JP2007217213A

JP2007217213A - 割断装置及び割断方法

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Publication number: JP2007217213A
Application number: JP2006037936A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Hayashi; 正和林
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】基板を高速かつ容易に被加工基板を割断することができる割断装置と、割断方法を提供すること。
【解決手段】本発明の割断装置１０は、被加工基板６０を保持する基板ホルダ５１と、基板ホルダ５１に保持された被加工基板６０に対して移動するとともに、被加工基板６０の上基板６１の割断予定線７１にレーザ光を照射して局部的に加熱する加熱部３０と、基板ホルダ５１に保持された被加工基板６０に対して移動するとともに、加熱部３０によって局部的に加熱された上基板６１の割断予定線７１を、局部的に冷却する冷却部４０と、被加工基板の貼合部材に沿って下基板６２側に配置されたシースヒータ（加熱機構）２ａとを備えている。割断装置１０は、被加工基板６０のうち割断予定線７１近傍において、上基板６１に対して下基板６２を高温とし、上基板６１のうち割断予定線７１近傍に、上基板６１と下基板６２との間の温度差による応力を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱応力によって被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置及び割断方法に係わり、とりわけ上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させる割断装置及び割断方法に関する。

液晶パネルや有機ELパネルなどのディスプレイパネルは、二枚のガラス基板（上基板と下基板）をシール材や接着剤等により貼り合わせ、上基板と下基板との間のシール材に囲まれた領域に、液晶や有機EL材を配置することによって構成されている。

このような上基板と下基板とを貼り合わせた貼合基板を割断するには、一般的に、上基板を完全に割断した後で、貼合基板を反転させて、下基板を上方に持ってきて完全に割断する方法がとられている。このような割断方法としては、割断対象である基板の厚さ方向に８０％以上の深さで亀裂を入れることのできる特殊なダイヤモンドホイールを用いて割断する方法が一般的に用いられている。また、貼合基板を割断する方法としては、基板の両側から割断する方法が知られている（例えば、特許文献１）
特開２００２−２５５５８１号公報

ところで、単一の基板を割断する際には、局部的にレーザ光で加熱した後、冷却することによって、その際に生じる熱応力により亀裂を生じさせて割断する方法が用いられている。このようなレーザ光を用いた単一の基板に対する割断方法は貼合基板において以下のような理由により、実用化されていない。すなわち貼合基板の上基板を割断しようとすると、シール材を介して、割断方向とは逆側の方向に下基板から割断を抑制する力が上基板に作用するので、単一の基板を割断する場合と比べ、遙かに大きな割断力が必要となるためである。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させることによって、高速かつ容易に被加工基板を割断することができる割断装置と、このような割断装置を用いた割断方法を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも上基板と下基板とを、貼合部材を用いて貼り合わせてなる被加工基板を、貼合部材近傍に延びる割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、被加工基板の下基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、被加工基板の上基板の割断予定線にレーザ光を照射して局部的に加熱する加熱部と、基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、加熱部によって局部的に加熱された上基板の割断予定線を、局部的に冷却する冷却部と、被加工基板の貼合部材に沿って下基板側に配置された加熱機構とを備え、
被加工基板のうち割断予定線近傍において、下基板を前記加熱機構により加熱することによって、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させることを特徴とする割断装置である。

本発明は、少なくとも上基板と下基板とを、貼合部材を用いて貼り合わせてなる被加工基板を、貼合部材近傍に延びる割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、被加工基板の下基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、被加工基板の上基板の割断予定線にレーザ光を照射して局部的に加熱する加熱部と、基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、加熱部によって局部的に加熱された上基板の割断予定線を、局部的に冷却する冷却部と、被加工基板の貼合部材近傍の上基板側に配置された冷却機構とを備え、被加工基板のうち割断予定線近傍において、上基板を前記冷却機構により冷却することによって、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させることを特徴とする割断装置である。

本発明は、少なくとも上基板と下基板とを、貼合部材を用いて貼り合わせてなる被加工基板を、貼合部材近傍に延びる割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、被加工基板の下基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、被加工基板の上基板の割断予定線にレーザ光を照射して局部的に加熱する加熱部と、基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、加熱部によって局部的に加熱された上基板の割断予定線を、局部的に冷却する冷却部と、被加工基板の貼合部材に沿って下基板側に配置された加熱機構と、被加工基板の貼合部材近傍の上基板側に配置された冷却機構とを備え、被加工基板のうち割断予定線近傍において、下基板を前記加熱機構により加熱し、かつ上基板を前記冷却機構により冷却することによって、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させることを特徴とする割断装置である。

