JP2014080336A

JP2014080336A - 基板分断装置

Info

Publication number: JP2014080336A
Application number: JP2012229661A
Authority: JP
Inventors: Toru Naruo; 徹成尾
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-05-08

Abstract

【課題】設備の省力化およびコンパクト化と、流れ作業で連続的に加工することのできる搬送機構を備えた基板分断装置を提供する。
【解決手段】基板Ｗの表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置Ｄと、スクライブされた基板Ｗをスクライブラインに沿ってブレイクするブレイク装置Ｆを備えた基板分断装置であって、上下反転可能な吸着板２９を有し、かつ、スクライブライン形成後の基板Ｗをスクライブ装置Ｄのテーブル５から吸着して反転させる動作を行う吸着反転機構Ｇと、下向きの吸着板３を有し、かつ、吸着反転機構Ｇから基板Ｗを受け取ってブレイク装置Ｆのテーブル１５上に載置する動作、並びに、ブレイク後の基板Ｗをブレイク装置Ｆのテーブル１５から受け取って次の工程に除材する動作を行う吸着搬送機構Ｅとを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板等の脆性材料基板の基板分断装置に関する。特に本発明は、基板上にスクライブラインを形成してこのスクライブラインに沿ってブレイクする基板分断装置に関する。

従来より、テーブル上に載置した大面積のマザー基板に対し、カッターホイール（スクライビングホイールともいう）を所定のスクライブ圧を加えた状態で転動させたり、レーザビームの照射による熱歪を利用したりして、互いに直交する複数条の平行なスクライブラインを形成し、その後に、マザー基板を基板反転機構により表裏反転し、当該スクライブラインを設けた面とは反対側の面からブレイクバーを押し当てて基板を撓ませることにより基板を分断し、単位製品を取り出す方法が、例えば特許文献１等で開示されている。

また、２枚のガラス基板を貼り合わせたマザー基板を分断する場合、スクライブ装置のテーブル上に載置されたマザー基板に対して、カッターホイールを転動させることにより基板の一方の面であるＡ面にスクライブラインを形成する。次いで、基板吸着装置で基板を吸着して反転させた後、ブレイク装置のテーブル上に載置し、基板Ａ面の裏面となる基板Ｂ面をブレイクバー等で押圧して基板Ａ面を分断する。次いで、上記と同様に、基板Ｂ面にスクライブラインを形成し、基板を反転させた後、基板Ａ面をブレイクバー等で押圧して基板Ｂ面を分断する。この後、分断された基板をブレイク装置から除材して次の工程へ移行する方法が、例えば特許文献２（図４５）等で開示されている。

特開平１１−１１６２６０号公報国際公開ＷＯ２００２／０５７１９２号公報

一般的に、スクライブ装置やブレイク装置は、加工すべき基板を載置するテーブルが、スクライブヘッドやブレイクバーを保持するビーム（左右の支柱によって門型に支えられた横梁）をくぐるようにして移動するように形成されている。そのためにスクライブ装置やブレイク装置は、平面視においてテーブルの移動方向を長くした長方形の設置スペースが必要となっている。
このような平面視長方形のスクライブ装置やブレイク装置を、その長尺方向を直列に配置して基板分断装置の加工ラインを構成すると、加工ライン全体の長さが長くなって装置全体が長尺化する。
したがって、装置の長尺化を抑えてコンパクトな加工ラインにするためには、例えば上記した特許文献１（図３）にも示されるように、基板が順次搬送される加工ライン方向に対し、スクライブ装置やブレイク装置の長尺方向が異なる方向、例えば直交する方向に向けられて配置されることが好ましい。

しかし、上記特許文献１に記載の従来技術では、スクライブ装置とブレイク装置との間には基板を吸着して反転する反転機構や置き台が配置され、また、ブレイク装置の後段には基板を吸着して次工程に移行させる除材機構が配置されており、それぞれが別々の装置として配置されている。そのため、加工ラインを構成するための装置部材が多くなってコンパクト化の妨げになるとともに、設備費が高くなるといった問題点があった。

