JP2012076425A - Separation device for brittle material substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス、シリコン、セラミック、半導体などの脆性材料基板の分断装置に関し、特に、分断時に脆性材料基板の端部等に発生する不要な端材の除去機構を備えた脆性材料基板の分断装置に関する。 The present invention relates to a cutting apparatus for brittle material substrates such as glass, silicon, ceramics, and semiconductors, and in particular, to cut a brittle material substrate having a mechanism for removing unnecessary end material generated at the edge of the brittle material substrate at the time of cutting. Relates to the device.
従来、脆性材料であるガラス基板を分断(ブレイク)する方法として、例えば特許文献1並びに特許文献2で開示されているように、基板を局所的に加熱及び冷却し、その際に生じる熱応力(圧縮応力並びに引張応力)によって、あらかじめ基板の端部に形成してある初期亀裂(トリガ)を起点にして亀裂を所望の方向に進展させて、基板にスクライブラインを形成したり、完全分断したりする分断方法が知られている。
Conventionally, as a method of breaking (breaking) a glass substrate that is a brittle material, for example, as disclosed in
具体的には、加熱源としてレーザビームを使用し、テーブル上に保持させた基板をレーザビームに対して相対的に移動することで、分断を行うブレイク予定ラインに沿って局所的に照射して加熱するとともに、これに追従して冷却ユニットのノズルから冷媒液を噴射する。このとき加熱によって生じる圧縮応力と、急冷によって生じる引張応力による応力分布を利用して、亀裂をブレイク予定ラインの方向に進展させ、一筋のスクライブラインを形成する。 Specifically, a laser beam is used as a heating source, and the substrate held on the table is moved relative to the laser beam, so that irradiation is locally performed along the planned break line. While heating, following this, a refrigerant liquid is injected from the nozzle of the cooling unit. At this time, using a compressive stress caused by heating and a stress distribution due to tensile stress caused by rapid cooling, the crack is propagated in the direction of the planned break line to form a single scribe line.
そして、脆性材料基板が完全分断される場合を除き、スクライブラインに沿って、ブレイクバーを押し当てたり、ローラを圧接転動したりすることによって基板を撓ませることで基板を分断するようにしている。 And unless the brittle material substrate is completely divided, the substrate is divided by bending the substrate by pressing the break bar or rolling the roller by pressing along the scribe line. Yes.
一方、ブレイクした際に発生する端材(切り片)がテーブル上に取り残されると、それ以降のブレイクの際にトラブルの原因になるので、把持機構で端材を掴み、引き離す方向に把持機構を動かすことにより、端材を分離、除去するようにしている(特許文献3参照)。 On the other hand, if the end material (cut pieces) generated when breaking is left on the table, it causes troubles during subsequent breaks, so the gripping mechanism grips the end material and pulls it away. By moving, the end material is separated and removed (see Patent Document 3).
図9はレーザビームを用いて脆性材料基板Mにスクライブラインを形成する加工を示す図である。
脆性材料基板Mは二分割されたテーブル13,13上に載置され、上面に向かって開口した多数のエア吸引孔14により吸着保持されている。二分割されたテーブル13,13の間に形成された空間15の下方には走査機構16に保持されたレーザビーム照射部17と、冷媒液噴射ノズル18とが配置されている。
FIG. 9 is a diagram showing processing for forming a scribe line on the brittle material substrate M using a laser beam.
The brittle material substrate M is placed on the two divided tables 13 and 13 and is sucked and held by a number of
ブレイク予定ラインSに沿ってレーザビーム照射部17から出射されるレーザビームを走査して加熱領域(レーザスポット)に局所的な圧縮応力を生じさせ、続いて直後を追従するように冷媒液噴射ノズル18から冷媒を噴射することにより引張応力を生じさせ、亀裂をブレイク予定ラインSに沿って進展させる。このようにして一本のブレイク予定ラインに沿って直線状の亀裂(スクライブライン)を生じさせた後、脆性材料基板Mを、吸盤を備えたロボットアーム等の搬送機構(図示外)により、次のブレイク予定ラインがレーザビーム照射位置にくるように移動させてレーザスクライブを行い、順次全てのブレイク予定ラインSに亀裂を生じさせる。
The laser beam emitted from the laser
このあと、亀裂を生じさせた面とは反対側の面からブレイク予定ラインSに相対する部分をローラやブレイクバー等の分断機構(図示外)により押圧して脆性材料基板Mを撓ませて分断する。分断された後、製品(中間製品)となる脆性材料基板Mはロボットアーム等の搬送機構により取り出されるが、不要な端材M1は図の右側のテーブル13上に残ってしまう。 After this, the brittle material substrate M is bent by being pressed by a cutting mechanism (not shown) such as a roller or a break bar from the surface opposite to the surface on which the crack is generated, against the planned break line S. To do. After being divided, the brittle material substrate M to be a product (intermediate product) is taken out by a transport mechanism such as a robot arm, but unnecessary end material M1 remains on the table 13 on the right side of the drawing.
