JP2016159580A - ブレイク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板コーナー部の単位製品のピックアップ時に、端材とこじれることなく取り出せるブレイク装置を提供する。【解決手段】四方の周辺に端材領域Ｐ１、Ｐ２を残した状態で、互いに直交するスクライブラインＳ１、Ｓ２により複数の単位製品領域Ｍ１が区分けされた基板Ｍを、スクライブラインＳ１、Ｓ２に沿ってブレイクして単位製品Ｍ１’と端材Ｔ１、Ｔ２とを切り出すブレイク装置であって、コンベア３と水蒸気噴射部５を備え、水蒸気噴射部５から噴射された水蒸気による熱膨張によって基板Ｍ表面のスクライブラインＳ１、Ｓ２の亀裂を厚み方向に浸透させてスクライブラインＳ１、Ｓ２をブレイクする第一ブレイク機構Ａと、少なくとも基板送り方向先端側並びに後端側に位置する基板送り方向と直交するＸ方向のスクライブラインＳ１の両端部分をブレイクする押圧部材１１を備えた第二ブレイク機構Ｂとからなる構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス等の脆性材料基板をスクライブラインに沿ってブレイクするためのブレイク装置に関する。特に本発明は、薄板のガラス基板（マザー基板）を、その表面に形成されたスクライブラインに沿ってブレイクして単位製品を切り出すのに適したブレイク装置に関する。

通常、マザー基板（以下、単に「基板」という）から単位製品を切り出すには、図５に示すように、まず基板Ｍの表面に互いに直交するＸ方向のスクライブラインＳ１並びにＹ方向のスクライブラインＳ２を加工し、次の工程でこれらのスクライブラインＳ１、Ｓ２に沿ってブレイクすることによって単位製品領域Ｍ１を切り出している。この場合、切り出された単位製品領域Ｍ１の端面精度を高めるために、基板Ｍの四辺近傍には端材Ｔ１、Ｔ２が形成されており、この端材Ｔ１、Ｔ２は、ブレイク時に切り離されて廃棄される。

基板をスクライブラインに沿ってブレイクする方法の一つとして、例えば図７に示すようにブレイクバー２１を用いるものがある。これによれば、クッションシート２２上に載置した基板２３に対し、スクライブライン２４を設けた面とは反対側の面からブレイクバー２１を押し付けて基板２３を撓ませ、スクライブライン２４の亀裂を厚み方向に浸透させてブレイクする。しかしこの方法では、一本のスクライブライン２４をブレイクすることができる長尺のブレイクバー２１を大きな荷重で基板２３に押し付けて一挙にブレイクするため、基板２３にかかる負荷が大きくなり、分断面が破壊されやすく端面強度が劣化しやすいといった課題がある。

また、上記のような負荷の大きい長尺のブレイクバーを用いず、小さな荷重でのブレイクが可能な方法として、特許文献１に示すようなローラブレイク方法がある。
この方法は、基板上面に形成したスクライブラインの脇をローラで押し付けながら転動させることにより、スクライブラインの亀裂を厚み全部に浸透させて基板をスクライブラインに沿ってブレイクするというものである。この方法では、スクライブラインより離れた箇所でスクライブラインを折り曲げるように撓ませるので、ブレイクの際の荷重は押圧刃の場合よりも小さくて済み、破壊などの発生を抑制できることから、特に、厚みが０．２〜０．５ｍｍといった薄板ガラス基板のブレイクにおいて有効である。

また、長尺のブレイクバーを用いない別のブレイク方法として、特許文献２に示すようなスチームブレイク方法がある。
この方法は、スクライブラインが形成されたガラス基板の表面に、約１００〜２５０℃の水蒸気をノズル部から噴射し、スクライブラインが形成された領域を熱と圧力によって集中的に膨張させてスクライブラインの亀裂を厚み方向に浸透させることにより、基板をスクライブラインに沿ってブレイクするというものである。この方法では、基板がブレイクバーやローラ等による機械的な押圧荷重を受けることがないため、押圧時の負荷による分断面の破壊をなくすことができると共に、互いに交差するＸ−Ｙ方向の複数のスクライブラインを一挙にブレイクすることができるので、作業の効率化を図ることができるといったメリットがある。

