JP2011168410A - 基板分断ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】１回の操作で脆性材料基板を分断できるようにすること。
【解決手段】ホルダジョイント１０にスクライブホルダ２０と分断ホイールホルダ３０とを取付ける。このとき分断ホイールホルダ３０の先端の分断ホイール３４をスクライビングホイール２４よりもわずかに下方になるように弾性的に保持しておく。これにより１回の走査でスクライビングホイール２４によりスクライブを形成し、更に分断ホイール３４によりスクライブラインに沿って基板を分断することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はガラス基板等の脆性材料基板を分断するための基板分断ユニットに関するものである。

一般にガラス基板等の脆性材料基板を分断する場合には、スクライビング装置でガラス基板にスクライブラインを形成した後、脆性材料基板を分断する。スクライビング工程では、スクライビング装置を用い、外周面に刃先が形成されたスクライビングホイールをガラス基板上に圧接しながら回転させるようにしてスクライビングホイールの軌跡に沿ったスクライブラインを形成している。スクライビングラインを形成すると、ガラス基板の内部では面に垂直にクラックが浸透するが、ガラス基板は分断には至っていない。次にブレイク装置によってスクライブラインに沿ってブレイクすることによって、ガラス基板等を分断するようにしている。

又特許文献１には第１の回転カッターと第２の回転カッターとを直列に配置し、第１の回転カッターによりガラス基板上にＶ字形の溝を形成し、第２の回転カッターによりＶ字形溝の下方にクラックを垂直に進展させてガラス基板の裏面に到達させることでガラス基板を切断するようにした切断装置が提案されている。

特開２００７−３９３０２号公報

しかし従来の通常の脆性材料基板分断方法では、スクライビング装置とブレイク装置とが必要となり、ガラス基板分断の工程数が多くなるという欠点があった。

又特許文献１の切断装置では、第２の回転カッターが基板に接触しなくなり、ガラス基板が分断できなくなることがあるという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、スクライビングと分断とを一体化し、１回の工程でガラス基板等の脆性材料基板を確実に分断することができる基板分断ユニットを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の基板分断ユニットは、取付部を有し、外周面に刃先が形成されたスクライビングホイールを固定するスクライブホルダと、取付部を有し、分断ホイールを前記スクライビングホイールよりも基板に近い位置に保持する分断ホイールホルダと、前記スクライビングホルダ及び分断ホイールホルダを取付けるホルダジョイントと、前記分断ホイールホルダを前記ホルダジョイントに弾性的に保持する弾性保持手段と、を具備するものである。

ここで前記スクライブホルダは、上部が磁性金属によって構成され、前記ホルダジョイントは、前記スクライビングホルダを保持する第１の保持孔部と、前記第１の保持孔部の内側に前記スクライブホルダを固定するマグネットと、を有するようにしてもよい。

ここで前記ホルダジョイントは、前記分断ホイールホルダを保持する第２の保持孔部を有し、前記分断ホイールホルダは、上部に円筒状に切り欠かれた溝を有し、下部に分断ホイールを保持するものであり、前記弾性保持手段は、前記溝の内部に挿入されるスプリングと、前記スプリングを収縮させた状態で前記ホルダジョイントに前記分断ホイールホルダを弾性的に保持するカバーと、を有するようにしてもよい。

ここで前記弾性保持手段は、前記第２の保持孔部の内側に取付けられ、前記分断ホイールのスプリングのスプリング荷重をその厚さによって設定するスペーサを更に有するようにしてもよい。

ここで前記スクライビングホイールは、円板状のホイールの外周部に沿ってＶ字形の刃を形成し、刃先に突起を形成するようにしてもよい。

ここで前記分断ホイールは、弾性を有するローラとしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、スクライビングホイールと分断ホイールとを同一のホルダジョイントに取付け、分断ホイールをスクライビングホイールよりもわずかにガラス基板等の脆性材料基板に近づけて弾性的に保持している。これにより１回の走査で脆性材料基板にスクライブを形成すると共に、そのスクライブラインに沿って脆性材料基板を分断することができ、分断工程を１つにすることができるという効果が得られる。