このテーブル上に残った端材は、幅が非常に小さいため、ロボットアームの吸盤で吸着させることができない。
また、レーザスクライブ時の冷媒液が端材とテーブルとの間に浸透すると、強くテーブル面に付着してしまっているのでエアなどを吹き付けても簡単には離れず、除去するのが大変困難である。また、エアの吹き付けは、分断時に生じたカレット等の微細な屑粉が舞い上がって作業環境を劣化する。
そこで出願人は、特許文献3等で示すようなチャックにより端材を掴んで除去する把持機構を提案したが、その機構は複雑であり、かつ、チャックの機構全体がかなりのスペースを必要とするため、分断装置全体が大型化しかつ高価となるといった問題点があった。
Since the end material remaining on the table has a very small width, it cannot be adsorbed by the suction cup of the robot arm.
In addition, if the coolant liquid during laser scribing penetrates between the end material and the table, it strongly adheres to the table surface, so it is not easy to remove even if air is blown, and it is very difficult to remove. is there. In addition, when air is blown, fine dust such as cullet generated at the time of division rises and deteriorates the working environment.
Therefore, the applicant has proposed a gripping mechanism that grips and removes the end material with a chuck as shown in
そこで本発明は、基板分断時に発生した端材を簡単でコンパクトな機構により確実に除去して、定位置に設置したボックスに集積破棄することのできる端材除去機能を備えた分断装置を提供することを目的とする。
また、本発明は冷媒液が基板とテーブルの間に浸透している場合のように、端材がテーブルに強く付着していても確実に端材を除去できる端材除去機能を備えた分断装置を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a cutting apparatus having a cutting material removal function that can reliably remove cutting material generated during substrate cutting by a simple and compact mechanism and accumulate and discard it in a box installed at a fixed position. For the purpose.
Further, the present invention provides a cutting apparatus having an end material removing function that can reliably remove the end material even when the end material is strongly attached to the table, as in the case where the refrigerant liquid permeates between the substrate and the table. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明の脆性材料基板の分断装置では、脆性材料基板をテーブル上に載置してスクライブ形成手段によりブレイク予定ラインに沿って亀裂若しくは切溝を生じさせて脆性材料基板を分断する分断装置であって、前記テーブルが主テーブルと回動テーブルとからなり、回動テーブルがスクライブ形成手段の近傍に配置されていて分断時に生じた脆性材料基板の端材を載置できるように形成され、前記回動テーブルは、水平な姿勢から端材を付着させたまま傾倒姿勢まで回動できるように形成され、回動テーブルの傾倒姿勢で回動テーブルに付着した端材を突き落とす押し出しバーが設けられている構造とした。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means. That is, in the cutting apparatus for a brittle material substrate according to the present invention, the brittle material substrate is placed on a table, and a scribe forming means generates a crack or a kerf along a planned break line to cut the brittle material substrate. The table is composed of a main table and a rotating table, and the rotating table is arranged in the vicinity of the scribe forming means so that the end material of the brittle material substrate generated at the time of cutting can be placed. The rotating table is formed so as to be able to rotate from a horizontal posture to a tilted posture with the end material attached, and an extrusion bar is provided to push down the end material attached to the rotating table in the tilting posture of the rotary table. It has a structure.
本発明では、端材が付着した回動テーブル自体を下方に傾倒させて押し出しバーにより端材を端材収納ボックスに突き落とすようにしたから、構成が極めて簡単でコンパクトに形成できるとともに、端材は基板載置面より下方で押し出しバーにより端材収納ボックスに突き落とされて集積されるので、端材やこれに付着したカレット等の屑粉が外部、特に上方の基板載置面に飛散するようなことがなく、良好な作業環境を維持することができる効果がある。特に、冷媒液が端材とテーブルとの間に浸透した場合には、これまでは端材を除去することが非常に困難であったが、端材を突き落とすことができるので確実に除去することができる。 In the present invention, the rotary table itself to which the end material is attached is tilted downward and the end material is pushed down by the push bar into the end material storage box. Since it is pushed down and accumulated in the end material storage box by the extrusion bar below the substrate placement surface, scraps such as the end material and cullet attached thereto are scattered on the outside, especially the upper substrate placement surface. There is an effect that a good working environment can be maintained. In particular, when the refrigerant liquid has permeated between the end material and the table, it has been very difficult to remove the end material so far, but the end material can be pushed down and removed reliably. Can do.