特開２０１１−１６１６７４号公報 国際公開ＷＯ２００５／０２８１７２号公報 特開２００９−２０８２３７号公報

ところが、上述したスチームブレイクやローラブレイクでは、そのいずれもスクライブラインの端部がブレイクしにくいという問題点を有しており、その要因は、カッターホイールでスクライブラインを加工する際の手法にあるものと考えられる。

基板をカッターホイールでスクライブする方法には、「外切り」と「内切り」とがあり、基板の種類や厚み、用途によって、選択的に使い分けられている（特許文献３参照）。
前者の「外切り」は、図８（ａ）に示すように、カッターホイール２５の最下端を基板２３の表面（上面）よりわずかに下方まで降下させた状態で、基板２３の片側端部の外側位置（スクライブ開始位置）にセットする。そしてセットした位置から水平移動させ、基板２３端部に衝突させてイニシャルクラックを形成し、さらに所定のスクライブ圧で押圧しながら、カッターホイール２５を水平移動させるようにしてスクライブを行う方法である。
この外切りの手法では、基板２３端部でのカッターホイール２５の刃先のかかり（食い込み）がよく、イニシャルクラックを容易に形成することができるとともに、加工されたスクライブラインは基板２３の端部まで達しているため、次工程でのブレイクを容易かつ正確に行うことができる。
しかし、厚みが０．２〜０．５ｍｍといった薄いガラス基板では、カッターホイールの基板端部での衝突時の衝撃によって基板端部にカケが生じたり、基板端部から破断して不規則な亀裂が先走りすることがあるため、薄板のブレイクには不向きである。

後者の「内切り」は、図８（ｂ）示すように、基板２３の端縁から２〜１０ｍｍ程度内側（スクライブ開始位置）でカッターホイール２５を上方から下降させて基板２３に所定のスクライブ圧で当接させ、押圧しながらカッターホイール２５を水平移動させるようにしてスクライブを行う方法である。
この内切りの手法では、カッターホイール２５が基板２３端部と衝突するようなことがないため、基板端部にカケを生じるおそれがなく、薄板のブレイクには好適である。しかし、「内切り」であるが故に、スクライブされない部分がスクライブラインの端部付近に残り、このため、スクライブラインの端部付近がブレイクされにくいといった問題が生じる。

このように、スクライブライン端部のブレイクが不完全である場合、図９で示すように、基板Ｍのコーナー部分の単位製品Ｍ１’に隣接するＸ方向の端材Ｔ１及びＹ方向の端材Ｔ２は、Ｐ１部並びにＰ２部においてブレイクが不十分であることから、Ｌ字形に繋がった状態で残ることになる。このため、単位製品Ｍ１’を吸着ユニットでピックアップしたときに、Ｌ字形の端材と単位製品Ｍ１’との間で端面同士がこじれて単位製品Ｍ１’の端面に傷がつき、端面強度が劣化するなどの弊害が発生する。

そこで本発明は上記課題に鑑み、基板のコーナー部分の単位製品をピックアップしたときに、端材との間でこじれ等の不具合が生じることなく取り出すことができ、しかも、効率よく迅速にブレイクすることができるブレイク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決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、本発明のブレイク装置は、四方の周辺に端材領域を残した状態で、表面に互いに直交するスクライブラインを形成することにより複数の単位製品領域が区分けされた基板を、前記スクライブラインに沿ってブレイクすることにより単位製品と端材とを切り出すブレイク装置であって、前記基板を載置して搬送するコンベアと、前記基板の表面に水蒸気を吹き付ける水蒸気噴射部を備え、噴射された水蒸気による熱膨張によって前記基板表面のスクライブラインの亀裂を厚み方向に浸透させて前記スクライブラインをブレイクする第一ブレイク機構と、少なくとも基板送り方向先端側並びに後端側に位置する基板送り方向と直交するＸ方向のスクライブラインの両端部分をブレイクする押圧部材とを備えた第二ブレイク機構とを有している。