そこで本発明は、上記した従来課題に鑑み、設備の省力化と、コンパクト化を図ることができ、かつ、流れ作業で連続的に加工することのできる脆性材料基板の基板分断装置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、本発明の基板分断装置は、基板を順次搬送する主経路を第１の方向とし、前記主経路の途中に、基板表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置と、スクライブラインが形成された基板を前記スクライブラインに沿ってブレイクするブレイク装置とが配置された基板分断装置であって、上下反転可能な吸着板を有し、かつ、スクライブライン形成後の基板を前記スクライブ装置のテーブルから吸着して反転させる動作を行う吸着反転機構と、下向きの吸着板を有し、かつ、前記吸着反転機構から基板を受け取って前記ブレイク装置のテーブル上に載置する動作、並びに、前記ブレイク装置によってブレイクされた基板を前記ブレイク装置のテーブルから受け取って次の工程に除材する動作を行う吸着搬送機構とを備え、前記ブレイク装置のテーブルは、前記主経路上の受け渡し位置で前記吸着反転機構から基板を受け取った後に前記第１の方向とは異なる方向に沿って基板のブレイク位置まで移動し、ブレイク完了後は前記受け渡し位置まで復帰する構成とした。

本発明の基板分断装置では、ブレイク装置のテーブルからブレイクされた基板を除材する除材作業を吸着搬送機構によって行うようにしたので、除材作業中であっても主経路の上流側にある吸着反転機構によって次の基板の反転作業を行うことができ、これにより基板の分断作業を流れ作業で連続的に行うことができる。
また、吸着反転機構から基板を受け取ってブレイク装置のテーブル上に載置する吸着搬送機構が、ブレイク装置のテーブルからブレイクされた基板を除材する動作を兼ねるようにしたので、除材のための機構を別途に設置する必要がなくなり、基板分断装置をコンパクトに構成することができるといった効果がある。

また、本発明では、少なくともブレイク装置のテーブルが、前記主経路の受け渡し位置から前記第１の方向とは異なる方向に移動してブレイク加工を施すようにしたので、主経路方向に加工ラインが長くなることを抑えることができる。

本発明において、前記吸着搬送機構の吸着板は、前記ブレイク装置でブレイクされた先行の基板と、吸着反転機構の吸着板上で待機する後続の基板とを同時に吸着できる大きさを有し、先行の基板を次の工程に除材するとともに、後続の基板をブレイク装置のテーブル上に載置する動作を同時に行うように構成するのがよい。
これにより、分断作業工程中における基板の搬送並びに除材に要するトータル時間を短縮し、分断作業を効率よく行うことができる。

本発明に係る基板分断装置の全体構成を示す概略的な斜視図。図１の基板分断装置の概略的な平面図。図１の基板分断装置における吸着搬送機構の側面図。図１の基板分断装置におけるスクライブ装置の斜視図。図１の基板分断装置におけるブレイク装置の斜視図。図１の基板分断装置における吸着反転機構の斜視図。図６の吸着反転機構の側面図。図６の吸着反転機構の一部断面平面図。本発明の基板分断装置による分断行程の第１段階を示す概略的説明図。基板分断工程の第２段階を示す概略的説明図。基板分断工程の第３段階を示す概略的説明図。基板分断工程の第４段階を示す概略的説明図。基板分断工程の第５段階を示す概略的説明図。基板分断工程の第６段階を示す概略的説明図。基板分断工程の第７段階を示す概略的説明図。基板分断工程の第８段階を示す概略的説明図。

以下、本発明に係る基板分断装置の詳細を、実施図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る基板分断装置の全体構成を示す概略的な斜視図であり、図２はその概略的な平面図を示すものである。

本発明の基板分断装置は、図１、２並びに図９に示すように、マザー基板Ｗを給材する搬入用コンベアＣと、基板Ｗの表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置Ｄと、基板Ｗをスクライブラインに沿って分断するブレイク装置Ｆと、吸着搬送機構Ｅと、吸着反転機構Ｇと、分断された基板Ｗを次の工程へ移行する排出用コンベアＨとから構成される。
加工される基板Ｗは、搬入用コンベアＣからスクライブ装置Ｄ、ブレイク装置Ｆを経て排出用コンベアＨまで、第１の方向に延びる直線Ｌに沿って順次移行されるようになっており、第１の方向は、図面上ではＸ方向として表示される。この第１の方向に沿った基板の送り経路は加工ラインであり、本発明では「基板の主経路」という。また、第１の方向と直交する方向を第２の方向という。