本発明は、基板ホルダは、熱伝導率が低く、かつ錆びにくい材料からなることを特徴とする割断装置である。

本発明は、基板ホルダは、被加工基板の下基板が載置される側に、被加工基板を載置するための突起部を有することを特徴とする割断装置である。

本発明は、突起部は、被加工基板を表面に真空吸着させるための真空吸着孔を有することを特徴とする割断装置である。

本発明は、加熱機構は、突起部内に配置されていることを特徴とする割断装置である。

本発明は、被加工基板の貼合部材は、内シールと外シールとからなり、被加工基板は複数の単位基板を含むとともに、上基板と下基板は単位基板の外周に延びる内シールと、内シールの外方に位置する外シールとにより貼り合わされ、突起部は、内シールと外シールとの間に対向して設けられていることを特徴とする割断装置である。

本発明は、基板ホルダは、被加工基板が載置される側に凹部を有し、当該凹部内には、加熱機構が配置されていることを特徴とする割断装置である。

本発明は、被加工基板の貼合部材は、内シールと外シールとからなり、被加工基板は複数の単位基板を含むとともに、上基板と下基板は単位基板の外周に延びる内シールと、内シールの外方に位置する外シールとにより貼り合わされ、割断予定線は、内シール上、外シール上又は内シールと外シールとの間に位置することを特徴とする割断装置である。

本発明は、前記加熱部と前記冷却部を有する加熱冷却ユニットを複数備え、被加工基板は複数の割断予定線を含み、各加熱冷却ユニットは、被加工基板の複数の割断予定線のうち対応する割断予定線を加熱及び冷却することによって、当該割断予定線で被加工基板を同時に割断することを特徴とする割断装置である。

本発明は、少なくとも上基板と下基板とを、複数の貼合部材を用いて貼り合わせてなる被加工基板を、貼合基板近傍に延びる割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断方法において、基板ホルダにより被加工基板の下基板を保持する保持工程と、基板ホルダに保持された被加工基板に対して加熱部を移動させて、被加工基板の上基板の割断予定線にレーザ光を照射して局部的に加熱するレーザ加熱工程と、基板ホルダに保持された被加工基板に対して冷却部を移動させて、加熱部によって局部的に加熱された上基板の割断予定線を局部的に冷却する冷却工程とを備え、被加工基板のうち割断予定線近傍において、貼合部材に沿って下基板側に配置された加熱機構により下基板を加熱するか、及び／又は貼合部材近傍の上基板側に配置された冷却機構により上基板を冷却することによって、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に引張応力を発生させることを特徴とする割断方法である。

本発明によれば、被加工基板において、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させることができる。このことにより、高速かつ容易に被加工基板の上基板を割断することができる。

第１の実施の形態
以下、本発明に割断装置１０の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図６は本発明の第１の実施の形態を示す図である。

図１に示すように、割断装置１０は、ガラス材からなる上基板６１と、ガラス材からなる下基板６２とを貼り合わせてなる被加工基板６０を、割断予定線７１に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板６０に亀裂を生じさせて割断するものである。

このうち被加工基板６０は、液晶パネル又は有機ＥＬパネルなどのディスプレイパネルを製造するために用いられる。また上基板６１と、下基板６２とは内シール６７及び外シール６８を介して貼り合わされている。この場合、内シール６７と外シール６８とにより貼合部材が構成される。

次に図３及び図４を用いて、被加工基板６０について更に説明する。

図３に示すように、割断装置１０によって割断される被加工基板６０は、複数の単位基板６５（図３においては４枚の単位基板６５）を含んでいる。また図４に示すように、被加工基板６０の上基板６１と下基板６２は、単位基板６５の周縁に延びる内シール６７と、内シール６７の外方に位置する外シール６８とにより貼り合わされている。このように内シール６７だけでなく、外シール６８を用いることによって、上基板６１と下基板６２とを真空中で貼り合わせた場合であっても、上基板６１と下基板６２とを精度良く密着させることができる。なお内シール６７と外シール６８との間に形成される間隙６４は数ｍｍ〜十数ｍｍ程度になっている。

また図４に示すように、割断予定線７１は内シール６７と外シール６８との間に位置している。この割断予定線７１は、図４に示すように内シール６７のすぐ外側に位置する場合（割断予定線７１Ｎ）と、外シール６８のすぐ内側に位置する場合（割断予定線７１Ｔ）とがあるが、これは割断される上基板６１及び下基板６２の性質や状態に従う。割断予定線７１は被加工基板６０の上基板６１及び下基板６２の各々に設けられているが、この割断予定線７１は上基板６１及び下基板６２に実際に設けられてもよく、仮想線として設けられてもよい。

なお図３及び図４に示すように、下基板６２と、上基板６１と、内シール６７に囲まれた領域には液晶７５が封入されている。また滴下プロセスにおいては、上基板６１と下基板６２との貼り合わせを真空中で行うため、内シール６７と外シール６８との間に形成される間隙６４は真空状態になっている場合が多い。

