JP5139852B2 - スクライブ装置及びスクライブ方法 - Google Patents

Description

本発明は特に低温焼成セラミックス基板等の脆性材料基板の切断に用いられるスクライブ装置及びスクライブ方法に関するものである。

低温焼成セラミックス（以下、ＬＴＣＣという）は、アルミナの骨材とガラス材料とを混合したシートに導体を配線して多層膜とし、この多層膜を８００℃程度の低温で焼成した基板である。ＬＴＣＣ基板は１枚のマザー基板上に多数の機能領域が格子状に同時に形成され、これらの機能領域を各機能領域毎に分断して用いられる。従来は特許文献１に示されるようにセラミックス用のスクライバーを用いてスクライブし、ＬＴＣＣ基板を分断していた。又ＬＴＣＣ基板をカッティングツールによって機械的にカッティングすることによって分断するようにしていた。
特許第３１１６７４３号公報

従来の機械的なカッティングによる分断方法では、カッティングに時間がかかるだけでなく、正確にカッティングすることが難しい。又切断時に粉塵が生じたり、マザー基板上には各小基板間に切断のため一定のスペースを設けておく必要があるという欠点があった。

一方平面ディスプレイ用などで、ガラス製の機能領域が格子状に形成されたマザー基板等を多数の小基板に分断する場合には、まずスクライブ装置を用いて格子状にスクライブする。このため図１に示すようにマザー基板の周囲に付したアライメントマークから一対のマークを選択してこのマークを結ぶラインをスクライブする。次にこのラインから機能領域の大きさを考慮した所定のピッチを設定して、他の平行なスクライブラインを形成する。図中一点鎖線に示すラインは、スクライブすべきラインを示す。ガラス基板では、アライメントマーク形成後、不可逆的に大きく変形することがなく、アライメントマークの精度が高いため、このように周囲のアライメントマークから所定のピッチでマザー基板を平行移動させてスクライブをしても、正確にマザー基板をスクライブし、分断することができる。

しかしながらＬＴＣＣ基板は、機能領域及びアライメントマークが焼成前に形成されるが、焼成時に収縮するため、図２に示すように寸法精度が低い。そのためＬＴＣＣ基板の周囲にあらかじめアライメントマークを付して、このアライメントマークを基準にして所望のピッチでマザー基板を平行移動させても、機能領域の間を正確にスクライブできない。そのためマザー基板を機能領域毎に正確に分断して製品基板を製造することが難しいという問題点があった。特に基板と製品基板が小さい場合（例えば縦横２００ｍｍ以下（特に１００ｍｍ以下）の基板を分断する場合、分断により縦横１０ｍｍ以下（特に５ｍｍ以下）の製品を得る場合）には、機能領域毎に正確に分断して製品基板を製造することが難しくなる。

本発明はこのような従来技術の問題点を解消するものであり、ガラス基板等の脆性材料基板のスクライブに用いられていたスクライブ装置を用いて、低温焼成セラミックス等の機能領域及びアライメントマーク形成後、スクライブ前に、焼成等の処理により、変形することが想定される脆性材料基板であっても、変形に対応し、機能領域の間を正確にスクライブして容易に切断できるようにすることを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のスクライブ装置は、脆性材料基板上に形成された機能領域を各機能領域毎に分断して製品基板とするためスクライブするスクライブ装置であって、前記脆性材料基板は、スクライブするライン毎に対のアライメントマークが設定されたものであり、前記スクライブ装置は、前記脆性材料基板が設置されるテーブルと、前記テーブル上の脆性材料基板に対向するように昇降自在に設けられ、その先端にスクライビングホイールを保持するスクライブヘッドと、前記スクライビングホイールを前記脆性材料基板の表面に押圧した状態で前記スクライブヘッド及び脆性材料基板を相対的に移動させる移動手段と、前記脆性材料基板のスクライブすべきラインの端部に設けられたアライメントマークを撮影するカメラと、スクライブするラインを含むレシピデータテーブルをあらかじめ保持し、前記レシピデータテーブルに基づいて前記移動手段により脆性材料基板に設けられている一対のアライメントマークを結ぶラインに一致するように前記スクライブヘッド及び脆性材料基板を相対的に移動させると共に、前記スクライブヘッドを昇降させてスクライブを行うコントローラと、を具備するものである。

