CN112142308A - 脆性材料基板的刻划装置和刻划方法以及切断装置和切断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够高效地切断脆性材料基板的刻划装置和刻划方法以及切断装置和切断方法。一种脆性材料基板的切断装置，在脆性材料基板形成刻划线并对形成有刻划线的脆性材料基板施加应力，从而沿着刻划线分割脆性材料基板，其中，所述切断装置具备：刻划机构，其在脆性材料基板形成刻划线；基板移送机构，其保持脆性材料基板并进行移送；以及截断机构，其把持脆性材料基板的边料区域，刻划机构具有在规定的加工位置将刻划线形成于脆性材料基板的刻划头，基板移送机构具有保持所述脆性材料基板的基板保持部，截断机构具有把持所述边料的把持部，基板保持部与所述把持部设置为能够相对地接近或远离。

Description

脆性材料基板的刻划装置和刻划方法以及切断装置和切断 方法
技术领域
本发明涉及用于对玻璃基板等由脆性材料构成的基板进行切断的基板的刻划装置和刻划方法以及切断装置和切断方法。
背景技术
在对玻璃基板等由脆性材料构成的基板进行切断的加工中，以往，在将基板载置于工作台上的状态下将刀轮按压于基板表面而形成刻划线，然后，沿着刻划线施加外力而使龟裂从刻划线发展(截断)，由此切断成产品的形状(参照专利文献1)。
近年来，液晶显示器面板等显示器面板产品的形状正在多样化，包括曲面在内，各种形状的显示器面板的生产不断增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-132684
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1的玻璃加工装置中，在保持基板的工作台的两端设置将基板的端部折断的机构，因此需要准备与加工对象的玻璃基板的形状相匹配的工作台。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够高效地对具有各种形状的脆性材料基板进行切断的切断装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题而完成的本发明的脆性材料基板的切断装置在脆性材料基板形成刻划线并对形成有刻划线的脆性材料基板施加应力，从而沿着刻划线分割脆性材料基板，其中，所述切断装置具备：刻划机构，其在脆性材料基板形成刻划线；基板移送机构，其保持脆性材料基板并进行移送；以及截断机构，其把持脆性材料基板的边料区域，刻划机构具有在规定的加工位置将刻划线形成于脆性材料基板的刻划头，基板移送机构具有保持脆性材料基板的基板保持部，截断机构具有把持边料的把持部，基板保持部与把持部设置为能够相对地接近或远离。
另外，为了解决上述课题而完成的本发明的脆性材料基板的切断方法在脆性材料基板形成刻划线并对形成有刻划线的脆性材料基板施加应力，从而沿着刻划线分割脆性材料基板，其中，所述切断方法具有：吸附保持脆性材料基板的主面的步骤、在被吸附保持的状态的脆性材料基板形成刻划线的步骤、以及维持着被吸附保持的状态移送脆性材料基板，并对形成有刻划线的脆性材料基板施加外力从而沿着刻划线分离所述脆性材料基板的步骤。
发明效果
根据本发明的切断装置，在一个基板保持部保持基板的状态下实施刻划加工以及截断加工，因此无需根据切断后的基板的形状来改变保持基板的工作台的形状、截断机构的配置，从而能够高效地对基板进行刻划以及切断。
附图说明
图1是示出本发明的切断装置的一实施方式的主视示意图。
图2是示出本发明的切断装置的基板保持头周围的俯视示意图。
图3是形成有刻划线的基板的示意图。
图4是用于对本发明的切断装置的刻划动作进行说明的示意图。
图5是用于对使用本发明的切断装置来调整基板的倾斜的动作进行说明的示意图。
图6是用于对本发明的切断装置的截断动作进行说明的示意图。
图7是示出本发明的刻划装置的一实施方式的主视示意图。
附图标记说明
W 基板
1 切断装置
2 基板移送机构
210 机器人臂部
220 基板保持头
221 回旋部
222 基板保持部