次にこのような構成からなる被加工基板６０を滴下プロセスによって製造する工程について、図２（ａ）を用いて簡単に説明する。

図２（ａ）に示すように、まず下基板６２上に内シール６７及び外シール６８を接着する（シール剤塗布工程）。次に、内シール６７で囲まれた領域に液晶を滴下する（液晶滴下工程）。次に、下基板６２に上基板６１を貼り合わせる（上下基板貼合工程）。次に、被加工基板６０を大気に開放してギャップ出しを行う（ギャップ出し工程）。次に、内シール６７及び外シール６８に紫外線を照射して硬化させる（ＵＶ硬化工程）。次に、被加工基板６０を加熱することによって、内シール６７及び外シール６８を硬化させる（加熱工程）とともに、液晶をアニールする（液晶アニール工程）。最後に、単位基板あたりの大きさに被加工基板６０を切断する（セルカット工程）。

なお、被加工基板６０を、図２（ｂ）に示す注入プロセスによって製造してもよい。この注入プロセスについて、以下簡単に説明する。

図２（ｂ）に示すように、まず下基板６２上に内シール６７及び外シール６８を接着する（シール剤塗布工程）。次に、内シール６７及び外シール６８を加熱して仮硬化させる（仮硬化工程）。次に、下基板６２に上基板６１を貼り合わせる（上下基板貼合工程）。次に、被加工基板６０をプレスしてギャップ出しを行う（ギャップ出しプレス工程）。次に、内シール６７及び外シール６８を加熱して硬化させる（硬化工程）。次に、単位基板あたりの大きさに被加工基板６０を切断する（セルカット工程）。次に、内シール６７で囲まれた領域に液晶を注入する（液晶注入工程）。次に、単位基板を封止する（封止工程）。最後に、単位基板を加熱して液晶をアニールする（液晶アニール工程）。

次に上記のような構成の被加工基板６０に対して割断加工を施す本発明の割断装置１０について図１を用いて説明する。

図１に示すように、割断装置１０は、被加工基板６０の下基板６２を保持する基板ホルダ５１と、基板ホルダ５１に保持された被加工基板６０に対して移動するとともに、被加工基板６０の上基板６１の割断予定線７１にレーザ光ＬＢ２を照射して局部的に加熱する加熱部３０と、基板ホルダ５１に保持された被加工基板６０に対して移動するとともに、加熱部３０によって局部的に加熱された上基板６１の割断予定線７１を、局部的に冷却する冷却部４０とを備えている。このうち、加熱部３０と冷却部４０とは加熱冷却ユニット１５に収納されている。また基板ホルダ５１は、移動ステージ５３により、加熱冷却ユニット１５に対して図中に矢印で示すＸＹ平面内で相対的に移動するようになっており、基板ホルダ５１と移動ステージ５３とにより移動ユニット５０が構成されている。

上述した加熱冷却ユニット１５は、加熱部３０と冷却部４０に加えて予熱部２０も有しており、予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０が各々、被加工基板６０上で割断予定線７１に沿って相対的に移動するように構成されている。なお、加熱冷却ユニット１５は、被加工基板６０上での移動方向に関して先頭側から後尾側へ向かってこの順番で一直線状に配置されている。

以下、加熱冷却ユニット１５に含まれる予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０の詳細について説明する。

加熱冷却ユニット１５の予熱部２０は、被加工基板６０上にレーザビームＬＢ１を照射して被加工基板６０を局部的に予熱するためのものであり、数百Ｗ程度のＣＯ_２レーザを出射するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１により出射されたレーザを反射する反射ミラー２２と、反射ミラー２２により反射されたレーザを被加工基板６０上で走査するポリゴンミラー２３とを有している。これにより、レーザ発振器２１により出射されたレーザが反射ミラー２２を経てポリゴンミラー２３で反射され、被加工基板６０上で割断予定線７１に沿って所定の長さＬ１に亘って繰り返し走査されることにより、線状のレーザビームＬＢ１が生成される。

なお、線状のレーザビームＬＢ１は、割断予定線７１に沿う方向に延びる線状の照射パターンを有するものであり、その幅Ｗ１（割断予定線７１に直交する方向の長さ）を数ｍｍ〜数十ｍｍ程度とし、その長さＬ１（割断予定線７１に沿う方向の長さ）を数十ｍｍから被加工基板６０の全長に達する長さ程度とすることが好ましい。

加熱冷却ユニット１５の加熱部３０は、被加工基板６０上にレーザビームＬＢ２を照射して被加工基板６０を局部的に加熱することにより、被加工基板６０に亀裂を生じさせるためのものであり、数十Ｗ〜百数十Ｗ程度のＣＯ_２レーザを出射するレーザ発振器３１と、レーザ発振器３１により出射されたレーザを反射する反射ミラー３２と、反射ミラー３２により反射されたレーザを被加工基板６０上で走査するポリゴンミラー３３とを有している。