前記ブレイク装置は、第一及び第二ブレイク機構によって切り出された単位製品をピックアップして次のステージに搬送する吸着ユニットを備えた構成とするのがよい。また、前記第二ブレイク機構は前記第一ブレイク機構に取り付けられていてもよい。

本発明によれば、吸着ユニットにより基板のコーナー部分の単位製品をピックアップする際に、この単位製品に隣接するＬ字形の端材は、第二ブレイク工程により端材がＸ方向とＹ方向とで完全に分断されているので、従来のＬ字形で繋がった端材の場合に比べて、端材と単位製品との間で端面同士がこじれて傷がつくことを抑制し、分断面の端面強度を高めることができる。加えて、スクライブラインのブレイクは水蒸気による熱膨張によって行うものであるから、ブレイクバーやローラ等のような押圧時の衝撃による分断面の破壊を抑制し、きれいに分断することができるといった効果がある。

本発明に係るブレイク装置の一例を示す概略的な平面図。 図１のブレイク装置を側面視した説明図。 本発明のブレイク装置による第一ブレイク工程を示す説明図。 本発明のブレイク装置による第二ブレイク工程とピックアップ工程を示す説明図。 本発明のブレイク装置でブレイクされる基板の一例を示す平面図。 本発明のブレイク装置でブレイクされた単位製品を示す平面図。 従来のブレイク方法の一例を示す説明図。 外切りと内切りのスクライブライン形成方法を示す説明図。 マザー基板ブレイク時の単位製品と端材との不都合状態を説明する図。

以下において、本発明のブレイク装置の詳細を、図１〜５を参照にして説明する。図５は本発明でブレイクされる基板の平面図である。この基板Ｍは０．２〜０．５ｍｍの薄板ガラスであり、その表面に互いに直交するＸ方向のスクライブラインＳ１並びにＹ方向のスクライブラインＳ２が「内切り」の手法で予め形成されている。これにより、基板Ｍの四方の周辺にＸ方向の端材Ｔ１並びにＹ方向の端材Ｔ２を残した状態で、スクライブラインＳ１、Ｓ２によって区分けされた六つの単位製品領域Ｍ１が形成されている。

本発明のブレイク装置は、図１並びに図２に示すように、複数の輪体１…によって無端状に張設されたベルト２を有するコンベア３を備えている。ベルト２の上部平坦部分は、基板Ｍを載置してＹ方向に搬送する搬送路４を形成する。コンベア３は、原動機（図示略）によって駆動される。

コンベア３の搬送路４の上方には、コンベア３によって搬送される基板Ｍの表面に水蒸気を吹き付ける水蒸気噴射部５を備えた第一ブレイク機構Ａが設けられている。水蒸気噴射部５は、コンベア３を跨ぐように配置されたビーム６に取り付けられている。水蒸気噴射部５は、基板送り方向、すなわち、Ｙ方向に直交するＸ方向に沿って配置された複数の噴射口７を備えており、これにより、コンベア３上で搬送される基板Ｍに対してその幅方向（Ｘ方向）全域に水蒸気が吹き付けられるようにしてある。なお、噴射口７はＸ方向に延びる細長い形状としてもよい。
本実施例では、水蒸気噴射部５の位置を固定し、基板Ｍをコンベア３によってＹ方向に移動させることにより水蒸気を基板Ｍ上面全域に吹き付けるようにしたが、基板Ｍをコンベア３上で停止させておき、水蒸気噴射部５をＹ方向に移動させるようにしてもよい。また、基板Ｍの上面全域に対して同時に水蒸気を吹き付けることができるように多数の噴射口を設けるようにしてもよい。
なお、噴射口７から噴射される水蒸気は、水蒸気発生ユニット（図示略）で作られる。

