JP2014051048A - 脆性材料基板のスクライブ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 カッターホイールで閉曲線のスクライブラインをスクライブするにあたって、「ソゲ」の発生を抑制することができるスクライブ方法を提供する。
【解決手段】 複数の直線部と、これら直線部を結ぶ角部に形成された曲線部とからなる略多角形の閉曲線の形状をなすスクライブ予定ラインＳに沿って、カッターホイール９を基板Ｗの表面に圧接しながら相対的に移動させてスクライブするスクライブ方法であって、閉曲線の外側のスクライブ開始位置ＰＳからカッターホイール９によるスクライブを開始し、閉曲線の外側に、直線助走部Ｌ０１と、該直線助走部Ｌ０１に続いて曲線助走部Ｌ０２とをスクライブした後、第１直線部Ｌ１から最終曲線部Ｒ４までスクライブして閉曲線を完成させ、曲線助走部Ｌ０２の凸面を最終曲線部Ｒ４に向けた弧状とするとともに、曲線助走部Ｌ０２と最終曲線部Ｒ４とを最終曲線部Ｒ４の中間位置Ｐ２で合流させるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス等の脆性材料からなるマザー基板のスクライブ方法に関する。特に本発明は、角部に弧状の曲線部を有する略四角形の閉曲線からなるスクライブ予定ラインに沿って、マザー基板の表面にカッターホイール（スクライビングホイールともいう）でスクライブラインを加工するためのスクライブ方法に関する。

従来から、大面積のマザー基板の表面に、カッターホイール、若しくは、レーザビーム等によるスクライブ手段を用いて、互いに直交するＸ方向並びにＹ方向のスクライブライン（分断用の切り線）を形成し、その後、当該スクライブラインに沿って外力を印加して、マザー基板を単位基板ごとに分断する方法は知られており、例えば、特許文献１や特許文献２などで開示されている。

図４に示すように、マザー基板Ｗから切り出される単位基板Ｗ１として、四辺の直線部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と、これら直線部を結ぶ角部に形成された弧状の曲線部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とからなる略四角形の閉曲線の形状をなすスクライブラインＳに沿って分断されるものがあり、例えば、携帯電話等の液晶ディスプレイ画面として用いられる。

マザー基板Ｗに上記閉曲線からなるスクライブラインＳをカッターホイールでスクライブする場合、通常、図５に示すように、マザー基板Ｗの外側のスクライブ開始位置ＰＳから、刃先の向きを３６０°変えられるように保持されたカッターホイールをスタートさせ、基板Ｗ表面に押しつけながら閉曲線の外側の直線助走部Ｌ０を通って第１直線部Ｌ１まで転動させる。そして、第１直線部Ｌ１から図４に示す第１曲線部Ｒ１、第２直線部Ｌ２、第２曲線部Ｒ２、第３直線部Ｌ３、第３曲線部Ｒ３、第４直線部Ｌ４、第４曲線部Ｒ４を順次転動させて第１直線部Ｌ１に合流させることにより、閉曲線の形状をなすスクライブラインＳを形成する。

カッターホイールをマザー基板Ｗの外側からスタートさせる方法は、一般的に「外切り」と呼ばれている。詳しくは、図８（ａ）に示すように、カッターホイールＫの最下端をマザー基板Ｗの表面（上面）より僅かに下方まで降下させた状態で、マザー基板Ｗの端縁外側の位置（スクライブ開始位置）にセットし、この位置からカッターホイールＫを水平移動させて基板Ｗ端部に乗り上げ、さらに所定のスクライブ圧で押圧しながら水平移動させてスクライブを行う方法をいう。このような「外切り」は、カッターホイールＫの基板Ｗに対するかかり（食い込み）がよく、基板をスクライブするには好適である。
また、参考までに記述すると、「外切り」に対し「内切り」と呼ばれるスクライブ方法がある。「内切り」とは、図８（ｂ）に示すように、マザー基板Ｗの端縁から２ｍｍ〜１０ｍｍ程度内側（スクライブ開始位置）にてカッターホイールＫを上方から降下させて基板Ｗに所定のスクライブ圧で当接させ、押圧しながら水平移動させてスクライブを行う方法をいう。
なお、スクライブが可能である限り、「外切り」「内切り」のどちらを採用しても構わないが、携帯電話のディスプレイ画面に使用されるような、基板表面に強い圧縮応力を与えた強化ガラスでは、「内切り」による加工が困難な場合があるので、その場合には「外切り」を採用することになる。