3 刻划机构
310 刻划头
320 距离传感器
4 控制部
5 截断机构
510 把持部
520 移动基座部。
具体实施方式
(第一实施方式)
1)装置结构
基于图1，对本发明的切断装置的结构进行说明。图1是示出本发明的切断装置的实施方式的主视示意图。
切断装置1是在曲面基板W形成刻划线，并沿着所形成的刻划线进行切断的装置。基板W是由玻璃等脆性材料构成的曲面基板，例如是液晶面板。切断装置1具有基板移送机构2、刻划机构3、控制部4以及截断机构5。
基板移送机构2是能够在保持有基板W的状态下变更基板W的位置、高度、倾斜以及方向的装置。基板移送机构2具有机器人臂部210以及基板保持头220。机器人臂部210能够驱动未图示的马达而变更基板保持头220的位置、高度以及倾斜。
基板保持头220具有回旋部221以及基板保持部222。基板保持部222真空吸附基板W而进行保持。回旋部221驱动未图示的马达而使基板保持部222回旋。
图2是基板保持头220周围的俯视示意图。如图2所示，基板保持头220能够使保持的基板W绕与该基板W的主面大致垂直的方向的轴回旋。
刻划机构3是在基板W的规定的位置形成刻划线的装置。刻划机构3在由基板移送机构2保持的状态的基板W上形成刻划线。
刻划机构3具有两个刻划头310，刻划头310通过向基板的一个面或者两面照射激光，从而在基板W上形成刻划线。刻划机构3通过将所照射的激光汇聚于基板W的内部而在基板的内部形成沿着基板的厚度方向延伸的加工痕。
截断机构5是把持基板W的端部的装置。截断机构5具有把持部510以及移动基座部520。把持部510设置为能够通过未图示的致动器进行开闭，并通过以夹着基板W的端部的方式关闭把持部510来把持基板W的边料。移动基座部520通过未图示的致动器使把持部510在相对于基板移送机构2接近以及远离的方向上移动。
控制部4是具有处理器(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM、HDD、SSD等)、各种接口(例如A/D转换器、D/A转换器、通信接口等)的计算机系统。控制部4通过执行保存于存储部(与存储装置的存储区域的一部分或全部对应)的程序来进行基板移送机构2和刻划机构3和截断机构5的动作控制。
2)切断方法
切断装置1首先使用刻划机构3对由基板吸附部220保持的基板W形成刻划线，接着使用基板把持机构5分离(截断)边料区域。
图3是使用切断装置1而被分割成产品的形状的基板W的示意图。使用切断装置1在基板W形成沿着产品的形状的刻划线S1、以及将产品的周围的边料分成4份的4条刻划线S2。产品区域P是被刻划线S1包围且与边料分离而成为产品的区域。边料区域D1～D4是沿着刻划线S1和刻划线S2从产品区域P分离且成为边料的区域。
2-1)刻划方法
使用图4以及图5对切断装置1的刻划动作进行说明。首先，基板移送机构2使用基板保持部222，吸附保持基板W的产品区域P。此时，优选吸附保持曲面基板的呈凸形的面，以使吸附头220与刻划机构3的位置不易干扰。
接着，基板移送机构2驱动机器人臂部210，将基板W移动至刻划机构3能够进行刻划的位置。此时，根据基板W的曲面形状，调整基板W的方向以及倾斜。
通过刻划机构3向基板W照射激光，并且驱动基板移送机构2而使基板W移动以及回旋。如图4所示，基板移送机构2在固定了激光照射位置(加工位置)F的状态下，使基板W移动，以便刻划线S1形成为所期望的形状。由此，成为产品区域P的外形的刻划线S1形成于规定的位置。需要说明的是，图4中的虚线表示在形成刻划线之前的刻划线S1的位置。
此时，如图5所示，基板移送机构2根据基板W的曲面调整基板W的倾斜，以便相对于激光照射位置(加工位置)F处的基板W的表面的切线而在任意的方向上延伸的刻划线S1沿着基板的厚度方向形成。由此，能够形成相对于基板W的表面的切线而具有任意的倾斜角α的刻划线。
各刻划线S2也与刻划线S1同样地，通过使用刻划机构3照射激光，并且使用基板移送机构2一边调整基板W的倾斜一边变更基板W的位置以及方向而形成。
2-2)截断方法