これにより、レーザ発振器３１により出射されたレーザが反射ミラー３２を経てポリゴンミラー３３で反射され、被加工基板６０上で割断予定線７１に沿って所定の長さＬ２に亘って繰り返し走査されることにより、線状のレーザビームＬＢ２が生成される。なお、線状のレーザビームＬＢ２は、割断予定線７１に沿う方向に延びる線状の照射パターンを有するものであり、その幅Ｗ２（割断予定線７１に直交する方向の長さ）を十分の数ｍｍ〜十数ｍｍ程度とし、その長さＬ２（割断予定線７１に沿う方向の長さ）を数ｍｍ〜百ｍｍ程度とすることが好ましい。

加熱冷却ユニット１５の冷却部４０は、被加工基板６０に冷却剤Ｃを吹き付けて被加工基板６０上で局部的に加熱が行われた領域を局部的に冷却するためのものであり、水や霧（水と気体との混合物）、窒素、ヘリウムなどの気体、二酸化炭素粒子（ドライアイス）などの微粒子固体、アルコールなどの液体、霧状のアルコール、雪状のドライアイスなどの冷却剤Ｃを被加工基板６０の表面に噴射する冷却ノズル４１を有している。なお、冷却ノズル４１は、その直径（内径）が数ｍｍ以下であることが好ましく、図中矢印で示すＺ方向に移動させて噴射する冷却剤の噴射面積を調整できる構造となっている。

また上述のように、移動ユニット５０は、加熱冷却ユニット１５（予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０）に対して被加工基板６０を相対的に移動させるためのものであり、被加工基板６０を支持する基板ホルダ５１と、基板ホルダ５１を加熱冷却ユニット１５に対してＸＹ平面内で相対的に移動させる移動ステージ５３とを有している。

図５に示すように、基板ホルダ５１は、被加工基板６０の下基板６２が載置される側に、被加工基板６０の下基板６２を載置するための突起部３（高さ数ｍｍから数十ｍｍ）を有している。この突起部３は、内シール６７と外シール６８との間に形成される間隙６４に対向する位置に設けられている。また突起部３は、ガラスからなる被加工基板６０と接触しても問題のない材料、例えばテフロン（登録商標）、ポリイミドなどの樹脂、ＳＵＳ、アルミ等からなっており、突起部３の表面は、被加工基板６０と密着できるよう研磨されている。なお基板ホルダ５１は、セラミックや、ＳＵＳなどの熱伝導率が低く、かつ錆びにくい材料からなっている。

また図５に示すように、基板ホルダ５１の突起部３内には、シースヒータ（加熱機構）２ａが絶縁管内に通されて内蔵されている。このようにシースヒータ２ａが突起部３内に内蔵されることによって、載置された被加工基板６０の下基板６２を加熱することができる。この加熱機構としては、シースヒータ２ａ以外に、ニクロム線などを用いたヒータや、温風ヒータなどを用いることもできる。また図５に示すように、突起部３内には、真空ポンプ（図示せず）に連結された真空吸着孔４が設けられており、当該真空吸着孔４に載置された被加工基板６０を真空吸着させることができる。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

図１に示す割断装置１０において、割断対象となる上基板６１と下基板６２とからなる被加工基板６０を移動ユニット５０の移動ステージ５３上に搭載された基板ホルダ５１上に位置決めする。具体的には、被加工基板６０の上基板６１に設けられたアライメントマーク（図示せず）をＣＣＤ力メラ（図示せず）により撮像し、画像処理装置（図示せず）による撮像結果に基づいて上基板６１のアライメントマークが基板ホルダ５１上の所定の場所にくるように両者の相対的な位置関係を変化させる。これにより、被加工基板６０の上基板６１が基板ホルダ５１上の所定の場所に位置決めされる。

そして、移動ユニット５０の移動ステージ５３により基板ホルダ５１を移動させ、基板ホルダ５１上に位置決めされた被加工基板６０の上基板６１にある割断予定線７１上に加熱冷却ユニット１５を位置決め配置する。なお、加熱冷却ユニット１５に含まれる予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０は、被加工基板６０の上基板６１にある割断予定線７１上に位置付けられたときに当該割断予定線７１に沿って適切な間隔で一直線状に配置されるように予めアライメント調整が行われている。

この状態で、移動ユニット５０の移動ステージ５３により、基板ホルダ５１上に位置決めされた被加工基板６０の上基板６１を加熱冷却ユニット１５に対して相対的に移動させ、加熱冷却ユニット１５に含まれる予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０を、上基板６１上で割断予定線７１に沿ってこの順番で相対的に移動させる。