特開２００１−３５８１６号公報 特許第３７８７４８９号公報

上記した角部に曲線部を有する閉曲線のスクライブ方法では、直線助走部Ｌ０から第１直線部Ｌ１にかけての直線領域と、第４曲線部Ｒ４との合流部分に「ソゲ」と呼ばれる好ましくない現象が発生することがあった。「ソゲ」とは、図７に示すように、カッターホイールＫの圧接転動により形成される垂直方向のクラック（亀裂）Ｃが途中から斜め方向に逸れてしまう現象である。この「ソゲ」は、図５に示す第４曲線部Ｒ４が、先に切られた直線助走部Ｌ０に近接する地点Ｐ１付近から発生し、第１直線部Ｌ１との合流点Ｐ２までの間Ｂ１にわたって生じやすい。これは、先にスクライブラインが形成されてそのスクライブラインを閉じようとする方向に応力が働いている直線助走部Ｌ０に、第４曲線部Ｒ４の垂直クラックが誘導されるためと考えられる。このような「ソゲ」が発生すると、当然ながら高品質の単位基板を切り出すことができず、歩留まりも悪くなる。

また、切り出される単位基板の種類によっては、デザイン上の見地から、図６に示すように、真円の円弧部Ｒ’の両端部分Ｒ”が放物線のように次第になだらかとなって、直線部に連なるようにして曲線部（Ｒ１〜Ｒ４）を形成したものがある。このような場合、第４曲線部Ｒ４と直線助走部Ｌ０との近接した位置Ｐ１から、第４曲線部Ｒ４と第１直線部Ｌ１との合流点Ｐ２との距離Ｂ２はさらに長くなり、その分だけ「ソゲ」の発生頻度が高くなる。

本発明は、上記課題に鑑み発明されたものであって、カッターホイールで閉曲線のスクライブラインをスクライブするにあたって、「ソゲ」の発生を抑制することができるスクライブ方法を提供することを目的とする。

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。すなわち、本発明のスクライブ方法は、複数の直線部と、これら直線部を結ぶ角部に形成された弧状の曲線部とからなる略多角形の閉曲線の形状をなすスクライブ予定ラインに沿って、カッターホイールを脆性材料基板の表面に圧接しながら相対的に移動させることによりスクライブする脆性材料基板のスクライブ方法であって、前記直線部の一つを第１直線部とし、この第１直線部に連なって閉曲線を完成させる最終の曲線部を最終曲線部としたとき、前記閉曲線の外側のスクライブ開始位置からカッターホイールによるスクライブを開始し、前記閉曲線の外側に、直線助走部と、該直線助走部に続いて曲線助走部とをスクライブした後、前記第１直線部から前記最終曲線部までスクライブして前記閉曲線を完成させ、前記曲線助走部の凸面を前記最終曲線部に向けた弧状とするとともに、前記曲線助走部と前記最終曲線部とを前記最終曲線部の中間位置で合流させるようにした。

本発明によれば、スクライブ予定ラインである閉曲線の外側に、直線状のスクライブが行われる直線助走部と、弧状のスクライブが行われる曲線助走部とが設定される。曲線助走部は弧状の凸面が最終曲線部に向けてある。そして、スクライブの際に、これらの設定された直線助走部から曲線助走部に沿ってスクライブした後、閉曲線の形状をなすスクライブ予定ラインを一周して最終曲線部の中間位置で曲線助走部と合流し、スクライブが完了する。この合流の際、曲線助走部の弧状の凸面と、最終曲線部の弧状の凸面とが、互いに向かい合うようにして接近するので、曲線助走部と最終曲線部とが互いに近接してから両者の合流点に至るまでの近接領域の距離を短くすることができる。これにより、ソゲの発生を抑制することができ、高品質の単位基板を切り出すことができるようになる。