ここで前記スクライブヘッドは、高浸透型のスクライビングホイールを用いるようにしてもよい。

この課題を解決するために、本発明のスクライブ方法は、脆性材料基板上に形成された機能領域を各機能領域毎に分断して製品基板とするためスクライブするスクライブ方法であって、前記脆性材料基板は、スクライブするライン毎に対のアライメントマークが設定されたものであり、スクライブライン毎に前記脆性材料基板に設けられた一対のアライメントマークを検出し、前記一対のアライメントマークを通るラインをスクライブするように前記テーブルとスクライブヘッドとを水平方向で相対的に移動し、スクライブヘッドを脆性材料基板上に降下させて、前記アライメントマークを結ぶラインに沿って前記脆性材料基板をスクライブするものである。
なお、本明細書でいうスクライブは、スクライビングホイールを脆性材料基板上に圧接状態にして転動させることでスクライブライン（切筋）を刻むことをいい、スクライブラインに沿って垂直クラック（板厚方向に伸展するクラック）を発生させるものである。

このような特徴を有する本発明によれば、スクライブライン毎にアライメントマークに基づいてスクライブを行っている。そのため本来スクライブラインが形成されるべき位置（機能領域間のスペース）に対するアライメントマークの位置の寸法精度が低いＬＴＣＣ基板等の脆性材料基板に対しても正確にスクライブを行うことができ、このスクライブラインに基づいて分断することができる。そのため、基板と製品基板が小さい場合（例えば縦横２００ｍｍ以下（特に１００ｍｍ以下）の基板を分断する場合、分断により縦横１０ｍｍ以下（特に５ｍｍ以下）の製品を得る場合）に、特に有効である。

図３は、本実施の形態のスクライブ装置の一例を示す概略斜視図である。このスクライブ装置１００は、移動台１０１が一対の案内レール１０２ａ、１０２ｂに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。ボ−ルネジ１０３は移動台１０１と螺合している。ボールネジ１０３はモータ１０４の駆動により回転し、移動台１０１を案内レール１０２ａ，１０２ｂに沿ってｙ軸方向に移動させる。移動台１０１の上面にはモータ１０５が設けられている。モータ１０５はテーブル１０６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。ここで脆性材料基板１０７は低温焼成セラミックス基板とする。この基板１０７はテーブル１０６上に載置され、図示しない真空吸引手段などにより保持される。スクライブ装置の上部には、脆性材料基板１０７のアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１０８ａ，１０８ｂが設けられている。更にテーブル１０６上の周辺部２箇所には、脆性材料基板１０７を位置決めするための位置決めピン１０９ａ，１０９ｂが設けられている。