これにより、図１に示すように、まず、上基板６１上で割断予定線７１に沿って加熱冷却ユニット１５の予熱部２０が相対的に移動し、上基板６１上に線状のレーザビームＬＢ１を照射することにより、上基板６１を所定の温度（３０℃〜２００℃程度）で局部的に予熱する。なおこのとき、予熱部２０においては、レーザ発振器２１により出射されたレーザが反射ミラー２２を経てポリゴンミラー２３で反射され、上基板６１上で割断予定線７１に沿って所定の長さＬ１に亘って繰り返し走査されることにより、照射パターンを有する線状のレーザビームＬＢ１が生成される。

そして、このようにして予熱部２０により局部的に予熱された上基板６１上で割断予定線７１に沿って加熱部３０が相対的に移動し、予熱部２０により上基板６１上で局部的に予熱が行われた領域よりも幅の狭い線状の領域に線状のレーザビームＬＢ２を照射することにより、被加工基板６０の上基板６１を所定の温度（１００℃〜４００℃程度）で局部的に加熱する。なおこのとき、加熱部３０においては、レーザ発振器３１により出射されたレーザが反射ミラー３２を経てポリゴンミラー３３で反射され、被加工基板６０の上基板６１上で割断予定線７１に沿って所定の長さＬ２に亘って繰り返し走査されることにより、照射パターンを有する線状のレーザビームＬＢ２が生成される。

その後、このようにして加熱部３０により局部的に加熱された上基板６１上で割断予定線７１に沿って冷却部４０が相対的に移動し、加熱部３０により上基板６１上で局部的に加熱が行われた領域よりも幅の広い円形状の領域に冷却剤Ｃを吹き付けることにより、上基板６１を局部的に冷却する。なおこのとき、冷却部４０においては、冷却ノズル４１から噴射された冷却剤Ｃが上基板６１の表面に所定の吹付パターンで吹き付けられる。

以上のようにして、被加工基板６０の上基板６１上で割断予定線７１に沿って予熱部２０による予熱、加熱部３０による加熱及び冷却部４０による冷却が順次行われると、主として上基板６１の加熱により発生した熱応力（引張応力）と上基板６１の冷却により発生した引張応力とによって亀裂が形成され、かつ、加熱冷却ユニット１５（予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０）が上基板６１上で割断予定線７１に沿って相対的に移動することに伴って上基板６１の割断予定線７１に沿って亀裂が進展する。

本発明においては、この間、被加工基板６０の下基板６２が突起部３内に内蔵されたシースヒータ２ａにより加熱される。このことにより、被加工基板６０の下基板６２を割断予定線７１によって、より確実に割断することができる。

以下、シースヒータ２ａにより、下基板６２が加熱された場合に、被加工基板６０を割断する方法について、詳述する。

割断される被加工基板６０は、図５に示すように、予めハンドラー（図示せず）によって移動ステージ５３上に搬送され、基板ホルダ５１上に載置されている（図１参照）。

ここで、基板ホルダ５１の突起部３の真空吸着孔４に連結された真空ポンプを駆動させ、基板ホルダ５１上に載置された被加工基板６０を真空吸着させる。このことによって、被加工基板６０の下基板６２を突起部３に密着させることができる。

次に、あらかじめ突起部３内に埋め込まれたシースヒータ２ａに電流を流しておき、シースヒータ２ａを一定の温度としておく。下基板６２は突起部３に密着しているため、これと同時に下基板６２も加熱される（図５参照）。ここで突起部３との接触による加熱時間は数秒から数十秒であり、突起部３の温度は数十度から百数十度程度になっている。なお、被加工基板６０内には液晶７５が封入されているため、被加工基板６０の温度は約６０度から約１００度程度になっていることが好ましい。

ここで、突起部３に対向して配置される間隙６４は真空状態になっているため、突起部３内のシースヒータ２ａによって発生する熱は、下基板６２のみに伝わり、上基板６１には伝わらない。このため、下基板６２はシースヒータ２ａによって加熱され高温となるのに対して、上基板６１の温度は室温のまま維持されるので、下基板６２と上基板６１との間で数十度以上の温度差が生じさせることができる。

このため、下基板６２に水平方向に伸びようとする伸張力が加わり、この下基板６２に発生する伸張力が、内シール６７及び外シール６８を介して上基板６１に伝わることによって、上基板６１の割断予定線７１近傍に、集中的に、水平方向への引張応力を発生させることができる。