本発明において、回動テーブル、主テーブル、押し出しバーがスクライブ形成手段を挟んで左右一対で形成されている構成とするのがよい。
これにより、左右どちらの回動テーブルに端材が残っても端材を付着させた方の回動テーブルを傾倒させることにより端材を除去することができる。
In the present invention, it is preferable that the rotary table, the main table, and the push bar are formed in a pair of left and right with the scribe forming means interposed therebetween.
Thus, the end material can be removed by tilting the rotating table to which the end material is attached, regardless of whether the end material remains on the left or right turntable.
また、本発明において、回動テーブルと主テーブルとの間に移動スペースを形成し、回動テーブルをこの移動スペースを介してスクライブ形成手段から遠のく方向に水平に移動したあと、傾倒姿勢まで回動するようにするのがよい。
これにより、テーブルの下方にスクライブ形成手段を配置した場合でもこのスクライブ形成手段を回避させて回動テーブルを傾倒させることができる。
Further, in the present invention, a moving space is formed between the rotating table and the main table, and the rotating table is horizontally moved away from the scribe forming means through this moving space, and then rotated to a tilted posture. It is good to do.
Thereby, even when the scribe forming means is arranged below the table, the rotating table can be tilted while avoiding the scribe forming means.
以下、本発明にかかる脆性材料基板の分断装置の詳細を、その実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図1並びに図2は本発明にかかる分断装置の全体を示す正面図であり、図3は搬送機構としてのベルトコンベアとテーブル部分を示す概略的な平面図であり、図4〜図8は端材除去の動作を順を追って説明するため端材除去機構部分の拡大図である。
Hereinafter, the details of the brittle material substrate cutting apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings showing the embodiments thereof.
1 and 2 are front views showing the whole cutting apparatus according to the present invention, FIG. 3 is a schematic plan view showing a belt conveyor and a table portion as a transport mechanism, and FIGS. It is an enlarged view of the end material removal mechanism part in order to demonstrate operation | movement of material removal later on.
分断装置Aは、機台1に支持された左右一対の主テーブル2,2と、この主テーブル2,2の間に配置され、実質的に端材除去機構Bの一部を構成する左右一対の回動テーブル3,3とを備えている。主テーブル2と回動テーブル3の上面は同一の水平面となるように配置され、スクライブすべき脆性材料基板Mをその上面に載置する。脆性材料基板Mは搬送機構4により主テーブル2、回動テーブル3上に搬送されるとともに、この搬送装置によりテーブル上で図1における左右方向に移動させることができるようになっている。この搬送機構4として本実施例では、左右一対のベルトコンベア4a,4aによる機構を採用している。ベルトコンベア4a,4a上に基板Mを載せて所定位置に移動させたあと、ベルトコンベア4aを降下させて図2に示すように後退させることにより、脆性材料基板Mを主テーブル2並びに回動テーブル3上に載置する。このため、図3に示すように、主テーブル2並びに回動テーブル3に複数条の平行なスリット2a,3aが設けられ、ベルトコンベア4aもこのスリットの間隔に合わせて細長くしたものを複数平行して形成することによって、ベルトコンベア4aが図1の姿勢から図2の姿勢まで降下移動できるようになっている。
なお、搬送機構4は、これに限られず、別の機構、例えば下端に吸盤を備えたロボットアーム等の機構であってもよいことは勿論である。
また主テーブル2並びに回動テーブル3上に載置した脆性材料基板Mを吸着保持できるように各テーブル2,3にエアによる多数の吸引口を設けるのが好ましい。
The cutting apparatus A is a pair of left and right main tables 2 and 2 supported by the
The
Further, it is preferable to provide a number of suction ports by air in each of the tables 2 and 3 so that the brittle material substrate M placed on the main table 2 and the rotating table 3 can be sucked and held.