接下来，使用图6对断装置1的截断动作进行说明。
基板移送机构2驱动机器人臂部210，将基板W移动至截断机构5能够把持边料区域D1的位置，并且截断机构5的把持部510把持边料区域D1。此时，根据边料区域D1的形状，调整基板W的方向和位置以及倾斜。
截断机构5驱动移动基座部520，使把持部510向远离基板移送机构2的方向移动，由此将边料区域D1从产品区域P分离。
接着，截断机构5打开把持部510而使边料区域D1向下方落下。
接下来，回旋部221使基板保持部222回旋，改变基板W的方向以使边料区域D2与边料把持机构5对置。此时，根据边料区域D2的形状，驱动机器人臂部210以及回旋部221，从而调整基板W的方向、倾斜以及位置。
以后，重复与边料区域D1的分离相同的动作，从而将边料区域D2～D4从产品区域P分离。
采用该切断装置1，无需根据基板的形状改变工作台的形状、截断机构的配置。另外，由于能够在由基板移送机构2保持基板W的状态下执行刻划以及截断，因此即使在不同的位置进行刻划工序与截断工序，也容易地进行截断工序中的基板的位置调整。
需要说明的是，在上述实施例中，虽然刻划线通过照射激光在基板的内部形成沿着基板的厚度方向延伸的加工痕而形成，但能够取而代之，通过使用刀具而形成龟裂的机械加工、或利用热应力形成龟裂、利用激光消融形成槽等其他激光加工等任意方法形成。
在通过激光加工形成刻划线的情况下，也可以仅设置一个刻划头310。
在通过将刀具按压于基板W而在基板W形成刻划线的情况下，也可以用两个刀具以夹着基板W的方式按压两面，也可以在基板的一个面设置刀具，在基板的另一个面设置支承辊，通过刀具与支承辊进行按压。
另外，在上述实施例中，基板W是曲面基板，但基板W也可以是平面的基板。
需要说明的是，也可以从本实施方式的切断装置1中省略截断机构5而作为刻划装置。
(第二实施方式)
基于图7，对本发明的第二实施方式的刻划装置11的结构进行说明。图7是刻划装置11的主视示意图。刻划装置11是从切断装置1中省略截断机构5，并向刻划机构3追加了距离传感器320而成的装置。
距离传感器320测定与基板W的距离。刻划机构3中的距离传感器320的位置没有特变限定，但期望将其设置于刻划头310的附近。
再次使用图4以及图5对刻划装置11的动作进行说明。首先，基板移送机构2使用基板保持部222，吸附保持基板W的产品区域P。此时，优选吸附保持曲面基板的呈凸形的面，以使吸附头220与刻划机构3的位置不易干扰。
基板移送机构2驱动机器人臂部210，将基板W移动至刻划机构3的距离传感器320能够测定与基板的距离的位置。此时，根据基板W的曲面形状，调整基板W的方向以及倾斜。
一边使用距离传感器320测定与基板的距离，一边驱动基板移送机构2而使基板W移动以及回旋。基板移送机构2基于预先在控制部4的存储部中记录的基板W的形状的设计数据，使基板W移动，以使距离传感器320的测定位置沿着刻划线s1绕行一周。由此，能够将使基板W沿着成为产品区域P的外形的刻划线S1移动时的距离传感器320与基板W的距离的实测数据存储于控制部4的存储部。
接着，基板移送机构2驱动机器人臂部210，将基板W移动至刻划机构3能够进行刻划的位置。此时，根据基板W的曲面形状，调整基板W的方向以及倾斜。
通过刻划机构3向基板W照射激光，并且驱动基板移送机构2而使基板W移动以及回旋。如图4所示，基板移送机构2在固定了激光照射位置(加工位置)F的状态下，使基板W移动，以便刻划线s1形成为所期望的形状。此时，控制部4基于存储于存储部的与基板W的距离的实测数据来调整刻划头310与基板W的距离。由此，成为产品区域P的外形的刻划线s1形成于规定的位置。需要说明的是，图4中的虚线表示在形成刻划线之前的刻划线S1的位置。
各刻划线S2也与刻划线S1同样地，通过使用刻划机构3照射激光，并且使用基板移送机构2一边调整基板W的倾斜一边变更基板W的位置以及方向而形成。
根据本发明的刻划装置11，能够变更基板W的倾斜并且保持为能够绕与该基板W的主面大致垂直的轴旋转，因此能够对于各种曲面形状的基板形成刻划线。另外，由于无需使刻划头移动，因此能够抑制由于刻划头的移动引起的激光照射位置(加工位置)的变动而导致的加工精度的降低。