このように上基板６１の割断予定線７１近傍に、集中的に引張応力を発生させた状態で、上述のように加熱冷却ユニット１５の予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０により上基板６１の割断予定線７１を加熱及び冷却する。このことによって、上基板６１の割断予定線７１に強力な熱応力を発生させることができ、被加工基板６０の上基板６１により確実に亀裂を発生させることができ、高速かつ容易に被加工基板６０の上基板６１を割断することができる。なお、被加工基板６０の上基板６１を割断する際に発生する熱応力は、加熱冷却ユニット１５の予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０による加熱及び冷却によって発生する熱応力と、下基板６２を突起部３のシースヒータ２ａで加熱したことによって上基板６１に発生する引張応力とを加えた値になっている。

上述のような割断方法を用いて、被加工基板６０から単位基板６５を切り出すことができる。

すなわち図３及び図４に示すように、まず被加工基板６０の上基板６１を表側の第一割断予定線Ｈ１−Ｈ４に沿って割断する。次に被加工基板６０を反転させる。このとき下基板６２が上方を向き、上基板６１が下方を向く。次に上方を向く、下基板６２を裏面側の第二割断予定線Ｈ１’−Ｈ４’に沿って割断し短冊状にする（図３及び図４参照）。

次に、短冊状になった被加工基板６０を９０°回転させて、上基板６１を第一割断予定線Ｈ１−Ｈ４に直交する第三割断予定線Ｖ１−Ｖ４に沿って割断する。次に被加工基板６０を反転させて、下基板６２を上方に向け、上基板６１を下方に向けて、上方を向く下基板６２を第二割断予定線Ｈ１−Ｈ４に直交する第四割断予定線Ｖ１’−Ｖ４’に沿って割断する（図３及び図４参照）。このようにして、上基板６１と下基板６２とからなる被加工基板６０から、単位基板６５を容易かつ確実に切り出すことができる。

なお上記実施の形態において、被加工基板６０のうち内シール６７と外シール６８との間に形成される間隙６４内が真空状態となっている例を示したが、これに限らず、間隙６４内に少量の大気、ガス、液体等が混入していてもよい。

また上記実施の形態において、上基板６１と下基板６２とを内シール６７及び外シール６８を用いて貼り合わせた被加工基板６０を示したが、これに限らず、上基板６１と下基板６２とを粘性材料を用いて貼り合わせた被加工基板６０を用いてもよい。

また、上基板６１と下基板６２の二枚の基板からなる被加工基板６０を用いる態様を示したが、これに限らず、被加工基板６０を三枚以上の基板から構成してもよい。

内シール６７と外シール６８との二重のシール線によって貼り合わされた上基板６１と下基板６２からなる被加工基板６０を示したが、これに限らず、被加工基板６０を三重以上のシール線を用いて貼り合わされた上基板６１と下基板６２とから構成してもよい。

また上記では、基板ホルダ５１の突起部３内に内蔵されたシースヒータ２ａを用いて下基板６２を加熱する例を示したが、これに限らず、基板ホルダ５１の突起部３内に温水を流して下基板６２を加熱してもよい。

また、本実施の形態では割断は割断予定線７１に対して１回ずつ実施しているが、複数の加熱冷却ユニット１５を設けることで、平行する複数の割断予定線７１で被加工基板を同時に割断しても良い。このようにすることで効率よく割断することができる。

変形例
次に図６により第１の実施の形態の変形例について説明する。図６に示す変形例は、シースヒータ２ａが内蔵された突起部３を有する基板ホルダ５１を用いる代わりに、図６に示すように、赤外線加熱ヒータ２ｂの設けられた凹部５を有する基板ホルダ５１を用いたものであり、他は図１乃至５に示す第１の実施の形態と略同一である。

図６に示す変形例において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図６に示すように、割断装置１０は、被加工基板６０の内シール６７及び外シール６８に沿って下基板６２側に設けられた凹部５を有し、この凹部５内には赤外線加熱ヒータ２ｂが配置されている。このため、被加工基板６０の下基板６２の間隙６４に対向する部分を赤外線加熱ヒータ２ｂによって加熱して高温にすることができるので、上述した、シースヒータ２ａの内蔵された突起部３を用いて当該間隙６４に対向する部分を加熱して高温にする場合と同様の効果を得ることができる。

また図６に示すように、本変形例の基板ホルダ５１によると、被加工基板６０の下基板６２を、凹部５以外の広い領域６で支持することができるため、バランスよく被加工基板を支持することができる。

なお赤外線加熱ヒータ２ｂとしては、石英ランプや赤外線ランプなどを用いることができる。また赤外線加熱ヒータ２ｂに限らず、可視ランプ、ＬＥＤ、レーザ光などを用いても良い。

第２の実施の形態
次に図７により本発明の第２の実施の形態について説明する。図７に示す第２の実施の形態は、被加工基板６０の内シール６７及び外シール６８に沿って下基板６２側にシースヒータ（加熱機構）２ａを設ける代わりに、被加工基板６０の内シール６７及び外シール６８近傍の上基板６１側に冷却機構９を設けたものであり、他は図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。