左右の回動テーブル3,3の互いに対向する端縁同士の間には図1の前後方向に直線的に延びる間隙5が形成されており、この間隙の下方にスクライブ形成手段6が配置されている。
本実施例では、スクライブ形成手段6としてレーザ照射機構が採用されており、レーザビーム照射部6aと冷媒液噴射ノズル6bとが設けられている。レーザビーム照射部6aと冷媒液噴射ノズル6bは走査機構6cに上下移動可能に保持され、レール6dに沿って紙面に垂直な方向に移動できるようになっている。
A gap 5 linearly extending in the front-rear direction of FIG. 1 is formed between the opposing edges of the left and right rotary tables 3 and 3, and a
In this embodiment, a laser irradiation mechanism is employed as the
次に回動テーブル3,3を含む端材除去機構Bについて説明する。本実施例では端材除去機構Bは左右一対で設けられているが、両者は同じ機構のものであるので、その一方(図の右側)の機構についてのみ図4乃至図8に基づいて詳述する。
回動テーブル3はスライドベース7に保持された枢軸8を支点として図4の水平な姿勢から図7並びに図8の最終傾倒姿勢まで回動できるように形成されている。その回動範囲は90度から100度程度が好ましい。ここでは100度としている。
Next, the end material removing mechanism B including the rotary tables 3 and 3 will be described. In this embodiment, the pair of left and right end material removal mechanisms B are provided as a pair, but since both are the same mechanism, only one of the mechanisms (the right side in the figure) will be described in detail with reference to FIGS. To do.
The pivot table 3 is formed so as to be pivotable from the horizontal posture of FIG. 4 to the final tilted posture of FIGS. 7 and 8 with a
回動テーブル3が傾倒姿勢に回動する際、下方にあるスクライブ形成手段6に当たらないよう、図5に示すようにスクライブ形成手段6から後ろに退く方向で水平に移動した後に回動するようになっている。そのために、回動テーブル3と主テーブル2の間には移動スペース9(図4参照)が形成されている。また、回動テーブル3の水平方向の移動は、スライドベース7が機台1のレール10に沿ってスライドすることにより行われる。またこのときの回動テーブル3の傾倒は、図5の中間傾倒姿勢で停止するようにしておく。これは、後述する端材収納ボックス11の上方まで回動テーブル3を移行させる際に回動テーブル3の先端が端材収納ボックス11の傾斜案内プレート11aに当たらないようにするためである。
When the
図5の中間傾倒姿勢を維持させたまま、図6に示すように回動テーブル3を、下方に配置した端材収納ボックス11の上方まで移行させ、この位置で図7に示すように最終傾倒姿勢まで回動するようになっている。
更に、回動テーブル3を最終傾倒姿勢まで回動させた位置で、回動テーブル3の先端に付着した端材Cを下方の端材収納ボックス11に突き落とす押し出しバー12が機台1に取り付けられている。
上記した回動テーブル3の回動や水平方向への移動は駆動機構(図示外)により行われる。またこれらの動作、並びに押し出しバー12の操作はコンピュータ制御により行われる。
While maintaining the intermediate tilting posture of FIG. 5, the rotation table 3 is moved to above the end
Further, an
The above-described rotation table 3 is rotated and moved in the horizontal direction by a drive mechanism (not shown). These operations and the operation of the
次いで動作について説明する。
図2に示すように、搬送機構4により主テーブル2並びに回動テーブル3上に載置された脆性材料基板Mは、スクライブ形成手段、即ちレーザビーム照射部6aと冷媒液噴射ノズル6bとによってレーザスクライブされ、亀裂(直線状のスクライブライン)をブレイク予定ラインに沿って形成する。このようにして一本のブレイク予定ラインに亀裂を生じさせた後、脆性材料基板Mを搬送機構により、次のブレイク予定ラインがレーザビーム照射位置となるように移動させてレーザスクライブを行い、順次全てのブレイク予定ラインに亀裂を生じさせる。
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 2, the brittle material substrate M placed on the main table 2 and the
このあと、亀裂を生じさせた面とは反対側の面からローラやブレイクバー等の分断機構(図示外)により押圧して脆性材料基板を撓ませてスクライブラインから分断する。分断された後は、製品(中間製品)となる基板、即ち、図2の左側の主テーブル2並びに回動テーブル3上にある基板は搬送機構4により取り出され、右側の回動テーブル3に端材M1が残される。この端材M1は、レーザスクライブ時の冷媒液がテーブル上面と端材との間に浸透して回動テーブル3に強く付着している。また、端材M1はその一部が回動テーブル3の先端から少し突き出た状態で残されている。 Thereafter, the brittle material substrate is bent by being pressed by a cutting mechanism (not shown) such as a roller or a break bar from the surface opposite to the surface where the crack is generated, and is cut off from the scribe line. After being divided, a substrate to be a product (intermediate product), that is, a substrate on the left main table 2 and the rotating table 3 in FIG. The material M1 is left. The end material M1 adheres strongly to the rotating table 3 because the refrigerant liquid at the time of laser scribing penetrates between the upper surface of the table and the end material. Further, the end material M1 is left in a state where a part of the end material M1 protrudes slightly from the tip of the rotary table 3.