スクライブ装置１００には、移動台１０１とその上部のテーブル１０６をまたぐようにブリッジ１１０がｘ軸方向に沿って支柱１１１ａ，１１１ｂにより架設されている。ブリッジ１１０はリニアモータ１１３によってスクライブヘッド１１２を移動自在に保持している。リニアモータ１１３はスクライブヘッド１１２をｘ軸方向に沿って直線駆動するものである。スクライブヘッド１１２の先端部には、ホルダ１１４を介してスクライビングホイール１１５が取付けられている。スクライブヘッド１１２は、スクライビングホイール１１５を脆性材料基板の表面上に適切な荷重にて圧接しながら転動させていき、スクライブラインを形成するものである。スクライビングホイール１１５としては、日本特許第３０７４１５３号に示されている高浸透型のスクライビングホイールを用いることが好ましく、実施の形態においてもこのスクライビングホイールを用いるものとする。例えば、一般に使用されている通常のスクライビングホイールの刃先（周辺リッジ）に、所定深さの溝を所定のピッチで形成することにより、高浸透型のスクライビングホイールとすることができる。一般的に使用されている通常のスクライビングホイールは、例えば、ディスク状ホイール（円筒状ホイール）の円周部に沿ってＶ字型の刃（円周リッジ）を形成することによって製造される。Ｖ字型の刃の収束角は、通常は、鈍角であり、例えば、９０〜１６０°、好ましくは９５〜１５０°、特に好ましくは１００〜１４０°とすることができる。例えば、Ｖ字型の刃は、ディスク状ホイールをその円周部に沿って研削して外周辺部を形成することによって形成される。例えば、研削によって形成されたＶ字型の刃は、研削条痕に由来する微小の鋸歯状をしている。高浸透型のスクライビングホイールは、通常のスクライビングホイールの刃先の鋸歯状の谷よりも大きな凹部（溝）を規則的に形成することによって製造することができる。溝の深さは、例えば、２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍ、特に好ましくは５〜２０μｍとすることができる。溝の幅は、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは１５〜１００μｍ、特に好ましくは２０〜５０μｍとすることができる。溝を形成するピッチは、例えば、直径１〜１０ｍｍ（特に１．５〜７ｍｍ）のスクライビングホイールの場合、２０〜２５０μｍ、好ましくは３０〜１８０μｍ、特に好ましくは４０〜８０μｍとすることができる。ここでピッチは、スクライビングホイールの円周方向における溝１個の長さと、溝の形成により残存する突起１個の長さとを合計した値をいう。通常、高浸透型のスクライビングホイールでは、スクライビングホイールの円周方向における突起１個の長さよりも、溝１個の長さのほうが長い。スクライビングホイールの材質としては、焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）、超硬合金等を使用できるが、スクライビングホイールの寿命の点より、焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）が好ましい。

ここで移動台１０１、案内レール１０２ａ，１０２ｂやテーブル１０６及びこれらを駆動するモータ１０４，１０５及びスクライブヘッド１１２を移動させるリニアモータ１１３はスクライブヘッドと脆性材料基板をその基板のスクライブされる面に平行な方向（基板が水平方向に配置されている場合、水平方向）で相対的に移動させる移動手段を構成している。

次に本実施の形態によるスクライブ装置１００のコントローラの構成について、ブロック図を用いて説明する。図４はスクライブ装置１００のコントローラ１２０のブロック図である。本図において２台のＣＣＤカメラ１０８ａ，１０８ｂからの出力はコントローラ１２０の画像処理部１２１を介して制御部１２２に与えられる。入力部１２３は後述するように脆性材料基板のスクライブについてのレシピデータを入力するものである。制御部１２２にはＹモータ駆動部１２５，回転用モータ駆動部１２６及びスクライブヘッド駆動部１２７が接続される。Ｙモータ駆動部１２５はモータ１０４を駆動するものであり、回転用モータ駆動部１２６はモータ１０５を駆動するものである。制御部１２２はレシピデータに基づいて、テーブル１０６のｙ軸方向の位置を制御し、テーブル１０６を回転制御する。又制御部１２２はスクライブヘッド駆動部１２７を介してスクライブヘッドをｘ軸方向に駆動すると共に、スクライビングホイール１１５の転動時にスクライビングホイール１１５が脆性材料基板の表面上を適切な荷重にて圧接するように駆動するものである。更に制御部１２２にはモニタ１２８及びレシピデータ保持部１２９が接続される。レシピデータ保持部１２９は後述するスクライブのためのレシピデータを保持するものである。レシピデータはモニタ１２８で入力を確認しながら入力部１２３により入力される。

次にこの実施の形態によるスクライブ装置のスクライブ方法について、フローチャート及び脆性材料基板を用いて説明する。図５はスクライブ装置のテーブル１０６上に配置された正方形状の脆性材料基板１０７を示す図であり、ここでは４つの機能領域が形成されたＬＴＣＣ基板が図示されているものとする。脆性材料基板１０７はあらかじめスクライブすべきライン毎にその両端に一対のアライメントマークが形成されている。ここでは外周部に沿って環状に８つのアライメントマークが設けられており、夫々のアライメントマークを図示のようにＡ〜Ｈとする。脆性材料基板１０７は、焼成後であり、焼成前は正方形状であり、４つの正方形状の機能領域が格子状に形成されているが、焼成時に歪みが生じている。本実施の形態では、あらかじめスクライブ方法、スクライブすべきラインを示す一対のアライメントマークを記述したレシピデータテーブルに基づいてこの脆性材料基板のスクライブを行う。

