JP2020180013A - スクライブヘッド及びスクライブ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
スクライブ装置は、スクライブラインが形成されるガラス基板を水平状態で保持するテーブルと、このテーブル上に保持されたガラス基板をスクライブするスクライブヘッドと、各スクライブヘッドがスライド可能に取り付けられたガイドレールを有するブリッジとを備えている。
カッタホイール取付機構は、スクライブヘッドの昇降機構によりヘッド本体に対して上下方向に移動可能になっており、テーブル上に保持されたガラス基板に圧接されて、ガラス基板に対して相対的に移動することによりガラス基板をスクライブする。これにより、ガラス基板にはスクライブラインが形成される。
しかし、ガラス基板に対するスクライブ荷重を、カッタ機構全体の自重よりも小さな荷重に調整することが容易でない。なぜなら、カッタ機構全体が上下方向にスライドされるので、ガラス基板に対してカッタ機構全体の自重が加わるからである。
カッタホルダは、基部に対して上下方向にスライド可能に支持され、カッタ機構を保持する。
第1エアシリンダ機構は、カッタホルダに対して脆性材料基板側への荷重を付与する。
第2エアシリンダ機構は、カッタホルダに対して脆性材料基板と反対側への荷重を付与する。
第1エアシリンダ機構の荷重は第2エアシリンダ機構の荷重より大きく設定され、それにより第1エアシリンダ機構と第2エアシリンダ機構による差圧推力を利用してカッタホルダを脆性材料基板側に移動させる。
このスクライブヘッドでは、第1エアシリンダ機構と第2エアシリンダ機構による差圧推力を利用して、カッタホルダを脆性材料基板側に移動させる。したがって、カッタ機構から基板に付与される荷重を極端に小さくできる。その結果、薄板の脆性材料基板を破損させることなく、しかも、精度良くスクライブ動作を行なうことができる。
位置決め機構は、カッタホルダを脆性材料基板側から離脱可能に支持する支持部材を有していてもよい。
このスクライブヘッドでは、位置決め機構がカッタホルダを位置決めしてカッタ機構を脆性材料基板に当接させると、次に位置決め機構の支持部材がカッタホルダから脆性材料基板側に離れる。すると、以後は第1エアシリンダ機構と第2エアシリンダ機構による差圧推力によってのみカッタ機構が脆性材料基板に押し付けられる。この状態がカッタ機構による脆性材料基板の切断可能状態であり、つまりカッタ機構による基板切断中には、位置決め機構が切断加圧系統から切り離されている。この結果、基板切断中に位置決め機構の各部分の抵抗が切断加圧系統に影響を与えない。
このスクライブユニットでは、荷重計によって基板切断中の動圧を測定可能である。
このスクライブユニットでは、第1ピストン部材と第2ピストン部材とを、受け部材と当接部材によって互いに当てることで両部材間での荷重伝達を可能にしている。
このスクライブユニットでは、第1ピストン部材と第2ピストン部材の中心位置のズレがあっても吸収できる。
このスクライブヘッドでは、カッタホルダが上下動するときに抵抗が大幅に小さくなる。
スクライブヘッドは、基部と、カッタ機構と、カッタホルダと、第1エアシリンダ機構と、第2エアシリンダ機構とを備えている。
カッタホルダは、基部に対して上下方向にスライド可能に支持され、カッタ機構を保持する。
第1エアシリンダ機構は、カッタホルダに対して脆性材料基板側への荷重を付与する。
第2エアシリンダ機構は、カッタホルダに対して脆性材料基板と反対側への荷重を付与する。
第1エアシリンダ機構の荷重は第2エアシリンダ機構の荷重より大きく設定され、それにより第1エアシリンダ機構と第2エアシリンダ機構による差圧推力を利用してカッタホルダを脆性材料基板側に移動させる。
このスクライブ装置では、第1エアシリンダ機構と第2エアシリンダ機構による差圧推力を利用して、カッタホルダを脆性材料基板側に移動させる。したがって、カッタ機構から基板に付与される荷重を極端に小さくできる。その結果、薄板の脆性材料基板を破損させることなく、しかも、精度良くスクライブ動作を行なうことができる。
(1)スクライブ装置
図1を用いて、スクライブ装置101を説明する。図1は、スクライブ装置の概略斜視図である。スクライブ装置101は、脆性材料基板W(以下、「基板W」という。)をスクライブ加工する装置である。基板Wは、例えば、ガラス基板、セラミック基板、サファイア基板、シリコン基板等である。
スクライブ装置101は、加圧範囲が例えば0.1〜20Nであり、加圧最小単位が例えば0.1Nである。スクライブ装置101は、薄板ガラス基板(例えば、0.1〜0.3mmの厚み)のスクライブ形成に適している。
スクライブ装置101は、基板Wを載置するテーブル102(基板載置部の一例)を備えている。テーブル102は移動台103に載っており、移動台103は水平なレール105a、105bに沿って移動できるようになっており、モータ106によって回転するボールネジ107により駆動される。