需要说明的是，在上述第二实施方式中，测定与刻划线S1处的基板W的距离，但也可以测定与刻划线S2处的基板W的距离。
在上述第二实施方式中，在形成刻划线时，控制部4基于存储于存储部的基板W的实测数据来调整刻划头310与基板W的距离，但也可以使用利用实测数据对设计数据进行修正而得到的加工数据。
在上述第二实施方式中，对从切断装置1中省略截断机构5并追加了距离传感器320而成的刻划装置11进行了说明，但也可以向切断装置1的刻划机构3追加距离传感器320。
工业实用性
本发明能够应用于对脆性材料基板进行切断的装置。

Claims (12)

1.一种刻划装置，其在脆性材料基板形成刻划线，其中，
所述刻划装置具备：
基板移送机构，其保持所述脆性材料基板并进行移送；以及
刻划机构，其在所述脆性材料基板形成刻划线，
所述刻划机构具有在规定的加工位置将刻划线形成于所述脆性材料基板的刻划头，
所述基板移送机构设置为能够调整所述脆性材料基板的倾斜和所述加工位置处的所述脆性材料基板的表面与所述刻划头的距离。
2.根据权利要求1所述的刻划装置，其中，
所述刻划机构还具有测定与所述脆性材料基板的距离的距离传感器，
所述基板移送机构设置为能够基于通过所述距离传感器而测定出的距离的实测数据，调整所述加工位置处的所述脆性材料基板的表面与所述刻划头的距离。
3.根据权利要求1所述的刻划装置，其中，
所述基板移送机构具有保持所述脆性材料基板的保持部、以及使保持的所述脆性材料基板绕与该脆性材料基板的主面大致垂直的轴旋转的回旋部。
4.根据权利要求1所述的刻划装置，其中，
所述刻划机构通过将激光汇聚于所述脆性材料基板的内部而形成沿着所述脆性材料基板的厚度方向延伸的加工痕。
5.根据权利要求3所述的刻划装置，其中，
所述脆性材料基板是曲面基板，所述保持部设置为吸附所述曲面基板的呈凸形的面。
6.一种切断装置，其是脆性材料基板的切断装置，在脆性材料基板形成刻划线并对形成有刻划线的所述脆性材料基板施加应力，从而沿着所述刻划线分割所述脆性材料基板，其中，
所述切断装置具备：
所述权利要求1～5中任一项所述的刻划装置；以及
截断机构，其分离所述脆性材料基板的边料区域，
所述刻划装置的基板移送机构具有保持所述脆性材料基板的基板保持部，
所述截断机构具有把持所述边料区域的把持部，
所述基板保持部与所述把持部设置为能够相对地接近或远离。
7.一种刻划方法，其是脆性材料基板的刻划方法，在脆性材料基板形成刻划线，其中，
所述刻划方法具有：
基板保持步骤，吸附保持所述脆性材料基板的主面；以及
刻划步骤，通过调整吸附保持的状态的所述脆性材料基板的倾斜，形成在相对于所述脆性材料基板的表面倾斜的方向上延伸的刻划线。
8.根据权利要求7所述的刻划方法，其中，
在所述刻划步骤中，使用距离传感器对与形成刻划线的加工位置处的基板的距离进行实测，并基于通过所述距离传感器而实测出的距离的实测数据，调整与所述加工位置处的所述脆性材料基板的表面的距离。
9.根据权利要求7所述的刻划方法，其中，
在所述刻划步骤中，使所述脆性材料基板绕与该脆性材料基板的主面大致垂直的轴旋转。
10.根据权利要求7所述的刻划方法，其中，
在所述刻划步骤中，通过使激光汇聚于所述脆性材料基板的内部而形成沿着所述脆性材料基板的厚度方向延伸的加工痕。
11.根据权利要求7所述的刻划方法，其中，
所述脆性材料基板是曲面基板，
在所述基板保持步骤中，吸附所述曲面基板的呈凸形的面。
12.一种切断方法，其是脆性材料基板的切断方法，在脆性材料基板形成刻划线并对形成有刻划线的所述脆性材料基板施加应力，从而沿着所述刻划线分割所述脆性材料基板，其中，
所述切断方法具有：
所述权利要求7～11中任一项所述的刻划方法；以及
维持着吸附保持的状态移送所述脆性材料基板，并对形成有所述刻划线的脆性材料基板的边料区域施加外力从而沿着所述刻划线分离所述脆性材料基板的步骤。
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