搬入用コンベアＣで給材された基板Ｗは、吸着板を備えた搬送機構やロボットアーム等の搬送装置により、スクライブ装置Ｄのテーブル５上に載置される。なお、この搬送装置は、図面の複雑化を避けるために図面上では省略してある。

スクライブ装置Ｄは、図４に示すように、前記した基板の主経路の方向（すなわち、Ｘ方向）と平面上で直交する第２の方向（Ｙ方向）に延設されたレール４に沿って移動するテーブル５を備えており、モータ６によって回転するネジ軸７により駆動される。さらに、テーブル５は、モータを内蔵する回転駆動部８により水平面内で回動できるようになっている。また、左右一対の支柱９、９と、これら支柱９、９に橋架されたＸ方向に延びるガイド１０を備えたビーム１１とによって門型の支持体が形成される。ガイド１０にはカッターホイール１２を有するスクライブヘッド１３がガイド１０に沿ってＸ方向に移動できるように取り付けられている。

ブレイク装置Ｆは、図５に示すように、基板の主経路の方向（Ｘ方向）と平面上で直交する第２の方向（Ｙ方向）に延設されたレール１４に沿って移動するテーブル１５を備えており、モータ１６によって回転するネジ軸１７により駆動される。さらに、テーブル１５はモータを内蔵する回転駆動部１８により水平面内で回動できるようになっている。また、左右一対の支柱１９、１９と、これら支柱１９、１９に橋架されたＸ方向に延びる横枠２０を備えたビーム２１とによって門型の支持体が形成される。横枠２０には、Ｘ方向に延びるブレイクバー２２がシリンダ２３により昇降できるように取り付けられている。

吸着搬送機構Ｅは、図３に示すように、第１の方向、すなわち、Ｘ方向の直線Ｌに沿って配置されたガイドレール１と、このガイドレール１に沿って移動するスライド部材２と、スライド部材２に水平な姿勢で昇降可能に取り付けられた吸着板３とからなる。吸着板３は下面に多数の吸着孔を備え、真空ポンプを用いた減圧装置と吸気用の配管（図示外）で接続されており、減圧装置による吸引エアによって基板Ｗを吸着して搬送できるように形成されている。ガイドレール１はスクライブ装置Ｄやブレイク装置Ｆ、吸着反転機構Ｇの動作を妨げないように分断装置の上方位置に配置されている。また、吸着板３は、Ｘ方向に沿って配置された２枚の基板を同時に吸着できる大きさとなるように、Ｘ方向に長く形成されている。

吸着反転機構Ｇは、図６〜８に示すように、Ｘ方向に延びるガイドレール２４に沿って移動可能に配置された移動台２５と、移動台２５に固定され上下方向に延びる四角柱の支柱２６と、支柱２６に沿って上下動可能に取り付けられた可動子２７と、可動子２７に水平な軸２８の周りで回転可能に取り付けられ、かつ、先端部に吸着板２９を備えた支持アーム３０とからなる。これにより、吸着板２９は支柱２６に対して片持ち方式で保持されている。支持アーム３０は、内部に組み込まれた回転機構３５によって回転する。
また、吸着板２９はその一面に多数の吸着孔を有する吸着面２９ａを備え、真空ポンプを用いた減圧装置に吸気用の配管（図示外）を介して接続されており、減圧装置による吸引エアによって基板Ｗを吸着して搬送できるように形成されている。移動台２５はコンベア３４を用いた移動機構によりガイドレール２４に沿ってＸ方向に移動される。また、可動子２７は内部に組み込まれた電動の昇降機構（図示外）により昇降される。