テーブル102は、基板Wを定位置で保持できるように保持手段(図示せず)を備えている。保持手段は、例えば、テーブル102に開口させた多数の小さな吸着孔(図示せず)からのエア吸引である。
ブリッジ111には、ガイド113が取り付けられており、スクライブヘッド1がガイド113に沿ってX方向に沿って移動可能に設置されている。スクライブヘッド1を駆動するモータ(図示せず、駆動部の一例)が設けられている。
上記のようにしてスクライブ装置101のスクライブヘッド1に取り付けたカッタホイール23b(後述)を、テーブル102上に載置した基板Wの表面に降下させ、基板Wの表面に押し付けながら相対的に直線移動させることにより、基板Wの表面に分断用のスクライブラインを加工する。
図2〜図7を用いて、スクライブヘッド1を説明する。図2は、スクライブヘッドの斜視図である。図3は、スクライブヘッドの断面図である。図4は、スクライブヘッドの内部の側面図である。図5は、スクライブヘッドの内部の斜視図である。図6は、スクライブヘッドの内部の部分斜視図である。図7は、スクライブヘッドのエア供給の流れを示す模式図である。
スクライブヘッド1は、基板Wの表面をスクライブすることによってスクライブラインを形成するものである。スクライブヘッド1は、主に、フレーム部材13と、加圧機構15と、位置決め機構17とを有している。加圧機構15と位置決め機構17は、図3及び図4に示してある。
加圧機構15は、スクライブ動作中に、基板に対して付与するスクライブ荷重を発生する機構である。
位置決め機構17(位置決め機構の一例)は、加圧機構15を基板Wに対する所定位置まで移動させる機構である。なお、スクライブ動作中には、位置決め機構17で発生する抵抗は加圧機構15に作用しないようになる(後述)。
(3−1)加圧機構
加圧機構15は、メインシリンダと差圧発生用シリンダを設け、メインシリンダと差圧発生用シリンダの差分として微小圧を発生する差圧制御を行う。例えば、メインシリンダが5.1N発生して差圧発生用シリンダが5.0N発生すれば、0.1Nの微小圧が得られる。
加圧機構15は、メインシリンダとして、第1エアシリンダ機構25(第1エアシリンダ機構の一例)を有している。第1エアシリンダ機構25は、カッタホルダ21に対して基板W側への荷重を付与する。具体的には、第1エアシリンダ機構25は、カッタホルダ21に対して下方への荷重を付与するエア供給源としてのポンプ(図示せず)やレギュレータ(図示せず)、エア供給ポート25aを有する。
加圧機構15では、第1エアシリンダ機構25と第2エアシリンダ機構27による差圧推力を利用することで、カッタホルダ21を基板W側に移動させる。したがって、カッタ機構23から基板Wに付与される荷重を、極端に小さくできる。その結果、薄い基板Wを破損させることなく、しかも、精度良くスクライブ動作を行なうことができる。
前述のエア供給ポート25aは、フレーム部材13によって形成された第1ピストンロッド21Aの上側の空間に接続されている。前述のエア供給ポート27aは、フレーム部材13によって形成された第2ピストンロッド21Bの周囲の空間に接続されている。
なお、当接部材53は磁石で受け部材51が磁性体であるので、受け部材51と当接した状態を常に維持している。また、マグネット接続を採用することで、第1ピストンロッド21Aと第2ピストンロッド21Bの組立及び解体が容易である。
第1エアベアリング61は、エア供給ポート61a(図7)を介してポンプ(図示せず)やレギュレータ(図示せず)に接続されている。第2エアベアリング63は、エア供給ポート63a(図7)を介してポンプ(図示せず)やレギュレータ(図示せず)に接続されている。第3エアベアリング65は、エア供給ポート65a(図7)を介してポンプ(図示せず)やレギュレータ(図示せず)に接続されている。
位置決め機構17は、加圧機構15、具体的にはカッタホルダ21の上下方向の位置決めを行う機構である。切り込み量の設定も位置決め機構17で行われる。
位置決め機構17は、サーボモータ31を有している。サーボモータ31は、フレーム部材13の上面に固定されている。サーボモータ31は、垂直状態に配置されたモータ本体部31aと、それから下方に延出した回転軸31bとを有している。回転軸31bには、カップリング33を介してボールネジ35が連結されている。ボールネジ35は、サーボモータ31の回転軸31bと同軸状態であって、回転軸31bと一体となって回転する。
位置決め機構17は、図4〜図6に示すように、支持部材39(支持部材の一例)を有している。支持部材39は、カッタホルダ21を基板W側から離脱可能に支持する。具体的には、支持部材39は、ナット部材37に固定され、加圧機構15側に延びる位置決めプレート39aと、それに固定されたボルト39bとからなる。ボルト39bは、プレート部材77に対して下方から当接又は近接可能である。
ボールネジ35とフレーム部材13の一部との間にコイルスプリング79が配置されている。コイルスプリング79は、カッタホルダ21が下降した状態では圧縮されている。したがって、異常発生して電源断の時に、コイルスプリング79によって刃先引き上げが可能である。なお、この実施形態では、図5に示すように、2本のコイルスプリング79が配置されている。