上記発明において、スクライブ開始位置が脆性材料基板の端縁であるとともに、直線助走部が脆性材料基板の端縁に対し直交する方向に設定されるようにしてもよい。
これにより、たとえ表面層に強い圧縮応力が残存する強化ガラスであっても、確実にスクライブを開始することができるようになる。

本発明方法によってスクライブされるマザー基板の平面図。 本発明のスクライブ方法を説明するための要部拡大図。 本発明方法を実施するためのスクライブ装置の一例を示す概略的正面図。 従来のスクライブ方法を説明するためのマザー基板の平面図。 図４で示したマザー基板の一部拡大図。 別のマザー基板を示す図５同様の拡大図。 「ソゲ」の現象を説明するための断面図。 「外切り」「内切り」のスクライブ手段を説明する図。

以下、本発明に係るスクライブ方法について、図面を用いて詳細に説明する。
図３は、本発明においてスクライブラインを加工するために用いられるスクライブ装置の一例を示す概略的な正面図である。

スクライブ装置Ａは、加工すべきマザー基板Ｗを載置するテーブル１を備えている。テーブル１は、この上に載置したマザー基板Ｗを定位置で保持できるようにエア吸引孔（図示外）などの保持機構を備えている。また、テーブル１は、水平なレール２に沿ってＹ方向（図３において紙面に垂直な方向）に移動できるようになっており、モータ（図示外）によって回転するネジ軸３により駆動される。さらにテーブル１は、モータを内蔵する回転駆動部４により水平面内で回動できるようになっている。

一対の支持柱５、５と、Ｘ方向に水平に延びるビーム（横桟）６とを備えたブリッジ７が、テーブル１上を跨ぐようにして設けられている。ビーム６には、Ｘ方向に水平に延びるガイド８が設けられ、このガイド８にカッターホイール９を保持するスクライブヘッド１０がモータ１１の駆動によりＸ方向に移動できるように取り付けられている。カッターホイール９はスクライブヘッド１０により、ＸＹ面内で回転自在に保持されている。つまり、刃先の向きが３６０°自在に変更できるようにしてある。

図１は、本発明方法によりスクライブされるマザー基板の平面図であり、図２はその要部の拡大図である。
図１において、スクライブ予定ラインが符号Ｓで示されている。このスクライブ予定ラインＳは、先の図４で説明したように、四辺の第１直線部Ｌ１、第２直線部Ｌ２、第３直線部Ｌ３、第４直線部Ｌ４と、これら直線部を結ぶ角部に形成された弧状の第１曲線部Ｒ１、第２曲線部Ｒ２、第３曲線部Ｒ３、第４曲線部Ｒ４とからなる略四角形の閉曲線の形状をなしている。

上記閉曲線で形成されるスクライブ予定ラインＳをスクライブするに際して、まず、マザー基板Ｗをスクライブ装置Ａのテーブル１上に載置し、マザー基板Ｗの外側のスクライブ開始位置ＰＳから、カッターホイール９を基板Ｗの端縁に対し直交する方向に沿って、基板Ｗ表面を圧接転動しながら直線助走部Ｌ０１をスクライブし、続いてこれに連なる曲線助走部Ｌ０２をスクライブする。

直線助走部Ｌ０１に連なる曲線助走部Ｌ０２は、凸面を第４曲線部Ｒ４の凸面に向けた曲線からなる弧状（ここでは円弧状）に形成され、その終端が第４曲線部Ｒ４の中間位置に合流している。また、直線助走部Ｌ０１は、第１直線部Ｌ１と平行であり、かつ、第１直線部Ｌ１よりも第３直線部Ｌ３側に寄った位置にしてある。これにより、直線助走部Ｌ０１並びに曲線助走部Ｌ０２に沿って転動するカッターホイール９が、マザー基板Ｗの端縁から最短距離で第４曲線Ｒ４の中間位置に到達できるように配慮されている。