図１は本発明の実施の形態による基板分断ユニットを示す斜視図である。 図２は本発明の実施の形態による基板分断ユニットを示す正面図及び側面図である。 図３は本実施の形態による基板分断ユニットの縦断面を示す斜視図である。 図４は本実施の形態によるホルダジョイントを示す正面図及び側面図である。 図５は本発明の実施の形態によるスクライブホルダの斜視図である。 図６は本実施の形態による分断ホイールホルダの正面図及び側面図である。 図７は本実施の形態による基板分断ユニットの使用状態を示す図である。

図１は本発明の実施の形態による基板分断ユニットを示す斜視図、図２はその正面図及び側面図、図３はその縦断面を示す斜視図である。本実施の形態による基板分断ユニット１は、ホルダジョイント１０にスクライビングホイールを保持するスクライブホルダ２０と、分断ホイールを保持する分断ホイールホルダ３０とを取付けて構成したものである。分断ホイールホルダ３０は弾性保持手段４０によってホルダジョイント１０に弾性的に保持される。以下各ユニットについて詳細に説明する。

まずホルダジョイント１０について説明する。図４はホルダジョイント１０を示す正面図及び側面図である。ホルダジョイント１０は上部にベアリング１１ａ，中央部にベアリング１１ｂを有している。ホルダジョイント１０のベアリングの間には円筒形の金属製カラー１２が設けられ、ベアリング１１ａ、ベアリング１１ｂの間を所定間隔に保持すると共に、上部よりねじ止めすることによってベアリング１１ａを固定している。ホルダジョイント１０の下方はスクライブホルダ２０と分断ホイールホルダ３０の２つのホルダを保持する保持部となっている。保持部には図示のように下面より上向きに円形の保持孔部１３及び１４が隣接して形成されている。保持孔部１３は図４（ｂ）において、ベアリング１１ａ，１１ｂの回転軸よりわずかに左側に設けられ、スクライブホルダ２０を保持するものである。保持孔部１３の最上部にはマグネット１５が埋設され、保持孔部１３の内部には中心軸から隔てた位置にベアリングの中心軸と垂直なピン１６が設けられる。ピン１６はスクライブホルダ２０の傾斜部に接してスクライブホルダ２０を位置決めするものである。又保持孔部１４は分断ホイールホルダ３０を保持するものである。保持孔部１４は、下端に幅の径の広い保持孔１４ａと、その上部にホルダジョイントのほぼ上面に近い位置まで一定径の保持孔１４ｂと、径の小さい保持孔１４ｃ、及び最上部の開口１４ｄを有している。又保持孔１４ｂの側方にはピン１６と平行にピン１７が設けられる。

図４（ａ）に示すようにホルダジョイント１０の保持孔部１４の外周部には左右にコ字状のガイド溝１８ａ，１８ｂが設けられる。又図４（ｂ）に示すように側方にホルダジョイント１０の保持部のねじ溝１９が形成される。ガイド溝１８ａ，１８ｂ及びねじ溝１９は後述する弾性保持手段４０を取付けるために用いられる。

次にホルダジョイント１０に取付けられるスクライブホルダ２０について説明する。本実施の形態によるスクライブホルダ２０は、国際公開ＷＯ２００７／０６３９７９に示されるものを用いている。図５に斜視図を示すように、スクライブホルダ２０はスクライビングホイールを保持する略円筒形の部材である。スクライブホルダ２０の下方には平坦部２１ａ，２１ｂがいずれも中心軸に平行に設けられ、この平坦部２１ａ，２１ｂの中間に中心軸に沿った切欠き２２を有している。平坦部２１ａ，２１ｂの中央部分には面に垂直な方向のピン溝２３を有し、その側面は円弧状に形成されている。スクライビングホイール２４は円板状であり、中心の貫通孔にピン溝２３に挿入されたピン２５を貫通させることにより、スクライブホルダ２０に回転自在に保持される。スクライブホルダ２０の他端には取付部２６として傾斜部２６ａとカッターホルダの軸と平行な平坦部２６ｂを有する。又スクライブホルダ２０は少なくともその上部の一部分が磁性体金属で構成されている。