図７に示す第２の実施の形態において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図７に示すように、本実施の形態の割断装置１０によると、被加工基板６０の上基板６１の間隙６４に対向する部分に、冷却機構９によって冷気を吹き付けることができる。

ここで、上述したように、内シール６７及び外シール６８の間に形成された間隙６４は真空状態になっているため、上基板６１の間隙６４に対向する部分に、冷却機構９によって冷気を吹き付けても、上基板６１の温度が下がるだけで、下基板６２の温度は下がらない。このため、上基板６１は冷却されて温度が下がるのに対して、下基板６２の温度は室温のまま維持され、上基板６１と下基板６２との間で数十度以上の温度差を生じさせることができる。

このため、上基板６１には水平方向に縮もうとする伸縮力が加わるのに対して、下基板６２には上基板６１の伸縮力を阻止しようと抑制力が加わる。この下基板６２に発生する抑制力が、内シール６７及び外シール６８を介して上基板６１に伝わることによって、上基板６１の割断予定線７１近傍に、集中的に、水平方向への引張応力を発生させることができる。

このように上基板６１の割断予定線７１近傍に、引張応力を発生させた状態で、上述のように加熱冷却ユニット１５の予熱部２０、加熱部３０及び冷却部４０により上基板６１の割断予定線７１を加熱及び冷却する。このことによって、上基板６１の割断予定線７１に強力な熱応力を発生させることができ、被加工基板６０の上基板６１により確実に亀裂を発生させることができ、高速かつ容易に被加工基板６０の上基板６１を割断することができる。

なお環境温度(室温)をθ_r、基板ホルダ５１の温度をθ_h、冷却機構９から吹き付けられる冷気の温度をθ_c、とすると、環境温度θ_r、基板ホルダ５１温度θ_h及び冷気温度θ_cとの関係は、θ_r=θ_h >θ_cという式で示される。

また本実施の形態のように、冷却することによって、上基板６１に対して下基板６２を高温とし、上基板６２のうち割断予定線７１近傍に引張応力を発生させる態様によると、熱に弱い液晶７５に熱が加わることがないため、液晶７５にダメージを与えることなく被加工板を割断することができる。

なお、冷却機構９としては、例えば、冷媒によるコンプレッサと熱交換機によるクーラー等を用いることができる。

第３の実施の形態
次に図８により本発明の第３の実施の形態について説明する。図８に示す第３の実施の形態は、図６に示す第１の実施の形態の変形例において、被加工基板６０の内シール６７及び外シール６８近傍の上基板６１側に冷却機構９を更に設けたものであり、他は図６に示す第１の実施の形態の変形例と略同一である。

図８に示す第３の実施の形態において、図６に示す変形例と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図８に示すように、被加工基板６０の内シール６７及び外シール６８に沿って下基板６２側に配置された赤外線加熱ヒータ２ｂによって、被加工基板６０の下基板６２の間隙６４に対向する部分を加熱して高温にすることができる。また、被加工基板６０の内シール６７及び外シール６８近傍の上基板６１側に配置された冷却機構９によって、被加工基板６０の上基板６１の間隙６４に対向する部分を冷却することができる。

このため、上基板６１の間隙６４に対向する部分と、下基板６２の間隙６４に対向する部分との間の温度差を、かなり大きくすることができる。このため、被加工基板６０の上基板６１の割断予定線７１にかなり大きな引張応力を発生させることができ、さらに高速かつ容易に被加工基板６０を割断することができる。なお環境温度θ_r、基板ホルダ５１温度θ_h及び冷気温度θ_cとの関係は、θ_h >θ_r>θ_cいう式で示される。

なお、すべての実施の形態でレーザ光ＬＢの照射は上側からで説明したが、反転させて下側からレーザ照射しても同じ効果を得ることができる。

本発明による割断装置の第１の実施の形態を示す概略構成図。滴下プロセス及び注入プロセスにおける工程のフローを示したブロック図。本発明による割断装置の第１の実施の形態に用いられる被加工基板を示す概略平面図。本発明による割断装置の第１の実施の形態を用いられる被加工基板を示す概略断面図。本発明による割断装置の第１の実施の形態における実施態様を説明する概略断面図。本発明による割断装置の第１の実施の形態の変形例を示す概略断面図。本発明による割断装置の第２の実施の形態を示す概略断面図。本発明による割断装置の第３の実施の形態を示す概略断面図。

符号の説明

２ａシースヒータ
２ｂ赤外線加熱ヒータ
３突起部
４真空吸着孔
５凹部
９冷却機構
１０割断装置
１５加熱冷却ユニット
３０加熱部
４０冷却部
５１基板ホルダ
６０被加工基板
６１上基板
６２下基板
６５単位基板
６７内シール
６８外シール
７１割断予定線

