，且使间距为40μm～300μm。
其次，根据步骤S3中输入的脆性材料基板107的关于脆性材料基板的信息(厚度、种类等)而选择适当的划线负荷。该划线负荷的值选择通过划线操作而使划线较深地渗透并完成断开的值，且预先进行试验并作为数据而保持在数据保持部129中。一般来说，如果脆性材料基板的厚度变厚，则与此对应，划线负荷也变大。然后，读出与关于所输入的脆性材料基板的信息(厚度、种类等)对应的划线负荷并驱动划线头。然后，步骤S4中使划线头及脆性材料基板沿着欲分断的线进行相对移动，通过一道步骤的操作而执行与以往的划线及断开的两道步骤相当的分断(全切，形成伴有到达基板背面的垂直龟裂的划线)。
一般来说，如果刃尖角度变大，则可使划线负荷变大，且可使伴随划线而形成的垂直龟裂变深。而且，槽深度对应于刃尖的外径而变大，因此可形成伴有较深的垂直龟裂的划线。使用根据这种观点而选择的划线轮，将脆性材料基板107载置在载物台106上，以所选择的划线负荷形成划线。
脆性材料基板例如为玻璃板时，在制造时首先外侧的表面及背面凝固，其次其内部变硬，故而内部产生欲收缩的应力。因此，玻璃板根据内部的应力而可大致划分成3层。在使用有专利文献3所揭示的高渗透刃尖的通常的划线中，形成伴有直达超过表面的高应力层(压缩层)的深度为止的垂直龟裂的划线，如果垂直龟裂的基板内的前端超过该深度，则垂直龟裂会一下子较深地渗透直达背面侧的高应力层(压缩层)为止，但未渗透至高应力层(压缩层)的内部。然而本发明中在与关于脆性材料基板的信息(厚度、种类等)的关系上选择比比通常更高的负荷，以此形成垂直龟裂到达背面为止的较深渗透的划线。这样，使用高渗透的刃尖，选择适当的负荷，与以往的划线装置同样地进行划线，便可直接将脆性材料基板全切，从而可结束分断之前的步骤。因此划线步骤之后无需设置断开步骤，从而可大幅简化步骤数。
另外，这里说明的划线轮的数值为一例，并不限定于该数值。
[工业利用可能性]
本发明可广泛利用于分断玻璃基板等的脆性材料基板的步骤。

Claims (13)

1.一种脆性材料基板的分断方法，使用沿着外周设为V字形状的圆板形刃尖的圆周，以特定间距形成着特定深度的槽的划线轮来分断脆性材料基板，且该分断方法通过如下步骤进行分断，即，
输入关于要分断的脆性材料基板的信息，
选择与关于所述脆性材料基板的信息对应的划线轮，
将所述选择的划线轮保持在划线头的前端，
使所述划线轮相对于载物台上的脆性材料基板下降，利用与关于所述脆性材料基板的信息对应而选择的划线负荷，将所述划线轮按压至所述脆性材料基板的表面，于此状态下使所述划线头及脆性材料基板进行相对移动，
在所述脆性材料基板上形成伴有到达背面的垂直龟裂的划线。
2.根据权利要求1所述的脆性材料基板的分断方法，其中
关于所述脆性材料基板的信息是脆性材料基板的厚度。
3.根据权利要求1所述的脆性材料基板的分断方法，其中
关于所述脆性材料基板的信息是脆性材料基板的种类及厚度。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的脆性材料基板的分断方法，其中所述脆性材料基板是无碱玻璃基板。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的脆性材料基板的分断方法，其中
随着脆性材料基板的厚度变厚，所述选择的划线轮的刃尖角度变大，且朝轴芯方向的槽的深度变大。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的脆性材料基板的分断方法，其中
关于所述划线负荷，随着所述脆性材料基板的厚度变厚而使划线负荷变大。
7.一种脆性材料基板的分断装置，使用沿着外周设为V字形状的圆板形刃尖的圆周，以特定间距形成着特定深度的槽的划线轮来分断脆性材料基板，且该分断装置包括：
基板支撑机构，支撑所述脆性材料基板；
划线头，升降自如地设为与所述基板支撑机构上支撑的脆性材料基板对向，且其前端保持着基于关于要分断的所述脆性材料基板的信息而选择的所述划线轮；
移动机构，在将所述划线轮按压至脆性材料基板的表面的状态下使所述划线头及所述脆性材料基板进行相对移动；以及
控制器，包含：输入部，输入关于所述脆性材料基板的信息或划线的数据；数据保持部，保持着与关于所述脆性材料基板的信息对应的划线负荷的数据；及控制部，根据输入至所述输入部中的关于所述脆性材料基板的信息及保持在所述数据保持部中的所述划线负荷的数据而选择划线负荷，驱动所述划线头及所述移动机构而形成伴有到达所述脆性材料基板的背面的垂直龟裂的划线。
8.根据权利要求7所述的脆性材料基板的分断装置，其中
关于所述脆性材料基板的信息是脆性材料基板的厚度。
9.根据权利要求7所述的脆性材料基板的分断装置，其中
关于所述脆性材料基板的信息是脆性材料基板的种类及厚度。
10.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的脆性材料基板的分断装置，其中
所述脆性材料基板是无碱玻璃基板。
11.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的脆性材料基板的分断装置，其中
随着脆性材料基板的厚度变厚，所述选择的划线轮的刃尖角度变大，且朝轴芯方向的槽的深度变大。
12.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的脆性材料基板的分断装置，其中
关于所述划线负荷，随着所述脆性材料基板的厚度变厚而使划线负荷变大。
13.根据权利要求7所述的脆性材料基板的分断装置，其中
关于所述脆性材料基板的信息是记录在所述划线轮及保持划线轮的支架的任一个中。
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