さらに、第一ブレイク機構Ａの下流側でコンベア３の上方位置に、基板ＭのＸ方向のスクライブラインＳ１のうち、基板送り方向先端側並びに後端側のスクライブラインの端材領域部分Ｐ１を再度ブレイクする第二ブレイク機構Ｂが設けられている。
この第二ブレイク機構Ｂは、上記Ｐ１部分のみをブレイクする左右一対の押圧部材１１、１１を備えている。押圧部材１１はヘッド１２に昇降可能に保持され、ヘッド１２はコンベア３を跨ぐように配置されたビーム１３に、Ｘ方向へ移動調整可能に取り付けられている。

また、第二ブレイク機構Ｂの下流側でコンベア３の上方位置に、ブレイクされた単位製品Ｍ１’をピックアップして取り出す吸着ユニットＣが設けられている。
この吸着ユニットＣは、ブレイクされた単位製品Ｍ１’を吸着して持ち上げる吸着部材１４を備え、吸着部材１４はホルダ１５に昇降可能に保持されている。また、ホルダ１５は、Ｘ方向に延びる横梁１６に対しＸ方向へ移動可能に保持され、横梁１６は、吸着部材１４と共に左右の水平なレール１７に沿って次のステージ１８まで移動できるように形成されている。

次に、上記のブレイク装置を用いた基板のブレイク動作を説明する。
図１並びに図２に示すように、基板ＭをスクライブラインＳ１、Ｓ２が上側になるようにしてコンベア３の搬送路４上に載置する。そして、コンベア３を駆動して第一ブレイク機構Ａの水蒸気噴射部５の下方を通過させる。そして通過時には、図３に示すように、噴射口７から基板Ｍの表面全域に１００〜２５０℃の水蒸気を吹き付ける。水蒸気の温度は、ブレイクされる基板Ｍの厚みや素材によって決められる。例えば、厚みが０．３ｍｍのガラス基板の場合には、水蒸気温度は１００〜１５０℃とするのが適切である。

水蒸気が基板Ｍの表面に噴射されると、基板Ｍは熱によってスクライブラインＳ１、Ｓ２が形成された領域で集中的に膨張し、スクライブラインＳ１、Ｓ２の亀裂が厚み方向に浸透することにより、当該スクライブラインに沿って基板Ｍがブレイクされる。しかし、スクライブラインＳ１、Ｓ２両端の端材領域部分Ｐ１、Ｐ２は、上記した「内切り」による加工のため、完全には分断されない状態で残される。このようにして全てのスクライブラインＳ１、Ｓ２がブレイクされる（第一ブレイク工程）。

続いて、図４（ａ）に示すように、基板Ｍは第二ブレイク機構Ｂに搬送され、先の第一ブレイク機構ＡでブレイクされたＸ方向スクライブラインＳ１の不完全なブレイク部分、すなわち、端材領域部分Ｐ１を完全にブレイクする（第二ブレイク工程）。
詳述すると、基板Ｍの送り方向先端側のＸ方向スクライブラインＳ１の端材領域部分Ｐ１が第二ブレイク機構Ｂの押圧部材１１の下方に来るとコンベア３が停止し、押圧部材１１が降下する。押圧部材１１は、Ｘ方向スクライブラインＳ１の端材領域部分Ｐ１近傍を押し付けてベルト２と共に基板Ｍを折り曲げるように撓ませて完全にブレイクする。次いで、コンベア３を駆動し、基板Ｍの後端側のＸ方向スクライブラインＳ１の端材領域部分Ｐ１が押圧部材１１の下方へ来たときにコンベア３を停止し、上記同様に送り方向後端側の端材領域部分Ｐ１をブレイクする。
なお、この押圧部材１１によるブレイクは、Ｘ方向スクライブラインＳ１の全ての端材領域部分Ｐ１に対して行われるようにしてもよい。