Claims

少なくとも上基板と下基板とを、貼合部材を用いて貼り合わせてなる被加工基板を、貼合部材近傍に延びる割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、
被加工基板の下基板を保持する基板ホルダと、
基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、被加工基板の上基板の割断予定線にレーザ光を照射して局部的に加熱する加熱部と、
基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、加熱部によって局部的に加熱された上基板の割断予定線を、局部的に冷却する冷却部と、
被加工基板の貼合部材に沿って下基板側に配置された加熱機構とを備え、
被加工基板のうち割断予定線近傍において、下基板を前記加熱機構により加熱することによって、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させることを特徴とする割断装置。
少なくとも上基板と下基板とを、貼合部材を用いて貼り合わせてなる被加工基板を、貼合部材近傍に延びる割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、
被加工基板の下基板を保持する基板ホルダと、
基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、被加工基板の上基板の割断予定線にレーザ光を照射して局部的に加熱する加熱部と、
基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、加熱部によって局部的に加熱された上基板の割断予定線を、局部的に冷却する冷却部と、
被加工基板の貼合部材近傍の上基板側に配置された冷却機構とを備え、
被加工基板のうち割断予定線近傍において、上基板を前記冷却機構により冷却することによって、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させることを特徴とする割断装置。
少なくとも上基板と下基板とを、貼合部材を用いて貼り合わせてなる被加工基板を、貼合部材近傍に延びる割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、
被加工基板の下基板を保持する基板ホルダと、
基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、被加工基板の上基板の割断予定線にレーザ光を照射して局部的に加熱する加熱部と、
基板ホルダに保持された被加工基板に対して移動するとともに、加熱部によって局部的に加熱された上基板の割断予定線を、局部的に冷却する冷却部と、
被加工基板の貼合部材に沿って下基板側に配置された加熱機構と、
被加工基板の貼合部材近傍の上基板側に配置された冷却機構とを備え、
被加工基板のうち割断予定線近傍において、下基板を前記加熱機構により加熱し、かつ上基板を前記冷却機構により冷却することによって、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に、上基板と下基板との間の温度差による応力を発生させることを特徴とする割断装置。
基板ホルダは、熱伝導率が低く、かつ錆びにくい材料からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の割断装置。
基板ホルダは、被加工基板の下基板が載置される側に、被加工基板を載置するための突起部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の割断装置。
突起部は、被加工基板を表面に真空吸着させるための真空吸着孔を有することを特徴とする請求項５に記載の割断装置。
加熱機構は、突起部内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の割断装置。
被加工基板の貼合部材は、内シールと外シールとからなり、
被加工基板は複数の単位基板を含むとともに、上基板と下基板は単位基板の外周に延びる内シールと、内シールの外方に位置する外シールとにより貼り合わされ、
突起部は、内シールと外シールとの間に対向して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の割断装置。
基板ホルダは、被加工基板が載置される側に凹部を有し、
当該凹部内には、加熱機構が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の割断装置。
被加工基板の貼合部材は、内シールと外シールとからなり、
被加工基板は複数の単位基板を含むとともに、上基板と下基板は単位基板の外周に延びる内シールと、内シールの外方に位置する外シールとにより貼り合わされ、
割断予定線は、内シール上、外シール上又は内シールと外シールとの間に位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の割断装置。
前記加熱部と前記冷却部を有する加熱冷却ユニットを複数備え、
被加工基板は複数の割断予定線を含み、
各加熱冷却ユニットは、被加工基板の複数の割断予定線のうち対応する割断予定線を加熱及び冷却することによって、当該割断予定線で被加工基板を同時に割断することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の割断装置。
少なくとも上基板と下基板とを、複数の貼合部材を用いて貼り合わせてなる被加工基板を、貼合基板近傍に延びる割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断方法において、
基板ホルダにより被加工基板の下基板を保持する保持工程と、
基板ホルダに保持された被加工基板に対して加熱部を移動させて、被加工基板の上基板の割断予定線にレーザ光を照射して局部的に加熱するレーザ加熱工程と、
基板ホルダに保持された被加工基板に対して冷却部を移動させて、加熱部によって局部的に加熱された上基板の割断予定線を局部的に冷却する冷却工程とを備え、
被加工基板のうち割断予定線近傍において、貼合部材に沿って下基板側に配置された加熱機構により下基板を加熱するか、及び／又は貼合部材近傍の上基板側に配置された冷却機構により上基板を冷却することによって、上基板に対して下基板を高温とし、上基板のうち割断予定線近傍に引張応力を発生させることを特徴とする割断方法。