この端材M1を除去して端材収納ボックス11に放棄するために、先ず回動テーブル3を図5に示すように水平方向に移動させてスクライブ形成手段6から退避させたあと、同図の仮想線に示す中間傾倒位置まで傾倒させる。
In order to remove the end material M1 and abandon it to the end
この中間傾倒姿勢を維持させたまま、図6に示すように回動テーブル3を、下方に配置した端材収納ボックス11の上方まで移行させ、この位置で、図7に示すように最終傾倒姿勢まで回動する。ここで、図8に示すように押し出しバー12が突き出て、回動テーブル3の先端に付着した端材M1の下方に露出した部分に押しつけられ、端材M1を回動テーブル3から剥離させて下方の端材収納ボックス11に落とし込む。
このようにして、スクライブ時に発生した端材M1は外部に飛散することなく、定められた端材収納ボックス11に確実に集積され、まとめて破棄することができる。
なお、押し出しバー12で端材M1を突き落とす際、押し出しバー12の先端が確実に端材M1に当接するように、回動テーブル3の先端部の一部に、押し出しバー12が通過可能な切り欠きを形成してもよい。
While maintaining this intermediate tilting posture, the rotation table 3 is moved to above the end
Thus, the end material M1 generated at the time of scribing can be reliably accumulated in the determined end
In addition, when the end material M1 is pushed down by the
本実施例の分断装置Aでは、左右に端材除去機構Bを形成してあるので、上記とは反対に左側の回動テーブル3上に端材が生じた場合は、左側の端材除去機構Bを作動させて前記同様に端材を除去することができる。 In the cutting apparatus A of the present embodiment, the end material removing mechanism B is formed on the left and right sides. Therefore, if an end material is generated on the left turn table 3 on the contrary, the left end material removing mechanism is provided. The end material can be removed in the same manner as described above by operating B.
以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでない。例えばスクライブ形成手段6は、上記実施例ではレーザ照射機構を用いたが、カッタホイール等のメカニカルなスクライブ機構で切り溝を形成するものであってもよい。その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。 While typical examples of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above embodiments. For example, the scribe forming means 6 uses a laser irradiation mechanism in the above embodiment, but may form a kerf using a mechanical scribe mechanism such as a cutter wheel. Others The present invention can be appropriately modified and changed within the scope of achieving the object and without departing from the scope of the claims.
本発明の分断装置は、ガラス基板、シリコン、セラミック、化合物半導体等の脆性材料からなる基板を分断する際に利用することができる。 The cutting apparatus of the present invention can be used when cutting a substrate made of a brittle material such as a glass substrate, silicon, ceramic, or compound semiconductor.
M 基板
M1 端材
A 分断装置
2 主テーブル
3 回動テーブル
6 スクライブ形成手段
6a レーザビーム照射部
6b 冷媒液噴射ノズル
9 移動スペース
11 端材収納ボックス
12 押し出しバー
M Substrate M1 End material
Claims (4)
前記テーブルが主テーブルと回動テーブルとからなり、回動テーブルがスクライブ形成手段の近傍に配置されていて分断時に生じた脆性材料基板の端材を載置できるように形成され、
前記回動テーブルは、水平な姿勢から端材を付着させたまま傾倒姿勢まで回動できるように形成され、
回動テーブルの傾倒姿勢で回動テーブルに付着した端材を突き落とす押し出しバーが設けられていることを特徴とする脆性材料基板の分断装置。 A cutting apparatus for placing a brittle material substrate on a table and dividing the brittle material substrate by generating a crack or a kerf along a planned break line by a scribe forming means,
The table is composed of a main table and a rotating table, and the rotating table is arranged in the vicinity of the scribe forming means so that the end material of the brittle material substrate generated at the time of cutting can be placed.
The rotating table is formed so that it can be rotated from a horizontal posture to a tilted posture with the end materials attached,
An apparatus for cutting a brittle material substrate, wherein an extruding bar is provided to push down an end material attached to the rotating table in a tilting posture of the rotating table.
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