スクライビングホイール２４としては、日本特許第３０７４１５３号に示されている高浸透型のスクライビングホイールを用いることが好ましく、本実施の形態においてもこのスクライビングホイールを用いるものとする。スクライビングホイールの材質としては、焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）、超硬合金等を使用できるが、スクライビングホイールの寿命の点より、焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）が好ましい。

次にホルダジョイント１０に取付けられる分断ホイールホルダ３０について説明する。本実施の形態による分断ホイールホルダ３０はスクライブホルダ２０とほぼ同様の形状のものであり、円筒部分がスクライブホルダ２０よりも太くなっている。図６は分断ホイールを取付けた分断ホイールホルダ３０を示す正面図及び側面図である。分断ホイールホルダ２０は分断ホイールを保持する略円筒形の部材である。分断ホイールホルダ３０の下方には平坦部３１ａ，３１ｂがいずれも中心軸に平行に設けられ、この平坦部３１ａ，３１ｂの中間に中心軸に沿った切欠き３２を有している。平坦部３１ａ，３１ｂの中央部分には面に垂直な方向のピン溝３３を有し、その側面は円弧状に形成されている。分断ホイール３４は円板状であり、中心の貫通孔にピン溝３３に挿入されたピン３５を貫通させることにより、分断ホイールホルダ３０の下方に回転自在に保持される。分断ホイールホルダ３０の他端には取付部３６として傾斜部３６ａとカッターホルダの軸と平行な平坦部３６ｂを有する。又スクライブホルダ２０と異なり上面から中心軸に沿って図示のように下方にまで円筒状に切り欠かれた溝３７が形成されている。

分断ホイール３４としては、日本特許第３０７４１５３号に示されている高浸透型のスクライビングホイールを用いてもよく、本実施の形態においてもこのスクライビングホイールを用いるものとする。これに代えて通常のスクライビングホイールを用いてもよい。又スクライビングホイールと同等のものではなく、単に弾性を有する円板状のローラを用いて分断ホイールとすることもできる。

スクライブホルダ２０をホルダジョイント１０に取付ける際には、ホルダジョイント１０の保持孔部１３にスクライブホルダ２０をその取付部２６から挿入する。そうすればスクライブホルダ２０の先端部がマグネット１５によって吸引され、更に傾斜部２６ａがピン１６に接触して位置決め固定される。スクライブホルダ２０はマグネット１５によって吸引されているだけであるため、取付けが極めて容易であり、所定の位置に固定される。取り替える場合にもスクライブホルダ２０を引っ張るだけで容易に取り外すことができ、着脱が容易となる。

次に分断ホイールホルダ３０を保持孔部１４に取付ける際には図３に示すように保持孔部１４の上部の保持孔１４ｃに所定の厚さを持つスペーサ４１を挿入する。そしてコイルスプリング４２を分断ホイールホルダ３０の円筒状の溝３７に挿入する。次にコイルスプリング４２の上部をスペーサ４１に接触させるようにして、分断ホイールホルダ３０を保持孔１４ｂに挿入する。更に円形のカバーゴム４３を保持孔１４ａに挿入し、側方より断面コ字状のカバー４４をガイド溝１８ａ，１８ｂに沿って挿入し、脱落を防止する。更にねじ４５によってカバー４４を固定し、分断ホイールホルダ３０を保持する。この状態では分断ホイールホルダ３０はコイルスプリング４２の付勢力によって下方に押し下げられている。この状態で分断ホイールホルダ３０のピン溝３３をスクライブホルダ２０のピン溝２３よりもわずかに所定間隔ｄ下方となるように配置する。こうすればスクライビングホイール２４と分断ホイール３４との直径を同一としておくことによって分断ホイールホルダの先端部をスクライビングホイールの先端よりもｄだけ下方にすることができる。この間隔ｄは例えば０．１０〜０．２０ｍｍとし、ここでは０．１５ｍｍとする。分断ホイールホルダ３０はコイルスプリング４２により下方に付勢されているが、下方から力が加わればコイルスプリング４２のばね力に抗してわずかに上部に収縮できるように、即ち弾性的に保持されている。