図６において動作を開始すると、ステップＳ１１においてＣＣＤカメラ１０８ａ，１０８ｂによりアライメントマークＡ，Ｂを検出し、アライメントマークを結ぶラインと一致させるようにアライメントを行う。これはまずモータ１０４を駆動し、ｙ軸方向にテーブル１０６を移動させ、角度ずれがあるときにその角度ずれを打ち消すようにモータ１０５を駆動してテーブル１０６を回転させて、位置決めを行う。このアライメントを終えるとスクライブヘッド１１２をリニアモータ１１３によってｘ軸方向に移動させ、スクライブヘッド１１２を降下させてアライメントマークＡ，Ｂ間のスクライブを行う（ステップＳ１２）。そしてＡ，Ｂ間のスクライブが終了すると、スクライブヘッド１１２を上昇させる。更にレシピデータテーブルに基づいてモータ１０４を駆動し、ｙ軸方向にテーブルを移動させ、アライメントマークＡ，Ｂ間からＣ，Ｄ間へのピッチ送りを行う（ステップＳ１３）。そしてＣ，Ｄ間のアライメントマークをＣＣＤカメラ１０８ａ，１０８ｂで検出し、ｙ軸の位置、角度データを取得してアライメントマークＣ，Ｄ間を結ぶラインに一致するようにｙ軸位置の微調整を行い、角度ずれがあるときにその角度ずれを打ち消すようにテーブル１０６を回転させる（ステップＳ１４）。次いでステップＳ１５においてスクライブヘッド１１２を降下させてアライメントマークＣ，Ｄ間のスクライブを行う。

更にステップＳ１６において、アライメントマークＣ，Ｄ間のラインからアライメントマークＥ，Ｆ間のラインへのピッチ送りのためｙ軸方向にテーブルを移動させる。更にステップＳ１７においてアライメントマークＥ，Ｆに沿ってアライメントを行う。同様にステップＳ１８においてＥ，Ｆ間のスクライブを行う。

そしてステップＳ１９においてアライメントマークＦでストリートアジャストを行う。これはアライメントマークＦの位置データを利用して９０°回転した後にアライメントマークＥを含むラインからスクライブできるようにｙ軸方向に移動するものである。そしてモータ駆動部１２６よりモータ１０５を駆動してテーブル１０６を９０°回転させる（ステップＳ２０）。そしてアライメントマークＥ，Ａ間のアライメントを行い（ステップＳ２１）、アライメントマークＥ，Ａ間のスクライブを行う。以下同様にしてｙ軸方向へのテーブルの移動とアライメントマークＨ，Ｇ間のアライメント、スクライブ、アライメントマークＦ，Ｂ間のアライメント及びスクライブを繰り返す（ステップＳ２２〜Ｓ２８）。そしてステップＳ２９においてストリートアジャストを行い処理を終える。

このように実施の形態では、スクライブ毎に一対のアライメントマークを検出し、アライメントマークを結ぶラインをスクライブラインとしているため、ＬＴＣＣ基板のように焼成時に歪みが生じ易い脆性材料基板の場合にも、基板に設けられているアライメントマークに基づいて正確にスクライブを行うことができる。これにより製品基板の寸法精度を向上させることができ、極端な例として、製品基板の機能領域上にスクライブラインを形成してしまうことを防止することができ、製品の歩留りを向上させることができる。

尚ここで示した脆性材料基板とそのアライメントマークは一例であり、更に多数の機能領域やアライメントマークを有する基板であってもよい。又図５に示すように水平及び垂直にのみアライメントを行うだけでなく、例えば、焼成による収縮の偏りにより、図７に示すように台形形状に変形した基板、その他の非定型の基板についても、所望のアライメントマークに応じたラインでスクライブを行うことができる。