支柱２６には、図８で示す両側面２６ａ、２６ａに補強プレート３１、３１が取り付けられている。また、支柱２６の、吸着板２９とは反対側の背面２６ｂには後部補強プレート３２、３２が設けられている。これら補強プレート３１および後部補強プレート３２により、支柱２６を補強している。また、可動子２７は、支柱２６の前面２６ｃに面接するスライド面２７ａを備えており、かつ、補強プレート３１の吸着板２９とは反対側の後端面３１ａにスライド可能に係合する係合部３３、３３を有している。このようにして可動子２７は、スライド面２７ａと係合部３３とによって支柱２６を前後から挟むようにして支柱２６に取り付けられており、これにより、可動子２７並びに支柱２６が荷重により変形するのを防止している。特に、片持ち方式にあっては、吸着板２９、支持アーム３０、回転機構３５の自重に加えて、基板を吸着した際の重量も加わって、吸着板２９部分が下方に下がろうとする曲げモーメントが発生するが、可動子２７の後端に設けられた係合部３３が補強プレート３１の後端面３１ａに係合することによって、当該曲げモーメントを受けることができる。これにより、片持ち方式のメリット、すなわち、一つの支柱によるコンパクトな構成を維持しながら、可動子２７や支柱２６の歪みや変形の生じるのを防止することができる。

次に、上記した基板分断装置によるマザー基板Ｗの分断工程を、図２、図９〜１６を用いて順を追って説明する。
搬入用コンベアＣにより給材された最初の基板Ｗは、図９に示すように、搬送装置（図示外）によってスクライブ装置Ｄの受け渡し位置にあるテーブル５上に載置される。次いで、テーブル５をスクライブヘッド１３（図１、２参照）の位置まで移動させてカッターホイール（図４参照）により互いに交差するＸ−Ｙ方向のスクライブラインを形成した後、テーブル５が元位置（受け渡し位置）に戻される。

スクライブを完了した基板Ｗは、図１０に示すように、吸着反転機構Ｇの吸着板２９で吸着されてテーブル５から持ち上げられ、図１１に示すように吸着板２９を反転することにより表裏反転される。その後、図１２に示すように、表裏反転された基板Ｗを吸着搬送機構Ｅの吸着板３で吸着し、図１３に示すように、ブレイク装置Ｆの受け渡し位置にあるテーブル１５上に載置する。この最初の基板Ｗの吸着反転機構Ｇによる反転動作並びに吸着搬送機構Ｅによるブレイク装置Ｆへの受け渡し動作の間に、次の基板Ｗ’のスクライブ加工がスクライブ装置Ｄによって行われる。

ブレイク装置Ｆでは、基板Ｗが載置されたテーブル１５をブレイクバー２２（図１、２参照）の下方まで移動させてブレイクバー２２によりスクライブラインに沿って基板Ｗをブレイクした後、テーブル１５は元の受け渡し位置に戻される。このブレイク装置Ｆによるブレイク動作の間に、図１４に示すように、次の基板Ｗ’は吸着反転機構Ｇの吸着板２９により持ち上げられ、表裏反転された後、吸着板２９はブレイク装置Ｆのテーブル１５と同じ水平レベルまで下動して待機する。

この後、図１５に示すように、吸着搬送機構Ｅの吸着板３で、ブレイク完了後の基板Ｗと後続の基板Ｗ’とを同時に吸着して図中右方向（図１のＸ方向）に移動し、図１６に示すように、最初の基板Ｗを排出用コンベアＨ上に、後続の基板Ｗ’をブレイク装置Ｆのテーブル１５上に載置する。この間に、次に基板Ｗ”がスクライブ装置Ｄでスクライブされて受け渡し位置で待機している。以上の動作を繰り返すことによって、搬入用コンベアにより順次搬送される基板を、流れ作業で連続的にブレイクし、除材することができる。
なお、最初の基板Ｗを排出用コンベアＨ上に、後続の基板Ｗ’をブレイク装置Ｆのテーブル１５上へ的確に同時載置できるように、ブレイク装置Ｆのテーブル１５と排出用コンベアＨとの間隔、並びに、吸着板３の長さが予め設定されている。