さて前述したように保持孔部１４の最内部にスペーサ４１を挿入しているが、スペーサ４１の厚さを変えるとコイルスプリング４２のスプリング荷重を変化させることができる。従って厚さが異なるスペーサ４１をあらかじめいくつか用意しておけば、所望のスプリング荷重に応じた厚さのスペーサを選択して使用することにより、スプリング荷重を任意に調整することができる。

次に実施の形態による基板分断ユニットを用いた分断装置の動作について図７を用いて説明する。被加工物は脆性材料基板、例えばガラス基板５０とする。まずガラス基板５０をテーブル５１上に設置し、図示しない真空吸着手段等で保持する。そして所望の位置で基板分断ユニット１を降下させる。こうすれば基板分断ユニット１の先端に保持されているスクライビングホイール２４がガラス基板５０の表面に圧接される。この状態で相対移動部により基板分断ユニット１を移動させることによりスクライブラインが形成される。更に後続の分断ホイール３４によってスクライブラインに沿って切断することができる。これにより、１つの工程でのスクライブと分断を同時に行うことができ、分断効率を向上させることができる。

尚この実施の形態ではスクライビングホイールと分断ホイールとの径を同一としているが、これらは同一なくてもよく、分断ホイールの下端がスクライビングホイールの下端よりもわずかに所定間隔下方に設定されているものであれば足りる。

本発明は１つの工程で脆性材料基板を分断することができ、ガラス基板等の脆性材料基板を分断する装置に広く用いることができる。

１ 基板分断ユニット
１０ ホルダジョイント
１１ａ，１１ｂ ベアリング
１３，１４ 保持孔部
１５ マグネット
１６，１７ ピン
１８ａ，１８ｂ ガイド溝
１９ ねじ溝
２０ スクライブホルダ
２１ａ，２１ｂ，２６ｂ 平坦部
２２ 切欠き
２３ ピン溝
２４ スクライビングホイール
２６ａ 傾斜部
３０ 分断ホイールホルダ
３１ａ，３１ｂ，３６ｂ 平坦部
３２ 切欠き
３３ ピン溝
３４ 分断ホイール
３５ ピン
３６ａ 傾斜部
３７ 溝
４０ 弾性保持手段
４１ スペーサ
４２ コイルスプリング
４３ カバーゴム
４４ カバー

Claims (6)

1. 取付部を有し、外周面に刃先が形成されたスクライビングホイールを固定するスクライブホルダと、
   取付部を有し、分断ホイールを前記スクライビングホイールよりも基板に近い位置に保持する分断ホイールホルダと、
   前記スクライビングホルダ及び分断ホイールホルダを取付けるホルダジョイントと、
   前記分断ホイールホルダを前記ホルダジョイントに弾性的に保持する弾性保持手段と、を具備する基板分断ユニット。
2. 前記スクライブホルダは、上部が磁性金属によって構成され、
   前記ホルダジョイントは、前記スクライビングホルダを保持する第１の保持孔部と、前記第１の保持孔部の内側に前記スクライブホルダを固定するマグネットと、を有する請求項１記載の基板分断ユニット。
3. 前記ホルダジョイントは、前記分断ホイールホルダを保持する第２の保持孔部を有し、
   前記分断ホイールホルダは、上部に円筒状に切り欠かれた溝を有し、下部に分断ホイールを保持するものであり、
   前記弾性保持手段は、
   前記溝の内部に挿入されるスプリングと、
   前記スプリングを収縮させた状態で前記ホルダジョイントに前記分断ホイールホルダを弾性的に保持するカバーと、を有するものである請求項１又は２記載の基板分断ユニット。
4. 前記弾性保持手段は、前記第２の保持孔部の内側に取付けられ、前記分断ホイールのスプリングのスプリング荷重をその厚さによって設定するスペーサを更に有する請求項３記載の基板分断ユニット。
5. 前記スクライビングホイールは、円板状のホイールの外周部に沿ってＶ字形の刃を形成し、刃先に突起を形成したものである請求項１〜４のいずれかに記載の基板分断ユニット。
6. 前記分断ホイールは、弾性を有するローラである請求項１〜４のいずれかに記載の基板分断ユニット。

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