尚この実施の形態では移動手段によりテーブルをｙ軸方向に移動させると共にテーブルを回転させ、スクライブヘッドをｘ軸方向に移動させるものとしている。これに代えて、移動手段としてテーブルをｘ軸及びｙ軸方向に移動させるものとしてもよく、又スクライブヘッドをｘ軸及びｙ軸方向に移動させるものとしてもよい。

尚この実施の形態では脆性材料基板を低温焼成セラミックス基板としているが、変形し易い基板（特に小さい基板）に対するスクライブ（特に小さい製品基板を得るためのスクライブ）に特に有効である。又液晶パネル等に用いるガラス基板、その他の基板であっても、本発明を適用してより正確にスクライブすることができる。

本発明は低温焼成セラミックス基板の分断やガラス基板等の脆性材料基板のスクライブラインを形成する工程に広く利用することができる。

スクライブ前のガラス基板の一例を示す図である。 焼成後スクライブ前の低温焼成セラミックス基板の一例を示す図である。 本実施の形態によるスクライブ装置を示す斜視図である。 本実施の形態のコントローラを示すブロック図である。 本実施の形態によるスクライブする前の脆性材料基板を示す図である。 本実施の形態によるスクライブ装置のスクライブ動作を示すフローチャートである。 スクライブ前の脆性材料基板の他の例を示す図である。

符号の説明

１００ スクライブ装置
１０１ 移動台
１０２ａ，１０２ｂ 案内レール
１０３ ボールねじ
１０４，１０５ モータ
１０６ テーブル
１０７ 脆性材料基板
１０８ａ，１０８ｂ ＣＣＤカメラ
１０９ａ，１０９ｂ 位置決めピン
１１０ ブリッジ
１１１ａ，１１１ｂ 支柱
１１２ スクライブヘッド
１１３ リニアモータ
１１４ ホルダ
１１５ スクライビングホイール
１２０ コントローラ
１２１ 画像処理部
１２２ 制御部
１２３ 入力部
１２４ Ｙモータ駆動部
１２６ 回転用モータ駆動部
１２７ スクライブヘッド駆動部
１２８ モニタ
１２９ レシピデータ保持部

Claims (3)

1. 脆性材料基板上に形成された機能領域を各機能領域毎に分断して製品基板とするためスクライブするスクライブ装置であって、
   前記脆性材料基板は、スクライブするライン毎に対のアライメントマークが設定されたものであり、
   前記スクライブ装置は、
   前記脆性材料基板が設置されるテーブルと、
   前記テーブル上の脆性材料基板に対向するように昇降自在に設けられ、その先端にスクライビングホイールを保持するスクライブヘッドと、
   前記スクライビングホイールを前記脆性材料基板の表面に押圧した状態で前記スクライブヘッド及び脆性材料基板を相対的に移動させる移動手段と、
   前記脆性材料基板のスクライブすべきラインの端部に設けられたアライメントマークを撮影するカメラと、
   スクライブするラインを含むレシピデータテーブルをあらかじめ保持し、前記レシピデータテーブルに基づいて前記移動手段により脆性材料基板に設けられている一対のアライメントマークを結ぶラインに一致するように脆性材料基板を相対的に移動させると共に、前記スクライブヘッドを昇降させてスクライブを行うコントローラと、を具備するスクライブ装置。
2. 前記スクライブヘッドは、高浸透型のスクライビングホイールを用いた請求項１記載のスクライブ装置。
3. 脆性材料基板上に形成された機能領域を各機能領域毎に分断して製品基板とするためスクライブを形成するスクライブ方法であって、
   前記脆性材料基板は、スクライブするライン毎に対のアライメントマークが設定されたものであり、
   スクライブライン毎に前記脆性材料基板に設けられた一対のアライメントマークを検出し、
   前記一対のアライメントマークを通るラインをスクライブするように前記テーブルを移動し、
   スクライブヘッドを脆性材料基板上に降下させて、前記アライメントマークを結ぶラインに沿って前記脆性材料基板をスクライブするスクライブ方法。

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