このようにして、一枚の基板Ｍから切り離された単位製品Ｍ１’は、図４（ｂ）に示すように吸着ユニットＣの吸着部材１４により吸着され、次いで、図４（ｃ）に示すようにピックアップされて次のステージ１８に搬送される。この吸着ユニットＣによるピックアップの際、図６に示すように、基板Ｍのコーナー部分の単位製品Ｍ１’に隣接するＬ字形の端材は、第二ブレイク工程によってＰ１部分でＸ方向の端材Ｔ１とＹ方向の端材Ｔ２とに完全に分断されているので、従来のＬ字形で繋がった端材の場合に比べて、端材Ｔ１、Ｔ２と単位製品Ｍ１’との間で端面同士がこじれて傷がつくのを抑制することができる。

以上のように、本実施例では、吸着ユニットＣで基板Ｍのコーナー部分の単位製品Ｍ１’をピックアップする際、この単位製品Ｍ１’に隣接するＬ字形の端材は、第二ブレイク工程により端材領域部分Ｐ１で完全にＸ方向の端材Ｔ１とＹ方向の端材Ｔ２とに分断されているので、従来のＬ字形で繋がった端材の場合に比べて、端材Ｔ１、Ｔ２と単位製品Ｍ１’との間で端面同士がこじれて傷がつくことを抑制し、端面強度を高めることができる。
また、コンベア３による基板搬送途中で、第一ブレイク機構ＡによりＸ方向並びにＹ方向のスクライブラインＳ１、Ｓ２がブレイクされるものであるから、作業時間を短縮して生産性を向上させることができる。
さらに、スクライブラインＳ１、Ｓ２のブレイクは水蒸気による熱膨張によって行うものであるから、ブレイクバーやローラ等のような押圧時の衝撃による分断面の破壊を抑制して、きれいに分断することができる。

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例構造のみに特定されるものではない。例えば、上記実施例では、第一ブレイク機構Ａと第二ブレイク機構Ｂとを分離して設けたが、第二ブレイク機構Ｂを第一ブレイク機構Ａの基板送り出し側部分に連結して取り付けるようにしてもよい。また、ブレイクされる基板Ｍは、上記実施例で述べた単板以外に、表面にスクライブラインが形成された二枚の基板を貼り合わせた貼り合わせ基板のブレイクにも適応させることが可能である。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。

本発明は、表面にスクライブラインが形成された脆性材料基板をブレイクするブレイク装置に適用することができる。

Ａ 第一ブレイク機構
Ｂ 第二ブレイク機構
Ｃ 吸着ユニット
Ｍ 基板
Ｍ１ 単位製品領域
Ｍ１’ 単位製品
Ｐ１ Ｘ方向スクライブラインの端材領域部分
Ｐ２ Ｙ方向スクライブラインの端材領域部分
Ｓ１ Ｘ方向スクライブライン
Ｓ２ Ｙ方向スクライブライン
Ｔ１ Ｘ方向の端材
Ｔ２ Ｙ方向の端材
２ ベルト
３ コンベア
４ 搬送路
５ 水蒸気噴射部
１１ 押圧部材
１４ 吸着部材

Claims (3)

1. 四方の周辺に端材領域を残した状態で、表面に互いに直交するスクライブラインを形成することにより複数の単位製品領域が区分けされた基板を、前記スクライブラインに沿ってブレイクすることにより単位製品と端材とを切り出すブレイク装置であって、
   前記基板を載置して搬送するコンベアと、
   前記基板の表面に水蒸気を吹き付ける水蒸気噴射部を備え、噴射された水蒸気による熱膨張によって前記基板表面のスクライブラインの亀裂を厚み方向に浸透させて前記スクライブラインをブレイクする第一ブレイク機構と、
   少なくとも基板送り方向先端側並びに後端側に位置する基板送り方向と直交するＸ方向のスクライブラインの両端部分をブレイクする押圧部材を備えた第二ブレイク機構と、
   を有することを特徴とするブレイク装置。
2. 前記第一及び第二ブレイク機構によって切り出された単位製品をピックアップして次のステージに搬送する吸着ユニットを備えた請求項１に記載のブレイク装置。
3. 前記第二ブレイク機構が前記第一ブレイク機構に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のブレイク装置。

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