スクライブを行う際に、上記直線助走部Ｌ０１および曲線助走部Ｌ０２を経て、第４曲線部Ｒ４の中間位置に至ったカッターホイール９は、ここから第１直線部Ｌ１を経て閉曲線で形成されるスクライブ予定ラインＳ（すなわちＬ１、Ｒ１、Ｌ２、Ｒ２、Ｌ３、Ｒ３、Ｌ４、Ｒ４）を一周して曲線助走部Ｌ０２と第４曲線部Ｒ４との合流点Ｐ２に戻り、スクライブが完了する。この合流点Ｐ２に戻る際、曲線助走部Ｌ０２と第４曲線部Ｒ４の円弧の凸面が互いに向かい合うようにして両者が接続されているので、図２に示すように、曲線部Ｒ４と曲線助走部Ｌ０２との近接する位置Ｐ１から両者の合流点Ｐ２までの距離Ｂ３が、従来例の図５並びに図６における距離Ｂ１、Ｂ２に比べて短くなる。
これにより、「ソゲ」の発生を大幅に抑制することができ、高品質の単位基板を切り出すことが可能となる。また、曲線助走部Ｌ０２と曲線部Ｒ４の凸面同士が向かい合うようにして接しているので、両者の合流点Ｐ２が滑らかになり、これにより、最初に行われる曲線助走部Ｌ０２から曲線部Ｒ４へのカッターホイール９の導入を滑らかに行うことができる。
スクライブ予定ラインＳのスクライブが完了すると、マザー基板Ｗはブレイク装置（図示外）に送られ、スクライブラインに沿って外力を印加することによって、単位基板Ｗ１ごとに分断される。

本発明において、スクライブ予定ラインＳをスクライブする場合は、カッターホイール９とテーブル１を相対的に移動させたり、若しくはテーブル１を回転させたりするなどして行うことができる。

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く、本発明の目的を達成し、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。

本発明のスクライブ方法は、角部に円弧等の弧状の曲線部を有する略多角形の閉曲線からなるスクライブ予定ラインに沿って、マザー基板の表面にスクライブラインを形成する際に利用できる。

Ａ スクライブ装置
Ｗ マザー基板
Ｗ１ 単位基板
Ｌ１ 第１直線部
Ｌ２ 第２直線部
Ｌ３ 第３直線部
Ｌ４ 第４直線部
Ｌ０１ 直線助走部
Ｌ０２ 曲線助走部
Ｒ１ 第１曲線部
Ｒ２ 第２曲線部
Ｒ３ 第３曲線部
Ｒ４ 第４曲線部
ＰＳ スクライブ開始位置
Ｐ２ 合流点
１ テーブル
９ カッターホイール

Claims (2)

1. 複数の直線部と、これら直線部を結ぶ角部に形成された弧状の曲線部とからなる略多角形の閉曲線の形状をなすスクライブ予定ラインに沿って、カッターホイールを脆性材料基板の表面に圧接しながら相対的に移動させることによりスクライブする脆性材料基板のスクライブ方法であって、
   前記直線部の一つを第１直線部とし、この第１直線部に連なって閉曲線を完成させる最終の曲線部を最終曲線部としたとき、
   前記閉曲線の外側のスクライブ開始位置からカッターホイールによるスクライブを開始し、前記閉曲線の外側に、直線助走部と、該直線助走部に続いて曲線助走部とをスクライブした後、前記第１直線部から前記最終曲線部までスクライブして前記閉曲線を完成させ、
   前記曲線助走部の凸面を前記最終曲線部に向けた弧状とするとともに、前記曲線助走部と前記最終曲線部とを前記最終曲線部の中間位置で合流させることを特徴とする脆性材料基板のスクライブ方法。
2. 前記スクライブ開始位置が前記脆性材料基板の端縁であるとともに、前記直線助走部が前記脆性材料基板の端縁に対し直交する方向に設定される請求項１に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。

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