最初に、基板Wが搬送され、テーブル102の上に載置される。そして、スクライブヘッド1がX方向に移動させられて、所定の位置に位置決めされる。
図3に示すように、初期の状態では、第1エアシリンダ機構25からの圧力が第1ピストンロッド21Aに作用した状態である。そして、第1ピストンロッド21Aは、支持部材39によって支持されているので、カッタホルダ21は下方に移動しない。このとき、カッタホイール23bと基板Wとの間には距離S1(例えば、10mm)が確保されている。
次に、図8に示すように、スクライブヘッド1において、サーボモータ31が正転駆動される。これにより、サーボモータ31の回転軸31bに連結されたボールネジ35が、回転軸31bと一体となって同方向に回転される。そして、ナット部材37が下方にネジ送りされる。したがって、第1ピストンロッド21Aと第2ピストンロッド21Bは互いに押し合ったまま、支持部材39の移動と共に下方へと移動する。最後に、カッタホイール23bが基板Wに当接する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
支持部材は平面形状でカッタ機構を支持してもよい。
カッタホルダは一体の部材でもよい。
13 :フレーム部材
15 :加圧機構
17 :位置決め機構
21 :カッタホルダ
21A :第1ピストンロッド
21B :第2ピストンロッド
21a :スライドブロック
21b :連結部
23 :カッタ機構
23a :チップホルダ
23b :カッタホイール
25 :第1エアシリンダ機構
25a :エア供給路
27 :第2エアシリンダ機構
27a :エア供給路
31 :サーボモータ
31a :モータ本体部
31b :回転軸
33 :カップリング
35 :ボールネジ
37 :ナット部材
39 :支持部材
39a :位置決めプレート
39b :ボルト
51 :受け部材
53 :当接部材
61 :第1エアベアリング
63 :第2エアベアリング
65 :第3エアベアリング
75 :荷重計
77 :プレート部材
79 :コイルスプリング
101 :スクライブ装置
W :脆性材料基板
Claims (7)
- 脆性材料基板の表面をスクライブするためのスクライブヘッドであって、
基部と、
カッタ機構と、
前記基部に対して上下方向にスライド可能に支持され、前記カッタ機構を保持するカッタホルダと、
前記カッタホルダに対して前記脆性材料基板側への荷重を付与する第1エアシリンダ機構と、
前記カッタホルダに対して前記脆性材料基板と反対側への荷重を付与する第2エアシリンダ機構とを備え、
前記第1エアシリンダ機構の荷重は前記第2エアシリンダ機構の荷重より大きく設定され、それにより前記第1エアシリンダ機構と前記第2エアシリンダ機構による差圧推力を利用して前記カッタホルダを前記脆性材料基板側に移動させる、
スクライブヘッド。 - 前記カッタホルダの上下方向の位置決めを行う位置決め機構をさらに備えており、
前記位置決め機構は、前記カッタホルダを前記脆性材料基板側から離脱可能に支持する支持部材を有している、請求項1に記載のスクライブヘッド。 - 前記カッタホルダは、
前記第1エアシリンダ機構によって駆動される第1ピストン部材と、
前記第1ピストン部材の前記脆性材料基板側に設けられ、前記第2エアシリンダ機構によって駆動される第2ピストン部材と、
前記第1ピストン部材と前記第2ピストン部材との間に配置された荷重計と、をさらに有している、請求項2に記載のスクライブヘッド。 - 前記カッタホルダは、
前記第2ピストン部材の前記第1ピストン部材側に設けられた受け部材と、
前記第1ピストン部材の前記第2ピストン部材側に設けられ前記受け部材に当接可能な当接部材と、をさらに有している、請求項3に記載のスクライブヘッド。 - 前記受け部材は球面を有しており、前記当接部材は前記球面に当接する平坦面を有している、請求項4に記載のスクライブヘッド。
- 前記カッタホルダを前記基部に対して摺動可能に支持するエアベアリングをさらに備えた、請求項1〜5のいずれかに記載のスクライブヘッド。
- 基板載置部と、
脆性材料基板の表面をスクライブするためのスクライブヘッドと、
前記スクライブヘッドを駆動する駆動部と、を備え、
前記スクライブヘッドは、
基部と、
カッタ機構と、
前記基部に対して上下方向にスライド可能に支持され、前記カッタ機構を保持するカッタホルダと、
前記カッタホルダに対して前記脆性材料基板側への荷重を付与する第1エアシリンダ機構と、
前記カッタホルダに対して前記脆性材料基板と反対側への荷重を付与する第2エアシリンダ機構とを有し、
前記第1エアシリンダ機構の荷重は前記第2エアシリンダ機構の荷重より大きく設定され、それにより前記第1エアシリンダ機構と前記第2エアシリンダ機構による差圧推力を利用して前記カッタホルダを前記脆性材料基板側に移動させる、
スクライブ装置。
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