上記実施例では、単板の基板Ｗを分断する場合について記載したが、２枚のガラス基板を貼り合わせた貼り合わせ基板を分断する場合は、上述した工程によりブレイク装置Ｆで基板Ｗの一方の面（Ａ面）のブレイクが完了した後、吸着搬送装置Ｅの吸着板３で基板Ｗを吸着反転機構Ｇの吸着板２９上に載置し、吸着板２９を反転させる。次いで、反転させた基板Ｗをスクライブ装置Ｄのテーブル５上に載置する。スクライブ装置Ｄで基板の他方の面（Ｂ面）をスクライブした後、図１０〜１４と同じ工程を経てブレイク装置ＦでＢ面をブレイクする。この後、吸着搬送機構Ｅによりブレイクされた基板Ｗを排出用コンベアＨ上に除材するようにすればよい。

上述したように、ブレイク後の基板Ｗをブレイク装置Ｆのテーブル１５から除材する除材作業を吸着搬送機構Ｅによって行うようにしたので、除材作業中であっても主経路の上流側にある吸着反転機構Ｇによって次の基板Ｗ’の反転作業を行うことができ、これにより流れ作業で連続的に基板の分断を行うことができる。
また、吸着反転機構Ｇから基板Ｗを受け取ってブレイク装置Ｆのテーブル１５に載置する吸着搬送機構Ｅが、ブレイク装置Ｆのテーブル１５から基板Ｗを受け取って次の工程に除材する動作を兼ねるようにしたので、除材のための機構を別途に設置する必要がなくなり、基板分断装置をコンパクトに構成することが可能となる。

特に上記実施例では、吸着搬送機構Ｅの吸着板３で、ブレイクが終了した先行の基板Ｗと、次にブレイクすべき後続の基板Ｗ’とを同時に吸着してＸ方向に移動し、先行の基板Ｗを排出用コンベアＨ上に、後続の基板Ｗ’をブレイク装置Ｆのテーブル１５上に同時に載置するようにしたので、分断作業工程中における基板の搬送並びに除材に要するトータル時間を短縮し、分断作業を効率よく行うことが可能となる。

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はない。例えば、上記した吸着搬送機構Ｅは、基板を１枚ずつ吸着して搬送するように構成することも可能である。その他本発明では、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。

本発明は、基板上にスクライブラインを形成してこのスクライブラインに沿ってブレイクする基板分断装置に利用される。

Ｃ搬入用コンベア
Ｄスクライブ装置
Ｅ吸着搬送機構
Ｆブレイク装置
Ｇ吸着反転機構
Ｈ排出用コンベア
Ｗマザー基板（脆性材料基板）
３吸着搬送機構の吸着板
５スクライブ装置のテーブル
１５ブレイク装置のテーブル
２９吸着反転機構の吸着板

Claims

基板を順次搬送する主経路を第１の方向とし、前記主経路の途中に、基板表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置と、スクライブラインが形成された基板を前記スクライブラインに沿ってブレイクするブレイク装置とが配置された基板分断装置であって、
上下反転可能な吸着板を有し、かつ、スクライブライン形成後の基板を前記スクライブ装置のテーブルから吸着して反転させる動作を行う吸着反転機構と、
下向きの吸着板を有し、かつ、前記吸着反転機構から基板を受け取って前記ブレイク装置のテーブル上に載置する動作、並びに、前記ブレイク装置によってブレイクされた基板を前記ブレイク装置のテーブルから受け取って次の工程に除材する動作を行う吸着搬送機構とを備え、
前記ブレイク装置のテーブルは、前記主経路上の受け渡し位置で前記吸着反転機構から基板を受け取った後に前記第１の方向とは異なる方向に沿って基板のブレイク位置まで移動し、ブレイク完了後は前記受け渡し位置まで復帰するよう構成されている基板分断装置。
前記吸着搬送機構の吸着板は、前記ブレイク装置でブレイクされた先行の基板と、前記吸着反転機構の吸着板上で待機する後続の基板とを同時に吸着できる大きさを有し、前記先行の基板を次の工程に除材するとともに、前記後続の基板を前記ブレイク装置のテーブル上に載置する動作を同時に行うように構成されている請求項１に記載の基板分断装置。
前記スクライブ装置のテーブルは、前記主経路上の受け渡し位置で前記吸着搬送機構から基板を受け取った後に前記第１の方向とは異なる方向に沿って基板のスクライブライン形成位置まで移動し、スクライブライン形成完了後は前記受け渡し位置まで復帰するよう構成されている請求項１又は請求項２に記載の基板分断装置。